2.1 金属材料的力学性能（同步练习）-《金属材料与热处理》上好课（科学版·第二版）

2.1 金属材料的力学性能 同步练习 一、选择题 1.金属材料在静载荷作用下抵抗塑性变形或断裂的能力称为（ ） A.塑性 B.硬度 C.强度 D.冲击韧性 2.低碳钢拉伸试验中，试样出现颈缩现象的阶段是（ ） A.弹性变形阶段 B.屈服阶段 C.强化阶段 D.颈缩阶段 3.下列硬度试验方法中，压痕最小、适合测量成品件硬度的是（ ） A.布氏硬度 B.洛氏硬度 C.维氏硬度 D.里氏硬度 4.下列载荷类型中，机床上的齿轮所承受的载荷属于（ ） A.静载荷 B.冲击载荷 C.疲劳载荷 D.重力载荷 5.下列措施中，不能提高零件疲劳强度的是（ ） A.减少应力集中 B.改善表面粗糙度 C.表面淬火处理 D.增大零件尺寸 二、判断题： 1.金属材料的屈服强度是机械设计的主要依据，抗拉强度是材料拉断前所承受的最大应力。（ ） 2.断面收缩率受试样尺寸的影响较大，因此不能可靠地反映材料的塑性大小。（ ） 3.洛氏硬度试验操作简便，可直接从硬度计表盘上读取硬度值，因此在钢件热处理质量检查中应用最为广泛。（ ） 三、名词解释： 1.强度 2.硬度 3.疲劳强度 四、能力拓展题： 1.某重型机械制造厂生产一批起重机吊钩，吊钩在工作时承受重物拉力，要求材料具有较高的强度，且不允许在使用过程中产生明显的塑性变形。现对吊钩材料进行拉伸试验，测得以下数据：试样原始直径 d₀=10mm，屈服载荷 FₑL=62 800N，最大载荷 Fₘ=75 400N。请计算该材料的屈服强度和抗拉强度，并判断是否满足设计要求（设计要求：RₑL ≥ 780 MPa，Rₘ ≥ 930 MPa）。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $ 2.1 金属材料的力学性能 同步练习答案及解析 一、选择题 1.金属材料在静载荷作用下抵抗塑性变形或断裂的能力称为（ ） A.塑性 B.硬度 C.强度 D.冲击韧性 答案：C 解析：强度是金属材料在静载荷作用下抵抗塑性变形或断裂的能力。塑性是产生塑性变形而不断裂的能力，硬度是抵抗局部变形和压痕的能力，冲击韧性是抵抗冲击载荷的能力。 2.低碳钢拉伸试验中，试样出现颈缩现象的阶段是（ ） A.弹性变形阶段 B.屈服阶段 C.强化阶段 D.颈缩阶段 答案：D 解析：低碳钢拉伸曲线分为四个阶段：弹性变形阶段（OE）、屈服阶段（ES）、强化阶段（SB）、颈缩阶段（BK）。颈缩现象出现在颈缩阶段，即载荷达到最大值 Fₘ 后，试样局部急剧缩小。 3.下列硬度试验方法中，压痕最小、适合测量成品件硬度的是（ ） A.布氏硬度 B.洛氏硬度 C.维氏硬度 D.里氏硬度 答案：B 解析：洛氏硬度试验压痕较小，对试样表面损伤较小，常用于成品和薄壁件硬度的测量。布氏硬度压痕较大，不适合成品件；维氏硬度压痕虽小但测量效率较低。 4.下列载荷类型中，机床上的齿轮所承受的载荷属于（ ） A.静载荷 B.冲击载荷 C.疲劳载荷 D.重力载荷 答案：C 解析：疲劳载荷是指大小、方向或大小和方向随时间作周期性变化的载荷。机床上的齿轮在运转过程中受到周期性变化的载荷作用，属于疲劳载荷。 5.下列措施中，不能提高零件疲劳强度的是（ ） A.减少应力集中 B.改善表面粗糙度 C.表面淬火处理 D.增大零件尺寸 答案：D 解析：提高疲劳强度的措施包括减少应力集中、改善表面粗糙度、表面处理（高频淬火、喷丸、化学热处理等）。增大零件尺寸虽然可以提高承载能力，但不是提高疲劳强度的直接措施，且会增加材料消耗。 二、判断题： 1.金属材料的屈服强度是机械设计的主要依据，抗拉强度是材料拉断前所承受的最大应力。（ ） 答案：√ 解析：屈服强度表示金属发生明显塑性变形的抗力，是机械设计的主要依据。抗拉强度是材料拉断前所承受的最大拉应力，表示材料抵抗均匀塑性变形的最大能力。 2.断面收缩率受试样尺寸的影响较大，因此不能可靠地反映材料的塑性大小。（ ） 答案：× 解析：断面收缩率 Z 不受使用尺寸的影响，因此更能可靠地反映材料的塑性大小。断后伸长率 A 受试样尺寸影响较大，长、短试样分别用 A₁₀ 和 A₅ 表示。 3.洛氏硬度试验操作简便，可直接从硬度计表盘上读取硬度值，因此在钢件热处理质量检查中应用最为广泛。（ ） 答案：√ 解析：洛氏硬度试验操作简便，可直接从试验机硬度盘上读取硬度值，压痕较小对试样损伤小，在钢件热处理质量检查中应用最为广泛。 三、名词解释： 1.强度 答案：强度是金属材料在静载荷作用下抵抗塑性变形或断裂的能力。常用的强度指标有下屈服强度 RₑL 和抗拉强度 Rₘ。下屈服强度是机械设计的主要依据，抗拉强度表示材料抵抗均匀塑性变形的最大能力。 2.硬度 答案：硬度是材料抵抗局部变形、特别是塑性变形、压痕或划痕的能力。常用的硬度试验方法有布氏硬度（HBW）、洛氏硬度（HRC/HRA/HRB）和维氏硬度（HV）。硬度是衡量材料软硬程度的指标，硬度越高，耐磨性越好。 3.疲劳强度 答案：疲劳强度是材料经无数次重复交变载荷作用而不发生断裂的最大应力，又称疲劳极限。大部分机械零件的损坏都是由疲劳造成的，提高疲劳强度的措施包括减少应力集中、改善表面粗糙度和表面处理等。 四、能力拓展题： 1.某重型机械制造厂生产一批起重机吊钩，吊钩在工作时承受重物拉力，要求材料具有较高的强度，且不允许在使用过程中产生明显的塑性变形。现对吊钩材料进行拉伸试验，测得以下数据：试样原始直径 d₀=10mm，屈服载荷 FₑL=62 800N，最大载荷 Fₘ=75 400N。请计算该材料的屈服强度和抗拉强度，并判断是否满足设计要求（设计要求：RₑL ≥ 780 MPa，Rₘ ≥ 930 MPa）。 答案： （1）计算屈服强度和抗拉强度： 试样原始横截面积 S₀ = π(d₀/2)² = 3.14×5² = 78.5 mm² 屈服强度 RₑL = FₑL/S₀ = 62 800/78.5 ≈ 800 MPa 抗拉强度 Rₘ = Fₘ/S₀ = 75 400/78.5 ≈ 960.5 MPa （2）判断是否满足设计要求： RₑL = 800 MPa ≥ 780 MPa，满足要求。 Rₘ = 960.5 MPa ≥ 930 MPa，满足要求。 因此，该材料的强度指标满足设计要求，可以用于制造起重机吊钩。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $