工程材料與成形技術(shù)基礎(chǔ)課后部分習(xí)題及答案

弟一早2.圖1-79為五種材料的應(yīng)力-應(yīng)變曲線：①45鋼，②鋁青銅，③35鋼，④硬鋁，⑤純銅。試問：當(dāng)外加應(yīng)力為300MPa時(shí)，各材料處于什么狀態(tài)？有一用35鋼制作的桿，使用中發(fā)現(xiàn)彈性彎曲較大，如改用45鋼制作該桿，能否減少彈性變形？有一用35鋼制作的桿，使用中發(fā)現(xiàn)塑性變形較大，如改用45鋼制作該桿，能否減少塑性變形？答：(1)①45鋼：彈性變形②鋁青銅：塑性變形③35鋼：屈服狀態(tài)④硬鋁：塑性變形⑤純銅：斷裂。(2)不能，彈性變形與彈性模量E有關(guān)，由E=Q/￡可以看出在同樣的條件下45鋼的彈性模量要大，所以不能減少彈性變形。(3)能，當(dāng)35鋼處于塑性變形階段時(shí)，45鋼可能處在彈性或塑性變形之間，且無論處于何種階段，45鋼變形長度明顯低于35鋼，所以能減少塑性變形。4.下列符號表示的力學(xué)性能指標(biāo)的名稱和含義是什么？ob、os、。0.2、。-1、b、ak、HRC、HBS、HBW答：ob抗拉強(qiáng)度，是試樣保持最大均勻塑性的極限應(yīng)力。os屈服強(qiáng)度，表示材料在外力作用下開始產(chǎn)生塑性變形時(shí)的最低應(yīng)力。o0.2條件屈服強(qiáng)度，作為屈服強(qiáng)度的指標(biāo)。0-1疲勞強(qiáng)度，材料循環(huán)次數(shù)N次后達(dá)到無窮大時(shí)仍不發(fā)生疲勞斷裂的交變應(yīng)力值。S伸長率，材料拉斷后增加的變形長度與原長的比率。HRC洛氏硬度，表示用金剛石圓錐為壓頭測定的硬度值。HBS布氏硬度，表示用淬硬鋼球?yàn)閴侯^測定的硬度值。HBW布氏硬度，表示用硬質(zhì)合金為壓頭測定的硬度值。.什么是固溶強(qiáng)化？造成固溶強(qiáng)化的原因是什么？答：形成固溶體使金屬強(qiáng)度和硬度提高，塑性和韌性略有下降的現(xiàn)象稱為固溶強(qiáng)化。固溶體隨著溶質(zhì)原子的溶入晶格發(fā)生畸變。晶格畸變隨溶質(zhì)原子濃度的提高而增大。晶格畸變增大位錯(cuò)運(yùn)動的阻力，使金屬的滑移變形變得更加困難，從而提高合金的強(qiáng)度和硬度。.將20kg純銅與30kg純鎳熔化后緩慢冷卻到如圖1-80所示溫度T1,求此時(shí)：(1)兩相的成分；(2)兩相的重量比；(3)各相的相對重量(4)各相的重量。

解：（1）兩相的成分同相；WmlS-80%國解：（1）兩相的成分同相；WmlS-80%國1-80習(xí)題9用慳產(chǎn)（60-45）/（30-45）-3/7液相：Wk需=45X ；Wl-(80*60)/(30-45)-1/7⑶兩相的演量比 ?W)分相的受量同相/液和■ |液相：Ql7”乂50^2隊(duì)S7kg(6OT5)〃g0T0)T〃㈣相：Q.-3/7x50-2i^3kg.某合金如圖IT1所示：（1）標(biāo)出 '\①-③-區(qū)域中存在的相；（2）標(biāo)出④“⑤區(qū)域中的組織；⑶相圖中包括哪幾種轉(zhuǎn)變？寫出它們的反應(yīng)式.L—*L+yL+Y-Y勻晶轉(zhuǎn)變—［口+B］共析共析轉(zhuǎn)變0［—a+pn脫溶轉(zhuǎn)6fB+aEI脫溶轉(zhuǎn)動廝習(xí)題1019.指出下列工件淬火與回火溫度，并說明回火后獲得的組織：動廝習(xí)題10（1）45鋼小軸（要求綜合力學(xué)性能好）；（2）60鋼彈簧；（3）T12鋼銼刀。答：（1）AC3+（30-50）℃淬火，（820-840）℃回火（高溫），回火索氏體。（2）（400-600）℃淬火，（350-500）℃回火（中溫），回火托氏體。（3）（760-780）℃淬火，250℃以下回火（低溫），回火馬氏體。20.有兩種高強(qiáng)度螺栓，一種直徑為10mm,另一種直徑為30mm,都要求有較高的綜合力學(xué)性能：ob>800MPa,akN600KJ/m2。試問應(yīng)選擇什么材料與熱處理工藝。

答：直徑10mm螺栓：45鋼，850℃淬火+520℃水冷回火；直徑30mm螺栓：40Cr,(840-880)℃鹽浴淬火+(540-650)℃回火保溫20-30分鐘。第二*早2.灰鑄鐵流動性好的主要原因是什么？提高金屬流動性的主要工藝措施是什么？答：灰鑄鐵流動性好的原因是石墨呈片狀形式存在，碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)高，有共晶成分，熔點(diǎn)較低。提高金屬流動性的主要工藝措施是較高的澆注溫度。4.定向凝固和同時(shí)凝固方法分別解決哪種鑄造缺陷？請舉例各分析幾種應(yīng)用情況。答：①定向凝固解決的缺陷：冒口補(bǔ)縮作用好，可防止縮孔和縮松，鑄件致密。同時(shí)凝固解決的缺陷：凝固期間不容易產(chǎn)生熱裂，凝固后也不易引起應(yīng)力變形，由于不用冒口或冒口很小而節(jié)省金屬，簡化工藝，減少工作量。②正確布置澆注系統(tǒng)的引入位置，確定合理的澆注工藝；采用冒口；采用補(bǔ)貼；采用具有不同蓄熱系數(shù)的造型材料或冷缺。9.鑄件、模樣、零件三者在尺寸上有何區(qū)別，為什么？答：模樣是考慮收縮率后將零件尺寸按一定比例放大后所做的，相當(dāng)于我們常說的模子；然后用模樣做成鑄型，做好后將模樣取出，進(jìn)行澆注；就做出來鑄件。鑄件相當(dāng)于零件的毛坯，由于考慮到加工因素，因此鑄件的尺寸要比較零件大如果去掉澆冒口后進(jìn)行一定加工后就是零件了所以三者的尺寸關(guān)系為：模樣,鑄件〉零件12.如圖2-47(a)、(b)所示鑄件，分別指出單件和大批生產(chǎn)造型方法并繪出鑄造工藝圖。其余& 打傘，勺其印. 其余& 打傘，勺其印. 儂,5肛/2*__5^__.名稱：加抽管接尖材料：KTI50名稱：加抽管接尖材料：KTI50質(zhì)量：2kg名稱：接叉材料：UTSOOJH：S,Sk^上晦入學(xué)帽魯尊制作13：如圖2-4甌E示粘琰座鑄件，材料為HT2BU,語分別作出！口大批大量生產(chǎn)，篦「單件生聲鑄虹藝年14.加圖2-49支撐臺零件，WET200,請分別畫出單件生產(chǎn)和大批生產(chǎn)的春造工藝圖.木汁HI用F3-Kj未注同出照?而二Irlr木汁HI用F3-Kj未注同出照?而二Irlr15.圖2-60為支座零件圖，材料為HT200,請分別畫出大批生產(chǎn)和單件生產(chǎn)的鑄造工藝圖。④Ji4司審④Ji4司審10⑴方案I沿底板中心線分型，即采用分模造型。優(yōu)點(diǎn)：底面上110mm凹槽容易鑄出，軸孔下芯方便，軸孔內(nèi)凸臺不妨礙起模。缺點(diǎn)：底板上四個(gè)凸臺必須采用活塊，同時(shí)，鑄件易產(chǎn)生錯(cuò)型缺陷，飛翅清理的工作量大。此外，若采用木模，加強(qiáng)筋處過薄，木模易損壞。⑵方案H沿底面分型，鑄件全部位于下箱，為鑄出110mm凹槽必須采用挖砂造型。方案H克服了方案工的缺點(diǎn)，但軸孔內(nèi)凸臺妨礙起模，必須采用兩個(gè)活塊或下型芯。當(dāng)采用活塊造型時(shí)，q30mm軸孔難以下芯。

（3）方案m沿110mm凹槽底面分型。優(yōu)缺點(diǎn)與方案H類同，僅是將挖砂造型改用分模造型或假箱造型，以適應(yīng)不同的生產(chǎn)條件。可以看出，方案n、m的優(yōu)點(diǎn)多于方案I。⑴單件、小批生產(chǎn)由于軸孔直徑較小、勿需鑄出，而手工造型便于進(jìn)行挖砂和活塊造型，此時(shí)依靠方案n分型較為經(jīng)濟(jì)合理。⑵大批量生產(chǎn)機(jī)器造型難以使用活塊，故應(yīng)采用型芯制出軸孔內(nèi)凸臺。采用方案ni從110nlm凹槽底面分型，以降低模板制造費(fèi)用。方型芯的寬度大于底板，以便使上箱壓住該型芯，防止?jié)沧r(shí)上浮。若軸孔需要鑄出，采用組合型芯即可實(shí)現(xiàn)。格—*金弟二早試擬定如圖A的所示零件的自由鍛工藝視程（鍛件圖二變形工凈、計(jì)算坯料尺寸）o(b)圖3—5g自由鍛零件

卜海大學(xué)躲售現(xiàn)射偉5.請分別畫出下列(b)圖3—5g自由鍛零件

卜海大學(xué)躲售現(xiàn)射偉5.請分別畫出下列3種連桿的模鍛件圖11.能否將沖制孔徑為。40+0」6mm工件的沖孔模改制成沖制外徑為MO.工件的落料模?洛料： D凹=（Dmax-x4）+3凹D凸=（D凹一min）-3凸沖孔： d—（dmin+x^）-3凸d凹=（d+Zmin）+3凹可見：凸凸落料時(shí)凹模直徑是最小的，主要為了磨損到一定程度，沖裁件還可用；同理，沖孔時(shí)凸模尺寸是最大的，凸?？筛?，但凹模不能改。因?yàn)槿魧_孔模改成落料模，則d凹>D凹，間隙落在凹模上，尺寸太大。15在成批大量生產(chǎn)外徑為40mm,內(nèi)徑為20mm,板厚為4mm,精度為IT9的墊圈時(shí)，請示意畫出（1）連續(xù)模，（2）復(fù)合模簡圖，請計(jì)算凸凹模尺寸并標(biāo)在簡圖上。已知：沖裁件公差為0.02mm,凹模公差為0.01mm,凸模公差為0.01mm。（按照尺寸入體原則）Dmax=40mm,dmin=20mm,Zmin=4X6%=0.24A=0.02mm,x=l,6=0.01mm,6=0.01mm落料：凹凸D=（Dmax-xA）+6凹=（40-1X0.02）+o.oi=39.98+o.oimmD：=（口；4出）_6凸=（39,98-0,24）_00=39.74001mm沖孔：~凸=93+*4）_6凸=（20+002）-0.01 20,02-0.01mmd=（d+Zmin）+6凹=（20.02+O.24）+o.oi=2O.26+o.oimm?中孔巴模6g.落料眄模玨料怛書■理必才由<=1詞面黏沖壓至圉窿堂慢沖孔薄料復(fù)合模上浴出華勒導(dǎo)號*唐?中孔巴模6g.落料眄模玨料怛書■理必才由<=1詞面黏沖壓至圉窿堂慢沖孔薄料復(fù)合模上浴出華勒導(dǎo)號*唐第四章.焊接接頭的組織和性能如何？答：（1）焊縫金屬區(qū)：熔焊時(shí)，在凝固后的冷卻過程中，焊縫金屬可能產(chǎn)生硬，脆的淬硬組織甚至出現(xiàn)焊接裂紋。（2）熔合區(qū)：該區(qū)的加熱溫度在固、液相之間，由鑄態(tài)的組織和過熱組織構(gòu)成可能出現(xiàn)液硬組織，該區(qū)的化學(xué)成分和組織都很不均勻，力學(xué)性能很差，是焊接接頭中最薄弱的部位之一，常是焊接裂縫發(fā)源地。（3）熱影響區(qū)：a.過熱區(qū)：此區(qū)的溫度X圍為固相線至1100℃，寬度約1-3mm，由于溫度高，顆粒粗大，使塑性和韌性降低。b.相變重組晶區(qū)：由于金屬發(fā)生了重組晶，隨后在空氣中冷卻，因此可以得到均勻細(xì)小的正火組織。c.不完全重組晶區(qū)：由于部分金屬發(fā)生了重組晶，冷卻后可獲得細(xì)化的鐵素體和珠光體，而未重結(jié)晶的部分金屬則得到粗大的鐵素體。焊縫與熱影響的大小和組織性能變化的程度取決于焊接方法，焊接規(guī)X，接頭形式等因素。

.焊接低碳鋼時(shí)，其熱影響區(qū)的組織性能有什么變化？答：低碳鋼的WcvO.25%,焊接性良好，焊接時(shí)，沒有淬硬，冷裂傾向，主要組織性能變化為：（1）過熱區(qū)晶粒粗大，塑性和韌性降低。（2）相變重晶區(qū)產(chǎn)生均勻細(xì)小正火組織，力學(xué)性能良好。（3）不完全重晶區(qū)有鐵素體、珠光體，力學(xué)性能不均勻。.產(chǎn)生焊接熱裂紋和冷裂紋的原因是什么，如何減少和防止？答：熱裂紋是高溫下焊縫金屬和焊縫熱影響區(qū)中產(chǎn)生的沿晶裂紋、冷裂紋是由于材料在室溫附近溫度下脆化而形成的裂紋.熱裂紋的減少和防止:控制母材和焊材雜質(zhì)的含量。冷裂紋的減少和防止：預(yù)熱和焊裂后熱處理。5000圖4—34悴接梁結(jié)構(gòu).如圖所示焊接梁結(jié)構(gòu)，材料為Q235A鋼,成批生產(chǎn)?，F(xiàn)有鋼板最大長度為250Omni,試確定：（1）腹板，翼板接縫位置；（2）各類焊提的焊接順序.5000圖4—34悴接梁結(jié)構(gòu).用長5000mm寬1200mm的鋼板生產(chǎn)圖畔34中壓客器：材料為16MnVR,筒身壁厚為12mln,封頭14n皿、管接頭厚7nnib人孔圈20ML試確定：①焊縫位置；②焊接方法；③焊接順序口1/輸入管JIV1119皿一 ————.2IV3VVJ\□上輸出管= 30Go