还剩6页未读,继续阅读
文本内容:
《机械制造基础》复习题
1.什么叫材料的塑性?塑性有哪两个指标,如何用公式表示?试述塑性的两个作用答塑性是指金属材料在外力作用下,产生永久变形而不致引起断裂的性能指标伸长率δ和断面收缩率Ψ公式表示δ=L1-L0/L0*100%Ψ=F0-F1/F0*100%式中L0—试样原始长度L1—试样拉断后的长度F0—试样原始横截面积F1试样拉断后的横截面积作用
1、方便加工
2、提高材料的可靠性2.说明下列力学性能指标的名称、单位、含义分别指出哪些指标是动载下的力学性能,哪些是静载下的力学性能答δb抗拉强度,单位MPa,指金属材料拉断前所能承受的最大应力δs屈服极限单位MPa,指出现明显塑性变形时的应力δ
0.2条件屈服强度单位MPa,指试样产生
0.2%残余塑性变形时的应力值δ-1疲劳强度单位MPa,指最大应变力δmax低于某一值时,曲线与横坐标平行,表示循环周次N可以达到无穷大,而试样仍不发生疲劳断裂时的交变应力值δ伸长率单位无δ=(L1-L0/L0)*100%式中L1指试样拉断后的长度L0指试样原始长度ak冲击韧性单位J/cm2指金属材料在冲击载荷作用下,抵抗断裂的能力动载荷下的力学性能δ-1,ak静载荷下的力学性能δbδsδ
0.2δ
3.从压头的材料、形状、载荷大小、硬度值计算方法、应用等方面简要说明布氏硬度、洛氏硬度、微氏硬度三种测量硬度的方法的特点答布氏硬度压头材料淬火钢球或硬质合金球、形状球形、载荷大小3000kgf、硬度值计算方法载荷除以压痕表面积的值、应用铸铁、有色金属、低合金结构钢等毛坯材料洛氏硬度压头材料顶角为120°的金刚石圆锥压头、形状圆锥形、载荷大小75kg或150kg、硬度值计算方法HRC=130-k/
0.
002、应用淬火钢、调质钢等成品件维氏硬度压头材料锥面夹角为136°的金刚石四棱锥体压头、形状四棱锥体、载荷大小一定载荷、硬度值计算方法载荷除以压痕表面积的值、应用从极软到极硬的薄片金属材料、表面淬硬层、渗碳层等
4.画出纯铁从液态冷却下来的冷却曲线,分别指出纯铁冷却到室温时发生哪些转变?哪个转变是体积增大的,为什么?答在1394°C时,δ-Fe转变为γ-Fe在912°C时,γ-Fe转变为α-Feγ-Fe转变为α-Fe时体积增大,因为γ-Fe是面心立方晶格,α-Fe是体心立方晶格,当面心立方晶格转变为体心立方晶格时,由于致密度减小而使体积膨胀
5.什么叫过冷和过冷度,说明过冷度的大小对金属结晶的影响如何在结晶过程中细化晶粒?答:过冷指液态金属冷却到理论结晶温度下才开始结晶的现象过冷度指理论结晶温度(T0)与实际结晶温度(Tn)的差过冷度越大,晶粒越小如何细化晶粒
1、在铸造生产中采用变质处理
2、对于固态金属,可以用热处理或压力加工的方法
6.常见的金属晶格类型有哪几种?奥氏体和淬火获得的马氏体中的铁是什么晶格类型?答体心立方晶格、面心立方晶格、密排六方晶格面心立方晶格
7.按晶体结构的基本属性分,固态合金中的相分为哪两大类?分别在合金中起什么强化作用指出珠光体中的两个强化相分别是什么,各属于哪种?答固溶体,金属化合物分别起固溶强化和弥散强化珠光体中的两个强化相分别指F和Fe3C各属于固溶强化和弥散强化
8.简述共晶体和共析体的异同,指出它们分别发生在钢还是铸铁的冷却过程中答共同点都是在恒温下产生的不同点共晶体是在液相下生成的晶体,共析体是在固相下生成的晶体共晶体发生在铸铁的冷却过程中,共析体发生在钢的冷却过程中
9.阐述钢中的含碳量对钢的力学性能(硬度、抗拉强度、塑性)是如何影响的答钢中的含碳量越高,硬度越大,塑性越差,当Wc≤0.9% 时,随着含碳量的增加,钢的强度增加;当Wc>
0.9%时,随着含碳量的增加,钢的强度降低
10.简述45钢和T10钢的结晶过程,指出室温下的组织分别是什么答45钢室温下的组织为铁素体和珠光体,T10钢室温下的组织为珠光体和二次网状渗碳体
11.什么叫马氏体转变,简述马氏体转变的特点答如果将奥氏体以极大的冷却速度快速冷到Ms以下,使其冷却曲线不与C曲线相遇,称为马氏体转变特点
1、发生马氏体型转变时,过冷度极大,转变温度很低奥氏体只能进行非扩散性相变
2、奥氏体向马氏体转变无孕育期
3、马氏体形成速度极快,接近声速
4、奥氏体转变成马氏体后,钢件形成很大的的内应力
5、奥氏体转变为马氏体具有不彻底性
12.钢的表面淬火和表面渗碳分别使用什么原理、方法和手段使钢的表面获得高硬度,而心部保持高韧性的?答钢的表面淬火它是将工件表面进行快速加热,使其奥氏体化并快速冷却获得表层一定深度的马氏体组织,而心部组织保持不变钢的表面渗碳向钢的表层渗入活性碳原子,增加零件表层含碳量并得到一定渗碳层深度的化学热处理工艺通过随后的淬火和低温回火,可提高零件表面硬度和耐磨性,增加零件的疲劳抗力,而心部仍保持足够的强度和韧性
13.试述共析碳钢在连续冷却时,炉冷、空冷、油冷和水冷分别获得什么组织,这些组织具有什么样的性能特点答炉冷珠光体性能特点强度低,韧性好;空冷珠光体性能特点强度低,韧性好;油冷和水冷都获得淬火马氏体组织性能特点硬度高,冲击韧性差
14.某柴油机的凸轮轴,要求表面有高的硬度HRC50,而心部具有良好的韧性αku40J原来用45钢调质处理,再在凸轮表面进行高频淬火,最后低温回火现因45钢已用完,拟改用20钢代替,试说明1原45钢各热处理工序的作用2改用20钢后,其热处理工序是否应进行修改?采用何种热处理工艺最恰当?答
(1)正火是为了消除锻造时的内应力,均匀组织,细化晶格,提高综合力学性能,为后面的机械加工做准备; 调质是为了消除粗加工时的内应力,使钢的性能,材质得到很大程度的调整,其强度、塑性和韧性都较好,经过调质的材料具有良好的综合机械性能; 局部表面淬火是为了使轴的表面增加硬度、增加耐磨性,达到表面增加硬度,内部保持韧性,可以使轴能够承受冲击强度; 低温回火,也可以称为时效处理,其目的是为了消除残余应力,稳定钢材组织和尺寸,这对提高零件的精度是很重要的一道工序
(2)应修改,表面渗碳处理
15.现有40Cr钢制造的机床主轴,心部要求良好的强韧性(200~300HBS),轴颈处要求硬而耐磨(54~58HRC),试问
(1)应进行哪种预处理和最终热处理?
(2)热处理后各获得什么组织?
(3)热处理工序在加工工艺路线中位置如何安排?答
(1)正火,调质处理
(2)珠光体,铁素体;回火索氏体
(3)下料、锻造、正火、机加工、调制处理
16.请为以下零件选材,并说明理由,写出其常用成型方法、热处理工艺以及热处理以后的组织(注不需热处理的就写不热处理)1传动大齿轮(候选材料60Si2Mn,ZG450,T10)2高速钢刀头(候选材料W18Cr4V,65Mn,20)3机床床身(候选材料T
10、QT450-17,HT200)4钢锯条(候选材料T
10、QT450-17,HT200)5桥梁钢(候选材料15MnVN,45,ZL102)6冷作模具钢(候选材料15,Cr122A12)7汽车曲轴(候选材料T
10、QT450-17,HT200)8教室里的桌椅支架(候选材料T
10、Q215,HT200)9不锈钢菜刀(1Cr8Ni9Ti,4Cr13,1Cr17)10滚动轴承(55,GCr15,1Cr17Al5)答
(1)ZG450铸钢,高强度,形状复杂成型方法铸造热处理工艺及组织正火,表面淬火和低温回火,回火马氏体
(2)W18Cr4V高速工具钢,红硬性好成型方法锻造热处理工艺及组织球化退火,淬火和低温回火,回火马氏体
(3)HT200灰铸铁,减磨性好,减震性强成型方法铸造
(4)T10碳素工具钢,硬度高,耐磨性好成型方法锻造热处理工艺及组织球化退火,淬火和低温回火,回火马氏体
(5)15MnVN低合金高强度结构钢,良好的塑韧性和焊接性能,耐蚀性也较好成型方法热轧热处理工艺及组织调质,回火索氏体
(6)Cr12冷作模具钢,具有高强度、较好的淬透性和良好的耐磨性成型方法锻造热处理工艺及组织淬火和低温回火,回火马氏体
(7)QT450-17球墨铸铁,韧性和塑性较高成型方法铸造热处理工艺及组织正火,石墨+较多的珠光体+铁素体
(8)Q215碳素结构钢,具有高的塑性、韧性和焊接性能,良好的压力加工性能成型方法热轧
(9)4Cr13合金工具钢,高硬度及高耐磨性成型方法锻造热处理工艺及组织淬火和低温回火,回火马氏体
(10)GCr15合金量具钢,高硬度,高耐磨性成型方法锻造热处理工艺及组织淬火,低温回火,回火马氏体
17.球化退火和完全退火分别适用什么范围含碳量的钢,退火时应分别加热到什么温度区间,退火后获得的组织分别是什么?分别解释为什么能获得这样的组织?答(过共析钢)球化退火适用于含碳量
0.77%-
2.11%的钢,加热到Ac1以上20-30℃,球状或颗粒状的碳化物原因片状渗碳体发生不完全溶解断开成细小的链状或点状,形成均匀的颗粒状渗碳体(亚共析钢)完全退火适用于含碳量0-
0.77%的钢,加热到Ac3以上30-50℃,铁素体+珠光体原因接近平衡状态的组织
18.比较下列铸造工艺和方法中获得的铸件晶粒的大小1)低温浇注和高温浇注;2)砂型铸造和金属型铸造;3)结晶时搅拌与不搅拌;4)变质处理与非变质处理;5)厚壁与薄壁铸件.答
(1)高温浇注比低温浇注的铸件晶粒大
(2)砂型铸造比金属型铸造的铸件晶粒大
(3)结晶时不搅拌比搅拌的铸造晶粒大
(4)非变质处理比变质处理的铸件晶粒大
(5)厚壁比薄壁铸件的铸件晶粒大
19.什么叫冷变形强化?冷变形金属在回复和再结晶过程中组织和性能是如何变化的答塑性变形后,金属的强度、硬度提高,塑性、韧性下降的现象,称为“冷变形强化”回复组织变化显微组织仍为纤维状,无可见变化;性能变化:强度、硬度略有下降,塑性略有提高再结晶组织变化:变形晶粒通过形核长大,逐渐变为新的无畸变的等轴晶粒;性能变化强度、硬度明显下降,塑性明显提高
20.什么叫流线组织,是如何形成的,齿轮中流线组织的方向应与径向还是轴向一致板料弯曲时,流线组织方向与弯曲线方向是什么关系如用语言难以描述,用图表示也可以答钢锭在拔长和轧制过程中,钢锭内部的杂质随着金属的变形而沿着纵向伸长形成的流线状组织齿轮中径向一致板料弯曲时方向一致
21.简述熔焊的焊接接头的组成,微观组织和性能特点答
(1)焊缝柱状晶的铸态组织易产生热裂纹
(2)熔合区组织成分不均匀力学性能不好
(3)热影响区
①过热区组织粗大塑性、韧性明显下降
②正火区正火组织力学性能优于母材
③部分变相区组织不均匀力学性能稍差
22.简述钢的焊接工艺性的影响因素分别简述低碳钢,中碳钢、高碳钢焊接工艺特点答化学成分低碳钢一般没有淬硬倾向,不易产生裂纹,对焊接热不敏感,焊接性良好中碳钢有一定淬硬倾向,在近缝区容易产生淬硬组织和冷裂纹,焊缝中易产生热裂,焊接性为中等高碳钢淬硬倾向和裂纹敏感性大,焊接性差
23.铸铁是按什么分类的,各有什么性能特点,分别举例说明各自的应用场合答根据碳在铸铁中存在的形式
(1)白口铸铁硬而脆很少用于制造零件
(2)麻口铸铁硬而脆很少应用
(3)灰口铸铁较好的力学性能广泛用于工业中
24.简述熔化焊、钎焊、压力焊的工艺特点及其应用场合答熔化焊;将被焊固体局部加热到融熔化状态,通常还需填充材料以形成共同熔池,然后冷却结晶成一体的焊接方法称为熔焊应用场合几乎任何场合钎焊钎焊是利用熔点比工件低的钎料金属护或合金作填充金属,适当加热后,利用液态钎料在固态母材之间扩散,冷凝后形成牢固接头的焊接方法应用场合薄板,轴类压力焊压力焊是将焊件接头处局部加热到高温塑性状态或接近熔化状态,然后施加一定的压力,使接头处紧密接触并产生大量的塑性变形,再结合面上产生共同晶粒而形成连接的焊接方法应用场合异种材料
25.铸件从浇注到冷却到室温过程中通常会发生哪三个阶段的收缩,这些收缩会使铸件产生缩孔、缩松和裂纹缺陷,指出三个阶段的收缩分别最可能产生的缺陷种类答
(1)液态收缩最可能产生缩孔缺陷
(2)凝固收缩最可能产生缩松缺陷
(3)固态收缩最可能产生裂纹缺陷。