工程材料答案解析

1、第一章-金屬材料的力學(xué)性能1. 什么是彈性變形？什么是塑性變形？彈性變形：試樣的伸長量隨拉力成比例增加，若去除拉力后試樣 恢復(fù)原狀；塑性變形：試樣的伸長量隨拉力成比例增加，若去除拉力后試樣 不能恢復(fù)原狀，尚有一部分伸長量保留下來，這部分 保留下來的變形稱為塑性變形。2. 一根標(biāo)準(zhǔn)拉伸試樣的直徑為10mm標(biāo)距長度為50mm拉伸試驗 時測出試樣在26000N時屈服，出現(xiàn)的最大載荷為45000N,拉斷 后的標(biāo)距長度為58mm斷口處直徑為7.75mm計算a s、a b、 8 s、屮。a s=Fs/Ao=26000/ (5X5X【)=331MPaa b=Fb/ Ao=45000/ (5X5X【)=573

2、MPa s= (L1-L0) /LoX100%=( 58-50 ) /50X100%=16%屮=(Ao-A1) /AoX100%=( 10-7.75 ) /10X100%=22.5%3. 說明HBS和HRC兩種硬度指標(biāo)在測試方法、適用硬度范圍及應(yīng)用 范圍上的區(qū)別？HBS是用一定的實驗力F (N)，將直徑為D(mm的鋼球壓入 金屬表面，保持一定時間(S)后卸去試驗力，然后測出金屬表 面的壓痕直徑得的商，計算公式為HBS( w) =0.102F/A適用于布氏硬度小于450的材料；HRB是用鋼球做壓頭，在測定硬度時，先加預(yù)試驗力，將壓頭壓至b點，然后再加主試驗力，進(jìn)一步將壓頭壓至 C點。最后 卸除主

3、試驗力，在彈性作用下使壓痕深度從 C點回到d點。這時， bd之間的距離h即為由主試驗力所引起的壓痕深度。HRA、HRC都是用金剛石圓錐做壓頭，分別施加 588N 1470N總試驗力，其硬度值計算公式中的常數(shù) K為0.2，用于測量硬材 料或工件的硬度。HRB是用鋼球做壓頭，施加980N的總試驗力，計算公式中 的常數(shù)K為0.26，主要用于測定軟材料或毛坯的硬度。第二章-金屬及合金的結(jié)構(gòu)與結(jié)晶1. 晶胞：能夠完全反映晶格特征的最小幾何單元；晶 格：晶胞堆砌而成的單元；晶 粒：內(nèi)部原子呈規(guī)則排列，晶格位向基本一致的小晶體；晶 界：晶粒之間的界面稱為晶界；多晶體：由許多小晶體組成；亞晶體：晶粒內(nèi)部的晶格

4、位向也不是完全一致的，其中， 不同小區(qū)的晶格位向相差大約10-20,這些小區(qū)稱為亞晶粒；空 位：有的晶格結(jié)點上沒有原子存在，這就是晶格空位；位 錯：晶體中一列或數(shù)列原子發(fā)生有規(guī)則的錯排；過冷度：理論結(jié)晶溫度與實際結(jié)晶溫度之差；變質(zhì)處理：在澆注前向金屬液體中加入變質(zhì)劑，促使晶粒細(xì)化；組 元：組成合金的元素，但也可以是穩(wěn)定的化合物；相：一種聚集狀態(tài)，是合金中結(jié)構(gòu)相同，成分和性能均一并以界面相互分開的組成部分；固溶體：溶質(zhì)原子溶入溶劑晶格所形成的合金相，稱為固溶體;化合物：合金中的兩組元相互作用而形成的一種新相，它的晶 體結(jié)構(gòu)、性能、熔點與兩組元不同，并且具有金屬特 性，這種相稱為金屬化合物。2固溶

5、強化：由于溶質(zhì)原子溶入溶劑中形成固溶體，使金屬的強度、硬度升高的現(xiàn)象，稱為固溶強化。原 因：由于溶質(zhì)原子處在溶劑晶格間隙時會造成較大的晶格畸變所致。另外，這類原子半徑很小容易擴(kuò)散到位錯 處與其發(fā)生作，從而造成更大的強化效果。3.下列情況是否有相的改變1）液態(tài)金屬液固有2）同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變無3）晶粒由粗變細(xì)無第三章-鐵碳合金相圖1. 鐵碳合金狀態(tài)圖中，那條線與鐵的同素異形體轉(zhuǎn)變有關(guān)？為什么？GS線，因為此時出現(xiàn)a - Fe 丫 -Fe的同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變。2. 用鐵碳合金狀態(tài)、圖分析，室溫下的鐵碳合金有哪些相？它們構(gòu)成哪些組織？哪種組織強度最高？有Fe3C和鐵素體（a固溶體）兩相；組織：珠光體、鐵素體、二

6、次滲碳體；二次滲碳體強度最高。3. 根據(jù)白口鑄鐵的組織特征，分析其機(jī)械性能與鋼不同的原因？原 因：鐵碳合金室溫下的組織有F+FeO、F+P、P、P+Fe30、P+esCn+Ld'、Ld' Ld' +FesCio 它們都是由鐵素體和滲碳體兩相組成的。其中，滲碳體有FesO、Fe3Cn、Fe3Cm> Fe3C共析、Fe3C共晶，它們的化學(xué)成分、 晶體結(jié)構(gòu)和性能完全相同，只是形態(tài)不同。白口鑄鐵 由于含碳量3 c>2.11%,組織中以FesC共晶為基體的 萊氏體、網(wǎng)狀的FesQ或條狀的FesCi，故硬而脆。第四章-鋼的熱處理1. 指出下列工件正火的主要作用及正火后的

7、組織。(1) 20CrMnTi制造傳動齒輪作用：提高硬度，便于后續(xù)的機(jī)械加工，正火后的組織是F+P即鐵素體+珠光體組織；(2) T12鋼制造銑刀作 用：消除網(wǎng)狀碳化物，細(xì)化組織為最終熱處理做準(zhǔn)備，正火后的組織是索氏體+碳化物。2. 用45鋼制造主軸，其加工工藝的路線為：下料一一鍛造一一退火一一粗加工一一調(diào)質(zhì)處理試問:(1)調(diào)質(zhì)處理的作用作 用：改變主軸的機(jī)械性能，使其強度和韌性得到綜合提高，從而更加耐用；(2)調(diào)質(zhì)處理加熱溫度范圍。范 圍：900士 50C淬火，680士 20C回火。3. 熱處理的目是什么？有哪些基本類型？目的：為了獲得所需要的組織結(jié)構(gòu)和性能，提高材料使用性能, 延長壽命，改善

8、工藝性能；類 型：整體熱處理、表面熱處理、化學(xué)熱處理。4. 簡述過冷奧氏體等溫轉(zhuǎn)變組織的名稱及其性能。(1) 珠光體：鐵素體和滲碳體組成的機(jī)械混合物，分為片狀和球狀，球狀強度硬度低，但塑性和韌性高；(2) 貝氏體：1) 上貝氏體，記為B上，硬度高，強度低，塑性韌性差；2)下貝氏體，記為B下，硬度高，強度高，塑性韌性較好；(3) 馬氏體：其亞結(jié)構(gòu)為位錯，有較高強度和良好的韌性，具有良好的綜合機(jī)械性能。5. 氮化處理與滲碳處理相比有哪些特點。特點：1)滲氮層具有更高的硬度和耐磨性；2) 滲氮層具有一定的耐蝕性;3) 滲氮后工件變形?。?）因滲層較薄，故承受沖擊不能過大。6什么叫退火？其主要目的是什

9、么？退 火：將工件加熱到Ac3以上3050C,保溫一段時間后隨爐 緩冷的過程。目的：細(xì)化晶粒，去除殘余應(yīng)力，降低硬度，為切削加工和最 終熱處理做準(zhǔn)備。7. 什么叫回火？淬火鋼為什么要進(jìn)行回火處理？回火：將經(jīng)過淬火的工件重新加熱到低于下臨界溫度的適當(dāng)溫度，保溫一段時間后在空氣、水或油等介質(zhì)中冷卻的金 屬熱處理過程。原因：1）獲得需要的組織和性能；2 ）穩(wěn)定鋼件尺寸；3 ）消除淬火內(nèi)應(yīng)力。8. 么叫淬火？其主要目的是什么？淬火：將工件加熱到 AC3或Aci3050C,保溫一段時間，然后 快速冷卻以獲得馬氏體和貝氏體組織的熱處理工藝；目的：為了獲得馬氏體組織，提高工件的硬度和耐磨性。9. 鋼采用低溫

10、或高溫回火各獲得什么組織？其主要應(yīng)用在什么場合？低溫回火得到回火馬氏體，主要用于高碳鋼的切削刃具、量具、冷沖模具、滾動軸承等；高溫回火得回火索氏體，主要用于連桿、螺栓、齒輪及軸類10. 指出過共析鋼的淬火加熱的溫度范圍，并說明理由?溫 度：Aci+3050C;加熱溫度過高，由于滲碳體全部溶于奧氏體，提高了奧 氏體含碳量，會使MS下降，淬火后殘留奧氏體增多， 反而鋼的硬度，還會使馬氏體體積比增大，淬火應(yīng)力增 力口，同時，還會引起晶粒粗大，韌性下降，工件淬火時 易變形開裂。11. 球化退火的目的是什么？主要應(yīng)用在什么場合？目的：是鋼中所有的滲碳體都發(fā)生球狀化， 得到鐵素體基本上 均勻分布著球狀滲碳

11、體組織，即球狀珠光體，以降低硬 度，改善切削加工性能。應(yīng)用：主要用于工具鋼的鍛件和型材。12. 共析鋼的奧氏體形成過程可歸納為幾個階段？1）奧氏體晶核的形成與長大；2 ）殘留滲碳體的溶解；3 ）奧氏體成分的均勻化。第五章-工業(yè)用鋼、填空題1. 工業(yè)用鋼包括碳素鋼和合金鋼。2. 特殊性能鋼包括不銹鋼、耐熱鋼、耐磨鋼。3. 滾動軸承鋼的熱處理首先采用一退火_，以降彳低鍛造后鋼的硬度，便于切削 加工.然后采用_淬火_，以提高軸承的硬度和耐磨性。4. 鋼的耐熱性包括_咼溫抗氧化_性和_咼溫_強度兩個方面。二、 將下列材料與用途連線- -Q195GCr15HT20020Cr1Cr13地腳螺栓 滾動軸承齒

12、輪傳動軸汽輪機(jī)葉片三、試解釋下列鐵碳合金的牌號的含義：并注明屬于哪種鋼材，及熱處理工藝要求。Q235-A - F:屈服點為235MPa A等級質(zhì)量的沸騰鋼;20:平均3 c=0.20%的優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼；45:平均3 c=0.20%的優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼；60:平均3 c=0.60%的優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼；T10:平均3 c=0.10%的優(yōu)質(zhì)碳素工具鋼；T12A平均3 c=0.10%的高級優(yōu)質(zhì)碳素工具鋼；Q195:屈服點Qs=195MP低合金高強度結(jié)構(gòu)鋼；ZG310-570:屈服點Qs>=310MP、抗拉強度 Qb>=570MP的鑄造碳鋼件四、判斷題1. 大部分低合金鋼和合金鋼的淬透性比碳素鋼好

13、。（V）2. 合金滲碳鋼滲碳后不用熱處理就能使用。（X）3. 不銹鋼是不生銹的鋼，所以適于在腐蝕條件下工作。（X）4. Crl2MoV鋼是不銹鋼。（X）5.40Cr鋼是最常用的合金調(diào)質(zhì)鋼。（V）6. 合金鋼只有經(jīng)過熱處理，才能顯著提高其力學(xué)性能。（V）五、選擇題1. GCrl5鋼的鉻的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為（B ） %。A. 0.15B.1.5C.152.60Si2Mn鋼屬于合金彈簧鋼，它的最終熱處理是 （B ）。A. 淬火+低溫回火 B.淬火+中溫回火 C.淬火+高溫回火3. 合金滲碳鋼滲碳后必須進(jìn)行（A ）熱處理才能使用。A. 淬火+低溫回火 B.淬火+中溫回火 C.淬火+高溫回火 五、問答題1. 合

14、金元素對鋼的回火轉(zhuǎn)變有何影響？影響：1）提高回火穩(wěn)定性2 ）產(chǎn)生二次硬化3 ）引起回火脆性2. 試舉例說明低合金高強度結(jié)構(gòu)鋼的性能和用途。性 能: 1）較高的強度、良好的韌性2 ）良好的冷彎性能和焊接性能用 途：主要用來制造強度要求較高的工程結(jié)構(gòu)， 如橋梁、船舶、壓力容器、 汽車、拖拉機(jī)等。3. 合金滲碳鋼、合金調(diào)質(zhì)鋼、合金彈簧鋼的牌號是如何表示的？合金滲碳鋼：20Cr、20CrMnTi、20Cr2Ni4合金調(diào)質(zhì)鋼：40Cr、40CrNi、40CrNiMoA合金彈簧鋼：65Mn 60Si2Mn 50CrVA4. 為什么滾動軸承鋼應(yīng)具有高的含碳量？合金元素在鋼中有哪些作用？ 原 因：保證鋼在淬火

15、后，具有高的硬度和耐磨性；作 用：提高鋼的淬透性，并且還與碳形成細(xì)小而均勻分布的碳化物，以提高鋼的接觸疲勞強度和耐磨性。5. 高速鋼有何性能特點？其熱處理有何特點？回火后為什么硬度會增加？ 特 點：具有高的硬度和熱硬性；熱處理：1）退火 球化退火，降低鋼的硬度，消除殘余應(yīng)力；）淬火 W18Cr4V鋼淬火加熱溫度為 12701285C, W6Mo5Cr4V2 為 1210 1230C；為了防止產(chǎn)生變形開裂，淬火加熱前應(yīng)進(jìn)行預(yù)熱； 為了防止產(chǎn)生氧化、脫碳，高速鋼刃具常用鹽浴爐加熱。3 ）回火三次回火，消除殘余奧氏體。原 因：回火后的組織主要是回火馬氏體+粒狀碳化物。6. 為什么合金工具鋼9SiCr

16、制造的刃具比T9鋼制造的刃具使用壽命長?原 因：合金工具鋼9SiCr是在碳素工具鋼T9鋼的基礎(chǔ)上加入合金元素形成的鋼，合金元素的主要作用是提高淬透性和回火穩(wěn)定性。7. 高錳耐磨鋼經(jīng)水韌處理后，其性能如何 ？在什么條件下才能耐磨？ 性 能:硬度增加，韌性提高。條 件：受到劇烈沖擊和摩擦?xí)r。六、正確選擇鋼材的分類:20CrM nTi合金滲碳鋼50CrVA合金彈簧鋼9SiCr合金工具鋼40Cr合金調(diào)質(zhì)鋼W18Cr4V咼速鋼1Crl3不銹鋼ZGMn 13高錳耐磨鋼4Crl4Nil4W2Mo耐熱鋼第六章-有色金屬及其合金、選擇題1.淬火加時效處理是（A）合金強化的主要途經(jīng)。A .變形鋁合金B(yǎng).鑄造鋁合金

17、C .黃銅D.青銅2.黃銅是以（A）為主加元素的銅合金。A .鋅B.硅C .鉛D.鎂3. 以下不屬于常用軸承合金的是（C）A 錫基與鉛基軸承合金 B.銅基軸承合金C.鋅基軸承合金 D. 鋁基軸承合金二、改正題1. 硬鋁合金牌號（如LY12中的數(shù)字“12”表示強度值（用來區(qū)分鋁合金） 2銅合金牌號中，字首“ H”表示青（黃）銅。3. 普通黃銅是銅和鉛（鋅）組成的二元合金。三、簡答題試說明下列有色金屬及合金代號的意思：H70含3 CU70%勺普通黃銅；LY11:以銅為主要合金元素的變形鋁合金；LD7:耐熱鍛鋁合金；QSn 3： 含3 Sn4%含 3 Zn3%勺錫青銅;ZL102 :含3 Sill%

18、13%勺鋁硅系合金；LF21:以Mn為主要合金元素的變形鋁合金;ZH59含3Cu59%fi鑄造黃銅；ZQPb30含3Pb30%勺鑄造青銅；QBe2 :含3Be2（的鈹青銅；ZCuPbSb16-16-2:含 3 Pb16% 含 3 Sb16% 含 3 Zn2%勺鑄造鉛青銅第八章-鑄造、選擇1. 灰鑄鐵中碳元素主要以（B ）形式析出A.球狀石墨 B.片狀石墨C.團(tuán)絮石墨排出型腔中的空氣 有效地補充收縮2. 鑄造中，設(shè)置冒口的目的（D ）A.改善冷卻條件B.C.減少砂型用量D.3.鑄件的最大截面在一端A.分模造型C.整模造型,且為平面,其手工造型可選用（C ）B. 刮模造型D.挖砂造型4. 不是鑄造

19、工藝方案確定的主要內(nèi)容的為（D）A. 鑄件澆注位置和分型面的選擇B. 工藝參數(shù)的確定C. 繪制出鑄造工藝圖D. 對原鑄件結(jié)構(gòu)進(jìn)行改進(jìn)5. 鑄件產(chǎn)生縮松、縮孔的根本原因（ D ）。A.固態(tài)收縮 B.液體收縮C.凝固收縮D.液體收縮和凝固收縮6. 設(shè)計鑄件時，其壁厚應(yīng)（C ）。薄厚均勻D.薄厚相差大些A.盡量厚些B.盡量薄些C.7. 合金的體收縮大，澆注溫度過高，鑄件易產(chǎn)生（B D ）缺陷；合金結(jié)晶溫 度范圍廣，澆注溫度過低，易使鑄件產(chǎn)生（C ）缺陷。A.澆不足與冷隔B.氣孔 C. 應(yīng)力與變形D.縮孔與縮松8. 繪制鑄造工藝圖確定拔模斜度時，其內(nèi)壁斜度關(guān)系時（B ）。A.與外壁斜度相同B.比外壁斜

20、度大 C.比外壁斜度小、填空題1. 鑄鐵可分_灰鑄鐵_、_可鍛鑄鐵_、_球墨鑄鐵_、_蠕墨鑄鐵_等,鑄鐵的組織 取決于_石墨化_的程度。2. 鑄鋼按化學(xué)成分不同，可分為_鑄造碳鋼_和_鑄造合金鋼_兩大類。碳素鑄鋼 按含碳量不同可分為_低碳鑄¥鋼_、_中碳鑄¥鋼_、_高碳鑄鋼_。3. 鑄件的澆注位置是指鑄件在_澆注_時在_鑄型_中所處的位置。它對鑄件的_ 澆注質(zhì)量_影響很大。4. 鑄型的分型面應(yīng)選擇在鑄件_接觸的表面_處,以保證起模；同時分型面應(yīng)盡 量采用_直分型面_以便于造型。5. 當(dāng)鑄件收縮受阻時,就可能發(fā)生_縮松_、_縮孔_等缺陷；因此如輪形鑄件 的輪輻應(yīng)設(shè)計為_奇_數(shù)

21、或做成_旋轉(zhuǎn)專對稱_形狀。三、簡答題1. 一鑄件如圖2-1-2所示三種結(jié)構(gòu),你認(rèn)為哪種更合理？為什么？(a )( b )( c )圖 2-1-2b合理，便于起模。第九章-金屬壓力加工鍛造一、選擇題：1. 大型鍛件的鍛造方法應(yīng)該選用（A）0A.自由鍛 B. 錘上模鍛 C.胎膜鍛2. 鍛造時，胚料的始鍛溫度以不出現(xiàn)（B、C ）為上限；終鍛溫度也不宜過低， 否則會出現(xiàn)（A ）oA.晶粒長大B. 過熱 C. 過燒 D.加工硬化3. 材料經(jīng)過鍛壓后，能提高力學(xué)性能是因為（B ）oA.金屬中雜質(zhì)減少B.出現(xiàn)加工硬化C.晶粒細(xì)小，組織致密4. 為了增大自由鍛件的強度，可以（ A ）oA.設(shè)置加強筋B.增加厚

22、度C.設(shè)置凸臺5. 金屬板材彎曲半徑過小會發(fā)生（C ） oA. 內(nèi)側(cè)裂紋 B.外側(cè)起皺C(jī).外側(cè)裂紋6. 板料彎曲時，應(yīng)使其彎曲圓弧的切線方向與板料的纖維方向（B ）oA. 一致B. 相垂直 C. 無關(guān)系二、填空題：1. 金屬塑性變形的實質(zhì)是晶體內(nèi)部產(chǎn)生了滑移所致_ 02. 金屬的可鍛性是衡量材料在壓力加工時難以程度的工藝性能，金屬的鍛造 性能用金屬的塑性_和_變形抗力來綜合衡量。3. 自由鍛的工序有_基本工序_、_輔助工序_、_精整工序_ o繪制自由鍛件圖要 考慮_鍛件余量_、_鍛件公差_、敷料_ 04. 模鍛主要有_錘上模鍛_、_壓力機(jī)上模鍛_、_胎膜鍛等；與自由鍛相比，其 優(yōu)點是_生產(chǎn)率高

23、，可鍛形狀較復(fù)雜的鍛件，質(zhì)量易控制，加工余量小，消耗金屬少，減少切削加工量_05. 板料沖壓是利用裝在壓力機(jī)上的沖模，使板料產(chǎn)生分離或變形的加工方法，通常是在_冷態(tài)_下進(jìn)行的，所以也稱為_冷沖壓_ 0其基本工序分為_分離工 序_和_變形工序_兩大類。三、簡答題：1.簡述自由鍛、模鍛、板料沖壓的特點及應(yīng)用范圍？自由鍛：通用性好，應(yīng)用廣泛，鍛件質(zhì)量可從 1kg至二三百噸，一般小型鍛 件以成型為主，大型鍛件尤其是重要鍛件（如水輪機(jī)的主軸、曲軸 等）和特殊鋼的鍛造，則以改善內(nèi)部質(zhì)量為主。在重型機(jī)械制造中 自由鍛是特大鍛件的唯一生產(chǎn)方法。模 鍛：生產(chǎn)率高，可鍛形狀較復(fù)雜的鍛件，質(zhì)量易控制，加工余量小，消

24、 耗金屬少，減少切削加工量。主要用于長軸類鍛件（如臺階軸、曲 軸、連桿）和盤類鍛件（如齒輪、法蘭盤）。沖 壓：板料沖壓獲得的沖壓制品具有較高的強度、 剛度、尺寸精度和表面 質(zhì)量，互換性較好；也可以沖壓形狀復(fù)雜的零件，材料消耗少，工 藝過程便于機(jī)械化和自動化，生產(chǎn)率高，成本低。因此，板料沖壓 廣泛應(yīng)用于汽車、航空、電器、儀表以及國防等制造業(yè)。第十章-焊接、選擇題1.電弧焊屬于（B），電阻焊屬于（C）A.釬焊 B. 熔焊 C. 壓焊2. 如圖2-3-1所示截面的橫梁，起焊接次序應(yīng)為（ B ）。A. 1-2-3-4B. 1-3-4-2C. 1-4-3-234D. 1-2-4-33. 焊接應(yīng)力與變形的

25、產(chǎn)生，主要是因為（ C ）。A.材料導(dǎo)熱性差B. 焊接時組織變化C. 局部不均勻加熱與冷卻4. 焊接熱影響區(qū)，在焊接過程中是（ A ）。A.不可避免B. 可以避免 C.不會形成的5. 焊接時即可減少焊接應(yīng)力與變形，又可避免產(chǎn)生冷、熱裂紋的工藝措施之 一是（A ）。A.焊前預(yù)熱B.剛性夾持法C.選用堿性焊條6. 大量生產(chǎn)汽車油箱，用低碳鋼沖壓成半成品，然后焊成油箱，其焊接方法選（C）oA.電阻縫焊B.手工電弧焊C. 氣焊 D. 氬弧焊7. 由碳鋼和硬質(zhì)合金焊成的刀具，其焊接方法（ C ）。A.手工電弧焊 B. 氬弧焊 C.電阻對焊 D.CO2氣體保護(hù)焊8. 有一種汽缸體鑄后有缺陷需要焊補，其焊接方法可選用（ C ）。A.電阻點焊B.CO2氣體保護(hù)C.氣焊.D. 氬弧焊、填空題1. 焊接是通過原子的結(jié)合_和_擴(kuò)散作用_來實現(xiàn)