机械工程材料思考题答案

机械工程材料思考题答案【篇一：机械工程材料(于永泗_齐民)课后习题答案(全)】 txttxt于永泗于永泗齐民齐民 1-1 1-1、可否通过增加零件尺寸来提高其弹性模量。、可否通过增加零件尺寸来提高其弹性模量。解：不能，弹性模量的大小主要取决于材料的本性，除随温度升高解：不能，弹性模量的大小主要取决于材料的本性，除随温度升高而逐渐降低外，其他强化材料的手段如热处理、冷热加工、合金化而逐渐降低外，其他强化材料的手段如热处理、冷热加工、合金化等对弹性模量的影响很小。所以不能通过增大尺寸来提高弹性模量。等对弹性模量的影响很小。所以不能通过增大尺寸来提高弹性模量。 1-21-2、工程上的伸长率与选取的样品长度有关，为什么？、工程上的伸长率与选取的样品长度有关，为什么？ 1-3 1-3、和两者有什么关系？在什么情况下两者相等？、和两者有什么关系？在什么情况下两者相等？解：为应力强度因子，为平面应变断裂韧度，为的一个临界值，当解：为应力强度因子，为平面应变断裂韧度，为的一个临界值，当增加到一定值时，裂纹便失稳扩展，材料发生断裂，此时，两者相增加到一定值时，裂纹便失稳扩展，材料发生断裂，此时，两者相等。等。 1-4 1-4、如何用材料的应力、如何用材料的应力- -应变曲线判断材料的韧性？应变曲线判断材料的韧性？解：所谓材料的韧性是指材料从变形到断裂整个过程所吸收的能量，解：所谓材料的韧性是指材料从变形到断裂整个过程所吸收的能量，即拉伸曲线（应力即拉伸曲线（应力- -应变曲线）与横坐标所包围的面积。应变曲线）与横坐标所包围的面积。 2-1 2-1、从原、从原子结构上说明晶体与非晶体的区别。子结构上说明晶体与非晶体的区别。解：原子在三维空间呈现规则排列的固体称为晶体，而原子在空间解：原子在三维空间呈现规则排列的固体称为晶体，而原子在空间呈无序排列的固体称为非晶体。晶体长程有序，非晶体短程有序。呈无序排列的固体称为非晶体。晶体长程有序，非晶体短程有序。 2-22-2、立方晶系中指数相同的晶面和晶向有什么关系？、立方晶系中指数相同的晶面和晶向有什么关系？解：相互垂直。解：相互垂直。 2-42-4、合金一定是单相的吗？固溶体一定是单相的吗？、合金一定是单相的吗？固溶体一定是单相的吗？解：合金不一定是单相的，也可以由多相组成，固溶体一定是单相解：合金不一定是单相的，也可以由多相组成，固溶体一定是单相的。的。 3-1 3-1、说明在液体结晶的过程中晶胚和晶核的关系。、说明在液体结晶的过程中晶胚和晶核的关系。解：在业态经书中存在许多有序排列飞小原子团，这些小原子团或解：在业态经书中存在许多有序排列飞小原子团，这些小原子团或大或小，时聚时散，称为晶胚。在以上，由于液相自由能低，晶胚大或小，时聚时散，称为晶胚。在以上，由于液相自由能低，晶胚不会长大，而当液态金属冷却到以下后，经过孕育期，达到一定尺不会长大，而当液态金属冷却到以下后，经过孕育期，达到一定尺寸的晶胚将开始长大，这些能够连续长大的晶胚称为晶核。寸的晶胚将开始长大，这些能够连续长大的晶胚称为晶核。 3-2 3-2、固态非晶合金的晶化过程是否属于同素异构转变？为什么？、固态非晶合金的晶化过程是否属于同素异构转变？为什么？解：不属于。同素异构是物质在固态下的晶格类型随温度变化而发解：不属于。同素异构是物质在固态下的晶格类型随温度变化而发生变化，而不是晶化过程。生变化，而不是晶化过程。 3-3 3-3、根据匀晶转变相图分析产生枝晶偏析的原因。、根据匀晶转变相图分析产生枝晶偏析的原因。解：解：①①枝晶偏析：在一个枝晶范围内或一个晶粒范围内，成分不均枝晶偏析：在一个枝晶范围内或一个晶粒范围内，成分不均匀的现象叫做枝晶偏析。匀的现象叫做枝晶偏析。②②结合二元匀晶转变相图可知，枝晶偏析结合二元匀晶转变相图可知，枝晶偏析产生的原因是固溶体合金的结晶只有在产生的原因是固溶体合金的结晶只有在“ “充分缓慢冷却充分缓慢冷却” ”的条件下才的条件下才能得到成分均匀的固溶体组织。然而在实际生产中，由于冷速较快，能得到成分均匀的固溶体组织。然而在实际生产中，由于冷速较快，合金在结晶过程中，固相和液相中的原子来不及扩散，使得先结晶合金在结晶过程中，固相和液相中的原子来不及扩散，使得先结晶出的枝晶轴含有较多的高熔点元素，而后结晶的枝晶中含有较多低出的枝晶轴含有较多的高熔点元素，而后结晶的枝晶中含有较多低熔点元素。熔点元素。③③冷速越快，液固相间距越大，枝晶偏析越严重。冷速越快，液固相间距越大，枝晶偏析越严重。 3-4 3-4、结合相图分析含、结合相图分析含 0.45% c0.45% c、、1.2% c1.2% c 和和 3.0% c3.0% c 的的 fe-cfe-c 合金在缓合金在缓慢冷却过程中的转变及室温下的组织。慢冷却过程中的转变及室温下的组织。 3-6 3-6、说明、说明 fe-cfe-c 合金中合金中 5 5 种类型渗碳体的形成和形态特点。种类型渗碳体的形成和形态特点。解：一次渗碳体：由液相直接析出，黑色的片层。解：一次渗碳体：由液相直接析出，黑色的片层。二次渗碳体：含二次渗碳体：含碳量超过碳量超过 0.77%0.77%的铁碳合金自的铁碳合金自 11481148℃℃冷却至冷却至 727727℃℃时，会从奥氏体时，会从奥氏体中析出二次渗碳体。沿奥氏体晶界呈网状排列。中析出二次渗碳体。沿奥氏体晶界呈网状排列。三次渗碳体：铁碳三次渗碳体：铁碳合金自合金自 727727℃℃向室温冷却的过程中，从铁素体析出的为三次渗碳体。向室温冷却的过程中，从铁素体析出的为三次渗碳体。不连续网状成片状分布于铁素体晶界。不连续网状成片状分布于铁素体晶界。共晶渗碳体：共晶白口铸铁共晶渗碳体：共晶白口铸铁由液态冷却到由液态冷却到 11481148℃℃是发生共晶反应，产生共晶奥氏体和共晶渗碳是发生共晶反应，产生共晶奥氏体和共晶渗碳体。为白色基体。体。为白色基体。共析渗碳体：共析钢液体在发生共析转变时，由共析渗碳体：共析钢液体在发生共析转变时，由奥氏体相析出铁素体和共析渗碳体。为黑色的片层。奥氏体相析出铁素体和共析渗碳体。为黑色的片层。 3-7 3-7、说明金属实际凝固时，铸锭的、说明金属实际凝固时，铸锭的 3 3 中宏观组织的形成机制。中宏观组织的形成机制。解：铸锭的宏观组织由表层细晶区、柱状晶区和中心等轴晶区解：铸锭的宏观组织由表层细晶区、柱状晶区和中心等轴晶区 3 3 个个晶区组成。晶区组成。①①表层细晶区：当高温的液体金属被浇注到铸型中时，表层细晶区：当高温的液体金属被浇注到铸型中时，液体金属首先与铸型的模壁接触，一般来说，铸型的温度较低，产液体金属首先与铸型的模壁接触，一般来说，铸型的温度较低，产生很大的过冷度，形成大量晶核，再加上模壁的非均匀形核作用，生很大的过冷度，形成大量晶核，再加上模壁的非均匀形核作用，在铸锭表面形成一层厚度较薄、晶粒很细的等轴晶区。在铸锭表面形成一层厚度较薄、晶粒很细的等轴晶区。②②柱状晶区：柱状晶区：表层细晶区形成以后，由于液态金属的加热及凝固时结晶潜热的放表层细晶区形成以后，由于液态金属