1、附錄 A :機械制造基礎習題集參考答案第一篇工程材料習題集一.名詞解釋題間隙固溶體：溶質原子分布于溶劑的晶格間隙中所形成的固溶體。再結晶：金屬發生重新形核和長大而不改變其晶格類型的結晶過程。淬透性：鋼淬火時獲得馬氏體的能力。枝晶偏析：金屬結晶后晶粒內部的成分不均勻現象。時效強化：固溶處理后鋁合金的強度和硬度隨時間變化而發生顯著提高的現象。同素異構性：同一金屬在不同溫度下具有不同晶格類型的現象。臨界冷卻速度：鋼淬火時獲得完全馬氏體的最低冷卻速度。熱硬性：指金屬材料在高溫下保持高硬度的能力。二次硬化：淬火鋼在回火時硬度提高的現象。共晶轉變：指具有一定成分的液態合金，在一定溫度下，同時結晶出兩種不同

2、的固相的轉變。比重偏析：因初晶相與剩余液相比重不同而造成的成分偏析。置換固溶體：溶質原子溶入溶質晶格并占據溶質晶格位置所形成的固溶體。變質處理：在金屬澆注前添加變質劑來改變晶粒的形狀或大小的處理方法。晶體的各向異性：晶體在不同方向具有不同性能的現象。固溶強化：因溶質原子溶入而使固溶體的強度和硬度升高的現象。形變強化：隨著塑性變形程度的增加，金屬的強度、硬度提高，而塑性、韌性下降的現象。殘余奧氏體：指淬火后尚未轉變，被迫保留下來的奧氏體。調質處理：指淬火及高溫回火的熱處理工藝。淬硬性：鋼淬火時的硬化能力。過冷奧氏體：將鋼奧氏體化后冷卻至A溫度之下尚未分解的奧氏體。本質晶粒度：指奧氏體晶粒的長大傾

3、向。C曲線：過冷奧氏體的等溫冷卻轉變曲線。CCT線：過冷奧氏體的連續冷卻轉變曲線。馬氏體：含碳過飽和的a固溶體。熱塑性塑料：加熱時軟化融融，冷卻又變硬，并可反復進行的塑料。熱固性塑料：首次加熱時軟化并發生交連反應形成網狀結構，再加熱時不軟化的塑料。回火穩定性：鋼在回火時抵抗硬度下降的能力。可逆回火脆性：又稱第二類回火脆性，發生的溫度在 400650C,當重新加熱脆性消失后，應 迅速冷卻，不能在 400650c區間長時間停留或緩冷，否則會再次發生催化現象。過冷度：金屬的理論結晶溫度與實際結晶溫度之差。五.簡答題.某過共析鋼工件因終鍛溫度過高，其組織中出現了網狀滲碳體，對工件的機性有何影響？采用何

4、種工藝可將之削除.答：某過共析鋼工件因終鍛溫度過高，其組織中出現了網狀滲碳體，將使工件的強度下降，力學性能變壞。可以采用正火的熱處理方法來消除。.某T12鋼工件退火時，誤當作45鋼而進行了完全退火，其組織和性能會發生什么變化，因該工件切削加工困難，應采用什么熱處理工藝來改善之.答：某T12鋼工件退火時，誤當作45鋼而進行了完全退火，其組織中出現了網狀 滲碳體，將使工件的強度下降，力學性能變壞。可以采用正火的熱處理方法來消除。.試說明淬火鋼中出現殘余奧氏體的原因是什么，對其性能有何影響，采用什么工藝能將之消除.答：淬火鋼中出現殘余奧氏體的原因是：馬氏體轉變是在一定溫度范圍內（Ms-Mf）,連續冷

5、卻的任何停頓和減慢，都增大奧氏體的穩定性和殘余奧氏體的量；另外馬氏體形成時體積膨脹，對未轉變的奧氏體構成大的壓應力，也使馬氏體轉變不能進行到底，而總要保留一部分不能轉變的（殘余）奧氏體。殘余奧氏體存在馬氏體之間可改善鋼的韌性。采用回火工藝能將之消除。.試說明為什么亞共析鋼必須進行完全淬火，而過共析鋼則只能進行不完全淬火.答：亞共析鋼必須在 Ac3+30-50 C加熱，進行完全淬火，并使淬火組織中保留一 定數量的細小彌散碳化物顆粒，以提高其耐磨性。而過共析鋼加熱到 Ac1+30-50C進行不完全淬火，其原因在于：若碳化物完全熔入奧氏體中，馬氏 體中將出現過多的殘余奧氏體，從而會造成多方面的害處，

6、例如：碳含量過高， 淬火后全部形成片狀馬氏體，脆性增加，且奧氏體增加，硬度下降；組織中會失去硬而耐磨的碳化物顆粒，令耐磨性降低等；而且淬火后會得到粗針狀馬氏體，顯微裂紋增多，令鋼的脆性增大；同時會令淬火應力增大，加大工件變形開裂傾向。.高碳高合金鋼工件淬火時極易開裂，采取什么措施可有效防止其開裂 ？答：（1）合理設計零件結構;(2)淬火前進行退火或正火，以細化晶粒并使組織均勻化，減少淬火產生的內應力；(3)淬火加熱時嚴格控制加熱溫度，防止過熱使奧氏體晶粒粗化，同時也可減少淬火時的熱應力；(4)采用適當的冷卻方法；(5)淬火后及時回火，以消除應力，提高工件的韌性。.確定下列工件的退火工藝，并說明

7、其原因：(1)冷軋15鋼鋼板要求降低硬度.(2) 正火態的T12鋼鋼坯要求改善其切削加工性.(3)鍛造過熱的60鋼鍛坯要求細化 晶粒.答：(1)完全退火；(2)球化退火；(3)等溫退火。.某40MnB鋼主軸，要求整體有足夠的韌性，表面要求有較高的硬度和耐磨性，采 用何種熱處理工藝可滿足要求 ？簡述理由.答：采用正火、調質(預備熱處理)，以及淬火+低溫回火(最終熱處理)。(1)正火：主要為了消除毛坯的鍛造應力，降低硬度以改善切削加工性，同時也均勻組織，細化晶粒，為以后的熱處理做組織準備。(2)調質：主要使主軸具有高的綜合力學性能。(3)淬火+低溫回火：提高表面的硬度和耐磨性，而心部具有足夠的韌性

8、，其中低溫回火的作用是消除淬火應力及減少脆性。.金屬晶粒大小對金屬的性能有何影響 ？說明鑄造時細化晶粒的方法及其原理 . 答：金屬晶粒越細，金屬的強度越高，塑性和韌性也越好，反之力學性能越差。鑄造時細化晶粒的方法有：(1)增加過冷度：當過冷度增大時，液態金屬的結晶能力增強，形核率可 大大增加，而長大速度增加較少，因而可使晶粒細化。(2)變質處理：在液態金屬結晶前，加入一些細小的變質劑，使金屬結晶 時形核率N增加，因而可使晶粒細化。(3)振動處理：在金屬結晶時，對液態金屬附加機械振動、超聲波振動或 電磁振動等措施使已生長的晶粒因破碎而細化，同時破碎的晶粒尖端也起凈核 作用，增加了形核率，使晶粒細

9、化。.T12鋼工件經正常淬火后其表面硬度比 60鋼低的原因是什么？如何進一步提 高其硬度？答：原因是：淬火加熱溫度過低、保溫時間不足、冷卻速度過低、工件表面脫 碳或預先熱處理不當等。進一步提高其硬度的方法是將工件退火或正火后重新進行淬火。.畫出Fe-Fe3C相圖，注明各相區的相名稱，指出奧氏體和鐵素體的溶解度 曲線.答：奧氏體和鐵素體的溶解度曲線分別是：ES線、PQ線。.示意畫出鋼的C曲線，并在C曲線上畫出等溫淬火和分級淬火的冷卻工藝曲線.比較20鋼和T10鋼的退火，正火，淬火組織的異同.答：退火：20鋼：奧氏體T10 鋼：珠光體正火：20鋼：奧氏體T10 鋼：珠光體淬火：20鋼：馬氏體T10

10、鋼：馬氏體.現有下列零件及可供選擇的材料，給各零件選擇合適的材料，并選擇合適的最終熱處理方法(或使用狀態).零件名稱：自行車架，連桿螺栓，車廂板簧，滑動 軸承，變速齒輪，機床床身，柴油機曲軸.可選材料:60Si2Mn,ZQSn6-6-3,QT600-2,T12A,40Cr,HT200,16Mn,20CrMnTi.答：自行車架：16Mn 焊接連桿螺栓：40Cr最終熱處理方法：調質；車廂板簧：60Si2Mn最終熱處理方法：淬火+中溫回火；滑動軸承：ZQSn6-6-3使用狀態：鑄造；變速齒輪：20CrMnTi最終熱處理方法：滲碳后淬火、低溫回火；機床床身：HT200 最終熱處理方法：去應力退火；柴油

11、機曲軸：QT600-2最終熱處理方法：等溫淬火。.有一傳動軸(最大直徑小20mm及中等交變拉壓載荷作用要求沿截面性能均 勻一致，(1)選擇合適的材料,(2)編制簡明工藝路線,(3)說明各熱處理工藝的主 要作用:(4)指出最終組織.可供選擇材料：16Mn,20CrMnTi,45,40Cr,40CrNiMo,T12 ,“ 6“，“ 5答：(1)選用 20CrMnTi(2)簡明工藝路線：備料”鍛造“正火”機械加工“滲碳-淬火、低溫回火f機械加工。(3)熱處理工藝的主要作用如下:正火：主要為了消除毛坯的鍛造應力，降低硬度以改善切削加工性， 同時也均勻組織，細化晶粒，為以后的熱處理做組織準備。滲碳：為了

12、保證傳動軸表層的含碳量及滲碳層深度的要求。淬火+低溫回火：提高表面的硬度和耐磨性，而心部具有足夠的韌性， 其中低溫回火的作用是消除淬火應力及減少脆性。.常見的合金結構鋼有哪些？寫出其牌號，說明其一般使用時的熱處理狀態 (即 最終熱處理)和用途。答：常見的合金結構鋼有：(1)低合金高強度結構鋼：其中 Q345是最常用的低合金高強度結構鋼，一 般不進行熱處理，廣泛用于制造橋梁、船舶、車輛、鍋爐、壓力容器、起重機 械等鋼結構件。(2)合金滲碳鋼：20CrMnTi是最常用的合金滲碳鋼，一般是滲碳后淬火、 低溫回火，用來工作中承受較強烈的沖擊作用和磨損條件下的滲碳零件。(3)合金調質鋼：40Cr是最常用

13、的合金調質鋼，其熱處理工藝是調質，用 來制造一些受力復雜的重要零件，如機床的主軸等。(4)合金彈簧鋼：常用的合金彈簧鋼的牌號有60Si2Mn、60Si2CrVA和50CrVA,熱成形彈簧鋼進行淬火、中溫回火，冷成形彈簧鋼只需進行依次去應 力退火，合金彈簧鋼主要用語制造各種彈性元件，如制作汽車的減震板彈簧等。(5)滾動軸承鋼：目前應用最多的有：GCr15主要用于中小型滾動軸承；GCr15SiMn主要用于較大的滾動軸承，滾動軸承鋼的熱處理包括預備熱處理(球 化退火)和最終熱處理(淬火 +低溫回火)。材料成型基礎習題集一.解釋名詞.開放式澆注系統：內澆口的總截面積大于直澆口的截面積的澆注系統。合金

14、在直澆口中不停留而直接進入鑄型的澆注系統。該澆注系統流動性好，但缺 乏擋渣作用。.封閉式澆注系統：內澆口的總截面積小于直澆口的截面積的澆注系統。直澆 口被合金灌滿而使渣漂浮在上部，具有較好的擋渣作用，但影響合金的流動 性。.順序凝固原則：通過合理設置冒口和冷鐵，使鑄件實現遠離冒口的部位先凝 固，冒口最后凝固的凝固方式。.同時凝固原則：通過設置冷鐵和補貼使鑄件各部分能夠在同一時間凝固的凝 固方式。.孕育處理：在澆注前往鐵水中投加少量硅鐵、硅鈣合金等作孕育劑，使鐵水 內產生大量均勻分布的晶核，使石墨片及基體組織得到細化。.可鍛鑄鐵：是白口鑄鐵通過石墨化退火，使滲碳體分解而獲得團絮狀石墨的 鑄鐵。.

15、冒口：是在鑄型內儲存供補縮鑄件用熔融金屬的空腔。.熔模鑄造：用易熔材料如蠟料制成模樣，在模樣上包覆若干層耐火涂料，制 成型殼，熔出模樣后經高溫焙燒，然后進行澆注的鑄造方法。.離心鑄造：使熔融金屬澆入繞水平軸、傾斜軸或立軸旋轉的鑄型，在慣性力 的作用下，凝固成形的鑄件軸線與旋轉鑄型軸線重合的鑄造方法。.鍛造比：即鍛造時變形程度的一種表示方法，通常用變形前后的截面比、長度比或高度比來表示。.胎模鍛造：是在自由鍛設備上使用可移動模具生產模鍛件的一種鍛造方法。.拉深系數：指板料拉深時的變形程度，用 m=d/D表示，其中d為拉深后的工件直徑，D為坯料直徑。.熔合比：熔化焊時，母材加上填充金屬一起形成焊縫

16、，母材占焊縫的比例叫熔合比。.焊縫成形系數：熔焊時，在單道焊縫橫截面上焊縫寬度（B）與焊縫計算厚度（H）的比值（小=B/H）。.望弧焊：是以量氣作為保護氣體的氣體保護電弧焊。.電渣焊：是利用電流通過液體熔渣產生的電阻熱做為熱源，將工件和填充金屬熔合成焊縫的垂直位置的焊接方法。.點焊：是利用柱狀電極在兩塊搭接工件接觸面之間形成焊點而將工件焊在一起的焊接方法。.冷裂紋敏感系數：依據鋼材板厚、焊縫含氫量等重要因素對焊接熱影響區淬硬性的影響程度。順便推薦一本我近期看過的覺得不錯的書此時此刻相愛的能力。集中談論愛情的，卻又不僅僅只涉及愛情，更能讓人看透很多人際交往中的真相，明白一 些生活的實質。書的作者是個男的，感覺他是個有趣的人，不毒舌，也不迎合， 常擺出一副“你喜不