工程材料作业及答案汇总 (1)

1、1 4.简答及综合分析题(1）金属结晶得基本规律就是什么？条件就是什么？简述晶粒得细化方法。

（2）什么就是同素异构转变？(１)金属结晶得基本规律:形核、长大;条件就是具有一定得过冷度；液态金属晶粒得细化方法:增大过冷度、变质处理、附加振动;固态金属晶粒得细化方法:采用热处理、压力加工方法。

(2)金属同素异构性(转变）：液态金属结晶后获得具有一定晶格结构得晶体,高温状态下得晶体,在冷却过程中晶格发生改变得现象。

１、2 4。

简答及综合分析题（４)简述屈服强度得工程意义。

（5)简述弹性变形与塑性变形得主要区别。

（4）答：屈服强度就是工程上最重要得力学性能指标之—.其工程意义在于:①屈服强度就是防止材料因过最塑性变形而导致机件失效得设计与选材依据；②根据屈服强度与抗拉强度之比（屈强比）得大小，衡量材料进一步产生塑性变形得倾向，作为金属材料冷塑性变形加工与确定机件缓解应力集中防止脆性断裂得参考依据。

(５）答:随外力消除而消失得变形称为弹性变形。

当外力去除时，不能恢复得变形称为塑性变形。

1、３ 4.简答题（6）在铁碳相图中存在三种重要得固相，请说明它们得本质与晶体结构(如，δ相就是碳在δ—Ｆｅ中得固溶体，具有体心立方结构）。

α相就是;γ相就是；Fe３C相就是。

（7）简述Fe—Fe３C相图中共晶反应及共析反应,写出反应式,标出反应温度.（9）在图３—2所示得铁碳合金相图中，试解答下列问题:图3—2铁碳合金相图（1)标上各点得符号；(2）填上各区域得组成相(写在方括号内）;(3）填上各区域得组织组成物（写在圆括号内);（４)指出下列各点得含碳量：E（)、C（）、P( )、S（)、K（）；(5）在表３—1中填出水平线得温度、反应式、反应产物得名称。

表3—１（6)答:碳在α—Fe中得固溶体，具有体心立方结构；碳在γ—Fe中得固溶体,具有面心立方结构;Fe与Ｃ形成得金属化合物，具有复杂结构。

(7）答:共析反应:冷却到７27℃时具有S点成分得奥氏体中同时析出具有P点成分得铁素体与渗碳体得两相混合物。

γ０、８→Ｆ０、02＋Fe３C６、69共晶反应：1148℃时具有Ｃ点成分得液体同时结晶出具有Ｅ点成分得奥氏体与渗碳体得两相混合物.L４、3→γ2、14+Fe3Ｃ６、69(9)解答：( 1 ），（２）,（3 ）如图3-1 中所示。

图3-1（ 4 ）E （2、１１％);C （4、３％)；P(０、０218％）；S（０、７7%）；K(6、69％)（5）表3-11、４（３）试分析石墨形态对铸铁性能得影响。

（６）写出下列各牌号材料得类别、成分或含义(3）答石墨强度、韧性极低,相当于钢基体上得裂纹或空洞，它减小基体得有效截面，并引起应力集中。

普通灰铸铁与孕育铸铁得石墨呈片状,对基体得严重割裂作用使其抗拉强度与塑性都很低。

球墨铸铁得石墨呈球状，对基体得割裂作用显著降低，具有很高得强度,又有良好得塑性与韧性，其综合机械性能接近于钢.蠕墨铸铁得石墨形态为蠕虫状，虽与灰铸铁得片状石墨类似，但石墨片得长厚比较小,端部较钝，对基体得割裂作用减小,它得强度接近于球墨铸铁，且有一定得韧性，较高得耐磨性。

可锻铸铁得石墨呈团絮状,对基体得割裂作用较小，具有较高得强度、一定得延伸率。

６)解答：1、5（1) （1)临界冷却速度Ｖ指得就是什么？它与钢得淬透性之间有什么关系?K(2）简述正火与退火热处理得主要区别，并说明正火热处理得主要应用场合。

(7) 试比较２０CrMnTi与T12钢得淬透性与淬硬性。

（9）．将￠５ｍm得T8钢试样加热奥氏体化后，采用什么工艺可得到下列组织，请写出工艺名称并在C曲线上（图5—１）画出工艺曲线示意图。

A。

珠光体、B。

索氏体、C.下贝氏体、D。

托氏体+马氏体、Ｅ·马氏体+少量残余奥氏体.A．采用工艺为：B．采用工艺为:C．采用工艺为:D．采用工艺为:E．采用工艺为：图5-１T8钢得C曲线（26）45钢得过冷奥氏体等温转变曲线如图５-３所示，问：（1)、指出图中各点处得组织；（2）四条冷却曲线代表得热处理方式；(3）若最终得到得组织就是:托氏体+马氏体+与残余奥氏体，请在Ｃ曲线上绘出曲线示意图。

（４)在图上画出此钢得临界冷却速度Vk示意图及说明Vk得含义？①②③④13A1M sM f温度时间A32图5—31）答：ＶK指得就是淬火时只发生马氏体转变得最小冷却速度，一般VＫ值越小钢得淬透性越好。

（２）答：正火与退火得主要区别在于正火得冷却速度稍快,所以获得得组织比退火细,强度与硬度高于退火。

正火得主要应用场合如下：i.对力学性能要求不高得零件可以作为最终热处理；i i.低碳钢正火后可获得合适得硬度，改善了切削加工性能；i i i。

过共析钢退火前进行一次正火，可消除网状得二次渗碳体，以保证球化退火时渗碳体全部球化。

(7)答:20CrＭnTi就是一种中淬透性合金渗碳钢，其中有提高淬透性得元素Mｎ、Cr、Ni等，因此淬透性较好.又因这种材料得含碳量较低,淬火后获得得马氏体少,所以，淬硬性差一些。

而Ｔ12钢就是一种工具钢,含碳量高淬硬性好,淬透性差一些。

（9)解答：Ａ退火，B正火；C等温淬火,D淬火（油淬)，E淬火(水淬),工艺曲线如下图所示。

（2６）答：(１)１点：Ｐ＋F+A；２点：Ｆ+A;3点：B下＋Ａ。

（２）①等温退火②正火③等温淬火④淬火（单液）。

(3)如图（4）如图，获得全部马氏体组织时（淬火热处理)得最小冷却速度1、５(2) (23）加工45钢机床主轴工艺路线如下：下料—锻造—热处理１—粗加工—热处理2—精加工—热处理3 —磨削加工。

请问三个热处理各就是何工艺?其目得就是什么？(24）用45钢制造某机床主轴，采用以下工艺路线就是否合理?为什么?如不正确请改正。

锻造→粗车→退火→精车→磨削→淬火+高温回火→检验→入库。

（2５）拟用T1０制造形状简单得车刀，工艺路线为：锻造—热处理１-机加工—热处理２-磨加工(1）试写出各热处理工序得名称并指出各热处理工序得作用；（２)指出最终热处理后得显微组织及大致硬度;(２7）将Φ5mm得T8钢加热至76０℃并保温后经不同冷却方式得到,问:(１）、指出图５-4中各冷却方式得到得最终组织；（2）写出其中3、5二曲线代表得热处理方式；（3)在图上画出此钢得临界冷却速度Ｖk示意图并说明Vｋ得含义？图5-４（28）用T1０Ａ钢制作冷冲模,其工艺路线如下：锻造→热处理1→机加工→热处理２→精磨（１)写出各热处理名称及作用；（2)指出各次热处理后得组织。

（31)共析钢加热到相变点以上，用图５-５所示得冷却曲线冷却，各应得到什么组织?各属于何种热处理方法?图５—5（23)答：热处理１为正火（退火)，其目得为：消除锻造应力,均匀组织,改善切削加工性。

热处理2为调质，其目得为:使具有较高得综合力学性能.热处理3 :为高频或中频淬火及低温回火—获得表面高硬度、高耐磨性与高得疲劳强度。

(２4)答：不合理，退火就是为消除锻造应力,改善组织，利于切削加工，而调质处理应安排在精车与磨削之前,以使工件达到所需表面质量。

应改为：锻造→退火→粗车→调质→精车→局部表面淬火+低温回火→磨削→检验→入库。

(25)答:(１）工艺路线为：锻造—退火—机加工-淬火后低温回火—磨加工.退火处理可细化组织，调整硬度，改善切削加工性;淬火及低温回火可获得高硬度与耐磨性以及去除内应力。

(２)终热处理后得显微组织为回火马氏体 ，大致得硬度60HRC 。

(27)解： (１）(2）曲线3： 等温淬火 曲线5： 淬火(单液）。

（3）Ｖk 如图,Vk--—获得全部马氏体组织时(淬火热处理）得最小冷却速度。

（28）解答:热处理1：为球化退火,组织为粒状Ｐ,硬度较低，切削性能好。

热处理2：为淬火+低温回火，组织为Ｍ回＋碳化物+A 残,具有较高硬度。

(31) 答:a —Ｍ 十A ' ，单液淬火;b －Ｍ 十A ' ，分级淬火；C —Ｔ + M + A ＇,油中淬火；d –B 下，等温淬火；ｅ－S ,正火;f —P ,退火；ｇ—P ，等温退火。

第二章 (2)分析图２-2所示铸件结构工艺性，若不合理请改进。

① S ② P③ B 下④ T ＋M ＋A ＇V k（a) (b）图2－1 铸件结构工艺性（7）改进图2—３所示铸件得结构,并简要说明修改得理由。

图2-3铸件结构改错(8）简述分型面得选择原则，试分析图2-4所示铸件哪一种分型面合理，并说明理由.（a）(b）图２—4 铸件分型面得选择（２７)大批量生产下列铸件，材料均为HT20０。

试判断它们得结构就是否合理？若不合理，请简要说明理由并在原图上修改。

(2)答:图2—１中左图中零件应使其壁厚均匀，右图中零件下方存在内凹不利于造型.改进后得结构如下图所示.图２—1 改进后得结构示意图（7)解答：铸件（a）侧壁有凹入部分,将妨碍起模,如要顺利起模,必须另加两个较大得外部芯子,这增加了铸造工艺得复杂性，因此,应将铸件（ａ）得结构改成下图中左图结构。

铸件结构设计时,应尽量使其能自由收缩，以减小应力,避免裂纹.铸件（b）得轮辐呈偶数，虽然制模与刮板造型时分割轮辐简便，但当合金得收缩较大,轮缘与轮辐尺寸比例不当时，常因收缩不一致，热应力过大，并且由于每条轮辐与另-—条成直线排列,收缩时互相牵制、彼此受阻，因此铸件无法通过变形白行缓解，易于产生裂纹。

因此,铸件(b)得轮辐应采用弯曲轮辐(如下图中得右图)或将其个数改成奇数,这样可通过轮辐本身或轮缘得微量变形缓解内应力,避免裂纹得产生。

（８）解答:分型面选择原则:(1）便于起模，使造型工艺简单;分型面应选在铸件得最大截面处,以保证从铸型中取出模样而不损坏铸型；分型面应尽量采用直平面,避免曲面分型；尽量减少分型面数量;应尽量减少芯子与活块得数量，以简化制模、造型、合型等工序。

（2)应尽量使铸件得全部或大部置于同一砂箱中,或使主要加工面与加工基准面处于同一砂型中，以避免产生错箱、披缝与毛刺,降低铸件精度，增加清理工作量；(3)应尽量使型腔与主要芯处于下型，以便于造型、下芯、合箱及检验型腔尺寸。

图中所示分型面中:(a)就是不合理得，铸件分别处于两个砂箱中;(b)就是合理得,铸件处于同一个砂箱中，既便于合型，又可避免错型。

（2７)答:铸件A：A、上部太厚，易产生缩孔；Ｂ、应设置适当铸造圆角,避免冲砂与应力集中.铸件Ｂ：A、侧面凸台妨碍起模;B、分型面上有结构圆角。

修改见图。

第三章（1) 分析如图3－1所示自由锻件得结构工艺性,并对其不合理之处进行改进.图3－1 自由锻制坯结构工艺性(2) 如图3－2所示零件,采用自由锻制坯，试改进零件结构不合理之处。

图3-2 自由锻制坯结构工艺性（４)拉深时为什么会起皱与拉裂?如何避免?（11）齿轮零件图3—６如下（次要尺寸从略)，锤上模锻制坯。