工程材料与机械制造基础复习题

1、机械制造基础复习题1. 什么叫材料的塑性？塑性有哪两个指标，如何用公式表示？试述塑性的两个作 用。答：金届材料在外力作用下，产生永久变形而不致引起断裂的性能，称为塑性。塑性一般用伸长率a和断面收缩率n表示 a =(L1 L0)/L0 x 100%n =(F0- F1)/F0X 100%金届材料因具有一定的塑性才能进行各种变形加工，并且零件在使用中偶然过载，将产生一定的塑性变形，而不致突然断裂，从 而提高了零件使用的可靠性。2. 说明下列力学性能指标的名称、单位、含义：再，2，。©叫。分别指出哪些指标是动载下的力学性能，哪些是静载下的力学性能。名称单位含义抗拉强度Mpa金属材料在断裂前

2、，所能承受最大应力屈服强度Mpa金属材料发生屈服现象时的屈服极限，及材料抵抗微量塑性变形的能力条件屈服强度Mpa规定试样产生0.2%参与塑性变形时的应力值疲劳强度Mpa材料不断裂所能承受最大交变载荷力伸长率%金属材料在外力作用下断裂时的长度与原始长度的百分比冲击韧性J/cmA2金属材料在冲击载荷卜，抵抗断裂的能力3. 从压头的材料、形状、载荷大小、硬度值计算方法、应用等方面简要说明布 氏硬度、洛氏硬度、维氏硬度三种测量硬度的方法的特点。材料形状载荷大小硬度值计算方法应用布氏硬度淬火钢球体3000kgf载荷/压痕面积对压痕要求不高的零件洛氏金刚石120°的圆锥75kgf150kgfHR

3、=130-K/0.002对压痕要求高的零件维氏金刚石136°的四棱锥体5g-1kg载荷/压痕面积测定从极软到极硬的薄片金 届材料、表面淬硬层、淬碳层4. 画出纯铁从液态冷却下来的冷却曲线，分别指出纯铁冷却到室温时发生哪些转 变？哪个转变是体积增大的，为什么？1. Fe液 1538 C - a -Fe(体心立方2. a -Fe 1394 C * 丫 -Fe(面心立方3 T -Fe 912 C * a -Fe (体心立方Y -Fe 912_Ea -Fe转变时体积增大，因为铁在同素异构转变时有体积的变化a -Fe转变成 y -Fe体积缩小，反过来丫 -Fe转换成a -Fe体积增大， 金届材

4、料内部发生内应力，当铁由面心立方晶格转变为体心立方晶格时，由丁致密度减小而体积膨胀。1 S3S1霎91 N5. 什么叫过冷和过冷度，说明过冷度的大小对金届结晶的影响。 如何在结晶过程 中细化晶粒？答；液态金届冷却到理论结晶温度以下才开始结晶的现象，称为过冷理论结晶温度(T0)与实际结晶(Tn)的差叫过冷度在一般冷却条件下，过冷度越大，结晶过程进行的越快，金届结晶时，晶粒的大小随冷却速度的增大而减小，所以过冷度增加，晶粒细化。(1) 增大过冷度细化晶粒(2) 变质处理(3)机械搅拌6. 常见的金届晶格类型有哪几种？奥氏体和淬火获得的马氏体中的铁是什么晶格类型？答：最常见的金届晶格类型有体心立方晶

5、格、面心立方晶格、密排六方晶格，奥氏体中的晶格是T -Fe,奥氏体淬火获得的马氏体中的铁是体心立方晶格。7. 按晶体结构的基本届性分，固态合金中的相分为哪两大类？分别在合金中起什 么强化作用。指出珠光体中的两个强化相分别是什么，各届丁哪种？答：固态合金中的相分为固溶体和金届化合物两类。固溶体在合金中起固溶强化 作用，金届化合物在合金中起弥散强化作用。珠光体的两个强化相分别是铁素体、 渗碳体，铁素体届丁固溶体，渗碳体届丁金届化合物。8. 简述共晶体和共析体的异同，指出它们分别发生在钢还是铸铁的冷却过程中。答：异：J共晶体是在液态析出，体积粗大共析体是在固态中析出，体积细小同：都是同一个结晶成分中

6、分别析出来的共析体发生在钢的冷却过程，共晶体发生在铸铁的冷却过程。9. 阐述钢中的含碳量对钢的力学性能(硬度、抗拉强度、塑性)是如何影响的。答：随着含碳量的增加，强度和硬度都会增强，塑性和韧性会降低，含碳量达到1%勺时候钢的硬度、脆性、强度都会降低，抗压大，抗弯曲能力下降，网状二次 渗碳体过多，抗弯曲能力下降。10. 简述45钢和T10钢的结晶过程，指出室温下的组织分别是什么。45钢(1) L AC 线开始 A T10(1) L AC 线开始 AAAE 线结束AE线结束(2)A ES线开始 Fe3c U +A0.77%C(2) A GS F+A0.77%C PSK 线结束PSK(3) A0.7

7、7% PSK P (3)A0.77%C PSK线 p11. 什么叫马氏体转变，简述马氏体转变的特点。答：如果将奥氏体以极大的冷却速度快冷到Ms线以下，使其冷却曲线不与 C曲线相遇，则将发生马氏体型转变。转变特点：I奥氏体只能进行非扩散性相变；II奥氏体向马氏体转变无孕育 期，马氏体形成速度极快，接近声速，奥氏体转变成马氏体后，钢件的体积 会产生约1%的膨胀，形成很大内应力，奥氏体转变成马氏体具有不彻底性， 钢件会有残余奥氏体存在，残余奥氏体量随奥氏体含碳量的增加而增多。12. 钢的表面淬火和表面渗碳分别使用什么原理、方法和手段使钢的表面获得高 硬度，而心部保持高韧性的？答：(1)表面淬火原理：

8、表面淬火是对工件进行淬火的工艺。将工件表面进行快 速加热，使其奥氏体快速冷却获得表层一定深度马氏体组织，而心部不变。手段：感应加热表面淬火，火焰加热表面淬火，激光加热表面淬火(2)表面渗碳：钢的渗碳是向钢的表面渗入活性碳原子， 增加零件表层含碳量， 并得到一定渗碳层深度的化学热处理工艺。手段：固定渗碳，气体渗碳，液体渗碳13. 试述共析碳钢在连续冷却时，炉冷、空冷、油冷和水冷分别获得什么组织, 这些组织具有什么样的性能特点。炉冷获得P综合力学性能好空冷S综合力学性能好油冷M+T高强度、高硬度、高耐磨性水冷M+A'硬度、强度局14. 某柴油机的凸轮轴，要求表面有高的硬度 (HRC>

9、50),而心部具有良好的韧性 (如>40J)。原来用45钢调质处理，再在凸轮表面进行高频淬火，最后低温回火。现因45钢已用完，拟改用20钢代替，试说明：原45钢各热处理工序的作用。（2）改用20钢后，其热处理工序是否应进行修 改？采用何种热处理工艺最恰当？答：调制使凸轮轴整体获得高强度、高韧性，凸轮表面进行 高频淬火凸轮表面 获得高硬度、高耐磨性，低温回火：降低淬火内应力和脆性（2）需要修改，需进行表面渗碳+低温回火15.现有40Cr钢制造的机床主轴，心部要求良好的强韧性（200300HBS,轴颈 处要求硬而耐磨（5458HRC,试问：（1）应进行哪种预处理和最终热处理？（2）热处理后各

10、获得什么组织？（3）热处理工序在加工工艺路线中位置如何安排？答：（1）预备热处理采用正火，最终热处理采用 J整体调质/轴颈处高频淬火和低温回火（2）预备热处理得到珠光体和铁素体，最终热处理 J整体获得回火索氏体颈处获得回火马氏体（3）下料T锻造T正火T加工T调质T轴颈处高频淬火 +低温回火T轴颈磨 削加工16. 请为以下零件选材，并说明理由，写出其常用成型方法、热处理工艺以及热处理以后的组织45 锻造 调质+表面淬火对氐温回火1）传动大齿轮（候选材料：60Si2Mr（ZG45 T10）完全退火（预备热处理）2）高速钢刀头（候选材料： W8C4V 65Mr 20 ） 锻造，高温回火P+F+片状石

11、墨铸造锻造铸造去应力退火 P+FHT200 ） 焊接预备热处3）机床床身（候选材料：T10、QT450-17,rHT20U4）钢锯条（候选材料： G0） QT450-17, HT20O5）桥梁钢（候选材料：GImN 45, ZL102）6）冷作模具钢（候选材料：15,（CT2#A12）7）汽车曲轴（候选材料：T10、Qt450-THt200）8）教室里的桌椅支架（候选材料：T10 （QD，理P+F9）不锈钢菜刀（1Cr8Ni9Ti ,（4Cr13 1Cr17） 锻造 正火 M10）滚动轴承（55, 色/ 1Cr17Al5）锻造球化退火淬火对氐温回火17. 球化退火和完全退火分别适用什么范围含碳

12、量的钢，退火时应分别加热到什 么温度区间，退火后获得的组织分别是什么？分别解释为什么能获得这样的组织？答：球化退火适用在含碳量0.2%的钢，需加热到720-750 C,退火后获得P+Fe3印,Ac1线上3050C有部分，因为钢加热到此温度片状渗碳体发生不完 全溶解断开成细小的链状或点状，形成均匀的颗粒状渗碳体；完全退火，需加 热到860C，退火后获得F+P,18. 比较下列铸造工艺和方法中获得的铸件晶粒的大小细细细的1）低温浇注和高温浇注；2）砂型铸造和金届型铸造；3）结晶时搅拌与不搅拌； 细粗大4）变质处理与非变质处理；5）厚壁与薄壁铸件.19. 什么叫冷变形强化？冷变形金届在回复和再结晶过

13、程中组织和性能是如何变 化的。答：（1）塑性变形后，金届的强度、硬度提高，塑性、韧性下降的现象，称为冷 变形强化。（2）冷变形金届在回复过程中晶格不变，内应力下降，强度和塑性基 本不变；在结晶过程中晶格发生变化，内应力下降，强度下降和塑性提高。20. 什么叫流线组织，是如何形成的，齿轮中流线组织的方向应与径向还是轴向一致。板料弯曲时，流线组织方向与弯曲线方向是什么关系。（如用语言难以描述，用图表示也可以）答：流线组织是指钢锭在拔长和轧制过程中，钢锭内部的杂质随着金届的变形而 沿着纵向伸长。当锻造比5时，这些杂质就变成连续的流线状组织。齿轮中流 线组织的方向与径向一致。板料弯曲时，21. 简述熔

14、焊的焊接接头的组成，微观组织和性能特点。答:熔焊接头的横截面可以分为三种性质不同的部分焊缝，由丁低熔点的硫、 磷杂质和氧化铁等容易形成偏析或熔渣集中在焊缝中心区，使得焊缝塑性降低， 易产生热裂纹。焊缝的强度不一定低丁母材。热影响区，分为过热区（组织粗 大塑性和韧性明显降低）、正火区（力学性能比较好而且优丁母材）、部分相变区（金相组织不均匀，力学性能稍差）熔合区（组织成分不均匀，力学性能不好）。22. 简述钢的焊接工艺性的影响因素。分别简述低碳钢，中碳钢、高碳钢焊接工 艺特点。答:钢的焊接工艺性主要取决丁碳含量，含碳量越高，焊接性变差，低碳钢的焊 接工艺性比较好，任何一种焊接方法都可以焊接，中碳

15、钢因含碳量的增加，有一 定的淬硬倾向，在焊接时需要将焊件适当预热 （150到250C）,高碳钢的含碳量 更高，淬硬倾向和裂纹敏感更大，焊接前应该进行退火处理，焊接前必须预热（250 到 350 C）。23. 灰铸铁是按什么分类的，各有什么性能特点，分别举例说明各自的应用场合。 答:灰铸铁是按组织分类的。HT150抗拉强度为150,硬度在143到229,应用 在底座、手轮、阀体等；HT250抗拉强度为24.简述熔化焊、钎焊、压力焊的工艺特点及其应用场合工艺特点应用熔化焊（气焊、手工电弧 焊、电渣焊） 被焊接的材料熔化 只加热 焊条也要熔化机械制造和工程建设钎焊 接头强度低，被焊接材料 不熔化，焊条熔化 工作温度低，变形小，尺寸较精确 可焊异种金属、异种材料 生产率局，易机械化 焊前清洗、装配要求严 薄小零件焊接 可焊仪器仪表电子元件及精密机械零件 异种金属或异种材料焊