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机械工程材料课后习题答案

于永泗齐民

1-1、可否通过增加零件尺寸来提高其弹性模量。

解：不能，弹性模量的大小主要取决于材料的本性，除随温度升高而

逐渐降低外，其他强化材料的手段如热处理、冷热加工、合金化等对

弹性模量的影响很小。所以不能通过增大尺寸来提高弹性模量。

1-2、工程上的伸长率与选取的样品长度有关，为什么？

解：伸长率等于，当试样(d)不变时，增加，那么伸长率δ下降，只有

当/为常数时，不同材料的伸长率才有可比性。所以伸长率与样品长

度有关。

1-3、和两者有什么关系？在什么情况下两者相等？

解：为应力强度因子，为平面应变断裂韧度，为的一个临界值，当增

加到一定值时，裂纹便失稳扩展，材料发生断裂，此时，两者相等。

1-4、如何用材料的应力-应变曲线判断材料的韧性？

解：所谓材料的韧性是指材料从变形到断裂整个过程所吸收的能量，

即拉伸曲线〔应力-应变曲线〕与横坐标所包围的面积。

2-1、从原子结构上说明晶体与非晶体的区别。

解：原子在三维空间呈现规那么排列的固体称为晶体，而原子在空间

呈无序排列的固体称为非晶体。晶体长程有序，非晶体短程有序。

2-2、立方晶系中指数相同的晶面和晶向有什么关系？

解：相互垂直。

2-4、合金一定是单相的吗？固溶体一定是单相的吗？

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解：合金不一定是单相的，也可以由多相组成，固溶体一定是单相的。

3-1、说明在液体结晶的过程中晶胚和晶核的关系。

解：在业态经书中存在许多有序排列飞小原子团，这些小原子团或大

或小，时聚时散，称为晶胚。在以上，由于液相自由能低，晶胚不会

长大，而当液态金属冷却到以下后，经过孕育期，到达一定尺寸的晶

胚将开始长大，这些能够连续长大的晶胚称为晶核。

3-2、固态非晶合金的晶化过程是否属于同素异构转变？为什么？

解：不属于。同素异构是物质在固态下的晶格类型随温度变化而发生

变化，而不是晶化过程。

3-3、根据匀晶转变相图分析产生枝晶偏析的原因。

解：①枝晶偏析：在一个枝晶范围内或一个晶粒范围内，成分不均匀

的现象叫做枝晶偏析。②结合二元匀晶转变相图可知，枝晶偏析产生

的原因是固溶体合金的结晶只有在“充分缓慢冷却〞的条件下才能得

到成分均匀的固溶体组织。然而在实际生产中，由于冷速较快，合金

在结晶过程中，固相和液相中的原子来不及扩散，使得先结晶出的枝

晶轴含有较多的高熔点元素，而后结晶的枝晶中含有较多低熔点元

素。③冷速越快，液固相间距越大，枝晶偏析越严重。

3-4、结合相图分析含0.45%C、1.2%C和3.0%C的Fe-C合金在缓慢

冷却过程中的转变及室温下的组织。

解：①0.45%C:L→L+δ→L+δ+γ→L+γ→γ→γ+e→P+γ+α。室温

组织：P+α②1.2%C：L→L+γ→γ+二次渗碳体→二次渗碳体。室温

组织：P+二次渗碳体。③3.0%C：L→L+γ→L+γ+Le→γ+Le+二次渗

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碳体→P+γ+二次渗碳体+一次渗碳体→Le’+二次渗碳体+P。室温组

织：Le’+二次渗碳体+P。

3-6、说明Fe-C合金中5种类型渗碳体的形成和形态特点。

解：一次渗碳体：由液相直接析出，黑色的片层。二次渗碳体：含

碳量超过0.77%的铁碳合金自1148℃冷却至727℃时，会从奥氏体中

析出二次渗碳体。沿奥氏体晶界呈网状排列。三次渗碳体：铁碳合

金自727℃向室温冷却的过程中，从铁素体析出的为三次渗碳体。不

连续网状成片状分布于铁素体晶界。共晶渗碳体：共晶白口铸铁由

液态冷却到1148℃是发生共晶反响，产生共晶奥氏体和共晶渗碳体。

为白色基体。共析渗碳体：共析钢液体在发生共析转变时，由奥

氏体相析出铁素体和共析渗碳体。为黑色的片层。

3-7、说明金属实际凝固时，铸锭的3中宏观组织的形成机制。

解：铸锭的宏观组织由表层细晶区、柱状晶区和中心等轴晶区3个晶

区组成。①表层细晶区：当高温的液体金属被浇注到铸型中时，液体

金属首先与铸