《金属材料》教材习题解答

《金属材料》教材习题解答【教材P4讨论】1．用来制造菜刀、镰刀、锤子的金属材料应具有硬度较大的特点。由教材P3表8-1可知，铁是硬度较大的金属，其硬度为4～5，而铝的硬度较小，其硬度为2～2.9，因此菜刀、镰刀、锤子等用铁制而不用铝制。可见，物质的性质在很大程度上决定了物质的用途，但不是唯一的决定因素，如价格。目前生铁的市场价格约为2650元/吨，硬铝的市场价格约为31000元/吨，显然硬铝的市场价格远高于生铁。2．由教材P3表8-1可知，银的导电能力为100，铜的导电能力为99，两者的导电能力相差虽然不大，当市场价格相差却很多。目前银的市场价格约为1×107元/吨，铜的市场价格约为52000元/吨，银的市场价格远高于铜。故此，电线一般用铜制而不用银制。3．用来制造灯丝的金属材料应具有熔点高的特性。由教材P3表8-1可知，钨的熔点为3410℃，锡的熔点为232℃，因此灯泡里的灯丝用钨制而不用锡制。如果用锡制，由于电流的热效应，通电后灯丝温度升高熔断，导致灯泡不能正常使用。4．由于铁制品易生锈，为了防止铁制品锈蚀可采用在铁制品表面覆盖保护层的办法，考虑到水龙头的美观、耐磨，常在水龙头表面上镀上一层硬度大的金属。铬是银白色金属，金是黄色金属，色泽美观。另外，由教材P3表8-1可知，铬的硬度为9，金的硬度为2.5～3，作为保护层铬的耐磨性要比金要好。此外，从目前的市场价格来看，铬的市场价格约为54000元/吨，金的市场价格约为2.93×108元/吨，金的价格远远高于铬。所以铁制品如水龙头等镀铬，不镀金。镀金的成本高，而且易磨损。【教材P5讨论】焊锡主要用于焊接金属等；武德合金（组成金属的质量分数分别为：铋50%、铅25%、锡13%和镉12%）可用于制电路保险丝等。启示：合金的性能与组成它们的纯金属不同，比如合金的熔点一般小于组成它的纯金属；通过改变组成和含量，可以使合金具有许多良好的物理、化学和机械加工性能，适合于不同的用途；等等。【P8练习与应用】1．（1）①②④（2）延展（3）导电分析：金属材料包括纯金属以及它们的合金。插头通常是由黄铜制造的，制造反光片的铝箔，制造螺丝钉的生铁都属于合金。按照材料的分类它们属于金属材料。延展性是物质的物理属性之一，它指可锤炼可压延程度。物体在外力作用下能延伸成细丝而不断裂的性质叫延性，在外力（锤击或滚轧）作用能碾成薄片而不破裂的性质叫展性。金属铝直接压延成薄片的材料。铝箔的制造利用了铝的延展性。铜质插头利用了铜的导电性。2．（1）不正确。分析：地壳中含量最高的金属元素应为铝。(2)不正确。分析：钢是含有少量碳（0.03%～2%）及其他金属或非金属的铁合金，如不锈钢中还含有铬、镍等。（3）正确。3．我们目前常用的1元、5角、1角硬币各是用什么合金制造的？这些合金具有什么性质？分析：目前常用的1元硬币为钢芯镀镍合金，5角硬币为铜锌合金或钢芯镀铜合金，1角硬币为铝锌合金或不锈钢。用来铸造硬币的合金需要具有以下性质：硬质和耐磨性好、抗腐蚀性好、密度小、熔点较高、色泽美观等。4．（1）外科手术刀采用不锈钢。分析：因为其抗腐蚀性能好。（2）防盗门：常见的有铁质防盗门、铝合金防盗门、不锈钢防盗门、铜质防盗门等。分析：铁质门应用时间较早，也是最广泛的。缺点：容易被腐蚀，易生锈，掉色，线条生硬。用铝合金制成的防盗门主要是硬度比较高，色泽艳丽，而且相较于不锈钢防盗门，样式比较多样，而且还能加上图案纹饰，也不宜腐蚀和褪色。缺点：比较笨重，有些门的合页不能拆卸，而且开关门的时候有摩擦的金属响声。不锈钢防盗门是目前市场上最受欢迎的一种防盗门，它比较坚固耐用，安全性能强，相对于以前的铁质防盗门，不锈钢防盗门拥有色泽持久鲜艳，永不生锈的特点，而且用的时间久，很少需要后期的维修，也无需太多的护理。缺点：外型比较单一。铜质防盗门是最好的防盗门材料之一。它有很好的防火、防撬、防腐等功能。但因其价格昂贵，一般住户很少使用，目前大都用在高档的私人别墅，写字楼和一些高端的公共场所。（3）门锁：常见的有铜质、锌合金材料、钢铁、铝或铝合金等。分析：铜材是使用最广泛的锁具材料之一，其机械性能好，耐腐蚀和加工性能都不错，且色泽艳丽，特别是铜锻造的把手及其它锁具装饰件，表面平整、密度好、无气孔、砂眼。既牢固又防锈，可以用来镀24K金或砂金等各种表面处理，显得富丽堂皇，高贵大方，给人们的家居增添不少色彩。锌合金材料，其强度和防锈能力就差多了，但其优点是易于做成复杂图案的零件，特别是压力铸造。市面所见的较复杂图案的锁具有很大可能是锌合金做的。钢铁，强度较好，成本较低，但易于生锈，一般用作锁具内部结构材料使用，不宜作外部装饰件。铝或铝合金，普通铝合金（航空航天用除外）质软且轻、材料强度较底，但易于加工成形。从耐用的角度看，最好的材料应是不锈钢，尤其是用作表面材料，越用越光亮。其强度好、耐腐蚀性强、颜色不变。（4）自行车支架：车架材质从最早的铬钼钢、进化到铝合金、然后是碳纤维复合材料，此外还有钛合金等。分析：密度是决定车架