河科大金属材料成形基础作业集答案

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1、1.1.工程材料的主要性能分为（工程材料的主要性能分为（1 1） 使用使用 性能和（性能和（2 2） 工艺工艺 性能。（性能。（1 1）又包括）又包括力学力学性能、性能、 物理物理性能和性能和化学化学性能等。性能等。 作业作业1 工程材料工程材料2.2.金属的变形包括金属的变形包括 弹性弹性 变形和变形和 塑性塑性 变形。变形。一、填空题一、填空题3.3.通过拉伸试验可测得的强度指标主要有通过拉伸试验可测得的强度指标主要有 屈服强度屈服强度 和和 抗拉抗拉强度强度 ；可测得的塑性指标有；可测得的塑性指标有 延伸率延伸率 和和 断面收缩率断面收缩率 。5.5.实际金属的晶体缺陷有实际金属的晶体缺

2、陷有点缺陷（空位或间隙原子）点缺陷（空位或间隙原子）、线缺线缺陷（位错）陷（位错）和和面缺陷（晶界）面缺陷（晶界）。 4.4.常见的金属晶格类型有常见的金属晶格类型有体心立方晶格体心立方晶格、面心立方晶格面心立方晶格和和密排密排六方晶格六方晶格三种类型。三种类型。FeFe属于属于体心立方体心立方晶格，晶格，FeFe属于属于面面心立方心立方晶格，晶格，FeFe属于属于体心立方体心立方晶格晶格。 6.6.金属的理论结晶温度与实际结晶温度之差称为金属的理论结晶温度与实际结晶温度之差称为过冷度过冷度。金。金属的冷却速度越快，过冷度越属的冷却速度越快，过冷度越大大，获得的晶粒越，获得的晶粒越细细。 7.

3、7.细化金属材料的晶粒，可使金属的强度、硬度细化金属材料的晶粒，可使金属的强度、硬度 提高提高，塑性、，塑性、韧性韧性 提高提高 ；在生产中常用的细化晶粒的方法有；在生产中常用的细化晶粒的方法有增大过冷度、增大过冷度、 变质处理、机械搅拌和振动；压力加工再结晶；热处理。变质处理、机械搅拌和振动；压力加工再结晶；热处理。8.8.合金的晶体结构有合金的晶体结构有固溶体固溶体和和金属化合物金属化合物，其中，其中固溶体固溶体具有具有良好的塑性，良好的塑性，金属化合物金属化合物具有高的硬度和脆性。具有高的硬度和脆性。10.10.铁碳合金相结构中，属于固溶体的有铁碳合金相结构中，属于固溶体的有铁素体铁素体

4、和和奥氏体奥氏体；其中其中铁素体铁素体是碳在是碳在FeFe中形成的固溶体。中形成的固溶体。 11.11.铁碳合金的力学性能随含碳量的增加，其铁碳合金的力学性能随含碳量的增加，其强度强度和和硬度硬度增增高，而高，而塑性塑性和和韧性韧性降低。但当降低。但当wC C1.0%1.0%时，强度随其含碳时，强度随其含碳量的增加而量的增加而降低降低。 9.9.在铁碳合金的基本组织中，珠光体属于复相结构，它由在铁碳合金的基本组织中，珠光体属于复相结构，它由铁铁素体素体和和渗碳体渗碳体按一定比例组成，珠光体用符号按一定比例组成，珠光体用符号P P表示。表示。 12.12.铁碳合金中，共析钢铁碳合金中，共析钢w

5、wC C为为0.770.77%，室温平衡组织为，室温平衡组织为P P；亚；亚共析钢共析钢wC C为为0.770.770.77%，室温平衡组织为，室温平衡组织为P+FeP+Fe3 3C C；共晶白口生铁；共晶白口生铁wC C为为 4.34.3%，室温平衡组织为室温平衡组织为LdLd；亚共晶白口生铁；亚共晶白口生铁wC C为为4.34.34.3%，室温平，室温平衡组织为衡组织为FeFe3 3C CI I+Ld+Ld。 13.13.钢是以钢是以FeFe为主要元素，含碳量一般在为主要元素，含碳量一般在2.11%2.11%以下，并含以下，并含有其他元素的材料。钢按化学成分可分为有其他元素的材料。钢按化学

6、成分可分为碳素钢碳素钢、合金钢合金钢和和特殊性能钢特殊性能钢三类；钢按主要质量等级分类，可分为三类；钢按主要质量等级分类，可分为普通钢普通钢、优质钢优质钢和和高级优质钢高级优质钢三类。合金钢均属于三类。合金钢均属于优质钢优质钢和和高级优质高级优质钢钢质量等级钢。质量等级钢。 14. 20CrMnTi14. 20CrMnTi钢按化学成分分类，它属于结构钢中的钢按化学成分分类，它属于结构钢中的合金合金钢，钢，适宜制造适宜制造齿轮齿轮等较重要的零件。等较重要的零件。16. GCr916. GCr9、GCr15GCr15钢按化学成分分类，它们属于结构钢中的钢按化学成分分类，它们属于结构钢中的合金合金钢

7、，主要用来制造钢，主要用来制造轴承套圈、滚珠、滚柱轴承套圈、滚珠、滚柱。 15. 40Cr15. 40Cr、40CrMo40CrMo钢按化学成分分类，它们属于结构钢中的钢按化学成分分类，它们属于结构钢中的合金合金钢，适宜制造钢，适宜制造主轴、连杆主轴、连杆等零件。等零件。 二、简答题与应用题二、简答题与应用题1.1.材料的常用力学性能指标有那些？若某种材料的零件在使材料的常用力学性能指标有那些？若某种材料的零件在使用过程中突然发生断裂，是由于那些力学性能指标不足所造用过程中突然发生断裂，是由于那些力学性能指标不足所造成的？成的？ (1)(1)常用力学性能指标有常用力学性能指标有: :强度、塑性

8、、刚度、硬度、冲击韧性、疲劳强度。强度、塑性、刚度、硬度、冲击韧性、疲劳强度。(2)(2) 零件在使用过程中突然发生断裂，是由于零件在使用过程中突然发生断裂，是由于强度、塑强度、塑性、冲击韧性、疲劳强度等性、冲击韧性、疲劳强度等力学性能指标不足所造成力学性能指标不足所造成的的。2 2画出低碳钢的应力画出低碳钢的应力- -应变曲线，并简述拉伸变形的几应变曲线，并简述拉伸变形的几个阶段。个阶段。bkesooeoe段：弹性变形段：弹性变形esbkesbk段：塑性变形段：塑性变形s s点点: :屈服点屈服点b b点：最大应力点点：最大应力点k k点：断裂点点：断裂点3图图1-11-1所示为三种不同材料

9、的拉伸载荷（拉力）所示为三种不同材料的拉伸载荷（拉力）- -变形量变形量（伸长量）曲线（试样尺寸相同），试比较这三种材料的抗（伸长量）曲线（试样尺寸相同），试比较这三种材料的抗拉强度、屈服强度和塑性的大小。拉强度、屈服强度和塑性的大小。抗拉强度：抗拉强度：213213屈服强度：屈服强度：132132塑性：塑性：321321图图1-1 1-1 拉伸曲线拉伸曲线4. 4. 用用2020钢制成钢制成 1010、标距、标距3030的试样作拉伸试验，的试样作拉伸试验，测得屈服时的拉力为测得屈服时的拉力为21630N21630N，断裂前的最大拉力为，断裂前的最大拉力为34940N34940N，拉断后测得标

10、距长度为，拉断后测得标距长度为6565，断裂处直，断裂处直径为径为5 5。试计算。试计算 b b、 s s、 、 的值。的值。)(445514. 33494020MPaSFbb)(275514. 32163020MPaSFSs%7 .116%100303065%10000LLLk%75%100514. 3)5 . 25(14. 3%10022200SSSk5. 5. 零件的失效形式有哪些？影响失效的基本因素有哪些？零件的失效形式有哪些？影响失效的基本因素有哪些？（1 1）断裂、塑性变形、过量弹性变形、磨损、腐蚀等。）断裂、塑性变形、过量弹性变形、磨损、腐蚀等。（2 2）设计因素、材质因素、工艺

11、因素和安装使用不当。）设计因素、材质因素、工艺因素和安装使用不当。6.6.什么是同素异晶转变？请绘出纯铁的冷却曲线，并指出同什么是同素异晶转变？请绘出纯铁的冷却曲线，并指出同素异晶转变温度和晶格类型素异晶转变温度和晶格类型 。（1 1）固态下随着温度的变化，）固态下随着温度的变化，金属的晶体结构从一种晶格类金属的晶体结构从一种晶格类型转变为另一种晶格类型的过型转变为另一种晶格类型的过程。程。FeFe温度时间1538 1394 912 体心面心体心Fe8.8.图图1-11-1所示为部分的铁碳合金状态图，请在右边的所示为部分的铁碳合金状态图，请在右边的T-tT-t图中图中画出含碳量为画出含碳量为0