机械工程材料老师给的复习题华南理工大学广州学院答案.pdf

一 名词解释一 名词解释 1 奥氏体 奥氏体 碳溶于 Fe 中的间隙固溶体 以符号 A 表示 2 回复回复 当加热温度不高时 冷变形金属的显微组织无明显变化 力学性能也变化不大 但 残余应力显著降低 物理和化学性能部分地恢复到变形前的情况 这一阶段称为回复 3 固溶体 固溶体 溶质原子溶入固态的溶剂中 并保持溶剂晶格类型而形成的相 4 自然时效 自然时效 将铸件长时间置于室温环境下消除应力的时效处理方法 5 加工硬化 加工硬化 随着冷变形程度的增加 金属材料所有强度和硬度指标都有所提高 但 塑性 韧性有所下降的现象 6 固溶强化 固溶强化 通过溶入溶质元素形成固溶体 使金属材料的强度 硬度升高的现象 7 细晶强化 细晶强化 通过细化晶粒而使金属材料力学性能提高的方法称为细晶强化 8 过冷度 过冷度 理论结晶温度与实际结晶温度的差 T T T0 Tn 9 淬硬性 淬硬性 指钢在正常淬火条件下其马氏体所能达到的最高硬度 10 淬透性 淬透性 指钢在淬火时能获得淬硬深度的能力 二 填空题二 填空题 1 石墨为片状的灰口铸铁为 普通灰铸 铁 石墨为团絮状的灰口铸铁为可锻铸铁 石墨为球 状的灰口铸铁为 球墨铸铁 其中 球墨铸铁的韧性最高 因而可以锻造 片普团可锻球墨韧最高 2 工程中常用的特殊性能钢有不锈钢 耐磨钢 耐热钢等 特不耐磨热 3 金属的断裂形式有延性断裂和 脆性断裂两种 脆延断 4 金属元素在钢中形成的碳化物可分为合金渗碳体 特殊碳化物两类 5 常见的金属晶体结构有体心立方晶核 面心立方晶格 和 密排立方晶格 三种 体面心密排 6 常用的回火方法有低温回火 中温回火和高温回火 7 影响石墨化的主要因素有化学成分 和冷却速度 8 马氏体是碳在 Fe 中的过饱和固溶体 其形态主要有 板状马氏体 针状马氏体 其 中 高碳针状马氏体硬度高 塑性差 9 共析钢过冷奥氏体等温转变曲线三个转变区的转变产物是 奥氏体 珠光体 共析渗碳体 10 共析钢淬火形成 M A 后 在低温 中温 高温回火后的产物分别为 M 回 A T 回 S 回 11 钢在加热过程中产生的过热缺陷可通过 扩散退火 热处理来消除 12 实际金属中存在点缺陷 线缺陷和面缺陷三类缺陷 位错属于 线缺陷 13 金属结晶过程中 冷却速度越大 则过冷度 越大 晶粒越呈树状长大 材料的强度越 强 塑性越 差 14 钢的热处理工艺由预先热处理 淬火 回火 3 个阶段组成 15 强化金属材料的基本方法有结晶强化 形变强化 固溶强化和相变强化 16 亚共析钢的淬火温度为Ac3 30 50 过共析钢的淬火温度为Ac1 30 50 17 HT250 是 灰 铸铁 数字 250 表示 抗拉强度为 250MPa 18 纯铁的多晶型转变是 当外部条件 如温度压强 改变时 金属内部一种晶体结构转变成 另一种晶体结构的现象 19 面心立方晶胞中实际原子数为 4 20 在立方晶格中 如果晶面指数和晶面指数的数值相同时 那么该晶面与晶向间存在着 互相垂直关系 21 过冷度与冷却速度的关系是冷却速度越大 过冷度越大 22 固溶体按溶质原子的晶格中位置可分为 置换固溶体 间隙固溶体 23 金属单晶体滑移的特点是滑移只能在切应力下发生 滑移总是沿原子密度最大的晶面和 晶向进行 滑移时必伴随着晶体向外力方向转动 24 常见的普通热处理有退火 正火 淬火 回火 25 贝氏体类型的组织有 铁素体 渗碳体或 碳化物 26 钢经调质处理后获得的组织是回火索氏体 少量铁素体 27 合金工具钢是指用于制造各种刀具 冷热变形模具和量具用钢的总和 28 材料渗碳的目的是为了得到较高的零件表层硬度与耐磨性 29 45 钢按用途分类属于碳素结构钢碳素结构钢 30 碳钢中的有益元素是 Mn Si 碳钢中的有害杂质是 P S 三 选择题三 选择题 1 马氏体组织有两种形态 B A 板条 树状 B 板条 针状板条 针状 C 树状 针状 D 索状 树状 2 实际生产中 金属冷却时 C A 理论结晶温度总是低于实际结晶温度 B 理论结晶温度总是等于实际结晶温度 C 理论结晶温度总是大于实际结晶温度 理论结晶温度总是大于实际结晶温度 D 实际结晶温度和理论结晶温度没有关系 3 零件渗碳后 一般需经过 A 才能达到表面硬度高而且耐磨的目的 A 淬火淬火 低温回火低温回火 B 正火 C 调质 D 淬火 高温回火 4 C 曲线右移使淬火临界冷却速度 A 淬透性 A 减小 增大减小 增大 B 减小 减小 C 增大 减小 D 增大 增大 5 机械制造中 T10 钢常用来制造 B A 容器 B刀具刀具 C 轴承 D 齿轮 6 钢经表面淬火后将获得 A A 一定深度的马氏体一定深度的马氏体 B 全部马氏体 C 下贝氏体 D 上贝氏体 7 GCr15SiMn 钢的含铬量 B A15 B 1 5 C 0 15 D 0 015 8 黄铜是以 D 为主加元素的铜合金 A 铅B 铁C 锡D 锌锌 9 在 Fe Fe3C 图中 奥氏体冷却到 ES 线时开始析出 C A 铁素体B 珠光体C 二次渗碳体二次渗碳体D 莱氏体 10 从金属学的观点来看 冷加工和热加工是以 B 温度为界限区分的 A 结晶B 再结晶再结晶C 相变D 25 11 拉伸试验 试样拉断前能承受的最大拉应力为材料的 B A 屈服点B 抗拉强度抗拉强度C 弹性极性D 刚度 12 位错是一种 A A 线缺陷线缺陷B 点缺陷C 面缺陷D 不确定 13 晶体中原子一定规则排列的空间几何图形为 B A 晶粒B 晶格晶格C 晶界D 晶相 14 从灰铸铁的牌号可看出它的 D 指标 A 硬度B 韧性C 塑性D 强度强度 15 合金元素对奥氏体晶粒长大的影响是 D A 均强烈阻止奥氏体晶粒长大 B 均强烈促进奥氏体晶粒长大 C 无影响D 上述说法都不全面上述说法都不全面 16 适合制造渗碳零件的钢有 C A16Mn 15 20Cr 1Cr13 12Cr2Ni4AB 45 40Cr 65Mn T12 C 15 20Cr 18Cr2Ni4WA 20CrMnTi 17 金属多晶体的晶粒越细小 则其 A A 强度越高 塑性越好强度越高 塑性越好B 强度越高 塑性越差 C 强度越低 塑性越好D 强度越低 塑性越差 18 二元合金中 铸造性能最好的是 B A 固溶体合金B 共晶合金共晶合金C 共析合金D 包晶成分的合金 19 马氏体与回火马氏体 D A 形态相同B 形态不同C 组织结构相同D 组织结构不同组织结构不同 20 阻止石墨化的元素有 C A 硅B 磷C 硫硫 21 碳以片状石墨形式存在的铸铁是 A A 灰铸铁灰铸铁B 白口铸铁C 球墨铸铁 22 在铁碳合金的基本组成相中 属于金属化合物的是 B A 铁素体B 渗碳体渗碳体C 奥氏体 23 下列物质属于晶体的是 B A 松香B 水晶水晶C 石蜡 24 下列情况属于相变过程的是 A A 液态金属的结晶液态金属的结晶B 晶粒长大C 冷变形金属的再结晶 四 简答题四 简答题 1 简述奥氏体晶粒对钢在室温下组织和性能的影响 简述奥氏体晶粒对钢在室温下组织和性能的影响 奥氏体晶粒的大小将影响随后冷却过程中发生的转变及转变所得的组织与性能 当奥氏体晶 粒细小 冷却后转变产物的组织也细小 其强度与韧性都较高 韧脆性转变温度较低 所以 为了获得细晶粒奥氏体 有必要了解奥氏体晶粒在其形成后的长大过程及控制方法 钢在奥氏体化时所得到的晶粒 此时的晶粒尺寸称为奥氏体晶粒度 分为有起始晶粒 实 际晶粒和本质晶粒 3 种 热时所得到的奥氏体实际晶粒的大小 对冷却后钢的组织和性能有很大的影响 一般地说 粗大的奥氏体实际晶粒往往导致冷却后获得粗大的组织 而粗大的组织又往往相应地具有较 低的塑性和韧性 就冲击韧性而言 普通碳钢和低合金钢的奥氏体晶粒度每细化一级 冲击韧性值能提高 19 6 39 2J cm 同时冷脆转化温度可降低 10 以上 因此 在热处理时应严格控制奥氏体晶粒大小 以获得良好的综合性能 2 简述回火的目的 简述回火的目的 提高组织稳定性 获得工件所需组织和性能 消除内应力 以便改善工件的使用性能并稳定工件几何尺寸 消除或减小淬火内应力 调整钢铁的力学性能以满足使用要求 3 简述碳钢中的铁素体 渗碳体 珠光体 它们的力学性能各有什么特点 简述碳钢中的铁素体 渗碳体 珠光体 它们的力学性能各有什么特点 铁素体 铁素体 强度 硬度不高 但具有良好的塑性和韧性 渗碳体渗碳体 不会发生同素异构转变 但有磁性转变 它在 230 一下具有弱铁磁性 而在 230 以上则失去铁磁性 硬度很高 二塑性和韧性几乎为零 脆性极大 珠光体珠光体 其力学性能介于铁素体与渗碳体之间 决定于珠光体片层间距 即一层 铁素体与一层渗碳体厚度和的平均值 预备预备热处理 热处理 球化退火工艺 或正火处理 作用是形成球化组织 降低材料硬度及内应力 便于切削加工 同时为随后的热处理做准备 最终热处理最终热处理 一般为淬火 低温回火 也可采用下贝氏体等温淬火工艺 以达到工具最终的性能要求 5 写出下列牌号数字及文字的含义 写出下列牌号数字及文字的含义 Q390 A ZG200 400 Y12 QT400 15 QSn4 3 例如 例如 HT100 表示灰铸铁 其最低抗拉强度为 表示灰铸铁 其最低抗拉强度为 100MPa Q390 A 表示低合金高强度结构钢 其屈服强度为 390 MPa A 表示 A 级质量 ZG200 400 表示铸造碳钢 其最低屈服强度为 200 MPa 最低抗拉强度为 400 MPa Y12 表示易切削结构钢 其平均碳的质量分数为 0 12 QT400 15 表示球墨铸铁 其表示最低抗拉强度为 400M MPa 最小伸长率为 15 QSn4 3 表示锡青铜 含锡 4 含锌 3 余量为铜 6 用用 20CrMnTi 制造汽车变速箱齿轮 要求齿面硬度制造汽车变速箱齿轮 要求齿面硬度 HRC58 60 中心硬度 中心硬度 HRC30 45 试 试 写出加工工艺路线 并说明各热处理的作用目的 写出加工工艺路线 并说明各热处理的作用目的 加工工艺路线为 下料 锻造 正火 机械粗加工 渗碳 淬火 低温回火 喷丸 磨齿 正火处理可使同批毛坯具有相同的硬度 便于切削加工 并使组织细化 均匀 渗碳后表面含碳量提高 保证淬火后得到高的硬度 提高耐磨性和接触疲劳强度 喷丸处理是提高齿轮表层的压力使表层材料强化 提高抗疲劳能力 7 铁碳合金中基本相是那些 其机械性能如何 答 铁素体 奥氏体 渗碳体 铁素体 铁素体 强度 硬度不高 但具有良好的塑性和韧性 奥氏体 奥氏体 硬度较低而塑性较高 易于锻压成型的固溶体 不具有铁磁性 渗碳体渗碳体 不会发生同素异构转变 但有磁性转变 它在 230 一下具有弱铁磁性 而在 230 以上则失去铁磁性 硬度很高 二塑性和韧性几乎为零 脆性极大 8 车床主轴要求轴颈硬度为 HRC54 58 其余地方为 HRC20 25 其加工路线为 指出 1 主轴应用的材料45 号钢 2 正火的目的和大致热处理工艺 3 调质目的和大致热处理工艺 4 表面淬火目的 5 低温回火目的和轴颈表面和心部组织 加工工艺路线为 下料 锻造 正火 机械粗加工 调质 精加工 高频感应淬火 低温回火 精磨 正火处理可使同批毛坯具有相同的硬度 便于切削加工 并使组织细化 均匀 消 除残留应力 调质处理的目的是使零件的心部具有足够的强度和韧性 以承受弯曲 扭曲及冲击 载荷 并为表面热处理作准备 高频感应淬火的目的是提高齿表面的硬度 耐磨性和疲劳强度 以抵抗齿表面的磨 损和疲劳破坏 低温回火的目的是在保持齿表面高硬度和高耐磨性的条件下消除淬火内应力 防止 磨削加工时产生裂纹 9 什么是钢的热处理 常用热处理方法有哪些 答 把金属和合金加热到给定温度并保持一段时间 然后用选定的速度和方法使之冷却 以 得到所需要的显微组织和性能的操作工艺 称之为热处理 常见热处理的形式很多 如 退火 正火 淬火 回火 调质 时效 此外还有渗碳 渗氮 离子氮化 高频淬火 表面法兰 真空光亮处理等等 10 共析钢加热到相变点以上 用下图的冷却曲线冷却 各应得到什么组织 序号序号室温组织室温组织热处理方法热处理方法 a a马氏体直接淬火 单液淬火 b b马氏体分级淬火 c c托氏体 马氏体单液淬火 油 d d下贝氏体等温淬火 e e索氏体或托氏体正火 f f珠光体完全退火 g g珠光体等温退火 a 直接淬火 单液淬火 马氏体 残余奥氏体 b 马氏体分级淬火 马氏体 残余奥氏体 c 未淬透 珠光体 贝氏体 马氏体 d 等温淬火 下贝氏体 e 退火 屈氏体 f 退火 索氏体 g 等温退火 珠光体 11 为什么细晶粒钢强度高 塑性 韧性也好 主要是因为晶粒细化之后 与粗晶粒相比 晶粒取向更为均匀 从而避免了过早出现应力集 中引起的开裂 提高了韧性 12 什么是金属的力学性能 金属的力学性能主要包括哪些方面 金属的力学性能是指金属材料抵抗各种外加载荷的能力 其中包括 弹性和刚度 强度 塑性 硬度 冲击韧度 断裂韧度及疲劳强度等 它们是衡 量材料性能极其重要的指标 13 画出简化的铁碳相图 指出各相区的组织成