工程材料課后答案

1、精品第一章35鋼，硬鋁，純銅。2.圖1-79為五種材料的應(yīng)力-應(yīng)變曲線：45鋼，鋁青銅，試問(wèn):感謝下載載(1) 當(dāng)外加應(yīng)力為300MPa時(shí)，各材料處于什么狀態(tài)？(2) 有一用35鋼制作的桿，使用中發(fā)現(xiàn)彈性彎曲較大，如改用45鋼制作該桿，能否減少?gòu)椥宰冃危?3) 有一用35鋼制作的桿，使用中發(fā)現(xiàn)塑性變形較大，如改用45鋼制作該桿，能否減少塑性變形？答：(1)45鋼：彈性變形鋁青銅：塑性變形35鋼：屈服狀態(tài)硬鋁：塑性變形純銅：斷裂。(2)不能，彈性變形與彈性模量E有關(guān)，由E=He可以看出在同樣的條件下45鋼的彈性模量要大，所以不能減少?gòu)椥宰冃巍?3)能，當(dāng)35鋼處于塑性變形階段時(shí)，45鋼可能處在彈

2、性或塑性變形之間，且無(wú)論處于何種階段，45鋼變形長(zhǎng)度明顯低于35鋼，所以能減少塑性變形。4.下列符號(hào)表示的力學(xué)性能指標(biāo)的名稱(chēng)和含義是什么？ob、os、(0.2、(？1、興ok、HRC、HBS、HBW答：b抗拉強(qiáng)度，是試樣保持最大均勻塑性的極限應(yīng)力。os屈服強(qiáng)度，表示材料在外力作用下開(kāi)始產(chǎn)生塑性變形時(shí)的最低應(yīng)力。d0.2條件屈服強(qiáng)度，作為屈服強(qiáng)度的指標(biāo)。1疲勞強(qiáng)度，材料循環(huán)次數(shù)N次后達(dá)到無(wú)窮大時(shí)仍不發(fā)生疲勞斷裂的交變應(yīng)力值。8伸長(zhǎng)率，材料拉斷后增加的變形長(zhǎng)度與原長(zhǎng)的比率。HRC洛氏硬度，表示用金剛石圓錐為壓頭測(cè)定的硬度值。HBS布氏硬度，表示用淬硬鋼球?yàn)閴侯^測(cè)定的硬度值。HBW布氏硬度，表示用硬

3、質(zhì)合金為壓頭測(cè)定的硬度值。7.常見(jiàn)的金屬晶體結(jié)構(gòu)有哪幾種？o-Fe、丫Fe、Al、Cu、Ni、Pb、Cr、V、Mg、Zn各屬何種晶體結(jié)構(gòu)？答：常見(jiàn)金屬晶體結(jié)構(gòu)：體心立方晶格、面心立方晶格、密排六方晶格；aFe、Cr、V屬于體心立方晶格；LFe、Al、Cu、Ni、Pb屬于面心立方晶格；Mg、Zn屬于密排六方晶格；8 什么是固溶強(qiáng)化？造成固溶強(qiáng)化的原因是什么？答：形成固溶體使金屬?gòu)?qiáng)度和硬度提高，塑性和韌性略有下降的現(xiàn)象稱(chēng)為固溶強(qiáng)化。固溶體隨著溶質(zhì)原子的溶入晶格發(fā)生畸變。晶格畸變隨溶質(zhì)原子濃度的提高而增大。晶格畸變?cè)龃笪诲e(cuò)運(yùn)動(dòng)的阻力，使金屬的滑移變形變得更加困難，從而提高合金的強(qiáng)度和硬度。9 將20

4、kg純銅與30kg純鎳熔化后緩慢冷卻到如圖1-80所示溫度T1，求此時(shí)：（1）兩相的成分；（2）兩相的重量比；（3）各相的相對(duì)重量（4）各相的重量。17.確定下列鋼件的退火方法，并指出退火目的及退火后的組織：1 )經(jīng)冷軋后的15鋼鋼板，要求降低硬度；答：再結(jié)晶退火。目的：使變形晶粒重新轉(zhuǎn)變?yōu)榈容S晶粒，以消除加工硬化現(xiàn)象，降低了硬度，消除內(nèi)應(yīng)力。細(xì)化晶粒，均勻組織，消除內(nèi)應(yīng)力，降低硬度以消除加工硬化現(xiàn)象。組織：等軸晶的大量鐵素體和少量珠光體。2 )ZG35的鑄造齒輪答：完全退火。經(jīng)鑄造后的齒輪存在晶粒粗大并不均勻現(xiàn)象，且存在殘余內(nèi)應(yīng)力。因此退火目的：細(xì)化晶粒，均勻組織，消除內(nèi)應(yīng)力，降低硬度，改善

5、切削加工性。組織：晶粒均勻細(xì)小的鐵素體和珠光體。3 ）鍛造過(guò)熱后的60鋼鍛坯；答：完全退火。由于鍛造過(guò)熱后組織晶粒劇烈粗化并分布不均勻，且存在殘余內(nèi)應(yīng)力。因此退火目的：細(xì)化晶粒，均勻組織，消除內(nèi)應(yīng)力，降低硬度，改善切削加工性。組織：晶粒均勻細(xì)小的少量鐵素體和大量珠光體。4 ）具有片狀滲碳體的T12鋼坯；答：球化退火。由于T12鋼坯里的滲碳體呈片狀，因此不僅硬度高，難以切削加工，而且增大鋼的脆性，容易產(chǎn)生淬火變形及開(kāi)裂。通過(guò)球化退火，使層狀滲碳體和網(wǎng)狀滲碳體變?yōu)榍驙顫B碳體，以降低硬度，均勻組織、改善切削加工性。組織：粒狀珠光體和球狀滲碳體。18 .說(shuō)明45鋼試樣（10mm）經(jīng)下列溫度加熱、保溫并

6、在水中冷卻得到的室溫組織：700，760，840，1100。答：700：因?yàn)樗鼪](méi)有達(dá)到相變溫度，因此沒(méi)有發(fā)生相變，組織為鐵素體和珠光體。760C：它的加熱溫度在Ac1Ac3之間，因此組織為鐵素體、馬氏體和少量殘余奧氏體。840：它的加熱溫度在Ac3以上，加熱時(shí)全部轉(zhuǎn)變?yōu)閵W氏體，冷卻后的組織為馬氏體和少量殘余奧氏體。1100：因它的加熱溫度過(guò)高，加熱時(shí)奧氏體晶粒粗化，淬火后得到粗片狀馬氏體和少量殘余奧氏體。19 指出下列工件淬火及回火溫度，并說(shuō)明回火后獲得的組織：（1）45鋼小軸（要求綜合力學(xué)性能好）；（2）60鋼彈簧；（3）T12鋼銼刀。答：（1）AC3+（30-50）淬火，（820-840）

7、回火（高溫），回火索氏體。（2）（400-600）淬火，（350-500）回火（中溫），回火托氏體。（3）（760-780）淬火，250以下回火（低溫），回火馬氏體。20 有兩種高強(qiáng)度螺栓，一種直徑為10mm，另一種直徑為30mm，都要求有較高的綜合力學(xué)性能：力m00MPa,ok由00KJ/m2。試問(wèn)應(yīng)選擇什么材料及熱處理工藝。答：直徑10mm螺栓：45鋼，850淬火+520水冷回火；直徑30mm螺栓：40Cr，（840-880）鹽浴淬火+（540-650）回火保溫20-30分鐘。第二章2.灰鑄鐵流動(dòng)性好的主要原因是什么？提高金屬流動(dòng)性的主要工藝措施是什么？答：灰鑄鐵流動(dòng)性好的原因是石墨呈片狀

8、形式存在，碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)高，有共晶成分，熔點(diǎn)較低。提高金屬流動(dòng)性的主要工藝措施是較高的澆注溫度。4.定向凝固和同時(shí)凝固方法分別解決哪種鑄造缺陷？請(qǐng)舉例各分析幾種應(yīng)用情況。答：定向凝固解決的缺陷：冒口補(bǔ)縮作用好，可防止縮孔和縮松，鑄件致密。同時(shí)凝固解決的缺陷：凝固期間不容易產(chǎn)生熱裂，凝固后也不易引起應(yīng)力變形，由于不用冒口或冒口很小而節(jié)省金屬，簡(jiǎn)化工藝，減少工作量。正確布置澆注系統(tǒng)的引入位置，確定合理的澆注工藝；采用冒口；采用補(bǔ)貼；采用具有不同蓄熱系數(shù)的造型材料或冷缺。9.鑄件、模樣、零件三者在尺寸上有何區(qū)別，為什么?答：模樣是考慮收縮率后將零件尺寸按一定比例放大后所做的，相當(dāng)于我們常說(shuō)的模子；然后

9、用模樣做成鑄型，做好后將模樣取出，進(jìn)行澆注；就做出來(lái)鑄件。鑄件相當(dāng)于零件的毛坯，由于考慮到加工因素，因此鑄件的尺寸要比較零件大如果去掉澆冒口后進(jìn)行一定加工后就是零件了所以三者的尺寸關(guān)系為：模樣鑄件零件第三章11.能否將沖制孔徑為400.16mm工件的沖孔模改制成沖制外徑為40-0.16工件的落料模？落料：D凹=（Dmax-x今+澗D凸=（D凹一min）-凸沖孔：d凸=（dmin+x）-泄d凹=（d凸+Zmin）+泗可見(jiàn)：落料時(shí)凹模直徑是最小的，主要為了磨損到一定程度，沖裁件還可用；同理，沖孔時(shí)凸模尺寸是最大的，凸?？筛?，但凹模不能改。因?yàn)槿魧_孔模改成落料模，則d凹D凹，間隙落在凹模上,尺寸太

10、大。15.在成批大量生產(chǎn)外徑為40mm,內(nèi)徑為20mm,板厚為4mm,精度為IT9的墊圈時(shí),請(qǐng)示意畫(huà)出（1）連續(xù)模，（2）復(fù)合模簡(jiǎn)圖，請(qǐng)計(jì)算凸凹模尺寸并標(biāo)在簡(jiǎn)圖上。已知：沖裁件公差為0.02mm,凹模公差為0.01mm,凸模公差為0.01mm。（按照尺寸入體原則）Dmax=40mm,dmin=20mm,Zmin=4X6%=0.24上0.02mm,x=1,8凹=0.01mm,8凸=0.01mm落料：D凹=（Dmax-xA）+凹=（40-1X0.02）+0.01=39.98+0.01mmD凸=（D凹一Zmin）6凸=（39.98-0.24）-0.01=39.74-0.01mm沖孔：d凸二(dmin

11、+xQ6凸=(20+0.02)-0.01=20.02-0.01mmd凹=(d凸+Zmin)+s0=(20.02+0.24)+0.01=20.26+0.01mm020, 0?沖扎凸模69一寤落料四模沖孔落料復(fù)合模上海大舞身制曲第四章2. 焊接接頭的組織和性能如何?答：（1）焊縫金屬區(qū)：熔焊時(shí)，在凝固后的冷卻過(guò)程中，焊縫金屬可能產(chǎn)生硬，脆的淬硬組織甚至出現(xiàn)焊接裂紋。（2）熔合區(qū)：該區(qū)的加熱溫度在固、液相之間，由鑄態(tài)的組織和過(guò)熱組織構(gòu)成可能出現(xiàn)液硬組織，該區(qū)的化學(xué)成分和組織都很不均勻，力學(xué)性能很差，是焊接接頭中最薄弱的部位之一，常是焊接裂縫發(fā)源地。（3）熱影響區(qū)：a.過(guò)熱區(qū)：此區(qū)的溫度范圍為固相線至

12、1100，寬度約1-3mm，由于溫度高，顆粒粗大，使塑性和韌性降低。b.相變重組晶區(qū)：由于金屬發(fā)生了重組晶，隨后在空氣中冷卻，因此可以得到均勻細(xì)小的正火組織。c.不完全重組晶區(qū)：由于部分金屬發(fā)生了重組晶，冷卻后可獲得細(xì)化的鐵素體和珠光體，而未重結(jié)晶的部分金屬則得到粗大的鐵素體。焊縫及熱影響的大小和組織性能變化的程度取決于焊接方法，焊接規(guī)范，接頭形式等因素。3. 焊接低碳鋼時(shí)，其熱影響區(qū)的組織性能有什么變化？答：低碳鋼的Wc0.25，焊接性良好，焊接時(shí)，沒(méi)有淬硬，冷裂傾向，主要組織性能變化為：（1）過(guò)熱區(qū)晶粒粗大，塑性和韌性降低。（2）相變重晶區(qū)產(chǎn)生均勻細(xì)小正火組織，力學(xué)性能良好。（3）不完全重

13、晶區(qū)有鐵素體、珠光體，力學(xué)性能不均勻。5.產(chǎn)生焊接熱裂紋和冷裂紋的原因是什么，如何減少和防止？答：熱裂紋是高溫下焊縫金屬和焊縫熱影響區(qū)中產(chǎn)生的沿晶裂紋、冷裂紋是由于材料在室溫附近溫度下脆化而形成的裂紋.熱裂紋的減少和防止:控制母材和焊材雜質(zhì)的含量。冷裂紋的減少和防止：預(yù)熱和焊裂后熱處理。1 相：在金屬或合金中，凡成分相同、結(jié)構(gòu)相同并與其它部分有界面分開(kāi)的均勻組成部分，均稱(chēng)之為相。2 合金：通過(guò)熔煉，燒結(jié)或其它方法，將一種金屬元素同一種或幾種其它元素結(jié)合在一起所形成的具有金屬特性的新物質(zhì)，稱(chēng)為合金。3 固溶體：合金的組元之間以不同的比例混合，混合后形成的固相的晶格結(jié)構(gòu)與組成合金的某一組元的相同，

14、這種相稱(chēng)為固溶體。4 加工硬化：隨著塑性變形的增加，金屬的強(qiáng)度、硬度迅速增加；塑性、韌性迅速下降的現(xiàn)象。5 淬火：鋼的淬火是將鋼加熱到臨界溫度Ac3（亞共析鋼）或Ac1（過(guò)共析鋼）以上某一溫度，保溫一段時(shí)間，使之全部或部分奧氏體1化，然后以大于臨界冷卻速度的冷速快冷到Ms以下（或Ms附近等溫）進(jìn)行馬氏體（或貝氏體）轉(zhuǎn)變的熱處理工藝。通常也將鋁合金、銅合金、鈦合金、鋼化玻璃等材料的固溶處理或帶有快速冷卻過(guò)程的熱處理工藝稱(chēng)為淬火。6 馬氏體：是一種常見(jiàn)的金屬材料的金相組織結(jié)構(gòu)，它由奧氏體轉(zhuǎn)變而來(lái)，特點(diǎn)是硬度高，強(qiáng)度高，比容大，沖擊韌性低。常用碳鋼的淬火，就是將材料中部分金相結(jié)構(gòu)變成馬氏體的過(guò)程7

15、調(diào)質(zhì)處理：淬火加回火叫調(diào)質(zhì)處理，淬火時(shí)將工件加熱到臨界溫度以上，然后通過(guò)介質(zhì)迅速冷卻，回火時(shí)根據(jù)工件要求的硬度不同將工件加熱到臨界溫度以下某個(gè)溫度進(jìn)行回火8 淬透性：指在規(guī)定條件下，決定鋼材淬硬深度和硬度分布的特性。鋼材淬透性好與差，常用淬硬層深度來(lái)表示。淬硬層深度越大，則鋼的淬透性越好。鋼的淬透性主要取決于它的化學(xué)成分，特別是含增大淬透性的合金元素及晶粒度，加熱溫度和保溫時(shí)間等因素有關(guān)。淬透性好的鋼材，可使鋼件整個(gè)截面獲得均勻一致的力學(xué)性能以及可選用鋼件淬火應(yīng)力小的淬火劑，以減少變形和開(kāi)裂。1P50常用的材料硬度的測(cè)量方法有那些？其應(yīng)用范圍如何？這些測(cè)量方法的硬度值能否進(jìn)行比較？硬度分為壓痕

16、硬度、刻劃硬度、回彈硬度。最常用的是壓痕硬度，用規(guī)定的試驗(yàn)力將規(guī)定形狀的壓頭壓入試樣表面并保持規(guī)定的時(shí)間，通過(guò)測(cè)量壓痕的尺寸、面積或深度來(lái)確定試樣的硬度。同樣實(shí)驗(yàn)條件下，壓痕越小表示硬度越高。壓痕硬度分為洛氏硬度、布氏硬度、維氏硬度等。9 實(shí)際金屬中存在哪些晶體缺陷？它們對(duì)性能有什么影響？點(diǎn)缺陷，面缺陷，線缺陷由于晶體缺陷在晶體中并不是靜止不動(dòng)的，它隨外界條件的改變進(jìn)行運(yùn)動(dòng)增加，發(fā)生交互作用和消失，所以它對(duì)金屬的性能，固態(tài)相變，擴(kuò)散等過(guò)程將產(chǎn)生重大影響P62產(chǎn)生加工硬化的原因是什么？加工硬化在金屬加工中有什么利弊？答：隨著變形的增加，晶粒逐漸被拉長(zhǎng)，直至破碎，這樣使各晶粒都破碎成細(xì)碎的亞晶粒，變形愈大，晶粒破碎的程度愈大，這樣使位錯(cuò)密度顯著增加；同時(shí)細(xì)碎的亞晶粒也隨著晶粒的拉長(zhǎng)而被拉長(zhǎng)。因此，隨著變形量的增加，由于晶粒破碎和位錯(cuò)密度的增加，金屬的塑性變形抗力將迅速增大，即強(qiáng)度和硬度顯著提高，而塑性和韌性下降產(chǎn)生所謂加工硬化”現(xiàn)象。金屬的加工硬化現(xiàn)象會(huì)給金屬的進(jìn)一步加工帶來(lái)困難，如鋼板在冷軋過(guò)程中會(huì)越軋?jiān)接?，以?/p>