1 《机械工程材料》复习思考题答案 一
赵亚忠主编 西安电子科技大学出版社
第1章 工程材料的性能及使用性能要求
1、名词解释:强度，硬度，弹性，塑性，韧性，韧脆转变温度。
答：强度是反映材料承力能力的力学指标，一般指材料不发生塑性变形时的承力能力，或是不发生断裂破坏时的承力能力；
硬度是衡量材料软硬程度的性能指标，反映了材料表面抵抗局部塑形变形的能力；
弹性是材料受外力作用时产生变形，当外力去除时，变形随之消失，材料恢复到原来形状尺寸的性能；
塑性是表征材料在静载荷作用下，断裂前发生永久变形能力的指标；
韧性反映材料抵抗冲击载荷破坏或是交变载荷破坏的能力。冲击韧性反映材料对冲击负荷的抵抗能力，用材料冲击断裂时所能吸收的能量与截面积的比值表示；断裂韧性反映材料阻止微裂纹失稳扩展的能力。
韧脆转变温度是指对某些合金当温度低于某一温度时，材料由韧性状态转变为脆性状态，此时的温度为韧脆转变温度。
2、说明以下符号的含义及其单位。
①Rm；②Rel (R0．2)；③R-1；④A；⑤Z；⑥aK；⑦K I；⑧K I c；⑨t
答：①Rm为抗拉强度，表示材料在拉断前所能承受的最大应力，单位为MPa；
②Rel 表示屈服强度，是指材料在外力作用下开始产生塑性变形的最低应力值。对于在σ－ε曲线上没有屈服平台的材料，把使试样产生0.2%的残余塑性变形量的应力值规定为该材料的条件屈服强度，用R0．2表示，单位为MPa；
③R-1表示疲劳强度，是指材料在无限次交变应力作用下而不发生疲劳断裂的最大应力，单位为MPa；
④A表示断后伸长率，是指试样拉断后标距的伸长量与原始标距长度的百分比，无量纲，%；
⑤Z表示指断面收缩率，是指试样拉断后缩颈处截面积的最大缩减量与原始横截面积的百分比，无量纲，%；
⑥aK表示冲击韧度，是指材料在冲击载荷作用下抵抗变形和断裂的能力，单位为J/cm2；
⑦K I表示应力场强度因子，它反映裂纹尖端应力场的强弱，单位为MPaｍ1/2；
工程材料名词解释
强度：强度是指材料抵抗塑性变形和断裂的能力。
抗拉强度：抗拉强度是指试样拉断前承受的最大标称拉应力。
变质处理：在浇注前以少量粉末物质加入金属液中，促进形核以改善金属组织和性能的方法。
相：相是指金属或合金中具有相同成分、相同结构并以界面相互分开的各个均匀组成部分。
组织：组织是指用金相观察方法，在金属及其合金内部看到的涉及相或晶粒的大小、方向、形状、排列情况等组成关系的构造情况.
铁素体：铁素体是指碳溶于α-Fe中而形成的间隙固溶体.
奥氏体：奥氏体是指碳溶于γ-Fe而形成的间隙固溶体。
渗碳体：渗碳体是一种具有复杂晶体结构的间隙化合物，化学式近似于Fe3C。
珠光体：珠光体是指奥氏体从高温缓慢冷却时发生共析转变所形成的，其立体形状为铁素体薄层和碳化物薄层交替重叠的层状复相物。
莱氏体：莱氏体是指高碳的铁基合金在凝固过程中发生共析转变所形成的奥氏体和碳化物所形成的共晶体。
低温莱氏体：低温莱氏体是指在727º以下，由高温莱氏体中的奥氏体转变为珠光体，则由珠光体和渗碳体呈均匀分布的复相组成的机械化合物。
同素异晶转变：金属在固体状态岁温度的变化从一种晶格转变成另一种晶格的过程叫同素异晶转变。
热脆：当钢材在1000ºC-1200ºC进行热压力加工时，由于共晶体熔化，从而导致热加工时开裂。这种金属材料在高温时出现脆裂的现象称为“热脆”。
冷脆：一般磷在钢中能全部溶于铁素体中，因此提高了铁素体的强度和硬度，但在室温下却使钢的塑性和韧性急剧下降，产生低温脆性，这种现象称为冷脆。
钢的热处理: 热处理是指将钢在固态下加热、保温盒冷却，以改变钢的组织结构，从而获得所需要性能的一种工艺。
马氏体： 马氏体(martensite)是黑色金属材料的一种组织名称。马氏体（M）是碳溶于α-Fe的过饱和的固溶体，是奥氏体通过无扩散型相变转变成的亚稳定相。
退火：将金属或合金加热到适当温度，保持一定时间，然后缓慢冷却的热处理工艺称退火。
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1 工程材料名词解释
一、性能
㈠ 使用性能
1、力学性能
⑴ 刚度：材料抵抗弹性变形的能力。
指标为弹性模量：
⑵ 强度：材料抵抗变形和破坏的能力。指标：
抗拉强度 b—材料断裂前承受的最大应力。
屈服强度 s—材料产生微量塑性变形时的应力。
条件屈服强度 0.2—残余塑变为0.2%时的应力。
疲劳强度 -1—无数次交变应力作用下不发生破坏的最大应力。
⑶ 塑性：材料断裂前承受最大塑性变形的能力。指标为
⑷ 硬度：材料抵抗局部塑性变形的能力。指标为HB、HRC。
⑸ 冲击韧性：材料抵抗冲击破坏的能力。指标为αk.材料的使用温度应在冷脆转变温度以上。
⑹ 断裂韧性：材料抵抗内部裂纹扩展的能力。指标为K1C。
2、化学性能
⑴ 耐蚀性：材料在介质中抵抗腐蚀的能力。
⑵ 抗氧化性：材料在高温下抵抗氧化作用的能力。 广东技术师范学院
2 3、耐磨性：材料抵抗磨损的能力。
㈡ 工艺性能
1、铸造性能：液态金属的流动性、填充性、收缩率、偏析倾向。
2、锻造性能：成型性与变形抗力。
3、切削性能：对刀具的磨损、断屑能力及导热性。
4、焊接性能：产生焊接缺陷的倾向。
5、热处理性能：淬透性、耐回火性、二次硬化、回火脆性。
二、晶体结构
㈠ 纯金属的晶体结构
1、理想金属
⑴ 晶体：原子呈规则排列的固体。
晶格：表示原子排列规律的空间格架。
晶胞：晶格中代表原子排列规律的最小几何单元.
⑵ 三种常见纯金属的晶体结构
⑶ 立方晶系的晶面指数和晶向指数
①晶面指数：晶面三坐标截距值倒数取整加（ ）
②晶向指数：晶向上任一点坐标值取整加 [ ]
立方晶系常见的晶面和晶向
⑷ 晶面族与晶向族
指数不同但原子排列完全相同的
晶面或晶向。
⑸密排面和密排方向 ——同滑移面与滑移方向
在立方晶系中，指数相同的晶面与晶向相互垂直。
第五章 金属材料的主要性能
1 金属材料的力学性能指的是什么性能？常用的力学性能包括哪些方面的内容？
答：金属的力学性能是指在力的作用下，材料所表现出来的一系列力学性能指标，反映了金属材料在各种形式外力作用下抵抗变形或破坏的某些能力。
主要包括：强度、塑性、硬度、冲击韧度和疲劳等。
2 衡量金属材料强度、塑性及韧性常用哪些性能指标？各用什么符号和单位表示？
答：衡量金属材料的强度指标为：比例极限σp、弹性极限σe、弹性模量E、屈服
强度σs、抗拉强度σb、屈强比σs/σb。
衡量金属材料的塑性指标为：延伸率δ、断面收缩率ψ。
衡量金属材料的韧性指标为：冲击韧性指标：冲击吸收功Ak；断裂韧性指标：断裂韧度。
3、硬度是否为金属材料独立的性能指标？它反映金属材料的什么性能？有5种材料其硬度
分别为449HV、80HRB 、291HBS 、77HRA 、62 HRC，试比较五种材料硬度高低。
答：硬度不是金属材料的独立性能（它与金属抗拉强度成正比），是反映材料软硬程度的指标，表征材料表面抵抗外物压入时所引起局部塑性变形的能力。
80HRB<291HBS<449HV<77HRA <62HRC。
4、为什么说金属材料的力学性能是个可变化的性能指标？
答：（1）温度的改变会影响金属的塑性，而塑性与韧性和强度、硬度有关，则改变
温度会导致力学性能改变；
（2）不同的承载情况会改变材料的力学性能，如很小的交变载荷也可使钢丝折断；不同的加工工艺也会改变材料的力学性能（为了使材料有不同的性能来满足我们的需要，就用了回火、淬火、正火等加工工艺）。
5、金属材料的焊接性能包括哪些内容？常用什么指标估算金属材料的焊接性能？
答：金属的焊接性能：①接合性能：金属材料在一定焊接工艺条件下，形成焊接缺
陷的敏感性。②使用性能：某金属材料在一定的焊接工艺条件下其焊接接头对使用要求的适应性，也就是焊接接头承受载荷的能力。
金属的焊接性能指标：碳当量、冷裂纹敏感系数。
