機械工程材料習題答案王章忠主編第二版

1、s第一章作業(yè)第一章作業(yè)1－3現(xiàn)有一碳鋼制支架剛性不足，采用以下三種方法中的哪種方法可有效解決此問題？為什么？①改用合金鋼；②進行熱處理改性強化；③改變該支架的截面與結構形狀尺寸。答：選③，改變該支架的截面與結構形狀尺寸。因為金屬材料的剛度決定于基體金屬的性質(zhì)，當基體金屬確定時，難于通過合金化、熱處理、冷熱加工等方法使之改變。1－4對自行車座位彈簧進行設計和選材，應涉及到材料的哪些主要性能指標？答：強度、彈性、疲勞極限。1－9傳統(tǒng)的強度設

2、計采用許用應力[σ]=σ0.2n為什么不能一定保證零件的安全性？有人說：“安全系數(shù)n越大，零件工作時便越安全可靠?！保阍鯓诱J識這句話？答：傳統(tǒng)的強度設計采用[σ]=σ0.2n，都是假設材料是均勻無缺陷的，而實際上材料中存在著既存或后生的微小宏觀裂紋，因此在實際的強度設計中還應考慮材料抵抗脆性斷裂的力學性能指標—斷裂韌度（KI），只考慮許用應力[σ]=σ0.2n是不能保證零件的安全性的。“n越大，零件越安全”也是不對的，因為[σ]=σ0

3、.2nn增大就會使[σ]降低而犧牲材料的強度，將塑性和韌性取大一些，導致[σ]偏低而零件的尺寸與重量增加，浪費了原材料。1－11一般認為鋁、銅合金的耐蝕性優(yōu)于普通鋼鐵材料，試分析在潮濕性環(huán)境下鋁與銅的接觸面上發(fā)生腐蝕現(xiàn)象的原因。答：潮濕環(huán)境下鋁與銅的接觸面上會發(fā)生電化學腐蝕，因為這時鋁與銅的接觸面因電極電位不同存在著電極電位差而發(fā)生電化學腐蝕。第二章作業(yè)第二章作業(yè)2－1常見的金屬晶體結構有哪幾種？它們的原子排列和晶格常數(shù)有什么特點？－F

4、e、－Fe、Al、Cu、Ni、Cr、V、Mg、Zn各屬何種結構？答：常見晶體結構有3種：⑴體心立方：－Fe、Cr、V⑵面心立方：－Fe、Al、Cu、Ni⑶密排六方：Mg、Zn22已知－Fe的晶格常數(shù)（a=3.6）要大于－Fe的晶格常數(shù)（a=2.89）但為什么－Fe冷卻到912℃轉(zhuǎn)變?yōu)椋璅e時體積反而增大？答：－Fe冷卻到912℃轉(zhuǎn)變?yōu)椋璅e時體積增大，是因為轉(zhuǎn)變之后面心立方的－Fe轉(zhuǎn)變?yōu)轶w心立方的－Fe時致密度變小。－Fe－Fe晶胞原子

5、數(shù)4晶胞原子數(shù)2轉(zhuǎn)變之后－Fe的體積為3.633(47.83)＜2個－Fe的體積22.893(48.27)。2－31gFe在室溫和1000℃時各含有多少個晶胞？答：Fe在室溫下為體心立方，晶胞原子數(shù)為2，這時1gFe的晶胞數(shù)＝(1566.021023)2=5.381021個在1000℃時為面心立方，晶胞原子數(shù)為4，這時1gFe的晶胞數(shù)＝(1566.021023)4＝2.691021個2－4已知銅的原子直徑為2.56，求其晶格常數(shù)，并計算

6、1mm3銅中的原子數(shù)。答：a=a===3.62原子數(shù)＝4晶胞數(shù)＝4＝8.41019個2－6總結說明實際金屬晶體材料的內(nèi)部結構特點。答：實際金屬晶體材料內(nèi)部存在晶體缺陷：⑴點缺陷：空位、間隙原子、置換原子⑵線缺陷：位錯TR(Sn)=（0.4～0.5)(232273)－273=（71～20）(℃)＜25℃所以所以W在1000℃時為冷加工，℃時為冷加工，Sn在室溫下為熱加工在室溫下為熱加工思考題比較沖擊韌度、斷裂韌度的異同點和它們用來衡量材料

7、韌性的合理性。答：相同點：沖擊韌度和斷裂韌度都反映了材料在塑性變形和斷裂的全過程中吸收能量的能力。不同點：沖擊韌度一般只用來評定中低強度鋼的韌性，僅反映材料在一次大能量沖擊加載條件下的抵抗變形與斷裂的能力，只適用于均勻的無缺陷材料。而斷裂韌度是評定材料抵抗脆性斷裂的力學性能指標，表征了材料抵抗裂紋失穩(wěn)擴展的能力。第五章作業(yè)第五章作業(yè)54根據(jù)FeFe3C相圖計算，室溫下，分別為0.2％和1.2％的鋼中組織組成物的相對量。(1)=0.2%P

8、%0.77%=0.2%P%=26%，F(xiàn)%=74%(2)=1.2%P%0.77%(1P%)6.69%=1.2%P%=92.7%，F(xiàn)e3CⅡ％=7.3%55某倉庫中積壓了許多退火狀態(tài)的碳鋼，由于鋼材混雜不知其化學成分，現(xiàn)找出一根，經(jīng)金相分析后發(fā)現(xiàn)組織為珠光體和鐵素體，其中珠光體占75％。問此鋼的碳含量大約為多少？答：＝P%0.77%＝75％0.77％＝0.5775％測試題某碳鋼，相組成中，F(xiàn)％＝93％。求：（1）C％＝？屬哪種鋼？（2）組織

9、組成物的百分比？答：（1）C％＝（1－F％）6.69％＝7％6.69％＝0.4683％，屬亞共析鋼（2）=P％0.77％P％＝60.8％，F(xiàn)％＝1－P％＝39.2％第六章作業(yè)第六章作業(yè)62如下圖所示，T12鋼加熱到Ac1以上，用圖示的各種方法冷卻，分析各自得到的組織。答:a水中淬火M＋Fe3Cb分級淬火M＋Fe3Cc油中淬火M＋T＋Fe3Cd等溫淬火B(yǎng)下＋Fe3Ce正火S＋Fe3Cf完全退火P＋Fe3Cg等溫退火P＋Fe3C63為改善可

10、加工性，確定下列鋼件的預備熱處理方法，并指出所得到的組織：（1）20鋼鋼板（2）T8鋼鋸條（3）具有片狀滲碳體的T12鋼鋼坯答:(1)20鋼鋼板：正火SF；(2)T8鋼鋸條：球化退火球狀P；(3)具有片狀滲碳體的T12鋼鋼坯:球化退火球狀P＋Cm64將同一棒料上切割下來的4快45鋼試樣，同時加熱到850℃，然后分別在水、油、爐、空氣中冷卻，說明：各是何種熱處理工藝？各獲得什么組織？排列一下硬度的大小順序。答：(1)水冷：淬火M(2)油冷