工程材料及成技术基础课课后习题参考答案.doc

工程材料及成形技术基础课课后****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、?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。
-∕F0,%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: 。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
1. 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<%)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>%),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﹦%)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=%)、组元纯铁Fe(ωc﹦0%)及渗碳体Fe3C(ωc﹦%)的结晶间隔最小(为零),E点(ωc=%)成分结晶间隔最大。
2. 简述ωc﹦%的钢从液态冷却到室温时的结晶过程及组织。
答: ωc﹦%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<%,位错马氏体),强韧性较好;针状马氏体(高碳马氏体ωc>%,孪晶马氏体),大多硬而脆;%~%之间为两者的