机械设计制造第1章复习思考题答案

1、机械制造技术基础机械制造技术基础主编主编 李长河李长河 第第1章章 金属材料概述金属材料概述 第第1章章 复习思考题及答案复习思考题及答案 l调质处理调质处理：是将金属或合金淬火后再经高温回火的一种热处理工艺。：是将金属或合金淬火后再经高温回火的一种热处理工艺。l淬透性淬透性：钢的淬透性是指在规定条件下决定零件淬硬深度和截面硬：钢的淬透性是指在规定条件下决定零件淬硬深度和截面硬度分布的特性，表示钢在淬火后获得马氏体组织的能力。度分布的特性，表示钢在淬火后获得马氏体组织的能力。l红硬性红硬性：是指金属或合金在很高温度下仍然保持很高硬度的能力。：是指金属或合金在很高温度下仍然保持很高硬度的能力。l

2、二次硬化二次硬化：些铁钢铁材料（如高速钢）须经多次回火后，才进一步：些铁钢铁材料（如高速钢）须经多次回火后，才进一步提高其硬度。这种硬化现象，称为二次硬化，它是由于特殊碳化物提高其硬度。这种硬化现象，称为二次硬化，它是由于特殊碳化物析出和（或）由于与奥氏体转变为马氏体或贝氏体所致。析出和（或）由于与奥氏体转变为马氏体或贝氏体所致。l马氏体马氏体：碳含量与奥氏体相同的过饱和：碳含量与奥氏体相同的过饱和固溶体。是将钢加热到一固溶体。是将钢加热到一定温度（形成奥氏体）后经迅速冷却（淬火），得到的能使钢变硬、定温度（形成奥氏体）后经迅速冷却（淬火），得到的能使钢变硬、增强的一种淬火组织。增强的一种淬火

3、组织。1. 1. 解释概念解释概念机械制造技术基础机械制造技术基础主编主编 李长河李长河 第第1章章 金属材料概述金属材料概述 第第1章复习思考题及答案章复习思考题及答案 l退火退火：退火是将加热到适当温度，保持一定时间，然后缓慢冷却的：退火是将加热到适当温度，保持一定时间，然后缓慢冷却的热处理工艺热处理工艺l正火正火：将钢加热到：将钢加热到Ac3Ac3或或Ac1Ac1以上以上30305050，保温后在空气中冷却一，保温后在空气中冷却一种热处理工艺种热处理工艺l淬火淬火：将钢加热到：将钢加热到Ac3Ac3或或Ac1Ac1以上以上30305050，保温后在水、油等淬火，保温后在水、油等淬火介质中

4、快速冷却的一种热处理工艺。介质中快速冷却的一种热处理工艺。l回火回火：将淬火后的工件重新加热到某一温度范围并保温后，在油中：将淬火后的工件重新加热到某一温度范围并保温后，在油中或空气中冷却的操作称为回火或空气中冷却的操作称为回火l比强度比强度：材料在断裂点的强度（通用拉伸强度）与其密度之比。：材料在断裂点的强度（通用拉伸强度）与其密度之比。l比模量比模量：在比例极限内，材料弹性模量（通用拉伸弹性模量）与其：在比例极限内，材料弹性模量（通用拉伸弹性模量）与其密度之比密度之比1. 1. 解释概念解释概念机械制造技术基础机械制造技术基础主编主编 李长河李长河 第第1章章 金属材料概述金属材料概述 第

5、第1章章 复习思考题及答案复习思考题及答案 l结构材料结构材料：以力学性能为主，兼有一定物理化学性能的一类工程材：以力学性能为主，兼有一定物理化学性能的一类工程材料。料。l功能材料功能材料：以特殊的物理化学性能为主，兼有一定力学性能的一类：以特殊的物理化学性能为主，兼有一定力学性能的一类工程材料。工程材料。l复合材料复合材料：复合材料是由两种或两种以上的不同材料组合而成的机：复合材料是由两种或两种以上的不同材料组合而成的机械工程材料械工程材料l纳米材料纳米材料：纳米材料是指三维空间尺度至少有一维处于纳米量级：纳米材料是指三维空间尺度至少有一维处于纳米量级(1-(1-100nm)100nm)的材

6、料，它是由尺寸介于原子、分子和宏观体系之间的纳米的材料，它是由尺寸介于原子、分子和宏观体系之间的纳米粒子所组成的新一代材料。粒子所组成的新一代材料。l粉末冶金材料粉末冶金材料：不经熔炼和铸造而直接用金属粉末或金属与非金属：不经熔炼和铸造而直接用金属粉末或金属与非金属粉末作原料，通过配料、压制成形、烧结和后处理等工艺过程而制粉末作原料，通过配料、压制成形、烧结和后处理等工艺过程而制成的材料，称为粉末冶金材料成的材料，称为粉末冶金材料 1. 1. 解释概念解释概念机械制造技术基础机械制造技术基础主编主编 李长河李长河 第第1章章 金属材料概述金属材料概述 第第1章章 复习思考题及答案复习思考题及答

7、案 lQ235AQ235A：用于制造钢筋、钢板；制作小轴、拉杆、螺栓、螺母、法兰：用于制造钢筋、钢板；制作小轴、拉杆、螺栓、螺母、法兰等不重要的农业机械零件；可不热处理。等不重要的农业机械零件；可不热处理。lT10T10：刨刀、拉丝模、冷锻模等；最终热处理为水淬。：刨刀、拉丝模、冷锻模等；最终热处理为水淬。l16Mn16Mn：矿山，运输，化工等各种机械；热处理：控轧，正火等。：矿山，运输，化工等各种机械；热处理：控轧，正火等。l20Cr20Cr：机床齿轮、齿轮轴、蜗杆、活塞销及气门顶杆等；淬火加低：机床齿轮、齿轮轴、蜗杆、活塞销及气门顶杆等；淬火加低温回火。温回火。l65Mn65Mn：渗碳零件

8、、受磨损零件（犁铧）及较大尺寸的各种弹性原件：渗碳零件、受磨损零件（犁铧）及较大尺寸的各种弹性原件等；用于制造弹性元件通常采用淬火后中温回火工艺。等；用于制造弹性元件通常采用淬火后中温回火工艺。lGCr15GCr15：壁厚大于等于：壁厚大于等于14mm14mm、外径小于等于、外径小于等于25mm25mm的轴承套，的轴承套，25-50mm25-50mm的钢球，直径的钢球，直径25mm25mm的滚柱等；热处理工艺为淬火加低温回火。的滚柱等；热处理工艺为淬火加低温回火。2. 2. 指出下列材料的主要应用，并说明其最终热处理方法指出下列材料的主要应用，并说明其最终热处理方法（或使用状态）。（或使用状态

9、）。机械制造技术基础机械制造技术基础主编主编 李长河李长河 第第1章章 金属材料概述金属材料概述 第第1章章 复习思考题及答案复习思考题及答案 lT10T10：刨刀、拉丝模、冷锻模等；最终热处理为水淬：刨刀、拉丝模、冷锻模等；最终热处理为水淬lW18Cr4VW18Cr4V：一般高速车刀、刨刀、钻头、铣刀等；淬火：一般高速车刀、刨刀、钻头、铣刀等；淬火：1270-1270-1285oC1285oC油冷油冷 ，回火温度：，回火温度：550-570oC550-570oC。l4545：连杆、曲轴、主轴、活塞杆等；调质处理：连杆、曲轴、主轴、活塞杆等；调质处理lHT200HT200：汽缸、齿轮、飞轮、齿

10、条、底架、一般机床床身及中等压力：汽缸、齿轮、飞轮、齿条、底架、一般机床床身及中等压力液压筒、液压泵和滑阀的机壳等；可不进行热处理液压筒、液压泵和滑阀的机壳等；可不进行热处理lQT600-3QT600-3：。主要用于各种动力机械曲轴、凸轮轴、连接轴、连杆、：。主要用于各种动力机械曲轴、凸轮轴、连接轴、连杆、齿轮、离合器片、液压缸体等零部件；能通过各种热处理改变其性齿轮、离合器片、液压缸体等零部件；能通过各种热处理改变其性能能lKTH300KTH3000606：弯头、三通管件；一般采用退火热处理：弯头、三通管件；一般采用退火热处理 机械制造技术基础机械制造技术基础主编主编 李长河李长河 第第1章

11、章 金属材料概述金属材料概述 第第1章章 复习思考题及答案复习思考题及答案 lKTZ450-06KTZ450-06：曲轴、凸轮轴、连杆、齿轮、活塞环、耙片、万向接：曲轴、凸轮轴、连杆、齿轮、活塞环、耙片、万向接头、棘轮、扳手、铸铁传动链条等；一般可不进行热处理。头、棘轮、扳手、铸铁传动链条等；一般可不进行热处理。lRuT340RuT340：适用于制造要求较高强度、刚度及耐磨的零件，如带导：适用于制造要求较高强度、刚度及耐磨的零件，如带导轨面的重型机床件、大型龙门铣横梁、大型齿轮箱体、盖、座、轨面的重型机床件、大型龙门铣横梁、大型齿轮箱体、盖、座、刹车毂、玻璃模具、起重机卷筒、烧结机滑板等；刹车

12、毂、玻璃模具、起重机卷筒、烧结机滑板等；lZG200-400ZG200-400：主要用于制作各种机座、变速箱壳、锤轮、铁砧台、：主要用于制作各种机座、变速箱壳、锤轮、铁砧台、工作温度工作温度450450以下的管路附件等；以下的管路附件等；lT8AT8A：木工用铣刀、钻头、圆锯片、钳工工具、铆钉冲模等。：木工用铣刀、钻头、圆锯片、钳工工具、铆钉冲模等。3.3.铁素体、珠光体、莱氏体中，哪个塑性最好？哪个抗拉强度最大？铁素体、珠光体、莱氏体中，哪个塑性最好？哪个抗拉强度最大？哪个硬度最高？哪个硬度最高？答：铁素体塑性最好；珠光体抗拉强度最大；莱氏体硬度最高。答：铁素体塑性最好；珠光体抗拉强度最大；

13、莱氏体硬度最高。 机械制造技术基础机械制造技术基础主编主编 李长河李长河 第第1章章 金属材料概述金属材料概述 第第1章章 复习思考题及答案复习思考题及答案 4 4强化金属的方法有哪些？举例说明。强化金属的方法有哪些？举例说明。答：强化金属方法主要有：第二相强化、细晶强化、固溶强化、加工硬化、答：强化金属方法主要有：第二相强化、细晶强化、固溶强化、加工硬化、热处理强化等。热处理强化等。（1 1）第二相强化：如铁碳合金中，碳的含量超过铁的溶解度能力时，多）第二相强化：如铁碳合金中，碳的含量超过铁的溶解度能力时，多余的碳与铁相互作用形成金属化合物。余的碳与铁相互作用形成金属化合物。（2 2）细晶强

14、化：在常温下的细晶粒金属比粗晶粒金属有更高的强度、硬）细晶强化：在常温下的细晶粒金属比粗晶粒金属有更高的强度、硬度、塑性和韧性。细晶强化方法有增加过冷度、变质处理等。度、塑性和韧性。细晶强化方法有增加过冷度、变质处理等。（3 3）固溶强化：融入固溶体中的原子造成晶格畸变，从而使合金固溶体）固溶强化：融入固溶体中的原子造成晶格畸变，从而使合金固溶体的强度与硬度增加。这种通过形成固溶体使金属强化的现象称为固溶的强度与硬度增加。这种通过形成固溶体使金属强化的现象称为固溶强化。强化。（4 4）加工硬化：金属材料经冷加工变形后，强度（硬度）显著提高，而）加工硬化：金属材料经冷加工变形后，强度（硬度）显著

15、提高，而塑性则很快下降，即产生了加工硬化现象。塑性则很快下降，即产生了加工硬化现象。（5 5）热处理强化：对金属材料进行适当热处理可以实现强化金属材料的）热处理强化：对金属材料进行适当热处理可以实现强化金属材料的目的。目的。机械制造技术基础机械制造技术基础主编主编 李长河李长河 第第1章章 金属材料概述金属材料概述 第第1章章 复习思考题及答案复习思考题及答案 5. 5. 铜合金分哪几类？举例说明黄铜的代号、化学成分、力学性能及用途。铜合金分哪几类？举例说明黄铜的代号、化学成分、力学性能及用途。答：铜合金按化学成分可分为黄铜、青铜和白铜三大类，期中以锌为主答：铜合金按化学成分可分为黄铜、青铜和

16、白铜三大类，期中以锌为主要合金元素的铜基合金称为黄铜。黄铜又分普通黄铜和特殊黄铜两大要合金元素的铜基合金称为黄铜。黄铜又分普通黄铜和特殊黄铜两大类，期中普通黄铜也叫二元黄铜，是类，期中普通黄铜也叫二元黄铜，是 Cu-ZnCu-Zn二元合金。常用代号有二元合金。常用代号有H90H90、H80H80、H70H70、H68H68、H62H62、H59H59，“H”H”代表黄铜，后面数字代表铜代表黄铜，后面数字代表铜质量百分数其中质量百分数其中 H70H70、 H68H68又称三七黄铜，由于它强度较高，塑性特又称三七黄铜，由于它强度较高，塑性特别好，大量用作枪弹壳和炮弹筒，故有别好，大量用作枪弹壳和炮

17、弹筒，故有“弹壳黄铜弹壳黄铜”之称，之称，H62H62、H59H59，常用于制造散热器、水管、油管、弹簧等常用于制造散热器、水管、油管、弹簧等 。6 6与普通黄铜相比，铝黄铜、硅黄铜、铅黄铜的性能特点如何？与普通黄铜相比，铝黄铜、硅黄铜、铅黄铜的性能特点如何？答：为了提高普通黄铜的耐蚀性、切削加工性、力学性能，在铜锌二元答：为了提高普通黄铜的耐蚀性、切削加工性、力学性能，在铜锌二元合金的基础上加入其它合金元素所组成的多元合金，称为特殊黄铜。合金的基础上加入其它合金元素所组成的多元合金，称为特殊黄铜。常加入铅、硅、铝、锰、镍、锡等，分别称铅黄铜、硅黄铜、铝黄铜。常加入铅、硅、铝、锰、镍、锡等，分

18、别称铅黄铜、硅黄铜、铝黄铜。加入铝、锰、锡、硅可提高抗蚀性，加入硅还可改善铸造性能，加入加入铝、锰、锡、硅可提高抗蚀性，加入硅还可改善铸造性能，加入铅能改善切削加工性能。铅能改善切削加工性能。机械制造技术基础机械制造技术基础主编主编 李长河李长河 第第1章章 金属材料概述金属材料概述 第第1章章 复习思考题及答案复习思考题及答案 7.7.举例说明粉末冶金材料的特点和应用。举例说明粉末冶金材料的特点和应用。答：不经熔炼和铸造而直接用金属粉末或金属与非金属粉答：不经熔炼和铸造而直接用金属粉末或金属与非金属粉末作原料，通过配料、压制成形、烧结和后处理等工艺末作原料，通过配料、压制成形、烧结和后处理等

19、工艺过程而制成的材料，称为粉末冶金材料。这种工艺过程过程而制成的材料，称为粉末冶金材料。这种工艺过程称为粉末冶金法。称为粉末冶金法。 粉末冶金法常用来制作减摩材料、结构材料、摩擦粉末冶金法常用来制作减摩材料、结构材料、摩擦材料、硬质合金、难熔金属材料（如钨丝、高温合金材料、硬质合金、难熔金属材料（如钨丝、高温合金等）、过滤材料（如水的净化，空气、液体燃料和润滑等）、过滤材料（如水的净化，空气、液体燃料和润滑油的过滤等）、金属陶瓷（油的过滤等）、金属陶瓷（Al2O3Al2O3CrCr、Al2O3Al2O3FeFe）、）、无偏析高速工具钢，磁性材料、耐热材料。无偏析高速工具钢，磁性材料、耐热材料。

20、机械制造技术基础机械制造技术基础主编主编 李长河李长河 第第1章章 金属材料概述金属材料概述 第第1章章 复习思考题及答案复习思考题及答案 8. 8.与工具钢相比，硬质合金的性能有何优缺点？与工具钢相比，硬质合金的性能有何优缺点？ 答：硬质合金是一种或几种难熔碳化物，如碳化钨（答：硬质合金是一种或几种难熔碳化物，如碳化钨（WCWC）、碳化钛（）、碳化钛（TiCTiC）等的粉末为主要成分，加入起粘结作用的金属钴粉末，用粉末冶金法而等的粉末为主要成分，加入起粘结作用的金属钴粉末，用粉末冶金法而制得的。主要用来制造高速切削刃具和切削硬而韧材料的用具，以及制制得的。主要用来制造高速切削刃具和切削硬而韧

21、材料的用具，以及制造某些冷作模具、量具及不受冲击、振动的高耐磨零件。造某些冷作模具、量具及不受冲击、振动的高耐磨零件。 与工具钢相比优点：（与工具钢相比优点：（1 1）具有很高的硬度、高的热硬性（可达）具有很高的硬度、高的热硬性（可达90090010001000）和优良的耐磨性。硬质合金刀具的切削速度比高速工具钢高）和优良的耐磨性。硬质合金刀具的切削速度比高速工具钢高4 47 7倍，刀具寿命高倍，刀具寿命高 5 58080倍。可切削硬度高达倍。可切削硬度高达50HRC50HRC左右的硬质材料；左右的硬质材料；（2 2）具有高的抗压强度（可达）具有高的抗压强度（可达6000MPa6000MPa）

22、，但抗弯强度较低；（），但抗弯强度较低；（3 3）良）良好的耐蚀性（抗大气、酸、碱等）和抗氧化性；（好的耐蚀性（抗大气、酸、碱等）和抗氧化性；（4 4）线膨胀系数小。）线膨胀系数小。 缺点：由于硬质合金硬度很高，故不能用一般的切削方法加工，只能缺点：由于硬质合金硬度很高，故不能用一般的切削方法加工，只能采用电加工（如电火花、线切割、电解磨削等）或专门的砂轮磨削。因采用电加工（如电火花、线切割、电解磨削等）或专门的砂轮磨削。因此，一般都是将一定规格的硬质合金制品钎焊、粘结，或机械装卡在钢此，一般都是将一定规格的硬质合金制品钎焊、粘结，或机械装卡在钢制的刀具或模具上使用。制的刀具或模具上使用。 机

23、械制造技术基础机械制造技术基础主编主编 李长河李长河 第第1章章 金属材料概述金属材料概述 第第1章章 复习思考题及答案复习思考题及答案 9.9.零件常见的失效形式有哪几种？主要原因是什么？零件常见的失效形式有哪几种？主要原因是什么？ 答：机械零件常见的失效形式有：答：机械零件常见的失效形式有： 变形失效，表现为过度的弹性或塑性变形（整体或局变形失效，表现为过度的弹性或塑性变形（整体或局部的）、蠕变部的）、蠕变 等。等。 磨损失效，为过量的磨损、表面龟裂、麻点剥落等。磨损失效，为过量的磨损、表面龟裂、麻点剥落等。 断裂失效，包括在静载荷、交变载荷、冲击载荷作用断裂失效，包括在静载荷、交变载荷、

24、冲击载荷作用下引起零件断裂、疲劳破坏以及应力腐蚀破裂等。下引起零件断裂、疲劳破坏以及应力腐蚀破裂等。 引起失效的原因很多，与零件的结构设计、材料、制引起失效的原因很多，与零件的结构设计、材料、制造、安装使用等有关。造、安装使用等有关。 机械制造技术基础机械制造技术基础主编主编 李长河李长河 第第1章章 金属材料概述金属材料概述 第第1章章 复习思考题及答案复习思考题及答案 10.10.简述失效分析的一般步骤。简述选材应遵循的原则和一简述失效分析的一般步骤。简述选材应遵循的原则和一般步骤。般步骤。答：答：失效分析步骤见下图。失效分析步骤见下图。 材料成分冷热加工质量失制造过程的执行情况服役条件现

25、场调查失效特征原始资料的正确性查阅相关原始资料性失效部位取样分析综合分析解决方案正在使用和库存件的解决方案性新生产件的解决方案台架试验使用考验机械制造技术基础机械制造技术基础主编主编 李长河李长河 第第1章章 金属材料概述金属材料概述 第第1章章 复习思考题及答案复习思考题及答案 选材的原则选材的原则: :（1 1）选材的使用性原则）选材的使用性原则 （2 2）选材的工艺性原则）选材的工艺性原则（3 3）选材的经济性原则）选材的经济性原则（4 4）对产品轻量化、高寿命的要求。）对产品轻量化、高寿命的要求。 选材的步骤选材的步骤: :（1 1） 在分析零件的服役条件、形状尺寸与应力状态后，在分析

26、零件的服役条件、形状尺寸与应力状态后， 根据力学计根据力学计算，提出抗力指标并确定技术条件。算，提出抗力指标并确定技术条件。（2 2）通过分析或试验，结合同类零件失效分析的结果，找出零件在实）通过分析或试验，结合同类零件失效分析的结果，找出零件在实际使用中主要和次要的失效抗力指标际使用中主要和次要的失效抗力指标, ,以此作为选材的依据。以此作为选材的依据。（3 3）审核所选材料的生产经济性（包括热处理工艺成本等）。）审核所选材料的生产经济性（包括热处理工艺成本等）。（4 4）试验、投产）试验、投产 机械制造技术基础机械制造技术基础主编主编 李长河李长河 第第1章章 金属材料概述金属材料概述 第

27、第1章章 复习思考题及答案复习思考题及答案 11.11.对下列零件材选，说明选材的理由，制订其工艺路线，说明各热处对下列零件材选，说明选材的理由，制订其工艺路线，说明各热处理工序的作用。理工序的作用。答：答：（1 1）汽车齿轮）汽车齿轮 汽车齿轮主要有变速齿轮和差速齿轮。在变速箱中，通过它来改变汽车齿轮主要有变速齿轮和差速齿轮。在变速箱中，通过它来改变发动机、曲轴和主轴的转速；在差速器中，通过齿轮来增加扭转力矩，发动机、曲轴和主轴的转速；在差速器中，通过齿轮来增加扭转力矩，且调节左右两边车轮的转速，并将发动机动力传给驱动轮，推动汽车且调节左右两边车轮的转速，并将发动机动力传给驱动轮，推动汽车运

28、行。所以其传递的功率、受到的冲击力及摩擦压力都很大，因此，运行。所以其传递的功率、受到的冲击力及摩擦压力都很大，因此，耐磨性、疲劳强度、心部强度和冲击韧度等各方面都比机床齿轮要求耐磨性、疲劳强度、心部强度和冲击韧度等各方面都比机床齿轮要求更高。实践证明，选用合金渗碳钢（更高。实践证明，选用合金渗碳钢（20CrMnTi20CrMnTi）经渗碳（或碳氮共）经渗碳（或碳氮共渗）、淬火及低温回火后使用最为合适。渗碳钢齿轮的加工工艺路线渗）、淬火及低温回火后使用最为合适。渗碳钢齿轮的加工工艺路线为：下料为：下料锻造锻造正火正火机械加工机械加工渗碳渗碳淬火低温回火淬火低温回火喷丸喷丸磨削加工。磨削加工。机

29、械制造技术基础机械制造技术基础主编主编 李长河李长河 第第1章章 金属材料概述金属材料概述 第第1章章 复习思考题及答案复习思考题及答案 （2 2）机床主轴）机床主轴 车床主轴承受交变弯曲与扭转应力，但承受的载荷与转速不太车床主轴承受交变弯曲与扭转应力，但承受的载荷与转速不太高，冲击也不大，故材料具有一般的综合机械性能即可。但在主轴高，冲击也不大，故材料具有一般的综合机械性能即可。但在主轴大端的内锥孔和外锥体处，因经常与卡盘、顶尖有相对摩擦；花键大端的内锥孔和外锥体处，因经常与卡盘、顶尖有相对摩擦；花键部位与齿轮有相对滑动，故这些部位要求较高的硬度与耐磨性。该部位与齿轮有相对滑动，故这些部位要求较高的硬度与耐磨性。该主轴在滚动轴承中运转，轴颈硬度为主轴在滚动轴承中运转，轴颈硬度为220220250HBS250HBS。 根据上述工作条件分析，该主轴可选根据上述工作条件分析，该主轴可选4545钢。热处理技术条件为钢。热处理技术条件为整体调质，硬度整体调质，硬度220220250HBS250HBS；内锥孔与外锥体淬火，硬度；内锥