機械制造基礎(chǔ)復(fù)習(xí)題

1、機械制造基礎(chǔ)復(fù)習(xí)題1.什么叫材料的塑性？塑性有哪兩個指標(biāo)，如何用公式表示？試述塑性的兩個作用。答：金屬材料在外力作用下，產(chǎn)生永久而引起斷裂的性能，稱為塑性。兩個指標(biāo)為伸長率和斷面收縮率，(L1-L0)L0×100，(F0-F1) F0×100，塑性的作用有塑性加工提供材料的使用安全性。2說明下列力學(xué)性能指標(biāo)的名稱、單位、含義：。分別指出哪些指標(biāo)是動載下的力學(xué)性能，哪些是靜載下的力學(xué)性能。答：名稱符號單位含義抗拉強度bMpa金屬材料在拉斷前所能承受的最大應(yīng)力屈服強度sMpa材料抵抗微量塑性變形的能力條件屈服強度0.2Mpa試樣產(chǎn)生0.2殘余塑性變形時的應(yīng)力值疲勞強度1Mpa循

2、環(huán)周次N可以到達無窮大，而試樣然不發(fā)生疲勞斷裂時的交變應(yīng)力值應(yīng)力Mpa單位面積上所受到的力沖擊韌性kJ/²材料在沖擊載荷作用下，抵抗斷裂的能力，強度、硬度、剛度、塑性是靜載，沖擊韌性、疲勞強度是動載3.從壓頭的材料、形狀、載荷大小、硬度值計算方法、應(yīng)用等方面簡要說明布氏硬度、洛氏硬度、微氏硬度三種測量硬度的方法的特點。答：壓頭的材料形狀載荷大小硬度值計算方法應(yīng)用布氏硬度淬火鋼、硬質(zhì)合金鋼球狀3000KGFMpaHB=P/S球體壓痕面積不大的材料，測定鑄鐵、有色金屬、低合金結(jié)構(gòu)鋼等毛坯材料洛氏硬度金剛石120°的圓錐75KGF150KGFKGHR=130-K/0.002測定淬

3、火鋼、調(diào)質(zhì)鋼等成品件維氏硬度金剛石136°四棱錐5G1KGKGHV=P/S測定從極軟到極硬的薄片金屬材料、表面淬硬層、淬碳層4.畫出純鐵從液態(tài)冷卻下來的冷卻曲線，分別指出純鐵冷卻到室溫時發(fā)生哪些轉(zhuǎn)變？哪個轉(zhuǎn)變是體積增大的，為什么？答：1.Fe液 1538 -Fe(體心立方)2. -Fe 1394 -Fe(面心立方)3 -Fe 912 -Fe（體心立方）純鐵從液態(tài)冷卻到室溫從-Fe變到-Fe,再從-Fe變到-Fe。從-Fe變到-Fe體積增大，因為晶體體積-Fe的致密度為74，密度大，體積小，-Fe的致密度為68，密度小，體積大，金屬材料內(nèi)部產(chǎn)生了內(nèi)應(yīng)力。圖見書本P185.什么叫過冷和過

4、冷度，說明過冷度的大小對金屬結(jié)晶的影響。如何在結(jié)晶過程中細(xì)化晶粒？答：液態(tài)金屬冷卻到理論結(jié)晶溫度以下才開始結(jié)晶的現(xiàn)象稱為過冷。理論結(jié)晶溫度與實際結(jié)晶溫度的差，稱為過冷度。過冷度越大，結(jié)晶過程越快，晶粒越小。在結(jié)晶過程細(xì)化晶粒的方法有提高過冷度變質(zhì)處理機械攪拌。6.常見的金屬晶格類型有哪幾種？奧氏體和淬火獲得的馬氏體中的鐵是什么晶格類型？答：常見的金屬晶格類型有體心立方晶格、面心立方晶格、密排六方晶格。奧氏體中的晶格是-Fe，淬火后馬氏體中的晶格是體心立方晶格。7.按晶體結(jié)構(gòu)的基本屬性分，固態(tài)合金中的相分為哪兩大類？分別在合金中起什么強化作用。指出珠光體中的兩個強化相分別是什么，各屬于哪種？答：

5、固態(tài)合金中的相分為固溶體和金屬化合物，前者起固溶強化作用，后者起彌散強化作用。珠光體中的兩個強化相分別是鐵素體和滲碳體，各屬于固溶體和金屬化合物。8.簡述共晶體和共析體的異同，指出它們分別發(fā)生在鋼還是鑄鐵的冷卻過程中。答：異 ：共晶體是在液態(tài)析出，體積粗大 共析體是在固態(tài)中析出，體積細(xì)小 同：都是同一個結(jié)晶成分中分別析出來的共析體發(fā)生在鋼的冷卻過程，共晶體發(fā)生在鑄鐵的冷卻過程。9.闡述鋼中的含碳量對鋼的力學(xué)性能（硬度、抗拉強度、塑性）是如何影響的。答：隨著含碳量的增加，強度和硬度都會增強，塑性和韌性會降低，含碳量達到1%的時候鋼的硬度、脆性、強度都會降低，抗壓大，抗彎曲能力下降，網(wǎng)狀二次滲碳體

6、過多，抗彎曲能力下降。10.簡述45鋼和T10鋼的結(jié)晶過程，指出室溫下的組織分別是什么。答：45鋼的結(jié)晶過程：L AE線開始（AE先結(jié)束） A A GS線開始（PSK線結(jié)束）F+A0.77 A0.77% PSK線開始 PT10鋼的結(jié)晶過程： L AC線開始（AE線結(jié)束） A+L A0.77 ES線開始（PSK線結(jié)束） A0.77%+FeC A0.77 PSK線結(jié)束 P11.什么叫馬氏體轉(zhuǎn)變，簡述馬氏體轉(zhuǎn)變的特點。答：馬氏體轉(zhuǎn)變是指奧氏體以極大的冷卻速度快冷到Ms線以下，而不與C曲線相遇的轉(zhuǎn)變過程。特點是：奧氏體只能進行非擴散性相變；奧氏體向馬氏體轉(zhuǎn)變無孕育期，馬氏體形成速度極快，接近聲速，奧氏

7、體轉(zhuǎn)變成馬氏體后，鋼件的體積會產(chǎn)生約1的膨脹，形成很大內(nèi)應(yīng)力，奧氏體轉(zhuǎn)變成馬氏體具有不徹底性，鋼件會有殘余奧氏體存在，殘余奧氏體量隨奧氏體含碳量的增加而增多。12.鋼的表面淬火和表面滲碳分別使用什么原理、方法和手段使鋼的表面獲得高硬度，而心部保持高韌性的？答：表面淬火的原理是將工件表面快速加熱，使其奧氏體化并快速冷卻并獲得表面一定深度的馬氏體組織，而心部保持不變。手段是感應(yīng)加熱表面淬火、火焰加熱表面淬火和激光加熱表面淬火。表面滲碳的原理是向鋼的表面滲入活性碳原子，增加零件表層含碳量并獲得一定滲碳層深度。手段方法是固態(tài)滲碳、液體滲碳和空氣滲碳。13.試述共析碳鋼在連續(xù)冷卻時，爐冷、空冷、油冷和水

8、冷分別獲得什么組織，這些組織具有什么樣的性能特點。答：爐冷獲得P綜合力學(xué)性能好空冷 S綜合力學(xué)性能好油冷 M+T高強度、高硬度、高耐磨性水冷 M+A硬度、強度高14.某柴油機的凸輪軸，要求表面有高的硬度(HRC>50)，而心部具有良好的韌性(ku>40J)。原來用45鋼調(diào)質(zhì)處理，再在凸輪表面進行高頻淬火，最后低溫回火?，F(xiàn)因45鋼已用完，擬改用20鋼代替，試說明：(1)原45鋼各熱處理工序的作用。(2)改用20鋼后，其熱處理工序是否應(yīng)進行修改？采用何種熱處理工藝最恰當(dāng)？答：調(diào)制使凸輪軸整體獲得高強度、高韌性，凸輪表面進行 高頻淬火凸輪表面獲得高硬度、高耐磨性，低溫回火：降低淬火內(nèi)應(yīng)力

9、和脆性 （2）需要修改，需進行表面滲碳+低溫回火15.現(xiàn)有40Cr鋼制造的機床主軸，心部要求良好的強韌性（200300HBS），軸頸處要求硬而耐磨（5458HRC），試問：（1）應(yīng)進行哪種預(yù)處理和最終熱處理？（2）熱處理后各獲得什么組織？（3）熱處理工序在加工工藝路線中位置如何安排？答：（1）預(yù)備熱處理采用正火，最終熱處理采用 整體調(diào)質(zhì) 軸頸處高頻淬火和低溫回火（2）預(yù)備熱處理得到珠光體和鐵素體，最終熱處理 整體獲得回火索氏體 軸頸處獲得回火馬氏體 （3）下料鍛造正火加工調(diào)質(zhì)軸頸處高頻淬火+低溫回火 軸頸磨削加工16.請為以下零件選材，并說明理由，寫出其常用成型方法、熱處理工藝以及熱處理以后的

10、組織（注：不需熱處理的就寫不熱處理）。答：45 鋼 鍛造 調(diào)質(zhì)+表面淬火+低溫回火1)傳動大齒輪（候選材料：60Si2Mn，ZG450，T10） 完全退火（預(yù)備熱處理）2)高速鋼刀頭（候選材料：W18Cr4V，65Mn，20 ） 鍛造，高溫回火3)機床床身（候選材料：T10、QT450-17，HT200 ） P+F+片狀石墨4)鋼鋸條（候選材料：T10、QT450-17，HT200）5)橋梁鋼（候選材料：15MnVN，45，ZL102） 鑄造6)冷作模具鋼（候選材料：15，Cr12, 2A12） 鍛造 7)汽車曲軸（候選材料：T10、QT450-17，HT200） 鑄造 去應(yīng)力退火 P+F8)

11、教室里的桌椅支架（候選材料：T10 、Q215， HT200） 焊接 預(yù)備熱處理 P+F9)不銹鋼菜刀（1Cr8Ni9Ti，4Cr13，1Cr17） 鍛造 正火 M10)滾動軸承（55，GCr15，1Cr17Al5） 鍛造 球化退火 淬火+低溫回火17.球化退火和完全退火分別適用什么范圍含碳量的鋼，退火時應(yīng)分別加熱到什么溫度區(qū)間，退火后獲得的組織分別是什么？分別解釋為什么能獲得這樣的組織？答：球化退火適用在含碳量在0.2左右的鋼，需加熱到Ac1線以上2030，退火后獲得球狀珠光體組織,因為鋼加熱到此溫度片狀滲碳體發(fā)生不完全溶解斷開成細(xì)小的鏈狀或點狀，形成均勻的顆粒狀滲碳體；完全退火適用在含碳量

12、0.77的鋼，需加熱到Ac3線以上3050，退火后獲得F+P，因為完全退火是完全奧氏體化加熱后隨爐冷卻，接近平衡轉(zhuǎn)變，先共析相完全析出的組織。18.比較下列鑄造工藝和方法中獲得的鑄件晶粒的大小答：1）低溫澆注和高溫澆注（細(xì)）；2）砂型鑄造和金屬型鑄造（細(xì)）；3）結(jié)晶時攪拌與不攪拌（細(xì)）；4）變質(zhì)處理與非變質(zhì)處理（細(xì)）；5）厚壁與薄壁鑄件（粗大） 19.什么叫冷變形強化？冷變形金屬在回復(fù)和再結(jié)晶過程中組織和性能是如何變化的。答:金屬在常溫下經(jīng)過塑性變形后，金屬的強度、硬度提高，塑性、韌性下降的現(xiàn)象稱為”冷變形強化”。冷變形金屬在回復(fù)過程中晶格不變，內(nèi)應(yīng)力下降，強度和塑性基本不變；在結(jié)晶過程中晶格

13、發(fā)生變化，內(nèi)應(yīng)力下降，強度下降和塑性提高。20.什么叫流線組織，是如何形成的，齒輪中流線組織的方向應(yīng)與徑向還是軸向一致。板料彎曲時，流線組織方向與彎曲線方向是什么關(guān)系。(如用語言難以描述，用圖表示也可以)答:流線組織是指鋼錠在拔長和軋制過程中，鋼錠內(nèi)部的雜質(zhì)隨著金屬的變形而沿著縱向伸長。當(dāng)鍛造比5時，這些雜質(zhì)就變成連續(xù)的流線狀組織。齒輪中流線組織的方向與徑向一致。板料彎曲時，流線組織方向與彎曲方向垂直。21.簡述熔焊的焊接接頭的組成，微觀組織和性能特點。答:熔焊接頭的橫截面可以分為三種性質(zhì)不同的部分焊縫，由于低熔點的硫、磷雜質(zhì)和氧化鐵等容易形成偏析或熔渣集中在焊縫中心區(qū)，使得焊縫塑性降低，易產(chǎn)

14、生熱裂紋。焊縫的強度不一定低于母材。熱影響區(qū)，分為過熱區(qū)（組織粗大塑性和韌性明顯降低）、正火區(qū)（力學(xué)性能比較好而且優(yōu)于母材）、部分相變區(qū)（金相組織不均勻，力學(xué)性能稍差）熔合區(qū)（組織成分不均勻，力學(xué)性能不好）。22.簡述鋼的焊接工藝性的影響因素。分別簡述低碳鋼，中碳鋼、高碳鋼焊接工藝特點。答:鋼的焊接工藝性主要取決于碳含量，含碳量越高，焊接性變差，低碳鋼的焊接工藝性比較好，任何一種焊接方法都可以焊接，中碳鋼因含碳量的增加，有一定的淬硬傾向，在焊接時需要將焊件適當(dāng)預(yù)熱（150到250），高碳鋼的含碳量更高，淬硬傾向和裂紋敏感更大，焊接前應(yīng)該進行退火處理，焊接前必須預(yù)熱（250到350）。23.灰鑄

15、鐵是按什么分類的，各有什么性能特點，分別舉例說明各自的應(yīng)用場合。答:灰鑄鐵是按組織分類的。鐵素體灰鑄鐵，低強度低硬度，應(yīng)用于一般的鑄件中（底座、手輪、閥體、閥蓋）鐵素體+珠光體灰鑄鐵，中強度中硬度，應(yīng)用于運輸機械中（薄壁缸體、缸蓋、冶金礦山機械中的軌道、齒輪）珠光體灰鑄鐵，高強度高硬度，應(yīng)用于大型發(fā)動機汽缸體、襯套機床導(dǎo)軌、工作臺等摩擦件）。24.簡述熔化焊、釬焊、壓力焊的工藝特點及其應(yīng)用場合。答：工藝特點應(yīng)用熔化焊（氣焊、手工電弧焊、電渣焊）被焊接的材料熔化只加熱焊條也要熔化機械制造和工程建設(shè)釬焊接頭強度低，被焊接材料不熔化，焊條熔化工作溫度低，變形小，尺寸較精確可焊異種金屬、異種材料生產(chǎn)率高，易機械化焊前清洗、裝配要求嚴(yán)薄小零件焊接可