工程材料课后答案专题_基础工程课后答案

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作业01力学性能屈服强度b1-1.下列情况分别是因为哪一个力学性能指标达不到要求？（1）紧固螺栓使用后发生塑性变形。（2）齿轮正常负荷条件下工作中发生断裂。疲劳强度（3）汽车紧急刹车时，发动机曲轴发生断裂。冲击韧度（4）不锈钢圆板冲压加工成圆柱杯的过程中发生裂纹。塑性（5）齿轮工作在寿命期内发生严重磨损。硬度b1-2 下列现象与哪一个力学性能有关？（1）铜比低碳钢容易被锯割。硬度（2）锯条易被折断，而铁丝不易折断。塑性P15 1-4甲、乙、丙、丁四种材料的硬度分别为45HRC、90HRB、800HV、240HBS，试比较这四种材料硬度的高低。答：45HRCHVHV90HRBHB21062(112HRC)21062(11245)445HB7300130HRB730013090183所以，800HV＞45HRC＞240HBS＞90HRB丙>甲>丁>乙作业02a金属结构与结晶判断题F1.凡是由液体凝固成固体的过程都是结晶过程。F2.室温下，金属晶粒越细，则强度越高、塑性越低。选择题bbc1.金属结晶时，冷却速度越快，其实际结晶温度将：a.越高b.越低c.越接近理论结晶温度2.为细化晶粒，可采用：a.快速浇注b.加变质剂3.晶体中的位错属于：a.体缺陷b.面缺陷c.以砂型代金属型c.线缺陷d.点缺陷填空题1.晶体与非晶体结构上最根本的区别是,晶体内原子排列是有规则、周期性的。2.γ-Fe的一个晶胞原子数= 4。3.α-Fe、Al、Cu、Ni、V、Mg、Zn各属何种晶体结构：体心立方α-Fe、V；面心立方Al、Cu、Ni；密排六方4.实际金属晶体中存在Mg、Zn。点、线、面三种缺陷，引起晶格畸变。5.结晶过程是靠两个密切联系的基本过程来实现的，它们是：形核和晶核长大。6.当对金属液体进行变质处理时，变质剂可起到增加晶核数量的作用。7.过冷度是指理论结晶温度与实际结晶温度之差。8.在实际应用中，细晶粒金属材料往往具有较好的常温力学性能，细化晶粒常采用提高过冷度、变质处理和振动结晶等措施。作业02b填空题1.溶质溶入使固溶体的强度和硬度其原因是合金结晶与相图提高，这种现象叫固溶强化，晶格畸变，引起变形抗力增加。2.间隙固溶体与间隙相的区别是：相同，间隙相的晶格类型与任一组元都不同。间隙固溶体的晶格类型与溶剂3.共晶转变的特点是转变过程温度恒定不变。4.与纯金属相比，合金具有更高的强度、硬度。问答题将20kg纯铜和30kg纯镍熔化后慢冷至T1温度，求此时：(1)液、固两相L和α的化学成分(2)两相的相对重量(3)两相的质量答：整个合金含Ni的质量分数为:X = 30/(20+30)= 60%(1)两相的化学成分：wL(Ni)= 50%wα(Ni)= 80%(2)两相的相对重量为：液相mL=(80-60)/(80-50)≈67%固相mα= 1-67% = 33%(2)两相的质量为：a b c液相ML= 50×67% ≈33(kg)固相mα= 50-33 = 17(kg)作业02c判断题FTFFFe-C相图1.铁素体的本质是碳在α-Fe中的间隙相。2.珠光体P实质上是由铁素体F和渗碳体Fe3C两个相组成。3.在铁碳合金平衡结晶过程中，只有碳含量为4.3%的铁碳合金才能发生共晶反应。4.退火状态（接近平衡组织）的亚共析钢中，碳含量为0.45%比0.20%的塑性和强度都高。选择题a1.奥氏体是：a.碳在γ-Fe 中的间隙固溶体c.碳在α-Fe 中的置换固溶体b.碳在α-Fe 中的间隙固溶体b2.珠光体是一种：a.单相固溶体b.两相混合物c.Fe 与C 的化合物问答题B2.用显微镜观察某亚共析钢，估计其中的含珠光体的体积分数为80%，估算此钢的碳含量。答：亚共析钢室温组织是由珠光体P和铁素体F组成P的C含量XP= 0.77%F的C含量XF≈0 %(1)珠光体的相对重量P ≈P的体积分数= 80%铁素体的相对重量F = 1-P = 1-80% = 20%(2)钢的C含量X= XPP +XFF = 0.77% ×80% + 0% ×20% ≈0.62%选择题acc1.奥氏体A向珠光体P的转变是：a.扩散型转变b.非扩散型转变a.索氏体Sb.下贝氏体B下c.半扩散型转变d.珠光体P2.共析钢的过冷A在550～350℃的温度区间等温转变时,所形成的组织是：c.上贝氏体B上c.碳含量3.马氏体M的硬度取决于：a.冷却速度b.转变温度填空题1.在过冷奥氏体等温转变产物中，P和T都是层片状的珠光体型组织，小但T的层片间距较。2.用光学显微镜观察,上B的组织特征呈羽毛状,而下B则呈黑色针状。3.马氏体的显微组织形态主要有板条状、片（针）状两种。其中板条状M的韧性较好。问答题直径为10mm 的共析钢小试样加热Ac1+30℃，用图示的冷却曲线进行冷却，各得到的什么组织，属于什么热处理方法？答：a:M + A′单液淬火b:M + A′分级淬火c:T + M + A′油冷淬火d:下B e:S f:P g:P 等温淬火正火球化退火等温退火作业03b判断题FFFT热处理工艺1.高合金钢既具有良好的淬透性，也具有良好的淬硬性。2.表面淬火既能改变钢的表面组织，也能改变心部组织和性能。3.经退火后再高温回火的钢，能得到回火S组织，具有良好的综合机械性能。4.钢的淬透性高，则其淬透层的深度也越大。选择题Ab1.淬硬性好的钢具有：a.高的合金元素含量b.高的含C量c.低的含C量a2.对形状复杂、截面变化大的零件进行淬火时，应选用：a.高淬透性钢b.中淬透性钢c.低淬透性钢选择题Bbabbcc3.直径为10mm的40钢的常规淬火温度大约为：（Ac3=780℃）a.750℃b.850℃c.920℃4.上述正确淬火后的显微组织为：a.Mb.F + Mc.M + P5.完全退火主要适用于：a.共析钢b.亚共析钢c.过共析钢c.正火后进行c.900～950℃d.1000～1050℃6.钢的回火处理是在：a.退火后进行b.淬火后进行7.20钢的渗C温度范围是：a.600～650℃b.800～820℃8.钢的淬透性主要取决于：a.C含量b.冷却介质c.合金元素填空题1.球化退火的主要目的是降低硬度，提高切削性及韧性，它主要适用于过共析钢。2.亚共析钢和过共析钢的正常淬火温度范围分别是Ac3+ 30～50℃和Ac1+ 30～50℃。3.淬火钢进行回火的目的是减少或消除淬火应力，调整力学性能，稳定工件的组织和尺寸。回火温度越高，钢的强度与硬度越低。4.钢的淬透性越高，则其C曲线的位置越靠右说明临界冷却速度越小。，作业04a钢-结构钢判断题F1.所有的合金元素都能提高钢的淬透性。F2.合金元素对钢的强化效果主要是固溶强化。填空题1.除Co、Al外，几乎所有的合金元素都使Ms点下降。2.20钢属于优质碳素结构或渗碳钢。可制造冲压、焊接件或小型渗碳件3.Q345(16Mn)是低合金高强度结构钢，可制造桥梁4.40Cr 是合金调质钢，可制造车床齿轮。5.20CrMnTi是合金渗碳钢, 最终热处理工艺是渗碳+淬火+低温回火。6.60Si2Mn 是合金弹簧钢钢。作业04b工具-特殊钢判断题F1.T8钢比T12和40钢有更好的淬透性和淬硬性。FFFTTFT2.T8钢与20MnVB相比，淬硬性和淬透性都较低。3.调质钢的合金化主要是考虑提高其红硬性。4.高速钢需要反复锻造是因为硬度高不易成型。5.高速钢采用很高温度淬火，其目的是使碳化物尽可能多地溶入A中，从而提高钢的红硬性。6.A型不锈钢可采用加工硬化提高强度。7.A不锈钢的热处理工艺是淬火后低温回火处理。8.GCr15钢制造的高精度丝杠于淬火后进行冷处理，可消除残余A，以提高尺寸稳定性。填空题1.T12 是碳素工具钢，可制造锯条、量规。2.9SiCr是合金量具刃具钢，可制造板牙、丝锥。3.5CrMnMo是热作模具钢，可制造中型锤锻模。4.Cr12MoV 是冷作模具钢，可制造冷冲模。5.1Cr13 是M型不锈钢钢，可制造汽轮机叶片。作业05判断题FTF铸铁1.可锻铸铁在高温时可以进行锻造加工。2.球墨铸铁可通过调质处理和等温淬火工艺提高其机械性能。3.可以通过球化退火使灰铸铁变成球墨铸铁。填空题1.影响石墨化的主要因素是化学成分和冷却速度。2.灰铸铁中C主要以片状的石墨形式存在。3.可锻铸铁中石墨的形态为团絮状。4.球墨铸铁中石墨的形态为球状，应力集中效应小，所以其强度、塑韧性较灰铸铁高。5.HT200牌号中“HT”表示灰铸铁, “200”表示σb≥200MN/m2。6.生产球墨铸铁常选用稀土Mg作球化剂。7.形状复杂的大型铸铁件在500～600℃进行时效处理,目的是消除内应力。作业06填空题非铁金属1.H59属于普通黄铜，“59”表示含Cu 59%。2.ZCuSn10P1属于铸造Sn青铜，“10”表示含Sn10%。3.QBe2属于Be青铜，“2”表示含Be 2%。4.ZChSnSb11-6属于Sn基轴承合金，“11”表示含Sb11%。5.LC4属于超硬Al合金，LF21属于防锈Al合金。6.铝合金件淬火后于140℃进行时效处理，目的是提高强度。7.下列材料常用的强化方法：紫铜——冷变形强化（加工硬化）45钢——固溶强化（淬火）LY12 ——时效强化HT350 ——孕育处理ZL102 ——变质处理作业13选材1.欲做下列零件，试为其各选一材料。（待选材料：ZChPb16-16-

2、Q195、45、65Mn、T13）答：小弹簧——65Mn高速轴承——ZChPb16-16-2螺钉——Q195锉刀——T13齿轮——45第2、3题的待选材料：H68、20CrMnTi、T10、GCr9、60Si2Mn、45、15MnV、2Cr13、LC6、40Cr、Cr12MoV2.某汽车变速箱齿轮，要求σb≥1050MPa，AK≥52J，齿面硬度≥HRC58，试选一材料，制定最终热处理工艺及加工工艺路线及加工工艺路线。答：选材——20CrMnTi力学性能——σb≥1080MPa，AK≥55J，齿面HRC≥58~64。热处理工艺——930℃渗C + 850℃油淬+ 870℃油淬+ 200℃回火3.某连杆螺栓，要求σb≥950MPa, σs≥700MPa，AK≥45J，试选一材料，制定最终热处理工艺及加工工艺路线答：选材——40Cr力学性能——σb≥980MPa，σs≥785MPa，AK≥47J。热处理工艺——850℃油淬+ 520℃回火（水或油冷）渗C钢的热处理、力学性能（摘自GB/T3077－1999）p90淬透性低钢号20Cr机械性能第一次第二次sb淬火, ℃淬火, ℃MPaMPa780~820 880 水油540835水油850 油870 油85383510801175aKJ455578中20CrMnTi高18Cr2Ni4WA950 空气850 空气（渗C: 930℃，回火：200 ℃）调质钢热处理、力学性能（摘自GB/T3077－1999）p92钢号4540MnB40Cr35CrMo淬火℃840水850油850油850油回火℃600水油500水油520水油550水油力学性能sbaKMPaMPaJ******63