工程材料复习思考题

工程材料复习思考题第1页工程材料复习思考题第1章材料的性能1．何谓力学性能？材料的力学性能主要包括哪些方面？2．何谓工艺性能？材料的工艺性能主要包括哪些方面？3．为什么机械零件设计大多以屈服强度为设计依据？4．写出下列力学性能符号所代表的力学性能指标的名称和含义。AK、、、0.2、s、b、e、HRC、HV、-1、HBS、E。5．某金属材料的拉伸试样l0=100mm，d0=10mm。拉伸到产生0.2％塑性变形时作用力(载荷)F0.2=6.5×103N；Fb=8.5×103N。拉断后标距长为ll=120mm，断口处最小直径为dl=6.4mm，试求该材料的0.2、b、、。试比较布氏、洛氏、维氏硬度的特点，指出各自最适用的范围。下列几种工件的硬度该用哪种硬度法测量：锉刀、灰铸铁毛坯件、硬质合金刀片、表面有很薄的硬化层的工件。7.根据GB700—88《碳素结构钢》的规定，牌号为Q235钢的力学性能应达到：s≥235MPa，b≥375Mpa，5≥26％，≥％。现对进厂的一批Q235钢材采用d0=10mm的标准短试样〔试样的标距等于5倍直径〕进行拉伸试验，测得的试验数据是Fs=20kN，Fb=32kN，断后标距长l1=65mm，d1=6.3mm。．试问这批钢材合格否?第2章材料的结构1．解释下列名词：晶格、晶胞、晶粒、晶界、亚晶界、晶面、晶向、晶格常数、合金、相、显微组织、固溶体、金属化合物、固溶强化、组元。2．金属的常见晶格有哪三种?说出名称并画图示之。3*．在面心立方晶格中，指出原子排列最密的晶面和晶向；试画出图形。并计算其晶面和晶向的最大原子密度。4．为什么单晶体有各向异性，．而多晶体的金属通常没有各向异性?5．什么叫晶体缺陷?晶体中可能有哪些晶体缺陷?它们对金属材料的力学性能有何影响?6．固态合金中固溶体相有哪两种?化合物相有哪三种?它们的力学性能有何特点?7．固溶体的固溶度取决于哪些因素?第3章材料的凝固1．解释名词：过冷现象、过冷度、平衡状态、相图、匀晶转变、共晶转变、枝晶偏析、变质处理2．试述纯金属的结晶过程。3．什么是细晶强化?细化晶粒的方法有哪些？4．固态金属同素异构转变有哪些特点?工程材料复习思考题第2页5．依据Pb—Sn合金相图（图3－15），若F、G、点的合金成分分别是WSn等于2％、99％。问在下列温度(t)时，WSn=30％的合金显微组织中有哪些相组成物和组织组成物?它们的相对质量百分数是否可用杠杆定律计算?是多少?(1)t=300℃；(2)刚冷到183℃，共晶转变尚未开始；(3)在183℃，共晶转变正在进行中；(4)共晶转变刚完，温度仍在183℃时；(5)冷却到室温时(20℃)。6．什么是铁素体、奥氏体、渗碳体、珠光体、莱氏体、变态莱氏体？它们的含碳量（或最大含碳量）为多少？各有什么特点？7．绘出简化的F-Fe3C相图，说明相图中主要点和线的意义，并填出各相区和组织。8．分析含碳量各为0.4％、1.2％、3％的铁碳合金在缓慢冷却时的组织转变过程，并画出显微组织示意图。9．试分析含碳量对钢力学性能的影响。10．某退火态碳素钢钢号不清，经金相检查其显微组织是F+P。其中P所占比例约为20％。你可否据此判定出它的含碳量约为多少?第4章金属的塑性变形与再结晶1．金属在外力作用下会产生几种变形？试分析比较它们的特点。2．什么是滑移和孪生？它们的主要区别在哪里？3．试说明滑移的机理。4．实际金属塑性变形与单晶体塑性变形有什么异同?5．什么是固溶强化？什么是弥散强化？各存在于何种合金中？6．什么是加工硬化?加工硬化在工业生产中有何利弊?7．什么是残余内应力?各类残余内应力是怎么产生的?对金属材料有什么影响？8．什么是回复?回复对变形金属有什么作用?在工业生产中有什么用处?9．什么是再结晶?再结晶对变形金属有什么作用?在工业生产中有什么用处?10．为什么常温下金属的晶粒愈细，其强度和塑性、韧性均愈好？11．热加工与冷加工是依据什么来区分?工程材料复习思考题第3页12*．有四个外形完全相同的齿轮，所用材质也都是wc=0.45％的优质碳素钢。但是制作方法不同，它们分别是：(1)直接铸出毛坯。然后切削加工成形。(2)从热轧厚钢板上取料，然后切削加工成型。(3)从热轧圆钢上取料，然后切削加工成型。(4)从热轧圆钢上取料后锻造成毛坯，然后切削加工成型。请你分析一下，哪个齿轮使用效果应该最好?哪个应该最差?第5章钢的热处理1．常用的热处理工艺有哪些?简述热处理在机械制造中的作用。2．指出共析碳钢加热时奥氏体形成的几个阶段，并说明亚共析碳钢及过共析碳钢奥氏体形成的主要特点。3．影响奥氏体晶粒大小的因素有哪些?4．珠光体、索氏体、屈氏体组织有什么区别?．5．上贝氏体和下贝氏体比较，哪一种力学性能好?6．马氏体的硬度为什么很高？板条马氏体和针状马氏体在组织与力学性能方面有什么不同?7．钢获得马氏体组织的条件是什么?与钢的珠光休相变及贝氏体相变比较，马氏体相变有何特点？8．影响淬火钢硬度的主要因素是什么？如果其它条件都相同，试比较以下材料的淬火后的硬度：（1）含碳0.3％和0.6％的碳钢；（2）含碳0.6％和0.8％的碳钢。9．20、45、65、T8、T10、T12钢的淬火加热温度怎样确定?10．常用的淬火方法有哪几种?说明它们的主要特点及其应用范围。11．淬透性与淬透层深度两者有何联系和区别？影响钢淬透性的因素有哪些？12．用什么方法测定结构钢的淬透性？怎样表示钢的淬透性值?指出下列符号的意义：(1)446J；(2)3610~15J；(3)30~3510J。13．机械设计中应如何考虑钢的淬透性?14．分析以下几种说法是否正确：(1)马氏体硬而脆。(2)过冷奥氏体的冷却速度越快，冷却后钢的硬度越高。(3)钢中合金元素的含量越高，淬火后的硬度也越高。(4)本质细晶粒钢加热后的实际晶粒一定比本质粗晶粒钢细。(5)同一钢材在相同加热条件下，总是水淬比油淬的淬透性好；小件比大件淬透性好。15.现有20钢齿轮和45钢齿轮两种，齿轮表面硬度要求52HRC～55HRC，问采用何种热处理可满足上述要求。比较它们在热处理后的组织与力学性能的差别。16.用热处理基本工艺曲线形式表示均匀化退火、完全退火、球化退火、淬火、回火等工艺。17．何谓球化退火？为什么过共析钢必须采用球化退火而不采用完全退火？18．正火与退火的主要区别是什么?生产中应如何选择正火及退火?工程材料复习思考题第4页19．说明下列零件的淬火及回火温度，并说明回火后获得的组织和硬度：(1)45钢小轴(要求有较好的综合力学性能)。(2)60钢弹簧。(3)T12钢锉刀。20．将5mm的T8钢加热至760℃并保温足够时间，问采用什么样的冷却工艺可得到如下组织：珠光体，索氏体，屈氏体，上贝氏体，下贝氏体，屈氏体十马氏体，马氏体十少量残余奥氏体。在C曲线上描出工艺曲线示意图。21．有两个含碳量为1.2％的碳钢薄试样，分别加热到780℃和860℃并保温相同时间，使之达到平衡状态，然后以大于Vk的冷却速度冷至室温。试问：(1)哪个温度加热淬火后马氏体晶粒较粗大？，(2)哪个温度加热淬火后马氏体含碳量较高？(3)哪个温度加热淬火后残余奥氏体较多?(4)哪个温度加热淬火后未溶碳化物较少?(5)你认为哪个温度淬火合适?为什么?22．某钢的等温转变曲线如图所示，试说明该钢在300℃经不同时间等温后，按(a)、（b）、（c）线冷却后得到的组织。23．一根Φ6mm的45钢圆棒材,先经840℃加热淬火,硬度为HRC55（未回火）,然后从一端加热，依靠热传导使圆棒材上各点达到如下图所示的温度。ABCDE●950℃●840℃●750℃●550℃●150℃工程材料复习思考题第5页试问：（1）各点所在部位的组织是什么？（2）将整个圆棒缓冷至室温后，各点所在部位的组织又是什么？（3）若将圆棒从图示温度快冷淬火至室温，各点所在部位的组织会是什么？24．有一20钢（原材料）焊接件，由于焊接高温的影响，测得如下各点温度分布：ABCD●950℃●760℃●500℃●150℃试问：（4）在所测各点温度时，各点的组织是什么？（5）在焊接后如立即用水快速冷却至室温，各点的组织又是什么？（6）在快速冷却后，如再经600℃回火，各点的组织有何变化？25．表面淬火的目的是什么？常用的表面淬火方法有哪几种?比较它们的优缺点及应用范围。26．化学热处理包括哪几个基本过程?常用的化学热处理方法有哪几种？27．渗碳的主要目的是什么?渗碳层深度一般是怎样规定的?试以汽车、拖拉机齿轮为例说明怎样选择渗碳层深度。28．用20钢制造的20mm的小轴，经930℃，5小时渗碳后，表面碳的质量分数增加至1.2％分析经下列热处理后表面及心部的组织：(1)渗碳后缓冷到室温。(2)渗碳后直接淬火，然后低温回火。(3)渗碳后预冷到820℃，保温后淬火，低温回火。(4)渗碳后缓冷到室温，再加热到880oC后淬火，低温回火。(5)渗碳后缓冷到室温，再加热到780oC后淬火，低温回火。29．氮化的主要目的是什么?说明氮化的主要特点及应用范围。30．拟用T10制造形状简单的车刀，工艺路线为：锻造——热处理——机加工——热处理——精加工(1)试写出各热处理工序的名称并指出各热处理工序的作用；(2)制订最终热处理工艺规范(温度、冷却介质)；(3)指出最终热处理后的显微组织及大致硬度。工程材料复习思考题第6页第七章金属材料1．根据Fe—Fe3C相图并通过必要的计算回答下面的问题。(1)45钢在室温时相组成物和组织组成物各是什么?其相对质量百分数各是多少?(2)T8(按共析钢对待)在室温时相组成物和组织组成物各是什么?质量百分数各是多少?(3)T12钢的相组成物和组织组成物各是什么?各占多大比例?2．某碳素钢钢号不清，经金相检查其显微组织为珠光体十渗碳体(网状)，其中珠光体占93％。你可否据此判定出它的钢号是什么?3．钢中常存杂质指的是什么?它们对钢有什么影响?4．指出钢号为20、45、65Mn、Q235-AF、T12、T10A、ZG270—500的碳素钢各属哪类钢?钢号中的数字和符号的含义是什么?各适于做什么用(各举一例)?5．热轧空冷状态的碳素钢随WC增加，其力学性能有什么变化?为什么?6．甲、乙两厂生产同一批零件，材料均选用45钢，硬度要求HBS220～250。甲厂采用正火，乙厂采用调质，都达到硬度要求。试分析甲、乙两厂产品的组织和性能的差别。7．合金钢和碳素钢相比，具有哪些特点?8．在合金钢中，常加入的合金元素有哪些?非碳化物形成合金元素有哪些?碳化物形成合金元素有哪些?扩大γ相的合金元素有哪些?缩小γ相区的合金元素有哪些?9．合金元素对淬火钢的回火转变有何影响?10．为什么同样碳含量的合金钢比碳素钢奥氏体化加热温度高?11．为什么合金钢的淬透性比碳素钢高?试比较20CrMnTi与T10钢的淬透性和淬硬性。12．根据已学到的知识解释下列现象。(1)螺钉、螺母等标准件常用低碳钢制造。(2)室温时平衡状态下T10比T12抗拉强度高，但硬度却低。(3)捆绑用的镀锌钢丝常用低碳钢丝，而起重用的钢丝绳和绕制弹簧所用钢丝却是．65Mn或65。(4)锉刀常用T12制造，而钳工钢锯条常用T10制造。(5)钢铆钉一般用低碳钢制成；(6)钢适于压力加工成形，不易铸造成形；而铸铁适宜于通过铸造成形。(7)钢在锻造时始锻温度选1000℃～1250℃，停锻选800℃左右。13．有一根φ30mm的轴，受中等的交变载荷作用，要求零件表面耐磨，心部具有较高的强度和韧性，供选择的材料有16Mn、20Cr、45钢、T8钢和Crl2钢。要求：1)选择合适的材料；2)编制简明的热处理工艺路线；3)指出最终组织。工程材料复习思考题第7页14．试画出W18Cr4V钢的淬火回火工艺曲线；W18Cr4V钢的淬火温度为什么要选1275℃±5℃？淬火后为什么要经过三次560℃回火?回火后的组织是什么，回火后的组织与淬火组织有什么区别?能否用一次长时间回火代替三次回火?15．