電大機械製造基礎形成性考核冊作業1答案

2022-01-01 10:31:09 字數 4328 閱讀 8501

1、常用的工程材料可以用教材第一頁的**表示,請完成工程材料的分類表:

答:1、 人們在描述金屬材料力學效能重要指標時,經常使用如下術語,請填寫其使用的符號和內涵:

(a) 強度:金屬材料在外載荷的作用下抵抗塑性變形和斷裂的能力。強度有屈服強度σs和抗拉強度σb。

(b) 塑性:金屬材料在外載荷作用下產生斷裂前所能承受最大塑性變形的能力。

(c) 強度:是指金屬材料抵抗比它更硬的物體壓入其表面的能力。硬度有布氏硬度hbs和洛氏硬度hr。

(d) 衝擊韌性:金屬抵抗衝擊載荷作用而不被破壞的能力。

(e) 疲勞強度:金屬材料經受無數次交變載荷作用而不引起斷裂的最大應力值。

2、 參照教材圖1—2填寫材料拉伸曲線中的相應特徵值點的符號,並描述相應的含義。

(a) 橫座標表示:試件的變形量δl

(b) 縱座標表示:載荷f

(c) s點:屈服點

(d) b點:頸縮點

(e) k點:拉斷點

(f) 屈服點以後出現的規律:試樣的伸長率又隨載荷的增加而增大,此時試樣已產生較大的塑性變形,材料的抗拉強度明顯增加。

3、 一根標準試樣的直徑為10mm、標距長度為50mm。拉伸試驗時測出試樣在26kn時屈服,出現的最大載荷為45 kn。拉斷後的標距長度為58mm,斷口處直徑為7.

75mm。試計算試樣的σ0.2、σb。

答:σ0.2=f0.2/s0=26000/(3.14*0.0052)=3.3*108mpa

σb=fb/s0=45000/(3.14*0.0052)=5.7*108mpa

4、 hr是零件設計中常用的表示材料硬度指標。請回答下表中表示的有效範圍和應用範圍:

hr和hb有什麼差別?

答:兩種都是測試硬度的標準,區別在於測量方法不同。兩種硬度標準根本性區別在於:布氏和洛氏測量的物件不同。布氏測量低硬度的材料,洛氏測量高硬度的材料。

6、參照教材1-7圖補充如下fe-fe3c相圖缺少的內容(標註相應的資料和材料相符號),思考每個線條和線條包容區域內金屬相符號的特點

參考上圖回答以下問題::

(a.). ac線為:合金的液相線

(b.). acm線為:碳在奧氏體中的溶解限度線

(c.). ac3線為:奧氏體中開始析出鐵素體或鐵素體全部溶入奧氏體的轉變線

(d.). a表示:奧氏體相

(e.). f表示:鐵素體相

(f.). p表示:珠光體相

(g.). ld表示:液相

(h.). fe3c表示:滲碳體相

(i.). 含碳0.77%為:都是奧氏體

(j.). 導致過共析鋼中材料脆性很高的主要原因是:

若加熱到略高於ac1溫度時,珠光體完全轉變成奧氏體,並又少量的滲碳體溶入奧氏體。此時奧氏體晶粒細小,且其碳的質量分數已稍高與共析成分。如果繼續公升高溫度,則二次滲碳體不斷溶入奧氏體,致使奧氏體晶粒不斷長大,其碳濃度不斷公升高,會導致淬火變形傾向增大、淬火組織顯微裂紋增多及脆性增大。

7、假定有含碳量為80%的材料從液態逐漸緩慢冷卻,請說明其隨溫度下降的組織變化。

答:液相,液相和一次滲碳體,一次滲碳體和萊氏體,一次滲碳體和低溫萊氏體

8、 ac3和acm是重要指針線,在這個溫度以下會穩定得逞室溫組織。在高溫度附近的冷卻速度決定了材料的晶粒大小。因此,為細化晶粒的退火熱處理的工藝設計是需要查閱相圖的(通常要高出50°c)。

請同學補充完成下面的回答:

回答:當溫度下降到達ac線時,出現凝固,成為l(液體)和a,經過ef線以後完全固體,……

發生共晶反應。此時液相lc(4.30%c),奧氏體ae(2.

11%c)。滲碳體(6.69%c)三相共存。

冷凝時反應的結果形成了奧氏體與滲碳體的機械混合物,通稱為萊氏體

9、 鋼的熱處理主要包括淬火、退火、回火、調質處理和滲碳。它們的主要特點是按照熱處理溫度、冷卻速度、熱處理目的或用途、工藝過程安排特點考慮的。請藐視它們的特點:

淬火:指將鋼件加熱到 ac3 或 ac1(鋼的下臨界點溫度)以上某一溫度,保持一定的時間,然後以適當的冷卻速度,獲得馬氏體(或貝氏體)組織的熱處理工藝。常見的淬火工藝有鹽浴淬火,馬氏體分級淬火,貝氏體等溫淬火,表面淬火和區域性淬火等。

淬火的目的:使鋼件獲得所需的馬氏體組織,提高工件的硬度,強度和耐磨性,為後道熱處理作好組織準備等。

退火:指金屬材料加熱到適當的溫度,保持一定的時間,然後緩慢冷卻的熱處理工藝。常見的退火工藝有:

再結晶退火,去應力退火,球化退火,完全退火等。退火的目的:主要是降低金屬材料的硬度,提高塑性,以利切削加工或壓力加工,減少殘餘應力,提高組織和成分的均勻化,或為後道熱處理作好組織準備等。

回火:指鋼件經淬硬後,再加熱到以下的某一溫度,保溫一定時間,然後冷卻到室溫的熱處理工藝。常見的回火工藝有:

低溫回火,中溫回火,高溫回火和多次回火等。回火的目的:主要是消除鋼件在淬火時所產生的應力,使鋼件具有高的硬度和耐磨性外,並具有所需要的塑性和韌性等。

調質:指將鋼材或鋼件進行淬火及高溫回火的復合熱處理工藝。使用於調質處理的鋼稱調質鋼。它一般是指中碳結構鋼和中碳合金結構鋼。

滲碳:滲碳是將工件置於滲碳介質中,加熱到單相奧氏體狀態,保溫一段時間,使碳原子滲入工件表層,提高表層含碳量,從而增加表面的硬度及耐磨性。滲碳工件材料一般為低碳鋼。

滲碳工藝常用的有氣體滲碳和固體滲碳。滲碳後,仍需對工件進行淬火和低溫回火處理。

10、 請回答.077%碳鋼和1.%碳鋼的細化晶粒溫度。

例如:一批碳鋼試樣組織晶粒大小不均勻,需採用退火處理。應採用的工藝設計應該是:緩慢加熱至 500~650 ℃,保溫足夠時間,隨爐冷卻至室溫。

問:為什麼要保溫足夠的時間,為什麼要緩慢冷卻?

答:因為晶粒組織轉變需要一定的時間,因此當金屬工件表面達到要求的加熱溫度時,還須在此溫度保持一定時間,使內外溫度一致,使顯微組織轉變完全。

11、 現有40cr鋼製造的工具機主軸,心部要求良好的強韌性 (200~300hbs),軸頸處要求硬而耐磨 (54~58hrc),試問:

(1)應進行哪種預處理和最終熱處理?

(2)熱處理後獲得什麼組織?

(3)熱處理工序在加工工藝路線中位置如何安排?

答:(1)正火(調質)——預處理、高頻淬火和回火——最終熱處理

(2)奧氏體

(3)正火——機加工——高頻淬火——回火

12、 鑄鐵是製造機器零件毛坯的主要黑色金屬材料之一,請說明鑄鐵的基本特徵。(牌號、石墨形態、鑄造效能、成本等)

答:1)灰鑄鐵:牌號ht,石墨形態是片狀,鑄造效能優良,成本最低的鑄鐵。

2)球墨鑄鐵:牌號qt,石墨形態是球狀,鑄造效能近似於灰鑄鐵。

3)蠕墨鑄鐵:牌號rut,石墨形態是蠕蟲狀,鑄造效能好。

4)可鍛鑄鐵:牌號kt,石墨形態是團絮狀,不能鍛造。

13、為了獲得優質的鑄件毛坯,在結構工藝性方面需要注意哪些原則?

答:1)鑄件的壁厚應合理2)鑄件的壁厚應盡量均勻3)鑄件的結構不僅有利於保證鑄件的質量,而且應盡可能使鑄造工藝簡化,以穩定產品質量和提高生產率。

14、 按照碳含量將碳鋼分為低、中、高碳鋼,參考教材中圖3-2歸納碳鋼的力學效能隨含碳量的變化規律。

答:含碳量越高,工件硬度增加,柔韌性變小,脆性變大,越難加工。

15、 合金鋼分為合金結構鋼和合金調質鋼,請查閱資料描述下列化學元素對材料的力學效能產生影響的特點。

mn:提高鋼韌性、強度、硬度和淬性,改善鋼的熱加工效能。

cr:顯著提高強度、硬度和耐磨性,但同時降低塑性和韌性。鉻又能提高鋼的抗氧化性和耐腐蝕性。

si:顯著提高鋼的彈性極限,屈服點和抗拉強度。

mo:使鋼的晶粒細化,提高淬透性和熱強效能,在高溫時保持足夠的強度和抗蠕變能力(長期在高溫下受到應力,發生變形,稱蠕變)。結構鋼中加入鉬,能提高機械效能。

還可以抑制合金鋼由於火而引起的脆性。在工具鋼中可提高紅性。

b:鋼中加入微量的硼就可改善鋼的緻密性和熱軋效能,提高強度。

v:釩是鋼的優良脫氧劑。鋼中加0.5%的釩可細化組織晶粒,提高強度和韌性。釩與碳形成的碳化物,在高溫高壓下可提高抗氫腐蝕能力。

w:鎢熔點高,比重大,是貴生的合金元素。鎢與碳形成碳化鎢有很高的硬度和耐磨性。在工具鋼加鎢,可顯著提高紅硬性和熱強性,作切削工具及鍛模具用。

16、 在毛坯沖壓成形中,過大的變形量將產生毛坯缺陷甚至導致報廢,因此需要增加熱處理工序,請描述工藝設計的基本原則,

答:板料沖壓是利用衝模板料產生分離或變形,從而獲得毛坯或零件的壓力加工方法。當板料厚度超過8~10mm時才採用熱沖壓。沖壓生產的基本工序有分離工序和變形工序兩大類。

17、 電焊條由哪些部分組成?其作用是什麼?

答:電焊條由焊芯和藥皮組成。焊芯主要有傳導電流、產生電弧、作為焊縫填充金屬等作用。

藥皮主要作用是提高電弧燃燒的穩定性,形成保護氣氛使熔池隔絕空氣,產生熔渣覆蓋熔池表面起機械保護作用,並有脫氧與新增合金元素的作用。

18、 選擇零件毛坯的兩個基本原則是什麼?

答:1)適用性原則2)經濟性原則

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