机械工程材料及热加工工艺0

1、文档从网络中收集，已重新整理排版.word版本可编辑:欢迎下载支持.第一章金属材料的力学性能1. 什么是应力？什么是应变？答：应力:若物体受到一定作用的外力，则其内部会相应的产生一个内力，则在其 截面上单位面积的内力叫应力。应变;物体内任意一点因各种作用而引起的相对 变形叫做应变。2. 缩颈现象在力一拉伸图上哪一点？如果没有出现缩颈现象，是否表示该试样 没发生塑性变形？答：出现在B点;不是的，即使没有颈缩也可能会出现塑像变形。因为，颈缩的 程度有大小，如果程度太小，则不易观察，有可能会误以为没有颈缩现象，但他 实际存在。3将钟表发条拉直是弹性变形还是塑性变形？怎样判断它的变形性质？答；塑性变形

2、，应为拉直后他恢复不了原状;在一定外力作用下物体发生变形， 撤掉外力后如果物体恢复了原状则是弹性变形，否则是塑性变形。4. 布氏和洛氏硬度各有什么优缺点？下列情况采用哪种硬度法来检查其硬度：库存钢材，硬质合金刀头，锻件，台虎钳钳口。答：布氏硬度：A.优点：压痕面积达，能反映出较大范围内金属的平均性能；B 缺点：曲于压痕面积达，则检验成品有困难，即：测量范圉有限。洛氏硬度：A.优点：操作简便，可直接读出硬度值并且可检测成品件和较薄的 材料；B.缺点：测值重复性差。库存刚才：布氏硬度硬质合金刀头：洛氏硬度锻件：台虎钳钳口：洛氏硬度5. 下列符号所代表的力学性能指标的名称和含义是什么：E、（r02,

3、b,6、屮、ak. HRC、HBS、HBW, HV.答：E：金属的弹性模量；其含义是：引起金属单位变形时所需的应力。OS：屈服强度；其含义是：金属产生屈服时该点的应力。Ob:抗拉强度；其含义是：金属在拉伸过程中的最大拉力所对应的应力。0 0.2：屈服点，对没有明显屈服现象的金属材料，工程上规定以试样产il： 0.2% 塑性变形时的应力作为该材料的屈服点，用or0.2表示。1：疲劳强度；其含义是：指金属材料经无穷多次应力循环而不发生疲劳破坏 的最大应力值。6：断后拉伸率;其含义是：试样被拉断后的伸长量于原始长度的比值。2 :断面收缩率;其含义是：试样被拉断后颈缩处横截面积的最大缩减量与原始 横截

4、面积的百分比。ak：冲击韧性：其含义是：材料抵抗冲击载荷作用下断裂的能力，其值大小是 试样缺口处单位截面积上所吸收的冲击功。HRC:洛氏硬度，以顶角为120度金刚石圆锥体为圧头，在1500N载荷下硬度 计的硬度标尺。HBS:布氏硬度，钢球压头测岀的硬度值HBW:布氏硬度，硬质合金球爪头测出的硬度值。HV:洛氏硬度的测试规范标尺压头总载荷/ N适用测试材料有效值HRA120金刚石圆锥体600硬质合金，表 面淬火钢70-85HRB01.588”淬火钢1000退火钢，非铁25-100球n並HRC120金刚石圆锥体1500一般淬火钢件20-67第二章金属及合金的结构与结晶1. 名词解释：金属键，晶体，

5、晶格，配位数，致密度，单晶体，多晶体，晶体 缺陷，相，固溶体，金属化合物，相图。答：金属键:金属原子是依靠正离子与自山电子的相互吸引而结合起来的在，这 种结 合方式叫金属键严晶 体：组成物质的质点在空间中作有规则排列，这种物质叫做晶体。晶 格：用来反映晶体中原子排列形式的假象空间格子称为晶格。配位数：指晶体结构中与任一原子最紧邻，等距的原子数口。致密度;指晶胞中原子所占的体积与晶胞的体积之比。单晶体;原子呈规则排列，晶格位向基本一致的晶体。多晶体：原子排列不规则，晶格位向出现各向差异的晶体叫多晶体。晶体缺陷；实际上，金属晶体中总有极少数原子排列不规则和不完整，即存在 着晶体缺陷。相;一般物质的

6、液态和固态分别称为液相和固相。也就是一种聚集状态。固溶体;溶质原子溶入溶剂晶格中所形成的合金相称为固溶体。2. 简述金属的结晶过程。答：金属的结晶过程：在金属液体中总是存在不稳定的原子集团，当低于熔点时 就会形成比较稳定的晶体，称之为晶核。再在一定条件下晶核会逐渐长大，最后 会形成稳定的晶体。简单的说就是形核和长大的过程。3金属的晶粒粗细对其力学性能有什么影响。答：晶粒越细金属的强度硬度越高，塑性韧性越好。4. 典型金属铸锭组织有哪儿部分组成？影响金属铸锭组织的因素有哪些？ 答：三部分组成：表面细等轴晶区，粒状晶区，中心粗等轴晶区；影响因素有： 合金元素，温度，冷却速度第三章铁碳合金相图1.

7、什么是同素异构转变？室温和1100()C时纯铁晶格有什么不同？答：同素异构转变：金属在固态下，随温度的改变而发生晶体结构的变化的现象 叫同素异构转变。室温时，晶格是体心立方，具有磁性：nooc时晶格是面心立 方，无磁性。2. 填表：组织名称代表符号含碳量(%)组织类型力学性能铁素体F0. 0008%C溶于ci -Fe 形成的间隙固 溶体强度，硬度低， 塑性韧性高奥氏体A最大2. 11%C溶于Y -Fe 形成的间隙固 溶体强度，硬度低， 塑性韧性好渗碳体Fe3C6. 69%复杂晶体结构硬而脆珠光体P0. 77%F+Fe3C转变条件不同 性能不同3试绘简化的铁碳合金状态图中钢的部分，标出各特性点的

8、符号，填写各区相和组织名称。 答4. 分析在缓慢冷却条件下，45钢和T10钢的结晶过程和室温组织。答：缓慢冷却条件下，45钢的结晶过程如下：1 点以上:L； 1-2 点:L+A； 2-3 点：A； 3-4 点：A+F；室温时:P+FT10钢的结晶过程如下：1 点以上：L; 1-2 点：L+A; 2-3 点:A； 3-4 点:A+Fe CII 室温时：P+Fe3见课本27页图。5. 含碳量对碳钢组织与性能有哪些影响？答：随着含碳量的增加，组织中F的量减少，Fe3C的量增加；因为F呈现出低 的强度硬度，高的塑性韧性，Fe3C是硬而脆的基体相，那么含碳量越多金属 的强度硬度增加，塑性韧性降低。第四章

9、钢的热处理1. 什么叫热处理？常用热处理的方法大致分为哪儿类？答：热处理：通过对金属的加热，保温，冷却等步骤来获得所需组织或性能的过 程。常用的热处理方法分为：整体热处理，表面热处理，化学热处理三大类。2. 简述钢在加热时奥氏体的形成过程，影响奥氏体晶粒长大的因素有哪些？ 答：奥氏体晶核首先在铁素体和渗碳体的晶界上形成；形成后，在一定条件下晶 核长大；接着残余的渗碳体溶解；最后，不均匀的奥氏体晶体慢慢变得均匀；简 单的说就是如下四步：（1） 奥氏体晶核形成。（2） 奥氏体晶核长大。（3） 残 余渗碳体溶解。（4） 奥氏体均匀化。影响因素：冷却速度，保温时间，合金元 素。3简述过冷奥氏体等温转变

10、产物的组织和性能？影响过冷奥氏体转变的因素有 哪些？答:转变产物组织转变温度组织性能珠光体P727C-650C层片间距较大，强度硬度最小650*0-600C层片间距适中，强度硬度较大600*0-550C层片间距最小，强度硬度最大贝氏体B550C-350C强度低，塑性韧性差350C-230C强度，塑性韧性高于上贝氏体马氏体（Ms-Mf）板条马氏体（低 碳）强度硬度高，塑性韧性好片状马氏体（高 碳）强度硬度高，塑性韧性差影响因素：含碳量，合金元素，加热温度和保温时间。4.在连续冷却转变中如何应用过冷奥氏体等温转变？答：要使钢中高温相奥氏体在冷却过程中转变成低温亚稳相马氏体，冷 却速度必须大于钢的临

11、界冷却速度。丄件在冷却过程中，表面与心部的冷却速 度有定差异，如果这种差异足够大，则可能造成大于临界冷却速度部分转变成 马氏体,而小于临界冷却速度的心部不能转变成马氏体的情况。为保证整个截面上都转变为马氏体需要选用冷却能力足够强的淬火介质,以保 证工件心部有足够高的冷却速度。但是冷却速度大，工件内部山于热胀冷缩不均 匀造成内应力，可能使工件变形或开裂。因而要考虑上述两种矛盾因素，合理选 择淬火介质和冷却方式。5. 什么叫退火？什么叫正火？两者的特点和用途有什么不同？ 答：退火：将金属加热到适当温度保温，再缓慢冷却的工艺过程。正火：将钢加热到Ac3以上30-500适当保温后在空气中冷却的热处理工

12、艺。 它的特点及用途见课本42页。6. 亚共析钢的淬火为何是比+（30-50。0?过髙或过低有什么弊端？答：在此温度范RI内加热，淬火后可获得细小的马氏体组织。这样的组织硬度高、 耐磨性好，并且脆性相对较小。如果淬火加热的温度不足，因未能完全形成奥氏体，致使淬火后的组织除马 氏体外，还残存有少量的铁素体，使钢的硬度不足。如果淬火温度过高，因奥氏体晶粒长大，淬火后的马氏体晶粒也粗大，会增 加钢的脆性，致使工件产生裂纹、变形倾向。7. 什么叫钢的淬透性和淬硕性？影响钢的淬透性的因素有哪些？答：淬透性：指钢在淬火后获得淬硬层深度的能力。也即，获得马氏体的能力。淬硬性：钢在淬火后获得马氏体的最高硬度。

13、影响因素：钢的化学成分，奥氏体化的的条件。8. 碳钢在油中淬火的后果如何？为什么合金钢可以在油中淬火？答：淬火时油的冷却速度较慢所以碳钢在油中冷却可获得较好的韧性，且淬火不 易产生裂纹，但淬火后硬度较低。原因是：合金钢的过冷奥氏体较稳定，它不会 提前分解，用油淬足以保证马氏体转变的发生，并且油淬的冷却速度较慢，一燉 不会产生裂纹等缺陷。9. 钢在淬火后为什么要回火？三种类型回火的用途有什么不同？汽车发动机缸 盖螺钉应采用哪种回火？为什么？答：钢在淬火后回火是为了消除淬火内应力，以降低钢的脆性，防止产生裂纹， 同时使钢获得所需的力学性能. 低温回火的口的是降低淬火钢的内应力和脆性，但基本保持淬火

14、所获得的 高硬度（56-64HRC）和高的耐磨性。淬火后的低温回火主要用于工具钢的热处 理。 中温回火的U的是使钢获得高弹性，保持较高的硬度（35-50HRC）和一定 的韧性。中温回火主要用于各种弹簧、发条、锻摸等。 高温回火的热处理合称为调质处理，调质处理广泛用于承受疲劳载荷的中碳 钢重要件，其硬度为20-35HRC.调质处理的钢可获得强度及韧性都很好的综合 力学性能。汽车发动机缸盖螺钉采用高温回火，因为高温回火广泛用于承受载荷的中碳 钢重要零件，并可获得较好的综合力学性能，故使用高温回火来处理 10锯条，大弹簧，车床主轴，汽车变速器齿轮的最终热处理有何不同？ 答：锯条：淬火+低温回火八大弹

15、簧：淬火+中温回火”车床主轴：调质一变 速箱齿轮：调质+表面淬火。（选用热处理工艺要参考它们的用途，也就是所需 性能）。11用T12钢制造钢件，请填写工艺结构方框图中的处理工序名称:锻造热处理（退火）热加工热处理（淬火+回火）精加工12在普通热处理中，加热后进行保温的作用是4十么？感应加热表面淬火是否需要保温，化学热处理的保温有何特点？为什么？答：（1）保温的作用是消除热处理过程中产生的应力，并且使奥氏体均匀化。（2） 不需要保温，因为它只需要把表层加热到淬火温度，这个速度很快的，他是为了 获得马氏体，而心部则不需要变化。（外硬里韧）。（3）化学热处理是依黑活性介 质中的元素向钢中扩散作用来进

16、行的，也就是为了把化学元素渗入金属组织内。笫五章工业用钢1 填表钢号所属类别含碳量性能特征用途举例Q235-A-F碳素结构钢0.14-0.22%强度与塑性配 合较好，冷弯 性和焊接性也 好用于工程构件 和不至要的机 械零件，如机 座，螺栓。45优质碳素工业0.42-0.5%具有较好的综主要用于制造5 试从石墨的存在分析灰铸铁的力学性能和其性能特征。答：灰铸铁的显微组织山：铁素体、珠光体和片状石墨组成。石墨的强度硬度、 塑性较差，对基体起着割裂作用，石墨的尖角还引起应力集中。灰铸铁的硬度不 高，脆性较大，切削性能好。山于石墨疏松多孔，则它使得灰铸铁有良好的减震 性,耐磨性厂6. 影响也铁石墨化的

17、主要因素是什么？为什么铸铁的牌号不用化学成分来表 示？答：A影响因素：化学成分（主要有C,Mn,Si,S）,冷却速度。B因为杂质元素太 多,不易表示。7填表比较各种铸铁。阐述灰铁应用最广的原因:类列形 墨 石状制造过 程简述0 b8ak适用范 围灰铸铁片状600-800MP可锻铸 铁团絮状300-700MP12%30J/cm铸 墨 球铁球状400-900MP2%-18%8下列铸件宜选用哪类铸造合金？请阐述理山。车床床身，摩托车气缸体，火车轮，压气机曲轴，气缸套，自来水管道弯头， 减速器涡轮。答：顺序排列如下：铸铁，铝合金，铸钢（Mnl3），球铁，铝合金，可锻铸铁。 9手工造型和机器造型各有哪些

18、优越性？有何不足处？适用条件是什么？手工 造型的方法有哪儿种？答：类型优越性不足适用条件方法种类手工造型操作灵活，适 应性强，模型 成本低铸件质量不易 保证，成产率 低，劳动强度 大适用于单件小 批量生产见课本149页机器造型生产率高，劳 动条件好，铸 件质量好，铸 件成本低，机器成本高，适用于大批量 铸件的生产，震压式造型， 抛沙造型，射 压造型，10. 铸造工艺方案确定的主要内容有哪些?铸件确定浇注位置和分型面的原则有 哪些？答：A内容有：.造型方法的选择。2.浇注位置和分型面的选择。3.工艺参数 的选择。B1.铸件的重要加工面应朝下。2铸件的大平面应朝下。3为防止铸件 薄壁部分产生浇不足

19、或冷隔缺陷，应将面积较大的薄壁部分置于铸型下部或使其 处于垂直或倾斜位置。4对于容易产生缩孔的铸件，应使厚的部分放在铸型的 上部或侧面，以便在铸件厚壁处直接安置冒口，使之实现自下而上的定向凝固。 铸型分型面的选择原则：应使造型丄艺简化。应尽量使铸件全部或大部置于同一 砂箱，以保证铸件的精度。11从哪儿方面来评价铸件结构工艺性的好坏?具体内容是什么？答：A两方面：(1)铸造工艺对结构的要求:(2)合金铸造性能对铸件结构的 要求。B具体内容是：符合铸造工艺要求的铸件结构，则可称其为具有良好 的铸造工艺性；铸件结构工艺性对铸件质量，生产成本及生产率有很大影响。12什么叫特种铸造？ LI前使用较为普遍

20、的特种铸造有哪儿种?请将砂型铸造与特 种铸造进行比较，各有什么特点？答：A特种铸造是指与普通砂型铸造有显著区别的铸造方法。B较为普遍的有: 熔模铸造，金属铸造，压力铸造，离心铸造，陶瓷型铸造，实型铸造，真空 吸铸。c特点见课本。第九章金、属压力加工1. 什么叫金属压力加工?压力加工包括哪些方面？答：A金属丿E力加丄：借助外力作用，是金属坯料产生塑性变形，从而获得具有 一定形状，尺寸和力学性能的原始材料毛坯或者零件的一种塑性成形法。B 包括:锻造、模锻、冲压、轧制、挤压、拉拔等。2. 何谓塑性变形?塑性变形的实质是什么？答：A塑性变形：当外力增大使金属内应力超过其屈服强度时，金属发生的变形 不会

21、因外力去除而消失，这种变形叫塑性变形。B实质是：晶体内部产生了 滑移。3碳钢在锻造温度范围内变动时,是否会有冷变形强化现象？ 答：有，因为在温度变化过程中，金属的性能和组织不能得到及时的回复4.铅在20C,鹄在1100C时变形，各属哪种变形?为什么？(铅熔点为327鹄 熔点为3380C)5纤维组织是怎样形成的?它的存在有何利弊？答：A金属塑性变形后，内部的晶粒形状、位向均会发生变化，随着变形程度的 增大，晶粒被拉长或压翩山粒状晶粒变为纤维状。这种组织叫“纤维组织” B纤维组织的形成使金属的力学性能有明显的各向异性，纵向的塑形和韧性 比横向的要好。合理的运用这种性质可以使金属的力学性能更好的被利

22、用。6. 什么叫金属的可锻性?影响金属可锻性的因素有哪些？答：A它是衡量材料在压力加工时难易程度的工艺性能。B影响因素有：化学成Sword版本可编辑欢迎下载支持.文档从网络中收集，已重新整理排版.word版本可编借欢迎下载支持.分、变形条件7. 如何提高金属的塑性?最常用的措施是什么？答：利用热处理或加入一定的化学元素可以提高金属的塑形;B措施：细化晶粒, 减少杂质元素（如队Cr、Mo、V、P、S）,适当的提高加热温度，提高变形 速度。&什么叫锻造?锻造的方法有哪儿种?制订锻造工艺规程的主要内容有哪些?设计 锻造成形零件时,如何.考虑其结构工艺性？答：.A锻造：利用锻锤或压力机使坯料进行塑性变

23、形而成形的工艺过程。B方法 有：自由锻、模锻。工艺规程内容及工艺性见课本170页-176页。9、如何确定分模面的位置?为什么模锻生产中不能直接锻出通孔？答：A原则：（1）应保证模锻件能从模膛中取出来，一般应选在模锻件的最大截 面处，如图中的a-a面就不符合此要求（2）按选定的分模面制成锻模后， 应使上下两模沿分模面的模膛轮廓一致，如图中的c-c面就不符合此原则（3）分模面应选在能使模膛深度最浅的位置上，如图中的b-b面就不适 合作分模面（4）选定的分模面应使零件上所加的敷料最少，如图中的b-b 面就不适宜作分模面（5）分模面最好是一个平面。B由于不可能靠上、下 模的凸起部分把金属完全挤压掉，故

24、终锻后在孔内留下薄层金属你，也叫冲 孔连皮。10、下列制品该选用哪种锻造方法制作？活扳手（大批量），家用炉钩（单件），铳床主轴（成批），大六角螺钉（成批）, 起重机吊钩（小批），万吨轮主传动轴（单件）。答：顺序排列如下：模锻、模锻、自由锻、胎模锻、模锻、自由锻。11、板料冲压生产有何特点？应用范围如何？答：A特点：所用原料主要是低碳钢，高塑性合金钢，条料或带料。也可冲压塑 料、硬纸板、皮革等非金属材料。山于是在冷态下加工的，则冲压制品有较好的 强度、刚度、尺寸精度、和表面质量互换性也好。其工艺过程以实现机械自动化、 生产率高，成本低。B运用范围:汽车、航空、电器、仪表、以及国防等制造业 中，并

25、具有极其重要的地位。12、用050mm冲孔模具来生产050mm落料件能否保证落料件的精度？为什么？ 答：不能；因为：落料件的尺寸有凹模的尺寸决定，贝IJ,凹模的尺寸应大于050mm。（D凹模二D凸模+误差）13、用250mmX 1. 5 min的坯料能否一次性拉深成直径为050mm的拉深件？应 采取那些措施才能保证正常生产？答：A不能；因为，M二D件/D料二50/250二0.2C0. 5,则不能一次拉伸。B措施有: 多次拉伸，拉伸过程中要采用退火进行热处理，防止应力过大，产主缺陷，还可 加润滑剂。14、材料的回弹现象对冲压生产有何影响？答：会降低零件的精度。山于弯曲变形后有回弹现象，因此在设计

26、弯模时必须使 模具的角度比成品小一个回弹角以保证精度和质量。15、比较落料和拉深所用凸凹模结构及其间隙有什么不同？为什么？ 答：16、压力加工特种工艺有哪些特点？答：特点如下：精密下料，可节约成本；采用少或无氧加热，防止氧化；使用高 精密模具，可保证成品质量；模锻时需要进行润滑和冷却模锻。第十章焊接1、焊接电弧是怎样的一种现象？电弧中各区的温度多高？用直流电和交流电焊 接效果一样吗？答：A电弧：电极与工作介质间的长时间放电现象；B阳极区约为2600K,阴极 区约为2400K,电弧弧柱中心区可达6000K-8000K： C效果不一样，用直流电则 两极区的温度不一样，但用交流电，由于极性是交替变化

27、的，则，两极（焊条与 工件）的热量与温度分布基本相同。2、何谓焊接热影响区？低碳钢焊接时热影响区乂分为哪些区段？各区段对焊接 接头性能有何影响？减少热影响区的办法是什么？答： A焊接热影响区：指焊缝两侧因焊接热作用而发生组织或性能变化的区域。 B分为：熔合区、过热区、正火区、部分相变区。C对其的影响：1）熔合区焊 缝与母材交界区，局部熔化组织：铸造组织+受热长大的粗晶。晶粒大小不均，化学成分不均性能；接头中性能最差。2）过热区：温度远高于相变温度，晶粒产生急剧长大。过热组织。性能：塑性韧性下降。接头中性能较差3）正火区：组织：发生重结晶，晶粒细化，正火组织性能：其力学性能优于母材4）部分相变区：组织：部分相变（F、P）晶粒不均（部分F和P重结晶成为较 细晶粒，未转变的F长大）力学性能比正火区稍差。D办法是：增加焊接速度或减小焊接电流。3、产生焊接应力与应变的原因是什么？在焊接过程中和焊接以后，焊接区纵向 受力是否一样？焊接应力是否一定要消除？消除的办法有哪些？答：A金属材料具有热胀冷缩的基本属性。山于焊件在焊接过程中是局部受热且 各部分材料冷却速度不同，因而导致焊件各部分材料产生不同程度的变形，引起 了应力。焊接时局部加热是焊件产生应力与变形的根本原因。B根据金属热胀 冷缩的特性，