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(wèn)：(1) 當(dāng)外加應(yīng)力為300MPa時(shí)，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?gòu)椥宰冃危?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=b/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?gòu)椥宰冃巍?3)能，當(dāng)35鋼處于塑性變形階段時(shí)，45鋼可能處在彈性或塑性變形

2、之間，且無(wú)論處于何種階段，45鋼變形長(zhǎng)度明顯低于35鋼，所以能減少塑性變形。4.下列符號(hào)表示的力學(xué)性能指標(biāo)的名稱(chēng)和含義是什么？bb、(TSb0.2b-1、冬akHRC、HBS、HBW答：bb抗拉強(qiáng)度，是試樣保持最大均勻塑性的極限應(yīng)力。0s屈服強(qiáng)度，表示材料在外力作用下開(kāi)始產(chǎn)生塑性變形時(shí)的最低應(yīng)力。b0.滌件屈服強(qiáng)度，作為屈服強(qiáng)度的指標(biāo)。儼1疲勞強(qiáng)度，材料循環(huán)次數(shù)N次后達(dá)到無(wú)窮大時(shí)仍不發(fā)生疲勞斷裂的交變應(yīng)力值。6伸長(zhǎng)率，材料拉斷后增加的變形長(zhǎng)度與原長(zhǎng)的比率。HRC洛氏硬度，表示用金剛石圓錐為壓頭測(cè)定的硬度值。HBS布氏硬度，表示用淬硬鋼球?yàn)閴侯^測(cè)定的硬度值。HBW布氏硬度，表示用硬質(zhì)合金為壓頭測(cè)

3、定的硬度值。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?gòu)?qiáng)度和硬度提高，塑性和韌性略有下降的現(xiàn)象稱(chēng)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?cè)龃笪诲e(cuò)運(yùn)動(dòng)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純銀熔化后緩慢冷卻到如圖1-80所示溫度T1,求此時(shí)：(1)兩相的成分；(2)兩相的重量比；(3)各相的相對(duì)重量(4)各相的重量。可編輯word文檔19指出下列工件淬火及回火溫度，并說(shuō)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

4、刀。答：（1）AC3+（30-50）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） 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：（rb800MPaakA600KJ/m2試問(wèn)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(dòng)性好的主要原因是什么？提高

5、金屬流動(dòng)性的主要工藝措施是什么？答：灰鑄鐵流動(dòng)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(diǎn)較低。提高金屬流動(dòng)性的主要工藝措施是較高的澆注溫度。4.定向凝固和同時(shí)凝固方法分別解決哪種鑄造缺陷？請(qǐng)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(shí)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(jiǎn)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

6、收縮率后將零件尺寸按一定比例放大后所做的，相當(dāng)于我們常說(shuō)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(lái)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HT20cl請(qǐng)分別畫(huà)出大批生產(chǎn)和單件生產(chǎn)的鑄造工藝圖?？删庉?word 文檔(1)方案I沿底板中心線分型，即采用分模造型。優(yōu)點(diǎn)：底面上110mm凹槽容易鑄出，軸孔下芯方便，軸孔內(nèi)凸臺(tái)不妨礙起模。缺點(diǎn)：底板上

7、四個(gè)凸臺(tái)必須采用活塊，同時(shí)，鑄件易產(chǎn)生錯(cuò)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(guò)薄，木模易損壞。(2)方案n沿底面分型，鑄件全部位于下箱，為鑄出110mm凹槽必須采用挖砂造型。方案n克服了方案工的缺點(diǎn)，但軸孔內(nèi)凸臺(tái)妨礙起模，必須采用兩個(gè)活塊或下型芯。當(dāng)采用活塊造型時(shí)，。30mm軸孔難以下芯。(3)方案出沿110mm凹槽底面分型。優(yōu)缺點(diǎn)與方案n類(lèi)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?？梢钥闯?，方案n、出的優(yōu)點(diǎn)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(shí)依靠方案n分型較為經(jīng)濟(jì)合理。(2)大批量生產(chǎn)機(jī)器造

8、型難以使用活塊，故應(yīng)采用型芯制出軸孔內(nèi)凸臺(tái)。采用方案出從110mm凹槽底面分型，以降低模板制造費(fèi)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(shí)上浮。若軸孔需要鑄出，采用組合型芯即可實(shí)現(xiàn)。第三章可編輯word文檔5.請(qǐng)分刻畫(huà)出下列3種連橋的模錨件圖11.能否將沖制孔徑為4。+0.16mm工件的沖孔模改制成沖制外徑為40-0.16工件的落料模？落料：D凹=（Dmax-x）+8凹D凸=（D凹一min）-凸沖孔：d凸=（dmin+x）*凸d凹=（d凸+Zmin）+泄可見(jiàn)：落料時(shí)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(shí)凸模尺寸是最大的，凸?？筛?，但凹模不能改。因?yàn)?/p>

9、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(shí)，請(qǐng)示意畫(huà)出（1）連續(xù)模，（2）復(fù)合模簡(jiǎn)圖，請(qǐng)計(jì)算凸凹模尺寸并標(biāo)在簡(jiǎn)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=4X6%=0.24=0.02mm,x=1,8凹=0.01mm,8凸=0.01mm落料：D凹=（Dmax-xA）+凹=（40-1X0.02）+0.01=39.98+0.01mmD凸=（D凹一Zmin）8凸=（39.98-0.24）-

10、0.01=39.74-0.01mm沖孔：d凸二(dmin+x4)8凸=(20+0.02)-0.01=20.02-0.0immd凹=(d凸+Zmin)=(20.02+0.24)+0.01=20.26+0.01mm兩周汨沖壓更度險(xiǎn)建懵第料凹模沖彳匕點(diǎn)料復(fù)合於I上海天羊咖1號(hào)則什第四章2.焊接接頭的組織和性能如何？答：（1）焊縫金屬區(qū)：熔焊時(shí)，在凝固后的冷卻過(guò)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(guò)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

11、）熱影響區(qū)：a.過(guò)熱區(qū)：此區(qū)的溫度范圍為固相線至1100C,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(shí)，其熱影響區(qū)的組織性能有什么變化？答：低碳鋼的Wc0.25%,焊接性良好，焊接時(shí)，沒(méi)有淬硬，冷裂傾向，主要組織性能變化為：（1）過(guò)熱區(qū)晶粒粗大，塑性和韌性降低。（2）相變重晶區(qū)產(chǎn)生均勻細(xì)小正火組織，力學(xué)性能良好。（3）不完全重晶區(qū)有鐵素體、珠光體，力學(xué)性能不均勻。5.產(chǎn)生焊接熱裂紋和冷裂紋的原因是什么，如何減少和防止？答：熱裂紋是高溫下焊縫金屬和焊縫熱影響區(qū)中產(chǎn)生的沿晶裂紋、冷裂紋是由于材料在室溫附近溫度下脆化而形成的裂紋.熱裂紋的減少和防止：控制母材和焊材雜質(zhì)的含量。冷裂紋的減少和防止：預(yù)熱和焊裂后熱處理。10.如圖所示焊接梁結(jié)構(gòu)，材料為Q235A鋼，成批生產(chǎn)現(xiàn)有鋼板最大長(zhǎng)度為250隊(duì)明試確定:(D腹板，翼板接縫位鬟；(2)各類(lèi)焊埼的焊接順序.(3)各條