工程材料基础问答题
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问答题
1.刃具钢和调质钢哪一种钢含碳量高,其原因是什么?(4分)我国的高速钢中常加有较多的元素W和Mo,问加入这些元素的主要目的是什么(2分)?
答:刃具钢的含碳量高(2分),因为含碳量越高,钢的硬度越高,耐磨性越好,塑性越低。
刃具要求高硬度,高耐磨性,高碳钢能满足其性能要求,而调质钢要求一定的强度和较好的塑性。
(2分)。
我国高速钢中常加有较多的元素W和Mo的主要目的是为了保证高的热硬性(红硬性)。
(2分)
2.现用热轧钢材作为材料制造一机床齿轮,要求其具有高的表面硬度(HRC50~58),高的强度和疲劳强度,较好的心部塑性和韧性,材料库现有40Cr、Q235、65Mn、T12四种钢材,问应选用哪种钢材(2分)?为实现其力学性能的要求,应如何进行热处理,试说明每道热处理工艺的目的。
(6分)
答:选40Cr。
(2分)
为实现其力学性能的要求,应进行调质(正火)+表面淬火+低温回火(3分)
调质(正火)-保证心部塑性和韧性。
(1分)
表面淬火-使表面获得马氏体组织,结合低温回火,保证表面性能。
(1分)
低温回火-获得回火马氏体组织,保证高的表面硬度(HRC50~58),高的强度和疲劳强度。
(1分)
3.在进行零件的失效分析时,分别采用何种设备对材料断口和组织进行分析?(2分)根据零件破坏的特点、所受载荷的类型以及外在条件,机器零件的失效形式有哪三大类型?
(3分)
答:断口分析――扫描电镜(1分)
组织分析――光学显微镜或电子显微镜。
(1分)
失效形式有哪三大类型:变形失效,断裂失效,表面损伤失效。
(3分)
4.将亚共析钢加热完全奥氏体化后按下图3种冷却方式冷却,试写出(1)、(2)(3)的转变组织。
(6分)
答(1)M (M+少量残A);(2)B;(3)F+P。
问答题
1.衡量塑性加工性能高低的指标是什么?(2分)影响塑性变形的因素有哪些(5分)?(共7分)
答:指标:塑性,变形抗力(2分)
影响塑性变形的因素:金属本质-化学成份、金属组织(2分)
加工条件-变形温度、变形速度、应力状态(3分)
3. 钢淬火的冷却过程有什么特点?(2分)其淬火后得到什么组织(2分)?性能上有什么
特点(2分)?钢淬火后为什么要及时回火(3分)?(共9分)
答:冷却过程特点:冷却速度大于临界冷速(2分)
淬火后组织:M(马氏体)组织(2分)
性能特点:高硬度、高强度,较低的塑性(2分)
及时回火原因:消除淬火应力,稳定组织,获得所需性能(3分)
五、问答题
1、冷加工可在金属工件内部产生残余应力,请指出残余应力对金属工件的主要危害(3分)
及在不改变金属工件原有组织的前提下消除残余应力的方法。
(2分)(共5分)
答:减低工件承载能力(1分);
使工件尺寸、形状变化(1分);
降低工件耐蚀性(1分)。
去应力退火(2分)
2.为什么以工具钢制造量具时,在淬火后要进行冰冷处理?(3分)为什么高速钢在淬火后要进行多次回火(3分)?(共6分)
答:量具对尺寸稳定性要求高,通过冷处理可使残余奥氏体进一步转变为马氏体组织(2分),增加尺寸稳定性(1分)。
高速钢在淬火后多次回火使
4.下列两张图片为两种不同铁碳合金的室温平衡组织。
请说明图A和图B中的白色部分各是什么相(4分)?若图A和图B中白色部分所代表的相数量各自增多,则两合金的硬度如何变化(4分)?(共8分)
图A 图B
答:A中白色部分为铁素体(2分);B中白色部分是渗碳体(2分)。
A中白色部分所代表的相数量增多,合金的硬度降低。
(2分)
B中白色部分所代表的相数量增多,合金的硬度升高(2分)。
五、简答题
1.使用中发现经正火热处理的某钢制零件刚度不够,问能否通过淬火热处理提高钢的屈服强度的方法来提高其刚度,为什么?(5分)
答:不能。
(2 分)
因为刚度是由弹性模量决定的,弹性模量是对组织不敏感的参量,热处理对弹性模量的影响很小。
(3分)
3.过共析钢在淬火之前一般要进行正火和球化退火,其目的是什么?(4分)
答:正火:使二次渗碳体断续分布,有利于球化;
球化退火:改善切削加工性能,为淬火做组织准备。