机械制造基础第六章合金钢及其热处理习题解答

第六章合金钢及其热处理习题解答6-1 什么是合金元素?按其与碳的作用如何分类?答：1、为了改善钢的组织和性能，在碳钢的基础上，有目的地加入一些元素而制成的钢，加入的元素称为合金元素。

常用的合金元素有锰、铬、镍、硅、钼、钨、钒、钛、锆、钴、铌、铜、铝、硼、稀土(RE) 等。

2、合金元素按其与钢中碳的亲和力的大小，可分为碳化物形成元素和非碳化物形成元素两大类。

常见的非碳化物形成元素有：镍、钴、铜、硅、铝、氮、硼等。

它们不与碳形成碳化物而固溶于铁的晶格中，或形成其它化合物，如氮可在钢中与铁或其它元素形成氮化物。

常见的碳化物形成元素有：铁、锰、铬、钼、钨、钒、铌、锆、钛等(按照与碳亲和力由弱到强排列) 。

通常钒、铌、锆、钛为强碳化物形成元素；锰为弱碳化物形成元素；铬、钼、钨为中强碳化物形成元素。

钢中形成的合金碳化物主要有合金渗碳体和特殊碳化物两类。

6-2 合金元素在钢中的基本作用有哪些?答：合金元素在钢中的基本作用有：强化铁素体、形成合金碳化物、阻碍奥氏体晶粒长大、提高钢的淬透性和提高淬火钢的回火稳定性。

6-3 低合金结构钢的性能有哪些特点?主要用途有哪些?答：低合金结构钢的性能特点是：①具有高的屈服强度与良好的塑性和韧性；②良好的焊接性；③较好的耐蚀性。

低合金结构钢—般在热轧空冷状态下使用，被广泛用于制造桥梁、船舶、车辆、建筑、锅炉、高压容器、输油输气管道等。

6-4 合金结构钢按其用途和热处理特点可分为哪几种?试说明它们的碳含量范围及主要用途。

答：合金结构钢是指用于制造各种机械零件和工程结构的钢。

主要包括低合金结构钢、合金渗碳钢、合金调质钢、合金弹簧钢、滚动轴承钢等。

1、低合金结构钢的成分特点是低碳(w C < 0.20％)，—般在热轧空冷或正火状态下使用，用于制造桥梁、船舶、车辆、建筑、锅炉、高压容器、输油输气管道等。

2、合金渗碳钢的平均w C一般在0.1％～0.25％之间，以保证渗碳件心部有足够高的塑性与韧性。

国开《机械制造基础》第六章本章测验
解析：表面粗糙度对配合性质的稳定性有影响。

正确的答案是“错”。

第六章
一、判断题（每题20分，共100分）
题目1
图样上所标注的表面粗糙度符号、代号是该表面完工后的要求。

选择一项：
对
错
反馈：正确答案是“对”。

图样上所标注的表面粗糙度符号、代号，是该表面完工后的要求。

题目2
表面粗糙度值的大小不影响零件的耐磨性。

选择一项：
对
错
反馈：表面粗糙度对零件的使用性能和使用寿命有很大影响，主要表现为影响零件的耐磨性、配合性质的稳定性、疲劳强度、抗腐蚀性、接触刚度。

正确答案是“错”。

题目3
表面粗糙度值的大小影响零件的耐磨性。

选择一项：
对
错
反馈：表面粗糙度对零件的使用性能和使用寿命有很大影响，主要表现为影响零件的耐磨性、配合性质的稳定性、疲劳强度、抗腐蚀性、接触刚度。

正确答案是“对”。

题目4
表面粗糙度值的大小不影响零件的疲劳强度。

选择一项：
对
错
反馈：表面粗糙度对零件的使用性能和使用寿命有很大影响，主要表现为影响零件的耐磨性、配合性质的稳定性、疲劳强度、抗腐蚀性、接触刚度。

正确答案是“错”。

题目5
表面粗糙度对配合没有影响。

选择一项：
对
错
反馈：表面粗糙度对配合性质的稳定性有影响。

正确答案是“错”。

机械工程材料习题金属材料及热处理工程材料试题答案复习思考题11．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。

Akv、ψ、δ5 、σb 、σ0.2 、σs 、σe、σ 500、HRC、HV、σ-1、σ、HBS、HBW、E。

2．钢的刚度为20.7×104MPa，铝的刚度为6.9×104MPa。

问直径为2.5mm，长12cm 的钢丝在承受450N的拉力作用时产生的弹性变形量(Δl)是多少?若是将钢丝改成同样长度的铝丝，在承受作用力不变、产生的弹性变形量(Δl)也不变的情况下，铝丝的直径应是多少?3．某钢棒需承受14000N的轴向拉力，加上安全系数允许承受的最大应力为140MPa。

问钢棒最小直径应是多少?若钢棒长度为60mm、E=MPa，则钢棒的弹性变形量(Δl)是多少?4．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适宜哪种硬度法测量：淬硬的钢件、灰铸铁毛坯件、硬质合金刀片、渗氮处理后的钢件表面渗氮层的硬度。

5．若工件刚度太低易出现什么问题?若是刚度可以而弹性极限太低易出现什么问题?6．指出下列硬度值表示方法上的错误。

12HRC～15HRC、800HBS、58HRC～62HRC、550N／mm2HBW、70HRC～75HRC、200N／mm2HBS。

7．判断下列说法是否正确，并说出理由。

(1)材料塑性、韧性愈差则材料脆性愈大。

(2)屈强比大的材料作零件安全可靠性高。

(3)材料愈易产生弹性变形其刚度愈小。

(4)伸长率的测值与试样长短有关，δ5>δ10(5)冲击韧度与试验温度无关。

(6)材料综合性能好，是指各力学性能指标都是最大的。

(7)材料的强度与塑性只要化学成分一定，就不变了。

复习思考题21．解释下列名词：晶格、晶胞、晶粒、晶界、晶面、晶向、合金、相、固溶体、金属化合物、固溶强化、第二相弥散强化、组元。

2．金属的常见晶格有哪三种?说出名称并画图示之。

思考题与习题1．锻压生产有何特点？试举例说明它的应用。

答：（1）改善金属组织，提高金属的力学性能金属经过锻压可使其晶粒细化，使铸件中的气孔、微裂纹、缩松压合，提高组织的致密度；锻压还可形成金属的纤维方向，使其合理分布，提高零件的力学性能。

（2）适用范围广，生产效率高锻压产品适用范围广泛，模锻和冲压加工有较高的生产率。

（3）节省材料，减少切削加工工时锻压件的力学性能比铸件高，可相对减少零件的截面尺寸，减轻零件的重量。

此外，一些锻压加工的新工艺（如精密模锻）可以生产出尺寸精度和表面粗糙度接近或达到成品零件的要求，可做到少切削或无切削。

锻压的缺点是难以获得形状复杂的零件。

锻压主要用于加工金属制件，也可用于加工某些非金属，如工程塑料、橡胶、陶瓷坯、砖坯以及复合材料的成形等。

2．金属塑性变形分哪几类？它们之间有何区别？答：金属塑性变形根据温度不同分为冷变形和热变形两种。

冷、热变形的界限是再结晶温度，在再结晶温度以下的变形是冷变形，此时的变形只有加工硬化现象无再结晶现象，因此随着变形的进行，变形抗力增高、塑性降低，最终将导致金属破裂。

所以，变形量不宜过大。

冷变形具有尺寸精度高，表面质量好，生产率高，强度、硬度高等优点。

热变形是再结晶温度以上的变形，在热变形过程中既产生加工硬化，又有再结晶现象，且加工硬化现象被随之而来的再结晶所消除，热变形后的组织是再结晶后的组织，具有良好的塑性，较低的变形抗力。

因此，金属的锻压加工主要采用热变形来进行。

但热变形的生产率和锻件尺寸精度低，表面质量和劳动条件差，需配备相应的加热设备。

3．什么是加工硬化？它在生产中有什么实用意义？答：金属材料在再结晶温度以下塑性变形时强度和硬度升高，而塑性和韧性降低的现象，称为加工硬化，又称冷作硬化。

它标志金属抗塑性变形能力的增强。

加工硬化在生产中的作用是：①经过冷拉、滚压和喷丸等工艺，能显著提高金属材料、零件和构件的表面强度；②零件受力后，某些部位局部应力常超过材料的屈服极限，引起塑性变形，由于加工硬化限制了塑性变形的继续发展，可提高零件和构件的安全度；③金属零件或构件在冲压时，其塑性变形处伴随着强化，使变形转移到其周围未加工硬化部分。

1.从力学性能、热处理变形、耐磨性和热硬性几方面比较合金钢和碳钢的差异，并简单说明原因。

为提高钢的机械性能、工艺性能或物化性能，在冶炼时有意往钢中加入一些合金元素而形成新的合金，这种合金称为合金钢。

合金钢与碳钢比较，合金钢的力学性能好，热处理变形小，耐磨性好，热硬性好。

因为合金钢在化学成分上添加了合金元素，可形成合金铁素体、合金渗碳体和合金碳化物，产生固溶强化和弥散强化，提高材料性能；加入合金元素可提高钢的淬透性，降低临界冷却速度，可减少热处理变形；碳钢虽然价格低廉，容易加工，但是淬透性低、回火稳定性差、基本组成相强度低。

2.解释下列钢的牌号含义、类别及热处理方法：20CrMnTi,40Cr,16Mn,T10A,Cr12MoV,W6Mo5Cr4V2,38CrMoAlA,5CrMnMo,GCr15,55S i2Mn。

20CrMnTi 的含碳量为0.17%-0.24%，Cr，Mn，Ti<1.5%，是渗碳钢，热处理方法是在渗碳之后进行淬火和低温回火。

40Cr 的含碳量为0.37 ～0.45 ％，Cr <1.5%，是调质钢，热处理方法是淬火加高温回火。

16Mn中碳的含量在0.16%左右，锰的含量大约在1.20%-1.60%左右，属于低合金钢，热处理方法是：热轧退火（正火）。

T10A为含碳量在0.95 ～1.04 的高级优质碳素工具钢，热处理方法是淬火和低温回火Cr12MoV碳C ：1.45 ～1.70 ，铬Cr ：11.00 ～12.50 ，Mo，V<1.5%，是冷作模具钢，热处理方法是淬火和低温回火。

W6Mo5Cr4V2碳C ：0.80 ～0.90 ，钼Mo：4.50 ～5.50 ，铬Cr：3.80 ～4.40 ，钒V ：1.75 ～2.20 ，是高速钢，热处理方法是淬火+高温回火。

38CrMoAlA碳C ：0.35～0.42，Cr，Mo，Al<1.5%，是高级优质合金渗氮钢，热处理方法是：调质处理+渗氮。

机械制造基础第三版课后答案【篇一：机械制造基础习题集和答案】txt> 机械工程材料一．名词解释题强度：是指金属材料抵抗塑形变形和断裂的能力。

塑形：金属材料在外力作用下发生塑性变形而不破坏的能力。

硬度：金属材料抵抗其他更硬物体压入表面的能力。

韧性：金属材料在断裂前吸收变形能量的能力。

合金：由两种或两种以上的金属元素，或金属元素与非金属元素组成的具有金属特性的物质。

同素异构性：同一金属在不同温度下具有不同晶格类型的现象。

调质处理：指淬火及高温回火的热处理工艺。

淬硬性：钢淬火时的硬化能力。

回火稳定性：钢在回火时抵抗硬度下降的能力。

二．判断正误1、细化晶粒虽能提高金属的强度，但增大了金属的脆性。

（╳）2、结构钢的淬透性，随钢中碳含量的增大而增大。

（╳）3、普通低合金结构钢不能通过热化处理进行强化。

（√）4、置换固溶体必是无限固溶体。

（╳）5、单晶体必有各向异性。

（√）6、普通钢和优质钢是按其强度等级来区分的。

（╳）7、过热钢经再结晶退火后能显著细化晶粒。

（╳）8、奥氏体耐热钢也就是奥氏体不锈钢。

（╳）9、马氏体的晶体结构和铁素体的相同。

（√）10、弹簧钢的最终热处理应是淬火+低温回火。

（╳）11、凡单相固溶体均能进行形变强化。

（√）12、陶瓷组织中的气相能起到一定的强化作用。

（╳）13、高速钢淬火后经回火可进一步提高其硬度。

（√）14、马氏体的强度和硬度总是大于珠光体的。

（╳）15、纯铁在室温下的晶体结构为面心立方晶格。

（╳）16、马氏体的硬度主要取决于淬火时的冷却速度。

（╳）17、所谓白口铸铁是指碳全部以石墨形式存在的铸铁。

（╳）18、白口铸铁铁水凝固时不会发生共析转变。

（╳）19、铸件可用再结晶退火细化晶粒。

（√）20、冷热加工所形成的纤维组织都能使金属出现各向异性。

（√）21、奥氏体的塑性比铁素体的高。

（√）22、白口铸铁在室温下的相组成都为铁素体和渗碳体。

（√）23、过共析钢的平衡组织中没有铁素体相。

第六章～第九章一、名词解释：1．切削速度：切削速度是切削刃选定点相对于工件的主运动的瞬时速度。

（P158）2．进给量：刀具在进给运动方向上相对于工件的位移量，用工件每转的位移量来表达和度量。

（P158）3．背吃刀量：在通过切削刃基点并垂直于工作平面的方向上测量的吃刀量，即工件待加工表面与已加工表面间的垂直距离。

（P159）γ：在正交平面中测量的刀具前面与基面间的夹角。

（P165）4．前角α：在正交平面内测量的刀具后面与切削平面间的夹角。

（P165）5．后角κ：在基面内测量的主切削平面与假定工作平面之间的夹角。

（P165）6．主偏角rκ：在基面内测量的副切削平面与假定工作平面之间的夹角。

（P165）7．副偏角'r8．积屑瘤：切削塑性材料时，在刀尖部位黏结着一小块很硬的金属楔块，称为积屑瘤。

(P170)9．刀具耐用度：刀具耐用度是指刀具由开始切削一直到达到磨钝标准为止的切削时间，即刀具两次刃磨间的切削时间。

(P172)10．（铣削）背吃刀量：指平行于铣刀轴线测量的切削层尺寸。

周铣时是已加工表面宽度，端铣时是切削层深度。

（P196）11．（铣削）侧吃刀量：指垂直于铣刀轴线测量的切削层尺寸。

周铣时是指切削层深度，端铣时是指已加工表面宽度。

（P196）12．顺铣：在铣刀与工件已加工表面的切点处，铣刀切削刃的旋转运动方向与工件进给方向相同的铣削称为顺铣。

（P203）13．逆铣：在铣刀与工件已加工表面的切点处，铣刀切削刃的旋转运动方向与工件进给方向相反的铣削称为逆铣。

（P204）14．展成法：展成法是指利用齿轮刀具与被切齿轮在专用齿轮加工机床上按展成原理切出齿形的加工方法。

（P247）二、填空题：1．车削的主运动是工件的旋转运动，车削的进给运动是车刀纵向或横向移动。

（P158）2．切削用量包括切削速度、进给量和背吃刀量。

（P158）3．卧式车床的组成部分主要有：主轴箱、进给箱、溜板箱、光杠、丝杠、刀架和滑板、尾座、床身及床腿等。

《钢的热处理》习题与思考题参考答案（一）填空题1．板条状马氏体具有高的强度、硬度及一定的塑性与韧性。

2．淬火钢低温回火后的组织是 M回（+碳化物+Ar），其目的是使钢具有高的强度和硬度；中温回火后的组织是 T回，一般用于高σe 的结构件；高温回火后的组织是S回，用于要求足够高的强度、硬度及高的塑性、韧性的零件。

3．马氏体按其组织形态主要分为板条状马氏体和片状马氏体两种。

4．珠光体按层片间距的大小又可分为珠光体、索氏体和托氏体。

5．钢的淬透性越高，则临界冷却却速度越低；其C曲线的位置越右移。

6．钢球化退火的主要目的是降低硬度，改善切削性能和为淬火做组织准备；它主要适用于过共析（高碳钢）钢。

7．淬火钢进行回火的目的是消除内应力，稳定尺寸；改善塑性与韧性；使强度、硬度与塑性和韧性合理配合。

8．T8钢低温回火温度一般不超过 250℃，回火组织为 M回+碳化物+Ar ，其硬度大致不低于 58HRC 。

（二）判断题1．随奥氏体中碳含量的增高，马氏体转变后，其中片状马氏体减小，板条状马氏增多。

（×）2．马氏体是碳在a-Fe中所形成的过饱和间隙固溶体。

当发生奥氏体向马氏体的转变时，体积发生收缩。

（×）3．高合金钢既具有良好的淬透性，又具有良好的淬硬性。

（×）4．低碳钢为了改善切削加工性，常用正火代替退火工艺。

（√）5．淬火、低温回火后能保证钢件有高的弹性极限和屈服强度、并有很好韧性，它常应用于处理各类弹簧。

（×）6．经加工硬化了的金属材料，为了基本恢复材料的原有性能，常进行再结晶退火处理。

（√）（三）选择题1．钢经调质处理后所获得的组织的是 B 。

A．淬火马氏体 B．回火索氏体 C．回火屈氏体 D．索氏体2．若钢中加入合金元素能使C曲线右移，则将使淬透性 A 。

A．提高 B．降低 C．不改变 D．对小试样提高，对大试样则降代3．为消除碳素工具钢中的网状渗碳体而进行正火，其加热温度是 A 。

第六章习题与答案6-1为了加工出各种回转表面，车床必须具备哪些运动？答：1）工件的旋转运动；2）刀具的直线移动。

6-2车削加工中使用的刀具可分为哪几种？答：车削加工刀具可分为外圆车刀、端面车刀、割刀、镗刀和成形车刀。

6-3车削加工时，工件的装夹方式有哪些？答：1）卡盘或花盘安装；2）使用顶尖安装。

6-4按加工精度和表面粗糙度要求，车削加工可分为哪几种？答：按加工精度和表面粗糙度，车削加工可分为粗车、半精车、精车和精细车。

6-5试述铣削过程。

答：铣削加工时工件的直线或曲线运动为进给运动，铣刀的旋转运动为主运动。

铣削过程中有多把旋转的车刀在作切削加工。

铣刀刀齿切入工件是一个断续地、周期地受冲击的切削过程。

铣削时，切削厚度h D是变化的，由于刀齿刃口有圆弧半径，刀齿最初切入工件时，理论上h D为零，刀刃将在工件表面上滑走一段距离，直至h D大于刀齿刃口的圆弧半径时，才能切入工件。

铣削过程中，刀齿断续地进行切削，并且切削厚度不断地变化，使得铣削力和扭矩不断变化。

此外，刃磨后铣刀上各刀齿很难保证处于同一圆周或端面上，导致铣削力产生波动，因而使机械加工系统发生振动，造成铣削过程的不平稳，降低了工件表面的加工质量。

6-6铣削与车削过程相比，具有哪些不同之处？答：1）断续的切削过程；2）切削厚度变化；3）铣削力变化；4）切屑的变形程度大。

6-7平面的铣削方式有哪些？各有哪些优缺点？答：铣削加工平面可以用周铣法，也可以用端铣法。

用圆柱铣刀的圆周刀齿来铣削工件表面的铣削方法称为周铣法。

周铣法可以利用多种形式的铣刀，周铣法可分为顺铣和逆铣。

顺铣法有利于提高加工表面的质量，有利于提高刀具的耐用度和工件装夹的稳定性，但容易引起工作台窜动，使进给速度不平稳，影响加工表面的粗糙度，严重时还会发生打刀现象。

逆铣法使刀齿磨损加剧，使工件产生加工硬化现象，并增加了表面粗糙度。

因此，逆铣多用于粗加工。

用端铣刀的端面刀齿来铣削工件表面的铣削方法称为端铣法。

14、为什么铸造合金常选用接近共晶点的合金？为什么要进行压力加工的合金常选用单相固溶体成分的合金？近共晶点的合金熔点低，结晶范围小，铸造性能好。

单相固溶体成分的合金具有良好的塑性和小的变形抗力，可锻性好。

15、何谓α、γ、Fe3C、C、P、A、L d、（L d `）？它们的结构、组织形态、力学性能有何特点？α为铁素体，Fe3C为渗碳体，C为碳元素，P为珠光体，γ、A为奥氏体，L d为高莱氏体，（L d `）为低温莱氏体。

α为体心立方结构，溶碳量低，强度、硬度低，塑性、韧性好。

γ、A是碳在γ—Fe中形成的间隙固溶体，为面心立方结构，溶碳量较大，是高温组织，硬度较低，塑性较高，易于成形。

Fe3C是铁和碳的金属化合物，含碳量6.69%，硬度很高，脆性很大，塑性和韧性几乎为零。

P是铁素体与渗碳体的机械混合物，碳的分数为0.77%，具有良好的力学性能。

L d是奥氏体与渗碳体的机械混合物，（L d `）是珠光体与渗碳体的机械混合物，含碳量 4.3%，力学性能与渗碳体接近。

16、碳钢与铸铁两者的成分、组织和性能有何差别？并说明原因。

碳含量小于2.11%是碳钢，大于2.11%是铸铁；碳钢中的碳与铁以金属化合物的形式存在，而铸铁中的碳以游离石墨的形式存在；碳钢的力学性能较好，其硬度、强度随含碳量的增加而增加，塑性、韧性随含碳量的增加而下降，铸铁的力学性能取决于石墨的形状、大小及分布；铸铁的铸造性能优于碳钢；铸铁不能进行压力加工，其焊接性能远不及碳钢。

17、分析碳的质量分数分别为0.20%、0.60%、0.80%、1.0%的铁碳合金从液态缓慢冷至室温时的结晶过程和室温组织。

指出这四种成分组织与性能的区别。

碳的质量分数为0.20%、0.60%的铁碳合金均属于亚共析钢，从液态缓慢冷至室温时的结晶过程为：经过AC线时从液态中结晶出A，经过AE线时全部结晶为A，经过GS线时由于贫碳有F析出，经过PSK线时剩余的A转变为P，室温组织为P+F。