工程材料及成形工艺思考题 Word 文档 2.docx

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工程材料及成形工艺思考题Word文档2

第一章材料的力学行为和性能

思考题

1.解释下列力学性能指标。

（1）HB

（2）HRC（3）HV

2.解释下列名词。

（1）蠕变

（2）低应力脆断（3）疲劳（4）断裂韧度

3.下列工件应采用何种硬度试验方法来测定其硬度？

（1）锉刀

（2）黄铜轴套（3）供应状态的各种碳钢钢材（4）硬质合金刀片（5）耐磨工件的表面硬化层

4.下列硬度表示方法是否正确，为什么？

（1）HBW250~300

（2）5~10HRC（3）HRC70~75（4）HV800~850（5）800~850H

5.比较铸铁与低碳钢拉伸应力-应变曲线的不同，并分析其原因。

6.一根两端固定的低碳钢丝，承受拉应力为20Mpa，当温度从30摄氏度突然下降到10摄氏度时，钢丝内新产生的应力为多少？

7.现有原始直径为10mm圆形长、短试样各一根，经拉伸试验测得的伸长率

均为25%，求两试样拉断后的标距长度。

两试样中哪一根塑性好？

为什么？

8.甲乙丙丁四种材料的硬度分别为45HRC、90HRB、800HV、240HBW,试比较这四种材料硬度的高低。

第二章材料的结构

思考题

1.为何单晶体具有各向异性？

而多晶体在一般情况下却显示各向同性？

2.解释下列基本概念；

晶体与非晶体；晶体的各向异性；同素异晶转变；位错；晶界；固溶体；金属化合物。

3.试述高分子链的结合力、分子链结构、聚集态结构对高聚物的性能的影响。

4.何为高分子材料的老化？

如何防止？

5.试计算面心立方晶格的致密度。

6.说明结晶对高聚物性能的影响。

第三章

1.过冷度与冷却速度有何关系？

它对金属结晶过程有何影响？

对铸件晶粒大小有何影响？

2.在铸造生产中，采用哪些措施控制晶粒的大小？

3.如果其他条件相同，试比较下列铸造条件下，铸件晶粒的大小：

（1）.金属模浇注与砂模浇注；

（2）.高温浇注宇与低温浇注；

（3）.铸成薄件与铸成厚件；

（4）.浇注时采用振动和不振动。

4.二元匀晶相图、共晶相图与合金的力学性能和工艺性能之间存在什么关系？

5.画出Fe-Fe3C相图，指出图中各点及线的意义，并标出个相区的相组成物和组织组成物。

6.分析碳的质量分数分别为0.2%、0.6%、0.8%、1.0%的铁碳合金从液态缓冷到室温时的结晶过程和室温下得到的组织，并据此分析合金力学性能随成分、组织的变化。

7.根据Fe-Fe3C相图，说明产生下列现象产生的原因：

（1）.碳的质量分数1.0%的钢比碳的质量分数为5%的钢硬度高；

（2）在室温下，Wc=0.8%的钢其强度比Wc%的钢高；

（3）变态莱氏体的塑性比珠光体的差；

（4）在1100℃,Wc=0.4%的钢能进行锻造，而Wc=4.0%的生铁不能锻造。

（5）通常要把钢材加热到高温（1000-1250℃）下进行热轧或锻造；

（6）钢铆钉一般用低碳钢制成；

（7）绑扎物件一般用铁丝（镀锌低碳钢丝），而起重机吊重物用钢丝需用60、65、70、75等高碳钢；

（8）钳工锯T8、T10、T12等材料时比锯20、10钢费力；

（9）钢适宜于压力加工成形，而铸铁适于铸造成形。

第四章

1.将直径为5mm的T8钢加热到760℃并保温足够的时间，问采用什么样的工艺可以得到如下的组织：

珠光体，索氏体，下贝氏体，托氏体+马氏体，马氏体+少量残留奥氏体。

在C曲线上画出工艺曲线图。

2.确定下列钢件的退火方法，并指出退火目的及退火后的组织。

（1）经冷轧后35钢钢板，要求降低硬度。

（2）用铸钢铸造的齿轮。

（3）锻造过热的60钢锻坯。

（4）具有片状渗碳体的T12钢坯。

3.指出下列零件的锻造毛坯进行正火的主要目的及正火后的显微组织。

（1）20钢齿轮；

（2）45钢小轴；（3）T12钢锉刀。

4.一批45钢试样，因其组织、晶粒大小不均匀，需采用退火处理。

拟采用以下几种工艺：

（1）缓慢加热到700℃，保温足够的时间，随炉冷却到室温。

（2）缓慢加热到840℃，保温足够的时间，随炉冷却到室温。

（3）缓慢加热到1100℃，保温足够的时间，随炉冷却到室温。

问上述三种工艺各得到何种组织？

若要得到大小均匀的细小晶粒，选何种工艺最合适？

5.淬火的目的是什么？

亚共析钢及过共析钢淬火加热温度应如何选择？

室从获得的组织和性能等方面加以说明。

6.有两个Wc=1.2的碳钢薄试样，分别加热到780℃和860℃并保温相同的时间，使之达到平衡状态，然后以大于临界冷却速度的冷却速度至室温，试问；

（1）哪个温度加热淬火后马氏体晶粒较为粗；

（2）哪个温度加热淬火后马氏体含碳量较高？

（3）哪个温度加热淬火后残留奥氏体的量较多？

（4）哪个温度加热淬火后未溶碳化物较少？

（5）你认为哪个温度淬火最适合？

为什么？

7.指出下列工件淬火及回火温度，并说明其回火后的组织和大致的硬度。

（1）45钢小轴，要求综合力学性能好.

（2）60弹簧

（3）T12钢锉刀

8.甲、乙两厂生产同一批零件，材料均选用45钢，硬度要求220~250HBW。

甲厂采用正火，乙厂采用调质，都能达到性能要求。

试分析甲乙两厂产品组织和性能、应用等方面的差别。

9.试说明表面淬火、渗碳、渗氮热处理工艺在用途、性能、应用等方面的差别。

10.拟用T10钢制造形状简单的车刀，工艺路线为：

锻造——热处理——机加工——热处理——磨加工。

试写出各热处理工序的名称并指出其作用，写出最终热处理的工件所应达到的硬度。

11.选择下列零件的热处理方法，并编写简明工艺路线（各零件均选用锻坯）

（1）某机床变速箱齿轮，要求齿面耐磨，心部强度和韧性不高，材料选用45钢。

（2）某机床主轴，要求有良好的综合力学性能，轴颈部分要求耐磨（50~55HRC），材料选用45钢。

（3）镗床镗杆，在重载荷下工作，精度要求极高，并在滑动轴承中运转，要求镗杆表面有极高的硬度，心部有较高的综合力学性能，材料选用38CrMoAlA.

第五章工业用铁及铸造思考题

1..钢中长存元素有哪些？

对钢的性能有何影响？

2.为什么比较重大的大截面的结构零件如重型运输机械和矿山机械的轴类，大型发电机转子等都必须用合金钢制造？

与碳钢相比，合金钢有何优点？

3.解释下列现象：

a.在相同含碳量的情况下，除了含Ni和Mn的合金外，大多数合金钢的热处理加热温度都比碳钢高。

b.在相同含碳量的情况下，含碳化物形成元素的合金钢比碳钢具有较高的回火稳定性。

c.在Wc>=0.4%、Wcr=12%的铬钢属于过共析钢，而Wc=105%Wcr=12%的钢属于莱氏体钢。

d.高速钢在锻造或热轧后，经空冷获得马氏体组织。

4.一般刃具钢要求具有什么样的性能？

为什么碳素工具钢只能用于制造刃部受热程度较低的手用工具或低速及小进给量的机用刃部？

5.分析比较T9钢与9SiCr合金工具钢：

a.为什么9SiCr钢的热处理加热温度比T9钢高？

b.直径为30~40mm的9SiCr钢在油中冷却能淬透，相同尺寸的碳素工具钢在油中冷却能否淬透？

c.为什么碳素工具钢制造的刀具刃部受热至200~250℃时其硬度和耐磨性会迅速下降而导致刃具失效，而9SiCr钢道具的刃部在230~250℃条件下工作，硬度仍然不低于60HRC,耐磨性良好？

d.为什么9SiCr钢比较适合制造要求变形较小，硬度较高（60~63HRC）,耐磨性良好的圆板牙等薄刃刀具？

9SiCr钢制圆板牙应如何热处理？

试对其热处理工艺进行分析。

6.何谓热硬性？

钢的热硬性与“二次硬化”有何关系？

W18Cr4V钢的二次硬化现象在哪个回火温度范围产生？

7.为什么滚动轴承钢的含碳量均为高碳？

滚动轴承钢中常含哪些合金元素？

它们在滚动轴承钢中起什么作用？

为什么钢中含Cr量被限制在一定范围之内？

为了使GCr15滚动轴承钢获得高硬度，高耐磨性，高疲劳强度及足够的韧性，应对其材料提出什么样的要求？

GCr15钢制精密零件应如何合理选定热处理工艺？

8.分析以下几种说法是否正确，为什么？

A.钢中合金元素含量越高，其淬透性越好。

B.要提高奥氏体不锈钢的强度，只能采用冷塑性变形予以强化。

C.调质刚的合金化主要是考虑提高其红硬性，

D.高速钢反复锻造是为了打碎鱼骨状共晶莱氏体，使其均匀分布于基体中。

E.40MnB钢中B的作用是提高淬透性。

F.4Cr13钢的耐蚀性不如1Cr13钢。

9.指出下列合金钢的类别，用途，碳和合金元素的主要作用以及热处理的特点。

（1）40CrNiMo

（2）55Si2Mn（3）9Mn2V（4）Cr12MnV（5）5CrMnMo（6）20CrMnTi

10.下列物品常用何种不锈钢制造？

说明其热处理的主要目的及其工艺方法。

（1）外科手术刀

（2）汽轮机叶片（3）硝酸槽（4）牙科用口腔丝

11.指出下列特殊性能钢的类别，用途，碳和合金元素的主要作用及热处理特点。

（1）3Cr13

（2）0Cr18Ni9（3）1Cr11MnV（4）12Cr1MnV（5）1Cr18Ni9Ti（6）ZGMn13

12.生产中出现如下不正常现象，应采用什么有效的措施予以防止或改善？

（1）灰铸铁磨床床身铸造以后就进行切削，在切削加工后发生不容许的变形。

（2）灰铸铁铸件薄壁处出现白口组织，造成切削加工困难。

13.下列工件宜采用何种特殊铸铁制造？

（1）磨床导轨

（2）1000~1100℃加热炉底板（3）硝酸储存器

第六章非铁金属、合金及粉末冶金材料

1.不同铝金课通过哪些途径达到强化目的？

2.有人想把LY12铝合金板条弯成60°角，但在弯的过程中发现弯不动，即使弯成了也有裂纹，请问应该进行何种处理才能解决问题？

3.为什么经压力加工的黄铜制品，在潮湿的环境下，易发生自裂现象（又称季裂）？

采用何种措施可消除？

4.简述轴承合金的组织特征。

举列说明常用巴氏合金的成分、性能及用途。

5.金属材料的减磨性欲耐磨性有何区别？

他们对金属组织与性能要求有何不同？

第七章

1.某厂使用库存2年的尼龙绳吊具时，在承载能力远大于调装应力时发生断裂事故，试分析其断裂原因。

2.试为下列零件选择合适的的材料：

机械式计数齿轮，热电偶套管，内燃机火花塞，汽车仪表盘，电视机壳，玻璃成形高温模具。

3.橡胶使用时是什么状态？

燃料使用时是什么状态？

它们的玻璃化温度是高还是低？

4.工程塑料与金属材料相比，在性能与应用上有哪些特点？

5.简述热塑性塑料与热固性塑料的异同。

6.玻璃钢与金属材料相比，在性能与应用上有哪些特点？

7.为什么纤维复合材料的断裂韧度较高？

第八章铸造

1.何为铸造？

砂型铸造工艺有哪些基本工序？

试用方框图表示砂型铸造工艺的工艺过程。

2.何为造型材料？

对型（芯）砂应具备哪些基本性能？

3.零件、铸件、模样三者在尺寸和形状上有何区别？

4.为何在铸型中有时须放置冒口和冷铁？

5.试述金属型铸造的工艺特点，怎样解决金属型的排气问题？

6.离心制造有哪些有缺点，适用范围如何？

7.缩孔和气孔如何区分识别？

缩孔和缩松如何区别？

哪些铸造合金容易产生缩松？

8.产生砂眼的主要原因是什么？

9.冷裂和热裂如何区别？

10.产生冷隔和浇不到的主要原因是什么？

11.修改图8-49所示零件结构图，并在图上画出分型面。

其中，图a所示为轴承架，材料为HT150;图b所示为托架，材料为HT200;图c所示为阀盖，材料为HT150;图d所示为轴承架，材料为HT200.

第九章金属塑性成形

1.说明金属塑性变形的实质，并指出单晶体和多晶体的塑性变形过程。

2.何谓变形强化？

产生的原因？

什么叫再结晶？

它对金属塑性有何影响？

3.何谓冷变形和热变形？

冷变形和热变形的根本区别在哪里？

冷变形和热变形各有何优缺点？

举出几个冷变形和热变形的实例。

4.将未经过塑性变形的金属加热到再结晶温度，会发生再结晶吗？

为什么？

5.用一冷拉钢丝绳吊装一大型工作人炉，并随工件一起加热到1000℃加热完毕，再次吊装该工件时，钢丝绳发生断裂，是分析其原因。

6.分析以下几种说法是否正确？

为什么？

（1）金属发生塑性变形时，实际测得的临界应力值总是小于理论计算值。

（2）工作中存在残余应力时，对工作都是不利的。

（3）因为再结晶不是相变过程，故它不影响金属的组织和性能。

（4）冷变形金属经再结晶退火后，晶粒都可以细化。

（5）温室下的变形加工称为冷加工，高温下的冷变形加工称为热加工。

（6）热变形加工都可以细化晶粒和提高力学性能，而且也不会产生加工硬化。

7.确定图9-54所示零件采用自由锻制坯时的余块、加工余量和锻造公差，并绘出自由锻件图。

8.如图9-55所示的冲压件，采用1.5mm低碳钢进行批量产生，试确定冲压的基本工艺，并绘出工序简图。

第一十章焊接与粘接

1.低碳非合金刚焊接接头各部分的组织和性能有何不同？

2.焊接应力和变形有哪些不利影响？

它们是怎样产生的？

如何防止？

3.材料的焊接性取决于哪些因素？

如何评价材料的焊接性？

4.简述焊条的组织成及其作用。

5.有一大型设备机座在使用过程中发现裂纹，焊后不需要加工，采用什么焊接工艺较好？

6.下列工件宜采用何种焊接方法？

为什么？

（1）低压容器，采用厚度为3mm的Q235钢板焊成，小批生产。

（2））工字梁，采用厚度为30mm的Q235钢板焊接，中批生产。

（3）车刀，采用硬质合金刀片与45钢刀焊接成，小批生产。

（4）钢管，采用壁厚5mm，直径45mm的不锈钢管对接，小批生产。

（5）机床床身导轨，使用中出现裂纹。

7.制造下列工件，应分别采用哪种焊接方法和焊接材料？

应采用哪些工艺措施？

（1）壁厚50mm，材料为Q235（A~E）的压力容器。

（2）壁厚20mm，材料为ZG270-500的大型柴油机缸体.

（3）壁厚10mm，材料为1Cr18Ni9Ti的管道。

（4）壁厚1mm，材料为20钢的容器。

8.分析10-37中焊接接头的否满足工艺要求，为什么？

9.中压容器如图10-38所示，采用Q235钢板（1200mm*5000mm*22mm）焊接，一批生产10台，试回答：

（1）容器焊缝布置是否合理？

为什么？

如不合理，应如何修改？

（2）试选择焊接方法、接头形式和坡口形式并说明原因。

11.粘接工艺过程包括哪些内容？

应如何进行？

第十一章非金属材料的成型

思考题

1.塑料成型方法有哪几种？

各适合成型那种塑料？

2.简述注射成型的成型原理，工艺过程及成型特点。

3.塑料件的壁厚有什么要求？

一般取多少为宜？

4.塑料壁的拐角处为什么多为圆角过度？

5.简述橡胶压延成型的成型原理。

6.说明下列各制品采用何种成型方法。

建筑用的壁板；汽车保险杆；给排水管；磁带盒；塑料轴承；电线电缆护层。

1.第十二章机械零件用材料及成形工艺的选择

思考题

1.试分析下列要求能否达到，为什么？

（1）要求截面为∮50mm的4铬钢轴类零件获得与截面为12.5mm试样相同的性能指标；

（2）要求低碳钢不经过化学处理，只经过淬火获得高硬度58~55HRC

（3）要求T12A钢制刀具淬硬到67~60HRC

2.知直径为60mm的轴，要求心部硬度为30~40HRC，轴颈表面硬度为50~55HRC.现库存45，20GrMnTi，40GrNi，40Gr四种钢，问选用哪一种钢制造为宜？

其工艺路线如何安排？

说明热处理的主要目的及工艺方法。

3．齿轮在下列情况下，宜选用何种材料制造？

（1）当齿轮尺寸较大（d分大于400~600mm），二轮坯形状复杂，不宜锻造时；

（2）能够在缺乏润滑条件下工作的低速无冲击齿轮；

（3）在缺少磨齿机或内齿轮难以磨齿的情况下；

（4）当齿轮承受较大的载荷，要求坚硬的齿面和强韧的心部时。

4.高精度磨床主轴用38GrMoAI制造，其加工工艺路线为:

锻造---热处理---粗加工---精加工---粗磨---热处理---精磨。

是分析：

（1）热处理的目的，并说明其工艺方法；

（2）给出零件最终的热处理技术要求；

（3）说明该零件材料和成形工艺选择的基本依据。

5.为下列零件选择材料：

汽车板弹簧；机床机身；低速重载齿轮；高速切削刀具；发动机气阀；桥梁构件；中载内燃机曲轴；精密丝杠；发动机活塞。

6.某工厂用T10钢制造的钻头对一批铸件钻∮10mm的深孔，在正常切削条件下，钻几个孔后钻头很快就磨损。

经检验钻头的材料、热处理工艺、金相组织和硬度均合格。

试分析零件失效原因，并提出解决办法。

7.切削工具中铣刀、钻头，由于需要磨刃口并保证高硬度，要求淬透层深。

而板牙、丝锥一般不需重磨刃口，但要防止螺距变形，所以要求淬透层薄。

是分析在选材和热处理上如何保证。

8．指出下列工件早选材与制定热处理技术中的错误，并说明其理由及改正意见

零件及要求

材料

热处理技术条件

表面耐磨的凸轮

45钢

淬火，回火60~63HRC

直经30mm要求良好的综合力学性能的传动轴

40Gr

调制40~45HRC

弹簧（丝经15mm）

45钢

淬火，回火55~60HRC

板牙M12mm

9SiGr

淬火，回火50~55HRC

转速低，表面耐磨性及心部强度要求不高的齿轮

45

渗碳淬火58~62HRC

钳工凿子

T12A

淬火，回火60~62HRC

传动轴

45钢

调质220~250HRC

直径70mm的拉杆，要求截面上性能均匀

40Gr

调质200~230HRC

直径5mm的塞规，用于大批量生产，检验零件内孔

T7或T8

淬火，回火62~64HRC