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⼯程材料与机械制造基础课后习题答案 《⼯程材料及机械制造基础》习题答案齐乐华主编 第⼀章材料的种类与性能（P7） １、⾦属材料的使⽤性能包括哪些？ ⼒学性能、物理性能、化学性能等。 ２、什么是⾦属的⼒学性能？它包括那些主要⼒学指标？ ⾦属材料的⼒学性能：⾦属材料在外⼒作⽤下所表现出来的与弹性和⾮弹性反应相关或涉及⼒与应变关系的性能。主要包括：弹 性、塑性、强度、硬度、冲击韧性等。 ３、⼀根直径10mm的钢棒，在拉伸断裂时直径变为8.5mm，此钢的抗拉强度为450Mpa，问此棒能承受的最⼤载荷为多少？断⾯收 缩率是多少？ F=35325N ψ=27.75% ４、简述洛⽒硬度的测试原理。 以压头压⼊⾦属材料的压痕深度来表征材料的硬度。 5、什么是蠕变和应⼒松弛？ 蠕变：⾦属在长时间恒温、恒应⼒作⽤下，发⽣缓慢塑性变形的现象。 应⼒松弛：承受弹性变形的零件，在⼯作过程中总变形量不变，但随时间的延长，⼯作应⼒逐渐衰减的现象。 6、⾦属腐蚀的⽅式主要有哪⼏种？⾦属防腐的⽅法有哪些？ 主要有化学腐蚀和电化学腐蚀。 防腐⽅法： 1）改变⾦属的化学成分；2）通过覆盖法将⾦属同腐蚀介质隔离；3）改善腐蚀环境；4）阴极保护法。 第⼆章材料的组织结构 （P26） 1、简述⾦属三种典型结构的特点。 体⼼⽴⽅晶格：晶格属于⽴⽅晶系，在晶胞的中⼼和每个顶⾓各有⼀个原⼦。每个体⼼⽴⽅晶格的原⼦数为：2个。塑性较好。 ⾯⼼⽴⽅晶格：晶格属于⽴⽅晶系，在晶胞的8个顶⾓和6个⾯的中⼼各有⼀个原⼦。每个⾯⼼⽴⽅晶格的原⼦数为：4个。塑性优于 体⼼⽴⽅晶格的⾦属。 密排六⽅晶格：晶格属于六⽅棱柱体，在六棱柱晶胞的12个项⾓上各有⼀个原⼦，两个端⾯的中⼼各有⼀个原⼦，晶胞内部有三个 原⼦。每个密排六⽅晶胞原⼦数为：6个，较脆 2、⾦属的实际晶体中存在哪些晶体缺陷？它们对性能有什么影响？ 存在点缺陷、线缺陷和⾯缺陷。使⾦属抵抗塑性变形的能⼒提⾼，从⽽使⾦属强度、硬度提⾼，但防腐蚀能⼒下降。 3、合⾦元素在⾦属中存在的形式有哪⼏种？各具备什么特性？ 存在的形式有固溶体和⾦属化合物两种。合⾦固溶在⾦属中引起固溶强化，使合⾦强度、硬度提⾼，塑性、韧性下降。⾦属化合物 提⾼合⾦的强度和硬度。4、什么是固溶强化？造成固溶强化的原因是什么？ 固溶强化：因溶质原⼦的溶⼊引起合⾦强度、硬度升⾼的现象。 原因：固溶体中溶质原⼦的溶⼊引起晶格畸变，使晶体处于⾼能状态。 ５、简述聚合物⼤分⼦链的结构与形态。它们对⾼聚物的性能有何影响？ 聚合物⼤分⼦链的结构分为线性结构和体型结构。线性结构具有良好的塑性和弹性，加热可软化，冷却后变硬，易于成形，可反复 使⽤。体型结构有较好的耐热性、尺⼨稳定和机械强度，但弹性、塑性低，脆性⼤，不能塑性加⼯，不能反 复使⽤。 ６、陶瓷的典型组织由哪⼏种组成？它们各具有什么作⽤？ 由晶体相、玻璃相和⽓相组成。晶体相晶粒细⼩晶界⾯积⼤，材料强度⼤，空位和间隙原⼦可加速烧结时的的扩散，影响其物理性 能；玻璃相起黏结分散的晶体相降低烧结温度，抑制晶体长⼤和充填空隙等作⽤；⽓相造成应⼒集中，降低强度、降低抗电击穿能 ⼒和透明度。 ７、从结构⼊⼿⽐较⾦属、⾼聚物、陶瓷三种材料的优缺点。 ８、⾦属结晶的基本规律是什么？ ⾦属结晶由形核和长⼤两部分组成，并存在过冷度。 ９、如果其他条件相同，试⽐较在下列铸造条件下，铸件晶粒的⼤⼩。（1）⾦属型浇注与砂型浇注。⾦属型浇注晶粒⼩。 （2）铸成薄件与铸成厚件。铸成薄件晶粒⼩。 （3）浇注时采⽤振动与不采⽤振动。采⽤振动晶粒⼩。 10、过冷度与冷却速度有何关系？它对⾦属结晶过程有何影响？对铸件晶粒⼤⼩有何影响？ 冷却速度越快过冷度越⼤，使晶核⽣长速度⼤于晶粒长⼤速度，铸件晶粒得到细化。冷却速度⼩时，实际结晶温度与平衡温度趋于 ⼀致。 11、何为共晶反应、匀晶反应共析反应？试⽐较三种反应的异同点。 共晶反应：从某种成分固定的合⾦溶液中，在⼀定恒温下同时结晶出两种成分和结构都不同的固相的反应。 共析反应：由⼀种固相在恒温下同时转变成两种新的固相的反应。 匀晶反应：两组元组成的合⾦系，在液态⽆限互溶，在固态也能⽆限互溶，形成固溶体的反应。 12、Pb-Sn相图如图2-29所⽰。 （1）试标出尚未标注的相区的组织； （2）指出组织中含β Ⅱ 最多和最少的成分； （3）指出共晶体最多和最少的成分； （4）指出最容易和最不容易产⽣枝晶偏析的成分： （5）初⽣相α和β、共晶体α+β、⼆次相α Ⅱ及β Ⅱ ，它们在组织形态上的区别？ 画出它们的组织⽰意图。 13、已知A （熔点为600℃）与B （熔