機械工程材料期末復習題

1、1.金屬材料在固態(tài)下一般具有的特性是金屬材料在固態(tài)下一般具有的特性是:良好的導電、導熱性；不透明，有金屬光澤良好的導電、導熱性；不透明，有金屬光澤; ;較高的強度、良好的塑性；有正的電阻較高的強度、良好的塑性；有正的電阻 溫度系數(shù)。溫度系數(shù)。屬于弱碳化物形成的元素是屬于弱碳化物形成的元素是: Mn屬于強碳化物形成的元素是屬于強碳化物形成的元素是: W、Mo、V、Ti屬于非碳化物形成的元素是屬于非碳化物形成的元素是: Al、 Ni 、 Si3. 碳溶入碳溶入-Fe形成的固溶體屬于形成的固溶體屬于 間隙間隙 固溶體；固溶體； Cr溶入溶入-Fe形成的固溶體屬于形成的固溶體屬于 置換置換 固溶體；固

2、溶體； Cu與與Ni可以形成可以形成 無限無限 固溶體固溶體。2.下列元素中下列元素中: Al、Ni、W、Si、Mo、S、Mn、V、Ti 4. 由由Pb-Sn相圖可知，純相圖可知，純Sn的熔點為的熔點為 ，共晶成分中共晶成分中PbPb的質(zhì)量分數(shù)為的質(zhì)量分數(shù)為 ，在共晶溫度下在共晶溫度下Sn在在固溶體中的固溶體中的最大溶解度為最大溶解度為 ，共晶點對應(yīng)的，共晶點對應(yīng)的Sn的質(zhì)量分數(shù)為的質(zhì)量分數(shù)為 （教材（教材P52圖圖3-11）5. 一個直徑為一個直徑為20mm的軸，要求的軸，要求b700Mpa且綜合力且綜合力學性能較好。從經(jīng)濟角度考慮，同時又能滿足性能要求，學性能較好。從經(jīng)濟角度考慮，同時又能

3、滿足性能要求，選用（只選一種）選用（只選一種） （20、T10、 45、 3Cr2W8V、40Cr、9SiCr、W6Mo5Cr4V2）鋼，淬火溫度選用鋼，淬火溫度選用 ，采用采用 作為淬火介質(zhì)，回火溫度選用作為淬火介質(zhì)，回火溫度選用 。6. 加工壁厚為加工壁厚為10mm的軸承套圈，的軸承套圈，選用選用 （只選一種）（只選一種）（20、 W18Cr4V、 CrWMn、 45、 9Mn2V、40Cr、GCr15SiMn、GCr15）鋼比較好，淬火溫度選用鋼比較好，淬火溫度選用 ，采用采用 作為淬火介質(zhì)，回火溫度選用作為淬火介質(zhì)，回火溫度選用 較合適。較合適。7. A組元的含量為組元的含量為85，B

4、組元的含量為組元的含量為15，它們所形，它們所形成的固相為單相合金，成的固相為單相合金，B組元隨機分布在組元隨機分布在A組元中，這種組元中，這種固相稱為固相稱為 ，其中其中A組元稱為組元稱為 ，B組元稱為組元稱為 。已已知知B組元屬于面心立方，若它們能形成無限固溶體，則組元屬于面心立方，若它們能形成無限固溶體，則A組元的晶體結(jié)構(gòu)類型屬于組元的晶體結(jié)構(gòu)類型屬于 （體心立方、密排六方、（體心立方、密排六方、面心立方、不確定）。面心立方、不確定）。8. 設(shè)設(shè)A、B組元的熔點分別為組元的熔點分別為1450和和1080，它們在液它們在液態(tài)和固態(tài)都態(tài)和固態(tài)都無限互溶無限互溶，則這兩種組元組成的二元相圖叫，

5、則這兩種組元組成的二元相圖叫作二元作二元 相圖；相圖；先先結(jié)晶的固溶體中含結(jié)晶的固溶體中含 組元多，組元多，后后結(jié)結(jié)晶的固溶體中含晶的固溶體中含 組元多，這種組元多，這種成分不均勻成分不均勻現(xiàn)象稱現(xiàn)象稱為為 ，通過，通過 工藝可以工藝可以減輕減輕或或消除消除這種現(xiàn)象。這種現(xiàn)象。9. 為了降低鋼的硬度便于機加工可采用為了降低鋼的硬度便于機加工可采用 工藝；工藝；為使零件獲得高的強度、硬度和耐磨性可采用為使零件獲得高的強度、硬度和耐磨性可采用 工藝；工藝；為了提高零件局部的硬度和耐磨性可以采用為了提高零件局部的硬度和耐磨性可以采用 工藝；工藝；為了提高淬火零件的塑性和韌性可以采用為了提高淬火零件的

6、塑性和韌性可以采用 工藝工藝。（低溫回火、時效、表面淬火、高溫回火、淬火、正火、（低溫回火、時效、表面淬火、高溫回火、淬火、正火、退火）退火）10. 對于汽車、拖拉機變速箱中的傳動齒輪一般可選用對于汽車、拖拉機變速箱中的傳動齒輪一般可選用 鋼經(jīng)過鋼經(jīng)過 處理后使用；處理后使用； 而對承受載荷較小，但對尺寸精度要求非常高的齒而對承受載荷較小，但對尺寸精度要求非常高的齒輪可以選用輪可以選用 鋼經(jīng)過鋼經(jīng)過 處理后使用；處理后使用； 對于承受載荷對于承受載荷 不大、對精度要求也不是太高的機床不大、對精度要求也不是太高的機床變速箱中的齒輪可選用變速箱中的齒輪可選用 鋼經(jīng)過鋼經(jīng)過 處理后使用。處理后使用。

7、（可供選擇的材料為可供選擇的材料為45、40Cr、20Cr、20CrMnTi、38CrMoAl、3Cr2W8V、20Cr2Ni4WA）11. 如果用如果用20CrMnTi鋼制造齒輪，其一般的簡明加工路鋼制造齒輪，其一般的簡明加工路線是線是 。 當最終熱處理全部完成后，其表層組織由表及里為當最終熱處理全部完成后，其表層組織由表及里為 + + ，具有高的，具有高的 疲勞強度、疲勞強度、 疲勞強度和疲勞強度和高的高的 性，而心部在淬透的情況下為性，而心部在淬透的情況下為 組織，組織，具有良好的具有良好的 力學性能。力學性能。 如果齒面的曲率半徑增大或承受的接觸應(yīng)力增大，如果齒面的曲率半徑增大或承受的

8、接觸應(yīng)力增大，齒面的硬化層深度應(yīng)該相應(yīng)齒面的硬化層深度應(yīng)該相應(yīng) （減小，增加），這是（減小，增加），這是通過通過 （延長，縮短）滲碳時間實現(xiàn)的。低溫回火后（延長，縮短）滲碳時間實現(xiàn)的。低溫回火后通過通過處理可以進一步提高齒輪的彎曲疲勞強度。處理可以進一步提高齒輪的彎曲疲勞強度。12. 簡述滲碳、滲氮和碳氮共滲三種化學熱處理方法對零簡述滲碳、滲氮和碳氮共滲三種化學熱處理方法對零件對的表面硬度、耐磨性、熱處理變形、疲勞強度、滲件對的表面硬度、耐磨性、熱處理變形、疲勞強度、滲層深度等五個方面的異同。層深度等五個方面的異同。13已知某優(yōu)質(zhì)碳素鋼經(jīng)完全退火后珠光體的體積分數(shù)已知某優(yōu)質(zhì)碳素鋼經(jīng)完全退火后珠

9、光體的體積分數(shù)為為59%。（1）計算該鋼含碳量并給出鋼號。）計算該鋼含碳量并給出鋼號。（2）該鋼能否制造直徑為）該鋼能否制造直徑為30mm的軸類零件？為什么？的軸類零件？為什么？（3）能否制造直徑為）能否制造直徑為300mm的軸類零件？為什么？的軸類零件？為什么？ 14蒸汽閥門的閥桿對綜合力學性能要求較高，同時要蒸汽閥門的閥桿對綜合力學性能要求較高，同時要求具有一定的耐腐蝕性。求具有一定的耐腐蝕性。（1）在）在1Cr18Ni9Ti、2Cr13、45和和20CrMnTi四種鋼中四種鋼中選擇一種合適的材料；選擇一種合適的材料；（2）畫出最終熱處理工藝曲線（注明溫度范圍）。）畫出最終熱處理工藝曲線（

10、注明溫度范圍）。 15某尺寸較大的軸承套圈試生產(chǎn)時選用某尺寸較大的軸承套圈試生產(chǎn)時選用GCr15，淬，淬火后心部總出現(xiàn)較多的屈氏體組織不能滿足要求?；鸷笮牟靠偝霈F(xiàn)較多的屈氏體組織不能滿足要求。（1）分析出現(xiàn)屈氏體的原因；）分析出現(xiàn)屈氏體的原因；（2）改用哪種鋼比較合適？）改用哪種鋼比較合適？（3）畫出預先熱處理和最終熱處理工藝曲線。）畫出預先熱處理和最終熱處理工藝曲線。 16某零件用某零件用45鋼制造，淬火時用水作冷卻介質(zhì)，鋼制造，淬火時用水作冷卻介質(zhì)，淬硬層深度不能滿足要求。倉庫中有淬硬層深度不能滿足要求。倉庫中有40Cr、50、40和和60Si2Mn四種材料。四種材料。（1）選用哪種鋼比較

11、合適？）選用哪種鋼比較合適？（2）淬火時選用哪種淬火介質(zhì)比較合適？）淬火時選用哪種淬火介質(zhì)比較合適？（3）回火溫度選在什么溫度范圍內(nèi)比較合適？）回火溫度選在什么溫度范圍內(nèi)比較合適？ 17針對汽車或拖拉機傳遞動力的齒輪回答以下問針對汽車或拖拉機傳遞動力的齒輪回答以下問題。題。（1）分析主要失效形式和對性能的主要要求；）分析主要失效形式和對性能的主要要求；（2）在）在45、16Mn、CrWMn和和20CrMnTi中選擇一中選擇一種合適的材料并寫出簡明加工路線。種合適的材料并寫出簡明加工路線。18一個直徑為一個直徑為60mm的軸，要求抗拉強度大于的軸，要求抗拉強度大于900MPa且綜合力學性能較好，

12、目前倉庫中有且綜合力學性能較好，目前倉庫中有25、40Cr、GCr15、9SiCr四種材料可供選用。四種材料可供選用。問：問：（1）選哪種材料最合適（簡要說明理由）；）選哪種材料最合適（簡要說明理由）；（2）畫出最終熱處理工藝曲線（要求給出溫度范圍），）畫出最終熱處理工藝曲線（要求給出溫度范圍），為什么要選用這種工藝？為什么要選用這種工藝？ 19一種零件需要切削加工，批量很大，要求材料具有一種零件需要切削加工，批量很大，要求材料具有良好加工性能，抗拉強度大于良好加工性能，抗拉強度大于450MPa，延伸率大于，延伸率大于30%，其他性能沒有要求。，其他性能沒有要求?；卮穑夯卮穑海?）選擇一種最合

13、適的材料；）選擇一種最合適的材料；（2）寫出簡明加工路線；）寫出簡明加工路線；（3）所選材料與）所選材料與45鋼相比有哪些優(yōu)點。鋼相比有哪些優(yōu)點。 20某零件用某零件用45鋼制造，淬火時用水作冷卻介質(zhì)，要鋼制造，淬火時用水作冷卻介質(zhì)，要求淬硬層深度為求淬硬層深度為8mm，實際得到的淬硬層深度為，實際得到的淬硬層深度為3mm。倉庫中有。倉庫中有40CrMn、50、40和和5CrMnMo四種四種材料。材料。（1）選用哪種鋼比較合適？）選用哪種鋼比較合適？（2）淬火時選用哪種淬火介質(zhì)比較合適？）淬火時選用哪種淬火介質(zhì)比較合適？（3）回火溫度選在什么溫度范圍內(nèi)比較合適？）回火溫度選在什么溫度范圍內(nèi)比較

14、合適？21說明說明高碳鋼高碳鋼常用的常用的預先熱處理工藝預先熱處理工藝； 畫出畫出工藝曲線工藝曲線并進行并進行簡要分析簡要分析； 說明預先熱處理的目的說明預先熱處理的目的 。22某機床主軸（直徑約某機床主軸（直徑約40mm），要求有良好的），要求有良好的綜合力學性能，軸頸部分要求耐磨（綜合力學性能，軸頸部分要求耐磨（5055HRC）。）。(1)選擇一種比較合適的材料；選擇一種比較合適的材料；(2)寫出簡明加工工藝路線；寫出簡明加工工藝路線；(3)說明工藝路線中各個熱處理環(huán)節(jié)的目的。說明工藝路線中各個熱處理環(huán)節(jié)的目的。 4若用若用CrWMn鋼制造圓板牙或絲錐等薄刃刀具，鋼制造圓板牙或絲錐等薄刃刀

15、具，應(yīng)采用何種熱處理工藝（包括預先熱處理和最終熱處應(yīng)采用何種熱處理工藝（包括預先熱處理和最終熱處理）？試分析各熱處理工藝的作用及其所得組織。理）？試分析各熱處理工藝的作用及其所得組織。 1CrWMn鋼的淬火加熱溫度與鋼的淬火加熱溫度與T10鋼相比哪個高？鋼相比哪個高？為什么？為什么？2直徑均為直徑均為30mm的的T10鋼和鋼和CrWMn鋼，加熱透燒后鋼，加熱透燒后均在油中冷卻，獲得的淬硬層深度相同嗎？為什么？均在油中冷卻，獲得的淬硬層深度相同嗎？為什么？3為什么用為什么用T10鋼制造的刀具刃部受熱至鋼制造的刀具刃部受熱至200250其其硬度和耐磨性已迅速下降，以致于失效；而硬度和耐磨性已迅速下

16、降，以致于失效；而CrWMn鋼鋼制造的刀具刃部在制造的刀具刃部在230250條件下工作，硬度仍不低條件下工作，硬度仍不低于于60HRC，且耐磨性能良好，尚可維持正常工作？，且耐磨性能良好，尚可維持正常工作？1完全退火后含碳量為完全退火后含碳量為1.0的鋼比含碳量為的鋼比含碳量為0.5的鋼硬度高。的鋼硬度高。2鉗工用手工鋸鋸鉗工用手工鋸鋸T10、T12鋼料時比鋸鋼料時比鋸10、20鋼鋼料費力，鋸條容易磨鈍。料費力，鋸條容易磨鈍。3在室溫下，含碳量為在室溫下，含碳量為0.8的鋼其強度比含碳量的鋼其強度比含碳量為為1.2的鋼高。的鋼高。4含碳量為含碳量為0.45的鋼加熱到的鋼加熱到1200開始鍛造，

17、冷開始鍛造，冷卻到卻到800停止鍛造。停止鍛造。5鐵絲易折彎，鑄鐵易破裂，為什么？鐵絲易折彎，鑄鐵易破裂，為什么？ 7為什么綁扎物體一般用鐵絲（鍍鋅低碳鋼絲），為什么綁扎物體一般用鐵絲（鍍鋅低碳鋼絲）， 而起重機鋼絲繩卻用而起重機鋼絲繩卻用60鋼（鋼（c=0.60%)制成？制成？ 6為什么鋼鉚釘用低碳鋼（為什么鋼鉚釘用低碳鋼（c=0.25%)制作？制作？1 A、B合金相圖屬于共晶相圖，合金相圖屬于共晶相圖，A組元的熔點為組元的熔點為330，B組元的熔點為組元的熔點為200，共晶轉(zhuǎn)變溫度為，共晶轉(zhuǎn)變溫度為160，共晶合金中共晶合金中B的質(zhì)量分數(shù)為的質(zhì)量分數(shù)為60%，B在在（以（以A為溶劑的為溶劑

18、的固溶體）中的最大溶解度為固溶體）中的最大溶解度為10%，A在在（以（以B為溶劑的為溶劑的固溶體）中的最大溶解度為固溶體）中的最大溶解度為5%，室溫下兩組元互不相，室溫下兩組元互不相溶（溶解度為溶（溶解度為0）。）。畫出相圖，將題中給出的畫出相圖，將題中給出的3個溫度和個溫度和3個成分點以及各區(qū)域的相組成標在相圖上。個成分點以及各區(qū)域的相組成標在相圖上。2擬用擬用T10A鋼制造形狀簡單的沖頭，回答以下問題。鋼制造形狀簡單的沖頭，回答以下問題。（1）寫出其簡明生產(chǎn)工藝路線。）寫出其簡明生產(chǎn)工藝路線。（2）畫出各熱處理工藝曲線圖（注明溫度、冷卻介質(zhì)）畫出各熱處理工藝曲線圖（注明溫度、冷卻介質(zhì)）（3

19、）寫出各熱處理工序后得到的組織名稱及硬度范圍）寫出各熱處理工序后得到的組織名稱及硬度范圍 3有兩種含碳量不同的鐵碳合金，它們的室溫平衡有兩種含碳量不同的鐵碳合金，它們的室溫平衡組織各由兩種組織組成，它們都有珠光體組織，珠光組織各由兩種組織組成，它們都有珠光體組織，珠光體的質(zhì)量分數(shù)均為體的質(zhì)量分數(shù)均為90%?；卮鹨韵聠栴}?；卮鹨韵聠栴}。(1) 分別寫出這兩種合金的組織名稱。分別寫出這兩種合金的組織名稱。(2) 計算這兩種合金的含碳量。計算這兩種合金的含碳量。(3) 計算這兩種合金室溫下計算這兩種合金室溫下相和相和Fe3C相的質(zhì)量分數(shù)。相的質(zhì)量分數(shù)。4針對傳遞動力用的齒輪，回答以下問題。針對傳遞動

20、力用的齒輪，回答以下問題。（1）分析其一般受力情況和對材料性能的主要要求。）分析其一般受力情況和對材料性能的主要要求。（2）模數(shù)）模數(shù)m=5的齒輪，要求表面硬度為的齒輪，要求表面硬度為6063HRC，心部硬度為心部硬度為4043HRC，滲碳層深度為，滲碳層深度為1.01.3mm。選。選用哪種鋼比較合適，寫出簡明加工工藝路線并說明各個用哪種鋼比較合適，寫出簡明加工工藝路線并說明各個熱處理的目的。熱處理的目的。 5某型號柴油機的某型號柴油機的凸輪軸凸輪軸，要求凸輪，要求凸輪表面表面有高的硬度有高的硬度（50HRC），而），而心部心部具有良好的韌性（具有良好的韌性（Ak40J），原），原采用采用45

21、鋼調(diào)質(zhì)處理再在凸輪表面進行高頻淬火，最后低鋼調(diào)質(zhì)處理再在凸輪表面進行高頻淬火，最后低溫回火，現(xiàn)因工廠庫存的溫回火，現(xiàn)因工廠庫存的45鋼已用完鋼已用完，只剩，只剩15鋼，鋼，擬用擬用15鋼代替鋼代替?；卮鹣铝袉栴}：?；卮鹣铝袉栴}：（1）說明原）說明原45鋼調(diào)質(zhì)和高頻淬火的目的及其熱處理后鋼調(diào)質(zhì)和高頻淬火的目的及其熱處理后得到的組織。得到的組織。（2）改用）改用15鋼后，仍按原熱處理工序進行能否滿足性鋼后，仍按原熱處理工序進行能否滿足性能要求？為什么？能要求？為什么？（3）改用）改用15鋼后，為達到所要求的性能，應(yīng)采用何種鋼后，為達到所要求的性能，應(yīng)采用何種熱處理工藝？分析所選工藝能滿足所要求的性能的原因熱處理工藝？分析所選工藝能滿足所要求的性能的原因7已知已知A、B二元合金相圖屬于勻晶相圖，二元合金相圖屬于