工程材料与机械制造基础习题答案

......〔P7〕１、 使用性能包括哪些？力学性能、物理性能、化学性能等。２、 什么是金属的力学性能？它包括那些主要力学指标？性等。其次章材料的组织构造〔P26〕1、简述金属三种典型构造的特点。个体心立方晶格的原子数为：286原子。每个面心立方晶格的原子数为：412子数为：62、金属的实际晶体中存在哪些晶体缺陷？它们对性能有什么影响？度、硬度提高，但防腐蚀力量下降。3、合金元素在金属中存在的形式有哪几种？各具备什么特性？金强度、硬度提高，塑性、韧性下降。金属化合物提高合金的强度和硬度。4、什么是固溶强化？造成固溶强化的缘由是什么？固溶强化：因溶质原子的溶入引起合金强度、硬度上升的现象。溶体中溶质原子的溶入引起晶格畸变，使晶体处于高能状态。３、 金属结晶的根本规律是什么？金属结晶由形核和长大两局部组成，并存在过冷度。４、 假设其他条件一样，试比较在以下铸造条件下，铸件晶粒的大小。金属型浇注与砂型浇注。金属型浇注晶粒小。铸成薄件与铸成厚件。铸成薄件晶粒小。浇注时承受振动与不承受振动。承受振动晶粒小。有何影响？化。冷却速度小时，实际结晶温度与平衡温度趋于全都。11、何为共晶反响、匀晶反响共析反响？试比较三种反响的异同点。构造都不同的固相的反响。共析反响：由一种固相在恒温下同时转变成两种的固相的反响。固溶体的反响。、Pb-Sn2-29试标出尚未标注的相区的组织；

最多和最少的成分；Ⅱ指出共晶体最多和最少的成分；指出最简洁和最不简洁产生枝晶偏析的成分：初生相α和β共晶体α+β二次相α Ⅱ画出它们的组织示意图。

Ⅱ13AB30%，10%，但BA；300℃B40%的液态合金发生共晶反响，现要求：A-B分析A的质量分数分布为20%、45%、80%等合金的结晶过程。选用单相固溶体成分的合金？良好的塑性和小的变形抗力，可锻性好。15、何谓α、γ、FeC、C、P、A、L〔L

`〕？它们的构造、组织形态、力学3 d d性能有何特点？α为铁素体，FeC，C，Pγ、ALLd

3 d`〕为低温莱氏体。—Fe3很高，脆性很大，塑性和韧性几乎为零。P是铁素体与渗碳体的机械混合物，碳0.77%，L〔Ld d4.3%，力学性能与渗碳体接近。16、碳钢与铸铁两者的成分、组织和性能有何差异？并说明缘由。碳含量小于2.11%是碳钢，大于2.11%是铸铁；碳钢中的碳与铁以金属化合物的力加工，其焊接性能远不及碳钢。慢冷至室温时的结晶过程和室温组织。指出这四种成分组织与性能的区分。碳的质量分数为0.20%、0.60%的铁碳合金均属于亚共析钢，从液态缓慢冷至室温时的结晶过程为：经过ACA，经过AEGSFPSKAP+FP，F碳的质量成分分别为0.80%、1.0%的铁碳合金均属于过共析钢，从液态缓慢冷至室温时的结晶过程为：经过ACA，经过AEA，经过ESFe3CⅡ析出，经过PSKAP，P+Fe3CFe3CⅡ增加，P的强度和硬度增加，而塑性和韧性下降。5交替片状。Fe-Fe3C碳的质量分数为1.0%的钢比碳的质量分数为0.5%的钢硬度高。低温莱氏体的塑性比珠光体的塑性差。捆扎物体一般用铁丝，而起重机起吊重物却用钢丝绳。一般要把钢材加热到高温下〔1000~1250℃〕进展热轧或锻造。钢适宜于通过压力成形，而铸铁适宜于通过铸造成形。素体的硬度高。乎为零。钢材随碳的质量分数的增加强度、硬度增加，塑性、韧性下降。把钢材加热到高温下〔1000~1250℃变形抗力小。加热到高温下〔1000~1250℃，钢为单相奥氏体组织。其塑性好，变形抗但其属于脆性材料，不能压力成形。第三章金属热处理及外表改性〔40〕1、钢的热处理的根本原理是什么？其目的和作用是什么？2、什么是连续冷却与等温冷却？两种冷却方式有何差异？试画出共析钢过冷奥氏体的这两种冷却方式的示意图，并说明图中各个区域、各条线的含义。进展保温，使奥氏体在等温下进展组织转变。转变完后再冷却至室温。，是几种转变产物的复合。P30、P32。、A可以获得：珠光体、索氏体、托氏体〔屈氏体、贝氏体和马氏体。4、退火的主要目的是什么？常用的退火方法有哪些？退火的主要目的〔1〕〔2〕提高钢的塑性和韧性，以易于切削和冷变形加工〔3〕〔4〕消退前一工序中所产生的内应力，以防变形或开裂。常用的退火方法：完全退火、等温退火、球化退火〔不完全退火、均匀化退火〔集中退火、去应力退火和再结晶退火等。共析钢一般不承受不完全退火，共析钢不承受完全退火？完全退火：将钢加热至Ac330℃—50℃，保温肯定时间，缓慢冷却的工艺。奥氏体转变为珠光体和铁素体。适用于亚共折成分的中碳钢和中碳合金钢的铸、不完全退火：将钢加热到Ac120℃—30℃，保温后，缓慢冷却的工艺。适PFe3CFe3CFe3C倾向，为淬火作组织预备。6、正火与退火的主要区分是什么？如何选用？正火的冷却速度比退火稍快，过冷度稍大。组织较细，强度、硬度较高。〔1〕从切削加工性方面考虑，低碳钢用正火提高硬度，而高碳钢用退火降低硬度，以便于切削加工〔2〕从使用性能上考虑，对零件性能要求不高，可钢，正火比退火力学性能好〔3〕从经济上考虑，正火冷却不占用设备，操作简便，生产周期短，能耗少，故在可能条件下，应优先考虑正火处理。7、淬火的目的是什么？常用的淬火方法有哪几种？8、为什么要进展外表淬火？常用的淬火方法有哪些？各用在什么场合？淬火的零件。9、淬透性与淬硬深度、淬硬性有哪些区分？影响淬透性的因素有哪些？MMA〔临界冷却速度。织、性能及运用范围？1〕〔2〕消退或削减内应力，防止变形和开裂〔3〕〔4〕稳定组织；低温回火：150～250中温回火：350～500℃。回火屈氏体。高的屈服极限，弹性极限和韧性。弹簧，热作磨具。〔调质处理〕500～650连杆，轴，齿轮等。11、什么是调质？调质的主要目的是什么？钢在调质后是什么组织？体。12、指出以下工件的淬火及回火温度，并说明回火后获得的组织及其大致硬度。〔要求综合性能〕25~30HRC。40~50HRC。T1262~65HRC。么？和耐磨性；提高工件的疲乏强度和外表耐蚀性、耐热性等。14、渗碳、渗氮的目的是什么？试述其应用范围。合金钢制成的齿轮、活塞销、轴类零件等重要零件。变应力下工作的各种构造件。15中各热处理工序的目的。下料→机加工→先渗碳后淬火及回火→机加工→回火实际运用状况。仪器、仪表、工具、模具。品油漆层的底层、冷加工过程中的减摩及零件的防锈。钝化处理的目的是：提高金属外表耐蚀性及装饰效果。用于电镀层的处理工艺。17、电火花外表强化和喷丸外表强化的目的和根本原理是什么？电火花外表强化的目的：使金属外表物理和化学性能得到改善。根本原理：在电极与工件间接上电源，由于振动器的作用使电极与工件间的放电间隙频繁变件上，在工件外表形成强化层。厚度的强化层外表》18、离子注入的根本原理是什么？试说明离子注入的应用状况。力量。第四章钢铁材料及其用途〔P53〕1、碳钢按质量和用途可分为几类？试举例说明。Wc≤0.25％，Wc0.25％～0.6％Wc≥0.6％。按钢的质量分为：一般碳素钢，Ws≤0.055％，Wp≤0.045％；优质碳素钢，Ws≤0.040％Wp≤0.040％；高级优质碳素钢，Ws≤0.030％，Wp≤0.035％。15、25、40T7、T80.60%以上。差异？F、P、组成，而这两种组元力学性能差异很大，随碳的质量FP理工艺有何影响？化；3〕细晶强化。对钢的热处理工艺的作用：1〕提高钢的淬透性；2〕提高钢的回火稳定性；3〕使钢获得特别性能。4、什么是合金调质钢？其主要用途是什么？其所含主要合金元素有哪些？合金调质钢：其碳的质量分数在0.3%~0.6%，经过淬火+高温回炽热处理后得到零件。所含主要合金元素有：Cr、Mn、Ni、Mo别是多少？优质碳素钢的牌号是两位数，表示该钢号平均的碳的质量分数的百分数。450.50~0.80600Mpa，355Mpa。6、什么是合金渗碳钢和合金弹簧钢？常用的钢种有哪些？之间，经淬火、中温65Mn、50CrV。7、试述不锈钢、耐热钢以及耐磨钢的主要合金元素。NiTiSiAl元素：Mn。8、碳素工具钢的牌号是如何规定的？碳素工具钢的主要用途是什么？T+数字，其中数字表示碳的质量分数的千分之几。主要用途是作手工工具及量具。9、指出以下合金钢的类别、用途和各合金元素的质量分数及主要作用。〔1〕40CrNiMo——合金调质钢，用作制造综合力学性能良好的零件，各合金元素的质量分数均小于1.5%。(2)60Si2Mn——合金弹簧钢，用作制造弹性极限和疲乏极限要求高的零件，Si2%，Mn1.5%。1.5%。1.5%。Cr质量分1.5%，Ni3%，分为：灰铸铁、球墨铸铁、可锻铸铁特、蠕墨铸铁。〔在浇注前参加硅铁基体组织，石墨的形态、数量、大小和分布。带来性能上的差异？大小和分布，打算其性能，石墨片越多越粗大，分布越集中，影响越大；什么简便方法可快速区分它们？用划痕法比较它们的硬度，硬度从低到高分别为15钢、60钢和白口铸铁。13、灰铸铁中石墨是以什么形态存在于钢的基体上？对铸铁的使用性能有何影响？体上分布有很多的孔洞，致使灰铸铁的抗拉强度、塑性、韧性比钢低得多。14、什么是石墨化过程？影响石墨化过程的因素主要有哪些？化过程的因素主要有：化学成分和冷却速度。15、灰铸铁按基体组织的差异可分为哪三种？性能上有何差异？按基体组织的差异可分为：铁素体灰铸铁、珠光体灰铸铁和珠光体-铁素体灰铸铁。珠光体灰铸铁力学性能最好，珠光体-铁素体灰铸铁次之，铁素体灰铸铁性能最差。16、说明以下铸铁牌号的含义。17、如何使铸铁中的石墨的形态成团絮状形式存在？可锻铸铁是否可锻？用碳、硅含量较低的铁液浇注成白口铁铸件，再经过长时间的高温退火形成。不行锻。理工艺有哪些？的热处理工艺——回火。19、什么是合金铸铁？耐蚀铸铁主要添加了哪些合金元素？Al、Si、Cr第五章非铁材料〔P72〕1、铝合金是如何分类的？各类铝合金可通过哪些途径进展强化？〔防锈铝合金、硬铝合金、超硬铝合金、锻铝合金〕和铸造铝合金〔铝硅合金、铝铜合金、铝镁合金、铝锌合金〕两大类。局部时效；铝铜合金、铝锌合金——人工时效。时得到强化？LY1钉应在淬火＋自然失效状态下进展铆接。失效时得到强化。明。才能得到全部的马氏体。4、与纯铜相比，黄铜和青铜各有什么特点？有哪些用途？的强度和硬度，降低了合金的塑性和韧性，用做一般的零件、镀层等。青铜指金具有一些特别性能和良好的铸造性能。5、钛合金分为几类？钛合金的性能特点与应用是什么？钛合金分为：αβα＋β冷变形困难、硬度低、耐磨性差。主要用于航空、化工、造船及医疗行业。6、与金属材料相比，工程塑料的主要性能特点是什么？热性差，热膨胀系数大，简洁燃烧、老化。第六章铸造(P109)１、什么是液态合金的充型力量？它对铸件质量有何影响？与合金的流淌性有何关系？化学成分对合金的流淌性有何影响？光滑，对未凝固液体阻力小，流淌性好，结晶温度范围窄的合金流淌性好。２、 注温度能提高合金的充型力量，为何又要防止浇注温度太高？缩松。模样尺寸与哪个收缩阶段亲热相关？缩松；固态收缩引起铸件的内应力、变形，甚至裂纹。铸造摸样尺寸与固态收缩亲热相关。松？从工艺上看哪种更难防止？为什么？流淌，收缩所需金属液体更难得到补充。5、生产上常常承受哪些方法来确定缩孔的位置？合理的安置冒口和冷铁的位置，使铸件按预定方向挨次凝固。它们各适用于甚么场合？则。差尽可能小的凝固过程。变形及裂纹。如何？应力。薄部、外表受压应力，8.铸件变形的缘由何在？如何防止铸件的变形？1〕铸件的构造尽可能对称；2〕铸件的壁厚尽可能均匀；3〕承受同时凝固原则；4〕承受时效处理。9、球墨铸铁在化学成分、力学性能和铸造工艺方面有何特点？化学成分：wc=3.7～4.0％．Wsi=2.0～2.8％、wMn=0.6～0.8％，ws＜0.04％，wP＜0.1％，wRe=0.03～0.05％。力学性能：抗拉强度、塑性、韧性、疲乏强度较高。出。并用虚线画出铸件的变形方向。热应力。最终热应力为上拉下压。变形方向为沿对称轴向上凸。7-50注位置，并说明缘由。尺寸等。浇注位置。13、熔模铸造有何优缺点？和实型铸造相比有哪些不同？优缺点〔１可生产外形简单及薄壁铸件〔２〔３〕〔４〕用高，铸件不宜太大。消耗的材料较贵。14、金属型铸造、压力铸造、反压铸造和挤压铸造有何不同？金属型铸造：依靠合金液重力将熔融金属浇入金属铸型而获得铸件的方法。件的铸造方法。凝固获得零件毛坯的一种工艺方法。15、离心浇注有何优缺点？主要适用于哪些场合孔的尺寸不易掌握。浇注刀具、齿轮等成形铸件。叶片和薄壁波导管最适宜承受哪一种铸造方法？身适宜承受砂型铸造；大直径铸铁管、薄壁波导管适宜承受离心铸造好？铸件的最小壁厚指某种合金在肯定的铸造工艺下能得到合格铸件的壁厚的最小壁厚。理，在不转变分型面和浇注位置的前提下加以修改。角，或者不铸出孔。7-5320、为什么要设计铸件的构造斜度？铸件的构造斜度与起模斜度有何异同？与起模斜度。第七章 压力加工〔151〕１、 常用的金属压力加工方法有哪些？各有何特点？轧制：使金属坯料通过一对回转轧辊间的空隙产生变形。挤压：使金属坯料从挤压模的模孔中挤出而变形。拉拔：将金属坯料从拉拔模的模孔中拉出而变形。自由锻：将金属坯料放在上下砧板间受冲击力或压力而变形。模锻：将金属坯料放在模锻模膛内受冲击力或压力而变形。板料冲压：利用冲模，使金属板料产生分别或变形。面缩小的钢丝其截面不会再缩小，也不会被拉断？剪应力。冷卷成形是为了保持冷拉簧丝的特点。的挤压下，金属发生冷变形3、纤维组织是如何形成的？它的存在有何利弊？设计零件时如何合理利用纤维组织？最大剪应力垂直于纤维方向，并尽可能使纤维方向沿零件的轮廓分布而不被切断。4、何谓冷变形和热变形？纯铅丝和纯铁丝反复折弯会发生什么现象？为什么？〔即强度、硬度增加，塑性、韧性下降〕现象。这是由于金属在外力作用下产生塑性变形，晶体与晶体间发生位移，使位错阻力增加所至。5、何谓金属的可锻性？影响可锻性的因素有哪些？金属的可锻性(锻造性能):是衡量材料压力加工难易程度的工艺性能。包括塑性和变形抗力。影响可锻性的因素有〔1〕金属的化学成分〔2〕金属的组织构造〔3〕4〕〔３〕应力状态。6、为什么锻件的力学性能常优于铸件？由于热变形可使金属的致密度提高，细化组织，提高其力学性能。7、为什么重要的轴类锻件在锻造过程中均安排有鐓粗工序？态下的树枝状组织，细化晶粒，到达提高其力学性能的目的。88-54Vb应力状态，简洁产生垂直方向的裂纹。9、试述自由锻、胎模锻和模锻的特点及适用范围。〔２〕工具简洁，应用广泛，对设备要求低，生产周期短；低。用于单件、小批量生产。〔１〕不需用昂贵的设备，可扩大自由锻的〔２〕〔３〕〔４〕胎小批量的小型锻件的生产。〔１〕锻件质量较好，力学性能较高〔２〕〔３〕生产率高，劳动强度小，操作简便，对工人技术要〔４〕节约金属材料，锻件加工余量和公差较小。适用于中、小型锻件的成批和大量生产。锻工序，并绘出变形简图。8-56图示模锻零件的设计不合理的地方：φ90的外圆外表为不加工面，但它没有倒角、圆弧过度和拔模斜度等，齿轮齿形及外圆更不能不加工。种锻造方法制造？试定性绘出锻件图。13、以下零件应选用何种锻造方法制坯？活扳手〔大批量：模锻大六角螺钉〔成批；模锻铣床主轴〔成批；自由锻起重机吊钩〔单件。自由锻50mm50mm5%~10%。用直径50mm的冲孔模具来生产直径50mm工件上孔的尺寸取决于凸模的尺寸，而外形尺寸取决于凹模尺寸。15、板料拉深时，如何防止工件拉裂和边缘起皱？、冲模构造分为哪几类？各有何特点？按每一次冲程完成工序的多少可分为简洁模、连续模和复合模。零件加工精度，高生产率高，但模具制造简单，本钱高，适用于大批量生产。落料、冲孔、折弯。20、何谓周密锻模？它与一般锻模相比有何特点？比没有飞边槽。第八章 焊接〔177〕是正接和反接？体介质中产生的猛烈而长久的放电现象。电弧由阴极区、阳极区和弧柱区三局部组成。阳极区热量约占43%，温度约为2600K；阴极区热量约占36%，温度约工件为正极，焊条为负极；反接工件为负极，焊条为正极。焊工艺中，有无类似材料和作用？焊条由金属焊芯和药皮两局部组成。焊芯的作用：①作为电级，起导电作用：②锰铁在焊接冶金过程中起脱气、去硫、渗合金等作用。在其他电弧焊工艺中，有类似材料和作用，如钎焊中的钎剂。们对焊接接头质量有何影响？可承受什么措施来削减或消退热影响区？区域。低碳钢的焊接热影响区分为溶合区、过热区、正火区和局部相变区。溶合源地。过热区：具有过热组织或晶粒显著粗大的区域。过热区的塑性、韧性差，简洁产生焊接裂纹。正火区：具有正火组织的区域。空冷后，金属发生重结晶，焊接标准等工艺措施加以掌握，如削减焊接电流，但无法消退。在何种场合使用？较强，易烧损合金元素，但电弧稳定，对焊件上的油污、铁锈不敏感，工艺性较好；熔渣熔点较低，流淌性好，有利于脱渣和焊缝的形成，但难以有效去除熔池中的硫、磷杂质，简洁形成偏析，焊缝塑性和韧性稍差，渗合金作用弱，热裂倾脱硫、磷力量强，抗裂性好，但对油污、水锈等敏感性较大，易产生气孔，工艺性较差。一般需要承受直流反接，主要用于压力容器等重要构造件的焊接。可实行哪些措施来消退？自由收缩；锤击焊缝；加热减应区；焊前预热和焊后缓冷；焊后去应力退火。变形如何校正？变形的形式：收缩变形、角变形、弯曲变形、波浪变形、扭曲变形等。预防和削减焊接变形常承受的措施〔１合理选择焊件构造〔２〔3〕〔４〕〔5〕预留收缩6〕加热“减应区〔7〕安排合理的焊接挨次〔8〕锤击焊缝法〔１〕〔２〕火焰矫正法。7、埋弧自动焊与手工电弧焊相比有何优点？1〕〔2〕〔3〕劳动条件好。8、氩弧焊可分为哪几种？有何特点？适合于焊接哪些材料？现机械化和自动化焊接，但通过的电极的电流不易过大，常用于焊接厚度小于25mm9