精品文檔機械工程材料練習題第一章 工程材料的力學性能1.畫出低碳鋼力伸長曲線，并簡述拉伸變形的幾個階段。2.有一鋼試樣，其直徑為10mm，標距長度為50mm，當拉伸力達到18840N時試樣產生屈服現象；拉伸力加至36110N時，試樣產生頸縮現象，然后被拉斷；拉斷后標距長度為73mm，斷裂處直徑為6.7mm，求試樣的屈服強度、抗拉強度、伸長率和斷面收縮率。3 區分下列各組常用機械性能指標的物理意義（1）s 和b ； （2）d和ak；（3）HB和HRC。4有一碳鋼制支架剛性不足，有人要用熱處理強化方法；有人要另選合金鋼；有人要改變零件的截面形狀來解決。哪種方法合理？為什么？第二章 工程材料的基本知識第一部分 金屬的晶體結構與純金屬的結晶1.常見的金屬晶體結構有哪幾種？-Fe 、- Fe 、Al 、Cu 、Ni 、 Pb 、 Cr 、 V 、Mg、Zn 各屬何種晶體結構，分別指出其配位數、致密度、晶胞原子數、晶胞原子半徑。2.配位數和致密度可以用來說明哪些問題？3.晶面指數和晶向指數有什么不同？4.為何單晶體具有各向異性，而多晶體在一般情況下不顯示出各向異性？5.過冷度與冷卻速度有何關系？它對金屬結晶過程有何影響？對鑄件晶粒大小有何影響？6.金屬結晶的基本規律是什么？晶核的形成率和成長率受到哪些因素的影響？7.在鑄造生產中，采用哪些措施控制晶粒大小？在生產中如何應用變質處理？第二部分 合金的相結構與合金的結晶1指出下列名詞的主要區別：1）置換固溶體與間隙固溶體；2）相組成物與組織組成物；2試述固溶強化、加工硬化和彌散強化的強化原理,并說明三者的區別.3固溶體和金屬間化合物在結構和性能上有什么主要差別？4. 何謂共晶反應、包晶反應和共析反應?試比較這三種反應的異同點.5二元合金相圖表達了合金的哪些關系？6. 已知A（熔點 600）與B(500) 在液態無限互溶；在固態 300時A溶于 B 的最大溶解度為 30% ，室溫時為10%，但B不溶于A；在 300時，含 40% B 的液態合金發生共晶反應?，F要求：1）作出A-B 合金相圖；2）分析 20% A,45%A,80%A 等合金的結晶過程，并確定室溫下的組織組成物和相組成物的相對量。7某合金相圖如圖所示。1）試標注空白區域中存在相的名稱；2）指出此相圖包括哪幾種轉變類型；3）說明合金的平衡結晶過程及室溫下的顯微組織。8有形狀、尺寸相同的兩個 Cu-Ni 合金鑄件，一個含 90% Ni ，另一個含 50% Ni,鑄后自然冷卻，問哪個鑄件的偏析較嚴重？第三部分 鐵碳合金1試畫出純鐵的結晶冷卻曲線和晶體結構變化圖。2為什么-Fe 和- Fe 的比容不同？一塊質量一定的鐵發生（-Fe -Fe ）轉變時，其體積如何變化？3.何謂鐵素體（F）,奧氏體（A），滲碳體（Fe3C），珠光體（P）,萊氏體（Ld）？它們的結構、組織形態、性能等各有何特點？4.Fe-Fe3C合金相圖有何作用？在生產實踐中有何指導意義？又有何局限性？5.畫出 Fe-Fe3C 相圖，指出圖中 S 、C 、E 、P、N 、G 及 GS 、SE 、PQ 、PSK 各點、線的意義，并標出各相區的相組成物和組織組成物。6.簡述 Fe-Fe3C 相圖中三個基本反應：包晶反應,共晶反應及共析反應，寫出反應式，標出含碳量及溫度。7.亞共析鋼、共析鋼和過共析鋼的組織有何特點和異同點。8.分析含碳量分別為 0.20% 、 0.60% 、 0.80% 、 1.0% 的鐵碳合金從液態緩冷至室溫時的結晶過程和室溫組織.9指出下列名詞的主要區別：一次滲碳體、二次滲碳體、三次滲碳體、共晶滲碳體與共析滲碳體10根據 Fe-Fe3C 相圖，計算：1）室溫下，含碳 0.6% 的鋼中珠光體和鐵素體各占多少；2）室溫下，含碳 1.2% 的鋼中珠光體和二次滲碳體各占多少；3）鐵碳合金中，二次滲碳體和三次滲碳體的最大百分含量。11某工廠倉庫積壓了許多碳鋼（退火狀態），由于鋼材混雜，不知道鋼的化學成分，現找出其中一根，經金相分析后，發現其組織為珠光體+鐵素體，其中鐵素體占 80% ，問此鋼材的含碳量大約是多少？12對某退火碳素鋼進行金相分析，其組織的相組成物為鐵素體+滲碳體（粒狀），其中滲碳體占 18% ，問此碳鋼的含碳量大約是多少？13對某退火碳素鋼進行金相分析，其組織為珠光體+滲碳體（網狀），其中珠光體占 93% ，問此碳鋼的含碳量大約為多少？14根據 Fe-Fe3C 相圖，說明產生下列現象的原因：1）含碳量為 1.0% 的鋼比含碳量為 0.5% 的鋼硬度高；2）在室溫下，含碳 0.8% 的鋼其強度比含碳 1.2% 的鋼高；3）在 1100，含碳 0.4% 的鋼能進行鍛造，含碳 4.0% 的生鐵不能鍛造；4）綁軋物件一般用鐵絲（鍍鋅低碳鋼絲），而起重機吊重物卻用鋼絲繩（用 60 、 65 、 70 、 75 等鋼制成）；5）鉗工鋸 T8 ， T10,T12 等鋼料時比鋸 10,20 鋼費力，鋸條容易磨鈍；6）鋼適宜于通過壓力加工成形，而鑄鐵適宜于通過鑄造成形。第三章 金屬的塑性變形與再結晶1產生加工硬化的原因是什么？加工硬化在金屬加工中有什么利弊？2劃分冷加工和熱加工的主要條件是什么？答：主要是再結晶溫度。在再結晶溫度以下進行的壓力加工為冷加工，產生加工硬化現象；反之為熱加工，產生的加工硬化現象被再結晶所消除。3為什么細晶粒鋼強度高，塑性，韌性也好？4金屬經冷塑性變形后，組織和性能發生什么變化？ 5分析加工硬化對金屬材料的強化作用？6已知金屬鎢、鐵、鉛、錫的熔點分別為3380、1538、327、232，試計算這些金屬的最低再結晶溫度，并分析鎢和鐵在1100下的加工、鉛和錫在室溫（20）下的加工各為何種加工？7在制造齒輪時，有時采用噴丸法（即將金屬丸噴射到零件表面上）使齒面得以強化。試分析強化原因。答：高速金屬丸噴射到零件表面上，使工件表面層產生塑性變形，形成一定厚度的加工硬化層，使齒面的強度、硬度升高。第四章 鋼 的 熱 處 理1.指出 A1、A3、Acm； AC1、AC3、 Accm ； Ar1、Ar3、Arcm 各臨界點的意義。2.珠光體類型組織有哪幾種？它們在形成條件、組織形態和性能方面有何特點？3.馬氏體組織有哪幾種基本類型？它們在組織形態、性能有何特點？馬氏體的硬度與含碳量關系如何？4.何謂等溫冷卻及連續冷卻？試繪出奧氏體這兩種冷卻方式的示意圖。5.試比較共析碳鋼過冷奧氏體等溫轉變曲線與連續轉變曲線的異同點。6.淬火臨界冷卻速度 Vk 的大小受哪些因素影響？它與鋼的淬透性有何關系？7.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可得到如下組織：珠光體，索氏體，屈氏體，上貝氏體，下貝氏體，屈氏體+馬氏體，馬氏體+少量殘余奧氏體；在C曲線上描出工藝曲線示意圖。8.何謂球化退火？為什么過共析鋼必須采用球化退火而不采用完全退火？9.確定下列鋼件的退火方法，并指出退火目的及退火后的組織：1）經冷軋后的15鋼鋼板，要求降低硬度；2）ZG35的鑄造齒輪3）鍛造過熱后的60鋼鍛坯；4）具有片狀滲碳體的T12鋼坯；10.正火與退火的主要區別是什么？生產中應如何選擇正火及退火？11.指出下列零件的鍛造毛坯進行正火的主要目的及正火后的顯微組織：（1）20鋼齒輪 （2）45鋼小軸 （3）T12鋼銼刀12.一批45鋼試樣（尺寸15*10mm），因其組織、晶粒大小不均勻，需采用退火處理。擬采用以下幾種退火工藝；（1）緩慢加熱至700，保溫足夠時間，隨爐冷卻至室溫；（2）緩慢加熱至840，保溫足夠時間，隨爐冷卻至室溫；（3）緩慢加熱至1100，保溫足夠時間，隨爐冷卻至室溫； 問上述三種工藝各得到何種組織？若要得到大小均勻的細小晶粒，選何種工藝最合適？13.亞共析碳鋼及過共析碳鋼淬火加熱溫度應如何選擇？試從獲得的組織及性能等方面加以說明。14.常用的淬火方法有哪幾種？說明它們的主要特點及其應用范圍。15.說明45鋼試樣（10mm）經下列溫度加熱、保溫并在水中冷卻得到的室溫組織：700，760，840，1100。16.有兩個含碳量為1.2%的碳鋼薄試樣，分別加熱到780和860并保溫相同時間，使之達到平衡狀態，然后以大于VK的冷卻速度至室溫。試問：（1）哪個溫度加熱淬火后馬氏體晶粒較粗大？（2）哪個溫度加熱淬火后馬氏體含碳量較多？（3）哪個溫度加熱淬火后殘余奧氏體較多？（4）哪個溫度加熱淬火后未溶碳化物較少？（5）你認為哪個溫度加熱淬火后合適？為什么？17.指出下列工件的淬火及回火溫度，并說明其回火后獲得的組織和大致的硬度：（1）45鋼小軸（要求綜合機械性能）；（2）60鋼彈簧；（3）T12鋼銼刀。18.淬透性與淬硬層深度兩者有何聯系和區別？影響鋼淬透性的因素有哪些？影響鋼制零件淬硬層深度的因素有哪些？19.怎樣表示鋼的淬透性值。20.回火的目的是什么？常用的回火操作有哪幾種？指出各種回火操作得到的組織、性能及其應用范圍。21.表面淬火的目的是什么？常用的表面淬火方法有哪幾種？比較它們的優缺點及應用范圍。并說明表面淬火前應采用何種預先熱處理。22.化學熱處理包括哪幾個基本過程？常用的化學熱處理方法有哪幾種？23.試述一般滲碳件的工藝路線。24.擬用T10制造形狀簡單的車刀，工藝路線為：鍛造熱處理機加工熱處理磨加工（1） 試寫出各熱處理工序的名稱并指出各熱處理工序的作用；（2） 指出最終熱處理后的顯微組織及大致硬度；（3） 制定最終熱處理工藝規定（溫度、冷卻介質）25.選擇下列零件的熱處理方法，并編寫簡明的工藝路線（各零件均選用鍛造毛坯，并且鋼材具有足夠的淬透性）：（1）某機床變速箱齒輪（模數m=4），要求齒面耐磨，心部強度和韌性要求不高，材料選用45鋼；（2）某機床主軸，要求有良好的綜合機械性能，軸徑部分要求耐磨（HRC 50-55），材料選用45鋼；（3）鏜床鏜桿，在重載荷下工作，精度要求極高，并在滑動軸承中運轉，要求鏜桿表面有極高的硬度，心部有較高的綜合機械性能，材料選用38CrMoALA。26.某型號柴油機的凸輪軸，要求凸輪表面有高的硬度（HRC50），而心部具有良好的韌性（Ak40J），原采用45鋼調質處理再在凸輪表面進行高頻淬火，最后低溫回火，現因工廠庫存的45鋼已用完，只剩15鋼，擬用15鋼代替。試說明：（1）原45鋼各熱處理工序的作用；（2）改用15鋼后，應按原熱處理工序進行能否滿足性能要求？為什么？（3）改用15鋼后，為達到所要求的性能，在心部強度足夠的前提下采用何種熱處理工藝？27.有甲、乙兩種鋼，同時加熱至 1150 ，保溫兩小時，經金相顯微組織檢查，甲鋼奧氏體晶粒度為 3 級，乙鋼為 6 級。由此能否得出結論：甲鋼是本質粗晶粒鋼，而乙鋼是本質細晶粒鋼？28.鋼獲得馬氏體組織的條件是什么？與鋼的珠光體相變及貝氏體相變比較，馬氏體相變有何特點？29.說明共析鋼 C 曲線各個區,各條線的物理意義，并指出影響 C 曲線形狀和位置的主要因素。第五章 金屬材料1下列牌號是何材料？說明其符號、數字所代表的意義、常用的熱處理方法及使用狀態下的顯微組織：Q235、Q345（16Mn）、45、 60、15Mn、 65Mn、Tl2、20Cr、20CrMnTi、 40Cr、40CrNiMo、60Si2Mn、GCrl5、9SiCr、W18Cr4V、1Cr18Ni9Ti、3Cr13、ZGMn13、38CrMoAlA、CrWMn、Cr12MoV、5CrMnMo2 直徑為25mm的40CrNiMo棒料毛坯，經正火處理后硬度高很難切削加工，這是什么原因？試設計一個最簡單的熱處理方法以提高其機械加工性能。3 汽車、拖拉機變速箱齒輪和汽車后橋齒輪多半用滲碳鋼制造，而機床變速箱齒輪又多半用中碳（合金）鋼制造，試分析原因何在？4 在材料庫中存有：40MnB、GCr15、T13、60Si2Mn?，F在要制作銼刀、齒輪、滾動軸承、彈簧，試選用材料，并說明應采用何種熱處理方法及使用狀態下的顯微組織。5W18Cr4V鋼所制的刃具（如銑刀）的生產工藝路線為：下料多次鍛造等溫球化退火機械加工最終熱處理噴砂磨削加工產品檢驗。 （1）為什么對鋼W18Cr4V下料后必須鍛造？（2）鍛后為什么要等溫球化退火？ （3）采用的最終熱處理是什么？有何特點？為什么？（4）寫出最終熱處理后的組織。6. 車床主軸在軸頸部位的硬度為5658HRC，其余地方為2024HRC。其加工工藝路線為：鍛造正火粗加工調質精加工軸頸表面淬火低溫回火磨削加工。試說明：（1）主軸應采用何種材料？（2）指出以上四種不同熱處理工序的目的和作用。（3）軸頸表面組織和其余地方的組織是什么？7要使球墨鑄鐵分別得到珠光體、鐵素體和貝氏體的基體組織，熱處理工藝上如何控制？依據是什么？8.化學成分和冷卻速度對鑄鐵石墨化和基體組織有何影響？9.試述石墨形態對鑄鐵性能的影響。10.下列牌號各表示什么材料?牌號中的數字