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复习思考题Ⅰ-2014 (1)


《机械工程材料》复习思考题
第一章 材料的性能

1 材料的力学性能主要有哪些? 2 简述低碳钢的应力-应变曲线(分为几个阶段,各特征点表示什么含义) 。

第二章

材料的结构

1 体心立方晶格的密排面和密排方向各有那些?面心立方晶格呢? 2 与理想的晶体相比较,实际晶体在结构上有何特征

? 3 为何晶粒越细,金属的强度、硬度越高,塑性、韧性越好? 4 名词解释: 相 固溶体 金属化合物 固溶强化 弥散强化 5 固态合金中的相分为几类?它们是如何定义的?(提示:晶格类型) 6 铁素体、奥氏体和渗碳体哪些是固溶体,哪些是金属化合物,为什么?它们都是间隙 型吗?

第三章

材料的凝固

1 为什么过冷是液态结晶的必要条件?液态结晶有那两种基本的形核方式?哪种形核 方式需要的过冷度较小?在相同的过冷度下,哪种形核方式具有较高的形核率? 2 金属结晶的基本规律是什么? 3 名词解释:细晶强化 4 为了细化晶粒,是否应使液态金属冷得越快越好?试述理由。 5 什么是相图?制定相图的条件是什么? 6 哪些材料属于恒温凝固?哪些材料在某种温度范围内凝固? 7 在两相共存区,相成份的变化有何规律? 8 工业条件下有可能产生哪两类成份偏析?应如何消除? 9 碳在钢铁材料中有哪几种存在形态? 10 简述 Fe-Fe3C 相图中的两个基本反应,写出反应式并注明含碳量和温度。 11 指出下列组织的主要区别: ?高温莱氏体与低温莱氏体; ?共晶渗碳体,共析渗碳体,一次渗碳体,二次渗碳体,三次渗碳体。 12 含碳量对碳钢的力学性能有何影响? 13 熟练画出 Fe-Fe3C 相图,分析含碳量为 3.5%、0.4%和 1.3%的铁碳合金从液态缓冷至 室温的结晶过程,并画出该合金在室温下的显微组织示意图。 14 依据 Fe-Fe3C 相图,说明产生下列现象的原因: ?1.4%C 的钢比 0.9%C 的钢的硬度高; ?室温下,0.9%C 的钢比 1.3%C 的钢的抗拉强度高。 15 计算 0.6%C 的 Fe-C 二元合金平衡结晶时,其室温组织的相对量。 16 试计算:室温下,珠光体中铁素体和渗碳体的相对含量。 17 某优质碳素结构钢钢的试样经金相分析,其组织为铁素体加珠光体,其中珠光体的 面积约占 40%。试判断其钢号。
1

18 计算平衡结晶时,3.2%C 的铁碳合金,室温下,其组织的相对量。

第四章

金属的塑性变形与再结晶

1 简述金属发生塑性变形的机理。 2 何谓冷变形强化(形变强化、加工硬化、冷变形硬化)?原因何在?它在工程上 有何利弊? 3 什么是锻造流线?它有何特性?它给材料的力学性能带来什么影响? 4 将弹簧钢丝冷绕成形后,为何要进行回复退火? 5 试分析再结晶与重结晶有何相同之处?有何不同之处?工业上如何利用再结晶? 6 在 20℃的室温下,一块纯锡(熔点 232℃)被枪弹击穿。弹孔周围的晶粒有何特 征?试说明原因。 7 金属塑性变形为何会造成残余应力?残余应力有何利弊? 8 将塑变后的金属置于再结晶温度下长时间保温或继续升到较高的温度,金属的晶粒为 什么会长大?对材料的力学性能会带来什么影响?

第五章

钢的热处理

1 填空题 ?共析钢加热时, 其 A 体化过程包括 ( ) ( 、 ) ( 、 ) 和 ( ) 四个基本阶段。 ?当钢中发生过冷 A 体→M 体转变时,原 A 体中含碳量越高,则 Ms 越( ) ,转变后 的 AR 量越( ) 。 ?亚共析钢的淬火温度范围是( ) ,过共析钢的淬火温度范围是( ) 。 ?钢的淬透性越高,则 C 曲线的位置越( ) ,临界冷却速度越( ) 。 ?共析钢的临界冷却速度比亚共析钢( ) ,比过共析钢( ) 。 ?采用感应加热表面淬火时,所选择的电流频率越高,则工件的淬硬层深度越( ) ,原 因是( ) 。 2 试述选择过共析钢淬火加热温度范围的理由。 3 判断下列说法是否正确,如不正确则请更正,并说明理由: ?除 Co 和≥2.5%Al 外,所有的 AE(Alloy Elements)都使 C 曲线左移,钢的淬透性随之 下降。 ?完全退火适用于过共析钢。 ?对过共析钢进行正火的目的是调整硬度,改善切削加工性。 ?M 体的硬度主要取决于过冷 A 体的冷却速度。 ?直径为 10mm 的 45 钢棒料,加热到 850℃投入盐水中,其显微组织为:马氏体。 ?M 体转变时,钢的体积将因急剧冷却而会发生收缩。 ?在切削加工前对低碳钢进行正火处理可以调整其硬度,改善切削加工性。 ?对工件进行表面淬火后,还须进行高温回火。 4 试述下列组织在来源(获得的方法) 、组织形貌和力学性能上有何不同? M 体与 M 回; S 体与 S 回。 5 两把 T12 车刀,现将 1 号刀加热到 780℃,2 号刀加热到 950℃,保温后,水冷至室 温。请分析: ?哪把车刀的 M 体组织粗大? ?哪把车刀的 M 体含碳量较高? ?哪把车刀中的 AR 较多?
2

?你认为哪个淬火加热温度合适?为什么? 6 为什么对合金钢件,通常采用油冷方式进行淬火?而对碳钢件常用水冷方式淬火? 7 在对工具钢毛坯件进行切削加工前,通常须进行何种热处理?目的是什么?得到何种 组织? 8 为何经 M 体淬火后的钢必须进行回火? 9 分别述叙: ?45 钢在淬火前 (正火状态) 、 淬火后和高温回火后的组织情况, 及调质后的力学性能; ?T10 钢在淬火前(球化退火状态) 、淬火后和低温回火后的组织情况,及低温回火后 的力学性能。 10 ?什么是调质?目的是什么?得到什么组织? ?什么钢适合于调质?试述理由。 11 什么是淬火应力?对需要淬火的零件,在设计时有哪些要求? 12 试比较下列钢的淬透性和淬硬性: ?20 钢与 60 钢; ?T8 钢与 T13 钢。 13 为何过冷 A 体: ①在等温冷却条件下 M 体转变量只与冷却温度有关?②在连续冷却 条件下,M 体转变量与冷却速度有关? 14 采用 20 钢进行高频感应淬火是否合适?为什么?采用 45 钢(或 65Mn、T10 钢)进 行渗碳处理是否合适?为什么? 15 表面淬火与渗碳处理有何相同?有何不同?各适合于处理什么钢? (提示:相同 之处——工件的性能要求上;工艺上都需要淬火加低温回火。不同之处——表层化学成份; 对象上,中载与重载、冲击;工艺上,表面淬火与整体淬火。 ) 16 选用碳素钢(具体牌号)制造下列零件,并拟定各零件的加工路线: ?锉刀; ?沙发弹簧; ?车床主轴; ?錾子;?汽车变速齿轮; ?轻型卡 车的弹簧钢板。

第六章

工业用钢

1.熟练掌握各类合金钢的典型钢号、成份特点和主加 AE 的作用。 2.与普通碳素结构钢相比,低合金高强度结构钢有何优点? 3.哪些钢按化学成份编号,哪些钢按力学性能编号?试分析原因。 4.渗碳钢、弹簧钢、调质钢的回火各有何特点? 5.试解释下列现象:?高速钢的钢锭在使用前必须反复锻造;?高速钢热锻后必须 缓冷;?高速钢淬火后必须进行三次高温回火。 6.刃具钢、热作模具钢、冷作模具钢和量具钢在性能要求上有何不同? 7.如果热处理不当,为什么量具在长期的保存和使用过程中会发生尺寸变化?应如何防 止? 8.试述强化金属材料的基本方法。 (提示:四种。 ) 9.试从合金化的角度分析:提高钢的耐蚀性的基本途径。 (提示:电极电位,单相组织, 钝化作用) 10.依据编号原则,判断下列钢铁材料的类别,估算其主要的化学成份或力学性能。并 对其中高级优质者给予注明。 序 号 1 牌 号 料 别 材 类 平 均 C% 主 要 A E 含 量 (%) 或 力 学 性 能 备 注

9SiCr
3

2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21

Q345-D GCr15 40Cr 65Mn 20Cr 60Si2Mn W18Cr4V 1Cr18Ni9Ti 5CrNiMo Cr12 45 3Cr13 3Cr2W8 65Mn CrWMn ZGMn13 W6Mo5Cr4V2 T10A 50CrVA ZG200-400

11.现有下列牌号的钢: ①20CrMnTi; ②W18Cr4V; ③5CrNiMo; ④60Si2Mn; ⑤Q345; ⑥1Cr13; ⑦40Cr; ⑧1Cr18Ni9Ti; ⑨GCr15; ⑩Cr12MoV。 请按下列用途,选用上述钢号: ?制造普通车床的齿轮,应选用( ) ;?制造汽车板簧应选用( ) ; ?制造滚动轴承应选用( ) ; ?制造盘形铣刀应选用( ) ; ?制造大桥桁架应选用( ) ; ?制造大尺寸冷作模具应选用( ) ; ?制造重载变速齿轮应选用( ) ; ?制造热锻模钢应选用( ) ; ?制造手术刀应选用( ) ; ?制造耐热(或耐酸)罐体应选用( 12.制造下列零件,请选择材料(具体牌号) ,并拟定其加工路线: (1)沙发螺旋弹簧

) 。

(2)汽车板簧

(3)连杆、主轴、普通齿轮

(4)普通车床变速齿轮
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(5)重载变速齿轮

(6)铣刀、齿轮滚刀

(7)锉刀

(8)錾子

(9)精密量具

第七章

铸铁

1 铸铁中 C 的主要存在形式有哪两种?据此,铸铁可分为几种? 2 影响铸铁石墨化的主要因素是什么?铸铁中 C、Si 的含量范围是什么? 3 决定铸铁力学性能的两大因素是什么? 4 HT300、QT600-3、KTH300-06 分别表示什么意思? 5 灰铸铁可否进行表面淬火?若能,其目的是什么? 6 依据石墨的形态,铸铁可分为哪几种?可锻铸铁可以锻造否?

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