上交大版本的机械制造基础的复习资料要点

学习必备欢迎下载金属材料力学性能复习思考题1、什么是金属材料的使用性能？包括哪些内容？答：在正常工作条件下，材料应具备的性能。包括力学性能，物理性能，化学性 能。2、什么是金属材料的工艺性能？包括哪些内容？答：材料在加工制造中表现出的性能，显示了加工制造的难易程度。包括铸造性, 锻造性，焊接性，切削加工性，热处理性3、拉伸试验可以测定哪些力学性能指标？答：强度和塑性4、五项力学性能指标的定义？测定所用的载荷 （静载荷或动载荷）？他们之间的 相互制约关系？答：强度（cb：材料抵抗塑性变形和断裂的能力称为强度（静载荷） 塑性（5）:材料在外力作用下产生永久变形而不被破坏的能力（静载荷） 硬度（HB）：材料抵抗硬物压入的能力能力称为硬度（静载荷） 冲击韧性（水）：材料抵抗冲击载荷而不断裂的能力称为冲击韧性（动载荷） 疲劳极限（cl）:材料可以经无限次数应力循环仍不发生疲劳断裂的最大应 力，称为疲劳极限（动载荷）材料的c b HB指标高时，往往5 a指标低。5、不同硬度值的适用范围。答：布氏硬度适用于测铸铁、有色金属、以及退火、正火、调质钢的硬度。洛氏硬度适用于测淬火钢。维氏硬度适用于测表面淬火钢、表面渗碳钢、表面氮化钢。6金属材料在承受冲击能量高时与冲击能量低时，材料多次承受冲击抗力主要 决定于什么力学性能指标？答：冲击能量高时，材料多次冲击抗力主要决定于其韧度冲击能量低时，则主要决定于强度金属晶体结构与结晶复习思考题1、常见金属晶体结构有哪几种？答：体心立方晶格，面心立方晶格，密排六方晶格2、解释下列名词：晶格，晶胞，致密度，晶格常数答：晶格：描述原子在晶体中排列的空间格子晶胞：组成晶格的基本（最小）单元致密度：指晶胞中所占有的原子体积与晶胞体积之比晶格常数：反映晶胞的大小3、 实际金属晶体结构有哪几种缺陷？ P6（图1 4、5、6）答：点缺陷，线缺陷，面缺陷4、金属结晶的基本过程是什么？形核与晶核长大过程5、细化晶粒的方法有哪些？答：提高冷速；变质处理；振动6什么是同素异构转变？为什么说铁的同素异构转变是铁的一种极重要的特性？ P9（图 1 11）答：固态下，一种元素的晶格结构随温度发生变化的现象 同素异构转变。 正是由于纯铁能发生同素异构转变，生产中才有可能对钢和铸铁进行各种热理, 从而改变其组织与性能。铁碳合金复习思考题1、 理解铁碳合金五个基本组织。P11（表1 3）2、 默绘简化的Fe-Fe3C相图，并标出各相区相的组成物和组织组成物。P11（图1 14）3、理解Fe-Fe3C相图点、线、区含义。P12（表1 4）4、用折线法分析0.4%、0.77%、1.2%铁碳合金从液态缓冷到室温的结晶过程P13（图 1 15）5、Fe-FesC相图对热处理的作用？答：相图是研究铁碳合金成分、温度和组织之间变化规律的工具，是指导热处 理加热的依据。6、说明当钢中含碳量超过0.9%时，强度指标下降的原因。答：当钢中含碳量超过0.9%时，在钢中晶界处出现 Fe3CQ （网状），它割裂了 基体，使强度指标下降。7、指出下列各钢种的类别、大致含碳量、质量及用途举例：Q235、45, ,T12A ，T13, ZG270-50C。答：Q235普通碳素结构钢：制造螺栓；45优质碳素结构钢：制造传动轴 T12A高级优质碳素工具钢：制造锯条；T13优质碳素工具钢：制造锉刀。ZG270-500铸钢；用于制造轴承座。钢的热处理复习思考题1、什么叫“起始晶粒度”、“实际晶粒度”、“本质晶粒度”？本质细晶粒钢的奥 氏体晶粒是否一定比本质粗晶粒钢的细？答：起始晶粒度：是指加热时各种原始组织刚刚转变为奥氏体时的晶粒度。实际晶粒度：指某一加热温度所对应的晶粒度。本质晶粒度；表示钢的奥氏体晶粒长大倾向性。2、钢在热处理时加热后保温的目的是什么？答：获得成分均匀的、晶粒细小的奥氏体，为后续热处理做好组织准备。3、理解共析钢等温转变C曲线的线、区含义。P16（图1 20）4、什么是过冷奥氏体（Ag）、残余奥氏体（Ar）、索氏体（S）、托氏体（T）、贝 氏体（B）和马氏体（M ）。5、 理解Ag等温转变产物特点、形成条件、及力学性能P17（表1 5）答：（Ag）：奥氏体过冷至Ai线以下暂时还没有转变的奥氏体。（Ar）:在室温下残留未转变的奥氏体。（S）: P（细片状）So（T）: P（极细片状）T o（B）:碳在a Fe中的饱和固溶体称为Bo（M ）：碳在a Fe中的过饱和固溶体称为 M o&理解Ag连续冷却转变产物特点、形成条件。 V1炉冷；V2空冷；V3风冷;V4油冷；V5水冷；Vk临界冷却速度AM50 C)O时副IH r图$-19 连续冷却与C曲线7、知道当含碳量00.5%的钢淬火后开始有Ar的原因00,5 0,6 0,7 0.10'.91.0 1.1 1-213 ) 4 L5 L6U(：/图3-19 奧氏体含曬社对雀余奥氐体址的影响0.0 0 o o c O9 ft- 7 6 5 4 3看懂亚（过）共析钢的C曲线，在不同的冷却下获取什么组织。掌握它们的应用 手画亚（过）共析钢Ag的等温转变C曲线。8、钢获得马氏体组织的条件是什么？马氏体相变有何特点？ 答：实际冷却速度必须大于 Vk冷却，才能获得马氏体组织。特点：M为非扩散性转变M是体心正方晶格M显微组织是针状M硬度 高转变温度停止了， Ag向M转变也就停止了。9、将© 5mm的T8钢加热至760C，并保温足够时间，问采用什么样的冷却工 艺科得到如下组织？P、S、T、B下、T+M、M+ Ar。在C曲线上描绘出工艺曲线示意图。 答：炉冷得P;空冷得S;风冷得T;等温淬火得B下；油冷得T+M水冷得M+A。10、淬火临界冷却速度Vk受哪些主要因素影响？它与钢的淬透性有何关系？答：Vk受含碳量，合金元素，加热温度和保温时间影响。Vk越小钢的淬透性越好。11、 Ar的存在对钢件质量有何影响？用什么方法减少或消除Ar ？答：降低零件的硬度和耐磨性；组织不稳定，会影响零件的尺寸与形状变化。可采用冷处理和低温回火的方法，减少或消除 Ar。12、退火的主要目的是什么？常用退火方法有哪几种？（完退、球退、等退、去 退）答:降低工件硬度、消除内应力、均匀成分、细化晶粒、改善组织，为后续工 序作准备。完全退火，等温退火，球化退火和去应力退火13、正火对不同含碳量钢的主要目的是什么？答：20：调整硬度，防止粘刀，改善切削加工性能。T10：打断网状FesG，为球化退火做好组织准备。45 :提高力学性能（前提是要求不高的结构件）14、看懂P18（图1 22）的含义，理解（表1 6）常用热处理工艺的退火与正火内 容，掌握它们的应用。15、当T12钢中有严重的Fe3Cu（网状）时，应该怎样热处理？ 答：正火+球退。16、当C<0.4%的钢采用正火，当0.4% < C <0.77%的钢采用完全退火。17、一批45钢试样（尺寸© 15X 10mm ），因其组织。晶粒大小不均匀，需采用退火处理，拟采用下列退火工艺：分别缓慢加热至700C、840C、1100C，保温足够时间，随炉冷却至室温。问上述3种加热温度，冷却后各得到什么组织？ 若要得到大小均匀的细小晶粒，应选哪一种温度？答：（1） F+P晶粒大小不均匀（2） F+P晶粒大小均匀 F+P晶粒粗大。应选840E炉冷为宜。18、淬火的目的是什么？亚共析钢和过共析钢加热温度范围是多少？答：淬火的目的是得到马氏体组织，随后与不同回火温度相配合，以获得所需 要的使用性能。 亚共析钢：Aa+3050°C;过共析钢：Ao+3050°C19、看懂P18（图1-23）的含义，理解（表1 6）常用热处理工艺的淬火与回火内容， 掌握它们的应用。20、什么叫淬透性？什么叫淬硬性？影响淬透性、淬硬性的因素是什么？ 答：淬透性 一一钢在淬火时获得淬硬层深度的能力。与 Vk有关淬硬性 一一钢在淬火时的硬化能力。与含 C量有关影响淬透性因素：含碳量和合金元素（Vk ）。影响淬硬性因素：含碳量。21、 指出下列工件的淬火加热温度范围及回火温度范围，并说明其回火后获得的 组织：答：（1） 45钢小轴：（要求综合力学性能高）；Aq+3050° 500650°C; S回（2）60 弹簧钢：AC3+3050°C; 250500°C; T 回（3）T12锉刀：Ag+3050° 150250°C; M回22、 回火的目的是什么？常用的回火有哪几种？指出各种回火得到的组织、性能 及应用范围。答：回火类型回火温度回火组织性能应用举例低温回火T12150 250°M回硬度咼耐磨锉刀、锯条中温回火65250500°CT回T oe、as使弹性好弹簧高温回火45500650°CS回T综合力学性能高曲轴23、 指出下列组织的主要区别：S与S回，M与M回。答：S中的FaC呈细片状（正火获得），而S回中的FaC呈细粒状（调质获得）M 中有内应力和脆性，同时有 Ar。而M回中均无前者缺陷。24、表面热处理有哪几种？答：表面淬火：火焰表面淬火和高频表面淬火化学热处理：渗碳和氮化25、 表面淬火的目的是什么？常用表面淬火方法有哪几种？P18 （表1 6）答：目的：使零件表面获得高硬度和高耐磨性， 而心部仍保持原来良好的韧性和 塑性。方法有：火焰表面淬火和高频表面淬火。26、 常用化学热处理有哪几种？（补充内容）答：渗碳，氮化。27、渗碳的目的是什么？常用渗碳的方法是什么？答：目的：提高工件表面的含碳量，经淬火从而提高工件表面的硬度使其耐磨， 同时保持心部的良好韧性。方法：气体渗碳、真空离子渗碳28、氮化的主要目的是什么、说明氮化主要特点及应用举例。 哪些钢采用氮化处 理为宜？答：目的：提高钢的表面硬度、耐磨性、疲劳强度，耐腐蚀。主要特点：工件氮化后可获得很高得硬度，无需再进行淬火处理；工件氮化处理 后无变形；耐腐蚀。（渗氮前应进行调质处理）应用举例：制造高速运转的精密主轴氮化钢：38 Cr,MoAI合金钢复习思考题P3（表1-1）钢号材料名称含碳量工艺与使用状态 热处理热处理组织用途T13优质碳素工具钢1.3% 球化退火 淬火+低回 球状P M回+ Fe3C+ Ar （少量）锉刀T12A高级优质碳素工具钢1.2% 球化退火 淬火+低回 球状P M回+ Fe3C+ Ar （少量）锯条16Mn低合金结构钢0.16%正火S + F汽车大梁20CrM nTi合金渗碳钢0.2%正火渗碳+淬火+低回S + FM回+合金碳化物汽车变速 齿轮40Cr合金调质钢0.4% 完退 调质 S+F S回汽车连杆 螺栓40CrM nMo合金调质钢0.4%表面局部淬火+低回表M回+心S回重载何轴38CrMoAI氮化钢0.38%完退调质表面氮化 P+F S回+氮化物精密主轴