機械工程材料沈蓮課后習(xí)題答案

1、機械工程材料沈蓮課后習(xí)題答案篇一：機械工程材料第3版答案】2、什么是應(yīng)力？什么是應(yīng)變？它們的符號和單位各是什么？3、畫出低碳鋼拉伸曲線圖，并指出縮頸現(xiàn)象發(fā)生在拉伸圖上哪一點？斷裂發(fā)生在哪一點？若沒有出現(xiàn)縮頸現(xiàn)象，是否表示試樣沒有發(fā)生塑性變形？若沒有出現(xiàn)縮頸現(xiàn)象，試樣并不是沒有發(fā)生塑形性變，而是沒有產(chǎn)生明顯的塑性變形。4、將鐘表發(fā)條拉直是彈性變形還是塑性變形？怎樣判斷它的變形性質(zhì)？答：將鐘表發(fā)條拉直是彈性變形，因為當時鐘停止時，鐘表發(fā)條恢復(fù)了原狀，故屬彈性變形。5、在機械設(shè)計時采用哪兩種強度指標？為什么？答：（1）屈服強度。因為大多數(shù)機械零件產(chǎn)生塑性變形時即告失效。（2）抗拉強度。因為它的數(shù)據(jù)易

2、準確測定，也容易在手冊中查到，用于一般對塑性變形要求不嚴格的零件。6、設(shè)計剛度好的零件，應(yīng)根據(jù)何種指標選擇材料？采用何種材料為宜？材料的e值愈大，其塑性愈差，這種說法是否正確？為什么？答：應(yīng)根據(jù)彈性模量選擇材料。要求剛度好的零件，應(yīng)選用彈性模量大的金屬材料。金屬材料彈性模量的大小，主要取決于原子間結(jié)合力（鍵力）的強弱，與其內(nèi)部組織關(guān)系不大，而材料的塑性是指其承受永久變形而不被破壞的能力，與其內(nèi)部組織有密切關(guān)系。兩者無直接關(guān)系。故題中說法不對。7、常用的硬度測定方法有幾種？其應(yīng)用范圍如何？這些方法測出的硬度值能否進行比較？答：工業(yè)上常用的硬度測定方法有：布氏硬度法、洛氏硬度法、維氏硬度法。其應(yīng)用

3、范圍：布氏硬度法應(yīng)用于硬度值hb小于450的毛坯材料。洛氏硬度法應(yīng)用于一般淬火件、調(diào)質(zhì)件。維氏硬度法應(yīng)用于薄板、淬硬表層。采用不同方法測定出的硬度值不能直接比較，但可以通過經(jīng)驗公式換算成同一硬度后，再進行比較。8、布氏硬度法和洛氏硬度法各有什么優(yōu)缺點？各適用于何種場合。下列情況應(yīng)采用哪種硬度法測定其硬度？答：布氏硬度法：（1）優(yōu)點：壓痕面積大，硬度值比較穩(wěn)定，故測試數(shù)據(jù)重復(fù)性好，準確度較洛氏硬度法高。（2）缺點：測試費時，且壓痕較大，不適于成品、小件檢驗。（3）應(yīng)用：硬度值hb小于450的毛坯材料。洛氏硬度法：（1）優(yōu)點：設(shè)備簡單，測試簡單、迅速，并不損壞被測零件。（2）缺點：測得的硬度值重復(fù)

4、性較差，對組織偏析材料尤為明顯。（3）應(yīng)用：一般淬火件，調(diào)質(zhì)件。庫存鋼材布氏硬度；鍛件布氏硬度；銼刀布氏硬度臺虎鉗鉗口洛氏硬度；硬質(zhì)合金刀頭洛氏硬度黃銅軸套洛氏硬度布氏硬度供應(yīng)狀態(tài)的各種碳鋼鋼材布氏硬度硬質(zhì)合金刀片9、疲勞破壞是怎樣形成的？提高零件疲勞壽命的方法有哪些？為什么表面粗糙和零件尺寸增大能使材料的疲勞強度值減小？為什么疲勞斷裂對機械零件潛在著很大的危險性？交變應(yīng)力和重復(fù)應(yīng)力區(qū)別何在？答：由于材料表面或內(nèi)部有缺陷，這些缺陷處的局部應(yīng)力大于屈服強度，從而產(chǎn)生局部塑性變形而斷裂。這些微裂紋隨應(yīng)力循環(huán)次數(shù)的增加而逐漸擴展，使承載的有效面積減少，以致不能承受所加載荷而突然斷裂。提高疲勞壽命的方

5、法，就是消除或減少疲勞源及延緩疲勞裂紋的擴展。一般在結(jié)構(gòu)上避免應(yīng)力集中；制定合理的工藝；使材料得到韌性組織，減少內(nèi)部缺陷；降低表面粗糙度，避免表面不劃傷、腐蝕強化表面，在材料表面形成壓應(yīng)力。表面粗糙易形成疲勞源。零件尺寸增大，其內(nèi)部組織不易均勻，也易存在夾雜物等各種缺陷，這些易形成疲勞源，并加快疲勞裂紋的擴展。因為材料在受到遠低于屈服應(yīng)力的外力作用下，在沒有明顯塑性變形的條件下，產(chǎn)生的突然斷裂，屬低應(yīng)力脆斷。重復(fù)應(yīng)力曲線圖12、試畫出疲勞曲線，并說明疲勞曲線所表示的含義。答：疲勞曲線表明，金屬材料承受的交變應(yīng)力越大，則材料斷裂時應(yīng)力循環(huán)次數(shù)越少。反之，應(yīng)力循環(huán)次數(shù)越大。13、拉伸試樣的原標距為

6、50mm,直徑為10mm，拉伸試驗后，將=J已斷裂的試樣對接起來測量，若斷后的標距為79mm，縮頸區(qū)的】小直徑為49mm，求該材料的伸長率和斷面收縮率的值。答：？=79?50?100%?58%50?52?2.452?76%2?5第二章材料凝固與結(jié)晶1、求出體心和面心立方晶格的致密度。面心立方晶格的致密度?3原子數(shù)?單個原子的體積單個晶胞的體積？2?44?314?a?34?074?a32、什么是過冷度？它對結(jié)晶過程和晶粒度的影響規(guī)律如何？答：過冷度就是理論結(jié)晶溫度和實際結(jié)晶溫度相差的度數(shù)。在一般冷卻條件下，過冷度愈大，結(jié)晶過程進行的愈快。過冷度增加，形核率和長大速度同時增加，但形核率增加的更快，

7、所以隨著過冷度的增加，晶粒細化。3、什么是同素異晶轉(zhuǎn)變？試畫出純鐵的冷卻曲線，并指出室溫和1100C時的純鐵晶格有什么不同？分析曲線中出現(xiàn)“平臺”的原因。答：隨溫度的改變，固態(tài)金屬晶格也隨之改變的現(xiàn)象，稱為同素異晶轉(zhuǎn)變。純鐵的冷卻曲線：t室溫純鐵晶格：體心立方體晶格1100C純鐵晶格：面心立方晶格1538C鐵發(fā)生了結(jié)晶，1394C和912C鐵發(fā)生了重結(jié)晶，結(jié)晶放出的熱量與冷卻散失的熱量相等，使冷卻曲線上出現(xiàn)了水平線。4、簡述實際金屬晶體和理想晶體在結(jié)構(gòu)和性能上的主要差異。答：結(jié)構(gòu)上：實際金屬晶體為多晶體，理想晶體為單晶體。性能上：實際金屬晶體表現(xiàn)為各向同性，理想晶體表現(xiàn)為各向異性。答：常用的晶

8、體結(jié)構(gòu)有：體心立方晶格、面心立方晶格、密排六方晶格。im6、液態(tài)金屬結(jié)晶時，細化晶粒的方法有哪些？晶粒大小對材料的力學(xué)性能有何影響？答：液態(tài)金屬結(jié)晶時，細化晶粒的方法有：（1）加快冷卻速度，增加過冷度；（2）變質(zhì)處理；（3）附加振動。晶粒愈細小，材料的強度、硬度、塑性、韌性愈高；反之愈低。7、實際金屬晶體中存在哪些缺陷？對性能有什么影響？答：實際金屬晶體中有點、線、面三類缺陷。晶體缺陷使晶體的連續(xù)性受到破壞，所以實際晶體的強度僅是理想晶體計算強度的萬分之幾。但在實際晶體中存在缺陷是不可避免的，而且缺陷使晶格畸變，使材料強度提高，塑性有所下降，同時還使材料的電阻增加、耐蝕性降低。8、形核有幾種？

9、何為變質(zhì)處理？答：形核有自發(fā)形核和非自發(fā)形核兩種。變質(zhì)處理又稱非自發(fā)形核，即在液態(tài)金屬中加一定量的難熔金屬或合金，以增加形核率，達到細化晶粒的目的。加入的物質(zhì)稱變質(zhì)劑。9、金屬同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變與液態(tài)金屬結(jié)晶有何異同之處？答：相同點：發(fā)生了結(jié)晶，產(chǎn)生了相變，晶格結(jié)構(gòu)發(fā)生了改變。不同點：液態(tài)金屬結(jié)晶由液態(tài)轉(zhuǎn)變成固態(tài)，金屬同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變由固態(tài)轉(zhuǎn)變成固態(tài)。10、判斷下列情況下是否有相變：（1）液態(tài)金屬結(jié)晶（2）晶粒粗細的變化（3）同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變答：液態(tài)金屬結(jié)晶、同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變產(chǎn)生了相變；晶粒粗細的變化沒有相變的產(chǎn)生。第三章鐵碳合金1、間隙固溶體和間隙相在晶體結(jié)構(gòu)和性能上的差別是什么？答：間隙固溶體的晶格與溶劑的

10、晶格相同，溶質(zhì)原子的含量可在一定范圍內(nèi)變化；間隙相晶格類型簡單，與任一組元的晶格均不相同，組元的成分比例確定。間隙固溶體是固溶體，具有綜合力學(xué)性能；間隙相是金屬間化合物，具有極高的硬度、熔點和脆性。2、什么是共析轉(zhuǎn)變和共晶轉(zhuǎn)變？試以鐵碳合金為例，說明這兩種轉(zhuǎn)變過程及其顯微組織的特征。答：合金的共析轉(zhuǎn)變是一定成分的固相，在一定溫度下，同時析出兩種或兩種以上一定成分的新固相的轉(zhuǎn)變。對于鐵碳合金，共析轉(zhuǎn)變是碳含量為0.77%的奧氏體在727C同時析出一定成分的鐵素體和滲碳體的轉(zhuǎn)變。反應(yīng)式為：Cas?727?fp?fe3c?顯微組織的特征：由于鐵素體和滲碳體在恒溫下同時析出，兩相互相制約生長，因此，形

11、成鐵素體和滲碳體層片交替排列的細密的機械混合物珠光體。合金的共晶轉(zhuǎn)變是一定成分的液相在一定溫度下同時析出兩種或兩種以上一定成分的不同固相的轉(zhuǎn)變。對于鐵碳合金，共晶轉(zhuǎn)變是碳含量為4.3%的液相在1148C同時析出碳含量為2.11%的奧氏體和滲碳體的轉(zhuǎn)變。?ae?fe3c?反應(yīng)式為：lc?1148C顯微組織的特征：由于奧氏體和滲碳體在恒溫下同時形成，因此，形成在滲碳體基體上彌散分布奧氏體的魚骨狀機械混合物萊氏體。3、合金中相組分與組織組分區(qū)別何在？指出亞共析鋼與亞共晶白口鑄鐵中的相組分與組織組分。指出碳鋼與白口鑄鐵在常溫固態(tài)下相組分的異同之處。答：合金中的相組分是指成分相同、結(jié)構(gòu)相同，并與其他部分

12、以界面分開的均勻組成部分；合金中的組織是指相的組合。亞共析鋼的相組分是：f和fe3c；組織組分是：f和p。”亞共晶白口鑄鐵中的相組分是：f和fe3c；組織組分是：p、fe3cII和le相同點：在常溫固態(tài)下，碳鋼與白口鑄鐵的相組分都是f和fe3c。不同點：形成fe3c的母相不同，形態(tài)不同。4、畫出簡化的fe-fe3c相圖中的鋼部分相圖，標出各特性點的符號，并進行以下分析：（1）標注出相圖中空白區(qū)域的組織組分和相組分；（2）分析特性點p、s、e、c的含義；（3）分析碳含量為0.4%的亞共析鋼的結(jié)晶過程，并計算其在室溫下的組織組分和相組分的相對量；（4）指出碳含量為0.2%、0.6%、1.2%的鋼在

13、1400C、1100C、800C時奧氏體中碳的質(zhì)量分數(shù)。答：(2)p點：727C,碳含量為0.0218%，碳在鐵素體中達到的最大溶解度點，也是共析轉(zhuǎn)變時析出的鐵素體成分點；s點：727C,碳含量為0.77%,共析轉(zhuǎn)變點；e點:1148C，碳含量為211%，碳在奧氏體中達到的最大溶解度點，也是共晶轉(zhuǎn)變時結(jié)晶的奧氏體成分點；c點:1148C,碳含量為434%,共晶轉(zhuǎn)變點。2314(3)碳含量為0.4%的亞共析鋼的結(jié)晶過程為：11+aaf+ap+f碳含量為0.4%的亞共析鋼在室溫下的組織是p+f，其相對量為：0.77?0.40?100%?48%0.77?0.02180.40?0.0218p?100%

14、?52%0.77?0.0218f?t/C或：p=1-f=1-48%=52%碳含量為0.4%的亞共析鋼在室溫下的相是f+fe3c,其相對量為：f?669?040?100%?94%6.69?0.0218【篇二：機械工程材料作業(yè)整理】pclass=txt失效：在使用過程中因零件的外部形狀尺寸和內(nèi)部結(jié)構(gòu)發(fā)生變化而失去原有的設(shè)計功能,使其低效工作或無法工作或提前退役的現(xiàn)象稱為失效。失效方式：(1)過量變形失效：a、過量彈性變形b、過量塑性變形斷裂失效：a、韌性斷裂b、脆性斷裂c、低應(yīng)力斷裂d、疲勞斷裂e、蠕變斷裂f、介質(zhì)加速斷裂(3)表面損傷失效：a、磨損失效b、腐蝕失效c、表面接觸疲勞(4)物理性能降

15、級：電磁、熱等性能衰減靜載性能指標有哪些？它們分別與那種失效形式關(guān)聯(lián)？1、剛度和強度指標剛度：彈性模量強度：比例極限,彈性極限,屈服強度,抗拉強度,斷裂強度2、彈性和塑形指標彈性：彈性能塑形：斷后伸長率,斷面收縮率3、硬度指標失效形式強度：斷裂、塑性變形塑性：塑性變形剛度：過量彈性變形硬度：磨損韌性和疲勞強度：斷裂3.過量彈性變形、過量塑性變形而失效的原因是什么？如何預(yù)防？失效的責(zé)任主要在于設(shè)計者的考慮不周、計算錯誤或選材不當，故防止措施主要應(yīng)從設(shè)計方面考慮。過量彈性變形產(chǎn)生變形的主要原因是材料剛度不夠。預(yù)防途徑：1選擇合適的材料或結(jié)構(gòu)2確定適當?shù)钠ヅ涑叽?采用減少變形影響的轉(zhuǎn)接件，比如在系統(tǒng)

16、中采用軟管等柔性構(gòu)件，可顯著減少彈性變形的有害影響。過量塑性變形產(chǎn)生變形的主要原因是材料的彈性極限，屈服強度不夠。預(yù)防途徑：1降低實際應(yīng)力：降低工作應(yīng)力；減少殘余應(yīng)力；降低應(yīng)力集中。2提高材料的屈服強度：通過合金化、熱處理等方法。何謂沖擊韌性？如何根據(jù)沖擊韌性來判斷材料的低溫脆性傾向？沖擊韌性是指材料在沖擊載荷作用下吸收塑性變形功和斷裂功的能力，即反映材料承受外來沖擊負荷而不斷裂的抵抗能力。沖擊韌性指標的實際意義在于揭示材料的變脆傾向。材料的沖擊吸收功隨溫度降低而降低，當溫度低于韌脆轉(zhuǎn)變溫度時，材料由韌性狀態(tài)變?yōu)榇嘈誀顟B(tài)的現(xiàn)象，稱為低溫脆性。從試樣結(jié)果看（參見沈蓮機械工程材料第三版p10圖1-

17、4）沖擊韌性高的材料的低溫脆性傾向小。但如果在低溫條件下使用的零件，設(shè)計要考慮沖擊韌性和韌脆轉(zhuǎn)變溫度。作業(yè)二何謂斷裂韌性？影響脆斷的主要因素有哪些？材料抵抗裂紋擴展斷裂的韌性性能稱為斷裂韌性。是材料抵抗脆性破壞的韌性參數(shù)。通常主要以斷裂韌度來衡量。影響脆斷的主要因素有：1、加載方式和材料本質(zhì)：冶金缺陷會引起冷脆，比如過熱引起晶粒異常長大，非金屬夾雜物顆粒沿晶界析出；有害雜質(zhì)元素沿晶界偏聚，減弱了晶界結(jié)合力等。1=12、溫度和加載速度：降低使用溫度和增加加載速度都會引起材料脆斷傾向增大。3、應(yīng)力集中壓力容器鋼:ac=（170/（1.77*1000）=0.0092m2鋁合金:ac=（25/（1.7

18、7*400）=0.0012m由于壓力容器鋼的零件允許存在的裂紋最大尺寸大于鋁合金的，所以壓力容器鋼更適合做壓力容器。3.查資料，到現(xiàn)場（汽車系、機械系、材料系實驗室），從下列汽車零件中任選一種，分析它在使用中的主要失效形式，你選材時主要考慮哪些主要力學(xué)性能，為什么？變速箱齒輪，駕駛室外殼（車身），發(fā)動機中的活塞，發(fā)動機缸體，發(fā)動機缸蓋，曲軸，半軸，減振彈簧（鋼板彈簧）常見汽車零件的工作條件及失效形式：1、齒輪工作條件、失效形式及性能要求齒輪是汽車中應(yīng)用最廣的零件之一，主要用于傳遞扭矩和調(diào)節(jié)速度。（1）工作條件1）由于傳遞扭矩，齒根承受較大的交變彎曲應(yīng)力；2）齒面相互滑動和滾動，承受較大的交變接

19、觸力及強烈的摩擦；3）由于換檔、啟動或嚙合不良，齒部承受一定的沖擊；疲勞斷裂主要發(fā)生在齒根。它是齒輪最嚴重的失效形式齒面磨損；齒面接觸疲勞破壞；過載斷裂；（2）主要失效形式1）2）3）4）（3）性能要求1）高的彎曲疲勞強度2）高的接觸疲勞強度和耐磨性3）齒輪心部要有足夠的強度和韌性4）較好的熱處理性能，熱處理變形小。汽車發(fā)動機曲軸的工作條件、失效形式及性能要求（1）工作條件1）承受彎曲、扭轉(zhuǎn)、剪切、拉壓、沖擊等交變應(yīng)力。2）曲軸頸與軸承發(fā)生滑動摩擦3）承受一定的沖擊載荷（2）主要失效形式1）疲勞斷裂長期受扭轉(zhuǎn)和彎曲交變載荷作用2）磨損失效軸頸嚴重磨損（3）對曲軸用材料性能要求1）高的強度；2）

20、一定的沖擊韌度；3）足夠的彎曲、扭轉(zhuǎn)疲勞強度4）足夠的剛度；軸徑表面有高的硬度和耐磨性。3、汽車彈簧零件的工作條件、失效形式及性能要求f=i（1）工作條件1）彈簧在外力作用下，壓縮、拉伸、扭轉(zhuǎn)時材料將承受很大的彎曲應(yīng)力或扭轉(zhuǎn)應(yīng)力。2）緩沖、減震或復(fù)原用的彈簧，承受很大的交變應(yīng)力和沖擊載荷的作用1）剛度不足引起的過度變形2）疲勞斷裂（3）對彈簧用材性能要求2）高的疲勞強度3）好的表面質(zhì)量4、半軸零件的工作條件、失效形式及性能要求（1）半軸的工作條件工作時主要受交變彎曲和扭轉(zhuǎn)應(yīng)力的復(fù)合作用；軸與軸上零件有相對運動,相互間存在摩擦和磨損；軸在高速運轉(zhuǎn)過程中會產(chǎn)生振動,使軸承受沖擊載荷多數(shù)軸會承受一定

21、的過載載荷。4）良好的耐蝕性和耐熱性21）2）3）4）（2）半軸的失效方式1）長期交變載荷下的疲勞斷裂（包括扭轉(zhuǎn)疲勞和彎曲疲勞斷裂）2）大載荷或沖擊載荷作用引起的過量變形、斷裂3）與其它零件相對運動時產(chǎn)生的表面過度磨損。（3）半軸的性能要求1）綜合機械性能：足夠強度、塑性和一定韌性，以防過載斷裂、沖擊斷裂；2）高疲勞強度，對應(yīng)力集中敏感性低，以防疲勞斷裂；3）表面要有高硬度、高耐磨性，以防磨損失效；4）足夠淬透性，良好切削加工性能，價格便宜。5、活塞零件的工作條件、失效形式及性能要求（1）活塞的工作條件活塞在高溫、高壓、高速、潤滑不良的條件下工作。1）活塞直接與高溫氣體接觸，瞬時溫度可達250

22、0k以上，因此，受熱嚴重，而散熱條件又很差，所以活塞工作時溫度很高，頂部高達600700k,且溫度分布很不均勻；2）活塞頂部承受氣體壓力很大，特別是做功行程壓力最大，汽油機高達35mpa，柴油機高達69mpa，這就使得活塞產(chǎn)生沖擊，并承受側(cè)壓力的作用；3）活塞在氣缸內(nèi)以很高的速度（812m/s）往復(fù)運動，且速度在不斷地變化，這就產(chǎn)生了很大的慣性力，使活塞受到很大的附加載荷?；钊谶@種惡劣的條件下工作，會產(chǎn)生變形并加速磨損，還會產(chǎn)生附加載荷和熱應(yīng)力，同時受到燃氣的化學(xué)腐蝕作用。2）活塞失效形式1）活塞頂面裂紋；2)活塞環(huán)槽過度磨損；1)2)小。3)4)隙5)3）活塞銷座裂紋，銷孔咬合4）環(huán)岸和裙

23、部脆斷。3）活塞的性能要求要有足夠的強度、剛度、質(zhì)量小、重量輕，以保證最小慣性力。導(dǎo)熱性好、耐高溫、高壓、腐蝕，有充分的散熱能力,受熱面積活塞與活塞壁間應(yīng)有較小的摩擦系數(shù)。溫度變化時，尺寸、形狀變化要小，和汽缸壁間要保持最小的間熱膨脹系數(shù)小，比重小，具有較好的減磨性和熱強度。6、發(fā)動機缸體零件的工作條件、失效形式及性能要求（1）發(fā)動機缸體的工作條件缸體通常在處于高溫、高載荷、磨損劇烈的狀態(tài)下工作，承受較大的熱沖擊作用和承受較大的壓力，同時工作在液體油的沉浸下，工作環(huán)境潮濕。2）發(fā)動機缸體失效形式1）過量變形；2）缸體滲漏（3）發(fā)動機缸體的性能要求1）要有足夠高的剛度、強度、硬度，高的耐磨性；2

24、）配氣機構(gòu)能夠準時的進氣排氣，氣缸內(nèi)密封性好，無漏油；3）缸體工作時內(nèi)部高壓高溫，因此需要有良好的散熱條件；4）良好的減震性；4）發(fā)動機缸體形狀復(fù)雜，因此要便于成型。7、發(fā)動機缸蓋零件的工作條件、失效形式及性能要求（1）發(fā)動機缸蓋的工作條件缸蓋安裝在缸體的上面，從上部密封氣缸并構(gòu)成燃燒室。它經(jīng)常與高溫高壓燃氣相接觸，因此承受很大的熱負荷和機械負荷。（2）發(fā)動機缸蓋失效形式過量塑性變形，拆卸后重裝密封性下降；（3）發(fā)動機缸蓋的性能要求1）高的高溫強度；2）好的密封性；3）良好的導(dǎo)熱性；4）發(fā)動機缸蓋形狀復(fù)雜，因此要便于成型。8、汽車車身的工作條件、失效形式及性能要求（1）汽車車身的工作條件汽車車

25、身既是外觀裝飾性的零件，又是封閉薄殼狀的受力零件。它主要起的是支撐作用以及防止在行駛過程中損壞和駕駛?cè)嗽跊_擊過程中受到傷害的作用。由于長期暴露在空氣中，所以要求有一定的防腐蝕作用，當然其形狀的設(shè)計也要符合一定的力學(xué)規(guī)律，即減少在行駛過程中的受力，用以降低損耗。（2）汽車車身的失效形式1）一般在長時間工作后由于受到內(nèi)部震動影響容易出現(xiàn)部分部位脫焊的狀況，直接導(dǎo)致失效；2）部分區(qū)域應(yīng)力集中發(fā)生非彈性變形、扭曲3）磨損、銹蝕也是其常見的一種失效形式。3）汽車車身的性能要求由于汽車車身具有材料薄、形狀復(fù)雜、結(jié)構(gòu)尺寸大和表面質(zhì)量要求高等特點，所以要求有以下性能：1）足夠的強度；2）良好的塑性和韌性，良好

26、的沖壓性能3）一定的剛性和尺寸穩(wěn)定性；4）良好的焊接性能；作業(yè)3答：根據(jù)其工作條件，此軸失效方式主要是疲勞斷裂和軸頸處磨損，也可能出現(xiàn)沖擊過載斷裂，塑性變形或高溫蠕變。從失效分析看，設(shè)計時需要考核力學(xué)性能指標：高的疲勞強度，防止疲勞斷裂；優(yōu)良的綜合力學(xué)性能，即較高的屈服強度和抗拉強度、較高的韌性，防止塑性變形和沖擊過載斷裂；軸頸處具有高的硬度和耐磨性，防止磨損失效；高的蠕變抗力、耐蝕性等。2、實際晶體中的晶體缺陷有哪幾種類型，它們分別對金屬材料力學(xué)性能有何影響？試分別舉一例在實際生產(chǎn)（生活）的應(yīng)用。答：實際晶體中偏離理想完整點陣的部位或結(jié)構(gòu)稱為晶體缺陷。根據(jù)缺陷在晶體中分布的幾何特點,可將其分

27、為3大類,即點缺陷、線缺陷和面缺陷。點缺陷會使周圍的晶格發(fā)生畸變，進而使位錯運動時阻力增大，從而引起材料強度、硬度上升，塑性、韌性下降。生產(chǎn)中固溶強化就是利用此原理，比如熱處理（淬火）；加合金元素固溶于奧氏體、鐵素體、馬氏體中，產(chǎn)生固溶強化。位錯是一種及重要的晶體缺陷，它對金屬的塑性變形，強度與斷裂有很重要的作用，塑性變形就其原因就是位錯的運動，而強化金屬材料的基本途徑之一就是阻礙位錯的運動。深入了解位錯的基本性質(zhì)與行為，對建立金屬強化機制將具有重要的理論和實際意義。金屬材料的強度與位錯在材料受到外力的情況下如何運動有很大的關(guān)系。如果位錯運動受到的阻礙較大，則材料強度、硬度就會較高。實際材料在

28、發(fā)生塑性變形時，位錯的運動是比較復(fù)雜的，位錯之間相互反應(yīng)、位錯受到阻礙不斷塞積、材料中的溶質(zhì)原子、第二相等都會阻礙位錯運動，從而使材料出現(xiàn)加工硬化。比如生產(chǎn)中的表面噴丸強化技術(shù)。面缺陷原子排列不規(guī)則，常溫下晶界對位錯運動起阻礙作用，塑性變形抗力提高，晶界有較高的強度和硬度。晶粒越細，材料的強度越高，這就是細晶強化。比如，生產(chǎn)中的孕育處理，加合金元素細化奧氏體和鐵素體晶粒及馬氏體針條等。3、何謂過冷度？為什么結(jié)晶需要過冷度？它對結(jié)晶后晶粒大小有何影響？為什么？答：過冷度是指金屬其熔點（理論結(jié)晶溫度）與實際結(jié)晶溫度的差值，合金的過冷度等于其相圖中液相線溫度與實際結(jié)晶溫度的差值。過冷度是指平衡結(jié)晶溫

29、度與實際結(jié)晶溫度之差稱為過冷度。根據(jù)熱力學(xué)第二定律，在等溫等壓條件下，一切自發(fā)過程都朝著使系統(tǒng)自由能降低的方向進行。從液、固金屬自由能g與溫度t的關(guān)系曲線可知，二曲線相交點對應(yīng)的溫度稱為平衡結(jié)晶溫度。在低于平衡結(jié)晶溫度時，固體的自由能低于液體的自由能，液體結(jié)晶為固體為自發(fā)過程，所以要使液體結(jié)晶，就必須具有一定的過冷度，以提供結(jié)晶的驅(qū)動力，過冷度愈大，液體結(jié)晶的傾向愈大。過冷度愈大，冷卻速度越大，生核速率就越大，晶粒就越細小作業(yè)四1、根據(jù)鐵碳相圖指出滲碳體的種類、形成過程及對鐵碳合金力學(xué)性能的影響。答：根據(jù)鐵碳相圖滲碳體一般分為5種一次滲碳體（從液體相中析出）其呈白色條帶狀分布在萊氏體之間。二次

30、滲碳體（從奧氏體中析出），沿奧氏體晶界網(wǎng)狀分布。沿原始奧氏體晶界析出且呈網(wǎng)狀分布，從而勾劃出奧氏體晶界，故成網(wǎng)狀的二次滲碳體。當奧氏體轉(zhuǎn)變成珠光體后，二次滲碳體便呈連續(xù)網(wǎng)狀分布在珠光體的邊界上。三次滲碳體（從鐵素體中析出），其分布在鐵素體晶界上，但因量少、極分散，一般看不到。共晶滲碳體是由液態(tài)鐵碳合金中直接結(jié)晶出來的；由于液體原子活動能力強，故共晶滲碳體常以樹枝狀形態(tài)生長，而且比較粗大；由于形成共晶滲碳體的液態(tài)合金碳含量較高（4.3%），故合金中共晶滲碳體的量大。共析滲碳體是由固態(tài)下（奧氏體中）形成的；以比較細小的片狀形式存在；由于形成共析滲碳體的合金的碳含量較低（0.77%），故共析滲碳體的

31、量少。滲碳體是鐵碳合金中的強化相。滲碳體對性能的影響，既取決于形貌，也取決于數(shù)量，隨著碳的質(zhì)量分數(shù)的增加，強度、硬度增加，塑性、韌性下降。二次滲碳體因呈連續(xù)網(wǎng)狀分布在珠光體的邊界上，所以會使材料脆性增加。一次滲碳體出現(xiàn)在過共晶鑄鐵，具有很高的硬度，脆性大，難以加工，強度也低于鋼。2、并根據(jù)fe-fe3c相圖分析下列各性能變化的原因：答：滲碳體是鐵碳合金中的強化相，隨著含碳量的增加，滲碳體的量增加，所以材料的強度、硬度增加，塑性、韌性降低，當含碳量大于1.0%,由于網(wǎng)狀滲碳體的出現(xiàn)，導(dǎo)致材料強度下降。當含碳量大于2.11%,出項粗大的一次滲碳體，材料變得硬脆?！酒簷C械工程材料】txt(200

32、2.6.10)齊寶森姜江邊潔陳傳忠授課班級：動力200116班總學(xué)時36h（其中講課34h,實驗2h）山東大學(xué)課程情況登記表主教材：機械工程材料教程（齊寶森姜江邊潔陳傳忠等主編）（以下簡稱“教程”）；輔助教材：大學(xué)生學(xué)習(xí)方法指南（以下簡稱“指南”），機械工程材料學(xué)習(xí)指導(dǎo)（以下簡稱“指導(dǎo)”）（齊寶森陳傳忠邊潔徐英）；參考教材：1.工程材料（第2版）（鄭銘新主編，請華大學(xué)出版社），2.機械工程材料（第2版）（王煥庭等主編，大連理工大學(xué)出版社），3.電廠金屬材料（宋琳生主編，水機械工程材料II課程輔導(dǎo)教案0緒論（需1h）0.1授課的重點緒論課講授的重點是材料科學(xué)的發(fā)展，工程材料在機械工業(yè)中的地位和作

33、用，本課程的研究對象、目的、性質(zhì)、內(nèi)容梗概與相應(yīng)重點章節(jié)說明，以及學(xué)習(xí)要求等。使學(xué)習(xí)者在課程伊始，對機械工程材料課程的特點就有足夠了解與認識，以便能有的放矢地制定自己的學(xué)習(xí)計劃、選擇恰當?shù)膶W(xué)習(xí)方法。0.2基本要求了解學(xué)習(xí)本課程的目的與重要性；明確本課程的研究對象，主要內(nèi)容及重點章節(jié)；牢記貫穿本課程的“綱”材料的化學(xué)成分（化學(xué)組成）、組織結(jié)構(gòu)與性能之間的相互關(guān)系與變化規(guī)律。充分認識本課程的性質(zhì)及學(xué)習(xí)方法等。0.3學(xué)習(xí)方法指導(dǎo)學(xué)習(xí)本課程，要緊緊抓住“材料的化學(xué)成分-加工工藝T組織、結(jié)構(gòu)-性能-應(yīng)用”之間的相互關(guān)系及其變化規(guī)律這個“綱”。綱舉目張，機械工程材料課程的各個部分、各章內(nèi)容都是以此“綱”為

34、主線索而展開的。希望學(xué)習(xí)者在開始學(xué)習(xí)本課程就應(yīng)充分認識到此點，并在學(xué)習(xí)過程中，始終牢牢把握住這個“綱”。0.4教學(xué)參考資料主教材：“教程”p14；輔助教材：“指導(dǎo)”p12,“指南”p113；參考教材：1.p12，2.p12，3.p12，4.12，5.p15。機械工程材料的結(jié)構(gòu)（共需5h）授課的重點與難點1.1.1機械工程材料的微觀結(jié)構(gòu)是決定其性能的最根本性因素。為此本章介紹的機械工程材料的微觀結(jié)構(gòu)特點，特別是實際機械工程材料的結(jié)構(gòu)特點等基礎(chǔ)理論是十分必要的。本章學(xué)習(xí)的重點是有關(guān)金屬材料的晶體結(jié)構(gòu)特點，它包括：（1）牢記有關(guān)晶體結(jié)構(gòu)的基本概念；（2）熟知純質(zhì)材料中三種理想的典型晶體結(jié)構(gòu)特點，以及晶體缺陷的類型、主要形式、對材料性能的影響；（3）明確立方晶系中晶面與晶向指數(shù)的表示方法（以掌握“簡單指數(shù)”為主）；（4）掌握合金相結(jié)構(gòu)的基本類型、分類、總的性能特點及其在合金中的地位與作用。1.1.2本章學(xué)習(xí)的難點及易混肴處1）線缺陷兩種基本形式位錯模型的建立；2）立方晶系中，晶面指數(shù)與晶向指數(shù)的表示方法，晶面族與某具體晶面，晶向族與某具體晶向易混肴；1.2基本要求（1）熟悉三種典型金屬晶體結(jié)構(gòu)的特點，立方晶胞