《机械工程材料》期末试卷 班级:______________ 学号:___________ 姓名:____________ 一、名词解释(每题2分,共10分) 1.淬透性 2. 回火马氏体 3. 位错 4. 相 5. 加工硬化 二、判断正误(每题1分,共10分) 1. 可锻铸铁可以进行锻造加工。() 2. 高分子材料中,大分子链之间的结合键是离子键( ) 3. 钢的淬硬性主要取决于钢中的碳元素含量,合金元素越高,其淬硬性越好。( ) 4. 所以金属均有明显的屈服现象。() 5. 金属或合金中,凡成分相同、结构相同,并与其他部分有界面分开的均匀组成部分称为相。( ) 6. 在铁碳合金相图中,具有E点与F点之间成分的合金缓冷到1148℃时都将发生共晶转变。() 7. 凡是液态凝固为固体的过程都是结晶过程。( ) 8. 铸造条件下,冷却速度越大,则过冷度越大,晶粒越细( ) 9. 马氏体是碳在α-Fe中的过饱和固溶体,当奥氏体向马氏体转变时,体积要收缩。() 10.复合材料中的增强相主要起承受应力和显示功能的作用。( ) 三、填空(每空1分,共15分) 1.金属的结晶主要由和两个基本过程。 2. 渗碳的方法主要有、和。 3. 完全退火是指将亚共析钢加热至A3+(30~50℃)完全奥氏体化,炉冷至室温得到和组织的热处理工艺。 4. 材料的工艺性能是指性、性、性和性。 5. 白口铸铁中碳主要以的形式存在,灰口铸铁中碳主要以的形式存在。 6. 常温下,金属单晶体的塑性变形方式为和。 四、选择题(单选或多选) (每题2分,共30分) 1.过共析钢正火的目的()。 A. 调整硬度,便于切削加工 B.细化晶粒,为最终热处理作组织准备 C. 消除网状二次渗碳体 D.消除残余内应力,防止变形开裂 2. T12钢的正常淬火组织是()。 A. 马氏体+残余奥氏体 B. 马氏体+颗粒状碳化物 C. 马氏体+铁素体 D.马氏体+残余奥氏体+颗粒状碳化物 11. 随冷塑性变形量增加,金属的()。 A.强度下降,塑性提高 B.强度和塑性都下降 C.强度和塑性都提高 D.强度提
第1章材料的性能 一、选择题 1.表示金属材料屈服强度的符号是( B) A.σ B.σs C.σb D.σ-1 2.表示金属材料弹性极限的符号是( A) A.σe B.σs C.σb D.σ-1 3.在测量薄片工件的硬度时,常用的硬度测试方法的表示符号是( B) A.HB B.HRC C.HV D.HS 4.金属材料在载荷作用下抵抗变形和破坏的能力叫(A ) A.强度 B.硬度 C.塑性 D.弹性 二、填空 1.金属材料的机械性能是指在载荷作用下其抵抗(变形)或(破坏)的能力。 2.金属塑性的指标主要有(伸长率)和(断面收缩率)两种。 3.低碳钢拉伸试验的过程可以分为弹性变形、(塑性变形)和(断裂)三个阶段。 4.常用测定硬度的方法有(布氏硬度测试法)、(洛氏硬度测试法)和维氏硬度测试法。 5.疲劳强度是表示材料经(无数次应力循环)作用而(不发生断裂时)的最大应力值。 三、是非题 1.用布氏硬度测量硬度时,压头为钢球,用符号HBS表示。是 2.用布氏硬度测量硬度时,压头为硬质合金球,用符号HBW表示。是 3.金属材料的机械性能可以理解为金属材料的失效抗力。 四、改正题 1. 疲劳强度是表示在冲击载荷作用下而不致引起断裂的最大应力。将冲击载荷改成交变载荷 2. 渗碳件经淬火处理后用HB硬度计测量表层硬度。将HB改成HR 3. 受冲击载荷作用的工件,考虑机械性能的指标主要是疲劳强度。将疲劳强度改成冲击韧性 4. 衡量材料的塑性的指标主要有伸长率和冲击韧性。将冲击韧性改成断面收缩率 5. 冲击韧性是指金属材料在载荷作用下抵抗破坏的能力。将载荷改成冲击载荷 五、简答题 1.说明下列机械性能指标符合所表示的意思:σs、σ0.2、HRC、σ-1、σb、δ5、HBS。σs: 屈服强度σ0.2:条件屈服强度 HRC:洛氏硬度(压头为金刚石圆锥)σ-1: 疲劳极限 σb: 抗拉强度σ5:l 0=5d 时的伸长率(l =5.65s01/2) HBS:布氏硬度(压头为钢球)第2章材料的结构
机械工程材料(第二版)习题答案(王章忠) 例1:某工厂生产精密丝杠,尺寸为φ40×800mm,要求热处理后变形小,尺寸稳定,表面硬度为60~64HRC,用CrWMn钢制造;其工序如下:热轧钢棒下料→球化退火→粗加工→淬火、低温回火→精加工→时效→精磨。试分析:1. 用CrWMn钢的原因。2. 分析工艺安排能否达到要求,如何改进? 丝杠是机床重要的零件之一,应用于进给机构和调节移动机构,它的精度高低直接影响机床的加工精度、定位精度和测量精度,因此要求它具有高精度和高的稳定性、高的耐磨性。在加工处理过程中,每一工序都不能产生大的应力和大的应变;为保证使用过程中的尺寸稳定,需尽可能消除工件的应力,尽可能减少残余奥氏体量。丝杠受力不大,但转速很高,表面要求有高的硬度和耐磨性,洛氏硬度为60~64 HRC。根据精密丝杠的上述要求,选用CrWMn钢较为合适。其原因如下:(1)CrWMn钢是高碳合金工具钢,淬火处理后能获得高的硬度和耐磨性,可满足硬度和耐磨性的要求。 (2)CrWMn钢由于加入合金元素的作用,具有良好的热处理工艺性能,淬透性好,热处理变形小,有利于保证丝杠的精度。目前,9Mn2V 和CrWMn用得较多,但前者淬透性差些,适用于直径较小的精密丝杠。
对原工艺安排分析:原工艺路线中,由于在球化退火前没有安排正火;机加工后没有安排去应力退火;淬火、低温回火后没有安排冰冷处理等项原因,使得精密丝杠在加工过程中会产生很大的应力和变形,很难满足精密丝杠的技术要求。所以原工艺路线应改为:下料→正火→球化退火→粗加工→去应力退火→淬火、低温回火→冷处理→低温回火→精加工→时效→半精磨→时效→精磨。 例2:有一载重汽车的变速箱齿轮,使用中受到一定的冲击,负载较重,齿表面要求耐磨,硬度为58~62HRC齿心部硬度为30~45HRC,其余力学性能要求为σb>1000MPa,σOF≥600MPa,AK >48J。试从所给材料中选择制造该齿轮的合适钢种。 35、45 、20CrMnTi 、38CrMoAl 、T12 分析:从所列材料中可以看出35、45 、T12钢不能满足要求。对剩余两个钢种的比较可见表1。 材料热处理σs/ MPa σb/ MPa /% φ/% AK/J 接触疲劳强度 /MPa 弯曲疲劳强度 /MPa 20CrMnTi 渗碳 淬火853 1080 10 45 55 1380 750 38CrMoAl 调质835 980 14 50 71 1050 1020
机械工程材料期末复习 《工程材料》复习思考题参考答案 第一章金属的晶体结构与结晶 1?解释下列名词 点缺陷,线缺陷,面缺陷,亚晶粒,亚晶界,刃型位错,单晶体,多晶体,过冷度,自发形核,非自发形核,变质处理,变质剂。 答:点缺陷:原子排列不规则的区域在空间三个方向尺寸都很小,主要指空位间隙原子、置换原子等。 线缺陷:原子排列的不规则区域在空间一个方向上的尺寸很大,而在其余两个方向上的尺寸很小。 如位错。 面缺陷:原子排列不规则的区域在空间两个方向上的尺寸很大,而另一方向上的尺寸很小。如晶界和亚晶界。 亚晶粒:在多晶体的每一个晶粒内,晶格位向也并非完全一致,而是存在着许多尺寸很小、位向差很小的小晶块,它们相互镶嵌而成晶粒,称亚晶 粒。 亚晶界:两相邻亚晶粒间的边界称为亚晶界。 刃型位错:位错可认为是晶格中一部分晶体相对于另一部分晶体的局部滑移而造成。滑移部分与未滑移部分的交界线即为位错线。如果相对滑移的 结果上半部分多出一半原子面,多余半原子面的边缘好像插入晶体 中的一把刀的刃口,故称“刃型位错”。 单晶体:如果一块晶体,其内部的晶格位向完全一致,则称这块晶体为单晶体。
多晶体:由多种晶粒组成的晶体结构称为“多晶体”。 过冷度:实际结晶温度与理论结晶温度之差称为过冷度。 自发形核:在一定条件下,从液态金属中直接产生,原子呈规则排列的结晶核心。 非自发形核:是液态金属依附在一些未溶颗粒表面所形成的晶核。 变质处理:在液态金属结晶前,特意加入某些难熔固态颗粒,造成大量可以成为非自发晶核的固态质点,使结晶时的晶核数目大大增加,从而提高 了形核率,细化晶粒,这种处理方法即为变质处理。 变质剂:在浇注前所加入的难熔杂质称为变质剂。 2■常见的金属晶体结构有哪几种? a -Fe、丫- Fe、Al、Cu、Ni、Pb、Cr、V、Mg、Zn各属何种晶体结构? 答:常见金属晶体结构:体心立方晶格、面心立方晶格、密排六方晶格; a - Fe、Cr、V属于体心立方晶格; 丫― Fe、Al、Cu、Ni、Pb属于面心立方晶格; Mg、Zn属于密排六方晶格; 3■配位数和致密度可以用来说明哪些问题? 答:用来说明晶体中原子排列的紧密程度。晶体中配位数和致密度越大,则晶体中原子排列越紧密。 4■晶面指数和晶向指数有什么不同? 答:晶向是指晶格中各种原子列的位向,用晶向指数来表示,形式为;晶面是指晶格中不同方位上的原子面,用晶面指数来表示,形式为。 5■实际晶体中的点缺陷,线缺陷和面缺陷对金属性能有何影响? 答:如果金属中无晶体缺陷时,通过理论计算具有极高的强度,随着晶体中缺陷的增加,金属的强度迅速下降,当缺陷增加到一定值后,金属的强度又随晶体缺陷的增加而增加。因此,无论点缺陷,线缺陷和面缺陷都会造成晶格崎变,从而使晶体强度增加。同时晶体缺陷的存在还会增加金属的电阻,降低金属的抗腐蚀性能。 6■为何单晶体具有各向异性,而多晶体在一般情况下不显示出各向异性? 答:因为单晶体内各个方向上原子排列密度不同,造成原子间结合力不同,因而表现出各向异性;而多晶体是由很多个单晶体所组成,它在各个方向上的力相互抵消平衡,因而表现各向同性。 7■过冷度与冷却速度有何关系?它对金属结晶过程有何影响?对铸件晶粒大小 有何影响? 答:①冷却速度越大,贝U过冷度也越大。②随着冷却速度的增大,贝U晶体内形
1.解释下列名词 点缺陷,线缺陷,面缺陷,亚晶粒,亚晶界,刃型位错,单晶体,多晶体, 过冷度,自发形核,非自发形核,变质处理,变质剂。 答:点缺陷:原子排列不规则的区域在空间三个方向尺寸都很小,主要指空位间隙原子、置换原子等。 线缺陷:原子排列的不规则区域在空间一个方向上的尺寸很大,而在其余两个方向上的尺寸很小。如位错。 面缺陷:原子排列不规则的区域在空间两个方向上的尺寸很大,而另一方向上的尺寸很小。如晶界和亚晶界。 亚晶粒:在多晶体的每一个晶粒内,晶格位向也并非完全一致,而是存在着许多尺寸很小、位向差很小的小晶块,它们相互镶嵌而成晶粒,称亚晶粒。 亚晶界:两相邻亚晶粒间的边界称为亚晶界。 刃型位错:位错可认为是晶格中一部分晶体相对于另一部分晶体的局部滑移而造成。滑移部分与未滑移部分的交界线即为位错线。如果相对滑移的结果上半部分多出一半原子面,多余半原子面的边缘好像插入晶体中的一把刀的刃口,故称“刃型位错”。 单晶体:如果一块晶体,其内部的晶格位向完全一致,则称这块晶体为单晶体。 多晶体:由多种晶粒组成的晶体结构称为“多晶体”。 过冷度:实际结晶温度与理论结晶温度之差称为过冷度。 自发形核:在一定条件下,从液态金属中直接产生,原子呈规则排列的结晶核心。 非自发形核:是液态金属依附在一些未溶颗粒表面所形成的晶核。 变质处理:在液态金属结晶前,特意加入某些难熔固态颗粒,造成大量可以成为非自发晶核的固态质点,使结晶时的晶核数目大大增加,从而提高了形核率,细化晶粒,这种处理方法即为变质处理。 变质剂:在浇注前所加入的难熔杂质称为变质剂。 固溶强化:通过溶入某种溶质元素形成固溶体而使金属的强度,硬度升高的现象叫做固溶强化 原因:晶格畸变 过冷度与冷却速度有何关系?它对金属结晶过程有何影响?对铸件晶粒大小有何影响? 答:①冷却速度越大,则过冷度也越大。②随着冷却速度的增大,则晶体内形核率和长大速度都加快,加速结晶过程的进行,但当冷速达到一定值以后则结晶过程将减慢,因为这时原子的扩散能力减弱。③过冷度增大,ΔF大,结晶驱动力大,形核率和长大速度都大,且N的增加比G增加得快,提高了N与G的比值,晶粒变细,但过冷度过大,对晶粒细化不利,结晶发生困难。 9.在铸造生产中,采用哪些措施控制晶粒大小?在生产中如何应用变质处理? 答:①采用的方法:变质处理,钢模铸造以及在砂模中加冷铁以加快冷却速度的方法来控制晶粒大小。②变质处理:在液态金属结晶前,特意加入某些难熔固态颗粒,造成大量可以成为非自发晶核的固态质点,使结晶时的晶核数
机械工程材料期末复习题 一、填空 1.纯金属常见的晶体结构有面心结构,体心结构和密排_____ 结构。金属中常见的点缺陷为,线缺陷为,面缺陷为;工程实践中,通常采 用晶体缺陷数量的方法强化金属 2.铁素体的强度高于纯铁,是由于发生了强化;孕育铸铁的强度高于普通灰口铸铁,是由于发生了强化;冷变形钢丝的强度高于退火态钢丝,是由于发生了强化;珠光体的强度高于铁素体,是由于发生了强化。 3.石墨为片状的灰口铸铁称为铸铁,石墨为团絮状的灰口铸铁称为 __ 铸铁,石墨为球状的灰口铸铁称为铸铁。其中,铸铁的韧性最,因而可以锻造。 4. 高分子材料中分子链的形状有三种,其中的型具有热固性,而具有热性。按照物理状态,室温下处于态的高分子材料称为塑料,处于__ 态的称为橡胶。高分子材料的加工成型是在其态下进行的。 5.滑动轴承材料的显微组织特征是:粒子分布在软中,或粒子分布在硬中,前者的承载能力于后者。 6.陶瓷材料中的气相是指,它是在过程中形成的,它了陶瓷的强度。 7.根据采用的渗碳剂的不同,将渗碳分为__________、__________和__________三种。 8、普通灰铸铁、可锻铸铁、球墨铸铁及蠕墨铸铁中石墨的形态分别为__________、 __________、__________和__________。 9、陶瓷材料中的气相是指__ ,它是在________过程中形成的, 它了陶瓷的强度。 10、工程中常用的特殊性能钢有_________、_________、_________等。 11、金属的断裂形式有__________和__________两种。 12、按冶炼浇注时脱氧剂与脱氧程度分,碳钢分为_________、_________、_________和 _________。 13、金属元素在钢中形成的碳化物可分为_________、_________两类。 14、常见的金属晶体结构有____________、____________和____________三种。 15、合金常见的相图有__________、__________、__________和具有稳定化合物的二元相图。
机械工程师笔试试卷 姓名:分数: 一、简答题:(12题,每题5分,共60分) 1.钢根据用途可分几类?按其端面形状可分几类? 2.角钢变形有哪几种?槽钢的变形有哪几种? 3.什麽叫装配?装配的三要素是什么? 4.影响材料冲压的因素有哪些? 5.金属结构的主要形式有哪些? 6.金属结构的连接方法有哪几种? 7.装配中常用的测量项目有哪些?
8.零件上表面对下表面的平行度公差值为0.05mm,若要规定该上表面的平面度公差,其公差值与平行度公差值有何关系,为什么。 9.40Cr钢汽车转向节是汽车的重要零件,毛坯硬度要求241~285HBS,成品表面硬度为52~63HRC,需进行哪两种热处理工艺。 10.举例说明在什么情况下螺纹连接需要防松,防松方法可分为哪几类。 11.试述刀具前刀面上的积屑瘤能够为切削加工带来哪些有利因素,并说明其条件。 12.常用的表面处理工艺有哪几种(至少答出5种)。
二、应用题:(4题,每题10分,共40分) 1.下图为工作压力20MPa的液压油缸装配示意图,请说明以下问题: 1)以右端为例,说明Ф1小孔在启动和停止时的缓冲作用原理。 2)说明数字标示部分所用密封圈的密封形式和类型。 2.指出图示轴系结构设计中的错误,在错误之处标出数字作记号,分别按数字记号说明其错误原因。
3.一个带有键槽的内孔,其设计尺寸如图a所示。该内孔有淬火处理的要求,因此有如下的工艺安排(参见图b): 1)镗内孔到 046 .0 8. 49+ φmm;2)插键槽;3)淬火处理;4)磨内孔,同时保证内孔直径03.0 50+ φmm和键槽 深度 3.0 8. 53+ mm两个设计尺寸的要求。请计算插键槽工序的工序尺寸A2。 4.浇铸系统由哪几部分组成,铸件浇注系统应满足哪些工艺要求?某形状复杂的铸件材质为HT200,质量为60kg,壁厚δ=6mm,采用封闭式浇铸系统,计算该铸件浇注系统各组元的截面积。
机械工程课后答案 第一章 1、什么是黑色金属什么是有色金属 答:铁及铁合金称为黑色金属,即钢铁材料;黑色金属以外的所有金属及其合金称为有的金属。 2、碳钢,合金钢是怎样分类的 答:按化学成分分类;碳钢是指含碳量在%——%之间,并含有少量的硅、锰、硫、磷等杂质的铁碳合金。 3、铸铁材料是怎样分类的应用是怎样选择 答:铸铁根据石墨的形态进行分类,铸铁中石墨的形态有片状、团絮状、球状、蠕虫状四种,对应为灰铸铁、可锻铸铁、球墨铸铁和蠕墨铸铁。 4、陶瓷材料是怎样分类的 答:陶瓷材料分为传统陶瓷、特种陶瓷和金属陶瓷三种。 5、常见的金属晶体结构有哪几种它们的原子排列和晶格常数各有什么特点α -Fe,γ-Fe,Al,Cu,Ni,Pb,Cr,V,Mg,Zn各属何种金属结构 答:体心晶格立方,晶格常数a=b=c,α-Fe,Cr,V。面心晶格立方,晶格常数a=b=c,γ-Fe,Ni,Al,Cu,Pb。密排六方晶格,Mg,Zn。 6、实际金属晶体中存在哪些缺陷它们对性能有什么影响 答:点缺陷、破坏了原子的平衡状态,使晶格发生扭曲,从而引起性能变化,是金属的电阻率增加,强度、硬度升高,塑性、韧性下降。 线缺陷(位错)、少量位错时,金属的屈服强度很高,当含有一定量位错时,强度降低。当进行形变加工时,位错密度增加,屈服强度增高。 面缺陷(晶界、亚晶界)、晶界越多,晶粒越细,金属的塑性变形能力越大,塑性越好。 7、固溶体有哪些类型什么是固溶强化 答:间隙固溶体、置换固溶体。由于溶质元素原子的溶入,使晶格发生畸变,使之塑性变形抗力增大,因而较纯金属具有更高的强度、硬度,即固溶强化作用。 第二章
1、在什么条件下,布氏硬度实验比洛氏硬度实验好 答:布氏硬度实验主要用于硬度较低的退火钢、正火钢、调试刚、铸铁、有色金属及轴承合金等的原料和半成品的测量,不适合测定薄件以及成品。洛氏硬度实验可用于成品及薄件的实验。 2、σ的意义是什么能在拉伸图上画出来吗 答:表示对于没有明显屈服极限的塑性材料,可以将产生%塑性应变时的应变作为屈服指标,即为条件屈服极限。 3、什么是金属的疲劳金属疲劳断裂是怎样产生的疲劳破坏有哪些特点如何提高零件的疲劳强度 答:金属在反复交变的外力作用下强度要比在不变的外力作用下小得多,即金属疲劳; 疲劳断裂是指在交变载荷作用下,零件经过较长时间工作或多次应力循环后所发生的断裂现象; 疲劳断裂的特点:引起疲劳断裂的应力很低,常常低于静载下的屈服强度; 断裂时无明显的宏观塑性变形,无预兆而是突然的发生;疲劳断口能清楚的显示出裂纹的形成、扩展和最后断裂三个阶段; 提高疲劳强度:改善零件的结构形状,避免应力集中,降低零件表面粗糙度值以及采取各种表面强化处理如喷丸处理,表面淬火及化学热处理等。 4、韧性的含义是什么αk有何实际意义 答:材料在塑性变形和断裂的全过程中吸收能量的能力,称为材料的韧性;冲击韧度αk表示材料在冲击载荷作用下抵抗变形和断裂的能力,αk值的大小表示材料的韧性好坏。一般把αk值低的材料称为脆性材料,αk值高的材料称为韧性材料。 5、何谓低应力脆断金属为什么会发生低应力脆断低应力脆断的抗力指标是什么答:低应力脆断是在应力作用下,裂纹发生的扩展,当裂纹扩展到一定临界尺寸时,裂纹发生失稳扩展(即自动迅速扩展),造成构件的突然断裂;抗力指标为断裂韧性(P43) 6、一紧固螺栓使用后有塑性变形,试分析材料的那些性能指标没有达到要求 答:钢材的屈服强度未达到要求。 第三章 1、分析纯金属的冷却曲线中出现“平台”的原因 答:液态金属开始结晶时,由于结晶潜热的放出,补偿了冷却时散失的热量,
名词解释: 合金:由两种或两种以上金属元素;或金属与非金属元素熔炼、烧结或通过其方法由化学键组合而成的具有金属特性的物质。 同素异晶转变:在固态下,同一种元素由一种晶体结构转变为另一种晶体结构的转变。 铁素体:碳溶解在α-Fe中形成的间隙固溶体。 再结晶:冷变形金属在加热时其组织和性能都恢复到变形前的软化状态的过程。淬透性:一种热处理工艺性能,表示材料在淬火时获得淬硬层深度的能力。 奥氏体:C在γ-Fe中的间隙固溶体,常用A或γ表示,是一种硬度较低而塑性较高的固溶体。 固溶体:组成合金的组元,在固态时相互溶解,所形成的单一均匀的物质。 自然时效:自然时效是指经过冷、热加工或热处理的金属材料,于室温下发生性能随时间而变化的现象。 加工硬化:金属材料随着冷塑变形程度的增大,强度和硬度逐渐升高,塑性和韧性逐渐降低的现象称为加工硬化或冷作硬化。 调质:对钢材作淬火+高温回火处理,称为调质处理。 碳素钢:含碳量≤2.11%的铁碳合金。 SPCD: 表示冲压用冷轧碳素钢薄板及钢带,相当于中国08A(13237)优质碳素结构钢。 填空题: 1.石墨为片状的灰口铸铁称为铸铁,石墨为团絮状的灰口铸铁称为__ 铸铁,石墨为球状的灰口铸铁称为铸铁。其中铸铁的韧性最高,因而可以锻造。 2. 陶瓷材料中的气相是指,在程中形成的,它了陶瓷的强度。 3.根据采用的渗碳剂的不同,将渗碳分为__________、__________和__________三种。 4.工程中常用的特殊性能钢有_________、_________、_________等。 5.金属的断裂形式有__________和__________两种。 6.金属元素在钢中形成的碳化物可分为_________、_________两类。 7.常见的金属晶体结构有____________、____________和____________三种。 1、普通灰口;可锻;球墨; 2、气孔;烧结;降低。 3、固体渗碳气体渗碳 4、不锈钢耐热钢耐磨刚 5、延性断裂 6、合金渗碳体特殊碳化物 7、体心立方晶格密排六方晶格
1.可否通过增加零件的尺寸来提高其弹性模量:不能,弹性模量主要取决与材料的本性,除随温度升高而逐渐降低外,其他强化手段如热处理,冷加工,合金化等对弹性模量的影响很小。 2.工程上的延伸率与选取的样品长度有关,为什么:延伸率=(L1-L2)/10,当式样d0不变时,L0增加,则延伸率下降,只有当L0/d0为常熟市,延伸率才有可比性。 3.如何用材料的应力--应变曲线判断材料的韧性:所谓的材料韧性是指材料从变形到断裂整个过程所吸收的能量,即拉伸曲线与横坐标所包围的面积。 4.从原子结构上说明晶体与非晶体的区别:院子在三维空间呈现规则排列的固体成为晶体,而原子在空间里无序排列的固体成为非晶体。晶体长程有序,非晶体短程无序。 5.立方晶系重指数相同的晶面与晶向有什么关系:互相垂直。 6.合金一定单相的吗,固溶体一定是单相的吗:合金不一定是单相的,也可以由多相组成,固溶体一定是单相的。 7.固态非晶合金的晶化过程是否属于同素异构转变,为什么:不属于,同素异构是物质在固态下的晶格类型随温度变化而发生变化。 8.根据匀晶转变相图分析产生枝晶偏析的原因:由匀晶转变相图可以知道,固溶体合金的结晶只有在充分缓慢冷却的条件下才可能得到成分均匀的固溶体组织。然而在实际生产中,由于冷速较快,合金在结晶过程中固相和液相中的原子来不及扩散,使得线结晶出的枝晶轴含有较多的高熔点元素,而后结晶的枝晶间含较多的低熔点元素,在一个枝晶范围内或一个晶粒范围内成分出现不均匀的现象,成为枝晶偏析。 9.结合相图分析含0.45%、1.2%和3.0%的Fe-C合金在缓慢冷却过程中的转变及温室下的组织:0.45%C:L—L+δ—L+δ+γ—L+γ—γ+c—P+γ+α,室温组织:P+α 1.2%C:L—L+γ—γ—γ+二次渗碳体—F+γ+二次渗碳体—二次渗碳体,室温组织:P+二次渗碳体 3.0%C:L —L+γ—L+γ+Le—γ+Le+二次渗碳体—P+γ+二次渗碳体+一次渗碳体—Le’+二次渗碳体+P,室温组织:Le’+二次渗碳体+P 10.为什么室温下金属的晶粒越细,强度、硬度越高,韧性、塑性也越好:因为金属的晶粒越细,晶界总面积额越大,位错障碍越多,需协调的具有不同未向的晶粒越多,金属塑性变形的抗力越高,从而导致金属的强度和硬度越高;合金的晶粒越细,单位体积内晶粒数目越多,同时参与变形的晶粒数目越多,变形越均匀,推迟了裂纹的形成与扩展,使得在断裂前发生了较大的塑性变形,在强度和硬度同时参加的情况下,所以合金晶粒越细,其苏醒和韧性也越好。 11.黄铜铸件上的数码不慎擦掉如何辨别数码:加热使其再结晶的方法可以使原来数码再显现,因为打字时会使铸件打字处产生塑性变形,有预变形存在,通过加热再结晶课使晶粒恢复到预变形之前的形态,便可现出数码。 12.合金铸件的晶粒粗大,能否再结晶退火来细化晶粒:不能,因为铸件没有产生预变性,就不能用再结晶的方法。 13.齿轮饼胚的加工方法:选择由热轧钢棒墩成圆饼,因为这样可以控制钢的纤维素的走向与受力方向一致。 14.用冷拉钢丝绳吊运刚出炉热处理工件去淬火,但在此过程中钢丝绳发生断裂的原因:因为热处理工件有很高的温度,冷拉钢丝绳接触后相当于使之再结晶,晶粒会恢复到以前的状态,因而强度会降低。 15.在冷拔钢丝时进行中间退火原因:因为在冷拔过程中会产生很大的应力,在以后使用中需要把这些应力消除,使用中间退火会细化晶粒,产生预变形,使强度和硬度提升,消除应力选取的温度应该小于再结晶温度。 16.用冷拔高碳钢丝缠绕螺旋弹簧,最后要进行低温去应力定型退火:因为在冷拔过程中会
例1:某工厂生产精密丝杠,尺寸为φ40×800mm,要求热处理后变形小,尺寸稳定,表面硬度为60~64HRC,用CrWMn钢制造;其工序如下:热轧钢棒下料→球化退火→粗加工→淬火、低温回火→精加工→时效→精磨。试分析:1. 用CrWMn钢的原因。2. 分析工艺安排能否达到要求,如何改进? 丝杠是机床重要的零件之一,应用于进给机构和调节移动机构,它的精度高低直接影响机床的加工精度、定位精度和测量精度,因此要求它具有高精度和高的稳定性、高的耐磨性。在加工处理过程中,每一工序都不能产生大的应力和大的应变;为保证使用过程中的尺寸稳定,需尽可能消除工件的应力,尽可能减少残余奥氏体量。丝杠受力不大,但转速很高,表面要求有高的硬度和耐磨性,洛氏硬度为60~64 HRC。 根据精密丝杠的上述要求,选用CrWMn钢较为合适。其原因如下: (1)CrWMn钢是高碳合金工具钢,淬火处理后能获得高的硬度和耐磨性,可满足硬度和耐磨性的要求。 (2)CrWMn钢由于加入合金元素的作用,具有良好的热处理工艺性能,淬透性好,热处理变形小,有利于保证丝杠的精度。目前,9Mn2V和CrWMn用得较多,但前者淬透性差些,适用于直径较小的精密丝杠。 对原工艺安排分析:原工艺路线中,由于在球化退火前没有安排正火;机加工后没有安排去应力退火;淬火、低温回火后没有安排冰冷处理等项原因,使得精密丝杠在加工过程中会产生很大的应力和变形,很难满足精密丝杠的技术要求。所以原工艺路线应改为:下料→正火→球化退火→粗加工→去应力退火→淬火、低温回火→冷处理→低温回火→精加工→时效→半精磨→时效→精磨。 例2:有一载重汽车的变速箱齿轮,使用中受到一定的冲击,负载较重,齿表面要求耐磨,硬度为58~62HRC齿心部硬度为30~45HRC,其余力学性能要求为σb>1000MPa,σOF≥600MPa,A K >48J。试从所给材料中选择制造该齿轮的合适钢种。 35、45 、20CrMnTi 、38CrMoAl 、T12 分析:从所列材料中可以看出35、45 、T12钢不能满足要求。对剩余两个钢种的比较可见表1。 材料热处理 σ s/ MPa σb/ MPa /% φ/% AK/J 接触疲劳强 度 /MPa 弯曲疲劳强度 /MPa 20CrMnT i 渗碳 淬火 853 1080 10 45 55 1380 750 38CrMo Al 调质835 980 14 50 71 1050 1020
机械工程材料模拟练习题 一、填空题(每空0.5分) 1.常用测定硬度的方法有布氏硬度、洛氏硬度和维氏硬度测试法。 2. 金属材料的力学性能主要包括强度、硬度、弹性、塑性等;强度的主要判据有屈服强度和抗拉强度,强度和塑性可以用拉伸实验来测定;压入法测量方法简便、不破坏试样,并且 能综合反映其它性能,在生产中最常用。 3. 铁碳合金在室温下平衡组织组成物的基本相是铁素体和渗碳体,随着碳的质量分数的增加,渗碳体相的相对量增多,铁素体相的相对量 却减少。 4. 珠光体是一种复相组织,它由铁素体和渗碳体按一定比例组成。珠光体用符号P表示。 5. 铁碳合金中,共析钢的w=0.77%,室温平衡组织为珠光体;亚共析钢的 w=0.0218%-cc0.77%,室温平衡组织为铁素体和珠光体;过共析钢的w=0.77%-2.11%,室温平衡组织为珠光c 体和二次渗碳体。 6. 铁碳合金结晶过程中,从液体中析出的渗碳体称为一次渗碳体;从奥氏体中析出的渗碳体称为二次渗碳体;从铁素体中析出的渗碳体称为三次渗碳体。 7. 低碳钢的碳质量分数范围是:Wc≤0.25%、中碳钢:Wc=0.25%-0.6%、高碳钢:Wc>0.6%。 8. 金属的晶粒越细,强度、硬度越高,塑性、韧性越好。实际生产中可通过增加过冷度、变质处理和附加振动来细化晶粒。 9. 常用金属中,γ-Fe、Al、Cu 等金属具有面心立方晶格,α-Fe具有体心立 方晶格。 10. 金属的结晶是在过冷的情况下结晶的,冷却速度越快,过冷度越大,金属结晶后的晶粒越细小,力学性能越好。 11. 钢的热处理工艺是由(加热)、(保温)和(冷却)三个步骤组成的;热处理基本不改变钢件的(形状和尺寸),只能改变钢件的(结构组织)和(力学性能)。 12. 完全退火适用于(亚共析碳)钢,其加热温度为(Ac3以上30-50°C),冷却速度(缓慢),得到(铁素体和珠光体)组织。 13. 球化退火又称为(均匀化)退火,其加热温度在(Ac1)+20-30℃,保温后(随炉缓慢)冷却,获得(球状珠光体)组织;这种退火常用于高碳工具钢等。 14. 中碳钢淬火后,再经低温回火后的组织为(回火马氏体),经中温回火后的组织为(回火托氏体),经高温回火后的组织为(回火索氏体);淬火高温回火后具有(综合力学)性能。 15. 钢的高温回火的温度范围在(500-650°C),回火后的组织为(回火索氏体)。这里开始!!!16. 按化学成份分类,就含碳量而言,渗碳钢属低碳钢, 调质钢属中碳钢, 滚动轴承钢属高碳钢。 17. 高速钢W18Cr4V 中合金元素W 的作用是提高钢的红硬性和回火稳定性; Cr
工程材料 试题及答案 一、判断题 1、合金渗碳钢经最终热处理后的组织全部是回火马氏体。 (×) 2、热加工与冷加工的主要区别在于是否有加工强化现象产生。(×) 3、铸铁是含碳量小于2.11%的铁碳合金。(×) 4、二元共晶相图是指合金两组元在液态和固态均能无限互溶所构成的相图。(×) 5、感应加热表面淬火一般只改变钢件表面层的组织,而不改变心部组织。(√) 6、一个合金的室温组织为α+β11 +(α+β),则它由三相组成。 (×) 7、将金属加热到再结晶温度以上时,金属将发生回复、再结晶及晶粒长大等变 化。(√) 8、金属在塑性变形后产生的纤维组织能使金属具有各向异性。(√) 9、碳钢的塑性和强度都随着含碳量的增加而降低。 (×) 10、金属的再结晶转变,也要经历形核与晶核长大的过程。 (√) 二、选择适宜材料并说明常用的热处理方法(30分) 三、(20分)车床主轴要求轴颈部位硬度为HRC54—58,其余地方为HRC20— 25,其加工路线为: 下料 锻造 正火 机加工 调质 机加工(精) 名称 候选材料 选用材料 热处理方法 最终组织 机床床身 T10A, KTZ450-06, HT200 HT200 时效 P +F +G 片 汽车后桥齿轮 40Cr, 20CrMnTi, 60Si2Mn 20CrMnTi 渗碳+淬火+低温回火 表面Cm +M +A ’ 心部 F +M 滚动轴承 GCr15, Cr12, QT600-2 GCr15 球化退火+淬火+低温回火 Cm +M +A ’ 锉刀 9SiCr, T12, W18Cr4V T12 球化退火+淬火+低温回火 Cm +M +A ’ 汽车板簧 45, 60Si2Mn, T10 60Si2Mn 淬火+中温回火 T 回 钻头 W18Cr4V ,65Mn, 20 W18Cr4V 淬火+低温回火 Cm +M +A ’ 桥梁 1Cr13, 16Mn, Q195 16Mn, 不热处理 F +P 滑动轴承 H70, ZSnSb11Cu6, T8 ZSnSb11C u6 不热处理 a+SnSb 耐酸容器 Q235, 1Cr18Ni9Ti, ZGMn13 1Cr18Ni9T i 固溶处理 A 发动机曲轴 QT600-3, 45, ZL101 QT600-3 等温淬火+高温回火 S 回+G 球
机械工程材料 1.室温下,金属晶粒越细,则强度越高、塑性越高。( ) 2.因为体心立方晶格与面心立方晶格具有相同数量的滑移系,所以两种晶体的塑性变形能力完全相同。( ) 3.间隙固溶体一定是无限固溶体。( ) 4.铁素体的本质是碳在a-Fe中的间隙相。( ) 5.在铁碳合金平衡结晶过程中,只有碳质量分数为4.3%的铁碳合金才能发生共晶反应。( ) 6.高合金钢既具有良好的淬透性,也具有良好的淬硬性。( ) 7.钢的淬透性高,则其淬透层的深度也越大。( ) 8.T8钢比T12和40钢有更好的淬透性。( ) 9.灰铸铁可以经过热处理改变基体组织和石墨形态。( ) 10.齿轮渗碳用钢常采用低碳钢。( ) 是非题 1.(√) 2. (×) 3.(×) 4.(√) 5.(×) 6.(×) 7.(√) 8.(√) 9. (×) 10.(√) 1.金属结晶时,冷却速度越快,其实际结晶温度将 a.越高; b.越低; c.越接近理论结晶温度 2.α-Fe是实际原子数为。 a.2; b.4; c.6 3.固溶体的晶体结构。 a.与溶剂相同; b.与溶质相同; c.为其他晶型 4.间隙相的性能特点是。 a.熔点高、硬度低; b.硬度高、熔点低;c.硬度高、熔点高 5. 金属的加工硬化现象将导致。 a. 强度降低,塑性提高; b. 强度提高,塑性降低; c.强度降低,塑性降低 6.用下述三种方法制成齿轮,种方法较为理想。 a. 用厚钢板切出圆饼,再加工成齿轮; b. 由粗钢棒切下圆饼,再加工成齿轮; c. 由 圆棒锻成圆饼,再加工成齿轮 7. 钢中含硫量过高的最大危害是造成。 a. 热脆; b. 冷脆; c. 氢脆 8.奥氏体是。 a.碳在γ-Fe中的间隙固溶体 b.碳在α-Fe中的间隙固溶体; c. 碳在α-Fe中的无限固溶体 9.珠光体是一种。
《机械工程材料》课程考试模拟试卷A及答案 一、单项选择题(本大题共10小题,每小题2分,共20分) 1、在设计汽车缸盖螺钉时,应选用的强度指标是(C )。 A.?e B.?s C.?0.2 D.?b 2、在立方晶系中指数相同的晶面和晶向(B )。 A.互相平行B.互相垂直C.即平行又垂直D.无必然联系 3、钢经调质处理后获得的组织是(C )。 A.回火马氏体B.回火屈氏体C.回火索氏体D.回火贝氏体 4、钢的淬透性主要取决于(C )。 A.含碳量B.冷却介质C.合金元素D.加热温度 5、用来合成高聚物的低分子化合物称为(B )。 A.链节B.单体C.链段D.单分子 6、有一碳钢制作的支架刚性不足,解决的办法是(C )。 A.用热处理方法强化B.另选合金钢C.增加横截面积D.在冷塑性变形状态下使用7、晶体中的空穴属于(A )。 A.点缺陷B.面缺陷C.线缺陷D.不是缺陷 8、过共析钢的正常淬火加热温度是(B )。 A.Ac3?(30~50)C B.Ac1?(30~50)C C.Accm?(30~50)C D.Are?(30~50)C 9、钢的淬硬性主要取决于(A )。 A.含碳量B.冷却介质C.合金元素D.加热温度 10、塑料制品的玻璃化温度(B )为好,橡胶制品的玻璃化温度(B )为好。 A.低,高B.高,低C.高,高D.低,低0000 二、多项选择题(本大题共5小题,每小题4分,共20分) 1、从液态转变为固态时,为了细化晶粒,可采用(BD )。 A.快速浇注B.加变质剂 C.以砂型替代金属型D.增大过冷度 2、淬火时,零件易变形、开裂的形状可能有(BD )。 A.形状对称B.有尖角C.壁厚均匀D.壁厚不均匀 3、影响工程材料力学性能的内在因素包括(ABC )。 A.化学成分B.内部结构C.内部组织D.使用条件 4、下列适于作高温耐热零件的材料为(AD )。 A.陶瓷B.玻璃钢C.40Cr D.12CrMoV 5、经淬火+低温回火后可能为“高碳回火马氏体+碳化物+少量残余奥氏体”组织的钢为(ABCD )。 A.T9 B.Cr12MoV C.9SiCr D.W18Cr4V 三、填空题(本大题共15空,每空2分,共30分) 1、单晶体与非晶体最根本的区别是晶体有固定的熔点、晶体原子排列具有规律性、晶体性能各向异性。 2、??Fe、??Fe的一个晶胞内的原子数分别为2 和4 。 3、当钢中发生奥氏体向马氏体的转变时,原奥氏体中碳含量越高,则Ms点越低,转变后的残余奥氏体量就越多。
判断题(在括号内打“√”或“×”,每小题1分,共17分) 1.测试淬火件的硬度经常使用布氏硬度。……………………洛氏………(F) 2.细晶粒金属不仅强度、硬度高,而且塑性、韧性也好。………………………(T) 3.由于存在温度不同,过冷奥氏体与奥氏体具有不同的组织结构。…………(T) 4.渗碳体是钢中的一种基本相。………………………………………………() 5.高温回火脆性可通过快冷消除。……………………………………………(T ) 6.钢号GCr15种,15表示Cr含量是15%。……………………………………(F ) 7.灰铸铁中的白口组织可通过正火消除。……………退火………………(F ) 8.铸铁中顺序凝固法用来防止产生铸造应力。………………………………() 9.冲压件强度高是因为材料产生了加工硬化。………………………………() 10. 金属热加工就是把金属加热后进行加工。………………………………(F) 11.可锻铸铁适合锻造加工。……………………………………………………(F) 12.酸性焊条是指焊条药皮中含有酸性氧化物。………………………………() 13.低碳钢焊接接头中以正火区性能最好。……………………………………() 14.钎焊时焊件也发生融化。……………………………………………………() 15.自由锻可生产大型零件。……………………………………………………(F) 16.弯曲成形件模具角度只要与工件角度吻合即可得到合格工件。…………(F ) 17.轴承套圈开裂后焊补不能继续使用。………………………………………(T) 二、填空题(每空1分,共30分) 1.常用的金属材料强度指标有抗拉强度和屈服强度两种。 2.钢中常存的元素中,有害元素有P 和S 两种 3.碳在γ-Fe的间隙固溶体称为,它具有晶体结构,在1148℃时 碳具有最大溶解度为 2.11 %。 4.齿轮经过渗碳淬火处理后,既改变了齿轮表面的,又改变 了。 5.钢铁牌号QT500-7中,QT表示,500表示,单位 是,7表示。 6.拔长时的锻造比表达式为; 镦粗时的锻造比表达式为。 7.焊接变形形式有、、、、。 8.设计机械零件时遵循的选材原则是、、。 9.白口铸铁中碳主要以形式存在,而在灰口铸铁中碳主要以 形式存在。 10.热处理工艺过程包括、、三个阶段。 11.ZL201是合金,H68是合金。 三、选择题(每空1分,共17分) 1.在二元合金中,最适宜用于铸造生产的合金是()。 A、共析成分合金; B、固溶成分合金; C、共晶成分合金。 2.等温淬火所得组织中适用于生产的组织是()。 A、上贝氏体; B、下贝氏体; C、贝氏体 3.对低碳结构钢,为提高其切削加工性能、细化晶粒,选用()。 A、退火; B、正火; C、淬火 4.金属牌号T8表示( )。 A、特殊钢; B、碳素结构钢; C、碳素工具钢; D、铜合金
中南大学现代远程教育课程考试复习题及参考答案 机械工程材料 一、判断: 1、奥氏体与渗碳体均为面心立方晶格。 ( ) 2、F与P是亚共析钢中室温时的主要组成相。 ( ) 3、金属的加工硬化是指金属在塑性变形后强度、硬度提高,塑性、韧性下降的现象。 ( ) 4、钢淬火时的冷却速度越快,马氏体的硬度越高。 ( ) 5、合金中,一个晶粒内的成分不均匀现象称枝晶偏析。 ( ) 6、一种合金的室温组织为α+βⅡ+(α+β),它由三相组成。() 7、当把亚共析钢加热到Ac1和Ac3之间的温度时,将获得由铁素体和奥氏体构成的两相组织, )(在平衡条件下,其中奥氏体的碳含量总是大于钢的碳含 量。)8、在铁碳合金平衡结晶过程中只有成分为4.3%C的铁碳合金才能发生共晶反应。 ()T12钢的碳含量要高。( 9、 20钢比)( 10、再结晶能够消除加工硬化效果,是 一种软化过程。) 11、过共析钢中,网状渗碳体的存在使钢的硬度 和塑性均上升。( )( 12、正火是将钢件加热至完全奥氏体化后空冷的热处理 工艺。)13、65Mn是合金调质结构钢。 (、回火索氏体的性能明显优于奥氏体等温冷却直接所得到的片层状索氏体的性能。 ()14 ()15、T10A和60号钢均属于高碳钢。 、晶体缺陷的共同之处是它们都能引起晶格畸变。16 ()() 17、位错是实际金属晶体的一种面缺陷。 ()18、体心立方晶格的致密度 为74%。、塑性变形指的是外载荷撤销后变形不能恢复的变形。19 () )20、当过冷度较大时,纯金属晶体主要以平面状方式长大。 (()、室温下,金属晶粒越细,则强度越高、塑性越好。21 22、一般来说,钢的强度高于铸铁的强度。 () ()号钢的淬透性差。、2365Mn的淬透 性比65 C曲线中分析可知,共析钢的过冷奥氏体在A-550℃的范围内发生贝氏体转变。 ()、从241、共析反应就是在某一温度时,从一种固相中同时结晶析出两种不同的固相。 () 25 (26、包晶偏析可以通过回火的热处理方法消 除。) 、所谓本质细晶粒钢就是一种在任何加热条件下晶粒均不发生粗化的钢。 ()27 +β)(),它由两相组成。(+28、一个合金的室温组