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3.8 铁具有BCC 晶体结构，原子半径为0.124 nm,原子量为55.85g/mol 。
计算其密度并与实验值进行比较。
a = 4R/J 3 = 4 0.124/1.732 nm 二 0.286 nmV = a 3= (0.286 nm)3= 0.02334 nm P = 2.334 10 23cm 3BCC 结构的晶胞含有2个原子,其质量为：m 二 2 55.85g/(6.023 1023) = 1.855 10 22g密度为 二 1.855 10 22g/(2.334 10 23m 3) =7.95g/cm 3计算铱原子的半径，已知Ir 具有FCC 晶体结构，密度为22.4 g/cm 3，原子量为 192.2 g/mol 。
先求出晶胞边长a ，再根据FCC 晶体结构中a 与原子半径R 的 关系求R 。
FCC 晶体结构中一个晶胞中的原子数为 4,=4 192.2g/(6.023 1023a 3cm 3) = 22.4g/cm 3，求得 a = 0.3848 nm由 a = 2^2 R 求得 R = v2 a/4 = 1.414 0.3848 nm/4 = 0.136 nm 3.10计算钒原子的半径，已知 V 具有BCC 晶体结构，密度为5.96g/cm 3，原子量为 50.9 g/mol 。
答：先求出晶胞边长a ，再根据BCC 晶体结构中a 与原子半径R 的关系求R 。
BCC 晶体结构中一个晶胞中的原子数为 2,=2 50.9g/(6.023 1023a 3cm 3) = 5.96 g/cm 3，求得 a = 0.305 nm 由 a = 4R/J 3 求得 R = 73 a/4 = 1.732 0.305 nm/4 = 0.132 nm 3.11 一些假想的金属具有图3.40给出的简单的立方晶体结构。
如果其原子量为70.4 g/mol ，原子半径为0.126 nm ，计算其密度。
答: BCC 结构，其原子半径与晶胞边长之间的关系为:3.9答:答：根据所给出的晶体结构得知， a = 2R =2 0.126 nm 二0.252 nm一个晶胞含有1个原子,密度为： 二 1 70.4g/(6.023 10230.252310 21cm 3)=7.304 g/cm 33.12 Zr 具有HCP 晶体结构，密度为6.51 g/cm 3。
3.8 铁具有BCC晶体结构，原子半径为0.124 nm，原子量为55.85g/mol。
计算其密度并与实验值进行比较。
答：BCC结构，其原子半径与晶胞边长之间的关系为：a = 4R/3= 4⨯0.124/1.732 nm = 0.286 nmV = a3 = (0.286 nm)3 = 0.02334 nm3 = 2.334⨯10-23 cm3BCC结构的晶胞含有2个原子，∴其质量为：m = 2⨯55.85g/(6.023⨯1023) = 1.855⨯10-22 g密度为ρ= 1.855⨯10-22 g/(2.334⨯10-23 m3) =7.95g/cm33.9 计算铱原子的半径，已知Ir具有FCC晶体结构，密度为22.4g/cm3，原子量为192.2 g/mol。
答：先求出晶胞边长a，再根据FCC晶体结构中a与原子半径R的关系求R。
FCC晶体结构中一个晶胞中的原子数为4，ρ= 4⨯192.2g/(6.023⨯1023⨯a3cm3) = 22.4g/cm3，求得a = 0.3848 nm 由a = 22R求得R = 2a/4 = 1.414⨯0.3848 nm/4 = 0.136 nm 3.10 计算钒原子的半径，已知V 具有BCC晶体结构，密度为5.96g/cm3，原子量为50.9 g/mol。
答：先求出晶胞边长a，再根据BCC晶体结构中a与原子半径R的关系求R。
BCC晶体结构中一个晶胞中的原子数为2，ρ= 2⨯50.9g/(6.023⨯1023⨯a3cm3) = 5.96 g/cm3，求得a = 0.305 nm 由a = 4R/3求得R = 3a/4 = 1.732⨯0.305 nm/4 = 0.132 nm3.11 一些假想的金属具有图3.40给出的简单的立方晶体结构。
如果其原子量为70.4 g/mol，原子半径为0.126 nm，计算其密度。
答：根据所给出的晶体结构得知，a = 2R =2⨯0.126 nm = 0.252 nm 一个晶胞含有1个原子，∴密度为：ρ= 1⨯70.4g/(6.023⨯1023⨯0.2523⨯10-21cm3)= 7.304 g/cm33.12 Zr 具有HCP晶体结构，密度为6.51 g/cm3。
第一章金属的晶体结构与结晶1．解释下列名词点缺陷，线缺陷，面缺陷，亚晶粒，亚晶界，刃型位错，单晶体，多晶体，过冷度，自发形核，非自发形核，变质处理，变质剂。
答：点缺陷：原子排列不规则的区域在空间三个方向尺寸都很小，主要指空位间隙原子、置换原子等。
线缺陷：原子排列的不规则区域在空间一个方向上的尺寸很大，而在其余两个方向上的尺寸很小。
如位错。
面缺陷：原子排列不规则的区域在空间两个方向上的尺寸很大，而另一方向上的尺寸很小。
如晶界和亚晶界。
亚晶粒：在多晶体的每一个晶粒内，晶格位向也并非完全一致，而是存在着许多尺寸很小、位向差很小的小晶块，它们相互镶嵌而成晶粒，称亚晶粒。
亚晶界：两相邻亚晶粒间的边界称为亚晶界。
刃型位错：位错可认为是晶格中一部分晶体相对于另一部分晶体的局部滑移而造成。
滑移部分与未滑移部分的交界线即为位错线。
如果相对滑移的结果上半部分多出一半原子面，多余半原子面的边缘好像插入晶体中的一把刀的刃口，故称“刃型位错”。
单晶体：如果一块晶体，其内部的晶格位向完全一致，则称这块晶体为单晶体。
多晶体：由多种晶粒组成的晶体结构称为“多晶体”。
过冷度：实际结晶温度与理论结晶温度之差称为过冷度。
自发形核：在一定条件下，从液态金属中直接产生，原子呈规则排列的结晶核心。
非自发形核：是液态金属依附在一些未溶颗粒表面所形成的晶核。
变质处理：在液态金属结晶前，特意加入某些难熔固态颗粒，造成大量可以成为非自发晶核的固态质点，使结晶时的晶核数目大大增加，从而提高了形核率，细化晶粒，这种处理方法即为变质处理。
变质剂：在浇注前所加入的难熔杂质称为变质剂。
2.常见的金属晶体结构有哪几种？α-Fe 、γ- Fe 、Al 、Cu 、Ni 、 Pb 、 Cr 、 V 、Mg、Zn 各属何种晶体结构？答：常见金属晶体结构：体心立方晶格、面心立方晶格、密排六方晶格；α－Fe、Cr、V属于体心立方晶格；γ－Fe 、Al、Cu、Ni、Pb属于面心立方晶格；Mg、Zn属于密排六方晶格；3.配位数和致密度可以用来说明哪些问题？答：用来说明晶体中原子排列的紧密程度。
工程材料习题与辅导（第四版）朱张校姚可夫3.2 习题参考答案1. 解释名词热硬性、石墨化、孕育（变质）处理、球化处理、石墨化退火、固溶处理、时效答: 热硬性: 热硬性是指钢在高温下保持高硬度的能力（亦称红硬性）。
热硬性与钢的回火稳定性和特殊碳化物的弥散析出有关。
石墨化: 铸铁中碳原子析出并形成石墨的过程称为石墨化。
孕育（变质）处理: 在液体金属中加入孕育剂或变质剂，以细化晶粒和改善组织的处理工艺。
球化处理: 在铁水中加入球化剂，以获得球状石墨的处理工艺称为球化处理。
石墨化退火: 使白口铸铁中的渗碳体分解成为团絮状石墨的退火过程。
固溶处理: 把合金加热到单相固溶体区，进行保温使第二相充分溶解，然后快冷（通常用水冷却），得到单一的过饱和固溶体组织的热处理工艺。
固溶处理可以使奥氏体不锈钢获得单相奥氏体组织，提高奥氏体不锈钢的耐蚀性。
固溶处理也在有色金属合金中得到应用。
有色金属合金（如铝合金）先进行固溶处理获得过饱和固溶体，然后再进行时效处理，析出细小、均匀、弥散分布的第二相，提高合金的强度和硬度。
时效: 固溶处理后得到的过饱和固溶体在室温下或低温加热时析出细小、均匀、弥散分布的第二相，合金硬度和强度明显升高的现象称为时效或时效硬化。
2. 填空题(1) 20是（优质碳素结构）钢，可制造（冲压件、焊接件、渗碳零件，如齿轮、销) .(2) T12是（优质碳素工具）钢，可制造（锉刀、刮刀等刃具及量规、样套等量具) .(3) 按钢中合金元素含量，可将合金钢分为（低合金钢) 、(中合金钢）和（高合金钢）几类。
(4) Q345(16Mn)是（低合金结构）钢，可制造（桥梁、船舶、车辆、锅炉等工程结构) .(5) 20CrMnTi是（合金渗碳）钢，Cr、Mn的主要作用是（提高淬透性、提高经热处理后心部的强度和韧性) , Ti的主要作用是（阻止渗碳时奥氏体晶粒长大、增加渗碳层硬度、提高耐磨性) ，热处理工艺是（渗碳后直接淬火、再低温回火) .(6) 40Cr是（合金调质）钢，可制造（重要调质件如轴类件、连杆螺栓、进汽阀和重要齿轮等) .(7) 60Si2Mn是（合金弹簧）钢，可制造（汽车板簧) .(8) GCr15是（滚珠轴承）钢，1Cr17是（铁素体型不锈）钢，可制造（硝酸工厂设备以及食品工厂设备) .(9) 9SiCr是（低合金刃具）钢，可制造（板牙、丝锥、钻头、铰刀、齿轮铰刀、冷冲模、冷轧辊等) .(10) CrWMn是（冷作模具）钢，可制造（冷冲模、塑料模) .(11) Cr12MoV是（冷模具）钢，可制造（冷冲模、压印模、冷镦模等) .(12) 5CrMnMo是（热模具）钢，可制造（中型锻模) .(13) W18Cr4V是（高速）钢，碳质量分数是（0.70%以上) , W的主要作用是（保证高的热硬性) , Cr的主要作用是（提高淬透性) , V的主要作用是（形成颗粒细小、分布均匀的碳化物，提高钢的硬度和耐磨性，同时能阻止奥氏体晶粒长大，细化晶粒) 。
第三章复习题（合金的结晶和合金化原理）1、由于物质中热能（Q）或成分(C)不均匀所引起的宏观和微观迁移现象统称为扩散现象。
2、在研究空间内温度或浓度不随时间而变化的扩散称为稳态扩散。
3、在研究空间内温度或浓度随时间而变化的扩散称为非稳态扩散。
4、单位时间内通过垂直于扩散方向的单位截面积的扩散通量与温度或浓度梯度成正比，这一规律称为扩散第一定律。
5、不属于恒温转变的是合金液相结晶成一个固相。
6、由一个液相同时结晶出两种固相的转变称为共晶转变。
7、由一个液相和一个固相反应生成另外一种固相的转变称为包晶转变。
8、由共晶转变得到的两相混合组织称为共晶组织。
9、某合金结晶时先发生L→a，然后又发生L+a→b，完成结晶后只有b相，则该合金称为包晶合金。
10、不属于恒温转变的是合金液相结晶成一个固相。
11、由一个液相同时结晶出两种固相的转变称为共晶转变。
12、由一个液相和一个固相反应生成另外一种固相的转变称为包晶转变。
13、由共晶转变得到的两相混合组织称为共晶组织。
14、某合金结晶时先发生L→a，然后又发生L+a→b，完成结晶后只有b相，则该合金称为包晶合金。
15、在只有固态下发生的相变称为固态相变。
16、固溶体随温度降低，溶解度减小，多余的溶质原子形成另一种固溶体或化合物的过程称为脱溶沉淀。
17、由一个固相同时转变成两种成分不同但晶体结构相同且与母相晶体结构也相同的转变称为调幅分解。
18、由一个固相同时转变成两种固相的转变称为共析转变。
19、由两个固相转变成一种固相的转变称为包析转变。
20、原子扩散的结果使成分更均匀或形成新的相。
我的答案：√21、温度越高，扩散系数越小，扩散速度越慢。
我的答案：×22、渗碳温度越高，渗碳速度越快。
我的答案：√23、气氛碳势小于工件表面含碳量时气氛中的碳原子向工件内扩散。
我的答案：×24、工件表面与介质之间的换热系数越大，则工件加热或冷却速度越快，工件内的温度梯度也越大。
习题集部分参考答案2纯金属的结晶思考题1.何谓结晶？结晶与凝固有何区别？答：结晶是指在凝固过程中金属内形成许多小晶体及其长大的过程，从广义上讲，就是液态物质内部的原子，在短距离小范围内，呈现出近似于固态结构的规则排列，即短程有序的原子集团，它是不稳定的，瞬间出现又瞬间消失，结晶实质上是原子由近程有序转变为长程有序的过程。
而凝固是指金属由液态变成固态的过程，它属物理变化，若凝固后的物质不是晶体，而是非晶体，那只能称为凝固，而不能称为结晶。
2.何谓晶体，它与非晶体有什么区别？答：晶体是指具有一定几何形状的微粒（分子、原子或离子）在三维空间作有规律的周期性重复排列所形成的物质。
晶体和非晶体的区别在于内部原子的排列方式，晶体内部的原子（或分子）在三维空间按一定规律作周期性排列，而非晶体内部的原子（或分子）则是杂乱分布的，至多有些局部的短程规律排列。
因为排列方式的不同，性能上也有所差异。
晶体有固定的熔点，非晶体没有，晶体具有各向异性，而非晶体则是各向同性。
3.影响形核率和长大率的因素是什么？答：影响形核率和长大率最主要的因素是△G和D，当然它们是受过冷度△T控制的。
在均质形核中，过冷度△T不太大的时候，结晶的驱动力△G也不大，形核率不高，但是原子的扩散系数D比较大，已经形成的晶核长大速率却是较大的，这时候由液态金属转变为固态金属中的晶粒尺寸较大。
反之，晶粒较细小。
在非均质形核中，形核率和长大速率除了与过冷度有关之外，还受到所谓的未溶杂质以振动或搅拌等因素的影响。
4.金属的结晶有什么规律？答：结晶是由两个基本的过程——形核和长大相互更迭进行，直至液态金属消耗完毕的过程。
形核规律：形核方式有均匀形核和非均匀形核两种。
均匀形核（均质形核）是指在母相中自发形成新相结晶核心的过程。
均匀形核必需具备的条件为：必须过冷，过冷度越大形核驱动力越大；必须具备与一定过冷度相适应的能量起伏和结构起伏。
实际结晶时，大多以非均匀形核方式进行。
《工程材料力学性能》（第二版）课后答案第一章材料单向静拉伸载荷下的力学性能一、解释下列名词滞弹性：在外加载荷作用下，应变落后于应力现象。
静力韧度：材料在静拉伸时单位体积材科从变形到断裂所消耗的功。
弹性极限：试样加载后再卸裁，以不出现残留的永久变形为标准，材料能够完全弹性恢复的最高应力。
比例极限：应力—应变曲线上符合线性关系的最高应力。
包申格效应：指原先经过少量塑性变形，卸载后同向加载，弹性极限(ζP)或屈服强度(ζS)增加；反向加载时弹性极限(ζP)或屈服强度(ζS)降低的现象。
解理断裂：沿一定的晶体学平面产生的快速穿晶断裂。
晶体学平面－－解理面，一般是低指数，表面能低的晶面。
解理面：在解理断裂中具有低指数，表面能低的晶体学平面。
韧脆转变：材料力学性能从韧性状态转变到脆性状态的现象（冲击吸收功明显下降，断裂机理由微孔聚集型转变微穿晶断裂，断口特征由纤维状转变为结晶状）。
静力韧度：材料在静拉伸时单位体积材料从变形到断裂所消耗的功叫做静力韧度。
是一个强度与塑性的综合指标，是表示静载下材料强度与塑性的最佳配合。
二、金属的弹性模量主要取决于什么?为什么说它是一个对结构不敏感的力学姓能?答案：金属的弹性模量主要取决于金属键的本性和原子间的结合力，而材料的成分和组织对它的影响不大，所以说它是一个对组织不敏感的性能指标，这是弹性模量在性能上的主要特点。
改变材料的成分和组织会对材料的强度(如屈服强度、抗拉强度)有显著影响，但对材料的刚度影响不大。
三、什么是包辛格效应，如何解释，它有什么实际意义?答案：包辛格效应就是指原先经过变形，然后在反向加载时弹性极限或屈服强度降低的现象。
特别是弹性极限在反向加载时几乎下降到零，这说明在反向加载时塑性变形立即开始了。
包辛格效应可以用位错理论解释。
第一，在原先加载变形时，位错源在滑移面上产生的位错遇到障碍，塞积后便产生了背应力，这背应力反作用于位错源，当背应力(取决于塞积时产生的应力集中)足够大时，可使位错源停止开动。
工程材料徐自立主编课后习题答案工程材料徐自立主编课后习题答案(华中科技大学出版社)工程材料徐自立主编课后习题答案第一章材料的性能1-1什么是金属材料的力学性能？金属材料的力学性能包含哪些方面?所谓力学性能，是指材料抵抗外力作用所显示的性能。
力学性能包括强度刚度硬度塑性韧性和疲劳强度等1-2什么是强度？在拉伸试验中衡量金属强度的主要指标有哪些？他们在工程应用上有什么意义？强度是指材料在外力作用下，抵抗变形或断裂的能力。
在拉伸试验中衡量金属强度的主要指标有屈服强度和抗拉强度。
屈服强度的意义在于：在一般机械零件在发生少量塑性变形后，零件精度降低或其它零件的相对配合受到影响而造成失效，所以屈服强度就成为零件设计时的主要依据之一。
抗拉强度的意义在于：抗拉强度是表示材料抵抗大量均匀塑性变形的能力。
脆性材料在拉伸过程中，一般不产生颈缩现象，因此，抗拉强度就是材料的断裂强度，它表示材料抵抗断裂的能力。
抗拉强度是零件设计时的重要依据之一。
1-3什么是塑性？在拉伸试验中衡量塑性的指标有哪些？塑性是指材料在载荷作用下发生永久变形而又不破坏其完整性的能力。
拉伸试验中衡量塑性的指标有延伸率和断面收缩率。
1-4什么是硬度？指出测定金属硬度的常用方法和各自的优缺点。
硬度是指材料局部抵抗硬物压入其表面的能力。
生产中测定硬度最常用的方法有是压入法，应用较多的布氏硬度洛氏硬度和维氏硬度等试验方法。
布氏硬度试验法的优点：因压痕面积较大，能反映出较大范围内被测试材料的平均硬度，股实验结果较精确，特别适用于测定灰铸铁轴承合金等具有粗大经理或组成相得金属材料的硬度；压痕较大的另一个优点是试验数据稳定，重复性强。
其缺点是对不同材料需要换不同直径的压头和改变试验力，压痕直径的测量也比较麻烦；因压痕大，不宜测试成品和薄片金属的硬度。
洛氏硬度试验法的优点是：操作循序简便，硬度值可直接读出；压痕较小，工程材料徐自立主编课后习题答案(华中科技大学出版社)可在工件上进行试验；采用不同标尺可测定各种软硬不同的金属厚薄不一的式样的硬度，因而广泛用于热处理质量检验。
第三章工程材料第二节建筑装饰材料综合练习与答案一、单选题1、（）也叫胶粘剂，是将其他成分粘结成一个整体，并能牢固附着在被涂基层表面形成坚韧的保护膜。
A.主要成膜物质B.次要成膜物质C.辅助成膜物质D.溶剂【参考答案】：A【试题解析】：本题考查的是建筑装饰涂料。
建筑装饰涂料的基本组成中的主要成膜物质也叫胶粘剂，是将其他成分粘结成一个整体，并能牢固附着在被涂基层表面形成坚韧的保护膜。
2、钢化玻璃是用物理或化学方法，在玻璃表面上形成一个（）。
A.压应力层B.拉应力层C.防脆裂层D.刚性氧化层【参考答案】：A【试题解析】：本题考查的是建筑玻璃。
钢化玻璃是用物理或化学的方法，在玻璃的表面上形成一个压应力层，而内部处于较大的拉应力状态，内外拉压应力处于平衡状态。
3、不属于彩色涂层钢板按涂层分类的是（）。
A.无机涂层B.刚性涂层C.有机涂层D.复合涂层【参考答案】：B【试题解析】：本题考查的是建筑装饰钢材。
彩色涂层钢板按涂层分为无机涂层.有机涂层和复合涂层三大类。
4、夹层玻璃的层数最多可达（）层。
A.3B.5C.7D.9【参考答案】：D【试题解析】：本题考查的是建筑玻璃。
夹层玻璃的层数有2.3.5.7层，最多可达9层。
5、涂料组成成分中，次要成膜物质的作用是（）。
A.降低黏度便于施工B.溶解成膜物质，影响成膜过程C.赋予涂料美观的色彩，并提高涂膜的耐磨性D.将其他成分粘成整体，并形成坚韧的保护膜【参考答案】：C【试题解析】：本题考查的是建筑装饰涂料。
次要成膜物不能单独成膜，它包括颜料与填料，颜料不溶于水和油，赋予涂料美观的色彩。
填料能增加涂膜厚度，提高涂膜的耐磨性和硬度。
6、耐磨性和耐久性好，吸水率小，适合作为室内高级装饰材料的天然饰面石材是（）。
A.大理石板材B.花岗石板材C.水磨石板材D.合成石面板材【参考答案】：A【试题解析】：本题考查的是饰面材料。
大理石板材耐磨性和耐久性好，吸水率小，适合作为室内高级装饰材料。
工程材料（山东理工大学）智慧树知到课后章节答案2023年下山东理工大学山东理工大学第一章测试1.材料受力时抵抗弹性变形的能力，称为（）A:塑性 B:屈服强度 C:弹性模量 D:抗拉强度答案:弹性模量2.下列符号表示洛氏硬度单位的是（）A:HRC B:HBW C:HSW D:HS答案:HRC3.在（）情况下，材料所受外加应力低于屈服强度也会发生断裂。
A:高温 B:室温 C:疲劳 D:平面应变答案:高温;疲劳;平面应变4.腐蚀是一个电化学过程，腐蚀过程中有电流产生。
A:对 B:错答案:对5.下列性能属于材料工艺性能的是（）A:抗拉强度 B:铸造性 C:切削加工性 D:焊接性答案:铸造性;切削加工性;焊接性6.铸铁的铸造性能比铸钢好。
A:错 B:对答案:对7.大型工程构件用钢要求有良好的（）。
A:可锻性 B:可焊性 C:切削加工性 D:铸造性答案:可焊性8.材料的使用温度（）A:应与其韧脆转变温度相等 B:与其韧脆转变温度无关 C:应在其韧脆转变温度以下 D:应在其韧脆转变温度以上答案:应在其韧脆转变温度以上9.在有关工件的图纸上，出现了以下几种硬度技术条件的标注方法，其中正确的是（）A:12~15HRC B:HV800 C:500HBW D:229HB答案:500HBW10.材料的显微组织包括组成材料的各种相的组成与结构，相的大小、形态和分布。
A:错 B:对答案:对11.工程材料可分为（）A:无机非金属材料 B:复合材料 C:金属材料 D:高分子材料答案:无机非金属材料;复合材料;金属材料;高分子材料12.学习工程材料课程的目的（）A:探索工程材料奥妙 B:浪费时间 C:助力高端装备制造 D:掌控工程材料性能答案:探索工程材料奥妙;助力高端装备制造;掌控工程材料性能第二章测试1.离子键的特点是（ ).A:有饱和性和方向性 B:没有方向性但有饱和性 C:有方向性但没有饱和性 D:没有方向性和饱和性答案:没有方向性和饱和性2.离子键结合的材料的性能特点包括（）。
《工程材料与成型技术基础》课后习题答案第三章（庞国兴主编）庞国星主编工程材料作业第三章答案1、判断下列说法是否正确：（1）钢在奥氏体化后，冷却时形成的组织主要取决于钢的加热温度。
错误，钢在奥氏体化后，冷却时形成的组织主要取决于钢的冷却速度。
（2）低碳钢与高碳钢工件为了便于切削加工，可预先进行球化退火。
错误，低碳钢工件为了便于切削加工，预先进行热处理应进行正火（提高硬度）或完全退火。
而高碳钢工件则应进行球化退火（若网状渗碳体严重则在球化退火前增加一次正火），其目的都是为了将硬度调整到HB200左右并细化晶粒、均匀组织、消除网状渗碳体。
（3）钢的实际晶粒度主要取决于钢在加热后的冷却速度。
错误，钢的实际晶粒度主要取决于钢的加热温度。
（4）过冷奥氏体冷却速度快，钢冷却后的硬度越高错误，钢的硬度主要取决于含碳量。
（5）钢中合金元素越多，钢淬火后的硬度越高错误，钢的硬度主要取决于含碳量。
（6）同一钢种在相同加热条件下，水淬比油淬的淬透性好，小件比大件的淬透性好。
正确。
同一钢种，其C曲线是一定的，因此，冷速快或工件小容易淬成马氏体。
（7）钢经过淬火后是处于硬脆状态。
基本正确，低碳马氏体韧性要好些，而高碳马氏体硬而脆。
（8）冷却速度越快，马氏体的转变点Ms和Mf越低。
正确。
（9）淬火钢回火后的性能主要取决于回火后的冷却速度。
错误，淬火钢回火后的性能主要取决于回火温度。
（10）钢中的含碳量就等于马氏体的含碳量错误，钢中的含碳量是否等于马氏体的含碳量，要看加热温度。
完全奥氏体化时，钢的含碳量等于奥氏体含碳量，淬火后即为马氏体含碳量。
如果是部分奥氏体化，钢的含碳量一部分溶入奥氏体，一部分是未溶碳化物，从而可以减轻马氏体因含碳量过高的脆性，也能细化晶粒，此时马氏体含碳量要低于钢的含糖碳量。
2、将含碳量为1.2%的两个试件，分别加热到760℃和900℃，保温时间相同，达到平衡状态后以大于临界冷速的速度快速冷却至室温。
问：（1）哪个温度的试件淬火后晶粒粗大。
第一章测试1.材料在外力作用下抵抗塑性变形和断裂的能力称为（）A:强度B:韧性C:硬度D:塑性答案:A2.下列力学性能指标中，常被作为机械设计和选材的主要依据是力学性能指标是（）A:HBSB:σbC:AkD:δ答案:B3.测定钢制成品零件的硬度宜采用（）硬度测试法。
A:HRCB:HBSC:HRBD:HBW答案:A4.金属材料拉断前所承受最大载荷时的应力称为（）。
A:屈服强度B:抗拉强度C:疲劳强度D:冲击韧性答案:B5.设计汽车发动机缸盖螺栓时应选用的强度指标是（）A:σeB:σbC:σpD:σs答案:D6.洛氏硬度与布氏硬度相比的优点是（）。
A:不标单位B:不宜测太薄、太硬的材料C:压痕小D:数值较准确答案:C7.选择和评定塑性材料的主要依据是（）。
A:抗拉强度B:屈服强度C:抗弯强度D:疲劳强度答案:B8.在对金属材料进行压力加工时，必须充分考虑材料的（）A:塑性B:强度C:硬度D:韧性答案:A9.某些机械零件在工作过程中即使承受的应力远小于材料的屈服点也有可能发生突然性断裂。
（）A:对B:错答案:A10.布氏硬度适合测试原材料的硬度。
（）A:对B:错答案:A第二章测试1.奥氏体是（）。
A:碳在α-Fe中的有限固溶体。
B:碳在α-Fe中的间隙固溶体。
C:碳在γ-Fe中的间隙固溶体。
答案:C2.过共析钢的室温平衡组织是（）A:F+PB:FC:P+Fe3CⅡD:P答案:C3.实际晶体的线缺陷表现为（）A:晶界B:亚晶界C:位错D:空位和间隙原子答案:C4.亚共析钢在室温下的组织为（）A:MB:P+FC:FD:M+A’答案:B5.金属的相结构有（）和（）。
A:奥氏体、铁素体B:渗碳体、铁素体C:固溶体、金属化合物D:奥氏体、渗碳体答案:C6.金属材料的力学性能差异是由其化学成分和组织结构决定的。
（）A:对B:错答案:A7.常见的固态金属一般都是非晶体，其内部原子排列是不规则的。
（）A:对B:错答案:B8.铁碳合金中的铁素体组织是碳溶解于a-Fe中形成的间隙固溶体。
题3-2图试绘下列各轴的扭矩图，并求出 。
已知ma=2o oN ・ m,mb=4OoN.m,mc=6ooN,m.<10<b)弟二早习题3-1试求图视各轴在指定横截面17、2・2和3・3上的扭矩，并在各截面上表示出钮 矩的方向。
3・2试绘岀下列各轴的钮矩图，并求c=©==®zz ©=3m 2m3znm4 税(a)3-4 一传动轴如图所示，已知 ma=i3oN..cm, mb=3OoN.cm , mc=iooN.cm,md=7oN.cm;^$段轴的直径分别为：Dab=5cm, Dbc=7・5cm, Dcd=5cm （1）画出扭矩图；<2）求1-4、2-2、3-3截面的最大切应力。
3・5图示的空心圆轴，外径D=8cm,内径d二6・巧5,承受扭矩m=ioooN.m・（1）求弘、％（2）绘出横截而上的切应力分布图；（3）求单位长度扭转角，已知G=8ooooMpa・3-6已知变截而钢轴上的外力偶矩^^SooN.m, =i2ooN.m,试求最大切应力和最大相对扭矩。
已知G=8o*l沪Pa.题3-6图3-7 一钢轴的转矩n=24o/min.传递功率丹=44」kN.m.已知L可=4ol\4pa,2」」3,G=8o*l，MPa,试按强度和刚度条件计算轴的直径解：轴的直径由强度条件确泄，3-8图示实心轴通过牙嵌离合器把功率传给空心轴。
传递的功率=7-5kw,轴的转速n=ioor/min,试选择实心轴直径和空心轴外径叫2。
己知％/空2 =0.5，[rlL J=4oMpa・3-9图示AB轴的转速 n=i2or/min,AK B 轮上输入功率丹=4okw,此功率的一半通过锥齿轮传给垂直轴V,另一半功率由水平轴H传走。
已知锥齿轮的节圆直径 a=6oomm：各轴宜径为^=ioomm, ^2=8omm, ^3=6omm, t^=2oMPa.试对各轴进行强度校核。
3-1。
船用推进器的轴，一段是实心的，直径为28omm,列一段是空心的，其内径为外径的一半。
工程材料习题与辅导（第四版）朱张校姚可夫3.2 习题参考答案1. 解释名词热硬性、石墨化、孕育（变质）处理、球化处理、石墨化退火、固溶处理、时效答: 热硬性: 热硬性是指钢在高温下保持高硬度的能力（亦称红硬性）。
热硬性与钢的回火稳定性和特殊碳化物的弥散析出有关。
石墨化: 铸铁中碳原子析出并形成石墨的过程称为石墨化。
孕育（变质）处理: 在液体金属中加入孕育剂或变质剂，以细化晶粒和改善组织的处理工艺。
球化处理: 在铁水中加入球化剂，以获得球状石墨的处理工艺称为球化处理。
石墨化退火: 使白口铸铁中的渗碳体分解成为团絮状石墨的退火过程。
固溶处理: 把合金加热到单相固溶体区，进行保温使第二相充分溶解，然后快冷（通常用水冷却），得到单一的过饱和固溶体组织的热处理工艺。
固溶处理可以使奥氏体不锈钢获得单相奥氏体组织，提高奥氏体不锈钢的耐蚀性。
固溶处理也在有色金属合金中得到应用。
有色金属合金（如铝合金）先进行固溶处理获得过饱和固溶体，然后再进行时效处理，析出细小、均匀、弥散分布的第二相，提高合金的强度和硬度。
时效: 固溶处理后得到的过饱和固溶体在室温下或低温加热时析出细小、均匀、弥散分布的第二相，合金硬度和强度明显升高的现象称为时效或时效硬化。
2. 填空题(1) 20是（优质碳素结构）钢，可制造（冲压件、焊接件、渗碳零件，如齿轮、销) .(2) T12是（优质碳素工具）钢，可制造（锉刀、刮刀等刃具及量规、样套等量具) .(3) 按钢中合金元素含量，可将合金钢分为（低合金钢) 、(中合金钢）和（高合金钢）几类。
(4) Q345(16Mn)是（低合金结构）钢，可制造（桥梁、船舶、车辆、锅炉等工程结构) .(5) 20CrMnTi是（合金渗碳）钢，Cr、Mn的主要作用是（提高淬透性、提高经热处理后心部的强度和韧性) , Ti的主要作用是（阻止渗碳时奥氏体晶粒长大、增加渗碳层硬度、提高耐磨性) ，热处理工艺是（渗碳后直接淬火、再低温回火) .(6) 40Cr是（合金调质）钢，可制造（重要调质件如轴类件、连杆螺栓、进汽阀和重要齿轮等) .(7) 60Si2Mn是（合金弹簧）钢，可制造（汽车板簧) .(8) GCr15是（滚珠轴承）钢，1Cr17是（铁素体型不锈）钢，可制造（硝酸工厂设备以及食品工厂设备) .(9) 9SiCr是（低合金刃具）钢，可制造（板牙、丝锥、钻头、铰刀、齿轮铰刀、冷冲模、冷轧辊等) .(10) CrWMn是（冷作模具）钢，可制造（冷冲模、塑料模) .(11) Cr12MoV是（冷模具）钢，可制造（冷冲模、压印模、冷镦模等) .(12) 5CrMnMo是（热模具）钢，可制造（中型锻模) .(13) W18Cr4V是（高速）钢，碳质量分数是（0.70%以上) , W的主要作用是（保证高的热硬性) , Cr的主要作用是（提高淬透性) , V的主要作用是（形成颗粒细小、分布均匀的碳化物，提高钢的硬度和耐磨性，同时能阻止奥氏体晶粒长大，细化晶粒) 。
热处理工艺是(1220～1280℃淬火＋(550～570) ℃三次回火) ，最后组织是（回火马氏体、碳化物和少量残余奥氏体) .(14) 1Cr13是（马氏体型不锈）钢，可制造（抗弱腐蚀性介质、能承受冲击载荷的零件) .(15) 0Cr18Ni9Ti是（奥氏体型不锈）钢，Cr、Ni和Ti的作用分别是（提高钢基体的电极电位) 、(获得单相奥氏体组织，显著提高耐蚀性）和（优先与碳形成稳定化合物，避免晶界贫铬，以防止晶间腐蚀) .(16) 灰口铸铁中碳主要以（石墨）的形式存在，可用来制造（一般机床底座、端盖、床身等) .(17) 球墨铸铁中石墨的形态为（球状) ，可用来制造（受力复杂的齿轮、曲轴、凸轮轴等) .(18) 蠕墨铸铁中石墨的形态为（蠕虫状) ，可用来制造（高层建筑中高压热交换器、汽缸和缸盖、汽缸套、钢锭模、液压阀等铸件) .(19) 影响石墨化的主要因素是（加热温度、冷却速度）和（合金元素) .(20) 球墨铸铁的强度、塑性和韧性均较普通灰口铸铁高，这是因为（球墨铸铁的石墨呈球状) .(21) HT200牌号中“HT”表示（灰铁) ，数字“200”表示（最低抗拉强度为200MPa) .(22) 生产球墨铸铁选用（稀土镁）作为球化剂。
3. 是非题(1) T8钢比T12钢和40钢有更好的淬透性和淬硬性。
(错)(2) 调质钢的合金化主要是考虑提高其红硬性。
(错)(3) 高速钢需要反复锻造是因为硬度高不易成形。
(错)(4) T8钢与20MnVB相比，淬硬性和淬透性都较低。
(错)(5) 18-4-1 (W18Cr4V）高速钢采用很高温度淬火，其目的是使碳化物尽可能多地溶入奥氏体中，从而提高钢的红硬性。
(对)(6) 奥氏体不锈钢只能采用加工硬化提高强度。
(对)(7) 奥氏体不锈钢的热处理工艺是淬火后低温回火处理。
(错)(8) 铸铁可以经过热处理改变基体组织和石墨形态。
(错)(9) 可锻铸铁在高温时可以进行锻造加工。
(错)(10) 石墨化的第三阶段不易进行。
(对)(11) 可以通过球化退火使普通灰口铸铁变成球墨铸铁。
(错)(12) 球墨铸铁可通过调质处理和等温淬火工艺提高其机械性能。
(对)4. 综合分析题(1) 说出Q235A、15、45、65、T8、T12等钢的钢类、碳质量分数，各举出一个应用实例。
答: 见表1-1. 表1-1钢牌号钢类碳质量分数应用实例Q235A碳素结构钢0.14%～0.22%钢筋、钢板、钢管等15优质碳素结构钢约0.15%冲压件及焊接件，经热处理后可制造轴、销等零件45优质碳素结构钢0.42%～0.50%齿轮、轴类、套筒等零件65优质碳素结构钢0.62%～0.70%弹簧T8碳素工具钢0.75%～0.84%冲头、凿子、锤子等工具T12碳素工具钢1.15%～1.24%锉刀、刮刀等刃具和量规、样套等量具(2) 为什么低合金高强钢用锰作为主要的合金元素？答: 我国的低合金结构钢基本上不用贵重的Ni、Cr等元素，而以资源丰富的Mn为主要元素。
锰除了产生较强的固溶强化效果外，因它大大降低奥氏体分解温度，细化了铁素体晶粒，并使珠光体片变细，消除了晶界上的粗大片状碳化物，提高了钢的强度和韧性，所以低合金高强钢用锰作为主要的合金元素。
(3) 试述渗碳钢和调质钢的合金化及热处理特点。
答: 渗碳钢的合金化特点是加入提高淬透性的合金元素如Cr、Ni、Mn等，以提高热处理后心部的强度和韧性; 加入阻碍奥氏体晶粒长大的元素如Ti、V、W、Mo等，形成稳定的合金碳化物，并增加渗碳层的硬度，提高耐磨性。
热处理特点是渗碳后直接淬火，再低温回火，得到的表面渗碳层组织由合金渗碳体与回火马氏体及少量残余奥氏体组成，心部多数情况为屈氏体、回火马氏体和少量铁素体。
调质钢的合金化特点是加入提高淬透性的合金元素如Cr、Mn、Ni、Si、B等，并可提高钢的强度，加入防止第二类回火脆性的元素如Mo、W；热处理特点是淬火（油淬）后高温回火，得到的组织是回火索氏体。
(4) 有两种高强螺栓，一种直径为10mm，另一种直径为30mm，都要求有较高的综合机械性能：σb≥800MPa, a k≥600kJ/m2。
试问应选择什么材料及热处理工艺？答: 在满足机械性能要求的基础上，工件的尺寸还决定所选材料的淬透性能。
对于直径为30mm的螺栓，选择40Cr，热处理工艺为850℃油淬，500℃回火；对于直径为10mm 的螺栓，选择40MnVB或40MnB代替40Cr，可节约Cr且达到基本要求，热处理工艺为850℃油淬，500℃回火。
(5) 为什么合金弹簧钢以硅为重要的合金元素？为什么要进行中温回火？答: 硅元素的主要作用在于提高合金的淬透性，同时提高屈强比。
进行中温回火的目的在于获得回火屈氏体组织，具有很高的屈服强度，弹性极限高，并有一定的塑性和韧性。
(6) 轴承钢为什么要用铬钢？为什么对非金属夹杂限制特别严格？答: 铬能提高淬透性，形成合金渗碳体(Fe,Cr)3C，呈细密、均匀分布，提高钢的耐磨性，特别是疲劳强度，因此轴承钢以铬作为基本合金元素。
轴承钢中非金属夹杂物和碳化物的不均匀性对钢的性能，尤其是对接触疲劳强度影响很大，因为夹杂物往往是接触疲劳破坏的发源点，其危害程度与夹杂物的类型、数量、大小、形状和分布有关。
因此，轴承钢对非金属夹杂物限制特别严格。
(7) 简述高速钢的成分、热处理和性能特点，并分析合金元素的作用。
答: 高速钢的成分特点是: ①高碳，其碳质量分数在0.70%以上，最高可达1.50%左右，它一方面能保证与W、Cr、V等形成足够数量的碳化物；另一方面还要有一定数量的碳溶于奥氏体中，以保证马氏体的高硬度；②加入Cr、W、Mo、V等合金元素。
加入Cr提高淬透性，几乎所有高速钢的铬质量分数均为4%。
铬的碳化物（Cr23C6）在淬火加热时差不多全部溶于奥氏体中，增加过冷奥氏体的稳定性，大大提高钢的淬透性。
铬还能提高钢的抗氧化、脱碳的能力。
加入W、Mo保证高的热硬性，在退火状态下，W、Mo以M6C 型碳化物形式存在。
这类碳化物在淬火加热时较难溶解，加热时，一部分碳化物溶于奥氏体，淬火后W、Mo存在于马氏体中，在随后的560℃回火时，形成W2C或Mo2C弥散分布，造成二次硬化。
这种碳化物在500～600℃温度范围内非常稳定，不易聚集长大，从而使钢具有良好的热硬性；未溶的碳化物能起阻止奥氏体晶粒长大及提高耐磨性的作用。
V能形成VC(或V4C3)，非常稳定，极难熔解，硬度极高（大大超过W2C的硬度）且颗粒细小，分布均匀，能大大提高钢的硬度和耐磨性。
同时能阻止奥氏体晶粒长大，细化晶粒。
热处理特点是1220～1280℃淬火＋(550～570) ℃三次回火，得到的组织为回火马氏体、细粒状碳化物及少量残余奥氏体。
性能特点是具有高硬度、高耐磨性、高热硬性、一定的塑性和韧性。
其在高速切削中刃部温度达600℃时，其硬度无明显下降。
(8) W18Cr4V钢的A c1约为820℃，若以一般工具钢A c1＋(30～50)℃的常规方法来确定其淬火加热温度，最终热处理后能否达到高速切削刀具所要求的性能？为什么？其实际淬火温度是多少？答: 若按照A c1＋(30～50)℃的常规方法来确定W18Cr4V钢的淬火加热温度，淬火加热温度为850～870℃，不能达到高速切削刀具要求的性能。
因为高速钢中含有大量的W、Mo、Cr、V的难熔碳化物，它们只有在1200℃以上才能大量地溶于奥氏体中，以保证钢淬火、回火后获得高的热硬性，因此其淬火加热温度非常高，一般为1220～1280℃.(9) 不锈钢的固溶处理与稳定化处理的目的各是什么？答: 不锈钢固溶处理的目的是获得单相奥氏体组织，提高耐蚀性。
稳定化处理的目的是使溶于奥氏体中的碳与钛以碳化钛的形式充分析出，而碳不再同铬形成碳化物，从而有效地消除了晶界贫铬的可能，避免了晶间腐蚀的产生。
