《工程材料及机械制造基础》习题参考答案(3)

影响其组织的因素主要是工艺方法（在浇注前加入硅铁）。影响其性能的因素有：基体组织，石墨的形态、数量、大小和分布。

11、试述灰铸铁、球墨铸铁、可锻铸铁的主要用途？并说明为什么石墨的差异会带来性能上的差异？

灰铸铁因石墨的存在，如同在钢的机体上分布有无数的孔洞，石墨的形态、数量、大小和分布，决定其性能，石墨片越多越粗大，分布越集中，影响越大；

12、三块形状和颜色完全相同的铁碳合金，分别为15钢、60钢和白口铸铁，用什么简便方法可迅速区分它们？

用划痕法比较它们的硬度，硬度从低到高分别为15钢、60钢和白口铸铁。

13、灰铸铁中石墨是以什么形态存在于钢的基体上？对铸铁的使用性能有何影响？

灰铸铁中石墨以片状存在于钢的基体上，因石墨的力学性能较低，如同在钢的机体上分布有无数的孔洞，致使灰铸铁的抗拉强度、塑性、韧性比钢低得多。

14、什么是石墨化过程？影响石墨化过程的因素主要有哪些？

石墨化过程：碳以石墨的形式析出的过程。即铸铁中石墨形成的过程。影响石墨化过程的因素主要有：化学成分和冷却速度。

15、灰铸铁按基体组织的差异可分为哪三种？性能上有何差异？

按基体组织的差异可分为：铁素体灰铸铁、珠光体灰铸铁和珠光体-铁素体灰铸铁。珠光体灰铸铁力学性能最好，珠光体-铁素体灰铸铁次之，铁素体灰铸铁性能最差。

16、说明下列铸铁牌号的含义。

17、如何使铸铁中的石墨的形态成团絮状形式存在？可锻铸铁是否可锻？

用碳、硅含量较低的铁液浇注成白口铁铸件 ，再经过长时间的高温退火形成。不可锻。

18、如何通过“球化处理”使铸铁中石墨以球状形态存在？球墨铸铁常用的热处理工艺有哪些？

在浇注前向铁液中加入适量的球化剂和孕育剂，使碳呈球状析出。球墨铸铁常用的热处理工艺——回火。

19、什么是合金铸铁？耐蚀铸铁主要添加了哪些合金元素？

向铸铁中加入某些合金元素，从而获得具有特殊性能的铸铁。耐蚀铸铁主要添加了Al、Si、Cr等合金元素。

第五章非铁材料（P72）

1、铝合金是如何分类的？各类铝合金可通过哪些途径进行强化？

铝合金分为变形铝合金（防锈铝合金、硬铝合金、超硬铝合金、锻铝合金）和铸造铝合金（铝硅合金、铝铜合金、铝镁合金、铝锌合金）两大类。

防锈铝合金——退火；硬铝合金——淬火+自然时效：超硬铝合金——淬火+人工时效：锻铝合金——淬火+人工时效；铝镁合金、铝镁合金、铝硅合金——淬火+部分时效；铝铜合金、铝锌合金——人工时效。

2、变形铝合金包括哪几类铝合金？用LY1作铆钉应在何状态下进行铆接？在何时得到强化？

变形铝合金包括：防绣铝合金、硬铝合金、超硬铝合金、锻铝合金。用LY1作铆钉应在淬火＋自然失效状态下进行铆接。失效时得到强化。

3、铝合金的淬火与钢的淬火有何异同？从加热、冷却和组织强化等方面予以说明。

铝合金具有自淬火功能，其组织强化需经失效处理。而钢的淬火需经加热、保温和冷却等过程，冷却速度不同所得组织也不同，只有冷却速度大于临界冷却速度才能得到全部的马氏体。

4、与纯铜相比，黄铜和青铜各有什么特点？有哪些用途？

黄铜是在纯铜基础上以锌为主加元素的铜合金，由于锌元素的加入，增加来合金的强度和硬度，降低了 合金的塑性和韧性，用做一般的零件、镀层等。青铜指除锌和镍以外的其他元素为主要合金元素的铜合金，由于这些元素的加入，使合金具有一些特殊性能和良好的铸造性能。

5、钛合金分为几类？钛合金的性能特点与应用是什么？

钛合金分为：α型钛合金、β型钛合金、α＋β型钛合金。钛合金的性能特点是：熔点高、密度小、比强度高、热强度高、断裂韧性较高、耐腐性高，但切削性差、冷变形困难、硬度低、耐磨性差。主要用于航空、化工、造船及医疗行业。

6、与金属材料相比，工程塑料的主要性能特点是什么？

密度小，比强度大，耐蚀性、减摩性与自润滑性良好，绝缘性、耐电弧性、隔音性、吸振性良好，好易于成型和加工。缺点是强度、硬度、刚度低，耐热性、导热性差，热膨胀系数大，容易燃烧、老化。

7、简述制约高分子材料大量应用的因素，如何进一步提高其性能？

8、某厂使用库存数年的尼龙绳吊具时，在承受能力远大于吊装应力时却发生断裂事故，试分析其原因。

库存时间太长，因空气中氧气等作用而老化，使强度等下降。

9、对于下面列出的四种构件，选用下列那种塑料最合适？

构件：（1）电源插座；（2）飞机窗玻璃；（3）化工管道；（4）齿轮。

材料：（1）酚醛树脂；（2）尼龙（3）聚氯乙烯；（4）聚甲基丙烯酸甲脂。

电源插座（酚醛树脂）；飞机窗玻璃（聚甲基丙烯酸甲脂）；化工管道（聚氯乙烯）；齿轮（尼龙）。

10、简述常用特种陶瓷材料的种类、性能特点及应用。

氧化铝陶瓷：熔点高，热强度大，抗氧化，并具有高的电阻率和低的热导率。主要用作高温结构材料、绝缘、绝热材料、模具材料及切削刀具。

氧化铍陶瓷：最大特点是导热性好，用于制作坩埚、真空陶瓷和原子反应堆陶瓷。 氧化锆陶瓷：

氧化物陶瓷：耐高温。

碳化物陶瓷：具有很高的熔点、硬度和耐磨性，但耐高温能力差。

氮化物陶瓷：

硼化物陶瓷：硬度高，较高的耐化学侵蚀能力。

11、陶瓷材料力学性能有何特性？如何进一步改善其性能？

强度、硬度高，化学和热稳定性好，耐高温、耐腐蚀，绝电绝热，但韧性差。面临的主要问题是“增韧”。

12、复合材料的性能有什么特点？

比强度和比模量高，抗疲劳性能和抗断裂性能好，减摩、耐磨、减振性能优良。金属基复合材料具有高韧性和抗热冲击性能。另外，复合材料还具有耐辐射性、蠕变性能高以及特殊的光、电、磁性能。

13、常用的增强纤维有哪些？试比较它们的性能特点。

14、与纤维增强塑料相比，纤维增强金属在性能上有何特点？举例说明它们的用途。

15、比较玻璃钢、碳纤维增强塑料、硼纤维增强塑料、碳化纤维增强塑料和Kevlar纤维增强塑料的性能特点，举例说明它们的用途。

16、纳米材料具有什么样的性能特点？

纳米材料指在一维方向上的线度在1~100nm之间的单元和由此单元作结构单元的材料，其具有小尺寸效应、表面效应和量子效应。

17、未来材料有何特点？其发展方向是什么？

第六章 失效及选材（P79）

1、零件的失效形式主要有哪些？分析零件失效的主要目的是什么？

零件的失效形式：变形、断裂、腐蚀、磨损。分析零件失效的主要目的是为了：正确的设计零件的结构形式、尺寸；正确的选择材料；正确的制订零件的加工工艺；正确的安装及使用零件。

2.、选择零件材料应遵守哪些原则？在利用手册上的力学性能数据时应注意哪些问题？

选择零件材料应遵守：使用原则、工艺原则和经济性原则。在利用手册上的力学性能数据时应注意零件的使用性能，由零件的工作应力、使用寿命或安全性与力学性能指标的关系，确定对力学性能指标要求的具体数字。

3、试述常用力学指标在选材中的意义。

可根据零件的的工作条件、失效形式及其对力学性能的要求进行选材。塑性材料考虑屈服强度，脆性材料考虑抗拉强度。

4、零件的使用要求包括哪些？以车床主轴为例说明其使用要求。

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