上交大版本的機(jī)械制造基礎(chǔ)的復(fù)習(xí)資料

1、金屬材料力學(xué)性能復(fù)習(xí)思考題1、什么是金屬材料的使用性能？包括哪些內(nèi)容？ 答：在正常工作條件下，材料應(yīng)具備的性能。包括力學(xué)性能，物理性能，化學(xué)性 能。2、什么是金屬材料的工藝性能？包括哪些內(nèi)容？ 答：材料在加工制造中表現(xiàn)出的性能， 顯示了加工制造的難易程度。 包括鑄造性， 鍛造性，焊接性，切削加工性，熱處理性3、拉伸試驗(yàn)可以測定哪些力學(xué)性能指標(biāo)？答：強(qiáng)度和塑性4、五項(xiàng)力學(xué)性能指標(biāo)的定義？測定所用的載荷 （ 靜載荷或動載荷 ） ？他們之間的 相互制約關(guān)系？答：強(qiáng)度（ b）：材料抵抗塑性變形和斷裂的能力稱為強(qiáng)度（靜載荷） 塑性（ ）：材料在外力作用下產(chǎn)生永久變形而不被破壞的能力（靜載荷） 硬度（ H

2、B）：材料抵抗硬物壓入的能力能力稱為硬度（靜載荷） 沖擊韌性 （k）：材料抵抗沖擊載荷而不斷裂的能力稱為沖擊韌性 （動載荷） 疲勞極限（-1）：材料可以經(jīng)無限次數(shù)應(yīng)力循環(huán)仍不發(fā)生疲勞斷裂的最大應(yīng) 力，稱為疲勞極限（動載荷）材料的 b、 HB 指標(biāo)高時，往往 、k 指標(biāo)低。5、不同硬度值的適用范圍。 答：布氏硬度適用于測鑄鐵、有色金屬、以及退火、正火、調(diào)質(zhì)鋼的硬度。洛氏硬度適用于測淬火鋼。 維氏硬度適用于測表面淬火鋼、表面滲碳鋼、表面氮化鋼。6、金屬材料在承受沖擊能量高時與沖擊能量低時，材料多次承受沖擊抗力主要 決定于什么力學(xué)性能指標(biāo)？答：沖擊能量高時，材料多次沖擊抗力主要決定于其韌度 沖擊能量

3、低時，則主要決定于強(qiáng)度金屬晶體結(jié)構(gòu)與結(jié)晶復(fù)習(xí)思考題1、常見金屬晶體結(jié)構(gòu)有哪幾種？ 答：體心立方晶格，面心立方晶格，密排六方晶格2、解釋下列名詞： 晶格，晶胞，致密度，晶格常數(shù)答：晶格：描述原子在晶體中排列的空間格子 晶胞：組成晶格的基本（最小）單元 致密度：指晶胞中所占有的原子體積與晶胞體積之比 晶格常數(shù)：反映晶胞的大小3、實(shí)際金屬晶體結(jié)構(gòu)有哪幾種缺陷？ P6（圖 1 4、 5、6） 答：點(diǎn)缺陷，線缺陷，面缺陷4、金屬結(jié)晶的基本過程是什么？ 形核與晶核長大過程5、細(xì)化晶粒的方法有哪些？ 答：提高冷速；變質(zhì)處理；振動6、什么是同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變？為什么說鐵的同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變是鐵的一種極重要的特性？ P9（

4、圖 111） 答：固態(tài)下，一種元素的晶格結(jié)構(gòu)隨溫度發(fā)生變化的現(xiàn)象 同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變。 正是由于純鐵能發(fā)生同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變，生產(chǎn)中才有可能對鋼和鑄鐵進(jìn)行各種熱理， 從而改變其組織與性能。鐵碳合金復(fù)習(xí)思考題1、理解鐵碳合金五個基本組織。 P11（表 1 3）2、默繪簡化的 Fe-Fe3C 相圖，并標(biāo)出各相區(qū)相的組成物和組織組成物。 P11（圖 114）3、理解 Fe-Fe3C 相圖點(diǎn)、線、區(qū)含義。 P12（表 14）4、用折線法分析 0.4%、 0.77%、1.2%鐵碳合金從液態(tài)緩冷到室溫的結(jié)晶過程 P13（圖 1 15）5、Fe-Fe3C相圖對熱處理的作用？ 答：相圖是研究鐵碳合金成分、溫度和組織之間變

5、化規(guī)律的工具，是指導(dǎo)熱處 理加熱的依據(jù)。6、說明當(dāng)鋼中含碳量超過 0.9%時，強(qiáng)度指標(biāo)下降的原因。答：當(dāng)鋼中含碳量超過 0.9%時，在鋼中晶界處出現(xiàn) Fe3C （網(wǎng)狀），它割裂了 基體，使強(qiáng)度指標(biāo)下降。7、指出下列各鋼種的類別、大致含碳量、質(zhì)量及用途舉例：Q235 、45， ,T12A ，T13， ZG270-500。答： Q235普通碳素結(jié)構(gòu)鋼：制造螺栓； 45 優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼：制造傳動軸 T12A高級優(yōu)質(zhì)碳素工具鋼：制造鋸條； T13 優(yōu)質(zhì)碳素工具鋼：制造銼刀。 ZG270-500鑄鋼；用于制造軸承座。鋼的熱處理復(fù)習(xí)思考題1、什么叫“起始晶粒度” 、“實(shí)際晶粒度”、“本質(zhì)晶粒度”？本質(zhì)細(xì)晶

6、粒鋼的奧 氏體晶粒是否一定比本質(zhì)粗晶粒鋼的細(xì)？答：起始晶粒度：是指加熱時各種原始組織剛剛轉(zhuǎn)變?yōu)閵W氏體時的晶粒度。 實(shí)際晶粒度：指某一加熱溫度所對應(yīng)的晶粒度。 本質(zhì)晶粒度；表示鋼的奧氏體晶粒長大傾向性。2、鋼在熱處理時加熱后保溫的目的是什么？ 答：獲得成分均勻的、晶粒細(xì)小的奧氏體，為后續(xù)熱處理做好組織準(zhǔn)備。3、理解共析鋼等溫轉(zhuǎn)變 C曲線的線、區(qū)含義。 P16（圖 120）4、什么是過冷奧氏體（ Ag）、殘余奧氏體（ Ar ）、索氏體（ S）、托氏體（ T）、貝 氏體（ B）和馬氏體（ M）。5、理解 Ag 等溫轉(zhuǎn)變產(chǎn)物特點(diǎn)、形成條件、及力學(xué)性能 P17（表 15） 答：（Ag）：奧氏體過冷至 A

7、1 線以下暫時還沒有轉(zhuǎn)變的奧氏體。（Ar）：在室溫下殘留未轉(zhuǎn)變的奧氏體。（S）：P（細(xì)片狀 ） S。（ T）： P（極細(xì)片狀 ） T。（B）：碳在 Fe中的飽和固溶體稱為 B。（M）：碳在 Fe中的過飽和固溶體稱為 M。6、理解 Ag 連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變產(chǎn)物特點(diǎn)、形成條件。 V1爐冷； V2 空冷； V3 風(fēng)冷；V4油冷； V5水冷； Vk 臨界冷卻速度7、知道當(dāng)含碳量 C0.5%的鋼淬火后開始有 Ar 的原因。看懂亞（過）共析鋼的 C曲線，在不同的冷卻下獲取什么組織。 掌握它們的應(yīng)用 手畫亞（過）共析鋼 Ag 的等溫轉(zhuǎn)變 C曲線。8、鋼獲得馬氏體組織的條件是什么？馬氏體相變有何特點(diǎn)？ 答：實(shí)際冷卻

8、速度必須大于 Vk 冷卻，才能獲得馬氏體組織。 特點(diǎn)： M 為非擴(kuò)散性轉(zhuǎn)變 M 是體心正方晶格 M 顯微組織是針狀 M 硬度 高轉(zhuǎn)變溫度停止了， Ag 向 M 轉(zhuǎn)變也就停止了。9、將5mm 的 T8 鋼加熱至 760，并保溫足夠時間，問采用什么樣的冷卻工 藝科得到如下組織？P、 S、 T、 B 下、 T+M、 M+ Ar。 在 C曲線上描繪出工藝曲線示意圖。 答：爐冷得 P；空冷得 S；風(fēng)冷得 T；等溫淬火得 B 下； 油冷得 T+M；水冷得 M+Ar。10、淬火臨界冷卻速度 Vk 受哪些主要因素影響？它與鋼的淬透性有何關(guān)系？ 答：Vk 受含碳量，合金元素，加熱溫度和保溫時間影響。 Vk 越小

9、鋼的淬透性越 好。11、Ar 的存在對鋼件質(zhì)量有何影響？用什么方法減少或消除 Ar ？答： 降低零件的硬度和耐磨性；組織不穩(wěn)定，會影響零件的尺寸與形狀變化。可采用冷處理和低溫回火的方法，減少或消除 Ar 。12、退火的主要目的是什么？常用退火方法有哪幾種？（完退、球退、等退、去 退）答：降低工件硬度、消除內(nèi)應(yīng)力、均勻成分、細(xì)化晶粒、改善組織，為后續(xù)工 序作準(zhǔn)備。完全退火，等溫退火，球化退火和去應(yīng)力退火13、正火對不同含碳量鋼的主要目的是什么？ 答： 20：調(diào)整硬度，防止粘刀，改善切削加工性能。T10：打斷網(wǎng)狀 Fe3C，為球化退火做好組織準(zhǔn)備。45 ：提高力學(xué)性能 （ 前提是要求不高的結(jié)構(gòu)件

10、）14、看懂 P18（圖 122）的含義，理解 （表 16）常用熱處理工藝的退火與正火內(nèi) 容，掌握它們的應(yīng)用。15、當(dāng) T12 鋼中有嚴(yán)重的 Fe3C（網(wǎng)狀） 時，應(yīng)該怎樣熱處理？ 答：正火球退。16、當(dāng) C0.4%的鋼采用正火，當(dāng) 0.4% C 0.77%的鋼采用完全退火。17、一批 45鋼試樣（尺寸 1510mm），因其組織。晶粒大小不均勻，需采用 退火處理，擬采用下列退火工藝：分別緩慢加熱至700、840、 1100，保溫足夠時間，隨爐冷卻至室溫。 問上述 3種加熱溫度，冷卻后各得到什么組織？ 若要得到大小均勻的細(xì)小晶粒，應(yīng)選哪一種溫度？答：（ 1） F+P晶粒大小不均勻（ 2）F+P晶

11、粒大小均勻 （3）F+P 晶粒粗大。 應(yīng)選 840爐冷為宜。18、淬火的目的是什么？亞共析鋼和過共析鋼加熱溫度范圍是多少？ 答：淬火的目的是得到馬氏體組織， 隨后與不同回火溫度相配合， 以獲得所需 要的使用性能。 亞共析鋼： Ac3+3050C；過共析鋼： Ac1+30 50C19、看懂 P18（圖 123）的含義，理解 （表 16）常用熱處理工藝的淬火與回火內(nèi)容， 掌握它們的應(yīng)用。20、什么叫淬透性？什么叫淬硬性？影響淬透性、淬硬性的因素是什么？答：淬透性 鋼在淬火時獲得淬硬層深度的能力。與 Vk 有關(guān)淬硬性 鋼在淬火時的硬化能力。與含 C 量有關(guān) 影響淬透性因素：含碳量和合金元素（ Vk）

12、。 影響淬硬性因素：含碳量。21、指出下列工件的淬火加熱溫度范圍及回火溫度范圍， 并說明其回火后獲得的 組織：答：（1）45鋼小軸：（要求綜合力學(xué)性能高） ；Ac3+3050C；500650C；S回（2）60彈簧鋼： Ac3+3050C；250500C；T回（3）T12銼刀： Ac1+3050C；150250C；M回22、回火的目的是什么？常用的回火有哪幾種？指出各種回火得到的組織、 性能 及應(yīng)用范圍。答：回火類型回火溫度回火組織性能應(yīng)用舉例低溫回火 T12150250CM回硬度高耐磨銼刀、鋸條中溫回火 65250500CT回e、s 使彈性好彈簧高溫回火 45500650CS回綜合力學(xué)性能高曲

13、軸23、指出下列組織的主要區(qū)別： S 與 S回 ，M與 M回。答： S中的 Fe3C 呈細(xì)片狀（正火獲得） ，而 S 回中的 Fe3C呈細(xì)粒狀（調(diào)質(zhì)獲得） M 中有內(nèi)應(yīng)力和脆性，同時有 Ar 。而 M回中均無前者缺陷。24、表面熱處理有哪幾種？答： 表面淬火：火焰表面淬火和高頻表面淬火 化學(xué)熱處理：滲碳和氮化25、表面淬火的目的是什么？常用表面淬火方法有哪幾種？ P18 （表 1 6） 答：目的： 使零件表面獲得高硬度和高耐磨性， 而心部仍保持原來良好的韌性和 塑性。方法有：火焰表面淬火和高頻表面淬火。26、常用化學(xué)熱處理有哪幾種？ （補(bǔ)充內(nèi)容） 答：滲碳，氮化。27、滲碳的目的是什么？常用滲

14、碳的方法是什么？ 答：目的：提高工件表面的含碳量，經(jīng)淬火從而提高工件表面的硬度使其耐磨， 同時保持心部的良好韌性。方法：氣體滲碳、真空離子滲碳28、氮化的主要目的是什么、 說明氮化主要特點(diǎn)及應(yīng)用舉例。 哪些鋼采用氮化處 理為宜？答：目的：提高鋼的表面硬度、耐磨性、疲勞強(qiáng)度，耐腐蝕。主要特點(diǎn)： 工件氮化后可獲得很高得硬度， 無需再進(jìn)行淬火處理； 工件氮化處理 后無變形；耐腐蝕。（滲氮前應(yīng)進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理） 應(yīng)用舉例：制造高速運(yùn)轉(zhuǎn)的精密主軸氮化鋼： 38 Cr,MoAl合金鋼復(fù)習(xí)思考題 P3（表 11）鋼號材料名稱含碳量工藝與使用狀態(tài) 熱處理熱處理組織用途T13優(yōu)質(zhì)碳素工具 鋼1.3%球化退火淬火 +

15、低回球狀 PM 回+ Fe3C+ Ar（少量）銼刀T12A高級優(yōu)質(zhì)碳素工具鋼1.2%球化退火淬火 +低回球狀 PM 回+ Fe3C+ Ar（少量）鋸條16Mn低合金結(jié)構(gòu)鋼0.16%正火S + F汽車大梁20CrMnTi合金滲碳鋼0.2%正火滲碳 +淬火 +低回S + F M 回 +合金碳化物汽車變速 齒輪40Cr合金調(diào)質(zhì)鋼0.4%完退調(diào)質(zhì) S+F S 回汽車連桿 螺栓40CrMnMo合金調(diào)質(zhì)鋼0.4% 表面局部淬火 +低回 表 M回 + 心S回重載荷軸38CrMoAl氮化鋼0.38% 完退 調(diào)質(zhì)表面氮化 P+F S 回 + 氮化物精密主軸60Si2Mn合金彈簧鋼0.6%淬火 +中回T回汽車減震

16、 板簧GCr15滾動軸承鋼0.95%1.15%球化退火淬火 +冷處理 +低回球狀 P M 回+合金碳化物滾動軸承9SiCr低合金刃具鋼0.8%1.5%球化退火淬火 +低回球狀 P M 回 + 合金碳化物 +Ar （少量）絲錐CrWMn量具鋼淬火 +冷處理 +低回M 回 +合金碳化物量具W18Cr4V高速鋼0.7%0.8%等溫退火淬火 +三次高回 P M 回 + 合金碳化物 +Ar （少量）銑刀 鉆頭5CrMnMo熱作模具鋼0.5% 完全退火 淬火 + 高回 F+P S 回?zé)徨懩Ｆ渌牧喜牧厦Q含碳量工藝名稱 熱處理熱處理組織用途HT200灰口鑄鐵2.53.6%C時效處理表面F+G 片汽車變速箱Cr12MoV冷作模具鋼球化退火 淬火 + 低回 F+ Fe3C M 回 + 合金碳化物 +Ar （少 量）冷沖模1Cr18Ni9Ti奧氏體不銹鋼0.1%固溶處理單相 A耐酸容器4Cr10Si2Mo耐熱鋼0.4%淬火 +高回M 回合金碳化物汽車進(jìn)、排 氣門ZGMn13耐磨鋼1.1%水韌處理單相 A坦克履帶鑄鐵 P3（表 11）、有色金屬 （補(bǔ)充內(nèi)容） 復(fù)習(xí)思考題1、化學(xué)成分和冷卻速度對鑄鐵石墨化和基本組織有何影響？答：