工程材料练习(4)09参考答案
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。
工程材料作业习题及答案全
1、下列各种工件应该采用何种硬度实验方法来测定其硬度？锉刀、黄铜轴套、供应状态的各种非合金钢材、硬质合金刀片、耐磨工件的表面硬化层、调质态的机床主轴。
2、已知Cu（f.c.c）的原子直径为2.56A，求Cu的晶格常数a，并计算1mm3Cu中的原子数。
3、已知金属Ａ（熔点６００℃）与金属Ｂ（熔点５００℃）在液态无限互溶；在固态３００℃时Ａ溶于Ｂ的最大溶解度为３０％，室温时为１０％，但Ｂ不溶于Ａ；在３００℃时，含４０％Ｂ的液态合金发生共晶反应。
求：①作出Ａ－Ｂ合金相图（请用尺子等工具，标出横纵座标系，相图各区域名称，规范作图）②写出共晶反应式。
③分析２０％Ａ，４５％Ａ，８０％Ａ等合金的结晶过程，用结晶表达式表达。
４．一个二元共晶反应如下：Ｌ（７５％）←→α（１５％Ｂ）＋β（９５％Ｂ）（１）计算含５０％Ｂ的合金完全凝固时①初晶α与共晶（α＋β）的重量百分数。
②α相和β相的重量百分数。
③共晶体中的α相和β相的重量百分数。
（２）若显微组织中，测出初晶β相与（α＋β）共晶各占一半，求该合金的成分。
５．有形状，尺寸相同的两个Ｃｕ－Ｎｉ合金铸件，一个含Ｎｉ９０％，另一个含Ｎｉ５０％，铸件自然冷却，问哪个铸件的偏析严重，为什么？1.何谓铁素体，奥氏体，渗碳体，珠光体和莱氏体，它们的结构，组织形态，性能等各有何特点？2.分析含碳量为0.3%，1.3%，3.0%和5.0%的铁碳合金的结晶过程和室温组织。
3.指出下列名词的主要区别：一次渗碳体，二次渗碳体，三次渗碳体，共晶渗碳体和共析渗碳体。
4.写出铁碳合金的共晶反应式和共析反应式。
5.根据铁碳相图：①分析0.6%C的钢室温下的组织，并计算其相对量。
②分析1.2%C的钢室温下的相组成，并计算其相对量。
③计算铁碳合金中二次渗碳体和三次渗碳体的最大含量。
6．对某退火碳素钢进行金相分析，其组织为珠光体+网状渗碳体，其中珠光体占93%，问此钢的含碳量大约为多少？7．依据铁碳相图说明产生下列现象的原因：①含碳量为1.0%的钢比含碳量为0.4%的钢硬度高。
工程材料(第四版)习题与辅导答案
工程材料习题与辅导答案一、填空1、屈服强度就是表示金属材料抵抗微量塑性变形得能力。
3、α—Fe得晶格类型为体心立方晶格。
4、γ—Fe得晶格类型为面心立方晶格。
5、随着固溶体中溶质原子含量增加,固溶体得强度、硬度__升高__。
6、金属得结晶包括形核与长大两个基本过程。
7、金属得实际结晶温度___低于_其理论结晶温度,这种想象称为过冷。
8、理论结晶温度与实际结晶温度之差△T称为___过冷度___。
9、金属结晶时,冷却速度越快,则晶粒越__细小__。
10、铁素体得力学性能特点就是塑性、韧性好。
11、渗碳体得力学性能特点就是硬度高、脆性大。
12、碳溶解在_γ-Fe__中所形成得间隙固溶体称为奥氏体。
13、碳溶解在_α-Fe__中所形成得间隙固溶体称为铁素体。
14、珠光体得本质就是铁素体与渗碳体得机械混合物。
15、共析钢得室温平衡组织为 P(或珠光体) 。
共析钢得退火组织为 P(或珠光体) 。
16、亚共析钢得含碳量越高,其室温平衡组织中得珠光体量越多。
17、在室温平衡状态下,碳钢随着其含碳量得增加,韧、塑性下降。
19、在铁碳合金得室温平衡组织中,渗碳体相得含量就是随着含碳量增加而增加。
20、在退火态得20钢、45钢、T8钢、T13钢中,δ与αK值最高得就是 20 钢。
21、共析钢加热到奥氏体状态,冷却后获得得组织取决于钢得_冷却速度__。
22、共析钢过冷奥氏体在(A1～680)℃温度区间等温转变得产物就是珠光体(或P) 。
23、共析钢过冷奥氏体在680～600℃温度区间等温转变得产物就是索氏体(细珠光体)。
24、共析钢过冷奥氏体在(600～550)℃温度区间等温转变得产物就是托氏体(或极细珠光体)。
25、共析钢过冷奥氏体在550～350℃温度区间等温转变得产物就是B上(或上贝氏体)。
26、共析钢过冷奥氏体在(350～230)℃温度区间等温转变得产物就是下贝氏体(或B下)。
27、亚共析钢得正常淬火温度范围就是 Ac3 + 30～50℃。
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。
工程材料习题1-9章答案
工程材料习题参考答案第一章.习题参考答案1-1、名词解释1、σb抗拉强度---金属材料在拉断前的最大应力，它表示材料对最大均匀塑性变形的抗力。
2、σs屈服强度----表示材料在外力作用下开始产生塑性变形的最低应力，表示材料抵抗微量塑性变形的能力。
3、σ0.2屈服强度----试样产生0.2%残余应变时的应力值为该材料的条件屈服。
4、δ伸长率----塑性的大小用伸长率δ表示。
5、HBS布氏硬度---以300Kg的压力F将直径D的淬火钢球压入金属材料的表层，经过规定的保持载荷时间后，卸除载荷，即得到一直径为d 的压痕。
6、HRC洛氏硬度---是以120o 的金刚石圆锥体压头加上一定的压力压入被测材料，根据压痕的深度来度量材料的软硬，压痕愈深，硬度愈低。
7、σ﹣1（对称弯曲疲劳强度）---表示当应力循环对称时，光滑试样对称弯曲疲劳强度。
8、K1C （断裂韧性）---应力强度因子的临界值。
1-2、试分别讨论布氏硬度、洛氏硬度、维氏硬度适用及不适用于什么场合？1、布氏硬度 适用于退火和正火态的黑色金属和有色金属工件，不适用于太薄、太硬（﹥450HB）的材料。
2、洛氏硬度 适用于检测较薄工件或表面较薄的硬化层的硬度，适用于淬火态的碳素钢和合金钢工件不适用于表面处理和化学热处理的工件。
3、维氏硬度 适用于零件表面薄硬化层、镀层及薄片材料的硬度，不适用于退火和正火及整体淬火工件。
第二章.习题参考答案2-1、名词解释1、 晶体---指原子（原子团或离子）按一定的几何形状作有规律的重复排列的物体。
2、 2、非晶体---组成物质的原子是无规律、无次序地堆聚在一起的物体。
3、单晶体---结晶方位完全一致的晶体。
4、多晶体---由多晶粒组成的晶体结构。
5、晶粒---每个小晶体具有不规则的颗粒状外形。
2-2、何谓空间点阵、晶格、晶体结构和晶胞？常用金属的晶体结构是什么？划出其晶胞，并分别计算起原子半径、配位数和致密度？1、空间点阵---为了便于分析各种晶体中的原子排列及几何形状,通常把晶体中的原子假想为几何结点,并用直线从其中心连接起来,使之构成一个空间格子。
《工程材料》习题集参考答案
1、细化晶粒虽能提高金属的强度，但增大了金属的脆性。
（为2、结构钢的淬透性，随钢中碳含量的增大而增大。
（为3、普通低合金结构钢不能通过热化处理进行强化。
（“4、置换固溶体必是无限固溶体。
（为5、单晶体必有各向异性。
（“6、普通钢和优质钢是按其强度等级来区分的。
（为7、过热钢经去应力退火后能显著细化晶粒。
（为&表面淬火主要用于高碳钢。
（为9、马氏体的晶体结构和铁素体的相同。
（为10、面心立方金属的塑性比体心立方金属的好。
（动11、铁素体是置换固溶体。
（为12、晶界是金属晶体的常见缺陷。
（“13、渗碳体是钢中常见的固溶体相。
（为14、金属的塑性变形主要通过位错的滑移进行。
（“15、金属的晶粒越细小，其强度越高，其塑性越好。
（“16、比重偏析不能通过热处理来消除。
（“17、上贝氏体的韧性比下贝氏体好。
（为18、对过共析钢工件进行完全退火可消除渗碳体网。
（为19、对低碳低合金钢进行正火处理可提高其硬度。
（必20、淬火获得马氏体的必要条件之一是其淬火冷却速度必须小于Vk°（为21、氮化件的变形远比渗碳件的小。
（“22、x x转变是非扩散性转变。
（“23、高锰钢在各种条件下均能表现出良好的耐磨性。
（为24、无限固溶体必是置换固溶体。
（“25、金属的晶粒越细小，其强度越高，但韧性变差。
（为26、所谓临界冷却速度就是指钢能获得完全马氏体组织的最小冷却速度。
（“27、钢进行分级淬火的目的是为了得到下贝氏体组织。
（为28、对奥氏体不锈钢进行固溶处理的目的是为了提高其强度。
（为29、弹簧钢的最终热处理应是淬火+低温回火。
（为30、凡单相固溶体均能进行形变强化。
（“31、x x转变是非扩散性转变。
（为32、可锻铸铁只能通过可锻化退火而得到。
（“33、凡间隙固溶体必是有限固溶体。
（“34、珠光体的片层间距越小，其强度越高，其塑性越差。
（为35、钢的临界冷却速度Vk越大，则其淬透性越好。
（为36、过共析钢的正常淬火一般均为不完全淬火。
《工程材料》习题集参考答案
《工程材料》习题集参考答案一．判断题×√1、细化晶粒虽能提高金属的强度，但增大了金属的脆性。
（×）2、结构钢的淬透性，随钢中碳含量的增大而增大。
（×）3、普通低合金结构钢不能通过热化处理进行强化。
（√）4、置换固溶体必是无限固溶体。
（×）5、单晶体必有各向异性。
（√）6、普通钢和优质钢是按其强度等级来区分的。
（×）7、过热钢经去应力退火后能显著细化晶粒。
（×）8、表面淬火主要用于高碳钢。
（×）9、马氏体的晶体结构和铁素体的相同。
（×）10、面心立方金属的塑性比体心立方金属的好。
（√）11、铁素体是置换固溶体。
（×）12、晶界是金属晶体的常见缺陷。
（√）13、渗碳体是钢中常见的固溶体相。
（×）14、金属的塑性变形主要通过位错的滑移进行。
（√）15、金属的晶粒越细小，其强度越高，其塑性越好。
（√）16、比重偏析不能通过热处理来消除。
（√）17、上贝氏体的韧性比下贝氏体好。
（×）18、对过共析钢工件进行完全退火可消除渗碳体网。
（×）19、对低碳低合金钢进行正火处理可提高其硬度。
（√）20、淬火获得马氏体的必要条件之一是其淬火冷却速度必须小于Vk。
（×）21、氮化件的变形远比渗碳件的小。
（√）22、马氏体转变是非扩散性转变。
（√）23、高锰钢在各种条件下均能表现出良好的耐磨性。
（×）24、无限固溶体必是置换固溶体。
（√）25、金属的晶粒越细小，其强度越高，但韧性变差。
（×）26、所谓临界冷却速度就是指钢能获得完全马氏体组织的最小冷却速度。
（√）27、钢进行分级淬火的目的是为了得到下贝氏体组织。
（×）28、对奥氏体不锈钢进行固溶处理的目的是为了提高其强度。
（×）29、弹簧钢的最终热处理应是淬火+低温回火。
（×）30、凡单相固溶体均能进行形变强化。
《工程材料》课后习题答案
1-5在下面几种情况下，该用什么方法来测试硬度？写出硬度符号。
（1）检查锉刀、钻头成品硬度；（2）检查材料库中钢材硬度；（3）检查薄壁工件的硬度或工件表面很薄的硬化层；（4）黄铜轴套；（5）硬质合金刀片；（1）检查锉刀、钻头成品硬度采用洛氏硬度试验来测定，硬度值符号HRC。
（2）检查材料库中钢材硬度采用布氏硬度试验来测定，硬度值符号HBW。
（3）检查薄壁工件的硬度或工件表面很薄的硬化层硬度采用洛氏硬度试验来测定，硬度值符号HRC。
（4）黄铜轴套硬度采用布氏硬度试验来测定，硬度值符号HBW。
（5）硬质合金刀片采用洛氏硬度试验来测定，硬度值符号HRC。
2-4单晶体和多晶体有何差别？为什么单晶体具有各向异性，多晶体具有各项同性？单晶体是由原子排列位向或方式完全一致的晶格组成的；多晶体是由很多个小的单晶体所组成的，每个晶粒的原子位向是不同的。
因为单晶体内各个方向上原子排列密度不同，造成原子间结合力不同，因而表现出各向异性；而多晶体是由很多个单晶体所组成，它在各个方向上的力相互抵消平衡，因而表现各向同性。
2-5简述实际金属晶体和理想晶体在结构与性能上的主要差异。
理想晶体中原子完全为规则排列，实际金属晶体由于许多因素的影响，使这些原子排列受到干扰和破坏，内部总是存在大量缺陷。
如果金属中无晶体缺陷时，通过理论计算具有极高的强度，随着晶体中缺陷的增加，金属的强度迅速下降，当缺陷增加到一定值后，金属的强度又随晶体缺陷的增加而增加。
因此，无论点缺陷，线缺陷和面缺陷都会造成晶格崎变，从而使晶体强度增加。
同时晶体缺陷的存在还会增加金属的电阻，降低金属的抗腐蚀性能。
2-6简述间隙固溶体和间隙化合物的异同点。
间隙固溶体和间隙化合物都是溶质原子嵌入晶格间隙形成的。
间隙固溶体的晶体结构与溶剂的结构相同，而间隙化合物的晶体结构不同于组成它的任一组元，它是以分子式来表示其组成。
3-3常用的管路焊锡为成分w(Pb=50%)、w(Sn=50%) 的Pb-Sn合金。
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《工程材料》练习
班级姓名学号
一、是非题(对打“√”,错打“×”)
1、Cr12MoV合金钢的Mo元素的主要作用是消除第二类回火脆性。
（×）
2、影响钢的淬透性的主要因素是淬火介质和含碳量。
（×）
3、改善T10钢的切削性能的热处理工艺为完全退火。
（×）
4、LF21铝合金可用来制造轻、受一定载荷的零件。
（×）
5、35CrMo合金钢中的残Mo的主要作用是提高淬透性。
（×）
6、碳钢的强度随含碳量的提高而增大。
（×）
7、不锈钢耐酸、碱和盐等介质腐蚀的能力很强。
（×）
二、选择题
1、马氏体是( b )。
a、碳在α−Fe中的饱和固溶体;
b、碳在α−Fe中的过饱和固溶体;
c、碳在γ−Fe中的饱和固溶体;
d、碳在γ−Fe中的过饱和固溶体。
2、( d )的机械性能最好。
a、白口铸铁;
b、灰口铸铁;
c、可锻铸铁;
d、球墨铸铁。
3、钢的淬硬性主要取决于( a )。
a、含碳量;
b、含合金量;
c、淬火介质;
d、冷却速度。
4、冷模具钢的成分特点是( b )。
a、高碳低合金；
b、高碳高合金；
c、低碳高合金；
d、低碳低合金。
5、制造抗蚀轴承的材料常选( d )。
a、1Cr18Ni9Ti;
b、Cr12;
c、Cr17;
d、3Cr13。
6、40Cr钢的最终热处理为( c )。
a、淬火＋低温回火；
b、淬火＋中温回火；
c、淬火＋高温回火；
d、淬火＋时效。
7、5CrMnMo合金钢的最终热处理为( c )。
a. 淬火＋低温回火；
b. 淬火＋中温回火；
c. 淬火＋高温回火；
d. 淬火＋三次高温回火。
8、截面较小、形状复杂和尺寸小的受震动的一般铸件,可选用( c )制作。
a、白口铸铁;
b、灰口铸铁;
c、可锻铸铁;
d、球墨铸铁。
9、Cr12MoV的使用组织是( d )。
a、M回;
b、M回+A残;
c、M回+Fe3C+ A残; d. M回+合金碳化物+A残。
10、W18Cr4V合金钢的最终热处理为( d )。
a、淬火＋低温回火；
b、淬火＋中温回火；
c、淬火＋高温回火；
d、淬火＋三次高温回火。
11、1Cr18Ni9Ti合金钢中的Ti的主要作用是( d )。
a、细化晶粒；
b、二次硬化；
c、提高淬火性;
d、抑制晶间腐蚀。
三、填空
四、试比较T10A、9SiCr、W18Cr4V三种钢的特点
五、试比较45、40Cr、35CrMo三种钢的特点
六、试比较20、20Cr、20CrMnTi三种钢的特点
《铸铁与工程塑料》练习
一、铸铁与钢相比较，具有哪些特性？
答：（1）灰口铸铁力学性能低：其抗拉强度、塑性和韧性比钢低得多；但抗压强度和硬度与钢相当；
（2）具有良好铸造性能；
（3）具有较好的减摩性能和自润滑性能；
（4）具有良好的减震性能和吸收震动的作用；
（5）具有较好切削性能（切屑易脆断）。
二、根据所给的铸铁显微组织，完成下列填空
三、塑料按应用范围分为哪几大类？工程塑料的主要特性是什
么？
答：1）工程塑料、通用塑料和特种塑料。
2）密度小；比强度高；良好的抗腐蚀性；优良的电绝缘性；耐磨、减摩、自润滑性好；工艺性好、易热压成形；减震、隔音、防潮、易粘结等优点。
但耐热性差、易发生蠕变、导热性差、易老化等缺点。
四、简述POM塑料和PSF塑料的主要特点和应用范围？
答：1）POM塑料的主要特点：耐疲劳、耐磨性优，耐蚀好，易燃。
POM塑料的应用范围：耐磨传动件，如无润滑轴承，凸轮、运输带。
2）PSF塑料的主要特点：耐热性、抗蠕变性突出，绝缘性、韧性好，加工成型性不好，不耐热。
PSF塑料的应用范围：印制集成线路板、精密齿轮。