工程材料第四章作业参考答案培训资
第四章 工程材料 复习题
第四章工程材料复习题一、填空题1、金属的力学性能主要包括强度、硬度、塑性、韧性、疲劳强度等指标，其中衡量金属材料在静载荷下机械性能的指标有强度、硬度、塑性。
衡量金属材料在交变载荷和冲击载荷作用下的指标有疲劳强度和冲击韧性。
2、钢以铁、碳为主要元素，其中碳的质量分数为小于2.11%，铸铁是含碳质量分数大于2.11%的铁碳合金。
3、钢按用途分为结构钢、工具钢和特殊性能钢。
4、普通质量的结构钢主要用于工程结构和机械零件方面。
5、金属分为黑色金属和有色金属。
6、碳钢的编号为：碳素结构钢采用拼音字母Q和数字表示其屈服强度；优质碳素结构钢用两位数字表示钢中平均碳的质量分数的万分之几，如45钢；碳素工具钢用字母T表示；铸造碳钢用ZG代表铸钢二字汉语拼音首位字母。
7、合金钢的编号为：低低合金高强度结构钢由代表屈服点的汉语拼音字母Q；合金结构钢如40Cr表示平均碳的质量分数ωc= 0.40%，平均铬的质量质量分数ωCr<1.5%；滚动轴承在牌号前加G。
8、合金钢是为了改善钢的性能，在钢中加入其他合金元素。
9、合金钢分为合金结构钢、合金工具钢和特殊性能钢。
10、铸铁可分为灰铸铁、球墨铸铁和可锻铸铁。
11、灰铸铁的断口呈浅白色，其牌号用符号HT和数字表。
12、球墨铸铁的牌号用符号QT和数字表示。
13、机械零件需要强度、塑性和韧性都较好的材料，应选用中碳钢。
14、碳的质量分数在0.30%～0.55%之间的属于中碳钢。
15、钢的普通热处理（也叫整体热处理）有退火、正火、淬火和回火，钢的表面热处理有表面淬火热处理和化学热处理。
16、降低钢的硬度，改善切削加工性能常用的热处理有退火和正火，若是高碳钢或是高合金钢要采用退火处理。
17、钢淬火常用的冷却介质有水和油，淬火处理的目的是提高工件的强度、强度和耐磨性。
淬火后钢的硬度主要取决于钢的含碳量高低。
18、淬火和高温回火结合的处理称为调质，处理后钢的性能特点是有良好的综合性能，适合轴和齿轮类零件的热处理。
工程经济学第四章习题及答案
1.某部门正在考虑有下列收入和支出的投资方案，见表，计算这项投资的净现金流量，然后求他得净现值，基准贴现率为12%。
2已知下表所列净现金流量，假定基准贴现率为10%。
计算这两个现金流量的净现值、将来值、年度等值，并计算PW（10%）A/PW(10%)B,FW（10%）A/FW(10%)B,AW（10%）A/AW(10%).然后比较计算的结果。
3,用15000元能够建造一个任何时候均无余值的临时仓库，估计年收益为2500元，假如基准贴现率为12%，仓库能够使用8年，那么，这投资是否满意？临时仓库使用多少年则投资是满意的？4某油井开采方案，0年投资500万元，以后每年产油净收入200元，估计可开采12年。
油井在第12年未报废时需开支500万元，试计算内部收益率，并解释其经济含义。
1.NPV =-100-10(0.8929)+40(0.7118)+60(0.6355)+30(0.5674)=-25.31(万元）2、PW（10%）A/PW(10%)B=1.054；FW（10%）A/FW(10%)B=1.054；AW（10%）A/AW(10%)1.0543. NPV=-15000+2500(P/A,12%,8)=-15000+2500*4.966=-2581(元) 由于NPV<0,故该投资方案不可行。
假设使用 n年该项投资是合算的，则需要满足-15000+2500（P/A,12%,n）>0 （P/A,12%,n）>6查表得，（P/A,12%,11）=5.9377，（P/A,12%,12）=6.1944 内插法： (n-11)/(6-5.9377)=(12-11)/(6.1944-5.9377)n =11.24（年）临时仓库使用11.24年该投资才满意。
4.（P/A.35%,12）=2.7792（P/F.35%,12）=0.0237（P/A.40%,12）=2.4559（P/F.40%,12）=0.0176。
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。
工程经济学第四章习题及答案
1.某部门正在考虑有下列收入和支出的投资方案，见表，计算这项投资的净现金流量，然后求他得净现值，基准贴现率为12%。
2已知下表所列净现金流量，假定基准贴现率为10%。
计算这两个现金流量的净现值、将来值、年度等值，并计算PW（10%）A/PW(10%)B,FW（10%）A/FW(10%)B,AW（10%）A/AW(10%).然后比较计算的结果。
3,用15000元能够建造一个任何时候均无余值的临时仓库，估计年收益为2500元，假如基准贴现率为12%，仓库能够使用8年，那么，这投资是否满意？临时仓库使用多少年则投资是满意的？4某油井开采方案，0年投资500万元，以后每年产油净收入200元，估计可开采12年。
油井在第12年未报废时需开支500万元，试计算内部收益率，并解释其经济含义。
1.NPV =-100-10(0.8929)+40(0.7118)+60(0.6355)+30(0.5674)=-25.31(万元）2、PW（10%）A/PW(10%)B=1.054；FW（10%）A/FW(10%)B=1.054；AW（10%）A/AW(10%)1.0543. NPV=-15000+2500(P/A,12%,8)=-15000+2500*4.966=-2581(元) 由于NPV<0,故该投资方案不可行。
假设使用 n年该项投资是合算的，则需要满足-15000+2500（P/A,12%,n）>0 （P/A,12%,n）>6查表得，（P/A,12%,11）=5.9377，（P/A,12%,12）=6.1944 内插法： (n-11)/(6-5.9377)=(12-11)/(6.1944-5.9377)n =11.24（年）临时仓库使用11.24年该投资才满意。
4.（P/A.35%,12）=2.7792（P/F.35%,12）=0.0237（P/A.40%,12）=2.4559（P/F.40%,12）=0.0176。
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。
国开作业桥梁工程（本）-第四章 章节测验78参考（含答案）
题目：推力的存在与否是区别拱与梁的主要标志。
（）选项A：对选项B：错答案：对题目：刚架拱刚度大、承载能力大、质量轻，与桥梁转体施工工艺相结合，可以解决转体质量大和转体结构的强度、刚度的矛盾。
（）选项A：对选项B：错答案：错题目：因桥上活载不断变化，且拱圈并非绝对刚体，故拱桥设计时只能找到相对合理的拱轴。
（）选项A：对选项B：错答案：对题目：对拱圈任一特征截面（拱顶、拱脚、l/4），采取某一种最不利加载，使其弯矩与轴向力同时达到最大是完全可能。
（）选项A：对选项B：错答案：错题目：单孔拱桥及多孔拱桥的施工均应按照对称、均衡的原则，并严格按照加载程序进行。
（）选项A：对选项B：错答案：对题目：拱桥在非对称半跨加载时，拱将产生反对称S形挠曲。
（）选项A：对选项B：错答案：对题目：相对于梁式和索式结构，拱桥的变形较小，行车条件好水平推力的存在使得拱桥对基础条件的要求较高。
（）选项A：对选项B：错答案：对题目：双片拱肋的布置：行车视野开阔，无笼罩感。
面外稳定控制设计，要求拱肋的横向刚度大，桥面不宜过宽。
（）选项A：对选项B：错答案：对题目：拱桥强度检算控制断面包含拱脚断面和拱顶断面。
（）选项A：对选项B：错答案：错题目：在超静定无铰拱的内力计算中，为计算恒载、活载、温度变化、混凝土收缩、拱脚变位等情况下的拱桥内力，常利用弹性中心的概念来简化计算分析。
（）选项A：对选项B：错答案：对。
工程材料第四章固态扩散作业答案
2. 一含 w(C)=0.1%的碳钢在 930℃渗碳，渗到 0.05cm 的地方碳的浓度达到 0.45%。在 t >0 的全部时间，渗碳气氛保持表面成分为 1%，假设
Dc 2.0 105 exp(140000 / RT )(m 2 / s )
(a) 计算渗碳时间； (b) 若将渗层加深一倍，则需多长时间？ (c) 若规定 0.3%C 作为渗碳层厚度的量度， 则在 930℃渗碳 10 小时的渗层厚度为 870 ℃ 渗碳 10 小时的多少倍？
在温度从 25℃升高到 600℃时，扩散系数 D 分别提高 4.9 10 和 9.5 10 倍，表明温度是
9 28
影响扩散系数的最重要的因素之一。当扩散激活能增大，温度对扩散系数（或速度）的影响 越大。 6. 已知 Al 在 Al2O3 中扩散常数 D0=2.8×10-3(m2/s)， 激活能 477 （KJ/mol） ， 而O （氧） 在 Al2O3 中的 D0=0.19(m2/s)，Q=636(KJ/mol)。 (a) 分别计算两者在 2000K 温度下的扩散系数 D； (b) 说明它们扩散系数不同的原因。 解：(a) 根据阿累尼乌斯方程 D D0 exp
(b) 在同一温度下，两个不同距离 x1 和 x2 所对应的时间 t1 和 t2 有如下关系
x1 Dt1
温度相同时，D1=D2，所以 t 2
x2 Dt 2
2 x2 0.12 t 1.0 104 4.0 104 s 2 1 2 x1 0.05
(c) 根据题意可知
x930 C x870 C
解：(a) 930℃时碳在γ铁中的扩散系数
140000 2 D 2.0 10-5 exp m / s 1.67 10-11 m 2 / s 1.67 10-7 m 2 / s 8.314 1203
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。
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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。
这种冷变形组织在加热时重新彻底改组的过程称再结晶。
影响再结晶晶粒度的因素：1、加热温度和保温时间。
加热温度越高，保温时间越长，金属的晶粒越粗大，加热温度的影响尤为显著。
2、预先变形度。
预先变形度的影响，实质上是变形均匀程度的影响。
5、当金属继续冷拔有困难时，可以通过什么热处理解决？为什么?
答：再结晶退火。
在对金属进行冷拔时，随冷塑性变形量的增加，金属会发生加工硬化，金属的强度、硬度提高，塑性、韧性下降，从而导致冷拔越来越困难。
此时，若对其进行再结晶退火处理，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。
由于再结晶后组织的复原，因而金属的强度、硬度下降，塑性、韧性提高，加工硬化消失。
此时再进行冷拔则容易的多。
6、能否通过再结晶退火来消除粗大的铸造晶粒及组织?为什么？
答：不能。
铸造是熔炼金属、制造铸型，并将熔融金属浇入铸型，凝固后获得具有一定形状、尺寸和性能金属零件毛坯的成型方法。
在铸造过程中，熔融金属因冷却而成形，并没有发生塑性变形。
而再结晶退火是将冷变形的金属加热到一定温度使其组织发生复原的一种工艺。
对于没有塑性变形的铸造物件，是不能通过再结晶退火来消除粗大的铸造晶粒及组织的。
7、金属热加工与冷加工的区别？对金属组织和性能有何影响？
答：在金属学中，冷热加工的界限是以再结晶温度来划分的。
低于再结晶温度
的加工称为冷加工，而高于再结晶温度的加工称为热加工。
冷加工时金属会发生加工硬化，它的强度、硬度会提高，但塑性、韧性会
下降，且伴随有织构现象。
热加工时产生的加工硬化很快被再结晶产生的软化所抵消，因而热加工不会
带来加工硬化效果。
热加工可使铸态金属与合金中的气孔或疏松焊合，使粗大的树枝晶或柱状晶
破碎并结晶成等轴晶，使第二相、夹杂物等重新分布，从而使组织致密、成分均匀、晶粒细化，力学性能提高。
热加工也使铸态金属中的非金属夹杂物、第二相、偏析等沿变形方向拉
长，形成彼此平行的宏观条纹，称作流线（热加工纤维组织）。
它使钢产生各向异性。
在制定加工工艺时，应使流线分布合理，尽量与拉应力方向一致。