完整版机械工程材料习题集答案

机械工程材料习题集答案机械工程材料是机械设计和制造过程中不可或缺的一部分，它们决定了机械产品的性能、可靠性和成本。

以下是一些机械工程材料习题集的答案，供学生参考学习。

习题一：金属材料的分类及其特性答案：金属材料通常分为铁基合金（如钢和铸铁）、非铁金属（如铝、铜、钛合金等）。

铁基合金具有较高的强度和硬度，广泛应用于结构材料和机械零件。

非铁金属则具有良好的导电性、导热性和耐腐蚀性，常用于电气设备和高温环境。

习题二：合金化对金属材料性能的影响答案：合金化是通过在基体金属中添加其他元素来改善材料性能的过程。

合金元素可以提高材料的强度、硬度、韧性和耐腐蚀性。

例如，碳钢中的碳含量增加会提高其硬度，但同时会降低其韧性。

习题三：材料的疲劳特性答案：材料在反复加载和卸载的过程中，即使应力水平低于材料的屈服强度，也可能发生疲劳破坏。

疲劳特性包括疲劳极限、S-N曲线（应力-寿命曲线）等，它们描述了材料在不同应力水平下的疲劳寿命。

习题四：材料的热处理工艺答案：热处理是改变金属材料性能的一种工艺，包括退火、正火、淬火和回火等。

通过控制加热和冷却过程，可以改善材料的硬度、韧性和耐磨性。

习题五：材料的腐蚀与防护答案：材料在特定环境下可能发生化学或电化学腐蚀。

常见的腐蚀类型包括均匀腐蚀、点蚀、应力腐蚀开裂等。

防护措施包括使用耐腐蚀材料、涂层保护、阴极保护等。

习题六：非金属材料的应用答案：非金属材料如塑料、橡胶、陶瓷和复合材料，在机械工程中有广泛的应用。

它们具有良好的绝缘性、低密度和特定的化学稳定性，适用于轻质结构、密封件和高温环境。

习题七：材料的断裂韧性答案：断裂韧性是材料抵抗裂纹扩展的能力，通常用KIC表示。

高断裂韧性的材料在受到冲击或应力集中时，更不容易发生断裂。

习题八：复合材料的结构和性能答案：复合材料是由两种或两种以上不同材料组合而成的新型材料，具有各向异性的特点。

它们结合了各组分材料的优点，如高强度、高刚度和低密度，广泛应用于航空航天、汽车和体育器材等领域。

第二章作业2－1常见的金属晶体结构有哪几种？它们的原子排列和晶格常数有什么特点？－Fe、－Fe、Al、Cu、Ni、Cr、V、Mg、Zn各属何种结构？答：常见晶体结构有3种：⑴体心立方：－Fe、Cr、V⑵面心立方：－Fe、Al、Cu、Ni⑶密排六方：Mg、Zn2---7为何单晶体具有各向异性，而多晶体在一般情况下不显示出各向异性？答：因为单晶体内各个方向上原子排列密度不同，造成原子间结合力不同，因而表现出各向异性；而多晶体是由很多个单晶体所组成，它在各个方向上的力相互抵消平衡，因而表现各向同性。

第三章作业3－2 如果其它条件相同，试比较在下列铸造条件下，所得铸件晶粒的大小；⑴金属模浇注与砂模浇注；⑵高温浇注与低温浇注；⑶铸成薄壁件与铸成厚壁件；⑷浇注时采用振动与不采用振动；⑸厚大铸件的表面部分与中心部分。

答：晶粒大小：⑴金属模浇注的晶粒小⑵低温浇注的晶粒小⑶铸成薄壁件的晶粒小⑷采用振动的晶粒小⑸厚大铸件表面部分的晶粒小4－4 在常温下为什么细晶粒金属强度高，且塑性、韧性也好？试用多晶体塑性变形的特点予以解释。

答：晶粒细小而均匀，不仅常温下强度较高，而且塑性和韧性也较好，即强韧性好。

原因是：（1）强度高：Hall-Petch公式。

晶界越多，越难滑移。

（2）塑性好：晶粒越多，变形均匀而分散，减少应力集中。

（3）韧性好：晶粒越细，晶界越曲折，裂纹越不易传播。

4－6 生产中加工长的精密细杠（或轴）时，常在半精加工后，将将丝杠吊挂起来并用木锤沿全长轻击几遍在吊挂7~15天，然后再精加工。

试解释这样做的目的及其原因？答：这叫时效处理一般是在工件热处理之后进行原因用木锤轻击是为了尽快消除工件内部应力减少成品形变应力吊起来，是细长工件的一种存放形式吊个7天，让工件释放应力的时间，轴越粗放的时间越长。

4－8 钨在1000℃变形加工，锡在室温下变形加工，请说明它们是热加工还是冷加工（钨熔点是3410℃，锡熔点是232℃）？答：W、Sn的最低再结晶温度分别为:TR(W) =（0.4～0.5)×(3410+273)－273 =（1200～1568）(℃)＞1000℃TR(Sn) =（0.4～0.5)×(232+273)－273 =（-71～-20）(℃) ＜25℃所以W在1000℃时为冷加工，Sn在室温下为热加工4－9 用下列三种方法制造齿轮，哪一种比较理想？为什么？1）用厚钢板切出圆饼，再加工成齿轮；（2）由粗钢棒切下圆饼，再加工成齿轮；（3）由圆棒锻成圆饼，再加工成齿轮。

机械工程材料思考题参考答案第一章金属的晶体结构与结晶1．解释下列名词点缺陷，线缺陷，面缺陷，亚晶粒，亚晶界，刃型位错，单晶体，多晶体，过冷度，自发形核，非自发形核，变质处理，变质剂。

答：点缺陷：原子排列不规则的区域在空间三个方向尺寸都很小，主要指空位间隙原子、置换原子等。

线缺陷：原子排列的不规则区域在空间一个方向上的尺寸很大，而在其余两个方向上的尺寸很小。

如位错。

面缺陷：原子排列不规则的区域在空间两个方向上的尺寸很大，而另一方向上的尺寸很小。

如晶界和亚晶界。

亚晶粒：在多晶体的每一个晶粒内，晶格位向也并非完全一致，而是存在着许多尺寸很小、位向差很小的小晶块，它们相互镶嵌而成晶粒，称亚晶粒。

亚晶界：两相邻亚晶粒间的边界称为亚晶界。

刃型位错：位错可认为是晶格中一部分晶体相对于另一部分晶体的局部滑移而造成。

滑移部分与未滑移部分的交界线即为位错线。

如果相对滑移的结果上半部分多出一半原子面，多余半原子面的边缘好像插入晶体中的一把刀的刃口，故称“刃型位错”。

单晶体：如果一块晶体，其内部的晶格位向完全一致，则称这块晶体为单晶体。

多晶体：由多种晶粒组成的晶体结构称为“多晶体”。

过冷度：实际结晶温度与理论结晶温度之差称为过冷度。

自发形核：在一定条件下，从液态金属中直接产生，原子呈规则排列的结晶核心。

非自发形核：是液态金属依附在一些未溶颗粒表面所形成的晶核。

变质处理：在液态金属结晶前，特意加入某些难熔固态颗粒，造成大量可以成为非自发晶核的固态质点，使结晶时的晶核数目大大增加，从而提高了形核率，细化晶粒，这种处理方法即为变质处理。

变质剂：在浇注前所加入的难熔杂质称为变质剂。

2.常见的金属晶体结构有哪几种？α-Fe 、γ- Fe 、Al 、Cu 、Ni 、Pb 、Cr 、V 、Mg、Zn 各属何种晶体结构？答：常见金属晶体结构：体心立方晶格、面心立方晶格、密排六方晶格；α－Fe、Cr、V属于体心立方晶格；γ－Fe 、Al、Cu、Ni、Pb属于面心立方晶格；Mg、Zn属于密排六方晶格；3.配位数和致密度可以用来说明哪些问题？答：用来说明晶体中原子排列的紧密程度。

机械工程材料思考题参考答案第一章金属的晶体结构与结晶1．解释下列名词点缺陷，线缺陷，面缺陷，亚晶粒，亚晶界，刃型位错，单晶体，多晶体，过冷度，自发形核，非自发形核，变质处理，变质剂。

答：点缺陷：原子排列不规则的区域在空间三个方向尺寸都很小，主要指空位间隙原子、置换原子等。

线缺陷：原子排列的不规则区域在空间一个方向上的尺寸很大，而在其余两个方向上的尺寸很小。

如位错。

面缺陷：原子排列不规则的区域在空间两个方向上的尺寸很大，而另一方向上的尺寸很小。

如晶界和亚晶界。

亚晶粒：在多晶体的每一个晶粒内，晶格位向也并非完全一致，而是存在着许多尺寸很小、位向差很小的小晶块，它们相互镶嵌而成晶粒，称亚晶粒。

亚晶界：两相邻亚晶粒间的边界称为亚晶界。

刃型位错：位错可认为是晶格中一部分晶体相对于另一部分晶体的局部滑移而造成。

滑移部分与未滑移部分的交界线即为位错线。

如果相对滑移的结果上半部分多出一半原子面，多余半原子面的边缘好像插入晶体中的一把刀的刃口，故称“刃型位错”。

单晶体：如果一块晶体，其内部的晶格位向完全一致，则称这块晶体为单晶体。

多晶体：由多种晶粒组成的晶体结构称为“多晶体”。

过冷度：实际结晶温度与理论结晶温度之差称为过冷度。

自发形核：在一定条件下，从液态金属中直接产生，原子呈规则排列的结晶核心。

非自发形核：是液态金属依附在一些未溶颗粒表面所形成的晶核。

变质处理：在液态金属结晶前，特意加入某些难熔固态颗粒，造成大量可以成为非自发晶核的固态质点，使结晶时的晶核数目大大增加，从而提高了形核率，细化晶粒，这种处理方法即为变质处理。

变质剂：在浇注前所加入的难熔杂质称为变质剂。

2.常见的金属晶体结构有哪几种？α-Fe 、γ- Fe 、Al 、Cu 、Ni 、Pb 、Cr 、V 、Mg、Zn 各属何种晶体结构？答：常见金属晶体结构：体心立方晶格、面心立方晶格、密排六方晶格；α－Fe、Cr、V属于体心立方晶格；γ－Fe 、Al、Cu、Ni、Pb属于面心立方晶格；Mg、Zn属于密排六方晶格；3.配位数和致密度可以用来说明哪些问题？答：用来说明晶体中原子排列的紧密程度。

机械工程材料习题（含答案）第一篇：机械工程材料习题(含答案)一、填空题1.为改善低碳钢的切削加工性应进行哪种热处理（D）A、等温退火 B、完全退火 C、球化退火 C、正火2、钢中加入除Co之外的其它合金元素一般均能使其C曲线右移，从而（B）A、增大VKB、增加淬透性C、减小其淬透性 C增大其淬硬性3、金属的塑性变形主要是通过下列哪种方式进行的（C）A、晶粒的相对滑动 B、晶格的扭折 C、位错的滑移 D、位错类型的改变4、高碳钢淬火后回火时，随回火温度升高其（A）A、强度硬度下降，塑性韧性提高B、强度硬度提高，塑性韧性下降C、强度韧性提高，塑性韧性下降D、强度韧性下降，塑性硬度提高5、过共析钢的正常淬火加热温度应该选择在（A）A、Acl+30—50C B、Ac3+30—50C C、Accm+30—50C D、T再+30—50C6、常见的齿轮材料20CrMnTi的最终热处理工艺应该是（D）A、调质 B、淬火+低温回火 C、渗碳 D、渗碳后淬火+低温回火7、常见的调质钢大都属于（B）A、低碳低合金钢B、中碳低合金钢C、高碳低合金钢D、低碳中合金钢8、某一中载齿轮决定用45钢制造，其最终热处理采用下列哪种方案为宜（C）A、淬火+低温回火B、渗碳后淬火+低温回火C、调质后表面淬火D、正火9、某工件采用单相黄铜制造，其强化工艺应该是（C）A、时效强化 B、固溶强化 C、形变强化 D、热处理强化10、在Fe-Fe3C合金中，其平衡组织中含有二次渗碳量最多的合金的含碳量为（D）A、0.0008%B、0.021%C、0.77%D、2.11%11、在Fe-Fe3C合金的退火组织中，含珠光体量最多的合金的碳含量为（B）A、0.02%B、0.77%C、2.11%D、4.3%12、下列钢经完全退火后，哪种钢可能会析出网状渗碳体（D）A、Q235 B、45 C、60Si2Mn D、T1213、下列材料中不宜淬火的是（D）A、GCr15 B、W18Cr4V C、40Cr D、YT1514、下列二元合金的恒温转变中，哪个是共析转变（C）A、L+α→βB、L→α+βC、γ→α+βD、α+β→γ15、下列合金钢中，耐蚀性最好的是（D）A、20CrMnTi B、40Cr B、W18Cr4V D、1Cr18Ni9Ti16、下列合金中，哪种合金被称为巴氏合金（B）A、铝基轴承合金 B、铅基轴承合金 C、铜基轴承合金 D、锌基轴承合金17、对球墨铸铁进行高温正火的目的是为了得到下列哪种组织（C A、F+G B、F+P+G C、P+G D、Ld+G18、为降低低碳冷轧钢板的硬度，宜采用下列哪种工艺（D）A、完全退火 B、球化退火 C、再结晶退火 D、等温退火19、感应加热表面淬火的淬硬深度，主要决定于因素（D）A、淬透性 B、冷却速度 C、感应电流的大小 D、感应电流的频率 20、下列材料中耐热性最好的是（C）A、GCr15B、W18Cr4V）C、1Cr18Ni9TiD、9SiCr21、过共析钢的退火组织是（C）A、F+Fe3CIIIB、F+PC、P+Fe3CIID、P+Fe3CIII22、下列钢经淬火后硬度最低的是（A）A、Q235 B、40Cr C、GCr15 D、45钢23、对奥氏体不锈钢进行固溶处理的目的是（D）A强化基体 B、提高其韧性 C、消除应力 D、消除碳化物24、滚动轴承钢GCr15的最终热处理应该是（A）A、淬火+低温回火B、渗碳+淬火+低温回火C、淬火+中温回火D、氮化+淬火+低温回火25、对工件进行分级淬火的目的是（C）A、得到下贝氏体B、减少残余奥氏体量C、减少工件变形D、缩短生产周期26、钢获得下列哪种组织时有最佳的综合机械性能（D）A、M+K B、P+F C、B下 D、M+P27、某中等载荷齿轮拟选用45钢制造，其可能的最终热处理工艺应该是（B）A、淬火+低温回火B、调质+表面淬火C、渗碳+淬火+低温回火D、淬火+中温回火28、为了提高45钢的综合机械性能，应进行（B）A、正火B、调质C、退火D、淬火+中温回火29等温退火相对于一般退火工艺而言，更能（A）A、减少工件变形B、消除应力 C、细化晶粒D、缩短退火周期 30、高速钢淬火后进行多次回火的主要目的是（B）A、消除残余奥氏体，使碳化物入基体B、消除残余奥氏体，使碳化物先分析出 C、使马氏体分解，提高其韧性 D、消除应力，减少工件变形31、金属产生时效强化的主要原因是（D）A、形成了高密度位错B、晶格发生畸变C、晶格类型发生改变D、析出亚稳定第二相粒子32、钢中的二次渗碳体是指从（B）中析出的渗碳体A、从钢液中析出的B、从奥氏体中析出的C、从铁素中析出的D、从马氏体中析出的33、碳钢的下列各组织中，哪个是复相组织（A）A、珠光体B、铁素体 C、渗碳体 D、马氏体34、能够无限互溶的两组元素所构成的二元合金相图必定是（A）A、匀晶相图B、共晶相图C、包晶相图D、共析相图35、钢件出现下述哪种缺陷时，难以用热处理来消除（B）A、晶内偏析 B、纤维组织 C、晶粒粗大 D、网状渗碳体36、钢的下列组织中热稳定性最差的是（C）A、珠光体B、马氏体 C、回火屈氏体 D、回火索氏体37、对片状马氏体而言，下列说法哪个是错误的（A）A、是位错马氏体 B、是孪晶马氏体 C、是过饱和的a固溶体 D、具有高的强度38、下列各材料中淬火时最容易产生淬火裂纹的材料是（C）A、45钢 B、20CrMnTi C、16Mn D、W18Cr14V39、下列诸因素中，哪个是造成45钢淬火硬度偏低的主要原因（A）A、加强温度低于Ac3 B、加热温度高于AC3 C、保温时间过长D、冷却速度大于VK 40、亚共晶白口铸铁的退火组织中，不可能有下列中的哪种组织（C）A、二次渗碳体B、共析渗碳体C、一次渗碳体D、共晶渗碳体41、过共析钢进行下列哪种热处理可能会造成网状渗碳体析出（A）A、完全退火 B、再结晶退火 C、正火 D、去应力退火42、下列指标中，哪个是只决定了钢的成份的性能（D）A、淬透性 B、淬硬性C、淬透层深度D、临界冷却速度VK43、分级淬火的目的是为了（D）A、得到B下B、增加马氏体的量C、减少残余奥氏体D、减少工件变形开裂44、过共析钢因过热而析出网状渗碳体组织时，可用下列哪种工艺消除（C）A、完全退火B、等温退火C、球化退火D、正火45、下列诸材料中淬透性最好的是（A）A、20CrMnTi B、40CrC、GCr15D、Q235 46.下列诸材料中热硬性最好的是（C）A.T12B.9SiCrC.W18Cr4VD.YG3 47.为降低低碳冷轧钢板的硬度,宜采用下列哪种工艺（C）A.完全退火B.球化退火C.再结晶退火D.等温退火48.下列诸材料被称为低变形钢适合作冷作模具的是（B）A.9SiCr B.CrWMn C.Cr12MoV D.5CrMnMo 49.高速钢经最终热处理后的组织应该是（C）A.M+KB.M+A+KC.M回+A+KD.S回+A+K 50.白口铸铁件不具有下列哪个性能（A）A.高强度B.高硬度C.高耐磨性D.高脆性 51.对球墨铸铁件进行下列哪种热处理可得到铁素体基球铁（C）A.低温正火B.高温正火C.高温退火D.等温退火52.下列诸铝合金中,不能进行时效强化的是（A）A.LF21 B.LY11 C.LC6 D.LD10 53.下列各工程塑料中,进行注射成型比较困难的是（D）A.聚氯乙烯B.ABS塑料C.聚四氟乙烯D.氨基塑料54.40Cr钢的碳含量范围是（C）A.约40%B.约4%C.约0.4%D.约0.04% 55.冷加工金属经再结晶退火后,下列说法哪个是错误的?（C）A.其晶粒形状会改变B.其机械性能会发生改变C.其晶格类型会发生改变D.其晶粒大小会发生改变56.对纯金属而言,下列说法哪个是错误的（A）A,不会在恒温下结晶 B.不会发生相变 C.都能进行形变强化 D.都能进行时效强化57.对过共析钢不能进行下列哪种退火处理（A）A.完全退火B.再结晶退火C.等温退火D.去应力退火 58.普通灰口铸铁组织中,不应有下列哪种渗碳体出现?（C）A.一次渗碳体B.二次渗碳体 C.三次渗碳体 D.一次渗碳体和二次渗碳体59.对亚共析钢进行完全退火,其退火温度应为（D）A.低于Ac1温度B.高于Ac1温度而低于Ac3温度C.等于Ac3温度D.Ac3+30至50度60.T8钢奥氏体化后进行油淬,其组织为（C）A.MB.M+A残C.M+B下+A残D.M+T+A残61.马氏体的硬度主要决定于其（A）A.碳含量B.合金元素含量C.冷却速度D.过冷度 62.热锻模的最终热处理工艺应该是（C）A.淬火+低温回火B.淬火+中温回火C.调质D.调质后表面淬火63.下列合金中,铬元素含量最少的是（A）A.GCr15B.CrL12C.1Cr13D.1Cr18Ni9Ti 64．下列合金中，含碳量最少的钢是（D）A.GCr15B..Cr12MoVC.1Cr13D.1Cr18Ni9Ti 65.下列铝合金中，被称为硅铝明的是（A）A.ZL102B.ZL202C.ZL301D.ZL402 66.钢的淬透性主要决定于其（C）A.碳含量B.合金元素含量C.冷却速度D.过冷度四.填空题1.在Fe-Fe3C合金中,含有二次渗碳体最多的合金是含碳为2.11 %的钢,其二次渗碳体的最大含量为22.64 %.2.冷变形金属在加热时发生的三个过程依次为回复，再结晶和晶粒长大。

机械工程材料思考题参考答案第一章金属的晶体结构与结晶1．解释下列名词点缺陷，线缺陷，面缺陷，亚晶粒，亚晶界，刃型位错，单晶体，多晶体，过冷度，自发形核，非自发形核，变质处理，变质剂。

答：点缺陷：原子排列不规则的区域在空间三个方向尺寸都很小，主要指空位间隙原子、置换原子等。

线缺陷：原子排列的不规则区域在空间一个方向上的尺寸很大，而在其余两个方向上的尺寸很小。

如位错。

面缺陷：原子排列不规则的区域在空间两个方向上的尺寸很大，而另一方向上的尺寸很小。

如晶界和亚晶界。

亚晶粒：在多晶体的每一个晶粒内，晶格位向也并非完全一致，而是存在着许多尺寸很小、位向差很小的小晶块，它们相互镶嵌而成晶粒，称亚晶粒。

亚晶界：两相邻亚晶粒间的边界称为亚晶界。

刃型位错：位错可认为是晶格中一部分晶体相对于另一部分晶体的局部滑移而造成。

滑移部分与未滑移部分的交界线即为位错线。

如果相对滑移的结果上半部分多出一半原子面，多余半原子面的边缘好像插入晶体中的一把刀的刃口，故称“刃型位错”。

单晶体：如果一块晶体，其内部的晶格位向完全一致，则称这块晶体为单晶体。

多晶体：由多种晶粒组成的晶体结构称为“多晶体”。

过冷度：实际结晶温度与理论结晶温度之差称为过冷度。

自发形核：在一定条件下，从液态金属中直接产生，原子呈规则排列的结晶核心。

非自发形核：是液态金属依附在一些未溶颗粒表面所形成的晶核。

变质处理：在液态金属结晶前，特意加入某些难熔固态颗粒，造成大量可以成为非自发晶核的固态质点，使结晶时的晶核数目大大增加，从而提高了形核率，细化晶粒，这种处理方法即为变质处理。

变质剂：在浇注前所加入的难熔杂质称为变质剂。

2.常见的金属晶体结构有哪几种？α-Fe 、γ- Fe 、Al 、Cu 、Ni 、Pb 、Cr 、V 、Mg、Zn 各属何种晶体结构？答：常见金属晶体结构：体心立方晶格、面心立方晶格、密排六方晶格；α－Fe、Cr、V属于体心立方晶格；γ－Fe 、Al、Cu、Ni、Pb属于面心立方晶格；Mg、Zn属于密排六方晶格；3.配位数和致密度可以用来说明哪些问题？答：用来说明晶体中原子排列的紧密程度。

第 1 章材料的性能 、选择题1. 表示金属材料屈服强度的符号是（ B ） A.σ B.σs C.σb D.σ-12. 表示金属材料弹性极限的符号是（A ） A.σeB.σsC.σbD.σ-13. 在测量薄片工件的硬度时，常用的硬度测试方法的表示符号是（B ） A.HB B.HRC C.HV D.HS4. 金属材料在载荷作用下抵抗变形和破坏的能力叫（ A ） A. 强度 B. 硬度 C. 塑性 D. 弹性二、填空1. 金属材料的机械性能是指在载荷作用下其抵抗（变形 ）或（破坏 ）的能力。

2. 金属塑性的指标主要有（伸长率）和（断面收缩率）两种。

3. 低碳钢拉伸试验的过程可以分为弹性变形、 （塑性变形）和（断裂）三个阶段。

4. 常用测定硬度的方法有（布氏硬度测试法） 、（洛氏硬度测试法）和维氏硬度测试法。

5. 疲劳强度是表示材料经（无数次应力循环）作用而（不发生断裂时）的最大应力值。

三、是非题1. 用布氏硬度测量硬度时，压头为钢球，用符号 HBS 表示。

2. 用布氏硬度测量硬度时，压头为硬质合金球，用符号HBW 表示。

3. 金属材料的机械性能可以理解为金属材料的失效抗力。

四、改正题1. 疲劳强度是表示在冲击载荷作用下而不致引起断裂的最大应力。

2. 渗碳件经淬火处理后用 HB 硬度计测量表层硬度 。

3. 受冲击载荷作用的工件，考虑机械性能的指标主要是疲劳强度。

4. 衡量材料的塑性的指标主要有伸长率和冲击韧性。

5. 冲击韧性是指金属材料在载荷作用下抵抗破坏的能力。

五、简答题6. 在立方晶系中 , 指数相同的晶面和晶向 （B ） A.相互平行 B. 相互垂直 C. 相互重叠 D. 毫无关联7. 在面心立方晶格中 , 原子密度最大的晶面是 （C ） A.（100） B.（110） C.（111） D.（122）将冲击载荷改成交变载荷 将 HB 改成 HR 将疲劳强度改成冲击韧性 将冲击韧性改成断面收缩率 将载荷改成冲击载荷1. 说明下列机械性能指标符合所表示的意思：σ σs:屈服强度 HRC ：洛氏硬度（压头为金刚石圆锥）σb : 抗拉强度HBS:布氏硬度（压头为钢球） 第 2 章材料的结构一、选择题1. 每个体心立方晶胞中包含有（ B ）个原子2. 每个面心立方晶胞中包含有（ C ）个原子3. 属于面心立方晶格的金属有（ C ）4. 属于体心立方晶格的金属有（ B ）5. 在晶体缺陷中，属于点缺陷的有（ A ）s 、σ 0.2 、 HRC 、σ -1 、σ b 、δ 5、 HBS 。

机械工程材料习题与答案机械工程材料是机械设计和制造过程中不可或缺的一部分，它涉及到材料的选用、性能、加工和应用等方面。

在机械工程材料的习题中，通常会包含材料的力学性能测试、材料选择、热处理、材料失效分析等内容。

以下是一些机械工程材料习题与答案的示例：习题1：某机械零件需要承受较大的拉力，设计者需要选择合适的材料。

请根据以下材料的力学性能数据，推荐一种材料，并说明理由。

- 钢A：抗拉强度为600MPa，屈服强度为400MPa，延展性为15%。

- 钢B：抗拉强度为800MPa，屈服强度为600MPa，延展性为10%。

- 铝C：抗拉强度为300MPa，屈服强度为200MPa，延展性为30%。

答案：推荐使用钢B。

虽然钢A的延展性更好，但钢B的抗拉强度和屈服强度都更高，这意味着它能够承受更大的拉力而不至于断裂。

对于承受大拉力的零件，材料的强度是首要考虑的因素。

习题2：某零件需要在高温下工作，需要考虑材料的耐热性。

请分析以下材料在高温下的稳定性，并推荐一种材料。

- 不锈钢D：在500°C下仍能保持其力学性能。

- 钛合金E：在600°C下力学性能略有下降，但在800°C下迅速下降。

- 陶瓷材料F：在1000°C下仍能保持其力学性能。

答案：推荐使用陶瓷材料F。

虽然不锈钢D和钛合金E都具有一定的耐热性，但陶瓷材料F在高温下的性能更为稳定，适合在极端高温环境下工作。

习题3：某零件需要通过热处理来提高其硬度和耐磨性。

请说明热处理的基本过程，并给出一个可能的热处理方案。

答案：热处理是一种通过控制加热和冷却过程来改变金属的物理性质的方法。

基本过程通常包括：加热（奥氏体化）、保温、冷却（淬火）和回火。

一个可能的热处理方案是：将钢材料加热到其奥氏体化温度（通常高于其相变温度），保持一段时间，然后快速冷却（淬火），最后进行回火以减少内部应力和提高韧性。

习题4：某零件在使用过程中发生断裂，需要分析其断裂原因。

作业01 力学性能 参考答案一、下列情况分别是因为哪一个力学性能指标达不到要求？1. 紧固螺栓使用后发生塑性变形。

( 屈服强度 )2. 齿轮正常负荷条件下工作中发生断裂。

( 疲劳强度 )3. 汽车紧急刹车时，发动机曲轴发生断裂。

( 冲击韧度 )4. 不锈钢圆板冲压加工成圆柱杯的过程中发生裂纹。

( 塑性 )5. 齿轮工作在寿命期内发生严重磨损。

( 硬度 )二、下列现象与哪一个力学性能有关？1. 铜比低碳钢容易被锯割。

( 硬度 )2. 锯条易被折断，而铁丝不易折断。

( 塑性 )p151-4 甲、乙、丙、丁四种材料的硬度分别为45HRC 、90HRB 、800HV 、240HBS ，试比较这四种材料硬度的高低。

答： 45HRC →HV ： 90HRB →HB ： 183901307300HRB 1307300HB ≈-=-=所以，800HV ＞45HRC ＞240HBS ＞90HRB作业02a 金属结构与结晶 参考答案一、判断题（ × ）1. 凡是由液体凝固成固体的过程都是结晶过程。

（ × ）2. 室温下，金属晶粒越细，则强度越高、塑性越低。

二、选择题（ b ）1. 金属结晶时，冷却速度越快，其实际结晶温度将：a. 越高b. 越低c. 越接近理论结晶温度（ b ）2. 为细化晶粒，可采用：a. 快速浇注b. 加变质剂c. 以砂型代金属型（c ）3. 晶体中的位错属于：a. 体缺陷b. 面缺陷c. 线缺陷d. 点缺陷三、填空题1. 晶体与非晶体结构上的最根本的区别是，晶体内原子排列是：（有规则、周期性的）。

2. γ-Fe的一个晶胞原子数=（4 ）。

3. α-Fe、Al、Cu、Ni、V、Mg、Zn各属何种晶体结构：体心立方：（α-Fe、V ）；面心立方：（Al、Cu、Ni ）；密排六方：（Mg、Zn ）4. 实际金属晶体中存在：（点、线、面）三种缺陷，引起晶格（畸变）。

5. 结晶过程是靠两个密切联系的基本过程来实现的，它们是：（形核）和（晶核长大）。

思考题参考答案第一章金属的晶体结构与结晶1．解释下列名词点缺陷，线缺陷，面缺陷，亚晶粒，亚晶界，刃型位错，单晶体，多晶体，过冷度，自发形核，非自发形核，变质处理，变质剂。

答：点缺陷：原子排列不规则的区域在空间三个方向尺寸都很小，主要指空位间隙原子、置换原子等。

线缺陷：原子排列的不规则区域在空间一个方向上的尺寸很大，而在其余两个方向上的尺寸很小。

如位错。

面缺陷：原子排列不规则的区域在空间两个方向上的尺寸很大，而另一方向上的尺寸很小。

如晶界和亚晶界。

亚晶粒：在多晶体的每一个晶粒内，晶格位向也并非完全一致，而是存在着许多尺寸很小、位向差很小的小晶块，它们相互镶嵌而成晶粒，称亚晶粒。

亚晶界：两相邻亚晶粒间的边界称为亚晶界。

刃型位错：位错可认为是晶格中一部分晶体相对于另一部分晶体的局部滑移而造成。

滑移部分与未滑移部分的交界线即为位错线。

如果相对滑移的结果上半部分多出一半原子面，多余半原子面的边缘好像插入晶体中的一把刀的刃口，故称“刃型位错”。

单晶体：如果一块晶体，其内部的晶格位向完全一致，则称这块晶体为单晶体。

多晶体：由多种晶粒组成的晶体结构称为“多晶体”。

过冷度：实际结晶温度与理论结晶温度之差称为过冷度。

自发形核：在一定条件下，从液态金属中直接产生，原子呈规则排列的结晶核心。

非自发形核：是液态金属依附在一些未溶颗粒表面所形成的晶核。

变质处理：在液态金属结晶前，特意加入某些难熔固态颗粒，造成大量可以成为非自发晶核的固态质点，使结晶时的晶核数目大大增加，从而提高了形核率，细化晶粒，这种处理方法即为变质处理。

变质剂：在浇注前所加入的难熔杂质称为变质剂。

2.常见的金属晶体结构有哪几种？α-Fe 、γ- Fe 、Al 、Cu 、Ni 、Pb 、Cr 、V 、Mg、Zn 各属何种晶体结构？答：常见金属晶体结构：体心立方晶格、面心立方晶格、密排六方晶格；α－Fe、Cr、V属于体心立方晶格；γ－Fe 、Al、Cu、Ni、Pb属于面心立方晶格；Mg、Zn属于密排六方晶格；3.配位数和致密度可以用来说明哪些问题？答：用来说明晶体中原子排列的紧密程度。

(一)填空题（每空0.5分，共15分）1．绝大多数金属的晶体结构都属于( )、( )和( )三种典型的紧密结构。

2．形变强化是一种非常重要的强化手段，特别是对那些不能用( )方法来进行强化的材料。

通过金属的( )可使其( )、( )显著提高。

3．球化退火是使钢中( )球状化的退火上艺，主要用于( )和( )钢，其目的在于( )，改善( )性能，并可为后面的( )工序作准备。

4．共析碳钢奥氏体化过程包括( )、( )、( )和( )。

5．材料的失效形式包括( )、( )和( )失效三种。

6．铸钢铸造性能差的原因主要是( )、 ( ) 和（）。

7．影响合金锻造性能的因素有( )和( )两方面。

8．手弧焊时，焊条的焊芯在焊接过程中的作用是( )和( )。

9．硬质合金产品是用（）生产的。

10．塑料制品的成形工艺中应用较多的是（）和（）。

（二）是非题(请在正确的题后标出“√”，在错误的题后标出“×”，每题1分，共10分)1．金属晶体各向异性的产生，与不同晶面和晶向上原子排列的方式和密度不同，致使原子的结合力大小不同等因素密切相关。

（ )2．合金的基本相包括固溶体、金属化合物和这两者的机械混合物三大类。

( ) 3．在铸造生产中，为使铸件的晶粒细化，可通过降低金属型的预热温度来实现。

( )4．淬火加高温回火处理称为调质处理。

处理后获得回火索氏体组织，具有综合力学性能好的特点。

( )5．固溶+时效处理是铝合金的主要强化手段之一。

( )6．铸铁中的可锻铸铁是可以进行锻造的。

( )7．铸造生产特别适合于制造受力较大或受力复杂的零件毛坯。

( )8．锻压可用于生产形状复杂、尤其是内腔复杂的零件毛坯。

( )9．手工电弧焊、埋弧自动焊、氩弧焊和电阻焊都属于熔化焊。

( ) 10．各种成形技术所生产的产品都需进行外观和内部品质检验。

( )(三)简答题（共35分）1．简述相和组织的概念并总结成分、组织对钢力学性能的影响规律。

工程材料习题<习题一>1、抗拉强度：是材料在破断前所能承受的最大应力。

屈服强度：是材料开始产生明显塑性变形时的最低应力。

塑性：是指材料在载荷作用下，产生永久变形而不破坏的能力。

韧性：材料变形时吸收变形力的能力。

硬度：硬度是衡量材料软硬程度的指标，材料表面抵抗更硬物体压入的能力。

刚度：材料抵抗弹性变形的能力。

疲劳强度：经无限次循环而不发生疲劳破坏的最大应力。

冲击韧性：材料在冲击载荷作用下抵抗破坏的能力。

断裂韧性：材料抵抗裂纹扩展的能力。

2 、材料的弹性模量与塑性无关。

3 、四种不同材料的应力应变曲线，试比较抗拉强度，屈服强度，刚度和塑性。

由大到小的顺序，抗拉强度： 2 、 1 、 3 、 4 。

屈服强度： 1 、 3 、 2 、 4 。

刚度：1 、3 、2 、4 。

塑性：3 、2 、4 、 1 。

4、常用的硬度测试方法有几种？这些方法测出的硬度值能否进行比较？布氏、洛氏、维氏和显微硬度。

由于各种硬度测试方法的原理不同，所以测出的硬度值不能直接进行比较。

5、以下工件应该采用何种硬度试验法测定其硬度？（1）锉刀：洛氏或维氏硬度（2）黄铜轴套：布氏硬度（3）供应状态的各种碳钢钢材：布氏硬度（4）硬质合金刀片：洛氏或维氏硬度（5）耐磨工件的表面硬化层：显微硬度6、反映材料承受冲击载荷的性能指标是什么？不同条件下测得的这些指标能否进行比较？怎样应用这些性能指标？冲击功或冲击韧性。

由于冲击功或冲击韧性代表了在指定温度下，材料在缺口和冲击载荷共同作用下脆化的趋势及其程度，所以不同条件下测得的这种指标不能进行比较。

冲击韧性是一个对成分、组织、结构极敏感的参数，在冲击试验中很容易揭示出材料中的某些物理现象，如晶粒粗化、冷脆、热脆和回火脆性等，故目前常用冲击试验来检验冶炼、热处理以及各种加工工艺的质量。

此外，不同温度下的冲击试验可以测定材料的冷脆转变温度。

同时，冲击韧性对某些零件（如装甲板等）抵抗少数几次大能量冲击的设计有一定的参考意义。

作业01 力学性能 参考答案一、下列情况分别是因为哪一个力学性能指标达不到要求？1. 紧固螺栓使用后发生塑性变形。

( 屈服强度 )2. 齿轮正常负荷条件下工作中发生断裂。

( 疲劳强度 )3. 汽车紧急刹车时，发动机曲轴发生断裂。

( 冲击韧度 )4. 不锈钢圆板冲压加工成圆柱杯的过程中发生裂纹。

( 塑性 )5. 齿轮工作在寿命期内发生严重磨损。

( 硬度 )二、下列现象与哪一个力学性能有关？1. 铜比低碳钢容易被锯割。

( 硬度 )2. 锯条易被折断，而铁丝不易折断。

( 塑性 )p151-4 甲、乙、丙、丁四种材料的硬度分别为45HRC 、90HRB 、800HV 、240HBS ，试比较这四种材料硬度的高低。

答：45HRC →HV ：90HRB →HB ： 183901307300HRB 1307300HB ≈-=-=所以，800HV ＞45HRC ＞240HBS ＞90HRB 作业02a 金属结构与结晶 参考答案一、判断题（ × ）1. 凡是由液体凝固成固体的过程都是结晶过程。

（ × ）2. 室温下，金属晶粒越细，则强度越高、塑性越低。

二、选择题（ b ）1. 金属结晶时，冷却速度越快，其实际结晶温度将：a. 越高b. 越低c. 越接近理论结晶温度（ b ）2. 为细化晶粒，可采用：a. 快速浇注b. 加变质剂c. 以砂型代金属型（ c ）3. 晶体中的位错属于：a. 体缺陷b. 面缺陷c. 线缺陷d. 点缺陷三、填空题1. 晶体与非晶体结构上的最根本的区别是，晶体内原子排列是：（有规则、周期性的）。

2. γ-Fe的一个晶胞原子数=（4 ）。

3. α-Fe、Al、Cu、Ni、V、Mg、Zn各属何种晶体结构：体心立方：（α-Fe、V ）；面心立方：（Al、Cu、Ni ）；密排六方：（Mg、Zn ）4. 实际金属晶体中存在：（点、线、面）三种缺陷，引起晶格（畸变）。

5. 结晶过程是靠两个密切联系的基本过程来实现的，它们是：（形核）和（晶核长大）。

机械工程材料课后习题答案机械工程课后答案第一章1、什么就是黑色金属？什么就是有色金属？答:铁及铁合金称为黑色金属,即钢铁材料;黑色金属以外的所有金属及其合金称为有的金属。

2、碳钢,合金钢就是怎样分类的？答:按化学成分分类;碳钢就是指含碳量在0、0218%——2、11%之间,并含有少量的硅、锰、硫、磷等杂质的铁碳合金。

3、铸铁材料就是怎样分类的？应用就是怎样选择？答:铸铁根据石墨的形态进行分类,铸铁中石墨的形态有片状、团絮状、球状、蠕虫状四种,对应为灰铸铁、可锻铸铁、球墨铸铁与蠕墨铸铁。

4、陶瓷材料就是怎样分类的？答:陶瓷材料分为传统陶瓷、特种陶瓷与金属陶瓷三种。

5、常见的金属晶体结构有哪几种？它们的原子排列与晶格常数各有什么特点？α-Fe,γ-Fe,Al,Cu,Ni,Pb,Cr,V,Mg,Zn各属何种金属结构？答:体心晶格立方,晶格常数a=b=c,α-Fe,Cr,V。

面心晶格立方,晶格常数a=b=c,γ-Fe,Ni,Al,Cu,Pb。

密排六方晶格,Mg,Zn。

6、实际金属晶体中存在哪些缺陷？它们对性能有什么影响？答:点缺陷、破坏了原子的平衡状态,使晶格发生扭曲,从而引起性能变化,就是金属的电阻率增加,强度、硬度升高,塑性、韧性下降。

线缺陷(位错)、少量位错时,金属的屈服强度很高,当含有一定量位错时,强度降低。

当进行形变加工时,位错密度增加,屈服强度增高。

面缺陷(晶界、亚晶界)、晶界越多,晶粒越细,金属的塑性变形能力越大,塑性越好。

7、固溶体有哪些类型？什么就是固溶强化？答:间隙固溶体、置换固溶体。

由于溶质元素原子的溶入,使晶格发生畸变,使之塑性变形抗力增大,因而较纯金属具有更高的强度、硬度,即固溶强化作用。

第二章1、在什么条件下,布氏硬度实验比洛氏硬度实验好？答:布氏硬度实验主要用于硬度较低的退火钢、正火钢、调试刚、铸铁、有色金属及轴承合金等的原料与半成品的测量,不适合测定薄件以及成品。

洛氏硬度实验可用于成品及薄件的实验。

s第一章作业1－3 现有一碳钢制支架刚性不足，采用以下三种方法中的哪种方法可有效解决此问题？为什么？①改用合金钢；②进行热处理改性强化；③改变该支架的截面与结构形状尺寸。

答：选③，改变该支架的截面与结构形状尺寸。

因为金属材料的刚度决定于基体金属的性质，当基体金属确定时，难于通过合金化、热处理、冷热加工等方法使之改变。

1－4 对自行车座位弹簧进行设计和选材，应涉及到材料的哪些主要性能指标？答：强度、弹性、疲劳极限。

1－9 传统的强度设计采用许用应力[σ]= σ0.2/n,为什么不能一定保证零件的安全性？有人说：“安全系数n越大，零件工作时便越安全可靠。

”，你怎样认识这句话？答：传统的强度设计采用[σ]= σ0.2/n，都是假设材料是均匀无缺陷的，而实际上材料中存在着既存或后生的微小宏观裂纹，因此在实际的强度设计中还应考虑材料抵抗脆性断裂的力学性能指标—断裂韧度（KI），只考虑许用应力[σ]= σ0.2/n是不能保证零件的安全性的。

“n越大，零件越安全”也是不对的，因为[σ]= σ0.2/n,n增大就会使[σ]降低而牺牲材料的强度，将塑性和韧性取大一些，导致[σ]偏低而零件的尺寸与重量增加，浪费了原材料。

1－11 一般认为铝、铜合金的耐蚀性优于普通钢铁材料，试分析在潮湿性环境下铝与铜的接触面上发生腐蚀现象的原因。

答：潮湿环境下铝与铜的接触面上会发生电化学腐蚀，因为这时铝与铜的接触面因电极电位不同存在着电极电位差而发生电化学腐蚀。

第二章作业2－1常见的金属晶体结构有哪几种？它们的原子排列和晶格常数有什么特点？－Fe、－Fe、Al、Cu、Ni、Cr、V、Mg、Zn各属何种结构？答：常见晶体结构有3种：⑴体心立方：－Fe、Cr、V⑵面心立方：－Fe、Al、Cu、Ni⑶密排六方：Mg、Zn2-2 已知－Fe的晶格常数（a=3.6 ）要大于－Fe的晶格常数（a=2.89 ）,但为什么－Fe冷却到912℃转变为－Fe时体积反而增大？答：－Fe冷却到912℃转变为－Fe时体积增大，是因为转变之后面心立方的－Fe转变为体心立方的－Fe时致密度变小。

机械⼯程材料课后习题参考答案机械⼯程材料思考题参考答案第⼀章⾦属的晶体结构与结晶1．解释下列名词点缺陷，线缺陷，⾯缺陷，亚晶粒，亚晶界，刃型位错，单晶体，多晶体，过冷度，⾃发形核，⾮⾃发形核，变质处理，变质剂。

答：点缺陷：原⼦排列不规则的区域在空间三个⽅向尺⼨都很⼩，主要指空位间隙原⼦、置换原⼦等。

线缺陷：原⼦排列的不规则区域在空间⼀个⽅向上的尺⼨很⼤，⽽在其余两个⽅向上的尺⼨很⼩。

如位错。

⾯缺陷：原⼦排列不规则的区域在空间两个⽅向上的尺⼨很⼤，⽽另⼀⽅向上的尺⼨很⼩。

如晶界和亚晶界。

亚晶粒：在多晶体的每⼀个晶粒内，晶格位向也并⾮完全⼀致，⽽是存在着许多尺⼨很⼩、位向差很⼩的⼩晶块，它们相互镶嵌⽽成晶粒，称亚晶粒。

亚晶界：两相邻亚晶粒间的边界称为亚晶界。

刃型位错：位错可认为是晶格中⼀部分晶体相对于另⼀部分晶体的局部滑移⽽造成。

滑移部分与未滑移部分的交界线即为位错线。

如果相对滑移的结果上半部分多出⼀半原⼦⾯，多余半原⼦⾯的边缘好像插⼊晶体中的⼀把⼑的刃⼝，故称“刃型位错”。

单晶体：如果⼀块晶体，其内部的晶格位向完全⼀致，则称这块晶体为单晶体。

多晶体：由多种晶粒组成的晶体结构称为“多晶体”。

过冷度：实际结晶温度与理论结晶温度之差称为过冷度。

⾃发形核：在⼀定条件下，从液态⾦属中直接产⽣，原⼦呈规则排列的结晶核⼼。

⾮⾃发形核：是液态⾦属依附在⼀些未溶颗粒表⾯所形成的晶核。

变质处理：在液态⾦属结晶前，特意加⼊某些难熔固态颗粒，造成⼤量可以成为⾮⾃发晶核的固态质点，使结晶时的晶核数⽬⼤⼤增加，从⽽提⾼了形核率，细化晶粒，这种处理⽅法即为变质处理。

变质剂：在浇注前所加⼊的难熔杂质称为变质剂。

2.常见的⾦属晶体结构有哪⼏种？α-Fe 、γ- Fe 、Al 、Cu 、Ni 、 Pb 、 Cr 、 V 、Mg、Zn 各属何种晶体结构？答：常见⾦属晶体结构：体⼼⽴⽅晶格、⾯⼼⽴⽅晶格、密排六⽅晶格；α－Fe、Cr、V属于体⼼⽴⽅晶格；γ－Fe 、Al、Cu、Ni、Pb属于⾯⼼⽴⽅晶格；Mg、Zn属于密排六⽅晶格；3.配位数和致密度可以⽤来说明哪些问题？答：⽤来说明晶体中原⼦排列的紧密程度。