上交大版本的機械制造基礎(chǔ)的復(fù)習(xí)資料

1、金屬材料力學(xué)性能復(fù)習(xí)思考題1、 什么是金屬材料的使用性能？包括哪些內(nèi)容？答：在正常工作條件下，材料應(yīng)具備的性能。包括力學(xué)性能，物理性能，化學(xué)性能。2、什么是金屬材料的工藝性能？包括哪些內(nèi)容？答：材料在加工制造中表現(xiàn)出的性能，顯示了加工制造的難易程度。包括鑄造性，鍛造性，焊接性，切削加工性，熱處理性3、拉伸試驗可以測定哪些力學(xué)性能指標？答：強度和塑性4、五項力學(xué)性能指標的定義？測定所用的載荷(靜載荷或動載荷)？他們之間的相互制約關(guān)系？答：強度（b）：材料抵抗塑性變形和斷裂的能力稱為強度（靜載荷）塑性（）：材料在外力作用下產(chǎn)生永久變形而不被破壞的能力（靜載荷）硬度（HB）：材料抵抗硬物壓入的能力能

2、力稱為硬度（靜載荷）沖擊韌性（k）：材料抵抗沖擊載荷而不斷裂的能力稱為沖擊韌性（動載荷）疲勞極限（-1）：材料可以經(jīng)無限次數(shù)應(yīng)力循環(huán)仍不發(fā)生疲勞斷裂的最大應(yīng)力，稱為疲勞極限（動載荷）材料的b、HB指標高時，往往、k指標低。5、不同硬度值的適用范圍。答：布氏硬度適用于測鑄鐵、有色金屬、以及退火、正火、調(diào)質(zhì)鋼的硬度。洛氏硬度適用于測淬火鋼。維氏硬度適用于測表面淬火鋼、表面滲碳鋼、表面氮化鋼。6、金屬材料在承受沖擊能量高時與沖擊能量低時，材料多次承受沖擊抗力主要決定于什么力學(xué)性能指標？答：沖擊能量高時，材料多次沖擊抗力主要決定于其韌度 沖擊能量低時，則主要決定于強度金屬晶體結(jié)構(gòu)與結(jié)晶復(fù)習(xí)思考題1、常

3、見金屬晶體結(jié)構(gòu)有哪幾種？答：體心立方晶格，面心立方晶格，密排六方晶格2、解釋下列名詞： 晶格，晶胞，致密度，晶格常數(shù)答：晶格：描述原子在晶體中排列的空間格子 晶胞：組成晶格的基本（最?。﹩卧?致密度：指晶胞中所占有的原子體積與晶胞體積之比 晶格常數(shù)：反映晶胞的大小3、實際金屬晶體結(jié)構(gòu)有哪幾種缺陷？P6(圖14、5、6)答：點缺陷，線缺陷，面缺陷4、金屬結(jié)晶的基本過程是什么？形核與晶核長大過程 5、細化晶粒的方法有哪些？答：提高冷速；變質(zhì)處理；振動6、什么是同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變？為什么說鐵的同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變是鐵的一種極重要的特性？P9(圖111)答：固態(tài)下，一種元素的晶格結(jié)構(gòu)隨溫度發(fā)生變化的現(xiàn)象同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變

4、。正是由于純鐵能發(fā)生同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變，生產(chǎn)中才有可能對鋼和鑄鐵進行各種熱理，從而改變其組織與性能。鐵碳合金復(fù)習(xí)思考題1、理解鐵碳合金五個基本組織。P11(表13)2、默繪簡化的Fe-Fe3C相圖，并標出各相區(qū)相的組成物和組織組成物。P11(圖114)3、理解Fe-Fe3C相圖點、線、區(qū)含義。P12(表14)4、用折線法分析0.4%、0.77%、1.2%鐵碳合金從液態(tài)緩冷到室溫的結(jié)晶過程。P13(圖115)5、Fe-Fe3C相圖對熱處理的作用？答：相圖是研究鐵碳合金成分、溫度和組織之間變化規(guī)律的工具，是指導(dǎo)熱處理加熱的依據(jù)。6、說明當鋼中含碳量超過0.9%時，強度指標下降的原因。答：當鋼中含碳量超過

5、0.9%時，在鋼中晶界處出現(xiàn)Fe3C（網(wǎng)狀），它割裂了基體，使強度指標下降。7、指出下列各鋼種的類別、大致含碳量、質(zhì)量及用途舉例： Q235、45， ,T12A ，T13，ZG270-500。答：Q235普通碳素結(jié)構(gòu)鋼：制造螺栓；45優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼：制造傳動軸T12A高級優(yōu)質(zhì)碳素工具鋼：制造鋸條；T13優(yōu)質(zhì)碳素工具鋼：制造銼刀。ZG270-500鑄鋼；用于制造軸承座。鋼的熱處理復(fù)習(xí)思考題1、 什么叫“起始晶粒度”、“實際晶粒度”、“本質(zhì)晶粒度”？本質(zhì)細晶粒鋼的奧氏體晶粒是否一定比本質(zhì)粗晶粒鋼的細？答：起始晶粒度：是指加熱時各種原始組織剛剛轉(zhuǎn)變?yōu)閵W氏體時的晶粒度。實際晶粒度：指某一加熱溫度所對應(yīng)

6、的晶粒度。本質(zhì)晶粒度；表示鋼的奧氏體晶粒長大傾向性。2、 鋼在熱處理時加熱后保溫的目的是什么？答：獲得成分均勻的、晶粒細小的奧氏體，為后續(xù)熱處理做好組織準備。 3、理解共析鋼等溫轉(zhuǎn)變C曲線的線、區(qū)含義。P16(圖120)4、什么是過冷奧氏體（Ag）、殘余奧氏體（Ar）、索氏體（S）、托氏體（T）、貝氏體（B）和馬氏體（M）。5、理解Ag 等溫轉(zhuǎn)變產(chǎn)物特點、形成條件、及力學(xué)性能P17(表15)答：（Ag）：奧氏體過冷至A1線以下暫時還沒有轉(zhuǎn)變的奧氏體。（Ar）：在室溫下殘留未轉(zhuǎn)變的奧氏體。（S）：P(細片狀)S。（T）：P(極細片狀) T。（B）：碳在Fe中的飽和固溶體稱為B。（M）：碳在Fe中

7、的過飽和固溶體稱為M。6、理解Ag 連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變產(chǎn)物特點、形成條件。V1爐冷；V2 空冷；V3風(fēng)冷；V4油冷；V5水冷；Vk臨界冷卻速度。7、知道當含碳量C>0.5%的鋼淬火后開始有Ar的原因。看懂亞（過）共析鋼的C曲線，在不同的冷卻下獲取什么組織。掌握它們的應(yīng)用。手畫亞（過）共析鋼Ag的等溫轉(zhuǎn)變C曲線。8、鋼獲得馬氏體組織的條件是什么？馬氏體相變有何特點？答：實際冷卻速度必須大于Vk冷卻，才能獲得馬氏體組織。特點：M為非擴散性轉(zhuǎn)變M是體心正方晶格M顯微組織是針狀M硬度高轉(zhuǎn)變溫度停止了，Ag向M轉(zhuǎn)變也就停止了。9、將5mm的T8鋼加熱至760，并保溫足夠時間，問采用什么樣的冷卻工藝科得到

8、如下組織？P、 S、 T、 B下、 T+M、 M+ Ar。 在C曲線上描繪出工藝曲線示意圖。答：爐冷得P；空冷得S；風(fēng)冷得T；等溫淬火得B下；油冷得T+M；水冷得M+Ar。10、淬火臨界冷卻速度Vk受哪些主要因素影響？它與鋼的淬透性有何關(guān)系？答：Vk受含碳量，合金元素，加熱溫度和保溫時間影響。Vk越小鋼的淬透性越好。 11、Ar的存在對鋼件質(zhì)量有何影響？用什么方法減少或消除Ar？答：降低零件的硬度和耐磨性；組織不穩(wěn)定，會影響零件的尺寸與形狀變化。 可采用冷處理和低溫回火的方法，減少或消除Ar。12、退火的主要目的是什么？常用退火方法有哪幾種？（完退、球退、等退、去退）答：降低工件硬度、消除內(nèi)應(yīng)

9、力、均勻成分、細化晶粒、改善組織，為后續(xù)工序作準備。完全退火，等溫退火，球化退火和去應(yīng)力退火13、正火對不同含碳量鋼的主要目的是什么？答： 20：調(diào)整硬度，防止粘刀，改善切削加工性能。T10：打斷網(wǎng)狀Fe3C，為球化退火做好組織準備。 45：提高力學(xué)性能(前提是要求不高的結(jié)構(gòu)件)14、看懂P18(圖122)的含義，理解(表16)常用熱處理工藝的退火與正火內(nèi)容，掌握它們的應(yīng)用。15、當T12鋼中有嚴重的Fe3C（網(wǎng)狀）時，應(yīng)該怎樣熱處理？答：正火球退。16、當C<0.4%的鋼采用正火，當0.4% < C <0.77%的鋼采用完全退火。17、一批45鋼試樣（尺寸15×1

10、0mm），因其組織。晶粒大小不均勻，需采用退火處理，擬采用下列退火工藝：分別緩慢加熱至700、840、1100，保溫足夠時間，隨爐冷卻至室溫。問上述3種加熱溫度，冷卻后各得到什么組織？若要得到大小均勻的細小晶粒，應(yīng)選哪一種溫度？答：（1）F+P晶粒大小不均勻（2）F+P晶粒大小均勻(3)F+P晶粒粗大。應(yīng)選840爐冷為宜。18、淬火的目的是什么？亞共析鋼和過共析鋼加熱溫度范圍是多少？答：淬火的目的是得到馬氏體組織，隨后與不同回火溫度相配合，以獲得所需要的使用性能。 亞共析鋼：Ac3+3050°C；過共析鋼：Ac1+3050°C19、看懂P18(圖123)的含義，理解(表16

11、)常用熱處理工藝的淬火與回火內(nèi)容，掌握它們的應(yīng)用。20、什么叫淬透性？什么叫淬硬性？影響淬透性、淬硬性的因素是什么？答：淬透性 鋼在淬火時獲得淬硬層深度的能力。與Vk 有關(guān)淬硬性 鋼在淬火時的硬化能力。與含C量有關(guān)影響淬透性因素：含碳量和合金元素（Vk）。 影響淬硬性因素：含碳量。 21、指出下列工件的淬火加熱溫度范圍及回火溫度范圍，并說明其回火后獲得的組織：答：（1）45鋼小軸：（要求綜合力學(xué)性能高）；Ac3+3050°C；500650°C；S回（2）60彈簧鋼：Ac3+3050°C；250500°C；T回（3）T12銼刀：Ac1+3050°

12、C；150250°C；M回 22、回火的目的是什么？常用的回火有哪幾種？指出各種回火得到的組織、性能及應(yīng)用范圍。答：回火類型回火溫度回火組織性 能應(yīng)用舉例低溫回火T12150250°CM回硬度高耐磨銼刀、鋸條中溫回火65250500°CT回e、s使彈性好彈簧高溫回火45500650°CS回綜合力學(xué)性能高曲軸23、指出下列組織的主要區(qū)別： S與S回，M與M回。答：S中的Fe3C呈細片狀（正火獲得），而S回中的Fe3C呈細粒狀（調(diào)質(zhì)獲得） M中有內(nèi)應(yīng)力和脆性，同時有Ar。而M回中均無前者缺陷。24、表面熱處理有哪幾種？答：表面淬火：火焰表面淬火和高頻表面淬火

13、化學(xué)熱處理：滲碳和氮化25、表面淬火的目的是什么？常用表面淬火方法有哪幾種？P18 (表16)答：目的：使零件表面獲得高硬度和高耐磨性，而心部仍保持原來良好的韌性和塑性。方法有：火焰表面淬火和高頻表面淬火。26、常用化學(xué)熱處理有哪幾種？（補充內(nèi)容）答：滲碳，氮化。27、滲碳的目的是什么？常用滲碳的方法是什么？答：目的：提高工件表面的含碳量，經(jīng)淬火從而提高工件表面的硬度使其耐磨，同時保持心部的良好韌性。 方法：氣體滲碳、真空離子滲碳28、氮化的主要目的是什么、說明氮化主要特點及應(yīng)用舉例。哪些鋼采用氮化處理為宜？答：目的：提高鋼的表面硬度、耐磨性、疲勞強度，耐腐蝕。主要特點：工件氮化后可獲得很高得

14、硬度，無需再進行淬火處理；工件氮化處理后無變形；耐腐蝕。（滲氮前應(yīng)進行調(diào)質(zhì)處理）應(yīng)用舉例：制造高速運轉(zhuǎn)的精密主軸氮化鋼：38 Cr,MoAl 合金鋼復(fù)習(xí)思考題P3(表11)鋼 號材料名稱含碳量工藝與使用狀態(tài)熱處理熱處理組 織用 途T13優(yōu)質(zhì)碳素工具鋼1.3%球化退火淬火+低回球狀PM回+ Fe3C+ Ar（少量）銼刀T12A高級優(yōu)質(zhì)碳素工具鋼1.2%球化退火淬火+低回球狀PM回+ Fe3C+ Ar（少量）鋸條16Mn低合金結(jié)構(gòu)鋼0.16%正火S + F 汽車大梁20CrMnTi合金滲碳鋼0.2%正火 滲碳+淬火+低回S + FM回+合金碳化物汽車變速齒輪 40Cr合金調(diào)質(zhì)鋼0.4%完退 調(diào)質(zhì)

15、S+F S回汽車連桿螺栓40CrMnMo合金調(diào)質(zhì)鋼0.4%表面局部淬火+低回 表 M回 + 心S回重載荷軸38CrMoAl氮化鋼0.38% 完退 調(diào)質(zhì) 表面氮化 P+FS回+氮化物精密主軸60Si2Mn合金彈簧鋼0.6%淬火+中回T回汽車減震板簧GCr15滾動軸承鋼0.95%1.15%球化退火淬火+冷處理+低回球狀PM回+合金碳化物滾動軸承9SiCr低合金刃具鋼 0.8%1.5% 球化退火淬火+低回球狀PM回+合金碳化物+Ar（少量） 絲錐CrWMn量具鋼淬火+冷處理+低回M回+合金碳化物量具W18Cr4V高速鋼0.7%0.8%等溫退火淬火+三次高回P M回+合金碳化物+Ar（少量） 銑刀鉆頭

16、5CrMnMo熱作模具鋼0.5% 完全退火 淬火+高回 F+P S回?zé)徨懩r12MoV冷作模具鋼球化退火淬火+低回F+ Fe3CM回+合金碳化物+Ar（少量） 冷沖模1Cr18Ni9Ti 奧氏體不銹鋼0.1%固溶處理單相A耐酸容器4Cr10Si2Mo耐熱鋼0.4%淬火+高回M回合金碳化物汽車進、排氣門ZGMn13耐磨鋼1.1%水韌處理單相A坦克履帶 鑄鐵P3(表11)、有色金屬（補充內(nèi)容）復(fù)習(xí)思考題1、化學(xué)成分和冷卻速度對鑄鐵石墨化和基本組織有何影響？答：1）化學(xué)成分 C、Si 強烈促進石墨化S 強烈阻礙石墨化 Mn Mg 阻礙石墨化2）冷卻速度，時間 有利于石墨化 冷速慢 促進石墨化 冷速快 抑制石墨化造型材料 鑄件壁厚2、常用鑄鐵和有色金屬材料的選用與熱處理