机械复习题及参考答案

机械复习题及参考答案1、力学性能定义？包括那些？什么叫金属材料强度？力学性能定义：指材料在不同环境（温度、介质、湿度）下，承受各种外加载荷（拉伸、压缩、弯曲、扭转、冲击、交变应力等）时所表现出的力学特征。力学性能包括：弹性指标、硬度指标、强度指标、塑性指标、韧性指标、疲劳性能、断裂韧度。金属材料强度：指金属材料在外力作用下抵抗变形和破坏的能力。主要指标可分为抗拉（最基本强度指标）、抗压、抗弯、抗扭和抗剪强度。2、什么叫钢的热处理？过冷度？冷脆？热脆？钢的热处理：是指将钢在固态下加热、保温和冷却，以改变钢的组织结构，获得所需要性能的一种工艺。（热处理就是将固态金属或合金采用适当的方式进行加热、保温和冷却以获得所需组织结构的工艺。）（钢在固定下采用适当方式进行加热、保温、并以一定的冷却速度冷却到室温,改变钢的组织从而改变其性能的一种工艺方法,称为钢的热处理。）过冷度：指在一定压力下冷凝水的温度低于相应压力下饱和温度的差值。（熔融金属平衡状态下的相变温度与实际相变温度的差值。）（纯金属的过冷度等于其熔点与实际结晶温度的差值，合金的过冷度等于其相图中液相线温度与实际结晶温度的差值。）冷脆：材料在低温条件下的极小塑变脆断。大多发生在体心立方和密排六方晶体结构。有些金属，温度越低，变是越脆，同样一个工件不易变弯，而容易断裂，人们管这种现象叫冷脆。“热脆：当钢在1100~1200度进行热加工时，分布于晶界的低熔点的共晶体熔化而导致开裂，这就是通常所说的S的“热脆”现象。3、根据溶质原子在溶剂晶格中分布情况的不同，可将固溶体分哪几种？按溶质原子与溶剂原子的相对分布可分为：无序固溶体和有序固溶体。固溶体分为三种：替代式固溶体、填隙式固溶体和缺位式固溶。4、工程中常用的特殊性能钢有那些？工程中常用的特殊性能钢有：不锈钢、耐热钢、耐磨钢等。5、加热是钢进行热处理的第一步，其目的是？目的是：使钢获得奥氏体组织。6、衡量金属材料塑性好坏的指标有那些？塑性指标：是体现钢材塑造形变的数据体系指标。常用的塑性指标有：Ø延伸率Ø断面收缩率Ø扭转数或扭转角Ø极限压缩率Ø冲击韧性。7、常见钢牌号含义？低碳钢、中碳钢、高碳钢如何区分？常见钢牌号含义：钢材牌号，又称钢铁产品牌号，一般采用汉语拼音字母，化学元素符号和阿拉伯数字相结合表示钢材产品名称、用途、特性和工艺的方法。钢铁产品牌号的表示，一般采用汉语拼音字母，化学元素符号和阿拉伯数字相结合的方法来表示。碳素钢按化学成分（即以含碳量）可分为：低碳钢、中碳钢和高碳钢。碳素结构钢按照钢材屈服强度分为5个牌号：q195、q215、q235、q255、q275每个牌号由于质量不同分为a、b、c、d等级，的脱氧方法区别。钢的牌号简称钢号，是对每一种具体钢产品所取的名称，是人们了解钢的一种共同语言。我国的钢号表示方法，根据国家标准《钢铁产品牌号表示方法》（GB221-79）中规定，采用汉语拼音字母、化学素符号和阿拉伯数字相结合的方法表示。即：①钢号中化学元素采用国际化学符号表示，例如：Si,Mn,Cr……等。混合稀土元素用“RE”（或“Xt”）表示。②产品名称、用途、冶炼和浇注方法等，一般采用汉语拼音的缩写字母表示，见表。③钢中主要化学元素含量（%）采用阿拉伯数字表示。碳素钢按化学成分（即以含碳量）可分为低碳钢、中碳钢和高碳钢。(1)低碳钢：又称软钢，含碳量从0.10%至0.30%低碳钢易于接受各种加工如锻造，焊接和切削，常用於制造链条，铆钉，螺栓，轴等。(2)中碳钢：碳量0.25%～0.60%的碳素钢。有镇静钢、半镇静钢、沸腾钢等多种产品。除碳外还可含有少量锰（0.70%～1.20%）。按产品质量分为普通碳素结构钢和优质碳素结构钢。热加工及切削性能良好，焊接性能较差。强度、硬度比低碳钢高，而塑性和韧性低于低碳钢。可不经热处理，直接使用热轧材、冷拉材，亦可经热处理后使用。淬火、回火后的中碳钢具有良好的综合力学性能。能够达到的最高硬度约为hrc55(hb538），σb为600～1100mpa。所以在中等强度水平的各种用途中，中碳钢得到最广泛的应用，除作为建筑材料外，还大量用于制造各种机械零件。（3）高碳钢：常称工具钢，含碳量从0.60%至1.70%，可以淬硬和回火。锤，撬棍等由含碳量0.75%的钢制造；切削工具如钻头，丝攻，铰刀等由含碳量0.90%至1.00%的钢制造。2.按钢的品质分类：按钢的品质可分为普通碳素钢和优质碳素钢。（1）普通碳素结构钢又称普通碳素钢，对含碳量、性能范围以及磷、硫和其他残余元素含量的限制较宽。在中国和某些国家根据交货的保证条件又分为三类：甲类钢（a类钢）是保证力学性能的钢。乙类钢（b类钢）是保证化学成分的钢。特类钢(c类钢）是既保证力学性能又保证化学成分的钢，常用于制造较重要的结构件。中国目前生产和使用最多的是含碳量在0.20%左右的a3钢（甲类3号钢），主要用于工程结构。有的碳素结构钢还添加微量的铝或铌（或其他碳化物形成元素）形成氮化物或碳化物微粒，以限制晶粒长大，使钢强化，节约钢材。在中国和某些国家，为适应专业用钢的特殊要求，对普通碳素结构钢的化学成分和性能进行调整，从而发展了一系列普通碳素结构钢的专业用钢（如桥梁、建筑、钢筋、压力容器用钢等）。（2）优质碳素结构钢和普通碳素结构钢相比，硫、磷及其他非金属夹杂物的含量较低。根据含碳量和用途的不同，这类钢大致又分为三类：①小于0.25%c为低碳钢，其中尤以含碳低于0.10%的08f,08al等，由于具有很好的深冲性和焊接性而被广泛地用作深冲件如汽车、制罐……等。20g则是制造普通锅炉的主要材料。此外，低碳钢也广泛地作为渗碳钢，用于机械制造业。②0.25～0.60%c为中碳钢，多在调质状态下使用，制作机械制造工业的零件。③大于0.6%c为高碳钢，多用于制造弹簧、齿轮、轧辊等。根据含锰量的不同，又可分为普通含锰量（0.25～0.8%）和较高含锰量（0.7～1.0%和0.9～1.2%）两钢组。锰能改善钢的淬透性，强化铁素体，提高钢的屈服强度、抗拉强度和耐磨性。通常在含锰高的钢的牌号后附加标记“mn”，如15mn、20mn以区别于正常含锰量的碳素钢。碳素结构钢按照钢材屈服强度分为5个牌号：q195、q215、q235、q255、q275每个牌号由于质量不同分为a、b、c、d等级，的脱氧方法区别。低碳钢（AISI1005～1026）的含碳量为0.06％～0.28％，含锰量为0.25％～1％，含磷量不超过0.04％，含硫量不超过0.05％。中碳钢（AISI1029～1053）的含碳量为0.25％～0.55％，含锰量为0.30％～1.00％，含磷量不超过0.04％，含硫量不超过0.05％。高碳钢（AISI1055～1095）的含碳量为0.60％～1.03％，含锰量为0.30％～0.90％，含磷量不超过0.04％，含硫量不超过0.05％。按钢材的用途、化学成分、质量的不同，可将钢分为许多类：（一）．按用途分类按钢材的用途可分为结构钢、工具钢、特殊性能钢三大类。1.结构钢：（1）.用作各种机器零件的钢。它包括渗碳钢、调质钢、弹簧钢及滚动轴承钢。（2）．用作工程结构的钢。它包括碳素钢中的甲、乙、特类钢及普通低合金钢。2.工具钢：用来制造各种工具的钢。根据工具用途不同可分为刃具钢、模具钢与量具钢。3.特殊性能钢：是具有特殊物理化学性能的钢。可分为不锈钢、耐热钢、耐磨钢、磁钢等。（二）．按化学成分分类按钢材的化学成分可分为碳素钢和合金钢两大类。碳素钢：按含碳量又可分为低碳钢（含碳量≤0.25%）；中碳钢（0.25%＜含碳量＜0.6%）；高碳钢（含碳量≥0.6%）。合金钢：按合金元素含量又可分为低合金钢（合金元素总含量≤5%）；中合金钢（合金元素总含量=5%--10%）；高合金钢（合金元素总含量＞10%）。此外，根据钢中所含主要合金元素种类不同，也可分为锰钢、铬钢、铬镍钢、铬锰钛钢等。（三）．按质量分类按钢材中有害杂质磷、硫的含量可分为普通钢（含磷量≤0.045%、含硫量≤0.055%；或磷、硫含量均≤0.050%）；优质钢（磷、硫含量含硫量≤0.030%）。此外，还有按冶炼炉的种类，将钢分为平炉钢（酸性平炉、碱性平炉），空气转炉钢（酸性转炉、碱性转炉、氧气顶吹转炉钢）与电炉钢。按冶炼时脱氧程度，将钢分为沸腾钢（脱氧不完全），镇静钢（脱氧比较完全）及半镇静钢。钢厂在给钢的产品命名时，往往将用途、成分、质量这三种分类方法结合起来。如将钢称为普通碳素结构钢、优质碳素结构钢、碳素工具钢、高级优质碳素工具钢、合金结构钢、合金工具钢等。均≤0.040%）；高级优质钢（含磷量≤0.035%、8、热处理的三个阶段为？加热、保温和冷却。加热、保温和冷却。9、什么是碳钢的正火工艺？退火淬火回火调质碳钢的正火工艺：正火，又称常化，是将碳钢加热至Ac3或Acm以上30~50℃，保温一段时间后，从炉中取出在空气中或喷水、喷雾或吹风冷却的金属热处理工艺。（将钢件加热到临界温度以上30-50℃,保温适当时间后，在静止的空气中冷却的热处理工艺称为正火。）退火：将工件加热到预定温度，保温一定的时间后缓慢冷却的金属热处理工艺。淬火：将钢件加热到临界点以上某一温度（45号钢淬火温度为840-860℃,碳素工具钢的淬火温度为760～780℃）,保持一定的时间，然后以适当速度在水（油）中冷却以获得马氏体或贝氏体组织的热处理工艺称为淬火。或（淬火：钢的淬火是将钢加热到临界温度Ac3（亚共析钢）或Ac1（过共析钢）以上某一温度，保温一段时间，使之全部或部分奥氏体化，然后以大于临界冷却速度的冷速快冷到Ms以下（或Ms附近等温）进行马氏体（或贝氏体）转变的热处理工艺。通常也将铝合金、铜合金、钛合金、钢化玻璃等材料的固溶处理或带有快速冷却过程的热处理工艺称为淬火。）回火：又称配火。金属热处理工艺的一种。将经过淬火的工件重新加热到低于下临界温度的适当温度，保温一段时间后在空气或水、油等介质中冷却的金属热处理。或将淬火后的合金工件加热到适当温度，保温若干时间，然后缓慢或快速冷却。（钢件淬硬后，再加热到临界温度以下的某一温度，保温一定时间，然后冷却到室温的热处理工艺称为回火。）调质处理：一般习惯将淬火加高温回火相结合的热处理称为调质处理。10、正火和退火作为预备热处理，一般安排在那个阶段？退火和正火通常作为预备热处理工序，一般安排在毛坯生产之后、切削加工之前。对于精密零件，为了消除切削加工的残余应力，在切削加工工序之间还应安排去应力退火。工艺路线安排为：毛坯生产(铸、锻、焊、冲压等)→退火或正火→切削加工11、表面淬火的目的是什么？常用的表面淬火方法有哪几种？答表面淬火的目的：使工件表层得到强化，使它具有较高的强度、硬度、耐磨性及疲劳极限，而心部为了能承受冲击载荷的作用，仍应保持足够的塑性与韧性。常用的表面淬火方法有：1.感应加热表面淬火2.火焰加热表面淬火。感应加热表面淬火是把工件放入有空心铜管绕成的感应器线圈内，当线圈通入交变电流后，立即产生交变磁场在工件内形成“涡流表层迅速被加热到淬火温度时而心部仍接近室温，在立即喷水冷却后就达到表面淬火的目的。火焰加热表面淬火是以高温火焰为热源的一种表面淬火法。将工件快速加热到淬火温度，在随后喷水冷却后，获得所需的表层硬度和淬硬层硬度。12、碳的质量分数对碳钢力学性能的影响？碳的质量分数对碳钢力学性能的影响是：随着钢中碳的质量分数的增加，其钢的硬度、强度增加，塑性、韧性也随着增加。[不要这个了（含碳量少，一般组织由铁素体和珠光体组成，淬火后多为板条马氏体；低碳钢韧性大，硬度低，耐磨性差含碳量高，组织一般由渗碳体跟珠光体组成，淬火后多为片状马氏体；高碳钢脆性大，硬度高，耐磨性好，一般碳的含量越高硬度越大，韧性降低！）]13、T12钢制造的工具其最终热处理应选用？T12钢制造的工具其最终热处理应选用.淬火低温回火14、热加工工艺是指？热加工工艺：是指机械加工及热处理工艺过程，逐步改变生产对象的形状、尺寸及相对