工程材料课后习题答案 (2)

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1、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

2、.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

3、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。材料结合键主要特征金属材料金属键优点:良好的综合力学性能(强度和塑性等)、导电性、导热性和工艺性能等,并呈特有的金属光泽。缺点:在特别高的温度以及特殊介质环境中,由于化学稳定性问题,一般金属材料难以胜任。高分子材料共价键和分子键优点:具有高弹性、耐磨性、绝缘性、抗腐蚀性及重量轻等优良性能,而

4、且易于成形。缺点:耐热差,尺寸稳定性低,强度硬度低,易老化。陶瓷材料离子键或共价键优点:熔点高、硬度高、化学稳定性高,具有耐高温、耐腐蚀、耐磨损、绝缘和热膨胀系数小的特点。缺点:脆性大、不易加工成形。复合材料—优点:具有单一材料所不具备的优异性能,可按需要进行人为设计、制造。缺点:价格昂贵提示: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?硬度试验选用布氏硬度常用于退火状态下的钢材、铸铁、有色金属及调质钢的硬度测试(即材料硬度相对偏中低

5、水平的)。不适宜于测量硬度较高的零件、成品零件及薄而小的零件。洛氏硬度可测量较高硬度的材料(如一般淬火处理的钢或工具钢),也可测量硬度不太高的材料(如调质钢)等,并且测量中压痕小、不易损伤零件表面。组织粗大且不均匀的材料,测量结果不够准确、重复性差。维氏硬度用于薄工件或薄表面硬化层的硬度测试。显微硬度用于材料微区硬度(如单个晶粒、夹杂物、某种组成相等)的测试。其他莫氏硬度用于陶瓷和矿物的硬度测定。邵氏硬度常用于橡胶、塑料的硬度测定。硬度试验有以下优点:l试验设备简单,操作迅速方便;l试验时一般不破坏成品零件,因而无需

6、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;l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);l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;l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。l(提示:设备简单;试样方便(无需专门加工);在一定范围可与力学性能、工艺性能建立联系;工程中常用)第2章材料的组成

7、和内部结构特征思考题与习题P552.7在铁碳合金中主要的相是哪几个?两个最主要的恒温反应是什么?其生成的组织是什么?它们的性能有什么特点?答:铁碳合金相图中共有五个基本相,即液相L、铁素体相F、高温铁素体相δ、奥氏体相A及渗碳体相Fe3C。在ECF水平线(1148℃)发生共晶转变L4.3A2.11+Fe3C。转变产物为渗碳体基体上分布着一定形态、数量的奥氏体的机械混合物(共晶体),称为莱氏体,以符号“Ld”表示,性能硬而脆。在PSK线(727℃)发生共析转变A0.77F0.0218+Fe3C。转变产物为铁素体基体上分

8、布着一定数量、形态的渗碳体的机械混合物(共析体),称为珠光体,以符号“P”表示。珠光体的强度较高,塑性、韧性和硬度介于渗碳体和铁素体之间。2.9根据铁碳相图对铁碳合金进行分类,试分析不同铁碳合金成分、室温平衡组织及性能之间关系。答:由Fe—C相图可将铁碳合金分为以下几类:①工业纯铁:wC≤0.0218%,组织为F+Fe3CIII亚共析钢:0.0

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