机械工程材料第八版(于永泗-齐民)课后习题答案..pdf

机械工程材料第八版机械工程材料第八版 ( (于永泗于永泗 - -齐民齐民) )课后习题答案课后习题答案机械工程材料（于永泗机械工程材料（于永泗 齐民）课后习题答案齐民）课后习题答案1-11-1、可否通过增加零件尺寸来提高其弹性模量：不能，弹性模量的、可否通过增加零件尺寸来提高其弹性模量：不能，弹性模量的大小主要取决于材料的本性，大小主要取决于材料的本性， 除随温度升高而逐渐降低外，除随温度升高而逐渐降低外， 其他强化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：伸长率等于、工程上的伸长率与选取的样品长度有关，为什么：伸长率等于/ /，当试样，当试样(d)(d)不变时，不变时， 增加，则伸长率下降，只有当增加，则伸长率下降，只有当 / /为常数时，为常数时， 不同材料的伸长率才有可比性不同材料的伸长率才有可比性 所以伸长率与样品长度有所以伸长率与样品长度有关1-31-3、和和度因子，度因子，两者有什么关系？在什么情况下两者相等？两者有什么关系？在什么情况下两者相等？为应力强为应力强为平面应变断裂韧度，为平面应变断裂韧度，为为的一个临界值，当的一个临界值，当增加增加到一定值时，裂纹便失稳扩展，材料发生断裂，此时，两者相等。

到一定值时，裂纹便失稳扩展，材料发生断裂，此时，两者相等1-41-4、 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？所谓材料的韧性应变曲线判断材料的韧性？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- -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2-12-1、从原子结构上说明晶体与非晶体的区别原子在三维空间呈现、从原子结构上说明晶体与非晶体的区别原子在三维空间呈现规则排列的固体称为晶体，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？相互垂直立方晶系中指数相同的晶面和晶向有什么关系？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？合金不一定是、合金一定是单相的吗？固溶体一定是单相的吗？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单相的，也可以由多相组成，固溶体一定是单相的3-13-1、说明在液体结晶的过程中晶胚和晶核的关系。

在业态经书中存、说明在液体结晶的过程中晶胚和晶核的关系在业态经书中存在许多有序排列飞小原子团，在许多有序排列飞小原子团，这些小原子团或大或小，这些小原子团或大或小，时聚时散，时聚时散，称称为晶胚在为晶胚在以上，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，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这些能够连续长大的晶胚称为晶核3-23-2、固态非晶合金的晶化过程是否属于同素异构转变？为什么？不、固态非晶合金的晶化过程是否属于同素异构转变？为什么？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，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，而不是晶化过程而不是晶化过程3-33-3、根据匀晶转变相图分析产生枝晶偏析的原因枝晶偏析：在、根据匀晶转变相图分析产生枝晶偏析的原因枝晶偏析：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 结合二元匀晶转变相图可知，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枝晶偏析产生的原因是固溶体合金的结晶只有在金的结晶只有在 “充分缓慢冷却”“充分缓慢冷却” 的条件下才能得到成分均匀的固溶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，合金在结晶过程中，固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，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使得先结晶出的枝晶轴含有较多的高熔点元素，熔点元素，而后结晶的枝晶中含有较多低熔点元素而后结晶的枝晶中含有较多低熔点元素冷速越快，冷速越快，液液固相间距越大，枝晶偏析越严重固相间距越大，枝晶偏析越严重3-43-4、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0.45% C: L0.45% C: LL+L+L+L+ +L+L+e+eP+P+ +室温组织：室温组织：P+P+1.2%C1.2%C：L LL+L+ +二次渗碳体二次渗碳体二次渗碳体二次渗碳体 室温组织：室温组织： P+P+二次渗碳体二次渗碳体 3.0%C3.0%C：L LL+L+L+L+Le+Le+ Le+ Le+二次渗碳体二次渗碳体P+P+ +二次渗碳体二次渗碳体+ +一次渗一次渗碳体Le+二次渗碳体碳体Le+二次渗碳体+P+P。

室温组织：Le+二次渗碳体室温组织：Le+二次渗碳体+P+P3-63-6、 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一次渗碳一次渗碳体体：由液相直接析出，黑色的片层由液相直接析出，黑色的片层二二次次渗渗碳碳体体： 含含 碳碳 量量 超超 过过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，会从奥氏体中析出二次时，会从奥氏体中析出二次渗碳体沿奥氏体晶界呈网状排列沿奥氏体晶界呈网状排列三三次次渗渗碳碳体体： 铁铁 碳碳 合合 金金 自自727727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网状成片状分布于铁素体晶界共晶渗碳体共晶渗碳体： 共晶白口铸铁由液态共晶白口铸铁由液态冷却到冷却到 11481148是发生共晶反应，产生共晶奥氏体和共晶渗碳体为是发生共晶反应，产生共晶奥氏体和共晶渗碳体为白色基体白色基体共析渗碳体共析渗碳体： 共析钢液体在发生共析转变时，共析钢液体在发生共析转变时，由奥氏体由奥氏体相析出铁素体和共析渗碳体。

为黑色的片层相析出铁素体和共析渗碳体为黑色的片层3-73-7、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铸锭中宏观组织的形成机制铸锭的宏观组织由表层细晶区、柱状晶区和中心等轴晶区的宏观组织由表层细晶区、柱状晶区和中心等轴晶区 3 3 个晶区组成个晶区组成表层细晶区：表层细晶区： 当高温的液体金属被浇注到铸型中时，当高温的液体金属被浇注到铸型中时， 液体金属首先液体金属首先与铸型的模壁接触，与铸型的模壁接触， 一般来说，一般来说， 铸型的温度较低，铸型的温度较低， 产生很大的过冷度，产生很大的过冷度，形成大量晶核，形成大量晶核， 再加上模壁的非均匀形核作用，再加上模壁的非均匀形核作用， 在铸锭表面形成一层在铸锭表面形成一层厚度较薄、厚度较薄、 晶粒很细的等轴晶区晶粒很细的等轴晶区 柱状晶区：柱状晶区： 表层细晶区形成以后，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出，由于液态金属的加热及凝固时结晶潜热的放出， 使得模壁的温度逐渐使得模壁的温度逐渐升高，升高， 冷却速度下降，冷却速度下降， 结晶前沿过冷度减小，结晶前沿过冷度减小， 难以形成新的结晶核心，难以形成新的结晶核心，结晶只能通过已有晶体的继续生长来进行。

由于散热方向垂直于模结晶只能通过已有晶体的继续生长来进行由于散热方向垂直于模壁，因此晶体沿着与散热方向相反的方向择优生长而形成柱状晶区壁，因此晶体沿着与散热方向相反的方向择优生长而形成柱状晶区中心等轴晶区：中心等轴晶区： 当柱状晶区长大到一定程度，当柱状晶区长大到一定程度， 由于冷却速度进一步由于冷却速度进一步下降及结晶潜热的不断放出，下降及结晶潜热的不断放出， 使结晶前沿的温度梯度消失，使结晶前沿的温度梯度消失， 导致柱状导致柱状晶的长大停止晶的长大停止 当心部液体全部冷却至实际结晶温度一下时，当心部液体全部冷却至实际结晶温度一下时， 以杂志以杂志和被冲下的晶枝碎片为结晶核心均匀长大，形成粗大的等轴晶区和被冲下的晶枝碎片为结晶核心均匀长大，形成粗大的等轴晶区维素的走向与受力方向一致维素的走向与受力方向一致4-64-6、用冷拉铜丝绳（承受能力远超过工件质量）吊送刚出炉热处理、用冷拉铜丝绳（承受能力远超过工件质量）吊送刚出炉热处理工件去淬火，但在此工程中，铜丝发生断裂为什么？原因是：冷拉工件去淬火，但在此工程中，铜丝发生断裂为什么？原因是：冷拉钢丝绳经冷塑加工强度提高，钢丝绳经冷塑加工强度提高， 强度大于载荷，强度大于载荷， 但吊运热工件时其温度但吊运热工件时其温度升高，升高，使原子扩散能力升高，使原子扩散能力升高，从而使其产生回复再结晶，从而使其产生回复再结晶，晶粒恢复到晶粒恢复到以前的状态，强度降低，最终发生断裂。

以前的状态，强度降低，最终发生断裂4-74-7、 钨在钨在 11001100下的变形加工和锡在室温下的变形加工是冷加工还下的变形加工和锡在室温下的变形加工是冷加工还是热加工？为什么？再结晶温度是热加工？为什么？再结晶温度= =熔化温度熔化温度 0.40.4，钨的熔点为，钨的熔点为33803380，其再结晶温度为，其再结晶温度为(3380+273)(3380+273)0.4273=11870.4273=1187，加工温度小，加工温度小于再结晶温度，所以属于冷加工；锡的熔点为于再结晶温度，所以属于冷加工；锡的熔点为232232，其再结晶温度，其再结晶温度为为(232+237)(232+237) 0.4273=710.4273=71，室温，室温(25(25) )大于再结晶温度，所以属大于再结晶温度，所以属于热加工于热加工4-84-8、在冷拔钢丝时常进行中间退火，原因？如何选择中间退火的温、在冷拔钢丝时常进行中间退火，原因？如何选择中间退火的温度？冷拔过程中产生很大应力度？冷拔过程中产生很大应力 , ,在使用过程中要把这种应力消除在使用过程中要把这种应力消除 , ,使使用中间退火会细化晶粒用中间退火会细化晶粒, ,产生预变形产生预变形, ,使强度和硬度提升使强度和硬度提升, ,消除应力消除应力, ,选取的温度应该小于再结晶温度。

选取的温度应该小于再结晶温度4-94-9、 用冷拔高碳钢丝缠绕螺旋弹簧，用冷拔高碳钢丝缠绕螺旋弹簧， 最后要进行何热处理，最后要进行何热处理， 原因是？原因是？进行去应力退火进行去应力退火, ,冷拔过程中产生很大应力冷拔过程中产生很大应力 , ,退火保证弹簧不会由于退火保证弹簧不会由于应力不确定而恢复原形应力不确定而恢复原形 , ,同时对弹簧的定型处理可以保证弹簧的弹同时对弹簧的定型处理可以保证弹簧的弹力4-104-10、反复弯折退火钢丝时，会感到越弯越硬，最后断裂，为什么？、反复弯折退火钢丝时，会感到越弯越硬，最后断裂，为什么？反复弯折会使晶粒变细反复弯折会使晶粒变细 , ,因而硬度提高因而硬度提高, ,同时产生应力同时产生应力, ,使塑性降使塑性降低低, ,从而会被折断从而会被折断5-35-3、判断下列说法正误。