《机械制造基础》复习提纲(工程材料部分习题).doc

机械制造基础复习提纲一、习题P10： 1-2、1-3、1-6、1-7二、习题P18： 2-4、三、习题P27： 3-1、图3-4四、P30：图4-4、P33图4-7共析钢结晶过程分析、P37图4-20、习题P43： 4-5、4-10五、习题P70： 5-10六、习题P90： 6-8七、习题P103：7-7十、P139表10-2、习题P158：10-7十一、习题P193：11-5十二、P197图12-4、P202图12-7、P225习题：12-1、12-5、12-12十三、P227图13-2、切削三要素、P229图13-3、表13-1习题P249：13-2、13-3作业及考试类型：一、 填空题1、珠光体是 和 的共析组织，其含碳量为 %。2、球化退火是一种退火工艺，适用于 ，其加热温度在 以上2030C。二、选择题1、纯铁的同素异晶转变过程中，下列哪种铁的晶格属于面心立方晶格？（ ）A、-Fe； B、-Fe； C、-Fe2、表示布氏硬度的符号是（ ）。A、HR B、HC C、HV D、HB3、在铁碳合金中，当含碳量超过（ ）以后，钢的硬度虽然在继续增加，但强度却在明显下降。 A、0.8 B、1.2 C、1.0 D、1.1 4、在铁碳合金中，共析钢的含碳量为（ ）。A0.67 B0.77 C0.85 D0.90三、简答题与名词解释四、判断题（如有错误写出正确答案）1、含碳量为1.0%的钢比含碳量为0.5%的钢硬度低(高)。（）2、攻（套）螺纹是用板牙加工工件的外螺纹的方法（）五、分析、计算题1、画出铁碳合金状态简图，并用它说明共析钢的组织变化情况。 第一章金属的性能一、填空1.大小不变或变化很慢的载荷称为静载荷，在短时间内以较高速度作用于零件上的载荷称为冲击载荷，大小和方向随时间发生周期性变化的载荷称为交变载荷。2.变形一般分为弹性变形和塑性变形两种。不能随载荷的去除而消失的变形称为塑性变形。3.强度是指金属材料在静载荷作用下，抵抗塑性变形或断裂的能力。4.强度的常用衡量指标有屈服点和抗拉强度，分别用符号s和b表示。5.有一钢试样其横截面积为100，已知钢试样的s=314Mpa，b=530Mpa。拉伸试验时，当受力为31400N时，试样出现屈服现象，当受到拉力为5300N时，试样出现缩颈。6.断裂前金属材料产生塑性变形的能力称为塑性。金属材料的伸长率和断面收缩率的数值越大，表示材料的塑性越好。7.一拉伸试样的原标距长度为50，直径为10拉断后试样的标距长度为79，缩颈处的最小直径为4.9，此材料的伸长率为58%，断面收缩率为75.99%。8.填出下列力学性能指标的符号：屈服点s，抗拉强度b，洛氏硬度C标尺HRC，伸长率，断面收缩率，冲击韧度Ak，疲劳极限-1。二、判断题（）1.弹性变形能随载荷的去除而消失。（）2.所有金属材料在拉伸试验时都会出现显著的屈服现象。（）3.布氏硬度测量法不宜于测量成品及较薄零件。（）4.洛氏硬度值是根据压头压入被测定材料的压痕深度得出的。（）5.铸铁的铸造性能比钢好，故常用来铸造形状复杂的工件。三、选择（把正确答案填入括号内）1.拉伸试验时，试样拉断前所能承受的最大应力称为材料的（B）A.屈服点B抗拉强度C弹性极限2.做疲劳试验时，试样承受的载荷为（C）A静载荷B冲击载荷C交变载荷3.洛氏硬度C标尺所用的压头是（B）A淬硬钢球B金刚石圆锥体C硬质合金球4.金属材料抵抗塑性变形或断裂的能力称为（C）A塑性B硬度C强度四、名词解释1. 弹性变形与塑性变形弹性变形随载荷的作用而产生、随载荷的去除而消失的变形称为弹性变形。塑性变形不能随载荷的去除而消失的变形称为塑性变形。2. 疲劳极限与抗拉强度疲劳极限试样在无限多次交变载荷作用下而不破坏的最大应力称为疲劳极限。抗拉强度试样在拉断前所能承受的最大应力称为抗拉强度。第二章金属的晶体结构第三章 金属的结晶一、 填空1、常见的金属晶格类型有 体心立方晶格、 面心立方晶格、 密排六方晶格 三种。3、2、理论结晶温度 与 实际结晶温度 之差称为过冷度。过冷度的大小与 冷却速度 有关，金属的实际结晶温度越 低，过冷度也就越大。3、金属的结晶过程是由 晶核的形成 和 晶核的长大 两个基本过程组成的。4、金属在 固 态下，随温度的改变，由 一种晶格 转变为 另一种晶格 的现象称为同素异构转变。二、 判断题（）1、金属材料的力学性能差异是由其内部组织结构所决定的（）2、金属的实际结晶温度均低于理论结晶温度。（）3、金属结晶时过冷度越大，结晶后晶粒越粗。（）4、一般说，晶粒越细小，金属材料的力学性能越好。三、 选择、-Fe是具有( A )晶格的铁.A：体心立方 B： 面心立方 C：密排六方2、纯铁在700C时称为（ A ），在1000C时称为（ B ）。在1500C时称为（ C ）。A：-Fe B：-Fe C：-Fe四、 简述1写出纯铁的同素异构转变式。解：2画出三种常见金属晶格的晶胞图。解：如图所示第四章 金属的塑性变形与再结晶一、填空1、金属材料经压力加工变形后，不仅改变了 外形尺寸，而且改变了 内部组织和性能。2从金属学观点来说，凡在 再结晶 温度以下进行的加工称为 冷加工；在 再结晶 温度以上进行的加工称为 热加工。二、判断（）3、塑性变形只改变金属的力学性能。（）8、在高温状态下进行的变形加工称为热加工。三、选择1、再结晶和重结晶都有晶核的形成和晶核的长大两个过程，它们的主要区别在于是否有（）的改变。：温度：晶体结构：应力状态2、 钨的再结晶温度为1200，对钨来说在1100的高温下进行的加工属于（）。：冷加工：热加工四、简述1、为什么晶粒越细，金属的强度越高，塑性、韧性就越好？答：因为晶粒越细，晶界越多，不同位向的晶粒也越多，因而塑性变形抗力越大，所以强度越高。晶粒越细，在同样条件下变形量分布在更多的晶粒内，使晶粒变形较均匀，而不致过分集中在少数晶粒上。又因晶粒越细，晶界就越多，越曲折，故不利于裂纹的传播，从而在其断裂前能承受较大的塑性变形，表现出较好的塑性和韧性。所以晶粒越细，金属的强度越高，塑性、韧性越好。2、什么是加工硬化现象？答：在冷塑性变形过程中，随变形程度的增加，金属的强度、硬度提高，塑性、韧性下降的现象称为加工硬化。第五章铁碳合金一、填空1、根据合金中各组元之间的相互作用不同，合金的组织可分为固溶体、金属化合物和混合物三种类型。2、根据溶质原子在溶剂晶格中所处的位置不同，固溶体可分为间隙固溶体和置换固溶体两种。3、合金组元之间发生相互作用而形成的一种具有金属特性的物质称为金属化合物。其性能特点是熔点高，硬度高，脆性大。4、铁碳合金的基本组织有五种，它们是铁素体、奥氏体、渗碳体、珠光体、莱氏体。5、在铁碳合金基本组织中属于固溶体的有 铁素体 和 奥氏体，属于金属化合物的是渗碳体，属于混合物的有 珠光体 和 莱氏体。6、碳在奥氏体中溶解度随温度的不同而变化，在1148时碳的溶解度可达2.11%，在727时碳的溶解度为 0.77%。7、分别填出下列铁碳合金组织的符号：奥氏体A，铁素体F，渗碳体Fe3C，珠光体P，高温莱氏体Ld，低温莱氏体Ld。8、含碳量 0.0218%2.11% 的铁碳合金称为钢。根据室温组织不同，钢又分为三类：亚共析 钢，其室温组织为 珠光体 和 铁素体；共析 钢，其室温组织为 共析珠光体；过共析 钢，其室温组织为 珠光体 和 二次渗碳体。9、铁素体的性能特点是具有良好的 塑性 和 韧性，而 强度 和 硬度 很低。10、共析钢冷却到点时，会发生共析转变，从奥氏体中同时析出 铁素体 和 渗碳体 的混合物，称为 珠光体。11、莱氏体是 奥氏体 和 渗碳体 的混合物。当温度低于727时，莱氏体中的 奥氏体转变为 珠光体，所以室温下的莱氏体又称为 低温莱氏体。二、判断（）1固溶体的晶格类型与溶剂的晶格类型相同。（）2金属化合物一般具有复杂的晶体结构。（）3奥氏体的强度、硬度不高，但具有良好的塑性。（）4渗碳体是铁与碳的混合物。()5渗碳体的性能特点是硬度高、脆性大。三、选择1合金固溶强化的主要原因是（C）晶格类型发生了变化 晶粒细化 晶格发生了畸变2铁素体为（B）晶格，奥氏体为（A）晶格。面心立方体心立方密排六方3渗碳体的含碳量为（C）。0.772.11 C6.694共晶白口铸铁的含碳量为（B）。2.114.36.695碳合金共晶转变的温度是（B）。727114812276含碳量为1.2%的铁碳合金，在室温下的组织为（C）珠光体 珠光体加铁素体珠光体加二次渗碳体7铁碳合金相图上的线，其代号用（C），线用代号（A）表示，线用代号（B）表示。1 3 cm8从奥氏体中析出的渗碳体称为（B），从液体中结晶出的渗碳体称为（A）。A一次渗碳体B二次渗碳体三次渗碳体9亚共析钢冷却到GS线时要从奥氏体中析出（A）。铁素体B渗碳体珠光体10亚共析钢冷却到PSK线时，要发生共析转变，奥氏体转变成（B）。珠光体加铁素体B珠光体铁素体四、名词解释1钢与白口铸铁钢：含碳量为0.0218%2.11%的铁碳合金。白口铸铁：含碳量为2.11%6.69%的铁碳合金2.铁素体与奥氏体铁素体：碳溶解在Fe中形成的间隙固溶体。奥氏体：碳溶解在Fe中形成的间隙固溶体。3.珠光体与莱氏体珠光体：铁素体和渗碳体的混合物。莱氏体：奥氏体和渗碳体的混合物。4.共晶转变与共析转变共晶转变：一定成分的液态合金在某一恒温下，同时结晶出两种固相的转变称为共晶转变。共析转变：一定成分的固溶体在某一恒温下，同时析出两种固相的转变称为共析转变。 5.固溶强化与加工硬化固溶强化：通过溶入溶质元素形成固溶体，使金属材料强度、硬度升高的现象称为固溶强化。加工硬化：随着塑性变形程度的增加，金属的强度、硬度提高而塑性、韧性下降的现象称为加工硬化。五、简述1. 绘出简化后的Fe-Fe 3相图。解：2. 根据Fe-Fe 3相图填写下表。特性点含 义温度/C含碳量/%A纯铁的熔点15380E碳在Fe中的最大溶解度11482.11G纯铁的同素异构转变点9120C共晶点11484.3S共析点7270.77D渗碳体的溶点12276.69特性线含 义ACDECFPSKAECFGSES液相线共晶线共析线固相线冷却时，从奥氏体中析出铁素体的开始线碳在Fe铁中的溶解度线3简述含碳量为0.6%，1.0%的铁碳合金从液态冷至室温时的组织转变过程。答：图a中含碳量为0.6%的铁碳合金冷却到1点时从液态合金中开始结晶出奥氏体，到2点时结晶完毕，2点到3点为单相奥氏体组织。冷却到3点时从奥氏体中析出铁素体。由于铁素体中含碳量很低，所以随着铁素体的析出，奥氏体中的含碳量逐渐增加，奥氏体中的含碳量沿GS线增加。当温度降到4点时（727C）时，奥氏体中的含碳量达到0.77%，此时剩余的奥氏体发生共析转变，从奥氏体中同时析出铁素体和渗碳体的混合物，也就是奥氏体转变为珠光体，转变结束后的组织为珠光体和铁素体。温度继续下降，组织不再发生变化，直到室温，含碳量为0.6%的铁素合金的组织为珠光体和铁素体。图b中含碳量为1.0%的铁碳合金从液态冷却到1点时，从液态合金中开始结晶出奥氏体，到2点时结晶完毕，2点到3点为单相奥氏体组织，冷却到3点时，奥氏体中的含碳量达到饱和，继续冷却时，从奥氏体中开始析出二次渗碳体。随着温度下降，剩余奥氏体中含碳量逐渐下降，奥氏体中含碳量沿ES线变化，当冷却到4点时，奥氏体的含碳量达到0.77%，奥氏体发生共析转变，转变为珠光体，转变结束后的组织为珠光体和二次渗碳体。温度继续下降，组织不再发生变化，直到室温，含碳量达到1.0%的铁碳合金的组织为珠光体和二次渗碳体。4根据Fe-Fe 3合金相同，说明下列现象的原因。（1）含碳量为1%的铁碳合金比含碳量0.5%的铁碳合金的硬度高。答：含碳量为1%的铁碳合金的室温组织是珠光体和渗碳体，而含碳量为0.5%的铁碳合金的室温组织是珠光体和铁素体，因铁素体的硬度比渗碳体的硬度低，所以含碳量为1%的铁碳合金比含碳量为0.5%的铁碳合金的硬度高。（2）一般要把钢材加热到100012500C高温下进行锻轧加工。答：钢加热到100012500C时的组织为单一的奥氏体组织，其组织的性能特点是强度低而塑性好，便于塑性变形加工，所以要把钢材加热到100012500C高温下进锻轧加工。（3）靠近共晶成分的铁碳合金铁铸造性能好。答：从FeFe3C相图可以看出，靠近共晶成分的铁碳合金不仅熔点低，而且凝固温度区间也较小，故具有良好的铸造性能。5随着含碳量的增加，钢的组织和性能如何变化？答：随着含碳量的增加，钢的组织将按下列顺序发生变化：珠光体铁素体珠光体珠光体二次渗碳体。由此可见，随着含碳量的增加，钢中铁素体量逐渐减少，而渗碳体的量则有所增加，因此钢中含碳量提高，强度和硬度提高，而塑性和韧性降低。当含碳量超过0.9%时，由于二次渗碳体呈网状，使钢的强度有所降低。第五章碳素钢一、填空1含碳量小于0.25% 的钢为低碳钢，含碳量为0.25%0.6% 的钢为中碳钢，含碳量大于0.6% 钢为高碳钢。245钢按用途分类属于结构钢，按质量分类属于 优质 钢，按含碳量分类属于 中碳 钢。3T12A钢按用途分类属于 工具 钢，按含碳量分类属于 高碳 钢，按质量分类属于 高级优质钢。 二、判断（）1T10钢的含碳量为10%。 （）2锰、硅在碳钢中都是有益元素，适当地增加其含量，能提高钢的强度。 （）3碳素工具钢都是优质或高级优质钢。 （）4碳素工具钢的含碳量一般都大于0.7%。 （）5铸钢可用于铸造形状复杂而力学性能要求较高的零件。 （）6低碳钢的强度、硬度低，但具有良好的塑性、韧性及焊接性能。 三、选择1 08F钢中的平均含碳量为（A）。A0.08% B0.8% C8%2 普通、优质和高级优质钢是按钢的（B）进行划分的。A力学性能的高低 BS,P含量的多少CMn,Si含量的多少3 在下列牌号中属于优质碳素结构钢的有（）AT8A B08F CQ235-AF 4 在下列牌号中属于工具钢的有（C）。A20 B65Mn CT10A5 选择制造下列零件的材料：冷冲压件（A）；齿轮（B）；小弹簧（C）。A08F B45 C65Mn 6 选择制造下列工具所采用的材料：錾子（A）；锉刀（C）；手工锯条（B）。AT8 BT10 CT12四、名词解释108F优质碳素结构钢，平均含碳量为0.08%，沸腾钢。245优质碳素结构钢，平均含碳量为0.45%。365M较高含锰量的优质碳素结构钢，平均含碳量为0.65%。4T12A高级优质碳素工具钢，平均含碳量为1.2%5ZG340640铸造碳钢，抗拉强度不小于340Mpa，屈服点不小于640Mpa。6Q235AF碳素结构钢，屈服点为235Mpa，A级，沸腾钢。五、简述1碳素工具钢的含碳量对力学性能有何影响？如何选用？答：在碳素工具钢中，随着含碳量的增加，未溶的二次渗碳体增多，钢的耐磨性增加，而韧性降低。T7，T8钢应用于受冲击，需较高硬度和耐磨性的工具，如錾子、锤子等，T9、T10，T11钢用于受中等冲击的工具和耐磨机件，如丝锥、板牙、锯条等，T12，T13钢用于不受冲击而要求极高硬度的工具和耐磨机件，如锉刀、刮刀、量具等。第六章钢的热处理一、填空1钢的热处理是通过钢在固态下的加热、保温和冷却，使其获得所需的组织结构与性能的一种工艺方法。2根据工艺的不同，钢的热处理方法可分为退火、正火、淬火、回火及表面热处理五种。345钢在室温时的组织为珠光体和铁素体，当加热到Ac线时，珠光体转变为奥氏体，温度继续升高，铁素体不断转变为奥氏体，直至Ac3线以上，才全部转变成单相的奥氏体组织。4T10钢在室温时的组织为珠光体和渗碳体，当时热到Ac线时，珠光体转变为奥氏体，温度继续升高，渗碳体逐渐溶解到奥氏体中，直至Accm线以上，才全部转变成单相的奥氏体组织。5共析钢的等温转变曲线中，在5500C温度范围内转变产物为珠光体、索氏体和托氏体；在5500CS温度范围内，转变产物为上贝氏体和下贝氏体。6奥氏体转变为马氏体需很大的过冷度，其冷却速度应大于临界冷却速度，而且必须过冷到Ms温度下。7马氏体是碳在Fe中的过饱和固溶体。8常用的退火方法有完全退火、球化退火和去应力退火等。9要求表面具有高的硬度及耐磨性而心部需要足够的塑性和韧性的零件应进行表面热处理。10根据回火温度的不同，回火可分为低温回火、中温回火和高温回火三类，回火后得到的组织分别是回火马氏体、回火托氏体和回火索氏体。11渗碳零件必须采用低碳钢或低碳合金钢材料。二、判断（）1珠光体、索氏体、托氏体都是片层状的铁素体和渗碳体混合物，所以它们的力学性能相同。（）2下贝氏体具有较高的强度、硬度和较好的塑性、韧性。（）3在去应力退火过程中，钢的组织不发生变化。（）4由于正火较退火冷却速度快，过冷度大，转变温度较低，获得组织较细，因此同一种钢，正火要比退火的强度和硬度高。（）5淬透性好的钢，淬火后硬度一定很高。三、选择1 过冷奥氏体是指冷却到（C）温度下，尚未转变的奥氏体。sf12 确定碳钢淬火加热温度的主要依据是（B）C曲线Fe-Fe 3相图钢的s线3 45钢的正常淬火组织应为（A）马氏体马氏体+铁素体马氏体+渗碳体4 钢在一定条件下淬火后，获得淬硬层深度的能力称为（B）A 淬硬性B淬透性C耐磨性5 调质处理就是（C）的热处理。A淬火+低温回火B淬火+中温回火C淬火+高温回火6 调质处理后的组织是（B）。A 回火马氏体B回火索氏体C回火托氏体7零件渗碳后一般须经（A）处理，才能达到表面硬而耐磨的目的。A淬火+低温回火 B正火C调质8为改善20钢的切削加工性能，通常采用（C）；为改善T10钢的切削加工性能，通常采用（B）处理。A 完全退火B球化退火C正火9用65Mn钢做弹簧，淬火后应进行（B）；用T10A钢做锯片，淬火后应进行（C）。A 高温回火B中温回火C低温回火四、名词解释1淬透性与淬硬性答：淬透性：淬透性是指在规定条件下，钢在淬火冷却时获得马氏体组织深度的能力。淬硬性：淬硬性是指钢在理想条件下淬火得到马氏体后所能达到的最高硬度。五、简述1什么是退火？退火的目的有哪些？答：是将钢加热到适当温度，保持一定时间，然后缓慢冷却（一般随炉冷却）的热处理工艺。退火的目的是：（1）降低钢的硬度，提高塑性，以利于切削加工及冷变形加工。（2）细化晶粒，均匀钢的组织及成分。改善钢的性能或为以后的热处理作准备。（3）消除钢中的残余内应力，防止变形和开裂。2什么是正火？正火有哪些应用？答：正火是将钢加热到Ac3或Accm以上3050C，保温适当时间后，在空气中冷却的工艺方法。正火主要有以下用途：(1)改善低碳钢和低碳合金钢的切削加工性；(2)当力学性能要求不太高时，可作最终热处理；(3)消除过共析钢的网状渗碳体；（4）代替中碳钢或低碳合金结构钢的退火，以改善组织结构和切削加工性能。4什么是淬火？淬火的主要目的是什么？答：淬火将钢件加热到Ac3 或Ac1以上某一温度，保持一定时间，然后以适当速度冷却，获得马氏体或下贝氏体组织的热处理工艺。淬火的主要目的是获得马氏体组织，提高钢的强度和硬度。5什么是回火？钢淬火后为什么要回火？答：回火是将淬火后的钢，再加热到Ac1点以下某一温度，保温一定时间，然后冷却到室温的热处理工艺。钢在淬火后产生很大的内应力，通过回火可消除淬火钢的内应力，防止工件在使用过程中变形和开裂。另外，钢在淬火后硬度很高，但塑性、韧性很差、通过回火，可提高钢的韧性，适当调整钢的强度和硬度，以满足各种使用的需要。钢淬火后的组织是马氏体及少量残余奥氏体，它们都是不稳定的组织，通过回火可使它们向稳定组织转变，使零件在使用过程中不发生组织转变，从而保证零件的形状和尺寸不变，保证零件的精度。所以钢在淬火后必须进行回火。6用T12钢制造锉刀，工艺路线如下：锻造热处理机加工热处理精加工。试写出各热处理工序的名称及作用。答：第一种热处理是球化退火。其作用是改善切削加工性能，为以后热处理作组织准备。第二种热处理是淬火加低温回火。淬火的目的是提高T12钢的硬度、耐磨性；低回火目的是消除淬火时产生的内应力，提高韧性减小脆性。第七章合金钢一、填空1合金钢按主要用途分类，可分为合金结构钢、合金工具钢、特殊性能钢及三大类。2热成型弹簧的最终热处理是淬火中温回火，以达到使用要求。3高速钢刀具切削温度达600C时仍能保持高的硬度和耐磨性。4按工作条件不同，合金模具钢可分为冷作模具钢和热作模具钢两种。5常用的不锈钢有铬不锈钢和铬镍不锈钢两种。6高锰钢热处理后，其组织呈单一的奥氏体，故有很好的韧性，若在使用过程中受到强烈的冲击或摩擦，表面将产生强烈的硬化，故又有很好的耐磨性。二、判断（）1大部分合金钢淬透性都比碳钢好。（）2在相同强度条件下合金钢要比碳钢的回火温度高。（）3在相同的回火温度下，合金钢比同样含碳量的碳素钢具有更高的硬度。（）4低合金钢是指含碳量低于0.25%的合金钢。（）5合金渗碳钢都是低碳钢。（）6合金钢只有经过热处理，才能显著提高其力学性能。（）7不锈钢中含碳量越高，其耐腐蚀性越好。（）8滚动轴承钢是高碳钢。三、选择1GCr15钢的平均含铬量为（B）%。A0.15 B1.5 C152合金渗碳钢渗碳后必须进行（A）热处理才能使用。A淬火低温回火 B淬火中温回火 C淬火高温回火3钢的热硬性是指钢在高温下保持（B）的能力。A高强度 B高硬度和高耐磨性 C高抗氧化性四、名词解释20CrMnTi合金结构钢中的合金渗碳钢，平均含碳量为0.2%，平均含铬、锰、钛量均小于1.5%。9SiCr合金工具钢，平均含碳量为0.9，平均含硅、铬量均小于1.5。CrWMn合金工具钢，平均含碳量大于1.0，平均含铬、钨、锰量均小于1.5。W18Cr4V合金工具钢中的高速钢，平均含碳量为0.70.8，平均含钨量为18，平均含铬量为4，平均含钒量小1.5。1Cr13铬不锈钢，平均含碳量为0.1，平均含铬量为13。ZGMn13耐磨钢，平均含碳量为0.91.4，平均含锰量为13。五、简述1 什么是合金钢？答：在碳钢的基础上，为了改善钢的性能，在冶炼时特意加入一种或数种合金元素的钢称为合金钢。2试述高速钢的成分特点及合金元素的主要作用。