工程材料與熱加工復(fù)習(xí)資料

PAGEPAGE4工程材料與熱加工復(fù)習(xí)資料第1章材料的力學(xué)性能一、選擇題1．金屬材料在靜載荷作用下，抵抗變形和破壞的能力稱為_(kāi)_C____。A.塑性 B.硬度 C.強(qiáng)度 D.彈性2．在測(cè)量薄片工件的硬度時(shí)，常用的硬度測(cè)試方法的表示符號(hào)是___C___。A.HBSB.HRCC.HVD.HBW3．做疲勞試驗(yàn)時(shí)，試樣承受的載荷為_(kāi)_B_____。A.靜載荷B.交變載荷C.沖擊載荷D.動(dòng)載荷二、填空題1．金屬塑性的指標(biāo)主要有斷后伸長(zhǎng)率和斷面收縮率兩種。2．金屬的性能包括物理性能、化學(xué)性能、工藝性能和力學(xué)性能。3．常用測(cè)定硬度的方法有壓入法、刻劃法和回跳法測(cè)試法。4．材料的工藝性能包括鑄造性能、鍛造性能、焊接性能、切削加工性、熱處理性等。5．零件的疲勞失效過(guò)程可分為疲勞裂紋產(chǎn)生、疲勞裂紋擴(kuò)展、瞬時(shí)斷裂三個(gè)階段。三、判斷題1．用布氏硬度測(cè)試法測(cè)量硬度時(shí)，壓頭為鋼球，用符號(hào)HBS表示。 (√)2．材料的斷裂韌度大于材料的應(yīng)力場(chǎng)強(qiáng)度因子的，材料的宏觀裂紋就會(huì)擴(kuò)展而導(dǎo)致材料的斷裂。 (×)四、概念及思考題1．硬度，硬度的表示方法。答：（1）硬度：材料在表面局部體積內(nèi)抵抗變形（特別是塑性變形）、壓痕或刻痕的能力；（2）硬度的表示方法：=1\*GB3①布氏硬度：HBS(鋼頭：淬火鋼球)或HBW（鋼頭：硬質(zhì)合金球）=2\*GB3②洛氏硬度：HR=3\*GB3③維氏硬度:HV2．韌性，沖擊韌性。3．疲勞斷裂4．提高疲勞強(qiáng)度的途徑。第2章金屬的晶體結(jié)構(gòu)與結(jié)晶一、名詞解釋晶體：是指原子（離子、分子）在三維空間有規(guī)則地周期性重復(fù)排列的物體；晶格：是指原子（離子、分子）在空間無(wú)規(guī)則排列的物體；晶胞：通常只從晶格中選取一個(gè)能完全反應(yīng)晶格特征的、最小的幾何單元來(lái)分析晶體中原子的排列規(guī)律，這個(gè)最小的幾何單元成為晶胞；晶粒：多晶體中每個(gè)外形不規(guī)則的小晶體；晶界：晶粒與晶粒間的界面；共晶轉(zhuǎn)變：在一定溫度下，由一定成分的液相同時(shí)結(jié)晶出成分一定的兩個(gè)固相的過(guò)程；結(jié)晶：原子從排列不規(guī)則的液態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榕帕幸?guī)則的晶態(tài)的過(guò)程。二、問(wèn)答題1．金屬中常見(jiàn)的晶體結(jié)構(gòu)有哪幾種？答：（1）體心立方晶格（2）面心立方晶格（3）密排六方晶格2．實(shí)際晶體的晶體缺陷有哪幾種類型？答：（1）點(diǎn)缺陷（2）線缺陷(3)面缺陷3．固溶體的類型有哪幾種?答：（1）間隙固溶體（2）置換固溶體4．純金屬的結(jié)晶是由哪兩個(gè)基本過(guò)程組成的?答：（1）晶核的形成（2）晶核的長(zhǎng)大5．何謂過(guò)冷現(xiàn)象和過(guò)冷度?過(guò)冷度與冷卻速度有何關(guān)系？答：（1）過(guò)冷現(xiàn)象：金屬的實(shí)際結(jié)晶溫度低于理論結(jié)晶溫度； 過(guò)冷度：理論結(jié)晶溫度與實(shí)際結(jié)晶溫度的差；（2）結(jié)晶時(shí)冷卻速度越大，過(guò)冷度就越大，金屬的實(shí)際結(jié)晶溫度就越低。6．晶粒大小對(duì)金屬的力學(xué)性能有何影響?細(xì)化晶粒的常用方法有哪幾種?答：（1）一般情況下，晶粒越細(xì)，金屬的強(qiáng)度、塑性和韌性就越好；（2）①增加過(guò)冷度②變質(zhì)處理③振動(dòng)或攪拌7．什么是共析轉(zhuǎn)變？共晶轉(zhuǎn)變與共析轉(zhuǎn)變有何異同？答：（1）共析轉(zhuǎn)變：在恒定的溫度下，由一個(gè)特定成分的固相同時(shí)分解成兩個(gè)成分和結(jié)構(gòu)均不同的新固相的轉(zhuǎn)變（2）①共晶反應(yīng)母相是液相，而共析反應(yīng)的是固相；②共析反應(yīng)較共晶反應(yīng)需要更大的過(guò)冷度：③共析反應(yīng)常出現(xiàn)母相與子相的比容不同而產(chǎn)生容積的變化，從而引起大的內(nèi)應(yīng)力。第3章鐵碳合金狀態(tài)圖（重點(diǎn)熟悉鐵碳合金狀態(tài)圖）一、名詞解釋1．同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變：金屬在固態(tài)下隨溫度的改變，由一種晶格轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪环N晶格的現(xiàn)象2.鐵素體（F）：鐵素體是碳在α-Fe中形成的間隙固溶體，體心立方晶格。性能與純鐵相近，塑性、韌性好，強(qiáng)度、硬度低。它在鋼中一般呈塊狀或片狀。奧氏體（A）：奧氏體是碳在γ-Fe中形成的間隙固溶體，面心立方晶格。因其晶格間隙尺寸較大，故碳在γ-Fe中的溶解度較大，有很好的塑性。滲碳體（Fe3C）：鐵和碳相互作用形成的具有復(fù)雜晶格的間隙化合物。滲碳體具有很高的硬度，但塑性很差，延伸率接近于零。在鋼中以片狀存在或網(wǎng)絡(luò)狀存在于晶界。在萊氏體珠光體（P）：由鐵素體和滲碳體組成的機(jī)械混合物。鐵素體和滲碳體呈層片狀。珠光體有較高的強(qiáng)度和硬度，但塑性較差。萊氏體（Ld）：由奧氏體和滲碳體組成的機(jī)械混合物。萊氏體中，滲碳體是連續(xù)分布的相，奧氏體呈顆粒狀分布在滲碳體基體上。由于滲碳體很脆，所以萊氏體是塑性很差的組織。二、填空題1．珠光體是由鐵素體和滲碳體組成的機(jī)械混合物共析組織)。2．萊氏體是由奧氏體和滲碳體組成的機(jī)械混合物(共晶組織)。3．奧氏體在1148℃時(shí)碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)可達(dá)2.11%，在727℃時(shí)碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為4.根據(jù)室溫組織的不同，鋼可分為亞共析鋼、共析鋼和過(guò)共析鋼。．共析鋼的室溫組織為珠光體；亞共析鋼的室溫組織為鐵素體+珠光體；過(guò)共析鋼的室溫組織為珠光索氏體：是在650~600℃溫度之間等溫轉(zhuǎn)變所得的層片較細(xì)的珠光體。屈氏體：是在600~550℃溫度范圍內(nèi)形等溫轉(zhuǎn)變所獲得的更細(xì)的層片狀珠光體。珠光體片間距越小，相界面積越多，塑性變形的抗力越大，即強(qiáng)度、硬度越高，同時(shí)，塑性和韌性也有所改善。6．簡(jiǎn)述貝氏體的性能特點(diǎn)。答：上貝氏體：強(qiáng)度、硬度較高，較易引起脆斷；下貝氏體：強(qiáng)度、硬度、塑性和韌性均高于上貝氏體，具有良好的綜合力學(xué)性能7．生產(chǎn)中常用的退火方法有哪幾種？各適用于什么場(chǎng)合？答：（1）生產(chǎn)上常用的退火操作有完全退火、等溫退火、球化退火、擴(kuò)散退火和去應(yīng)力退火。（2）①完全退火和等溫退火用于亞共析鋼成分的碳鋼和合金鋼的鑄件、鍛件及熱軋型材；有時(shí)也用于焊接結(jié)構(gòu)。②球化退火主要用于共析或過(guò)共析成分的碳鋼及合金鋼。③擴(kuò)散退火主要用于合金鋼鑄錠和鑄件；④去應(yīng)力退火主要用于消除鑄件、鍛件、焊接件、冷沖壓件（或冷拔件）及機(jī)加工的殘余內(nèi)應(yīng)力。8．舉例說(shuō)明鋼的淬透性、淬硬深度和淬硬性三者之間的區(qū)別。9．回火的目的是什么？淬火鋼在回火過(guò)程中顯微組織發(fā)生哪些變化?答：（1）回火的目的是降低淬火鋼的脆性，減少或消除內(nèi)應(yīng)力，使組織趨于穩(wěn)定并獲得所需要的性能。（2）①馬氏體的分解（200℃以下）②殘余奧氏體的轉(zhuǎn)變（200~300℃）③碳化物的轉(zhuǎn)變（300~450℃）④滲碳體的長(zhǎng)大和鐵素體的再結(jié)晶（450℃-Ac1）10．什么叫回火脆性？生產(chǎn)中如何防止回火脆性?答：（1）回火脆性：在某些溫度范圍內(nèi)回火時(shí)，鋼的韌性不僅沒(méi)有提高，反而顯著下降的脆化現(xiàn)象；（2）第一類回火脆性不可避免，只能在第二回火脆性中采取措施防止，即提高鋼的純度；小截面工件回火后采用快冷（油冷或水冷）；大截面工件加入一定量的鎢和鉬。11．以下說(shuō)法是否正確。(1)鋼的淬火冷卻速度愈快，所獲得的硬度愈高，淬透性也愈好。 （×）(2)鋼的合金元素越多，淬火后的硬度越高。 （×）(3)淬火鋼回火后的性能主要取決于回火后的冷卻速度。 （×）12．何謂表面熱處理？表面淬火的目的是什么?常用的表面淬火有哪幾種？（1）表面熱處理：僅對(duì)工件表層進(jìn)行熱處理，以改變表層組織和性能的工藝。（2）表面淬火的目的是使工件表層得到強(qiáng)化，使它具有較高的強(qiáng)度，硬度，耐磨性及疲勞極限，而心部為了能承受沖擊載荷的作用，應(yīng)具備足夠的塑性與韌性。（3）常用的表面淬火方法有：1.感應(yīng)加熱表面淬火；2.火焰加熱表面淬火3.激光加熱表面熱處理；4.電接觸加熱表面熱處理。13．滲碳的主要目的是什么？答：主要目的：為了使零件表面具有高的硬度、耐磨性和耐疲勞性，以及心部具有較高的塑性、韌性和足夠的強(qiáng)度。14．滲氮后的性能特點(diǎn)是什么？答：鋼滲氮后可以獲得極高的硬度、高的耐磨性、高的疲勞強(qiáng)度、一定的耐腐蝕性和抗熱性以及熱處理變形小等性能特點(diǎn)第5章工業(yè)用鋼一、雜質(zhì)元素與合金元素在鋼中的作用二、鋼的分類三、指出下列各鋼牌號(hào)的名稱及各符號(hào)的含義084565MnT12AZG230-450Q235AQ34540Cr20CrMnTi60Si2MnGCr9CrWMn9SiCrCr12MoVW6Mo5Cr4V23Cr2Mo1Cr130Cr19Ni94Cr9Si2ZGMn133．含碳量對(duì)鋼的性能影響很大，低碳鋼、中碳鋼和高碳鋼的含碳量分別為wc≤0.25%、wc=0.25%~0.60%、wc＞0.60%。4．鋼中常存的雜質(zhì)元素為錳、硅、硫、磷，鋼的質(zhì)量等級(jí)主要以含硫量和含磷量的多少劃分。5．合金鋼按主要用途可分為工程結(jié)構(gòu)用工具鋼、機(jī)械結(jié)構(gòu)用工具鋼、合金工具鋼三大類。五、問(wèn)答題1.合金元素在鋼中的存在形式有哪些？答：（1）固溶體（2）金屬化合物2.刃具鋼有哪些類型；高速鋼的主要性能要求是什么？答：（1）①碳素工具鋼②低合金刃具鋼③高速工具鋼（2）①紅硬性高②硬度和耐磨性高③淬透性優(yōu)良④高速鋼強(qiáng)度比碳素工具鋼高30%~50%5.模具鋼有哪些類型；冷作模具鋼和熱作模具鋼的性能要求有什么不同？答：（1）冷作模具鋼；熱做模具鋼；塑料模具鋼（2）冷作模具鋼較刃具鋼需要更高的耐磨性、更高的強(qiáng)韌性，而且要求淬透性高，熱處理變形應(yīng)盡可能小。熱作模具鋼的性能要求：①良好的綜合力學(xué)性能②高的熱疲勞抗力和耐磨性③淬透性高④導(dǎo)熱性好，減少熱應(yīng)力并避免行腔表面溫度過(guò)高。第6章鑄鐵一、填空題1．鑄鐵與鋼相比，具有鑄造性能好、減摩性能好、缺口敏感性低、耐磨性能好和價(jià)格低廉等優(yōu)點(diǎn)。2．碳在鑄鐵中主要有游離化合物和石墨_兩種存在形式。3．影響石墨化的因素是化學(xué)成分和冷卻速度。四、簡(jiǎn)答題1．什么是鑄鐵?它與鋼相比有什么優(yōu)點(diǎn)?答：（1）鑄鐵：是指一系列主要由鐵、碳和硅組成的合金的總稱；（2）鑄造性能、減摩性能、吸振性能和切削加工性好，缺口敏感性低，鑄件生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單、價(jià)格低廉，經(jīng)合金化后還具有良好的耐熱性和耐腐蝕性等2．白口鑄鐵、麻口鑄鐵、灰口鑄鐵的概念。答：白口鑄鐵：指碳主要是以游離碳化物形式出現(xiàn)的鑄鐵，斷口呈白色；麻口鑄鐵：指碳部分以游離碳化物、部分以石墨形式出現(xiàn)的鑄鐵，斷口呈灰白相間；灰口鑄鐵：指碳主要是以石墨形式出現(xiàn)的鑄鐵，斷口呈灰色，3．灰口鑄鐵有哪些類型。答：（1）灰口鑄鐵（2）可鍛鑄鐵（3）球墨鑄鐵（3）蠕墨鑄鐵4．影響鑄鐵石墨化的因素有哪些?答：（1）化學(xué)成分（2）冷卻速度5．球墨鑄鐵與相同基體的灰鑄鐵相比，其突出性能特點(diǎn)是什么?答：（1）其突出的性能特點(diǎn)是：具有高的強(qiáng)度和良好的塑性與韌性；（2）還具有灰鑄鐵的減震性、減摩性和小的缺口敏感性等優(yōu)良性能。6．下列牌號(hào)各表示什么鑄鐵?牌號(hào)中的數(shù)字表示什么意義?(1)HT250：表示灰口鑄鐵，最低抗拉強(qiáng)度是250MPa;(2)QT700-2:表示球墨鑄鐵，最低抗拉強(qiáng)度為700MPa，最低斷后伸長(zhǎng)率為2%；(3)KTH330-08：表示黑心可鍛鑄鐵，最低抗拉強(qiáng)度為330MPa，最低斷后伸長(zhǎng)率為8%； (4)KTZ450-06：表示珠光體可鍛鑄鐵，最低抗拉強(qiáng)度為450MPa，最低斷后伸長(zhǎng)率為6%；(5)RuT420：表示蠕墨鑄鐵，最低抗拉強(qiáng)度為420MPa。第7章非鐵金屬一、填空題1．白銅是銅和鎳金屬組成的的合金。2．青銅是除____鋅_____和____鎳_____元素以外，銅和其它元素組成的合金。3、目前常用的滑動(dòng)軸承合金組織有軟基體硬質(zhì)點(diǎn)組織和硬基體軟質(zhì)點(diǎn)組織兩大類。4．通用硬質(zhì)合金又稱___萬(wàn)能硬質(zhì)合金___。在鎢鈷類硬質(zhì)合金中，碳化鎢的含量越多，鈷的含量越少，則合金的硬度、紅硬性及耐磨性越___高_(dá)_，但強(qiáng)度和韌性越___低___三、問(wèn)答題1．鋁合金分為那兩大類，變形鋁合金有哪4類，常用的鑄造鋁合金有哪些類型。答：（1）變形鋁合金和鑄造鋁合金（2）變形鋁合金分為：防銹鋁合金、硬鋁合金、超硬鋁合金和鍛鋁合金（3）常用的鑄造鋁合金有：鋁硅鑄造合金、鋁銅鑄造合金、鋁鎂鑄造合金和鋁鋅鑄造合金2．銅按化學(xué)成分分為哪3大類，銅合金牌號(hào)的表示方法。H62、QSn4-3、ZCuSn10P1的含義。答：（1）同按化學(xué)成分可分為：黃銅、青銅及白銅（2）加工銅合金：①加工黃銅：漢字+數(shù)字②加工青銅：“Q”+第一主加化學(xué)元素符號(hào)及含量+其他合金元素含量鑄造銅合金：“Z”+銅元素化學(xué)符號(hào)+主加元素的化學(xué)符號(hào)及含量+其它合金元素符號(hào)及含量（3）H62：表示質(zhì)量分?jǐn)?shù)為62%、余量為鋅的加工黃銅；QSn4-3：表示wsn=4%、其他合金元素wZn=3%、余量為銅的加工錫青銅。ZcuSn10P1:表示錫含量為10%、含磷量為1%、余量為銅的鑄造錫青銅3．滑動(dòng)軸承合金應(yīng)具有怎樣的性能和理想組織？答：（1）應(yīng)具有的性能：①良好的磨合性及較低的摩察系數(shù)：②足夠的抗壓強(qiáng)度、疲勞強(qiáng)度；③好的耐磨性；④足夠的塑性和韌性；⑤良好的耐腐蝕性、導(dǎo)熱性和小的熱膨脹系數(shù)；⑥好的鑄造性能。（2）應(yīng)具有的理想組織：軟基體硬質(zhì)點(diǎn)組織和硬基體軟質(zhì)點(diǎn)組織4．制作刃具的硬質(zhì)合金材料有哪些類別？常用硬質(zhì)合金刃具的牌號(hào)。答：①鎢鈷類硬質(zhì)合金（YG+wCo）②鎢鈷鈦類硬質(zhì)合金(YT+wTiC)③通用硬質(zhì)合金(YW+順序號(hào))第9章鑄造一、名詞解釋1.鑄造 2.砂型鑄造3.澆注系統(tǒng)4.流動(dòng)性4.收縮性5.分型面6.起模斜度二、填空題1．收縮的三個(gè)階段：液態(tài)收縮、凝固收縮、固態(tài)收縮。2．型砂和芯砂主要由__砂__、粘結(jié)劑_和__水___組成。3．造型材料應(yīng)具備的性能有塑性、耐火性、透氣性、退讓性、潰散性等。4．手工造型方法有：整模造型、分模造型、挖砂造型、假箱造型、活塊造型、三箱造型和刮板造型等。5．澆注系統(tǒng)由澆口杯、直澆道、橫澆道、和內(nèi)澆道組成。三、問(wèn)答題1．鑄造生產(chǎn)有哪些優(yōu)缺點(diǎn)?答：（1）較高的適應(yīng)性；（2）具有良好的經(jīng)濟(jì)性；（3）鑄件力學(xué)性能較差，質(zhì)量不穩(wěn)定。2．選擇鑄件分型面時(shí)，應(yīng)考慮哪些原則?答：(1)應(yīng)減少分型面的數(shù)量，最好使得鑄件位于下型中；(2)盡量采用平直面作為分型面，少采用曲面作為分型面(3)盡量使鑄件的主要加工面和加工基準(zhǔn)面位于同一個(gè)沙箱中(4)分型面一般都取在鑄件的最大截面處，充分利用沙箱的高度，不要使模樣在一箱內(nèi)過(guò)高。3.鑄件上產(chǎn)生縮孔的根本原因是什么?順序凝固為什么能避免縮孔缺陷？答：（1）金屬的收縮（2）順序凝固是指鑄件按“薄壁→厚壁→冒口”的順序進(jìn)行凝固的過(guò)程。按照這個(gè)凝固順序，使鑄件各個(gè)部位均能得到金屬液的充分補(bǔ)縮，最后將縮孔轉(zhuǎn)移到冒口之中，即可得到無(wú)縮孔的致密鑄件。4.冒口和冷鐵有什么作用？如何設(shè)置冒口和冷鐵？答：（1）冒口是用以貯存補(bǔ)縮金屬液的空腔；冷鐵是用鑄鐵、鋼或銅等金屬材料制成的，用增大鑄件局部冷卻速度的激冷物；（2）①冒口的尺寸應(yīng)保證冒口中的金屬液比鑄件需要補(bǔ)償部位的凝固得晚，并有足夠量的金屬液；②冒口的數(shù)目應(yīng)根據(jù)有效補(bǔ)縮距離和鑄件上需要補(bǔ)縮部位的多少而定；③為增大冒口的有效補(bǔ)償距離L，常與冷鐵配合用，或采用補(bǔ)貼工藝。第10章鍛壓一、名詞解釋1.冷變形強(qiáng)化2.再結(jié)晶5.可鍛性6.鍛造流線 7.鍛造比二、填空題1．塑性與變形抗力是衡量鍛造性優(yōu)劣的兩個(gè)主要指標(biāo)，塑性愈高，變形抗力愈小，金屬的可鍛性就愈好。隨著金屬冷變形程度的增加，材料的強(qiáng)度和硬度升高，塑料和韌性下降，使金屬的可鍛性變差。金屬塑性變形過(guò)程的實(shí)質(zhì)就是位錯(cuò)面沿著滑移面運(yùn)動(dòng)的過(guò)程。隨著變形程度的增加，位錯(cuò)密度增大，塑性變形抗力下降。４．模鍛分為：錘上模鍛、胎模鍛造。三、判斷題1．細(xì)晶粒組織的可鍛性優(yōu)于粗晶粒組織。 (√)2．非合金鋼(碳素鋼)中碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)愈低，可鍛性就愈差。 (×)3．零件工作時(shí)的切應(yīng)力應(yīng)與鍛造流線方向一致。 (×)4．常溫下進(jìn)行的變形為冷變形，加熱后進(jìn)行的變形為熱變形。 (×)5．因鍛造之前