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1、机械工程材料（第二版）习题解答第一章 金属材料的性能第一节 金属材料一填空题1纯金属 合金材料。黑色金属 有色金属2一种金属跟其他金属(或非金属)熔合制成具有金属特性的物质。具有金属光泽，有良好的导电性和导热性，有一定的强度和塑性二选择题1D， 2C， 3D， 4A三在通常情况下，金属单质往往无法满足使用要求。如纯铜、纯铝及纯铁质软，强度、硬度很小，无法用来制造承受大载荷的机械零件和工具。而合金不仅具有较高的强度、硬度以及优异的耐热、耐蚀、电磁等物理、化学性能，而且价格比纯金属低廉。四形状记忆合金的发现给我们的启示就是：不要忽视生产、生活中一些偶然发生新现象、新变化，更不要熟视无睹，许多重大的
2、发现发明都源于偶然事件。敏锐的洞察能力，浓厚的好奇心，科学的探究方法是发现发明的重要素养。五零件或工具锉刀、锯条台虎钳底座普通车床主轴车床床身高速钢车刀制造材料碳钢铸铁碳钢铸铁合金钢六略第二节 金属材料的物理性能一判断题1， 2，3，4，5二填空题1导电2导热三银的资源稀有，是贵金属。而铝和铜的资源比银要丰富的多。四孔径变大。不对，硬币材料受热发生膨胀。第三节 金属材料的化学性能一填空题零件或用具钢制学生课 桌 椅大桥钢质护 栏钢 质自来水管步枪枪管普通自行车把 手高压线铁 塔防腐方法喷涂油漆喷塑或涂油漆镀锌发蓝处理镀铬喷涂油漆二选择题1D， 2D 三防腐和美化装饰作用。四起到隔绝空气防腐。有
3、水存在或潮湿的空气中，刀具等金属器件腐蚀速度将大大加快。五发蓝处理就是将除锈后零件放入氢氧化钠、硝酸钠、亚硝酸钠溶液中，在140150温度下，保温60120分钟，使零件表面生成一层以Fe3O4为主的蓝黑色的多孔氧化膜，经浸油处理的工艺。起防腐作用。六普通自行车中：车架：喷涂油漆；把手、钢圈、踏脚和衣架：镀铬；钢丝：镀锌；链条：发蓝处理。防腐。第四节 金属材料的力学性能一填空题1力学性能屈服点抗拉强度伸长率断面收缩率符号Sb2变形 断裂。屈服点 抗拉强度331400，530004产生永久变形。伸长率 断面收缩率5布氏硬度、洛氏硬度 维氏硬度6冲击载荷。冲击功（Ak），焦耳（J）7最大应力二选择题
4、1A， 2C， 3B， 4C，5A， 6B， 7C， 8D，9E， 10C， 11C， 12E三判断题1， 2，3，4，5，6， 7，8，9，10四金属材料产生永久变形而不破坏的能力称为塑性。（1）塑性好的金属可以发生大量塑性变形而不破坏，便于通过塑性变形加工，制成形状复杂的零件；（2）塑性好的金属在受力过大时，由于首先产生塑性变形而不致发生突然断裂，使用比较安全。五（1）疲劳断裂时没有明显的宏观塑性变形，断裂前没有预兆，而是突然发生；（2）引起疲劳断裂的应力很低，常低于材料的屈服点；（3）疲劳断裂的断口由两部分组成，即疲劳裂纹的产生及扩展区（光滑部分）和最后断裂区（毛糙部分）。六解(1) 计
5、算bS0= = =78.5（mm2）b = =650（MPa）(2) 计算、=100%= 100%=20%答 此低碳钢的b为650MPa，为20%。七略第五节 金属材料的工艺性能一填空题1铸造、锻造 焊接2好，流动性好、收缩性小、偏析倾向小3车削、铣削、刨削、镗削、磨削 钳工。170230HBS二选择题1D、A、A、D， 2D，三经反复细致的锻打，主要目的是形成锻造流线，使刀剑具有更锋利，并有较好的韧性。四略第二章 金属的晶体结构与结晶第一节 金属的晶体结构一填空题1有序、有规律排列。面心立方，密排六方2体心立方晶、面心立方晶格 密排六方晶格二选择题1A 、B， 2C三九个直径18米的金属大圆
6、球象征9个原子，由粗大的钢管连接构成相当于放大了1650亿倍纯铁晶体结构体心立方晶格，八个圆球位于立方体的八个顶角，另一个圆球位于立方体的中心。第二节 纯金属的结构一填空题1恒定，结晶过程中释放出来的结晶热量，补尝了散失在空气中的热量，因而温度并不随时间的延长而下降2理论结晶温度 实际结晶温度。冷却速度，实际结晶温度3晶核形成 晶核长大4好。增大过冷度、变质处理(孕育处理) 振动处理二选择题1C， 2D ， 3B， 4A， 5 A第三节 纯铁的同素异构转变一填空题1温度（）组织名称晶体结构室温Fe体心立方晶格1000Fe面心立方晶格1450Fe体心立方晶格2同素异构转变二判断题1， 2，3三选
7、择题1C， 2A第三章 铁碳合金第一节 合金的组织一填空题1固溶体、金属化合物 机械混合物2置换固溶体 间隙固溶体3强度、硬度二选择题1A， 2C ，3C三合金组织性 能 特 点固溶体产生固溶强：金属材料的强度、硬度提高金属化合物熔点较高、硬度高、脆性大。机械混合物性能介于组成相的性能之间。第二节 铁碳合金的基本组织一填空题1铁碳合金的组织名称铁素体奥氏体珠光体莱氏体渗碳体铁碳合金的组织符号FAPLd（Ld）Fe3C2碳溶解在Fe中的间隙固溶体，F，体心立方晶格，低，好3碳溶解在Fe中的间隙固溶体，A，面心立方晶格，不高，好4铁 碳，Fe3C，大，几乎为零二选择题1A， 2A， 3C， 4B
8、，5B， 6A， 7B第三节 铁碳合金相图一填空题1（1）A、 F+ A 、A+Fe3C、F+P、P、P+ Fe3C（2）共析点，共晶点，液相线，固相线（3）奥氏体 铁素体；二次渗碳体 奥氏体；奥氏体 珠光体2小于，大于3一次；二次4F+P，F+ A；A5A+Fe3C，P+ Fe3C二选择题1C， 2D， 3C， 4A，5C， 6A， 7B， 8B三判断题1， 2，3，4，5四含碳量小于211%的铁碳合金称为钢。亚共析钢：C0.77%，室温组织由铁素体和珠光体组成。共析钢：C = 0.77% ，室温组织全部是珠光体。过共析钢：C0.77%， 室温组织由珠光体和二次渗碳体组成。五钢处于奥氏体状态
9、时，强度较低，塑性较好，便于塑性变形。六接近共晶成分的铸铁不仅熔点低，而且凝固区间小，故具有良好的铸造性。七略八略第四章 碳钢（非合金钢）第一节 钢铁材料的生产过程一填空题1钢 生铁23铁矿石、燃料 熔剂4铁、碳5平炉炼钢法、转炉炼钢法、电炉炼钢法。电炉炼钢法二判断题1， 2，3，4，5三选择题1C， 2D， 3D四 生铁 钢含碳量 2.11% 2.11%含硫、磷量 多 少第二节 碳钢的分类一填空题10.25%，0.25%-0.60%，0.60%2机械零件和工程结构件；刀具、模具和量具二选择题1B、C、A、C， 2A， 3A， 4A，5B， 6C第三节 常用碳钢一填空题1屈服点；屈服点数值；质
10、量等级；沸腾钢；半镇静钢2五，强度 硬度，塑性 韧性3045，中碳，优质，结构4优质碳素结构，普通碳素结构，碳素工具5常用的碳钢普通碳素结构钢优质碳素结构钢碳素工具钢铸造碳钢碳钢牌号235A.F45T10ZG2004006降低，降低，降低，降低，降低，增大二选择题1 A， 2B， 3C， 4A，5A， 6C三判断题1， 2，3，4，5四含碳量小于211%并含有其他少量元素的铁碳合金称为碳钢。具有良好的力学性能和工艺性能，且冶炼方便，价格便宜。五235A.F 45 65Mn T10 六零件铁钉、铁丝普通螺钉、螺母自行车链条水泵轴小弹簧材料牌号195235A.F204565Mn七235A.F，喷涂
11、油漆。八碳素工具钢具有较高的硬度和耐磨性，随含碳量的增加，其硬度和耐磨性逐渐增大，韧性逐渐下降。牌号采用 T+数字 表示。牌号共有T7、T8、T9、T10、T11、T12、T13。工具螺丝刀、铁锤手工锯条、丝锥、板牙锉刀、钻头材料牌号T7、T8T9、T10、T11T12、T13九略第五章 钢的热处理第一节 钢在加热时的组织转变一 填空题1加热、保温 冷却，组织结构，性能2退火、正火、淬火 回火。表面淬火 化学热处理。3使工件热透，组织转变均匀；奥氏体4奥氏体晶核的形成、奥氏体晶核的长大、残余渗碳体的溶解 奥氏体的均匀化5临界点含 义Ac1实际加热时，珠光体转变为奥氏体的温度；Ac3实际加热时，
12、铁素体转变为奥氏体的终了温度；Accm实际加热时，Fe3C溶入奥氏体的终了温度。6F+A，A；Fe3C+A，A7F+P，F+A，A二选择题1B， 2B， 3C， 4D三判断题1， 2，3，4，5四钢与纯铁一样能发生同素异构转变,通过热处理可以改变其组织，从而达到改变钢的性能。第二节 钢在冷却时的组织转变一填空题1等温冷却 连续冷却2珠光体、索氏体 托氏体，P、S T3连续冷却随炉冷却空气冷却油中冷却水中冷却组织名称珠光体索氏体托氏体+马氏体马氏体二选择题1C， 2C， 3E， 4D，5D三判断题1， 2，3，4，5四碳溶于-Fe的过饱和固溶体称为马氏体。特点：（1）奥氏体向马氏体转变，是连续冷
13、却进行的，它从Ms开始，到Mf转变终止。（2）转变速度快极。马氏体转变过程中，是非扩散型转变，只有晶格的的改组而无铁原子的扩散，马氏体仍保持原奥氏体的化学成分。马氏体转变速度极快，形成一片马氏体仅需10-7秒。（3）马氏体转变体积发生膨胀，并产生很大的内应力。由于马氏体的比容（单位质量物质的体积）比奥氏体大，因此，钢淬火时体积要发生膨胀，这是钢件淬火时产生内应力，易变形、开裂的重要原因。（4）转变不彻底，存在残余奥氏体。马氏体转变不能进行到底，即使冷却到以Mf下温度以，仍有少量奥氏体存在，这部分未发生转变的奥氏体称为残余奥氏体。五（1）550；（2）、（3）略第三节 退火和正火一填空题1快，细
14、，高2热处理45钢正火60钢完全退火T10钢球化退火T10钢正火加热临界温度Ac3+（3050）Ac3+（3050）Ac1+（2030）Accm+（3050）冷却方式空气冷却随炉冷却随炉冷却（小于50/h）空气冷却二选择题1C， 2A ， 3A， 4B， 5 A三判断题1， 2，3，4，5四降低硬度，提高塑性，以利于切削加工；细化晶粒，均匀钢的组织及 ；消除钢中的残余内应力，以防止工件变形或开裂。五消除钢中的残余内应力，以防止工件变形或开裂。第四节 钢的淬火一选择题1A， 2B， 3C， 4A， 5B， 6B， 7 C， 8C二判断题1， 2，3，4，5三获得马氏体组织，提高钢的硬度和耐磨性。
15、亚共析钢淬火加热温度为Ac3+（3050）；过共析钢的淬火加热温度为Ac1+（3050）。四780C适合淬火。T12是含碳量为1.2%的碳素工具钢，是过共析钢，其淬火火为AC1+（3050）C。五变形强化（加工硬化）、细化晶粒、固溶强化、淬火。淬火。六分级淬火，马氏体。等温淬火，下贝氏体。第五节 钢的回火一选择题1C， 2A， 3C, 4A二判断题1， 2，3，4，5，6，7，8三填空淬火后的零件回火种类回火组织回火后的性能车床主轴（45钢）高温回火回火索氏体内应力全部消除，具有良好的综合力学性能。气门弹簧（65Mn钢）中温回火回火托氏体内应力基本消除，具有高的弹性强度、屈服点和适当的韧性。锉
16、刀（T13钢）低温回火回火马氏体内应力降低，具有高的硬度和耐磨性。四淬火钢虽然硬度高、耐磨性好，但获得的马氏体和残余奥氏体组织不稳定，韧性差，特别是淬火钢内部存在很大内应力。因此 ，淬火钢必须及时回火，减少或消除内应力，稳定组织，调整性能。五淬火：获得马氏体，提高丝锥硬度和耐磨性；低温回火：获得回火马氏体，保持高的硬度和耐磨性。六甲厂零件正火后的组织为细片状珠光体，其渗碳体呈片状，而乙厂调质处理后的组织为回火索氏体，其渗碳体呈粒状。除硬度外，乙厂生产零件不仅强度较高，而且塑性、韧性远高于甲厂零件。第六节 钢的表面热处理一选择题1A， 2C， 3B，4D二热处理名称感应加热表面淬火。火焰加热表面
17、淬火。特点a 加热迅速，生产率高；b淬硬层易于控制，淬火质量好，淬火变形小；c易于实现机械化，自动化。a设备简单；b加热温度不易控制，淬火质量不够稳定。应用适用于大批量生产。适用于单件或小批量生产。 第七节 典型零件热处理工艺分析一选择题1， 2，3A, 4，5二简述与实践题1.热处理名称作用预先热处理正火改善切削加工性，消除毛坯应力，细化晶粒，均匀钢的组织，为后续工序准备条件。最终热处理渗碳、淬火、低温回火使凸轮轴齿表面获得高的硬度和耐磨性，心部保持足够的塑性和韧性。2.热处理名称作用热处理1球化退火降低硬度，以利于切削加工，消除毛坯应力，细化晶粒，均匀钢的组织。热处理2淬火、低温回火获得回
18、火马氏体，提高硬度和耐磨性。3.选用材料45预先热处理正火调质最终热处理淬火、低温回火工艺路线下料锻造正火粗加工调质半精加工轴颈表面淬火、低温回火磨削预先热处理作用正火：降低硬度，以利于切削加工，消除毛坯的锻造应力，细化晶粒，均匀组织。调质：使主轴获得良好的综合力学性能。最终热处理作用表面淬火、低温回火：使轴颈表面获得高的硬度和耐磨性。第六章合金钢第一节合金钢的优良性能一选择题1C， 2， 3, 4二判断题1， 2，3，4，5三为改善钢的性能，特意加入一种或数种合金元素的钢。力学性能好，红硬性高，易淬透，并具有一些特殊的物理、化学性能。四合金元素（除钴外）溶入奥氏体后，能增加过冷奥氏体的稳定性
19、，从而使C曲线右移，减小了钢的临界冷却速度，从而提高钢的淬透性。淬透性好的钢能使大截面的零件淬透，且可用冷却能力弱的介质淬火，减少零件的变形与开裂。第二节 合金钢的分类和牌号一填空题1重要的机械零件 重要的工程结构； 重要工具。20.60、2.0、1.0；0.9、2.0、1.0；1.0、12.0二选择题1C， 2B， 3第三节 合金结构钢一填空题1零件或结构件大型厂房结构汽车变速齿轮机床主轴钢板弹簧滚动轴承选用材料39020CrMnTi40Cr60Si2MnGCr152合金调质钢，提高强度，提高淬透性，调质处理3滚动轴承，滚动轴承，量二选择题1B， 2C， 3C三1.热处理名称作用热处理1正火
20、改善切削加工性，消除毛坯应力，细化晶粒，均匀钢的组织。热处理2渗碳、淬火、低温回火使轮齿表面获得高的硬度和耐磨性，心部保持足够的塑性和韧性。2.热处理名称作用热处理1正火降低硬度，改善切削加工性，消除毛坯应力，细化晶粒，均匀钢的组织。热处理2调质使主轴获得良好的综合力学性能。热处理3表面淬火、低温回火使轴颈表面获得高的硬度和耐磨性。第四节 合金工具钢一填空题1工具高精度丝锥麻花钻头大型冷冲模热锻模选用材料9CrSiW18Cr4VCr125CrMnMo2提高红硬性，提高淬透性，提高钢的硬度、耐磨性和红硬性3高，高，多次4高速。硬度 耐磨性，600，车刀5高硬度 耐磨性二选择题1C， 2D， 3A
21、三判断题1， 2， 3， 4，5第五节 特殊钢一填空题1 0.2、13.0；0.06、18.0、9.021200二选择题1D， 2C三用铁磁性区分，能被磁铁吸住的是1Cr13，没有铁磁性的是1Cr18Ni9。四略第七章 铸铁第一节 铸铁的石墨化一填空题1三千年前，二千2大于2.11%。2.5%4.0%，石墨，渗碳体（Fe3C）3碳 硅，硫 锰二选择题1B， 2B， 3A， 4B，三薄壁铸件冷却速度快，碳原子来不及扩散，石墨化难以充分进行，易得到硬度高的白口组织；厚壁铸件冷却速度慢，碳原子有时间充分扩散，有利于石墨化进行，易得到灰口的石墨化组织。第二节 铸铁的分类和性能一填空题1类 别灰 铸 铁
22、可锻铸铁蠕墨铸铁球墨铸铁石墨形态片状团絮状球状蠕虫状二判断题1， 2， 3， 4，5三含碳量大于2.11%的铁碳合金。铸造性好、切削加工性好、减摩、减震 、缺口敏感性小第三节 灰铸铁一填空题1差。铸造性好、切削加工性好、减摩、减震 缺口敏感性小2铁素体、铁素体珠光体、珠光体。珠光体3抗拉强度为300MPa的灰铸铁二选择题1D， 2C， 3B, 4，5三这是由于灰铸铁组织中的片状石墨割裂金属基体的连续性，使灰铸铁的切屑易脆断，且石墨对刀具有一定的润滑作用，使刀具磨损减小。四主要用于承受压力、要求减震、减摩以及许多力学性能要求不高而形状复杂的零件。如机床的床身、导轨，机器的机架、底坐（台虎钳底坐、
23、泵体），汽车、拖拉机气缸、气缸套等。五这是因为灰铸铁件组织中出现硬度很高的白口铸铁（Fe3C）组织的缘故。进行高温退火处理，以降低硬度。第四节 可锻铸铁一填空题1白口铸铁件，高温石墨化退火，团絮2差，好3b为350 MPa、为10%的黑心可锻铸；b为450 MPa、为6%的珠光体可锻铸铁二选择题1B， 2B第五节 球墨铸铁一填空题1球化处理 孕育处理，球状2好，差不多，铸造性好、切削加工性好、减摩、减震3b为450 MPa、为10%的球墨铸铁二选择题1B， 2A， 3C三因球墨铸铁中的石墨呈球状，割裂金属基体的作用大大减小，金属基体可以充分发挥作用，力学性能可与钢相媲美，塑性、韧性比钢略低，其
24、它性能与钢相近，屈服点甚至超过钢，故可以代替钢制造某些零件。第六节 蠕墨铸铁一填空题1蠕化处理 孕育处理 蠕虫状2b为300 MPa的蠕墨铸铁3类 别灰 铸 铁可锻铸铁蠕墨铸铁球墨铸铁牌 号HT300KTH300-06RuT300QT400-154零 件普通机床床身汽车后桥外壳柴油机曲轴排气管材料牌号HT200KTH350-10QT700-2RuT300二判断题1， 2， 3， 4，5，6， 7， 8， 9，10第八章 有色金属第一节 铝及铝合金一填空题1一层致密的氧化膜（AI2O3）299.95%3变形铝合金 铸造铝合金4防锈铝、硬铝、超硬铝、锻铝5低，高二选择题1A， 2B， 3A, 4三
25、这是因为铝及铝合金具有密度小、导电、导热性好、耐腐蚀、塑性好等优良性能。如制作电线、炊具、食品包装的铝箔、超硬铝制造的自行车、锻铝制造的轿车轮圈等。第二节 铜及铜合金一填空题1铜的化学活泼性差，一般难与其它物质发生化学作用2黄铜、白铜 青铜3锌。普通 特殊470、30 普通5黄铜产品艺术品 体育奖杯子弹弹壳螺钉 螺母 弹簧选用的普通黄铜H90H7OH626类 别普通黄铜特殊黄铜青铜白铜牌 号H80HMn58-2QSn4-3B30二选择题1D， 2B， 3A, 4第三节 钛及钛合金一填空题1钛表面能生成一层致密的氧化膜2. 密排六方，-Ti，体心立方，-Ti。二选择题1A， 2C， 3A三比强度
26、高、耐蚀性好、耐热性高第四节 黄金一填空题1赤黄色。九成金2金是极不活泼金属，化学性质非常稳定，在低温或高温时都不会被氧直接氧化二选择题1C， 2D三黄金美丽悦目，性能优良，兼有金融和商品属性，具有得天独厚的优势和无法比拟的影响力，是人们最熟悉、最喜爱的贵金属。四（1）“国家兴亡,匹夫有责”。 金融危机爆发的时候，韩国普通民排队向国家捐献黄金，以帮助国家渡过经济难关,表现了韩国普通民众高尚的爱国情操，值得我们同学很好学习。（2）黄金作为国家重要的战储备物资，政府应“未雨绸缪”，确保国家的经济安全，而不要在金融危机爆发时，让国民忧心担责。五略第五节 轴承合金一填空题1软基体上均匀分布着硬质点，硬
27、基体上均匀分布着软质点2与轴颈磨合，承受轴的冲击，被磨损的凹陷面储存润滑油；支承轴颈二选择题1D， 2D三1足够的强度和硬度，以承受轴颈较大的压力；2高的耐磨性，低的摩擦系数，以减少轴颈的磨损；3足够的塑性、韧性，以抵抗轴的冲击和振动；4良好的磨合性，能与轴颈较快的紧密配合；5良好的导热性和耐腐蚀性。第六节 硬质合金一填空题1钨钴类硬质、合金钨钴钛类硬质合金、通用硬质合金2类 别钨钴类硬质合金钨钴钛类硬质合金通用硬质合金牌 号YG6YT15YW1二选择题1C， 2D， 3D, 4A三1硬度高（HRA8693，相当于HRC6981），红硬性高（9001000），耐磨性好，抗压强度高（可达6000
28、 MPa）；2抗弯强度低（只有高速钢的1/21/3），韧性差（只有淬火钢的30%50%），导热性差；3耐腐蚀性好，抗氧化性良好；4线膨胀系数小。第九章 非金属材料第一节 高分子材料一填空题1天然 人工合成2树脂，添加剂。热塑性 热固性3生胶 配合剂4用品或零件电灯灯头电视机外壳手表镜片塑料螺钉、螺母餐具塑料名称酚醛塑料ABS塑料聚甲基丙烯酸甲酯聚酰胺塑料氨基塑料二选择题1C， 2D， 3C， 4三判断题1， 2， 3， 4，5四能用热黏结法修补、用溶剂黏结的为热塑性塑料，这种塑料加热时软化，可塑造成形，冷却时硬化成所需的形状，再加热又重新软化，且能溶能于某些溶剂。而无法修补的为热固性塑料 ，这
29、种塑料受热时软化，可塑造成形。但固化后的塑料既不溶于溶剂也不再受热软化，只能塑制一次。五聚乙烯塑料的增塑剂无毒，其塑料薄膜包装可用于食品包装；而聚氯乙烯等塑料的增塑剂对人的健康有不良影响，其塑料薄膜包装不可用于食品包装。六由丙烯腈、丁二烯和苯乙烯三种单体的共聚物称为ABS塑料。第二节 陶瓷材料一填空题1原料粉碎、压制成型 高温烧结2普通陶瓷、氧化铝陶瓷、氮化硅陶瓷、氮化硼陶瓷二选择题1， 2A三碳素工具钢、合金刀具钢、硬质合金、特种陶瓷等。特种陶瓷第三节 复合材料一填空题1由两种或两种以上性质不同的材料组合成的材料2纤维增强复合材料、层叠复合材料 细粒复合材料3碳化钨 钴，塑料树脂 玻璃纤维作，塑料树脂 碳纤维二选择题1A， 2C， 3C三轮胎由橡胶、钢圈（钢丝）和帆布带构成。钢圈（钢丝）：作为复合材料的基体，是轮胎是的骨架，保持了钢材的强度、硬度，保障轮胎承压载重；橡胶：保持了橡胶的高弹性，起着承受变形、减震缓冲的作用；帆布带：保持着较好的韧性，增强了橡胶的附着力。15