工程材料与成型工艺基础习题汇编答案老师版.doc
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1、工程材料及成形技术课程习题集班级:_姓名:_学号:_2023年2月5月习题一 工程材料的性能一、名词解释s: b: : :E: -1: k: HB: HRC:二、填空题1、材料常用的塑性指标有( )和( )两种,其中用( )表达塑性更接近材料的真实变形。2、检查淬火钢成品的硬度一般用(洛氏硬度HRC),而布氏硬度是用于测定 (较软)材料的硬度。3、零件的表面加工质量对其( 疲劳 )性能有很大影响。4、表征材料抵抗冲击载荷能力的性能指标是(ak ),其单位是( J/cm2 )。5、在外力作用下,材料抵抗( 塑性变形 )和(断裂)的能力称为强度。屈服强度与( 抗拉强度 )比值,工程上成为(屈强比)
2、。三、选择题1、在设计拖拉机缸盖螺钉时,应选用的强度指标是( A )As bb c-12、有一碳钢支架刚性局限性,解决办法是( C )A用热解决方法强化 b另选合金钢 c增长截面积3、材料的脆性转化温度应在使用温度( B )A以上 b以下 c相等4、在图纸上出现如下硬度技术条件标注,其中哪种是对的的?( B )AHB500 bHRC60 cHRC18四、简答题1、下列各种工件应采用何种硬度实验方法来测定其硬度?(写出硬度符号)锉刀: HRC 黄铜轴套:HB供应状态的各种非合金钢钢材: HB 硬质合金刀片:HV耐磨工件的表面硬化层: HV 调质态的机床主轴:HRC铸铁机床床身:HB 铝合金半成品
3、 HB2、在机械设计中多用哪两种强度指标?为什么?常用s: b:因素:大多数零件工作中不允许有塑性变形。但从零件不产生断裂的安全考虑,同时也采用抗拉强度。3、设计刚度好的零件,应和什么因素有关?(1)依据弹性模量E选材,选择E大的材料(2)在材料选定后,重要影响因素是零件的横截面积,不能使结构件的横截面积太小。一些横截面积薄弱的零件,要通过加强筋或支撑等来提高刚度。交作业时间:习题二 金属的晶体结构一、名词解释单晶体的各向异性:位错:细晶强化:二、 填空题1、晶体与非晶体的主线区别是(晶体具有固定熔点,原子排列有规律,各向异性)。2、晶体缺陷有(点缺陷:空位/间隙原子)(线缺陷:位错)和(面缺
4、陷:晶界)。3、位错分为两种,一种是(刃型位错),另一种是(螺型位错 ),多于半个原子面是(刃型位错 )位错所特有的。4、-Fe,-Fe的一个晶胞内的原子数分别为(4)和(2)。三、是非题(对的的画“”,错误的画“”)1、由于单晶体是各向异性的,所以实际应用的金属材料在各个方向上的性能也是不相同的。( )2、金属多晶体是由许多结晶方向相同的单晶体组成的。( )3、金属抱负晶体的强度比实际晶体的强度高。( )4、晶体缺陷的共同之处是它们都引起晶格畸变。( )5、位错就是原子排列有规则的错排现象。( )四、作图题画出体心立方和面心立方晶体中原子排列最密的晶面和晶向,写出它们的晶面和晶向指数。交作业
5、时间:习题三 金属的结晶一、名词解释自发形核:细晶强化:变质解决:二、填空题1、结晶过程是依靠两个密切联系的基本过程来实现的,这两个过程是( 形核 )和(核长大 )。2、在金属学中,通常把金属从液态过渡为固体晶态的转变称为(结晶 )而把金属从一种固体晶态过渡为另一种固体晶态的转变成为(同素异构转变 )。3、过冷度是指(实际结晶温度与理论结晶温度的差值 ),其表达符号为( T=Tm-Tn)。4、过冷是结晶的( 必要)条件。5、典型铸锭结构的三个晶区分别为( 表面细晶区 )(中间柱状晶区)和(中心等轴晶区)。三、是非题(对的的画“”,错误的画“”1、凡是由液态凝固成固体的过程都是结晶过程。( )2
6、、金属由液态转变为固态的结晶过程,就是由短程有序状态向长程有序状态转变的过程。( )3、当晶核长大时,随着过冷度增大,晶核的长大速度增大。但当过冷度很大时,晶核长度速度不久减小。( )4、过冷度的大小重要取决于冷却速度和金属的本性。( )四、选择题1、金属结晶时,冷却速度越快,其实际结晶温度将( b )A越高 b.越低 c.越接近理论结晶温度2、铸造条件下,冷却速度越大,则( a )a. 过冷度越大,晶粒越细 b. 过冷度越大,晶粒越粗c. 过冷度越小,晶粒越细3、从液态转变为固态时,为了细化晶粒,可采用( b )a. 快速浇注 b. 加变质剂 c. 以砂型代替金属型五、简答题1、假如其他条件
7、相同,试比较在下列铸造条件下铸件晶粒大小(a)金属型浇注与砂型浇注:金属型浇注晶粒细小,金属型导热性好,增长了冷速(b)变质解决与不变质解决: 变质解决晶粒细小,增长了晶核数目。(c)铸成薄铸件与铸成厚铸件: 薄铸件晶粒细小,薄铸件冷却速度快(d)浇注时采用震动和不采用震动。 采用振动的晶粒细小,破碎的晶粒增长了晶核。2、试画出纯金属的冷却曲线,分析曲线中出现“平台”因素。平台因素:结晶时释放的结晶潜热补偿了金属向外界的散热,达成平衡。交作业时间:习题四 合金结构和二元合金相图一、 名词解释相:组织:固溶体:金属化合物:枝晶偏析:固溶强化:二、 填空题1、合金的相结构有(固溶体)和(金属化合物
8、)两大类,其中前者具有较高的(塑性)性能,适宜做(基本相),后者具有较高的(硬度),适宜做(强化相)。2、能提高金属材料强度和硬度的同时,又不显著减少其塑性和韧性的强化方法称为( 固溶强化 )。3、固溶体的强度和硬度比溶剂的强度和硬度(高)。4、固溶体出现枝晶偏析后,可采用(扩散退火)加以消除。5、共晶反映表达式为(L(固定成分的液体)=(恒温)(固定成分+固定成分)同时析出两种固体) 共晶反映的特点是:( 恒温,析出相为液相,析出物为两种固相且同时析出,称为共晶体,有独特的形貌。液相,固相均有固定的成分)6、具有匀晶型相图的单相固溶体合金(塑性)性能好。7、固溶体的晶体结构取决于(溶剂),金
9、属化合物的晶体结构(与组成它的任何组元都不相同,是一种新相)。三、 是非题(对的的画“”,错误的画“”)1、在共晶相图中,从液体中析出的相与从相中析出的相,具有相同的晶体结构。( )2、一个合金的室温组织为+(+),它是由三相组成。()3、杠杆定律只适合于两相区。( )4、凡组织组成物都是以单相状态存在于合金中。()5、在合金结晶过程中析出的初生晶和二次晶均具有相同的晶体结构,但具有不同的组织形态。()四、 选择题1、 固溶体的晶体结构与(a)a.溶剂相同 b. 溶质相同 c.与其他晶型相同2、固溶体的性能特点是(C)a. 塑韧性高,强度,硬度低 b. 塑韧性低,强度,硬度高 c.综合性能好3
10、、金属化合物相的性能特点是(C)a. 熔点高,硬度低 b.硬度高,熔点低 c.熔点高,硬度高4、在发生共晶反映时,三相的成分(b)a.相同 b.拟定 c.不拟定5、在固溶体合金结晶过程中,产生枝晶偏析的因素是由于(d )a. 液固相线间距很小,冷却缓慢 b. 液固相线间距很小,冷却速度大c. 液固相线间距很大,冷却缓慢 d. 液固相线间距很大,冷却速度大6、二元合金中,铸造性能最佳的合金是(b)a. 固溶体合金 b. 共晶合金 c.共析合金 d.包晶合金五、 计算和作图题1、 一个二元共晶反映如下:L(75%B)(15% B)+(95% B)(1) 含50%B的合金凝固后,求:(a) 初晶与共
11、晶体(+)的质量百分数(b) 相与相的质量百分数(2) 若共晶反映后,初晶和(+)共晶各占一半,求该合金的成分。L(75%B)(15% B)+(95% B)(1) 含50%B的合金凝固后,属于亚共晶的成分范围求(a)初晶与共晶体(+)的质量百分数W% = (75-50)/(75-15)% = 25/60% = 42%W(+)% = (100-42)% = 58%(b)相与相的质量百分数W% = (95-50)/(95-15)% = 45/80% = 56%W% = (100-56)% = 44%(2)若共晶反映后,初晶和(+)共晶各占一半,求该合金的成分。该合金属于过共晶,设合金成分为X,W/
12、 W(+)% = 1 = (95-X)/(X-75)% 2X (%)= 170 X% = 85% 2、已知A组元(熔点600)与B组元(熔点500)在液态无限互溶,在300时,含40%B的液态合金发生共晶反映。在固态时,A在B中最大溶解度为30%,室温时为10%,但B在固态和室温时均不溶于A,试作出该A-B合金相图,并分析含20%A,45%A,80%A合金的结晶过程。共晶反映式:L40%B=(300)(A+30%A)(a)20%A 匀晶+二次析出 L L+A(b)45%A,过共晶,匀晶,共晶,二次析出L L+(A+)+A+(A+)(c)80A% ,亚共晶,匀晶,共晶L L+AA+(A+)A+(
13、A+)交作业时间:习题五 铁碳相图一、 名词解释同素异晶转变 珠光体 莱氏体二、 填空题1、珠光体的本质是( F和Fe3C的呈片层状的机械混合物)。2、Fe3C的本质是(Fe和C组成的一种复杂间隙相化合物)。3、铁素体F的晶体结构为(BCC),奥氏体A的晶体结构为( FCC)。4、共析成分的铁碳合金室温平衡组织是(P),其组成相为(F+Fe3C)。5、在铁碳合金室温平衡组织中,含Fe3C最多的合金成分为(2.11%C ),含Le最多的合金成分为( 4.3% ),含Fe3C最多的合金成分为( 0.0218% )。6、含碳量大于0.77%的铁碳合金从1148冷却至727时,将从奥氏体中析出( Fe
14、3C),其分布特性为( 网状)。7、在缓慢冷却条件下,含碳0.8%的钢比含碳1.2%的钢硬度(低),强度(高)。8、在实际生产中,若将钢热锻或热轧时,必须把钢加热到( 单相A)状态。三、 是非题(对的的画“”,错误的画“”)1、20钢比T12钢的含碳量要高。( )2、Fe3C和Fe3C的形态与晶体结构都不相同。( )3、在退火状态,45钢比20钢的硬度和强度都高。( )4、在铁碳合金平衡结晶过程中,只有成分为4.3%的铁碳合金才发生共晶反映。( )。5、在铁碳合金中,只有过共析钢的平衡组织中才有二次渗碳体存在。()四、 选择题1、 奥氏体是( a )a.碳在-Fe中的间隙固溶体 b. 碳在-F
15、e中的间隙固溶体c.碳在-Fe铁中的有限固溶体。2、珠光体是一种( b )a.单相固溶体 b.两相混合物 c.Fe与C的化合物3、T10钢的平均含碳量为( b )a.0.1% b.1.0% c.10%4、铁素体的力学性能( c )a.强度高、塑性好、硬度低 b. 强度低、塑性差、硬度低c.强度低、塑性好、硬度低5、下列能进行锻造的铁碳合金是( a )a. 亚共析钢 b.共晶白口铁 c.亚共晶白口铁五、依据铁碳相图分析产生下列现象的因素:(1)含碳量为1.0%的钢比含碳量为0.5%的钢硬度高。钢的硬度取决于渗碳体的含量,钢的含碳量越高,渗碳体含量越多,硬度越高。因此,1.0%C的钢渗碳体含量高,
16、硬度高。(2)在室温下,含碳量0.8%的钢的强度比含碳量1.2%的钢高。钢的强度是受钢的组织形态影响的,退火状态的钢,珠光体含量越高,强度越高,0.8%C的钢,100%为珠光体组织,而1.2%C钢则出现了网状渗碳体,强度减少。(3)在1100,含碳为0.4%的钢能进行锻造,而含碳为4.0%的白口铁不能进行锻造。0.4%C的碳钢1100处在单相A区,A是FCC的固溶体,塑性好,适合锻造。而4.0%C的铸铁,1100重要为莱氏体组织,是共晶组织,脆而硬,不适合于锻造这种塑性加工。六、默画铁碳相图,标注重要的温度和成分。标注室温组织。标注锻造、铸造和热解决温度区间。七、杠杆定理计算计算45、T8、T
17、12三种钢,室温下组织组成物和相的相对量?序号钢号平衡组织相计算组织的杠杆计算相的杠杆0145F+PF,Fe3C02T8PF,Fe3C03T12P+ Fe3CF,Fe3C45钢:室温下:组织:F+PW P% = (0.45-0)/(0.77-0)% = 58% WF% = (100-58)%=42%相:F,Fe3CWF% = (6.69-0.45)/(6.69-0)% = 93% WFe3C% = (100-93)%= 7%T8钢:室温下组织:P = 100%相:F,Fe3CWF%= (6.69-0.8)/(6.69-0.02)% = 5.89/6.67% = 88%WFe3C=(100-88
18、)%= 12%T12钢室温下组织:P+ Fe3CWp% = (6.69-1.2)/(6.69-0.77)% = 5.49/5.92% = 93%WFe3C%=(100-93)% = 7%相:F,Fe3CWF%=(6.69-1.2)/(6.69-0)%=5.49/6.69%=82%WFe3C%=(100-82)%=18%(2) 用显微镜观测某亚共析钢,估计其中珠光体含量为80%,则此钢的含碳量为多少?设:钢的含碳量为X%,杠杆设立:WP%=80%=(X-0.02)(0.77-0.02)% X%=62% 应当为60号钢。八、填表(1)钢号类别含碳量应用举例Q235普通结构钢0.1-0.2建筑结构用
19、钢15优质碳素结构钢0.15桥梁,容器罐,水箱45优质碳素结构钢0.45车床主轴65优质碳素结构钢0.65弹簧,裁纸刀T8碳素工具钢0.8手动工具,如手工锯条T12碳素工具钢1.2手动工具,如锉刀填表(2)零件名称选择材料牌号手工锯条T8,碳素工具钢普通螺钉Q235,普通碳素结构钢车床主轴45,优质碳素结构钢交作业时间:习题六 钢的热解决一、 名词解释临界冷却速度 ;过冷奥氏体、残余奥氏体,马氏体,贝氏体、淬透性、淬硬性、调质解决;回火索氏体,索氏体二、 填空题1、在过冷奥氏体等温转变产物中,珠光体与屈氏体的重要相同点是(都是由F和Fe3C组成的机械混合物)不同点是(T的片层间距比P细小,因而
20、T的硬度,强度比珠光体高)。2、马氏体的显微组织形态重要有(板条状)和(针状)两种,其中(板条状)韧性好。3、钢的淬透性越高,则C曲线的位置越(右移),说明临界冷却速度越(小)。4、钢的热解决工艺是由(加热)(保温)(冷却)三阶段组成,一般来讲,它不改变零件的(形状),但改变其(组织与性能)。5、运用铁碳相图拟定钢完全退火的正常温度范围是(Ac3以上30-50),它适合于( 亚共析)钢。6、球化退火的重要目的是( 使P中的Fe3C球化,减少硬度,便于加工 ),它适合于(高碳钢/过共析)钢。7、钢的正常淬火温度,亚共析钢是( Ac3以上30-50),过共析钢是( Ac1以上30-50 )。8、钢
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