工程材料与机械制造基础复习题参考样本

《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=(L 1-L 0 )/L 0*100% Ψ

=(F 0-F 1 )/F 0*100% 式中 L 0—试样原始长度 L 1—试样拉断后的长度 F 0—试

样原始横截面积 F 1 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: k s b αδσσσσ,,,,,12.0-。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。

δ0.2 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 能够达到无穷大, 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=( L 1-L 0/L 0) *100% 式中L 1指试样拉断后的长度 L 0指试

样原始长度

a k 冲击韧性 单位 J/cm 2 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, a k

静载荷下的力学性能: δb , δs , δ0.2 , δ

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-Fe。γ-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( T

0) 与实际结晶温度( T

n

) 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, 能够用热处理或压力

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Fe

3

C,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。

以下, 使其冷却曲线不与C曲答: 如果将奥氏体以极大的冷却速度快速冷到M

s

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。经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。