机械工程材料练习题.doc

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1、6.为何单晶体具有各向异性，而多晶体在一般情况下不显示出各向异性？答：因为单晶体内各个方向上原子排列密度不同，造成原子间结合力不同，因而表现出各向异性；而多晶体是由很多个单晶体所组成，它在各个方向上的力相互抵消平衡，因而表现各向同性。7.过冷度与冷却速度有何关系？它对金属结晶过程有何影响？对铸件晶粒大小有何影响？答：①冷却速度越大，则过冷度也越大。②随着冷却速度的增大，则晶体内形核率和长大速度都加快，加速结晶过程的进行，但当冷速达到一定值以后则结晶过程将减慢，因为这时原子的扩散能力减弱。③过冷度增大，ΔF大，结

2、晶驱动力大，形核率和长大速度都大，且N的增加比G增加得快，提高了N与G的比值，晶粒变细，但过冷度过大，对晶粒细化不利，结晶发生困难。10．如果其他条件相同，试比较下列铸造条件下，铸件晶粒的大小：1）金属型铸造与砂型铸造金属型铸造晶粒细2）高温浇注与低温浇注低温浇注晶粒细3）浇注时采用振动与不采用振动采用振动晶粒细4）厚大铸件的表面部分与中心部分表面部分晶粒细11．铸件的加工余量过大，会使加工后的铸件强度发生什么变化？为什么？提示：铸件铸造时往往是铸件外表面即加工部位结晶速度快，结晶速度越快结晶组织晶粒越细密力学

3、性能（包括强度)越好。如加工余量过大，就把铸件外部细密组织去掉了，当然强度会下降。另外，长时间加工时在铸件表面产生的高温也会影响铸件强度。12.在面心立方晶格中原子排列最密的晶面是(111)，原子排列最密的晶向是[110]；体心立方晶格中原子排列最密的晶面是(110)；原子排列最密的晶向是[111]，试画出。（参见教材P18和P53）3．固溶体和金属间化合物在结构和性能上有什么主要差别？答：在结构上：固溶体的晶体结构与溶剂的结构相同，而金属间化合物的晶体结构不同于组成它的任一组元，它是以分子式来表示其组成。在性

4、能上：形成固溶体和金属间化合物都能强化合金，但固溶体的强度、硬度比金属间化合物低，塑性、韧性比金属间化合物好，也就是固溶体有更好的综合机械性能。11．根据Fe-Fe3C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0.5%的钢硬度高；答：钢中随着含碳量的增加，渗碳体的含量增加，渗碳体是硬脆相，因此含碳量为1.0%的钢比含碳量为0.5%的钢硬度高。2）在室温下，含碳0.8%的钢其强度比含碳1.2%的钢高；答：因为在钢中当含碳量超过1.0%时，所析出的二次渗碳体在晶界形成连续的网络状，使钢的脆性增

5、加，导致强度下降。因此含碳0.8%的钢其强度比含碳1.2%的钢高。3）在1100℃，含碳0.4%的钢能进行锻造，含碳4.0%的生铁不能锻造；答：在1100℃时，含碳0.4%的钢的组织为奥氏体，奥氏体的塑性很好，因此适合于锻造；含碳4.0%的生铁的组织中含有大量的渗碳体，渗碳体的硬度很高，不适合于锻造。4）绑轧物件一般用铁丝（镀锌低碳钢丝），而起重机吊重物却用钢丝绳（用60、65、70、75等钢制成）；答：绑轧物件的性能要求有很好的韧性，因此选用有很好的塑韧性，镀锌低碳钢丝；而起重机吊重物用钢丝绳除要求有一定的强

6、度，还要有很高的弹性极限，而60、65、70、75钢有高的强度和高的弹性极限。这样在吊重物时不会断裂。5）钳工锯T8，T10，T12等钢料时比锯10,20钢费力，锯条容易磨钝；答：T8，T10,T12属于碳素工具钢，含碳量为0.8%，1.0%，1.2%，因而钢中渗碳体含量高，钢的硬度较高；而10,20钢为优质碳素结构钢，属于低碳钢，含碳量为0.1%，0.2%，钢的硬度较低，因此钳工锯T8，T10,T12等钢料时比锯10,20钢费力，锯条容易磨钝。6）钢适宜于通过压力加工成形，而铸铁适宜于通过铸造成形。答：因为钢

7、的含碳量范围在0.0218%~2.11%之间，渗碳体含量较少，铁素体含量较多，而铁素体有较好的塑韧性，因而钢适宜于压力加工；而铸铁组织中含有大量以渗碳体为基体的莱氏体，渗碳体是硬脆相，因而铸铁适宜于通过铸造成形。12．根据已学到的知识解释下列现象。(1)螺钉、螺母等标准件常用低碳钢制作。(2)室温时平衡状态下T10比T12抗拉强度高，但硬度却低。(3)锉刀常用T12制作，而钳工钢锯条常用T10制作。(4)钢锭在正常热轧温度下轧制有时开裂。（这个用加工硬化来解释，其他都可用相图解释）(5)钢适于各种变形加工成形，

8、不易铸造成形。(6)钢在锻造时始锻温度选1000℃～1250℃，停锻选800℃左右。3．为什么细晶粒钢强度高，塑性，韧性也好？答：晶界是阻碍位错运动的，而各晶粒位向不同，互相约束，也阻碍晶粒的变形。因此，金属的晶粒愈细，其晶界总面积愈大，每个晶粒周围不同取向的晶粒数便愈多，对塑性变形的抗力也愈大。因此，金属的晶粒愈细强度愈高。同时晶粒愈细，金属单位体积中的晶粒数便越多，变形时同样的变形