工程材料與熱加工復習資料

PAGEPAGE4工程材料與熱加工復習資料第1章材料的力學性能一、選擇題1．金屬材料在靜載荷作用下，抵抗變形和破壞的能力稱為__C____。A.塑性 B.硬度 C.強度 D.彈性2．在測量薄片工件的硬度時，常用的硬度測試方法的表示符號是___C___。A.HBSB.HRCC.HVD.HBW3．做疲勞試驗時，試樣承受的載荷為__B_____。A.靜載荷B.交變載荷C.沖擊載荷D.動載荷二、填空題1．金屬塑性的指標主要有斷后伸長率和斷面收縮率兩種。2．金屬的性能包括物理性能、化學性能、工藝性能和力學性能。3．常用測定硬度的方法有壓入法、刻劃法和回跳法測試法。4．材料的工藝性能包括鑄造性能、鍛造性能、焊接性能、切削加工性、熱處理性等。5．零件的疲勞失效過程可分為疲勞裂紋產生、疲勞裂紋擴展、瞬時斷裂三個階段。三、判斷題1．用布氏硬度測試法測量硬度時，壓頭為鋼球，用符號HBS表示。 (√)2．材料的斷裂韌度大于材料的應力場強度因子的，材料的宏觀裂紋就會擴展而導致材料的斷裂。 (×)四、概念及思考題1．硬度，硬度的表示方法。答：（1）硬度：材料在表面局部體積內抵抗變形（特別是塑性變形）、壓痕或刻痕的能力；（2）硬度的表示方法：=1\*GB3①布氏硬度：HBS(鋼頭：淬火鋼球)或HBW（鋼頭：硬質合金球）=2\*GB3②洛氏硬度：HR=3\*GB3③維氏硬度:HV2．韌性，沖擊韌性。3．疲勞斷裂4．提高疲勞強度的途徑。第2章金屬的晶體結構與結晶一、名詞解釋晶體：是指原子（離子、分子）在三維空間有規(guī)則地周期性重復排列的物體；晶格：是指原子（離子、分子）在空間無規(guī)則排列的物體；晶胞：通常只從晶格中選取一個能完全反應晶格特征的、最小的幾何單元來分析晶體中原子的排列規(guī)律，這個最小的幾何單元成為晶胞；晶粒：多晶體中每個外形不規(guī)則的小晶體；晶界：晶粒與晶粒間的界面；共晶轉變：在一定溫度下，由一定成分的液相同時結晶出成分一定的兩個固相的過程；結晶：原子從排列不規(guī)則的液態(tài)轉變?yōu)榕帕幸?guī)則的晶態(tài)的過程。二、問答題1．金屬中常見的晶體結構有哪幾種？答：（1）體心立方晶格（2）面心立方晶格（3）密排六方晶格2．實際晶體的晶體缺陷有哪幾種類型？答：（1）點缺陷（2）線缺陷(3)面缺陷3．固溶體的類型有哪幾種?答：（1）間隙固溶體（2）置換固溶體4．純金屬的結晶是由哪兩個基本過程組成的?答：（1）晶核的形成（2）晶核的長大5．何謂過冷現(xiàn)象和過冷度?過冷度與冷卻速度有何關系？答：（1）過冷現(xiàn)象：金屬的實際結晶溫度低于理論結晶溫度； 過冷度：理論結晶溫度與實際結晶溫度的差；（2）結晶時冷卻速度越大，過冷度就越大，金屬的實際結晶溫度就越低。6．晶粒大小對金屬的力學性能有何影響?細化晶粒的常用方法有哪幾種?答：（1）一般情況下，晶粒越細，金屬的強度、塑性和韌性就越好；（2）①增加過冷度②變質處理③振動或攪拌7．什么是共析轉變？共晶轉變與共析轉變有何異同？答：（1）共析轉變：在恒定的溫度下，由一個特定成分的固相同時分解成兩個成分和結構均不同的新固相的轉變（2）①共晶反應母相是液相，而共析反應的是固相；②共析反應較共晶反應需要更大的過冷度：③共析反應常出現(xiàn)母相與子相的比容不同而產生容積的變化，從而引起大的內應力。第3章鐵碳合金狀態(tài)圖（重點熟悉鐵碳合金狀態(tài)圖）一、名詞解釋1．同素異構轉變：金屬在固態(tài)下隨溫度的改變，由一種晶格轉變?yōu)榱硪环N晶格的現(xiàn)象2.鐵素體（F）：鐵素體是碳在α-Fe中形成的間隙固溶體，體心立方晶格。性能與純鐵相近，塑性、韌性好，強度、硬度低。它在鋼中一般呈塊狀或片狀。奧氏體（A）：奧氏體是碳在γ-Fe中形成的間隙固溶體，面心立方晶格。因其晶格間隙尺寸較大，故碳在γ-Fe中的溶解度較大，有很好的塑性。滲碳體（Fe3C）：鐵和碳相互作用形成的具有復雜晶格的間隙化合物。滲碳體具有很高的硬度，但塑性很差，延伸率接近于零。在鋼中以片狀存在或網(wǎng)絡狀存在于晶界。在萊氏體珠光體（P）：由鐵素體和滲碳體組成的機械混合物。鐵素體和滲碳體呈層片狀。珠光體有較高的強度和硬度，但塑性較差。萊氏體（Ld）：由奧氏體和滲碳體組成的機械混合物。萊氏體中，滲碳體是連續(xù)分布的相，奧氏體呈顆粒狀分布在滲碳體基體上。由于滲碳體很脆，所以萊氏體是塑性很差的組織。二、填空題1．珠光體是由鐵素體和滲碳體組成的機械混合物共析組織)。2．萊氏體是由奧氏體和滲碳體組成的機械混合物(共晶組織)。3．奧氏體在1148℃時碳的質量分數(shù)可達2.11%，在727℃時碳的質量分數(shù)為4.根據(jù)室溫組織的不同，鋼可分為亞共析鋼、共析鋼和過共析鋼。．共析鋼的室溫組織為珠光體；亞共析鋼的室溫組織為鐵素體+珠光體；過共析鋼的室溫組織為珠光索氏體：是在650~600℃溫度之間等溫轉變所得的層片較細的珠光體。屈氏體：是在600~550℃溫度范圍內形等溫轉變所獲得的更細的層片狀珠光體。珠光體片間距越小，相界面積越多，塑性變形的抗力越大，即強度、硬度越高，同時，塑性和韌性也有所改善。6．簡述貝氏體的性能特點。答：上貝氏體：強度、硬度較高，較易引起脆斷；下貝氏體：強度、硬度、塑性和韌性均高于上貝氏體，具有良好的綜合力學性能7．生產中常用的退火方法有哪幾種？各適用于什么場合？答：（1）生產上常用的退火操作有完全退火、等溫退火、球化退火、擴散退火和去應力退火。（2）①完全退火和等溫退火用于亞共析鋼成分的碳鋼和合金鋼的鑄件、鍛件及熱軋型材；有時也用于焊接結構。②球化退火主要用于共析或過共析成分的碳鋼及合金鋼。③擴散退火主要用于合金鋼鑄錠和鑄件；④去應力退火主要用于消除鑄件、鍛件、焊接件、冷沖壓件（或冷拔件）及機加工的殘余內應力。8．舉例說明鋼的淬透性、淬硬深度和淬硬性三者之間的區(qū)別。9．回火的目的是什么？淬火鋼在回火過程中顯微組織發(fā)生哪些變化?答：（1）回火的目的是降低淬火鋼的脆性，減少或消除內應力，使組織趨于穩(wěn)定并獲得所需要的性能。（2）①馬氏體的分解（200℃以下）②殘余奧氏體的轉變（200~300℃）③碳化物的轉變（300~450℃）④滲碳體的長大和鐵素體的再結晶（450℃-Ac1）10．什么叫回火脆性？生產中如何防止回火脆性?答：（1）回火脆性：在某些溫度范圍內回火時，鋼的韌性不僅沒有提高，反而顯著下降的脆化現(xiàn)象；（2）第一類回火脆性不可避免，只能在第二回火脆性中采取措施防止，即提高鋼的純度；小截面工件回火后采用快冷（油冷或水冷）；大截面工件加入一定量的鎢和鉬。11．以下說法是否正確。(1)鋼的淬火冷卻速度愈快，所獲得的硬度愈高，淬透性也愈好。 （×）(2)鋼的合金元素越多，淬火后的硬度越高。 （×）(3)淬火鋼回火后的性能主要取決于回火后的冷卻速度。 （×）12．何謂表面熱處理？表面淬火的目的是什么?常用的表面淬火有哪幾種？（1）表面熱處理：僅對工件表層進行熱處理，以改變表層組織和性能的工藝。（2）表面淬火的目的是使工件表層得到強化，使它具有較高的強度，硬度，耐磨性及疲勞極限，而心部為了能承受沖擊載荷的作用，應具備足夠的塑性與韌性。（3）常用的表面淬火方法有：1.感應加熱表面淬火；2.火焰加熱表面淬火3.激光加熱表面熱處理；4.電接觸加熱表面熱處理。13．滲碳的主要目的是什么？答：主要目的：為了使零件表面具有高的硬度、耐磨性和耐疲勞性，以及心部具有較高的塑性、韌性和足夠的強度。14．滲氮后的性能特點是什么？答：鋼滲氮后可以獲得極高的硬度、高的耐磨性、高的疲勞強度、一定的耐腐蝕性和抗熱性以及熱處理變形小等性能特點第5章工業(yè)用鋼一、雜質元素與合金元素在鋼中的作用二、鋼的分類三、指出下列各鋼牌號的名稱及各符號的含義084565MnT12AZG230-450Q235AQ34540Cr20CrMnTi60Si2MnGCr9CrWMn9SiCrCr12MoVW6Mo5Cr4V23Cr2Mo1Cr130Cr19Ni94Cr9Si2ZGMn133．含碳量對鋼的性能影響很大，低碳鋼、中碳鋼和高碳鋼的含碳量分別為wc≤0.25%、wc=0.25%~0.60%、wc＞0.60%。4．鋼中常存的雜質元素為錳、硅、硫、磷，鋼的質量等級主要以含硫量和含磷量的多少劃分。5．合金鋼按主要用途可分為工程結構用工具鋼、機械結構用工具鋼、合金工具鋼三大類。五、問答題1.合金元素在鋼中的存在形式有哪些？答：（1）固溶體（2）金屬化合物2.刃具鋼有哪些類型；高速鋼的主要性能要求是什么？答：（1）①碳素工具鋼②低合金刃具鋼③高速工具鋼（2）①紅硬性高②硬度和耐磨性高③淬透性優(yōu)良④高速鋼強度比碳素工具鋼高30%~50%5.模具鋼有哪些類型；冷作模具鋼和熱作模具鋼的性能要求有什么不同？答：（1）冷作模具鋼；熱做模具鋼；塑料模具鋼（2）冷作模具鋼較刃具鋼需要更高的耐磨性、更高的強韌性，而且要求淬透性高，熱處理變形應盡可能小。熱作模具鋼的性能要求：①良好的綜合力學性能②高的熱疲勞抗力和耐磨性③淬透性高④導熱性好，減少熱應力并避免行腔表面溫度過高。第6章鑄鐵一、填空題1．鑄鐵與鋼相比，具有鑄造性能好、減摩性能好、缺口敏感性低、耐磨性能好和價格低廉等優(yōu)點。2．碳在鑄鐵中主要有游離化合物和石墨_兩種存在形式。3．影響石墨化的因素是化學成分和冷卻速度。四、簡答題1．什么是鑄鐵?它與鋼相比有什么優(yōu)點?答：（1）鑄鐵：是指一系列主要由鐵、碳和硅組成的合金的總稱；（2）鑄造性能、減摩性能、吸振性能和切削加工性好，缺口敏感性低，鑄件生產工藝簡單、價格低廉，經合金化后還具有良好的耐熱性和耐腐蝕性等2．白口鑄鐵、麻口鑄鐵、灰口鑄鐵的概念。答：白口鑄鐵：指碳主要是以游離碳化物形式出現(xiàn)的鑄鐵，斷口呈白色；麻口鑄鐵：指碳部分以游離碳化物、部分以石墨形式出現(xiàn)的鑄鐵，斷口呈灰白相間；灰口鑄鐵：指碳主要是以石墨形式出現(xiàn)的鑄鐵，斷口呈灰色，3．灰口鑄鐵有哪些類型。答：（1）灰口鑄鐵（2）可鍛鑄鐵（3）球墨鑄鐵（3）蠕墨鑄鐵4．影響鑄鐵石墨化的因素有哪些?答：（1）化學成分（2）冷卻速度5．球墨鑄鐵與相同基體的灰鑄鐵相比，其突出性能特點是什么?答：（1）其突出的性能特點是：具有高的強度和良好的塑性與韌性；（2）還具有灰鑄鐵的減震性、減摩性和小的缺口敏感性等優(yōu)良性能。6．下列牌號各表示什么鑄鐵?牌號中的數(shù)字表示什么意義?(1)HT250：表示灰口鑄鐵，最低抗拉強度是250MPa;(2)QT700-2:表示球墨鑄鐵，最低抗拉強度為700MPa，最低斷后伸長率為2%；(3)KTH330-08：表示黑心可鍛鑄鐵，最低抗拉強度為330MPa，最低斷后伸長率為8%； (4)KTZ450-06：表示珠光體可鍛鑄鐵，最低抗拉強度為450MPa，最低斷后伸長率為6%；(5)RuT420：表示蠕墨鑄鐵，最低抗拉強度為420MPa。第7章非鐵金屬一、填空題1．白銅是銅和鎳金屬組成的的合金。2．青銅是除____鋅_____和____鎳_____元素以外，銅和其它元素組成的合金。3、目前常用的滑動軸承合金組織有軟基體硬質點組織和硬基體軟質點組織兩大類。4．通用硬質合金又稱___萬能硬質合金___。在鎢鈷類硬質合金中，碳化鎢的含量越多，鈷的含量越少，則合金的硬度、紅硬性及耐磨性越___高__，但強度和韌性越___低___三、問答題1．鋁合金分為那兩大類，變形鋁合金有哪4類，常用的鑄造鋁合金有哪些類型。答：（1）變形鋁合金和鑄造鋁合金（2）變形鋁合金分為：防銹鋁合金、硬鋁合金、超硬鋁合金和鍛鋁合金（3）常用的鑄造鋁合金有：鋁硅鑄造合金、鋁銅鑄造合金、鋁鎂鑄造合金和鋁鋅鑄造合金2．銅按化學成分分為哪3大類，銅合金牌號的表示方法。H62、QSn4-3、ZCuSn10P1的含義。答：（1）同按化學成分可分為：黃銅、青銅及白銅（2）加工銅合金：①加工黃銅：漢字+數(shù)字②加工青銅：“Q”+第一主加化學元素符號及含量+其他合金元素含量鑄造銅合金：“Z”+銅元素化學符號+主加元素的化學符號及含量+其它合金元素符號及含量（3）H62：表示質量分數(shù)為62%、余量為鋅的加工黃銅；QSn4-3：表示wsn=4%、其他合金元素wZn=3%、余量為銅的加工錫青銅。ZcuSn10P1:表示錫含量為10%、含磷量為1%、余量為銅的鑄造錫青銅3．滑動軸承合金應具有怎樣的性能和理想組織？答：（1）應具有的性能：①良好的磨合性及較低的摩察系數(shù)：②足夠的抗壓強度、疲勞強度；③好的耐磨性；④足夠的塑性和韌性；⑤良好的耐腐蝕性、導熱性和小的熱膨脹系數(shù)；⑥好的鑄造性能。（2）應具有的理想組織：軟基體硬質點組織和硬基體軟質點組織4．制作刃具的硬質合金材料有哪些類別？常用硬質合金刃具的牌號。答：①鎢鈷類硬質合金（YG+wCo）②鎢鈷鈦類硬質合金(YT+wTiC)③通用硬質合金(YW+順序號)第9章鑄造一、名詞解釋1.鑄造 2.砂型鑄造3.澆注系統(tǒng)4.流動性4.收縮性5.分型面6.起模斜度二、填空題1．收縮的三個階段：液態(tài)收縮、凝固收縮、固態(tài)收縮。2．型砂和芯砂主要由__砂__、粘結劑_和__水___組成。3．造型材料應具備的性能有塑性、耐火性、透氣性、退讓性、潰散性等。4．手工造型方法有：整模造型、分模造型、挖砂造型、假箱造型、活塊造型、三箱造型和刮板造型等。5．澆注系統(tǒng)由澆口杯、直澆道、橫澆道、和內澆道組成。三、問答題1．鑄造生產有哪些優(yōu)缺點?答：（1）較高的適應性；（2）具有良好的經濟性；（3）鑄件力學性能較差，質量不穩(wěn)定。2．選擇鑄件分型面時，應考慮哪些原則?答：(1)應減少分型面的數(shù)量，最好使得鑄件位于下型中；(2)盡量采用平直面作為分型面，少采用曲面作為分型面(3)盡量使鑄件的主要加工面和加工基準面位于同一個沙箱中(4)分型面一般都取在鑄件的最大截面處，充分利用沙箱的高度，不要使模樣在一箱內過高。3.鑄件上產生縮孔的根本原因是什么?順序凝固為什么能避免縮孔缺陷？答：（1）金屬的收縮（2）順序凝固是指鑄件按“薄壁→厚壁→冒口”的順序進行凝固的過程。按照這個凝固順序，使鑄件各個部位均能得到金屬液的充分補縮，最后將縮孔轉移到冒口之中，即可得到無縮孔的致密鑄件。4.冒口和冷鐵有什么作用？如何設置冒口和冷鐵？答：（1）冒口是用以貯存補縮金屬液的空腔；冷鐵是用鑄鐵、鋼或銅等金屬材料制成的，用增大鑄件局部冷卻速度的激冷物；（2）①冒口的尺寸應保證冒口中的金屬液比鑄件需要補償部位的凝固得晚，并有足夠量的金屬液；②冒口的數(shù)目應根據(jù)有效補縮距離和鑄件上需要補縮部位的多少而定；③為增大冒口的有效補償距離L，常與冷鐵配合用，或采用補貼工藝。第10章鍛壓一、名詞解釋1.冷變形強化2.再結晶5.可鍛性6.鍛造流線 7.鍛造比二、填空題1．塑性與變形抗力是衡量鍛造性優(yōu)劣的兩個主要指標，塑性愈高，變形抗力愈小，金屬的可鍛性就愈好。隨著金屬冷變形程度的增加，材料的強度和硬度升高，塑料和韌性下降，使金屬的可鍛性變差。金屬塑性變形過程的實質就是位錯面沿著滑移面運動的過程。隨著變形程度的增加，位錯密度增大，塑性變形抗力下降。４．模鍛分為：錘上模鍛、胎模鍛造。三、判斷題1．細晶粒組織的可鍛性優(yōu)于粗晶粒組織。 (√)2．非合金鋼(碳素鋼)中碳的質量分數(shù)愈低，可鍛性就愈差。 (×)3．零件工作時的切應力應與鍛造流線方向一致。 (×)4．常溫下進行的變形為冷變形，加熱后進行的變形為熱變形。 (×)5．因鍛造之前