工程材料习题详细解说

工程材料习题答案工程材料习题答案工程材料是工程学中的重要学科，涉及到各种材料的性质、结构、制备和应用等方面。

通过习题的解答，可以更好地理解和掌握工程材料的知识。

本文将针对几个常见的工程材料习题进行解答，并给出详细的答案和解析。

1. 问题：什么是工程材料的力学性能？列举几个常见的工程材料的力学性能指标。

答案：工程材料的力学性能是指材料在受到外力作用下所表现出的力学行为和性能。

常见的工程材料力学性能指标包括强度、韧性、硬度、刚度和延展性等。

以钢材为例，其强度指标可以通过屈服强度、抗拉强度和抗压强度来表示；韧性可以通过断裂伸长率和冲击韧性来评估；硬度可以通过洛氏硬度和布氏硬度来表征；刚度可以通过弹性模量和剪切模量来衡量；延展性可以通过断裂应变和断裂应力来度量。

2. 问题：什么是金属疲劳？金属疲劳的影响因素有哪些？答案：金属疲劳是指金属材料在受到交变载荷作用下，由于应力集中和应力集中因子的作用，导致材料发生渐进性破坏的现象。

金属疲劳的影响因素主要包括应力水平、应力比、工作温度、材料的强度和韧性等。

应力水平是指金属材料在疲劳寿命中所受到的最大应力水平；应力比是指交变载荷的最小应力与最大应力之比；工作温度是指金属材料在使用过程中所处的温度环境；材料的强度和韧性是指材料的抗拉强度、屈服强度和韧性等性能。

3. 问题：什么是混凝土的龄期强度？如何提高混凝土的龄期强度？答案：混凝土的龄期强度是指混凝土在固化过程中所表现出的强度。

混凝土的龄期强度受到多种因素的影响，包括水胶比、水泥种类、矿物掺合料、骨料种类和配合比等。

要提高混凝土的龄期强度，可以采取以下几个措施：控制水胶比，降低混凝土的含水量；选择高强度的水泥和矿物掺合料，增加混凝土的胶凝材料含量；选择合适的骨料种类和配合比，优化混凝土的内部结构；采取适当的养护措施，保证混凝土的充分固化。

4. 问题：什么是纤维增强复合材料？列举几个常见的纤维增强复合材料。

答案：纤维增强复合材料是指由纤维增强体和基体材料组成的复合材料。

工程材料习题集及参考答案工程材料习题集一．名词解释题间隙固溶体：溶质原子分布于溶剂的晶格间隙中所形成的固溶体。

再结晶：金属发生重新形核和长大而不改变其晶格类型的结晶过程。

淬透性：钢淬火时获得马氏体的能力。

枝晶偏析：金属结晶后晶粒内部的成分不均匀现象。

时效强化：固溶处理后铝合金的强度和硬度随时间变化而发生显著提高的现象。

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。

临界冷却速度：钢淬火时获得完全马氏体的最低冷却速度。

热硬性：指金属材料在高温下保持高硬度的能力。

二次硬化：淬火钢在回火时硬度提高的现象。

共晶转变：指具有一定成分的液态合金,在一定温度下,同时结晶出两种不同的固相的转变。

比重偏析：因初晶相与剩余液相比重不同而造成的成分偏析。

置换固溶体：溶质原子溶入溶质晶格并占据溶质晶格位置所形成的固溶体。

变质处理：在金属浇注前添加变质剂来改变晶粒的形状或大小的处理方法。

晶体的各向异性：晶体在不同方向具有不同性能的现象。

固溶强化：因溶质原子溶入而使固溶体的强度和硬度升高的现象。

形变强化：随着塑性变形程度的增加，金属的强度、硬度提高，而塑性、韧性下降的现象。

残余奥氏体：指淬火后尚未转变，被迫保留下来的奥氏体。

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。

过冷奥氏体：将钢奥氏体化后冷却至A1温度之下尚未分解的奥氏体。

本质晶粒度：指奥氏体晶粒的长大倾向。

C曲线：过冷奥氏体的等温冷却转变曲线。

CCT曲线：过冷奥氏体的连续冷却转变曲线。

马氏体：含碳过饱和的α固溶体。

热塑性塑料：加热时软化融融，冷却又变硬，并可反复进行的塑料。

热固性塑料：首次加热时软化并发生交连反应形成网状结构，再加热时不软化的塑料。

回火稳定性：钢在回火时抵抗硬度下降的能力。

可逆回火脆性：又称第二类回火脆性，发生的温度在400～650℃，当重新加热脆性消失后，应迅速冷却，不能在400～650℃区间长时间停留或缓冷，否则会再次发生催化现象。

工程材料学习题与辅导答案工程材料学习题与辅导答案工程材料是工程领域中至关重要的一部分，它涉及到各种各样的材料，如金属、陶瓷、高分子材料等。

学习工程材料需要掌握一定的理论知识，并且能够运用这些知识解决实际问题。

下面将提供一些工程材料学习题及其辅导答案，希望对学习者有所帮助。

1. 什么是晶体结构？请简要描述晶体结构的几种常见类型。

答：晶体结构是指由原子、离子或分子组成的结晶体中，这些原子、离子或分子的排列方式。

晶体结构的常见类型包括：立方晶系、正交晶系、单斜晶系、菱面晶系、三斜晶系和六方晶系。

立方晶系具有等长的边和直角，如立方体；正交晶系具有等长的边和直角，但边长可以不相等；单斜晶系具有等长的边和直角，但边长可以不相等，并且有一个斜角；菱面晶系具有等长的边和等角，但不是直角；三斜晶系具有不等长的边和不等角；六方晶系具有等长的边和等角。

2. 什么是晶格常数？如何计算晶格常数？答：晶格常数是指晶体中晶胞的尺寸，通常用a、b、c表示。

晶格常数的计算方法取决于晶体的结构类型。

对于立方晶系的晶体，晶格常数可以通过测量晶体的晶胞边长得到。

对于其他晶系的晶体，晶格常数可以通过测量晶胞的边长和角度来计算。

3. 什么是晶体缺陷？请列举几种常见的晶体缺陷。

答：晶体缺陷是指晶体中的结构缺陷或组成缺陷。

晶体缺陷可以分为点缺陷、线缺陷和面缺陷。

常见的晶体缺陷包括：点缺陷有空位、间隙原子、替代原子和杂质原子；线缺陷有位错和螺旋位错；面缺陷有晶界和孪晶。

4. 什么是材料的力学性能？请简要描述材料的强度、硬度和韧性。

答：材料的力学性能是指材料在外力作用下的表现。

强度是指材料抵抗外力破坏的能力，通常用抗拉强度来表示；硬度是指材料抵抗划伤或穿刺的能力，通常用洛氏硬度或布氏硬度来表示；韧性是指材料抵抗断裂的能力，通常用断裂韧性来表示。

5. 什么是金属的晶体结构？请简要描述几种常见的金属晶体结构。

答：金属的晶体结构是指金属中原子的排列方式。

第一章工程材料基础知识参考答案1.金属材料的力学性能指标有哪些？各用什么符号表示？它们的物理意义是什么？答：常用的力学性能包括：强度、塑性、硬度、冲击韧性、疲劳强度等。

强度是指金属材料在静荷作用下抵抗破坏（过量塑性变形或断裂）的性能。

强度常用材料单位面积所能承受载荷的最大能力（即应力。

，单位为Mpa）表示。

塑性是指金属材料在载荷作用下，产生塑性变形（永久变形）而不被破坏的能力。

金属塑性常用伸长率5和断面收缩率出来表示：硬度是指材料抵抗局部变形，特别是塑性变形、压痕或划痕的能力，是衡量材料软硬程度的指标，是一个综合的物理量。

常用的硬度指标有布氏硬度（HBS、HBW）、洛氏硬度（HRA、HRB、HRC等）和维氏硬度（HV）。

以很大速度作用于机件上的载荷称为冲击载荷,金属在冲击载荷作用下抵抗破坏的能力叫做冲击韧性。

冲击韧性的常用指标为冲击韧度，用符号a k表示。

疲劳强度是指金属材料在无限多次交变载荷作用下而不破坏的最大应力称为疲劳强度或疲劳极限。

疲劳强度用。

-1表示，单位为MPa。

2.对某零件有力学性能要求时，一般可在其设计图上提出硬度技术要求而不是强度或塑性要求，这是为什么？答：这是由它们的定义、性质和测量方法决定的。

硬度是一个表征材料性能的综合性指标，表示材料表面局部区域内抵抗变形和破坏的能力，同时硬度的测量操作简单，不破坏零件，而强度和塑性的测量操作复杂且破坏零件，所以实际生产中，在零件设计图或工艺卡上一般提出硬度技术要求而不提强度或塑性值。

3.比较布氏、洛氏、维氏硬度的测量原理及应用范围。

答：（1）布氏硬度测量原理：采用直径为D的球形压头，以相应的试验力F压入材料的表面，经规定保持时间后卸除试验力，用读数显微镜测量残余压痕平均直径d,用球冠形压痕单位表面积上所受的压力表示硬度值。

实际测量可通过测出d值后查表获得硬度值。

布氏硬度测量范围：用于原材料与半成品硬度测量，可用于测量铸铁；非铁金属（有色金属）、硬度较低的钢（如退火、正火、调质处理的钢）（2）洛氏硬度测量原理：用金刚石圆锥或淬火钢球压头，在试验压力F的作用下，将压头压入材料表面，保持规定时间后，去除主试验力，保持初始试验力，用残余压痕深度增量计算硬度值，实际测量时，可通过试验机的表盘直接读出洛氏硬度的数值。

⼯程材料考试题⽬讲解学习⼀、单选题（1′×10=10分）三、填空题（1′×10=10分）1.表⽰⾦属材料延伸率的符号是δ; ⾦属材料弹性极限的符号是σe;⾦属材料屈服强度的符号是σs; ⾦属材料抗拉强度的符号是σb。

2.⾦属材料在载荷作⽤下抵抗变形和破坏的能⼒叫强度3.冷变形⾦属再结晶后，与冷变形后相⽐形成等轴晶，塑性升⾼4.表⽰晶体中原⼦排列形式的空间格⼦叫做晶格5.晶格中的最⼩单元叫做晶胞6.晶体缺陷: 1点缺陷分:间隙原⼦和空位。

2线缺陷位错（刃型位错和螺型位错）、挛晶3⾯缺陷:晶界和亚晶界。

7.常见⾦属的晶体结构:晶体结构属于体⼼⽴⽅晶格的⾦属有α- Fe、铬、钨、钼等(2个原⼦，致密度0.68，配位数8）晶体结构属于⾯⼼⽴⽅晶格的⾦属有γ-Fe、铝、铜等(4个原⼦，致密度0.74，配位数12) 属于密排六⽅晶格的⾦属是Mg（6个原⼦，致密度0.74，配位数12）8.晶体具有各向异性，⾮晶体具有各向同性。

单晶体具有各向异性，⼤多数多晶体具有各向同性。

9.实际⾦属的结晶温度⼀般都低于理论结晶温度。

⾦属结晶时，冷却速度越快，其实际结晶温度将越低。

10.在⾦属结晶时，向液体⾦属中加⼊某种难熔杂质来有效细化⾦属的晶粒，以达到改善其机械性能的⽬的，这种细化晶粒的⽅法叫做变质处理11.⾦属的滑移总是沿着晶体中原⼦密度最⼤的晶⾯和其上原⼦密度最⼤的晶向进⾏12.细化晶粒的主要⽅法有提⾼过冷度，变质处理和机械振动。

13.纯铁在1000℃时晶体结构为⾯⼼⽴⽅晶格，在室温时晶体结构为体⼼⽴⽅晶格。

14.⾦属的结晶过程是形核与长⼤的过程. 晶粒的⼤⼩取决于形核速率与长⼤速率15.随着冷变形程度的增加，⾦属材料的强度、硬度升⾼，塑性、韧性降低。

16.钨在1000℃变形加⼯属于冷加⼯，锡在室温下变形加⼯属于热加⼯。

（钨的熔点3410℃、锡的熔点232℃）17.铸锭剖⾯由表⾯到中⼼的晶粒特点依次为：.表⾯细晶粒层，中间柱状晶粒层，⼼部等轴粗晶粒层。

土木工程材料习题库一、名词解释土木工程材料基本性质1 密度2 材料的空隙率3 堆积密度4 表观密度5 材料的弹性1 是指材料在绝对密实状态下单位体积的质量。

2 指散粒状材料堆积体积（V）中，颗粒间空隙体积所占的百分率。

3 是指材料在自然状态下单位体积的质量。

4 是指粉状或粒状材料在堆积状态下单位体积的质量。

5 材料在外力作用下产生变形，当外力去除后能完全恢复到原始形状的性质。

建筑金属材料1 弹性模量2 屈服强度3 疲劳极限1 钢材受力初期，应力与应变成比例地增长，应力与应变之比为常数，称为弹性模量。

2 当应力超过弹性极限后，变形增加较快，此时除了产生弹性变形外，还产生部分塑性变形。

当应力达到B 点后，塑性应变急剧增加，曲线出现一个波动的小平台，这种现象称为屈服。

这一阶段的最大、最小应力分别称为上屈服点和下屈服点。

由于下屈服点的数值较为稳定，因此以它作为材料抗力的指标，称为屈服点或屈服强度。

3 材料在交变应力作用下，于规定的周期基数内不发生断裂所能承受的最大应力无机胶凝材料1 胶凝材料2 气硬性胶凝材料1 凡能在物理、化学作用下，从浆体变为坚固的石状体，并能胶结其他物料而具有一定机械强度的物质错。

2 只能在空气中硬化，并保持和继续发展强度的胶凝材料混凝土+砂浆1 砂率2 徐变3 环箍效应4 抗冻性1 指砂用量与砂、石总用量的质量百分比。

2 指混凝土在长期不变荷载作用下，沿作用力方向随时间而产生的塑性变形。

3 指试件紧贴试验机承压板受压时，存在于试件受压面与试验机承压板之间的静摩擦力会在试件的上下端部造成横向约束，使该部位的抗压强度增大的现象。

4 混凝土的抗冻性是指混凝土在水饱和状态下，经受多次冻融循环作用，能保持强度和外观完整性的能力。

砌体材料沥青和沥青混合料1 沥青的粘滞性2 沥青的延性3 乳化沥青1 指沥青材料在外力作用下沥青粒子产生相互位移的抵抗变形的能力。

2 是指当其受到外力的拉伸作用时，所能承受的塑性变形的总能力，通常是用延度作为条件指标来表征。

第一章一、填空题1．工程材料按成分特点可分为金属材料、非金属材料、复合材料；金属材料又可分为有色金属和黑色金属两类；非金属材料主要有无机非金属、有机非金属；复合材料是指。

2．金属材料的力学性能主要包括强度、硬度、塑性、韧性等；强度的主要判据有屈服点和抗拉强度，强度和塑性可以用拉伸试验来测定；洛氏硬度测量方法简便、不破坏试样，并且能综合反映其它性能，在生产中最常用。

3．理解静拉伸试验过程和应力-应变曲线图。

二、判断题材料所受的应力小于屈服点σs 时，是不可能发生断裂的。

（× ）第二章1名词解释晶体：指其原子（原子团或离子）按一定的几何形状作有规律的重复排列的物体过冷度：实际结晶温度与理论结晶温度之差称为过冷度变质处理：有意地向液态金属中加入某些变质剂以细化晶粒和改善组织达到提高材料性能的目的。

各向异性：在晶体中，由于各晶面和各晶向上的原子排列密度不同，因而导致在同一晶体的不同晶面和晶向上的各种性能的不同形核率：在单位时间内，单位体积中所产生的晶核2填空三种常见的金属晶格体心立方，面心立方，密排六方。

晶体缺陷的形式包括点缺陷，线缺陷，面缺陷。

3问答1简述形过冷度和难熔杂质对晶体的影响。

答：过冷度影响：金属结晶石，形核率和长大速度决定于过冷度。

在一般的液态金属的过冷范围内，过冷度愈大，形核率愈高，则长大速度相对较小，金属凝固后得到的晶粒就愈细；当缓慢冷却时，过冷度小，晶粒就粗大。

难熔杂质的影响：金属结晶过程中非自发形核的作用王伟是主要的。

所以某些高熔点的杂质，特别是当杂质的晶体结构与经书的晶体结构有某些相似时将强烈的促使非自发形核，大大提高形核率。

2简述铸锭的组织结构特点。

答：铸锭是由柱状晶粒和等轴晶粒组成的，组织部均匀，不同形状的晶粒对性能由不同的影响。

3．凝固过程中晶粒度大小的控制。

答：主要有两种方法： 1 增大过冷度， 2 变质处理第三章1.金属塑性变形是在什么应力作用下产生的？金属的塑性变形有哪几种基本方式？它们之间有何区别金属的塑性形变是在切应力的作用下产生的。

1-2假设塑性变形时材料体积不变，那么在什么情况下塑性指标δ、ψ之间能建立何种数学关系。

解：无颈缩情况下，L0S0＝L1S1 ……①δ＝（L1- L0）/ L0，ψ＝（S0- S1）/ S0 ……②②代入①化简得（δ+1）(1-ψ)=11-3 现有一碳钢制支架刚性不足，采用以下三种方法中的哪种方法可有效解决此问题？为什么？①改用合金钢；②进行热处理改性强化；③改变改支架的截面与结构形状尺寸。

答：选用第三种。

因为工件的刚性首先取决于其材料的弹性模量E，又与该工件的形状和尺寸有关。

而材料的弹性模量E难于通过合金化、热处理、冷热加工等方法改变，所以选第三种。

l-5在零件设计与选材时，如何合理选择材料的σp、σe、σs、σb性能指标?各举一例说明。

答：σp：当要求弹性应力和弹性变形之间保持严格的正比关系时。

σ工‹σpσe：工程上，对于弹性元件，要求σ工‹σeσs：对于不允许有明显塑性变形的工程零件，要求σ工‹σs σb：对塑性较差的材料，要求σ工‹σb例如：σp-炮管、σe-弹性元件、σs-紧固螺栓、σb-钢丝绳1-6现有两种低强度钢在室温下测定冲击韧性，其中材料A的A K =80J，材料B的A K =60J，能否得出在任何情况下材料A的韧性高于材料B，为什么？答：不能。

因为影响冲击韧性的因素很多。

1-7实际生产中，为什么零件设计图或工艺卡上一般是提出硬度技术要求而不是强度或塑性值？答：这是由它们的定义、性质和测量方法决定的。

硬度是一个表征材料性能的综合性指标，表示材料表面局部区域内抵抗变形和破坏的能力，同时硬度的测量操作简单，不破坏零件，而强度和塑性的测量操作复杂且破坏零件，所以实际生产中，在零件设计图或工艺卡上一般提出硬度技术要求而不提强度或塑性值。

2-1常见的金属晶体结构有哪几种：它们的原于排列和晶格常数有什么特点?。

α—Fe、γ—Fe、Al、Cu、Ni、Pb、C r、V、Mg、Zn各属何种结构?答：体心：α—Fe、C r、V 面心：γ—Fe、Al、Cu、Ni、Pb、密排六方：Mg、Zn 2-2已知γ-Fe的晶格常数要大于α-Fe的晶格常数，但为什么γ-Fe冷却到9120C转变为α-Fe时，体积反而增大？答：这是因为这两种晶格的致密度不同，γ-Fe的致密度是74%，α-Fe 的致密度是68%，当γ-Fe冷却到9120C转变为α-Fe时，由于致密度变小，导致了体积反而增大。

工程材料习题解说51、石膏为什么不宜用于室外？答：因为石膏硬化后孔隙率高，所以吸水率大，抗渗性和抗冻性差。

石膏是气硬性胶凝材料，软化系数小，不耐水。

2、试述欠火石灰与过火石灰对石灰品质的影响与危害？答：（1）欠火石灰中含有未分解的碳酸钙内核，外部为正常煅烧的石灰，它只是降低了石灰的利用率，不会带来危害。

（2）过火石灰结构致密，孔隙率小，体积密度大，并且晶粒粗大,表面常被熔融的粘土杂质形成的玻璃物质所包覆。

因此过火石灰与水作用的速度很慢，这对石灰的使用极为不利。

（3）过石灰在使用以后，因吸收空气中的水蒸气而逐步熟化膨胀，使已硬化的砂浆或制品产生隆起、开裂等破坏现象。

3、石油沥青的组分主要有哪几种？各有何作用？答：石油沥青的组分及作用：油分——作用：是决定沥青流动性的组分。

油分多，流动性大，而粘聚性小，温度感应性大。

树脂——作用：是决定沥青塑性的主要组分。

树脂含量增加，沥青塑性增大，温度感应性增大。

地沥青质——作用：是决定沥青粘性的组分。

含量高，沥青粘性大，温度感应性小，塑性降低，脆性增加。

五、计算题1、烧结普通砖的尺寸为240mm×115mm×53mm，已知其孔隙率为37%，干燥质量为2487g，浸水饱和后质量为2984g。

试求该砖的体积密度、密度、吸水率、开口孔隙率及闭口孔隙率。

解：ρo=m1/V o=2487/1462.8=1.7g/cm3P=V孔/V o×100%=37% V孔/1462.8×100%=37% 故V孔=541.236cm3，V=V o-V孔=1462.8-541.236=921.6cm3ρ=m1/V=2487/921.6=2.7g/cm3W=(m2-m1)/m1×100%=(2984-2487)/2487×100%=20%P K=(m2-m1)/V o×1/ρW×100%=(2984-2487)/1462.8×1×100%=34%P B=P-P K=37%-34%=3%2、己确定混凝土的初步配合比，取15升进行试配。

工程材料第一章金属的晶体结构与结晶1.解释以下名词点缺陷：原子排列不规那么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：原子排列的不规那么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：原子排列不规那么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局部晶体相对于另一局部晶体的局部滑移而造成.滑移局部与未滑移局部的交界线即为位错线.如果相对滑移的结果上半局部多出一半原子面,多余半原子面的边缘好似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,那么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,原子呈规那么排列的结晶核心.非自发形核：是液态金属依附在一些未溶颗粒外表所形成的晶核.变质处理：在液态金属结晶前,特意参加某些难熔固态颗粒,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,从而提升了形核率,细化晶粒,这种处理方法即为变质处理.变质剂：在浇注前所参加的难熔杂质称为变质剂.2.常见的金属晶体结构有哪几种a -Fe、丫- 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;a— Fe、Cr、V属于体心立方晶格；丫一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.晶体中配位数和致密度越大,那么晶体中原子排列越紧密.4.晶面指数和晶向指数有什么不同答：晶向是指晶格中各种原子列的位向,用晶向指数来表示,形式为uvw ；晶面是指晶格中不同方位上的原子面,用晶面指数来表示,形式为hkl.5.实际晶体中的点缺陷,线缺陷和面缺陷对金属性能有何影响答：如果金属中无晶体缺陷时,通过理论计算具有极高的强度,随着晶体中缺陷的增加,金属的强度迅速下降,当缺陷增加到一定值后,金属的强度又随晶体缺陷的增加而增加.因此,无论点缺陷,线缺陷和面缺陷都会造成晶格崎变,从而使晶体强度增加.同时晶体缺陷的存在还会增加金属的电阻,降低金属的抗腐蚀性能.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：由于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,那么过冷度也越大.②随着冷却速度的增大,那么晶体内形核率和长大速度都加快, 加速结晶过程的进行,但当冷速到达一定值以后那么结晶过程将减慢,由于这时原子的扩散水平减弱.③过冷度增大,A F大,结晶驱动力大,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.8.金属结晶的根本规律是什么晶核的形成率和成长率受到哪些因素的影响答：①金属结晶的根本规律是形核和核长大.②受到过冷度的影响,随着过冷度的增大,晶核的形成率和成长率都增大,但形成率的增长比成长率的增长快；同时外来难熔杂质以及振动和搅拌的方法也第2页共50页会增大形核率.9.在铸造生产中,采用哪些举措限制晶粒大小在生产中如何应用变质处理答：①采用的方法：变质处理,钢模铸造以及在砂模中加冷铁以加快冷却速度的方法来限制晶粒大小.②变质处理：在液态金属结晶前, 特意参加某些难熔固态颗粒,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,从而提升了形核率,细化晶粒.③机械振动、搅拌.第二章金属的塑性变形与再结晶1.解释以下名词：加工硬化、回复、再结晶、热加工、冷加工.答：加工硬化：随着塑性变形的增加,金属的强度、硬度迅速增加；塑性、韧性迅速下降的现象.回复：为了消除金属的加工硬化现象,将变形金属加热到某一温度,以使其组织和性能发生变化.在加热温度较低时,原子的活动水平不大,这时金属的晶粒大小和形状没有明显的变化,只是在晶内发生点缺陷的消失以及位错的迁移等变化,因此,这时金属的强度、硬度和塑性等机械性能变化不大,而只是使内应力及电阻率等性能显著降低.此阶段为回复阶段.再结晶：被加热到较高的温度时,原子也具有较大的活动水平,使晶粒的外形开始变化.从破碎拉长的晶粒变成新的等轴晶粒.和变形前的晶粒形状相似,晶格类型相同,把这一阶段称为“再结晶〞.热加工：将金属加热到再结晶温度以上一定温度进行压力加工.冷加工：在再结晶温度以下进行的压力加工.2.产生加工硬化的原因是什么加工硬化在金属加工中有什么利弊答：①随着变形的增加,晶粒逐渐被拉长,直至破碎,这样使各晶粒都破碎成细碎的亚晶粒,变形愈大, 晶粒破碎的程度愈大, 这样使位错密度显著增加；同时细碎的亚晶粒也随着晶粒的拉长而被拉长.因此,随着变形量的增加,由于晶粒破碎和位错密度的增加,金属的塑性变形抗力将迅速增大,即强度和硬度显著提升,而塑性和韧性下降产生所谓“加工硬化〞现象.②金属的加工硬化现象会给金属的进一步加工带来困难,如钢板在冷轧过程中会越轧越硬,以致最后轧不动.另一方面人们可以利用加工硬化现象,来提升金属强度和硬度,如冷拔高强度钢丝就是利用冷加工变形产生的加工硬化来提升钢丝的强度的.加工硬化也是某些压力加工工艺能够实现的重要因素.如冷拉钢丝拉过模孔的局部,由于发生了加工硬化,不再继续变形而使变形转移到尚未拉过模孔的部分,这样钢丝才可以继续通过模孔而成形.3.划分冷加工和热加工的主要条件是什么答：主要是再结晶温度.在再结晶温度以下进行的压力加工为冷加工,产生加工硬化现象；反之为热加工,产生的加工硬化现象被再结晶所消除.4.与冷加工比拟,热加工给金属件带来的益处有哪些答：(1)通过热加工,可使铸态金属中的气孔焊合,从而使其致密度得以提升.(2)通过热加工,可使铸态金属中的枝晶和柱状晶破碎,从而使晶粒细化,机械性能提升.(3)通过热加工,可使铸态金属中的枝晶偏析和非金属夹杂分布发生改变,使它们沿着变形的方向细碎拉长,形成热压力加工“纤维组织〞(流线),使纵向的强度、塑性和韧性显著大于横向.如果合理利用热加工流线,尽量使流线与零件工作时承受的最大拉应力方向一致,而与外加切应力或冲击力相垂直,可提升零件使用寿命.5.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,变形时同样的变形量便可分散在更多的晶粒中发生,产生较均匀的变形, 而不致造成局部的应力集中,引起裂纹的过早产生和开展.因此,塑性,韧性也越好.6.金属经冷塑性变形后,组织和性能发生什么变化答：①晶粒沿变形方向拉长,性能趋于各向异性,如纵向的强度和塑性远大于横向等；②晶粒破碎,位错密度增加,产生加工硬化,即随着变形量的增加,强度和硬度显著提升,而塑性和韧性下降；③ 织构现象的产生,即随着变形的发生, 不仅金属中的晶粒会被破碎拉长,而且各晶粒的晶格位向也会沿着变形的方向同时发生转动,转动结果金属中每个晶粒的晶格位向趋于大体一致,产生织构现象；④冷压力加工过程中由于材料各局部的变形不均匀或晶粒内各局部和各晶粒间的变形不均匀,金属内部会形成剩余的内应力,这在一般情况下都是不利的,会引起零件尺寸不稳定.7.分析加工硬化对金属材料的强化作用答：随着塑性变形的进行,位错密度不断增加,因此位错在运动时的相互交割、位错缠结加剧,使位错运动的阻力增大,引起变形抗力的增加.这样,金属的塑性变形就变得困难,要继续变形就必须增大外力,因此提升了金属的强度.8.金属鸨、铁、铅、锡的熔点分别为3380C、1538C、327C、232 C ,试计算这些金属的最低再结晶温度,并分析鸨和铁在1100c下的加工、铅和锡在室温(20C)下的加工各为何种加工答：T 再=0.4T 熔；鸨T 再=[0.4* (3380+273)卜273=1188.2 C ;铁T 再=[0.4* (1538+273) ]-273=451.4 C ;铅T 再=[0.4* (327+273) ]-273=-33 C ;锡T 再=[0.4* (232+273)卜273=-71 C .由于鸨T 再为1188.2 C> 1100C,因此属于热加工；铁T再为451.4CV 1100C,因此属于冷加工；铅T再为-33CV20C,属于冷加工；锡T再为-71V20C,属于冷加工.9.在制造齿轮时,有时采用喷丸法(即将金属丸喷射到零件外表上)使齿面得以强化.试分析强化原因.答：高速金属丸喷射到零件外表上,使工件外表层产生塑性变形,形成一定厚度的加工硬化层,使齿面的强度、硬度升高.第三章合金的结构与二元状态图1.解释以下名词：合金,组元,相,相图；固溶体,金属间化合物,机械混合物；枝晶偏析,比重偏析；固溶强化, 弥散强化.答：合金：通过熔炼,烧结或其它方法,将一种金属元素同一种或几种其它元素结合在一起所形成的具有金属特性的新物质,称为合金.组元：组成合金的最根本的、独立的物质称为组元.相：在金属或合金中,凡成分相同、结构相同并与其它局部有界面分开的均匀组成局部,均称之为相.相图：用来表示合金系中各个合金的结晶过程的简明图解称为相图.固溶体：合金的组元之间以不同的比例混合,混合后形成的固相的晶格结构与组成合金的某一组元的相同,这种相称为固溶体.金属间化合物：合金的组元间发生相互作用形成的一种具有金属性质的新相,称为金属间化合物.它的晶体结构不同于任一组元,用分子式来表示其组成.机械混合物：合金的组织由不同的相以不同的比例机械的混合在一起,称机械混合物.枝晶偏析：实际生产中,合金冷却速度快,原子扩散不充分,使得先结晶出来的固溶体合金含高熔点组元较多,后结晶含低熔点组元较多,这种在晶粒内化学成分不均匀的现象称为枝晶偏析.比重偏析：比重偏析是由组成相与溶液之间的密度差异所引起的.如果先共晶相与溶液之间的密度差异较大,那么在缓慢冷却条件下凝固时,先共晶相便会在液体中上浮或下沉,从而导致结晶后铸件上下局部的化学成分不一致,产生比重偏析.固溶强化：通过溶入某种溶质元素形成固溶体而使金属的强度、硬度升高的现象称为固溶强化.弥散强化：合金中以固溶体为主再有适量的金属间化合物弥散分布,会提升合金的强度、硬度及耐磨性,这种强化方式为弥散强化.2.指出以下名词的主要区别：1〕置换固溶体与间隙固溶体；答：置换固溶体：溶质原子代替溶剂晶格结点上的一局部原子而组成的固溶体称置换固溶体.间隙固溶体：溶质原子填充在溶剂晶格的间隙中形成的固溶体,即间隙固溶体.2〕相组成物与组织组成物；相组成物：合金的根本组成相.组织组成物：合金显微组织中的独立组成局部.3.以下元素在a -Fe中形成哪几种固溶体Si、C、N、Cr、Mn答：Si、Cr、Mn形成置换固溶体；C、N形成间隙固溶体.4.试述固溶强化、加工强化和弥散强化的强化原理,并说明三者的区别.答：固溶强化：溶质原子溶入后,要引起溶剂金属的晶格产生畸变,进而位错运动时受到阻力增大.弥散强化：金属化合物本身有很高的硬度,因此合金中以固溶体为基体再有适量的金属间化合物均匀细小弥散分布时,会提升合金的强度、硬度及耐磨性.这种用金属间化合物来强化合金的方式为弥散强化.加工强化：通过产生塑性变形来增大位错密度,从而增大位错运动阻力, 引起塑性变形抗力的增加, 提升合金的强度和硬度.区别：固溶强化和弥散强化都是利用合金的组成相来强化合金,固溶强化是通过产生晶格畸变,使位错运动阻力增大来强化合金；弥散强化是利用金属化合物本身的高强度和硬度来强化合金；而加工强化是通过力的作用产生塑性变形,增大位错密度以增大位错运动阻力来强化合金；三者相比,通过固溶强化得到的强度、硬度最低,但塑性、韧性最好,加工强化得到的强度、硬度最高,但塑韧性最差,弥散强化介于两者之间.5.固溶体和金属间化合物在结构和性能上有什么主要差异答：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.6.何谓共晶反响、包晶反响和共析反响式比拟这三种反响的异同点.答：共晶反响：指一定成分的液体合金,在一定温度下,同时结晶出成分和晶格均不相同的两种晶体的反响.包晶反响：指一定成分的固相与一定成分的液相作用,形成另外一种固相的反响过程.共析反响：由特定成分的单相固态合金,在恒定的温度下,分解成两个新的,具有一定晶体结构的固相的反响.共同点：反响都是在恒温下发生,反响物和产物都是具有特定成分的相,都处于三相平衡状态.不同点：共晶反响是一种液相在恒温下生成两种固相的反响；共析反响是一种固相在恒温下生成两种固相的反响；而包晶反响是一种液相与一种固相在恒温下生成另一种固相的反响.7.二元合金相图表达了合金的哪些关系答：二元合金相图表达了合金的状态与温度和成分之间的关系.8.在二元合金相图中应用杠杆定律可以计算什么答：应用杠杆定律可以计算合金相互平衡两相的成分和相对含量.9.A(熔点600C)与B(500C)在液态无限互溶；在固态300c时A溶于B的最大溶解度为30% ,室温时为10%,但B不溶于A;在300c时,含40% B的液态合金发生共晶反响.现要求：1)作出A-B合金相图；2)分析20% A,45%A,80%A等合金的结晶过程,并确定室温下的组织组成物和相组成物的相对量.(2)20%A合金如图①：合金在1点以上全部为液相,当冷至1点时,开始从液相中析出“固溶体,至2点结束,2〜3点之间合金全部由a固溶体所组成,但当合金冷到3点以下,由于固溶体a的浓度超过了它的溶解度限度,于是从固溶体a中析出二次相A,因此最终显微组织：a +An相组成物：a +AA= (90-80/90) *100%=11%a =1-A%=89%45%A合金如图②：合金在1点以上全部为液相,冷至1点时开始从液相中析出a固溶体,此时液相线成分沿线BE变化,固相线成分沿BD线变化,当冷至2点时,液相线成分到达E点,发生共晶反响,形成(A+a)共晶体,合金自2点冷至室温过程中,自中析出二次相An,因而合金②室温组织：A n + a +(A+ a )相组成物：A+ a组织：An= (70-55) /70*100%=21% a =1- An =79%A+ a = (70-55) /(70-40) *100%=50%相：A= (90-55) /90*100%=50% a =1-A%=50%80%A合金如图③：合金在1点以上全部为液相, 冷至1点时开始从液相中析出A,此时液相线成分沿AE线变化, 冷至2点时,液相线成分到达点,发生共晶反响,形成(A+ a)共晶体,因而合金③的室温组织：A+ (A+ a ) 相组成物：A+ a组织：A= (40-20) /40*100%=50% A+ a =1-A%=50%相：A= (90-20) /90*100%=78% a =1-A%=22%10.某合金相图如下图.1)试标注①一④空白区域中存在相的名称;2)指出此相图包括哪几种转变类型；3)说明合金I的平衡结晶过程及室温下的显微组织.答：(1)①：L+丫②：丫+ B ③：B+( a + B )④：0 + an(2)匀晶转变；共析转变(3)合金①在1点以上全部为液相,冷至1点时开始从液相中析出丫固溶体至2点结束,2〜3点之间合金全部由T固溶体所组成,3点以下,开始从T固溶体中析出a固溶体,冷至4点时合金全部由a固溶体所组成,4〜5之间全部由a固溶体所组成,冷到5 点以下,由于a 固溶体的浓度超过了它的溶解度限度,从a中析出第二相B固溶体,最终得到室稳下的显微组织：a + B n11.有形状、尺寸相同的两个Cu-Ni合金铸件,一个含90% Ni ,另一个含50% Ni,铸后自然冷却,问哪个铸件的偏析较严重答：含50% Ni的Cu-Ni合金铸件偏析较严重.在实际冷却过程中,由于冷速较快,使得先结晶局部含高熔点组元多,后结晶局部含低熔点组元多,由于含50% Ni的Cu-Ni合金铸件固相线与液相线范围比含90% Ni铸件宽,因此它所造成的化学成分不均匀现象要比含90% Ni 的Cu-Ni合金铸件严重.第四章铁碳合金1.何谓金属的同素异构转变试画出纯铁的结晶冷却曲线和晶体结构变化图答：由于条件〔温度或压力〕变化引起金属晶体结构的转变,称同素异构转变.S4 3210987 654321时间2.为什么丫-Fe和a-Fe的比容不同一块质量一定的铁发生〔丫-Fe - a-Fe 〕转变时, 其体积如何变化答：由于丫-Fe和a-Fe原子排列的紧密程度不同,丫-Fe的致密度为74%,a-Fe的致密度为68%,因此一块质量一定的铁发生〔丫-Fe - a -Fe 〕转变时体积将发生膨胀.3.何谓铁素体〔F〕,奥氏体〔A〕,渗碳体〔FesC〕,珠光体〔P〕,莱氏体〔Ld〕 ?它们的结构、组织形态、性能等各有何特点答：铁素体〔F〕:铁素体是碳在Fe中形成的间隙固溶体,为体心立方晶格.由于碳在Fe中的溶解度、很小,它的性能与纯铁相近.塑性、韧性好,强度、第11页共50页硬度低.它在钢中一般呈块状或片状.奥氏体〔A〕:奥氏体是碳在片中形成的间隙固溶体,面心立方晶格.因其品格间隙尺寸较大,故碳在Fe中的溶解度较大.有很好的塑性.渗碳体〔FesC〕:铁和碳相互作用形成的具有复杂品格的间隙化合物.渗碳体具有很高的硬度,但塑性很差,延伸率接近于零.在钢中以片状存在或网络状存在于晶界.在莱氏体中为连续的基体,有时呈鱼骨状.珠光体〔P〕:由铁素体和渗碳体组成的机械混合物.铁素体和渗碳体呈层片状.珠光体有较高的强度和硬度,但塑性较差.莱氏体〔Ld〕:由奥氏体和渗碳体组成的机械混合物.在莱氏体中,渗碳体是连续分布的相,奥氏体呈颗粒状分布在渗碳体基体上.由于渗碳体很脆,所以莱氏体是塑性很差的组织.4.Fe-FesC合金相图有何作用在生产实践中有何指导意义又有何局限性答：①碳钢和铸铁都是铁碳合金,是使用最广泛的金属材料.铁碳合金相图是研究铁碳合金的重要工具,了解与掌握铁碳合金相图,对于钢铁材料的研究和使用,各种热加工工艺的制订以及工艺废品原因的分析等方面都有重要指导意义.②为选材提供成分依据：F Fe3c相图描述了铁碳合金的组织随含碳量的变化规律, 合金的性能决定于合金的组织,这样根据零件的性能要求来选择不同成分的铁碳合金；为制定热加工工艺提供依据：对铸造,根据相图可以找出不同成分的钢或铸铁的熔点,确定铸造温度；根据相图上液相线和固相线间距离估计铸造性能的好坏. 对于锻造：根据相图可以确定锻造温度.对焊接: 根据相图来分析碳钢焊缝组织,并用适当热处理方法来减轻或消除组织不均匀性；对热处理：F Fe3c相图更为重要,如退火、正火、淬火的加热温度都要参考铁碳相图加以选择.③由于铁碳相图是以无限缓慢加热和冷却的速度得到的,而在实际加热和冷却通常都有不同程度的滞后现象.5.画出Fe-Fe s C 相图,指出图中S、C、E、P、N、G 及GS、SE、PQ、PSK 各点、线的意义,并标出各相区的相组成物和组织组成物V1段.口1 0. Q. b 1. 2.0 2,143.0i. 0 4. 355 自.6. 69+ C的FeSC 1539140012001UQQHDU600C:共晶点1148c 4.30%C,在这一点上发生共晶转变,反响式：Lc A E Fe a C ,当冷到1148c时具有C点成分的液体中同时结晶出具有E点成分的奥氏体和渗碳体的两相混合物——莱氏体Le A E Fe3CE:碳在Fe中的最大溶解度点1148c2.11%CG:Fe Fe同素异构转变点〔A3〕912C 0%CH:碳在Fe中的最大溶解度为1495c 0.09%CJ:包品转变点1495c 0.17%C在这一点上发生包品转变,反响式：L BH A J当冷却到1495c时具有B点成分的液相与具有H点成分的固相6反响生成具有J 点成分的周相AN:FeFe同素异构转变点〔A4〕1394c 0%CP:碳在Fe中的最大溶解度点0.0218%C 727cS:共析点727c 0.77%C在这一点上发生共析转变,反响式：A s F p Fe3C ,当冷却到727c时从具有S点成分的奥氏体中同时析出具有P点成分的铁素体和渗碳体的两相混合物一一珠光体P 〔F p Fe3C〕ES线：碳在奥氏体中的溶解度曲线,又称Acm温度线,随温度的降低,碳在奥化体中的溶解度减少,多余的碳以Fe3c形式析出,所以具有0.77%〜2.11%C的钢冷却到Acm线与PSK线之间时的组织A Fe3C n ,从A中析出的Fe3c称为二次渗碳体.GS线：不同含碳量的奥氏体冷却时析出铁素体的开始线称A3线,GP线那么是铁素体析出的终了线,所以GSP区的显微组织是F AoPQ线：碳在铁素体中的溶解度曲线,随温度的降低,碳在铁素体中的溶解度减少, 多余的碳以Fe3c形式析出,从F中析出的Fe3c称为三次渗碳体Fe s Cw ,由于铁素体含碳很少,析出的FesCw很少,一般忽略,认为从727c冷却到室温的显微组织不变.PSK线：共析转变线,在这条线上发生共析转变A S F P Fe s C ,产物〔P〕珠光体,含碳量在0.02〜6.69%的铁碳合金冷却到727c时都有共析转变发生.6.简述Fe-Fe^C相图中三个根本反响：包晶反响,共晶反响及共析反响,写出反响式,标出含碳量及温度.答：共析反响：冷却到727c时具有S点成分的奥氏体中同时析出具有P点成分的铁素体和渗碳体的两相混合物.Y 0.8 727?F0.02+Fe3c6.69包品反响：冷却到1495c时具有B点成分的液相与具有H点成分的固相6反响生成具有J 点成分的固相Ao L0.5+ 6 0.11495? Y 0.16共晶反响：1148c时具有C点成分的液体中同时结晶出具有E点成分的奥氏体和渗碳体的两相混合物.L4.3 1147?2 2.14+ F63C6.697.何谓碳素钢何谓白口铁两者的成分组织和性能有何差异答：碳素钢：含有0.02%~2.14%C的铁碳合金.白口铁：含大于2.14%C的铁碳合金.碳素钢中亚共析钢的组织由铁素体和珠光体所组成,其中珠光体中的渗碳体以细片状分布在铁素体基体上,随着含碳量的增加,珠光体的含量增加,那么钢的强度、硬度增力口,塑性、韧性降低.当含碳量到达0.8%时就是珠光体的性能.过共析钢组织由珠光体和二次渗碳体所组成,含碳量接近 1.0%时,强度到达最大值,含碳量继续增加,强度下降.由于二次渗碳体在晶界形成连续的网络,导致钢的脆性增加.白口铁中由于其组织中存在大量的渗碳体,具有很高的硬度和脆性,难以切削加工.8.亚共析钢、共析钢和过共析钢的组织有何特点和异同点.答：亚共析钢的组织由铁素体和珠光体所组成.其中铁素体呈块状.珠光体中铁素体与渗碳体呈片状分布.共析钢的组织由珠光体所组成.过共析钢的组织由珠光体和二次渗碳体所组成,其中二次。

第1章材料的性能一、选择题1.表示金属材料屈服强度的符号是〔B〕A.σ B.σs C.σb D.σ-12.表示金属材料弹性极限的符号是〔A〕A.σeB.σs C.σb D.σ-13.在测量薄片工件的硬度时，常用的硬度测试方法的表示符号是〔B〕A.HB B.HRC C.HV D.HS4.金属材料在载荷作用下抵抗变形和破坏的能力叫〔A 〕 A.强度B.硬度C.塑性D.弹性二、填空1.金属材料的机械性能是指在载荷作用下其抵抗〔变形〕或〔破坏〕的能力。

2.金属塑性的指标主要有〔伸长率〕和〔断面收缩率〕两种。

3.低碳钢拉伸试验的过程可以分为弹性变形、〔塑性变形〕和〔断裂〕三个阶段。

4.常用测定硬度的方法有〔布氏硬度测试法〕、〔洛氏硬度测试法〕和维氏硬度测试法。

5.疲劳强度是表示材料经〔无数次应力循环〕作用而〔不发生断裂时〕的最大应力值。

三、是非题1.用布氏硬度测量硬度时，压头为钢球，用符号HBS表示。

是2.用布氏硬度测量硬度时，压头为硬质合金球，用符号HBW表示。

是3.金属材料的机械性能可以理解为金属材料的失效抗力。

四、改正题1. 疲劳强度是表示在冲击载荷作用下而不致引起断裂的最大应力。

将冲击载荷改成交变载荷2. 渗碳件经淬火处理后用HB硬度计测量表层硬度。

将HB改成HR3. 受冲击载荷作用的工件，考虑机械性能的指标主要是疲劳强度。

将疲劳强度改成冲击韧性4. 衡量材料的塑性的指标主要有伸长率和冲击韧性。

将冲击韧性改成断面收缩率5. 冲击韧性是指金属材料在载荷作用下抵抗破坏的能力。

将载荷改成冲击载荷五、简答题1.说明以下机械性能指标符合所表示的意思：σs、σ0.2、HRC、σ-1、σb、δ5、HBS。

σs:屈服强度σ0.2：条件屈服强度HRC：洛氏硬度〔压头为金刚石圆锥〕σ-1: 疲劳极限σb: 抗拉强度σ5：l0=5d0时的伸长率〔l0=5.65s01/2〕HBS:布氏硬度〔压头为钢球〕第2章材料的构造一、选择题1. 每个体心立方晶胞中包含有〔B〕个原子A.1 B.2 C.3 D.42. 每个面心立方晶胞中包含有〔C〕个原子A.1 B.2 C.3 D.43.属于面心立方晶格的金属有〔C〕A.α-Fe,铜B.α-Fe,钒C.γ-Fe,铜D.γ-Fe,钒4.属于体心立方晶格的金属有〔B〕A.α-Fe,铝B.α-Fe,铬C.γ-Fe,铝D.γ-Fe,铬5.在晶体缺陷中，属于点缺陷的有〔A〕A.间隙原子B.位错C.晶界D.缩孔6. 在立方晶系中,指数一样的晶面和晶向(B)A.相互平行B.相互垂直C.相互重叠D.毫无关联7. 在面心立方晶格中,原子密度最大的晶面是(C)A.(100)B.(110)C.(111)D.(122)二、是非题1. 金属或合金中,凡成分一样、构造一样，并与其他局部有界面分开的均匀组成局部称为相。

科学出版社《工程材料》（杨瑞成等编著，2012.1）课后布置习题（参课件）的参考解答第1章机械工程对材料性能的要求1名词解释：参考书上相应部分。

3机械零件在工作条件下可能承受哪些负荷？这些负荷对零件产生什么作用？工程构件与机械零件（以下简称零件或构件）在工作条件下可能受到力学负荷、热负荷或环境介质的作用。

有时只受到一种负荷作用，更多时候将受到两种或三种负荷的同时作用。

在力学负荷作用条件下，零件将产生变形，甚至出现断裂；在热负荷作用下，将产生尺寸和体积的改变，并产生热应力，同时随温度的升高，零件的承载能力下降；环境介质的作用主要表现为环境对零件表面造成的化学、电化学腐蚀及摩擦磨损等作用。

4常用机械工程材料按化学组成分为几个大类？各自的主要特征是什么？机械工程中使用的材料常按化学组成分为四大类：金属材料、高分子材料、陶瓷材料和复合材料。

提示：按强度、塑性等力学性能，化学稳定性、高温性能、电学、热学等方面特性回答。

硬度试验有以下优点：●试验设备简单，操作迅速方便；●试验时一般不破坏成品零件，因而无需加工专门的试样，试验对象可以是各类工程材料和各种尺寸的零件；●硬度作为一种综合的性能参量，与其它力学性能如强度、塑性、耐磨性之间的关系密切，由此可按硬度估算强度而免做复杂的拉伸实验（强韧性要求高时则例外）；●材料的硬度还与工艺性能之间有联系，如塑性加工性能、切削加工性能和焊接性能等，因而可作为评定材料工艺性能的参考；●硬度能较敏感地反映材料的成分与组织结构的变化，故可用来检验原材料和控制冷、热加工质量。

（提示：设备简单；试样方便（无需专门加工）；在一定范围可与力学性能、工艺性能建立联系；工程中常用）11 下列各种工件或钢材可用那些硬度试验法测定其硬度值?(1)车刀（钢制）、锉刀——用洛氏硬度HRC；(2)供货状态的各种碳钢钢材——用布氏硬度HBS或HBW；(3)硬质合金刀片——用维氏硬度HV或洛氏硬度HRA；(4)铝合金半成品——用布氏硬度HBS或HBW；(5)耐磨工件的表面硬化层——用维氏硬度HV或洛氏硬度HRA。

土木工程材料课后习题第一章2、当某种材料的孔隙率增大时，表1-7其他性质如何变化？（用符号表示：↑增大、↓下降、-不变、？不定）3、什么是材料的耐水性？用什么表示？在材料选用时有什么要求？材料长期在水的作用下不被破坏，强度也不显著降低的性质称耐水性用软化系数来表示K R=f b/f g工程中将K R>0.85的材料看做是耐水材料，可以用在水中或潮湿环境中的重要结构；用于受潮较轻或次要结构时，材料的K R值也不得低于0.754、材料发生渗水和冻融破坏的主要原因是什么？如何提高材料的抗渗性和抗冻性？材料的孔隙率大，孔径大、开口并连通的空隙多、强度低是发生渗水和冻融破坏的主要原因。

工程上常采用降低孔隙率、提高密实度、提高闭口孔隙比例、减少裂缝或进行憎水处理等方法提高材料的抗渗性。

工程上常采用降低孔隙率、提高密实度、提高闭口孔隙比例、提高材料的强度等方法提高材料的抗冻性。

5、什么是材料的导热性？用什么表示？一般如何利用孔隙提高材料的保温性能？导热性是指材料传导热量的能力。

用导热系数来表示。

减少开口孔隙率，提高闭口孔隙率比例。

7、什么是材料的耐久性？通常用哪些性质来反映？材料的耐久性是指其在长期的使用过程中，能抵抗环境的破坏作用，并保持原有性质不变、不破坏的一项综合性质。

通常用抗渗性、抗冻性、抗老化和抗碳化等性质。

8、某工地有砂50t，密度为2.65g/cm3,堆积密度为1450kg/m3；石子100t，密度为2.70g/cm3，堆积密度为1500kg/m3.试计算砂石的空隙率，若堆积高度为1.2m，各需要多大面积存放？砂：绝对密实体积V1=50*1000/2650=18.87m3自然状态下的体积V2=50*1000/1450=34.48m3砂的空隙率为P1=(34.48-18.87)/34.48=45.28%存放面积为S1=3*34.48/1.2=86.2m2石：绝对密实体积V3=100*1000/2700=37.04m3自然状态下的体积V4=100*1000/1500=66.67m3砂的空隙率为P2=(66.67-37.04)/66.67=44.44%存放面积为S2=3*66.67/1.2=166.675m2第二章3、花岗石和石各有何特性及用途？花岗石特性：（1）、密度大。