工程材料與熱加工第三版課后參考答案

第1章一、填空題1.強度,剛度,硬度,塑性,韌性。2.σeL,σm。3.屈服點，規(guī)定殘余伸長率為0、2%時的應(yīng)力值，塑性變形。4.斷后伸長率,斷面收縮率,斷面收縮率。5.應(yīng)力場強度因子，斷裂韌度，斷裂。二、是非題（×）1.（×）2.（×）3.（×）4.習(xí)題與思考題1.答：①因為A===25%A11.3===25%所以L1（5）=6.25d0同理L1（10）=12.5d0②長試樣的塑性好。設(shè)長試樣為A,短試樣為B,已知AB=A11.3A，因為同一種材料，A〉A(chǔ)11.3，所以AB=A11.3A<AA,則AB<AA，即長試樣的塑性好。2.答：合格。因為ReL=268.79MPa>225MPaRm=439.5MPa>372MPaA==>27%Z=>55%所以，該15鋼合格3.答：（1）；洛氏硬度HRC（2）洛氏硬度HRB（3）洛氏硬度HRA（4）布氏硬度HB（5）維氏硬度HV4.答：據(jù)公式：壓力容器鋼：a====0.0092038m鋁合金：a====0.001244m壓力容器鋼更適合作壓力容器。第2章一、填空題1.體心立方晶格、面心立方晶格、密排六方晶格。2.（1）A（2）F（3）Fe3C（4）P（5）Ld（6）Ld'3.F+P，大，高，低。4.過冷，過冷度，細(xì)，好。5.成分、組織、狀態(tài)、溫度成分wc/%溫度/℃組織狀態(tài)溫度/℃組織狀態(tài)0.77700P固900A固1460L+A液+固1538L液0.45700F+P固1200A固730A+F固1500L+A液+固3.0720P+Fe3C+Ld'固1250L+A液+固1100A+Fe3C+Ld固1500L液6二、判斷題（×）1.（√）2.（×）3.習(xí)題與思考題1.根據(jù)晶體缺陷的幾何形態(tài)特征，實際金屬晶體中存在有點、線、面缺陷。在這些缺陷處及其附近，晶格均處于畸變狀態(tài)，使金屬的強度、硬度有所提高。2.（1）鋼材加熱到1000～1250℃時為單相奧氏體組織，奧氏體強度、硬度不高，塑性、韌性好，變形抗力小，適于熱軋、鍛造。（2）鉚釘是利用塑性變形來連接零件的。低碳鋼組織中鐵素體量多，其塑性、韌性好，鉚接時易于操作；另外，組織中有一定量的珠光體，還有一定的強度，能承受一定的載荷。（3）在1100℃時，wc=0.4%的鋼處于奧氏體狀態(tài)，強度、硬度不高，塑性好，變形抗力小，能進行鍛造；wc=4.2%的鑄鐵，在此溫度下，其組織是奧氏體、滲碳體和萊氏體，滲碳體和萊氏體硬度大，塑性、韌性極差，所以不能鍛造。（4）當(dāng)碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)＜0.9%時，隨著碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加，鋼的強度、硬度升高，塑性、韌性下降，這是因為鋼中的滲碳體量增多的緣故；當(dāng)Wc＞0.9%時，隨著碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加，鋼的硬度繼續(xù)升高，塑性、韌性繼續(xù)下降，鋼的強度也隨著下降，這是因為鋼中滲碳體量增多，且形成較完整的網(wǎng)狀分布在晶界上。所以室溫下Wc=0.9％的碳鋼比Wc=1.2％的碳鋼強度高（5）鉗工鋸條通常是用T10鋼制作的。70鋼、T10鋼、T12鋼的組織都是由珠光體和滲碳體組成，碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)越高，滲碳體的量越多，硬度越高，越耐磨。70鋼的硬度接近于鋸條的硬度；T10、T12鋼的硬度等于或高于鋸條的硬度；而20鋼、30鋼的組織為鐵素體加珠光體，硬度低，不耐磨，所以鉗工鋸削70鋼、T10鋼、T12鋼比鋸20鋼、30鋼費力，鋸條易磨鈍。（6）綁扎物體的鐵絲需要塑性好，易變形。低碳鋼絲（碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)小于0.25%）室溫下的組織為鐵素體和珠光體，組織中鐵素體的比例大，塑性、韌性高，綁扎物件時，易于操作，且能夠綁扎緊固；而60鋼、65鋼、70鋼等組織中珠光體的量多，所以強度、韌性高，適于作起重機吊重物用的鋼絲繩。3.碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為0.2%、0.4%的碳鋼，室溫組織是鐵素體和珠光體；碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.77%的碳鋼，室溫組織是珠光體；碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1.3%的碳鋼，室溫組織是滲碳體和珠光體；強度Rm：碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.8%的碳鋼強度最高，其次是碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1.3%的碳鋼，再次為碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.45%的碳鋼，最后是碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.2%的碳鋼。硬度值：碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1.3%的碳鋼硬度最高，其次是碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.8%的碳鋼，再次為碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.4%的碳鋼，最后是碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.2%的碳鋼。4.wc＝4.3%＞wc＝4.0%＞wc＝5.2%第3章一、填空題1、彈性變形、塑性變形、斷裂2、熔點、成分、預(yù)先變形程度3、加熱溫度和保溫時間、雜質(zhì)及合金元素、第二相質(zhì)點、變形程度加熱溫度低于金屬最低再結(jié)晶溫度5、無加工硬化現(xiàn)象、有加工硬化現(xiàn)象二、是非題1、×2、×3、√4、√5、√三、選擇題1、B2、B3、C4、C習(xí)題與思考題1、金屬經(jīng)冷塑性變形后，可形成纖維組織和形變織構(gòu)，產(chǎn)生殘余應(yīng)力、點陣畸變和加工硬化。利用加工硬化可以提高金屬強度和硬度。2、根據(jù)霍爾-派奇公式，晶粒直徑越小，金屬的屈服強度越高。當(dāng)外加應(yīng)力和其它條件一定時，位錯數(shù)目與晶界到位錯源的距離成正比，因此晶粒越小則應(yīng)力集中越小。由于應(yīng)力集中小，則需要在較大的外加應(yīng)力下才能使相鄰晶粒發(fā)生塑性變形。另一方面，因為晶粒越細(xì)，在一定體積內(nèi)的晶粒數(shù)目越多，則在同樣的變形量下，變形便分散在更多的晶粒內(nèi)進行，同時每個晶粒內(nèi)的變形也比較均勻，而不致產(chǎn)生應(yīng)力過分集中的現(xiàn)象。此外，晶粒越細(xì)，晶界就越多越曲折，越不利于裂紋的傳播，從而在斷裂前可以承受較大的塑性變形，即表現(xiàn)出較高的塑性和韌性。3、由于晶粒由纖維狀變?yōu)榈容S狀也是通過形核與長大的方式進行的，類似液體結(jié)晶和同素異晶轉(zhuǎn)變，所以將這一過程稱為再結(jié)晶。當(dāng)變形量很大（＞95%）時，又會出現(xiàn)再結(jié)晶后晶粒粗大的現(xiàn)象，這個過程稱為二次再結(jié)晶。二次再結(jié)晶并不是重新形核和長大的過程，而是以一次再結(jié)晶后的某些特殊晶粒作為基礎(chǔ)而長大的，因此，嚴(yán)格說來它是在特殊條件下晶粒的長大過程，并非是再結(jié)晶。二次再結(jié)晶的重要特點是，在一次再結(jié)晶完成后，在繼續(xù)保溫或提高加熱溫度時，絕大多數(shù)晶粒長大速度很慢，只有少數(shù)晶粒長大的異常迅速，以致到后來造成晶粒大小越來越懸殊，從而就更加有利于大晶粒吞食周圍的小晶粒，直至這些迅速長大的晶粒相互接觸為止。4、再結(jié)晶的核心一般是在變形晶粒的晶界或滑移帶、孿晶帶等晶格畸變嚴(yán)重的地區(qū)形成的，然后晶核繼續(xù)向周圍長大形成了新的等軸晶粒，直到金屬內(nèi)部變形晶粒為新的等軸晶粒完全取代，再結(jié)晶過程隨之完成。金屬再結(jié)晶后，一般都得到細(xì)小均勻的等軸晶粒。但如果繼續(xù)升高溫度或延長保溫時間，結(jié)晶形成的新晶粒又會逐漸長大。晶粒長大的實質(zhì)是一個晶粒的邊界向另一個晶粒中遷移，把另一個晶格的位向逐步改變成為與這個晶粒位向相同的位向，從而使另一個晶粒被這個晶?！巴淌场?，形成一個大晶粒的過程。5、晶體在發(fā)生滑移變形時呈現(xiàn)出延性。第一塊單晶體的基面與拉伸軸互相垂直，即滑移面上的分切應(yīng)力為零，所以不發(fā)生滑移，拉伸時呈脆性；而在彎曲時滑移面上的切應(yīng)力不為零，所以可以滑移變形，呈現(xiàn)延性。第二塊單晶體的基面與拉伸軸平行，在拉伸和彎曲受力條件下，由于滑移面的面積很大，分切應(yīng)力極其微小，不足以引起滑移變形，所以呈現(xiàn)出脆性。第4章自測題一、填空題1.碳在α-Fe中的過飽和、Ms—Mf2.爐冷（緩冷），__完全退火____、球化退火_、等溫退火、去應(yīng)力退火___、___擴散退火______及再結(jié)晶退火。3.__空冷______，細(xì)化晶粒、調(diào)整硬度、消除應(yīng)力4.淬火加高溫回火良好的綜合力學(xué)二、是非題（×）（×）（×）（×）（×）習(xí)題與思考題1.繪出共析鋼過冷奧氏體等溫轉(zhuǎn)變曲線，說明其物理意義，并分析將過冷奧氏體分別置于700℃、620℃、570℃、500℃及300℃等溫轉(zhuǎn)變時，所得到的組織在結(jié)構(gòu)上和力學(xué)性能上的不同。共析鋼過冷奧氏體等溫轉(zhuǎn)變曲線綜合反映了過冷奧氏體在冷卻時的等溫轉(zhuǎn)變溫度、等溫時間和轉(zhuǎn)變產(chǎn)物之間的關(guān)系溫度組織結(jié)構(gòu)性能700℃PF+Fe3C層片相間組成的混合物170～200HBS620℃S細(xì)的P230～320HBS570℃T極細(xì)的P330～400HBS500℃B上過飽和的α固溶體和碳化物組成的復(fù)相組織。鐵素體片較寬，滲碳體分布在鐵素體片層之間，呈羽毛狀。強度、韌性較低，沒有實用價值。300℃B下過飽和的α固溶體和碳化物組成的復(fù)相組織。鐵素體片細(xì)小，無方向性，碳的過飽和度大，碳化物分布均勻，呈針狀。具有良好的綜合力學(xué)性能2.試?yán)L出共析碳鋼過冷奧氏體連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變圖，說明其物理意義。為了獲得以下組織，應(yīng)采用何種冷卻方法?并在所繪出的連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變圖上畫出其冷卻曲線。（1）珠光體（2）索氏體（3）托氏體+馬氏體+殘余奧氏體（4）馬氏體+殘余奧氏體珠光體和索氏體可用連續(xù)冷卻也可用等溫冷卻方法，托氏體+馬氏體+殘余奧氏體和馬氏體+殘余奧氏體必須用連續(xù)冷卻方法。相應(yīng)的冷卻曲線如圖所示。3.用原為平衡狀態(tài)的45鋼制成4只10mm×10mm的試樣，分別進行如下熱處理，試分別定性地比較試樣l與2、2與3、3與4所得硬度的大小，并說明原因：（1）試樣1加熱至710℃，水中速冷（2）試樣2加熱至750℃，水中速冷（3）試樣3加熱至840℃，水中速冷（4）試樣4加熱至840℃，油中冷卻硬度2?1，3?2，3?4，是因為組織的不同，1是F+P，2是M+F+A＇，3是M+A＇，4是M+T+A＇4.擬用T10鋼制成形狀簡單的車刀，其工藝路線為鍛造-熱處理-機加工-熱處理+磨加工。試問：（1）兩次熱處理具體工藝名稱和作用是什么?（2）確定最終熱處理工藝參數(shù)，并指出獲得的顯微組織。（1）正火+球化退火，淬火低溫回火。正火的主要作用：消除網(wǎng)狀滲碳體，細(xì)化晶粒，減少應(yīng)力；球化退火得到球狀珠光體，降低硬度，改善切削加工性；淬火低溫回火是提高硬度和耐磨性，消除淬火應(yīng)力和脆性。（2）淬火：加熱溫度760～780℃，冷卻方式：水冷；低溫回火溫度：150～250℃，組織為回火馬氏體+殘余奧氏體+滲碳體+少量下貝氏體5.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（2）ZG270—500的鑄造齒輪（3）鍛造過熱的60鋼鍛坯（4）具有片狀滲碳體的T12鋼坯（1）再結(jié)晶退火，目的是降低硬度，組織是：F+P（2）去應(yīng)力退火，目的是區(qū)應(yīng)力，組織是：F+P（3）完全退火：目的是細(xì)化晶粒，組織是：F+P（4）球化退火：目的是降低硬度和脆性，組織是：P球狀+Fe3C球狀6.某型號柴油機的凸輪軸，要求凸輪表面有高的硬度（>50HRC），而心部具有良好的韌性（AK>40J），原采用45鋼調(diào)質(zhì)處理再在凸輪表面進行高頻淬火，最后低溫回火，現(xiàn)因工廠庫存的45鋼已用完，只剩15鋼，擬用15鋼代替。試說明：（1）原45鋼各熱處理工序的作用（2）改用15鋼后，仍按原熱處理工序進行能否滿足性能要求?為什么?（3）改用15鋼后，為達(dá)到所要求的性能，在心部強度足夠的前提下應(yīng)采用何種熱處理工藝?（1）調(diào)質(zhì)：獲得良好的綜合力學(xué)性能；表面高頻淬火和低溫回火，使表面具有一定的硬度和耐磨性，而心部具有良好的強韌性（2）不能，因為15鋼的碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)低于45鋼，硬度和強度均達(dá)不到要求（3）滲碳、淬火、低溫回火7.兩塊非合金鋼的質(zhì)量分?jǐn)?shù)均為wc=0.77%的鋼片加熱至723℃以上，分別以不同方式冷卻，鋼片的冷卻曲線及該種鋼材的奧氏體等溫轉(zhuǎn)變曲線如圖4-39所示。試問圖中①、②、③、④點各是什么組織?定性地比較②、④點組織的硬度大小。①A+P②P③M+A'④M+A'=4\*GB3④?=2\*GB3②圖4-39奧氏體等溫轉(zhuǎn)變曲線8.車床主軸要求軸頸部位的硬度為56～58HRC，其余處為20～24HRC，其加工工藝路線為：圖4-39奧氏體等溫轉(zhuǎn)變曲線鍛造-正火-機加工-軸頸表面淬火+低溫回火-磨加工，請指出：（1）主軸應(yīng)選用何種材料?（2）正火、表面淬火及低溫回火的目的和大致工藝；（3）軸頸表面處的組織和其余部位的組織。（1）45鋼（2）正火的加熱溫度840±10℃，空冷，目的是細(xì)化晶粒，消除應(yīng)力，改善切削加工性；表面淬火的加熱溫度比正常淬火溫度高30—200℃（淬火溫度為830～850℃），水冷，目的是提高表面硬度和耐磨性；低溫回火的加熱溫度150～250℃，空冷，目的是消除應(yīng)力和脆性，保持淬火后的高硬度。（3）軸徑表面組織是回火馬氏體、殘余奧氏體和少量的下貝氏體，心部和其他未表面淬火部分的組織是鐵素體和索氏體9.現(xiàn)有低碳鋼和中碳鋼齒輪各一個，為了使齒面具有高的硬度和耐磨性，試問各進行何種熱處理?并比較它們經(jīng)熱處理后在組織和性能上有何不同?見下表鋼種熱處理組織性能低碳鋼滲碳+直接淬火+低溫回火表面：+A'心部：F+P表面硬度58～64HRC心部硬度137～183HBS中碳鋼正火、調(diào)質(zhì)、齒面高頻淬火+低溫回火表面：+A'心部：+少量表面硬度54～60HRC心部硬度200～250HBS第5章習(xí)題解答參考自測題一、名詞解釋1.孕育處理澆注時向鐵液中加入少量孕育劑（如硅鐵、硅鈣合金等），改變鐵液的結(jié)晶條件，以得到細(xì)小、均勻分布的片狀石墨和細(xì)小的珠光體組織的方法，稱為孕育處理。2.回火穩(wěn)定性與二次硬化淬火鋼在回火時，抵抗軟化（強度、硬度下降）的能力稱為回火穩(wěn)定性。鋼在回火時出現(xiàn)硬度回升的現(xiàn)象，稱為二次硬化3.石墨化鑄鐵中的碳以石墨的形式析出的過程稱為石墨化。4.可鍛化退火使白口鑄鐵的滲碳體分解得到團絮狀石墨的退火。二、填空題1.W18Cr4V鋼是高速工具鋼，W的主要作用是造成二次硬化，Cr的主要作用是提高淬透性，V的主要作用是形成硬度極高的細(xì)小碳化物，最終熱處理工藝是淬火+三次回火，預(yù)熱的目的是減少熱應(yīng)力，高溫淬火的目的是使大量難溶合金碳化物充分溶入奧氏體中三次回火的目的是產(chǎn)生二次硬化，消除殘余奧氏體，將前一次回火過程中形成的馬氏體轉(zhuǎn)變成回火馬氏體。2.影響石墨化的主要因素是化學(xué)成分和冷卻速度。三、是非題（×）1.鋼中合金元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)越高，其淬透性越好。（√）2.要提高奧氏體不銹鋼的強度，只能采用冷塑性變形予以強化。（×）3.調(diào)質(zhì)鋼的合金化主要是考慮提高其熱硬性。（×）4.滲碳鋼只要滲碳就能提高表面的硬度。（×）5.灰鑄鐵通過熱處理可將片狀石墨變成球狀石墨或團絮狀石墨，從而改善鑄鐵的力學(xué)性能。（×）6.可鍛鑄鐵塑性好，故容易鍛造成形。（×）7.鑄鐵抗拉強度差，不能承受重載荷。（×）8.灰鑄鐵中，碳、硅含量越高，鑄鐵的抗拉強度和硬度越低。（×）9.鑄鐵可以通過再結(jié)晶退火使晶粒細(xì)化，從而提高其力學(xué)性能。（√）10.球墨鑄鐵可通過調(diào)質(zhì)處理和等溫淬火工藝提高其力學(xué)性能。（√）11.灰鑄鐵的減振性能比鋼好。四、選擇題1.現(xiàn)需要制造一直徑25mm的連桿，要求整個截面上具有良好的綜合力學(xué)性能，應(yīng)采用（A）。A.40Cr調(diào)質(zhì)B.45正火C.60Si2Mn淬火+中溫回火D.20Cr滲碳+淬火+低溫回火。2.欲制作一耐酸容器，選用材料及相應(yīng)熱處理工藝應(yīng)為（C）。A.W18Cr4V固溶處理B.1Cr18Ni9Ti穩(wěn)定化處理C.1Cr18Ni9Ti固溶處理D.1Cr17固溶處理3.普通鑄鐵力學(xué)性能的好壞，主要取決于（A、C）。A.基體組織類型B.熱處理的情況C.石墨的形狀、大小與分布D.石墨化程度4.灰鑄鐵床身薄壁處出現(xiàn)白口組織，造成切削加工困難，解決的辦法是（C）。A.改用球鐵B.正火C.石墨化退火D.等溫淬火5.提高灰鑄鐵耐磨性應(yīng)選用（C）。A.整體淬火B(yǎng).滲碳+淬火+低溫回火C.表面淬火D.等溫淬火五、綜合練習(xí)題請為下列鋼號選擇合適的用途及主要熱處理:20、45、65Mn、T12A、20CrMnTi、40Cr、Q235、Q345、HT300、KTH350-10、QT600-3、Y40Mn、Cr12MoV、GCr15、ZGMn13-4、9SiCr、3Cr13、5CrNiMo、W18Cr4V、1Cr18Ni9Ti、60Si2Mn。供選用實例：機床床身、縫紉機零件、柴油機曲軸、汽車差速器殼、坦克履帶、機床主軸、銼刀、汽車變速箱齒輪、汽車傳動軸、橋梁、絲錐、銑刀、小型彈簧、冷沖壓件、汽車板簧、滾動軸承的滾動體、鋼筋、螺紋搓絲板、熱鍛模、加熱爐管、醫(yī)療器械。鋼號用途主要熱處理20冷沖壓件再結(jié)晶退火45機床主軸正火，調(diào)質(zhì)，局部表面淬火+低溫回火65Mn小型彈簧淬火+中溫回火T12A銼刀淬火+低溫回火20CrMnTi汽車變速箱齒輪滲碳+淬火+低溫回火40Cr汽車傳動軸正火，調(diào)質(zhì)，局部表面淬火+低溫回火Q235鋼筋——Q345橋梁——HT300機床床身時效，導(dǎo)軌處表面淬火KTH350-10汽車差速器殼去應(yīng)力退火QT600-3柴油機曲軸調(diào)質(zhì)Y40Mn縫紉機零件——Cr12MoV螺紋搓絲板淬火+低溫回火GCr15滾動軸承的滾動體淬火+低溫回火ZGMn13-4坦克履帶——9SiCr絲錐淬火+低溫回火3Cr13醫(yī)療器械淬火+回火5CrNiMo熱鍛模淬火+回火W18Cr4V銑刀淬火+回火1Cr18Ni9Ti加熱爐管——60Si2Mn汽車板簧淬火+中溫回火習(xí)題與思考題1.解釋下列現(xiàn)象：（1）高速工具鋼在熱軋（或熱鍛）后，經(jīng)空冷獲得馬氏體組織；高速工具鋼中加入的多種合金元素溶入奧氏體后，使過冷奧氏體穩(wěn)定性增加，奧氏體等溫轉(zhuǎn)變曲線位置右移，鋼的臨界冷卻速度減小到空冷的速度，所以空冷即可獲得馬氏體組織。（2）高錳耐磨鋼在高壓、大沖擊條件下具有優(yōu)良的耐磨性和良好的韌性。高錳耐磨鋼在高壓、大沖擊條件下表面發(fā)生形變強化，并伴隨著馬氏體轉(zhuǎn)變，而心部仍保持原來的奧氏體組織，呈現(xiàn)出優(yōu)良的耐磨性和良好的韌性。2.下列作法是否可以?為什么?（1）用Q235鋼代替45鋼制成齒輪；不可以。因為：齒輪的工作要求是齒面要有一定的硬度和耐磨性，并且還要具有一定的強韌性以承受工作中的振動和沖擊，Q235是普通質(zhì)量的非合金結(jié)構(gòu)鋼，其硬度不大于165HBS，且不能熱處理強化;45鋼是優(yōu)質(zhì)非合金結(jié)構(gòu)鋼,經(jīng)調(diào)質(zhì)、齒面高頻淬火+低溫回火后，表面硬度可達(dá)到54～61HRC，心部硬度可達(dá)到220～250HBS。（2）用30鋼代替T13鋼制成銼刀，用鹽液淬火后低溫回火；不可以。因為：銼刀的工作要求是硬而耐磨，硬度不小于62HRC。30鋼碳的平均質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.3%，T13鋼碳的平均質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1.3%，碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)越高，硬度越高。T13鋼的質(zhì)量分?jǐn)?shù)遠(yuǎn)大于30鋼，且存在著滲碳體，淬火回火后，硬度高于62HRC，30鋼鹽液淬火低溫回火后硬度達(dá)不到要求。（3）用20鋼代替65鋼制成彈簧，淬火后中溫回火；不可以。因為：彈簧的工作要求是具有高的彈性極限、屈服點及高的疲勞強度和足夠的塑性和韌性。20鋼碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)是0.2%，65鋼碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)是0.65%，所以20鋼淬火中溫回火后彈性極限、強度、韌性均達(dá)不到要求。（4）用40Cr鋼代替20CrMnTi鋼制造載貨汽車變速箱傳動齒輪，調(diào)質(zhì)處理后高頻表面淬火、低溫回火。不可以。載貨汽車變速箱傳動齒輪的工作要求是輪齒表面硬而耐磨，并具有高的強度和韌性。用40Cr鋼調(diào)質(zhì)處理后高頻表面淬火+低溫回火，表面硬度能達(dá)50～56HRC。合金滲碳鋼20CrMnTi經(jīng)滲碳淬火低溫回火后，齒面可獲得（58～63HRC）的高硬度，而心部的低碳回火馬氏體組織也比40Cr調(diào)質(zhì)組織回火索氏體的強韌性好。3.不銹鋼是否在任何介質(zhì)中都是不銹的?下列用品常用何種不銹鋼制造?（1）外科手術(shù)刀（2）汽輪機葉片（3）硝酸槽（4）食品設(shè)備容器不銹鋼不是在任何介質(zhì)中都不銹。其抗腐蝕能力的大小是隨其鋼質(zhì)本身化學(xué)組成、加工狀態(tài)、使用條件及環(huán)境介質(zhì)類型而改變的。當(dāng)不銹鋼表面形成的氧化膜遭到破壞，就會生銹。（1）外科手術(shù)刀—3Cr13（2）汽輪機葉片—1Cr11MoV（3）硝酸槽—1Cr18Ni9（4）食品設(shè)備容器—1Cr174.何謂熱硬性?鋼的熱硬性與“二次硬化”有何關(guān)系?W18Cr4V鋼為什么通常在550～570℃進行回火?560℃回火是否是調(diào)質(zhì)?為什么?熱硬性：材料在高溫下保持高硬度的能力。二次硬化是鋼在回火時出現(xiàn)的硬度回升現(xiàn)象。有二次硬化的鋼熱硬性高。W18Cr4V鋼在550～570℃回火時可以產(chǎn)生二次硬化，同時還可以消除大量的殘余奧氏體，將前一次回火過程中形成的馬氏體轉(zhuǎn)變成回火馬氏體，降低應(yīng)力，提高強韌性。不屬于調(diào)質(zhì)，因為調(diào)質(zhì)組織中有回火索氏體。5.請比較1Cr13、1Cr17、1Cr18Ni9Ti鋼的強度及耐腐蝕性高低，并說明理由。強度由高及低：1Cr13、1Cr18Ni9Ti、1Cr17耐腐蝕性由高及低：1Cr18Ni9T、1Cr17、1Cr13因為：1Cr13是馬氏體不銹鋼，1Cr18Ni9Ti是奧氏體不銹鋼，1Cr17是鐵素體不銹鋼。6.請比較T12、20CrMnTi、40Cr鋼的淬透性和淬硬性高低，并說明理由。淬透性由高及低：20CrMnTi、40Cr、T12淬硬性由高及低：T12、40Cr、20CrMnTi因為：淬透性主要取決于合金元素，20CrMnTi是中淬透性的、40Cr是低淬透性的，T12淬透性很差。淬硬性主要取決于碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)越高，淬硬性越高，T12的碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)是1.2%；40Cr的碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)是0.4%；20CrMnTi的碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)是0.2%。7.W18Cr4V鋼的Ac1約為820℃，若以一般工具鋼Ac1+（30～50）℃常規(guī)方法，來確定其淬火加熱溫度，在最終熱處理后能否達(dá)到高速鋼切削刃具所要求的性能?為什么?不能。因為W18Cr4V鋼含有較多的合金元素，只有加熱到高溫（1200℃），才能使大量難溶合金碳化物充分溶入奧氏體中，淬火后得到高硬度的馬氏體，回火后產(chǎn)生二次硬化，得到高的熱硬性。第6章習(xí)題解答參考自測題1.ZL102是鑄造鋁合金，其組成元素為鋁和硅。2.滑動軸承合金的組織特征是軟基體上均勻分布著硬質(zhì)點或者硬基體上均勻分布著軟質(zhì)點。3.對于可熱處理強化的鋁合金，其熱處理方法為__固溶+時效______________。4.___H70_______材料適合作子彈殼，___ZAlMg10_______材料適合作船舶配件，_QSn4—3________材料適合作抗磁零件，_______QBe2___材料適合作重要的彈性元件，____粉末冶金__________摩擦材料適合作汽車、拖拉機的離合器與制動器，___粉末冶金減摩________材料適合作含油軸承。習(xí)題與思考題1.硬質(zhì)合金在組成、性能和制造工藝方面有何特點?磨P01等材料制成的刀具時，能否用水冷卻?為什么?組成：一種或幾種難熔碳化物的粉末為主要成分，加入起粘接作用的金屬粉末。性能：高的抗壓強度、耐蝕性和抗氧化性，硬度高，熱硬性高，耐磨性好?？箯潖姸容^低，韌性差，線膨脹系數(shù)小，導(dǎo)熱性差。制造工藝：粉末冶金法。磨P01等材料制成的刀具時，不能用水冷卻。因為P01線膨脹系數(shù)小，導(dǎo)熱性差，水的冷卻速度較快，用水冷卻，會產(chǎn)生很大的熱應(yīng)力，容易產(chǎn)生裂紋。2.為什么黃銅H62的強度高而塑性低?而黃銅H68的塑性卻比H62好。黃銅H62中鋅的質(zhì)量分?jǐn)?shù)大約為38%，黃銅H68中鋅的質(zhì)量分?jǐn)?shù)大約為32%。根據(jù)鋅的質(zhì)量分?jǐn)?shù)對黃銅的組織和力學(xué)性能的影響線圖可知：當(dāng)鋅的質(zhì)量分?jǐn)?shù)大于32%時，隨著鋅的質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加，黃銅的塑性下降，強度仍然升高，當(dāng)鋅的質(zhì)量分?jǐn)?shù)大約達(dá)到45%時，強度為最高值。所以H62的強度高于H68，塑性低于H68。3.指出下列代號（牌號）合金的類別、主要性能特征及用途（以表格形式歸納總結(jié)）。LC4、LY11、ZL102、ZL203、H68、HPb59-1、QSn4-3、QBe2、ZCuSn10Pb1、TB1、ZCuPb30、YG8、YT15、LD5。牌號（代號）類別主要性能特征用途舉例σbMPaδ（%）HBSLC4超硬鋁合金60012150結(jié)構(gòu)中主要受力件—飛機大梁、起落架等LY11硬鋁合金42018100中等強度結(jié)構(gòu)零件、局部鐓粗的零件、螺栓和鉚釘ZL102鑄造鋁硅合金133～1532～450形狀復(fù)雜、低載的薄壁零件，如儀表、水泵殼體，船舶零件等ZL203鑄造鋁銅合金202～2223～660～70中等載荷，形狀比較簡單的零件，如支架H68黃銅6603150復(fù)雜冷沖件和深沖件、散熱器外殼HPb59-1鉛黃銅65016140熱沖壓及切削加工零件，如銷子、螺釘、墊片QSn4-3錫青銅5504160彈性元件，化工機械耐磨零件和抗磁零件QBe2鈹青銅12502～4330重要的彈簧和彈性元件，耐磨零件以及高壓、高速、高溫軸承ZCuSn10Pb1鑄造錫青銅310～2202～390～115在高負(fù)荷、高滑動速度下工作的耐磨零件，如連桿、軸瓦、襯套、缸套、蝸輪等ZCuPb30鑄造鉛青銅-40高滑動速度的雙金屬軸瓦、減摩零件等YG8鎢鈷類硬質(zhì)合金σW>1500>89HRA小拉深模YT15鎢鈦鈷類硬質(zhì)合金σW>1150>91HRA長切屑的鋼鐵材料LD5鍛鋁合金42013105形狀復(fù)雜中等強度的鍛件及模鍛件第7章課后題參考答案自測題1.樹脂、填料、增塑劑、固化劑、穩(wěn)定劑2.生膠、粘結(jié)其它配合劑、主要性能3.天然硅酸鹽礦物、加工、成型、燒結(jié)4.兩個或兩個以上、粘結(jié)材料、不同習(xí)題與思考題1、塑料是以聚合物（通稱樹脂）為基礎(chǔ)，再加入適量的添加劑組成的在玻璃狀態(tài)下使用的、具有塑性的高分子材料。塑料的組成及作用：（1）樹脂樹脂也叫粘料，是塑料的主要組分。它決定了塑料的類型（熱塑性或熱固性）和塑料的基本性能（物理性能、化學(xué)性能、電性能和力學(xué)性能等）（2）添加劑改善塑料的某些性能常用的有以下幾種：填料（填充劑）改善塑料的某些性能（如強度等）擴大應(yīng)用范圍，減少樹脂的用量降低成本增塑劑提高樹脂可塑性和柔軟性固化劑在熱固性樹脂成型時使線性結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)化為體型結(jié)構(gòu)穩(wěn)定劑（防老劑）防止塑料在加工和使用中受到熱、光、氧氣等的作用或在其他條件下過早老化，延長其使用壽命潤滑劑防止塑料在成型過程中粘在模具或其他設(shè)備上并使制品表面光亮美觀著色劑使塑料制品具有美觀的顏色并適合某些使用要求2、塑料按性質(zhì)分為熱塑性塑料和熱熱固性塑料熱塑性塑料受熱軟化熔融，可塑造成形，冷卻后成形固化，此過程可反復(fù)進行而基本性能不變。熱固性塑料加熱時軟化，可塑造成形，一經(jīng)固化再加熱不再軟化也不溶于溶劑，只能塑制一次。3、橡膠是以高分子化合物為基礎(chǔ)，在很寬的溫度范圍內(nèi)具有高彈性的材料。橡膠的特性：橡膠最顯著的性能特點就是在很寬的溫度范圍內(nèi)（-50~150℃）具有高彈性。同時橡膠具有優(yōu)良的伸縮性和可貴的積儲能量的能力，良好的隔音性、阻尼性、耐磨性和撓性，優(yōu)良的電絕緣性、不透水性和不透氣性，一定的強度和硬度。但一般橡膠的耐蝕性較差，易老化。陶瓷是各種無機非金屬材料的總稱。陶瓷的性能：陶瓷的彈性模量是各種材料中最高的，因此剛度大、硬度高，具有優(yōu)良的耐磨性。陶瓷的致命弱點是很難產(chǎn)生塑性變形，脆性大，裂紋敏感性強，是典型的脆性材料。陶瓷材料的熔點高，抗氧化性和耐熱性都比金屬材料好的多，高溫強度好，抗蠕變能力強，具有良好的耐蝕性，但熱穩(wěn)定性很低。大多數(shù)陶瓷都是良好的絕緣體，許多陶瓷還可以作半導(dǎo)體材料和超導(dǎo)材料。一些陶瓷還具有獨有的光學(xué)性能。5、復(fù)合材料是由兩個或兩個以上獨立的物相，包含粘結(jié)材料（基體）和顆粒、纖維或片狀材料（增強體）以微觀或宏觀形式所組成的固體材料，并且具有與其組成物質(zhì)不同的性能。性能特點：比強度和比模量高，抗疲勞性能和抗斷裂性能好，耐磨、減振性能好，高溫性能好6、用途齒輪飛機窗玻璃化工管道電源插座材料（4）（1）（2）（3）用途內(nèi)燃機火花塞汽車前后燈恒溫器砂輪的磨料材料（12）（9）（8）（7）用途耐磨切削刀具汽車輪胎耐高溫的電纜航天飛機外殼材料（6）（11）（5）（10）第8章鑄造自測題一．填空題1砂型鑄造；特種鑄造；鑄件形狀復(fù)雜；不均勻；一般；復(fù)雜；壓。2.好；??；澆不足和冷隔；縮松與縮孔；最好；最差。3.型芯。4.差；好；重要加工面；厚大部位。5.補縮；上或側(cè)。6.均勻；澆不足和冷隔；晶粒粗大、易出現(xiàn)縮松、縮孔。二．判斷題（×）1（×）2（√）3（×）4三．選擇題1.A2.C3.C4.B5.C6.B習(xí)題與思考題1．答：砂型鑄造主要包括以下幾個工序：模樣與芯盒準(zhǔn)備、型砂與芯砂配制——造型、造芯——熔煉、澆注——落砂、清理——檢驗入庫。2．答：根據(jù)型砂中采用粘結(jié)劑種類的不同，型砂可分為粘土砂、樹脂砂、水玻璃砂、油砂等。粘土砂是最早使用的型砂；樹脂砂是目前廣泛應(yīng)用的型砂，樹脂粘結(jié)劑主要品種有酚醛樹脂、呋喃樹脂和尿烷樹脂等。目前鑄造生產(chǎn)線上造型主要采用粘土砂和樹脂砂。3．答：縮孔和縮松都使鑄件的力學(xué)性能下降，如強度、塑性韌性的降低，縮松還使鑄件不致密，在氣密性試驗和水壓試驗時出現(xiàn)滲漏現(xiàn)象。縮孔體積大、分布集中，且往往產(chǎn)生于鑄件最后凝固部位，可以采用設(shè)置冒口等方法來防止鑄件產(chǎn)生縮孔。而縮松體積小，且分散分布于枝晶之間，工藝上難以采取有效措施。下上上下上下下上4．圖8-42所示的鑄件系單件小批生產(chǎn)，采用砂型鑄造，請確定造型方法，并在圖上標(biāo)出分型面。下上上下上下下上（a）三通管（b）軸承蓋（c）托板（d）導(dǎo)軌 圖8-395．答支柱：B-B圖合理，可不用型芯，簡化造型工藝。搖臂：右圖合理，造型時分型面為平面，左圖而言，分型面為曲面，支座：右圖合理，右圖造型時型芯可反復(fù)使用，甚至采用地坑造型，而左圖造型時需采用專門的型芯。箱體：右圖合理，左圖中壁厚不均勻，壁厚處易產(chǎn)生縮孔、縮松等孔洞類缺陷，右圖的壁厚比較合理。6．圖8-40左圖不合理，造型時φ25的兩個凸臺，需用活塊造型，使工藝復(fù)雜?？蓪⑼古_改為沉孔，簡化造型工藝.右圖不合理，無鑄造圓角，圖中直角處設(shè)計一定的圓角。7．答鑄鐵污水管自來水管接頭鋁合金活塞縫紉機頭機床床身鋁合金儀表零件壓縮機轉(zhuǎn)子柴油機曲軸離心鑄造砂型鑄造金屬型鑄造砂型鑄造砂型鑄造壓力鑄造熔模鑄造砂型鑄造第9章鍛壓自測題一、名詞解釋1.余塊：為了簡化鍛件形狀以便于進行自由鍛造而增加的這一部分金屬，稱為余塊，如鍵槽、齒槽、退刀槽以及小孔、盲孔、臺階等難以用自由鍛方法鍛出的結(jié)構(gòu)，必須暫時添加一部分金屬以簡化鍛件的形狀。2.拉深：拉深是指變形區(qū)在一拉一壓的應(yīng)力狀態(tài)作用下,使板料（或淺的空心坯）成形為空心件（或深的空心件）而厚度基本不變的加工方法。3.可鍛性：材料在鍛造過程中經(jīng)受塑性變形而不開裂的能力叫金屬的可鍛性。金屬的可鍛性可用塑性和塑性變形抗力來綜合衡量。塑性越高，變形抗力越小，金屬的可鍛性就越好。4.鍛造比：鍛造生產(chǎn)中代表金屬變形大小的一個參數(shù)，一般用鍛造過程中的典型工序的變形程度來表示：如鐓粗工序，鍛造比為：y=EQ\F(A,A0)=EQ\F(H0,H);拔長鍛造比：y=EQ\F(A0,A)=EQ\F(L,L0)式中：A0、A為鍛前、鍛后工件的截面積，H0、L0、H、L為鍛前、鍛后工件的高(或長)度。二、填空題1.塑性大小，變形抗力。塑性，變形抗力。2.提高，下降，降低。3.錐體，凸臺，圓柱相貫。4.最小彎曲半徑。5.塑性。6、好于。7.好。三、判斷題（×）1（√）2（√）3習(xí)題與思考題一,簡答題1.答鋼的鍛造溫度范圍是指鍛件由始鍛溫度至終鍛溫度的范圍。始鍛溫度過高,容易產(chǎn)生過熱和過燒缺陷,一般控制在固相線以下200℃左右。終鍛溫度應(yīng)能保證坯料有足夠的塑性和停鍛后能獲得細(xì)小的晶粒。終鍛溫度過高時,再結(jié)晶后的細(xì)小晶粒會繼續(xù)長大；終鍛溫度過低時,不能保證鋼的再結(jié)晶過程充分進行,使鍛件產(chǎn)生冷變形強化和殘余應(yīng)力,有時因塑性太差而產(chǎn)生鍛造裂紋。2.答自由鍛是指用簡單的通用性工具,或在鍛造設(shè)備的上、下砧鐵之間直接對坯料施加外力,使坯料產(chǎn)生變形而獲得所需的幾何形狀及內(nèi)部質(zhì)量的鍛件的加工方法。自由鍛基本工序包括鐓粗、拔長、沖孔、切割、彎曲、扭轉(zhuǎn)、錯移及鍛接等。拔長是使坯料橫斷面積減小、長度增加的鍛造工序。拔長常用于鍛造桿、軸類零件。鐓粗是使毛坯高度減小,橫斷面積增大的鍛造工序。主要用于鍛造齒輪坯、圓餅類鍛件沖孔是在坯料上沖出透孔或不透孔的鍛造工序。3.答自由鍛生產(chǎn)的鍛件多為簡單的圓柱體、棱柱體和簡單的弧形表面。結(jié)構(gòu)工藝性方面，鍛件上應(yīng)避免有錐形和楔形表面；應(yīng)避免出現(xiàn)加強肋，工字形截面等復(fù)雜結(jié)構(gòu)；應(yīng)避免曲面與曲面相交。4.答金屬的可鍛性可用塑性和塑性變形抗力來綜合衡量。塑性越高，變形抗力越小，金屬的可鍛性就越好；低的塑性變形抗力使設(shè)備耗能少；優(yōu)良的塑性使產(chǎn)品獲得準(zhǔn)確的外形而不遭破裂。影響金屬可鍛性的主要因素有：金屬的本質(zhì)和變形條件。金屬的本質(zhì)（1）化學(xué)成分：純金屬比合金的可鍛性好；含合金元素少的合金，其可鍛性好。（2）組織：單相組織（純金屬或固溶體）的可鍛性好；化合物呈彌散分布的合金，其可鍛性優(yōu)于呈網(wǎng)狀分布的；細(xì)晶粒組織的可鍛性優(yōu)于粗晶粒組織。變形條件（1）加熱溫度：加熱溫度高，可鍛性好。但溫度過高，會引起過燒或過熱。（2）變形速度：變形速度不大時，回復(fù)和再結(jié)晶來不及消除加工硬化，可鍛性下降；變形速度大于一定值后，由于塑性變形的熱效應(yīng)使材料溫度升高，回復(fù)和再結(jié)晶充分，可鍛性提高。（3）應(yīng)力狀態(tài)：壓應(yīng)力越多，材料的塑性越好；拉應(yīng)力越多，塑性越差。5.答使板料經(jīng)分離或成形而得到制件的工藝統(tǒng)稱為沖壓。生產(chǎn)中常用的沖壓工序可分為兩大類：一類是分離工序,主要包括切斷、落料、沖孔、切口、切邊等，剪刀或模具在外力作用下,使板料發(fā)生剪斷而分離。另一類是變形工序,主要包括彎曲、拉深、翻邊、起伏、縮口和脹形等，模具在外力作用下,使板料發(fā)生塑性變形而改變其形狀和尺寸。沖壓是鍛壓加工中的先進加工方法之一。沖壓有如下特點：l)多用于壓制形狀復(fù)雜的薄壁零件,并且能使其強度高,剛度大,重量輕。2)沖壓件表面光滑且有足夠的尺寸精度,不需要進一步切削加工即可滿足一般互換性要求。3)操作簡單迅速,易于實現(xiàn)自動化,生產(chǎn)率高。4)沖模制造復(fù)雜,大批量沖壓生產(chǎn)時才能使沖壓件成本降低。沖壓所需的板料必須具有足夠的塑性,常用的金屬板材有低碳鋼、高塑性的合金鋼、銅及銅合金、鋁及鋁合金等二.綜合題1.主要工序：雙面沖孔、芯棒拔長2.圖9-47自由鍛鍛件3.答圖a：所示結(jié)構(gòu)不合理，圖中有加強筋，不適合用自由鍛成型。圖b：所示結(jié)構(gòu)不合理，圖中有錐形結(jié)構(gòu)，不適合用自由鍛成型。圖c:所示結(jié)構(gòu)不合理，圖中有凸臺結(jié)構(gòu)，不適合用自由鍛成型。圖d:所示結(jié)構(gòu)不合理，圖中有尖角結(jié)構(gòu)，不適合用模鍛成型。圖e:所示結(jié)構(gòu)不合理，圖中有深孔，不適合用模鍛成型。圖f:所示結(jié)構(gòu)不合理，圖示分型,上、下模膛過深，模鍛成型時不能充滿模膛。圖g：所示結(jié)構(gòu)不合理，圖中圓柱孔鄰近彎曲處，彎曲變形之外側(cè)與圓柱孔交接處應(yīng)力集中程度大，過大拉應(yīng)力易使工件斷裂。圖h：所示結(jié)構(gòu)不合理，落料件有尖角，易損傷模具。圖i：所示結(jié)構(gòu)不合理，拉深件底部應(yīng)有圓角，否則易拉裂。第10章焊接自測題一、填空題1.熔焊；壓力焊；釬焊。2.工件厚度；接頭形式。大。3.交流電焊機；直流電焊機。4.平焊；橫焊；立焊；仰焊。5.對接；搭接；角接；T形接。