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《机械工程材料》复习思考题答案 一赵亚忠主编 西安电子科技大学出版社第1章 工程材料的性能及使用性能要求1、名词解释:强度，硬度，弹性，塑性，韧性，韧脆转变温度。
答：强度是反映材料承力能力的力学指标，一般指材料不发生塑性变形时的承力能力，或是不发生断裂破坏时的承力能力；硬度是衡量材料软硬程度的性能指标，反映了材料表面抵抗局部塑形变形的能力；弹性是材料受外力作用时产生变形，当外力去除时，变形随之消失，材料恢复到原来形状尺寸的性能；塑性是表征材料在静载荷作用下，断裂前发生永久变形能力的指标； 韧性反映材料抵抗冲击载荷破坏或是交变载荷破坏的能力。
冲击韧性反映材料对冲击负荷的抵抗能力，用材料冲击断裂时所能吸收的能量与截面积的比值表示；断裂韧性反映材料阻止微裂纹失稳扩展的能力。
韧脆转变温度是指对某些合金当温度低于某一温度时，材料由韧性状态转变为脆性状态，此时的温度为韧脆转变温度。
2、说明以下符号的含义及其单位。
①R m ；②R el (R 0．2)；③R -1；④A ；⑤Z ；⑥a K ；⑦K I ；⑧K I c ；⑨t τσ答：①R m 为抗拉强度，表示材料在拉断前所能承受的最大应力，单位为MPa ；②R el 表示屈服强度，是指材料在外力作用下开始产生塑性变形的最低应力值。
对于在σ－ε曲线上没有屈服平台的材料，把使试样产生0.2%的残余塑性变形量的应力值规定为该材料的条件屈服强度，用R 0．2表示，单位为MPa ；③R -1表示疲劳强度，是指材料在无限次交变应力作用下而不发生疲劳断裂的最大应力，单位为MPa ；④A 表示断后伸长率，是指试样拉断后标距的伸长量与原始标距长度的百分比，无量纲，%； ⑤Z 表示指断面收缩率，是指试样拉断后缩颈处截面积的最大缩减量与原始横截面积的百分比，无量纲，%；⑥a K 表示冲击韧度，是指材料在冲击载荷作用下抵抗变形和断裂的能力，单位为J/cm 2； ⑦K I 表示应力场强度因子，它反映裂纹尖端应力场的强弱，单位为MPa ⋅ｍ1/2；⑧K I c 表示断裂韧性，是指应力场强度因子K I 的临界值，是反映材料抵抗裂纹失稳扩展能力的力学性能指标，单位为MPa ⋅ｍ1/2；⑨t τσ表示持久强度，反映材料长期在高温应力作用下抵抗断裂的能力。
《机械工程材料》基础篇一：填空1. 绝大多数金属具有体心立方、面心立方、和密排立方三种类型，α－Fe是体心立方类型，其实际原子数为 2 。
2．晶体缺陷有点缺陷、线缺陷、和面缺陷。
3．固溶体按溶质原子在晶格位置分为置换固溶体、间隙固溶体。
4．铸造时常选用接近共晶成分（接近共晶成分、单相固溶体）的合金。
5．金属的塑性变形对金属的组织与性能的影响晶粒沿变形方向拉长，性能趋于各向异性、晶粒破碎，位错密度增加，产生加工硬化、织构现象的产生。
6．金属磨损的方式有粘着磨损、磨粒磨损、腐蚀磨损。
7.金属铸件否（能、否）通过再结晶退火来细化晶粒。
8．疲劳断裂的特点有应力低于抗拉极限也会脆断、断口呈粗糙带和光滑带、塑性很好的材料也会脆断。
9．钢中含硫量过高的最大危害是造成热脆。
10．珠光体类型的组织有粗珠光体、索氏体、屈氏体。
11．正火和退火的主要区别是退火获得平衡组织；正火获得珠光体组织。
12. 淬火发生变形和开裂的原因是淬火后造成很大的热应力和组织应力。
13. 甲、乙两厂生产同一批零件，材料均选用45钢，甲厂采用正火，乙厂采用调质，都达到硬度要求。
甲、乙两厂产品的组织各是铁素体＋珠光体、回火索氏体。
14．40Cr，GCr15，20CrMo，60Si2Mn中适合制造轴类零件的钢为 40Cr 。
15．常见的普通热处理有退火、正火、淬火、回火。
16．用T12钢制造车刀，在切削加工前进行的预备热处理为正火、球化退火。
17．量具钢加工工艺中，在切削加工之后淬火处理之前可能的热处理工序为调质（退火、调质、回火）。
18．耐磨钢的耐磨原理是加工硬化。
19．灰口铸铁铸件薄壁处出现白口组织，造成切削加工困难采取的热处理措施为高温退火。
20、材料选择的三原则一般原则，工艺性原则，经济性原则。
21．纯铁的多晶型转变是α-Fe→γ-Fe→δ-Fe 。
22．面心立方晶胞中实际原子数为 4 。
23．在立方晶格中，如果晶面指数和晶向指数的数值相同时，那么该晶面与晶向间存在着晶面与晶向相互垂直关系。
单晶体：如果一块晶体内部晶格的方位完全一致，则称这块晶体为单晶体。
多晶体：这种实际由多个晶粒组成的晶体结构成为多晶体各向异性：由于晶体中不同晶面和晶向上的原子密度不同，原子间的结合力也就不同，在不同的晶面和晶向上表现出不同的性能。
过冷度；金属的实际结晶温度与理论结晶温度之差称为自发形核：当过冷度较大时，经过一段时间孕育以后一些尺寸较大的晶胚开始变得稳定，而成为晶体生长的核心，这就是均匀形核非自发形核：晶体依附在杂质表面形成，这就是变质处理；变质处理就是向金属液体中加入一些细小的形核剂（又称为孕育剂或变质剂），使它在金属液中形成大量分散的人工制造的非自发晶核，从而获得细小的铸造晶粒，达到提高材料性能的目的。
过冷现象:实际结晶温度低于理论结晶温度的现象第二章滑移：晶体的一部分相对于另一部分沿一定的晶面（滑移面）按着一定的方向（滑移方向）发生相对滑动。
滑移系：一个滑移面和面上的一个滑移方向构成一个滑移系。
孪生：孪生是在切应力作用下形成孪晶的过程。
是塑性变形的另一种方式。
软位向：凡滑移面和滑移方向位于或接近于与外力成45度方位的晶粒必将首先发生滑移变形，通常称这些位向的晶粒处于软位向硬位向：滑移面和滑移方向处于或接近于与外力相平行或垂直的晶粒则处于硬位向‘回复：在加热温度较低时，由于点缺陷和位错的迁移引起的某些晶内变化称为回复。
再结晶：把变形金属加热至较高温度，进一步提升原子的活动能力，晶粒的外形便开始发生变化，从破碎拉长的晶粒变成新的等轴晶粒这一过程织构：由于晶体中滑移系的数量有限，当金属的塑性变形量很大时70%，各晶粒的位向将大体趋近与一致，形成特殊的“择尤取向”这种有序化的结构称为加工硬化：随着变形量的增大，金属的强度和硬度显著提高而塑性和韧性明显下降的现象。
固溶强化：这种通过形成固溶体是金属的强度和硬度提高的现象叫做热加工：凡在其再结晶温度以上的加工变形即为热加工冷加工相反即是‘第三章合金：通过熔炼、烧结或其他方法将一种金属元素同一种或几种其他元素结合在一起形成具有金属特性的新物质成为合金。
名词解释过冷：温度低于凝固点但仍不凝固或结晶的液体称为过冷液体。
过冷液体是不稳定的，只要投入少许该物质的晶体，便能诱发结晶，并使过冷液体的温度回升到凝固点。
这种在微小扰动下就会很快转变的不稳定状态称为亚稳态。
过冷度：理论结晶温度与实际结晶之差称为过冷度。
形核率：单位时间单位体积液相中形成的晶核数目。
非自发形核：非自发形核:晶核是依附外来杂质而生成的. △T ≈ 20℃。
变质处理：变质处理就是向金属液体中加入一些细小的形核剂（又称为孕育剂或变质剂），使它在金属液中形成大量分散的人工制造的非自发晶核，从而获得细小的铸造晶粒，达到提高材料性能的目的。
热处理：热处理是将金属材料放在一定的介质内加热、保温、冷却，通过改变材料表面或内部的金相组织结构,来控制其性能的一种金属热加工工艺。
过冷奥氏体：过冷至A1（727C）以下的奥氏体成为不稳定的过冷奥氏体，符号A冷。
马氏体：奥氏体获得极大过冷至Ms以下（对于共析钢为230C以下）时，转变成的组织类型。
贝氏体：过冷奥氏体在550C~Ms温度范围内将转变成贝氏体类型组织，符号B。
C曲线：过冷奥氏体等温转变动力学曲线是表示不同温度下过冷奥氏体转变量与转变时间关系的曲线。
由于通常不需要了解某时刻转变量的多少，而比较注重转变的开始和结束时间，因此常常将这种曲线绘制成温度—时间曲线，简称C曲线。
临界冷却速度：临界冷却速度（critical cooling rate）：Rc合金冷却凝固过程中发生非晶转变所要求的最小冷速称为临界冷却速度.实验表明ΔTx越大,Rc越小,并且随着Trg增大,Rc减小。
（在钢的生产中,只发生马氏体转变的最小冷却速度,称为临界冷却速度。
）完全退火：将亚共析钢加热到Ac3以上30~50℃，保温后随炉冷却到500℃以下在空气中冷却，以获得接近平衡组织的热处理工艺。
所谓“完全”是指退火时钢的内部组织全部进行了重结晶。
通过完全退火来细化晶粒，均匀组织，消除内应力，降低硬度，便于切削加工，并为加工后零件的淬火作好组织准备。
绪论一、机械工程材料的定义和分类1 定义：机械工程材料主要指用于机械工程、电器工程、建筑工程、化工工程、航空航天工程等领域的材料。
2、分类按化学成分分为: 金属材料(用量最大、应用范围最广)高分子材料(质轻、耐腐蚀、化工、机械、航空航天等)陶瓷材料（高电强、高硬度、耐腐蚀、绝缘、勇于电器化工等）复合材料（轻、高强度、结合两种材料的性能优点，用于航空航天等领域）二（机械）工程材料的性能力学性能（）保证构件安全可靠（1）材料的使用性能物理性能包括两方面化学性能切削加工性能保证构件容易制备铸造性能材料的工艺性能焊接性能热处理性能：实际进行机械设计时：主要考虑的是材料的使用性能，其中有以力学性能最为重要。
原因：如果力学性能不能瞒住工作的要求时，将引起重大事故，带来灾难。
（如泰坦尼克巨轮的沉没，哥伦比亚号航天分级的解体和坠毁等）这些都是由于零件（部件）的失效引起的。
第一章机械零件的失效分析简介：一失效的定义1任何一个机械零件或部件都要具有一定的功能：（零件设计功能）（1）P、T、M 下，保持一定的几何形状和尺寸(最基本的要求，桥梁，钢轨等)（2）实现规定的机械运动（发动机中的活塞和衢州，把直线运动转换成沿圆周运动）（3）传递力和能（齿轮，传递力矩，水轮机江水能转变成电能）2失效：零件失去设计要求的效能（功能）----失效形式多样，常见的分为以下几种方式。
过量变形断裂磨损腐蚀2引起失效的原因：外界载荷、温度、介质等材料又损害作用（外界对材料的损害）材料本身：抵抗损害的能力。
（这种能力是有限的）若：前者大于后者------失效前者等于后者-------临界状态前者小于后者------正常工作二研究失效的意义1通过失效分析-----找出失效原因------确定相应的抗力指标-----为选材和制定工艺提供依据；2通过失效分析----减少和预防机械产品类事故的重复发生，提高产品质量、减少经济损失；3失效分析工作是机械产品维修工作的基础,确定维修的技术和方法,提高维修工作的质量和效益；4失效分析可以为人仲裁事故责任、侦破犯罪等提高可靠的技术依据。
机械工程材料机械工程材料是指用于制造机械零部件和构件的各种材料，包括金属材料、非金属材料和复合材料等。
在机械工程中，材料的选择对于产品的性能、质量和寿命都有着重要的影响。
因此，了解不同材料的特性和应用是非常重要的。
金属材料是机械工程中最常用的材料之一，其主要包括钢、铝、铜、铁等。
钢是一种铁碳合金，具有良好的强度和韧性，广泛应用于各种机械零部件的制造中。
铝具有较低的密度和良好的导热性能，常用于制造航空器和汽车零部件。
铜具有良好的导电性和导热性，常用于制造电气设备和导热元件。
铁是一种常见的金属材料，具有良好的磁性和加工性能，广泛应用于各种机械构件的制造中。
非金属材料包括塑料、陶瓷、橡胶等，它们具有较低的密度、良好的耐腐蚀性和绝缘性能，在机械工程中也有着重要的应用。
塑料是一种轻质、耐腐蚀的材料，常用于制造各种零部件和外壳。
陶瓷具有优异的耐磨性和耐高温性能，广泛应用于制造轴承、刀具和瓷砖等。
橡胶具有良好的弹性和密封性能，常用于制造密封件和减震元件。
复合材料是由两种或两种以上的材料组合而成的，它们综合了各种材料的优点，具有良好的强度、刚度和耐磨性能。
碳纤维复合材料具有较高的强度和刚度，广泛应用于航空航天和汽车工业中。
玻璃钢复合材料具有良好的耐腐蚀性和绝缘性能，常用于制造化工设备和管道。
在选择机械工程材料时，需要根据产品的使用环境、工作条件和要求来进行合理的选择。
不同的材料具有不同的特性和适用范围，只有根据实际情况进行合理的选择，才能保证产品具有良好的性能和质量。
总之，机械工程材料的选择对产品的性能和质量有着重要的影响，不同的材料具有不同的特性和应用范围，只有根据实际情况进行合理的选择，才能保证产品具有良好的性能和质量。
希望本文能够帮助大家更好地了解机械工程材料，为实际工程应用提供参考和指导。
机械工程材料复习资料一、名词解释1、回火稳定性：淬火钢抵抗回火软化的能力2、固溶强化：形成固溶体后强度硬度升高现象3、淬硬性：钢在淬火时能够达到的最大硬度4、红硬性：钢在较高温度下保持高硬度能力和切削能力的现象5、接触疲劳：在交变载荷作用下才，材料表面产生麻点和小块剥落现象6、加工硬化：材料塑性变形过程中，强度硬度升高塑形韧性下降现象7、析出硬化：合金钢在回火过程中，由于析出细小弥散特殊碳化物使硬度显著上升现象8、细化强化：通过细化晶粒提高金属强度的方法9、热疲劳：热模具钢在极冷极热交替作用下，材料表面产生龟状裂纹和小块剥落现象10、马氏体：C在α—Fe中的过饱和间隙固溶体11、贝氏体：过饱和的Fe和Fe3C的机械混合物12、硬度：材料表面不大体积内抵抗塑性变形和刻画破裂的能力13、淬透性：钢在淬火时得到M的能力和接受淬火的能力【注释：Fe3C 渗碳体 F 铁素体（α固溶体） A 奥氏体（γ固溶体）M 马氏体Le 莱氏体P 珠光体（F+Fe3C）】二、指出下列钢号中带下划线合金元素在钢中的主要作用1、16MnNb: Mn：（1）使固溶强化（2）晶粒细化提高珠光体数量【Nb：铌】2、ZGMn13: Mn:扩大γ相区，形成单相A 【ZG：铸钢】3、40CrMnMo：Mo：抑制第二类回火脆性4、3Cr2W8V： V：使钢产生二次硬化，提高钢的热硬性，细化晶粒5、4Cr13： Cr：提高耐蚀性6、20CrMnTi： Ti：细化晶粒7、1Cr18Ni9Ti:Ti：提高了钢的耐腐蚀性能8、W18Cr4V：V：细化晶粒，增加红硬性9、40MnB： B：提高淬透性10、40CrNiMo：Cr：提高淬透性11、60Si2Mn： Si：提高淬透性和强化F12、GCr15： Cr：提高淬透性耐磨性【G：滚】13、Y12Pb： Pb：提高钢的切削性能【Y：易】14、38CrMoAl：Al：细化晶粒15、9SiCr： Si：提高淬透性和增加回火稳定性三、计算题1、计算0.45%钢的试问组织组成无物的百分含量。
(1) 单晶体与多晶体：单晶体中各处晶格位向完全一致；多晶体则由许多不同位向的晶格组成的晶体。
(3) 晶格、晶胞与晶格常数：晶格用来表示晶体中原子排列形式的空间格架；晶胞是组成晶格的基本几何单元；而晶格常数则是指晶胞的三条棱边长度a、b、c。
(4) 晶界与亚晶界：晶界是相邻晶粒之间的界面；而亚晶界是指相邻亚晶粒之间的界面。
(5) 位错与位错密度：由于晶体中某处一列或若干列原子发生了有规律的错排而造成的晶格畸变区称为位错；而位错密度(ρ)是指单位体积中所包含的位错线总长度或穿过单位截面积的位错线数目，ρ=L/V。
(6) 组元、固溶体与金属化合物：组成材料的最基本、独立的物质称为组元；固溶体是指溶质原子溶入溶剂晶格中所形成的保持溶剂晶体结构的固相；而金属化合物则指合金组元间形成的晶体结构不同于其中任一组元的具有金属特性的新相。
(7) 各向异性与同素异构（晶）转变：理想晶体在不同方向上具有不同的性能称为各向异性；而同素异构(晶)转变系指伴随着外界条件的变化，物质在固态时所发生的晶体结构的转变，亦称多晶型转变。
（8）相与机械混合物：材料中具有同一聚集状态、同一化学成分、同一结构并与其他部分有界面分开的均匀组成部分称为相；而机械混合物系指合金中，两种相或两种以上的相相互均匀混合形成的混合组织，其中各个相仍然保持其各自相的结构特征，但是它们相互间仅仅发生了机械均匀的混合而已。
（1）相、相组分（相组成物）、组织与组织组分（组织组成物）：合金组织中所包含的相即为相组分，相是具有同一化学成分、同一晶体结构、同一原子聚集状态并且有界面分开的均匀组成部分；组织是用肉眼或在显微镜下所观察到的材料内部的微观形貌图像，而组织组分系指合金组织中具有独特形态的各组成部分。
组织包含有相，而相是组成组织的基本组成部分。
但当同一相由于形成条件不同时，会形成不同分布特征的不同类型的组织。
一种相可构成单相组织，两种相或两种以上的相可构成复相组织。
(2) 匀晶反应、共晶反应与共析反应：匀晶反应（转变）指结晶时从单一液相结晶出单相固溶体的过程；共晶反应系指在一定温度下，由一定成分的液相同时结晶出成分各自一定的两个新固相的转变过程而共析反应则指在一定温度下，由一个成分一定的固相同时析出两个成分各自一定的新固相的转变过程。
(3) 铁素体、渗碳体与珠光体：铁素体(α或F)指碳溶入α－Fe中形成的间隙固溶体；渗碳体(Fe3C或Cm)则指铁和碳形成的具有复杂晶格的间隙化合物，Fe/C=3/1；而珠光体(P)则指共析转变得到的铁素体和渗碳体的机械混合物。
(4) α－Ｆｅ、α相与铁素体：α－Ｆｅ指位于912℃～室温之间，具有BCC结构的纯铁；α相与铁素体则指碳溶于α－Ｆｅ中所形成的间隙固溶体。
(5) γ－Ｆｅ、γ相与奥氏体：γ－Ｆｅ指位于1394℃～912℃温度之间，具有FCC结构的纯铁；γ相与奥氏体(γ或A)则指碳溶入γ－Fe中形成的间隙固溶体。
(6) 凝固、结晶与相图：凡物质由液态转变为固态的过程均称为凝固；结晶系指物质由液态转变为固态晶体的过程；而相图则表示在平衡条件下，合金的状态同温度、成分之间关系的图形。
(1) 再结晶与结晶、重结晶：当冷变形金属被加热至较高温度时，金属的显微组织将发生明显变化，由变形晶粒变为新的等轴晶粒，这一过程称为再结晶；结晶系指物质由液态转变为固态晶体的过程；而重结晶系指固态下晶体结构的变化过程。
(2) 滑移与孪生：滑移指在切应力作用下，晶体的一部分沿一定晶面和晶向，相对于另一部分发生相对移动；而孪生系指在切应力作用下，晶体的一部分沿一定晶面和晶向，相对于另一部分所发生的切变。
(3) 冷变形加工与热变形加工：冷变形加工指在再结晶温度以下的变形加工；而热变形加工则指再结晶温度以上的变形加工。
(4) 去应力退火与再结晶退火：将工件加热至较低温度，保温一定时间后冷却，使工件发生回复，从而消除残余内应力的工艺称为去应力退火；而再结晶退火就是将经过冷变形加工的工件加热至再结晶温度以上，保温一定时间后冷却，使工件发生再结晶，从而消除加工硬化的工艺。
(1)奥氏体的起始晶粒度、实际晶粒度与本质晶粒度：奥氏体的起始晶粒度系指奥氏体化过程中，奥氏体转变刚完成时奥氏体晶粒的大小，是一理论值；奥氏体的实际晶粒度指的是在某一具体加热条件下所得到的奥氏体晶粒大小；而奥氏体的本质晶粒度则指在规定的加热条件下(930±10℃，3~8h)评定奥氏体晶粒长大倾向的标准。
(2)奥氏体、过冷奥氏体与残余奥氏体：奥氏体是指在A1温度以上，处于稳定状态的奥氏体；过冷奥氏体是指处于A1温度以下存在时间很短暂、不稳定的奥氏体；而残余奥氏体(Ar)则指淬火后尚未转变，被迫保留下来的奥氏体。
(3) 珠光体、索氏体与托氏体（屈氏体）：过冷奥氏体在A1~550℃温度范围内，所形成的粗片状（＞0.4μm）F、Fe3C相间分布的组织为珠光体；较细片状（0.4～0.2μm）的为索氏体；极细片状（＜0.2μm）的就为托氏体。
粒状珠光体(球化体)：铁素体基体上分布着粒状渗碳体。
(4) 片状珠光体与球化体（球状珠光体）：片状珠光体组织系在铁素体基体上分布着片状渗碳体；而粒状珠光体(球化体)则是在铁素体基体上分布着粒状渗碳体所获得的组织。
(5) 再结晶退火与重结晶退火：再结晶退火系指经塑性变形的工件当加热至再结晶温度以上（通常在临界点以下的某一温度），所发生的消除加工硬化、回复塑性的热处理工艺，其主要特点是再结晶退火前后，晶体结构不发生变化；而重结晶退火，则指加热温度在相变温度以上的退火，其特点是晶体结构发生了根本变化。
(6) 淬透性、淬硬性与淬透层深度：淬透性表示钢在一定条件下淬火时获得淬透层深度的能力，主要受奥氏体中的碳含量和合金元素的影响；淬硬性是指钢在淬火后所能达到的最高硬度值，主要取决于碳含量；而淬透层深度则指从钢件表面到半马氏体区的距离。
淬透性可用规定条件下所获得的淬透层深度来表示；但淬透层深度则除了和淬透性有关外，还与试样的尺寸，奥氏体化条件等有关。
