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