機(jī)械工程材料練習(xí)題

1、機(jī)械工程材料練習(xí)題第一章工程材料的力學(xué)性能1 .畫(huà)出低碳鋼力一伸長(zhǎng)曲線，并簡(jiǎn)述拉伸變形的幾個(gè)階段。2 .有一鋼試樣，其直徑為10mm,標(biāo)距長(zhǎng)度為50mm,當(dāng)拉伸力達(dá)到18840N時(shí)試樣產(chǎn)生屈服現(xiàn)象； 拉伸力加至36110N時(shí)，試樣產(chǎn)生頸縮現(xiàn)象，然后被拉斷；拉斷后標(biāo)距長(zhǎng)度為73mm,斷裂處直徑為6.7mm,求試樣的屈服強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度、伸長(zhǎng)率和斷面收縮率。3 .區(qū)分下列各組常用機(jī)械性能指標(biāo)的物理意義（1） os 和由；（2）8 和ak; （3） HB 和 HRC。4 .有一碳鋼制支架剛性不足，有人要用熱處理強(qiáng)化方法；有人要另選合金鋼；有人要改變零件 的截面形狀來(lái)解決。哪種方法合理？為什么？第二章工

2、程材料的基本知識(shí)第一部分 金屬的晶體結(jié)構(gòu)與純金屬的結(jié)晶1 .常見(jiàn)的金屬晶體結(jié)構(gòu)有哪幾種？ a -Fe、丫 Fe、Al、Cu、Ni、Pb、Cr、V、Mg、Zn各 屬何種晶體結(jié)構(gòu)，分別指出其配位數(shù)、致密度、晶胞原子數(shù)、晶胞原子半徑。2 .配位數(shù)和致密度可以用來(lái)說(shuō)明哪些問(wèn)題？3 .晶面指數(shù)和晶向指數(shù)有什么不同？4 .為何單晶體具有各向異性，而多晶體在一般情況下不顯示出各向異性？5 .過(guò)冷度與冷卻速度有何關(guān)系？它對(duì)金屬結(jié)晶過(guò)程有何影響？對(duì)鑄件晶粒大小有何影響？6 .金屬結(jié)晶的基本規(guī)律是什么？晶核的形成率和成長(zhǎng)率受到哪些因素的影響？7 .在鑄造生產(chǎn)中，采用哪些措施控制晶粒大小？在生產(chǎn)中如何應(yīng)用變質(zhì)處理？

3、第二部分 合金的相結(jié)構(gòu)與合金的結(jié)晶1 .指出下列名詞的主要區(qū)別：1）置換固溶體與間隙固溶體；2）相組成物與組織組成物；2 .試述固溶強(qiáng)化、加工硬化和彌散強(qiáng)化的強(qiáng)化原理，并說(shuō)明三者的區(qū)別.3 .固溶體和金屬間化合物在結(jié)構(gòu)和性能上有什么主要差別？4 .何謂共晶反應(yīng)、包晶反應(yīng)和共析反應(yīng)？式比較這三種反應(yīng)的異同點(diǎn).5 .二元合金相圖表達(dá)了合金的哪些關(guān)系？6 .已知A （熔點(diǎn)600C）與B（500C）在液態(tài)無(wú)限互溶；在固態(tài) 300c時(shí)A溶于B的最大溶解 度為30% ,室溫時(shí)為10%,但B不溶于A;在300c時(shí)，含40% B的液態(tài)合金發(fā)生共晶反應(yīng)?，F(xiàn)要求：1）作出A-B合金相圖；2）分析20% A,45%

4、A,80%A等合金的結(jié)晶過(guò)程，并確定室溫下的組織組成物和相組成物的相 對(duì)量。7 .某合金相圖如圖所示。1）試標(biāo)注一空白區(qū)域中存在相的名稱(chēng)；2）指出此相圖包括哪幾種轉(zhuǎn)變類(lèi)型；3）說(shuō)明合金I的平衡結(jié)晶過(guò)程及室溫下的顯微組織。8 .有形狀、尺寸相同的兩個(gè) Cu-Ni合金鑄件，一個(gè)含 90% Ni ,另一個(gè)含 50% Ni,鑄后自然冷 卻，問(wèn)哪個(gè)鑄件的偏析較嚴(yán)重？第三部分鐵碳合金1 .試畫(huà)出純鐵的結(jié)晶冷卻曲線和晶體結(jié)構(gòu)變化圖。2 .為彳f么丫-Fe和a-Fe的比容不同？ 一塊質(zhì)量一定的鐵發(fā)生（丫 -Fe -Fe ）轉(zhuǎn)變時(shí)，其體積如 何變化？3 .何謂鐵素體（F）,奧氏體（A）,滲碳體（Fe3C）,珠光

5、體（P）,萊氏體（Ld） ?它們的結(jié)構(gòu)、組 織形態(tài)、性能等各有何特點(diǎn)？4 .Fe-Fe3c合金相圖有何作用？在生產(chǎn)實(shí)踐中有何指導(dǎo)意義？又有何局限性？5 .畫(huà)出 Fe-Fe3c相圖，指出圖中 S、C、E、P、N、G 及GS、SE、PQ、PSK各點(diǎn)、線 的意義，并標(biāo)出各相區(qū)的相組成物和組織組成物。6 .簡(jiǎn)述Fe-Fe3c相圖中三個(gè)基本反應(yīng)：包晶反應(yīng)，共晶反應(yīng)及共析反應(yīng)，寫(xiě)出反應(yīng)式，標(biāo)出含碳量及溫度。7 .亞共析鋼、共析鋼和過(guò)共析鋼的組織有何特點(diǎn)和異同點(diǎn)。8 .分析含碳量分別為0.20%、0.60%、0.80%、1.0%的鐵碳合金從液態(tài)緩冷至室溫時(shí)的結(jié)晶過(guò)程和室溫組織.9 .指出下列名詞的主要區(qū)別：

6、一次滲碳體、二次滲碳體、三次滲碳體、共晶滲碳體與共析滲碳體10 .根據(jù)Fe-Fe3c相圖，計(jì)算：1）室溫下，含碳 0.6%的鋼中珠光體和鐵素體各占多少；2）室溫下，含碳 1.2%的鋼中珠光體和二次滲碳體各占多少；3）鐵碳合金中，二次滲碳體和三次滲碳體的最大百分含量。11某工廠倉(cāng)庫(kù)積壓了許多碳鋼（退火狀態(tài)），由于鋼材混雜，不知道鋼的化學(xué)成分，現(xiàn)找出其中一根，經(jīng)金相分析后，發(fā)現(xiàn)其組織為珠光體+ 鐵素體，其中鐵素體占80% ，問(wèn)此鋼材的含碳量大約是多少？12對(duì)某退火碳素鋼進(jìn)行金相分析，其組織的相組成物為鐵素體+滲碳體（粒狀） ，其中滲碳體占 18% ，問(wèn)此碳鋼的含碳量大約是多少？13對(duì)某退火碳素鋼進(jìn)

7、行金相分析，其組織為珠光體+ 滲碳體（網(wǎng)狀） ，其中珠光體占 93% ，問(wèn)此碳鋼的含碳量大約為多少？14 根據(jù)Fe-Fe3C 相圖，說(shuō)明產(chǎn)生下列現(xiàn)象的原因：1 ）含碳量為 1.0% 的鋼比含碳量為 0.5% 的鋼硬度高；2）在室溫下，含碳0.8% 的鋼其強(qiáng)度比含碳1.2% 的鋼高；3）在1100，含碳0.4% 的鋼能進(jìn)行鍛造，含碳4.0% 的生鐵不能鍛造；4）綁軋物件一般用鐵絲（鍍鋅低碳鋼絲），而起重機(jī)吊重物卻用鋼絲繩（用 60 、 65 、 70 、75 等鋼制成）；5）鉗工鋸T8 ， T10,T12 等鋼料時(shí)比鋸 10,20 鋼費(fèi)力，鋸條容易磨鈍；6）鋼適宜于通過(guò)壓力加工成形，而鑄鐵適宜于

8、通過(guò)鑄造成形。第三章 金屬的塑性變形與再結(jié)晶1 產(chǎn)生加工硬化的原因是什么？加工硬化在金屬加工中有什么利弊？2 劃分冷加工和熱加工的主要條件是什么？答：主要是再結(jié)晶溫度。在再結(jié)晶溫度以下進(jìn)行的壓力加工為冷加工，產(chǎn)生加工硬化現(xiàn)象；反之為熱加工，產(chǎn)生的加工硬化現(xiàn)象被再結(jié)晶所消除。3為什么細(xì)晶粒鋼強(qiáng)度高，塑性，韌性也好？4金屬經(jīng)冷塑性變形后，組織和性能發(fā)生什么變化？5 分析加工硬化對(duì)金屬材料的強(qiáng)化作用？6 已知金屬鎢、鐵、鉛、錫的熔點(diǎn)分別為3380、1538、327、232，試計(jì)算這些金屬的最低再結(jié)晶溫度， 并分析鎢和鐵在1100下的加工、鉛和錫在室溫（ 20）下的加工各為何種加工？7在制造齒輪時(shí)，有

9、時(shí)采用噴丸法（即將金屬丸噴射到零件表面上）使齒面得以強(qiáng)化。試分析強(qiáng)化原因。答： 高速金屬丸噴射到零件表面上， 使工件表面層產(chǎn)生塑性變形， 形成一定厚度的加工硬化層，使齒面的強(qiáng)度、硬度升高。第四章 鋼 的 熱 處 理1 .指出 A1、 A3、 Acm ；AC1 、 AC3、 Accm ； Ar1、 Ar3、 Arcm 各臨界點(diǎn)的意義。2 .珠光體類(lèi)型組織有哪幾種？它們?cè)谛纬蓷l件、組織形態(tài)和性能方面有何特點(diǎn)？3 .馬氏體組織有哪幾種基本類(lèi)型？它們?cè)诮M織形態(tài)、 性能有何特點(diǎn)？馬氏體的硬度與含碳量關(guān)系如何？4 .何謂等溫冷卻及連續(xù)冷卻？試?yán)L出奧氏體這兩種冷卻方式的示意圖。5 .試比較共析碳鋼過(guò)冷奧氏體

10、等溫轉(zhuǎn)變曲線與連續(xù)轉(zhuǎn)變曲線的異同點(diǎn)。6 .淬火臨界冷卻速度Vk 的大小受哪些因素影響？它與鋼的淬透性有何關(guān)系？7 .將西mm的T8鋼加熱至760c并保溫足夠時(shí)間，問(wèn)采用什么樣的冷卻工藝可得到如下組織：珠光體，索氏體，屈氏體，上貝氏體，下貝氏體，屈氏體+ 馬氏體，馬氏體+ 少量殘余奧氏體；在C 曲線上描出工藝曲線示意圖。8 .何謂球化退火？為什么過(guò)共析鋼必須采用球化退火而不采用完全退火？9 .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(guò)熱后的60 鋼鍛坯；4 ）具有片狀滲碳體的T12 鋼坯；10 .正

11、火與退火的主要區(qū)別是什么？生產(chǎn)中應(yīng)如何選擇正火及退火？11 .指出下列零件的鍛造毛坯進(jìn)行正火的主要目的及正火后的顯微組織：（ 1） 20 鋼齒輪（2） 45鋼小軸 （ 3） T12 鋼銼刀12 .一批45鋼試樣（尺寸 15*10mm）,因其組織、晶粒大小不均勻，需采用退火處理。擬采用以下幾種退火工藝；（ 1）緩慢加熱至700，保溫足夠時(shí)間，隨爐冷卻至室溫；（ 2）緩慢加熱至840，保溫足夠時(shí)間，隨爐冷卻至室溫；（ 3）緩慢加熱至1100，保溫足夠時(shí)間，隨爐冷卻至室溫；問(wèn)上述三種工藝各得到何種組織？若要得到大小均勻的細(xì)小晶粒，選何種工藝最合適？13 .亞共析碳鋼及過(guò)共析碳鋼淬火加熱溫度應(yīng)如何選擇

12、？試從獲得的組織及性能等方面加以說(shuō)明。14 .常用的淬火方法有哪幾種？說(shuō)明它們的主要特點(diǎn)及其應(yīng)用范圍。15 .說(shuō)明45鋼試樣（10mm）經(jīng)下列溫度加熱、保溫并在水中冷卻得到的室溫組織：700C , 760 C ,840，1100。16 .有兩個(gè)含碳量為1.2%的碳鋼薄試樣，分別加熱到780和860并保溫相同時(shí)間，使之達(dá)到平衡狀態(tài)，然后以大于V K 的冷卻速度至室溫。試問(wèn)：（ 1）哪個(gè)溫度加熱淬火后馬氏體晶粒較粗大？（ 2）哪個(gè)溫度加熱淬火后馬氏體含碳量較多？（ 3）哪個(gè)溫度加熱淬火后殘余奧氏體較多？（ 4）哪個(gè)溫度加熱淬火后未溶碳化物較少？（ 5）你認(rèn)為哪個(gè)溫度加熱淬火后合適？為什么？17 .

13、指出下列工件的淬火及回火溫度，并說(shuō)明其回火后獲得的組織和大致的硬度：（ 1） 45 鋼小軸（要求綜合機(jī)械性能） ；（ 2） 60 鋼彈簧；（ 3） T12 鋼銼刀。18 .淬透性與淬硬層深度兩者有何聯(lián)系和區(qū)別？影響鋼淬透性的因素有哪些？影響鋼制零件淬硬層深度的因素有哪些？19 .怎樣表示鋼的淬透性值。20 .回火的目的是什么？常用的回火操作有哪幾種？指出各種回火操作得到的組織、性能及其應(yīng)用范圍。21 .表面淬火的目的是什么？常用的表面淬火方法有哪幾種？比較它們的優(yōu)缺點(diǎn)及應(yīng)用范圍。并說(shuō)明表面淬火前應(yīng)采用何種預(yù)先熱處理。22 .化學(xué)熱處理包括哪幾個(gè)基本過(guò)程？常用的化學(xué)熱處理方法有哪幾種？23 .試

14、述一般滲碳件的工藝路線。24 .擬用 T10 制造形狀簡(jiǎn)單的車(chē)刀，工藝路線為：鍛造熱處理機(jī)加工熱處理磨加工（ 1） 試寫(xiě)出各熱處理工序的名稱(chēng)并指出各熱處理工序的作用；（ 2） 指出最終熱處理后的顯微組織及大致硬度；（ 3） 制定最終熱處理工藝規(guī)定（溫度、冷卻介質(zhì)）25 .選擇下列零件的熱處理方法，并編寫(xiě)簡(jiǎn)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，

15、在重載荷下工作，精度要求極高，并在滑動(dòng)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 。26 .某型號(hào)柴油機(jī)的凸輪軸，要求凸輪表面有高的硬度（ HRC50 ） ，而心部具有良好的韌性（ Ak40J ） ， 原采用 45 鋼調(diào)質(zhì)處理再在凸輪表面進(jìn)行高頻淬火， 最后低溫回火， 現(xiàn)因工廠庫(kù)存的45 鋼已用完，只剩15 鋼，擬用 15 鋼代替。試說(shuō)明：（ 1）原45 鋼各熱處理工序的作用；（ 2）改用15 鋼后，應(yīng)按原熱處理工序進(jìn)行能否滿足性能要求？為什么？（ 3）改用15 鋼后，為達(dá)到所要求的性能，在心部強(qiáng)度足夠的前提下采用何種熱處理工藝？27 .有甲、

16、乙兩種鋼，同時(shí)加熱至1150 ，保溫兩小時(shí)，經(jīng)金相顯微組織檢查，甲鋼奧氏體晶粒度為 3 級(jí)，乙鋼為 6 級(jí)。由此能否得出結(jié)論：甲鋼是本質(zhì)粗晶粒鋼，而乙鋼是本質(zhì)細(xì)晶粒鋼？28 .鋼獲得馬氏體組織的條件是什么？與鋼的珠光體相變及貝氏體相變比較，馬氏體相變有何特點(diǎn)？29 .說(shuō)明共析鋼C 曲線各個(gè)區(qū),各條線的物理意義，并指出影響C 曲線形狀和位置的主要因素。第五章 金屬材料1 下列牌號(hào)是何材料？說(shuō)明其符號(hào)、數(shù)字所代表的意義、常用的熱處理方法及使用狀態(tài)下的顯微組織： Q235、 Q345（ 16Mn） 、 45、 60、 15Mn、 65Mn、 Tl2、 20Cr、 20CrMnTi 、 40Cr、 4

17、0CrNiMo 、 60Si2Mn、 GCrl5、 9SiCr、 W18Cr4V、 1Cr18Ni9Ti 、 3Cr13、 ZGMn13 、 38CrMoAlA 、 CrWMn 、 Cr12MoV、5CrMnMo2 直徑為 25mm 的 40CrNiMo 棒料毛坯，經(jīng)正火處理后硬度高很難切削加工，這是什么原因？試設(shè)計(jì)一個(gè)最簡(jiǎn)單的熱處理方法以提高其機(jī)械加工性能。3 汽車(chē)、 拖拉機(jī)變速箱齒輪和汽車(chē)后橋齒輪多半用滲碳鋼制造， 而機(jī)床變速箱齒輪又多半用中碳（合金）鋼制造，試分析原因何在？4 . 在材料庫(kù)中存有：40MnB、GCr15 T13、60Si2Mn?，F(xiàn)在要制作錘刀、齒輪、滾動(dòng)軸承、彈簧，試選用

18、材料，并說(shuō)明應(yīng)采用何種熱處理方法及使用狀態(tài)下的顯微組織。5 . W18Cr4V鋼所制的刃具(如銃刀)的生產(chǎn)工藝路線為：下料-多次鍛造-等溫球化退火-機(jī) 械加工最終熱處理噴砂磨削加工產(chǎn)品檢驗(yàn)。(1)為什么對(duì)鋼 W18Cr4V下料后必須鍛造？(2)鍛后為什么要等溫球化退火？(3)采用的最終熱處理是什么？有何特點(diǎn)？為什么？(4)寫(xiě)出最終熱處理后的組織。6 .車(chē)床主軸在軸頸部位的硬度為5658HRC,其余地方為2024HRC。其加工工藝路線為：鍛造-正火-粗加工-調(diào)質(zhì)-精加工-軸頸表面淬火-低溫回火-磨削加工。試說(shuō)明：(1)主軸應(yīng)采用何種材料？(2)指出以上四種不同熱處理工序的目的和作用。(3)軸頸表面組織和其余地方的組織是什么？7 .要使球墨鑄鐵分別得到珠光體、鐵素體和貝氏體的基體組織，熱處理工藝上如何控制？依據(jù)是什么？8 .化學(xué)成分和冷卻速度對(duì)鑄鐵石墨化和基體組織有何影響？9 .試述石墨形態(tài)對(duì)鑄鐵性能的影響。10 .下列牌號(hào)各表示什么材料 ？牌號(hào)中的數(shù)字表示什么意義 ？