工程材料相關(guān)知識(doc10頁)優(yōu)質(zhì)版

1、第一章 金屬材料的力學(xué)性能一、判斷1.對同一機器中受力不同的零件，材料強度高的一般不會變形，材料強度低的一般先產(chǎn)生 變形。X； 2 .對沒有明顯屈服現(xiàn)象的材料，其屈服強度可用條件屈服強度表示。，；3.對同一金屬材料，短試樣的伸長率大于試樣的伸長率。，；4.布氏強度試驗具有測定數(shù)據(jù)準確、穩(wěn)定性高等優(yōu)點，所以主要用于各種成品件的硬度測定。X； 5.洛氏實驗時，一般測試三次讀數(shù)的算術(shù)平均值作為硬度值。，；二、選擇1.拉伸實驗測定材料的 A B； 2. 有一淬火鋼成品零件，需進行硬度測定，應(yīng)采用 D; 三、問答題1 .說明拉伸曲線的繪制原理，畫出低碳鋼的拉伸曲線圖，并標出開始出現(xiàn)屈服時的我載荷 荷斷裂

2、前承受的最大載荷載曲線中的相應(yīng)位置？答：試驗時，將標準試樣裝夾在拉伸試驗機上，緩慢地進行拉伸，使試樣承受軸向拉力，直至拉斷為止。試驗機自動記錄裝置可將整個拉伸過程中的拉伸力和伸長量描繪在以拉伸力F為縱坐標，伸長量為橫坐標的圖上，即得到力一伸 長量曲線，如圖示。2 .比較說明布氏硬度實驗和洛氏硬度實眼的優(yōu)缺點及其應(yīng)用？答：布氏硬度： 優(yōu)點：壓痕大，能反映:出較大范圍內(nèi)被測試金屬的平均硬度，結(jié)果準確；缺點：因壓痕大，不宜測試成品或薄片金屬的硬度。洛氏硬度：優(yōu)點 ：操作迅速簡便，由于 壓痕小，故可在工件表面或較薄的金屬上進行試驗；同時，采用不同標尺，可測出從極軟到極硬材料的硬度。缺點： 因壓痕較小，

3、對組織比較粗大且不均勻的材料，測得的硬度不夠準 確。四、應(yīng)用題一批用同一鋼號制成的規(guī)格相同的緊固螺栓，用于AB兩種機器中，使用中 A機器中的出現(xiàn)了明顯的塑性變形，B機器中產(chǎn)生了裂紋試從實際承受的應(yīng)力值說明出現(xiàn)上述問題的原因，并提出解決該問題的兩種方案？答：A機器中螺栓出現(xiàn)了塑性變形的原因是實際受到的應(yīng)力接近屈服極限即 b皂os； B機器中出現(xiàn)裂紋的原因是實際受到的應(yīng)力接近強度極限即(T = (T b；解決該問題的兩種方案 (1)更換強度更高的螺栓材料；(2)增大螺栓的截面直徑。 第二章金屬及合金晶體結(jié)構(gòu)與結(jié)晶 一.判斷題1.在通常情況下，處于固態(tài)的金屬都是晶體。，；2.實際金屬一般都是單晶體，

4、由于在不同方向上原子排列密度不同，所以存在“各向異性” 。X； 3.在同一金屬中 各晶粒原子排列向雖然不同，但其大小事相同的x ； 4.因?qū)嶋H金屬材料是多晶體，其中各晶粒間排列的位向不同，從而使各晶粒的有向性相互抵消，所以實際金屬材料各向基本同性。，；5.金屬的實際結(jié)晶溫度與理論結(jié)晶溫度是相等的X;二、選擇題1 .金屬結(jié)晶的條件是 D過冷；2.同一金屬液態(tài)卻時，冷卻速度愈大，結(jié)晶時的過冷度B越大；3.在正常連續(xù)冷卻的情況下，隨著過冷度的增加，結(jié)晶過程中的生核率和生長率A都增加；4.在實際生產(chǎn)中，為了獲得細晶粒組織，采用的措施有ABC曾大金屬的過冷度，進行變質(zhì)處理，振動法；三、簡答題答案要點1、

5、常見的金屬品格有哪幾種類型？并說明其晶胞的結(jié)構(gòu)特征。指出鐵、銅、鋅金屬各屬哪種哪種晶格？常見的金屬參照下表：寺征晶格晶胞內(nèi)原 子數(shù)r與a的關(guān) 系致密 度典型金屬體心立方(bcc)2r= Q a/40.68a-Fe,W ,Cr,Mo, V面心立方(fcc )4r= v'2 a/40.74Al、Cu、Ag、Au、Ni、Pb、Y- Fe密排六方(hcp)6r=a/20.74Ti、Zr、Mg Zn2金屬鑄錠組織一般由那幾個晶粒區(qū)組成？并說明各自特點及形成原因？答：(1)表層細等軸晶粒區(qū) 當(dāng)高溫下的液態(tài)金屬注入鑄錠模時， 由于鑄錠模溫度較低，靠 近模壁的薄層金屬液體便形成了極大的過冷度， 加上模

6、壁的自發(fā)形核作用， 便形成了一層很 細的等軸晶粒層。(2)柱狀晶粒區(qū) 隨著表面層等軸細晶粒層的形成，鑄錠模的溫度升高，液態(tài)金屬的冷卻速度減慢，過冷度減??；此時，沿垂直于模壁的方向散熱最快，晶體沿散熱的相反方向擇優(yōu) 生長，形成柱狀晶粒區(qū)。(3)中心粗等軸晶粒區(qū)隨著柱狀晶粒區(qū)的結(jié)晶，鑄錠模的模壁溫度在不斷升高，散熱速度減慢，逐漸趨于均勻冷卻狀態(tài)。晶核在液態(tài)金屬中可以自由生長，在各個不同的方向上其張大速率基本相當(dāng)，結(jié)果形成了粗大的等軸晶粒。3.畫出液態(tài)金屬結(jié)晶時，審核率和長大率與過冷度的關(guān)系圖。并說明在通常的連續(xù)冷卻條件下，過冷度對生核率和長大率影響的異同點。增加過冷度，使金屬結(jié)晶時的形核率增加速度

7、大于長大率如圖所示，則結(jié)晶后獲得細晶粒組織。四、應(yīng)用題1、在其他條件相同時，試比較下列鑄造條件下，鑄件的晶粒大小及原因。答：A:金屬型鑄造比砂型鑄造晶粒小，金屬型過冷度大于砂型；B:薄壁鑄件比厚壁鑄件晶粒小，薄壁鑄件散熱快；C:正常結(jié)晶比附加振動結(jié)晶晶粒大，附加振動可細化晶粒。2、什么是金屬的同素異晶轉(zhuǎn)變？為什么金屬的同素異晶轉(zhuǎn)變常伴有金屬體積的變化？并說明由a鐵向丫鐵轉(zhuǎn)變時的體積變化情況及原因。答： 大多數(shù)金屬在結(jié)晶完成后， 其晶格類型不再發(fā)生變化。 但也有少數(shù)金屬， 如鐵、 鈷、鈦等，在結(jié)晶之后繼續(xù)冷卻時，還會發(fā)生晶體結(jié)構(gòu)的變化，即從一種晶格轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪环N晶格，這種轉(zhuǎn)變稱為金屬的同素異晶轉(zhuǎn)變

8、；由于不同類型的晶格體積不同，所以在同素異晶轉(zhuǎn)變時會發(fā)生體積的變化， 純鐵在發(fā)生同素異晶轉(zhuǎn)變時體積由小變大， 再由大變小，因為面心立方晶格的體積大于體心立方晶格。第三章 金屬的塑性變形與再結(jié)晶一、判斷題1.金屬在其再結(jié)晶溫度下進行的變形稱為熱變形。X； 2.再結(jié)晶能夠消除冷變形時產(chǎn)生的加工硬化現(xiàn)象。，；3.金屬鑄件可以通過在結(jié)晶退火來細化晶粒。，；4.沖壓件材料應(yīng)具有良好的塑性。X;5.細晶粒組織的可鍛性優(yōu)于精晶粒組織。，；二、選擇題1 .冷變形金屬進行低溫退火的目的是B消除內(nèi)應(yīng)力；2.冷變形強化是金屬C強度增大，塑性減小 ; 3. 金屬在其再結(jié)晶溫度以下進行的變形稱為 B; 冷變形 4. 為

9、改善冷變金屬塑性變形的能力，可采用 B 再結(jié)晶退火三、簡答題答案要點1、什么是金屬的塑性變形？塑性變形方式有哪些？答 ：們均可在熱態(tài)或冷態(tài)下進行壓力加工。金屬材料經(jīng)壓力加工后，不僅改變了外形尺寸，而且改變了內(nèi)部組織和性能。塑性變形的基本方式是滑移和孿生。3、 冷塑性變形對金屬組織和性能有什么影響？答： 形成纖維組織，產(chǎn)生各向異性1） 產(chǎn)生冷變形強化 （ 加工硬化 ）2） 形成形變織構(gòu)（ 或擇優(yōu)取向 ）3） 產(chǎn)生殘留應(yīng)力四、應(yīng)用題答案要點1 、已知唇鋁的熔點是660 ° C 黃銅的熔點是950° C. 試估算純鋁和黃銅的 最低再結(jié)晶溫度，并確定其再結(jié)晶退火溫度。答：T鋁再26

10、4C; T銅再380C; T鋁退P414514 C; T銅退530630C。2 、用下列三種方法制成的齒輪，哪種合理？為什么？（ 1 ）用厚鋼板切成齒坯再加工齒輪，（ 2）用鋼棒切下作齒坯并加工成齒輪；（ 3 ）用園鋼棒熱鐓成齒坯再加工成齒輪。答：方案合理，前兩種都破壞了鋼材的流線。第四章 鐵碳合金金一、判斷X；1. 在鐵碳合金中，工析反應(yīng)只發(fā)生于共析鋼中，所以只有共析鋼中才有珠光體組織。2. 亞共析鋼室溫下的平衡組織隨合金中含碳量的增大其中珠光體的相對量是增加的。3. 含碳量合金力學(xué)性能的影響是隨著含碳量的增大，合金的強度，硬度升高，塑行，韌性下降。x； 4.鋼中的硫和磷均屬有害元素，所以硫

11、和磷的含量越高，則鋼材的質(zhì)量越差。，；5.高碳鋼的質(zhì)量優(yōu)于中碳鋼，中碳鋼的質(zhì)量優(yōu)于低碳鋼X；二、選擇1 珠光體中的滲碳體形狀一般為 . C 針狀 ; 2. 在鐵碳合金中由液體中析出的滲碳體有B D二次滲碳.共析滲碳體；3.在鐵碳合金中析出的滲碳體有A C» 一次滲碳體、共晶滲碳體；4.碳素鋼平衡狀態(tài)下的二次滲碳體的形態(tài)一般為網(wǎng)狀針狀；三、問答題：1、 根據(jù)室溫下的平衡組織，說明含碳量對在碳鋼力學(xué)性能的影響答：隨著含碳量的增加， F 相逐漸減少，滲碳體相增加，且形態(tài)也有變化，從粒狀到片狀，再到網(wǎng)狀、塊狀、基體，因此，隨含碳量的增加，硬度逐漸升高，塑性韌性逐漸下降，對于強度，當(dāng) CW 0

12、.9%寸，強度隨含碳量升高而升高，C皂0.9%時，強度隨含碳量的升高反而下降。2、 按含碳量，碳素鋼一般分為哪幾類？并說明各自的含碳量范圍及力學(xué)性能的特點？ 按含碳量分類低碳鋼：含碳量0.01-0.25%C強度、硬度低，塑性、韌性好；中碳鋼：含碳量0.25-0.6%C具有良好的綜合力學(xué)性能；高碳鋼：含碳量0.6%C 強度、硬度高，塑性韌性較低。四、應(yīng)用題：1 、指出下列選材是否合理？為什么？并對不合理的進行糾正。（ 1） 一 般緊固螺栓用Q235A；合理 能滿足使用性能要求（ 2） 尺 寸不大的滲碳齒輪用 45 鋼不合理 難以保證心部塑、韌性要求；應(yīng)改為： 20（ 3） 截 面不大的彈簧用 3

13、0 鋼，不合理 彈性極限太差；改為： 60（ 4） 鏨子用T12 鋼不合理韌性太差；改為T72、 某長購進規(guī)格相同的 20， 60， T8,T12 四種鋼各一捆，裝運時鋼種搞混，試根據(jù)已學(xué)知識，提出兩種分區(qū)方法，簡述各自的確定原則答：區(qū)分方法1、在四捆鋼中分別截取一塊制成硬度試樣并編號；到實驗室分別進行硬度測定；硬度最高的是T12, 較高的是 T8, 較低的是60，最低的是20。區(qū)分方法 2、在四捆鋼中分別截取一塊制成拉伸試樣并編號；到實驗室進行拉伸試驗；塑性最好的是20,較好的是60,較低的是T8,最低的是T12。第五章 鋼的熱處理一、判斷1.碳鋼加熱到稍高于 Ac1時，所有組織都向奧氏體轉(zhuǎn)

14、變X;2.鋼加熱后形成的奧氏體晶粒大小主要取決于原始組織的晶粒大小，而與加熱條件無關(guān)。X;3、 鋼加熱后的奧氏晶粒大小對冷卻后組織的晶粒大小起著決定作用，只有細小的奧氏體品粒，才會得到細小的溫室組織。，；4.利用C曲線可以分析鋼中過冷奧氏體在不同等溫溫度下，其組織轉(zhuǎn)變過程及轉(zhuǎn)變產(chǎn)物。，；5.利用C曲線的珠光體類型轉(zhuǎn)變中，隨著過冷度的增加，珠光體中鐵素體和滲碳體片間距離越來越小。，；6.共析鋼碳鋼的過冷奧氏體，在等溫轉(zhuǎn)變中形成的珠光體，索氏體，托氏體三種組織都是鐵素體與滲碳體層片相間的機械混合物，所以它們的力學(xué)性能是相同的。X; 7.下貝氏體的性能與上貝氏體相比，它不僅具有較高的硬度和耐磨性而且

15、強度，韌性和塑性也高于上貝氏體。，；8.共析成分的碳鋼具有較好的淬透性。，；9.淬透性好的鋼，淬火后硬度一定很高。X; 10.鋼件經(jīng)滲碳后，使表層含碳量提高，再經(jīng)淬火后便可獲得高碳馬氏體，使表層具有很高的硬度和耐磨性。X;二、選擇1.亞共析鋼加熱是完全奧氏體化的溫度，隨著鋼中含碳量的增加而B; 降低 2. 亞共析鋼加熱是完全奧氏體化的溫度， 隨鋼中含碳量的增加而A 降低 ; 3. 對共析碳鋼， 由 C 曲線得知，過冷奧氏體最不穩(wěn)定的溫度區(qū)間是D C 曲線鼻尖附近; 4. 珠光體，索氏體，托氏體同屬珠光體類型組織，但它們的ABD形成溫度不同、組織的片間距不同、力學(xué)性能不同 ；5.馬氏體的硬度主要

16、取決于B 馬氏體中碳的含量高低;三、問答題1、 鋼加熱時引起奧氏體晶粒長大的因素是什么？并說明鋼熱處理加熱時為什么總是希望獲得細小的奧氏體晶粒？答： 鋼加熱時引起奧氏體晶粒長大的因素是加熱溫度過高或保溫時間過長。 鋼加熱后的奧氏晶粒大小對冷卻后組織的晶粒大小起著決定作用， 只有細小的奧氏體晶粒， 才會得到細小的 室溫組織。2、 說明共析碳鋼隨過冷奧氏體等溫轉(zhuǎn)變溫度的不同， 其轉(zhuǎn)變產(chǎn)物的組織及性能有何不同？答：珠光體類轉(zhuǎn)變：A1-5500C,分別得到珠光體、索氏體、托氏體。等溫溫度越低，珠光體的層片愈細，片間距也就愈小， 片間距越小， 珠光體的強度和硬度就越高， 同時塑性和韌性也有所增加。貝氏體

17、轉(zhuǎn)變：轉(zhuǎn)變溫度：550 0 cMs （ 23000）5500c3500C:貝氏體呈羽毛狀，稱為上貝氏體，記為B上,硬度高，塑性、韌性差，不用。3500cMs （2300C）:貝氏體呈針葉狀，稱為下貝氏體，記為 B下，高強度、硬度、塑性韌性較好，工業(yè)中應(yīng)用于中碳鋼和中碳合金鋼制造的零件中。3、 正火操作工藝與其他熱處理相比有何優(yōu)點？并簡述正火的目的及在生產(chǎn)中的主要應(yīng)用范圍。 答： 與退火的區(qū)別是冷速快， 組織細， 強度和硬度有所提高。 當(dāng)鋼件尺寸較小時，正火后組織：S,而退火后組織：P。鋼的退火與正火工藝參數(shù)見圖5-15。正火的應(yīng)用：（ 1）用于普通結(jié)構(gòu)零件，作為最終熱處理，細化晶粒提高機械性能

18、。（ 2）用于低、中碳鋼作為預(yù)先熱處理，得合適的硬度便于切削加工。4、根據(jù)共析鋼的 C曲線，說明對淬火介質(zhì)65000 5000c和3000c20coe兩溫度范圍的冷卻速度范圍的冷卻速度要求及原因。并指出常溫水和礦物油在上述兩溫度范圍的冷卻能力。答：650 0c以上，慢，減小熱應(yīng)力； 650-400匕 快，避免與 c曲線相交；常溫水在上述兩溫度范圍內(nèi)冷卻速度較快；礦物油在上述兩溫度范圍的冷卻能力較小。四、應(yīng)用題：1、一批 45 鋼制零件，經(jīng)淬火后，部分零件硬度未達到圖紙要求值，經(jīng)金相顯微分析后組織是： （ 1 ）馬氏體+鐵素體+殘余奧氏體;（2） 馬氏體+托氏體+殘余奧氏體，試分析說明他們在淬火

19、工藝中的問題各是什么？并指出該鋼淬火的合理工藝及最終形成的組織。答： （1） 馬氏體+鐵素體+殘余奧氏體淬火工藝中的問題：加熱溫度過低（ Ac1 Ac3 之間） ，加熱保溫后得到奧氏體+鐵素體，冷卻后得到馬氏體+鐵素體+殘余奧氏體，因鐵素體較軟，淬火后硬度較低。（ 2）馬氏體+托氏體+殘余奧氏體淬火工藝中的問題：冷卻介質(zhì)冷卻能力不足（VW V0）,冷卻后得到馬氏體 +托氏體+殘余奧氏體，因托氏體較軟，淬火后硬度較低。正確淬火工藝：將 45加熱到840C,保溫，在水中快速冷卻（*V0）,最終得到馬氏體+殘余奧氏體2、45鋼經(jīng)淬火、低溫回火后的硬度為57HRc若再進行400c回火，硬度有何變化？為

20、什么？如果要求最后得到回火索氏體組織，將400 回火后的鋼應(yīng)再進行何種熱處理工藝？答：45#鋼經(jīng)調(diào)質(zhì)處理后的硬度為240HBS,若再進行200c回火，硬度不變，因為組織沒有變化；如果要提高硬度，應(yīng)該對調(diào)質(zhì)后的鋼進行表面淬火+低溫回火或重新進行淬火+低溫回火。3、淬火后組織為：馬氏體 +殘余奧氏體（少量）各點溫度950 c840 c750 c550 c150 c各點所在部位組 織奧氏體奧氏體奧氏體+鐵素體回火托氏體回火馬氏體緩冷至室溫組織鐵素體+ 珠光體鐵素體+珠 光體鐵素體+珠光體回火托氏體回火馬氏體快冷至室溫組織馬氏體+ 殘余奧氏 體（少量）馬氏體+殘 余奧氏體 （少量）鐵素體+馬氏體+ 殘

21、余奧氏體（少 量）回火托氏體回火馬氏體4、第一次水冷：對鑿子刃部進行局部淬火;出水后停留：利用熱傳導(dǎo)對刃部進行低溫回火（自回火） ；第二次水冷：穩(wěn)定刃部和柄部的組織。出水停留時間過短，達不到低溫回火溫度，刃部脆性太高，使用時會產(chǎn)生崩刃。出水停留時間過長，回火溫度太高，刃部太軟，使用時會產(chǎn)生卷刃。第六章低合金鋼和合金鋼三、簡答題答案要點1、說明合金元素在鋼中的存在形式有哪幾種，并指出合金元素在鋼中的存在對鐵碳狀態(tài)圖中A相區(qū)和E、S點位置有何影響。答：按其與碳的親和力的大小， 可將合金元素分為非碳化物形成元素和碳化物形成元素兩大類，在鋼中主要以固溶體和化合物的形式存在。合金元素饃、鎰、鉆等可使 G

22、S線向左下方移動，擴大了奧氏體單相區(qū)；合金元素銘、鋁、鴇、鈿、鈦、硅等可使GSB向左上方移動，縮小了奧氏體單相區(qū)；大多數(shù)合金元素均使 S、E點左移；由于合金元素使鋼的 S、E點發(fā)生變化，必然導(dǎo)致鋼的相變點發(fā)生相應(yīng)的變化，除鎰、 饃外，其他合金元素均不同程度地使共析溫度升高。2、說明合金元素在鋼中的存在，對淬火鋼回火時組織轉(zhuǎn)變的影響，并指出這種影響對回火工藝及回火后的性能有何作用。答：碳化物形成元素 Cr、Mq WW To、V等與碳有較強的親和力，顯著減慢了碳在奧氏體中 的擴散速度，使奧氏體的形成速度大大降低；由強碳化物形成元素所形成的碳化物TiC、VGNbC等，只有在高溫下才開始溶解，使奧氏體

23、成分較難達到均勻化，一般采取提高淬火加熱 溫度或延長保溫時間的方法予以改善，這也是提高鋼的淬透性的有效方法。4、說明合金元素在鋼中的存在，對淬火鋼回火時組織轉(zhuǎn)變的影響，并指出這種影響對火工藝及回火的性能有何作用。答：合金元素能使淬火鋼在回火過程中的組織分解和轉(zhuǎn)變速度減慢，增加回火抗力，提 高回火穩(wěn)定性，從而使鋼的硬度隨回火溫度的升高而下降的程度減弱。強碳化物形成元素會減緩碳的擴散，推遲馬氏體分解過程；非碳化物形成元素 抑制e碳化物質(zhì)點的長大并延緩 e碳化物向Fe3c的轉(zhuǎn)變，因而提高了馬氏體分解的溫度。合金元素一般都能提高殘余奧氏體轉(zhuǎn)變的溫度范圍。合金元素能使a固溶體的馬氏體形態(tài)保持到更高的回火

24、溫度，能提高a固溶體的再結(jié)晶溫度，使鋼具有更高的回火穩(wěn)定性。合金元素對淬火后力學(xué)性能的不利影響是回火脆性。4、/kTl/min I分俎涔火副卻V 3.5hiiri I回火四、應(yīng)用題答案要點試對下列零件進行選材，（1）汽車變速箱中的齒輪滲碳淬火M氐溫回火（2）汽車板簧55Si2Mn淬火+中溫回火（3）機器中較大截面的軸 淬火+高溫回火（4）中等尺寸的滾動軸承淬火+低溫回火判斷題并提出最終的熱處20CrMnTi35CrMoGCr15理方法：圖中的S點左移，從而使含碳量相同的合金鋼比碳鋼中珠光體量的比例大。（，）5 .合金鋼中形成的各種合金碳化物均具有 比滲碳體高的硬度，熔點和穩(wěn)定性。6 .除鎰鋼外，合金鋼加熱時不易過熱，所以淬火后有利于獲得細馬氏體。（，）7 .合金鋼加熱時，當(dāng)合金元素溶入奧氏體穩(wěn) 定性增大，C曲線右移，臨界冷卻速度減小, 所以提高了鋼的淬透性。（X）1 .鎰和硅屬合金元素，所以凡含有鎰和硅的 鋼都是屬合金鋼 （X ）2 .幾乎所有加入鋼中的合金元素，都能溶入鐵素體中，使鐵素體產(chǎn)生固溶強化。 （、8.除鉆外，所有溶于奧氏體中的合金元素都使過冷奧氏體用I定性增大，C曲線右移,臨界冷卻速度減小，所以提高了鋼的淬透 性。（，）3.合金元素