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工程材料作业（4）答案1.解释下列现象:(1) 在相同含碳量下，除了含Ni和Mn的合金钢外，大多数合金钢的热处理加热温度都比碳钢高。
奥氏体形成分为形核、长大、残余渗碳体溶解，奥氏体均匀化4阶段。
多数合金元素减缓A形成，Cr、Mo、W、V等强碳化物形成元素与碳亲和力大，形成的合金元素的碳化物稳定、难溶解，会显著减慢碳及合金元素的扩散速度。
但为了充分发挥合金元素的作用，又必须使其更多的溶入奥氏体中，合金钢往往需要比含碳量相同的碳钢加热到更高的温度，保温更长时间。
Co、Ni等部分非碳化物形成元素，因增大碳的扩散速度，使奥氏体的形成速度加快。
而Al、Si、Mn等合金元素对奥氏体形成速度的影响不大。
阻碍晶粒长大，合金钢需要更高的加热温度，更长的保温时间，才能保证奥氏体均匀化。
（加热温度升高了，但一般不会引起晶粒粗大：大多数合金元素都有阻碍奥氏体晶粒长大的作用。
碳化物形成元素的作用最明显，因其形成的碳化物高温下稳定性高，很难完全溶入奥氏体，未溶的细小碳化物颗粒，分布在奥氏体晶界上，有效的阻止晶粒长大，起到细化晶粒的作用。
所以，合金钢虽然热处理加热温度高，但一般不用担心晶粒粗大。
强烈阻碍晶粒长大的元素：V、Ti、Nb、Zr；中等阻碍的：W、Mo、Cr；影响不大的：Si、Ni、Cu；促进晶粒长大的：Mn、P、B）(2) 在相同含碳量下，含碳化物形成元素的合金钢比碳钢具有较高的回火稳定性。
回火过程一般分为：马氏体分解、残余奥氏体转变、碳化物类型转变和碳化物长大。
合金元素在回火过程中，推迟马氏体的分解和残余奥氏体的转变（即在较高温度才出现分解和转变），提高铁素体的再结晶温度，使碳化物难以聚集长大而保持较大的弥散度。
因此，提高了钢对回火软化的抗力，即提高了钢的回火稳定性。
使得合金钢在相同温度下回火时，比同样质量分数的碳钢具有更高的硬度和强度（对工具钢，耐热钢更重要），或在保证相同强度的条件下，可在更高的温度下回火，而韧性更好（对结构钢更重要。
机械工程材料练习题第一章工程材料的力学性能1．区分下列各组常用机械性能指标的物理意义（1）σs 和σb ；（2ak；（3）HBW、HRC、HRB、HRA、HV2．有一碳钢制支架刚性不足，有人要用热处理强化方法；有人要另选合金钢；有人要改变零件的截面形状来解决。
哪种方法合理？为什么？3.什么是强度，什么塑性，什么是硬度，什么是冲击韧度，什么是疲劳强度。
第二章工程材料的基本知识第一部分金属的晶体结构与纯金属的结晶1.常见的金属晶体结构有哪几种？α-Fe 、γ- Fe 、δ-Fe、Al 、Cu 、Ni 、 Pb 、 Cr 、 V 、Mg、Zn 各属何种晶体结构，分别指出其配位数、致密度、晶胞原子数、晶胞原子半径。
2.配位数和致密度可以用来说明哪些问题？3.画出下列晶面指数或晶向指数：（234），（120），（112），[210]4.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？5.金属结晶的基本规律是什么？在铸造生产中，采用哪些措施控制晶粒大小？6．实际金属的晶体结构有哪些缺陷？金属缺陷对金属的性能有哪些影响。
第二部分合金的相结构与合金的结晶1．指出下列名词的主要区别：1）置换固溶体与间隙固溶体；2）相组成物与组织组成物；2．本课学习到的强化方法有：固溶强化、加工硬化、弥散强化、热处理强化、细晶强化，试述其基本原理及区别。
3．固溶体和金属间化合物在结构和性能上有什么主要差别？4. 何谓共晶反应、包晶反应和共析反应?试比较这三种反应的异同点.5. 已知A（熔点 600℃）与B(500℃) 在液态无限互溶；在固态300℃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 300℃时，含 40% B 的液态合金发生共晶反应。
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。
机械工程材料练习题参考答案第一章工程材料的力学性能2.有一钢试样，其直径为10mm，标距长度为50mm，当拉伸力达到18840N时试样产生屈服现象；拉伸力加至36110N时，试样产生颈缩现象，然后被拉断；拉断后标距长度为73mm，断裂处直径为6.7mm，求试样的屈服强度、抗拉强度、伸长率和断面收缩率。
解:由题中条件及计算公式得σs =Fs/So=18840/（*102/4）=240(N/mm2)σb=Fb/So=36110/（*102/4）=460(N/mm2)δ=(L1-L0)/L0×100%=(73-50)/50=46%ψ=(S0-S1)/S0×100%={*102/4)- *4)}/（*102/4）=/100=%答:试样的Re=240(N/mm2)、Rm=460(N/mm2)、δ=46%、ψ=%。
4．有一碳钢制支架刚性不足，有人要用热处理强化方法；有人要另选合金钢；有人要改变零件的截面形状来解决。
哪种方法合理？为什么？（参见教材第6页）第二章工程材料的基本知识第一部分金属的晶体结构与纯金属的结晶1.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，分别指出其配位数、致密度、晶胞原子数、晶胞原子半径。
（参见第二章第一节）2.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，则晶体中原子排列越紧密。
3.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。
4.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。
⼯程材料与热加⼯习题机械⼯程材料与热成型技术习题册班级：姓名：第⼀章⾦属的⼒学性能1.什么是⾦属的⼒学性能，列表总结。
第⼆章⾦属的晶体结构与结晶1.解释下列名词合⾦，固溶体，固溶强度，弥散强度，相，组织，铁素体，奥⽒体，渗碳体，珠光体，莱⽒体2.实际⾦属晶体中存在哪⼏种缺陷？这些缺陷对⾦属性能有何影响？3.铸锭组织有何特点？4.晶粒⼤⼩对⾦属⼒学性能有何影响？细化晶粒的⽅法有哪⼏种？5.何谓共晶转变和共析转变？要求写出相应反应式。
6.如图所⽰，随着钢中含碳量的增加，钢的⼒学性能如何变化？为什么？（P30图2-34）实验：填写下表，归纳铁素体，奥⽒体，渗透体，珠光体和低温莱⽒体的特点。
第三章⾦属的塑性变形与再结晶1.塑性变形⽅式有哪些？2.为什么细晶粒⾦属不仅强度⾼，⽽且塑性，韧性也好？3.什么是冷变形强化现象，试⽤⽣产实例来说明冷变形强化现象的利弊。
4.什么是回复？什么是再结晶？5.何谓热变形，冷变形？6.⾦属经热塑性变形后，其组织和性能有何变化？第四章钢的热处理1.什么叫热处理？常⽤热处理⽅法有哪些？2.什么是淬⽕临界冷却速度？它对钢的淬⽕有何重要意义？3.论述完全退⽕和去应⼒退⽕的种类，作⽤和应⽤范围。
4.退⽕与正⽕的主要区别是什么？⽣产中如何选⽤退⽕和正⽕？5.试论述常⽤淬⽕介质的种类，特点和应⽤？6.为什么⼯件经淬⽕后会产⽣变形，甚⾄开裂？减少淬⽕变形和防⽌开裂有哪些措施？7.淬⽕的⽬的是什么？淬⽕加热温度应如何确定？为什么？8.为什么淬⽕后的钢⼀般都要进⾏回⽕？按回⽕的温度不同，回⽕分为哪⼏种？指出各种温度回⽕后得到的组织，性能及应⽤范围。
9.现有低碳钢和中碳钢齿轮各⼀个，为使齿⾯有⾼硬度和耐磨性，试问各应进⾏何种热处理？并⽐较他们经热处理后在组织和性能上有何不同？10.甲，⼄两⼚同时⽣产⼀批45钢零件，硬度要求为220~250HBW。
甲⼚采⽤调质，⼄⼚采⽤正⽕，均可以达到要求，试分析甲，⼄两⼚产品的组织和性能差异。
机械工程材料及热加工工艺试题及答案一、名词解释：１、固溶强化：固溶体溶入溶质后强度、硬度提高，塑性韧性下降现象。
２、加工硬化：金属塑性变形后，强度硬度提高的现象。
２、合金强化：在钢液中有选择地加入合金元素，提高材料强度和硬度４、热处理：钢在固态下通过加热、保温、冷却改变钢的组织结构从而获得所需性能的一种工艺。
５、细晶强化：晶粒尺寸通过细化处理，使得金属强度提高的方法。
二、选择适宜材料并说明常用的热处理方法名称机床床身汽车后桥齿轮候选材料T10A,KTZ450-06,HT20040Cr,20CrMnTi,60Si2Mn选用材料HT20020CrMnTi热处理方法时效渗碳＋淬火＋低温回火最终组织P＋F＋G片表面Cm＋M＋A’心部F＋MCm＋M＋A’Cm＋M＋A’T回Cm＋M＋A’F＋Pa+SnSbAS回＋G球滚动轴承GCr15,Cr12,QT600-2GCr15球化退火＋淬火＋低温回火锉刀9SiCr,T12,W18Cr4VT12球化退火＋淬火＋低温回火汽车板簧钻头桥梁滑动轴承耐酸容器发动机曲轴45,60Si2Mn,T10W18Cr4V，65Mn,201Cr13,16Mn,Q195H70,ZSnSb11Cu6,T860Si2MnW18Cr4V16Mn,ZSnSb1 1Cu6淬火＋中温回火淬火＋低温回火不热处理不热处理固溶处理等温淬火＋高温回火Q235,1Cr18Ni9Ti,ZGMn131Cr18Ni9TiQT600-3,45,ZL101QT600-3三、（20分）车床主轴要求轴颈部位硬度为HRC54—58，其余地方为HRC20—25，其加工路线为：下料锻造正火机加工调质机加工（精）轴颈表面淬火低温回火磨加工指出：1、主轴应用的材料：45钢2、正火的目的和大致热处理工艺细化晶粒，消除应力；加热到Ac3＋50℃保温一段时间空冷3、调质目的和大致热处理工艺强度硬度塑性韧性达到良好配合淬火＋高温回火4、表面淬火目的提高轴颈表面硬度5．低温回火目的和轴颈表面和心部组织。
⼯程材料及机械制造基础习题答案《⼯程材料及机械制造基础》习题参考答案第⼀章材料的种类与性能（P7）１、⾦属材料的使⽤性能包括哪些？⼒学性能、物理性能、化学性能等。
２、什么是⾦属的⼒学性能？它包括那些主要⼒学指标？⾦属材料的⼒学性能：⾦属材料在外⼒作⽤下所表现出来的与弹性和⾮弹性反应相关或涉及⼒与应变关系的性能。
主要包括：弹性、塑性、强度、硬度、冲击韧性等。
３、⼀根直径10mm的钢棒，在拉伸断裂时直径变为8.5mm，此钢的抗拉强度为450Mpa，问此棒能承受的最⼤载荷为多少？断⾯收缩率是多少？F=35325N ψ=27.75%４、简述洛⽒硬度的测试原理。
以压头压⼊⾦属材料的压痕深度来表征材料的硬度。
5、什么是蠕变和应⼒松弛？蠕变：⾦属在长时间恒温、恒应⼒作⽤下，发⽣缓慢塑性变形的现象。
应⼒松弛：承受弹性变形的零件，在⼯作过程中总变形量不变，但随时间的延长，⼯作应⼒逐渐衰减的现象。
6、⾦属腐蚀的⽅式主要有哪⼏种？⾦属防腐的⽅法有哪些？主要有化学腐蚀和电化学腐蚀。
防腐⽅法：1）改变⾦属的化学成分；2）通过覆盖法将⾦属同腐蚀介质隔离；3）改善腐蚀环境；4）阴极保护法。
第⼆章材料的组织结构（P26）1、简述⾦属三种典型结构的特点。
体⼼⽴⽅晶格：晶格属于⽴⽅晶系，在晶胞的中⼼和每个顶⾓各有⼀个原⼦。
每个体⼼⽴⽅晶格的原⼦数为：2个。
塑性较好。
⾯⼼⽴⽅晶格：晶格属于⽴⽅晶系，在晶胞的8个顶⾓和6个⾯的中⼼各有⼀个原⼦。
每个⾯⼼⽴⽅晶格的原⼦数为：4个。
塑性优于体⼼⽴⽅晶格的⾦属。
密排六⽅晶格：晶格属于六⽅棱柱体，在六棱柱晶胞的12个项⾓上各有⼀个原⼦，两个端⾯的中⼼各有⼀个原⼦，晶胞内部有三个原⼦。
每个密排六⽅晶胞原⼦数为：6个，较脆2、⾦属的实际晶体中存在哪些晶体缺陷？它们对性能有什么影响？存在点缺陷、线缺陷和⾯缺陷。
使⾦属抵抗塑性变形的能⼒提⾼，从⽽使⾦属强度、硬度提⾼，但防腐蚀能⼒下降。
3、合⾦元素在⾦属中存在的形式有哪⼏种？各具备什么特性？存在的形式有固溶体和⾦属化合物两种。
第一章金属材料的力学性能1.1由拉伸试验可以得出哪些力学性能指标？答案：1.强度指标：弹性极限，弹性模量；屈服强度（条件屈服强度）；抗拉强度。
2.塑性指标：（1）断后伸长率；（2）断面收缩率1.2 常用的硬度测试方法有哪些？机械制造常用的硬度测试方法是什么？答案：1.常用硬度测试方法：压力法、划痕法、弹跳法。
2.机械制造常用硬度测试方法：压力法中的布氏硬度、洛氏硬度和维氏硬度。
1.3常见的工艺性能有哪些？答案：常见的工艺性能：1.热加工：铸造性能（流动性、收缩性）；锻压性能（可锻性、变形抗力）；焊接性能（可焊性）；热处理性能（淬透性、淬硬性）。
2.冷加工：机械加工（切削加工）性能。
1.4 材料的综合性能通常是指什么？答案：强度、硬度、塑性和韧性都较好，也称为强韧性好。
第二章金属与合金的结构与结晶2.1 什么是过冷度？过冷度与冷速有何关系？过冷度与金属结晶后的晶粒大小有何关系？答案：理论结晶温度与实际结晶温度的差值；冷速越大，过冷度越大；过冷度越大，晶粒越小。
2.2 晶粒大小对金属的力学性能有何关系？简述在凝固过程阶段晶粒细化的途径。
答案：晶粒细小（细晶强化），强度、硬度高的同时，塑性、韧性也好；细化晶粒的途径：（1）提高冷速，增加过冷度；（2）变质处理（孕育处理），引入外来晶核；（3）搅拌、震动（物理方式、机械方式）。
2.3 什么是固溶体？什么是固溶强化？答案：溶质溶入溶剂，保持溶剂晶格类型的固态合金相；固溶强化：溶质溶入溶剂，产生晶格畸变，强度硬度升高。
2.4 什么是金属化合物？什么是弥散强化？答案：溶质溶入溶剂，形成不同于溶质和溶剂晶格的新的晶格类型的固态合金相；弥散强化：金属化合物颗粒（圆、小、均）规整、尺寸小，均匀分布在合金的基体上，强度、硬度升高。
2.5 金属材料常用的强化方法是什么？答案：细晶强化、固溶强化、弥散强化、时效强化、加工硬化（冷变形强化）。
2.6 金属晶体的缺陷有几类？分别是什么？位错与硬度和强度有何关系？一般机械零件强化是提高位错密度还是降低位错密度？为什么？答案：1.三类；2.点缺陷（间隙、空位和置换原子）、线缺陷（位错：刃型位错和螺型位错）和面缺陷（晶界和亚晶界）；3.位错密度有一临界值，小于此临界值，位错密度越小硬度和强度越高；大于此临界值，位错密度越大硬度和强度越高；4.提高位错密度；通常条件下，提高位错密度实现容易，成本低。
