工程材料作业答案
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。
工程材料作业及答案汇总 (1)
1.1 4．简答及综合分析题（1）金属结晶的基本规律是什么？条件是什么？简述晶粒的细化方法。
(2) 什么是同素异构转变？（1）金属结晶的基本规律：形核、长大；条件是具有一定的过冷度；液态金属晶粒的细化方法：增大过冷度、变质处理、附加振动；固态金属晶粒的细化方法：采用热处理、压力加工方法。
(2)金属同素异构性（转变）：液态金属结晶后获得具有一定晶格结构的晶体，高温状态下的晶体，在冷却过程中晶格发生改变的现象。
1.2 4．简答及综合分析题（4）简述屈服强度的工程意义。
（5）简述弹性变形与塑性变形的主要区别。
(4)答：屈服强度是工程上最重要的力学性能指标之—。
其工程意义在于：①屈服强度是防止材料因过最塑性变形而导致机件失效的设计和选材依据；②根据屈服强度与抗拉强度之比(屈强比)的大小，衡量材料进一步产生塑性变形的倾向，作为金属材料冷塑性变形加工和确定机件缓解应力集中防止脆性断裂的参考依据。
(5) 答：随外力消除而消失的变形称为弹性变形。
当外力去除时，不能恢复的变形称为塑性变形。
1.3 4．简答题（6）在铁碳相图中存在三种重要的固相，请说明它们的本质和晶体结构(如，δ相是碳在δ－Fe中的固溶体，具有体心立方结构)。
α相是；γ相是；Fe3C相是。
(7)简述Fe—Fe3C相图中共晶反应及共析反应，写出反应式，标出反应温度。
（9）在图3—2 所示的铁碳合金相图中，试解答下列问题：图3—2 铁碳合金相图（1）标上各点的符号；（2）填上各区域的组成相（写在方括号内）；（3）填上各区域的组织组成物（写在圆括号内）；（4）指出下列各点的含碳量：E( ）、C( ）、P( ）、S( ）、K( ）；（5）在表3-1中填出水平线的温度、反应式、反应产物的名称。
表3-1（6）答：碳在α－Fe中的固溶体，具有体心立方结构；碳在γ—Fe中的固溶体，具有面心立方结构；Fe和C形成的金属化合物，具有复杂结构。
（7）答：共析反应：冷却到727℃时具有S点成分的奥氏体中同时析出具有P点成分的铁素体和渗碳体的两相混合物。
工程材料第二版习题(1-2)章答案
塑性变形的的物理本质： 塑性变形的的物理本质： 滑移和孪生共同产生的塑性变形。 滑移和孪生共同产生的塑性变形。 P24 滑移是晶体的一部分相对另一部分做整 体刚性移动。孪生是在切应力的作用下， 体刚性移动。孪生是在切应力的作用下，晶 体的一部分相对另一部分沿着一定的晶面 孪生面） （孪生面）产生一定角度的切变
2-13、晶粒大小对金属性能有何影响？细化 13、晶粒大小对金属性能有何影响？ 晶粒方法有哪些？ 晶粒方法有哪些？ p17 答： 在一般情况下,晶粒愈小,则金属的强度. 在一般情况下,晶粒愈小,则金属的强度.塑 性和韧性愈好. 性和韧性愈好. 细化晶粒是提高金属性能的重要途径之一， 细化晶粒是提高金属性能的重要途径之一， 晶粒愈细，强度和硬度愈高， 晶粒愈细，强度和硬度愈高，同时塑性韧性 愈好。 愈好。 细化晶粒方法有： 细化晶粒方法有： 增大过冷度； 2.变质处理 变质处理； 3.附加振 增大过冷度； 2.变质处理； 3.附加振 动或搅动等方法； 动或搅动等方法；
5、晶粒 p11 晶粒---每个小晶体具有不规则的颗粒状外形。 ---每个小晶体具有不规则的颗粒状外形 晶粒---每个小晶体具有不规则的颗粒状外形。 何谓空间点阵、晶格、晶体结构和晶胞？ 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， 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？ 并分别计算起原子半径、配位数和致密度？ 1、空间点阵 p9 空间点阵-----为了便于分析各种晶体中的原子 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, 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 几何结点,并用直线从其中心连接起来, 构成一个空间格子。 构成一个空间格子。
工程材料习题册-打印-答案
第一章 金属的性能一、填空（将正确答案填在横线上。
下同）1、金属材料的性能一般分为两类。
一类是使用性能，它包括物理性能、化学性能和力学性能等。
另一类是工艺性能，它包括铸造性能、锻造性能、焊接性能和切削加工性能等。
2、大小不变或变化很慢的载荷称为静载荷，在短时间内以较高速度作用于零件上的载荷称为冲击载荷，大小和方向随时间发生周期变化的载荷称为交变载荷。
3、变形一般分为弹性变形和塑性变形两种。
不能随载荷的去除而消失的变形称为塑性变形。
4、强度是指金属材料在静载荷作用下，抵抗塑性变形或断裂的能力。
5、强度的常用衡量指标有抗拉强度和屈服强度，分别用符号σb 和σs 表示。
6、如果零件工作时所受的应力低于材料的σb 或σ0.2，则不会产生过量的塑性变形。
7、有一钢试样其截面积为100mm 2，已知钢试样的M P a S 314=σM P ab 530=σ 。
拉伸试验时，当受到拉力为—————— 试样出现屈服现象，当受到拉力为—————— 时，试样出现缩颈。
8、断裂前金属材料产生永久变形的能力称为塑性。
金属材料的延伸率和断面收缩率的数值越大，表示材料的塑性越好。
9、一拉伸试样的原标距长度为50mm,直径为10mm 拉断后试样的标距长度为79mm ，缩颈处的最小直径为4.9 mm ，此材料的伸长率为—————，断面收缩率为——————。
10．金属材料抵抗冲击载荷作用而不破坏能力。
称为冲击韧性。
11．填出下列力学性能指标的符号：屈服点σs ，抗拉强度σb ，洛氏硬度C 标尺HRC ，伸长率δ，断面收缩率ψ，冲击韧度αk ，疲劳极限σ-1。
二、判断（正确打√，错误打×。
下同）1、弹性变形能随载荷的去除而消失。
（√ ）2、所有金属材料在拉伸试验时都会出现显著的屈服现象。
（× ）3、材料的屈服点越低，则允许的工作应力越高。
（× ）4、洛氏硬度值无单位。
（√ ）5、做布氏硬度试验时，当试验条件相同时，其压痕直径越小，材料的硬度越低。
工程材料课后习题答案
⼯程材料课后习题答案参考答案第1章机械⼯程对材料性能的要求思考题与习题P201.3、机械零件在⼯作条件下可能承受哪些负荷？这些负荷对零件产⽣什么作⽤？p4⼯程构件与机械零件（以下简称零件或构件）在⼯作条件下可能受到⼒学负荷、热负荷或环境介质的作⽤。
有时只受到⼀种负荷作⽤，更多的时候将受到两种或三种负荷的同时作⽤。
在⼒学负荷作⽤条件下，零件将产⽣变形，甚⾄出现断裂；在热负荷作⽤下，将产⽣尺⼨和体积的改变，并产⽣热应⼒，同时随温度的升⾼，零件的承载能⼒下降；环境介质的作⽤主要表现为环境对零件表⾯造成的化学腐蚀，电化学腐蚀及摩擦磨损等作⽤。
1.4 整机性能、机械零件的性能和制造该零件所⽤材料的⼒学性能间是什么关系？p7机器的整机性能除与机器构造、加⼯与制造等因素有关外，主要取决于零部件的结构与性能，尤其是关键件的性能。
在合理⽽优质的设计与制造的基础上，机器的性能主要由其零部件的强度及其它相关性能来决定。
机械零件的强度是由结构因素、加⼯⼯艺因素、材料因素和使⽤因素等确定的。
在结构因素和加⼯⼯艺因素正确合理的条件下，⼤多数零件的体积、重量、性能和寿命主要由材料因素，即主要由材料的强度及其它⼒学性能所决定。
在设计机械产品时，主要是根据零件失效的⽅式正确选择的材料的强度等⼒学性能判据指标来进⾏定量计算，以确定产品的结构和零件的尺⼨。
1.5常⽤机械⼯程材料按化学组成分为⼏个⼤类？各⾃的主要特征是什么？p17机械⼯程中使⽤的材料常按化学组成分为四⼤类：⾦属材料、⾼分⼦材料、陶瓷材料和复合材料。
提⽰：强度、塑性、化学稳定性、⾼温性能、电学、热学⽅⾯考虑回答。
1.7、常⽤哪⼏种硬度试验？如何选⽤P18？硬度试验的优点何在P11？硬度试验有以下优点：●试验设备简单，操作迅速⽅便；●试验时⼀般不破坏成品零件，因⽽⽆需加⼯专门的试样，试验对象可以是各类⼯程材料和各种尺⼨的零件；●硬度作为⼀种综合的性能参量，与其它⼒学性能如强度、塑性、耐磨性之间的关系密切，由此可按硬度估算强度⽽免做复杂的拉伸实验（强韧性要求⾼时则例外）；●材料的硬度还与⼯艺性能之间有联系，如塑性加⼯性能、切削加⼯性能和焊接性能等，因⽽可作为评定材料⼯艺性能的参考；●硬度能较敏感地反映材料的成分与组织结构的变化，故可⽤来检验原材料和控制冷、热加⼯质量。
工程材料刘天模作业标准答案
第一章作业P14：1. 一铜棒的最大拉应力为70Mpa，若要承受2000kgf(19.614kN)的拉伸载荷，它的直径是多少？答：直径为18.9 mm （注意单位换算，1兆帕=1牛顿每平方毫米）。
5.零件设计时，是选取σ0.2（σs）还是选取σb，应以什么情况为依据？答：当零件不能断裂时，以抗拉强度为依据；当零件不能产生塑性变形时，以屈服强度为依据。
7常用的测量硬度的方法有几种？其应用范围如何？答：常用硬度测试方法有布氏硬度HBS和洛氏硬度HRC；HES测试范围是450以下，主要是硬度比较低的材料，如退火钢、正火钢、有色金属、灰口铸铁等；HRC测试范围是20～67，主要是硬度比较高的材料，如淬火钢、硬质合金等。
第二章作业P39：1.从原子结合的观点来看，金属、高分子材料和陶瓷材料有何主要区别？在性能上有何表现？答：金属材料：按金属键方式结合，因而具有良好的导电、导热性、塑性等；陶瓷材料：按离子键（大多数）和共价键方式结合，稳定性高，具有很高的熔点、硬度、耐腐蚀性；高分子材料：按共价键、分子键、氢键方式结合，具有一定的力学性能。
3.简述金属常见的三种晶体结构的基本特点。
答：体心立方：原子数2、配位数8、致密度0.68；面心立方：原子数4、配位数12、致密度0.74；密排六方：原子数6、配位数12、致密度0.74。
补充题：1.陶瓷材料的显微组织由哪几部分构成？答：晶相、玻璃相、气相。
2高分子材料的大分子链有几种空间形态？其性能如何？答：线型（包括带支链的线型）：通常呈卷曲状，特点是弹性高、可塑性好，是热塑性高聚物；网体型：呈三维网络结构，特点是硬度高、脆性大、耐热、耐溶剂，是热固性高聚物。
3.什么是大分子链的柔顺性？答：大分子由于单键数目很大，因而使大分子的形状有无数的可能性（称为大分子链的构象），在受到不同外力时具有不同的卷曲程度，从而表现出很大的伸缩能力，该特性称为大分子链的柔顺性，即聚合物具有弹性的原因。
工程材料题库及答案
工程材料及成形技术作业题库一. 名词解释1.间隙固溶体：溶质原子溶入溶剂晶格间隙所形成的固溶体。
2.过冷度：理论结晶温度与实际结晶温度之差。
3.同素异构性：同一合金在不同温度下晶格类型不同的现象。
4.晶体的各向异性：金属各方向的具有不同性能的现象。
5.枝晶偏析：结晶后晶粒内成分不均匀的现象。
6.本质晶粒度：奥氏体晶粒长大的倾向。
7.淬透性：钢淬火时获得淬硬层深度的能力。
8.淬硬性：钢淬火时得到的最大硬度。
9.临界冷却速度：奥氏体完全转变成马氏体的最低冷却速度。
10.热硬性：钢在高温下保持高硬度的能力。
11.时效强化：经固溶处理后随着时间的延长强度不断提高的现象。
12.形变强化：由于塑性变形而引起强度提高的现象。
13.调质处理：淬火+高温回火得到回火索氏体的热处理工艺。
14.变质处理：在浇注是向金属液中加入变质剂，使其形核速度升高长大速度减低，从而实现细化晶粒的处理工艺。
15.顺序凝固原则：铸件时使金属按规定从一部分到另一部分逐渐凝固的原则。
16.孕育铸铁：经过孕育处理的铸铁。
二. 判断正误并加以改正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处理进行强化。
（√）4. 单晶体必有各向异性. （√）5. 普通钢和优质钢是按其强度等级来区分的. （×）6. 过热钢经再结晶退火后能显著细化晶粒. （×）7. 奥氏体耐热钢也就是奥氏体不锈钢。
（√）8. 马氏体的晶体结构和铁素体的相同. （×）9. 面心立方金属的塑性比体心立方金属的好. （√）10. 铁素体是置换固溶体. （×）11. 晶界是金属晶体的常见缺陷. （√）12. 渗碳体是钢中常见的固溶体相. （×）13. 金属的塑性变形主要通过位错的滑移进行.（√）14. 金属在进行热加工时，不会产生加工硬化现象. （√）15. 上贝氏体的韧性比下贝氏体的好 . （×）16. 对过共析钢工件进行完全退火可消除渗碳体网. （×）17. 对低碳低合金钢进行正火处理可提高其硬度. （√）18. 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. （×）19. 高锰钢在各种条件下均能表现出良好的耐磨性. （×）20. 无限固溶体必是置换固溶体. （√）21. 金属的晶粒越细小,其强度越高,但韧性变差. （×）22. 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. （√）23. 钢进行分级淬火的目的是为了得到下贝氏体组织. （×）24. 对奥氏体不锈钢进行固溶处理的目的是为了提高其强度. （×）25. 弹簧钢的最终热处理应是淬火+低温回火. （×）26. 凡间隙固溶体必是有限固溶体. （√）27. 珠光体的片层间距越小,其强度越高,其塑性越差. （×）28. 钢的临界冷却速度Vk越大,则其淬透性越好. （×）29. 过共析钢的正常淬火一般均为不完全淬火. （√）30. 工件经渗碳处理后,随后应进行淬火及低温回火. （√）31. 金属是多晶体,因而绝对不可能产生各向异性. （×）32. 凡能使钢的C曲线右移的合金元素均能增加钢的淬透性. （√）33. 感应加热表面淬火的淬硬深度与该钢的淬透性没有关系.（√）34. 金属凝固时,过冷度越大,晶体长大速度越大,因而其晶粒粗大. （×）35. 钢的淬透性与其实际冷却速度无关. （√）36. 亚共析钢的正常淬火一般为不完全淬火. （×）37. 碳钢淬火后回火时一般不会出现高温回火脆性. （×）38. 工件经氮化处理后不能再进行淬火. （√）39. 对灰铸铁不能进行强化热处理. （√）40. 过共析钢经正常淬火后,马氏体的含碳量小于钢的含碳量. （√）41. 凡能使钢的临界冷却速度增大的合金元素均能减小钢的淬透性. （√）42. 高速钢淬火后经回火可进一步提高其硬度. （√）43. 马氏体的强度和硬度总是大于珠光体的. （×）44. 纯铁在室温下的晶体结构为面心立方晶格. （×）45. 马氏体的硬度主要取决于淬火时的冷却速度. （×）46. 等温淬火的目的是为了获得下贝氏体组织. （√）47. 对普通低合金钢件进行淬火强化效果不显著.（√）48. 高锰钢的性能特点是硬度高,脆性大. （×）49. 马氏体是碳溶入γ-Fe中所形成的过饱和固溶体. （×）50. 间隙固溶体的溶质原子直径小,其强化效果远比置换固溶体差. （×）51. 钢经热处理后,其组织和性能必然会改变. （×）52. 纯金属都是在恒温下结晶的. （√）53. 所谓白口铸铁是指碳全部以石墨形式存在的铸铁. （×）54. 白口铸铁铁水凝固时不会发生共析转变. （×）55. 铸件可用再结晶退火细化晶粒. （×）56. 冷热加工所形成的`纤维组织'都能使金属出现各向异性. （√）57. 奥氏体的塑性比铁素体的高.（√）58. 马氏体转变是通过切变完成的,而不是通过形核和长大来完成的.（×）59. 金属中的固态相变过程,都是晶粒的重新形核和长大过程.（√）60. 对金属进行冷、热加工都会产生加工硬化.（×）61. 在共析温度下,奥氏体的最低含碳量是0.77%.（√）62. 亚共析钢经正火后,组织中的珠光体含量高于其退火组织中的.（√）63. 合金的强度和硬度一般都比纯金属高.（√）64. 白口铸铁在室温下的相组成都为铁素体和渗碳体.（√）65. 过共析钢的平衡组织中没有铁素体相.（×）66. 过共析钢用球化处理的方法可消除其网状渗碳体.（×）67. 采用等温淬火可获得晶粒大小均匀的马氏体.（×）68. 形状复杂,机械性能要求不高的零件最好选用球铁制造.（×）69. 可锻铸铁的碳当量一定比灰口铸铁低.（√）70. 铝合金淬火后其晶格类型不会改变.（√）71. 同一钢材在相同加热条件下,水淬比油淬的淬透性好.（×）72. 同一钢材在相同加热条件下,小件比大件的淬透性好.（×）73. 工具钢淬火时,冷却速度越快,则所得组织中的残余奥氏体越多.（√）74. 黄铜的耐蚀性比青铜差. （√）75. 对常见铝合金仅进行淬火,强化效果不显著. (√)76. 贝氏体转变是非扩散性转变. (×)77. 马氏体转变是非扩散性转变.(√)78. 金属的晶粒越细小，其强度越高，其塑性越好。
《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。
工程材料作业答案讲解学习
工程材料作业一一、选择题1、金属材料抵抗塑性变形或断裂的能力称为（C ）A塑性 B硬度 C强度 D密度2、金属键的实质是（A ）A自由电子与金属阳离子之间的相互作用B金属原子与金属原子间的相互作用C金属阳离子与阴离子的吸引力D自由电子与金属原子之间的相互作用二、问答题1、晶体中的原子为什么能结合成长为长程有序的稳定排列？这是因为原子间存在化学键力或分子间存在范德华力。
从原子或分子无序排列的情况变成有序排列时，原子或分子间引力增大，引力势能降低，多余的能量释放到外界，造成外界的熵增加。
尽管此时系统的熵减小了，只要减小量比外界熵增加来的小，系统和外界的总熵增加，则系统从无序状态变成有序状态的过程就可以发生。
分子间存在较强的定向作用力（例如较强极性分子间的取向力、存在氢键作用的分子间的氢键力）的情况下，分子从无序变有序，系统能量降低更多，释放热量越多，外界熵增越大，越有利于整齐排列。
这样的物质比较易于形成晶体。
相反非极性或弱极性分子间力方向性不明显，杂乱排列和整齐排列能量差别不大，形成整齐排列时，外界熵增有限，不能抵消体统高度有序排列的熵减。
这样的物质较难形成规则晶体。
综上粒子间的引力越强、方向性越强，越有利于粒子定向有序排列。
粒子的热运动则倾向于破坏这种有序排列。
热运动越剧烈（温度越高），越倾向于杂乱排列。
物质中粒子最终有序排列的程度取决于这对相反因素的消长2、材料的弹性模量E的工程含义是什么？它和零件的刚度有何关系？材料在弹性范围内，应力与应变的比值（σ/ε）称为弹性模量E(单位为MPa)。
E标志材料抵抗弹性变形的能力，用以表示材料的刚度。
E值愈大，即刚度愈大，材料愈不容易产生弹性变形。
E值的大小，主要取决于各种材料的本性，反映了材料内部原子结合键的强弱。
当温度升高时，原于间距加大，金属材料的E值会有所降低。
值得注意的是，材料的刚度不等于零件的刚度，因为零件的刚度除取决于材料的刚度外，还与结构因素有关，提高机件的刚度，可通过增加横截面积或改变截面形状来实现。
作业答案
E=
= L
L
带入弹性模量110000MPa，L=2m， △L=3.2mm，计算得：δ =176MPa
5. 零件设计时，是选取δ0.2（δS）还是选取δb，应以什么情况 为依据？
a，机械零件在使用时，一般不允许发生塑性变形，所以屈服强度是 大多数机械零件设计时选材的主要依据，也是评定金属材料承载能力 的重要力学性能指标； b，抗拉强度测量方便，如果单从保证零件不产生断裂的安全角度考 虑，可用作设计依据，但所取的安全系数应该大一点。
2.试述加工硬化对金属材料的强化作用，这些变化有何实际 意义？试举一些有用的例子和有害的例子来说明其利弊。 产生原因是，金属在塑性变形时，晶粒发生滑移，出 现位错的缠结，使晶粒拉长、破碎和纤维化，金属内部产 生了残余应力等。 加工硬化给金属件的进一步加工带来困难。如在冷轧 钢板的过程中会愈轧愈硬以致轧不动，因而需在加工过程 中安排中间退火，通过加热消除其加工硬化。又如在切削 加工中使工件表层脆而硬，从而加速刀具磨损、增大切削 力等。但有利的一面是，它可提高金属的强度、硬度和耐 磨性，特别是对于那些不能以热处理方法提高强度的纯金 属和某些合金尤为重要。如冷拉高强度钢丝和冷卷弹簧等， 就是利用冷加工变形来提高其强度和弹性极限。又如坦克 和拖拉机的履带、破碎机的颚板以及铁路的道岔等也是利 用加工硬化来提高其硬度和耐磨性的。
材料 结合键 性能
金属材料
陶瓷材料 高分子材料
金属键
离子键和共价键 共价键、氢键和分子键
良好的导电导热性，延展性
高熔点，高硬度，脆性大 粘接性、绝缘性、膨胀性和稳定性
3.简述金属常见的三种晶体结构的基本特点。
晶格类型
bcc fcc hcp
形状
立方体 立方体 正六面柱体
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作业1
一、名词解释
固溶强化、过冷度、变质处理、铁素体、奥氏体、同素异构转变
二、填空题
1.材料常用的塑性指标有_伸长率______ 和__断面收缩率_____ 两种，其中_断面收缩率______ 表示塑性更接近材料的真实变形。
2．检验淬火钢成品件的硬度一般用__洛氏硬度_____ 硬度，检测渗氮件和渗金属件的硬度采用____维氏硬度___ 硬度。
3.实际金属中存在有___点_____、____线____ 和_____面___ 3类缺陷。
位错是______线__ 缺陷，晶界是__面______ 缺陷。
金属的晶粒度越小，晶界总面积就越______大__ ，金属的强度也越___高_____。
4.铁的同素异构体转变为。
5.金属在结晶过程中，冷却速度越大，则过冷度越___大_____，晶粒越___大_____，强度和硬度越___强_____，塑性越___差_____。
6.纯铁在912℃发生α-Fe→γ-Fe转变，其体积将__增大_____ 。
7.在实际生产中，若要进行热锻或热轧时，必须把钢加热到__奥氏体___ 相区。
8.在缓慢冷却条件下，含碳0.8%的钢比含碳1.2%的钢硬度____低____ ，强度______低__ 。
三、选择题
1.材料断裂之前所能承受的最高应力是（ A ）。
A．σb B．σs C．σ0.2 D．σp 2.材料的刚度可以通过下列哪种方法提高（ B ）。
A.热处理
B.合金化
C.增加横截面积
3.材料的使用温度（ A ）。
A.应在其韧脆转变温度以上
B. 应在其韧脆转变温度以下
C.应与其韧脆转变温度相等
D. 与其韧脆转变温度无关
4.在作疲劳试验时，试样承受的载荷为
___C___ 。
A．静载荷B．冲击载荷C．交变载荷
5.两种元素组成金属化合物，则其晶体结构（ C ）。
A．与溶剂的相同B．与溶质的相同
C．与溶剂、溶质的都不相同D．是两种元素各自结构的混合体
6.固溶体的结构与（A ）相同。
A．溶质B．溶剂
C．结构和任一组元都不相同
7.金属在结晶时，冷却速度越快，其过冷度（ A ）。
A．越大B．越小C．与冷却速度无关D．越趋于恒定
8.如果其他条件相同，下列各组铸造条件下，哪组铸锭晶粒细？
第①组：A.金属模铸造 B.砂模铸造（ B ）
第②组：A.高温浇注 B.低温浇注（ A ）
第③组：A.铸成薄片 B.铸成厚片（ A ）
第④组：A.浇注时振动 B.浇注时不振动（ A ）
9.同素异构转变伴随着体积的变化，其主要原因是（C ）。
A．晶粒度发生变化B．过冷度发生变化
C．致密度发生变化D．溶解度发生变化
10.二元合金在发生共晶转变时，其相组成是（ D ）。
A．单一液相B．单一固相C．两相共存D．三相共存
11.产生枝晶偏析的原因是由于（ D ）。
A．液、固相线间距很小，冷却缓慢B．液、固相线间距很小，冷却速度大C．液、固相线间距大，冷却缓慢
D．液、固相线间距大，冷却速度也大12.二元合金中，铸造性能最好的是
（ B ）。
A．固溶体合金B．共晶合金C．共析合金D．包晶成分合金
13.在下列方法中，可使晶粒细化的方法是（ D ）。
A．扩散退火B．切削加工C．喷丸处理D．变质处理
四、是非题
1.所有金属材料均有明显的屈服现象。
（⨯）
2.金属或合金中，凡成分相同、结构相同，并与其他部分有界面分开的均匀组成部分称为相。
（√）
3.单晶体具有各向异性，因此实际使用的所有晶体材料在各方向上的性能是不同的。
（⨯）
4.固溶体的强度和硬度比溶剂的强度和硬度高。
（√）
5.凡是液体凝固为固体的过程都是结晶过程。
（√）
6.室温下，金属晶粒越细，则强度越高，塑性越低。
（⨯）
7.纯金属的实际结晶温度与其冷却速度有关。
（√）
8.在退火状态（接近平衡组织）45钢比20钢的塑性和强度都高。
（√）
五、简答题
1.实际金属中存在哪些晶体缺陷？它们对金属的性能有什么影响？
答：晶体缺陷分为点缺陷、线缺陷、面缺陷；影响：使得金属塑性、硬度以及抗拉压力显著降低等等。
2.金属结晶的条件和驱动力是什么？细化铸态金属晶粒的方法有哪些？
答：条件和驱动力是：1、液态金属必须过冷；
2、液体金属中有结构起伏。
方法：控制过冷度、变质处理、振动、搅拌等
3.铁碳相图中有哪些基本的相？钢在室温下的平衡组织分别是什么？含碳量对铁碳合金的组织和性能会产生什么影响？
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