機械工程材料與熱加工工藝

2022-05-16 07:32:29 字數 4472 閱讀 9708

第一章金屬材料的力學效能

1. 什麼是應力?什麼是應變?

答:應力:若物體受到一定作用的外力,則其內部會相應的產生乙個內力,則在其截面上單位面積的內力叫應力。應變;物體內任意一點因各種作用而引起的相對變形叫做應變。

2. 縮頸現象在力—拉伸圖上哪一點?如果沒有出現縮頸現象,是否表示該試樣沒發生塑性變形?

答:出現在b點;不是的,即使沒有頸縮也可能會出現塑像變形。因為,頸縮的程度有大小,如果程度太小,則不易觀察,有可能會誤以為沒有頸縮現象,但他實際存在。

3. 將鐘錶發條拉直是彈性變形還是塑性變形?怎樣判斷它的變形性質?

答;.塑性變形,應為拉直後他恢復不了原狀;在一定外力作用下物體發生變形,撤掉外力後如果物體恢復了原狀則是彈性變形,否則是塑性變形。

4. 布氏和洛氏硬度各有什麼優缺點?下列情況採用哪種硬度法來檢查其硬度:

庫存鋼材,硬質合金刀頭,鍛件,臺虎鉗鉗口。

答:布氏硬度:a.優點:壓痕面積達,能反映出較大範圍內金屬的平均效能;b缺點:由於壓痕面積達,則檢驗成品有困難,即:測量範圍有限。

洛氏硬度:a.優點:操作簡便,可直接讀出硬度值並且可檢測成品件和較薄的材料;b.缺點:測值重複性差。

庫存剛才:布氏硬度

硬質合金刀頭:洛氏硬度

鍛件:臺虎鉗鉗口:洛氏硬度

5. 下列符號所代表的力學效能指標的名稱和含義是什麼:

答:.e:金屬的彈性模量;其含義是:引起金屬單位變形時所需的應力。

σs:屈服強度;其含義是:金屬產生屈服時該點的應力。

σb:抗拉強度;其含義是:金屬在拉伸過程中的最大拉力所對應的應力。

σ0.2:屈服點,對沒有明顯屈服現象的金屬材料,工程上規定以試樣產生0.2%塑性變形時的應力作為該材料的屈服點,用σr0.2表示。

σ-1:疲勞強度;其含義是:指金屬材料經無窮多次應力迴圈而不發生疲勞破壞的最大應力值。

δ:斷後拉伸率;其含義是:試樣被拉斷後的伸長量於原始長度的比值。

ψ:斷面收縮率;其含義是:試樣被拉斷後頸縮處橫截面積的最大縮減量與原始橫截面積的百分比。

αk:衝擊韌性:其含義是:材料抵抗衝擊載荷作用下斷裂的能力,其值大小是試樣缺口處單位截面積上所吸收的衝擊功。

hrc: 洛氏硬度,以頂角為120度金剛石圓錐體為壓頭,在1500n載荷下硬度計的硬度標尺。

hbs: 布氏硬度,鋼球壓頭測出的硬度值

hbw: 布氏硬度,硬質合金球壓頭測出的硬度值。

hv:洛氏硬度的測試規範

第二章金屬及合金的結構與結晶

1. 名詞解釋:金屬鍵,晶體,晶格,配位數,致密度,單晶體,多晶體,晶體缺陷,相,固溶體,金屬化合物,相圖。

答:.金屬鍵:金屬原子是依靠正離子與自由電子的相互吸引而結合起來的在,這種結合方式叫金屬鍵。

晶體:組成物質的質點在空間中作有規則排列,這種物質叫做晶體。

晶格:用來反映晶體中原子排列形式的假象空間格仔稱為晶格。

配位數:指晶體結構中與任一原子最緊鄰,等距的原子數目。

致密度;指晶胞中原子所佔的體積與晶胞的體積之比。

單晶體;原子呈規則排列,晶格位向基本一致的晶體。

多晶體:原子排列不規則,晶格位向出現各向差異的晶體叫多晶體。

晶體缺陷;實際上,金屬晶體中總有極少數原子排列不規則和不完整,即存在著晶體缺陷。

相;一般物質的液態和固態分別稱為液相和固相。也就是一種聚集狀態。

固溶體;溶質原子溶入溶劑晶格中所形成的合金相稱為固溶體。

2. 簡述金屬的結晶過程。

答:金屬的結晶過程:在金屬液體中總是存在不穩定的原子集團,當低於熔點時就會形成比較穩定的晶體,稱之為晶核。

再在一定條件下晶核會逐漸長大,最後會形成穩定的晶體。簡單的說就是形核和長大的過程。

3. 金屬的晶粒粗細對其力學效能有什麼影響。

答:晶粒越細金屬的強度硬度越高,塑性韌性越好。

4. 典型金屬鑄錠組織有哪幾部分組成?影響金屬鑄錠組織的因素有哪些?

答:三部分組成:表面細等軸晶區,粒狀晶區,中心粗等軸晶區;影響因素有:合金元素,溫度,冷卻速度

第三章鐵碳合金相圖

1. 什麼是同素異構轉變?室溫和11000c時純鐵晶格有什麼不同?

答:同素異構轉變:金屬在固態下,隨溫度的改變而發生晶體結構的變化的現象叫同素異構轉變。室溫時,晶格是體心立方,具有磁性:1100℃時晶格是麵心立方,無磁性。

2. 填表:

3. 試繪簡化的鐵碳合金狀態圖中鋼的部分,標出各特性點的符號,填寫各區相和組織名稱。

答:4. 分析在緩慢冷卻條件下,45鋼和t10鋼的結晶過程和室溫組織。

答:緩慢冷卻條件下,45鋼的結晶過程如下:

1點以上:l; 1-2點:l+a; 2-3點:a; 3-4點:a+f; 室溫時:p+f

t10鋼的結晶過程如下:

1點以上:l; 1-2點:l+a; 2-3點:a; 3-4點:a+fe cii 室溫時:p+fe3 cii,,,,,,,見課本27頁圖。

5. 含碳量對碳鋼組織與效能有哪些影響?

答:隨著含碳量的增加,組織中f的量減少,fe3c的量增加;因為f呈現出低的強度硬度,高的塑性韌性,fe3c是硬而脆的基體相,那麼含碳量越多,,金屬的強度硬度增加,塑性韌性降低。

第四章鋼的熱處理

1. 什麼叫熱處理?常用熱處理的方法大致分為哪幾類?

答:熱處理:通過對金屬的加熱,保溫,冷卻等步驟來獲得所需組織或效能的過程。常用的熱處理方法分為:整體熱處理,表面熱處理,化學熱處理三大類。

2. 簡述鋼在加熱時奧氏體的形成過程,影響奧氏體晶粒長大的因素有哪些?

答:奧氏體晶核首先在鐵素體和滲碳體的晶界上形成;形成後,在一定條件下晶核長大;接著殘餘的滲碳體溶解;最後,不均勻的奧氏體晶體慢慢變得均勻;簡單的說就是如下四步:(1).

奧氏體晶核形成。(2).奧氏體晶核長大。

(3).殘餘滲碳體溶解。(4).

奧氏體均勻化。影響因素:冷卻速度,保溫時間,合金元素。

3. 簡述過冷奧氏體等溫轉變產物的組織和效能?影響過冷奧氏體轉變的因素有哪些?

答:影響因素:含碳量,合金元素,加熱溫度和保溫時間。

4. 在連續冷卻轉變中如何應用過冷奧氏體等溫轉變?

答:要使鋼中高溫相——奧氏體在冷卻過程中轉變成低溫亞穩相——馬氏體,冷卻速度必須大於鋼的臨界冷卻速度。工件在冷卻過程中, 表面與心部的冷卻速度有-定差異,如果這種差異足夠大,則可能造成大於臨界冷卻速度部分轉變成馬氏體,而小於臨界冷卻速度的心部不能轉變成馬氏體的情況。

為保證整個截面上都轉變為馬氏體需要選用冷卻能力足夠強的淬火介質,以保證工件心部有足夠高的冷卻速度。但是冷卻速度大,工件內部由於熱脹冷縮不均勻造成內應力,可能使工件變形或開裂。因而要考慮上述兩種矛盾因素,合理選擇淬火介質和冷卻方式。

5. 什麼叫退火?什麼叫正火?兩者的特點和用途有什麼不同?

答:退火:將金屬加熱到適當溫度保溫,再緩慢冷卻的工藝過程。

正火:將鋼加熱到ac3以上30-50℃,適當保溫後在空氣中冷卻的熱處理工藝。它的特點及用途見課本42頁。

6. 亞共析鋼的淬火為何是?過高或過低有什麼弊端?

答:在此溫度範圍內加熱,淬火後可獲得細小的馬氏體組織。這樣的組織硬度高、耐磨性好,並且脆性相對較小。

如果淬火加熱的溫度不足,因未能完全角成奧氏體,致使淬火後的組織除馬氏體外,還殘存有少量的鐵素體,使鋼的硬度不足。

如果淬火溫度過高,因奧氏體晶粒長大,淬火後的馬氏體晶粒也粗大,會增加鋼的脆性,致使工件產生裂紋、變形傾向。

7. 什麼叫鋼的淬透性和淬硬性?影響鋼的淬透性的因素有哪些?

答:淬透性:指鋼在淬火後獲得淬硬層深度的能力。也即,獲得馬氏體的能力。

淬硬性:鋼在淬火後獲得馬氏體的最高硬度。

影響因素:鋼的化學成分,奧氏體化的的條件。

8. 碳鋼在油中淬火的後果如何?為什麼合金鋼可以在油中淬火?

答:淬火時油的冷卻速度較慢所以碳鋼在油中冷卻可獲得較好的韌性,且淬火不易產生裂紋,但淬火後硬度較低。原因是:

合金鋼的過冷奧氏體較穩定,它不會提前分解,用油淬足以保證馬氏體轉變的發生,並且油淬的冷卻速度較慢,一般不會產生裂紋等缺陷。

9. 鋼在淬火後為什麼要回火?三種型別回火的用途有什麼不同?汽車發動機缸蓋螺釘應採用哪種回火?為什麼?

答:鋼在淬火後回火是為了消除淬火內應力,以降低鋼的脆性,防止產生裂紋,同時使鋼獲得所需的力學效能.

①.低溫回火的目的是降低淬火鋼的內應力和脆性,但基本保持淬火所獲得的高硬度(56~64hrc)和高的耐磨性。淬火後的低溫回火主要用於工具鋼的熱處理。

②.中溫回火的目的是使鋼獲得高彈性,保持較高的硬度(35~50hrc)和一定的韌性。中溫回火主要用於各種彈簧、發條、鍛摸等。

③.高溫回火的熱處理合稱為調質處理,調質處理廣泛用於承受疲勞載荷的中碳鋼重要件,其硬度為20~35hrc。調質處理的鋼可獲得強度及韌性都很好的綜合力學效能。

汽車發動機缸蓋螺釘採用高溫回火,因為高溫回火廣泛用於承受載荷的中碳鋼重要零件,並可獲得較好的綜合力學效能,故使用高溫回火來處理

10. 鋸條,大彈簧,車床主軸,汽車變速器齒輪的最終熱處理有何不同?

11. 用t12鋼製造鋼件,請填寫工藝結構方框圖中的處理工序名稱:

12. 在普通熱處理中,加熱後進行保溫的作用是什麼?感應加熱表面淬火是否需要保溫,化學熱處理的保溫有何特點?為什麼?

機械工程材料與熱加工工藝

第一章金屬材料的力學效能 1.什麼是應力?什麼是應變?2.縮頸現象在力 拉伸圖上哪一點?如果沒有出現縮頸現象,是否表示該試樣沒發生塑性變形?3.將鐘錶發條拉直是彈性變形還是塑性變形?怎樣判斷它的變形性質?4.布氏和洛氏硬度各有什麼優缺點?下列情況採用哪種硬度法來檢查其硬度 庫存鋼材,硬質合金刀頭,鍛...

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