机械制造基础习题解答

第一部分金属材料与热处理

（非机类专业用）

1.（1）理化性能：根据材料使用中工作条件不同，对材料的理化性能要求不同。如飞

机上的一些零部件，需要密度小的材料，如铝合金制造，在腐蚀介质中工作的零件要

选用耐腐蚀性好的材料制造。

（2）机械性能：根据材料在使用过程中受力情况不同，选用不同机械性能指标的材料。

（3）工艺性能：根据材料使用中加工方法不同，选用不同的工艺性能的材料。如机床床

身应选用铸造性能好的灰铸铁等。

2.强度极限

b

—屈服极限

s

8 %—延伸率

4 %—断面收缩率

a—冲击韧性

a k

A k —冲击功

HB-布氏硬度

HRC-洛氏硬度

HV—维氏硬度

3.有一定的关系。硬度可以表示金属材料在一个小体积范围内抵抗弹性变形、塑性变形和破坏的能力。而抗

拉强度亦是指材料在拉力作用下抵抗变形和破坏的能力。

4.

5•用钢制造：电吹风、电熨斗、不锈钢餐具等。

用铁制造：铁锅。

用有色金属制造：铝锅、铝盆、铜制自来水龙头等。

6.车床中钢制零件：主轴、各传动轴、高速齿轮等。

铁制零件：床身、齿轮箱、尾架等。

7.塑性变形是一种永久性变形，外力去除后变形并不消失，而弹性变形在外力去除后变形消失，物体恢复原

状。

&同素异晶转变一一固态金属在不同的温度下具有不同的晶格类型的现象。

例如纯铁在912C以下具有体心立方晶格，在912 C〜1300 C之间具有面心立方晶格。

9•金属在结晶过程当中，晶粒的粗细与晶核数目的多少及晶核长大的速度有关。

10•固溶体：溶质原子融入溶剂晶格而保持溶剂晶格类型的金属晶体称之为固溶体。

化合物：指两个或两个以上的组元按一定的原子比相互化合而成的新物质。

机械混合物：组成合金的组元在互配的情况下既不溶解也不化合，而是按一定的重量比例，以混合的方式存在着，形成各组元晶体的机械混合物。

具有固溶体结构的金属材料其强度和硬度比纯金属高，而具有化合物结构的金属材料通常硬度很高，而且脆性大，具有机械混合物机构的金属材料不仅决定各组成的性能，还与各数量大小，形状

及分布情况有关，通常它比单一固溶体强度、硬度高，塑性、韧性差。

11．合金状态图即是表明合金系结晶过程的简明图体。其用途是利用合金状态图可以分析合

金随成分及温度的变化，其组织及性能的变化情况。

12.铁素体：碳原子溶入a—Fe的固溶体。含碳量为小于0.02 %。特点：强度、硬度低，

塑性、韧性好。

渗碳体：铁和碳化合形成的化合物，含碳量为6.69 %。特点：硬度高，脆性大。

珠光体：一定含量的铁素体和渗碳体组成的共析的机械混合物，含碳量为0.77 %。特点：性能介于铁素体与渗碳体之间。

奥氏体：指碳原子溶入a— Fe的固溶体。含碳量小于2.11 %。特点：塑性很好，不具碳性。

13.成分上的区别：碳钢含碳量小于 2.11 %，铸铁含碳量大于

2.11 %。

组织上的区别：常温下，含碳量小于0.77 %的碳钢其组织为铁素体+珠光体；含碳量等于0.77 %的碳钢其组织为珠光体；含碳量大于0.77 %的碳钢其组织为珠光体＋渗碳体。铸铁在常温下的内部组织为珠光体+渗碳体。

14.氏——共析反应线，亦是一条恒温线（727 C）。

A

cm ——奥氏体冷却到A cm 时开始析出铁素体

A――奥氏体冷却到氏时，开始析出铁素体

15.45钢由液态至AC线时，一部分液体转变为固体，其组织为奥氏体。另一部分液体状态

不变，继续冷却，冷至AE线时，所有液体全部转变为固体，其组织为奥氏体；温度继续下降至氏线时，从奥氏体中开始析出铁元素组织；冷至A线时，剩余奥氏体按共

析反应转变为珠光体组织，45 钢最终的显微组织为铁素体+珠光体。

16.钢的含碳量与钢的强度、硬度、韧性之间的关系，见韩克钧、许卫民编写的《金属工艺

学》P6 图2—5。

原因：钢随着含碳量的增加，内部组织在发生变化由F+L P T P+F&C n ,由于P增加，

Fe s C n增加，所以强硬度增加，塑性、韧性下降，降至含碳量 1 %左右，由于网状Fe s C n增加，故钢的强度反而下降，变成脆硬的材料。

17.铁碳合金状态图——用以表示铁碳合金随成分及温度变化其组织及性能发生变化的简明

图解。

主要点：G点- —结晶点，此点处发生共晶反应。

S 点

——共析点，此点处发生共析反应。

特性线：EF—

—

共晶反应线

A

1—

A3

A m ――（略）

18.

19.

20.30钢加热到700C, 750C, 1000C时各自的组织为铁素体+珠光体，铁素体+奥氏体，奥氏体。

T7 钢加热到700C, 750C, 1000 C时各自的组织为铁素体+珠光体，铁素体+奥氏体，奥氏体。

T10钢加热到700C, 750C, 1000 C时各自的组织为珠光体+渗碳体，渗碳体+奥氏体, 奥氏体。21.A3—甲类普通碳素结构钢。用于制造螺栓、螺母等。

B3—乙类普通碳素结构钢。用于制造铁丝、铁钉等。

08—优质碳素结构钢，亦称08号钢，用于制造冷冲压件。

15—15号钢，用于冲压件，渗碳件。如螺栓、螺钉等。

30—30号钢，用于制造齿轮，轴类零件。

45—45号钢，用于制造齿轮，轴类零件。

65—65号钢，用于制造弹簧等。

T10—碳素工具钢，用于制造冷件模、丝锥等。

16Mn—普通低合金钢，用于制造高压容器、桥梁建筑结构。

40Cr—调质钢，用于制造重要的齿轮、轴等。

CrWM—低合金工具钢，用于制造丝锥、板牙、铰刀等。

GCr15-滚动轴承钢，用于制造滚动轴承。

1Cr18Ni9Ti —不锈钢，用于制造医疗器件、化学、化纤工业的重要耐蚀器件。

38CrMoAIA—氮化钢，用于制造镗杆、主轴等。

W18Cr4V—高速钢，用于制造钻头、铳刀等。

HPb59- 1—黄铜，含Pb1% Cu59% Zn40%用于制造船用螺旋桨等。

ZQSn—6—3 —铸造专铜，含Sn6%,Zn6% Pb3%,Cu85%用于制造轴承、轴瓦、涡轮等在受中等冲击载荷的零件。

L2 —纯铝。

ZL105—铸造铝硅合金，用于制造形状复杂的受冲作用的大型零件，如扇风机叶，水冷汽缸头。

HT200-最低抗拉强度为200MPa的灰铸铁，用于制造齿轮箱，低速轴瓦等。

QT600—02—=600MPa, =2%的球铁，用于制造连杆曲轴等。

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