课后习题参考答案_课后习题答案

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1、《金属材料与热处理》部分习题参考答案模块一金属的力学性能综合训练——课题1强度与塑性1.解释下列名词（略）2.说明下列力学性能指标的意义（略）3.低碳钢拉伸试验的基本过程：低碳钢在拉伸力作用下的表现过程可分为弹性变形阶段、屈服阶段、均匀塑性变形阶段、缩颈（集中塑性变形阶段）和断裂阶段。1）完全弹性变形阶段：拉伸力在Fp以下阶段（Op段），试样在受力时发生变形，在此阶段中拉伸力和伸长量成正比例关系，卸除拉伸力后变形能完全恢复，该阶段为完全弹性变形阶段。2）屈服阶段当所加的拉伸力F超过Fe后，拉伸力不增大或变化不大，试样仍继续伸长，

2、开始出现明显的塑性变形。曲线上出现平台或锯齿（曲线ess′段），3）均匀塑性变形阶段在曲线的s′b段，拉伸力增大，伸长沿整个试样长度均匀进行，继而进入均匀塑性变形阶段。同时随着塑性变形的不断增加，试样的变形抗力也逐渐增加，产生形变强化，这个阶段是材料的强化阶段。4）颈缩和断裂阶段在曲线的最高点（b点），达到最大拉伸力Fb时，试样再次产生不均匀的塑性变形，变形主要集中于试样的某一局部区域，该处横截面积急剧减小，结果就形成了所谓“缩颈”现象。随着缩颈处截面不断减小，承载能力不断下降，到k点时，试样发生断裂。4.弹性极限在工程上的实际

3、意义：材料受到外力时，几乎所有的弹性元件在工作时都不允许产生微小的塑性变形，只允许在弹性范围内工作。制造这类工件的材料应以能保持弹性变形按正比例变化的最大抗力作为失效抗力指标。屈服强度工程意义：屈服强度可以理解为金属材料开始产生明显塑性变形的最小应力值，其实质是金属材料对初始塑性变形的抗力。屈服强度是工程技术上重要的力学性能指标之一，也是大多数工程构件和机器零件选材和设计的依据。传统的设计方法，对于韧性材料以屈服强度为标准。抗拉强度工程意义：抗拉强度的物理意义是韧性材料抵抗大量均匀塑性变形的能力。铸铁等脆性材料拉伸过程中一般不出

4、现缩颈现象，抗拉强度就是材料的断裂强度。断裂是零件最严重的失效形式，所以，抗拉强度也是工程设计和选材的主要指标，特别是对脆性材料而言。5.断后伸长率和断面收缩率的工程意义：根据断后伸长率和断面收缩率的相对大小，可以判断金属材料拉伸时是否形成缩颈。若材料的断后伸长率大于或等于断面收缩率，则该材料只有均匀变形而无缩颈现象，是低塑性材料;反之，则有缩颈现象，是高塑性材料。任何零件都要求材料具有一定的塑性。很显然，断后伸长率（δ）与断面收缩率（ψ）越大，发生的塑性变形量越大，也就是材料的塑性越好。塑性好的金属材料可以发生大量塑性变形而不

5、破坏，便于通过各种压力加工方法（锻造、轧制、冷冲压等）获得形状复杂的零件或构件。综合训练——课题2硬度1.（略）2.见电子教案3.（1）（8）HV；（2）RC；（3）（4）（6）HB（5）HV或HR4.在一定条件下，HB与HRC可以查表互换。其心算公式可大概记为：1HRC≈1/10HB，因此不能说甲比乙硬度高。综合训练——课题3冲击韧性与疲劳极限1.解释下列名词（略）2.（1）Ak：冲击能量，即冲断试样所需要的能量，或试样变形和断裂所消耗的功，称为冲击能量。（2）AkU：U形缺口试样的冲击能量。（3）AkV：V形缺口试样的冲击能

6、量（4）ak：试样缺口处的横截面积S去除AkU和AkV，可得到材料的冲击韧度指标。（5）σ-1：材料的疲劳极限是在对称弯曲疲劳条件下测定的，对称弯曲疲劳极限。（6）σr（N）：规定循环周次不发生疲劳断裂的最大循环应力值，称为条件疲劳极限，又称为疲劳强度。3.脆性大的材料：木材、陶瓷、玻璃。韧性好的材料：低碳钢、铝合金、纯金属，橡胶。4.金属的疲劳：金属材料在受到交变应力或重复循环应力时往往在工作应力小于屈服强度的情况下突然断裂，这种现象称为疲劳。疲劳断裂的特点：由于疲劳的应力比屈服强度低，所以不论是韧性材料还是脆性材料，在疲劳断

7、裂前，均没有明显的塑性变形，它是在长期累积损伤过程中，经裂纹萌生和缓慢扩展到临界尺寸时突然发生的。由于断裂前没有明显的预兆，故疲劳断裂危险性极大。宏观断口一般可明显地分为三个区域，即疲劳源，疲劳裂纹扩展区和瞬间断裂区。疲劳源多在机件的表面处。模块二金属的晶体结构综合训练——课题1金属的晶体结构1.（略）2.金属实际晶体中存在点缺陷、线缺陷和面缺陷三种晶体缺陷。这些缺陷对金属性能的影响如下：1）点缺陷造成局部晶格畸变，使金属的电阻率、屈服强度增加，密度发生变化。2）线缺陷形成位错对金属的机械性能影响很大，位错极少时，金属强度很高，

8、位错密度越大，金属强度也会提高。3）面缺陷晶界和亚晶界越多，晶粒越细，金属强度越高，金属塑变的能力越大，塑性越好。总之，随着三种晶体缺陷量的增加，材料的强度硬度增加。随着点、线缺陷量的增加，材料的塑性韧性下降，而随着面缺陷量的增加，塑性和韧性反而提高。3.金属中