機(jī)械工程材料習(xí)題

例1：某工廠生產(chǎn)精密絲杠，尺寸為40800mm，要求熱處理后變形小，尺寸穩(wěn)定，表面硬度為6064HRC，用CrWMn鋼制造;其工序如下：熱軋鋼棒下料球化退火粗加工淬火、低溫回火精加工時效精磨。試分析：1. 用CrWMn鋼的原因。2. 分析工藝安排能否達(dá)到要求，如何改進(jìn)？ 絲杠是機(jī)床重要的零件之一，應(yīng)用于進(jìn)給機(jī)構(gòu)和調(diào)節(jié)移動機(jī)構(gòu)，它的精度高低直接影響機(jī)床的加工精度、定位精度和測量精度，因此要求它具有高精度和高的穩(wěn)定性、高的耐磨性。在加工處理過程中，每一工序都不能產(chǎn)生大的應(yīng)力和大的應(yīng)變；為保證使用過程中的尺寸穩(wěn)定，需盡可能消除工件的應(yīng)力，盡可能減少殘余奧氏體量。絲杠受力不大，但轉(zhuǎn)速很高，表面要求有高的硬度和耐磨性，洛氏硬度為6064 HRC。根據(jù)精密絲杠的上述要求，選用CrWMn鋼較為合適。其原因如下：（1）CrWMn鋼是高碳合金工具鋼，淬火處理后能獲得高的硬度和耐磨性，可滿足硬度和耐磨性的要求。 （2）CrWMn鋼由于加入合金元素的作用，具有良好的熱處理工藝性能，淬透性好，熱處理變形小，有利于保證絲杠的精度。目前，9Mn2V和CrWMn用得較多，但前者淬透性差些，適用于直徑較小的精密絲杠。 對原工藝安排分析：原工藝路線中，由于在球化退火前沒有安排正火；機(jī)加工后沒有安排去應(yīng)力退火；淬火、低溫回火后沒有安排冰冷處理等項(xiàng)原因，使得精密絲杠在加工過程中會產(chǎn)生很大的應(yīng)力和變形，很難滿足精密絲杠的技術(shù)要求。所以原工藝路線應(yīng)改為：下料正火球化退火粗加工去應(yīng)力退火淬火、低溫回火冷處理低溫回火精加工時效半精磨時效精磨。例2：有一載重汽車的變速箱齒輪，使用中受到一定的沖擊，負(fù)載較重，齒表面要求耐磨，硬度為5862HRC齒心部硬度為3045HRC，其余力學(xué)性能要求為b1000MPa，OF600MPa，AK 48J。試從所給材料中選擇制造該齒輪的合適鋼種。 35、45 、20CrMnTi 、38CrMoAl 、T12分析：從所列材料中可以看出35、45 、T12鋼不能滿足要求。對剩余兩個鋼種的比較可見表1。 材料熱處理 s/ MPa b/MPa /% /%AK/J接觸疲勞強(qiáng)度 /MPa 彎曲疲勞強(qiáng)度 /MPa 20CrMnTi 滲碳 淬火 8531080 10 45 55 1380 75038CrMoAl 調(diào)質(zhì) 835 980 14 50 71 1050 1020比較，20CrMnTi能全面滿足齒輪的性能要求。其工藝流程如下：下料鍛造正火機(jī)加工滲碳淬火低溫回火噴丸磨齒。例3：機(jī)械式計(jì)數(shù)器內(nèi)部有一組計(jì)數(shù)齒輪，最高轉(zhuǎn)速為350r/min，該齒輪用下列哪些材料制造合適，并簡述理由。40Cr、20CrMnTi、尼龍66。 工作條件分析：計(jì)數(shù)器齒輪工作時，運(yùn)轉(zhuǎn)速度較低、承受的扭矩很小，齒輪間存在摩擦，因此要求摩擦系數(shù)小，耐磨性好。由于該結(jié)構(gòu)特點(diǎn)要求選材時重量要輕，工作噪音要小，在無潤滑條件下長時間工作，制造工藝簡單，價格便宜，很明顯，40Cr，20CrMnTi等合金鋼由于價格太貴、太重、加工復(fù)雜而不合適。而尼龍66工程塑料較為合適。其原因： （1）有足夠的抗彎強(qiáng)度（7090MPa）和沖擊吸收功（1045J）。 （2）耐磨、減磨、消音、耐應(yīng)力開裂。 （3）40100可長期使用。 （4）有較好的彈性，吸震，防沖擊，噪聲小。 （5）重量輕。 （6）耐蝕性好。 （7）可用注射法一次成型，制造工藝簡單，生產(chǎn)率高，成本低。第一章作業(yè)13 現(xiàn)有一碳鋼制支架剛性不足，采用以下三種方法中的哪種方法可有效解決此問題？為什么？改用合金鋼；進(jìn)行熱處理改性強(qiáng)化；改變該支架的截面與結(jié)構(gòu)形狀尺寸。 答：選，改變該支架的截面與結(jié)構(gòu)形狀尺寸。因?yàn)榻饘俨牧系膭偠葲Q定于基體金屬的性質(zhì)，當(dāng)基體金屬確定時，難于通過合金化、熱處理、冷熱加工等方法使之改變。14 對自行車座位彈簧進(jìn)行設(shè)計(jì)和選材，應(yīng)涉及到材料的哪些主要性能指標(biāo)？答：強(qiáng)度、彈性、疲勞極限。19 傳統(tǒng)的強(qiáng)度設(shè)計(jì)采用許用應(yīng)力= 0.2/n,為什么不能一定保證零件的安全性？有人說：“安全系數(shù)n越大，零件工作時便越安全可靠?！?，你怎樣認(rèn)識這句話？答：傳統(tǒng)的強(qiáng)度設(shè)計(jì)采用= 0.2/n ，都是假設(shè)材料是均勻無缺陷的，而實(shí)際上材料中存在著既存或后生的微小宏觀裂紋，因此在實(shí)際的強(qiáng)度設(shè)計(jì)中還應(yīng)考慮材料抵抗脆性斷裂的力學(xué)性能指標(biāo)斷裂韌度（KI），只考慮許用應(yīng)力= 0.2/n是不能保證零件的安全性的?！皀越大，零件越安全”也是不對的，因?yàn)? 0.2/n,n增大就會使降低而犧牲材料的強(qiáng)度，將塑性和韌性取大一些，導(dǎo)致偏低而零件的尺寸與重量增加，浪費(fèi)了原材料。 111 一般認(rèn)為鋁、銅合金的耐蝕性優(yōu)于普通鋼鐵材料，試分析在潮濕性環(huán)境下鋁與銅的接觸面上發(fā)生腐蝕現(xiàn)象的原因。 答：潮濕環(huán)境下鋁與銅的接觸面上會發(fā)生電化學(xué)腐蝕，因?yàn)檫@時鋁與銅的接觸面因電極電位不同存在著電極電位差而發(fā)生電化學(xué)腐蝕。 第二章作業(yè)21常見的金屬晶體結(jié)構(gòu)有哪幾種？它們的原子排列和晶格常數(shù)有什么特點(diǎn)？ Fe、 Fe、Al、Cu、Ni、Cr、V、Mg、Zn各屬何種結(jié)構(gòu)？答：常見晶體結(jié)構(gòu)有3種： 體心立方： Fe、Cr、V 面心立方： Fe、Al、Cu、Ni密排六方：Mg、Zn 2-2 已知 Fe的晶格常數(shù)（a=3.6 ）要大于 Fe的晶格常數(shù)（a=2.89 ）,但為什么 Fe冷卻到912轉(zhuǎn)變?yōu)?Fe時體積反而增大？ 答： Fe冷卻到912轉(zhuǎn)變?yōu)?Fe時體積增大，是因?yàn)檗D(zhuǎn)變之后面心立方的 Fe轉(zhuǎn)變?yōu)轶w心立方的 Fe時致密度變小。 Fe Fe晶胞原子數(shù)4 晶胞原子數(shù)2轉(zhuǎn)變之后 Fe的體積為3.633(47.83) 2個 Fe 的體積22.893(48.27)。23 1g Fe在室溫和1000時各含有多少個晶胞？答：Fe在室溫下為體心立方，晶胞原子數(shù)為2，這時1gFe的晶胞數(shù)(1/566.021023)/2=5.381021個在1000時為面心立方，晶胞原子數(shù)為4，這時1gFe的晶胞數(shù)(1/566.021023)/42.691021個24已知銅的原子直徑為2.56 ，求其晶格常數(shù)，并計(jì)算1mm3銅中的原子數(shù)。 答： a = a= = =3.62原子數(shù)4晶胞數(shù)4 8.41019個26 總結(jié)說明實(shí)際金屬晶體材料的內(nèi)部結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。答：實(shí)際金屬晶體材料內(nèi)部存在晶體缺陷： 點(diǎn)缺陷：空位、間隙原子、置換原子 線缺陷：位錯 面缺陷：晶界、亞晶界第三章作業(yè)32 如果其它條件相同，試比較在下列鑄造條件下，所得鑄件晶粒的大?。唤饘倌沧⑴c砂模澆注；高溫澆注與低溫澆注；鑄成薄壁件與鑄成厚壁件；澆注時采用振動與不采用振動；厚大鑄件的表面部分與中心部分。答：晶粒大小：金屬模澆注的晶粒小 低溫澆注的晶粒小 鑄成薄壁件的晶粒小 采用振動的晶粒小 厚大鑄件表面部分的晶粒小33 Si、C、N、Cr、Mn、B等元素在 Fe中各形成哪些固溶體？答：Si、Cr、Mn形成置換固溶體，C、N、B形成間隙固溶體。34間隙固溶體與間隙化合物在晶體結(jié)構(gòu)與性能上有何區(qū)別？舉例說明。 答：間隙固溶體的晶體結(jié)構(gòu)與組成合金的一個金屬組元的結(jié)構(gòu)相同，它是溶質(zhì)原子進(jìn)入金屬溶劑晶格的間隙時形成的固溶體，如：F和A，形成間隙固溶體可以提高金屬的強(qiáng)度和硬度，起到固溶強(qiáng)化的作用。間隙化合物的晶體結(jié)構(gòu)與組元的結(jié)構(gòu)不同，間隙化合物是由H、B、C、N等原子半徑較小的非金屬元素（以X表示）與過渡族金屬元素（以M表示）結(jié)合，且半徑比rX/rM0.59時形成的晶體結(jié)構(gòu)很復(fù)雜的化合物，如Fe3C,間隙化合物硬而脆，塑性差。37 為什么鑄造合金常選用接近共晶成分的合金？為什么要進(jìn)行壓力加工的合金常選用單相固溶體成分的合金？答：共晶成分的合金熔點(diǎn)低，凝固溫度區(qū)間最小，流動性好，適于鑄造。單相固溶體成分的合金強(qiáng)度均勻，塑性好，便于壓力加工。38 為什么鋼錠希望減少柱狀晶區(qū)，而銅錠、鋁錠往往希望擴(kuò)大柱狀晶區(qū)？答：在柱狀晶區(qū)，柱狀晶粒彼此間的界面比較平直，氣泡縮孔很小，組織比較致密。但當(dāng)沿不同方向生長的兩組柱狀晶相遇時，會形成柱晶間界。柱晶間界是雜質(zhì)、氣泡、縮孔較密集地區(qū)，是鑄錠的脆弱結(jié)合面，故鋼錠應(yīng)減少柱狀晶區(qū)，以避免在熱軋時開裂。對塑性好的銅錠、鋁錠不會因熱軋而開裂，故往往希望擴(kuò)大柱狀晶區(qū)。43 冷塑性變形與熱塑性變形后的金屬能否根據(jù)其顯微組織加以區(qū)別？答：可以通過顯微組織來判斷是冷塑性變形還是熱塑性變形，冷塑性變形后的晶粒形狀呈扁平形或長條形，熱塑性變形后的晶粒是等軸晶粒。44 在常溫下為什么細(xì)晶粒金屬強(qiáng)度高，且塑性、韌性也好？試用多晶體塑性變形的特點(diǎn)予以解釋。答：晶粒細(xì)小而均勻，不僅常溫下強(qiáng)度較高，而且塑性和韌性也較好，即強(qiáng)韌性好。 原因是：（1）強(qiáng)度高：Hall-Petch公式。晶界越多，越難滑移。（2）塑性好：晶粒越多，變形均勻而分散，減少應(yīng)力集中。（3）韌性好：晶粒越細(xì)，晶界越曲折，裂紋越不易傳播。45 金屬鑄件能否通過再結(jié)晶退火來細(xì)化晶粒？為什么？答：再結(jié)晶退火必須用于經(jīng)冷塑性變形加工的材料，其目的是改善冷變形后材料的組織和性能。再結(jié)晶退火的溫度較低，一般都在臨界點(diǎn)以下。若對鑄件采用再結(jié)晶退火，其組織不會發(fā)生相變，也沒有形成新晶核的驅(qū)動力(如冷變形儲存能等)，所以不會形成新晶粒，也就不能細(xì)化晶粒。48 鎢在1000變形加工，錫在室溫下變形加工，請說明它們是熱加工還是冷加工（鎢熔點(diǎn)是3410，錫熔點(diǎn)是232）？答：W、Sn的最低再結(jié)晶溫度分別為: TR(W) =（0.40.5)(3410+273)273 =（12001568）()1000 TR(Sn) =（0.40.5)(232+273)273 =（-71-20）() 25所以W在1000時為冷加工，Sn在室溫下為熱加工思考題比較沖擊韌度、斷裂韌度的異同點(diǎn)和它們用來衡量材料韌性的合理性。答：相同點(diǎn)：沖擊韌度和斷裂韌度都反映了材料在塑性變形和斷裂的全過程中吸收能量的能力。不同點(diǎn)：沖擊韌度一般只用來評定中低強(qiáng)度鋼的韌性，僅反映材料在一次大能量沖擊加載條件下的抵抗變形與斷裂的能力，只適用于均勻的無缺陷材料。而斷裂韌度是評定材料抵抗脆性斷裂的力學(xué)性能指標(biāo)，表征了材料抵抗裂紋失穩(wěn)擴(kuò)展的能力。第五章作業(yè)5-4 根據(jù)Fe-Fe3C相圖計(jì)算，室溫下，分別為0.2和1.2的鋼中組織組成物的相對量。(1) =0.2%P%0.77%=0.2% P%=26% ，F(xiàn)%=74%(2) =1.2% P%0.77%+(1-P%)6.69%=1.2% P%=92.7% ，F(xiàn)e3C=7.3%5-5 某倉庫中積壓了許多退火狀態(tài)的碳鋼，由于鋼材混雜不知其化學(xué)成分，現(xiàn)找出一根，經(jīng)金相分析后發(fā)現(xiàn)組織為珠光體和鐵素體，其中珠光體占75。問此鋼的碳含量大約為多少？答： P%0.77%750.770.5775測試題 某碳鋼，相組成中，F(xiàn)93。求：（1）C？屬哪種鋼？（2）組織組成物的百分比？答：（1）C（1F）6.6976.690.4683，屬亞共析鋼（2） =P0.77 ,P60.8，F(xiàn)1P39.2第六章作業(yè)6-2 如下圖所示，T12鋼加熱到Ac1以上，用圖示的各種方法冷卻，分析各自得到的組織。答: a 水中淬火 MFe3Cb 分級淬火 MFe3Cc 油中淬火 MTFe3Cd 等溫淬火 B下Fe3Ce 正火 SFe3Cf 完全退火 PFe3Cg 等溫退火 PFe3C6-3 為改善可加工性，確定下列鋼件的預(yù)備熱處理方法，并指出所得到的組織：（1）20鋼鋼板 （2）T8鋼鋸條 （3）具有片狀滲碳體的T12鋼鋼坯答: (1) 20鋼鋼板：正火 S+F；(2) T8鋼鋸條：球化退火 球狀P；(3) 具有片狀滲碳體的T12鋼鋼坯: 球化退火 球狀PCm6-4 將同一棒料上切割下來的4快45鋼試樣，同時加熱到850，然后分別在水、油、爐、空氣中冷卻，說明：各是何種熱處理工藝？各獲得什么組織？排列一下硬度的大小順序。答：(1) 水冷：淬火 M(2) 油冷：淬火 M+T(3) 爐冷：退火 P+F(4) 空冷：正火 S+F硬度順序：(1)(2) (4) (3)6-5 殘留奧氏體對鋼淬火后的性能有何影響？用什么方法可以減少殘留奧氏體的數(shù)量？答: 殘留奧氏體不僅降低了淬火鋼的硬度和耐磨性，而且在工件的長期使用過程中，殘留奧氏體還會發(fā)生轉(zhuǎn)變，使工件形狀尺寸變化，降低工件尺寸精度。 用“冷處理”可以減少殘留奧氏體的數(shù)量。6-9 倉庫中有45鋼、38CrMoAlA鋼和20CrMnTi鋼，它們都可以用來制造齒輪，為了滿足齒輪的使用要求，問各應(yīng)進(jìn)行何種熱處理？并比較它們經(jīng)熱處理后在組織和性能上的不同。答: (1) 45鋼：先調(diào)質(zhì)，感應(yīng)加熱表面淬火低溫回火 組織：表層M回,心部S回 (2) 38CrMoAlA：先調(diào)質(zhì)，后氮化 組織：表層氮化組織，心部S回 (3) 20CrMnTi：滲碳，淬火低溫回火 組織： M回少量AR ,心部FP6-10 某一用45鋼制造的零件，其加工路線如下：備料鍛造正火粗機(jī)械加工調(diào)質(zhì)精機(jī)械加工高頻感應(yīng)加熱淬火低溫回火磨削，請說明各熱處理工序的目的及熱處理后的組織。答：正火目的:消除鍛造應(yīng)力,改善切削加工性,同時均勻組織,細(xì)化晶粒,為后續(xù)熱處理作組織準(zhǔn)備。組織: 晶粒均勻細(xì)小的F和S。調(diào)質(zhì)目的:提高塑性、韌性,使零件獲得較好的綜合力學(xué)性能。組織: S回。高頻感應(yīng)加熱淬火目的:提高工件表面的硬度和耐磨性,而心部仍保持良好的塑性和韌性。低溫回火目的:降低內(nèi)應(yīng)力和脆性。表層組織: M回，心部組織：S回。6-12選擇下列零件的熱處理方法，并編寫簡明的工藝路線（各零件均選用鍛造毛坯，并且鋼材具有足夠的淬透性）：（1）某機(jī)床變速箱齒輪（模數(shù)m=4），要求齒面耐磨，心部強(qiáng)度和韌性要求不高，材料選用45鋼；（2）某機(jī)床主軸，要求有良好的綜合機(jī)械性能，軸徑部分要求耐磨（HRC 50-55），材料選用45鋼；（3）鏜床鏜桿，在重載荷下工作，精度要求極高，并在滑動軸承中運(yùn)轉(zhuǎn)，要求鏜桿表面有極高的硬度，心部有較高的綜合機(jī)械性能，材料選用38CrMoALA。（4）M12絲錐，要求刃部硬度為6062HRC，柄部硬度為3040HRC，材料選用T12A。答: 45鋼機(jī)床變速箱齒輪: 下料鍛造正火粗加工調(diào)質(zhì)精加工超音頻感應(yīng)加熱淬火+低溫回火精磨成品；45鋼機(jī)床主軸: 下料鍛造正火粗加工調(diào)質(zhì)精加工表面淬火+低溫回火精磨成品；38CrMoAlA鏜床鏜桿: 下料鍛造退火粗加工調(diào)質(zhì)精加工氮化研磨成品；T12A絲錐: 鍛造球化退火機(jī)加工淬火低溫回火柄部鹽浴加熱快速退火精加工。測試題：有5根直徑為10mm的45鋼圓棒，都先經(jīng)（1. 840加熱淬火、2. 760加熱淬火、3.調(diào)質(zhì)），然后分別加熱到（1）1100；（2）840；（3）760；（4）550；（5）180，再水冷至室溫后各得到什么組織？為什么？答：1. 840加熱淬火（1）1100 粗大M (過熱淬火)（2）840 M (重新淬火)（3）760 M+F （不完全淬火）（4）550 S回 （淬火后高溫回火）（5）180 M回 （淬火后低溫回火）2. 760加熱淬火 （1）1100 粗大M (過熱淬火)（2）840 M (淬火)（3）760 M+F （不完全淬火）（4）550 S回F （淬火后高溫回火）（5）180 M回F （淬火后低溫回火）3. 調(diào)質(zhì) （1）1100 粗大M (過熱淬火)（2）840 M (重新淬火)（3）760 M+F （不完全淬火）（4）550 S回 （不變）（5）180 S回 （不變）27.調(diào)質(zhì)處理后的40鋼齒輪，經(jīng)高頻感應(yīng)加熱后的溫度T分布如下圖所示。試分析高頻感應(yīng)加熱水淬后，輪齒由表面到中心各區(qū)（、）的組織。答： M MF - S回28.確定下列鋼件的退火方法，并指出退火目的及退火后的組織：（1）經(jīng)冷軋后的15鋼鋼板，要求降低硬度；（2）ZG35的鑄造齒輪；（3）鍛造過熱后的60鋼鍛坯；（4）改善T12鋼的切削加工性能。答: （1）再結(jié)晶退火, 目的：細(xì)化晶粒，均勻組織，使變形晶粒重新轉(zhuǎn)變?yōu)榈容S晶粒，以消除加工硬化現(xiàn)象，降低了硬度，消除內(nèi)應(yīng)力。得到P+F（P為等軸晶）； （2）去應(yīng)力退火, 目的：消除（鑄造）內(nèi)應(yīng)力。得到P+F；（3）重結(jié)晶退火（完全退火、等溫退火）, 目的：細(xì)化晶粒，均勻組織，消除內(nèi)應(yīng)力，降低硬度，改善切削加工性。得到P+F；（4）球化退火, 目的：使片狀滲碳體變?yōu)榍驙顫B碳體，以降低硬度，均勻組織、改善切削加工性。得到顆粒狀P+Fe3C。29.說明直徑為10mm的45鋼試樣分別經(jīng)下列溫度加熱：700、760、840、1100，保溫后在水中冷卻得到的室溫組織。答：30.兩個碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1.2的碳鋼薄試樣，分別加熱到780和900，保溫相同時間奧氏體化后，以大于淬火臨界冷卻速度的速度冷卻至室溫。試分析：（1）哪個溫度加熱淬火后馬氏體晶粒較粗大？（2）哪個溫度加熱淬火后馬氏體碳含量較多？（3）哪個溫度加熱淬火后殘余奧氏體較多？（4）哪個溫度加熱淬火后未溶滲碳體較多？（5）你認(rèn)為哪個溫度加熱淬火合適？為什么？答：（1）900（2）900（3）900（4）780（5）780，綜上所述此溫度淬火后得到均勻細(xì)小的M+顆粒狀Cm+AR的混合組織，使鋼具有最大的硬度和耐磨性。42.用T10鋼制造形狀簡單的車刀，其工藝路線為：鍛造熱處理機(jī)加工熱處理磨加工。（1）寫出其中熱處理工序的名稱及作用。（2）制定最終熱處理（磨加工前的熱處理）的工藝規(guī)范，并指出車刀在使用狀態(tài)下的顯微組織和大致硬度。答：（1）球化退火，作用：利于切削加工，得到球狀珠光體，均勻組織，細(xì)化晶粒，為后面淬火處理作組織準(zhǔn)備。淬火低溫回火，作用：使零件獲得較高的硬度、耐磨性和韌性，消除淬火內(nèi)應(yīng)力，穩(wěn)定組織和尺寸。（2）工藝規(guī)范：760水淬200回火；顯微組織： M回+Cm，大致硬度：60HRC。第七章作業(yè)72 分析15CrMo、40CrNiMo、W6Mo5Cr4V2和1Cr17Mo2Ti鋼中Mo元素的主要作用。答：Mo元素的主要作用：（1）15CrMo:提高耐熱性（2）40CrNiMo:防止高溫回火脆性（3）W6Mo5Cr4V2:提高熱硬性（4）1Cr17Mo2Ti:提高耐蝕性73 請給出凸輪的三種不同設(shè)計(jì)方案（材料及相應(yīng)的處理工藝），并說明各自的特點(diǎn)。答：（1）滲碳鋼：先滲碳，后淬火低溫回火 （2）中碳鋼：表面淬火低溫回火 （3）中碳鋼：氮化 （4）灰鑄鐵：表面淬火75 為普通自行車的下列零件選擇其合適材料：鏈條；座位彈簧；大梁；鏈條罩；前軸。答：（1）鏈條： 20鋼 （2）座位彈簧：65鋼 （3）大梁： Q235 （4）鏈條罩： 08F （5）前軸： 45鋼77 某廠用45MnSiV生產(chǎn)高強(qiáng)韌性鋼筋，現(xiàn)該鋼無貨，但庫房尚有15、25MnSi、65Mn、9SiCr鋼，試問這四種鋼中有無可代替上述45MnSiV鋼筋的材料？若有，應(yīng)怎樣進(jìn)行熱處理？其代用的理論依據(jù)是什么？答：25MnSi可代替45MnSiV，15鋼、65Mn和9SiCr不能代替。25MnSi熱處理：正火 理論依據(jù)：得到SF78 試比較T9、9SiCr、W6Mo5Cr4V2作為切削刀具材料的熱處理、力學(xué)性能特點(diǎn)及適用范圍，并由此得出一般性結(jié)論。答：T9的熱處理：淬火低溫回火。力學(xué)性能：硬度高，韌性中等，無熱硬性，綜合力學(xué)性能欠佳。適用范圍：用于尺寸不大，形狀簡單，要求不高的低速切削工具。9SiCr熱處理：淬火低溫回火。力學(xué)性能：硬度和耐磨性良好，無熱硬性，綜合力學(xué)性能優(yōu)于T9。適用范圍：用于制造尺寸較大，形狀復(fù)雜，受力要求較高，切削速度不高的刀具。79 從Cr12Cr12MoVCr4W2MoV的演變過程，談?wù)劺渥髂＞咪摰某煞?、組織、使用性能及應(yīng)用之間的關(guān)系。 答：Cr12的碳含量為22.3，屬萊氏體鋼，具有優(yōu)良的淬透性和耐磨性，但韌性較差，應(yīng)用正逐步減少。Cr12MoV的碳含量為1.451.70，在保持Cr12鋼優(yōu)點(diǎn)的基礎(chǔ)上，其韌性得以改善，并具有一定的熱硬性，在用于對韌性不足而易于開裂崩刃的模具上時，已取代Cr12鋼。Cr4W2MoV的碳含量為1.01.25,韌性明顯改善，綜合力學(xué)性能較佳，用于代替Cr12型鋼制造易崩刃開裂的冷作模具。綜上所述，隨著三種鋼碳含量的降低，韌性逐漸改善。711 試全面分析選定一塑料模具材料時應(yīng)考慮的主要因素。答：要根據(jù)塑料制品的種類、形狀、尺寸大小與精度以及模具使用壽命和制造周期來選用鋼材。712 一般而言，奧氏體不銹鋼具有優(yōu)良的耐蝕性，試問它是否在所有的處理狀態(tài)和使用環(huán)境均是如此？為什么？由此得出一般性結(jié)論。答：奧氏體不銹鋼只有在固溶狀態(tài)下，組織為單一奧氏體時才具有耐蝕性。如：奧氏體不銹鋼在450850范圍加熱時，晶界上會析出碳化物，發(fā)生晶間腐蝕。718 機(jī)床的機(jī)身、床腳和箱體為什么宜采用灰鑄鐵制造？能否用鋼板焊接制造？試就兩者的實(shí)用性和經(jīng)濟(jì)性作簡要的比較。答：機(jī)床的機(jī)身、床腳和箱體之所以宜采用灰鑄鐵鑄造，是因?yàn)榛诣T鐵減震性能好，若用鋼板焊接制造，減震性能不夠，成本高，不經(jīng)濟(jì)。719 為什么可鍛鑄鐵適宜制造壁厚較薄的零件？而球墨鑄鐵卻不宜制造壁厚較薄的零件？答：可鍛鑄鐵是由白口鑄鐵經(jīng)石墨化退火得到的，有良好的塑性韌性，經(jīng)過不同的熱處理工藝，可鍛鑄鐵可獲得不同的基體組織，可滿足各種零件的特殊性能要求，故可鍛鑄鐵適合制造壁厚較薄零件。而球墨鑄鐵在制造過程中要加入球化劑，而球化劑以鎂為主，鎂的存在容易生成滲碳體，白口傾向嚴(yán)重，故球墨鑄鐵不適合制造壁厚較薄零件。720 為下列零件或構(gòu)件確定主要性能要求、適用材料及簡明工藝路線。機(jī)床絲杠；大型橋梁；載重汽車連桿；載重汽車連桿鍛模；機(jī)床床身；加熱爐爐底板；汽輪機(jī)葉片；鋁合金門窗擠壓模；汽車外殼；手表外殼答：機(jī)床絲杠 性能要求：強(qiáng)度高，耐磨，綜合力學(xué)性能好。適用材料：38CrMoAlA工藝路線：下料鍛造退火粗加工調(diào)質(zhì)精加工氮化研磨成品大型橋梁 性能要求：強(qiáng)度高，具有足夠的塑性、韌性、良好的焊接性和冷熱塑性加工性能適用材料：Q420工藝路線：載重汽車連桿 性能要求：高的強(qiáng)度、韌性和耐沖擊性能適用材料：40Cr工藝路線：載重汽車連桿鍛模 性能要求：高的硬度、耐磨性和熱疲勞性能適用材料：5CrNiMo工藝路線：機(jī)床床身 性能要求：良好的減震性和鑄造性能適用材料：HT150工藝路線：加熱爐爐底板 性能要求：良好的耐熱性適用材料：耐熱鑄鐵：RTCr2工藝路線：汽輪機(jī)葉片 性能要求：良好的耐熱性、塑性、韌性、焊接性、抗疲勞性能適用材料：熱強(qiáng)鋼:1Cr13,2Cr13工藝路線：鋁合金門窗擠壓模 性能要求：良好的韌性、耐熱性和抗疲勞性能適用材料：4Cr5MoSiV工藝路線：汽車外殼 性能要求：良好的塑性韌性適用材料：08F工藝路線：手表外殼 性能要求：良好的耐蝕性，耐磨性適用材料：3Cr13工藝路線：第八章作業(yè)81 鋁合金的熱處理強(qiáng)化和鋼的淬火強(qiáng)化有何不同？答：鋁合金熱處理的主要工藝方法有退火、淬火和時效。退火 鋁合金的退火有下列幾種：（1）再結(jié)晶退火 在再結(jié)晶溫度以上保溫一段時間后空冷，用于消除變形工件的加工硬化，提高塑性，以便繼續(xù)進(jìn)行成形加工。（2）低溫退火 目的是消除內(nèi)應(yīng)力，適當(dāng)增加塑性，通常在180300保溫后空冷。（3）均勻化退火 目的是消除鑄錠或鑄件的成分偏析及內(nèi)應(yīng)力，提高塑性，通常在高溫長時間保溫后空冷。淬火（固溶處理） 將鋁合金加熱到固溶線以上保溫后快冷，使第二項(xiàng)來不及析出，得不到過飽和不穩(wěn)定單一固溶體。淬火后鋁合金的強(qiáng)度和硬度不高，具有很好的塑性。時效 將淬火后鋁合金在室溫或低溫加熱下保溫一段時間，隨時間延長，其強(qiáng)度、硬度顯著升高而塑性降低的現(xiàn)象，稱為時效。 鋼的淬火強(qiáng)化是將鋼加熱到Ac3或Ac1以上某一溫度以適當(dāng)速度冷卻，獲得馬氏體或下貝氏體組織，從而使鋼具有較高的力學(xué)性能。第九章作業(yè)92 簡述高分子化合物的力學(xué)性能和物理化學(xué)性能特點(diǎn)。答：一、高分子化合物的力學(xué)性能（一）高彈性 （二）粘滯性 1.蠕變和應(yīng)力松弛2.滯后和內(nèi)耗（三）強(qiáng)度和斷裂1.強(qiáng)度2.斷裂3.韌性 （四）耐磨性二、高分子化合物的物理化學(xué)性能（一）電化學(xué)性能（二）熱性能（三）化學(xué)穩(wěn)定性93 什么是高聚物的老化？如何防止老化？高聚物改性方法有哪些？答：高分子化合物在長期存放和實(shí)用過程中，由于受光、熱、氧、機(jī)械力、化學(xué)介質(zhì)和微生物等因素的長期作用，性能逐漸變差，如變硬、變脆、變色，直到失去使用價值的過程稱為老化。防止老化的措施主要有以下方法：對高聚物改性，改變大分子的結(jié)構(gòu)，提高其穩(wěn)定性；進(jìn)行表面處理，在材料表面鍍上一層金屬或噴涂一層耐老化涂料，隔絕材料與外界的接觸；加入各種穩(wěn)定劑，如熱穩(wěn)定劑，抗氧化劑等。高分子材料的改性方法：（一）填充改性（二）增強(qiáng)改性（三）共混改性（四）化學(xué)改性第十章作業(yè)101 陶瓷材料的顯微組織結(jié)構(gòu)包括哪三相？它們對陶瓷的性能有何影響？答：陶瓷材料是多相多晶材料，一般由晶相、玻璃相和氣相組成。其顯微結(jié)構(gòu)是由原料、組成和制造工藝所決定的。晶相是陶瓷材料的主要組成相，是化合物或固溶體。晶相分為主晶相、次晶相和第三晶相等主晶相對陶瓷材料的性能起決定性的作用玻璃相是一種低熔點(diǎn)的非晶態(tài)固相。它的作用是粘接晶相，填充晶相間的空隙，提高致密度，降低燒結(jié)溫度，抑制晶粒長大等。氣相（氣孔）是指陶瓷孔隙中的氣體。陶瓷的性能受氣孔的含量、形狀、分布等的影響。氣孔會降低陶瓷的硬度，增大介電損耗，降低絕緣性，降低致密性，提高絕熱性和抗振性。107 比較T10A、W6Mo5Cr4V2、YG8刀具材料在使用狀態(tài)的組織和主要性能特點(diǎn)。答：T10A屬于過共析鋼，淬火后鋼中有未熔的過剩碳化物，增加鋼的耐磨性。適用于制造工作時不變熱的工具。W6Mo5Cr4V2屬鎢鋁系高速鋼,其碳化物分布的均勻性、韌性和高溫塑性均超過W18Cr4V，但是，耐磨性比W18Cr4V略差，切削性能則大致相同。這一鋼種目前我國主要用于熱軋刀具（如麻花鉆），也可用于制作大尺寸刀具。YG8 鎢鈷類硬質(zhì)合金，由W