工程材料與機(jī)械制造基礎(chǔ)復(fù)習(xí)題(參考)解讀

《機(jī)械制造基礎(chǔ)》復(fù)習(xí)題1.什么叫材料的塑性？塑性有哪兩個指標(biāo)，如何用公式表示？試述塑性的兩個作用。答：塑性是指金屬材料在外力作用下，產(chǎn)生永久變形而不致引起斷裂的性能。指標(biāo)：伸長率δ和斷面收縮率Ψ。公式表示δ=(L1-L0)/L0*100%Ψ=(F0-F1)/F0*100%式中L0—試樣原始長度L1—試樣拉斷后的長度F0—試樣原始橫截面積F1試樣拉斷后的橫截面積作用：1、方便加工2、提高材料的可靠性2．說明下列力學(xué)性能指標(biāo)的名稱、單位、含義：。分別指出哪些指標(biāo)是動載下的力學(xué)性能，哪些是靜載下的力學(xué)性能。答：δb抗拉強(qiáng)度，單位MPa，指金屬材料拉斷前所能承受的最大應(yīng)力。δs屈服極限單位MPa，指出現(xiàn)明顯塑性變形時的應(yīng)力。δ0.2條件屈服強(qiáng)度單位MPa，指試樣產(chǎn)生0.2%殘余塑性變形時的應(yīng)力值。δ-1疲勞強(qiáng)度單位MPa，指最大應(yīng)變力δmax低于某一值時，曲線與橫坐標(biāo)平行，表示循環(huán)周次N可以達(dá)到無窮大，而試樣仍不發(fā)生疲勞斷裂時的交變應(yīng)力值。δ伸長率單位：無δ=（L1-L0/L0）*100%式中L1指試樣拉斷后的長度L0指試樣原始長度ak沖擊韌性單位J/cm2指金屬材料在沖擊載荷作用下，抵抗斷裂的能力。動載荷下的力學(xué)性能：δ-1，ak靜載荷下的力學(xué)性能：δb,δs,δ0.2,δ3.從壓頭的材料、形狀、載荷大小、硬度值計(jì)算方法、應(yīng)用等方面簡要說明布氏硬度、洛氏硬度、微氏硬度三種測量硬度的方法的特點(diǎn)。答：布氏硬度：壓頭材料：淬火鋼球或硬質(zhì)合金球、形狀：球形、載荷大小：3000kgf、硬度值計(jì)算方法：載荷除以壓痕表面積的值、應(yīng)用：鑄鐵、有色金屬、低合金結(jié)構(gòu)鋼等毛坯材料。洛氏硬度：壓頭材料：頂角為120°的金剛石圓錐壓頭、形狀：圓錐形、載荷大?。?5kg或150kg、硬度值計(jì)算方法：HRC=130-k/0.002、應(yīng)用：淬火鋼、調(diào)質(zhì)鋼等成品件。維氏硬度：壓頭材料：錐面夾角為136°的金剛石四棱錐體壓頭、形狀：四棱錐體、載荷大?。阂欢ㄝd荷、硬度值計(jì)算方法：載荷除以壓痕表面積的值、應(yīng)用：從極軟到極硬的薄片金屬材料、表面淬硬層、滲碳層等。4.畫出純鐵從液態(tài)冷卻下來的冷卻曲線，分別指出純鐵冷卻到室溫時發(fā)生哪些轉(zhuǎn)變？哪個轉(zhuǎn)變是體積增大的，為什么？答：在1394°C時，δ-Fe轉(zhuǎn)變?yōu)棣?Fe,在912°C時，γ-Fe轉(zhuǎn)變?yōu)棣?Fe。γ-Fe轉(zhuǎn)變?yōu)棣?Fe時體積增大，因?yàn)棣?Fe是面心立方晶格，α-Fe是體心立方晶格，當(dāng)面心立方晶格轉(zhuǎn)變?yōu)轶w心立方晶格時，由于致密度減小而使體積膨脹。5.什么叫過冷和過冷度，說明過冷度的大小對金屬結(jié)晶的影響。如何在結(jié)晶過程中細(xì)化晶粒？答:過冷指液態(tài)金屬冷卻到理論結(jié)晶溫度下才開始結(jié)晶的現(xiàn)象。過冷度指理論結(jié)晶溫度（T0）與實(shí)際結(jié)晶溫度（Tn）的差。過冷度越大，晶粒越小。如何細(xì)化晶粒：1、在鑄造生產(chǎn)中采用變質(zhì)處理2、對于固態(tài)金屬，可以用熱處理或壓力加工的方法?？椇统叽纾@對提高零件的精度是很重要的一道工序。（2）應(yīng)修改，表面滲碳處理。15.現(xiàn)有40Cr鋼制造的機(jī)床主軸，心部要求良好的強(qiáng)韌性（200～300HBS），軸頸處要求硬而耐磨（54～58HRC），試問：（1）應(yīng)進(jìn)行哪種預(yù)處理和最終熱處理？（2）熱處理后各獲得什么組織？（3）熱處理工序在加工工藝路線中位置如何安排？答：（1）正火，調(diào)質(zhì)處理。（2）珠光體，鐵素體；回火索氏體。（3）下料、鍛造、正火、機(jī)加工、調(diào)制處理。16.請為以下零件選材，并說明理由，寫出其常用成型方法、熱處理工藝以及熱處理以后的組織（注：不需熱處理的就寫不熱處理）。1)傳動大齒輪（候選材料：60Si2Mn，ZG450，T10）2)高速鋼刀頭（候選材料：W18Cr4V，65Mn，20）3)機(jī)床床身（候選材料：T10、QT450-17，HT200）4)鋼鋸條（候選材料：T10、QT450-17，HT200）5)橋梁鋼（候選材料：15MnVN，45，ZL102）6)冷作模具鋼（候選材料：15，Cr12,2A12）7)汽車曲軸（候選材料：T10、QT450-17，HT200）8)教室里的桌椅支架（候選材料：T10、Q215，HT200）9)不銹鋼菜刀（1Cr8Ni9Ti，4Cr13，1Cr17）10)滾動軸承（55，GCr15，1Cr17Al5）答：（1）ZG450鑄鋼，高強(qiáng)度，形狀復(fù)雜成型方法：鑄造熱處理工藝及組織：正火，表面淬火和低溫回火，回火馬氏體（2）W18Cr4V高速工具鋼，紅硬性好。成型方法：鍛造熱處理工藝及組織：球化退火，淬火和低溫回火，回火馬氏體（3）HT200灰鑄鐵，減磨性好，減震性強(qiáng)。成型方法：鑄造（4）T10碳素工具鋼，硬度高，耐磨性好。成型方法：鍛造熱處理工藝及組織：球化退火，淬火和低溫回火，回火馬氏體（5）15MnVN低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼，良好的塑韌性和焊接性能，耐蝕性也較好。成型方法：熱軋熱處理工藝及組織：調(diào)質(zhì)，回火索氏體（6）Cr12冷作模具鋼，具有高強(qiáng)度、較好的淬透性和良好的耐磨性。成型方法：鍛造熱處理工藝及組織：淬火和低溫回火，回火馬氏體（7）QT450-17球墨鑄鐵，韌性和塑性較高。成型方法：鑄造熱處理工藝及組織：正火，石墨+較多的珠光體+鐵素體（8）Q215碳素結(jié)構(gòu)鋼，具有高的塑性、韌性和焊接性能，良好的壓力加工性能。成型方法：熱軋。（9）4Cr13合金工具鋼，高硬度及高耐磨性。成型方法：鍛造熱處理工藝及組織：淬火和低溫回火，回火馬氏體（10）GCr15合金量具鋼，高硬度，高耐磨性。成型方法：鍛造熱處理工藝及組織：淬火，低溫回火，回火馬氏體17.球化退火和完全退火分別適用什么范圍含碳量的鋼，退火時應(yīng)分別加熱到什么溫度區(qū)間，退火后獲得的組織分別是什么？分別解釋為什么能獲得這樣的組織？答：（過共析鋼）球化退火：適用于含碳量0.77%-2.11%的鋼，加熱到Ac1以上20-30℃，球狀或顆粒狀的碳化物。原因：片狀滲碳體發(fā)生不完全溶解斷開成細(xì)小的鏈狀或點(diǎn)狀，形成均勻的顆粒狀滲碳體。（亞共析鋼）完全退火：適用于含碳量0-0.77%的鋼，加熱到Ac3以上30-50℃，鐵素體+珠光體。原因：接近平衡狀態(tài)的組織。18.比較下列鑄造工藝和方法中獲得的鑄件晶粒的大小1）低溫澆注和高溫澆注；2）砂型鑄造和金屬型鑄造；3）結(jié)晶時攪拌與不攪拌；4）變質(zhì)處理與非變質(zhì)處理；5）厚壁與薄壁鑄件.答：（1）高溫澆注比低溫澆注的鑄件晶粒大（2）砂型鑄造比金屬型鑄造的鑄件晶粒大（3）結(jié)晶時不攪拌比攪拌的鑄造晶粒大（4）非變質(zhì)處理比變質(zhì)處理的鑄件晶粒大（5）厚壁比薄壁鑄件的鑄件晶粒大19.什么叫冷變形強(qiáng)化？冷變形金屬在回復(fù)和再結(jié)晶過程中組織和性能是如何變化的。答：塑性變形后，金屬的強(qiáng)度、硬度提高，塑性、韌性下降的現(xiàn)象，稱為“冷變形強(qiáng)化”?；貜?fù)：組織變化：顯微組織仍為纖維狀，無可見變化;性能變化:強(qiáng)度、硬度略有下降，塑性略有提高。再結(jié)晶：組織變化:變形晶粒通過形核長大，逐漸變?yōu)樾碌臒o畸變的等軸晶粒；性能變化：強(qiáng)度、硬度明顯下降，塑性明顯提高。20.什么叫流線組織，是如何形成的，齒輪中流線組織的方向應(yīng)與徑向還是軸向一致。板料彎曲時，流線組織方向與彎曲線方向是什么關(guān)系。(如用語言難以描述，用圖表示也可以)答：鋼錠在拔長和軋制過程中，鋼錠內(nèi)部的雜質(zhì)隨著金屬的變形而沿著縱向伸長形成的流線狀組織。齒輪中：徑向一致。板料彎曲時：方向一致。21.簡述熔焊的焊接接頭的組成，微觀組織和性能特點(diǎn)。答：（1）焊縫柱狀晶的鑄態(tài)組織易產(chǎn)生熱裂紋（2）熔合區(qū)組織成分不均勻力學(xué)性能不好（3）熱影響區(qū)：①過熱區(qū)組織粗大塑性、韌性明顯下降。②正火區(qū)正火組織力學(xué)性能優(yōu)于母材。③部分變相區(qū)組織不均勻力學(xué)性能稍差。22.簡述鋼的焊接工藝性的影響因素。分別簡述低碳鋼，中碳鋼、高碳鋼焊接工藝特點(diǎn)。答：化學(xué)成分。低碳鋼：一般沒有淬硬傾向，不易產(chǎn)生裂紋，對焊接熱不敏感，焊接性良好。中碳鋼：有一定淬硬傾向，在近縫區(qū)容易產(chǎn)生淬硬組織和冷裂紋，焊縫中易產(chǎn)生熱裂，焊接性為中等。高碳鋼：淬硬傾向和裂紋敏感性大，焊接性差。23.鑄鐵是按什么分類的，各有什么性能特點(diǎn)，分別舉例說明各自的應(yīng)用場合。答：根據(jù)碳在鑄鐵中存在的形式。（1）白口鑄鐵硬而脆很少用于制造零件（2）麻口鑄鐵硬而脆很少應(yīng)用（3）灰口鑄鐵較好的力學(xué)性能廣泛用于工業(yè)中24.簡述熔化焊、釬焊、壓力焊的工藝特點(diǎn)及其應(yīng)用場合。答：熔化焊；將被焊固體局部加熱到融熔化狀態(tài)，通常還需填充材料以形成共同熔池，然后冷卻結(jié)晶成一體的焊接方法稱為熔焊。應(yīng)用場合：幾乎任何場合。釬焊：釬焊是利用熔點(diǎn)比工件低的釬料金屬護(hù)或合金作填充金屬，適當(dāng)加熱后，利用液態(tài)釬料在固態(tài)母材之間擴(kuò)散，冷凝后形成牢固接頭的焊接方法。應(yīng)用場合：薄板，軸類。壓力焊：壓力焊是將焊件接頭處局部加熱到高溫塑性狀態(tài)