机械工程材料期末复习题

1、1.金属材料在固态金属材料在固态(gti)下一般具有的特性是下一般具有的特性是:良好的导电、导热性；不透明，有金属光泽良好的导电、导热性；不透明，有金属光泽; ;较高的强度较高的强度(qingd)(qingd)、良好的塑性；有正的电阻、良好的塑性；有正的电阻 温度系数。温度系数。属于弱碳化物形成的元素是属于弱碳化物形成的元素是: Mn属于强碳化物形成的元素是属于强碳化物形成的元素是: W、Mo、V、Ti属于非碳化物形成的元素是属于非碳化物形成的元素是: Al、 Ni 、 Si3. 碳溶入碳溶入-Fe形成的固溶体属于形成的固溶体属于 间隙间隙 固溶体；固溶体； Cr溶入溶入-Fe形成的固溶体属于

2、形成的固溶体属于 置换置换 固溶体；固溶体； Cu与与Ni可以形成可以形成 无限无限 固溶体固溶体。2.下列元素中下列元素中: Al、Ni、W、Si、Mo、S、Mn、V、Ti 精品资料4. 由由Pb-Sn相图可知，纯相图可知，纯Sn的熔点为的熔点为 ，共晶成分中，共晶成分中Pb的质的质量分数量分数(fnsh)为为 ，在共晶温度下，在共晶温度下Sn在在固溶体中的最大溶固溶体中的最大溶解度为解度为 ，共晶点对应的，共晶点对应的Sn的质量分数的质量分数(fnsh)为为 （教材（教材P52图图3-11）5. 一个直径为一个直径为20mm的轴，要求的轴，要求(yoqi)b700Mpa且综合且综合力力学性

3、能较好。从经济角度考虑，同时又能满足性能要求学性能较好。从经济角度考虑，同时又能满足性能要求(yoqi)，选用（只选一种），选用（只选一种） （20、T10、 45、 3Cr2W8V、40Cr、9SiCr、W6Mo5Cr4V2）钢，淬火温度选）钢，淬火温度选用用 ，采用，采用 作为淬火介质，回火温度选用作为淬火介质，回火温度选用 。6. 加工壁厚为加工壁厚为10mm的轴承套圈，的轴承套圈，选用选用 （只选一种）（只选一种）（20、 W18Cr4V、 CrWMn、 45、 9Mn2V、40Cr、GCr15SiMn、GCr15）钢比较好，淬火温度选用钢比较好，淬火温度选用 ，采用，采用 作为作为淬

4、火介质，回火温度选用淬火介质，回火温度选用 较合适。较合适。精品资料7. A组元的含量为组元的含量为85，B组元的含量为组元的含量为15，它们所形成的，它们所形成的固相为单相合金，固相为单相合金，B组元随机组元随机(su j)分布在分布在A组元中，这种固组元中，这种固相称为相称为 ，其中，其中A组元称为组元称为 ，B组元称为组元称为 。已知。已知B组元组元属于面心立方，若它们能形成无限固溶体，则属于面心立方，若它们能形成无限固溶体，则A组元的晶体组元的晶体结构类型属于结构类型属于 （体心立方、密排六方、面心立方、不确（体心立方、密排六方、面心立方、不确定）。定）。8. 设设A、B组元的熔点分别

5、为组元的熔点分别为1450和和1080，它们在液态，它们在液态和固态都无限互溶，则这两种组元组成的二元相图叫作二和固态都无限互溶，则这两种组元组成的二元相图叫作二元元 相图；先结晶的固溶体中含相图；先结晶的固溶体中含 组元多，后结晶的固组元多，后结晶的固溶体中含溶体中含 组元多，这种成分不均匀现象称为组元多，这种成分不均匀现象称为 ，通过通过 工艺工艺(gngy)可以减轻或消除这种现象。可以减轻或消除这种现象。精品资料9. 为了降低钢的硬度便于机加工可采用为了降低钢的硬度便于机加工可采用 工艺；工艺；为使零件获得高的强度、硬度和耐磨性可采用为使零件获得高的强度、硬度和耐磨性可采用 工艺；为了提

6、工艺；为了提高零件局部的硬度和耐磨性可以采用高零件局部的硬度和耐磨性可以采用 工艺；为了提高淬火工艺；为了提高淬火零件的塑性零件的塑性(sxng)和韧性可以采用和韧性可以采用 工艺。（低温回火、工艺。（低温回火、时效、表面淬火、高温回火、淬火、正火、退火）时效、表面淬火、高温回火、淬火、正火、退火）10. 对于汽车、拖拉机变速箱中的传动齿轮一般可选用对于汽车、拖拉机变速箱中的传动齿轮一般可选用 钢经过钢经过 处理处理(chl)后使用；后使用； 而对承受载荷较小，但对尺寸精度要求非常高的齿轮可以而对承受载荷较小，但对尺寸精度要求非常高的齿轮可以选用选用 钢经过钢经过 处理处理(chl)后使用；后

7、使用； 对于承受载荷对于承受载荷 不大、对精度要求也不是太高的机床变速箱不大、对精度要求也不是太高的机床变速箱中的齿轮可选用中的齿轮可选用 钢经过钢经过 处理处理(chl)后使用。（可供后使用。（可供选择的材料为选择的材料为45、40Cr、20Cr、20CrMnTi、38CrMoAl、3Cr2W8V、20Cr2Ni4WA）精品资料11. 如果用如果用20CrMnTi钢制造钢制造(zhzo)齿轮，其一般的简明加工路齿轮，其一般的简明加工路线是线是 。 当最终热处理全部完成后，其表层组织由表及里为当最终热处理全部完成后，其表层组织由表及里为 + + ，具有高的，具有高的 疲劳强度、疲劳强度、 疲劳

8、强度和高的疲劳强度和高的 性，而心部在淬透的情况下为性，而心部在淬透的情况下为 组织，具有良好的组织，具有良好的 力学性能。力学性能。 如果齿面的曲率半径增大或承受的接触应力增大，齿面的如果齿面的曲率半径增大或承受的接触应力增大，齿面的硬化层深度应该相应硬化层深度应该相应 （减小，增加），这是通过（减小，增加），这是通过 （延（延长，缩短）渗碳时间实现的。低温回火后通过长，缩短）渗碳时间实现的。低温回火后通过 处理可以处理可以进一步提高齿轮的弯曲疲劳强度。进一步提高齿轮的弯曲疲劳强度。12. 简述渗碳、渗氮和碳氮共渗三种简述渗碳、渗氮和碳氮共渗三种(sn zhn)化学热处理方化学热处理方法对零

9、件对的表面硬度、耐磨性、热处理变形、疲劳强度、法对零件对的表面硬度、耐磨性、热处理变形、疲劳强度、渗层深度等五个方面的异同。渗层深度等五个方面的异同。精品资料13已知某优质碳素钢经完全退火后珠光体的体积分数为已知某优质碳素钢经完全退火后珠光体的体积分数为59%。（1）计算该钢含碳量并给出钢号。）计算该钢含碳量并给出钢号。（2）该钢能否）该钢能否(nn fu)制造直径为制造直径为30mm的轴类零件？为的轴类零件？为什么？什么？（3）能否）能否(nn fu)制造直径为制造直径为300mm的轴类零件？为什的轴类零件？为什么？么？ 14蒸汽阀门的阀杆对综合力学性能要求较高，同时要求蒸汽阀门的阀杆对综合

10、力学性能要求较高，同时要求具有一定的耐腐蚀性。具有一定的耐腐蚀性。（1）在）在1Cr18Ni9Ti、2Cr13、45和和20CrMnTi四种钢中选四种钢中选择一种合适择一种合适(hsh)的材料；的材料；（2）画出最终热处理工艺曲线（注明温度范围）。）画出最终热处理工艺曲线（注明温度范围）。 精品资料15某尺寸某尺寸(ch cun)较大的轴承套圈试生产时选用较大的轴承套圈试生产时选用GCr15，淬火后心部总出现较多的屈氏体组织不能满足要求。淬火后心部总出现较多的屈氏体组织不能满足要求。（1）分析出现屈氏体的原因；）分析出现屈氏体的原因；（2）改用哪种钢比较合适？）改用哪种钢比较合适？（3）画出预

11、先热处理和最终热处理工艺曲线。）画出预先热处理和最终热处理工艺曲线。 16某零件用某零件用45钢制造，淬火时用水作冷却介质，淬钢制造，淬火时用水作冷却介质，淬硬层深度不能满足要求。仓库中有硬层深度不能满足要求。仓库中有40Cr、50、40和和60Si2Mn四种材料四种材料(cilio)。（1）选用哪种钢比较合适？）选用哪种钢比较合适？（2）淬火时选用哪种淬火介质比较合适？）淬火时选用哪种淬火介质比较合适？（3）回火温度选在什么温度范围内比较合适？）回火温度选在什么温度范围内比较合适？ 精品资料17针对针对(zhndu)汽车或拖拉机传递动力的齿轮回答以汽车或拖拉机传递动力的齿轮回答以下问题。下问

12、题。（1）分析主要失效形式和对性能的主要要求；）分析主要失效形式和对性能的主要要求；（2）在）在45、16Mn、CrWMn和和20CrMnTi中选择一种合中选择一种合适的材料并写出简明加工路线。适的材料并写出简明加工路线。18一个直径为一个直径为60mm的轴，要求抗拉强度大于的轴，要求抗拉强度大于900MPa且综且综合力学性能较好，目前仓库中有合力学性能较好，目前仓库中有25、40Cr、GCr15、9SiCr四种四种材料可供选用。问：材料可供选用。问：（1）选哪种材料最合适（简要说明理由）；）选哪种材料最合适（简要说明理由）；（2）画出最终热处理工艺曲线（要求给出温度）画出最终热处理工艺曲线（

13、要求给出温度(wnd)范围），范围），为什么要选用这种工艺？为什么要选用这种工艺？ 精品资料19一种零件需要切削加工，批量很大，要求材料具有一种零件需要切削加工，批量很大，要求材料具有良好加工性能良好加工性能(xngnng)，抗拉强度大于，抗拉强度大于450MPa，延伸，延伸率大于率大于30%，其他性能，其他性能(xngnng)没有要求。回答：没有要求。回答：（1）选择一种最合适的材料；）选择一种最合适的材料；（2）写出简明加工路线；）写出简明加工路线；（3）所选材料与）所选材料与45钢相比有哪些优点。钢相比有哪些优点。 20某零件用某零件用45钢制造，淬火时用水作冷却介质，要求钢制造，淬火时

14、用水作冷却介质，要求淬硬层深度为淬硬层深度为8mm，实际得到的淬硬层深度为，实际得到的淬硬层深度为3mm。仓库中有仓库中有40CrMn、50、40和和5CrMnMo四种材料。四种材料。（1）选用哪种钢比较合适？）选用哪种钢比较合适？（2）淬火时选用哪种淬火介质比较合适？）淬火时选用哪种淬火介质比较合适？（3）回火）回火(hu hu)温度选在什么温度范围内比较合适？温度选在什么温度范围内比较合适？精品资料21说明高碳钢常用的预先热处理工艺；说明高碳钢常用的预先热处理工艺； 画出工艺曲线画出工艺曲线(qxin)并进行简要分析；并进行简要分析； 说明预先热处理的目的说明预先热处理的目的 。22某机床

15、主轴（直径约某机床主轴（直径约40mm），要求有良好的），要求有良好的综合力学性能，轴颈部分要求耐磨（综合力学性能，轴颈部分要求耐磨（5055HRC）。）。(1)选择一种选择一种(y zhn)比较合适的材料；比较合适的材料；(2)写出简明加工工艺路线；写出简明加工工艺路线；(3)说明工艺路线中各个热处理环节的目的。说明工艺路线中各个热处理环节的目的。 精品资料4若用若用CrWMn钢制造圆板牙或丝锥钢制造圆板牙或丝锥(szhu)等薄刃刀具，等薄刃刀具，应采用何种热处理工艺（包括预先热处理和最终热处理）？应采用何种热处理工艺（包括预先热处理和最终热处理）？试分析各热处理工艺的作用及其所得组织。试分

16、析各热处理工艺的作用及其所得组织。 1CrWMn钢的淬火加热温度钢的淬火加热温度(wnd)与与T10钢相比哪个钢相比哪个高？为什么？高？为什么？2直径均为直径均为30mm的的T10钢和钢和CrWMn钢，加热透烧后均钢，加热透烧后均在油中冷却，获得的淬硬层深度相同吗？为什么？在油中冷却，获得的淬硬层深度相同吗？为什么？3为什么用为什么用T10钢制造的刀具刃部受热至钢制造的刀具刃部受热至200250其硬其硬度和耐磨性已迅速下降，以致于失效；而度和耐磨性已迅速下降，以致于失效；而CrWMn钢制造钢制造的刀具刃部在的刀具刃部在230250条件下工作，硬度仍不低于条件下工作，硬度仍不低于60HRC，且耐

17、磨性能良好，尚可维持正常工作？，且耐磨性能良好，尚可维持正常工作？精品资料1完全退火后含碳量为完全退火后含碳量为1.0的钢比含碳量为的钢比含碳量为0.5的钢硬度高。的钢硬度高。2钳工钳工(qingng)用手工锯锯用手工锯锯T10、T12钢料时比锯钢料时比锯10、20钢料费力，锯条容易磨钝。钢料费力，锯条容易磨钝。3在室温下，含碳量为在室温下，含碳量为0.8的钢其强度比含碳量为的钢其强度比含碳量为1.2的钢高。的钢高。4含碳量为含碳量为0.45的钢加热到的钢加热到1200开始锻造，冷开始锻造，冷却到却到800停止锻造。停止锻造。精品资料5铁丝易折弯，铸铁铁丝易折弯，铸铁(zhti)易破裂，为什么

18、？易破裂，为什么？ 7为什么绑扎为什么绑扎(bn zh)物体一般用铁丝（镀锌低碳钢丝），物体一般用铁丝（镀锌低碳钢丝）， 而起重机钢丝绳却用而起重机钢丝绳却用60钢（钢（c=0.60%)制成？制成？ 6为什么钢铆钉用低碳钢（为什么钢铆钉用低碳钢（c=0.25%)制作？制作？精品资料1 A、B合金相图属于共晶相图，合金相图属于共晶相图，A组元的熔点为组元的熔点为330，B组元的熔点为组元的熔点为200，共晶转变温度为，共晶转变温度为160，共晶合，共晶合金中金中B的质量分数为的质量分数为60%，B在在（以（以A为溶剂的固溶体）为溶剂的固溶体）中的最大溶解度为中的最大溶解度为10%，A在在（以（以

19、B为溶剂的固溶体）为溶剂的固溶体）中的最大溶解度为中的最大溶解度为5%，室温下两组元互不相溶（溶解，室温下两组元互不相溶（溶解度为度为0）。画出相图，将题中给出的）。画出相图，将题中给出的3个温度和个温度和3个成分个成分点以及点以及(yj)各区域的相组成标在相图上。各区域的相组成标在相图上。2拟用拟用T10A钢制造形状简单的冲头，回答以下问题。钢制造形状简单的冲头，回答以下问题。（1）写出其简明生产工艺路线。）写出其简明生产工艺路线。（2）画出各热处理工艺曲线图（注明温度、冷却介质）画出各热处理工艺曲线图（注明温度、冷却介质）（3）写出各热处理工序后得到的组织名称及硬度范围）写出各热处理工序后

20、得到的组织名称及硬度范围 精品资料3有两种含碳量不同的铁碳合金，它们的室温平衡有两种含碳量不同的铁碳合金，它们的室温平衡(pnghng)组织各由两种组织组成，它们都有珠光体组织，珠组织各由两种组织组成，它们都有珠光体组织，珠光体的质量分数均为光体的质量分数均为90%。回答以下问题。回答以下问题。(1) 分别写出这两种合金的组织名称。分别写出这两种合金的组织名称。(2) 计算这两种合金的含碳量。计算这两种合金的含碳量。(3) 计算这两种合金室温下计算这两种合金室温下相和相和Fe3C相的质量分数。相的质量分数。4针对传递动力用的齿轮，回答以下问题针对传递动力用的齿轮，回答以下问题(wnt)。（1）

21、分析其一般受力情况和对材料性能的主要要求。）分析其一般受力情况和对材料性能的主要要求。（2）模数）模数m=5的齿轮，要求表面硬度为的齿轮，要求表面硬度为6063HRC，心部硬度为心部硬度为4043HRC，渗碳层深度为，渗碳层深度为1.01.3mm。选用。选用哪种钢比较合适，写出简明加工工艺路线并说明各个热哪种钢比较合适，写出简明加工工艺路线并说明各个热处理的目的。处理的目的。 精品资料5某型号柴油机的凸轮轴，要求凸轮表面有高的硬度某型号柴油机的凸轮轴，要求凸轮表面有高的硬度（50HRC），而心部具有良好的韧性（），而心部具有良好的韧性（Ak40J），原采用），原采用45钢调质处理再在凸轮表面进

22、行高频淬火钢调质处理再在凸轮表面进行高频淬火(cu hu)，最后低，最后低温回火，现因工厂库存的温回火，现因工厂库存的45钢已用完，只剩钢已用完，只剩15钢，拟用钢，拟用15钢钢代替。回答下列问题：代替。回答下列问题：（1）说明原）说明原45钢调质和高频淬火钢调质和高频淬火(cu hu)的目的及其热处的目的及其热处理后得到的组织。理后得到的组织。（2）改用）改用15钢后，仍按原热处理工序进行能否满足性能要钢后，仍按原热处理工序进行能否满足性能要求？为什么？求？为什么？（3）改用）改用15钢后，为达到所要求的性能，应采用何种热处钢后，为达到所要求的性能，应采用何种热处理工艺？分析所选工艺能满足所要求的性能的原因理工艺？分析所选工艺能满足所要求的性能的原因精品资料7已知已知A、B二元合金相图属于匀晶相图，二元合金相图属于匀