機(jī)械工程材料習(xí)題答案

1、機(jī)械工程材料習(xí)題答案第二章作業(yè)2- 1常見(jiàn)的金屬晶體結(jié)構(gòu)有哪幾種？它們的原子排列和晶格常數(shù)有什么特點(diǎn)？ 一Fe、 一Fe. AL Cu、Ni、Cr、V. Mg、Zn 各 屬何種結(jié)構(gòu)?答：常見(jiàn)晶體結(jié)構(gòu)有3種:體心立方：一Fe、Cr、V 而心立方：一Fe、Al、Cu、Ni密排六方；Mg、Zn27為何單晶體具有各向異性，而多晶體在一般情況下不顯示 出各向異性?答：因?yàn)閱尉w內(nèi)各個(gè)方向上原子排列密度不同，造成原子間結(jié)合力不同，因而表現(xiàn)岀各向異性；而多晶體是由很多個(gè)單晶體所組成，它在各個(gè)方向上的力相互抵消平衡，因而表現(xiàn)各向同性。第三章作業(yè)3- 2如果其它條件相同，試比較在下列鑄造條件下，所得鑄件晶粒的大

2、小；金屬模澆注與砂模澆注；高溫澆注與低溫澆注J 鑄成薄壁件與鑄成厚壁件；5）澆注時(shí)采用振動(dòng)與不采用振動(dòng)；厚大 鑄件的表而部分與中心部分。答：晶粒大?。航饘倌沧⒌木ЯＰ?低溫澆注的晶粒小 鑄成薄壁件的晶粒小 采用振動(dòng)的晶粒小 厚大鑄件表而部分的 晶粒小第四章作業(yè)4- 4在常溫下為什么細(xì)晶粒金屬?gòu)?qiáng)度高，且塑性、韌性也好?試用多晶體塑性變形的特點(diǎn)予以解釋。答：晶粒細(xì)小而均勻，不僅常溫下強(qiáng)度較高，而且塑性和韌性也 較好即強(qiáng)韌性好。原因是:(1)強(qiáng)度高：HallPetch公式。晶界越多，越難滑移。塑性好：晶粒越多，變形均勻而分散，減少應(yīng)力集中。(3)韌性好：晶粒越細(xì)，晶界越曲折，裂紋越不易傳播。4-

3、6生產(chǎn)中加工長(zhǎng)的精密細(xì)杠（或軸）時(shí)，常在半精加工后，將將絲杠吊掛起來(lái)并用木錘沿全長(zhǎng)輕擊幾遍在吊掛775天，然后再精加工。試解釋這樣做的目的及其原因？答：這叫時(shí)效處理一般是在工件熱處理之后進(jìn)行原因用木錘輕擊是為了盡快消除丄件內(nèi)部應(yīng)力減少成品形變應(yīng)力吊起來(lái)，是細(xì)長(zhǎng)丄 件的一種存放形式吊個(gè)7犬，讓工件釋放應(yīng)力的時(shí)間，軸越粗放的時(shí) 間越長(zhǎng)。4-8鵠在looor變形加工，錫在室溫下變形加工，請(qǐng)說(shuō)明它們是熱加工還是冷加工（鉤熔點(diǎn)是3410©錫熔點(diǎn)迢232°C） ?答：W、Sn的最低再結(jié)晶溫度分別為:TR(W)二(0.405)X(3410+273)-273 =(坨001568) (

4、76;C)>1000°CTP>(Sn) = (0.4-0,5)x(232*273)-273 = (-71-20) (C) <25°C所以W在looor時(shí)為冷加工，Sn在室溫下為熱加工4-9用下列三種方法制造齒輪，哪一種比較理想？為什么？(1) 用厚鋼板切岀圓餅，再加工成齒輪;(2) 由粗鋼棒切下圓餅，再加工成齒輪:(3) 由圓棒鍛成圓餅，再加工成齒輪。答：齒輪的材料、加工與加工工藝有一定的原則，同時(shí)也要根據(jù) 實(shí)際情況具體而定，總的原則是滿足使用要求；加工便當(dāng)；性價(jià)比最 佳.對(duì)齒輪而言，要看是干什么用的齒輪，對(duì)于精度要求不高的，使 用頻率不高，強(qiáng)度也沒(méi)什么要

5、求的，方法1、2都可以，用方法3反 倒是畫蛇添足了。對(duì)于精密傳動(dòng)齒輪和高速運(yùn)轉(zhuǎn)齒輪及對(duì)強(qiáng)度和可靠 性要求高的齒輪，方法3就是合理的。經(jīng)過(guò)鍛造的齒坯，金屬內(nèi)部晶 粒更加細(xì)化，內(nèi)應(yīng)力均勻，材料的雜質(zhì)更少，相對(duì)材料的強(qiáng)度也有所 提高經(jīng)過(guò)鍛造的毛坯加工的齒輪精度穩(wěn)定,強(qiáng)度更好。4-10用一冷拔鋼絲繩吊裝一大型丄件入爐，并隨丄件一起加熱到looor,保溫后再次吊裝工件時(shí)鋼絲繩發(fā)生斷裂，試分析原因？答：由于冷拔鋼絲在生產(chǎn)過(guò)程中受到擠圧作用產(chǎn)生了加工硬化使 鋼纟纟木身具有一定的強(qiáng)度和硬度那么再吊重物時(shí)才有足夠的強(qiáng)度, 當(dāng)將鋼絲繩和工件放置在loocrc爐內(nèi)進(jìn)行加熱和保溫后，等丁對(duì)鋼 絲繩進(jìn)行了回復(fù)和再結(jié)晶處

6、理，所以使鋼絲繩的性能大大下降，所以 再吊重物時(shí)發(fā)生斷裂。4-11在室溫下對(duì)鉛板進(jìn)行彎折，越彎越硬，而稍隔一段時(shí)間再行彎折，鉛板又像最初F樣柔軟這是什么原因？答：鉛板在室溫下的加工屬于熱加工，加工硬化的同時(shí)伴隨回復(fù) 和再結(jié)晶過(guò)程。越彎越硬是由于位錯(cuò)大量增加而引起的加工硬化造 成，而過(guò)一段時(shí)間又會(huì)變軟是因?yàn)槭覝貙?duì)于鉛己經(jīng)是再結(jié)晶溫度以 上，所以伴隨著回復(fù)和再結(jié)晶過(guò)程，等軸的沒(méi)有變形晶粒取代了變形 晶粒，硬度和塑性又恢復(fù)到了未變形之前。第五章作業(yè)5 3 一次滲碳體、二次滲碳體、三次滲碳體、共晶滲碳體、共 析滲碳體異同?答：一次滲碳體：由液相中直接析出來(lái)的滲碳體稱為一次滲碳體。二次滲碳體：從A中析出

7、的滲碳體稱為二次滲碳體。三次滲碳體：從F中析出的滲碳體稱為三次滲碳體'共晶滲碳體：經(jīng)共晶反應(yīng)生成的滲碳體即萊氏體中的滲碳體稱為 共晶滲碳體共析滲碳體：經(jīng)共析反應(yīng)生成的滲碳體即珠光體中的滲碳體稱為 共析滲碳體'組織形狀不同，對(duì)基休的影響不同。共同點(diǎn)同屬于一個(gè)相，晶休結(jié)構(gòu)相同，化學(xué)成分相同Q5- 6 現(xiàn)有形狀、尺寸完全相同的四塊平衡狀態(tài)的鐵碳合金,它們的碳含戰(zhàn)分別為Wc=02%, Wc=0,4%, Wc二1.2, Wc=3.5%的合金。根據(jù)你所學(xué)的知識(shí)，可有哪些方法區(qū)別它們?答：測(cè)暈四塊合金的硬度，其硬度隨含碳暈增加而升高。觀察四塊合金的金相，0.2%和0.4%的合金均為亞共析鋼，

8、其組 織為珠光體+鐵素體，珠光體的量隨含碳量增加而增加；1.2%的合金 為過(guò)共析鋼，其組織為珠光體+二次滲碳體；3.5%的合金為亞共晶口 口鐵，其組織為珠光體+三次滲碳體+低溫萊氏體。觀察四塊合金與砂輪磨出的火花，隨著含碳量的增加，流線數(shù)量 和爆花數(shù)星都急劇增多，碳含星超過(guò)0.8%以后.增多的趨勢(shì)逐漸緩 和。5- 7根據(jù)鐵碳相圖解釋下列現(xiàn)象: 1）含碳園1.0%的鋼比含碳a 0.5%的鋼硬度高;2）在室溫平衡狀態(tài)下，含碳暈為0.8%的鋼比含碳最為1.2%的鋼強(qiáng)度高;3）室溫下萊氏體比珠光體?a性差:答：1）含碳y： 1.0%的鋼比含碳量0.5%的鋼硬度高;鋼由較軟的鐵素體和較硬的滲碳體組成，隨

9、著含碳量的提高，鋼 中滲碳體的戢提高，因此硬度提高。2）在室溫平衡狀態(tài)下，含碳kt為0.8%的鋼比含碳量為1.2%的鋼強(qiáng)度高;鋼的強(qiáng)度是典型的對(duì)組織敏感的性能指標(biāo)，細(xì)密相間的兩相組織 珠光體具有較髙的強(qiáng)度，因此提高珠光體的比例可改善鋼的強(qiáng)度，而 連續(xù)分布在原奧氏體晶界上的二次滲碳體將降低鋼的強(qiáng)度。0,8%的鋼中珠光體的比例高于1.2%的鋼，同時(shí)1.2%的鋼含有更多的二次滲 碳體，故0.8%的鋼比1.2%的鋼強(qiáng)度高。3）室溫下萊氏體比珠光體塑性差;室溫下萊氏體FesC+P,即珠光體分布滲碳體相的基底上,而滲碳體基底的脆性極大，萊氏體表現(xiàn)為脆性的，兒乎不能塑性變形。第六章作業(yè)6 1解釋下列名詞：

10、1）奧氏體的起始晶粒度、實(shí)際晶粒度、本質(zhì)晶粒度;答：（1）起始晶粒度：是指在臨界溫度以 上，奧氏體形成剛剛完成，其晶粒邊界剛剛接 觸時(shí)的晶粒大小。（2）實(shí)際晶粒度：是指在某一具體的熱處理加熱條件下所得到的晶粒尺寸。（3）本質(zhì)晶粒度：根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)方法，在930土KTC保溫足夠時(shí)間（38小時(shí)）后測(cè)定的鋼中晶粒的大小。2）珠光體.索氏體、屈氏體、貝氏體、馬氏體;答：珠光體：鐵素體和滲碳體的機(jī)械混合物。索氏體：在650600°C溫度范圉內(nèi)形成層片較細(xì)的珠光體。屆氏體：在600550C溫度范圍內(nèi)形成片層極細(xì)的珠光體。貝氏體：過(guò)飽和的鐵素體和滲碳體組成的混合物。馬氏體：碳在aFe中的過(guò)飽和固溶體

11、。3）過(guò)冷奧氏體、奧氏體、殘余奧氏體;答，奧氏體：碳在/-斤中形成的間隙固溶體.過(guò)冷奧氏體：處于臨界點(diǎn)以下的不穩(wěn)定的將要發(fā)生分解的奧氏體稱為過(guò)冷奧氏體。殘余奧氏體：M轉(zhuǎn)變結(jié)束后剩余的奧氏體。4)理）;答：退火將工件加熱到臨界點(diǎn)以上或在臨界點(diǎn)以下某一溫度保溫一定時(shí)間后，以十分緩慢的冷卻速度（爐冷.坑冷、灰冷）進(jìn)行冷卻的一種操作。.止火：將工件加熱到Ac3或As以上3080°C,保溫后從爐中取出在空氣中冷卻。淬火：將鋼件加熱到Ac3或Aci以上3050°C,保溫一定時(shí)間，然后快速冷卻（一般為汕冷或水冷），從而得馬氏體的一種操作?；鼗穑簩⒋慊痄撝匦录訜岬紸1點(diǎn)以下的某一溫度，保溫

12、定時(shí)間后，冷卻到室溫的一種操作。冷處理：把冷到室溫的淬火鋼繼續(xù)放到深冷劑中冷卻，以減少殘余奧氏體的操作。時(shí)效處理：為使二次淬火層的組織穩(wěn)定，在11015（rc經(jīng)過(guò)6-36小時(shí)的人工時(shí)效處理，以使組織5)淬火臨界冷卻速度（VQ,淬透性，淬硬性；淬火.回火、退火、正火、冷處理、時(shí)效處理（尺寸穩(wěn)定處答：淬火臨界冷卻速度（Vk）：淬火時(shí)獲得全部馬氏休組織的最 小冷卻速度。淬透性：鋼在淬火后獲得淬硬層深度大小的能力。淬硬性：鋼在淬火后獲得馬氏體的最高硬度。6）再結(jié)晶、重結(jié)晶;答：再結(jié)晶金屬材料加熱到絞高的溫度時(shí),原子具有較大的活動(dòng)能力，使晶粒的外形開(kāi)始變化。從破碎拉長(zhǎng)的晶粒變成新的等軸晶粒。和變形前的

13、晶粒形狀相似，晶格類型相同，把這一階段稱為“再 結(jié)晶重結(jié)晶：由丁溫度變化，引起晶體重新形核.長(zhǎng)大，發(fā)生晶體結(jié)構(gòu)的改變，稱為重結(jié)晶。7）調(diào)質(zhì)處理、變質(zhì)處理。答：調(diào)質(zhì)處理：淬火后的高溫回火。變質(zhì)處理：在液態(tài)金屬結(jié)晶前，特意加入某些難熔固 態(tài)顆粒，造成大址可以成為非門發(fā)晶核的固態(tài)質(zhì)點(diǎn)，使結(jié) 晶時(shí)的晶核數(shù)冃大大增加，從而提高了形核率，細(xì)化晶粒。62如下圖所示，T12鋼加熱到Acl以上，用圖示的各種方法冷卻，分析各自得到的組織。An 0 應(yīng)萸 %答:Q水中淬火M+Fe3Cb分級(jí)淬火M+Fe3C油中淬火M+T+Fe3C等溫淬火B(yǎng) 下 + Fe3C正火S+Fe3C完全退火P+Fe3C等溫退火P+Fe3C6-

14、 4將同一棒料上切割下來(lái)的4快45鋼試樣，同時(shí)加熱到 850°C,然后分別在水、油.爐、空氣中冷卻，說(shuō)明：各是何種熱處理工藝？各獲得什么組織？排列一下硬度的大小順序。答：(1)水冷：淬火M(2)油冷：淬火M+T(3)爐冷：追火P+F(4)空冷：正火S+F硬度順丿e (1)>(2) >切 >(3)6-5殘留奧氏體對(duì)鋼淬火后的性能有何影響？用什么方法可以減少殘留奧氏體的數(shù)員？答：殘留奧氏體不僅降低了淬火鋼的硬度和耐磨性，而且在工件 的長(zhǎng)期使用過(guò)程中，殘留奧氏體還會(huì)發(fā)生轉(zhuǎn)變，使工件形狀尺寸變化, 降低工件尺寸精度。用冷處理"可以減少殘留奧氏體的數(shù)蚩。6-7甲，乙

15、兩廠生產(chǎn)同一批零件，材料均選45鋼，硬度要求為220225C)HBW。甲廠采用正火，乙廠采用調(diào)質(zhì)，都達(dá)到硬度耍 求。試分析甲，乙兩廠產(chǎn)品的組織和性能的差別。答：甲廠采用止火：獲得細(xì)珠光體，止火消除中碳鋼經(jīng)熱加工后 產(chǎn)生的組織缺陷，塑性慕本不降低。乙廠采用調(diào)質(zhì)：獲得回火索氏體，強(qiáng)度、硬度.耐磨性降低。大 幅度提高了塑性、韌性，得到較好的綜合力學(xué)性能的鋼。6-9倉(cāng)庫(kù)中有45鋼、38CrMoAlA鋼和20CrMnTi鋼，它們都可以用來(lái)制造齒輪，為了滿足齒輪的使用要求，問(wèn)各應(yīng)進(jìn)行何種熱處 理？ 并比較它們經(jīng)熱處理后在組織和性能上的不同“組織:答：(1)45鋼：先調(diào)質(zhì)，感應(yīng)加熱表而淬火+低溫回火表層M回

16、，心部S回(2)38CrMoAlA：先調(diào)質(zhì)，后氮化組織:12表層氮化組織，心部S回(3)20CrMnTi：滲碳，淬火+低溫回火組織:M回+少憒AR，心部F+P6-10某一用45鋼制造的零件，其加工路線如下:備料f鍛造一正火亠粗機(jī)械加工一調(diào)質(zhì)-精機(jī)械加工f高頻感 應(yīng)加熱淬火+低溫回火一磨削，請(qǐng)說(shuō)明各熱處理工序的目的及熱處理 后的組織。答:正火目的:消除鍛造應(yīng)力，改善切削加工性,同時(shí)均勻組織，細(xì)化 晶粒,為后續(xù)熱處理作組織準(zhǔn)備。組織：晶粒均勻細(xì)小的F和S。調(diào)質(zhì)目的:提高塑性韌性，使零件獲得較好的綜合力學(xué)性能。組 織：S回。髙頻感應(yīng)加熱淬火目的:提高工件表面的硬度和耐磨性，而心部仍保持良好的塑性和韌性。低溫回火目的:降低內(nèi)應(yīng)力和脆性。表層組織：M回，心部組織:S回。第七章作業(yè)7-8試比較T9、9SiCr. W6Mo5Cr4V2作為切削刀具材料的熱處理.力學(xué)性能特點(diǎn)及適用范圍，并由此得岀一般性結(jié)論。答：T9的熱處理：淬火+低溫回火。力學(xué)性能：硬度髙，韌性中等，無(wú)熱硬性，綜合力學(xué)性能