工程材料作业及答案汇总
1.1 4．简答及综合分析题
（1）金属结晶的基本规律是什么？条件是什么？简述晶粒的细化方法。
(2) 什么是同素异构转变？
（1）金属结晶的基本规律：形核、长大；
条件是具有一定的过冷度；
液态金属晶粒的细化方法：增大过冷度、变质处理、附加振动；
固态金属晶粒的细化方法：采用热处理、压力加工方法。
(2)金属同素异构性（转变）：液态金属结晶后获得具有一定晶格结构的晶体，高温状态下的晶体，在冷却过程中晶格发生改变的现象。
1.2 4．简答及综合分析题
（4）简述屈服强度的工程意义。
（5）简述弹性变形与塑性变形的主要区别。
(4)答：屈服强度是工程上最重要的力学性能指标之—。其工程意义在于：①屈服强
度是防止材料因过最塑性变形而导致机件失效的设计和选材依据；
②根据屈服强度与抗拉强度之比(屈强比)的大小，衡量材料进一步产生塑性变形的倾向，作为金属材料冷塑性变形加工和确定机件缓解应力集中防止脆性断裂的参考依据。
(5) 答：随外力消除而消失的变形称为弹性变形。当外力去除时，不能恢复的变形称为塑性变形。
1.3 4．简答题
（6）在铁碳相图中存在三种重要的固相，请说明它们的本质和晶体结构(如，δ相是碳在δ－Fe中的固溶体，具有体心立方结构)。
α相是；
γ相是；
Fe3C相是。(7)简述Fe—Fe3C相图中共晶反应及共析反应，写出反应式，标出反应温度。
（9）在图3—2 所示的铁碳合金相图中，试解答下列问题：
图3—2 铁碳合金相图
（1）标上各点的符号；
（2）填上各区域的组成相（写在方括号内）；
（3）填上各区域的组织组成物（写在圆括号内）；
（4）指出下列各点的含碳量：E( ）、C( ）、P( ）、S( ）、K( ）；（5）在表3-1中填出水平线的温度、反应式、反应产物的名称。
表3-1
（6）答：碳在α－Fe中的固溶体，具有体心立方结构；碳在γ—Fe中的固溶体，具有面心立方结构；Fe和C形成的金属化合物，具有复杂结构。
（7）答：共析反应：冷却到727℃时具有S点成分的奥氏体中同时析出具有P点成分的铁
素体和渗碳体的两相混合物。γ0.8
℃
727→
F0.02+Fe3C6.69
共晶反应：1148℃时具有C点成分的液体同时结晶出具有E点成分的奥氏体和渗碳体的
两相混合物。L4.3
℃
1147→
γ2.14+Fe3C6.69
（9）解答：( 1 )， ( 2 ) ， ( 3 ）如图3-1 中所示。
图3-1
( 4 ) E (2.11%)；C ( 4.3%)；P(0.0218%)；S(0.77%)；K(6.69%) ( 5 )
表3-1
1.4 (3)试分析石墨形态对铸铁性能的影响。
（6）写出下列各牌号材料的类别、成分或含义
(3)答石墨强度、韧性极低，相当于钢基体上的裂纹或空洞，它减小基体的有效截
面，并引起应力集中。普通灰铸铁和孕育铸铁的石墨呈片状，对基体的严重割裂作用使其抗拉强度和塑性都很低。球墨铸铁的石墨呈球状，对基体的割裂作用显著降低，具有很高的强度，又有良好的塑性和韧性，其综合机械性能接近于钢。蠕墨铸铁的石墨形态为蠕虫状，虽与灰铸铁的片状石墨类似，但石墨片的长厚比较小，端部较钝，对基体的割裂作用减小，它的强度接近于球墨铸铁，且有一定的韧性，较高的耐磨性。可锻铸铁的石墨呈团絮状，对基体的割裂作用较小，具有较高的强度、一定的延伸率。
6）解答：
1.5(1) (1)临界冷却速度V K指的是什么?它和钢的淬透性之间有什么关系?
(2)简述正火与退火热处理的主要区别，并说明正火热处理的主要应用场合。
(7) 试比较20CrMnTi与T12钢的淬透性与淬硬性。
（9）．将￠5mm的T8钢试样加热奥氏体化后，采用什么工艺可得到下列组织，请写出工艺
名称并在C曲线上(图5—1)画出工艺曲线示意图。
A．珠光体、B．索氏体、C．下贝氏体、D．托氏体+马氏体、E·马氏体+少量残余奥
氏体。
A．采用工艺为：
B．采用工艺为：
C．采用工艺为：
D．采用工艺为：
E．采用工艺为：
图5—1 T8钢的C曲线
（26）45钢的过冷奥氏体等温转变曲线如图5-3所示，问：（1）、指出图中各点处的组织；
(2)四条冷却曲线代表的热处理方式；（3）若最终得到的组织是：托氏体+马氏体+和残余奥氏体，请在C曲线上绘出曲线示意图。（4）在图上画出此钢的临界冷却速度Vk示意图及说明Vk的含义？
①
②
③
④
1
3
A1
M s
M f
温
度
时间
A3
2
图5-3
1)答：V K指的是淬火时只发生马氏体转变的最小冷却速度，一般V K值越小钢的淬透性越好。
(2)答：正火和退火的主要区别在于正火的冷却速度稍快，所以获得的组织比退火细，强度和硬度高于退火。正火的主要应用场合如下：
i．对力学性能要求不高的零件可以作为最终热处理；
i i．低碳钢正火后可获得合适的硬度，改善了切削加工性能；
i i i．过共析钢退火前进行一次正火，可消除网状的二次渗碳体，以保证球化退火时渗碳体全部球化。
(7)答：20CrMnTi是一种中淬透性合金渗碳钢，其中有提高淬透性的元素Mn、Cr、Ni等，因此淬透性较好。又因这种材料的含碳量较低，淬火后获得的马氏体少，所以，淬硬性差一些。而T12钢是一种工具钢，含碳量高淬硬性好，淬透性差一些。
（9）解答：A退火，B正火；C等温淬火，D淬火(油淬)，E淬火(水淬)，工艺曲线如
下图所示。
（26）答：（1）1点：P+F+A；2点：F+A；3点：B下＋A。
（2）①等温退火②正火③等温淬火④淬火（单液）。
（3）如图
（4）如图，获得全部马氏体组织时（淬火热处理）的最小冷却速度
A 1
M s
M f 温
度时间A 3
1.5(2) （23）加工45钢机床主轴工艺路线如下：下料—锻造—热处理1—粗加工—热处理2—精加工—热处理3 —磨削加工。
请问三个热处理各是何工艺？其目的是什么？
（24）用45钢制造某机床主轴，采用以下工艺路线是否合理？为什么？如不正确请改正。 锻造→粗车→退火→精车→磨削→淬火+高温回火→检验→入库。
（25）拟用T10制造形状简单的车刀，工艺路线为：
锻造—热处理1—机加工—热处理2—磨加工
（1）试写出各热处理工序的名称并指出各热处理工序的作用；
（2）指出最终热处理后的显微组织及大致硬度；
（27）将Φ5mm 的T8钢加热至760℃并保温后经不同冷却方式得到，问：（1）、指出图5-4中各冷却方式得到的最终组织；(2) 写出其中3、5二曲线代表的热处理方式；（3）在图上画出此钢的临界冷却速度Vk 示意图并说明Vk 的含义？
图5-4
（28）用T10A钢制作冷冲模，其工艺路线如下：锻造→热处理1→机加工→热处理2→精磨(1)写出各热处理名称及作用；(2)指出各次热处理后的组织。
（31）共析钢加热到相变点以上，用图5-5所示的冷却曲线冷却，各应得到什么组织？各属于何种热处理方法？
图5-5
（23）答:热处理1为正火(退火),其目的为:消除锻造应力，均匀组织，改善切削加工性。热处理2为调质, 其目的为:使具有较高的综合力学性能。
热处理3 :为高频或中频淬火及低温回火—获得表面高硬度、高耐磨性和高的疲劳强度。
（24）答: 不合理，退火是为消除锻造应力，改善组织，利于切削加工，而调质处理应安排在精车和磨削之前，以使工件达到所需表面质量。
应改为：锻造→退火→粗车→调质→精车→局部表面淬火+低温回火→磨削→检验→入库。
（25）答：（1）工艺路线为：锻造—退火—机加工—淬火后低温回火—磨加工。退火处理可
细化组织，调整硬度，改善切削加工性；淬火及低温回火可获得高硬度和耐磨性以及去除内
应力。
（2）终热处理后的显微组织为回火马氏体 ，大致的硬度60HRC 。（27）解：
（1）
（2）曲线3： 等温淬火
曲线5： 淬火（单液）。
（3）Vk 如图，Vk---获得全部马氏体组织时（淬火热处理）的最小冷却速度。
（28）解答： 热处理1：为球化退火，组织为粒状P ，硬度较低，切削性能好。
热处理2：为淬火+低温回火，组织为M 回+碳化物+A 残，具有较高硬度。
(31) 答：a -M 十A ' ，单液淬火；b -M 十A ' ，分级淬火；C -T + M + A ' ，油中淬火；d –B 下，等温淬火；e-S ，正火；f-P ，退火；g-P ，等温退火。
第二章 （2）分析图2-2所示铸件结构工艺性，若不合理请改进。
① S ② P
③ B 下 ④ T ＋M ＋A ＇
V k
(a) (b)
图2-1 铸件结构工艺性
（7）改进图2-3所示铸件的结构，并简要说明修改的理由。
图2-3 铸件结构改错
（8）简述分型面的选择原则，试分析图2-4所示铸件哪一种分型面合理，并说明理由。
(a) (b)
图2-4 铸件分型面的选择
（27）大批量生产下列铸件，材料均为HT200。试判断它们的结构是否合理？若不合理，请简要说明理由并在原图上修改。
(2)答：图2—1中左图中零件应使其壁厚均匀，右图中零件下方存在内凹不利于造型。
改进后的结构如下图所示。
图2—1 改进后的结构示意图
（7）解答：铸件(a)侧壁有凹入部分，将妨碍起模，如要顺利起模，必须另加两个较大的外部芯子，这增加了铸造工艺的复杂性，因此，应将铸件(a)的结构改成下图中左图结构。铸件结构设计时，应尽量使其能自由收缩，以减小应力，避免裂纹。铸件(b)的轮辐呈偶数，虽然制模和刮板造型时分割轮辐简便，但当合金的收缩较大，轮缘与轮辐尺寸比例不当时，常因收缩不一致，热应力过大，并且由于每条轮辐与另——条成直线排列，收缩时互相牵制、彼此受阻，因此铸件无法通过变形白行缓解，易于产生裂纹。因此，铸件(b)的轮辐应采用弯曲轮辐(如下图中的右图)或将其个数改成奇数，这样可通过轮辐本身或轮缘的微量变形缓解内应力，避免裂纹的产生。
（8）解答：分型面选择原则：
(1)便于起模，使造型工艺简单；
分型面应选在铸件的最大截面处，以保证从铸型中取出模样而不损坏铸型；分型面应尽
量采用直平面，避免曲面分型；尽量减少分型面数量；应尽量减少芯子和活块的数量，以简
化制模、造型、合型等工序。
(2)应尽量使铸件的全部或大部置于同一砂箱中，或使主要加工面与加工基准面处于同
一砂型中，以避免产生错箱、披缝和毛刺，降低铸件精度，增加清理工作量；
(3)应尽量使型腔和主要芯处于下型，以便于造型、下芯、合箱及检验型腔尺寸。
图中所示分型面中：
(a)是不合理的，铸件分别处于两个砂箱中；
(b)是合理的，铸件处于同一个砂箱中，既便于合型，又可避免错型。
（27）答：铸件A：A、上部太厚，易产生缩孔；B、应设置适当铸造圆角，避免冲砂和应力集中。
铸件B：A、侧面凸台妨碍起模；B、分型面上有结构圆角。修改见图。
第三章(1) 分析如图3－1所示自由锻件的结构工艺性，并对其不合理之处进行改进。
图3－1 自由锻制坯结构工艺性
(2) 如图3－2所示零件，采用自由锻制坯，试改进零件结构不合理之处。
图3－2 自由锻制坯结构工艺性
（4）拉深时为什么会起皱和拉裂?如何避免?
（11）齿轮零件图3-6如下（次要尺寸从略），锤上模锻制坯。从其结构上看，有哪些不妥之处？为什么？应如何改进（就在图上进行修改）？
图3-6
(12) 指出图3-7自由锻件结构工艺性的不合理之处，并提出改进意见。
图3-7
(1)答：不合理。因为图中有斜面或锥面，锻件上不应有锥体或斜体结构，改后如图。
(2)答：肋板和凸台结构不利于自由锻造成形。改进方案为：在去除肋板的同时，为保证强度和刚度可适当增加圆筒壁厚；此外，将凸台结构改为沉头孔结构，在自由锻中不成形留待切削加工成形。
(4)答：拉深时起皱和拉裂是由拉深过程中产生的应力引起的，当法兰处的切向压应力达到一定数值时，法兰部分便会失稳而发生起皱现象；当筒壁与筒底的过渡部分即“危险断面”内应力达到该处材料的抗拉强度时，就会导致拉裂现象产生。
避免起皱现象，往往可采用增加压边圈的方法来解决；避免拉裂现象，可以从圆角半
径、凸凹模间隙、拉深系数、润滑等方面加以控制。
（11）解答：不合适。
齿轮辐板太薄，需加厚以便金属充填；轮毂外径不加工，应有设计斜度，以便锻件脱模；尖角处须倒圆，既利于金属塑性流动，又不易使模具损坏。
改进后结构见下图。
（12）答：(a）、（d）锻件：自由锻不能锻出曲面相交的复杂结构；对（a）锻件，将其设计成两个简单件构成的组合件，锻造后再用焊接或机械连接方法将它们连成整体件；对（d)锻件，在自由锻工艺设计时将曲面相交设计成平面相交、凹处用敷料填平。
(b）锻件：自由锻应避免锥体结构和斜面；在自由锻工艺设计时将锥体设计成圆柱体。
(C）锻件：自由锻不能锻出凹凸不平的辐板；在自由锻工艺设计时用敷料将辐板凹处填平。
(e）锻件：自由锻应避免加强筋结构；在自由锻工艺设计时去掉加强筋，通过增加壁厚以提高强度和刚度。
第四章(2)如图4－1所示焊接件，试改进零件结构不合理之处。
(a) (b)
图4－1 焊接件结构工艺性
(3)比较如图4－2所示的焊接件，试说明采用不同的焊接顺序对焊接变形的影响。
(a) (b)
图4—2 焊接件焊接顺序的选择
（9）试对图4—4所示两种拼板焊缝的布置进行比较，哪种较为合理?为什么?确定较为合理的焊缝的焊接顺序，并简要说明理由。
(a) (b)
图4—4 拼板焊缝的布置
（11）分析如图4—5所示零件的结构工艺性，并对其不合理之处进行改进。
(a)焊接件(b)铸件(保持H不变)
(c)焊接件(d)自由锻件
图4-5 结构工艺性改错
（16）试确定图4—9所示焊件的焊接顺序。
图4—9 焊接顺序的选择
（19）用小块钢板拼焊，如图所示，从减小焊接应力考虑，应如何布置焊缝、确定合理的焊接顺序，试在图中标出，并说明理由。
(2)答：图9—8中，左图应避开加工表面且不便施焊，可适当延长连接板；右图心避免焊缝集中，可在焊缝集中处切一小口，改进后的结构如下图所示。
工程材料-作业及答案
第1章 材料的基本性质 1、烧结普通砖的尺寸为240mm×115mm×53mm，已知其孔隙率为37%，干燥质量为 2487g ，浸水饱和后质量为 2984g 。求该砖的密度、干表观密度、 吸水率、开口孔隙率及闭口孔隙率。 解：砖自然状态下的体积：3 300.2400.1150.053 1.462810m V -=??=? 干表观密度：3030 2.4871700kg/m 1.462810m V ρ-===? 由孔隙率0001700100%1100%1100%37%V V P V ρρρ-????=?=-?=-?= ? ???? ? 得砖的密度：ρ＝2698 kg/m 3 吸水率：29842487100%100%20%2487 m m W m = ?=?=干吸吸干－－ 开口孔隙率： 3029842487()/100%/1.462810100%34%1000m m P V ρ-??-??=?=??=????????干吸开水－ 闭口孔隙率：37%34%%P P P ==开闭--＝3 2、已知碎石的表观密度为2.65g/cm 3，堆积密度为1.50g/cm 3，求 2.5m 3 松散状态的碎石，需要多少松散体积的砂子填充碎石的空隙 ? 若已知砂子的堆积密度为1.55g /cm 3，求砂子的重量为多少？ 解：0000002.5 1.5100%1100%1100%43%2.5 2.65V V V P V ρρ??''-??'=?=-?=-?= ? ?'???? －＝ V 0＝1.425m 3 所以，填充碎石空隙所需砂子的体积为：300 2.5 1.425 1.075 m V V '-=-= 或30 2.543% 1.075m V P '?=?=
工程材料作业答案
工程材料 判断题 、珠光体是铁素体与渗碳体的机械混合物 1..√ 2..× 、可锻铸铁中，石墨是团絮状的，有较高强度和一定塑韧性，所以可以锻造。 1..√ 2..× 、正火是将钢加热到临界温度以上一定范围保温一定时间，然后空冷的热处理工艺。 1..√ 2..× 、上贝氏体是由过饱和的铁素体和渗碳体组成。 1..√ 2..× 、把在实际晶体中出现的空位和间隙原子的缺陷叫做面缺陷。
1..√ 2..× 、实际金属中位错密度越大、晶界和亚晶界越多，其强度越高。 1..√ 2..× 、金属材料在载荷作用下抵抗变形和断裂的能力叫强度。 1..√ 2..× 、选材的一般原则包括满足零件使用性能、工艺性、经济性、环保和资源合理利用。 1..√ 2..× 、贝氏体是过饱和的铁素体和渗碳体组成的混合物。 1..√ 2..× 、奥氏体是碳溶解在γ中所形成的置换固溶体。 1..√
2..× 、钢的淬火后进行高温回火的工艺称为调质，其组织为回火索氏体。 1..√ 2..× 、零件失效形式包括变形失效、磨损失效、断裂失效。 1..√ 2..× 、表面淬火既能改变工件表面的化学成分，也能改善其心部组织与性能。 1..√ 2..× 、调质钢经淬火和高温回火后的组织是回火马氏体。 1..√ 2..× 、在一般情况下，金属结晶后晶粒越细小，则其强度越好，而塑性和韧性越差。 1..√ 2..×
、在铁碳合金中，铁素体在℃时，溶碳能力可达。 1..√ 2..× 、衡量材料的塑性的指标主要有伸长率和冲击韧性。 1..√ 2..× 、布氏硬度测量硬度时，用符号表示。 1..√ 2..× 、单晶体具有各向异性，多晶体具有各向同性。 1..√ 2..× 、失效是机械零件因某种原因致使丧失其规定功能的现象。 1..√ 2..× 、维氏硬度测量硬度时，用符号表示.
工程材料试卷二答案
工程材料试卷二答案 1．F 和 A 分别是碳在α-Fe、γ-Fe中所形成的间隙固溶体。 2．液态金属结晶时常用的细化晶粒的方法有增加过冷度、 加变质剂、增加液体的流动。 3.加热是钢进行热处理的第一步，其目的是使钢获得奥氏体组织。4．在Fe-Fe3C相图中，钢与铸铁分界点的含碳量为 2.11% 。 5．完全退火主要用于亚共析钢，其加热温度为： Ac3 +（30～50）℃。6．1Cr18Ni9Ti是不锈钢，其碳的质量分数是 0.1% 。 7. QT600-03中的“600”的含义是：σb≥600MPa 。 8．T8MnA是碳素工具钢，其中“A”的含义是高级优质。 9．40Cr是合金结构钢，其Cr的主要作用是提高淬透性、强化铁素体。10．调质件应选中碳成分的钢，渗碳件应选低碳成分的钢。11．化学热处理的基本过程包括：化学介质分解出渗入元素的活性原子，活性原子被工件表面吸附，原子由表层向内扩散形成渗层。 12．按冷却方式的不同，淬火可分为单介质淬火、双介质淬火、等温淬火、分级淬火等。 13．60钢（Ac1≈727℃，Ac3≈766℃）退火小试样经700 ℃、740 ℃、800 ℃加热保温，并在水中冷却得到的组织分别是：P+F ，F+M+Ar ，M+Ar 。14．金属的冷加工与热加工是按再结晶温度来划分的。 15．制造形状简单、小型、耐磨性要求较高的热固性塑料模具应选用 T10 钢，而制造形状复杂的大、中型精密塑料模具应选用 3Cr2Mo 钢。（请从45、T10、3Cr2Mo、Q235A中选择）
二．判断题（共10分，每小题1分） （正确 √ 错误 ×，请将答案填入表格） 1． 碳钢在室温下的相组成物是铁素体和渗碳体。 2． 铁碳合金平衡结晶时，只有成分为 0.77%的共析钢才能发生共析反应。 3． 在1100℃，含碳0.4%的钢不能进行锻造，含碳4.0%的铸铁能进行锻造。 4． 细晶强化能同时提高钢的强度和韧性。 5． 碳的质量分数对碳钢力学性能的影响是：随着钢中碳的质量分数的增加，硬度、 强度增加，塑性、韧性也随着增加。 6． 固溶强化是指因形成固溶体而引起的合金强度、硬度升高的现象。 7． 淬火临界冷却速度是钢抑制非马氏体转变的最小冷却速度。 8． 可锻铸铁具有一定的塑性，可以进行锻造加工。 9． 高速钢铸造后需要反复锻造是因为硬度高不易成形。 10．同一钢种，在相同的加热条件下，水冷比油冷的淬透性好，小件比大件的淬透 性好。 三．单项选择题（共15分，每小题1分） （请将答案填入表格） 1．金属材料在外力作用下抵抗变形和断裂的能力叫： a. 强度 b. 硬度 c. 塑性 2．晶体中的位错是一种： a. 点缺陷 b. 线缺陷 c. 面缺陷
土木工程材料练习有答案
土木材料习题及答案 一、填空题（每空一分，总计35分） 1、集料的实密度、表观密度、毛体积密度、堆积密度才能从大到小关系排列为实密度>毛体积密度>表观密度>堆积密度。 2、石料的力学性质主要有抗压强度、冲击韧性、硬度、耐 磨性。工艺性质为：加工性、磨光性和抗钻性。 3、吸水率为5％的石料试件，其吸水后的质量为500克，其中吸入水的质量为23.8 克。（湿减干除以干） 4、石料的饱和吸水率越大，说明其孔隙率越大。 5、生石灰的主要化学成分是CaO，熟石灰的主要化学成分是Ca （OH） 2。 6、水泥中由于游离氧化钙、游离氧化镁和石膏之一两项多时会引起水泥体积安定性不良。 7、普通混凝土用粗骨料的最大粒径不得超过结构截面最小尺寸的1/4，且不得超 过钢筋间最小净距的3/4。 8、混凝土配砂石的原则是为了到达空隙率最小，总表面积最大。 9、测定塑性混凝土的和易性时，常用坍落度表示流动性、同时还要观察其粘聚性 及保水性。
10、砂浆拌和物的流动度用指标稠度表示，保水性用指标分层度表示。 11、石油沥青的牌号是根据针入度指标来定的，同时必须满足软化点和延性。 12、按四组分分析法，石油沥青可分离为芳香分，饱和分，胶质和沥青质。 13、沥青混合料应具备的主要技术性质有：高温稳定性，低温抗裂性，耐久性，抗滑性及施工和易性。 14、木材含水率高于纤维饱和点时，含水率增加则强度不变。 15、普通碳素钢Q235D·B表示屈服点235Mpa，质量等级为D 和半镇静的钢。 16、石灰在熟化时放出大量的热量，体积显著膨胀。 17、混凝土的工作性（或称和易性）包括流动性（稠度）、可 塑性（黏聚性）、稳定性（保水性）、易密性（捣实性）的含义。 18、当钢筋间的净距为40mm时，骨料的最大粒径不大于30mm。 19、混凝土的抗压强度标准值是指具有95%保证率的立方体抗压强度。 20、新拌制的砂浆应具有良好流动性、保水性、强度。 21、石油沥青胶体结构分为溶胶结构、凝胶结构、溶凝胶结构三种结构。 22、沥青混合料按其组成结构分为悬浮-密实结构、骨架-空隙 结构和密实-骨架结构三种类型。
工程材料作业5答案
工程材料作业（5）答案 1．试述石墨形态对铸铁性能的影响。 石墨强度、韧性极低，相当于钢基体上的裂纹和空洞，它减小基体的有效截面，并引起应力集中。石墨越多，片状越大，对基体的割裂约严重，使得铸铁的抗拉强度越低。但随着石墨形态改变，从粗大片状→细小片状→团絮状→蠕虫状→球状，这种对基体的割裂作用和应力集中降低，铸铁的抗拉强度逐渐提高。2．为何一般机器的支架，机床床身常采用灰口铸铁制造？ 灰铸铁由于片状石墨存在，虽然抗拉强度低，塑韧性差，但是石墨对抗压强度影响小，而且铸造性能好，消震性好，切削加工性能好。因此适合于制造支架，机床床身等支架底座性零件。 3．有一壁厚为15-30mm的零件，要求抗拉强度350Mpa，应选用何种牌号的灰口铸铁制造为宜。 依据铸件的壁厚和抗拉强度要求，应选用孕育铸铁HT350。 4．生产中出现下列不正常现象，应采取何种措施予以防治或改善： （1）灰口铸铁磨床床身铸造以后就进行切削加工，加工后发生了不允许的变形。 铸件在冷却过程中，因各部位的冷却速度不同，会产生很大的内应力，它不仅在冷却中引起铸件的变形或开裂，在随后的切削加工中还会因为应力的重新分布而引起工件变形，失去加工精度。因此，在铸件开箱后或机加工前，因进行一次去应力退火（低温退火或时效处理）。（500-600℃，4-8h）。 （2）灰口铸铁铸件薄壁处出现白口组织，造成切削困难。 铸件表层或薄壁处，由于冷却速度快（如金属模浇铸时），容易产生白口组织，硬度高，致使切削加工困难。为了降低硬度，须在共析温度以上进行高温退火，使渗碳体分解为（团絮）状石墨（可锻铸铁）。850-900℃，2-5h，随炉冷却至400-500℃后，空冷。
工程材料必考大题及答案
工程材料课后大作业 1.现有下列零件及可供选择的材料,给各零件选择合适的材料,并选择合适的最终热处理方法(或使用状态). 零件名称:自行车架,连杆螺栓,车厢板簧,滑动轴承,变速齿轮,机床床身,柴油机曲轴. 可选材料:60Si2Mn,ZQSn6-6-3,QT600-2, T12A, 40Cr, HT200, 16Mn, 20CrMnTi.答：自行车架：16Mn 焊接 连杆螺栓：40Cr 最终热处理方法：调质； 车厢板簧：60Si2Mn 最终热处理方法：淬火+中温回火； 滑动轴承：ZQSn6-6-3 使用状态：铸造； 变速齿轮：20CrMnTi 最终热处理方法：渗碳后淬火、低温回火； 机床床身：HT200 最终热处理方法：去应力退火； 柴油机曲轴：QT600-2 最终热处理方法：等温淬火。 2. 某型号柴油机的凸轮轴，要求凸轮表面有高的硬度（HRC>50），而心部具有 良好的韧性（Ak>40J），原采用45钢调质处理再在凸轮表面进行高频淬火，最后低温回火，现因工厂库存的45钢已用完，只剩15钢，拟用15钢代替。试说明： （1）原45钢各热处理工序的作用； （2）改用15钢后，应按原热处理工序进行能否满足性能要求？为什么？ （3）改用15钢后，为达到所要求的性能，在心部强度足够的前提下采用何种热处理工艺？ 答：(1)调质处理：得到心部硬度,获得良好的综合力学性能和疲劳强度，为高频淬火做好准备；高频淬火：使其有足够的强度硬度，耐磨性;低温回火：消除内应力，便于后续加工; （2）、不能，心部较软而表面硬度，会造成表面脱落； （3）表面要渗碳处理 3. 选择下列零件的热处理方法，并编写简明的工艺路线（各零件均选用锻造毛 坯，并且钢材具有足够的淬透性）： （1）某机床变速箱齿轮（模数m=4），要求齿面耐磨，心部强度和韧性要求不高，材料选用45 钢； （2）某机床主轴，要求有良好的综合机械性能，轴径部分要求耐磨（HRC 50-55），材料选用45 钢； （3）镗床镗杆，在重载荷下工作，精度要求极高，并在滑动轴承中运转，要求镗杆表面有极高的硬度，心部有较高的综合机械性能，材料选用38CrMoALA。 （4）M12 丝锥，要求刃部硬度为60～62HRC，柄部硬度为30～40HRC，材料选用T12A。 答: ⑴45钢机床变速箱齿轮: 下料→锻造→正火→粗加工→调质→精加工→超音频感应加热淬火+低温回火→精磨→成品； ⑵45钢机床主轴: 下料→锻造→正火→粗加工→调质→精加工→表面淬火+低
工程材料与热处理 第6章作业题参考答案
1.从力学性能、热处理变形、耐磨性和热硬性几方面比较合金钢和 碳钢的差异，并简单说明原因。 为提高钢的机械性能、工艺性能或物化性能，在冶炼时有意往钢中加入一些合金元素而形成新的合金，这种合金称为合金钢。 合金钢与碳钢比较，合金钢的力学性能好，热处理变形小，耐磨性好，热硬性好。 因为合金钢在化学成分上添加了合金元素，可形成合金铁素体、合金渗碳体和合金碳化物，产生固溶强化和弥散强化，提高材料性能；加入合金元素可提高钢的淬透性，降低临界冷却速度，可减少热处理变形；碳钢虽然价格低廉，容易加工，但是淬透性低、回火稳定性差、基本组成相强度低。 2.解释下列钢的牌号含义、类别及热处理方法：20CrMnTi,40Cr, 16Mn,T10A,Cr12MoV,W6Mo5Cr4V2,38CrMoAlA,5CrMnMo,GCr15,55S i2Mn。 20CrMnTi的含碳量为0.17%-0.24%，Cr，Mn，Ti<1.5%，是渗碳钢，热处理方法是在渗碳之后进行淬火和低温回火。 40Cr的含碳量为0.37～0.45％，Cr <1.5%，是调质钢，热处理方法是淬火加高温回火。 16Mn中碳的含量在0.16%左右，锰的含量大约在1.20%-1.60%左右，属于低合金钢，热处理方法是：热轧退火（正火）。 T10A为含碳量在0.95～1.04的高级优质碳素工具钢，热处理方法
是淬火和低温回火。 Cr12MoV碳 C ：1.45～1.70，铬 Cr：11.00～12.50，Mo，V<1.5%，是冷作模具钢，热处理方法是淬火和低温回火。 W6Mo5Cr4V2碳 C ：0.80～0.90，钼 Mo：4.50～5.50，铬 Cr： 3.80～ 4.40，钒 V ：1.75～2.20，是高速钢，热处理方法是淬火 +高温回火。 38CrMoAlA碳 C ：0.35～0.42，Cr，Mo，Al<1.5%，是高级优质合金渗氮钢，热处理方法是：调质处理+渗氮。 5CrMnMo碳 C ：0.50～0.60，Cr，Mn，Mo<1.5%，是热作模具钢，热处理方法是搓火加中高温回火。 GCr15：C：0.95-1.05，Cr:1.30-1.65，是滚动轴承钢，热处理方法是：淬火+低温回火。 55Si2Mn碳 C ：0.52～0.60，硅 Si：1.50～2.00，Mn<1.5%，是弹簧钢，热处理方法是淬火加中温回火。 3.比较9SiCr,Cr12MoV,5CrMnMo,W18Cr4V等四种合金工具钢的成分、 性能和用途差异。 9SiCr的成分：相当于在T9钢的基础上加入1.2%-1.6%的Si和 0.95%-1.25%的Cr。 性能：硬度和耐磨性良好，无热硬性。 用途：适用于截面较厚要求淬透的或截面较薄要求变形小的、形状较复杂的工模具。
工程材料_试题及答案
工程材料试题及答案 一、判断题 1、合金渗碳钢经最终热处理后的组织全部是回火马氏体。（×） 2、热加工与冷加工的主要区别在于是否有加工强化现象产生。（×） 3、铸铁是含碳量小于2.11%的铁碳合金。（×） 4、二元共晶相图是指合金两组元在液态和固态均能无限互溶所构成的相图。（×） 5、感应加热表面淬火一般只改变钢件表面层的组织，而不改变心部组织。（√） 6、一个合金的室温组织为α+β11 +（α+β），则它由三相组成。（×） 7、将金属加热到再结晶温度以上时，金属将发生回复、再结晶及晶粒长大等变化。（√） 8、金属在塑性变形后产生的纤维组织能使金属具有各向异性。（√） 9、碳钢的塑性和强度都随着含碳量的增加而降低。（×） 10、金属的再结晶转变，也要经历形核与晶核长大的过程。（√） 二、选择适宜材料并说明常用的热处理方法（30分） 路线为： 下料锻造正火机加工调质机加工（精） 轴颈表面淬火低温回火磨加工 指出：1、主轴应用的材料：45钢 2、正火的目的和大致热处理工艺细化晶粒，消除应力；加热到Ac3＋50℃保温一段
时间空冷 3、调质目的和大致热处理工艺强度硬度塑性韧性达到良好配合淬火＋高温回火 4、表面淬火目的提高轴颈表面硬度 5．低温回火目的和轴颈表面和心部组织。去除表面淬火热应力，表面M＋A’心部S 回 四、选择填空（20分） 1、合金元素对奥氏体晶粒长大的影响是（d） （a）均强烈阻止奥氏体晶粒长大（b）均强烈促进奥氏体晶粒长大 （c）无影响（d）上述说法都不全面 2、适合制造渗碳零件的钢有（c）。 （a）16Mn、15、20Cr、1Cr13、12Cr2Ni4A （b）45、40Cr、65Mn、T12 （c）15、20Cr、18Cr2Ni4WA、20CrMnTi 3、要制造直径16mm的螺栓，要求整个截面上具有良好的综合机械性能，应选用（c ） （a）45钢经正火处理（b）60Si2Mn经淬火和中温回火（c）40Cr钢经调质处理4、制造手用锯条应当选用（a ） （a）T12钢经淬火和低温回火（b）Cr12Mo钢经淬火和低温回火（c）65钢淬火后中温回火 5、高速钢的红硬性取决于（b ） （a）马氏体的多少（b）淬火加热时溶入奥氏体中的合金元素的量（c）钢中的碳含量6、汽车、拖拉机的齿轮要求表面高耐磨性，中心有良好的强韧性，应选用（c ） （a）60钢渗碳淬火后低温回火（b）40Cr淬火后高温回火（c）20CrMnTi渗碳淬火后低温回火 7、65、65Mn、50CrV等属于哪类钢，其热处理特点是（c ） （a）工具钢，淬火+低温回火（b）轴承钢，渗碳+淬火+低温回火（c）弹簧钢，淬火+中温回火 8、二次硬化属于（d） （a）固溶强化（b）细晶强化（c）位错强化（d）第二相强化 9、1Cr18Ni9Ti奥氏体型不锈钢，进行固溶处理的目的是（b） （a）获得单一的马氏体组织，提高硬度和耐磨性 （b）获得单一的奥氏体组织，提高抗腐蚀性，防止晶间腐蚀（c）降低硬度，便于切削加工 10、推土机铲和坦克履带板受到严重的磨损及强烈冲击，应选择用（b ） （a）20Cr渗碳淬火后低温回火（b）ZGMn13—3经水韧处理（c）W18Cr4V淬火后低温回火 11、位错是一种。（①） ①线缺陷②点缺陷③面缺陷 12、纯铁在850℃时为晶格。（①） ①体心立方②面心立方③密排六方 13、有些金属在固态下会发生晶体结构的变化，这种变化可以称为。(③) ①等温转变②变温转变③同素异构转变 14、共析钢过冷奥氏体在连续冷却时，有如下转变。(②) ①只有贝氏体和马氏体转变，而没有珠光体型转变 ②只有珠光体型和马氏体转变，而没有贝氏体转变 ③只有珠光体型和贝氏体转变，而没有马氏体转变
工程材料第四章作业参考答案.doc
1 、什么是滑移与孪生？一般条件下进行塑性变形时，为什么在锌、镁中易出现孪晶? 而在纯铜中易产生滑移带? 答：滑移是指晶体的一部分沿一定的晶面和晶向相对于另一部分发生滑动位移的现象。 孪生是指晶体的一部分沿一定晶面和晶向相对于另一部分所发生的切变。 密排六方晶格金属滑移系少，常以孪生方式变形。体心立方晶格金属只有在低温或冲击作用下才发生孪生变形。面心立方晶格金属，一般不发生孪生变形，但常发现有孪晶存在，这是由于相变过程中原子重新排列时发生错排而产生的，称退火孪晶。 铜是面心立方，锌、镁是密排六方，故在锌、镁中易出现孪晶，而在纯铜中易产生滑移带。 2 、根据纯金属及合金塑性变形的特点，可以有几种强化金属性能的方式？ 答：通过细化晶粒来同时提高金属的强度、硬度、塑性和韧性的方法称细晶强化。 单相固溶体合金组织与纯金属相同，其塑性变形过程也与多晶体纯金属相似。但随溶质含量增加，固溶体的强度、硬度提高，塑性、韧性下降，称固溶强化。 当在晶内呈颗粒状弥散分布时，第二相颗粒越细，分布越均匀，合金的强度、硬度越高，塑性、韧性略有下降，这种强化方法称弥散强化或沉淀强化。 随冷塑性变形量增加，金属的强度、硬度提高，塑性、韧性下降的现象称加工硬化。加工硬化是强化金属的重要手段之一，对于不能热处理强化的金属和合金尤为重要。 3 、用手来回弯折一根铁丝时，开始感觉省劲，后来逐渐感到有些费劲，最后铁丝被弯断。试解释过程演变的原因？ 答：用手来回弯折一根铁丝时，铁丝会发生冷塑性变形。随着弯折的持续，铁丝的冷塑性变形量会增加，从而发生加工硬化，此时，铁丝的强度、硬度提高，塑性、韧性下降，故逐渐感到有些费劲。进一步弯折时，铁丝会因为超过疲劳强度而被弯断。 4 、什么是变形金属的回复、再结晶？再结晶晶粒度受哪些因素的影响? 答：回复是指在加热温度较低时，由于金属中的点缺陷及位错近距离迁移而引起的晶内某些变化。 当变形金属被加热到较高温度时，由于原子活动能力增大，晶粒的形状开始发生变化，由破碎拉长的晶粒变为完整均匀的等轴晶粒。这种冷变形组织在加热时重新彻底改组的过程称再结晶。 影响再结晶晶粒度的因素：1、加热温度和保温时间。加热温度越高，保温时间越长，金属的晶粒越粗大，加热温度的影响尤为显著。2、预先变形度。预先变形度的影响，实质上是变形均匀程度的影响。 5 、当金属继续冷拔有困难时，可以通过什么热处理解决？为什么? 答：再结晶退火。在对金属进行冷拔时，随冷塑性变形量的增加，金属会发生加工硬化，金属的强度、硬度提高，塑性、韧性下降，从而导致冷拔越来越困难。此时，若对其进行再结晶退火处理，当变形金属被加热到较高温度时，由于原子活动能力增大，晶粒的形状开始发生变化，由破碎拉长的晶粒变为完整均匀的等轴晶粒。由于再结晶后组织的复原，因而金属的强度、硬度下降，塑性、韧性提高，加工硬化消失。此时再进行冷拔则容易的多。
工程材料作业2答案.doc
工程材料作业（2） 1.何谓铁素体，奥氏体，渗碳体，珠光体和莱氏体，它们的结构，组织形态，性能等各有何特 点？ 2.分析含碳量为0.3%, 1.3%, 3.0%和5.0%的铁碳合金的结晶过程和室温组织。 2.分桁含碳fi!:为0.3%, 1.3%, 3.0%和5.盼的铁碳合&的结品过W和室扪纠织? 3.指山下列名词的主要区别：一次渗碳体，二次渗碳体，三次渗碳体，共晶渗碳体和共析渗碳 体。 3.桁出下列名词的主要区別：一次涔碳体，二次涉碳休，三次涔碳休，共品浓碳体和丸析浃碳体? 4.
4. 5.根据铁碳相图： ①分析0.6%C的钢室温下的组织，并计算其相对量。 ②分析1.2%C的钢室温下的相组成，并计算其相对量。 ③计算铁碳合金中二次渗碳体和三次渗碳体的最大含量。 5.报裾佚碳相阳： ①分析0.6%C的钢室混下的组织,并计算其相对堡。 室渦下的纠织：F+P F%= (0.77-0.6) Z (0.77-0.02) ^=0.17/0.75^=23^ P^=l00%-23%=77% ②分的讷室温下的相汨成，并计符其和对S* 室温下的相绀成:F+Fc3C F%=(6.69-1.2)/ (6.69-0.020)知5.49/6.67%=82.3% he3C%: 100^-82.3%= 17.6% ③计蔚铁碳合金中二次涉碳怀和三次泫碳体的煨大含ffl， 二次渗碳体从奥氏体析出，班大溶解度2.11%,班小溶解度077% Fc?C^= (2.11-0.77) / 16.69-0.77) %=1.34/5.92%-=22.6% 三次涔碳体从铁紊体中析出，W大溶解唆为0.02%，小溶解嗖0.0008% Fe3C<5- ( 0.02-0.0008) / < 6.69-0.0008) %=(102/6.69^ =0.3^ 6.对某退火碳素钢进行金相分析，其组织为珠光体+网状渗碳体，其中珠光体占93%,问此钢的含碳量大约为多少？ 6.对臬氾火碳糾<)进行金相分Pi，A:州织力诛光休十M状浓碳休，JC中诛光休A 93%.问此诩 的念碳堺大约力多少？m织力珠光体《状涞碳休，所以为过共析销 PQ=93%= (6.69-X) / (6.69-0.77) %, \%=1.19^=1.2%
土木工程材料试题和答案(三)
土木工程材料》试题和答案（三） 专业班级学号姓名_________ 题号一二三四五总分 得分 一.填空题（每空1分，共20分） 1.材料的吸湿性是指材料在空气中吸收＿＿＿＿＿的性质。 1.水分 2.水可以在材料表面展开，即材料表面可以被水浸润，这种性质称为＿＿＿＿＿。 2.亲水性 3.按冶炼时脱氧程度分类钢可以分成：＿＿＿＿＿，＿＿＿＿＿，＿＿＿＿＿和特殊镇静钢。 3.镇静钢沸腾钢半镇静钢 4.混凝土的三大技术性质指＿＿＿＿＿、＿＿＿＿＿、＿＿＿＿＿。 4.工作性力学性质耐久性 5.根据粒径的大小可将水泥混凝土用集料分为两种:凡粒径小于＿＿＿＿＿者称为细集料，大于＿＿＿＿＿者称为粗集料。 5.5mm 5mm 6.石灰的主要化学成分是＿＿＿＿＿和＿＿＿＿＿。 6.氧化钙氧化镁 7.土木工程中通常使用的五大品种硅酸盐水泥是＿＿＿＿、＿＿＿＿、＿＿＿＿、＿＿＿＿＿和＿＿＿＿＿。 7.硅酸盐水泥普通硅酸盐水泥矿渣硅酸盐水泥火山灰质硅酸盐泥粉煤灰硅酸盐水泥 8.目前所用的墙体材料有＿＿＿＿＿，＿＿＿＿＿和＿＿＿＿＿三大类。 8.砖砌块板材 二.判断题（每小题1分，共10分） 1.砂浆的流动性是用分层度表示的。 1.对 2.白色大理石由多种造岩矿物组成。 2.错 3.粘土质砂岩可用于水下建筑物。 3.错 4.在空气中贮存过久的生石灰，不应照常使用。
4.对 5.针叶树材强度较高，表观密度和胀缩变形较小。 5.对 6.普通混凝土的强度与其水灰比成线性关系。 6.错 7.普通水泥混凝土配合比设计计算中，可以不考虑耐久性的要求。 7.错 8.石膏浆体的凝结硬化实际上是碳化作用。 8.错 9.木材的持久强度等于其极限强度。 9.错 10.沥青混合料是一种复合材料，由沥青、粗集料、细集料和矿粉以及外加剂所组成。 10.对 三.选择题（每小题2分，共10分） 1.在混凝土拌合物中，如果水灰比过大，会造成＿＿。 A 拌合物的粘聚性和保水性不良 B 产生流浆 C 有离析现象 D 严重影响混凝土的强度 1.ABCD 2 为工程使用方便，通常采用（）确定沥青胶体结构的类型。 a、针入度指数法 b、马歇尔稳定度试验法 c、环与球法 d、溶解-吸附法 2.A 3. 下面哪些不是加气混凝土砌块的特点＿＿。 A 轻质 B 保温隔热 C 加工性能好 D 韧性好 3.D 4.（）属于水硬性胶凝材料，而（）属于气硬性胶凝材料。 a、石灰石膏 b、水泥石灰 c、水泥石膏 d、石膏石灰 4.BC 5.砂浆的保水性是采用（）来表示的。 a、稠度 b、坍落度 c、维勃时间 d、分层度 5.D 四.简答题（每小题5分，共40分） 1.石灰不耐水，但为什么配制的石灰土或三合土却可以用于基础的垫层、道路的基层等潮湿部位？
工程材料作业及答案汇总 (1)
1、1 4.简答及综合分析题 (1）金属结晶得基本规律就是什么？条件就是什么？简述晶粒得细化方法。 （2）什么就是同素异构转变？ (１)金属结晶得基本规律:形核、长大; 条件就是具有一定得过冷度； 液态金属晶粒得细化方法:增大过冷度、变质处理、附加振动; 固态金属晶粒得细化方法:采用热处理、压力加工方法。 (2)金属同素异构性(转变）：液态金属结晶后获得具有一定晶格结构得晶体,高温状态下得晶体,在冷却过程中晶格发生改变得现象。 １、2 4。简答及综合分析题 （４)简述屈服强度得工程意义。 （5)简述弹性变形与塑性变形得主要区别。 （4）答：屈服强度就是工程上最重要得力学性能指标之—.其工程意义在于:①屈服强 度就是防止材料因过最塑性变形而导致机件失效得设计与选材依据； ②根据屈服强度与抗拉强度之比（屈强比）得大小，衡量材料进一步产生塑性变形得倾向，作为金属材料冷塑性变形加工与确定机件缓解应力集中防止脆性断裂得参考依据。 (５）答:随外力消除而消失得变形称为弹性变形。当外力去除时，不能恢复得变形称为塑性变形。 1、３ 4.简答题 （6）在铁碳相图中存在三种重要得固相，请说明它们得本质与晶体结构(如，δ相就是碳在δ—Ｆｅ中得固溶体，具有体心立方结构）。 α相就是 ; γ相就是
； Fe３C相就是。 （7）简述Fe—Fe３C相图中共晶反应及共析反应,写出反应式,标出反应温度. （9）在图３—2所示得铁碳合金相图中，试解答下列问题: 图3—2铁碳合金相图 （1)标上各点得符号； (2）填上各区域得组成相(写在方括号内）; (3）填上各区域得组织组成物（写在圆括号内); （４)指出下列各点得含碳量：E（)、C（）、P( )、S（)、K（）；(5）在表３—1中填出水平线得温度、反应式、反应产物得名称。 表3—１ （6)答:碳在α—Fe中得固溶体，具有体心立方结构；碳在γ—Fe中得固溶体,具有面心 立方结构;Fe与Ｃ形成得金属化合物，具有复杂结构。
工程材料与热处理第2章作业题参考答案
1.常见的金属晶格类型有哪些？试绘图说明其特征。 i 4 I 体心立方: 单位晶胞原子数为2 配位数为8 <3 原子半径=—a （设晶格常数为a） 4 致密度0.68
面心立方： 单位晶胞原子数为4 配位数为12 原子半径=_2a（设晶格常数为 4 a）致密度0.74
密排六方： 晶体致密度为0.74，晶胞内含有原子数目为6。配位数为12,原子半径为1/2a。 2实际金属中有哪些晶体缺陷？晶体缺陷对金属的性能有何影响点缺陷、线缺陷、面缺陷 一般晶体缺陷密度增大，强度和硬度提高。 3什么叫过冷现象、过冷度？过冷度与冷却速度有何关系？它对结晶后的晶粒大小有何影响？ 金属实际结晶温度低于理论结晶温度的现象称为过冷现象。理论结晶温度与实际结晶温度之差称为过冷度。金属结晶时的过冷度与冷却速度有关，冷却速度愈大，过冷度愈大，金属的实际结晶温度就愈低。结晶后的晶粒大小愈小。 4金属的晶粒大小对力学性能有何影响？控制金属晶粒大小的方法有哪些 一般情况下，晶粒愈细小，金属的强度和硬度愈高，塑性和韧性也愈好。
控制金属晶粒大小的方法有：增大过冷度、进行变质处理、采用振动、搅拌处理。 5?如果其他条件相同，试比较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： (2) 浇注温度高与浇注温度低； (3) 铸成薄壁件与铸成厚壁件； (4) 厚大铸件的表面部分与中心部分 (5) 浇注时采用振动与不采用振动。 (6) 浇注时加变质剂与不加变质剂。 (1) 金属型浇注的冷却速度快，晶粒细化，所以金属型浇注的晶粒小; (2) 浇注温度低的铸件晶粒较小； (3) 铸成薄壁件的晶粒较小； (4) 厚大铸件的表面部分晶粒较小； (5) 浇注时采用振动的晶粒较小。 (6) 浇注时加变质剂晶粒较小。。 6 ?金属铸锭通常由哪几个晶区组成 ？它们的组织和性能有何特点 ？ (1) 表层细等轴晶粒区 金属铸锭中的细等轴晶粒区，显微组织比较致密，室温下 力学性能最 高； (2) 柱状晶粒区 在铸锭的柱状晶区，平行分布的柱状晶粒间的接触面较为脆弱， 并常常聚集有易熔杂质和非金属夹杂物等，使金属铸锭在冷、热压力加工时容 易沿这些脆弱面产生开裂现象，降低力学性能。 (3) 中心粗等轴晶粒区 由于铸锭的中心粗等轴晶粒区在结晶时没有择优取向，不 存在脆弱的交界面，不同方向上的晶粒彼此交错，其力学性能比较均匀，虽然 其强度和硬度 低，但塑性和韧性良好。 7?为什么单晶体具有各向异性，而多晶体在一般情况下不显示各向异性 ？ 因为单晶体中的不同晶面和晶向上的原子密度不同， 导致了晶体在不同方向上的性能不 同的现象，因此其性能呈现各向异性的。 而多晶体是由许多位向不同的晶粒组成， 虽然每个晶粒具有各向异性， 但不同位向的各晶粒 的综合作用结果，使多晶体的各方向上性能一样，故显示出各向同性。 &试计算面心立方晶格的致密度。 4 3 4 一 r 3 3 a 9?什么是位错？位错密度的大小对金属强度有何影响 ？ 所谓位错是指晶体中某处有一列或若干列原子发生了有规律的错排现象。 随着位错密度的增加金属的强度会明显提高。 0.74 74% nv V
工程材料作业答案
工程材料作业一 一、选择题 1、金属材料抵抗塑性变形或断裂的能力称为（C ） A塑性 B硬度 C强度 D密度 2、金属键的实质是（A ） A自由电子与金属阳离子之间的相互作用 B金属原子与金属原子间的相互作用 C金属阳离子与阴离子的吸引力 D自由电子与金属原子之间的相互作用 二、问答题 1、晶体中的原子为什么能结合成长为长程有序的稳定排列？ 这是因为原子间存在化学键力或分子间存在范德华力。从原子或分子无序排列的情况变成有序排列时，原子或分子间引力增大，引力势能降低，多余的能量释放到外界，造成外界的熵增加。尽管此时系统的熵减小了，只要减小量比外界熵增加来的小，系统和外界的总熵增加，则系统从无序状态变成有序状态的过程就可以发生。分子间存在较强的定向作用力（例如较强极性分子间的取向力、存在氢键作用的分子间的氢键力）的情况下，分子从无序变有序，系统能量降低更多，释放热量越多，外界熵增越大，越有利于整齐排列。这样的物质比较易于形成晶体。相反非极性或弱极性分子间力方向性不明显，杂乱排列和整齐排列能量差别不大，形成整齐排列时，外界熵增有限，不能抵消体统高度有序排列的熵减。这样的物质较难形成规则晶体。综上粒子间的引力越强、方向性越强，越有利于粒子定向有序排列。粒子的热运动则倾向于破坏这种有序排列。热运动越剧烈（温度越高），越倾向于杂乱排列。物质中粒子最终有序排列的程度取决于这对相反因素的消长
2、材料的弹性模量E的工程含义是什么？它和零件的刚度有何关系？ 材料在弹性范围内，应力与应变的比值（σ/ε）称为弹性模量E(单位为MPa)。E标志材料抵抗弹性变形的能力，用以表示材料的刚度。E值愈大，即刚度愈大，材料愈不容易产生弹性变形。E值的大小，主要取决于各种材料的本性，反映了材料内部原子结合键的强弱。当温度升高时，原于间距加大，金属材料的E值会有所降低。值得注意的是，材料的刚度不等于零件的刚度，因为零件的刚度除取决于材料的刚度外，还与结构因素有关，提高机件的刚度，可通过增加横截面积或改变截面形状来实现。 3、δ和ψ两个性能指标，哪个表征材料的塑性更准确？塑性指标在工程上有哪些实际意义？ 金属材料的塑性指标中有拉伸实验时的最大延伸率δ和断面收缩率ψ，压缩实验时的压缩比ξ，扭转实验时扭转角度γ，极限压缩率以及冲击韧性等。这些指标反映了固体金属在外力作用下可以稳定地发生永久变形而不破坏其完整性(不断裂、不破损）的能力。塑性反映材料发生永久变形的能力。柔软性反映材料抵抗变形的能力（变形抗力大小）。塑性指标在工程上的实际意义十分巨大，因为塑性好的材料在外力作用下只会变形，不会开裂。许多场合需要塑性好的材料来制作要去变形量大的部件，例如螺栓紧固件、数不胜数的冲压件、连杆、汽车外壳等。 作业二 一、选择题 1、在密排六方晶格中，单个晶胞的原子数为（ C ）。 A、2 B、4 C、6 D、8 2、纯铁在850℃时的晶型为（A ）。 A、体心立方 B、面心立方 C、密排六方 D、复杂晶系 二、判断题 1、晶界是金属晶体的常见缺陷。（√） 2、渗碳体是钢中常见的固溶体相。（×）
土木工程材料作业答案(∑)
土木工程材料复习题 第一章材料的基本性质 一、填空题 1、材料的吸水性用_吸水率表示，吸湿性用含水率表示。 2、材料耐水性的强身弱可以用二软化系数一表示。甬料耐水性愈好，该值愈一大。 3、同种材料的孔隙率愈_大，材料的强度愈高；当材料的孔隙率一定时，闭孔_愈多，材料的绝热性愈好。 4、当材料的孔隙率增大时，贝U其密度—不变，松散密度—减小，强度降低，吸水率一增大，抗渗性一降低，抗冻性一降低。 5、材料乍抗压强度试验时，大试件侧得的强度值偏低，而小试件相反，其原因 是试件尺寸—和试件形状_。 6材料的密度是指材料在绝对密实_状态下单位体积的质量；材料的表观密度是指材料在自然状态下单位体积的质量。 7、材料的耐水性是指材料在长期压力水作用下，强度不显著降低的性质。 二、单选题 1、材料的抗渗性指材料抵抗（C）渗透的性质 A.水； B.潮气； C.压力水； D.饱和水 2、有一块砖重2625g,其含水率为5%，该湿砖所含水量为（D ）。 A . 131.25g ； B . 129.76g；C. 130.34g； D. 125g 3、材料的耐水性指材料（C ）而不破坏，其强度也不显著降低的性质。 A.长期在湿气作用下； B.在压力水作用下； C.长期在饱和水作用下； D.在水作用下 4、颗粒材料的密度为p，表观密度为p 0,堆积密度p 0，则存在下列关系（A ）。 A.p>p 0>p 0 '； B. p>p 0'>p 0 C. p 0>p>p 0 ; ' D. p 0>p 0 '>p 5、材料吸水后，将使材料的（D ）提高。 A.耐久性； B.强度及导热系数 C.密度； D.表观密度和导热系数 6通常材料的软化系数为（B ）时。可以认为是耐水的材料。 A . > 0.95；B. > 0.85；C. > 0.75 ；D. 0.65 7、含水率为5 %的砂220kg，则其干燥后的重量是（B ）kg 。 A. 209； B. 209.52 ； C. 210; D. 210.52 8、材质相同的A，B两种材料，已知表观密度p 0A >p 0B，则A材料的保温性能比B材料（B ）。 A.好； B.差； C.差不多； D. 一样 9、当某一建筑材料的孔隙率增大时，其吸水率（A ）。； A.增大； B.减小； C.不变化 D.不一定增大，也不一定减小 10、当材料的润湿边角B为（A ）时，称为憎水性材料。 A、>90° B W 90° C 0° 11、木材的虫蛀影响其耐久性。此破坏因素为（B ） A、化学因素； B、生物因素； C、物理因素。 12、、吸水率与含水率之间的关系不可能的是（A ）。 A、吸水率小于含水率；B吸水率等于含水量；C、吸水率大于含水率。 13、含水率为4%的湿砂100kg，其中水的重量为（C ）
工程材料及成形技术作业题库(带答案)
工程材料及成形技术作业题库 一. 名词解释 1.间隙固溶体：溶质原子溶入溶剂晶格间隙所形成的固溶体。 2.过冷度：理论结晶温度与实际结晶温度之差。 3..同素异构性：同一合金在不同温度下晶格类型不同的现象。 4.同素异构性：同一合金在不同温度下晶格类型不同的现象。 5.再结晶：金属发生重新形核和长大而晶格类型没有改变的结晶过程。 6.枝晶偏析：结晶后晶粒内成分不均匀的现象。 7.淬透性：钢淬火时获得淬硬层深度的能力。 8.淬硬性：钢淬火时得到的最大硬度。 9.临界冷却速度：奥氏体完全转变成马氏体的最低冷却速度。 10.热硬性：钢在高温下保持高硬度的能力。 11.时效强化：经固溶处理后随着时间的延长强度不断提高的现象。 12.形变强化：由于塑性变形而引起强度提高的现象。 13.调质处理：淬火+高温回火得到回火索氏体的热处理工艺。 14.变质处理：在浇注是向金属液中加入变质剂，使其形核速度升高长大速度减低，从而实现细化晶粒的 处理工艺。 15.顺序凝固原则：铸件时使金属按规定从一部分到另一部分逐渐凝固的原则。 16.同时凝固原则： 17.孕育铸铁：经过孕育处理的铸铁。 18.热固性塑料： 19.热塑性塑料： 二. 判断正误并加以改正 1.细化晶粒虽能提高金属的强度,但增大了金属的脆性. （╳） 改正：细化晶粒不但能提高金属的强度，也降低了金属的脆性。 2.结构钢的淬透性,随钢中碳含量的增大而增大. （╳） 改正：结构钢的淬硬性，随钢中碳含量的增大而增大。 3.普通低合金结构钢不能通过热处理进行强化。（√） 4. 单晶体必有各向异性. （√） 5. 普通钢和优质钢是按其强度等级来区分的. （╳） 改正：普通钢和优质钢是按钢中有害杂质硫、磷的含量来划分的。 6. 过热钢经再结晶退火后能显著细化晶粒. （√） 7. 奥氏体耐热钢也就是奥氏体不锈钢。（╳） 改正：奥氏体耐热钢不是奥氏体不锈钢。 8. 马氏体的晶体结构和铁素体的相同. （√） 9. 面心立方金属的塑性比体心立方金属的好. （╳） 10. 铁素体是置换固溶体. （╳） 改正：铁素体是碳溶于α-Fe中形成的间隙固溶体体。
工程材料-作业及答案
第1章 材料的基本性质 1、烧结普通砖的尺寸为240mm×115mm×53mm ，已知其孔隙率为37%，干燥质量为 2487g ，浸水饱和后质量为 2984g 。求该砖的密度、干表观密度、 吸水率、开口孔隙率及闭口孔隙率。 解：砖自然状态下的体积：3 300.2400.1150.053 1.462810m V -=??=? 干表观密度：3030 2.4871700kg/m 1.462810m V ρ-===? 由孔隙率0001700100%1100%1100%37%V V P V ρρρ-????=?=-?=-?= ? ???? ? 得砖的密度：ρ＝2698 kg/m 3 吸水率：29842487100%100%20%2487 m m W m = ?=?=干吸吸干－－ 开口孔隙率： 3029842487()/100%/1.462810100%34%1000m m P V ρ-??-??=?=??=????????干吸开水－ 闭口孔隙率：37%34%%P P P ==开闭--＝3 2、已知碎石的表观密度为2.65g/cm 3，堆积密度为1.50g/cm 3，求 2.5m 3 松散状态的碎石，需要多少松散体积的砂子填充碎石的空隙 ? 若已知砂子的堆积密度为1.55g /cm 3，求砂子的重量为多少？ 解：0000002.5 1.5100%1100%1100%43%2.5 2.65V V V P V ρρ??''-??'=?=-?=-?= ? ?'??? ?－＝ V 0＝1.425m 3 所以，填充碎石空隙所需砂子的体积为：300 2.5 1.425 1.075m V V '-=-= 或30 2.543% 1.075m V P '?=?= 沙子的重量：1.075×1.55×103＝1666.25kg 3．某地红砂岩，已按规定将其磨细，过筛。烘干后称取50g ，用李氏瓶测得其体积为18.9cm 3。另有卵石经过清洗烘干后称取1000g ，将其浸水饱和后用布擦干。又用广口瓶盛满水，连盖称得其质量为790g ，然后将卵石装入，再连盖称得其质量为1409g ，水温为25℃，求红砂岩及卵石的密度或视密度，并注明哪个是密度或视密度。
工程材料作业及答案汇总
4 ?简答及综合分析题 (1 )金属结晶的基本规律是什么？条件是什么？简述晶粒的细化方法。 (2)什么是同素异构转变？ (1)金属结晶的基本规律：形核、长大； 条件是具有一定的过冷度； 液态金属晶粒的细化方法：增大过冷度、变质处理、附加振动； 固态金属晶粒的细化方法：采用热处理、压力加工方法。 (2)金属同素异构性(转变)：液态金属结晶后获得具有一定晶格结构的晶体，高温状态下的 晶体，在冷却过程中晶格发生改变的现象。 4 ?简答及综合分析题 (4)简述屈服强度的工程意义。 (5)简述弹性变形与塑性变形的主要区别。 (4)答：屈服强度是工程上最重要的力学性能指标之一。其工程意义在于：①屈服强 度是防止材料因过最塑性变形而导致机件失效的设计和选材依据； ②根据屈服强度与抗拉强度之比(屈强比)的大小，衡量材料进一步产生塑性变形的倾向，作 为金属材料冷塑性变形加工和确定机件缓解应力集中防止脆性断裂的参考依据。 ⑸答:随外力消除而消失的变形称为弹性变形。当外力去除时，不能恢复的变形称为塑性 变形。 4 ?简答题 (6)在铁碳相图中存在三种重要的固相，请说明它们的本质和晶体结构(如，3相是碳在3 —Fe中的固溶体，具有体心立方结构)。 a相是_____________________________________________________________________________ ； Y相是 _____________________________________________________________________________ ； Fe3C相是。 ⑺ 简述Fe—Fe3C相图中共晶反应及共析反应，写出反应式，标出反应温度。 (9)在图3—2所示的铁碳合金相图中，试解答下列问题: