工程材料复习题及答案

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1、《工程材料》复习思考题参考答案06级用第一章材料的性能1.如图1所示，为五种材料的应力-应变曲线：a45钢、b铝青铜、c35钢、d硬铝、e纯铜。试问：（1）当外加应力为35MPa时，各材料处于什么状态？（2）有一用35钢制做的轴，使用中发现弹性变形较大。如改用45钢制作该轴，能否减少弹性变形？答：（1）从图中可以看出，当外加应力为35MPa时：a45钢为弹性状态；b铝青铜、c35钢、d硬铝均处在强化阶段，即为加工硬化状态；e纯铜已被拉断。（2）否，从图中可以看出，45钢与35钢的弹性模量是相同的，即它们抵抗弹性变形的能力是相同的。2.设计刚性好的零件，应根据何种指标选择材料

2、？采用何种材料为宜？答：应根据弹性模量E的大小来选材，应选择E值大的材料，如陶瓷材料、黑色金属材料等。3.常用的硬度方法有哪几种？其应用范围如何？这些方法测出的硬度值能否进行比较？答：实际常使用的硬度试验方法有：布氏硬度、洛氏硬度和维氏硬度三种。三种硬度试验值有大致的换算关系，机械、机械工艺或金属材料的手册上面一般都有换算关系表。布氏硬度：布氏硬度的使用上限是HB450，适用于测定硬度较低的金属材料，如退火、正火、调质钢、铸铁及有色金属的硬度。洛氏硬度：是工业生产中最常用的硬度测量的方法，因为操作简便、迅速，可以直接读出硬度值，缺点是因压痕小，对材料有偏析及组织不均匀的情况

3、，测量结果分离度大，再现性较差。洛氏硬度有A、B、C等几种标尺，其中C标尺（即HRC）用的最多，该硬度有效范围是20-67(相当于HB230-700)，适用于测定硬度较高的金属材料，如淬火钢及调质钢。图1变形量ΔL载荷P图2L0维氏硬度：试验时加载的压力小，压入深度浅，对工件损伤小。特别适用于测量零件的表面淬硬层及经过表面化学处理的硬度，精度比布氏、洛氏硬度精确。但是维氏硬度的试验操作较麻烦，一般在生产上很少使用，多用于实验室及科研方面。L01.图2为三种不同材料的拉伸曲线（试样尺寸相同），试比较这三种材料的抗拉强度、屈服强度和塑性的大小，并指出屈服强度的确定方法。答：抗拉

4、强度：2〉1〉3；屈服强度：3〉2；塑性：3〉2〉1；屈服强度的确定方法：3可以直接得到，2可以通过测量产生0.2%的塑变来确定，即得到σo.2，1没有明显的塑性变形，所以无屈服强度，只有抗拉强度。2.有一碳钢制支架刚度不足，有人要用热处理方法；有人要另选合金钢；有人要改变零件载面形状解决。哪种方法合理？为什么？答：改变零件载面形状的方法合理。用热处理方法和另选合金钢都不合理，因为零件的刚度取决于二个方面：一是材料的弹性模量，另一个是零件的载面形状，而材料的弹性模量是相对稳定的力学性能指标外（即这一指标对材料的组织状态不敏感），用热处理方法无法改变，对于同一合金系当成分改变

5、时，材料的弹性模量也不变化。3.在图样上，为什么只用硬度来表示对机件的力学性能要求?答：①硬度试验方法简单易行；②无损于零件；③是综合性的力学性能指标，即它具有代表性，通过它可以间接了解其它力学性能指标。第二章金属的晶体结构与结晶1．解释下列名词点缺陷，线缺陷，面缺陷，位错，单晶体，多晶体，过冷度，自发形核，非自发形核，变质处理，变质剂，同素异构转变（重结晶）。答：点缺陷：原子排列不规则的区域在空间三个方向尺寸都很小，主要指空位间隙原子、置换原子等。线缺陷：原子排列的不规则区域在空间一个方向上的尺寸很大，而在其余两个方向上的尺寸很小。如位错。面缺陷：原子排列不规则的区域在空

6、间两个方向上的尺寸很大，而另一方向上的尺寸很小。如晶界和亚晶界。位错：晶体中在两排原子面之间多出不完整的原子面的现象。位错可认为是晶格中一部分晶体相对于另一部分晶体的局部滑移而造成。滑移部分与未滑移部分的交界线即为位错线。如果相对滑移的结果上半部分多出一半，多余半原子面的边缘好像插入晶体中的一把刀的刃口，故称“刃型位错”。单晶体：如果一块晶体，其内部的晶格位向完全一致，则称这块晶体为单晶体。多晶体：由多种晶粒组成的晶体结构称为“多晶体”。过冷度：实际结晶温度与理论结晶温度之差称为过冷度。自发形核：在一定条件下，从液态金属中直接产生，原子呈规则排列的结晶核心。非自发形核：是液

7、态金属依附在一些未溶颗粒表面所形成的晶核。变质处理：在液态金属结晶前，特意加入某些难熔固态颗粒，造成大量可以成为非自发晶核的固态质点，使结晶时的晶核数目大大增加，从而提高了形核率，细化晶粒，这种处理方法即为变质处理。变质剂：在浇注前所加入的难熔杂质称为变质剂。同素异构转变（重结晶）：金属的晶体结构随温度变化而改变的现象。2.常见的金属晶体结构有哪几种？α-Fe、γ-Fe、Al、Cu、Ni、Pb、Cr、V、Mg、Zn各属何种晶体结构？答：常见金属晶体结构：体心立方晶格、面心立方晶格、密排六方晶格；α－Fe、Cr、V属