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《工程材料》习题集

材料工程系

金属材料工程教研室

编辑：石继红、马红岩

2006/11/01

第一章金属材料的机械性能

思考题及习题

1．解释下列常用机械性能指标，并说明它们的含义及在工程上的意义。σb、σs、σ0.2、σ-1、δ、Ψ、αK、HB、HRC、HRB。

2．通常提高金属材料的强度往往降低其塑性，试根据强度和塑性指标的含义说明是否材料的强度高塑性就一定低？

3．布氏硬度和洛氏硬度常用来测什么材料？某一钢件毛坯，压头用Φ10mm钢球，载荷为3000公斤，测得压坑直径为3.34mm，问HB、HRC、σb各是多少？

4．说明洛氏硬度的测试原理。

5．某合金由α+β两相组成。如果α%=50％，HBα=40，HBβ=72，试求出该合金的大致硬度。

6．何谓K1？何谓K1c？两者有何区别？

7．简介冲击弯曲试验的试验方法和冲击韧度的计算方法。

8．45钢板在一定热处理后，K1c为20.3～20.9MNm－3/2（30～35），穿透裂纹长度2a＝2mm，为使零件工作安全，实际工作应力应为多少？

9．某零件的最大工作应力为700MPa，其材料的K1c为60MNm－3/2，实际测出该零件存在4mm长的裂纹，问此零件是否可以继续使用?

10．用Q235钢制成的拉伸试棒，直径为Φ10mm，标距长度为50mm，屈服时拉力为18840N，断裂前最大拉力为35320N，将试棒拉断后接起来，量得标距长度为75mm，断裂处端面直径为Φ6.7mm。问此Q235钢的屈服强度σS、抗拉强度σb、伸长率δ和断面收缩率ψ各是多少？

11．低碳钢、中碳钢、灰铸铁和球墨铸铁的拉伸曲线如题1-2图所示。据此：

（1）估计这四种材料的σS、σb、及δ值；

（2）计算这四种材料的E值并加以比较。

700

700

600

500

400

300

200

1000

中碳钢球墨铸铁低碳钢I中、低碳钢球墨铸铁灰铸铁I0.05

中碳钢

球墨铸铁

低碳钢

I

中、低碳钢

球墨铸铁

灰铸铁

I

0.05

放大

100

50

灰铸铁

10205152530

10

20

5

15

ε(%)

题1-2图

12.σS和σ0.2的含义是什么？有何异同？其值大小对材料的冷变形性能和使用性能有什么影响？

13．什么叫缩颈现象？拉伸试验时，如果试棒不出现缩颈现象，是否就意味着这种材料没有发生塑性变形？

14．题1-5图中所示：①为0.45％C碳钢，②为铝青铜，③为0.35％C碳钢，④为硬铝，⑤为纯铜的拉伸曲线。试棒直径均为Φ10mm，标距长度均为100mm。

（1）当应力为380MPa时，各试棒处于何种状态？此时若将载荷去除，各试棒的应变值约为多少？

（2）一根用0.35％C碳钢制成的轴，使用中发现在弹性变形范围内有较大的弯曲变形，此时如果轴的材料减小？若轴的弯曲变形已有塑性变形，也改用上述两种材料，是否可以避免产生塑性变形？

15．有一钢制圆棒，承受7000N的拉伸载荷而未产生塑性变形，但此时的应变值不大于

0.001mm/mm。问该圆棒的截面积最小应是多少？其屈服强度最低是多少？[提示：可根据关系式σe=Eεe进行计算。]

16．在车床上车削长轴，采用两顶尖装夹，车削后总是发现轴的两端直径小而中间直径大。试分析产生这种现象的原因，并提出消除这种现象的方法。

17．在镗孔中，由于镗杆变形的原因，使镗孔后孔的尺寸总是小于预定的尺寸。已知镗杆是用中碳钢制成的，且镗削后镗杆并未发现变形，试说明：

（1）这一现象是因镗杆的何种机械性能不足所引起的；

（2）改用高碳钢或经热处理强化的合金钢制造同一尺寸的镗杆，是否可以避免上述现象；

（3）是否可改用灰铸铁或球墨铸铁来制造这根镗杆？并说明理由。60

50

40

30

20

10

①

①

②

②

③

一④

⑤

05101520253035404550

Δl(mm)题1-5图

18．金属材料的弹性变形和塑性变形各有何特点？当金属材料处于塑性变形形状时，有无弹性变形？当处于弹性变形状态时，有无塑性变形？

19．某种钢材的抗拉强度是550MPa，制成截面尺寸为19mm×31mm的棒料，拉断时的载荷为25×104N，断面尺寸为12.5mm×20mm。问：

（1）该棒料能承受的