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第一章思考作业题1．一铜棒的最大拉应力为70MPa，若要承受2000kgf的载荷，它的直径是多少？2．有一直径15mm的钢棒所能承受的最大载荷为11800kgf，问它的强度是多少。3．一根2米长的黄铜棒温度升高80℃，伸长量是多少？要使该棒有同样的伸长，问需要作用多少力？（黄铜线膨胀系数为20×10－6℃－1，平均弹性模量为110000MPa）4．一根焊接钢轨在35℃时铺设并固定，因此不能发生收缩。问当温度下降到9℃时，钢轨内产生的应力有多大？（钢的线膨胀系数为12×10－6℃－1，弹性模量为206000MPa）5．零件设计时，选取σ0.2（σS）还是选取σb，应以什么情况为依据？6．δ与ψ这两个指标，哪个能更准确地表达材料的塑性？7．常用的测量硬度的方法有几种？其应用范围如何？8．有一碳钢制支架刚性不足，有人要用热处理强化方法；有人要另选合金钢；有人要改变零件的截面形状来解决。哪种方法合理？为什么？9．举例说明机器设备选材中物理性能、化学性能、工艺性能的重要性。第一章参考答案：1．18.9mm2．871MPa3．3.2mm，176MPa4．64.3MPa第二章思考作业题1．从原子结合的观点来看，金属、高分子和陶瓷材料有何主要区别？在性能上有何表现？2．试用金属键的结合方式，解释金属具有良好导电性、导热性、塑性和金属光泽等基本特性。3．简述金属常见的三种晶体结构的基本特点。4．晶体缺陷有哪些？对材料有哪些影响？对所有的材料都有影响吗？5．聚合物的分子量有什么特点？如何表示聚合物分子量的大小？6．什么是聚合物分子的构型和构象？如何才能改变其构型和构象？7．陶瓷材料的晶体相有哪几种主要结构？举例说明。8．与金属比较，简述陶瓷材料的结构特点。9．硅酸盐化合物有那几种基本类型？第三章思考作业题1．金属结晶的基本规律是什么？结晶过程是怎样进行的？2．过冷度与冷却速度有何关系？为什么金属结晶一定要有过冷度？它对晶粒大小有何影响？3．如果其它条件相同，试比较在下列条件下，铸件晶粒的大小：（1）砂型铸造与金属铸造；（2）厚壁铸件与薄壁铸件；（3）加变质剂与不加变质剂；（4）浇注时振动与不振动。4．凝固与结晶是不是一回事？影响凝固的因素有哪些？5．晶粒度等级N是由关系式m=2N+2来确定的，试计算晶粒度为7级时，晶粒的实际的平均直径是多少？6．聚合物的加成聚合反应与逐步聚合反应有何区别？7．陶瓷烧结时为什么会产生收缩现象？8．试比较陶瓷粘滞成型与烧结工艺之间的区别。9．粉末冶金的基本工艺过程是什么？第三章参考答案5．0.044mm第四章思考作业题1．对比纯金属与固溶体结晶过程的异同，分析固溶体结晶过程的特点。2．何谓相组成物和组织组成物？请举例说明之。3．一个二元共晶反应如下：（1）WB=50%的合金完全凝固时初晶α与共晶（α+β）的重量百分数，以及共晶体中α相与β相的重量百分数；（2）若已知显微组织中β初晶与（α+β）共晶各占一半，求该合金的成分。4．计算在共析反应温度时，珠光体中铁素体与渗碳体的相对量。5．分析含碳量为0.2%、0.6%、0.77%的铁碳合金从液态缓冷至室温时的结晶过程和室温组织，分别计算含碳量为0.2%的铁碳合金在室温下相的相对量和组织相对量。6．什么是固溶体和化合物？它们的特性如何？7．纯铁的三个同素异构体是什么？晶体结构如何？8．渗碳体有哪五种基本形态？在显微镜下它们的形态有何特点？9．α－Fe和铁素体有何区别？γ－Fe和奥氏体有何区别？第四章参考答案3．（1）Qα＝41.7％，Q（α＋β）＝58.3％；共晶体中：Qα＝25％，Qβ＝75％；（2）WB＝85%4．QF=11.2%，QP＝88.8％5．0.2％c合金室温下相的相对量：QF＝97％，QFe3C＝3％；室温下组织相对量：QF＝25％，QP＝75％第五章思考作业题1．试述金属经冷塑性变形后，其结构、组织与性能所发生的变化，分析发生变化的实质。2．试述加工硬化对金属材料的强化作用，这些变化有何实际意义？试举一些有用的例子和有害的例子来说明其利弊。3．当把铅锭在室温下经多次轧制成薄铅板时，需不需要进行中间退火？为什么？4．试阐述为什么金属的实际强度比理论强度低得多？5．说明为什么橡胶在液氮温度（77℃）下是脆性的？6．用热固性塑料制造零件，应采用什么样的工艺方法？7．线型无定形高聚物的三种力学状态各具什么特征？如何应用于生产实际？8．陶瓷的变形有何特点？陶瓷在受拉应力和受压应力时的变形过程有何不同？9．陶瓷性能的主要缺点是什么？分析其原因，并指出改进方法。第六章思考作业题1．珠光体类型组织有哪几种？它们在形成条件、组织形态和性能方面有何不同？2．试比较索氏体、屈氏体、马氏体与回火屈氏体、回火索氏体、回火马氏体之间在形成条件、组织形态与性能上的差别。3．共析钢经正常淬火得到什么组织？它们经过200℃、400℃、600℃回火后得到什么组织？4．某汽车齿轮选用20CrMnTi制造，其工艺路线为：下料→锻造→正火①→切削加工→渗碳②→淬火③→低温回火④→喷丸→磨削。请说明①、②、③、④四项热处理工艺的目的及大致工艺参数。5．什么叫回火脆性？第一类回火脆性产生的原因是什么？如何防止？6．加热时奥氏体的形成过程要经过哪几个阶段？7．试比较表面淬火和化学热处理之间的异同。8．什么是淬透性？淬透性对钢的热处理工艺有何影响？9．在C曲线中分别画出获得珠光体、珠光体+马氏体、贝氏体、马氏体+贝氏体等组织的冷却工艺曲线。第六章参考答案3．M，M回、T回、S回第七章思考作业题1．钢中常存的杂质有哪些？硫、磷对钢的性能有哪些影响？2．指出下列钢号属于什么钢？各符号代表什么？Q235、20CrNi、T8、T10A、08Al、16Mn、W6Mo5Cr4V2、Cr12MoV、60Si2Mn。3．Q235经调质处理后使用是否合理？为什么？4．用W18Cr4V钢制作盘形铣刀，试安排其加工工艺路线，说明各热加工工序的目的，使用状态下的显微组织是什么？为什么淬火温度高达1280℃？淬火后为什么要经过三次560℃回火？能否用一次长时间回火代替？5．判断下列钢号的钢种、成分、常用的热处理方法及使用状态下的显微组织：T8、16Mn、20Cr、40Cr、20CrMnTi、4Cr13、GCr15、3Cr2W8V、9CrSi、1Cr18Ni9Ti。6．直径为25mm的40CrNiMo棒料毛坯，经正火处理后硬度高很难切削加工，这是什么原因？试设计一个最简单的热处理方法以提高其机械加工性能。7．汽车、拖拉机变速箱齿轮和汽车后桥齿轮多半用渗碳钢制造，而机床变速箱齿轮又多半用中碳（合金）钢制造，试分析原因何在？8．滚齿机上的螺栓，本应用45钢制造，但错用了T12钢，其退火、淬火都沿用了45钢的工艺，问此时将得到什么组织何性能？9．在材料库中存有：42CrMo、GCr15、T13、60Si2Mn。现在要制作锉刀、齿轮、连杆螺栓，试选用材料，并说明应采用何种热处理方法及使用状态下的显微组织。第八章思考作业题1．对于灰口铸铁来说，基体中珠光体数量越多，珠光体片层越细，其强度越高，那么在生产中可采用哪些方法提高灰口铸铁中的珠光体数量？2．现有两块金属，已知其中一块为45钢，另一块为HT150灰口铸铁，请指出要鉴别它们应采用哪些方法？3．灰口铸铁件薄壁处，常出现高硬度层，机加工困难，请说明产生的原因及消除的方法。4．可锻铸铁和球墨铸铁中的石墨形态与形成方式有何不同？5．试说明为什么可锻铸铁适宜制造薄壁零件，而球墨铸铁不适宜制造这类零件。6．要使球墨铸铁分别得到珠光体、铁素体和贝氏体的基体组织，热处理工艺上如何控制？依据是什么？7．不同阶段石墨化程度对灰口铸铁的基体组织有何影响？8．促进石墨化的元素有哪些？为什么在灰口铸铁中应控制碳化物形成元素的数量？9．试说明为什么铸铁含碳量通常要选择接近共晶成分？第九章思考作业题1．铸造铝合金（如Al-Si合金）为何要进行变质处理？2．以Al-Cu合金为例，说明时效硬化的基本过程及影响时效硬化过程的因素。3．铝合金能象钢一样进行马氏体相变强化吗？可以通过渗碳、氮化的方式表面强化吗？为什么？4．铝合金的自然时效与人工时效有什么区别？选用自然时效或人工时效的原则是什么？5．铜合金的性能有何特点？铜合金在工业上的主要用途是什么？6．哪些合金元素常用来制造复杂黄铜？这些合金元素在黄铜中存在的形态是怎样的？7．锡青铜属于什么合金？为什么工业用锡青铜的含锡量一般不超过14%？8．轴承合金在性能上有何要求？在组织上有何特点？9．试比较钛合金的热处理强化方式与钢、铝合金的热处理强化方式的异同。第十章思考作业题1．请选用两种塑料制造中等载荷的齿轮，说明选材的依据。2．用全塑料制造的零件有什么优缺点？3．为什么金属很少是玻璃态，而高聚物大多是非晶态？4．橡胶为什么可作减震制品？还有哪些材料可用来制作减震元件？5．结构陶瓷和功能陶瓷在性能上有何区别，主要表现在哪些方面？6．陶瓷性能的主要缺点是什么？分析其原因，并指出改进的方法。7．氮化硅和氮化硼特种陶瓷在应用上有何异同点？8．复合材料有哪几种基本类型？其基本性能特点是什么？9．纤维复合材料有何特点？第十一思考作业题1．零件设计不当对热处理工艺带来哪些危害？请举例说明。2．有一轴类零件，工作中主要承受交变弯曲应力和交变扭转应力，同时还受到震动和冲击，轴颈部分还受到摩擦磨损。该轴直径30mm，选用45钢制造。（45钢D0=18mm）（1）试拟订该零件的加工工艺路线；（2）说明每项热处理工艺的作用；（3）试述轴颈部分从表面到心部的组织变化。3．某柴油机曲轴技术要求如下：σb≥650MPa，ak≥15J/cm2，轴体硬度HB=240～300，轴颈硬度HRC≤55，试合理选择材料，制定生产工艺路线和各热处理工序的工艺规范。4．试选择具有下列要求的切削工具材料，并制定热处理工艺。（1）奥氏体高锰钢（Mn13）铸件的切削加工；（2）铝合金（Al-Si系铸造铝合金）的切削加工；（3）带有激冷表面铸铁件的切削加工；（4）球化退火状态碳素工具钢的切削加工。5．试选择制造碎石机中的颚板与磨球的材料，并指出其合金组成中各合金元素的作用。6．JN-150型载重汽车（载重量为8吨）变速箱中的第二轴二、三挡齿轮，要求心部抗拉强度为σb≥1100MPa，ak≥70J/cm2；齿表面硬度HRC≥58～60，心部硬度HRC≥33～35。试合理选择材料，制定生产工艺流程及各热处理工序的工艺规范。7．一重要螺栓（φ25mm）起连接紧固作用，工作时主要承受拉力。要求整个截面有足够的抗拉强度、屈服强度、疲劳强度和一定的冲击韧性。（1）应选用什么材料，选用该材料的理由是什么？（2）试制订该零件的加工工艺路线。（3）说明每项热处理工艺的作用和得到什么组织？8．已知一轴尺寸为φ30×200mm，要求摩擦部分表面硬度为HRC50～55，现用30钢制作，经高频表面淬火（水冷）和低温回火，使用过程中发现摩擦部分严重磨损，试分析失效原因，如何解决？9．由W18Cr4V钢制的螺母冲头，经正常的热处理后使用，使用过程中A处断裂，分析断裂原因，如何改进？（经分析材质无问题）