金属材料与热处理第六版习题册答案

金属材料与热处理习题册答案绪论一、填空题1、成分、组织、热处理、性能之间。2、石器时代、青铜器时代、铁器时代、钢铁时代、人工合成材料时代。3、成分、热处理、性能、性能。二、选择题：1、A2、B3、C三、简答题1、掌握金属材料与热处理的相关知识对机械加工有什么现实意义？答：机械工人所使用的工具、刀夹、量具以及加工的零件大都是金属材料，所以了解金属材料与热处理后相关知识，对我们工作中正确合理地使用这些工具，根据材料特点正确合理地选择和刃磨刀具几何参数；选择适当的切削用量；正确选择改善零件工艺必能的方法都具有非常的现实意义。2、如何学好《金属材料与热热处理》这门课程？答：在学习过程中，只要认真掌握重要的概念和基本理论，按照材料的成分和热处理决定组织，组织决定其性能，性能又决定其用途这一内在关系进行学习和记忆；注意理论联系实际，认真完成作业和实验等教学环节，是完全可以学好这门课程的。第一章金属的结构和结晶1-1金属的晶体结构一、填空题1、非晶体晶体晶体2、体心立方面心立方密排立方体心立方面心立方密排立方3、晶体缺陷点缺陷面缺陷二、判断题1、√2、√3、×4、√三、选择题1、A2、C3、C四、名词解释1、晶格与晶胞：P5答：将原子简化为一个质点，再用假想的线将它们连接起来，这样就形成了一个能反映原子排列规律的空间格架，称为晶格；晶胞是能够完整地反映晶体晶格特征的最小几何单元。3、单晶体与多晶体答：只由一个晶粒组成称为单晶格，多晶格是由很多大小，外形和晶格排列方向均不相同的小晶格组成的。五、简答题书P6□1-2纯金属的结晶一、填空题1、液体状态固体状态2、过冷度3、冷却速度冷却速度4、晶核的产生长大5、强度硬度塑性二、判断题1、×2、×3、×4、×5、√6、√三、选择题1、C、B、A2、B3、A4、A四、名词解释1、结晶与结晶潜热(P8)答：（1）结晶：是金属从高温液体状态，冷却凝固为原子有序排列的固体状态的过程。（2）结晶潜热：结晶过程实际上是原子由一个高能量级向一个较低能量级转变的过程，所以结晶过程中会放出一定的热量，称为结晶潜热。2、同素异构转变：(P11)答：是指在固态下，金属随温度的改变由一种晶格转变为另一种晶格的现象。五、简答题：1、纯金属结晶时，其冷却曲线上为什么有一段水平线？答：冷却曲线上有一段水平线，是说明在这一时间段中温度是恒定的。结晶实际上是原子由一个高能量级向一个较低的能量级转化的过程，所以在结晶时会放出一定的结晶潜热，结晶潜热使正在结晶的金属处于一种动态的热平衡，所以纯金属结晶是在恒温下进行的。2、为什么要细化晶粒？生产中常用的细化晶粒的方法有哪几种？(P11)答：因为金属结晶后，一般晶粒越细，其强度和硬度越高，塑性和韧性也越好，所以控制材料的晶粒大小具有重要的实际意义。生产中常用的细化晶粒方法有：增加过冷度，采用变质处理和振动处理。4、如果其他条件相同，试比较下列铸造条件下铸铁晶粒的大小：答：（1）铸成薄件的昌粒小于铸成厚件的晶粒。（2）浇铸时采用振动措施的晶粒小于不采用振动措施的晶粒。（3）金属模浇铸造的晶粒小于砂型浇铸的晶粒。1-3观察结晶过程（实验）1、简述实验原理。答：略2、绘出所观察到的盐类溶液的结晶过程示意图，并简述结晶过程。答：略3、根据实验观察，简述枝晶成长过程中总结结晶规律。答：略第二章金属材料的性能2-1金属材料的损坏与塑性变形一、填空题1、使用性能工艺性能2、变形断裂磨损3、静冲击交变4、弹性塑性塑5、形状、性能6、材料内部外力相对抗7、弹性变形、弹—性变形断裂二、判断题1、√2、×3、√4、√5、×6、√7、√三、名词解释1、弹性变形与塑性变形(书P18)答：弹性变形：是指外力消除后能够恢复的变形。塑性变形：是指外力消除后无法恢复的永久性变形。2、内力和应力(P20)答：内力：工件或材料在受到外部载荷作用时，为使其不变形，在材料内部产生的一种与外力相对抗的力，称为内力。应力：零件横截面单位面积上的应力。四、简答题1、（1）加工硬化给金属的切削加工带来了一定的困难，为改善加工条件，必须进行中间处理，（2）在生产许多金属结构件时，为了提高其性能都通过加工硬化来实现。2、试一试将一截铁丝反复弯折，看看会发生什么现象。为什么？答：反复弯折处逐渐变硬，弯折越来越直至断裂，原因是反复弯折使铁丝局部塑性变形量大，产生了变形强化的现象。2-2金属的力学性能一、填空题：1、静塑性变形断裂2、屈服强度抗拉强度RelRm3、上屈服强度下屈服强度4、31400N53000N5、塑性变形断后伸长率断面收缩率6、58%51%7、5略10-15布氏5008、冲击不破坏9、10710810、RelRmHRCAZR-1二、判断题：1、×2、√3、×4、√5、√6、√7、√8、√9、×10、√11、√三、选择题：1、B2、C3、C4、A5、A6、A7、C8、B四、名词解释：1、屈服强度(P24)：是当金属材料呈现屈服现象时，材料发生塑性变形而力不增加的应力点。2、抗拉强度(P25)：指材料在断裂前所能承受的最大力的应力。3、硬度(P26)：指材料抵抗局部变形，特别是塑性变形、压痕或划痕的能力。五、简答题：1、画出低碳钢力一伸长曲线，并简述拉伸变形的几个阶段：答：（P24）2、在表格中填写下列材料常用的硬度测量法及硬度值符号。材料硬度测量法硬度值符号铝合金半成品布氏硬度3HBW一般淬火钢洛氏硬度20-67HRC铸铁布氏硬度0.98HBW表面氮化层维氏硬度750HV3、有一根环形链条，用直径为2CM的钢条制造，已知此材料的Rm=300Mpa，求该链条能随的最大载荷是多少？解：因为是环形链条，所以链条的截面积为：So=2（π)42D×3.14×40034=628mm2∵Rm=SoFm∴Fm=Rm.·So=300×628=188400(N)答：该链条能承受的最大载荷是188400N。5、分析自行车的中轴和链盒所用材料，哪种需要较高的硬度和强度？哪种需要较好地塑性和韧性？为什么？答：自行车的中轴在工作时主要受扭转载荷和交变载荷，故所用材料需要较高的硬度和强度，而自行车的链盒需要通过冲压成形故所用材料需要较好的塑性和韧性。6、齿轮和车床轨比较，哪个容易发生疲劳损坏？为什么？答：由于齿轮在工作时受交变载荷，而车应导轨所受为静载荷故齿轮容易发生疲劳强度。2-3金属的工艺性能一、填空题：1、铸造锻亚焊接切削加工热处理2、活动性收缩性偏析倾向3、塑性变形抗力二、判断题：1、√2√、3、×4、√三、选择题：1、A2、A3、A4、A四、名词解释：1、工艺性能(P32)：是金属材料对不同加工艺方法的能力。2、热处理性能：是改善钢切削加工性能的重要途径，也是改善材料力学性能的重要途径，也包括淬透性，它包括淬透性，淬硬性，过热敏感性变形开裂倾向，目火脆性倾向，氧化脱碳倾向等。2-4力学性能实验实验1、（略）实验2、（略）\第三章铁碳合金3-1合金及其组织一、填空题：1、金属非金属金属特性2、相3、固溶体、金属化合物混合物4、间隙固溶体置换固溶体5、相互作用金属特性熔点硬度脆性二、判断题：1、×2、×3、√4、√5、√三、选择题：1、B2、A3、C四、名词解释：1、固溶强化(P47)：通过溶入溶质元素形成固溶体而使金属材料强度、硬度，提高的现象称为固溶强化。2、无限固溶体与有限固溶体：(P46)溶质与溶剂之间可以任何比例无限溶解形成的固溶体，称为无限固溶体。溶质只能在溶有限溶解的称为有限固溶体。3-2铁碳合金的基本组织与性能一、填空题1、铁素体奥氏体渗碳体珠光体莱氏体2、铁素体奥氏体渗碳体3、塑性韧性强度硬度4、铁素体奥氏体渗碳体珠光体莱氏体5、FAFe3CPLdL’d6、2.11%0.77%7、奥氏体渗碳体奥氏体珠光体珠光体渗碳体低温莱氏体二、判断题：1、×2、√3、×4、×5、√6、×7、×三、选择题：1、BA2、C3、A3-3铁碳合金相图一、填空题1、成分状态组织温度2、大于0.0218%而小于2.11%3、珠光体铁素体珠光体珠光体网状二次渗碳体4、铁素体渗碳体珠光体二、判断题：1、×2、×3、√4、√三、选择题：1、B2、B3、C4、CＢ５、Ｃ６、ＣＤB7、A8、B四、名词解释：1、共晶转变：(P52)高温的铁碳合金液体缓慢冷却到一定温度时，在保持温度不变的条件下，从一个液相中同时结晶出两种固相（奥氏体系渗碳年），度这种转变为共晶转变。2、共析转变：固相的铁碳合金缓慢冷却到一定温度时，在保持温度不变的条件下，从一个固相（奥氏体）中同时析出两个固相（铁素体和渗碳体）这种转变称为共析转变。五、简答题：1、绘出简化后的Fe-Fe3C相图答：P51作图2、根据Fe-Fe3C相图填写下来。答：P52特性点温度（℃）含碳量（%）含义A15380纯铁的熔点C11484.3火晶点，LLd（A+Fe-Fe3C）D12276.69渗碳体的熔点E11482.11碳在奥氏体（r-Fe）中的最大溶解度点G9120纯铁的同素异构轻变点A-Fer-FeS7270.77共析点AP（F+Fe3C）P7270.0218碳在铁素体（a-Fe）中的最大溶解度点ACD液相线，此线之上为液相区域，线上点对应不同成分合金的结晶开始温度AECF固相线，此线之下为固相区域，线上点为对应不同成分的结晶终了温度GSA3线，冷却时从不同含碳量的奥氏体中析出铁素体的开始线ESAcm线，碳在奥氏体（r-Fe）中的溶解度曲线ECF共晶线，LLd（A+Fe3C）PSK共析线，也称A1线，AP（F+Fe3C）3、根据Fe-Fe3C相图，说明产生下列现象的原因。（1）含碳量子力学%的铁碳合金比含碳量0.5%的铁碳合金硬度高。答：由相图可知，随含碳量增加钢中的硬度相渗碳体的比例随之增加，所以1%的铁碳合金比含碳量0.5%的铁碳合金硬度高。（2）一般要把钢材加热到1000-1250℃。在高温下进行锻轧加工。答：由相图可知，当把钢加热到1000-1250℃，其组织恰好处于单一的奥氏体状态，此时，钢材的塑性好，塑性抗力小，所以最合适进行锻轧加工。（3）接近共晶成分的铁碳合金的铸造性能好。答：由相图可知，靠近共晶成分的铁碳合金的结晶温度区间小，结晶温度最低，所以，流动性好助结晶时不能出现接析现象。（4）想一想，为什么白口铁一般直接作为机加工零件的材料，但却能用它铸造犁、铧等农具。答：因为白口铸铁中的基本相主要是渗碳体，又硬又脆很难进行切削加工，所以一般不能直接作为机加工零件的材料，但铸造犁铧等农具，则可以很好的利用其硬度高，耐磨性能好这一优点。3-4碳素钢一、填空题1、2.11%特意加入2、硅锰硫磷硅锰硫磷3、0.25%0.25%-0.6%0.6%4、结构中碳优质5、工具高碳高级优质二、判断题：1、×2、√3、×4、√5、√6、√7、√8、√三、选择题：1、A2、B3、C4、ACB5、ACB6、C四、牌号解释1、08F：脱氧状态，不完全（沸腾钢）含碳量内0.08%的优质碳素结构钢。2、45：含碳量为0.45%的优质碳素结构钢。3、65Mn：含碳量为0.65具有较高含锰量的优质碳素结构钢。4、T12A：含碳量为1.2%的高级优质碳素工具钢。5、ZG340-640：屈服强度不小于340MPa，抗拉强度不小于640MPa的铸钢。6、Q235AF：屈服强度不小于235MPa，质量等级为A级，脱氧状态，不完全（沸腾钢）的碳素结构钢。五、简答题：家用电器上用于连接的螺钉、螺母和汽车轮子上用的螺钉、螺母可以选相的材料吗？为什么？答：不能，因为它们的工作性质不同，受力情况有很大不同，它们的加工工艺不同，所以选择性能不同的材料制造。3-5观察铁碳合金的平衡组织（实验）1、略2、略第四章钢的热处理4-1热处理的原理及分类一、填空题：1、固态加热保温冷却组织结构2、同素异构轻变3、退火正火淬火回火4、表面淬火表面化学热处理二、简答题：画出热处理的工艺曲线答：书P694-2钢在加热及冷却时的组织转变一、填空题：1、形成晶粒长大2、加热温度保温时间3、珠光体型贝氏体型乌氏体型4、越细强度硬度5、上贝氏体下贝氏体下贝氏体6