習題一工程材料的效能
1、由拉伸試驗可得出哪些力學效能指標?在工程上這些指標是如何定義的？
2、說明σs，σb，δ，ψ，e、g、σ-1，αk符號的意義和單位？
3、在測定強度上σs和σ0.2有什麼不同?
4、在設計機械零件時常用哪兩種強度指標？為什麼?
5、在何種服役條件下，屈服強度、抗拉強度、疲勞強度是設計中最有用的資料？
6、設計剛度好的零件，應根據何種指標選擇材料?採用何種材料為宜？材料的e越大，其塑性越差，這種說法是否正確? 為什麼？
7、 材料的彈性模量e的工程含義是什麼？它和零件的剛度有何關係？
8、 什麼是彈性模量e？金屬彈性模量的大小主要取決什麼因素？
9、 金屬材料剛度與金屬機件剛度兩者含義有何不同？
10、試區別材料剛度與彈性的概念，乙個彈簧由於剛度不足或彈性差產生的失效現象有何不同？如何防治二者造成的失效？
11、有一低碳鋼拉伸試件，d0=10.0mm，l0=50mm，拉伸實驗時測得fs=20.5kn，fb=31.
5kn，d1=6.25mm，l1=66mm，試確定此鋼材的σs，σb，δ，ψ。
12、拉伸試件的原標距長度為50mm，直徑為10.0mm，拉斷後對接試樣的標距長度為79mm，縮頸區的最小直徑為4.9mm，求其δ，ψ。
這兩個指標，哪個表徵材料的塑性更準確？塑性指標在工程上有哪些實際意義？
13、 一根直徑為2.5mm的3m長鋼絲受載荷4900n後，有多大變形？（鋼絲的彈性模量為
205000mn/m2）
14、 標距不同的伸長率能否進行比較？為什麼？
15、 現有標準圓形長、短試件各一根，原始直徑d0=10mm，經拉伸試驗，測得其延伸率δ5
和δ10均為25%，求兩試件拉斷時的標距長度？這兩個試件中那乙個塑性較好？為什麼？
16、 常用的硬度試驗方法有幾種？其應用範圍如何?這些方法測出的硬度值能否進行比較？
17、 甲乙丙丁四種材料的硬度分別是45hrc，90hrb，800hv，240hbs，試比較這四種材料硬
度的高低。
18、 下列各種工件應採取何種硬度試驗方法來測定其硬度？（寫出硬度符號）
銼刀、黃銅軸套、**狀態的各種非合金鋼鋼材、硬質合金刀片、耐磨工件的表面硬化層、調質態的工具機主軸、鑄鐵工具機床身、鋁合金半成品
19、在什麼條件下應用布氏硬度比洛氏硬度試驗好？布氏硬度試驗有何侷限？
20、當某一材料的斷裂韌度kic=62mpa.m1/2，材料中裂紋的長度2a=5.7mm時，要使裂紋失穩擴充套件而導致斷裂，需要多大的應力？（設y=√π）
21、 反映材料受衝擊載荷的效能指標是什麼?不同條件下測得的這種指標能否進行比較？怎
樣應用這種效能指標？
22、 αk與kic的概念有何不同？
23、 疲勞破壞是怎樣形成的？提高疲勞壽命的方法有哪些?為什麼表面粗糙和零件尺寸增大
能使材料的疲勞強度值減小？
24、 同樣材料同樣大小的試樣，乙個表面光滑，乙個表面有裂紋，那個疲勞強度高？為何？
25、 零件使用中所承受的交變應力是否一定要低於疲勞極限？有無零件的交變應力高於疲
勞極限的情況？
26、 工程材料有哪些物理效能和化學效能？
27、 什麼是材料的工藝效能？
習題二金屬與合金晶體結構和相圖
1、 計算麵心立方晶格的致密度。
2、 鐵的原子半徑為0.124nm，試計算體心立方和麵心立方的晶格常數。
3、 已知ｃｕ的原子直徑為2.56ａ，求ｃｕ的晶格常數，並計算1mm３ｃｕ中的原子數。
4、 填空題：
（1）晶體與非晶體結構上的最根本的區別是
（2）γ-fe的乙個晶胞內的原子數為
（3）結晶過程是依靠兩個密切聯絡的基本過程來實現的，它們是（ ）和（ ）。
5、選擇題
（1）晶體中的位錯屬於
a. 體缺陷 b.面缺陷 c.線缺陷
（2）金屬結晶時，冷卻速度越快，其實際結晶溫度將
a. 越高 b.越低 c.越接近理論結晶溫度
（3）為了細化晶粒，可採取的措施是
a. 快速澆注 b.加變質劑 c.以砂型代替金屬型
6、 什麼是過冷度？過冷度與冷速有何關係？過冷度對金屬結晶後晶粒大小有何影響？
7、 液態金屬發生結晶的必要條件是什麼？
8、 晶粒大小對力學效能有何影響？為什麼？簡述在凝固階段細化晶粒的途徑？
9、 為何單晶體具有各向異性，而多晶體在一般情況下不顯示出各向異性？
10、如果其他條件相同，試比較下列鑄造條件下，鑄件晶粒大小：
（1）金屬模澆注與砂模澆注
（2）鑄成薄件與鑄成厚件
（3）澆注時採用震動和不採用震動
11、什麼是固溶體？固溶體有何晶格特性和效能特點？何謂固溶強化？
12、試述固溶強化、加工硬化和瀰散強化的強化原理，並說明三者的區別。
13、什麼是金屬化合物？金屬化合物有何晶格特徵和效能特點？何謂瀰散強化？
14、判斷下列情況是否有相變：液態金屬結晶，同素異晶轉變
15、已知ａ熔點600℃與ｂ熔點500℃在液態無限互溶；在固態300℃時ａ溶於ｂ的最大溶解度為30%，室溫時為10%，但ｂ不溶於ａ，在300℃時，含40%ｂ的液態合金發生共晶反應，求：
（１）作出ａ－ｂ合金相圖
（２）分析20%ａ，45%ａ和80%ａ等合金的結晶過程，並確定室溫下的組織組成物和相組成物的相對量。
16、乙個二元共晶反應如下：ｌ（75%）＝α（15%）＋β（95%）
（１）含50%ｂ的合金完全凝固時：
（ａ）初晶α與共晶（α＋β）的重量百分數
（ｂ）α相和β相的重量百分數
（ｃ）共晶體中α相和β相的重量百分數
（２）若顯微組織中測出β初晶與（α＋β）共晶各佔一半，求該合金成分
17、有形狀、尺寸相同的兩個ｃｕ－ｎｉ合金鑄件，乙個含９０％ｎｉ，乙個含５０％ｎｉ，鑄造後自然冷卻，問哪個鑄件的偏析比較嚴重。
18、現有a、b兩組元，其熔點b＞a，組成二元勻晶相圖，試分析以下說法是否正確？
（1）a、b兩組元的晶格型別可以不同，但原子大小一定要相等
（2）其中任一合金k，在結晶過程中由於固相成分沿固相線變化，故結晶出來的固溶體中的含b量始終高於原液相中的含b量。
（3）固溶體合金按勻晶相圖平衡結晶時，由於不同溫度下結晶出來的固溶體成分和剩餘液相成分都不相同，所以固溶體的成分是不均勻的。
19、何謂同素異晶轉變？試畫出純鐵的結晶冷卻曲線和晶體結構變化圖？
20、默畫鐵碳相圖，並標註其關鍵點、線的成分和溫度，標註各相區的相組成和組織組成物。寫出共晶和共析反應式，並指出共晶和共析的異同點。
21、何謂碳素鋼？何謂白口鐵？兩者的成分、組織和效能有何差別？
22、為何鑄造合金常選用接近共晶成分的合金？為何要進行壓力加工的合金常選用單相固溶體合金？
23、比較下列名詞的異同：
（１）α-fe，α相與鐵素體，γ-fe，γ相與奧氏體；
（２）fe３cⅰ，fe３cⅱ，fe３cⅲ，fe３c共晶，fe３c共析
（3）相成分與組織組分，高溫萊氏體和**萊氏體
24、默畫出鐵碳相圖。填出各區域的相組分和組織組分。分析碳的質量分數分別為0.
4%，0.77%，1.2%的結晶過程。
指出這三種鋼在1400℃、1100℃和800℃時奧氏體中的碳的質量分數。
25、說明含碳量分別為3.2%，4.3%和4.7%的鐵碳合金的結晶過程和室溫組織。
26、設珠光體的硬度為200hbs，伸張率δ＝20%，鐵素體硬度80hbs，伸張率δ＝50%，計算ｗc＝0.45%碳鋼的延伸率與硬度。
27、依據鐵碳相圖，解釋下列現象：
（1）在室溫下，ｗc＝0.8%的碳鋼比ｗc＝0.4%的碳鋼硬度高，比ｗc＝1.2%的碳鋼強度高。
（2）鋼鉚釘一般用低碳鋼製造
（3）綁紮物件一般用鐵絲（鍍鋅低碳鋼絲），而起重機吊重物時都用鋼絲繩（用60，65鋼製造）
（4）在1000℃時，ｗc＝0.4%的鋼能進行鍛造，而ｗc＝4.0%的鑄鐵不能鍛造。
（5）鉗工鋸削t8，t10，t12等退火鋼料比鋸削10，20鋼費力，且鋸條易磨鈍。
（6）鋼適合壓力加工成形，而鑄鐵適合鑄造成形。
（7）**萊氏體的塑性比珠光體差
28、依據鐵碳相圖計算，
（1）室溫下，含碳0.6%的鋼中珠光體和鐵素體各佔多少？
（2）室溫下，含碳1.2%的鋼中珠光體和二次滲碳體各佔多少？
（3）鐵碳合金中，二次滲碳體和三次滲碳體的最大百分含量？
（4）用槓桿定理計算珠光體、萊氏體在其共析溫度、共晶溫度時相組成物的相對量。
29、某工廠倉庫有許多碳鋼鋼材（退火態），由於鋼材混雜，不知道化學成分，現將其中一根，經金相分析，發現其組織為珠光體+鐵素體，其中鐵素體佔80%，問此鋼含碳量大約為多少？
30、對某退火碳素鋼進行金相分析，其組織的相組成物為鐵素體+滲碳體（粒狀），其中滲碳體佔18%，問此鋼含碳量大約是多少？
31、對某退火碳素鋼進行金相分析，其組織的相組成物為鐵素體+滲碳體（網狀），其中珠光體佔93%，問此鋼含碳量大約是多少？
32、現有兩種鐵碳合金，其中一種合金的顯微組織中珠光體量佔75%，鐵素體量佔25%，另一種合金顯微組織中珠光體佔92%，二次滲碳體量佔8%，求出兩類合金中碳的含量。
33、同樣形狀和大小的兩塊鐵碳合金，其中一塊是低碳鋼，一塊是白口鑄鐵，用什麼簡單的方法可迅速將它們區分開來？
34、在平衡條件下，45、t8、t12鋼的硬度、塑性和強度孰大孰小？
35、鑄鋼和鑄鐵的含碳量一般在什麼範圍？它們在應用上有何區別？
36、判斷題
（1）鐵素體的本質是碳在α-fe中的間隙相。（ ）
（2）20鋼比t12鋼的碳質量分數高。（ ）
（3）發生共析反應的鐵碳合金，其含碳量必須是0.77%。
37、填空題
（1）珠光體的本質是
（2）在鐵碳合金室溫平衡組織中，含ｆｅ３ｃⅱ最多的合金成分點為含低溫萊氏體最多的合金成分點
38、選擇題
（1）奧氏體是（）
a.碳γ-fe中的間隙固溶體 b.碳α-ｆｅ中的間隙固溶體 c.碳γ-fe中的有限固溶體
（2）珠光體是一種（ ）
a.單相固溶體 b.兩相混合物 c.fe與c的化合物
（3）t10鋼的碳的質量分數
a.0.1% b.1.0% c.10%
（4）鐵素體的機械效能特點是
工程材料及成型技術 A卷答案及評分標準
a卷答案及評分標準 一 填空題 每題5分，共20分 1 所有的固態物質就其原子 或分子 排列的規則性來分類，可分為兩大類，其中把內部原子 或分子 呈週期性規則排列的物質稱為 晶體 否則稱為 非晶體 2 絕大多數金屬的晶體結構都屬於 體心立方 麵心立方 和 密排六方 三種典型的緊密結構。3 機械工程材...
《工程材料及成型技術》講稿
緒論一 材料技術與成形工藝 材料 製造物品的物質 原材料 物質生產活動是人類生存和社會發展的基礎，因此，材料和應用便成了人類社會發展和文明程序的重要標誌。我國在材料工藝方面為人類文明作出過傑出貢獻 六千多年前創造了以製陶術為代表的仰韶文化 隨後的陶瓷技術一直領先世界。商周時期創造了青銅冶煉技術為 代...
工程材料及成形技術習題答案
班級姓名 學號2013年2月 5月 習題一工程材料的效能 一 名詞解釋 s b e 1 k hb hrc 二 填空題 1 材料常用的塑性指標有 和 兩種，其中用 表示塑性更接近材料的真實變形。2 檢驗淬火鋼成品的硬度一般用 洛氏硬度hrc 而布氏硬度是用於測定 較軟 材料的硬度。3 零件的表面加工質...