工程材料及成形技术基础课课后习题参考答案.docx

工程材料及成形技术基础课课后习题参考答案 第一章： 1-1 机械零件在工作条件下可能承受哪些负荷？这些负荷对零件产生什么作用？ 答： 机械零件在工作条件下可能承受到力学负荷、热负荷或环境介质的作用（单负荷或复 合负荷的作用）。力学负荷可使零件产生变形或断裂；热负荷可使零件产生尺寸和体积的改变，产生热应力，热疲劳，高温蠕变，随温度升高强度降低（塑性、韧性升高），承载能力下降；环境介质可使金属零件产生腐蚀和摩擦磨损两个方面、对高分子材料产生老化作用。1-3 σs、σ0.2 和 σb 含义是什么？什么叫比强度？什么叫比刚度？ 答：σs－Ps∕F0,屈服强度，用于塑性材料。 σ0.2－P0.2∕F0,产生 0.2％残余塑性变形时的条件屈服强度，用于无明显屈服现象的材料。 σb－Pb∕F0,抗拉强度，材料抵抗均匀塑性变形的最大应力值。比强度－材料的强度与其密度之比。 比刚度－材料的弹性模量与其密度之比。思考１－１、１－２. 2-3 晶体的缺陷有哪些？可导致哪些强化？ 答：晶体的缺陷有： ⑴点缺陷——空位、间隙原子和置换原子，是导致固溶强化的主要原因。 ⑵线缺陷——位错，是导致加工硬化的主要原因。 ⑶面缺陷——晶界，是细晶强化的主要原因。2-5 控制液体结晶时晶粒大小的方法有哪些？ 答： 见 P101.3.4.2 液态金属结晶时的细晶方法。⑴增加过冷度；⑵加入形核剂（变质处理）；⑶机械方法（搅拌、振动等）。 2-8 在铁-碳合金中主要的相是哪几个？可能产生的平衡组织有哪几种？它们的性能有什么特点？ 答：在铁-碳合金中固态下主要的相有奥氏体、铁素体和渗碳体。可能产生的室温平衡组织有铁素体加少量的三次渗碳体（工业纯铁），强度低塑性好；铁素体加珠光体（亚共析钢），珠光体（共析钢），珠光体加二次渗碳体（过共析钢），综合性能好；莱氏体加珠光体加二次渗碳体（亚共晶白口铸铁），莱氏体（共晶白口铸铁），莱氏体加一次渗碳体（过共晶白口铸铁），硬度高脆性大。 思考题 铁-碳合金相图反映了平衡状态下铁-碳合金的成分、温度、组织三者之间的关系，试回答： ⑴ 随碳质量百分数的增加，铁-碳合金的硬度、塑性是增加还是减小？为什么？ ⑵ 过共析钢中网状渗碳体对强度、塑性的影响怎样？ ⑶ 钢有塑性而白口铁几乎无塑性，为什么？ ⑷ 哪个区域的铁-碳合金熔点最低？哪个区域塑性最好？ * ⑸ 哪个成分结晶间隔最小？哪个成分结晶间隔最大？ 答： ⑴ 随碳质量百分数的增加，硬度增加、塑性减小。因为随碳质量百分数的增加，渗碳体量增加而硬度增加，铁素体量减少而塑性减少。即硬度只与渗碳体量多少有关，塑性只与铁素体量多少有关。 ⑵ 过共析钢中网状渗碳体对强度、塑性均降低。因为网状渗碳体破坏了基体的连续性导致强度下降。 ⑶ 塑性主要与铁-碳合金中的铁素体相含量多少有关，铁素体相含量越多塑性越好。钢含碳量低（ωc＜2.11％）铁素体相含量多形成综合力学性能好的珠光体为基体而有塑性， 白口铁含碳量高（ωc＞2.11％）,渗碳体相含量高形成硬而脆的莱氏体为基体而几乎没有塑 性。 ⑷ 共晶点成分合金（ωc﹦4.3％）的熔点最低，奥氏体区（GSEJNG）塑性最好（面心立方晶格）。 * ⑸ C 点共晶成分（ωc＝4.3％）、组元纯铁 Fe（ωc﹦0％）及渗碳体 Fe3C（ωc﹦ 6.69％）的结晶间隔最小（为零），E 点（ωc＝2.11％）成分结晶间隔最大。 简述 ωc﹦0.4％的钢从液态冷却到室温时的结晶过程及组织。答： ωc﹦０.４％的钢属于亚共析钢，结晶过程为： Ｌ → Ｌ﹢Ａ → Ａ → Ａ﹢Ｆ → Ｐ﹢Ｆ 思考 ２－２ ２－４ ２－６ 第二章： 3-1 什么是珠光体、贝氏体、马氏体？它们的组织及性能有何特点？ 答： 珠光体（P）—铁碳合金平衡状态下，在 PSK 线（727℃）发生共析转变的转变产物，即铁素体片和渗碳体片交替排列的机械混合物组织。强度比铁素体和渗碳体都高，塑性、韧性和硬度介于铁素体和渗碳体之间。热处理后可得到在铁素体基体上分布着粒状渗碳体的 粒状珠光体，综合性能更好。 贝氏体（B）—从550℃到 Ms 范围内中温转变、半扩散型转变的非平衡组织，即含过饱和碳的铁素体和渗碳体的非片层状混合物组织。按组织形态不同分羽毛状的上贝氏体 （B 上）和针片状的下贝氏体（B 下）。上贝氏体脆性大无实用价值，下贝氏体的铁素体针细小， 过饱和度大，碳化物弥散度大，综合性能好。 马氏体（M）—Ms-Mf 之间低温转变、非扩散型转变的非平衡组织，即过饱和碳的α 固溶体。体心正方晶格，分板条马氏体（低碳马氏体ωc＜0.20％,位错马氏体），强韧性较好；针状马氏体（高碳马氏体 ωc＞1.0％，孪晶马氏体），大多硬而脆；ωc 在 0.2％～1.0％ 之间为两者的混合组织。马氏体的含碳量越多，硬度越高，马