机械工程材料练习题分析

1、机械工程材料练习题第一章 工程材料的力学性能1 区分下列各组常用机械性能指标的物理意义(1) d s 和 b b ;(2)3 和 ak; (3) HBW HRC HRB HRA HV2 有一碳钢制支架刚性不足，有人要用热处理强化方法；有人要另选合金钢；有人要改变零件 的截面形状来解决。哪种方法合理？为什么？3. 什么是强度，什么塑性，什么是硬度，什么是冲击韧度，什么是疲劳强度。第二章 工程材料的基本知识第一部分 金属的晶体结构与纯金属的结晶1常见的金属晶体结构有哪几种？a -Fe、丫 - Fe、3 -Fe、Al、Cu、Ni、 Pb、 Cr、 V、Mg 、Zn 各属何种晶体结构，分别指出其配位数

2、、致密度、晶胞原子数、晶胞原子半径。2 配位数和致密度可以用来说明哪些问题？3画出下列晶面指数或晶向指数：(234)，(120)，(112)，2104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？5金属结晶的基本规律是什么？在铸造生产中，采用哪些措施控制晶粒大小？ 6实际金属的晶体结构有哪些缺陷？金属缺陷对金属的性能有哪些影响。第二部分 合金的相结构与合金的结晶1 指出下列名词的主要区别：1 )置换固溶体与间隙固溶体;2) 相组成物与组织组成物;2本课学习到的强化方法有：固溶强化、加工硬化、弥散强化、热处理强化、细晶强化，试述 其基本原理及区别。3固溶体和金属间化

3、合物在结构和性能上有什么主要差别？4. 何谓共晶反应、包晶反应和共析反应？试比较这三种反应的异同点5. 已知A (熔点600 C)与B(500C )在液态无限互溶；在固态 300 C时A溶于B的最大溶解 度为30%，室温时为10%但B不溶于A;在300 C时，含40% B的液态合金发生共晶反应。 现要求：1 )作出 A-B 合金相图；2)分析 20% A,45%A,80%A 等合金的结晶过程，并确定室温下的组织组成物和相组成物的相对 量。6有形状、尺寸相同的两个 Cu-Ni 合金铸件，一个含 90% Ni ，另一个含 50% Ni, 铸后自然冷 却，问哪个铸件的偏析较严重？第三部分 铁碳合金1

4、 .为什么丫 -Fe和a - Fe的比容不同？一块质量一定的铁发生( 丫 - Fe a -Fe )转变时，其体积如何变化？2何谓铁素体（F）,奥氏体（A）,渗碳体（FesC）,珠光体（P）,莱氏体（Ld）?它们的结构、 组织形态、性能等各有何特点？3. Fe-Fe 3C合金相图有何作用？在生产实践中有何指导意义？又有何局限性？4. 画出Fe-Fe 3C相图，指出图中 S、C、E、P、N、G及GS、SE、PQ、PSK各点、线的 意义，并标出各相区的相组成物和组织组成物。5. 简述 Fe-Fe 3C 相图中三个基本反应：包晶反应 , 共晶反应及共析反应，写出反应式，标出含碳 量及温度。6. 亚共析

5、钢、共析钢和过共析钢的组织有何特点和异同点。7. 分析含碳量分别为 0.20% 、 0.60% 、 0.80% 、 1.0% 的铁碳合金从液态缓冷至室温时的结 晶过程和室温组织 . 画出各合金的冷却曲线，标注出各阶段的组织转变情况，画出各合金在室温 时的平衡组织，并标注出其中的组织组成，计算各合金在室温时的组织组成物的相对百分含量。 8指出下列名词的主要区别：一次渗碳体、二次渗碳体、三次渗碳体、共晶渗碳体与共析渗碳体9根据 Fe-Fe 3C 相图，计算：1）室温下，含碳 0.6% 的钢中珠光体和铁素体各占多少；2）室温下，含碳 1.2% 的钢中珠光体和二次渗碳体各占多少；3）铁碳合金中，二次渗

6、碳体和三次渗碳体的最大百分含量。10对某退火碳素钢进行金相分析，其组织为珠光体+渗碳体（网状） ，其中珠光体占 93% ，问此碳钢的含碳量大约为多少？11根据 Fe-Fe 3C 相图，说明产生下列现象的原因：1）含碳量为 1.0% 的钢比含碳量为 0.5% 的钢硬度高；2）在室温下，含碳 0.8% 的钢其强度比含碳 1.2% 的钢高；3）在1100 C,含碳0.4%的钢能进行锻造，含碳 4.0%的生铁不能锻造；4）绑轧物件一般用铁丝 （镀锌低碳钢丝） ，而起重机吊重物却用钢丝绳 （用 60 、 65 、 70 、 75 等钢制成）；5）钳工锯 T8 ， T10,T12 等钢料时比锯 10,20

7、 钢费力，锯条容易磨钝；6）钢适宜于通过压力加工成形，而铸铁适宜于通过铸造成形。12. 铁碳合金的含碳量，和铁碳合金当中的含碳量有什么关系？第三章 金属的塑性变形与再结晶1产生加工硬化的原因是什么？加工硬化在金属加工中有什么利弊？2 划分冷加工和热加工的主要条件是什么？ 3金属经冷塑性变形后，组织和性能发生什么变化？如随后进行加热，随着加热温度和保温时 间的增加，其组织和性能又会发生什么变化？4 .已知金属钨、铁、铅、锡的熔点分别为 3380C、1538 C、327C、232C，试计算这些金属的 最低再结晶温度，并分析钨和铁在 1100 C下的加工、铅和锡在室温（20 C）下的加工各为何种 加

8、工？5.在制造齿轮时，有时采用喷丸法（即将金属丸喷射到零件表面上）使齿面得以强化。试分析 强化原因。第四章 钢 的 热 处 理1. 什么是热处理。2. 指出 A 1、A3、 Acm； A C1、 AC3、 A ccm ； Ar1、Ar3、Arcm 各临界点的意义。3. 珠光体类型组织有哪几种？它们在形成条件、组织形态和性能方面有何特点？4. 马氏体组织有哪几种基本类型？它们在组织形态、 性能有何特点？马氏体的硬度与含碳量关系 如何？5. 何谓等温冷却及连续冷却？试绘出奥氏体这两种冷却方式的示意图。6. 试比较共析碳钢过冷奥氏体等温转变曲线与连续转变曲线的异同点。7. 淬火临界冷却速度 V k

9、的大小受哪些因素影响？它与钢的淬透性有何关系？8将药mm勺T8钢加热至760 C并保温足够时间，问采用什么样的冷却工艺可得到如下组织：珠光体，索氏体，屈氏体，上贝氏体，下贝氏体，屈氏体+马氏体，马氏体 +少量残余奥氏体；在 C曲线上描出工艺曲线示意图。9. 何谓球化退火？为什么过共析钢必须采用球化退火而不采用完全退火？10. 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) 经冷轧后的 15 钢钢板，要求降低硬度；2) ZG35的铸造齿轮3) 锻造过热后的 60 钢锻坯；4) 具有片状渗碳体的 T12 钢坯；11. 正火与退火的主要区别是什么？生产中应如何选择正火及退火？12. 指出

10、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13. 一批45钢试样(尺寸 15*10mm),因其组织、晶粒大小不均匀，需采用退火处理。拟采用 以下几种退火工艺；(1) 缓慢加热至700 C,保温足够时间，随炉冷却至室温；(2) 缓慢加热至840C,保温足够时间，随炉冷却至室温；(3) 缓慢加热至1100 C,保温足够时间，随炉冷却至室温； 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？14. 亚共析碳钢及过共析碳钢淬火加热温度应如何选择？试从获得的组织及性能等方面加以说 明。15. 常用的淬火方法有

11、哪几种？说明它们的主要特点及其应用范围。16. 说明45钢试样(10mm经下列温度加热、保温并在水中冷却得到的室温组织：700 C, 760 C,840 C, 1100C。17. 有两个含碳量为1.2%的碳钢薄试样，分别加热到 780 C和860 C并保温相同时间，使之达到 平衡状态，然后以大于 M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粗大？( 2)哪个温度加热淬火后马氏体含碳量较多？( 3)哪个温度加热淬火后残余奥氏体较多？( 4)哪个温度加热淬火后未溶碳化物较少？( 5)你认为哪个温度加热淬火后合适？为什么？18. 指出下列工件的淬火及回火温度,并说明其回火后获得的

12、组织和大致的硬度：(1) 45钢小轴(要求综合机械性能);(2) 60钢弹簧；(3) T12钢锉刀。19. 淬透性与淬硬层深度两者有何联系和区别？影响钢淬透性的因素有哪些？影响钢制零件淬硬 层深度的因素有哪些？淬透性与淬硬性有何区别，影响淬硬性的因素是什么？20. 回火的目的是什么？常用的回火操作有哪几种？指出各种回火操作得到的组织、性能及其应 用范围。21. 表面淬火的目的是什么？常用的表面淬火方法有哪几种？比较它们的优缺点及应用范围。并 说明表面淬火前应采用何种预先热处理。22. 试述一般渗碳件的工艺路线。23. 拟用 T10 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

13、( 1 ) 试写出各热处理工序的名称并指出各热处理工序的作用；( 2) 指出最终热处理后的显微组织及大致硬度；( 3) 制定最终热处理工艺规定(温度、冷却介质)24. 选择下列零件的热处理方法，说明热处理工序的目的，并编写简明的工艺路线(各零件均选 用锻造毛坯，并且钢材具有足够的淬透性) ：(1)某机床变速箱齿轮(模数 m=4,要求齿面耐磨，心部强度和韧性要求不高，材料选用45 钢；( 2)某机床主轴，要求有良好的综合机械性能，轴径部分要求耐磨(HRC 50-55)，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

14、综合机械性能，材料选用38CrMoALA。25. 某型号柴油机的凸轮轴，要求凸轮表面有高的硬度(HRC50,而心部具有良好的韧性(Ak40J)，原采用45钢调质处理再在凸轮表面进行高频淬火，最后低温回火，现因工厂库存的45钢已用完，只剩 15钢，拟用 15钢代替。试说明：( 1)原 45 钢各热处理工序的作用；( 2)改用 15 钢后，应按原热处理工序进行能否满足性能要求？为什么？( 3)改用 15 钢后， 为达到所要求的性能， 在心部强度足够的前提下采用何种热处理工艺？26. 有甲、乙两种钢，同时加热至1150 C,保温两小时，经金相显微组织检查，甲钢奥氏体晶粒度为 3 级，乙钢为 6 级。

15、由此能否得出结论： 甲钢是本质粗晶粒钢， 而乙钢是本质细晶粒钢？27. 钢获得马氏体组织的条件是什么？与钢的珠光体相变及贝氏体相变比较，马氏体相变有何特 点？28. 说明共析钢 C 曲线各个区 , 各条线的物理意义，并指出影响 C 曲线形状和位置的主要因素。29. 过共析钢的等温转变图(C曲线)如右图所示，试指出图中各点位置所对应的组织。判断图 中各线为何种热处理工艺。30、两块碳的质量分数均为Wc=0.77%的钢片加热至 727C以上，分别以不同方式冷却，钢片的冷却曲线及该种钢材的奥氏体等温转变图如图所示。试问图中、点各是什么组织 定性地比较、点组织的硬度大小。何第五章 金属材料1下列牌号是

16、何材料？说明其符号、数字所代表的意义、常用的热处理方法及使用状态下的显微组织： Q235、Q345( 16Mn)、45、 60 、15Mn、 65Mn、Tl2 、20Cr、20CrMnTi 、 40Cr 、40CrNiMo、 60Si2Mn、GCrl5 、9SiCr 、W18Cr4V、1Cr18Ni9Ti 、3Cr13、ZGMn13、38CrMoAlA、CrWM、n Cr12MoV、 5CrMnMo2. 直径为25mmB勺40CrNiMo棒料毛坯，经正火处理后硬度高很难切削加工，这是什么原因？试设计一个最简单的热处理方法以提高其机械加工性能。3 汽车、 拖拉机变速箱齿轮和汽车后桥齿轮多半用渗碳

17、钢制造，而机床变速箱齿轮又多半用中碳(合金)钢制造，试分析原因何在？4. 在材料库中存有：40MnB GCr15、T13、60Si2Mn。现在要制作锉刀、齿轮、滚动轴承、弹簧， 试选用材料，并说明应采用何种热处理方法及使用状态下勺显微组织。5. W18Cr4V钢所制的刃具(如铳刀)的生产工艺路线为：下料宀多次锻造宀等温球化退火宀机 械加工t最终热处理t喷砂t磨削加工t产品检验。(1)为什么对钢 W18Cr4V下料后必须锻造？( 2)锻后为什么要等温球化退火？( 3)采用的最终热处理是什么？有何特点？为什么？( 4)写出最终热处理后的组织。6. 车床主轴在轴颈部位的硬度为5658HRC其余地方为

18、2024HRC其加工工艺路线为：锻造T正火T粗加工T调质T精加工T轴颈表面淬火T低温回火T磨削加工。试说明：( 1 )主轴应采用何种材料？( 2)指出以上四种不同热处理工序的目的和作用。( 3)轴颈表面组织和其余地方的组织是什么？7. 要使球墨铸铁分别得到珠光体、铁素体和贝氏体的基体组织，热处理工艺上如何控制？依据 是什么？8. 化学成分和冷却速度对铸铁石墨化和基体组织有何影响？9. 常用铸铁的石墨形态有哪些，试述石墨形态对铸铁性能的影响。10. 下列牌号各表示什么材料 ?牌号中的数字表示什么意义 ? HT250 Q T700 2 KTH330- 08 KTZ550- 04 ZH62 LF5( 5A05) LC4(7A04) LY11(2A11) ZL101 HSn 90-1 H70 QSn 4-311. 硅铝明是指哪一类铝合金？它为什么要进行变质处理？12. 铝合金的自然时效与人工时效有什么区别？13. 铝合金热处理强化的