机械工程课后答案

第一章

1、什么是黑色金属？什么是有色金属？

答：铁及铁合金称为黑色金属，即钢铁材料；黑色金属以外的所有金属及其合

金称为有的金属。 2、碳钢，合金钢是怎样分类的？

答：按化学成分分类；碳钢是指含碳量在0.0218%——2.11%之间，并含有少量的硅、锰、硫、磷等杂质的铁碳合金。 3、铸铁材料是怎样分类的？应用是怎样选择？

答：铸铁根据石墨的形态进行分类，铸铁中石墨的形态有片状、团絮状、球状、蠕虫状四种，对应为灰铸铁、可锻铸铁、球墨铸铁和蠕墨铸铁。 4、陶瓷材料是怎样分类的？

答：陶瓷材料分为传统陶瓷、特种陶瓷和金属陶瓷三种。

5、常见的金属晶体结构有哪几种？它们的原子排列和晶格常数各有什么特点？α-Fe，γ-Fe，Al，Cu，Ni，Pb，Cr，V，Mg，Zn各属何种金属结构？ 答：体心晶格立方，晶格常数a=b=c，α-Fe，Cr，V。面心晶格立方，晶格常

数a=b=c，γ-Fe，Ni，Al，Cu，Pb。密排六方晶格，Mg，Zn。 6、实际金属晶体中存在哪些缺陷？它们对性能有什么影响？

答：点缺陷、破坏了原子的平衡状态，使晶格发生扭曲，从而引起性能变化，是金属的电阻率增加，强度、硬度升高，塑性、韧性下降。

线缺陷（位错）、少量位错时，金属的屈服强度很高，当含有一定量位错时，强度降低。当进行形变加工时，位错密度增加，屈服强度增高。

面缺陷（晶界、亚晶界）、晶界越多，晶粒越细，金属的塑性变形能力越大，塑性越好。

7、固溶体有哪些类型？什么是固溶强化？

答：间隙固溶体、置换固溶体。由于溶质元素原子的溶入，使晶格发生畸变，使之塑性变形抗力增大，因而较纯金属具有更高的强度、硬度，即固溶强化作用。

第二章

1、在什么条件下，布氏硬度实验比洛氏硬度实验好？

答：布氏硬度实验主要用于硬度较低的退火钢、正火钢、调试刚、铸铁、有色金属及轴承合金等的原料和半成品的测量，不适合测定薄件以及成品。洛氏硬度实验可用于成品及薄件的实验。 2、σ0.2的意义是什么？能在拉伸图上画出来吗？

答：表示对于没有明显屈服极限的塑性材料，可以将产生0.2%塑性应变时的应变作为屈服指标，即为条件屈服极限。

3、什么是金属的疲劳？金属疲劳断裂是怎样产生的？疲劳破坏有哪些特点？如何提高零件的疲劳强度？

答：金属在反复交变的外力作用下强度要比在不变的外力作用下小得多，即金属疲劳；

疲劳断裂是指在交变载荷作用下，零件经过较长时间工作或多次应力循环后所发生的断裂现象；

疲劳断裂的特点：引起疲劳断裂的应力很低，常常低于静载下的屈服强度；断裂时无明显的宏观塑性变形，无预兆而是突然的发生；疲劳断口能清楚的显示出裂纹的形成、扩展和最后断裂三个阶段；

提高疲劳强度：改善零件的结构形状，避免应力集中，降低零件表面粗糙度值以及采取各种表面强化处理如喷丸处理，表面淬火及化学热处理等。 4、韧性的含义是什么？αk有何实际意义？

答：材料在塑性变形和断裂的全过程中吸收能量的能力，称为材料的韧性；冲击韧度αk表示材料在冲击载荷作用下抵抗变形和断裂的能力，αk值的大小表 示材料的韧性好坏。一般把αk值低的材料称为脆性材料，αk值高的材料称为韧性材料。

5、何谓低应力脆断？金属为什么会发生低应力脆断？低应力脆断的抗力指标是什么？

答：低应力脆断是在应力作用下，裂纹发生的扩展，当裂纹扩展到一定临界尺寸时，裂纹发生失稳扩展（即自动迅速扩展），造成构件的突然断裂；抗力指标为断裂韧性（P43）

6、一紧固螺栓使用后有塑性变形,试分析材料的那些性能指标没有达到要求？ 答：钢材的屈服强度未达到要求。

第三章

1、分析纯金属的冷却曲线中出现“平台”的原因？

答：液态金属开始结晶时，由于结晶潜热的放出，补偿了冷却时散失的热量，所以冷却曲线出现水平台阶，即结晶在室温下进行。

2、金属结晶的基本规律是什么？晶核的形成率和成长速度受到哪些因素的影响？

答：纯金属的结晶规律是：在恒定温度下进行，结晶时要放出潜热，需要过冷度，结晶的过程是晶核产生和晶核不断长大的过程。影响晶核的形核率N和成长率G的最重要因素是结晶时的过冷度和液体中的不熔杂质。 3、间隙固溶体和间隙相有什么不同？

答：间隙固溶体是溶质元素原子处于溶剂元素原子组成的晶格空隙位置而形成的固溶体；间隙相是当非金属原子半径与金属原子半径的比值小于0.59时，形成的筒单晶体结构的间隙化合物，称为间隙相。 4、何谓金属的同素异构转变？

答：一些金属，在固态下随温度或压力的改变,还会发生晶体结构变化，即由一种晶格转变为另一种晶格的变化，称为同素异构转变。 5、简要说明金属结晶的必要条件和结晶过程。

答：晶体总是在过冷的情况下结晶的，因此过冷是金属结晶的必要条件；金属结晶过程是晶核形成和晶核长大的过程。

6、单晶体和多晶体有何区别？为何单晶体具有各向异性，而多晶体在一般情况下不显示出各向异性？

答：整块物质都由原子或分子按一定规律作周期性重复排列的晶体称为单晶体.，整个物体是由许多杂乱无章的排列着的小晶体组成的，这样的物体叫多晶体；因为单晶体中的原子排列位向是完全一致的，因此其性能是各向异性的，而多晶体内部是由许多位向不同的晶粒组成，各晶粒自身的各向异性彼此抵消，故显示出各向同性。

7、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？

答：随着冷却速度的增加，材料的结晶形核过程会有相应的时间滞后性，就会造成过冷度增加；随着冷却速度的增大，则晶体内形核率和长大速度都加快，加速结晶过程的进行，但当冷速达到一定值以后则结晶过程将减慢，因为这时原子的扩散能力减弱；过冷度增大，ΔF大，结晶驱动力大，形核率N和成长率G都大，且N的增加比G增加得快，提高了N与G的比值，晶粒变细，但过冷度过大，对晶粒细化不利，结晶发生困难。 8、以铁为例说明同素异构（异晶）现象。 答：δ-Fe←1394℃→γ-Fe←912℃→α-Fe