材料加工组织性能控制(第三章)
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《材料加工工艺》考研习题第一章绪论第二章液态金属成形1.金属及合金的结晶包括哪两个基本过程?什么是均质形核和非均质形核?在实际铸造生产中铸造合金结晶的形核是以哪种形核为主,为什么?2.什么是液态金属的充型性能,它与哪些因素有关?铸造合金流动性的好与差对铸件质量有何影响?影响铸造合金流动性的主要因素有哪些?生产中如何采取措施提高铸造合金的流动性?3.铸造合金由液态冷却到室温时要经过哪三个收缩阶段?收缩对铸件质量有什么影响?其收缩大小与哪些因素有关?4.缩孔、缩松是铸件中的常见缺陷之一,哪些因素影响其形成?生产中如何采取措施进行防止?5.什么是铸造应力?铸造应力大小对铸件质量有什么影响?热应力是如何形成的?哪些因素影响其大小?生产中常采取哪些措施来防止和减小应力对铸件的危害?6.铸造合金中的气体主要来源于哪些方面?又以哪些形式存在于铸造合金中?对铸件质量有什么影响?7.铸造合金中的夹杂物是如何分类的?对铸件质有什么影响?如何防止和减小其对铸件的危害?8.湿型粘土砂的主要成分是什么?它有哪些优缺点?适合生产哪些铸件?9.湿型粘土砂的造型方法有哪些?试比较应用震击、压实、射压、高压、气冲和静压等各种造型方法的紧实的砂型紧实度分布(沿砂箱高度方向)。
为什么需要用高密度湿粘土砂型生产铸件?10.树脂自硬砂、水玻璃砂与粘土砂比较有哪些优点?各适用于哪些铸件的生产?11.砂芯的作用是什么?经常使用哪些粘结剂来制芯?常用的制芯工艺有哪些?12.砂型和砂芯涂料的作用是什么?其主要组成有哪些?13.什么是顺序凝固原则?什么是同时凝固原则?各需采用什么措施来实现?上述两种凝固原则各适用于哪些场合?14.铸件的壁厚为什么不能太薄,也不能太厚,而且应尽可能厚薄均匀?为什么要规定铸件的最小壁厚?不同铸造合金要求一样吗?为什么?。
15.为便于生产和保证铸件质量,通常对铸件结构有哪些要求?16.何谓铸件的浇注位置?它是否指铸件上的内绕道位置?铸件的浇注位置对铸件的质量有什么影响?应按何原则来选择?17.试述分型面与分模面的概念?分模造型时,其分型面是否就是其分模面?从保证质量与简化操作两方面考虑,确定分型面的主要原则有哪些?18.试确定图2-116所示铸件的浇注位置及分型面。
颜色不同的是课件和课后题都有的题目,水平有限,大家参考哦3-1在结构钢的部颁标准中,每个钢号的力学性能都注明热处理状态和试样直径或钢材厚度,为什么?有什么意义?(这个实在不会也查不到,大家集思广益吧!!!)3—2为什么说淬透性是评定钢结构性能的重要指标?结构钢一般要经过淬火后才能使用。
淬透性好坏直接影响淬火后产品质量3—3调质钢中常用哪些合金元素?这些合金元素各起什么作用?Mn:↑↑淬透性,但↑过热倾向,↑回脆倾向;Cr:↑↑淬透性,↑回稳性,但↑回脆倾向;Ni:↑基体韧度,Ni—Cr复合↑↑淬透性,↑回脆;Mo:↑淬透性,↑回稳性,细晶,↓↓回脆倾向;V:有效细晶,(↑淬透性),↓↓过热敏感性。
3-4机械制造结构钢和工程结构钢对使用性能和工艺性能上的要求有什么不同?工程结构钢:1、足够的强度与韧度(特别是低温韧度);2、良好的焊接性和成型工艺性;3、良好的耐腐蚀性;4、低的成本机械制造结构钢:1具有良好的力学性能不同零件,对钢强、塑、韧、疲劳、耐磨性等有不同要求2具有良好冷热加工工艺性如锻造、冲压、热处理、车、铣、刨、磨等3—5低碳马氏体钢在力学性能和工艺性上有哪些优点?在应用上应注意些什么问题?力学性能:抗拉强度σb ,1150~1500MPa ;屈服强度σs , 950~1250 MPa ψ≥40% ;伸长率δ,≥10%;冲击韧度A K≥6J .这些性能指标和中碳合金调质钢性能相当,常规的力学性能甚至优于调质钢.工艺性能:锻造温度淬火加自回火局限性:工作温度<200℃;强化后难以进行冷加工\焊接等工序;只能用于中小件;淬火时变形大,要求严格的零件慎用。
3—6某工厂原来使用45MnNiV生产直径为8mm高强度调质钢筋,要求Rm〉1450Mpa,ReL〉1200Mpa,A>0.6%,热处理工艺是(920±20)℃油淬,(470±10)℃回火.因该钢缺货,库存有25MnSi钢。
第三章 材料的力学性能第一节拉伸或压缩时材料的力学性能一、 概述分析构件的强度时,除计算应力外,还应了解材料的力学性质(Mecha nicaiproperty ),材料的力学性质也称为机械性质,是指材料在外力作用下表现出的变形、破坏等 方面的特性。
它要由实验来测定。
在室温下,以缓慢平稳的方式进行试验,称为常温静载试 验,是测定材料力学性质的基本试验。
为了便于比较不同材料的试验结果,对试件的形状、 加工精度、加载速度、试验环境等,国家标准规定了相应变形形式下的试验规范。
本章只研 究材料的宏观力学性质, 不涉及材料成分及组织结构对材料力学性质的影响, 并且由于工程中常用的材料品种很多, 主要以低碳钢和铸铁为代表,介绍材料拉伸、压缩以及纯剪切时的力学性质。
二、 低碳钢拉伸时的力学性质低碳钢是工程中使用最广泛的金属材料,同时它在常温静载条件下表现出来的力学性质也最具代表性。
低碳钢的拉伸试验按《金属拉伸试验方法》 (GB/T228 — 2002)国家标准在万能材料试验机上进行。
标准试件(Sta ndard specimen )有圆形和矩形两种类型,如图3-1所示。
试件上标记 A 、B 两点之间的距离称为标距,记作 1°。
圆形试件标距|0与直径d 0有两种比例,即l °=10d °和l 0=5d 。
矩形试件也有两种标准,即 l 0 11.3 A0和l 0 5.65 A0。
其中A 0为矩形试件的截面面积。
图3-1拉伸试件试件装在试验机上,对试件缓慢加拉力 F P ,对应着每一个拉力 F P ,试件标距l 0有一个 伸长量 A |O 表示F P和A l 的关系曲线,称为拉伸图或 F P —A l 曲线。
如图3-2a ,由于F —A l 曲线与试件的尺寸有关,为了消除试件尺寸的影响,把拉力F p 除以试件横截面的原始面积F P一 一 l-为纵坐标;把伸长量A 除以标距的原始长度10,得出应变 为A )l 。
第三章材料的力学行为习题参考答案一、解释下列名词1、加工硬化2、回复3、再结晶4、热加工5、冷加工答:1、加工硬化:随着塑性变形的增加,金属的强度、硬度迅速增加;塑性、韧性迅速下降的现象。
2、回复:加热温度较低时,变形金属中的一些点缺陷和位错,在某些晶内发生迁移变化的过程。
3、再结晶:被加热到较高的温度时,原子也具有较大的活动能力,使晶粒的外形开始变化。
从破碎拉长的晶粒变成新的等轴晶粒。
和变形前的晶粒形状相似,晶格类型相同,把这一阶段称为“再结晶”。
4、热加工:将金属加热到再结晶温度以上一定温度进行压力加工。
5、冷加工:在再结晶温度以下进行的压力加工。
二、填空题1、塑性变形的方式主要有滑移和孪生,而大多数情况下是滑移。
2、滑移常沿晶体中原子密度最大的晶面及晶向发生。
3、在体心立方晶格中, 原子密度最大的晶面是{110},有 6 个,原子密度最大的晶向是<111>,有2个;在面心立方晶格中, 原子密度最大的晶面是{111},有 4 个,原子密度最大的晶向是<111>,有3个。
两者比较,具有面心立方晶格的金属塑性较好,其原因是滑移系和滑移方向多。
4、多晶体金属的塑性变形由于受到晶界和晶粒位向的影响,与单晶体金属相比,塑性变形抗力增大。
5、金属在塑性变形时,随变形量的增加,变形抗力迅速增大,即强度、硬度升高,塑性、韧性下降,产生所谓加工硬化现象。
这种现象可通过再结晶加以消除。
6、变形金属在加热时,会发生回复、再结晶和晶粒长大三个阶段的变化。
7、冷绕成形的钢质弹簧,成形后应进行回复退火,温度约为250~300℃。
8、回复退火也称去应力退火。
9、冷拉拔钢丝, 如变形量大, 拉拔工序间应穿插再结晶退火,目的是消除加工硬化。
10、热加工与冷加工的划分应以再结晶温度为界线。
在再结晶温度以下的塑性变形称为冷加工;在再结晶温度以上的塑性变形称为热加工。
三、简答题1、产生加工硬化的原因是什么?加工硬化在金属加工中有什么利弊?答:⑴随着变形的增加,晶粒逐渐被拉长,直至破碎,这样使各晶粒都破碎成细碎的亚晶粒,变形愈大,晶粒破碎的程度愈大,这样使位错密度显著增加;同时细碎的亚晶粒也随着晶粒的拉长而被拉长。
第三章材料的力学行为习题参考答案一、解释下列名词1、加工硬化2、回复3、再结晶4、热加工5、冷加工答:1、加工硬化:随着塑性变形的增加,金属的强度、硬度迅速增加;塑性、韧性迅速下降的现象。
2、回复:加热温度较低时,变形金属中的一些点缺陷和位错,在某些晶内发生迁移变化的过程。
3、再结晶:被加热到较高的温度时,原子也具有较大的活动能力,使晶粒的外形开始变化。
从破碎拉长的晶粒变成新的等轴晶粒。
和变形前的晶粒形状相似,晶格类型相同,把这一阶段称为“再结晶”。
4、热加工:将金属加热到再结晶温度以上一定温度进行压力加工。
5、冷加工:在再结晶温度以下进行的压力加工。
二、填空题1、塑性变形的方式主要有滑移和孪生,而大多数情况下是滑移。
2、滑移常沿晶体中原子密度最大的晶面及晶向发生。
3、在体心立方晶格中, 原子密度最大的晶面是{110},有 6 个,原子密度最大的晶向是<111>,有2个;在面心立方晶格中, 原子密度最大的晶面是{111},有 4 个,原子密度最大的晶向是<111>,有3个。
两者比较,具有面心立方晶格的金属塑性较好,其原因是滑移系和滑移方向多。
4、多晶体金属的塑性变形由于受到晶界和晶粒位向的影响,与单晶体金属相比,塑性变形抗力增大。
5、金属在塑性变形时,随变形量的增加,变形抗力迅速增大,即强度、硬度升高,塑性、韧性下降,产生所谓加工硬化现象。
这种现象可通过再结晶加以消除。
6、变形金属在加热时,会发生回复、再结晶和晶粒长大三个阶段的变化。
7、冷绕成形的钢质弹簧,成形后应进行回复退火,温度约为250~300℃。
8、回复退火也称去应力退火。
9、冷拉拔钢丝, 如变形量大, 拉拔工序间应穿插再结晶退火,目的是消除加工硬化。
10、热加工与冷加工的划分应以再结晶温度为界线。
在再结晶温度以下的塑性变形称为冷加工;在再结晶温度以上的塑性变形称为热加工。
三、简答题1、产生加工硬化的原因是什么?加工硬化在金属加工中有什么利弊?答:⑴随着变形的增加,晶粒逐渐被拉长,直至破碎,这样使各晶粒都破碎成细碎的亚晶粒,变形愈大,晶粒破碎的程度愈大,这样使位错密度显著增加;同时细碎的亚晶粒也随着晶粒的拉长而被拉长。
《材料加工》原理部分习题第一章 绪论第二章 液态金属及其加工1. 己知 700℃时Al 液的表面张力为13m N 10860−−⋅×,求 Al 液中形成μm 1=r 和μm 1.0=r 的球形气泡各需要多大的附加压力P ∆?2. 已知钢液温度为1550℃,2Ns/m 0049.0=η,3l m /7500kg =ρ,MnO 夹杂的密度3MnO m /5400kg =ρ。
若MnO 夹杂为球形,半径为0.1mm ,求它在钢液中的上浮速度?3. 金属元素Fe 的结晶潜热J/mol 6611=∆m H ,熔点T m = 18llK ,固/液界面张力25sl cm /J 1004.2−×=σ,临界过冷度276=∆∗T ℃,试求,临界形核半径∗r ?假如Fe 的原子体积为323cm 1002.1−×,求临界晶核所含的原子数?4. 常用金属如Al 、Zn 、Cu 、Fe 、Ni 等,从液态凝固结晶和从气体凝结结晶时的界面结构与晶体形态会有什么不同?5. 用简单的示意图表示一个孪晶凹角是怎样加速液/固界面生长速度的?6. 石墨的层状晶体结构使得它易形成旋转孪晶。
旋转孪晶是石墨层状晶体的上下层之间旋转一定角度而形成的。
旋转之后石墨晶体的上下层之间应保持有好的共格对应关系以减少界面能,问石墨晶体旋转孪晶的旋转角可能有哪些?第三章 材料加工中的流动与传热1. 以实例分析流体在运动过程中产生吸气现象的条件。
2. 在铸型的浇注过程中,铸型与液态金属界面上的温度分布是否均匀?其程度与哪些因素有关?3. 对凝固潜热的处理有哪些方法?如何合理的选用?4. 用平方根定律计算凝固时间,其误差对半径相同的球体和圆柱体来说,何者为大?对大铸件和小铸件来说何者为大?对熔点高者和熔点低者和者为大?5. 在热处理的数值计算中,热物性参数如何确定?为何特别强调表面传热系数的作用?如何选择和确定表面传热系数?6. 焊接热过程的复杂性体现在哪些方面?7. 焊接热源有哪几种模型?焊接传热的模型有哪几种?8. 热源的有效功率4200W q =,焊速s /1cm .0=υ,在厚大件上进行表面堆焊,试求准稳态时A 点(x =-2.0cm ,y =0.5cm ,z =0.3cm )的温度。
自然时效/ 人工时效G. P. 区θ’θ
时效峰值
过时效时效温度的影响
高的温度加速时效进程
欠时效
铜合金铝合金
钛合金
纯铜(紫铜)
FCC
普通黄铜
(三)去应力退火:对合金的强度和硬度无明显影响。
大变形的合金在较低温度去应力退火时,往往出现
Cu-(1.9-2.0)Be-(0.2-0.5)Ni Cu-(1.6-1.8)Be-(0.25-0.35Co) Cu-0.63Be-2.48Ti
固溶780-790 785-795 780-800
研究应用举例
形变铝合金
铸造铝合金淬火+软化回火淬火+稳定回火
淬火+人工时效淬火+不完全时效淬火+自然时效退火
不淬火,人工实效热处理T8T7T6T5T4T2T1符号铝合金功放面板
铝合金发动机压气机叶轮
铝合金散热器铝合金支架
铝铰链
铝合金型材
铝锂合金模锻件
烤漆硬化处理
A8L
铝合金形变热处理
研究应用举例
Mg 合金
钛合金主要应用:
航空、航天、机械、医疗、化工
Ti-2Cu
Ti-6Al-4V
飞机钛合金接头飞机活动腹鳍前接头
飞机承力框异型筒状零件超高强钛合金
钛合金机翼接头
得超高强度的钢。
低含碳量:<0.03 wt.%
可在淬火马氏体状态下加工成型(30HRC)
低碳马氏体+弥散金属间化合物
弥散强化为主。
《工程材料与成型技术基础》课后习题答案第三章(庞国兴主编)庞国星主编工程材料作业第三章答案1、判断下列说法是否正确:钢在奥氏体化后,冷却时形成的组织主要取决于钢的加热温度。
错误,钢在奥氏体化后,冷却时形成的组织主要取决于钢的冷却速度。
低碳钢与高碳钢工件为了便于切削加工,可预先进行球化退火。
错误,低碳钢工件为了便于切削加工,预先进行热处理应进行正火或完全退火。
而高碳钢工件则应进行球化退火,其目的都是为了将硬度调整到HB200左右并细化晶粒、均匀组织、消除网状渗碳体。
钢的实际晶粒度主要取决于钢在加热后的冷却速度。
错误,钢的实际晶粒度主要取决于钢的加热温度。
过冷奥氏体冷却速度快,钢冷却后的硬度越高错误,钢的硬度主要取决于含碳量。
钢中合金元素越多,钢淬火后的硬度越高错误,钢的硬度主要取决于含碳量。
同一钢种在相同加热条件下,水淬比油淬的淬透性好,小件比大件的淬透性好。
正确。
同一钢种,其C曲线是一定的,因此,冷速快或工件小容易淬成马氏体。
钢经过淬火后是处于硬脆状态。
基本正确,低碳马氏体韧性要好些,而高碳马氏体硬而脆。
冷却速度越快,马氏体的转变点Ms和Mf越低。
正确。
淬火钢回火后的性能主要取决于回火后的冷却速度。
错误,淬火钢回火后的性能主要取决于回火温度。
钢中的含碳量就等于马氏体的含碳量错误,钢中的含碳量是否等于马氏体的含碳量,要看加热温度。
完全奥氏体化时,钢的含碳量等于奥氏体含碳量,淬火后即为马氏体含碳量。
如果是部分奥氏体化,钢的含碳量一部分溶入奥氏体,一部分是未溶碳化物,从而可以减轻马氏体因含碳量过高的脆性,也能细化晶粒,此时马氏体含碳量要低于钢的含糖碳量。
2、将含碳量为%的两个试件,分别加热到760℃和900℃,保温时间相同,达到平衡状态后以大于临界冷速的速度快速冷却至室温。
问:哪个温度的试件淬火后晶粒粗大。
900℃粗大,处于完全奥氏体化区,对于过共析钢易造成晶粒粗大。
哪个温度的试件淬火后未溶碳化物较少。