第二章金属材料的性能

金属材料与热处理习题及答案第一章金属的结构与结晶一、判断题1、非晶体具有各同性的特点。

( √)2、金属结晶时，过冷度越大，结晶后晶粒越粗。

(×)3、一般情况下，金属的晶粒越细，其力学性能越差。

( ×)4、多晶体中，各晶粒的位向是完全相同的。

( ×)5、单晶体具有各向异性的特点。

( √)6、金属的同素异构转变是在恒温下进行的。

( √)7、组成元素相同而结构不同的各金属晶体，就是同素异构体。

( √)8、同素异构转变也遵循晶核形成与晶核长大的规律。

( √)10、非晶体具有各异性的特点。

( ×)11、晶体的原子是呈有序、有规则排列的物质。

( √)12、非晶体的原子是呈无序、无规则堆积的物质。

( √)13、金属材料与热处理是一门研究金属材料的成分、组织、热处理与金属材料性能之间的关系和变化规律的学科。

( √)14、金属是指单一元素构成的具有特殊的光泽延展性导电性导热性的物质。

( √)15、金银铜铁锌铝等都属于金属而不是合金。

( √)16、金属材料是金属及其合金的总称。

( √)17、材料的成分和热处理决定组织，组织决定其性能，性能又决定其用途。

( √)18、金是属于面心立方晶格。

( √)19、银是属于面心立方晶格。

( √)20、铜是属于面心立方晶格。

( √)21、单晶体是只有一个晶粒组成的晶体。

( √)22、晶粒间交接的地方称为晶界。

( √)23、晶界越多，金属材料的性能越好。

( √)24、结晶是指金属从高温液体状态冷却凝固为固体状态的过程。

( √)25、纯金属的结晶过程是在恒温下进行的。

( √)26、金属的结晶过程由晶核的产生和长大两个基本过程组成。

( √)27、只有一个晶粒组成的晶体成为单晶体。

( √)28、晶体缺陷有点、线、面缺陷。

( √)29、面缺陷分为晶界和亚晶界两种。

( √)30、纯铁是有许多不规则的晶粒组成。

( √)31、晶体有规则的几何图形。

( √)32、非晶体没有规则的几何图形。

第一章材料的性能第一节材料的机械性能一、强度、塑性及其测定1、强度是指在静载荷作用下，材料抵抗变形和断裂的能力。

材料的强度越大，材料所能承受的外力就越大。

常见的强度指标有屈服强度和抗拉强度，它们是重要的力学性能指标，是设计，选材和评定材料的重要性能指标之一。

2、塑性是指材料在外力作用下产生塑性变形而不断裂的能力。

塑性指标用伸长率δ和断面收缩率ф表示。

二、硬度及其测定硬度是衡量材料软硬程度的指标。

目前，生产中测量硬度常用的方法是压入法，并根据压入的程度来测定硬度值。

此时硬度可定义为材料抵抗表面局部塑性变形的能力。

因此硬度是一个综合的物理量，它与强度指标和塑性指标均有一定的关系。

硬度试验简单易行，有可直接在零件上试验而不破坏零件。

此外，材料的硬度值又与其他的力学性能及工艺能有密切联系。

三、疲劳机械零件在交变载荷作用下发生的断裂的现象称为疲劳。

疲劳强度是指被测材料抵抗交变载荷的能力。

四、冲击韧性及其测定材料在冲击载荷作用下抵抗破坏的能力被称为冲击韧性。

为评定材料的性能，需在规定条件下进行一次冲击试验。

其中应用最普遍的是一次冲击弯曲试验，或称一次摆锤冲击试验。

五、断裂韧性材料抵抗裂纹失稳扩展断裂的能力称为断裂韧性。

它是材料本身的特性。

六、磨损由于相对摩擦，摩擦表面逐渐有微小颗粒分离出来形成磨屑，使接触表面不断发生尺寸变化与重量损失，称为磨损。

引起磨损的原因既有力学作用，也有物理、化学作用，因此磨损使一个复杂的过程。

按磨损的机理和条件的不同，通常将磨损分为粘着磨损、磨料磨损、接触疲劳磨损和腐蚀磨损四大基本类型。

第二节材料的物理化学性能1、物理性能：材料的物理性能主要是密度、熔点、热膨胀性、导电性和导热性。

不同用途的机械零件对物理性能的要求也各不相同。

2、化学性能：材料的化学性能主要是指它们在室温或高温时抵抗各种介质的化学侵蚀能力。

第三节材料的工艺性能一、铸造性能：铸造性能主要是指液态金属的流动性和凝固过程中的收缩和偏析的倾向。

金属材料与热处理习题册答案金属材料与热处理习题册答案绪论填空题1成分组织热处理性能2．光泽延展性导电性导热性合金3．成分热处理性能性能思考题答：机械工人所使用的工具、刀、夹、量具以及加工的零件大都是金属材料，所以了解金属材料与热处理的相关知识。

对我们工作中正确合理地使用这些工具；根据材料特点正确合理地选择和刃磨刀具几何参数；选择适当的切削用量；正确选择改善零件工艺性能的方法等都具有非常重要的指导意义。

第一章金属的结构与结晶填空题1．非晶体晶体晶体2．体心立方面心立方密排六方体心立方面心立方密排六方3．晶体缺陷间隙空位置代刃位错晶界亚晶界4．无序液态有序固态5．过冷度6．冷却速度冷却速度低7．形核长大8．强度硬度塑性9．固一种晶格另一种晶格10．静冲击交变11．弹性塑性塑性12．材料内部与外力相对抗13．内力不同14．外部形状内部的结构判断题1．√2．×3．×4．×5．×6．√7．√8．√9．√10．√11．×12．√13．√14．×15．√选择题1．A 2．C B A 3．B名词解释1．答：晶格是假想的反映原子排列规律的空间格架；晶胞是能够完整地反映晶体晶格特征的最小几何单元。

2．答：只由一个晶粒组成的晶体称为单晶体；由很多的小晶体组成的晶体称为多晶体。

3．答：弹性变形是指外力消除后，能够恢复的变形；塑性变形是指外力消除后，无法恢复的永久性的变形。

4．答：材料在受到外部载荷作用时，为保持其不变形，在材料内部产生的一种与外力相对抗的力，称为内力；单位面积上所受的内力就称为应力思考与练习1．冷却曲线上有一段水平线，是说明在这一时间段中温度是恒定的。

结晶实际上是原子由一个高能量级向一个较低的能量级转化的过程，所以在结晶时会放出一定的结晶潜热，结晶潜热使正在结晶的金属处于一种动态的热平衡，所以纯金属结晶是在恒温下进行的。

2．生产中常用的细化晶粒的方法有：增加过冷度、采用变质处理和采用变质处理等。

基本概念：一、晶体与非晶体晶体：表示的是原子呈有序和有规则排列的物质。

（各向异性）非晶体：表示是原子呈无序的杂乱无章的排列形式的物质。

（各向同性）晶体和非晶体的对比项目晶体非晶体定义原子呈有序、有规则排列的物质原子呈无序、无规则堆积的物质性能特点具有规则的几何形状有一定的熔点，性能呈各向异性没有规则的几何形状有固定的熔点，性能呈各向同性典型物质石英、云母、明矾、食盐、硫酸铜、糖、味精玻璃、蜂蜡、松香、沥青、橡胶二、晶体的结构的概念（基本概念：）1、晶格：表示原子在晶体中排列的有规律的空间格架。

2、晶胞：能够完整地反映晶格特征的最小几何单元。

3、晶面：金属晶体中通过原子中心的平面。

4、晶向：通过原子中心的直线，可代表晶格空间的一定方向。

三、金属晶格的类型1、体心立方晶格（9个原子）2、面心立方晶格（14个原子）3、密排六方晶格（17个原子）四、单晶体与多晶体晶粒——组成金属的小晶体。

晶界——由晶粒间不规则排列的原子构成。

晶体内部原子排列模型晶格和晶胞示意图a）晶格b）晶胞单晶体——晶体内部原子的排列位向是完全一致的晶体。

多晶体——由许多晶粒组成的晶体。

单晶体表现出各向异性，多晶体显示出各向同性，也称“伪无向性”。

五、金属的晶体结构的缺陷晶体缺陷——由于各种原因，实际晶体中原子的规律排列受到干扰和破坏，使晶体中的某些原子偏离正常位置，造成原子排列的不完全性。

1. 点缺陷——空位、间隙原子和置代原子无论是空位、间隙原子还是置代原子，在其周围都会使晶格产生变形，这种现象称为晶格畸变。

上述三种晶体缺陷造成的晶格畸变区仅限于缺陷原子周围的较小区域，故统称 为点缺陷。

2．线缺陷——位错位错的特点之一是很容易在晶体中移动，金属材料的塑性变形就是通过位错的运动来实现的。

在晶体中，位错的晶格畸变发生在沿半原子面端面的狭长区域，故称为线缺陷。

单晶体示意图多晶体示意图 刃型位错示意图 a ） 立体图 b ） 平面图3．面缺陷——晶界和亚晶界晶界——晶粒与晶粒之间的分界面。

金属材料力学性能基本知识及钢材的脆化金属材料是现代工业、农业、国防以及科学技术各个领域应用最广泛的工程材料，这不仅是由于其来源丰富，生产工艺简单、成熟，而且还因为它具有优良的性能。

通常所指的金属材料性能包括以下两个方面：1．使用性能即为了保证机械零件、设备、结构件等能正常工作，材料所应具备的性能，主要有力学性能(强度、硬度、刚度、塑性、韧性等)，物理性能(密度、熔点、导热性、热膨胀性等)，化学性能(耐蚀性、热稳定性等)。

使用性能决定了材料的应用范围，使用安全可靠性和使用寿命。

2 工艺性能即材料在被制成机械零件、设备、结构件的过程中适应各种冷、热加工的性能，例如锻造，焊接，热处理，压力加工，切削加工等方面的性能。

工艺性能对制造成本、生成效率、产品质量有重要影响。

1．1材料力学基本知识金属材料在加工和使用过程中都要承受不同形式外力的作用，当外力达到或超过某一限度时，材料就会发生变形以至断裂。

材料在外力作用下所表现的一些性能称为材料的力学性能。

锅炉压力容器材料的力学性能指标主要有强度、硬度、塑性、韧性等这些性能指标可以通过力学性能试验测定。

1．1．1 强度金属的强度是指金属抵抗永久变形和断裂的能力。

材料强度指标可以通过拉伸试验测出。

把一定尺寸和形状的金属试样(图1～2)装夹在试验机上，然后对试样逐渐施加拉伸载荷，直至把试样拉断为止。

根据试样在拉伸过程中承受的载荷和产生的变形量之间的关系，可绘出该金属的拉伸曲线(图1—3)。

在拉伸曲线上可以得到该材料强度性能的一些数据。

图1—3所示的曲线，其纵坐标是载荷P(也可换算为应力d)，横坐标是伸长量AL(也可换算为应变e)。

所以曲线称为P—AL曲线或一一s曲线。

图中曲线A是低碳钢的拉伸曲线，分析曲线A，可以将拉伸过程分为四个阶段：1．弹性阶段即曲线的o-e段，在此段若加载不超过e点的应力值，卸载后试件的变形可全部消失，故e点的应力值为材料只产生弹性变形时应力的最高限，称为弹性极限，曲线的o～e’段为直线，在此段内应力与应变成正比，即材料符合虎克定律，该段称为线弹性阶段。

金属材料的性能测试与分析第一章：引言金属材料在现代工业中占据着重要的地位，其应用领域包括航空、汽车、建筑、电子等诸多领域。

为了保证这些应用中的安全性和可靠性，需要对金属材料的性能进行测试和分析。

本文将从金属材料常见的性能指标入手，介绍金属材料的性能测试及分析方法。

第二章：金属材料的常见性能指标金属材料的性能包括力学性能、物理性能、化学性能等方面。

常见的力学性能指标包括拉伸强度、屈服强度、延伸率、弹性模量等。

物理性能指标包括密度、导热性、导电性等。

化学性能指标包括耐腐蚀性、燃烧性等。

第三章：金属材料的力学性能测试与分析力学性能是金属材料最基本的性能之一，也是应用最广泛的性能指标。

金属材料的力学性能测试包括拉伸试验、压缩试验、弯曲试验、冲击试验等。

其中，拉伸试验是最常用的一种力学性能测试方法。

通过拉伸试验可以测量金属材料在一定的拉伸条件下的力学性能，如屈服强度、延伸率、断面收缩率等指标。

根据拉伸试验的数据，可以绘制应力-应变曲线和破断面积-应力曲线等图形，从而进一步分析金属材料的力学性能。

第四章：金属材料的物理性能测试与分析金属材料的物理性能测试主要包括密度、导热性、导电性等指标。

密度测试可以通过简单的称重、求体积等方法进行。

导热性测试主要包括热传导系数和导热性能。

常用的测试方法包括热板法、热流量计法等。

导电性测试主要通过电阻率进行。

在测试过程中，需要注意样品的制备和测试环境的控制，以确保测试结果的准确性。

第五章：金属材料的化学性能测试与分析金属材料的化学性能包括耐腐蚀性、燃烧性等指标。

耐腐蚀性测试可以通过浸泡试验、电化学测试等方法进行。

在测试过程中，需要选择适当的腐蚀介质和时间，以模拟实际应用环境。

燃烧性测试主要包括可燃性、自燃性、火焰传播速度等指标。

常用的测试方法包括氧指数法、垂直燃烧试验等。

第六章：结论金属材料的性能测试与分析是确保其应用安全性和可靠性的关键步骤。

本文介绍了金属材料常见的性能指标和测试方法，并从力学性能、物理性能和化学性能三个方面详细介绍了测试与分析方法。