工程材料课后答案之欧阳引擎创编

1、欧阳引擎创编2021.01.01欧阳引擎创编2021.01.01第章欧阳引擎（2021.01.01）2.图1-79为五种材料的应力-应变曲线：45钢，铝青铜， 35钢，硬铝，纯铜。试冋：（1）当外加应力为300MPa时，各材料处于什么状态？（2）有一用35钢制作的杆，使用中发现弹性弯曲较大，如改 用45钢制作该杆，能否减少弹性变形？（3）有一用35钢制作的杆，使用中发现塑性变形较大，如改 用45钢制作该杆，能否减少塑性变形？答：（1）45钢：弹性变形铝青铜：塑性变形35钢： 屈服状态硬铝：塑性变形纯铜：断裂。（2）不能，弹性变形与弹性模量E有关，由E=o/s可以看出 在同样的条件下45钢的弹性

2、模量要大，所以不能减少弹性变 形。（3）能，当35钢处于塑性变形阶段时，45钢可能处在弹性或 塑性变形之间，且无论处于何种阶段，45钢变形长度明显低 于35钢，所以能减少塑性变形。4.下列符号表示的力学性能指标的名称和含义是什么？ob、os. o0.2、61、8. ok、HRC、HBS、HBW答：ob抗拉强度，是试样保持最大均匀塑性的极限应力。os屈服强度，表示材料在外力作用下开始产生塑性变形时的最 低应力。O0.2条件屈服强度，作为屈服强度的指标。61疲劳强度，材料循环次数N次后达到无穷大时仍不发生疲劳 断裂的交变应力值。6伸长率，材料拉断后增加的变形长度与原长的比率。HRC洛氏硬度，表示用

3、金刚石圆锥为压头测定的硬度值。HBS布氏硬度，表示用淬硬钢球为压头测定的硬度值。HBW布氏硬度，表示用硬质合金为压头测定的硬度值。常见的金属晶体结构有哪几种？ a-Fe、丫Fe、Al . Cu、Ni、 Pb、 Cr、 N、Mg、Zn各属何种晶体结构？ 答：常见金属晶体结构：体心立方晶格、面心立方晶格、密排 六方晶格；a - Fe、Cr、 V属于体心立方晶格；Y - Fe、Al、Cu、Ni、Pb属于心立方晶格；Mg 、 Zn 属于密排六方晶格；什么杲固溶强化？造成固溶强化的原因是什么？ 答：形成固溶体使金属强度和硬度提高，塑性和韧性略有下降 的现象称为固溶强化。固溶体随着溶质原子的溶入晶格发生畸

4、变。晶格畸变随溶质原 子浓度的提高而增大。晶格畸变增大位错运动的阻力，使金属 的滑移变形变得更加困难，从而提高合金的强度和硬度。将20kg纯铜与30kg纯镇熔化后缓慢冷却到如图1-80所示温度T1求此时：（1）两相的成分；（2）两相的重量比；（3）各相的相对重量（4）各相的重量。确定下列钢件的退火方法，并指出退火目的及退火后的组 织：1）经冷轧后的15钢钢板，要求降低硬度；答：再结晶退火。目的：使变形晶粒重新转变为等轴晶粒，以 消除加工硬化现象，降低了硬度，消除内应力。细化晶 粒，均匀组织，消除内应力，降低硬度以消除加工硬化现 象。组织：等轴晶的大量铁素体和少量珠光体。2）ZG35的铸造齿轮答

5、：完全退火。经铸造后的齿轮存在晶粒粗大并不均匀现象， 且存在残余内应力。因此退火目的：细化晶粒，均匀组 织，消除内应力，降低硬度，改善切削加工性。组织：晶 粒均匀细小的铁素体和珠光体。3）锻造过热后的60钢锻坯；答：完全退火。由于锻造过热后组织晶粒剧烈粗化并分布不均 匀，且存在残余内应力。因此退火目的：细化晶粒，均匀 组织，消除内应力，降低硬度，改善切削加工性。组织： 晶粒均匀细小的少量铁素体和大量珠光体。4）具有片状渗碳体的T12钢坯；答：球化退火。由于T12钢坯里的渗碳体呈片状，因此不仅硬 度高，难以切削加工，而且增大钢的脆性，容易产生淬火变形 及开裂。通过球化退火，使层状渗碳体和网状渗碳

6、体变为球状 渗碳体，以降低硬度，均匀组织、改善切削加工性。组织：粒 状珠光体和球状渗碳体。说明45钢试样（10mm）经下列温度加热、保温并在水中 冷却得到的室温组织：700C, 760C, 840C, 1100Co答：700C:因为它没有达到相变温度，因此没有发生相变，组 织为铁素体和珠光体。760C:它的加热温度在Acl_Ac3之间，因此组织为铁素 体、马氏体和少量残余奥氏体。840C :它的加热温度在Ac3以上，加热时全部转变为奥氏体，冷却后的组织为马氏体和少量残余奥氏体。1100C:因它的加热温度过高，加热时奥氏体晶粒粗化，淬火 后得到粗片状马氏体和少量残余奥氏体。指出下列工件淬火及回火

7、温度，并说明回火后获得的组织：45钢小轴(要求综合力学性能好)；(2) 60钢弹簧；(3) T12钢锂刀。答：(1) AC3+ (30-50 ) 淬火，(820-840 ) 回火(高 温)，回火索氏体。(400-600)匕淬火，(350-500)匕回火(中温)，回 火托氏体。(760-780) C淬火，250C以下回火(低温)，回火 马氏体。有两种高强度螺栓，一种直径为10mm,号一种直径为 30mm,都要求有较高的综合力学性能：ob800MPa , ak600KJ/m2o试问应选择什么材料及热处理工艺。答：直径10mm螺栓：45钢，850C淬火+ 520水冷回火；直径 30mm 螺栓：40C

8、r,(840-880) 盐浴淬火 + (540-650)匕回火保温20-30分钟。第二章灰铸铁流动性好的主要原因是什么？提高金属流动性的主要 工艺措施是什么？答：灰铸铁流动性好的原因是石墨呈片状形式存在，碳的质量 分数高，有共晶成分，熔点较低。提高金属流动性的主要工艺措施是较高的浇注温度。4.定向凝固和同时凝固方法分别解决哪种铸造缺陷？请举例各 分析几种应用情况。答：定向凝固解决的缺陷：冒补缩作用好，可防止缩孔和 缩松，铸件致密。同时凝固解决的缺陷：凝固期间不容易产生热裂，凝固后也 不易引起应力变形，由于不用冒或冒很小而节省金 属，简化工艺，减少工作量。正确布置浇注系统的引入位置，确定合理的浇

9、注工艺；采 用冒口；采用补贴；采用具有不同蓄热系数的造型材料或 冷缺。9.铸件、模样、零件三者在尺寸上有何区别，为什么？答：模样是考虑收缩率后将零件尺寸按一定比例放大后所做 的，相当于我们常说的模子；然后用模样做成铸型，做好后将 模样取出，进行浇注；就做出来铸件。铸件相当于零件的毛坯，由于考虑到加工因素，因此铸件的尺 寸要比较零件大如果去掉浇冒后进行一定加工后就是零件了 所以三者的尺寸关系为：模样铸件零件第三章11能否将冲制孔径为4O+o6 mm工件的冲孔模改制成冲制外径为40心6工件的落料模？落料： D 凹= (Dmax-x严凹 Do= ( D 凹一 min)卩 冲孔： d o = ( dm

10、in+x A )_0 d 凹=(d 凸 +Zmin)* 凹 可见：落料时凹模直径是最小的，主要为了磨损到一定程度，冲裁 件还可用；同理，冲孔时凸模尺寸是最大的， 凸模可改，但凹模不能改。因为若将冲孔模改成落料模，则d 凹。凹，间隙落在凹模上，尺寸太大。15.在成批大量生产外径为40mm,内径为20mm,板厚为 4mm,精度为IT9的垫圈时，请示意画出(1)连续模，(2) 复合模简图，请计算凸凹模尺寸并标在简图上。已知：冲裁件 公差为0.02mm,凹模公差为0.01mm,凸模公差为0.01mm。(按照尺寸入体原则)Dmax=40mm, dinin=20mm, Zmin=4 x 6%=0.24A=

11、0.02mm, x=l, (5凹=0.01mm,(5凸=0.01mm落料：。凹=(Dmax-xA ) X =(40-1 x0.02) +0.01 = 39.98mmDo= (D凹一Zmin)-6o= (39.98-0.24)-o.oi = 39.74-o.oi mm冲孔：d(5=(dmin+x A) - (5 = (20+0.02) -o.oi = 20.02-o.oimmd 凹=(d fi+Zmin)+6 凹=(20.02+0.24)= 2O.26+001 mm第四章焊接接头的组织和性能如何？答：（1）焊缝金属区：熔焊时，在凝固后的冷却过程中，焊缝 金属可能产生硬，脆的淬硬组织甚至出现焊接裂

12、纹。（2）熔合区：该区的加热温度在固、液相之间，由铸态的组织 和过热组织构成可能出现液硬组织，该区的化学成分和组织都 很不均匀，力学性能很差，是焊接接头中最薄弱的部位之一， 常是焊接裂缝发源地。（3）热影响区：a.过热区：此区的温度范围为固相线至 1100C,宽度约由于温度高，颗粒粗大，使塑性和韧 性降低。相变重组晶区：由于金属发生了重组晶，随后在空气中冷却， 因此可以得到均匀细小的正火组织。不完全重组晶区：由于部分金属发生了重组晶，冷却后可获得 细化的铁素体和珠光体，而未重结晶的部分金属则得到粗大的 铁素体。焊缝及热影响的大小和组织性能变化的程度取决于焊接方法， 焊接规范，接头形式等因素。焊

13、接低碳钢时，其热影响区的组织性能有什么变化？答：低碳钢的Wcv0.25%,焊接性良好，焊接时，没有淬硬， 冷裂倾向，主要组织性能变化为：（1）过热区晶粒粗大，塑性 和韧性降低。（2）相变重晶区产生均匀细小正火组织，力学性 能良好。（3）不完全重晶区有铁素体、珠光体，力学性能不均 匀。5.产生焊接热裂纹和冷裂纹的原因杲什么，如何减少和防止？ 答：热裂纹是高温下焊缝金属和焊缝热影响区中产生的沿晶裂 纹、冷裂纹是由于材料在室温附近温度下脆化而形成的裂纹. 热裂纹的减少和防止:控制母材和焊材杂质的含量。冷裂纹的减少和防止：预热和焊裂后热处理。1相：在金属或合金中，凡成分相同、结构相同并与其它部分有 界

14、面分开的均匀组成部分，均称之为相。2合金：通过熔炼，烧结或其它方法，将一种金属元素同一种或 几种其它元素结合在一起所形成的具有金属特性的新物质，称 为合金。3固溶体：合金的组元之间以不同的比例混合，混合后形成的固 相的晶格结构与组成合金的某一组元的相同，这种相称为固溶 体。4加工硬化：随着塑性变形的增加，金属的强度、硬度迅速增 加；塑性、韧性迅速下降的现象。5淬火：钢的淬火是将钢加热到临界温度Ac3 （亚共析钢）或Acl （过共析钢）以上某一温度，保温一段时间，使之全部或部 分奥氏体1化，然后以大于临界冷却速度的冷速快冷到Ms以下（或Ms附近等温）进行马氏体（或贝氏体）转变的热处理工 艺。通常

15、也将铝合金、铜合金.钛合金、桃化玻璃等材料的固 溶处理或带有快速冷却过程的热处理工艺称为淬火。6马氏体：是一种常见的金属材料的金相组织结构，它由奥氏体 转变而来，特点是硬度高，强度高，比容大，冲击韧性低。常 用碳钢的淬火，就杲将材料中部分金相结构变成马氏体的过程7调质处理：淬火加回火叫调质处理，淬火时将工件加热到临界 温度以上，然后通过介质迅速冷却，回火时根据工件要求的硬 度不同将工件加热到临界温度以下某个温度进行回火8淬透性：指在规定条件下，决定钢材淬硬深度和硬度分布的特 性。钢材淬透性好与差，常用淬硬层深度来表示。淬硬层深度 越大，则钢的淬透性越好。钢的淬透性主要取决于它的化学成 分，特别

16、是含增大淬透性的合金元素及晶粒度，加热温度和保 温时间等因素有关。淬透性好的钢材，可使钢件整个截面获得 均匀一致的力学性能以及可选用钢件淬火应力小的淬火剂，以 减少变形和开裂。1P50常用的材料硬度的测量方法有那些？其应用范围如何？这 些测量方法的硬度值能否进行比较?硬度分为压痕硬度、刻划硬度、回弹硬度。最常用的杲压痕硬度，用规定的试验力将规定形状的压头压入 试样表面并保持规定的时间，通过测量压痕的尺寸、积或深 度来确定试样的硬度。同样实验条件下，压痕越小表示硬度越 O 压痕硬度分为洛氏硬度、布氏硬度、维氏硬度等。2实际金属中存在哪些晶体缺陷？它们对性能有什么影响？点缺陷，面缺陷，线缺陷由于晶体缺陷在晶体中并不是静止不动的，它随外界条件的 改变进行运动增加，发生交互作用和消失，所以它对金属的 性能，固态相变，扩散等过程将产生重大影响P62.产生加工硬化的原因是什么？加工硬化在金属加工中有什 么利弊？答：随着变形的增加，晶粒逐渐被拉长，直至破碎，这 样使各晶粒都破碎成细碎的亚晶粒，变形煎大，晶粒破碎的程 度煎大，这样使位错密度显著增加；同时细碎的亚晶粒也随着 晶粒的拉长而被拉长。因此，随着变形量的增加，由于晶粒破