工程材料與成形技術(shù)基礎(chǔ)課后部分習(xí)題及答案

1、第一章2.圖1-79為五種材料的應(yīng)力-應(yīng)變曲線：45鋼，鋁青銅，35鋼，硬鋁，純銅。試問：（1） 當(dāng)外加應(yīng)力為300MPa時，各材料處于什么狀態(tài)？（2） 有一用35鋼制作的桿，使用中發(fā)現(xiàn)彈性彎曲較大，如改用45鋼制作該桿，能否減少彈性變形？（3） 有一用35鋼制作的桿，使用中發(fā)現(xiàn)塑性變形較大，如改用45鋼制作該桿，能否減少塑性變形？答：（1）45鋼：彈性變形 鋁青銅：塑性變形 35鋼：屈服狀態(tài) 硬鋁：塑性變形 純銅：斷裂。（2）不能，彈性變形與彈性模量E有關(guān)，由E=/可以看出在同樣的條件下45鋼的彈性模量要大，所以不能減少彈性變形。（3）能，當(dāng)35鋼處于塑性變形階段時，45鋼可能處在彈性或塑性

2、變形之間，且無論處于何種階段，45鋼變形長度明顯低于35鋼，所以能減少塑性變形。4下列符號表示的力學(xué)性能指標(biāo)的名稱和含義是什么？b 、s、0.2、-1、k、 HRC、HBS、HBW答：b抗拉強(qiáng)度，是試樣保持最大均勻塑性的極限應(yīng)力。s屈服強(qiáng)度，表示材料在外力作用下開始產(chǎn)生塑性變形時的最低應(yīng)力。0.2條件屈服強(qiáng)度，作為屈服強(qiáng)度的指標(biāo)。-1疲勞強(qiáng)度，材料循環(huán)次數(shù)N次后達(dá)到無窮大時仍不發(fā)生疲勞斷裂的交變應(yīng)力值。伸長率，材料拉斷后增加的變形長度與原長的比率。HRC洛氏硬度，表示用金剛石圓錐為壓頭測定的硬度值。HBS布氏硬度，表示用淬硬鋼球為壓頭測定的硬度值。HBW布氏硬度，表示用硬質(zhì)合金為壓頭測定的硬度

3、值。8什么是固溶強(qiáng)化？造成固溶強(qiáng)化的原因是什么？答：形成固溶體使金屬強(qiáng)度和硬度提高，塑性和韌性略有下降的現(xiàn)象稱為固溶強(qiáng)化。固溶體隨著溶質(zhì)原子的溶入晶格發(fā)生畸變。晶格畸變隨溶質(zhì)原子濃度的提高而增大。晶格畸變增大位錯運動的阻力，使金屬的滑移變形變得更加困難，從而提高合金的強(qiáng)度和硬度。9將20kg純銅與30kg純鎳熔化后緩慢冷卻到如圖1-80所示溫度T1，求此時：（1）兩相的成分； （2）兩相的重量比；（3）各相的相對重量 （4）各相的重量。19指出下列工件淬火及回火溫度，并說明回火后獲得的組織：（1）45鋼小軸（要求綜合力學(xué)性能好）；（2）60鋼彈簧；（3）T12鋼銼刀。答：（1）AC3+（30-

4、50）淬火，（820-840）回火（高溫），回火索氏體。（2）（400-600）淬火，（350-500）回火（中溫），回火托氏體。（3）（760-780）淬火，250以下回火（低溫），回火馬氏體。20有兩種高強(qiáng)度螺栓，一種直徑為10mm，另一種直徑為30mm，都要求有較高的綜合力學(xué)性能：b800MPa，k600KJ/m2。試問應(yīng)選擇什么材料及熱處理工藝。答：直徑10mm螺栓：45鋼，850淬火 + 520水冷回火；直徑30mm螺栓：40Cr，（840-880）鹽浴淬火+（540-650）回火保溫20-30分鐘。第二章2. 灰鑄鐵流動性好的主要原因是什么？提高金屬流動性的主要工藝措施是什么？答：

5、灰鑄鐵流動性好的原因是石墨呈片狀形式存在，碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)高，有共晶成分，熔點較低。提高金屬流動性的主要工藝措施是較高的澆注溫度。4. 定向凝固和同時凝固方法分別解決哪種鑄造缺陷？請舉例各分析幾種應(yīng)用情況。答：定向凝固解決的缺陷：冒口補(bǔ)縮作用好，可防止縮孔和縮松，鑄件致密。 同時凝固解決的缺陷：凝固期間不容易產(chǎn)生熱裂，凝固后也不易引起應(yīng)力變形，由于不用冒口或冒口很小而節(jié)省金屬，簡化工藝，減少工作量。正確布置澆注系統(tǒng)的引入位置，確定合理的澆注工藝；采用冒口；采用補(bǔ)貼；采用具有不同蓄熱系數(shù)的造型材料或冷缺。9. 鑄件、模樣、零件三者在尺寸上有何區(qū)別，為什么?答：模樣是考慮收縮率后將零件尺寸按一定比例放

6、大后所做的，相當(dāng)于我們常說的模子；然后用模樣做成鑄型，做好后將模樣取出，進(jìn)行澆注；就做出來鑄件。鑄件相當(dāng)于零件的毛坯，由于考慮到加工因素，因此鑄件的尺寸要比較零件大如果去掉澆冒口后進(jìn)行一定加工后就是零件了所以三者的尺寸關(guān)系為：模樣>鑄件>零件12. 如圖2-47(a)、(b)所示鑄件，分別指出單件和大批生產(chǎn)造型方法并繪出鑄造工藝圖。15.圖2-60為支座零件圖，材料為HT200，請分別畫出大批生產(chǎn)和單件生產(chǎn)的鑄造工藝圖。(1)方案I 沿底板中心線分型，即采用分模造型。優(yōu)點：底面上110 mm凹槽容易鑄出，軸孔下芯方便，軸孔內(nèi)凸臺不妨礙起模。缺點：底板上四個凸臺必須采用活塊，同時，鑄

7、件易產(chǎn)生錯型缺陷，飛翅清理的工作量大。此外，若采用木模，加強(qiáng)筋處過薄，木模易損壞。(2)方案 沿底面分型，鑄件全部位于下箱，為鑄出110 mm凹槽必須采用挖砂造型。 方案克服了方案工的缺點，但軸孔內(nèi)凸臺妨礙起模，必須采用兩個活塊或下型芯。當(dāng)采用活塊造型時，30 mm軸孔難以下芯。(3)方案 沿110 mm凹槽底面分型。優(yōu)缺點與方案類同，僅是將挖砂造型改用分模造型或假箱造型，以適應(yīng)不同的生產(chǎn)條件。 可以看出，方案、的優(yōu)點多于方案I。(1)單件、小批生產(chǎn)由于軸孔直徑較小、勿需鑄出，而手工造型便于進(jìn)行挖砂和活塊造型，此時依靠方案分型較為經(jīng)濟(jì)合理。(2)大批量生產(chǎn)機(jī)器造型難以使用活塊，故應(yīng)采用型芯制出

8、軸孔內(nèi)凸臺。采用方案從110凹槽底面分型，以降低模板制造費用。方型芯的寬度大于底板，以便使上箱壓住該型芯，防止?jié)沧r上浮。若軸孔需要鑄出，采用組合型芯即可實現(xiàn)。第三章11.能否將沖制孔徑為f400.16 mm工件的沖孔模改制成沖制外徑為f40-0.16工件的落料模？落料：   D凹(Dmax-x)+凹     D凸（ D凹min)-凸沖孔：   d凸（dmin+x)-凸   d凹(d凸+Zmin)+凹可見：落料時凹模直徑是最小的，主要為了磨損到一定程度，沖裁件還可用；同理，沖孔時凸模尺寸是最大的

9、，凸模可改，但凹模不能改。因為若將沖孔模改成落料模，則d凹>D凹，間隙落在凹模上，尺寸太大。15.在成批大量生產(chǎn)外徑為40mm，內(nèi)徑為20mm，板厚為4mm，精度為IT9的墊圈時，請示意畫出（1）連續(xù)模，（2）復(fù)合模簡圖，請計算凸凹模尺寸并標(biāo)在簡圖上。已知：沖裁件公差為0.02mm,凹模公差為0.01mm，凸模公差為0.01mm。（按照尺寸入體原則）Dmax=40mm, dmin=20mm, Zmin=4×6%=0.24=0.02mm, x=1, 凹0.01mm, 凸0.01mm 落料：D凹（Dmax-x ）+凹(40-1×0.02) 0.0139.980.01 mm

10、D凸（D凹Zmin)凸（39.98-0.24) -0.0139.74-0.01 mm沖孔：d凸=(dmin+x)凸（20+0.02) -0.01 20.02-0.01mm d凹=(d凸+Zmin)+凹(20.02+0.24)0.0120.260.01 mm第四章2.焊接接頭的組織和性能如何?答：（1）焊縫金屬區(qū)：熔焊時，在凝固后的冷卻過程中，焊縫金屬可能產(chǎn)生硬，脆的淬硬組織甚至出現(xiàn)焊接裂紋。（2）熔合區(qū)：該區(qū)的加熱溫度在固、液相之間，由鑄態(tài)的組織和過熱組織構(gòu)成可能出現(xiàn)液硬組織，該區(qū)的化學(xué)成分和組織都很不均勻，力學(xué)性能很差，是焊接接頭中最薄弱的部位之一，常是焊接裂縫發(fā)源地。（3）熱影響區(qū)：a.過熱區(qū)：此區(qū)的溫度范圍為固相線至1100，寬度約1-3mm，由于溫度高，顆粒粗大，使塑性和韌性降低。b.相變重組晶區(qū)：由于金屬發(fā)生了重組晶，隨后在空氣中冷卻，因此可以得到均勻細(xì)小的正火組織。c.不完全重組晶區(qū)：由于部分金屬發(fā)生了重組晶，冷卻后可獲得細(xì)化的鐵素體和珠光體，而未重結(jié)晶的部分金屬則得到粗大的鐵素體。焊縫及熱影響的大小和組織性能變化的程度取決于焊接方法，焊接規(guī)范，接頭形式等因素。3.焊接低碳鋼時，其熱影響區(qū)的組織性能有什么變化？答：低碳鋼的Wc<0.25，焊接性良好，焊接時，沒有淬硬，冷裂傾向，主要組織性能變化為：（1）過熱區(qū)晶粒粗大，塑性和韌性降低。（2）相