工程材料試題答案1

1、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(shí)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(dòng)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(cè)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(guò)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(guò)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

2、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(duì)原工藝安排分析：原工藝路線中，由于在球化退火前沒(méi)有安排正火；機(jī)加工后沒(méi)有安排去應(yīng)力退火；淬火、低溫回火后沒(méi)有安排冰冷處理等項(xiàng)原因，使得精密絲杠在加工過(guò)程中會(huì)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

3、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(shí)效半精磨時(shí)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(duì)剩余兩個(gè)鋼種的比較可見下表比較，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

4、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(jiǎn)述理由。40Cr、20CrMnTi、尼龍66。工作條件分析：計(jì)數(shù)器齒輪工作時(shí)，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(shí)重量要輕，工作噪音要小，在無(wú)潤(rùn)滑條件下長(zhǎng)時(shí)間工作，制造工藝簡(jiǎn)單，價(jià)格便宜，很明顯，40Cr，20CrMnTi等合金鋼由于價(jià)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

5、長(zhǎng)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(jiǎn)單，生產(chǎn)率高，成本低。 例4：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(wèn)題？為什么？改用合金鋼；進(jìn)行熱處理改性強(qiáng)化；改變?cè)撝Ъ艿慕孛媾c結(jié)構(gòu)形狀尺寸。答：選，改變?cè)撝Ъ艿慕孛媾c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(shí)，難于通過(guò)合金化、熱處理、冷熱加工等方法使之改變。 例5：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(qǐng)說(shuō)明各熱處理工序的目的及熱處理后的組織。答：正

6、火目的:消除鍛造應(yīng)力,改善切削加工性,同時(shí)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。 例6：選擇下列零件的熱處理方法，并編寫簡(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

7、（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(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。（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

8、加工。 例7：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）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

9、，均勻組織、改善切削加工性。得到顆粒狀P+Fe3C。 例8：選材設(shè)計(jì)一個(gè)車床主軸。該主軸受交變彎曲和扭轉(zhuǎn)的復(fù)合應(yīng)力，載荷和轉(zhuǎn)速均不高，沖擊載荷也不大，軸頸部要求耐磨。請(qǐng)選材并設(shè)計(jì)熱處理工序。需說(shuō)明各熱處理工序的作用，畫出工藝曲線，并指出熱處理后的組織。（備選材料45、T8、20CrMnTi） 答：1) 正火（或完全退火）：消除鍛造應(yīng)力、調(diào)整硬度、細(xì)化晶粒；組織：S+F2) 調(diào)質(zhì)（淬火+高溫回火）：使鋼獲得綜合性能好；組織：S回3) 表面淬火+低溫回火：提高表面硬度和耐磨性；組織：表面M回 心部S回最新工程材料試題及答案解析 工程材料試題一、名詞解釋題（每題3分，共30分）1、金屬化合物；與組成

10、元素晶體結(jié)構(gòu)均不相同的固相2、固溶強(qiáng)化；隨溶質(zhì)含量增加，固溶體的強(qiáng)度、硬度提高，塑性、韌性下降的現(xiàn)象。3、 鐵素體；碳在a-Fe中的固溶體4、加工硬化；隨冷塑性變形量增加，金屬的強(qiáng)度、硬度提高，塑性、韌性下降的現(xiàn)象。5、球化退火；將工件加熱到Ac1以上3050攝氏度保溫一定時(shí)間后隨爐緩慢冷卻至600攝氏度后出爐空冷。6、金屬鍵； 金屬離子與自由電子之間的較強(qiáng)作用就叫做金屬鍵。7、再結(jié)晶；冷變形組織在加熱時(shí)重新徹底改組的過(guò)程.8、枝晶偏析；在一個(gè)枝晶范圍內(nèi)或一個(gè)晶粒范圍內(nèi)成分不均勻的現(xiàn)象。 9、正火；是將工件加熱至Ac3或Accm以上3050,保溫一段時(shí)間后,從爐中取出在空氣中冷卻的金屬熱處理工

11、藝。 10、固溶體。合金在固態(tài)時(shí)組元間會(huì)相互溶解，形成一種在某一組元晶格中包含有其他組元的新相，這種新相稱為固溶體二、簡(jiǎn)答題（每題8分，共48分）1、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？P16l 結(jié)晶的基本過(guò)程晶核形成與晶核長(zhǎng)大結(jié)晶時(shí)的冷卻速度（即過(guò)冷度）隨著過(guò)冷度的增大，晶核的形成率和成長(zhǎng)率都增大，但形成率的增長(zhǎng)比成長(zhǎng)率的增長(zhǎng)快，同時(shí)液體金屬中難熔雜質(zhì)以及振動(dòng)和攪拌的方法也會(huì)增大形核率2、手鋸鋸條、普通螺釘、車床主軸分別用何種碳鋼制造？手鋸鋸條：它要求有較高的硬度和耐磨性，因此用碳素工具鋼制造。如T9,T9A,T10,T10A,T11,T11A普通螺釘：它要保證

12、有一定的機(jī)械性能，用普通碳素結(jié)構(gòu)鋼制造，如Q195,Q215,Q235車床主軸：它要求有較高的綜合機(jī)械性能，用優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼，如30，35，40，45，503、金屬經(jīng)冷塑性變形后，組織和性能發(fā)生什么變化？1晶粒沿變形方向拉長(zhǎng)，性能趨于各向異性，如縱向的強(qiáng)度和塑性遠(yuǎn)大于橫向等。2晶粒破碎，位錯(cuò)密度增加，產(chǎn)生加工硬化，即隨著變形量的增加，強(qiáng)度和硬度顯著提高，而塑性和韌性下降，3織構(gòu)現(xiàn)象的產(chǎn)生，即隨著變形的發(fā)生不僅金屬中晶粒會(huì)被破碎拉長(zhǎng)，而且各晶粒的晶格位向也會(huì)沿著變形的方向同時(shí)發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)動(dòng)結(jié)果金屬中每個(gè)晶粒的晶格位向趨于大體一致，產(chǎn)生織構(gòu)現(xiàn)象，4冷壓力加工過(guò)程中由于材料各部分的變形不均勻或晶粒內(nèi)

13、各部分和各晶粒間的變形不均勻，金屬內(nèi)部會(huì)形成殘余的內(nèi)應(yīng)力，這在一般情況下都是不利的，會(huì)引起零件尺寸不穩(wěn)定。4、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？在結(jié)構(gòu)上：固溶體的晶體結(jié)構(gòu)與溶劑的結(jié)構(gòu)相同，而金屬間化合物的晶體結(jié)構(gòu)不同于組成它的任一組元，它是以分子式來(lái)表示其組成。在性能上：形成固溶體和金屬件化合物都能強(qiáng)化合金，但固溶體的強(qiáng)度，硬度比金屬間化合物低，塑性，韌性比金屬間化合物好，也就是固溶體有更好的綜合機(jī)械性能。5、實(shí)際晶體中的點(diǎn)缺陷，線缺陷和面缺陷對(duì)金屬性能有何影響？如果金屬中無(wú)晶體缺陷時(shí)，通過(guò)理論計(jì)算具有極高的強(qiáng)度，隨著晶體中缺陷的增加，金屬的強(qiáng)度迅速下降，當(dāng)缺陷增加到一定值后，

14、金屬的強(qiáng)度又隨晶體缺陷的增加而增加。因此，無(wú)論點(diǎn)缺陷，線缺陷和面缺陷都會(huì)造成晶格畸變，從而使晶體強(qiáng)度增加。同時(shí)晶體缺陷的存在還會(huì)增加金屬的電阻，降低金屬的抗腐蝕性能。6、比較退火的狀態(tài)下的45鋼、T8鋼、T12鋼的硬度、強(qiáng)度和塑性的高低，簡(jiǎn)述原因。三、綜合分析題（共22分）1、（12分）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VK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？因?yàn)?60攝氏度加熱溫度高，加熱時(shí)形成的奧氏體晶粒粗大，冷卻后得到的馬氏體晶粒叫粗大（2）哪個(gè)溫度加熱淬火后馬氏體含碳量較多？因?yàn)榧訜釡囟?/p>

15、860已經(jīng)超過(guò)了Accm，此時(shí)碳化物全部溶于奧氏體中，奧氏體中含碳量增加，而奧氏體向馬氏體轉(zhuǎn)變是非擴(kuò)散型轉(zhuǎn)變，所以冷卻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？因?yàn)榧訜釡囟?60已經(jīng)超過(guò)了Accm，此時(shí)碳化物全部溶于奧氏體中，使奧氏體中含碳量增加，降低鋼的Ms和Mf點(diǎn)，卒火后殘余奧氏體增多。（4）哪個(gè)溫度加熱淬火后未溶碳化物較少？因?yàn)榧訜釡囟?60已經(jīng)超過(guò)了Accm，此時(shí)碳化物全部溶于奧氏體中，因?yàn)榧訜嶙浠鸷笪慈芴蓟镙^少（5）你認(rèn)為哪個(gè)溫度加熱淬火后合適？為什么？780加熱卒火后合適。因?yàn)楹剂繛?.2%的碳鋼屬于過(guò)共析鋼，過(guò)共析碳鋼卒火加熱溫度Ac1+(30_50攝氏度)

16、，而780在這個(gè)溫度范圍內(nèi)，這時(shí)卒火后的組織為均勻而細(xì)小的馬氏體和顆粒狀滲碳體及殘余奧氏體的混合組織，使鋼具有高的強(qiáng)度，硬度和耐磨性，而且也具有較高的韌性。2、（10分）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：700，760，840，1100。700：因?yàn)樗鼪](méi)有達(dá)到相變溫度，因此沒(méi)有發(fā)生相變，組織為鐵素體和珠光體。760：它的加熱溫度在Ac1_Ac3之間，因此組織為鐵素體，馬氏體和少量殘余奧氏體。840：它的加熱溫度在Ac3以上，加熱時(shí)全部轉(zhuǎn)變?yōu)閵W氏體，冷卻后的組織為馬氏體和少量殘余奧氏體。1100：因?yàn)樗募訜釡囟冗^(guò)高，加熱時(shí)奧氏體晶粒粗化，卒火后得到粗片狀

17、馬氏體和少量殘余奧氏體- 歡迎下載資料，下面是附帶送個(gè)人簡(jiǎn)歷資料用不了的話可以自己編輯刪除，謝謝！X X X 個(gè) 人 簡(jiǎn) 歷個(gè)人資料姓 名：xxxx婚姻狀況：未婚照片出 生：1987-06-24政治面貌:團(tuán)員性 別：男民 族：漢學(xué) 位：本科移動(dòng) ：專 業(yè)：英語(yǔ)電子郵件：地 址： 教育背景吉林工程技術(shù)師范學(xué)院-外國(guó)語(yǔ)言文學(xué)系主修課程本科階段主修大學(xué)英語(yǔ)精讀，大學(xué)英語(yǔ)泛讀，英語(yǔ)口語(yǔ)，英語(yǔ)聽力，英語(yǔ)寫作，英語(yǔ)口譯，翻譯學(xué)，詞匯學(xué)，語(yǔ)法學(xué)，英美概況，英國(guó)文學(xué)，美國(guó)文學(xué)，語(yǔ)言學(xué)，日語(yǔ)，中外名勝。特長(zhǎng)及興趣愛好除了有專業(yè)的英語(yǔ)方面知識(shí)外，我在校生活部工作一年, 在系宣傳部和秘書處各工作一年。為全面發(fā)展，大

18、三上學(xué)期，我加入系文學(xué)社，參于了我系心韻雜志的創(chuàng)刊和編輯工作。在這些活動(dòng)中鍛煉了我的領(lǐng)導(dǎo)和團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力，學(xué)會(huì)了更好的與人相處，這些在我以后的工作中一定會(huì)有很大的幫助。計(jì)算機(jī)能力能熟悉使用Office工具以及Photoshop、Flash等軟件。獲國(guó)家計(jì)算機(jī)二級(jí)等級(jí)資格證書。外語(yǔ)水平通過(guò)英語(yǔ)專業(yè)四級(jí)考試，能熟練進(jìn)行聽說(shuō)讀寫譯。獎(jiǎng)勵(lì)情況：2007-2008 優(yōu)秀學(xué)生會(huì)干部 200807 師生合唱比賽一等獎(jiǎng)普通話水平測(cè)試等級(jí)證書英語(yǔ)專業(yè)四級(jí)證書自我評(píng)價(jià)X X X 個(gè) 人 簡(jiǎn) 歷個(gè)人資料姓 名： 婚姻狀況：未婚出 生： 政治面貌：團(tuán)員性 別： 民 族：漢學(xué) 位： 移動(dòng) ：專 業(yè)： 電子郵件：地 址：教育背景2006.9-2010.6吉林工程技術(shù)師范學(xué)院-外國(guó)語(yǔ)言文學(xué)系主修課程大學(xué)英語(yǔ)精讀，大學(xué)英語(yǔ)泛讀，英語(yǔ)口語(yǔ)，英語(yǔ)聽力，英語(yǔ)寫作，英語(yǔ)口譯，翻譯學(xué)，詞匯學(xué)，語(yǔ)法學(xué)，英美概況，英國(guó)文學(xué)，美國(guó)文學(xué)，語(yǔ)言學(xué)，日語(yǔ)，中外名勝。能力及特長(zhǎng)這要寫你明你有什么樣的能力及經(jīng)驗(yàn)，最重要就是告訴用人單位，你會(huì)做什么？計(jì)算機(jī)能力能熟悉使用Office工具以及Photoshop、Flash等軟件。獲國(guó)家計(jì)算機(jī)二級(jí)等級(jí)資格證書。外語(yǔ)水平通過(guò)英語(yǔ)專業(yè)四級(jí)考試，能熟練進(jìn)行聽說(shuō)讀寫譯。獎(jiǎng)勵(lì)情況2007-2008 優(yōu)秀學(xué)生會(huì)干部 200807 師生合唱比賽一等獎(jiǎng)普通話水平測(cè)試等級(jí)證書英語(yǔ)專業(yè)