工程材料課后習(xí)題答案 (2)

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1、參考答案第1章機(jī)械工程對(duì)材料性能的要求思考題與習(xí)題P201.3、機(jī)械零件在工作條件下可能承受哪些負(fù)荷？這些負(fù)荷對(duì)零件產(chǎn)生什么作用？p4工程構(gòu)件與機(jī)械零件（以下簡(jiǎn)稱(chēng)零件或構(gòu)件）在工作條件下可能受到力學(xué)負(fù)荷、熱負(fù)荷或環(huán)境介質(zhì)的作用。有時(shí)只受到一種負(fù)荷作用，更多的時(shí)候?qū)⑹艿絻煞N或三種負(fù)荷的同時(shí)作用。在力學(xué)負(fù)荷作用條件下，零件將產(chǎn)生變形，甚至出現(xiàn)斷裂；在熱負(fù)荷作用下，將產(chǎn)生尺寸和體積的改變，并產(chǎn)生熱應(yīng)力，同時(shí)隨溫度的升高，零件的承載能力下降；環(huán)境介質(zhì)的作用主要表現(xiàn)為環(huán)境對(duì)零件表面造成的化學(xué)腐蝕，電化學(xué)腐蝕及摩擦磨損等作用。1

2、.4整機(jī)性能、機(jī)械零件的性能和制造該零件所用材料的力學(xué)性能間是什么關(guān)系？p7機(jī)器的整機(jī)性能除與機(jī)器構(gòu)造、加工與制造等因素有關(guān)外，主要取決于零部件的結(jié)構(gòu)與性能，尤其是關(guān)鍵件的性能。在合理而優(yōu)質(zhì)的設(shè)計(jì)與制造的基礎(chǔ)上，機(jī)器的性能主要由其零部件的強(qiáng)度及其它相關(guān)性能來(lái)決定。機(jī)械零件的強(qiáng)度是由結(jié)構(gòu)因素、加工工藝因素、材料因素和使用因素等確定的。在結(jié)構(gòu)因素和加工工藝因素正確合理的條件下，大多數(shù)零件的體積、重量、性能和壽命主要由材料因素，即主要由材料的強(qiáng)度及其它力學(xué)性能所決定。在設(shè)計(jì)機(jī)械產(chǎn)品時(shí)，主要是根據(jù)零件失效的方式正確選擇的材料

3、的強(qiáng)度等力學(xué)性能判據(jù)指標(biāo)來(lái)進(jìn)行定量計(jì)算，以確定產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)和零件的尺寸。1.5常用機(jī)械工程材料按化學(xué)組成分為幾個(gè)大類(lèi)？各自的主要特征是什么？p17機(jī)械工程中使用的材料常按化學(xué)組成分為四大類(lèi)：金屬材料、高分子材料、陶瓷材料和復(fù)合材料。材料結(jié)合鍵主要特征金屬材料金屬鍵優(yōu)點(diǎn)：良好的綜合力學(xué)性能（強(qiáng)度和塑性等）、導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性和工藝性能等，并呈特有的金屬光澤。缺點(diǎn)：在特別高的溫度以及特殊介質(zhì)環(huán)境中，由于化學(xué)穩(wěn)定性問(wèn)題，一般金屬材料難以勝任。高分子材料共價(jià)鍵和分子鍵優(yōu)點(diǎn)：具有高彈性、耐磨性、絕緣性、抗腐蝕性及重量輕等優(yōu)良性能，而

4、且易于成形。缺點(diǎn)：耐熱差，尺寸穩(wěn)定性低，強(qiáng)度硬度低，易老化。陶瓷材料離子鍵或共價(jià)鍵優(yōu)點(diǎn)：熔點(diǎn)高、硬度高、化學(xué)穩(wěn)定性高，具有耐高溫、耐腐蝕、耐磨損、絕緣和熱膨脹系數(shù)小的特點(diǎn)。缺點(diǎn)：脆性大、不易加工成形。復(fù)合材料—優(yōu)點(diǎn)：具有單一材料所不具備的優(yōu)異性能，可按需要進(jìn)行人為設(shè)計(jì)、制造。缺點(diǎn)：價(jià)格昂貴提示：強(qiáng)度、塑性、化學(xué)穩(wěn)定性、高溫性能、電學(xué)、熱學(xué)方面考慮回答。1.7、常用哪幾種硬度試驗(yàn)？如何選用P18？硬度試驗(yàn)的優(yōu)點(diǎn)何在P11？硬度試驗(yàn)選用布氏硬度常用于退火狀態(tài)下的鋼材、鑄鐵、有色金屬及調(diào)質(zhì)鋼的硬度測(cè)試（即材料硬度相對(duì)偏中低

5、水平的）。不適宜于測(cè)量硬度較高的零件、成品零件及薄而小的零件。洛氏硬度可測(cè)量較高硬度的材料（如一般淬火處理的鋼或工具鋼），也可測(cè)量硬度不太高的材料（如調(diào)質(zhì)鋼）等，并且測(cè)量中壓痕小、不易損傷零件表面。組織粗大且不均勻的材料，測(cè)量結(jié)果不夠準(zhǔn)確、重復(fù)性差。維氏硬度用于薄工件或薄表面硬化層的硬度測(cè)試。顯微硬度用于材料微區(qū)硬度（如單個(gè)晶粒、夾雜物、某種組成相等）的測(cè)試。其他莫氏硬度用于陶瓷和礦物的硬度測(cè)定。邵氏硬度常用于橡膠、塑料的硬度測(cè)定。硬度試驗(yàn)有以下優(yōu)點(diǎn)：l試驗(yàn)設(shè)備簡(jiǎn)單，操作迅速方便；l試驗(yàn)時(shí)一般不破壞成品零件，因而無(wú)需

6、加工專(zhuān)門(mén)的試樣，試驗(yàn)對(duì)象可以是各類(lèi)工程材料和各種尺寸的零件；l硬度作為一種綜合的性能參量，與其它力學(xué)性能如強(qiáng)度、塑性、耐磨性之間的關(guān)系密切，由此可按硬度估算強(qiáng)度而免做復(fù)雜的拉伸實(shí)驗(yàn)（強(qiáng)韌性要求高時(shí)則例外）；l材料的硬度還與工藝性能之間有聯(lián)系，如塑性加工性能、切削加工性能和焊接性能等，因而可作為評(píng)定材料工藝性能的參考；l硬度能較敏感地反映材料的成分與組織結(jié)構(gòu)的變化，故可用來(lái)檢驗(yàn)原材料和控制冷、熱加工質(zhì)量。l（提示：設(shè)備簡(jiǎn)單；試樣方便（無(wú)需專(zhuān)門(mén)加工）；在一定范圍可與力學(xué)性能、工藝性能建立聯(lián)系；工程中常用）第2章材料的組成

7、和內(nèi)部結(jié)構(gòu)特征思考題與習(xí)題P552.7在鐵碳合金中主要的相是哪幾個(gè)？?jī)蓚€(gè)最主要的恒溫反應(yīng)是什么？其生成的組織是什么？它們的性能有什么特點(diǎn)？答：鐵碳合金相圖中共有五個(gè)基本相，即液相L、鐵素體相F、高溫鐵素體相δ、奧氏體相A及滲碳體相Fe3C。在ECF水平線(xiàn)（1148℃）發(fā)生共晶轉(zhuǎn)變L4.3A2.11+Fe3C。轉(zhuǎn)變產(chǎn)物為滲碳體基體上分布著一定形態(tài)、數(shù)量的奧氏體的機(jī)械混合物（共晶體），稱(chēng)為萊氏體，以符號(hào)“Ld”表示，性能硬而脆。在PSK線(xiàn)（727℃）發(fā)生共析轉(zhuǎn)變A0.77F0.0218+Fe3C。轉(zhuǎn)變產(chǎn)物為鐵素體基體上分

8、布著一定數(shù)量、形態(tài)的滲碳體的機(jī)械混合物（共析體），稱(chēng)為珠光體，以符號(hào)“P”表示。珠光體的強(qiáng)度較高，塑性、韌性和硬度介于滲碳體和鐵素體之間。2.9根據(jù)鐵碳相圖對(duì)鐵碳合金進(jìn)行分類(lèi)，試分析不同鐵碳合金成分、室溫平衡組織及性能之間關(guān)系。答：由Fe—C相圖可將鐵碳合金分為以下幾類(lèi)：①工業(yè)純鐵：wC≤0.0218%，組織為F+Fe3CIII亞共析鋼：0.0