工程材料与热加工

《工程材料与热加工》综合练习题

一、填空题。

1．金属材料的力学性能主要有强度（ ） 、（ ）、（ ）和疲劳强度。

2．金属抵抗永久变形和断裂的能力称为（ ），常用的力学指标有Ъs和（ ）。

3．（ ）是指材料表面抵抗局部塑性变形的能力，是反映材料软硬程度的力学性能指标，常用的有布氏硬度符号（ ），（ ）硬度符号（ ），（ ）硬度符号（ ）。

4．常见的金属晶格有体心立方晶格和（ ），（ ）。

5．常用的塑性指标有延伸率和（ ）两项，分别用符号（ ），（ ）表示。

6．一种组元均匀熔解在另一种组元中而形成的晶体称 。

7．根据溶质原子在溶剂晶格中占据的位置不同，可将固溶体分为（ ）固溶体和（ ）固溶体两大类。

8．渗碳体是（ ）与 （ ）的化合物，其分子式为（ ）。

9．纯金属液态结晶过程是（ ）形成及（ ）长大的过程。

10．理论结晶温度与实际结晶温度之差称（ ）。

11．钢锭组织是由表层细晶粒区，（ ）和（ ）组成的。

12．细化铸件晶粒大小的方法有增大过冷度，（ ）和（ ）。

13．铁碳合金状态图是用来表示合金元素的组织与（ ）和温度之间的关系图形。

14．铁素体是碳溶解于（ ）中的间隙固溶体。

15．奥氏体是碳溶解于r－Fe中的（ ）固溶体。

16．铁素体和渗碳体的机械混合物称（ ）。

17．含碳量＜2.11%的铁碳合金称为（ ）。

18．含碳量＞2.11%的铁碳合金称为（ ）。

19．根据铁碳相图把铁碳合金中的钢分为亚共析钢，（ ）和（ ）。把白口铸铁分为亚共晶白口铸铁，（ ）和（ ）。

第1章

金属材料成形基本原理

铸造是指通过熔炼金属，制造铸型，并将熔融金属注入铸型中使之冷却，凝固后获得具有一定形状和性能的铸件的成型方法。

铸造按照工艺方法的不同，分为砂型铸造和特种铸造。

铸件的凝固方式：逐层凝固方式，糊状凝固方式，中间凝固方式。

金属的铸造性能：是指合金是否易于通过铸造方法成形并获得铸件的能力。它反映的是合金在铸造过程中表现出来的综合性的工艺性能，主要包括合金的流动性，收缩性，偏析性和吸气性等。

合金的流动性的影响因素：1）合金的种类，2）合金的化学成分，3）杂质含量。

合金的充型能力的影响因素：1）合金本身的流动性，2）浇注条件（包括浇注温度，浇注速度和充型压力等因素。）3 )铸型条件（铸型的蓄热能力，铸型温度，铸型中的气体）4）铸件结构。

合金收缩：铸造合金从液态到凝固直至冷却到室温的过程中发生的体积和尺寸减小的现象。收缩分为三个阶段：液态收缩，凝固收缩，固态收缩。

影响合金收缩的因素：1）合金的化学成分，2）浇注温度，3）铸型条件。

最典型的铸件断面组织由三个晶区组成：1）表面细晶区，2）柱状晶区，3）中心等轴晶区。

缩孔的形成：趋向于逐层凝固方式结晶的合金，易产生集中缩孔。

缩松的形成：结晶温度范围宽的合金，趋向于糊状凝固，易形成缩松。

缩孔和缩松的防止：1）合理确定内浇道位置及浇注工艺，2）合理使用冒口，冷铁等工艺措施。

铸造应力：热应力和收缩应力。 热应力的形成：由于铸件壁厚不均匀以及散热条件的差异，不同部位冷却速度不同，由此引起不均衡收缩所造成的应力。

收缩应力的形成：铸件在固态收缩时，因受到铸型，型芯，浇冒口，砂箱等外力的阻碍而产生的应力。

减少和消除铸造应力的方法：使铸件的凝固过程符合同时凝固原则。

铸件的裂纹

热裂：热裂是在凝固后期高温下形成的。

防止热裂的主要措施：1）合理设计铸件结构，2）设法改善铸型和型芯的退让性，3）严格限制钢和铸铁中硫的含量，4）选用收缩性小的合金。

机械工程材料与热成型知识点

强度：金属材料抵抗塑性变形和断裂的能力。指标有：弹性极限、屈服极限、抗拉极限

疲劳强度 -1—无数次交变应力作用下不发生破坏的最大应力。

塑性：金属材料在断裂前产生最大塑性变形的能力。指标为

硬度：材料抵抗局部塑性变形、压痕和划痕的能力。指标为HB、HRC。

冲击韧性：材料抵抗冲击破坏的能力。指标为αk.材料的使用温度应在冷脆转变温度以上。

点缺陷：原子排列不规则的区域在空间三个方向尺寸都很小，主要指晶格空位、间隙原子、置换原子等。

线缺陷：原子排列的不规则区域在空间一个方向上的尺寸很大，而在其余两个方向上的尺寸很小。如刃型位错、螺型位型。

面缺陷：原子排列不规则的区域在空间两个方向上的尺寸很大，而另一方向上的尺寸很小。如晶界和亚晶界。

过冷度：实际结晶温度与理论结晶温度之差称为过冷度。

自发形核：在一定条件下，从液态金属中直接产生，原子呈规则排列的结晶核心。

非自发形核：是液态金属依附在一些未溶颗粒表面所形成的晶核。

变质处理：在液态金属结晶前，特意加入某些难熔固态颗粒，造成大量可以成为非自发晶核的固态质点，使结晶时的晶核数目大大增加，从而提高了形核率，细化晶粒，这种处理方法即为变质处理。结晶晶粒度控制方法：①增加过冷度；②变质处理；③机械振动、搅拌

变质剂：在浇注前所加入的难熔杂质称为变质剂。

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。

回复：为了消除金属的加工硬化现象，将变形金属加热到某一温度，以使其组织和性能发生变化。在加热温度较低时，原子的活动能力不大，这时金属的晶粒大小和形状没有明显的变化，只是在晶内发生点缺陷的消失以及位错的迁移等变化，因此，这时金属的强度、硬度和塑性等机械性能变化不大，而只是使内应力及电阻率等性能显著降低。此阶段为回复阶段。

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”。

机械工程材料 B卷标准答案

一、名词解释：

１、固溶强化： 固溶体溶入溶质后强度、硬度提高，塑性韧性下降现象。

２、加工硬化： 金属塑性变形后，强度硬度提高的现象。

２、合金强化： 在钢液中有选择地加入合金元素，提高材料强度和硬度

４、热处理：钢在固态下通过加热、保温、冷却改变钢的组织结构从而获得所需性能的一种工艺。

５、细晶强化：晶粒尺寸通过细化处理，使得金属强度提高的方法。

二、选择适宜材料并说明常用的热处理方法

名称 候选材料 选用材料 热处理方法 最终组织

机床床身 T10A, KTZ450-06, HT200 HT200 时效 P＋F＋G片

汽车后桥齿轮 40Cr, 20CrMnTi, 60Si2Mn 20CrMnTi 渗碳＋淬火＋低温回火 表面Cm＋M＋A’

心部 F＋M

滚动轴承 GCr15, Cr12, QT600-2 GCr15 球化退火＋淬火＋低温回火 Cm＋M＋A’

锉刀 9SiCr, T12, W18Cr4V T12 球化退火＋淬火＋低温回火 Cm＋M＋A’

汽车板簧 45, 60Si2Mn, T10 60Si2Mn 淬火＋中温回火 T回

钻头 W18Cr4V，65Mn, 20 W18Cr4V 淬火＋低温回火 Cm＋M＋A’

桥梁 1Cr13, 16Mn, Q195 16Mn, 不热处理 F＋P

滑动轴承 H70, ZSnSb11Cu6, T8 ZSnSb11Cu6 不热处理 a+SnSb

耐酸容器 Q235, 1Cr18Ni9Ti, ZGMn13 1Cr18Ni9Ti 固溶处理 A

发动机曲轴 QT600-3, 45, ZL101 QT600-3 等温淬火＋高温回火 S回＋G球

三、（20分）车床主轴要求轴颈部位硬度为HRC54—58，其余地方为HRC20—25，其加工路线为：

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锻造 正火 机加工 调质 机加工（精）