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1石大网络08春高技能提高班机电一体化专业工程材料作业题说明：允许选作1/3交作业，其它作复习参考。一、解释下列概念（7个，28分）屈服强度、冲击韧度、蠕变；加工硬化、再结晶、固溶强化；铁素体、奥氏体、马氏体；正火、调质处理、变质处理；高聚物老化、橡胶的硫化、黄铜的脱锌；渗碳、离子氮化、气相沉积。巴氏合金、硬质合金、功能材料；二、填空题（25分）1．工程材料分为(金属材料)、(高分子材料)、(陶瓷材料)和(复合材料)四类2．常规热处理有（退火）、（正火）、（淬火）和（回火）四种工艺。。3．高分子材料包括（塑料）、（橡胶）、（合成纤维）、（胶粘剂）。4．α—Fe、γ—Fe的晶格类型分别是（体心立方）和（面心立方）5．从元素间的结合方式来看，合金化可能形成两类相，即（固溶体）和（金属化合物）。6．金属结晶时晶核形成的方式有（）和（）。7．高分子材料的分子链形态有线型、支化型和网体型，（线型）和（支化型）能构成线型聚合物，具有热塑性；另一种构成网体型聚合物，具有（热固）性。8．陶瓷组织由（晶体相）、（玻璃相）和（气相）三相组成。9．典型铸锭结构的三个晶区分别是（表层细晶粒区）、（柱状晶区）和（粗等轴晶区）。10．钢的平衡组织中都有（珠光体）组织，而无硬脆的（莱氏体）共晶组织。11．钢在1000℃是（奥氏体）相，而其室温平衡组织的组成相是（F）和（Fe3C）。12．单相固溶体的（锻压）工艺性好，而共晶合金的（铸造）工艺性好。13．铁碳合金分为（）、（）、（）三大类。14．按铁碳相图，钢分为（）、（）、（）三类。15．含碳量较高（＞1.0%）的钢，由高温奥氏体缓慢冷却到一定温度会产生过饱和，进而析出（Fe3CⅡ），分布于晶界处而呈（网）状，它使钢的机械性能（下降）。216．在钢的平衡组织中，（铁素体）使钢的塑性增大，而（珠光体）使钢的强度升高。17．金属塑性变形的基本方式有（滑移）和（孪生）。18．再结晶后的晶粒的大小主要取决于（加热温度）和（保温时间）。19．钢热处理加热的临界点具有较大的实际意义，它们分别是（）、（）、（）。20．亚共析钢的正常淬火温度范围是（Ac3+30℃～50℃），过共析钢的正常淬火温度范围是（Ac1+30℃～50℃）。21．一般来说，碳素钢淬火可采用（水）作冷却介质，合金钢淬火可用（油）。22．一般来说钢的渗碳用于（低碳钢）钢，表面淬火和氮化用于（中碳钢）钢。23．合金钢中的相包括（合金铁素体）和（各种碳化物）两种类型。24．合金钢中Cr能明显扩大相图的（F）区，而Ni、Mn能扩大（A）区。25．低碳钢含碳量为（），高碳钢含碳量为（）。26．按硫、磷残存量钢材可分为（普通钢）、（优质钢）和（高级优质纲）。27．按用途钢材可分为（结构钢）、（工具钢）和（特殊性能纲）。28．工程塑料代号PE、PVC分别表示（）和（）。29．工程塑料代号PA、PF分别表示（）和（）。30．玻璃钢由玻璃纤维与（合成树脂）构成；碳基复合材料的成分几乎全是（碳）。三、简答题（21分）1．说明体心立方晶格的结构特征。（4分）2．说明面心立方晶格的结构特征。3．什么是晶体的各向异性？实际金属为什么没有各向异性？4．分析晶体缺陷、晶粒粗细对金属机械性能的影响。（4分）5．简要说明固溶体的晶格结构特点和性能特点。6．简要说明金属化合物的晶格结构特点和性能特点。7．简要描述布氏硬度，说明其表示方法及应用。（4分）8．简要描述洛氏HRC硬度，说明其表示方法及应用。39．简述滑动轴承合金的组织要求。10．简述含碳量对铁碳合金组织和机械性能的影响。（5分）11．简述加工硬化及其利弊。12．为使金属凝固后获得较细的晶粒，在生产中通常采用哪些措施，举例说明。13．说明铝合金的强化方法。铸造铝合金能通过变形进行强化吗？（4分）14．根据石墨的形态，目前有哪几种灰口铸铁？试比较它们的特性。15．耐热钢有哪两方面要求？分析不锈钢耐腐蚀性能好的原因。四、分析解答题（26分）1．铁碳合金系中钢部分的相图如下图所示，分析45、T8（共析钢）、T12三种钢的结晶过程，画出室温下的平衡组织示意图。（6分）要点提示如下：T8钢：45钢：T12钢：2．结合共析钢的等温转变曲线图，指出图中各冷却曲线冷却到室温，或冷却至A、B、C、D各点时所得到的组织。并比较其硬度。（5分）答：（1）珠光体（2）索氏体（3）下贝氏体（4）马氏体；硬度依次增高。4A过冷奥氏体B过冷奥氏体＋索氏体C索氏体D马氏体；硬度依次增高。2．共析钢按图示曲线加热、保温，然后按炉冷、油冷、复合1、复合2四种方式冷却，试分析处理后的室温组织？答：炉冷退火：珠光体；油冷：屈氏体＋马氏体；方式1：淬火＋低温回火，回火马氏体；方式2：正火＋620℃回炉，索氏体，回炉无意义。3．用45钢制造连杆螺栓的加工工艺过程如下：（6分）下料→锻造→热处理Ⅰ→粗机加工→热处理Ⅱ→精加工→成品。试说明：（1）上述两次热处理的名称及目的；（2）螺栓最终的组织及性能特点。（1）答：热处理Ⅰ：正火。目的是细化晶粒，调整硬度，改善切削加工性。热处理Ⅱ：淬火+高温回火。淬火获得马氏体组织，提高钢的强度、硬度和耐磨性，高温回火消除淬火应力，获得良好的综合机械性能。（2）答：最终组织：回火S；性能特点：具有良好的综合机械性能。3．用T12钢制造锉刀的加工工艺过程如下：下料→锻造→热处理Ⅰ→粗机加工→热处理Ⅱ→精加工→成品。试说明：（1）上述两次热处理的名称及目的；（2）锉刀最终的组织及性能特点。（1）答：热处理Ⅰ：球化退火。目的：使渗碳体球化，降低硬度，改善切削加工性，并为随后淬火作组织准备；热处理Ⅱ：淬火+低温回火。淬火目的是获得马氏体组织，提高钢的强度、硬度和耐磨性；5低温回火目的是降低淬火应力和脆性，保持较高的硬度和耐磨性。（2）答：最终组织：回火M+渗碳体；性能特点：硬度高，耐磨性好，但韧性较低。3．手工锉刀要求硬度高（＞HRC60）、耐磨性好，试确定：（1）锉刀应选用何种材料？（2）为满足上述性能要求应采用何种最终热处理？（3）经上述热处理后锉刀最终的组织。答：（1）T12（T12A）；（2）淬火+低温回火；（3）M+Fe3CⅡ+A’4．材料及应用填表（9分）材料牌号类别及含义应用举例Q345井架20CrMnTi汽车变速齿轮60Si2Mn汽车板簧QT600-2多拐曲轴3Cr13耐蚀零件YT15硬质合金，含TiC15%车刀刀头Q195镀锌铁皮20Cr耐磨凸轮40Cr机床主轴W18Cr4V麻花钻头ZL109铸造铝——硅合金，第9种，含铜内燃机活塞1Crl8Ni9耐酸容器Q235普通螺栓T12板锉65Mn自行车弹簧GCr15轴承套圈15CrMo珠光体耐热钢，C15%，少量的Cr、Mo锅炉管道HT200机床床身6部分概念、简答题目答案一、概念屈服强度——在拉伸变形过程中，材料发生微量塑性变形时能够承受的应力。变质处理——向金属液中加入难熔物质颗粒，使之充当晶核以细化晶粒的工艺方法。再结晶——对存在加工硬化的金属进行加热，使之重新形成等轴状细晶粒的过程。调质处理——先对钢进行淬火，再在500～650℃保温进行回火的复合热处理工艺。马氏体——碳溶于α—Fe中形成的，具有很大过饱和度的固溶体。离子氮化——在离子炉中，含氮介质在高压直流电作用下电离，氮离子冲击工件而达到渗氮目的的热处理工艺。气相沉积——从气相物质中析出固体并沉积在基材表面的一种新型表面镀膜工艺。蠕变——材料在相对较高的温度下使用时，在应力低于常温强度且保持不变的条件下，构件长度随使用时间缓慢延长的现象。黄铜的脱锌——含锌量较大的黄铜在潮湿大气或水中被锌溶解的现象。巴氏合金——具有软基体上分布着硬质点的组织的合金，主要是铅基或锡基合金。硬质合金——高硬碳化物和粘接材料通过粉末冶金工艺制成的高硬耐热材料。二、简答4．分析晶体缺陷、晶粒粗细对金属机械性能的影响。答：晶体缺陷造成晶格畸变，使晶粒内的滑移难以进行，晶粒的变形相互阻碍，从而增大了变形抗力，使强度升高，塑性下降。晶粒的细化虽然会使晶界面积增大，但晶粒数目增多，滑移量总和增大，因而不但强度升高，塑性也提高。7．简要描述布氏硬度，说明其表示方法及应用。答：布氏硬度使用钢球压头压被测工件，以单位压痕面积上的压力值表示的硬度。8．简要描述洛氏HRC硬度，说明其表示方法及应用。答：洛氏硬度HRC使用120°金刚锥压头，加荷150kgf压被测工件，考虑压头参数和压痕深度，按一定经验公式取值来表示硬度。10．简述含碳量对铁碳合金组织和机械性能的影响。答：在平衡状态下，随含碳量的增加，铁碳合金（钢）的硬度升高、塑性、韧性下降；在含碳量低于0.9%时，铁碳合金（钢）的强度也升高，当含碳量超过0.9%时，钢的强度开始快速下降。711．简述加工硬化及其利弊。答：加工硬化是指随变形量的增加，金属的强度、硬度显著提高而塑性、韧性明显下降的现象。加工硬化的利处：①强化金属的重要手段；②有利于金属变形的均匀性；③有利于提高零件工作的安全可靠性。加工硬化的弊病：给大量的冷塑性变形带来困难。12．为使金属凝固后获得较细的晶粒，在生产中通常采用哪些措施，举例说明。答：主要有增大过冷度，变质处理，机械或电磁振动搅拌。铝合金、灰口铸铁生产中常用变质处理细化晶粒；生产中变质处理也叫孕育处理。14．根据石墨的形态，目前有哪几种灰口铸铁？试比较它们的特性。答：石墨有片状、蠕虫状、团絮状、球状四种形态，相应有普通灰铸铁、蠕墨铸铁、可锻铸铁、球墨铸铁；一般来讲普通灰铸铁抗拉强度低，但减摩性、消振性、铸造和切削加工性最好，而球铁强度最高但其它性能差。