金属结晶的基本规律是什么12.docx

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金属结晶的基本规律是什么12

金属结晶的基本规律是什么12

第一章思考作业题

1．一铜棒的最大拉应力为70MPa，若要承受2000kgf的载荷，它的直径是多少？

2．有一直径15mm的钢棒所能承受的最大载荷为11800kgf，问它的强度是多少。

3．一根2米长的黄铜棒温度升高80℃，伸长量是多少？

要使该棒有同样的伸长，问需要作用多少力？

（黄铜线膨胀系数为20×10－6℃－1，平均弹性模量为110000MPa）

4．一根焊接钢轨在35℃时铺设并固定，因此不能发生收缩。

问当温度下降到9℃时，钢轨内产生的应力有多大？

（钢的线膨胀系数为12×10－6℃－1，弹性模量为206000MPa）

5．零件设计时，选取σ0.2（σS）还是选取σb，应以什么情况为依据？

6．δ与ψ这两个指标，哪个能更准确地表达材料的塑性？

7．常用的测量硬度的方法有几种？

其应用范围如何？

8．有一碳钢制支架刚性不足，有人要用热处理强化方法；有人要另选合金钢；有人要改变零件的截面形状来解决。

哪种方法合理？

为什么？

9．举例说明机器设备选材中物理性能、化学性能、工艺性能的重要性。

第一章参考答案：

1．18.9mm

2．871MPa

3．3.2mm，176MPa

4．64.3MPa

第二章思考作业题

1．从原子结合的观点来看，金属、高分子和陶瓷材料有何主要区别？

在性能上有何表现？

2．试用金属键的结合方式，解释金属具有良好导电性、导热性、塑性和金属光泽等基本特性。

3．简述金属常见的三种晶体结构的基本特点。

4．晶体缺陷有哪些？

对材料有哪些影响？

对所有的材料都有影响吗？

5．聚合物的分子量有什么特点？

如何表示聚合物分子量的大小？

6．什么是聚合物分子的构型和构象？

如何才能改变其构型和构象？

7．陶瓷材料的晶体相有哪几种主要结构？

举例说明。

8．与金属比较，简述陶瓷材料的结构特点。

9．硅酸盐化合物有那几种基本类型？

第三章思考作业题

1．金属结晶的基本规律是什么？

结晶过程是怎样进行的？

2．过冷度与冷却速度有何关系？

为什么金属结晶一定要有过冷度？

它对晶粒大小有何影响？

3．如果其它条件相同，试比较在下列条件下，铸件晶粒的大小：

（1）砂型铸造与金属铸造；

（2）厚壁铸件与薄壁铸件；

（3）加变质剂与不加变质剂；

（4）浇注时振动与不振动。

4．凝固与结晶是不是一回事？

影响凝固的因素有哪些？

5．晶粒度等级N是由关系式m=2N+2来确定的，试计算晶粒度为7级时，晶粒的实际的平均直径是多少？

6．聚合物的加成聚合反应与逐步聚合反应有何区别？

7．陶瓷烧结时为什么会产生收缩现象？

8．试比较陶瓷粘滞成型与烧结工艺之间的区别。

9．粉末冶金的基本工艺过程是什么？

第三章参考答案

5．0.044mm

第四章思考作业题

1．对比纯金属与固溶体结晶过程的异同，分析固溶体结晶过程的特点。

2．何谓相组成物和组织组成物？

请举例说明之。

3．一个二元共晶反应如下：

（1）WB=50%的合金完全凝固时初晶α与共晶（α+β）的重量百分数，以及共晶体中α相与β相的重量百分数；

（2）若已知显微组织中β初晶与（α+β）共晶各占一半，求该合金的成分。

4．计算在共析反应温度时，珠光体中铁素体与渗碳体的相对量。

5．分析含碳量为0.2%、0.6%、0.77%的铁碳合金从液态缓冷至室温时的结晶过程和室温组织，分别计算含碳量为0.2%的铁碳合金在室温下相的相对量和组织相对量。

6．什么是固溶体和化合物？

它们的特性如何？

7．纯铁的三个同素异构体是什么？

晶体结构如何？

8．渗碳体有哪五种基本形态？

在显微镜下它们的形态有何特点？

9．α－Fe和铁素体有何区别？

γ－Fe和奥氏体有何区别？

第四章参考答案

3．

（1）Qα＝41.7％，Q（α＋β）＝58.3％；共晶体中：

Qα＝25％，Qβ＝75％；

（2）WB＝85%

4．QF=11.2%，QP＝88.8％

5．0.2％c合金室温下相的相对量：

QF＝97％，QFe3C＝3％；

室温下组织相对量：

QF＝25％，QP＝75％

第五章思考作业题

1．试述金属经冷塑性变形后，其结构、组织与性能所发生的变化，分析发生变化的实质。

2．试述加工硬化对金属材料的强化作用，这些变化有何实际意义？

试举一些有用的例子和有害的例子来说明其利弊。

3．当把铅锭在室温下经多次轧制成薄铅板时，需不需要进行中间退火？

为什么？

4．试阐述为什么金属的实际强度比理论强度低得多？

5．说明为什么橡胶在液氮温度（77℃）下是脆性的？

6．用热固性塑料制造零件，应采用什么样的工艺方法？

7．线型无定形高聚物的三种力学状态各具什么特征？

如何应用于生产实际？

8．陶瓷的变形有何特点？

陶瓷在受拉应力和受压应力时的变形过程有何不同？

9．陶瓷性能的主要缺点是什么？

分析其原因，并指出改进方法。

第六章思考作业题

1．珠光体类型组织有哪几种？

它们在形成条件、组织形态和性能方面有何不同？

2．试比较索氏体、屈氏体、马氏体与回火屈氏体、回火索氏体、回火马氏体之间在形成条件、组织形态与性能上的差别。

3．共析钢经正常淬火得到什么组织？

它们经过200℃、400℃、600℃回火后得到什么组织？

4．某汽车齿轮选用20CrMnTi制造，其工艺路线为：

下料→锻造→正火①→切削加工→渗碳②→淬火③→低温回火④→喷丸→磨削。

请说明①、②、③、④四项热处理工艺的目的及大致工艺参数。

5．什么叫回火脆性？

第一类回火脆性产生的原因是什么？

如何防止？

6．加热时奥氏体的形成过程要经过哪几个阶段？

7．试比较表面淬火和化学热处理之间的异同。

8．什么是淬透性？

淬透性对钢的热处理工艺有何影响？

9．在C曲线中分别画出获得珠光体、珠光体+马氏体、贝氏体、马氏体+贝氏体等组织的冷却工艺曲线。

第六章参考答案

3．M，M回、T回、S回

第七章思考作业题

1．钢中常存的杂质有哪些？

硫、磷对钢的性能有哪些影响？

2．指出下列钢号属于什么钢？

各符号代表什么？

Q235、20CrNi、T8、T10A、08Al、16Mn、W6Mo5Cr4V2、Cr12MoV、60Si2Mn。

3．Q235经调质处理后使用是否合理？

为什么？

4．用W18Cr4V钢制作盘形铣刀，试安排其加工工艺路线，说明各热加工工序的目的，使用状态下的显微组织是什么？

为什么淬火温度高达1280℃？

淬火后为什么要经过三次560℃回火？

能否用一次长时间回火代替？

5．判断下列钢号的钢种、成分、常用的热处理方法及使用状态下的显微组织：

T8、16Mn、20Cr、40Cr、20CrMnTi、4Cr13、GCr15、3Cr2W8V、9CrSi、1Cr18Ni9Ti。

6．直径为25mm的40CrNiMo棒料毛坯，经正火处理后硬度高很难切削加工，这是什么原因？

试设计一个最简单的热处理方法以提高其机械加工性能。

7．汽车、拖拉机变速箱齿轮和汽车后桥齿轮多半用渗碳钢制造，而机床变速箱齿轮又多半用中碳（合金）钢制造，试分析原因何在？

8．滚齿机上的螺栓，本应用45钢制造，但错用了T12钢，其退火、淬火都沿用了45钢的工艺，问此时将得到什么组织何性能？

9．在材料库中存有：

42CrMo、GCr15、T13、60Si2Mn。

现在要制作锉刀、齿轮、连杆螺栓，试选用材料，并说明应采用何种热处理方法及使用状态下的显微组织。

第八章思考作业题

1．对于灰口铸铁来说，基体中珠光体数量越多，珠光体片层越细，其强度越高，那么在生产中可采用哪些方法提高灰口铸铁中的珠光体数量？

2．现有两块金属，已知其中一块为45钢，另一块为HT150灰口铸铁，请指出要鉴别它们应采用哪些方法？

3．灰口铸铁件薄壁处，常出现高硬度层，机加工困难，请说明产生的原因及消除的方法。

4．可锻铸铁和球墨铸铁中的石墨形态与形成方式有何不同？

5．试说明为什么可锻铸铁适宜制造薄壁零件，而球墨铸铁不适宜制造这类零件。

6．要使球墨铸铁分别得到珠光体、铁素体和贝氏体的基体组织，热处理工艺上如何控制？

依据是什么？

7．不同阶段石墨化程度对灰口铸铁的基体组织有何影响？

8．促进石墨化的元素有哪些？

为什么在灰口铸铁中应控制碳化物形成元素的数量？

9．试说明为什么铸铁含碳量通常要选择接近共晶成分？

第九章思考作业题

1．铸造铝合金（如Al-Si合金）为何要进行变质处理？

2．以Al-Cu合金为例，说明时效硬化的基本过程及影响时效硬化过程的因素。

3．铝合金能象钢一样进行马氏体相变强化吗？

可以通过渗碳、氮化的方式表面强化吗？

为什么？

4．铝合金的自然时效与人工时效有什么区别？

选用自然时效或人工时效的原则是什么？

5．铜合金的性能有何特点？

铜合金在工业上的主要用途是什么？

6．哪些合金元素常用来制造复杂黄铜？

这些合金元素在黄铜中存在的形态是怎样的？

7．锡青铜属于什么合金？

为什么工业用锡青铜的含锡量一般不超过14%？

8．轴承合金在性能上有何要求？

在组织上有何特点？

9．试比较钛合金的热处理强化方式与钢、铝合金的热处理强化方式的异同。

第十章思考作业题

1．请选用两种塑料制造中等载荷的齿轮，说明选材的依据。

2．用全塑料制造的零件有什么优缺点？

3．为什么金属很少是玻璃态，而高聚物大多是非晶态？

4．橡胶为什么可作减震制品？

还有哪些材料可用来制作减震元件？

5．结构陶瓷和功能陶瓷在性能上有何区别，主要表现在哪些方面？

6．陶瓷性能的主要缺点是什么？

分析其原因，并指出改进的方法。

7．氮化硅和氮化硼特种陶瓷在应用上有何异同点？

8．复合材料有哪几种基本类型？

其基本性能特点是什么？

9．纤维复合材料有何特点？

第十一思考作业题

1．零件设计不当对热处理工艺带来哪些危害？

请举例说明。

2．有一轴类零件，工作中主要承受交变弯曲应力和交变扭转应力，同时还受到震动和冲击，轴颈部分还受到摩擦磨损。

该轴直径30mm，选用45钢制造。

（45钢D0=18mm）

（1）试拟订该零件的加工工艺路线；

（2）说明每项热处理工艺的作用；

（3）试述轴颈部分从表面到心部的组织变化。

3．某柴油机曲轴技术要求如下：

σb≥650MPa，ak≥15J/cm2，轴体硬度HB=240～300，轴颈硬度HRC≤55，试合理选择材料，制定生产工艺路线和各热处理工序的工艺规范。

4．试选择具有下列要求的切削工具材料，并制定热处理工艺。

（1）奥氏体高锰钢（Mn13）铸件的切削加工；

（2）铝合金（Al-Si系铸造铝合金）的切削加工；

（3）带有激冷表面铸铁件的切削加工；

（4）球化退火状态碳素工具钢的切削加工。

5．试选择制造碎石机中的颚板与磨球的材料，并指出其合金组成中各合金元素的作用。

6．JN-150型载重汽车（载重量为8吨）变速箱中的第二轴二、三挡齿轮，要求心部抗拉强度为σb≥1100MPa，ak≥70J/cm2；齿表面硬度HRC≥58～60，心部硬度HRC≥33～35。

试合理选择材料，制定生产工艺流程及各热处理工序的工艺规范。

7．一重要螺栓（φ25mm）起连接紧固作用，工作时主要承受拉力。

要求整个截面有足够的抗拉强度、屈服强度、疲劳强度和一定的冲击韧性。

（1）应选用什么材料，选用该材料的理由是什么？

（2）试制订该零件的加工工艺路线。

（3）说明每项热处理工艺的作用和得到什么组织？

8．已知一轴尺寸为φ30×200mm，要求摩擦部分表面硬度为HRC50～55，现用30钢制作，经高频表面淬火（水冷）和低温回火，使用过程中发现摩擦部分严重磨损，试分析失效原因，如何解决？

9．由W18Cr4V钢制的螺母冲头，经正常的热处理后使用，使用过程中A处断裂，分析断裂原因，如何改进？

（经分析材质无问题）