现代工程材料成形与机械制造基础_第二版__册_部分题库与答案

《机械制造基础》习题集参考答案机械工程材料一．名词解释题强度：是指金属材料抵抗塑形变形和断裂的能力。

塑形:金属材料在外力作用下发生塑性变形而不破坏的能力.硬度:金属材料抵抗其他更硬物体压入表面的能力.韧性:金属材料在断裂前吸收变形能量的能力。

合金：由两种或两种以上的金属元素，或金属元素与非金属元素组成的具有金属特性的物质。

同素异构性：同一金属在不同温度下具有不同晶格类型的现象。

调质处理：指淬火及高温回火的热处理工艺。

淬硬性:钢淬火时的硬化能力.马氏体：含碳过饱和的α固溶体。

回火稳定性：钢在回火时抵抗硬度下降的能力。

二．判断正误1、细化晶粒虽能提高金属的强度，但增大了金属的脆性.( ╳）2、结构钢的淬透性，随钢中碳含量的增大而增大。

（╳ )3、普通低合金结构钢不能通过热化处理进行强化.（√）4、置换固溶体必是无限固溶体。

( ╳）5、单晶体必有各向异性。

（√）6、普通钢和优质钢是按其强度等级来区分的。

( ╳）7、过热钢经再结晶退火后能显著细化晶粒.（╳ )8、奥氏体耐热钢也就是奥氏体不锈钢。

( ╳）9、马氏体的晶体结构和铁素体的相同。

（√）10、弹簧钢的最终热处理应是淬火+低温回火。

( ╳）11、凡单相固溶体均能进行形变强化。

（√ )12、陶瓷组织中的气相能起到一定的强化作用.（╳）13、高速钢淬火后经回火可进一步提高其硬度.（√）14、马氏体的强度和硬度总是大于珠光体的。

（╳ )15、纯铁在室温下的晶体结构为面心立方晶格.( ╳）16、马氏体的硬度主要取决于淬火时的冷却速度。

（╳）17、所谓白口铸铁是指碳全部以石墨形式存在的铸铁。

（╳）18、白口铸铁铁水凝固时不会发生共析转变。

( ╳）19、铸件可用再结晶退火细化晶粒。

( √）20、冷热加工所形成的纤维组织都能使金属出现各向异性。

（√ )21、奥氏体的塑性比铁素体的高。

（√）22、白口铸铁在室温下的相组成都为铁素体和渗碳体。

（√）23、过共析钢的平衡组织中没有铁素体相。

第1章工程材料一、判断题1．冲击韧性就是试样断口处单位面积所消耗的功。

（√）2．一般来说，金属材料的强度越高，则其冲击韧性越低。

（√）3．一般来说，材料的硬度越高，耐磨性越好。

（√）4．HBW是洛氏硬度的硬度代号。

（×）5．金属材料的使用性能包括力学性能、铸造性能。

（×）6．硬度试验中，布氏硬度测量压痕的深度。

（×）7．硬度试验中，洛氏硬度测量试样表面压痕直径大小。

（×）8．断后伸长率和断面收缩率越大，表示材料的塑性越好。

（√）9．布氏硬度用于测量淬火后零件的硬度。

（×）10．洛氏硬度用于测量退火后零件的硬度。

（×）11．晶体缺陷的共同之处是它们都能引起晶格畸变。

（√）12．理想晶体的内部都或多或少地存在有各种晶体缺陷。

（×）13．室温下，金属晶粒越细，则强度越高，塑性越低。

（×）14．纯金属结晶时形核率随过冷度的增大而不断增加。

（×）15．金属型浇注比砂型浇注得到的铸件晶粒粗大。

（×）16．铸成薄壁件与铸成厚壁件晶粒粗大。

（×）17．厚大铸件的表面部分与中心部分晶粒粗大。

（×）18．α-Fe属于面心立方晶格晶格类型。

（×）19．金属Cu、Al都是面心立方晶格。

（√）20．金属实际结晶温度小于理论结晶温度。

（√）21．在铁碳合金平衡结晶过程中，只有成分为0.77%C的合金才能发生共析反应。

（×）22．一般来说，金属中的固溶体塑性较好，而金属间化合物的硬度较高。

（√）23．铁素体和奥氏体都是碳在α-Fe中的间隙固溶体。

（×）24．奥氏体是硬度较低、塑性较高的组织，适用于压力加工成形。

（√）25．渗碳体是硬而脆的相。

（√）26．铁和碳以化合物形式组成的组织称为莱氏体。

（×）27．铁素体是固溶体，有固溶强化现象，所以性能为硬而脆。

（×）28．钢铆钉一般用高碳钢制作。

工程材料与机械制造基础第二版课后练习题含答案第一章金属材料选择题1.金属的基本结构单位是（）。

A. 原子 B. 分子 C. 离子 D. 高分子2.金属的导电性好，是因为（）。

A. 金属原子共用周围电子形成了一个电子云 B. 金属原子之间的原子序数很大 C. 金属原子之间的距离很远D. 金属原子的原子半径很大3.现代材料科学的研究表明，金属的显微结构主要包括（）两种结构。

A. 晶体和非晶体B. 多晶和单晶C. 非晶体和薄层结构D. 单晶和二晶轴4.在常温下铁、钨属于（）。

A. 非晶态材料 B. 晶态材料 C. 二相材料 D. 单晶体材料5.劈铅试验所测试的是材料（）。

A. 塑性 B. 韧性 C. 硬度 D. 强度简答题1.什么是金属材料？金属材料具有哪些特点？2.金属的结晶状态有哪些？请简述它们的特点。

3.介绍一下金属断裂的过程。

4.解释一下热处理和强化的含义。

答案选择题：1. A 2. A 3. B 4. B 5. D简答题：1.金属材料是一类以金属元素为主要组成成分的工程材料，具有一系列特点，如：密度大，强度高，塑性良好，导电导热性好等。

同时，也具有一些不足之处，如：易受腐蚀，疲劳寿命相对较短等。

2.金属的结晶状态主要有三种，分别为单晶、多晶以及非晶态。

单晶指的是具有完整晶格结构的材料，其具有优异的物理性能，但制造成本较高。

而多晶则指晶粒较小、有多个晶粒构成的材料。

这类材料具有低成本、高韧性等特点。

非晶态指材料的内部没有固定的原子排列方式，呈无序状态。

这类材料具有高强度、低应力腐蚀等特点。

3.金属断裂的过程主要包括两个阶段，分别为起始裂纹形成阶段和扩展裂纹阶段。

在起始裂纹形成阶段，由于外力作用，材料内部会出现微小的损伤，如缺陷、气孔等，这些损伤会在外力作用下产生应力集中。

当应力集中超过材料强度极限时，就会出现一条裂纹。

在扩展裂纹阶段，裂纹会不断扩大，细微损伤逐渐聚集，最终导致材料破裂。

2－1常见的金属晶体结构有哪几种？它们的原子排列和晶格常数有什么特点？－Fe、－Fe、Al、Cu、Ni、Cr、V、Mg、Zn各属何种结构？答：常见晶体结构有3种：⑴体心立方：－Fe、Cr、V⑵面心立方：－Fe、Al、Cu、Ni⑶密排六方：Mg、Zn2---7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。

第三章作业3－2 如果其它条件相同，试比较在下列铸造条件下，所得铸件晶粒的大小；⑴金属模浇注与砂模浇注；⑵高温浇注与低温浇注；⑶铸成薄壁件与铸成厚壁件；⑷浇注时采用振动与不采用振动；⑸厚大铸件的表面部分与中心部分。

答：晶粒大小：⑴金属模浇注的晶粒小⑵低温浇注的晶粒小⑶铸成薄壁件的晶粒小⑷采用振动的晶粒小⑸厚大铸件表面部分的晶粒小第四章作业4－4 在常温下为什么细晶粒金属强度高，且塑性、韧性也好？试用多晶体塑性变形的特点予以解释。

答：晶粒细小而均匀，不仅常温下强度较高，而且塑性和韧性也较好，即强韧性好。

原因是：（1）强度高：Hall-Petch公式。

晶界越多，越难滑移。

（2）塑性好：晶粒越多，变形均匀而分散，减少应力集中。

（3）韧性好：晶粒越细，晶界越曲折，裂纹越不易传播。

4－6 生产中加工长的精密细杠（或轴）时，常在半精加工后，将将丝杠吊挂起来并用木锤沿全长轻击几遍在吊挂7~15天，然后再精加工。

试解释这样做的目的及其原因？答：这叫时效处理一般是在工件热处理之后进行原因用木锤轻击是为了尽快消除工件内部应力减少成品形变应力吊起来，是细长工件的一种存放形式吊个7天，让工件释放应力的时间，轴越粗放的时间越长。

4－8 钨在1000℃变形加工，锡在室温下变形加工，请说明它们是热加工还是冷加工（钨熔点是3410℃，锡熔点是232℃）？答：W、Sn的最低再结晶温度分别为:TR(W) =（0.4～0.5)×(3410+273)－273 =（1200～1568）(℃)＞1000℃TR(Sn) =（0.4～0.5)×(232+273)－273 =（-71～-20）(℃) ＜25℃所以W在1000℃时为冷加工，Sn在室温下为热加工4－9 用下列三种方法制造齿轮，哪一种比较理想？为什么？（1）用厚钢板切出圆饼，再加工成齿轮；（2）由粗钢棒切下圆饼，再加工成齿轮；（3）由圆棒锻成圆饼，再加工成齿轮。

工程材料与机械制造基础第二版答案第一章：工程材料的概述1.定义：工程材料是指用于制造各种工程产品和构件的原料，包括金属材料、非金属材料和合成材料。

2.金属材料分类：金属材料按照基本组织可分为晶体、多晶体和非晶体。

按照化学成分可分为金属元素和合金。

按照制备方式可分为熔炼和粉末冶金方法。

3.非金属材料分类：非金属材料包括陶瓷材料、高分子材料和复合材料。

陶瓷材料可分为无机非金属材料和有机非金属材料。

高分子材料是由高分子化合物制成的材料。

复合材料由两种或以上的基础材料组成。

4.合成材料分类：合成材料指人工合成的新材料，包括金属基复合材料、陶瓷基复合材料和高分子基复合材料。

第二章：金属材料的组织和性能1.金属的晶体结构：金属的晶体结构可分为体心立方结构、面心立方结构和六方最密堆积结构。

2.晶体缺陷：晶体缺陷包括点缺陷、线缺陷和面缺陷。

点缺陷包括金属原子的不可替代缺陷和可替代缺陷。

线缺陷包括位错和抱线。

3.金属的力学性能：金属的力学性能包括强度、硬度、韧性、可塑性和延展性等。

4.金属的热学性能：金属的热学性能包括热膨胀系数、热导率和比热容等。

第三章：金属材料的制备与加工1.金属的提炼和精炼：金属的提炼过程包括冶炼和精炼。

冶炼是将矿石中的金属氧化物还原为金属的过程。

精炼是去除金属中的杂质，提高金属纯度的过程。

2.金属的凝固：金属的凝固过程包括液相凝固、凝固过程中的晶体生长和固相变形。

3.金属的成形加工：金属的成形加工包括锻造、压力加工、热处理和冷加工等。

4.金属的热处理：金属的热处理包括退火、淬火、回火和时效等。

第四章：非金属材料的组织和性能1.陶瓷材料的组织和性能：陶瓷材料的组织包括晶体和非晶体结构，性能包括强度、硬度和热稳定性等。

2.高分子材料的组织和性能：高分子材料的组织包括聚合物链和结晶结构，性能包括高分子材料的强度、弹性和耐热性等。

3.复合材料的组织和性能：复合材料的组织包括增强相和基体相，性能包括强度、刚度和耐热性等。

《机械制造基础》复习题第一篇工程材料一、填空题1、金属材料的机械性能主要包括强度、塑性、硬度、冲击韧性、疲劳强度。

2、金属材料的常用的强度指标主要有屈服强度σs 和抗拉强度σb 。

3、强度是指金属材料在静态载荷作用下，抵抗变形和断裂的能力。

4、金属材料的塑性指标主要有伸长率δ和断面收缩率ψ两种。

5、金属材料的强度和塑性一般可通过拉伸试验来测定。

6、常用的硬度测量方法有布氏硬度、洛氏硬度、维氏硬度。

7、常用的洛氏硬度测量标尺有HRA 、HRB 、HRC 。

8、金属材料常用的冲击韧性指标是冲击韧性值ak 。

9.常见的金属晶格类型有体心立方、面心立方、密排六方。

10.控制金属结晶晶粒大小的方法有增加过冷度、变质处理和附加振动和搅拌。

11.按照几何形态特征，晶体缺陷分点缺陷、线缺陷、面缺陷。

12.在铁碳合金相图上，按含碳量和室温平衡组织的不同,将铁碳合金分为六种，即亚共析钢、共析钢、过共析钢、亚共晶白口铁、共晶白口铁、过共晶白口铁。

13.奥氏体是碳在γ-Fe中的固溶体，它的晶体结构是面心立方。

14.铁素体是碳在α-Fe中的固溶体，它的晶体结构是体心立方。

15.各种热处理工艺过程都是由加热、保温、冷却三个阶段组成。

16.普通热处理分为_ 退火、正火、_淬火_和回火。

17.钢的淬火方法包括_单液淬火_ 、双液淬火_、分级淬火_和等温淬火。

18.钢常用的回火方法有_高温回火_、_中温回火_和_低温回火_等。

19.常见钢的退火种类有完全退火、_球化退火_和_去应力退火(或低温退火)_。

20.钢的淬硬性是指钢经过淬火后所能达到的最高硬度，它取决于马氏体中碳的质量分数。

二、选择题1.拉伸试验时，试样拉断前能承受的最大应力称为材料的（B）。

A. 屈服点B. 抗拉强度C. 弹性极限D.疲劳极限2.锉刀的硬度测定，应用（D ）硬度测定法。

A.HBS；B.HBW；C.HRB；D.HRC。

3.纯金属结晶时，冷却速度越快，则实际结晶温度将（B ）。

《机械基础（第二版）习题册》参考答案第一章：机械基础概述1.1 机械的定义机械是一种将能量转换为力和运动的装置，用于完成各种任务。

1.2 机械基础的重要性机械基础是学习和理解机械工程的基础，它包括机械工程的基本原理和基本知识。

1.3 机械基础的组成机械基础包括力学、热学、材料力学和机械设计等多个学科领域。

第二章：力学2.1 力的定义与表示力是物体之间相互作用的结果，通常用矢量表示。

2.2 力的分类力可以分为接触力和非接触力两类，接触力包括摩擦力、张力等，非接触力包括重力、电磁力等。

2.3 力的作用效果力的作用效果包括平衡、静力学平衡和动力学平衡等。

第三章：热学3.1 温度和热量温度是物体内部分子热运动的强弱程度的度量，热量是物体间传递的能量。

3.2 热传递热传递包括导热、对流和辐射三种方式。

3.3 热力学第一定律热力学第一定律是能量守恒定律，表明能量可以从一种形式转化为另一种形式，但总能量不变。

第四章：材料力学4.1 弹性和塑性材料的力学性质包括弹性和塑性，弹性材料在受力后会恢复原状，塑性材料则会发生形变。

4.2 杨氏模量杨氏模量是衡量材料刚度的参数，它描述了单位应力引起的单位应变。

4.3 受力分析受力分析是研究力的大小和方向的方法，可以用来计算物体在各个方向上的受力情况。

第五章：机械设计5.1 机械设计的基本原则机械设计的基本原则包括安全、可靠、经济和可维护等。

5.2 机械设计的流程机械设计的流程包括需求分析、方案设计、详图设计和制造等几个阶段。

5.3 机械设计的常用工具机械设计的常用工具包括计算机辅助设计(CAD)软件和有限元分析(FEA)软件等。

以上是对《机械基础（第二版）习题册》的参考答案的简要介绍，具体内容请参考相关习题册。

希望以上内容能够帮助你更好地理解和学习机械基础知识。

2－1常见的金属晶体结构有哪几种？它们的原子排列和晶格常数有什么特点？－Fe、－Fe、Al、Cu、Ni、Cr、V、Mg、Zn各属何种结构？答：常见晶体结构有3种：⑴体心立方：－Fe、Cr、V⑵面心立方：－Fe、Al、Cu、Ni⑶密排六方：Mg、Zn2---7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。

第三章作业3－2 如果其它条件相同，试比较在下列铸造条件下，所得铸件晶粒的大小；⑴金属模浇注与砂模浇注；⑵高温浇注与低温浇注；⑶铸成薄壁件与铸成厚壁件；⑷浇注时采用振动与不采用振动；⑸厚大铸件的表面部分与中心部分。

答：晶粒大小：⑴金属模浇注的晶粒小⑵低温浇注的晶粒小⑶铸成薄壁件的晶粒小⑷采用振动的晶粒小⑸厚大铸件表面部分的晶粒小第四章作业4－4 在常温下为什么细晶粒金属强度高，且塑性、韧性也好？试用多晶体塑性变形的特点予以解释。

答：晶粒细小而均匀，不仅常温下强度较高，而且塑性和韧性也较好，即强韧性好。

原因是：（1）强度高：Hall-Petch公式。

晶界越多，越难滑移。

（2）塑性好：晶粒越多，变形均匀而分散，减少应力集中。

（3）韧性好：晶粒越细，晶界越曲折，裂纹越不易传播。

4－6 生产中加工长的精密细杠（或轴）时，常在半精加工后，将将丝杠吊挂起来并用木锤沿全长轻击几遍在吊挂7~15天，然后再精加工。

试解释这样做的目的及其原因？答：这叫时效处理一般是在工件热处理之后进行原因用木锤轻击是为了尽快消除工件内部应力减少成品形变应力吊起来，是细长工件的一种存放形式吊个7天，让工件释放应力的时间，轴越粗放的时间越长。

4－8 钨在1000℃变形加工，锡在室温下变形加工，请说明它们是热加工还是冷加工（钨熔点是3410℃，锡熔点是232℃）？答：W、Sn的最低再结晶温度分别为:TR(W) =（0.4～0.5)×(3410+273)－273 =（1200～1568）(℃)＞1000℃TR(Sn) =（0.4～0.5)×(232+273)－273 =（-71～-20）(℃) ＜25℃所以W在1000℃时为冷加工，Sn在室温下为热加工4－9 用下列三种方法制造齿轮，哪一种比较理想？为什么？（1）用厚钢板切出圆饼，再加工成齿轮；（2）由粗钢棒切下圆饼，再加工成齿轮；（3）由圆棒锻成圆饼，再加工成齿轮。

第一章材料的种类与性能1．强度：强度是指在外力作用下，材料抵抗变形和断裂的能力。

2．屈服强度：材料在外力作用下开始发生塑性变形的最低应力值。

3．弹性极限：产生的变形是可以恢复的变形的点对应的弹性变形阶段最大应力称为弹性极限。

4．弹性模量：材料在弹性变形范围内的应力与应变的比值称为弹性模量。

5．抗拉强度：抗拉强度是试样拉断前所能承受的最大应力值。

6．塑性：断裂前材料产生的塑性变形的能力称为塑性。

7．硬度：硬度是材料抵抗硬物压入其表面的能力。

8．冲击韧度：冲击韧度是材料抵抗冲击载荷的能力。

9．断裂韧度：断裂韧度是材料抵抗裂纹扩展的能力。

10．疲劳强度：疲劳强度是用来表征材料抵抗疲劳的能力。

11．黏着磨损：黏着磨损又称咬合磨损，其实质是接触面在接触压力作用下局部发生黏着，在相对运动时黏着处又分离，使接触面上有小颗粒被拉拽出来，反复进行造成黏着磨损。

12．磨粒磨损：磨粒磨损是当摩擦副一方的硬度比另一方大的多时，或者在接触面之间存在着硬质粒子是所产生的磨损。

13．腐蚀磨损：腐蚀磨损是由于外界环境引起金属表面的腐蚀物剥落，与金属表面之间的机械磨损相结合而出现的磨损。

14．功能材料：是具有某种特殊的物理性能，化学性能，生物性能以及某些功能之间可以相互转化的材料。

15．使用性能：是指在正常使用条件下能保证安全可靠工作所必备的性能，包括材料的力学性能，物理性能，化学性能等。

16．工艺性能：是指材料的可加工性，包括可锻性，铸造性能，焊接性，热处理性能及切削加工性。

17．交变载荷：大小，方向随时间呈周期性变化的载荷作用。

18．疲劳：是机械零件在循环或交变载荷作用下，经过较长时间的工作而发生断裂的现象。

20．蠕变：固体材料在保持应力不变的条件下，应变随时间延长而增加的现象。

21．脆断：在拉应力状态下没有出现塑性变形而突然发生脆性断裂的现象。

22．应力松弛：是指承受弹性应变的零件在工作过程中总变形量保持不变，但随时间的延长，工作应力自行逐渐衰减的现象。

14、为什么铸造合金常选用接近共晶点的合金？为什么要进行压力加工的合金常选用单相固溶体成分的合金？近共晶点的合金熔点低，结晶范围小，铸造性能好。

单相固溶体成分的合金具有良好的塑性和小的变形抗力，可锻性好。

15、何谓α、γ、Fe3C、C、P、A、L d、（L d `）？它们的结构、组织形态、力学性能有何特点？α为铁素体，Fe3C为渗碳体，C为碳元素，P为珠光体，γ、A为奥氏体，L d为高莱氏体，（L d `）为低温莱氏体。

α为体心立方结构，溶碳量低，强度、硬度低，塑性、韧性好。

γ、A是碳在γ—Fe中形成的间隙固溶体，为面心立方结构，溶碳量较大，是高温组织，硬度较低，塑性较高，易于成形。

Fe3C是铁和碳的金属化合物，含碳量6.69%，硬度很高，脆性很大，塑性和韧性几乎为零。

P是铁素体与渗碳体的机械混合物，碳的分数为0.77%，具有良好的力学性能。

L d是奥氏体与渗碳体的机械混合物，（L d `）是珠光体与渗碳体的机械混合物，含碳量 4.3%，力学性能与渗碳体接近。

16、碳钢与铸铁两者的成分、组织和性能有何差别？并说明原因。

碳含量小于2.11%是碳钢，大于2.11%是铸铁；碳钢中的碳与铁以金属化合物的形式存在，而铸铁中的碳以游离石墨的形式存在；碳钢的力学性能较好，其硬度、强度随含碳量的增加而增加，塑性、韧性随含碳量的增加而下降，铸铁的力学性能取决于石墨的形状、大小及分布；铸铁的铸造性能优于碳钢；铸铁不能进行压力加工，其焊接性能远不及碳钢。

17、分析碳的质量分数分别为0.20%、0.60%、0.80%、1.0%的铁碳合金从液态缓慢冷至室温时的结晶过程和室温组织。

指出这四种成分组织与性能的区别。

碳的质量分数为0.20%、0.60%的铁碳合金均属于亚共析钢，从液态缓慢冷至室温时的结晶过程为：经过AC线时从液态中结晶出A，经过AE线时全部结晶为A，经过GS线时由于贫碳有F析出，经过PSK线时剩余的A转变为P，室温组织为P+F。