工程材料及成形工艺思考题 Word 文档 (2)
(完整word版)工程材料与成型工艺基础习题汇编答案--老师版
《工程材料及成形技术》课程习题集班级:________________姓名:________________学号:________________2013年2月——5月习题一工程材料的性能一、名词解释σs:σb:δ:ψ:E:σ-1:αk: HB: HRC:二、填空题1、材料常用的塑性指标有(δ)和(ψ)两种,其中用(ψ)表示塑性更接近材料的真实变形。
2、检验淬火钢成品的硬度一般用(洛氏硬度HRC),而布氏硬度是用于测定(较软)材料的硬度。
3、零件的表面加工质量对其(疲劳)性能有很大影响。
4、表征材料抵抗冲击载荷能力的性能指标是(ak ),其单位是( J/cm2 )。
5、在外力作用下,材料抵抗(塑性变形)和(断裂)的能力称为强度。
屈服强度与(抗拉强度)比值,工程上成为(屈强比)。
三、选择题1、在设计拖拉机缸盖螺钉时,应选用的强度指标是( A )A.σs b.σb c.σ-12、有一碳钢支架刚性不足,解决办法是( C )A.用热处理方法强化 b.另选合金钢 c.增加截面积3、材料的脆性转化温度应在使用温度( B )A.以上 b.以下 c.相等4、在图纸上出现如下硬度技术条件标注,其中哪种是正确的?( B )A.HB500 b.HRC60 c.HRC18四、简答题1、下列各种工件应采取何种硬度试验方法来测定其硬度?(写出硬度符号) 锉刀: HRC 黄铜轴套:HB供应状态的各种非合金钢钢材: HB 硬质合金刀片:HV耐磨工件的表面硬化层: HV 调质态的机床主轴:HRC铸铁机床床身:HB 铝合金半成品 HB2、在机械设计中多用哪两种强度指标?为什么?常用σs : σb :原因:大多数零件工作中不允许有塑性变形。
但从零件不产生断裂的安全考虑,同时也采用抗拉强度。
3、设计刚度好的零件,应和什么因素有关?(1)依据弹性模量E 选材,选择E 大的材料(2)在材料选定后,主要影响因素是零件的横截面积,不能使结构件的横截面积太小。
《工程材料及成形工艺基础》复习思考题答案 第一章
第一章 金属材料的性能复习思考题1.什么是塑性变形?什么是弹性变形?答:金属材料在外力作用下,发生不可逆的永久变形称为塑性变形。
金属材料在外力作用下,金属材料发生变形,失去外力金属材料又恢复到原来状态的变形叫弹性变形。
2.p0.2R 的含意是什么?为什么低碳钢不用此指标?答:p0.2R 的含意是对于高碳钢、铸铁、铜、铝等金属材料,没有明显的屈服现象,拉伸曲线上没有小锯齿状平台,通常规定试样产生0.2%塑性变形时的应力作为其规定非比例延伸强度,用p0.2R 表示。
低碳钢有明显屈服现象,可以测定其上屈服强度R eH 和下屈服强度R eL ,所以不用此指标。
3.抗拉强度与硬度之间有没有一定的关系?为什么?答:抗拉强度与硬度之间有一定的关系,低碳钢:m 2.7HBS R ≈、高碳钢:m 3.8HBS R ≈、合金调质钢:m 4.3HBS R ≈、灰铸铁:m 1.0HBS R ≈。
由于硬度和强度以不同形式反映了材料在外力作用下抵抗变形和断裂的能力,故二者之间有一定的关系。
4.冲击吸收能量K 代表什么指标?为什么K 不直接用于设计计算?答:K 值是试验中测定的吸收能量,它反映的是材料在冲击载荷下弹性变形、塑性变形和断裂过程中吸收能量的能力。
也就是金属材料的冲击韧性。
在冲击能量相对不太大的情况下,金属材料承受多次重复冲击的能力,主要取决于强度,而不是要求过高的冲击韧性。
即冲击韧性较低而强度较高的材料寿命较长。
因此,用K 值来衡量和设计这些机械零件是不太合适的,一般只用K 值作为选择材料的参考。
5.某低碳钢拉伸试样,直径为10 mm ,原始标距为50 mm ,屈服阶段拉力值首次下降前的最大拉力为18 840 N ,屈服阶段不计初始瞬时效应时的最小拉力为18 740 N ,屈服之后、断裂前的最大拉力为35 320 N ,拉断后将试样接起来,标距之间的长度为73 mm ,断口处截面平均直径为6.7 mm 。
问该低碳钢的m R ,eH R ,eL R ,Z ,A 各是多少?其硬度大约是多少? 答:45021014.335320S F R 20m m =⎪⎭⎫ ⎝⎛⨯==MPa 24021014.318840S F R 20eH eH =⎪⎭⎫ ⎝⎛⨯==MPaeL eL 20F 18740R 239MPa S 103.142===⎛⎫⨯ ⎪⎝⎭220u 2010 6.7ππS 22Z 100%100%55%S 10π2S ⎛⎫⎛⎫- ⎪ ⎪-⎝⎭⎝⎭=⨯=⨯=⎛⎫ ⎪⎝⎭ %46%100505073%100L L A 00u =⨯-=⨯-=L 因为是低碳钢:m 2.7HBS R ≈m 450HBS 1672.7 2.7R ===。
《工程材料及成形工艺基础》复习思考题答案-第七章
第七章锻压成形复习思考题1.什么是锻压成形?答:锻压成形是在外力作用下使金属坯料产生塑性变形,从而获得具有一定形状、尺寸和力学性能的毛坯或零件的加工方法。
2.加工硬化对工件性能及加工过程有什么影响?答:金属经过冷塑性变形其内部组织的晶格扭曲,晶粒破碎,使得进一步滑移困难,改变了其力学性能。
随变形程度增大,金属的强度和硬度上升,而塑性和韧性下降,这种现象称为加工硬化。
加工硬化现象在工业生产中具有重要的意义。
生产上常用加工硬化来强化金属,提高金属的强度、硬度及耐磨性。
尤其是纯金属、某些铜合金及镍铬不锈钢等难以用热处理强化的材料,加工硬化更是唯一有效的强化方法。
加工硬化也有其不利的一面。
在冷轧薄钢板、冷拔细钢丝及深拉工件时,由于产生加工硬化,金属的塑性降低,进一步冷塑性变形困难,故必须采用中间热处理来消除加工硬化现象。
3.纤维组织对金属材料有什么影响?纤维组织的存在使金属的力学性削弱还是加强?举例说明生产中如何合理利用纤维组织?答:铸锭经塑性变形后,各晶粒沿变形方向伸长,当变形程度很大时,多晶体晶粒显著地沿同一方向拉长,这种被拉长的呈纤维状的晶粒组织,称为纤维组织。
由于纤维组织的形成,使得金属材料出现各向异性。
在纵向(平行纤维方向)上塑性和韧性增加;横向(垂直纤维方向上)的数值则降低。
纤维组织不能用热处理方法消除,只能用塑性成形工艺使其合理分布,使零件具有较好的力学性能。
其原则是:使零件工作时承受正应力的方向与纤维方向重合。
切应力方向与纤维方向垂直。
最好是纤维的分布与零件的外形轮廓相符合,而不被切断。
4.如图7-54所示的钢制挂钩,拟用铸造、锻造、板料切割这三种工艺制造。
试问用哪种工艺制得的挂钩承载力最大?为什么?图7-54 钢制挂钩答:用锻造方法生产的挂钩承载最大。
因为锻造方法可使晶粒细化、组织致密,同时纤维组织分布和挂钩轮廓一致。
而铸造方法晶粒粗大,不均匀,还可能存在一些铸造缺陷,板料切割会使纤维组织被切断。
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《材料成形技术基础》复习思考题第一篇铸造1.何谓液态合金的充型能力?充型能力不足,铸件易产生的主要缺陷有哪些?充型能力:液态金属充满铸型型腔,获得形状完整、尺寸精确、轮廓清晰铸件的能力。
充型能力不足,会产生浇不足、冷隔、气孔、夹渣等缺陷。
提高充型能力的方法:1)选择凝固温度范围小的合金;2)适当提高浇注温度、充型压力;3)合理设计浇注系统结构;4)铸型预热,合理的铸型蓄热系数和铸型发气量;5)合理设计铸件结构。
2•影响液态合金充型能力的主要因素有哪些?影响液态合金充型能力的主要因素有:流动性、铸型条件、浇注条件和铸件结构等。
3•浇注温度过高或过低,对铸件质量有何影响?浇注温度过低,会产生浇不足、冷隔、气孔、夹渣等缺陷。
浇注温度过高, 液态合金的收缩增大,吸气量增加,氧化严重,容易导致产生缩孔、缩松、气孔、粘砂、粗晶等缺陷。
可见,浇注温度过高或过低,都会产生气孔。
4•如何实现同时凝固?目的是什么?该原则适用于何种形状特征的铸件?铸件薄璧部位设置在浇、冒口附近,而厚璧部位用冷铁加快冷却,使各部位的冷却速度趋于一致,从而实现同时凝固。
目的:防止热应力和变形。
该原则适用于壁厚均匀的铸件。
注意:壁厚均匀,并非要求壁厚完全相同,而是铸件各部位的冷却速度相近。
5•试述产生缩孔、缩松的机理。
凝固温度范围大的合金,其缩孔倾向大还是缩松倾向大?与铸铁相比较,铸钢的缩孔、缩松倾向如何?产生缩孔、缩松的机理:物理机制是因为液态收缩量+凝固收缩量> 固态收缩量(或写为:体收缩量〉线收缩量);工艺原因则是由于补缩不足。
凝固温度范围大的合金,其缩松倾向大。
与铸铁相比较,铸钢的缩孔、缩松倾向大。
6•试述冒口与冷铁的作用。
冒口:补缩、排气。
冷铁:调整冷却速度。
冒口:补缩、排气。
冷铁:调整冷却速度。
7•—批铸钢棒料(①200X L mm),落砂清理后,立即分别进行如下的切削第1页共13页加工:(1) 沿其轴线,在心部钻①80mm 通孔, 加工后棒料长度为L 1; (2) 将其车为①80mm 的轴,车削后的长 度为L2。
工程材料及成型技术习题及答案参考Word
习题一工程材料的性能1、由拉伸试验可得出哪些力学性能指标?在工程上这些指标是如何定义的?2、说明σs,σb,δ,ψ,E、G、σ-1,αk符号的意义和单位?3、在测定强度上σs和σ0.2有什么不同?4、在设计机械零件时常用哪两种强度指标?为什么?5、在何种服役条件下,屈服强度、抗拉强度、疲劳强度是设计中最有用的数据?6、设计刚度好的零件,应根据何种指标选择材料?采用何种材料为宜?材料的E越大,其塑性越差,这种说法是否正确? 为什么?7、材料的弹性模量E的工程含义是什么?它和零件的刚度有何关系?8、什么是弹性模量E?金属弹性模量的大小主要取决什么因素?9、金属材料刚度与金属机件刚度两者含义有何不同?10、试区别材料刚度与弹性的概念,一个弹簧由于刚度不足或弹性差产生的失效现象有何不同?如何防治二者造成的失效?11、有一低碳钢拉伸试件,d0=10.0mm,L0=50mm,拉伸实验时测得F s=20.5kN,F b=31.5kN,d1=6.25mm,L1=66mm,试确定此钢材的σs,σb,δ,ψ。
12、拉伸试件的原标距长度为50mm,直径为10.0mm,拉断后对接试样的标距长度为79mm,缩颈区的最小直径为4.9mm,求其δ,ψ。
这两个指标,哪个表征材料的塑性更准确?塑性指标在工程上有哪些实际意义?13、一根直径为2.5mm的3m长钢丝受载荷4900N后,有多大变形?(钢丝的弹性模量为205000MN/m2)14、标距不同的伸长率能否进行比较?为什么?15、现有标准圆形长、短试件各一根,原始直径d0=10mm,经拉伸试验,测得其延伸率δ5和δ10均为25%,求两试件拉断时的标距长度?这两个试件中那一个塑性较好?为什么?16、常用的硬度试验方法有几种?其应用范围如何?这些方法测出的硬度值能否进行比较?17、甲乙丙丁四种材料的硬度分别是45HRC,90HRB,800HV,240HBS,试比较这四种材料硬度的高低。
材料成型原理思考题及解答..
材料成型原理思考题本课程教学要求:1.掌握液态金属和合金的凝固、结晶基本规律和冶金处理及它们对材质和零件性能的影响。
2.重点掌握塑性成型的基础及塑性成型理论的应用。
3.重点掌握材料成型过程中化学冶金和现象、缺陷的形成机理、影响因素及预防措施。
第二章液态金属重点内容1、液态金属的基本特性2、液态金属的粘度、表面张力、G吸附方程3、流动方程、相似定律4、流变行为和流变铸造思考题1.在固相表面上有液相和气相,且三者处于界面平衡的情况,什么条件下固-液互相之间是润湿的。
到达平衡时,在气、液、固三相交界处,气-液界面和固-液界面之间的夹角称为接触角(contact angle),用θ表示。
它实际是液体表面张力和液-固界面张力间的夹角。
接触角的大小是由在气、液、固三相交界处,三种界面张力的相对大小所决定的。
从接触角的数值可看出液体对固体润湿的程度。
当、和达平衡时以下关系:γSG-γSL=γLG cosθ上述方程称为杨(Young)方程。
从杨方程我们可以得到下列结论:(1)如果(γSG-γSL)=γLG,则cosθ=1,θ=0°,这是完全润湿的情况.如果(γSG-γSL)>γLG,则直到θ=0还没有达到平衡,因此杨方程不适用,但是液体仍能在固体表面铺展开来。
(2)如果0<(γSG-γSL)<γLG,则1>cosθ>0,θ<90o ,固体能为液体所润湿. (3)如果(γSG-γSL)< 0,则cosθ<0,θ>90o ,固体不为液体所润湿.2.分析物质表面张力产生的原因以及与物质原子间结合力的关系。
表面张力是由于物体在表面上的质点受力不均所造成。
由于液体或固体的表面原子受内部的作用力较大,而朝着气体的方向受力较小,这种受力不均引起表面原子的势能比内部原子的势能高。
因此,物体倾向于减小其表面积而产生表面张力。
原子间结合力越大,表面内能越大,表面张力也就越大。
工程材料及成形工艺思考题 Word 文档 (2)
第一章材料的力学行为和性能思考题1.解释下列力学性能指标。
(1) HB (2) HRC (3) HV2.解释下列名词。
(1)蠕变(2)低应力脆断(3)疲劳(4)断裂韧度3.下列工件应采用何种硬度试验方法来测定其硬度?(1)锉刀(2)黄铜轴套(3)供应状态的各种碳钢钢材(4)硬质合金刀片(5)耐磨工件的表面硬化层4.下列硬度表示方法是否正确,为什么?(1)HBW250~300 (2)5~10HRC (3)HRC70~75 (4)HV800~850 (5)800~850H5.比较铸铁与低碳钢拉伸应力-应变曲线的不同,并分析其原因。
6.一根两端固定的低碳钢丝,承受拉应力为20Mpa,当温度从30摄氏度突然下降到10摄氏度时,钢丝内新产生的应力为多少?7.现有原始直径为10mm圆形长、短试样各一根,经拉伸试验测得的伸长率均为25%,求两试样拉断后的标距长度。
两试样中哪一根塑性好?为什么?8.甲乙丙丁四种材料的硬度分别为45HRC、90HRB、800HV、240HBW,试比较这四种材料硬度的高低。
第二章材料的结构思考题1.为何单晶体具有各向异性?而多晶体在一般情况下却显示各向同性?2.解释下列基本概念;晶体与非晶体;晶体的各向异性;同素异晶转变;位错;晶界;固溶体;金属化合物。
3.试述高分子链的结合力、分子链结构、聚集态结构对高聚物的性能的影响。
4.何为高分子材料的老化?如何防止?5.试计算面心立方晶格的致密度。
6.说明结晶对高聚物性能的影响。
第三章1.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?2.在铸造生产中,采用哪些措施控制晶粒的大小?3.如果其他条件相同,试比较下列铸造条件下,铸件晶粒的大小:(1).金属模浇注与砂模浇注;(2).高温浇注宇与低温浇注;(3).铸成薄件与铸成厚件;(4).浇注时采用振动和不振动。
4.二元匀晶相图、共晶相图与合金的力学性能和工艺性能之间存在什么关系?5.画出Fe-Fe3C相图,指出图中各点及线的意义,并标出个相区的相组成物和组织组成物。
《工程材料及成形工艺基础》复习思考题答案-第四章
第四章钢的热处理复习思考题1.一批由直径为5 mm的共析钢制成的销子,采用什么热处理方法可以得到下列组织:(1)珠光体;(2)托氏体+索氏体;(3)下贝氏体;(4)回火索氏体;(5)马氏体 残余奥氏体答:(1)共析钢退火获得珠光体;(2)共析钢正火处理获得托氏体+索氏体;(3)等温淬火获得下贝氏体;(4)调质处理获得回火索氏体;(5)淬火处理获得马氏体+残余奥氏体2.试述共析钢奥氏体形成的几个阶段,并分析亚共析钢奥氏体和过共析钢奥氏体形成的主要特点。
答:共析钢加热形成奥氏体可分为四个阶段:(1)奥氏体晶核的形成,这个过程称为奥氏体形核;(2)奥氏体晶核的长大;(3)残余渗碳体的溶解,当铁素体全部转变为奥氏体后,还会有部分渗碳体没有溶解,这部分渗碳体称为残余渗碳体。
随着时间的延长,残余渗碳体会不断溶解,直至全部消失。
(4)奥氏体成分的均匀化延长保温时间,通过碳原子的扩散,可使奥氏体的含碳量趋于均匀一致。
亚共析钢加热到Ac1温度时,珠光体转变成奥氏体,但铁素体不会全部转变成奥氏体,只有加热到Ac3温度时,才能形成单一奥氏体。
同样的道理,对过共析钢需要加热到Ac cm 线以上,才能形成单一的奥氏体。
3.说明共析钢C曲线各个区、各条线的物理意义,在曲线上标注出各类转变产物的组织名称及其符号和性能,并指出影响C曲线形状和位置的主要因素。
答:共析钢C曲线,过冷奥氏体的等温转变,按得到的产物组织的不同,可分为三种类型:珠光体型转变、贝氏体型转变和马氏体型转变。
过冷奥氏体在A1以下至550℃温度范围内的某一温度保温,发生等温转变,其产物称为珠光体型组织;贝氏体转变是过冷奥氏体在“鼻子”温度至Ms点(550~230℃)范围内进行的转变;奥氏体以极大的冷却速度过冷到Ms点以下发生的转变称为马氏体型转变。
若以等温转变温度为纵坐标,转变时间为横坐标,将所有的转变开始点连接成一条曲线称为等温转变开始线;同样,将所有的转变终了点也连成一条曲线称为等温转变终了线。
工程材料及成形技术基础课后习题参考答案
工程材料及成形技术根底课后习题参考答案第一章金属的晶体构造与结晶1.解释以下名词点缺陷,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:原子排列不规那么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:原子排列的不规那么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:原子排列不规那么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部分滑移而造成。
滑移部分与未滑移部分的交界限即为位错线。
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似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,那么称这块晶体为单晶体。
多晶体:由多种晶粒组成的晶体构造称为“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,原子呈规那么排列的结晶核心。
非自发形核:是液态金属依附在一些未溶颗粒外表所形成的晶核。
变质处理:在液态金属结晶前,特意参加某些难熔固态颗粒,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:在浇注前所参加的难熔杂质称为变质剂。
2.常见的金属晶体构造有哪几种?α-Fe 、γ- Fe 、Al 、Cu 、Ni 、 Pb 、 Cr 、 V 、Mg、Zn 各属何种晶体构造?答:常见金属晶体构造:体心立方晶格、面心立方晶格、密排六方晶格;α-Fe、Cr、V属于体心立方晶格;γ-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严密程度。
工程材料习题与思考题.doc
第一章习题与思考题1、名词解释:抗拉强度、屈服强度、刚度、疲劳强度、冲击韧性、断裂韧性。
2、设计刚度好的零件,应根据何种指标选择材料?材料的弹性模量E愈大,则材料的塑性愈差。
这种说法是否正确?为什么?3、如图所示的四种不同材料的应力一应变曲线,试比较这四种材料的抗拉强度、屈服强度(或屈服点)、刚度和塑性。
4、常用的硬度测试方法有几种?这些方法测出的硬度值能否进行比较?5、下列几种工件应该采用何种硬度试验法测定其硬度?(1)铿刀(2)黄铜轴套(3)供应状态的各种碳钢钢材(4)硬质合金刀片(5)耐磨工件的表面硬化层6、反映材料受冲击载荷的性能指标是什么?不同条件下测得的这种指标能否进行比较?怎样应用这种性能指标?7、疲劳破坏是怎样形成的?提高零件疲劳寿命的方法有哪些?8、断裂韧性是表示材料何种性能的指标?为什么在设计中考虑这种指标?部分参考答案1、抗拉强度:是材料在破断前所能承受的最大应力。
屈服强度:是材料开始产生明显塑性变形时的最低应力。
刚度:材料抵抗弹性变形的能力。
疲劳强度:经无限次循环而不发生疲劳破坏的最大应力。
冲击韧性:材料在冲击载荷作用下抵抗破坏的能力。
断裂韧性:材料抵抗裂纹扩展的能力。
2、材料的弹性模量与塑性无关。
3、由大到小的顺序,抗拉强度:2、1、3、4。
屈服强度:1、3、2、4。
刚度:1、3、2、4 o 塑性:3、2、4、1。
4、布氏、洛氏、维氏和显微硬度。
由于各种硬度测试方法的原理不同,所以测出的硬度值不能直接进行比较。
5、(1)洛氏或维氏硬度(2)布氏硬度(3)布氏硬度(4)洛氏或维氏硬度(5)显微硬度6、冲击功或冲击韧性。
由于冲击功或冲击韧性代表了在指定温度下,材料在缺曰和冲击载荷共同作用下脆化的趋势及其程度,所以不同条件下测得的这种指标不能进行比较。
冲击韧性是一•个对成分、组织、结构极敏感的参数,在冲击试验中很容易揭示出材料中的某些物理现象,如晶粒粗化、冷脆、热脆和回火脆性等,故目前常用冲击试验来检验冶炼、热处理以及各种加工工艺的质量。
工程材料及成形技术基础课课后习题参考答案
工程材料及成形技术基础课课后习题参考答案第一章:1-1 机械零件在工作条件下可能承受哪些负荷?这些负荷对零件产生什么作用?答:机械零件在工作条件下可能承受到力学负荷、热负荷或环境介质的作用(单负荷或复合负荷的作用)。
力学负荷可使零件产生变形或断裂;热负荷可使零件产生尺寸和体积的改变,产生热应力,热疲劳,高温蠕变,随温度升高强度降低(塑性、韧性升高),承载能力下降;环境介质可使金属零件产生腐蚀和摩擦磨损两个方面、对高分子材料产生老化作用。
1-3 σs、σ0.2和σb含义是什么?什么叫比强度?什么叫比刚度?答:σs-P s∕F0,屈服强度,用于塑性材料。
σ0.2-P0.2∕F0,产生0.2%残余塑性变形时的条件屈服强度,用于无明显屈服现象的材料。
σb-P b∕F0,抗拉强度,材料抵抗均匀塑性变形的最大应力值。
比强度-材料的强度与其密度之比。
比刚度-材料的弹性模量与其密度之比。
思考1-1、1-2.2-3 晶体的缺陷有哪些?可导致哪些强化?答:晶体的缺陷有:⑴点缺陷——空位、间隙原子和置换原子,是导致固溶强化的主要原因。
⑵线缺陷——位错,是导致加工硬化的主要原因。
⑶面缺陷——晶界,是细晶强化的主要原因。
2-5 控制液体结晶时晶粒大小的方法有哪些?答:见P101.3.4.2液态金属结晶时的细晶方法。
⑴增加过冷度;⑵加入形核剂(变质处理);⑶机械方法(搅拌、振动等)。
2-8 在铁-碳合金中主要的相是哪几个?可能产生的平衡组织有哪几种?它们的性能有什么特点?答:在铁-碳合金中固态下主要的相有奥氏体、铁素体和渗碳体。
可能产生的室温平衡组织有铁素体加少量的三次渗碳体(工业纯铁),强度低塑性好;铁素体加珠光体(亚共析钢),珠光体(共析钢),珠光体加二次渗碳体(过共析钢),综合性能好;莱氏体加珠光体加二次渗碳体(亚共晶白口铸铁),莱氏体(共晶白口铸铁),莱氏体加一次渗碳体(过共晶白口铸铁),硬度高脆性大。
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一、填空题(共20空,每空1分,共计20分)1. 共析碳钢奥氏体化过程包括奥氏体核的形成、奥氏体核的长大、残余渗碳体的溶解和奥氏体成分的均匀化。
2. 晶体中的缺陷,按照其几何形状特征可分为_点缺陷_、___线缺陷___和_面缺陷_三种。
3. 液态金属结晶时,冷却速度越小,则过冷度越小,结晶后晶粒越粗大。
4. 金属塑性变形主要通过滑移和孪生是两种方式进行。
5. 塑性变形后的金属经加热将发生回复、再结晶、晶粒长大的变化。
6. 白口铸铁中碳主要是以Fe3C 的形式存在,灰口铸铁中碳主要以石墨形式存在。
7. 固溶体出现枝晶偏析后,可用扩散退火加以消除。
8. 影响碳钢焊接性能的主要因素是碳含量,所以常用碳当量来估算碳钢焊接性的好坏。
9. 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片状、棉絮状、球状和蠕虫状。
二、选择题(共10小题,每小题1分,共计10分)1. 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. 贝氏体2. 在铸造模型的厚薄过渡处或锐角处做成圆角是为了( B )。
A. 增加模具强度B. 减小铸件内应力C. 方便模具制造D. 便于和型芯组装3. 下列合金中,铸造性能最差的是(A )。
A. 铸钢B. 铸铁C. 铸铜D. 铸铝4. 奥氏体向珠光体转变是( A )。
A. 扩散型转变B. 非扩散型转变C. 半扩散型转变D. 切变转变5. 金属冷塑性变形后,强度和塑性( C )。
A. 都增加B. 都降低C. 强度增加,塑性降低D. 强度降低,塑性增加6. 在多工序冷拔钢丝过程中,插有中间退火工序,这是为了消除(C )。
A. 纤维组织B. 回弹现象C. 加工硬化D. 化学成分偏析7. 固溶体的晶体结构与( A )。
A. 溶剂相同B. 溶质相同C. 既与溶剂相同也与溶质相同D. 与二者都不同8. 下列材料中,锻造性能最好的材料是(A )。
A. 低碳钢B. 中碳钢C. 灰口铸铁D. 可锻铸铁9. 对于可热处理强化的铝合金,其热处理的方法是(D )。
《工程材料及成形工艺基础》复习思考题答案 第八章
第八章焊接成形1.名词解释:焊接、焊接电弧、热影响区、焊接性。
答:(1)焊接是指通过加热或加压或两者并用,使被焊材料达到原子间的结合,形成永久性连接的工艺。
(2)焊接电弧是在两个电极之间的气体介质中,强烈而持久的气体放电现象。
(3)热影响区是在焊接过程中母材金属因受热的影响(但未熔化)而发生金相组织和力学性能变化的区域。
(4)金属焊接性是指材料对焊接加工的适应性,即在一定的焊接工艺条件下获得优质焊接接头的难易程度。
2.常用电弧的引燃方法有哪些?接触引弧和非接触引弧。
3.熔化焊的焊接接头包括哪几部分?答:焊接接头包括焊缝金属、熔合区和热影响区三部分。
4.焊接应力的产生原因是什么?消除焊接应力的方法有哪些?答:(1)在焊接过程中,不均匀的局部加热是焊件产生焊接应力与变形的根本原因。
(2)消除应力的方法:①焊前预热和焊后热处理;②加热减应区法;③选择合理的焊接次序及工艺参数;④焊后锤击或碾压焊道、拉伸或振动工件。
5.试分析厚件多层焊时,为什么有时要用小锤对红热状态的焊缝进行敲击?答:每焊完一道焊缝后,当焊缝仍处于高温时,用小锤对焊缝进行均匀适度的锤击,能使缝焊金属在高温塑性较好时得以延伸,补偿部分收缩,可大大减小焊接应力和变形,以避免裂纹的产生。
6.焊接变形的基本形式有哪些?如何矫正?答:(1)收缩变形、角变形、弯曲变形、扭曲变形、波浪变形。
(2)机械矫正法、火焰加热矫正法。
7.常见的焊接缺陷有哪些?答:裂纹、气孔、未焊透和未熔合、烧穿、咬边、焊瘤等。
8.简述焊条的组成及各部分的作用。
答:(1)焊芯:①作为电极传导焊接电流,产生电弧;②焊芯作为填充金属,与熔化的母材金属形成焊缝。
(2)药皮:①机械保护作用;②冶金处理作用;③改善焊接工艺性能。
9.试从焊接质量、生产率、焊接材料、成本和应用范围等方面,比较下列焊接工艺。
(1)焊条电弧焊;(2)埋弧焊;(3)氩弧焊;(4)CO2气体保护焊10.厚薄不同的钢板搭接,是否可以进行电阻点焊?点焊对工件厚度有何要求?答:板厚不同,热容量、导热距离不同,形成熔核偏移,导致结合面上的熔核直径减小,影响强度性能。
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第一章材料的力学行为和性能思考题1.解释下列力学性能指标。
(1) HB (2) HRC (3) HV2.解释下列名词。
(1)蠕变(2)低应力脆断(3)疲劳(4)断裂韧度3.下列工件应采用何种硬度试验方法来测定其硬度?(1)锉刀(2)黄铜轴套(3)供应状态的各种碳钢钢材(4)硬质合金刀片(5)耐磨工件的表面硬化层4.下列硬度表示方法是否正确,为什么?(1)HBW250~300 (2)5~10HRC (3)HRC70~75 (4)HV800~850 (5)800~850H5.比较铸铁与低碳钢拉伸应力-应变曲线的不同,并分析其原因。
6.一根两端固定的低碳钢丝,承受拉应力为20Mpa,当温度从30摄氏度突然下降到10摄氏度时,钢丝内新产生的应力为多少?7.现有原始直径为10mm圆形长、短试样各一根,经拉伸试验测得的伸长率均为25%,求两试样拉断后的标距长度。
两试样中哪一根塑性好?为什么?8.甲乙丙丁四种材料的硬度分别为45HRC、90HRB、800HV、240HBW,试比较这四种材料硬度的高低。
第二章材料的结构思考题1.为何单晶体具有各向异性?而多晶体在一般情况下却显示各向同性?2.解释下列基本概念;晶体与非晶体;晶体的各向异性;同素异晶转变;位错;晶界;固溶体;金属化合物。
3.试述高分子链的结合力、分子链结构、聚集态结构对高聚物的性能的影响。
4.何为高分子材料的老化?如何防止?5.试计算面心立方晶格的致密度。
6.说明结晶对高聚物性能的影响。
第三章1.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?2.在铸造生产中,采用哪些措施控制晶粒的大小?3.如果其他条件相同,试比较下列铸造条件下,铸件晶粒的大小:(1).金属模浇注与砂模浇注;(2).高温浇注宇与低温浇注;(3).铸成薄件与铸成厚件;(4).浇注时采用振动和不振动。
4.二元匀晶相图、共晶相图与合金的力学性能和工艺性能之间存在什么关系?5.画出Fe-Fe3C相图,指出图中各点及线的意义,并标出个相区的相组成物和组织组成物。
6.分析碳的质量分数分别为0.2%、0.6%、0.8%、1.0%的铁碳合金从液态缓冷到室温时的结晶过程和室温下得到的组织,并据此分析合金力学性能随成分、组织的变化。
7.根据Fe-Fe3C相图,说明产生下列现象产生的原因:(1).碳的质量分数1.0%的钢比碳的质量分数为5%的钢硬度高;(2)在室温下,Wc=0.8%的钢其强度比Wc%的钢高;(3)变态莱氏体的塑性比珠光体的差;(4)在1100℃,Wc=0.4%的钢能进行锻造,而Wc=4.0%的生铁不能锻造。
(5)通常要把钢材加热到高温(1000-1250℃)下进行热轧或锻造;(6)钢铆钉一般用低碳钢制成;(7)绑扎物件一般用铁丝(镀锌低碳钢丝),而起重机吊重物用钢丝需用60、65、70、75等高碳钢;(8)钳工锯T8、T10、T12等材料时比锯20、10钢费力;(9)钢适宜于压力加工成形,而铸铁适于铸造成形。
第四章1.将直径为5mm的T8钢加热到760℃并保温足够的时间,问采用什么样的工艺可以得到如下的组织:珠光体,索氏体,下贝氏体,托氏体+马氏体,马氏体+少量残留奥氏体。
在C曲线上画出工艺曲线图。
2.确定下列钢件的退火方法,并指出退火目的及退火后的组织。
(1)经冷轧后35钢钢板,要求降低硬度。
(2)用铸钢铸造的齿轮。
(3)锻造过热的60钢锻坯。
(4)具有片状渗碳体的T12钢坯。
3.指出下列零件的锻造毛坯进行正火的主要目的及正火后的显微组织。
(1)20钢齿轮;(2)45钢小轴;(3)T12钢锉刀。
4.一批45钢试样,因其组织、晶粒大小不均匀,需采用退火处理。
拟采用以下几种工艺:(1)缓慢加热到700℃,保温足够的时间,随炉冷却到室温。
(2)缓慢加热到840℃,保温足够的时间,随炉冷却到室温。
(3)缓慢加热到1100℃,保温足够的时间,随炉冷却到室温。
问上述三种工艺各得到何种组织?若要得到大小均匀的细小晶粒,选何种工艺最合适?5.淬火的目的是什么?亚共析钢及过共析钢淬火加热温度应如何选择?室从获得的组织和性能等方面加以说明。
6.有两个Wc=1.2的碳钢薄试样,分别加热到780℃和860℃并保温相同的时间,使之达到平衡状态,然后以大于临界冷却速度的冷却速度至室温,试问;(1)哪个温度加热淬火后马氏体晶粒较为粗;(2)哪个温度加热淬火后马氏体含碳量较高?(3)哪个温度加热淬火后残留奥氏体的量较多?(4)哪个温度加热淬火后未溶碳化物较少?(5)你认为哪个温度淬火最适合?为什么?7.指出下列工件淬火及回火温度,并说明其回火后的组织和大致的硬度。
(1)45钢小轴,要求综合力学性能好.(2)60弹簧(3)T12钢锉刀8.甲、乙两厂生产同一批零件,材料均选用45钢,硬度要求220~250HBW。
甲厂采用正火,乙厂采用调质,都能达到性能要求。
试分析甲乙两厂产品组织和性能、应用等方面的差别。
9.试说明表面淬火、渗碳、渗氮热处理工艺在用途、性能、应用等方面的差别。
10.拟用T10钢制造形状简单的车刀,工艺路线为:锻造——热处理——机加工——热处理——磨加工。
试写出各热处理工序的名称并指出其作用,写出最终热处理的工件所应达到的硬度。
11.选择下列零件的热处理方法,并编写简明工艺路线(各零件均选用锻坯)(1)某机床变速箱齿轮,要求齿面耐磨,心部强度和韧性不高,材料选用45钢。
(2)某机床主轴,要求有良好的综合力学性能,轴颈部分要求耐磨(50~55HRC),材料选用45钢。
(3)镗床镗杆,在重载荷下工作,精度要求极高,并在滑动轴承中运转,要求镗杆表面有极高的硬度,心部有较高的综合力学性能,材料选用38CrMoAlA.第五章工业用铁及铸造思考题1..钢中长存元素有哪些?对钢的性能有何影响?2.为什么比较重大的大截面的结构零件如重型运输机械和矿山机械的轴类,大型发电机转子等都必须用合金钢制造?与碳钢相比,合金钢有何优点?3.解释下列现象:a.在相同含碳量的情况下,除了含Ni和Mn的合金外,大多数合金钢的热处理加热温度都比碳钢高。
b.在相同含碳量的情况下,含碳化物形成元素的合金钢比碳钢具有较高的回火稳定性。
c.在Wc>=0.4%、Wcr=12%的铬钢属于过共析钢,而Wc=105% Wcr=12%的钢属于莱氏体钢。
d.高速钢在锻造或热轧后,经空冷获得马氏体组织。
4.一般刃具钢要求具有什么样的性能?为什么碳素工具钢只能用于制造刃部受热程度较低的手用工具或低速及小进给量的机用刃部?5.分析比较T9钢与9SiCr合金工具钢:a.为什么9SiCr钢的热处理加热温度比T9钢高?b.直径为30~40mm的9SiCr钢在油中冷却能淬透,相同尺寸的碳素工具钢在油中冷却能否淬透?c.为什么碳素工具钢制造的刀具刃部受热至200~250℃时其硬度和耐磨性会迅速下降而导致刃具失效,而9SiCr钢道具的刃部在230~250℃条件下工作,硬度仍然不低于60HRC,耐磨性良好?d.为什么9SiCr钢比较适合制造要求变形较小,硬度较高(60~63HRC),耐磨性良好的圆板牙等薄刃刀具?9SiCr钢制圆板牙应如何热处理?试对其热处理工艺进行分析。
6.何谓热硬性?钢的热硬性与“二次硬化”有何关系?W18Cr4V钢的二次硬化现象在哪个回火温度范围产生?7.为什么滚动轴承钢的含碳量均为高碳?滚动轴承钢中常含哪些合金元素?它们在滚动轴承钢中起什么作用?为什么钢中含Cr量被限制在一定范围之内?为了使GCr15滚动轴承钢获得高硬度,高耐磨性,高疲劳强度及足够的韧性,应对其材料提出什么样的要求?GCr15钢制精密零件应如何合理选定热处理工艺?8.分析以下几种说法是否正确,为什么?A.钢中合金元素含量越高,其淬透性越好。
B.要提高奥氏体不锈钢的强度,只能采用冷塑性变形予以强化。
C.调质刚的合金化主要是考虑提高其红硬性,D.高速钢反复锻造是为了打碎鱼骨状共晶莱氏体,使其均匀分布于基体中。
E.40MnB钢中B的作用是提高淬透性。
F.4Cr13钢的耐蚀性不如1Cr13钢。
9.指出下列合金钢的类别,用途,碳和合金元素的主要作用以及热处理的特点。
(1)40CrNiMo (2)55Si2Mn (3)9Mn2V (4)Cr12MnV (5)5CrMnMo (6)20CrMnTi10.下列物品常用何种不锈钢制造?说明其热处理的主要目的及其工艺方法。
(1)外科手术刀(2)汽轮机叶片(3)硝酸槽(4)牙科用口腔丝11.指出下列特殊性能钢的类别,用途,碳和合金元素的主要作用及热处理特点。
(1)3Cr13 (2)0Cr18Ni9 (3)1Cr11MnV (4)12Cr1MnV (5)1Cr18Ni9Ti (6)ZGMn1312.生产中出现如下不正常现象,应采用什么有效的措施予以防止或改善?(1)灰铸铁磨床床身铸造以后就进行切削,在切削加工后发生不容许的变形。
(2)灰铸铁铸件薄壁处出现白口组织,造成切削加工困难。
13.下列工件宜采用何种特殊铸铁制造?(1)磨床导轨(2)1000~1100℃加热炉底板(3)硝酸储存器第六章非铁金属、合金及粉末冶金材料1.不同铝金课通过哪些途径达到强化目的?2.有人想把LY12铝合金板条弯成60°角,但在弯的过程中发现弯不动,即使弯成了也有裂纹,请问应该进行何种处理才能解决问题?3.为什么经压力加工的黄铜制品,在潮湿的环境下,易发生自裂现象(又称季裂)?采用何种措施可消除?4.简述轴承合金的组织特征。
举列说明常用巴氏合金的成分、性能及用途。
5.金属材料的减磨性欲耐磨性有何区别?他们对金属组织与性能要求有何不同?第七章1.某厂使用库存2年的尼龙绳吊具时,在承载能力远大于调装应力时发生断裂事故,试分析其断裂原因。
2.试为下列零件选择合适的的材料:机械式计数齿轮,热电偶套管,内燃机火花塞,汽车仪表盘,电视机壳,玻璃成形高温模具。
3.橡胶使用时是什么状态?燃料使用时是什么状态?它们的玻璃化温度是高还是低?4.工程塑料与金属材料相比,在性能与应用上有哪些特点?5.简述热塑性塑料与热固性塑料的异同。
6.玻璃钢与金属材料相比,在性能与应用上有哪些特点?7.为什么纤维复合材料的断裂韧度较高?第八章铸造1.何为铸造?砂型铸造工艺有哪些基本工序?试用方框图表示砂型铸造工艺的工艺过程。
2.何为造型材料?对型(芯)砂应具备哪些基本性能?3.零件、铸件、模样三者在尺寸和形状上有何区别?4.为何在铸型中有时须放置冒口和冷铁?5.试述金属型铸造的工艺特点,怎样解决金属型的排气问题?6.离心制造有哪些有缺点,适用范围如何?7.缩孔和气孔如何区分识别?缩孔和缩松如何区别?哪些铸造合金容易产生缩松?8.产生砂眼的主要原因是什么?9.冷裂和热裂如何区别?10.产生冷隔和浇不到的主要原因是什么?11.修改图8-49所示零件结构图,并在图上画出分型面。