上交大版本的机械制造基础的复习资料要点.doc

金属材料力学性能复习思考题1、 什么是金属材料的使用性能？包括哪些内容？答：在正常工作条件下，材料应具备的性能。包括力学性能，物理性能，化学性能。2、什么是金属材料的工艺性能？包括哪些内容？答：材料在加工制造中表现出的性能，显示了加工制造的难易程度。包括铸造性，锻造性，焊接性，切削加工性，热处理性3、拉伸试验可以测定哪些力学性能指标？答：强度和塑性4、五项力学性能指标的定义？测定所用的载荷(静载荷或动载荷)？他们之间的相互制约关系？答：强度（b）：材料抵抗塑性变形和断裂的能力称为强度（静载荷）塑性（）：材料在外力作用下产生永久变形而不被破坏的能力（静载荷）硬度（HB）：材料抵抗硬物压入的能力能力称为硬度（静载荷）冲击韧性（k）：材料抵抗冲击载荷而不断裂的能力称为冲击韧性（动载荷）疲劳极限（-1）：材料可以经无限次数应力循环仍不发生疲劳断裂的最大应力，称为疲劳极限（动载荷）材料的b、HB指标高时，往往、k指标低。5、不同硬度值的适用范围。答：布氏硬度适用于测铸铁、有色金属、以及退火、正火、调质钢的硬度。洛氏硬度适用于测淬火钢。维氏硬度适用于测表面淬火钢、表面渗碳钢、表面氮化钢。6、金属材料在承受冲击能量高时与冲击能量低时，材料多次承受冲击抗力主要决定于什么力学性能指标？答：冲击能量高时，材料多次冲击抗力主要决定于其韧度 冲击能量低时，则主要决定于强度金属晶体结构与结晶复习思考题1、常见金属晶体结构有哪几种？答：体心立方晶格，面心立方晶格，密排六方晶格2、解释下列名词： 晶格，晶胞，致密度，晶格常数答：晶格：描述原子在晶体中排列的空间格子 晶胞：组成晶格的基本（最小）单元 致密度：指晶胞中所占有的原子体积与晶胞体积之比 晶格常数：反映晶胞的大小3、实际金属晶体结构有哪几种缺陷？P6(图14、5、6)答：点缺陷，线缺陷，面缺陷4、金属结晶的基本过程是什么？形核与晶核长大过程 5、细化晶粒的方法有哪些？答：提高冷速；变质处理；振动6、什么是同素异构转变？为什么说铁的同素异构转变是铁的一种极重要的特性？P9(图111)答：固态下，一种元素的晶格结构随温度发生变化的现象同素异构转变。正是由于纯铁能发生同素异构转变，生产中才有可能对钢和铸铁进行各种热理，从而改变其组织与性能。铁碳合金复习思考题1、理解铁碳合金五个基本组织。P11(表13)2、默绘简化的Fe-Fe3C相图，并标出各相区相的组成物和组织组成物。P11(图114)3、理解Fe-Fe3C相图点、线、区含义。P12(表14)4、用折线法分析0.4%、0.77%、1.2%铁碳合金从液态缓冷到室温的结晶过程。P13(图115)5、Fe-Fe3C相图对热处理的作用？答：相图是研究铁碳合金成分、温度和组织之间变化规律的工具，是指导热处理加热的依据。6、说明当钢中含碳量超过0.9%时，强度指标下降的原因。答：当钢中含碳量超过0.9%时，在钢中晶界处出现Fe3C（网状），它割裂了基体，使强度指标下降。7、指出下列各钢种的类别、大致含碳量、质量及用途举例： Q235、45， ,T12A ，T13，ZG270-500。答：Q235普通碳素结构钢：制造螺栓；45优质碳素结构钢：制造传动轴T12A高级优质碳素工具钢：制造锯条；T13优质碳素工具钢：制造锉刀。ZG270-500铸钢；用于制造轴承座。钢的热处理复习思考题1、 什么叫“起始晶粒度”、“实际晶粒度”、“本质晶粒度”？本质细晶粒钢的奥氏体晶粒是否一定比本质粗晶粒钢的细？答：起始晶粒度：是指加热时各种原始组织刚刚转变为奥氏体时的晶粒度。实际晶粒度：指某一加热温度所对应的晶粒度。本质晶粒度；表示钢的奥氏体晶粒长大倾向性。2、 钢在热处理时加热后保温的目的是什么？答：获得成分均匀的、晶粒细小的奥氏体，为后续热处理做好组织准备。 3、理解共析钢等温转变C曲线的线、区含义。P16(图120)4、什么是过冷奥氏体（Ag）、残余奥氏体（Ar）、索氏体（S）、托氏体（T）、贝氏体（B）和马氏体（M）。5、理解Ag 等温转变产物特点、形成条件、及力学性能P17(表15)答：（Ag）：奥氏体过冷至A1线以下暂时还没有转变的奥氏体。（Ar）：在室温下残留未转变的奥氏体。（S）：P(细片状)S。（T）：P(极细片状) T。（B）：碳在Fe中的饱和固溶体称为B。（M）：碳在Fe中的过饱和固溶体称为M。6、理解Ag 连续冷却转变产物特点、形成条件。V1炉冷；V2 空冷；V3风冷；V4油冷；V5水冷；Vk临界冷却速度。7、知道当含碳量C0.5%的钢淬火后开始有Ar的原因。看懂亚（过）共析钢的C曲线，在不同的冷却下获取什么组织。掌握它们的应用。手画亚（过）共析钢Ag的等温转变C曲线。8、钢获得马氏体组织的条件是什么？马氏体相变有何特点？答：实际冷却速度必须大于Vk冷却，才能获得马氏体组织。特点：M为非扩散性转变M是体心正方晶格M显微组织是针状M硬度高转变温度停止了，Ag向M转变也就停止了。9、将5mm的T8钢加热至760，并保温足够时间，问采用什么样的冷却工艺科得到如下组织？P、 S、 T、 B下、 T+M、 M+ Ar。 在C曲线上描绘出工艺曲线示意图。答：炉冷得P；空冷得S；风冷得T；等温淬火得B下；油冷得T+M；水冷得M+Ar。10、淬火临界冷却速度Vk受哪些主要因素影响？它与钢的淬透性有何关系？答：Vk受含碳量，合金元素，加热温度和保温时间影响。Vk越小钢的淬透性越好。 11、Ar的存在对钢件质量有何影响？用什么方法减少或消除Ar？答：降低零件的硬度和耐磨性；组织不稳定，会影响零件的尺寸与形状变化。 可采用冷处理和低温回火的方法，减少或消除Ar。12、退火的主要目的是什么？常用退火方法有哪几种？（完退、球退、等退、去退）答：降低工件硬度、消除内应力、均匀成分、细化晶粒、改善组织，为后续工序作准备。完全退火，等温退火，球化退火和去应力退火13、正火对不同含碳量钢的主要目的是什么？答： 20：调整硬度，防止粘刀，改善切削加工性能。T10：打断网状Fe3C，为球化退火做好组织准备。 45：提高力学性能(前提是要求不高的结构件)14、看懂P18(图122)的含义，理解(表16)常用热处理工艺的退火与正火内容，掌握它们的应用。15、当T12钢中有严重的Fe3C（网状）时，应该怎样热处理？答：正火球退。16、当C0.4%的钢采用正火，当0.4% C 0.77%的钢采用完全退火。17、一批45钢试样（尺寸1510mm），因其组织。晶粒大小不均匀，需采用退火处理，拟采用下列退火工艺：分别缓慢加热至700、840、1100，保温足够时间，随炉冷却至室温。问上述3种加热温度，冷却后各得到什么组织？若要得到大小均匀的细小晶粒，应选哪一种温度？答：（1）F+P晶粒大小不均匀（2）F+P晶粒大小均匀(3)F+P晶粒粗大。应选840炉冷为宜。18、淬火的目的是什么？亚共析钢和过共析钢加热温度范围是多少？答：淬火的目的是得到马氏体组织，随后与不同回火温度相配合，以获得所需要的使用性能。 亚共析钢：Ac3+3050C；过共析钢：Ac1+3050C19、看懂P18(图123)的含义，理解(表16)常用热处理工艺的淬火与回火内容，掌握它们的应用。20、什么叫淬透性？什么叫淬硬性？影响淬透性、淬硬性的因素是什么？答：淬透性 钢在淬火时获得淬硬层深度的能力。与Vk 有关淬硬性 钢在淬火时的硬化能力。与含C量有关影响淬透性因素：含碳量和合金元素（Vk）。 影响淬硬性因素：含碳量。 21、指出下列工件的淬火加热温度范围及回火温度范围，并说明其回火后获得的组织：答：（1）45钢小轴：（要求综合力学性能高）；Ac3+3050C；500650C；S回（2）60弹簧钢：Ac3+3050C；250500C；T回（3）T12锉刀：Ac1+3050C；150250C；M回 22、回火的目的是什么？常用的回火有哪几种？指出各种回火得到的组织、性能及应用范围。答：回火类型回火温度回火组织性 能应用举例低温回火T12150250CM回硬度高耐磨锉刀、锯条中温回火65250500CT回e、s使弹性好弹簧高温回火45500650CS回综合力学性能高曲轴23、指出下列组织的主要区别： S与S回，M与M回。答：S中的Fe3C呈细片状（正火获得），而S回中的Fe3C呈细粒状（调质获得） M中有内应力和脆性，同时有Ar。而M回中均无前者缺陷。24、表面热处理有哪几种？答：表面淬火：火焰表面淬火和高频表面淬火化学热处理：渗碳和氮化25、表面淬火的目的是什么？常用表面淬火方法有哪几种？P18 (表16)答：目的：使零件表面获得高硬度和高耐磨性，而心部仍保持原来良好的韧性和塑性。方法有：火焰表面淬火和高频表面淬火。26、常用化学热处理有哪几种？（补充内容）答：渗碳，氮化。27、渗碳的目的是什么？常用渗碳的方法是什么？答：目的：提高工件表面的含碳量，经淬火从而提高工件表面的硬度使其耐磨，同时保持心部的良好韧性。 方法：气体渗碳、真空离子渗碳28、氮化的主要目的是什么、说明氮化主要特点及应用举例。哪些钢采用氮化处理为宜？答：目的：提高钢的表面硬度、耐磨性、疲劳强度，耐腐蚀。主要特点：工件氮化后可获得很高得硬度，无需再进行淬火处理；工件氮化处理后无变形；耐腐蚀。（渗氮前应进行调质处理）应用举例：制造高速运转的精密主轴氮化钢：38 Cr,MoAl 合金钢复习思考题P3(表11)钢 号材料名称含碳量工艺与使用状态热处理热处理组 织用 途T13优质碳素工具钢1.3%球化退火淬火+低回球状PM回+ Fe3C+ Ar（少量）锉刀T12A高级优质碳素工具钢1.2%球化退火淬火+低回球状PM回+ Fe3C+ Ar（少量）锯条16Mn低合金结构钢0.16%正火S + F 汽车大梁20CrMnTi合金渗碳钢0.2%正火 渗碳+淬火+低回S + FM回+合金碳化物汽车变速齿轮 40Cr合金调质钢0.4%完退 调质 S+F S回汽车连杆螺栓40CrMnMo合金调质钢0.4%表面局部淬火+低回 表 M回 + 心S回重载荷轴38CrMoAl氮化钢0.38% 完退 调质 表面氮化 P+FS回+氮化物精密主轴60Si2Mn合金弹簧钢0.6%淬火+中回T回汽车减震板簧GCr15滚动轴承钢0.95%1.15%球化退火淬火+冷处理+低回球状PM回+合金碳化物滚动轴承9SiCr低合金刃具钢 0.8%1.5% 球化退火淬火+低回球状PM回+合金碳化物+Ar（少量） 丝锥CrWMn量具钢淬火+冷处理+低回M回+合金碳化物量具W18Cr4V高速钢0.7%0.8%等温退火淬火+三次高回P M回+合金碳化物+Ar（少量） 铣刀钻头5CrMnMo热作模具钢0.5% 完全退火 淬火+高回 F+P S回热锻模Cr12MoV冷作模具钢球化退火淬火+低回F+ Fe3CM回+合金碳化物+Ar（少量） 冷冲模1Cr18Ni9Ti 奥氏体不锈钢0.1%固溶处理单相A耐酸容器4Cr10Si2Mo耐热钢0.4%淬火+高回M回合金碳化物汽车进、排气门ZGMn13耐磨钢1.1%水韧处理单相A坦克履带 铸铁P3(表11)、有色金属（补充内容）复习思考题1、化学成分和冷却速度对铸铁石墨化和基本组织有何影响？答：1）化学成分 C、Si 强烈促进石墨化S 强烈阻碍石墨化 Mn Mg 阻碍石墨化2）冷却速度，时间 有利于石墨化 冷速慢 促进石墨化