金属工艺学课后答案
1、什么是应力？什么是应变？
答：试样单位截面上的拉力，称为应力，用符号σ表示，单位是MPa。
试样单位长度上的伸长量，称为应变，用符号ε表示。
2、画出低碳钢拉伸曲线图，并指出缩颈现象发生在拉伸图上哪一点？若没有出现缩颈现象，
是否表示试样没有发生塑性变形？
答：b 点发生缩颈现象。若没有出现缩颈现象，试样并不是没有发生塑性变形，而是没有产生明显的塑性变形。
3、将钟表发条拉直是弹性变形还是塑性变形？怎样判断它的变形性质？
答：将钟表发条拉直是弹性变形，因为当时钟停止时，钟表发条恢复了原状，故属弹性变形。
4、布氏硬度法和洛氏硬度法各有什么优缺点？各适用于何种场合。下列情况应采用哪种硬
度法测定其硬度？
答：布氏硬度法：（1）优点：压痕面积大，硬度值比较稳定，故测试数据重复性好，准确度
较洛氏硬度法高。（2）缺点：测试费时，且压痕较大，不适于成品检验。
（3）应用：硬度值HB 小于450 的毛坯材料。
洛氏硬度法：（1）优点：设备简单，测试简单、迅速，并不损坏被测零件。
（2）缺点：测得的硬度值重复性较差，对组织偏析材料尤为明显。
（3）应用：一般淬火件，调质件。
库存钢材——布氏硬度锻件——布氏硬度
硬质合金刀头——洛氏硬度台虎钳钳口——洛氏硬度。
5、下列符号所表示的力学性能指标的名称、含义和单位是什么？
σ：强度，表示材料在外加拉应力的作用下，抵抗塑性变形和断裂的能力，单位MPa。
σs：屈服强度，指金属材料开始发生明显塑性变形时的应力，单位MPa。
σb：抗拉强度，指金属材料在拉断前可能承受的最大应力，单位MPa。
σ0.2：屈服强度，试样在产生0.2%塑性变形时的应力，单位MPa。
σ-1：疲劳强度，表示金属材料在无数次的循环载荷作用下不致引起断裂的最大应力，单位
MPa。
δ：伸长率，试样产生塑性变形而发生破坏是的最大伸长量。
αk：冲击韧性，金属材料在一次性、大能量冲击下，发生断裂，断口处面积所承受的冲击功，单位是J/cm2
HRC：洛氏硬度，无单位。
HBS：布氏硬度，无单位。表示金属材料在受外加压力作用下，抵抗局部塑性变形的能力。
HBW：布氏硬度，无单位。
1、金属的晶粒粗细对其力学性能有什么影响？
答：晶粒越细小，σb、HB、αk 越高；晶粒越粗，σb、HB,、αk,、δ下降。
2、什么是同素异晶转变？试画出纯铁的冷却曲线，并指出室温和1100℃时的纯铁晶格有什
么不同？
答：随温度的改变，固态金属晶格也随之改变的现象，称为同素异
晶转变。
纯铁的冷却曲线如图所示：
室温纯铁晶格：面心立方体晶格
1100℃纯铁晶格：体心立方晶格
5、分析在缓慢冷却条件下，45 钢和T10 钢的结晶过程和室温组织。
答：45 钢结晶过程：L→L+A→A→A+F→P+F
室温组织：P+F
T10 钢的结晶过程：L→L+A→A→A+ Fe3CⅡ→P+ Fe3CⅡ
室温组织：P+ Fe3CⅡ
组织名称代表符号含碳量/% 组织类型力学性能特征
铁素体 F 0.0218 固溶体σb、HB 低αk、δ高
奥氏体 A 0.77～2.11 固溶体一定的σb、HB，较高的αk、δ
渗碳体Fe3C 6.69 化合物硬而脆，δ≈0
珠光体P 0.77 混合物具有综合力学性能
7、仓库中混存了相同规格的20 钢、45 钢和T10钢，请提出一种最为简单的区分方法。
答：20 钢、45 钢、T10 钢含碳量不同，硬度不同，故采用测定硬度法加以区别，T10 钢硬度最高，20钢硬度最低。
8、现需制造下列产品，试选用合适的钢号。
答：六角螺钉——Q235 车床主轴——45 脸盆——Q235 钳工錾子——T10 液化石油气罐——20 钢锉——T10 自行车弹簧——60 门窗合页——Q235 活搬手——T8
1 、什么是退火？什么是正火？两者的特点和用途有什么不同？
答：将钢加热，保温，然后随炉冷却。
将钢加热到Ac3 以上30～50℃或Accm以上30～50℃，保温后在空气中冷却。
正火和退火的不同点：加热后钢的冷却方式不同。
相同点：将钢加热到奥氏体区，使钢进行重结晶，解决了铸件、锻件晶粒粗大、组织不
均匀的问题。
2、亚共析钢的淬火温度为何是Ac3（30～50℃）℃？过低或过高有什么弊端？
答：淬火的目的是为了使钢获得高强度和高硬度。亚共析钢加热到Ac3 以上30～50℃，使铁素体充分转变，获得单一奥氏体，若淬火温度低于Ac3 线，存在软组织铁素体，硬度下降；若淬火温度大大高于Ac3 线，奥氏体晶粒粗大，淬火后获得粗大的马氏体组织，使σb、HB 下降。
3、碳钢在油中淬火的后果如何？为什么合金钢通常不在水中淬火？
答：碳钢在油中淬火，由于淬火冷却速度小于临界冷却速度，故不能获得单一的马氏体组织。
合金钢淬火稳定性高，为了防止淬火变形和开裂，故合金钢一般在油中淬火而不在水中淬火。
4、钢在淬火后为什么要回火？三种类型回火的用途有何不同？汽车发动机缸盖螺钉要采用
哪种回火？
答：淬火钢回火主要目的是消除淬火应力，降低钢的脆性，防止产生裂纹，同时使钢获得所
需的力学性能。A）低温回火（150～250℃）：降低内应力和脆性，获得高硬度，高耐磨性。
（B）中温回火（350～500℃）：使钢获得高弹
性，高硬度，一定的韧性。（C）高温回火（500～650℃）：使钢获得综合力学性能。
汽车发动机缸盖螺钉承受交变载荷作用，因此需要有较高的σb、HB,、αk,、δ，故采
