關(guān)鍵工程材料問答題

1、習(xí)題1材料的力學(xué)性能問答題請解釋材料的工藝性能、使用性能和力學(xué)性能含義答：材料的工藝性能是指將材料加工成零件的難易性，涉及可切削性、鍛造性、鍛壓性、焊接性等。材料的工藝 性好壞與所采用的加工措施有關(guān)。使用性能是指材料加工成零件后，與否好用、耐用，使用性能涉及力學(xué)性能、 物理性能、化學(xué)性能。力學(xué)性能是指材料受載荷作用時體現(xiàn)出的與變形、斷裂有關(guān)的一系列性能，重要有強(qiáng)度、 硬度、塑性、韌性、疲勞強(qiáng)度等。什么叫強(qiáng)度？常用的強(qiáng)度指標(biāo)是哪兩個？分別代表什么？答：強(qiáng)度一一材料受靜載荷作用時，抵御塑性變形和斷裂的能力。常用的強(qiáng)度指標(biāo)是：屈服強(qiáng)度。s 材料受靜載荷作用時，抵御塑性變形的能力?？估瓘?qiáng)度（強(qiáng)度極限）

2、。b 材料受靜載荷作用時，抵御斷裂的能力。什么叫塑性？常用的塑性指標(biāo)是哪兩個？材料的塑性在工程上有何實(shí)用意義？答：塑性一一材料在受載荷作用時，發(fā)生永久性變形的能力。常用的塑性指標(biāo)是：延伸率6、斷面收縮率中。塑 性在工程上的實(shí)用意義：塑性是變形加工（鍛壓）的條件。塑性較好的材料才可以進(jìn)行變形加工。塑性好的材料，不易脆斷，應(yīng)用時安全性比較好。比較布氏硬度、洛氏硬度的測量措施、壓頭形狀和硬度值有效范疇。并指出各自的應(yīng)用范疇。洛氏硬度在測試時可以直接在讀數(shù)表上讀出硬度值。標(biāo)尺標(biāo)注符號壓頭類型數(shù)值有效范疇合用對象AHRA金剛石圓錐20-88HRA很硬的材料，如鋼的表面硬化層、硬 質(zhì)合金等。BHRB鋼球2

3、0-100HRB較軟的材料，如退火的鋼、銅合金、 鋁合金等。r CHRC金剛石圓錐20-70HRC較硬的材料，如淬火的鋼件布氏硬度需根據(jù)測試條件和壓痕直徑查表才干得到硬度值。標(biāo)注符號壓頭類型數(shù)值有效范疇合用對象HBS鋼球V450HBS硬度較低、厚度較大的原材料或毛HBW硬質(zhì)合金球V650HBS坯。金屬材料的硬度與抗拉強(qiáng)度之間存在什么關(guān)系？這種關(guān)系有什么實(shí)用意義？答：金屬材料的硬度與強(qiáng)度有一定正比關(guān)系。在實(shí)際工作中，在不以便測試零件的強(qiáng)度時，常常通過測試其硬度 來換算出強(qiáng)度，既簡便，成本又低。但需要注意這樣換算的數(shù)據(jù)是比較粗略的材料的力學(xué)性能指標(biāo)有諸多(如強(qiáng)度、塑性、硬度、沖擊韌度等)，但是在零

4、件圖上，常常只標(biāo)注硬度值規(guī)定，這 是為什么？答：測試強(qiáng)度、塑性需采用拉伸實(shí)驗(yàn)、測試韌性要用沖擊實(shí)驗(yàn)，這些實(shí)驗(yàn)都是破壞性的，顯然不適合于成品零件。 硬度實(shí)驗(yàn)很簡便，對實(shí)驗(yàn)對象的損傷非常小，故適合于測試零件。硬度與其他性能指標(biāo)之間有一定的相應(yīng)關(guān)系， 只要測得零件的硬度值，就可以估算其她性能的數(shù)值。用洛氏硬度HRC標(biāo)尺測得某鋼件的硬度為15HRC，這個硬度值闡明了什么？遇到這種狀況應(yīng)當(dāng)如何解決？答：這個測試值低于HRC標(biāo)尺的有效范疇，闡明被測材料的硬度很低，用HRC來測量不合適?？梢愿挠寐迨螲RB 標(biāo)尺或布氏標(biāo)尺HBS來測試下列材料需要測試硬度，各選用什么硬度實(shí)驗(yàn)措施？(1)退火的鋼 (2)淬火的鋼

5、(3)鋁合金、銅合金 (4)硬質(zhì)合金答：(1)退火的鋼：用HBS或HRB(2)淬火的鋼：用HRC(3)鋁合金、銅合金：用HBS或HRB(4)硬質(zhì)合金：用HRA什么叫沖擊韌性？材料沖擊韌性的好壞有什么意義？答：沖擊韌性ak材料受沖擊載荷時，抵御斷裂的能力。沖擊韌性高的材料，使用安全性好。什么叫材料的疲勞現(xiàn)象？疲勞的危害是如何體現(xiàn)的？答：疲勞現(xiàn)象是零件(材料)在交變載荷長時間作用下，產(chǎn)生裂紋并逐漸擴(kuò)展，最后導(dǎo)致忽然斷裂的現(xiàn)象。在裂 紋萌生和擴(kuò)展的較長一段時間中，是不易被發(fā)現(xiàn)的，而最后的斷裂卻是在瞬間發(fā)生的。因此，疲勞現(xiàn)象對于運(yùn)營 中的機(jī)器，特別對飛行中的飛機(jī)，是危害性極大的事故隱患。飛機(jī)要進(jìn)行定期

6、檢修，其中一種目的就是要檢查某 些核心零件與否產(chǎn)生了疲勞裂紋。提高零件疲勞壽命的措施有哪些？答：疲勞裂紋一般在零件單薄部位的表面萌生。下列措施能提高零件抗疲勞性：提高零件表面光潔度(減少表面粗糙度)。零件截面和形狀變化之處，設(shè)計為圓弧過渡，以減輕應(yīng)力集中現(xiàn)象。采用表面熱解決、噴丸等措施對零件表面進(jìn)行強(qiáng)化。避免零件表面被劃傷、腐蝕。此外，采用無損檢測技術(shù)定期對重要零件進(jìn)行檢測，爭取在初期發(fā)現(xiàn)零件上的疲勞裂紋，也是避免疲勞斷裂 惡性事故的有效手段。習(xí)題2金屬材料的基本知識問答題：什么需要理解金屬的內(nèi)部組織構(gòu)造？答：由于金屬內(nèi)部組織構(gòu)造決定金屬的性能，因此，要理解金屬的性能及其變化規(guī)律，就有必要結(jié)識

7、理解金屬的 內(nèi)部組織構(gòu)造。金屬的常用晶體構(gòu)造有哪幾種類型？下面幾種金屬的晶體構(gòu)造各屬于哪種類型？a鐵、Y鐵、銅、鋁、鉻、鎂、鋅答：體心立方晶格：a鐵、鉻；面心立方晶格：Y鐵、銅、鋁；密排六方晶格：鎂、鋅在常溫下，比較鐵、銅、鎂的塑性，哪一種的最佳？哪一種最差？（提示：金屬的塑性好壞與其晶體構(gòu)造類型有關(guān)。）答：銅是面心立方晶格，塑性最佳；鎂是密排六方晶格，塑性最差；鐵在常溫時體心立方晶格，塑性介于兩者之 間。為什么單晶體是各向異性的，而多晶體卻是各向同性的？答：在單晶體晶格的不同方向上，原子間距不同，互相間的作用力不同，因此在不同方向上的性能存在差別，即為什么多晶體的金屬在塑性變形后來也會浮現(xiàn)各

8、向異性？答：多晶體的金屬在塑性變形后來，晶粒沿變形方向被拉長或壓扁，形成纖維組織，致使多晶體金屬浮現(xiàn)各向異 性一一在平行于纖維的方向上性能較好，在垂直于纖維的方向上性能較差什么叫金屬的加工硬化？加工硬化在生產(chǎn)中會帶來哪些利弊？試舉例闡明。答：當(dāng)金屬在發(fā)生塑性變形的時候，隨著塑性變形限度的增大，金屬的強(qiáng)度和硬度逐漸升高，塑性和韌性則逐漸 減少，這種現(xiàn)象稱為加工硬化。除了加工硬化以外，塑性變形對金屬還帶來哪些影響？答：塑性變形除了影響金屬的力學(xué)性能外，還會使物理性能和化學(xué)性能發(fā)生變化，例如使金屬的電阻率增大，抗 腐蝕性減少等。通過塑性變形的金屬在加熱時，隨著溫度的升高，會發(fā)生哪些變化過程？答：通過

9、塑性變形的金屬處在一種不穩(wěn)定的狀態(tài)，如果其加熱，就會使其組織和性能發(fā)生一系列變化，最后達(dá)到 穩(wěn)定的狀態(tài)。這個變化過程可分為三個階段，即：答復(fù)、再結(jié)晶和晶粒長大。什么叫答復(fù)？答復(fù)原理在生產(chǎn)中有何應(yīng)用？答：將通過塑性變形的金屬在低于再結(jié)晶溫度的條件加熱，其組織沒有變化，仍然保持先前塑性變形時形成的纖 維組織.加工硬化效應(yīng)也保持下來，但內(nèi)應(yīng)力明顯減少了，這種現(xiàn)象稱為恢復(fù)。生產(chǎn)中，某些在常溫下經(jīng)塑性變形制造的成品零件，為了使其保持加工硬化帶來的高強(qiáng)度，而又基本消除有 害的內(nèi)應(yīng)力，可將零件在答復(fù)的溫度范疇內(nèi)加熱保溫，達(dá)到上述目町這種熱解決工藝叫做去應(yīng)力退火。例 如用冷拉鋼絲制造的彈簧，繞成后在25030

10、0C去應(yīng)力退火，使得彈簧既有較高的強(qiáng)度和彈性，外形和尺寸 又很穩(wěn)定。什么叫再結(jié)晶？再結(jié)晶原理在生產(chǎn)中有何應(yīng)用？答：通過塑性變形的金屬，被加熱到高于再結(jié)晶溫度時，將逐漸生成顆粒狀的晶粒，取代變形的品粒，這個過程 稱為再結(jié)晶。當(dāng)再結(jié)晶過程完畢時，先前塑性變形導(dǎo)致的加工硬化也就消失，同步內(nèi)應(yīng)力也徹底消除了。根據(jù)再結(jié)晶的原理，在生產(chǎn)中常常把通過冷變形加工的金屬半成品加熱到再結(jié)晶溫度之上保溫，使之發(fā)生再結(jié)晶， 消除加工硬化，以利于繼續(xù)變形加工。這種熱解決工藝稱為再結(jié)晶退火 冷變形與熱變形有哪些區(qū)別？答：在再結(jié)晶溫度以上進(jìn)行的塑性變形稱為熱變形，在再結(jié)晶溫度如下進(jìn)行的稱為冷變形。在冷變形的時候，金 屬要發(fā)

11、生加工硬化，使變形越來越困難；在熱變形的時候，金屬既要發(fā)生加工硬化，同步又要發(fā)生再結(jié)晶軟化。如果再結(jié)晶過程足夠快，可以抵消加工硬化，則金屬在熱變形時就能保持低強(qiáng)度、高塑性的狀態(tài)，使塑性變形加 工得以持續(xù)順利進(jìn)行。在鍛壓生產(chǎn)中，要預(yù)先把金屬加熱到一定溫度再鍛壓，就是運(yùn)用了熱變形的原理。將銅管彎曲成一定形狀，隨著彎曲限度增長，感覺越彎越費(fèi)力，并且銅管還容易破裂，這是什么因素？如何消除這種現(xiàn)象?答：是由于銅管逐漸發(fā)生了加工硬化，使強(qiáng)度升高，繼續(xù)變形需要更大的變形力；使塑性減少，繼續(xù)變形就容易 開裂。采用再結(jié)晶退火，可以消除加工硬化，使銅管的可變形性得到恢復(fù)。用冷變形的措施將冷軋黃銅片做成彈簧，此彈簧

12、有較高彈性和強(qiáng)度，但尺寸不穩(wěn)定，并且耐腐蝕性不好。用什么措施可以保持其高彈性、高強(qiáng)度，同步又改善其尺寸穩(wěn)定性和耐腐蝕性？答：用低溫去應(yīng)力的措施，在再結(jié)晶溫度之下加熱保溫，可達(dá)上述目的。習(xí)題3鐵碳合金問答：鐵碳合金的平衡組織有哪些？哪一種強(qiáng)度硬度低而塑性好？哪些硬而脆？哪一種具有較好的綜合力學(xué)性能？答：有鐵素體（F）、珠光體（P）、滲碳體（Fe3C）、奧氏體（A）、萊氏體（Ld）。其中鐵素體、奧氏體的強(qiáng)度硬度低而塑性好；滲碳體、萊氏體硬而脆；珠光體具有較好的綜合力學(xué)性能。鐵碳合金狀態(tài)圖體現(xiàn)的內(nèi)容是什么？答：鐵碳狀態(tài)圖反映了鐵碳合金在平衡條件下，合金的組織與成分（含碳量）、溫度之間的關(guān)系；以及組織變化的 規(guī)律。根據(jù)鐵碳狀態(tài)圖填寫下表：鐵碳合金的含碳量（%）在下列溫度的組織（可填組織的名稱或代號）0720C800C1