工程材料第4章习题答案
建筑材料第4章水泥复习题及答案.
第4章水泥复习思考题参考答案一、填空题1.建筑工程中通用水泥主要包括硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥和复合硅酸盐水泥六大品种。
2. 硅酸盐水泥是由硅酸盐水泥熟料、规定的混合材料、适量石膏经磨细制成的水硬性胶凝材料。
按是否掺入混合材料分为I型硅酸盐水泥和Ⅱ型硅酸盐水泥，代号分别为P·I和P·Ⅱ。
3. 硅酸盐水泥熟料的矿物主要有硅酸三钙、硅酸二钙、铝酸三钙和铁铝酸四钙。
其中决定水泥强度的主要矿物是硅酸三钙和硅酸二钙。
4. 国家标准规定，硅酸盐水泥的初凝不早于45 min，终凝不迟于390 min。
5. 硅酸盐水泥的强度等级有42.5 、42.5R 、52.5 、52.5R 、62.5和62.5R六个级别。
其中R型为早强型，主要是其3 d强度较高。
6．硅酸盐水泥和普通硅酸盐水泥的细度以比表面积表示，其值应不小于300m2/kg。
7. 矿渣硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥和复合硅酸盐水泥的性能，国家标准规定：（1）细度：通过80µm的方孔筛，筛余量不超过10％；（2）凝结时间：初凝不早于45min ，终凝不迟于600min；（3）体积安定性：经过雷氏夹法法检验必须合格。
8．矿渣水泥与普通水泥相比，其早期强度较低，后期强度的增长较快，抗冻性较差，抗硫酸盐腐蚀性较好，水化热较低，耐热性较好。
9．普通水泥中由于掺入少量混合材料，其性质与硅酸盐水泥稍有区别，具体表现为：（1）早期强度较低；（2）水化热较大；（3）耐腐蚀性稍差；（4）耐热性较差；（5）抗冻性、抗碳化性能好。
10．混合材料按照其参与水化的程度，分为活性混合材料和和非活性混合材料。
二、选择题1. 有硫酸盐腐蚀的混凝土工程应优先选择（C）水泥A硅酸盐 B 普通 C 矿渣 D 高铝2. 有耐热要求的混凝土工程，应优先选择（B）水泥。
A硅酸盐 B 矿渣 C 火山灰 D 粉煤灰3. 有抗渗要求的混凝土工程，应优先选择（C）水泥。
工程材料第四章作业
工程材料第四章作业一、名词解释1、固溶强化2、相组成物、组织组成物3、晶内偏析二、填空1、合金中的基本相结构, 有＿＿＿＿＿＿和＿＿＿＿＿＿＿两类。
2、固溶体中含量较多的元素称为＿＿＿＿＿＿, 含量较少的元素称为＿＿＿＿＿, 固溶体的晶格与＿＿＿＿＿＿元素的晶格相同。
3、按＿＿＿＿＿原子在＿＿＿＿＿晶格中所处位置不同, 可将固溶体分为＿＿＿＿＿和＿＿＿＿＿＿两类。
4、二元合金相图中最多可有相平衡共存，在相图中表现为线。
5、二元合金相图中的恒温转变包括＿＿＿＿＿反应、＿＿＿＿＿反应和＿＿＿＿＿反应。
三、判断( ) 1、间隙固溶体一定是无限固溶体。
( ) 2、固溶强化的本质是溶质原子的溶入使溶剂晶格发生了畸变所致。
( ) 3、物质从液态到固态的转变过程称为“结晶”。
( ) 4、合金中的相构成了组织，组织决定了合金的性能。
( ) 5、固溶体合金平衡结晶过程中，由于不同温度结晶出来的固溶体成份不同，因而结晶后所得的固溶体成份也是不均匀的。
( ) 6、合金中的相、相的成分和相对量、组织形态、晶粒大小都可在相图上反映出来。
四、选择1、合金中成分、结构和性能相同的均匀组成部分称为( )。
A、组元；B、相；C、组织2、若A、B两组元形成化合物相, 则该相晶体结构( )。
A、与A相同；B、与B相同；C、与A、B不同3、当非金属原子与金属原子直径比( )时, 将形成间隙相。
A、<.0.59；B、>0.59；C、>0.614、二元相图的杠杆定律用于确定两相区中两相的( )。
A、成份；B、相对重量；C、晶体结构7、两组元在液、固态都无限互溶所构成的相图是( )相图。
A、匀晶；B、共晶；C、包晶8、共折转变的产物属于( )。
A、单相固溶体；B、机械混合物；C、金属化合物9、固溶体合金中产生晶内偏析是因为( )。
A、冷却较快, 原子扩散来不及充分进行；B、结晶时无限缓慢冷却, 使高熔点组元过早结晶；C、结晶过程的温度变化范围太大。
工程材料习题集参考答案(第四章)
习题集部分参考答案4合金的结构与相图思考题1.何谓合金？合金中基本的相结构有哪些？答：合金是指两种或两种以上的金属元素与非金属元素组成的具有金属特性的物质。
合金中基本的相结构有固溶体、金属化合物两类。
2.相组成物和组织组成物有何区别？答：相组成物是指组成合金中化学成分、结构和性能均匀一致的部分。
组织组成物是指显微组织中具有某种形貌特征的独立部分。
两者的区别在于相组成物是不涉及金相形态的。
3.固溶体合金和共晶合金的力学性能和工艺性能有什么特点？答：固溶体晶体结构与组成它的溶剂相同，但由于溶质原子的溶入，造成了晶格畸变，阻碍了晶体滑移，结果使固溶体的强度、硬度提高，且大多固溶体还保持着良好的塑性。
而共晶合金组织为二相混合物时，合金的性能与成分呈直线关系。
当共晶组织十分细密时，硬度和强度会偏离直线关系而出现峰值。
共晶合金熔点低，流动性好，易形成集中缩孔，不易形成分散缩孔，铸造性能较好。
4.合金的结晶必须满足哪几个条件？答：合金的结晶需要满足结构、能量和化学成分三个条件（或者叫三个起伏）。
5.纯金属结晶与合金结晶有什么异同？答：相同点：形成晶核、晶核长大；能量和结构条件。
不同点：合金结晶还需要“化学成分条件”；从结晶的自由度看，纯金属结晶是一个恒温过程，而合金的结晶常常在某个温度范围内进行。
6.固溶体的主要类型有哪些?影响固溶体的结构形式和溶解度的因素有哪些？答：按溶质原子在固溶体(溶剂)晶格中的位置不同可分为置换固溶体和间隙固溶体；按固溶度可分为有限固溶体和无限固溶体；置换固溶体按溶质原子在溶剂晶格中的分布特点可分为无序固溶体和有序固溶体。
影响固溶体的结构形式和溶解度的因素很多，目前比较公认的有①原子尺寸因素；②晶体结构因素；③电负性因素；④电子浓度因素。
7、试述固溶强化、加工硬化和弥散强化的强化原理，并说明三者的区别。
答：固溶强化是由于溶质原子的溶入，造成了晶格畸变，阻碍了晶体滑移，结果使固溶体的强度和硬度增加。
工程材料学课后习题答案
第一章钢的合金化基础1、合金钢是如何分类的？1) 按合金元素分类：低合金钢，含有合金元素总量低于5%；中合金钢，含有合金元素总量为5%-10%；中高合金钢，含有合金元素总量高于10%。
2) 按冶金质量S、P含量分：普通钢，P≤0.04%,S≤0.05%;优质钢，P、S均≤0.03%；高级优质钢，P、S均≤0.025%。
3) 按用途分类：结构钢、工具钢、特种钢2、奥氏体稳定化，铁素体稳定化的元素有哪些？奥氏体稳定化元素, 主要是Ni、Mn、Co、C、N、Cu等铁素体稳定化元素, 主要有Cr、Mo、W、V、Ti、Al、Si、B、Nb、Zr等3、钢中碳化物形成元素有哪些（强-弱），其形成碳化物的规律如何？1) 碳化物形成元素：Ti、Zr、Nb、V、Mo、W、Cr、Mn、Fe等(按形成的碳化物的稳定性程度由强到弱的次序排列) ，在钢中一部分固溶于基体相中，一部分形成合金渗碳体, 含量高时可形成新的合金碳化物。
2) 形成碳化物的规律a) 合金渗碳体—— Mn与碳的亲和力小，大部分溶入α-Fe或γ-Fe中，少部分溶入Fe3C中，置换Fe3C中的Fe而形成合金渗碳体（Mn,Fe）3C; Mo、W、Cr少量时，也形成合金渗碳体b) 合金碳化物——Mo、W 、Cr含量高时，形成M6C(Fe2Mo4C Fe4Mo2C),M23C6(Fe21W2C6 Fe2W21C6)合金碳化物c) 特殊碳化物——Ti 、V 等与碳亲和力较强时i. 当rc/rMe<0.59时，碳的直径小于间隙，不改变原金属点阵结构，形成简单点阵碳化物（间隙相）MC、M2C。
ii. 当rc/rMe>0.59时，碳的直径大于间隙，原金属点阵变形，形成复杂点阵碳化物。
★4、钢的四种强化机制如何？实际提高钢强度的最有效方法是什么？1) 固溶强化：溶质溶入基体中形成固溶体能够强化金属；2) 晶界强化：晶格畸变产生应力场对位错运动起到阻碍达到强化，晶格越细，晶界越细，阻碍位错运动作用越大，从而提高强度；3) 第二相强化：有沉淀强化和弥散强化，沉淀强化着眼于位错运动切过第二相粒子；弥散强化着眼于位错运动绕过第二相粒子；4) 位错强化：位错密度越高则位错运动越容易发生相互交割形成割阶，引起位错缠结，因此造成位错运动困难，从而提高了钢强度。
材料工程基础第三、四章习题答案
1、何为冷变形、热变形和温变形？冷变形：温度低于回复温度，变形过程只有加工硬化无回复和再结晶。
热变形：温度在再结晶温度以上，变形产生的加工硬化被再结晶抵消，变形后具有再结晶等轴晶粒组织，而无加工硬化痕迹。
温变形：金属材料在高于回复温度但低于再结晶开始温度的温度范围内进行的塑性变形过程。
2、简述金属的可锻性及其影响因素。
可锻性：指金属材料在压力加工时，能改变形状而不产生裂纹的性能。
它包括在热态或冷态下能够进行锤锻，轧制，拉伸，挤压等加工。
可锻性的好坏主要与金属材料的化学成分有关。
(1)内在因素(a)化学成分:不同化学成分的金属其可锻性不同；(b)合金组织:金属内部组织结构不同，其可锻性差别很大。
(2)外在因素(a)变形温度:系指金属从开始锻造到锻造终止的温度范围。
温度过高:过热、过烧、脱碳和严重氧化等缺陷。
温度过低：变形抗力↑－难锻，开裂(b)变形速度:变形速度即单位时间内的变形程度(c)应力状态:金属在经受不同方法进行变形时，所产生的应力大小和性质（压应力或拉应力）不同。
3、自由锻和模锻的定义及其特点是什么？自由锻造是利用冲击力或压力使金属在上下砧面间各个方向自由变形，不受任何限制而获得所需形状及尺寸和一定机械性能的锻件的一种加工方法，简称自由锻。
1、自由锻锻件的精度不高，形状简单，其形状和尺寸一般通过操作者使用通用工具来保证，主要用于单件、小批量生产。
2、对于大型机特大型锻件的制造，自由锻仍是唯一有效的方法。
3、自由锻对锻工的技术水平要求高，劳动条件差，生产效率低。
模锻是指在专用模锻设备上利用模具使毛坯成型而获得锻件的锻造方法。
模锻具有如下特点：(1)生产效率高。
劳动强度低。
(2)锻件成形靠模膛控制，可锻出形状复杂、尺寸准确，更接近于成品的锻件，且锻造流线比较完整，有利于提高零件的力学性能和使用寿命。
(3)锻件表面光洁，尺寸精度高，加工余量小，节约材料和切削加工工时。
(4)操作简便，质量易于控制，生产过程易实现机械化、自动化。
第四章工程材料课后习题
解：我们设薄壁圆管的平均半径和壁厚分别为 R0 和 δ 。微剪力τ dA 对截面圆心（矩心）
的微力矩为 R0τdA ，由构成关系知，该截面的扭矩为
∫ T = A R0τdA
(a)
由于中心对称，τ 沿圆周方向大小不变；又由于管壁很薄，τ 沿壁厚方向也可近似地认为是均
匀分布的。这样一来，式(a)可以写成
4-24 .....................................................................................................................................................16
d = 2R0 − δ，D = 2R0 + δ
横截面的极惯性矩为
Ip
=
π 32
(D4
−
d4)
=
π 32 [(2R0
+
δ)4
−
(2R0
−
δ)4 ]
=
πR0δ 2
(4R02
+
δ2)
由此可得
τ max
=
T Ip
( R0
+
δ) 2
=
T πR0δ (4R02
+δ
2 ) (2R0
+δ
)
=
T (2β + 1) πβδ 3(4β 2 + 1)
第四章 扭 转
题号
页码
4-4 .........................................................................................................................................................1
工程材料第四章作业参考答案
1 、什么是滑移与孪生？一般条件下进行塑性变形时，为什么在锌、镁中易出现孪晶? 而在纯铜中易产生滑移带?答：滑移是指晶体的一部分沿一定的晶面和晶向相对于另一部分发生滑动位移的现象。
孪生是指晶体的一部分沿一定晶面和晶向相对于另一部分所发生的切变。
密排六方晶格金属滑移系少，常以孪生方式变形。
体心立方晶格金属只有在低温或冲击作用下才发生孪生变形。
面心立方晶格金属，一般不发生孪生变形，但常发现有孪晶存在，这是由于相变过程中原子重新排列时发生错排而产生的，称退火孪晶。
铜是面心立方，锌、镁是密排六方，故在锌、镁中易出现孪晶，而在纯铜中易产生滑移带。
2 、根据纯金属及合金塑性变形的特点，可以有几种强化金属性能的方式？答：通过细化晶粒来同时提高金属的强度、硬度、塑性和韧性的方法称细晶强化。
单相固溶体合金组织与纯金属相同，其塑性变形过程也与多晶体纯金属相似。
但随溶质含量增加，固溶体的强度、硬度提高，塑性、韧性下降，称固溶强化。
当在晶内呈颗粒状弥散分布时，第二相颗粒越细，分布越均匀，合金的强度、硬度越高，塑性、韧性略有下降，这种强化方法称弥散强化或沉淀强化。
随冷塑性变形量增加，金属的强度、硬度提高，塑性、韧性下降的现象称加工硬化。
加工硬化是强化金属的重要手段之一，对于不能热处理强化的金属和合金尤为重要。
3 、用手来回弯折一根铁丝时，开始感觉省劲，后来逐渐感到有些费劲，最后铁丝被弯断。
试解释过程演变的原因？答：用手来回弯折一根铁丝时，铁丝会发生冷塑性变形。
随着弯折的持续，铁丝的冷塑性变形量会增加，从而发生加工硬化，此时，铁丝的强度、硬度提高，塑性、韧性下降，故逐渐感到有些费劲。
进一步弯折时，铁丝会因为超过疲劳强度而被弯断。
4 、什么是变形金属的回复、再结晶？再结晶晶粒度受哪些因素的影响?答：回复是指在加热温度较低时，由于金属中的点缺陷及位错近距离迁移而引起的晶内某些变化。
当变形金属被加热到较高温度时，由于原子活动能力增大，晶粒的形状开始发生变化，由破碎拉长的晶粒变为完整均匀的等轴晶粒。
工程材料第四章习题答案
工程材料作业（4）答案1.解释下列现象:(1) 在相同含碳量下，除了含Ni和Mn的合金钢外，大多数合金钢的热处理加热温度都比碳钢高。
奥氏体形成分为形核、长大、残余渗碳体溶解，奥氏体均匀化4阶段。
多数合金元素减缓A形成，Cr、Mo、W、V等强碳化物形成元素与碳亲和力大，形成的合金元素的碳化物稳定、难溶解，会显著减慢碳及合金元素的扩散速度。
但为了充分发挥合金元素的作用，又必须使其更多的溶入奥氏体中，合金钢往往需要比含碳量相同的碳钢加热到更高的温度，保温更长时间。
Co、Ni等部分非碳化物形成元素，因增大碳的扩散速度，使奥氏体的形成速度加快。
而Al、Si、Mn等合金元素对奥氏体形成速度的影响不大。
阻碍晶粒长大，合金钢需要更高的加热温度，更长的保温时间，才能保证奥氏体均匀化。
（加热温度升高了，但一般不会引起晶粒粗大：大多数合金元素都有阻碍奥氏体晶粒长大的作用。
碳化物形成元素的作用最明显，因其形成的碳化物高温下稳定性高，很难完全溶入奥氏体，未溶的细小碳化物颗粒，分布在奥氏体晶界上，有效的阻止晶粒长大，起到细化晶粒的作用。
所以，合金钢虽然热处理加热温度高，但一般不用担心晶粒粗大。
强烈阻碍晶粒长大的元素：V、Ti、Nb、Zr；中等阻碍的：W、Mo、Cr；影响不大的：Si、Ni、Cu；促进晶粒长大的：Mn、P、B）(2) 在相同含碳量下，含碳化物形成元素的合金钢比碳钢具有较高的回火稳定性。
回火过程一般分为：马氏体分解、残余奥氏体转变、碳化物类型转变和碳化物长大。
合金元素在回火过程中，推迟马氏体的分解和残余奥氏体的转变（即在较高温度才出现分解和转变），提高铁素体的再结晶温度，使碳化物难以聚集长大而保持较大的弥散度。
因此，提高了钢对回火软化的抗力，即提高了钢的回火稳定性。
使得合金钢在相同温度下回火时，比同样质量分数的碳钢具有更高的硬度和强度（对工具钢，耐热钢更重要），或在保证相同强度的条件下，可在更高的温度下回火，而韧性更好（对结构钢更重要。
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• 14、包晶偏析---由于包晶转变不能充分进 14、 包晶偏析---由于包晶转变不能充分进 --行而产生化学成分不均匀的现象。 行而产生化学成分不均匀的现象。P • 15、组织组成物---在显微镜下能清楚地区 15、组织组成物-----在显微镜下能清楚地区 别一定形态特征的组成部分, 别一定形态特征的组成部分,该组成部分称 为组织组成物。 为组织组成物。 P45
• 5、间隙化合物---由过渡族金属元素与原 间隙化合物-----由过渡族金属元素与原 子半径较小的C.N.H.B C.N.H.B等非金属元素形成的 子半径较小的C.N.H.B等非金属元素形成的 化合物。 化合物。P35 • 6、渗碳体---是钢铁中一种最重要的具有 渗碳体-----是钢铁中一种最重要的具有 复杂结构的间隙化合物， 复杂结构的间隙化合物，碳原子直径与铁 原子直径之比为0.61 0.61。 原子直径之比为0.61。 P35 • 渗碳体--- Fe的化合物 ---C 的化合物（ ）。P47 渗碳体---C与Fe的化合物（Fe3C）。P47 • 7、合金渗碳体---渗碳体具有复杂的斜方 合金渗碳体-----渗碳体具有复杂的斜方 晶格， 晶格，其中铁原子可以部分地被其他金属 原子所置换，形成以渗碳体为基的固溶体。 原子所置换，形成以渗碳体为基的固溶体。 P36
• 8、相图---是一种简明的示意图，它清楚 相图---是一种简明的示意图， ---是一种简明的示意图 地表明了合金系中各种相的平衡条件以及 相与相之间的关系。 相与相之间的关系。 • 9、共晶转变---成分为E点的液相Le同时结 共晶转变---成分为E点的液相Le ---成分为 Le同时结 晶出两种成分和结构都不相同的固相αM αM＋ 晶出两种成分和结构都不相同的固相αM＋ 这种转变称为共晶转变。 βN 这种转变称为共晶转变。P40 • 10、共析转变---从一个固相中同时析出成 10、共析转变-----从一个固相中同时析出成 分和晶体结构完全不同的两种新固相的转 变过程。 变过程。P45
• 11 、 杠 杆 定 律 --- Qα / QL ＝ X K/ KX 这个式子， 可见液、 这个式子 ， 可见液 、 固两相的相对量的关 如同力学中的杠杆定律， 系 ， 如同力学中的杠杆定律 ， 称此式为杠 杆定律。 杆定律。P39 • 12、晶内偏析---在一个晶粒内化学成分不 12、晶内偏析-----在一个晶粒内化学成分不 均匀的现象。 均匀的现象。P39 • 13、比重偏析---因比重不同而造成化学成 13、比重偏析-----因比重不同而造成化学成 分不均匀的现象。 分不均匀的现象。P43
工程材料及应用习题讲解 第4章
材料科学与工程学院 曾光廷教授主讲
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
• 4-1、名词解释 • 置换固溶体、间隙固溶体、正常价化合物、 置换固溶体、间隙固溶体、正常价化合物、 电子化合物、间隙化合物、渗碳体、 电子化合物、间隙化合物、渗碳体、合金 渗碳体、相图、共晶转变、共析转变、 渗碳体、相图、共晶转变、共析转变、杠 杆定律、晶内偏析、比重偏析、包晶偏析、 杆定律、晶内偏析、比重偏析、包晶偏析、 组织组成物
• 1、置换固溶体---是指溶质原子位于溶剂晶格的 置换固溶体---是指溶质原子位于溶剂晶格的 --某些结点位置而形成的固溶体。 某些结点位置而形成的固溶体。P32 • 2、间隙固溶体---溶质原子分布于溶剂晶格间隙 间隙固溶体-----溶质原子分布于溶剂晶格间隙 而形成的固溶体。 而形成的固溶体。P34 • 3、正常价化合物---是指符合一般化合物的原子 正常价化合物-----是指符合一般化合物的原子 价规律的化合物,它们是由在周期表上相距较远. 价规律的化合物,它们是由在周期表上相距较远. 电化学性相差较大的元素组成。 电化学性相差较大的元素组成。P34 • 4、电子化合物---是第一族或过渡族元素与 电子化合物-----是第一族或过渡族元素与 至第Ⅴ族元素形成的化合物, 第Ⅱ至第Ⅴ族元素形成的化合物,它们不遵循原子价 规律,但是有一定的电子浓度。 规律,但是有一定的电子浓度。P35