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先天下之忧而忧,后天下之乐而乐。——范仲淹
《工程材料及机械制造基础》习题参考答案
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。
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,
先天下之忧而忧,后天下之乐而乐。——范仲淹
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。
3、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。
4、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。
先天下之忧而忧,后天下之乐而乐。——范仲淹
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βⅡ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αⅡ及βⅡ,它
们在组织形态上的区别?画出它们的组织示意图。
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