汽车材料课后习题答案

第1章课后习题答案一、填空题1.载荷是指 金属所收到的外力 。载荷按其作用性质不同一般可分为 静载荷 、和 冲击载荷、交变载荷 。2. 拉伸试验低碳钢时，试样的变形可分为 弹性变形阶段 、微量塑性变形阶段 、屈服阶段 、强化阶段 和 缩颈阶段 五个阶段。3.衡量试样拉伸试验的强度指标有 屈服强度 、 抗拉强度 等，它们分别用符号 s 、 b 表示。4. 衡量金属的塑性指标有 伸长率、断面收缩率 ，分别用符号 、 来表示。5.常用的硬度指标有 布氏硬度、洛氏硬度和维氏硬度 ，它们分别用 HBW 、HR 和 HV 来作硬度值。6冲击韧性常用测定方法是摆锤式一次冲击试验 ，它主要测定 冲击韧度 。影响小能量多冲抗力的因素主要是材料的 疲劳强度 。二、问答题1.什么是材料的力学性能?常用的力学性能指标有哪些？答：金属材料的力学性能是指金属在外力作用下所表现出来的性能。这种行为通常表现为金属的变形和断裂。因此，金属材料的力学性能可以理解为金属抵抗外加载荷引起的变形和断裂的能力。常用的力学性能指标主要包括：刚度、强度、硬度、塑性、冲击韧性、疲劳强度等。2何谓硬度？布氏硬度、洛氏硬度各适用于测定哪些材料的硬度？答：硬度是指固体的坚硬程度。布氏硬度用钢球压头测量时，材料硬度值必须小于450；用硬质合金球压头时，材料硬度值必须小于650。试验只宜测试原材料、半成品等的硬度，不适于检测成品件，不宜测定太薄、太小件，不宜测试过硬件。洛氏硬度各可测定淬火钢、有色金属及工程塑料等多种材料的硬度，并能直接从表盘上读出硬度值；且其压痕小，基本不损坏零件表面，可以直接测量成品和较薄零件的硬度3绘制低碳钢力伸长量曲线，并解释低碳钢伸长曲线上的几个变形阶段。答：（1） oe弹性变形阶段。es微量塑性变形阶段。（2）ss屈服阶段。（3）sb强化阶段。（4）bk缩颈阶段。4.什么是强度?什么是塑性?衡量这两种性能的指标有哪些?各用什么符号表示?强度是指金属材料抵抗塑性变形和破坏的能力。工程上常以屈服点、屈服强度（）和抗拉强度作为强度衡量指标。塑性是指金属材料产生塑性变形而不断裂的能力。材料的塑性指标通常用断后伸长率和断面收缩率来表征。5.为什么疲劳断裂对机械零件危害性较大？如何提高零件的疲劳强度?答：疲劳断裂的应力不仅低于抗拉强度，甚至低于屈服强度；再是疲劳断裂时无明显的塑性变形，即使是塑性材料，在断裂前也不呈现明显的塑性变形，而是脆性断裂，因此具有较大的危险性。提高零件的疲劳强度，可从以下几个方面考虑：（1）材料方面 保证冶炼质量，减少夹杂物和热加工产生的气孔和疏松等缺陷。（2）设计方面 尽量使零件避免尖角、缺口和截面突变，以避免应力集中及其所引起的疲劳裂纹。（3）工艺方面 降低零件表面粗糙度，并避免表面划痕、碰伤，防止这些地方出现形成疲劳裂纹；采用表面强化方法，如化学热处理、表面淬火、喷丸处理和表面涂层等，降低材料表面形成裂纹的可能性。6布氏硬度试验法有哪些优缺点?说明其应用范围。常用的洛氏硬度标尺有哪三种?各适于测定哪些材料的硬度?答：布氏硬度试验结果较准确，但试验操作时间较长，压痕面积较大，容易损伤零件表面，对不同材料需要不同的压头和试验力，试验过程较麻烦,压痕测量较费时；在进行高硬度材料试验时，由于球体本身的变形会使测量结果不准确。因此布氏硬度用钢球压头测量时，材料硬度值必须小于450；用硬质合金球压头时，材料硬度值必须小于650。试验只宜测试原材料、半成品等的硬度，不适于检测成品件，不宜测定太薄、太小件，不宜测试过硬件。常用的洛氏硬度标尺有A、B、C三种，即HRA、HRB和HRC，HRA适于测定碳化物、淬火工具钢、浅层表面硬化钢；HRB适于测定软钢、铜合金、铝合金、可锻铸铁；HRC适于测定软钢、铜合金、铝合金、可锻铸铁。7下列各种工件应该采用何种硬度实验方法来测定？并写出硬度值符号。钳工用工锤，供应状态的各种碳钢钢材，硬质合金刀片，铸铁机床床身毛坯件。答：钳工用工锤应该采用洛氏硬度实验方法来测定，硬度值符号：HRA；供应状态的各种碳钢钢材应该采用布氏硬度实验方法来测定，硬度值符号：HBW；硬质合金刀片应该采用洛氏硬度实验方法来测定，硬度值符号：HRA，铸铁机床床身毛坯件应该采用洛氏硬度实验方法来测定，硬度值符号：HRB。8.用标准试样测得的材料的力学性能能否直接代表材料制成零件的力学性能？为什么？答：不能。标准试样的约定主要针对不同的材料的力学性能对比。对于不同的材料制成的零件的力学性能除与材料的力学性能有关外，还与零件的结构，加工工艺以及适用场合环境等也有关系。9什么是冲击韧性? 什么是金属的疲劳现象?答：金属材料抵抗冲击载荷作用而不被破坏的能力叫冲击韧度。零件、工具等在低于所用材料屈服强度的交变应力的作用下工作一定的时间之后，产生裂纹或者发生断裂，这种现象叫材料的疲劳。10有五种材料，它们的硬度分别为478Hv，81HRB，79HRA，65HRC，474I-IBW。试比较这五种材料硬度的高低。答：这五种材料硬度由高到低依次为：三、计算题1.一根标准拉伸试样的直径为10mm、标距长度为50mm。拉伸试验时测出试样在26000N时屈服，出现的最大载荷为45000N，拉断后的标距为58mm，断口处直径为7.75mm，试计算、和。解：2.某工厂购进一批45号钢，按国家标准规定其机械性能不得低于下列数值：=360N/，=610N/，=16，=40。验收时，把45号钢制成110m的短试样，进行拉伸试验，测得产生屈服时的载荷为29830N，拉断试样前的最大载荷为49455N，拉断后试样的标距长度为6.0510m，断口处的直径为7.310mm。请列式计算这批钢材是否符合要求。.解：1）求屈服点 已知：29830N，m，则，380MPa2）求抗拉强度 49455N630MPa3）求延伸率 ，m100204）求断面收缩率 m 答：全部力学性能指标均高于最低要求。第二章【思考与练习】一、填空题1.2.11；铁碳。2.低碳钢；中碳钢；高碳钢。3.优质碳素钢；高级优质碳素钢。4.优质碳素结构；优质碳素。5.加热；保温；冷却；组织结构；性能。6.普通热处理；表面热处理；退火；正火；淬火；回火；表面淬火；化学热处理。7.淬火；再经高温回火。8.水；矿物油；盐碱水溶液。9.低温回火；中温回火；高温回火。10.是使钢件表面获得高硬度和耐磨性，而心部仍保持足够的塑性和韧性；火焰加热表面淬火；感应加热表面淬火。11.化学介质；活性原子；渗碳；渗氮；碳氮共渗；渗金属。12.一种；多种。13.低合金钢；中合金钢；高合金钢；5；510；10。14.合金渗碳；提高淬透性；渗碳、淬火、低温回火；活塞销。15.合金调质；调质处理；增加强度；提高淬透性；水泵轴。16.刃具钢；量具钢；横具钢；淬透性好；耐磨性好；热硬性小；热处理变形小。17.硬度；耐磨性；W18G4V；。18.硬度高；强度；白口；灰口。19.白口铸铁；灰口铸铁；可锻铸铁；球墨。20.抗拉强度；塑性；抗压强度。21.团絮；割裂；强度；塑性；韧性。22.球；钢；屈服强度；受力复杂；强度；韧性；耐磨性。23.高速工具钢经高温淬火加多次回火后，具有很高的 硬度 和较好的 韧性 。24.不锈钢按其金相显微组织不同，常用的有以下三类： 马氏体 、 铁素体 、奥氏体型不锈钢。25.高速钢刀具在切削温度达600时仍能保持 高硬度 和 高耐磨性 。26.合金钢按主要质量等级分为 优质合金 钢和 特殊合金 钢。27铸铁的基体有 铁素体 、 铁素体-珠光体 和 珠光体 三种。28QT50005牌号中，QT表示 球墨铸铁 ，数字500表示 最低抗拉强度 。29HT250是 灰口铸铁 铸铁，250表示 最低抗拉强度 。30促进石墨化的元素有 C、Si、Al、Cu、Ni、Co和阻碍石墨化的元素有Cr、W、Mo、V、Mn、S 。31铸铁的石墨化过程分为三个阶段，分别为 结晶出一次石墨和形成共晶石墨、析出二次石墨 和 形成共析石墨 。32可锻铸铁铸件的生产方法是先 铸造纯白口铸铁 ，然后再进行 石墨化退货处理 。33球墨铸铁采用 稀土镁 作球化剂。二、选择题灰铸铁（铁素体+片状石墨）、灰铸铁（铁素体+珠光体+片状石墨）和灰铸铁1.A；2.B；3.C 4. C 5.C 6.D, 7.C 8.A 9.C 10.B. 11.B12.B；13.B；14.B 15. D、16. 17. 18. 19. 20. ， 21. ，。22.（或）；23.；24.；25.；26.、，、，；27.；28.、，、；29.，；30.，。三、判断题（正确的打“”，错误的打“”）1.；2.；3.；4.；5.。6.；7.；8.；9.；10.。11.；12.；13.；14.；15.；16.。17. ；18. ;19. ；20. ；21. ;22. ;23. 四、问答题1晶体具有规则的外形，固定的熔点，各向异性，晶体与非晶体差异很大：晶体即使是由相同元素组成的，如果排列方式不同，即晶体结构不同，它们的性能往往也有很大差异。2有体心立方晶格，面心立方晶格，密排六方晶格。体心立方晶格的原子排列特征是在立方体的八个顶角及立方体的中心各有一个原子，每个体心立方晶格中实际原子数为2个，配位数是8，原子半径r=3/4a，致密度是0.68面心立方晶格原子排列特征是在立方体的八个顶角及立方体各面的中心各有一个原子, 每个面心立方晶格中实际原子数为4个，配位数是12，原子半径r=/4a，致密度是0.74密排立方晶格的原子排列特征是在六方柱体的十二顶角及上下底面的中心各有一个原子,在晶胞的中间还有三个原子,每个密排立方晶格的原子数为6个, 配位数是12,原子半径r=1/2a, 致密度是0.74 密排立方晶格与面心立方晶格原子排列密集程度相同,只是原子堆积方式不同。它们比体心立方晶格紧密。3.有点缺陷（晶格空位，间隙原子，置换原子），线缺陷（位错线），面缺陷（晶界和亚晶界）点缺陷使晶格产生畸变，内应力增加，晶体性能发生变化，强度、硬度和电阻增加，体积发生变化，强化金属的手段之一。线缺陷可提高强度。金属的晶粒愈细小，晶界、亚晶界愈多，金属的强度、硬度愈高。4. 理论结晶温度与实际结晶温度的差叫过冷度。影响过冷度的主要因素是冷却速度，结晶时的冷却速度越大过冷度就越大有色金属物实际结晶温度就越低。5. 实验证明，在常温下晶粒越小，金属的强度、硬度越高，塑性、韧性越好。采用增加过冷度，变质处理，机械振动来细化晶粒。6. 7.因钢中含有一定数量的硫、磷后，能改善钢的切削加工性能，在进行切削加工的过程中易于断屑。因此，在工业上，常在炼钢时有意地提高钢的含硫、磷量，制成适合自动车床进行高速切削用的易切削钢，以改善切削加工性能，降低刀具磨损。8.Q235B属于碳素结构钢。Q表示屈服点，235表示该钢的235MPa，B表示质量等级为B级，用于车轮轮辐。55属于优质碳素结构钢。55表示该钢的平均含碳量为0.55，用于制作连杆。T8属于碳素工具钢，T碳素工具钢，8表示该钢的平均含碳量为0.8，用于制作冲头等。9.钢号按质量和用途相结合分类平均含碳量（）按含碳量分类用途举例（每空填一例）20优质碳素结构钢0.20低碳钢风扇叶片45优质碳素结构钢0.45中碳钢曲轴08优质碳素结构钢0.08低碳钢驾驶室Q235A碳素结构钢后视镜支杆65Mn优质碳素结构钢0.65高碳钢气门弹簧T12A高级优质碳素工具钢10.常用的淬火方法：单液淬火、双液淬火、分级淬火和等温淬火四种。11.退火的目的：细化晶粒，均匀钢的成分及组织，改善钢的机械性能或为以后的热处理作准备。降低硬度，提高塑性，以利于切削加工及冷变形加工。消除在前一工序（如铸造、锻造、轧制）中所产生的内应力，防止变形和开裂。12.淬火后的钢虽具有高的硬度和耐磨性，但其组织是不稳定的，同时内部残留着很大的淬火内应力。钢的脆性也很大，不能承受冲击载荷，钢件不能使用。为了得到互相配合的机械性能，钢件淬火后需要进行回火处理。13.表面淬火是使零件表层具有高硬度和高耐磨性，适应零件表面摩擦的条件，心部具有良好综合机械性能，以满足承受较大的载荷与冲击，适用材料为中碳钢和中碳合金钢。14.通过改变零件表层的化学成分和组织来改变零件表层的机械性能以满足使用要求。15.渗碳的方法有固体渗碳、液体渗碳、气体渗碳，所需的材料是低碳钢或低碳合金钢。16.淬透性好：工件淬火时，若能完成淬透，则经高温回火后，工件整个截面上都能获得良好的综合机械性能；如仅表面淬硬而心部未淬硬，即淬透性差，那么经高温回火后，工件的综合机械性能明显下降。相同直径的碳钢与合金钢，碳钢即使在强烈的冷却介质中冷却，其淬火深度也是有限的；合金钢在同样介质中淬火，淬火深度要比碳钢深，甚至在较缓慢的冷却介质中冷却，也能获得较深的淬透层。机械性能好：含碳量相同的碳钢与合金钢，经同样的热处理，其机械性能区别较大。如40钢经调质后750MPa，而40Cr调质后1000MPa，而40钢、40Cr钢在硬度相同的情况下，40Cr的塑性和韧性要比40钢好。具有较高的热硬性：在相同的回火温度下，合金钢回火硬度高，有的合金钢在723873K时仍能保持很高的硬度。合金钢可具有碳素钢没有的特殊性能，如耐磨性、耐腐蚀性、耐高温性等。17.45Mn2为合金调质钢，其平均含碳量为0.45，含锰量约2，制作CA1091半轴套管。18.20MnVB为合金渗碳钢，50Mn2为合金调质钢，GCr15为滚动轴承钢，W18Cr4V为高速钢。它们的平均含碳量分别为：0.20、0.5、1、0.70.8。20MnVB中的锰、钒、硼的含量均小于1.5，50Mn2中的含锰量为2，GCr15中的铭含量为1.5，W18Cr4V中的钨、铝、钒含量分别为18、4、1.5。19.指在腐蚀介质中具有高的抗腐蚀能力的钢。其原因是：钢中加入某些元素后，钢表面形成致密的氧化膜，且很稳定，把钢与腐蚀介质隔离。加入大量合金元素后，使钢形成单一组织，避免发生电化学作用，提高耐腐蚀性。20.填表钢号钢类合金元素平均含量最终热处理应用举例9SiCr低合金刃具钢Cr1.5Si1.5淬火、低温回火丝锥等16Mn低合金结构钢Mn1.5不热处理汽车纵横梁60Si2Mn合金弹簧钢Si约2Mn1.5淬火、中温回火钢板、弹簧40MnB合金调质钢Mn1.5B1.5调质变速器二轴20CrMnTi合金渗碳钢Cr1.5 Mn1.5Ti1.5渗碳、淬火、低温回火齿轮、万向节4Cr9Si2耐热钢Cr约9Si约2排气门21.在灰口铸铁或球墨铸铁中加入一定量的合金元素，获得特殊性能的铸铁，称合金铸铁。根据所具备的特殊性能可分为耐热铸铁、耐磨铸铁和耐磨蚀铸铁。22.汽车上某些零件形状复杂、尺寸不大、厚度较薄，但要求具有较高强度和韧性。若用灰口铸铁铸造，性能达不到要求；若用铸钢，因其铸造性差不易铸造，故采用可锻铸铁。23.由于球墨铸铁组织特点是其石墨的形态比可锻铸铁更为圆整，因而对基体割裂作用更小。故球墨铸铁的强度和韧性都远远超过灰口铸铁，并优于可锻铸铁。24.填表灰口铸铁可锻铸铁球墨铸铁比较它们的强度和韧性最低较高最好说明牌号的意义HT200KHT35010QT6003HT灰口铸铁200最低抗拉强度 为200MPaKHT黑心可锻铸铁350最低抗拉强度为350MPa10最低延伸率为10QT球墨铸铁600最低抗拉强度为600MPa3最低延伸率3在汽车上应用（举两例）气缸体、前后制动鼓后桥壳、差速器壳钢板弹簧支架曲轴、摇臂第三章【思考与练习】一、填空题1.铸造铝合金；形变铝合金；铸造铝合金；形变铝合金。2.特殊黄铜；锡青铜；无锡青铜；塑性；强度。3.基点；硬质点；锡基；铝基；铝基；锡基；铝基；硬基体上均匀分布着软质点。二、选择题1.，；2.，；3.、，、，。三、判断题1.；2.；3.；4.。四、问答题1.更加优良的物理、化学性能，如铝及其合金密度小；铝、铜及其合金耐蚀性好，导电、导热性好；塑性好；还具有特殊的电、磁、热等性能。汽车上常用的有铝、铜、锌及其合金、轴承合金。2.优点是：密度小，轻；耐磨性、抗疲劳性、导热性好，因而可靠性比锡基轴承合金好。缺点是：膨胀系数大，抗咬合性差。使用时应注意，轴承间隙要稍大些，即刮研轴瓦时，配合间隙要比原厂规定稍大些。3.牌号牌号的含义性能特点应用实例ZL108ZL铸造铝合金1铝、硅系08第8号铸造性能好，耐磨，硬度较高，线膨胀系数小，对高温敏感活塞LY8LY硬铝合金8第8号硬度高，强度高，耐蚀性较纯铝差制动蹄摩擦片铆钉H68H普通黄铜68含铜量约68塑性好，具有一定的强度、耐蚀性等水箱散热片QSn442.5QSn锡青铜 Zn4Sn4 Pb2.5耐磨，耐腐蚀连杆衬套4铝及铝合金，铜及铜合金，滑动轴承合金，钛及钛合金，镁及镁合金，锌及锌合金。5合金元素对铝的强化作用主要表现为固溶强化，时效强化，细化组织强化等。6轴承合金应具有的性能要求：具有足够的强度和硬度，以承受交变载荷；足够的塑性和韧性，以抵抗冲击和震动并保持与轴的良好配合；与轴之间有良好的磨合能力和较少的摩擦系数，并能保持住润滑油，起储油作用；有良好的导热性、抗蚀性和低的膨胀系数，以免因工作温度升高而与轴咬合；胡良好的工艺性，容易制造且价格低廉。组织特点应是在软基体上均匀分布着硬质点或是硬基体上分布着软质点。常用滑动轴承合金有锡基、铝基、铜基和铁基轴承合金。7.铝合金的固溶处理是将铝合金加热至高温单相区恒温保持,使过剩相充 分溶速冷却,以得到过饱和固溶体的热处理工艺 钢的淬火是将钢加热到临界温度Ac3（亚共析钢）或Ac1（过共析钢）以上某一温度，保温一段时间，使之全部或部分奥氏体化，然后以大于临界冷却速度的冷速快冷到Ms以下（或Ms附近等温）进行马氏体（或贝氏体）转变的热处理工艺。8铝合金一般分为变形铝合金和铸造铝合金两大类。 变形铝合金的塑性好,易于变形加工； 铸造铝合金的塑性差,凝固温度低,充型时流动性好, 具有优良的铸造工艺性能.适用于 制造形状较复杂的铸件。9铜合金分为黄铜、青铜和白铜三大类。普通黄铜的代号用“黄”字汉语拼音的第一个字母“H”后面附以数字表示。数字为铜的平均质量分数，余量为锌。如H70表示含铜为70、含锌为30的普通黄铜。铸造黄铜则在前面另加字母“Z”来表示。“Z”是“铸”字汉语拼音的第一个字母。例如ZH62表示铜的质量分数为62%,锌的质量分数为38%的铸造用黄铜。特殊黄铜也分压力加工黄铜和铸造黄铜。压力加工黄铜的编号，用“H+主加元素的元素符号（锌除外）+铜的质量分数+主加元素的质量分数”表示。例如HPb59-1表示含铜59、含铅1、其余为锌的铅黄铜。青铜的牌号用“ Q + 主加元素的元素符号 + 主加元素的质量分数 + 其它元素的质量分数”表示。“Q”是“青”字汉语拼音的第一个字母。例如QSn4-3表示含锡4、含锌3、其余为铜的锡青铜；QAl7表示含铝7，其余为铜的铝青铜。铸造青铜的牌号表示方法和铸造黄铜基本相同。以镍为主加合金元素的铜合金叫白铜。普通白铜仅含铜和镍，其牌号用“白”字汉语拼音的第一个字母“B”+ 镍的平均质量分数表示。例如，B19表示含镍19的普通白铜。10锡青铜的组织、力学性能与含锡量有关。当含锡量小于5 6时，锡能够完全溶于铜中形成固溶体，具有良好的塑性和强度。当含锡量大于7时，组织中出现硬而脆的相，从而硬度升高，塑性下降。当含锡量大于20时，合金中相过多，造成合金硬而脆，不再有使用价值。11在室温下进行的时效强化叫自然时效；加热至一定温度下进行的时效强化叫人工时效。12在钛中加入合金元素后形成的钛合金，可分为型钛合金、型钛合金和+型钛合金三类，其牌号分别以TA、TB、TC再加上序号来表示。13铝合金是在铝中加入适量的硅、铜、镁、锌、锡、锰等合金元素后获得的合金。铝合金的比强度高、具有良好的耐蚀性、切削加工性和铸造性、可以实现柔性的强度设计、表面美观，在汽车上得到广泛的应用。例如制造汽车发动机活塞，要求所用材料的重量轻、强度高、耐腐蚀、铸造性能好、线膨胀系数小，目前就常用铝合金进行制造。汽车还可采用铝合金制造缸体、缸盖、轮辋、保险杠、车身以及用铝合金材料制造散热器、冷凝器等部件，一方面改善了这些零部件的使用性能,另一方面使汽车的自重大为减轻，速度和载重量可以明显增加，耗油量却相应地减，达到了汽车的轻量化的目的,是今后汽车材料中重要的发展方向。14铜合金是在纯铜中加入适量的锌、锡、铝、锰、镍等形成的金属材料。它除了仍然具有纯铜的某些优良性能外，还具有较高的强度和硬度。一般将铜合金分为黄铜、青铜和白铜三大类。可以用来制造汽车发动机摇臂衬套、活塞销衬套、制动系统管路、液压装置、齿轮、轴承、刹车摩擦片、配电和电力系统、垫圈以及各种接头、配件和饰件；排气管热密圈外壳、水箱体、暖风散热器的散热管、冷却管、化油器进气阀本体、主量孔、功率量孔、怠速量孔、曲轴箱通风阀座、曲轴轴瓦、曲轴止推垫圈、储气筒放水阀本体及安全阀座等许多零部件15以锡为主加元素的铜合金叫锡青铜,即为铜锡合金. 当含锡量小于5 6时，锡能够完全溶于铜中形成固溶体，具有良好的塑性和强度。当含锡量大于7时，组织中出现硬而脆的相，从而硬度升高，塑性下降。当含锡量大于20时，合金中相过多，造成合金硬而脆，不再有使用价值。16当普通黄铜中锌含量超过39以后，除了固溶体外，合金组织中生成相，即此时为+的双相黄铜，相为以金属化合物CuZn为基体的固溶体，呈体心立方结构。由于出现了相，黄铜的强度继续升高，但塑性迅速下降。当锌含量大于45以后，黄铜的强度也急剧下降，在生产中已无实用价值。17当普通黄铜中锌含量超过39以后，除了固溶体外，合金组织中生成相，即此时为+的双相黄铜，相为以金属化合物CuZn为基体的固溶体，呈体心立方结构。由于出现了相，黄铜的强度继续升高，但塑性迅速下降。当锌含量大于45以后，黄铜的强度也急剧下降，在生产中已无实用价值。第四章 【思考与练习】一、填空题1.根据齿轮的工作条件，其主要失效形式有 轮齿折断 、 齿面磨损 、 齿面剥落、 及 轮齿塑性变形 等。2.根据曲轴的工作条件和失效形式，要求曲轴应具备： 高强度 ； 一定的冲击韧度 ；足够的 抗弯、扭转、疲劳强度 ；足够 刚度 ；轴径表面有高的 硬度和耐磨性 。3.合金渗碳齿轮的加工工艺路线为：下料锻造正火切削加工渗碳、淬火及低温回火喷丸磨削加工。4.曲轴的主要失效形式是疲劳断裂 和 轴颈严重磨损 两种。5.活塞常用的材料是铝硅合金。铝合金的特点是导热性 好、 密度 小；硅的作用是使膨胀系数减小 ， 耐磨性 、 耐蚀性 、 硬度 、刚度 和强度提高。二、解答题1. 根据零件损坏的特点、所受载荷类型及外在条件，零件失效的类型可归纳为过量变形、断裂与表面损伤三种。失效原因归纳起来可分为设计、材料、加工和安装使用。2使用性原则、工艺性原则、经济性原则及节能环保原则。 3实际生产中，按照制造工艺，将汽车发动机曲轴分为锻钢曲轴和铸造曲轴。锻钢曲轴一般采用优质中碳钢和中碳合金钢制造，如 30、45、35Mn2 、40Cr、35CrMo等。铸造曲轴主要由铸钢、球墨铸铁、珠光体可锻铸铁及合金铸铁等制造，如ZG230-450、QT600-3、KTZ4505等。根据材质不同，曲轴的热处理也不同，铸造的曲轴要高温正火后再高温回火，锻钢的曲轴调质。4现场调查研究 这是十分关键的一步。尽量仔细收集失效零件的残骸，并拍照记录实况，从而确定重点分析的对象，样品应取自失效的发源部位。详细记录并整理失效零件的有关资料 如设计图纸、加工方式及使用情况。对所选定的试样进行宏观和微观分析，确定失效的发源点和失效的方式。扫描电镜断口分析确定失效发源地和失效方式；金相分析，确定材料的内部质量。测定样品的有关数据 性能测试、组织分析、化学成份分析及无损探伤等。断裂力学分析。最后综合各方面分析资料作出判断 确定失效的具体原因，提出改进措施，写出分析报告5.略第五章 【思考与练习】一、填空题1.热塑性；热固性；通用塑料；工程塑料；特种塑料。2.尼龙；聚碳酸酯；聚甲醛；ABS；聚砜、聚苯醚。3.高弹性；热可塑性；粘着性；易于老化。4.天然橡胶；合成橡胶；通用橡胶；特种橡胶。5.丁苯橡胶；氯丁橡胶；丁腈橡胶；顺丁橡胶；异戊橡胶；丁基橡胶。6.环氧树脂；酚醛树脂；合成橡胶粘结剂。二、选择题1塑料的使用状态为（ ）A.晶态 B. 玻璃态 C. 高弹态 D. 粘流态2被称为“万能橡胶”是 ( )。A. 丁苯橡胶 B. 三元乙丙橡胶 C. 氟橡胶 D. 氯丁橡胶3被称为“塑料王”是 ( ) 。A. 聚氛乙烯 B. 聚苯乙烯 C. 聚四氛乙烯 D.ABS塑料4.与金属材料相比较，塑料的 ( )要好。A. 刚度 B. 强度 C.韧性 D. 比强度5玻璃主要是由 ( ) 和其他金属氧化物组成。A.Sio2 B.Mgo C.Al2o3 D.Cao 6安全性能最好的汽车玻璃为 ( ) 。A. 钢化玻璃 B. 区域钢化玻璃 C. 夹层玻璃 D. 普通玻璃7玻璃钢是玻璃纤维和 ( ) 组成的复合材料。A. 钢丝B. 陶瓷C. 树脂 D. 石棉8碳纤维增强塑料的代号为 （ ）A.CFRP B.MMC C.FRM D.FRC三、判断题1乙丙橡胶 (EPDM) 耐油性能良好，常做油封。 ( )2天然橡胶是橡胶树上流出的胶乳制成，因而不适宜做轮胎。 ( )3聚囚氟乙烯的摩擦系数很小，在无润滑、少润滑的工作条件下是极好的耐磨减摩材料。（ ）4凡是在室温下处于玻璃态的高聚物就称为塑料。 ( )5尼龙是一种塑料。 ( )6钢化玻璃一旦破坏，碎片无尖锐棱角。 ( )7区域钢化玻璃由于没有全钢化，不能用作汽车的风挡玻璃。 ( ) 8陶瓷材料的抗拉强度较低，而抗压强度较高。 ( )9陶瓷材料可以制作高温材料，也可以制作耐磨材料。 ( )10金属、聚合物、陶瓷可以相互任意地组成复合材料，它们都既可以作基体相，也都可以作为增强相。（ ）四、问答题.塑料由合成树脂及添加剂组成。塑料具有质量轻，比强度高，化学稳定性好，电绝缘性能好，有特殊的摩擦性能，吸振和消声效能好等性能。2.零件名称性能要求所用塑料分电器盖分火头很好的电绝缘性，足够的强度、耐温性、耐油性酚醛塑料制动摩擦片离合器摩擦片摩擦系数大，强度高，导热性好改性酚醛塑料齿轮耐磨性好，耐冲击布氏酚醛塑料、尼龙、聚甲醛轴承耐磨性好，磨擦系数小聚甲醛3.橡胶的“老化”是氧化作用造成的，阳光、高温和机械变形等因素均会促进氧化作用的加快，加速“老化”过程。在保管和使用时要注意尽量延缓“老化”过程，在使用中应注意不要把橡胶制品和酸、碱、油类放在一起，也不能用开水、热水长期浸泡，更不能用火烤或在阳光下曝晒。4答：高分子材料是以聚合物为基本组分的材料，所以又称聚合物材料或高聚物材料。高分子化合物分子量虽然很大，但它的化学组成并不复杂。一般都是由种或几种简单的低分子重复而成。5. 什么叫塑料?按合成树脂的热性能，塑料分为哪两类?各有什么特点？答：广义的塑料是指具有塑性行为的材料，所谓塑性是指受外力作用时会发生形变，当外力取消之后，仍能保持受力时的状态。塑料的弹性模量介于橡胶和纤维之间，受力能发生一定形变。软塑料接近橡胶，硬塑料接近纤维。狭义的塑料是指以树脂（或在加工过程中用单体直接聚合）为主要成分，以增塑剂、填充剂、润滑剂、着色剂等添加剂为辅助成分，在加工过程中能流动成型的材料。6. 简述橡胶的成型方法及其适用范围。答：天然橡胶从天然产胶植物中制取的橡胶,是一种以聚异戊二烯为主要成分的天然高分子化合物，分子式是（C5H8）n，其成分中91%94%是橡胶烃（聚异戊二烯），其余为蛋白质、脂肪酸、灰分、糖类等非橡胶物质。天然橡胶是应用最广的通用橡胶。合成橡胶是以石油、天然气、煤等为原料，通过化学合成的方法制成的与天然橡胶性能相似的高分子材料。合成橡胶的品种很多，如丁苯橡胶、氯丁橡胶、硅橡胶等。橡胶的性能主要取决于生胶的性质。合成橡胶中有少数品种的性能与天然橡胶相似，大多数与天然橡胶不同，但两者都是高弹性的高分子材料，一般均需经过硫化和加工之后，才具有实用性和使用价值。再生胶是硫化胶的边角废料和废旧橡胶制品经粉碎、化学和物理方法加工后。去掉硫化胶的弹性，恢复塑性和粘性，可重新再硫化的橡胶。主要成分是愈疮木酚、甲酚、甲基甲酚、苯酚、邻乙基苯酚、松节油、松脂等，沸点范围240400，闪点77.72（闭杯），不溶于水，能溶于乙醇、乙醚、氯仿、冰醋酸、挥发油、氢氧化钠溶液等。主要用作橡胶制品的软化剂。7. 橡胶的主要组成是什么？橡胶制品为什么要硫化？答：高分子材料是以聚合物为基本组分的材料，所以又称聚合物材料或高聚物材料。高分子化合物分子量虽然很大，但它的化学组成并不复杂。一般都是由种或几种简单的低分子重复而成。配合剂是为了提高和改善橡胶的性能。常用配合剂有硫化剂、促进剂、防老化剂、填充剂、发泡剂和着色剂等。硫化剂是为了改善橡胶分子结构。提高橡胶的力学性能，克服因温度升高而变软、发粘的缺点。因此，橡胶制品只有硫化后才可使用。8. 什么叫陶瓷材料?它有何性能特点，如何分类?答：传统意义上的陶瓷是指陶器和瓷胎的总称，现代陶瓷的概念是指各种无机非金属材料的总称。通常分为陶瓷和玻璃两大类。陶瓷大致分为普通陶瓷和特种陶瓷两大类。1）普通陶瓷主要以天然酸盐矿物质（粘土、长石、石英等）为原料，经原料粉碎、成型、烧制而成。按用途可将陶瓷分为日用陶瓷、建筑陶瓷、缘陶瓷、卫生陶瓷、电器陶瓷、化工陶瓷和多孔陶瓷。广泛用于人们的日常生活、建筑、卫生、电力、化工领域。如餐具、卫生活具、电绝缘器材料、装饰材料等。2）特种陶瓷特种陶瓷又称精细陶瓷，按其应用功能分类，大体可分为高强度、耐高温和复合结构陶瓷及电工电子功能陶瓷两大类，在陶瓷坯料中加入特别配方的无机材料，经过1360度左右高温烧结成型，从而获得稳定可靠的防静电性能，成为一种新型特种陶瓷，通常具有一种或多种功能。如：电、磁、光、热、声、化学、生物等功能，以及耦合功能。如压电、热电、电光、声光、磁光等功能。主要有高铝氧质瓷、镁石质瓷、钛镁石质瓷、锆英石质瓷、锂质瓷、以及磁性瓷、金属陶瓷等。特种陶瓷除了具有普通陶瓷的共性以外，还具有极特殊的物理、化学性能。（1）力学性能。陶瓷最突出的性能特点是高硬度、高耐磨性，这些性能都大大高于金属材料。它几乎没有塑性，完全是脆性断裂。其冲击韧性低，抗拉强度低，但抗压强度较高，弹性模量高，可是金属的几倍。（2）物理性能。陶瓷的熔点很高，般在2000左右，其高温抗蠕变能力强，1000以上也不会被氧化，故用作耐高温材料。如耐火泥、耐火砖、耐热涂层等。它的导热系数和膨胀系数都小于金属材料，因此常作为常温绝热材料。（3）电性能。大多数陶瓷都是良好的电绝缘材料，可直接作为传统的绝缘材料使用，在低温下具有很高的电阻率，因而大量用来制造隔电的瓷质绝缘器件。尤其是在高温、高电压工作条件下，陶瓷是唯的绝缘材料，如汽油机的火花塞绝缘体。（4）化学性能。陶瓷在室温和高温都不会氧化，具有极好的抗氧化性和耐腐蚀性（耐酸、碱和盐），无老化现象，是化学稳定性很高的材料。9. 汽车摩擦材料，主要由增强材料、填充材料及粘结材料（将在下节详述）等组成。要求： 1.有足够高且稳定的摩擦系数2.有良好的耐磨性3.有较好的物理、力学性能4.不产生过重的噪声10. 钢化玻璃具有如下的性能特点。（1）良好的力学性能 钢化玻璃的强度大大提高了，其落球冲击强度是普通平板玻璃的69倍，弯曲强度比普通玻璃大56倍，挠度大34倍。（2）耐热、耐寒性能 钢化玻璃具有较好的耐热、耐寒性能，能经受120130的温度差而不炸裂。（3）安全性 钢化玻璃坚固结实，能承受较猛烈撞击；钢化玻璃一旦破碎，其碎片的形状呈蜂窝状小块，没有尖锐的棱角，不易伤人。但蜂窝状裂纹易影响驾驶员的视野，由此可能引发二次交通事故，这种情况在高速公路上时有发生。故不用于前挡风玻璃，而主要用于侧窗和后挡玻璃。（4）使用持久性 钢化玻璃无论在低温或高温季节中，都可长期使用而不改变其冲击强度和弯曲强度。主要用于侧窗和后挡玻璃11. 1比强度和比模量高2抗疲劳性能好3减振能力强4耐高温性能好5断裂安全性好6化学稳定性好按增强相的物理形态可分为纤维增强复合材料、颗粒复合材料和层叠复合材料。12应用复合材料的例子：钢筋混凝土、现代汽车中的玻璃纤维挡泥板，B2隐形战略轰炸机的机身和机翼、在汽车发动机气缸盖等部位采用了玻璃纤维强化热塑性树脂131.按涂装对象的不同，汽车漆可分为：新车原装涂料、汽车修补漆。2.按功能分类：汽车用底漆、汽车用中间层涂料、汽车用面漆，防腐蚀涂料。3.按涂装方式分类：汽车用电泳漆、汽车用液体喷漆、汽车用粉末涂料、汽车用高固体分涂料、涂装后处理材料（防锈蜡、保护蜡等）。底漆涂料是由颜料、粘合剂、溶剂以及一些添加剂组成，它们在油漆中起着不同的作用。常用的底漆有双组分环氧树脂底漆、富锌底漆、清洗型底漆以及抗碎裂底漆等。中间涂层是介于底漆层和面漆层之间的涂层，它的主要功能是改善车身表面和底漆涂层的平整度，消除缺陷和封固被涂装面，为面漆层提供良好的基础，还能提高面漆涂层的亮度和丰满度，提高漆膜整体的抗外力冲击性。面漆和底漆一样也是由颜料、粘合剂、溶剂以及一些添加剂组成，传统的汽车涂装工艺均采用溶剂型中涂面漆（底色漆罩光清漆）14汽车常用的其他非金属材料有纸板、石棉、毛毡等，主要是起密封、保温、装饰等作用15一、高强度钢板二、防锈钢板三、耐热钢四、复合钢铁材料五、轻金属材料六、新型金属材料七、非晶态合金八、形状记忆合金九、其他新型金属材料第六章 【思考与练习】一、填空题1.碳；氢；烃；硫；氧；氮。2.烷烃；环烷烃；芳香烃；不饱和类烃。3.常压蒸馏；热裂化；催化裂化；加氢裂化；减压蒸馏。4.40205；200300；270365；350。5.馏程；饱和蒸汽压。6.诱导期；明显燃烧期；补燃期。7.改善炼制工艺；加抗爆剂；马达法；研究法。8.90；93；97。9.着火落后期；速燃期；缓燃期；补燃期。10.十六烷值。11.馏程；闪点。12.流动性；雾化性；燃烧性；润滑性。13.硫分；酸度；水溶性酸或碱；腐蚀试验。14.10号；O号；10号；20号；35号；50号。15.天然气；石油气；氢气；湿煤气；天然气；石油气。1.；2.、；3.；4.；5.；6.；7.；8.、。二、判断题（正确的打“”，错误的打“”）1.；2.；3.；4.；5.；6.；7.；8.；9.；10.；11.；12.。三、选择题1. ；2. ；3. ；4. ；5. ；6. ；7. ；8. ；9. ；10. 五、问答题1答：汽油性能的优劣，对于汽油发动机的动力性、经济性、可靠性及使用寿命等影响很大。为了满足汽油机的工作要求，保证汽油机能够顺利启动、平稳运转，充分发挥汽油机的动力性能，对汽油质量的要求可归结为：（1）适宜的蒸发性。保证发动机在冬季易于启动，在夏季不易产生气阻，并能够充分燃烧。（2）良好的抗爆性。汽油的辛烷值要合乎要求，能保证发动机工作稳定、运转正常、不发生爆震，以充分发挥发动机功率。（3）良好的氧化安定性。汽油的诱导期要长，实际胶质要小，能使汽油在长期的储存过程中不会发生辛烷值降低、酸度增大、颜色变深等质量变化，也不致于生成过多的胶状及酸性物质。（4）良好的抗腐蚀性。在储存及使用过程中保证汽油不会腐蚀储油容器及汽油机机件。（5）对环境等的无害性。汽车燃烧后尾气的排放要合乎相应的国家标准，尽量减少尾气对环境的危害。（6）汽油本身的洁净性。汽油中无杂质或悬浮颗粒，以保证油泵和供油管路的畅通。2. 蒸发性在一定温度、压力下汽油吸热从液态转变为气态的能力。蒸发性好，发动机在低温、冷车下起动性能好，加速能力强，功率大。蒸发性差，汽油雾化不良，使可燃混合气品质变坏，发动机起动困难，功率下降，油耗增加。蒸发性过强，会使燃油系统产生“气阻”，使供油中断，使汽油在保管和使用中的蒸发损失加大。评定汽油蒸发性的指标有馏程饱和蒸气压3. 车用汽油牌号，常见的为90号、93号、97号，而2012年1月起，汽油牌号“90号、93号、97号”拟修改为“89号、92号、95号”。4. 答：选择汽油就是选汽油的辛烷值，即汽油的牌号，汽油牌号中的数字就是辛烷值。选择的汽油牌号过高，会增加费用；选择的牌号过低则会使汽车发动机产生爆震，影响动力性和经济性，严重时还会使汽油机损坏。因此，选择汽油牌号时应注意以下几点：1）根据汽车发动机压缩比选择一般压缩比高的发动机应选择高牌号汽油，压缩比低的发动机选低牌号汽油2）根据汽车使用说明书的规定或国家相关权威部门的推荐选用汽油牌号选择时注意说明书上要求的辛烷值是研究法辛烷值(RON)还是马达法辛烷值(MON)。3）根据使用条件选择高原地区大气压力小，空气稀薄，汽油机工作时爆震倾向减小，可以适当降低汽油的辛烷值。一般海拔每上升100m，汽油辛烷值可降低约0.1个单位。经常在大负荷、低转速下工作的汽油机，应选择较高辛烷值汽油。4）根据使用时间调整汽油牌号发动机使用时间较长后，由于燃烧室积炭、水套积垢等会使发动机压力增加，此时，再使用原牌号汽油时发动机会有爆震，因此，这类汽车在维护后应该使用高一级的汽油。5）汽车在使用中应重视汽油的质量加油应到规模较大、信誉良好的加油站加油。切忌只顾眼前经济利益，加入质量低劣的燃油，这样的油品不仅影响使用性能（动力性差、排放高，油耗高），严重的会使发动机机件损坏。对于高档轿车来说，就要特别注意一定要选择高品质、高标号的油，不要去没有质量保证的加油站加油。长期加注劣质油，维修费用就会大大增加。6）用加入汽油清洁剂的清洁汽油使用无汽油清洁剂的车用无铅汽油，汽车发动机在运行一段时间后，发动机燃油供给系统会产生不同程度的油垢、胶状物和积炭等。从而造成发动机油道不畅、供油不均、功率下降和油耗增加等缺点。汽油清洁剂是一种具有清洁、分散、抗氧化和防锈功能的复合汽油添加剂，加入汽油中既能有效抑制发动机燃料供给系和燃烧系统特别是喷油器、进气阀、燃烧室的沉积物的生成，又能将已有的沉积物分解、清除，从而使油路畅通，提高发动机的动力性和经济性。7）溶剂汽油和航空汽油不能作为车用汽油使用汽油按照其用途、品质的不同，可以分为车用汽油、航空汽油、工业汽油和溶剂汽油等。后三种形式的汽油性能与车用汽油完全不同，故不能作为汽车发动机燃油使用。汽油选用时，应该避免“汽油的牌号越高，对车越有利；汽油的牌号越高，汽车的排放越能达标”的误区。存在这种想法是由于不了解汽油质量的好坏评价指标；不了解汽油牌号与发动机压缩比的匹配关系；不了解汽车排放的影响因素等。实际上，汽油质量是多种性能的综合评价，除蒸发性、抗爆性、清洁性、无害性外，还有氧化的安定性和抗腐蚀性等。汽油的牌号高低只反映了汽油抗爆性的好坏，并不能反映油品质量的好坏。因此，汽油牌号选用必须遵照汽车使用说明书的规定或国家相关权威部门的推荐选用，不可盲目的选用高牌号汽油。5. 辛烷值是代表点燃式发动机燃料抗爆性的一个约定数值。辛烷值的测定方法分为马达法辛烷值和研究法辛烷值，马达法辛烷值的测定条件比较苛刻，发动机转速和混合气进气温度都较高，它主要反映汽油用于汽车在长途高速行驶、超车或上坡时的抗爆性。研究法辛烷值测定的辛烷值转速较低时的抗爆性。抗爆指数是马达法辛烷值和研究法辛烷值之和的1/2，它可以较为真实地反映汽油在汽车实际使用中的抗爆性。6所谓爆震燃烧是指发动机工作时，火花塞点火后形成一个火焰中心，并向四周传播，在