项目一-金属材料的性能分析.doc

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一、选择题
1.表示金属材料屈服强度的符号是（ ）。
  A.σe B.σs C.σb D.σ-1
2.表示金属材料弹性极限的符号是（ ）。
  A.σe B.σs C.σb D.σ-1
3.在测量薄片工件的硬度时，常用的硬度测试方法的表示符号是（ ）。
  A.HB B.HR C.HV D.HS
4.金属材料在载荷作用下抵抗变形和破坏的能力叫（ ）。
  A.强度 B.硬度 C.塑性 D.弹性

二、填空
1.金属材料的机械性能是指在载荷作用下其抵抗（ ）或（ ）的能力。
2.金属塑性的指标主要有（ ）和（ ）两种。
3.低碳钢拉伸试验的过程可以分为弹性变形、（ ）和（ ）三个阶段。
4.常用测定硬度的方法有（ ）、（ ）和维氏硬度测试法。
5.疲劳强度是表示材料经（ ）作用而（ ）的最大应力值。

三、是非题
1.用布氏硬度测量硬度时，压头为钢球，用符号HBS表示。
2.用布氏硬度测量硬度时，压头为硬质合金球，用符号HBW表示。
3.金属材料的机械性能可以理解为金属材料的失效抗力。
4. 疲劳强度是表示在冲击载荷作用下而不致引起断裂的最大应力。
5. 渗碳件经淬火处理后用HB硬度计测量表层硬度 。
6. 受冲击载荷作用的工件，考虑机械性能的指标主要是疲劳强度。
7. 衡量材料的塑性的指标主要有伸长率和冲击韧性。
8. 冲击韧性是指金属材料在载荷作用下抵抗破坏的能力。

四、简答题
1. σS和σ0.2的含义是什么？有何异同？其值大小对材料的冷变形性能和使用性能有什么影响？

2.什么叫缩颈现象拉伸试验时,如果试棒不出现缩颈现象,是否就意味着这种材料没有发生塑性变形？

3.有一钢制圆棒,承受7000N的拉伸载荷而未产生塑性变形,但此时的应变值不大于0.001mm/mm.问该圆棒的截面积最小应是多少？其屈服强度最低是多少？
[提示:可根据关系式σe=Eεe进行计算.]

4.在车床上车削长轴,采用两顶尖装夹,车削后总是发现轴的两端直径小而中间直径大.试分析产生这种现象的原因,并提出消除这种现象的方法.

5.在镗孔中,由于镗杆变形的原因,使镗孔后孔的尺寸总是小于预定的尺寸.已知镗杆是用中碳钢制成的,且镗削后镗杆并未发现变形,试说明:
(1)这一现象是因镗杆的何种机械性能不足所引起的;
(2)改用高碳钢或经热处理强化的合金钢制造同一尺寸的镗杆,是否可以避免上述现象;
(3)是否可改用灰铸铁或球墨铸铁来制造这根镗杆 并说明理由.

6.金属材料的弹性变形和塑性变形各有何特点 当金属材料处于塑性变形形状时,有无弹性变形 当处于弹性变形状态时,有无塑性变形？

7.某种钢材的抗拉强度是550MPa,制成截面尺寸为19mm×31mm的棒料,拉断时的载荷为25×104N,断面尺寸为12.5mm×20mm.问:
(1)该棒料能承受的最大载荷是多少？
(2)断裂前的最大条件应力和真实应力各为多少？

8. 说明下列机械性能指标符合所表示的意思：σS、σ0.2、HRC、σ-1、σb、δ5、HBS、akv。

项目二 钢的热处理
钢的热处理习题
1．T8钢加热到 ，温后水冷能获得细小马氏体和残余奥氏体。
2．45钢加热到和之间保温，奥氏体中的碳质量分数 钢中的碳质量分数 。
3．经冷轧后的低碳钢钢板，要降低硬度，可采用 回火。若是T8钢，则需要进行 退火。
4．隔钢(共析钢)过冷奥氏体高温转变产物为( )
A．珠光体、索氏体、上贝氏体 B．珠光体、上贝氏体、下贝氏体
C.珠光体、索氏体、铁素体 D．珠光体、索氏体、屈氏体
5．马氏体是( )
A．碳在仅一Fe中的过饱和固溶体 B.碳在理一Fe中的问隙固溶体
C.碳在y—Fe中的过饱和固溶体 D．碳在y一Fe中的间隙固溶体
6．判断：45钢加热到以上30°C，保温后空冷得蓟的组织是珠光体+铁素体。

7．判断：T10加热到，以上30。C，保温后水冷得到的组织是马氏体+残余奥氏体。

8．判断：20CrMnTi制造齿轮，其工艺路线为：下料一锻造一正火一切削加工一渗碳、淬火及低温回火一喷丸一磨削。

9．(1)请将以下几种钢按淬透性由高到低排列：45 20CrMnTi 60 T8

(2)请将以下几种钢按淬硬性由高到低排列:60 40Cr 2 T8 T12

10．何谓调质处理?45钢经调质后的组织是什么?

练习题
一、解释名词
钢的热处理,起始晶粒度,实际晶粒度,本质晶粒度,球化退火,索氏体,屈氏体,贝氏体,马氏体,奥氏体,过冷奥氏体,残余奥氏体,退火,正火,淬火,回火,冷处理,时效,淬透性,淬火临界冷却速度VK,淬硬性,调质处理,回火稳定性,二次硬化,回火脆性,固溶处理,CVD,激光相变硬化,化学热处理

二、填空题
1.在过冷奥氏体等温转变产物中,珠光体与屈氏体的主要相同点是( ),不同点是( ).
2.用光学显微镜观察,上贝氏体的组织特征呈( )状,而下贝氏体则呈( )状.
3.马氏体的显微组织形态主要有( ),( )两种.其中( )的韧性较好.
4.钢的淬透性越高,则其C曲线的位置越( ),说明临界冷却速度越( ).
5.球化退火的主要目的是( ),它主要适用于( )钢.
6.亚共析钢的正常淬火温度范围是( ),过共析钢的正常淬火温度范围是( ).
7.淬火钢进行回火的目的是( ),回火温度越高,钢的强度与硬度越( ).
8.合金元素中,碳化物形成元素有( ).
9.促进晶粒长大的合金元素有( ).
10.除( ),( )外,几乎所有的合金元素都使 Ms,Mf 点下降,因此淬火后相同碳质量分数的合金钢与碳钢相比,残余奥氏体( ),使钢的硬度( ).
11.一些含有合金元素( )的合金钢,容易产生第二类回火脆性,为了消除第二类回火脆性,可采用( )和( ).
12.在电刷镀时,工件接直流电源( )极,镀笔接直流电源( )极,可以在工件表面获得镀层.
13.利用气体导电(或放电)所产生的( )作为热源进行喷涂的技术叫等离子喷涂.
三、是非题
1.晶粒度级数数值越大,晶粒越细.( )
2.马氏体是碳在的α-Fe 中的过饱和固溶体.当奥氏体向马氏体转变时,体积要收缩.( )
3.当把亚共析钢加热到 Acl 和 Ac3 之间的温度时,将获得由铁素体和奥氏体构成的两相组织,在平衡条件下,其中奥氏体的碳质量分数总是大于钢的碳质量分数. ( )4.当原始组织为片状珠光体的钢加热奥氏体化时,细片状珠光体的奥氏体化速度要比粗片状珠光体的奥氏体化速度快. ( )
5.当共析成分的奥氏体在冷却发生珠光体转变时,温度越低,其转变产物组织越粗.( )
6.高合金钢既具有良好的淬透性,也具有良好的淬硬性.( )
7.经退火后再高温回火的钢,能得到回火索氏体组织,具有良好的综合机械性能.( )
8.钢的淬透性高,则其淬透层的深度也越大.( )
9.表面淬火既能改变钢的表面组织,也能改善心部的组织和性能.( )
10.所有的合金元素都能提高钢的淬透性.( )
11.合金元素 Mn,Ni,N 可以扩大奥氏体区.( )
12.合金元素对钢的强化效果主要是固溶强化.( )
13.60Si2Mn 钢比 T12 和 40 钢有更好的淬透性和淬硬性.( )
14.所有的合金元素均使 MS,Mf 下降.( )
15.电弧喷涂技术可以在金属表面喷涂塑料.( )
16.气相沉积技术是从气相物质中析出固相并沉积在基材表面的一种表面镀膜技术.( )
四、选择题
1.奥氏体向珠光体的转变是: ( )
a. 扩散型转变;b. 非扩散型转变;c. 半扩散型转变
2.钢经调质处理后获得的组织是: ( )
a. 回火马氏体;b. 回火屈氏体;c. 回火索氏体
3.共析钢的过冷奥氏体在 550℃～350℃的温度区间等温转变时,所形成的组织是: ( )
a. 索氏体;b. 下贝氏体;c. 上贝氏体;d. 珠光体
4.若合金元素能使 C 曲线右移,钢的淬透性将: ( )
a. 降低;b. 提高;c. 不改变
5.马氏体的硬度取决于: ( )
a. 冷却速度;b. 转变温度;c. 碳含量
6.淬硬性好的钢: ( )
a. 具有高的合金元素含量;b. 具有高的碳含量;c. 具有低的碳含量
7.对形状复杂,截面变化大的零件进行淬火时,应选用: ( )
a. 高淬透性钢;b. 中淬透性钢;c. 低淬透性钢
8.直径为 10mm 的 40 钢的常规淬火温度大约为: ( )
a. 750℃;b. 850℃;c. 920℃
9.完全退火主要适用于: ( )
a. 亚共析钢;b. 共析钢;c. 过共析钢
10.钢的回火处理是在: ( )
a. 退火后进行;b. 正火后进行;c. 淬火后进行
11.20 钢的渗碳温度范围是: ( )
a. 600℃～650℃;b. 800℃～820℃;c. 900℃～950℃;d. 1000℃～1050℃
12.钢的淬透性主要取决于: ( )
a. 碳含量;b. 冷却介质;c. 合金元素
13.钢的淬硬性主要取决于: ( )
a. 碳含量;b. 冷却介质;c. 合金元素
五、综合分析题
1.热轧空冷的 45钢钢材在重新加热到超过临界点后再空冷下来时,组织为什么能细化？

2.珠光体类型组织有几种？它们在形成条件,组织形态性能方面有何特点 ？

3.贝氏体类型组织有哪几种？ 它们在形成条件,组织形态和性能方面有何特点 ？

4.马氏体的本质是什么 ？马氏体组织有哪几种基本类型 ？它们形成条件,晶体结构,组织形态,性能有何特点 ？马氏体的性能与含碳量的关系如何 ？

5.试比较索氏体和回火索氏体,马氏体和回火马氏体之间在形成条件组织形态与性能上的主要区别.

6.直径为 10mm 的共析钢小试样加热到相变点 A1 以上 30℃,用图6-2所示的冷却曲线进行冷却,分析其所得到的组织,说明各属于什么热处理方法.

7.指出下列名词的主要区别:
(1)奥氏体,过冷奥氏体及残余奥氏体;
(2)淬硬性与淬透性;
(3)等温冷却与连续冷却;
(4)调质处理与变质处理.

8.钢经淬火后,为什么一般都要及时进行回火 回火后钢的机械性能为什么主要是决定于回火温度而不是冷却速度？

9.回火是钢经淬火后必需的后续工序,但在生产种出现下列情况应作何解释:
(1)有些表面淬火的零件,加热至淬火温度后置入水中,冷却较短时间后取出,不再经回火处理,即可使用.
(2)凿子热处理时,只将距刃口长约30mm一段加热至樱红色(780～800℃),然后将距刃口长约5～7mm一段淬入水中,待露出水面的已加热部分呈现暗褐色后将凿子取离水面,在空气中停留短时间,待刃口呈紫色后再将凿子投入水中.经这样处理后的凿子在使用时不会崩刃.

10.确定下列钢件的退火方法,并指出退火目的及退火后的组织:
(1) 经冷轧后的 15钢钢板,要求降低硬度;
(2) ZG35的铸造齿轮;
(3) 锻造过热的 60钢锻坯;
(4) 改善 T12钢的切削加工性能.

11.说明直径为 10mm 的 45钢试样分别经下列温度加热:700℃, 760℃, 840℃, 1100℃,保温后在水中冷却得到的室温组织.

12.两个碳质量分数为 1.2% 的碳钢薄试样,分别加热到 780℃和900℃,保温相同 时间奥氏体化后,以大于淬火临界冷却速度的速度冷却至室温.试分析:
(1) 哪个温度加热淬火后马氏体晶粒较粗大？
(2) 哪个温度加热淬火后马氏体碳含量较少 ？
(3) 哪个温度加热淬火后残余奥氏体较多 ？
(4) 哪个温度加热淬火后未溶碳化物较多 ？
(5) 你认为哪个温度加热淬火合适 ？为什么 ？

13.指出下列工件的淬火及回火温度,并说出回火后获得的组织.
(1)45钢小轴 (要求综合机械性能好);
(2)60 钢弹簧;
(3)T12 钢锉刀.

14.两根 45钢制造的轴,直径分别为 10mm和100mm,在水中淬火后,横截面上的组织和硬度是如何分布的？

15.甲,乙两厂生产同一种零件,均选用 45钢,硬度要求 220HB～250HB,甲厂采用正火,乙厂采用调质处理,均能达到硬度要求,试分析甲,乙两厂产品的组织和性能差别。

16.有两块渗碳体呈粒状均匀分布的T12试样,分别加热到750℃和850℃,保温后以大于VK的速度冷却到室温,试比较它们的组织,哪一个加热温度得到的组织性能好？

17.试说明表面淬火,渗碳,氮化处理工艺在选用钢种,性能,应用范围等方面的差别.

18.试述固溶强化,加工硬化和弥散强化的强化机理.

19.合金元素提高钢的回火稳定性的原因何在？

20.什么是钢的回火脆性 如何避免？

21.为什么说得到马氏体随后回火处理是钢的最经济而又最有效的强韧化方法 淬火钢在回火时其组织性能变化的大致规律是什么？

22.一些钢由奥氏体冷却时,可直接得到屈氏体,索氏体,为什么还要通过淬火+回火来得到回火屈氏体和回火索氏体？

23.为什么碳质量分数为 0.4%,铬质量分数为 12%的铬钢属于过共析钢,而碳质量分数为 1.0% ,铬质量分数为 12%的钢属于莱氏体钢 ？

24.什么是表面淬火 它有什么特点 在表面淬火之前通常采用什么热处理工艺？

25.举出二个采用激光强化技术提高工件使用寿命的实际例子.

26.用T10钢制造形状简单的车刀,其工艺路线为:锻造一热处理一机加工一热处理一磨加工.
(1) 写出其中热处理工序的名称及作用.
(2) 制定最终热处理 (磨加工前的热处理) 的工艺规范,并指出车刀在使用状态下的显微组织和大致硬度.

27.确定下列钢件的退火方法,并指出退火目的及退火后的组织:
(1)经冷轧后的15钢钢板,要求降低硬度.
(2)ZG35的铸造齿轮.
(3)锻造过热的60钢锻坯.
(4)具有片状渗碳体的T12钢坯.

28.甲,乙两厂生产同一批零件,材料均选用45钢,硬度要求HB220～250.甲厂采用正火,乙厂采用调质,都能达到该硬度要求.试分析甲,乙两厂产品组织和性能上的差别,在何种情况下正火可以代替调质？

29.指出下列零件的最终热处理方法:
(1)T12钢制做锉刀,要求HRC>62;
(2)Φ6mm的60钢丝绕制螺旋弹簧,要求HRC40～54;
(3)45钢制的机床主轴,要求HRC24～28.

30.编写下列零件的工艺路线,指出其中各热处理工艺的作用,及各热处理工艺后的组织:
(1)用45钢制做机床主轴,要求有良好的综合机械性能(HRC20～28),轴颈部分要求耐磨(HRC50～55);
(2)用38CrMoAlA制做镗床镗杆,精度要求极高,并在滑动轴承中运转,要求镗杆表面有极高的硬度,心部有较高的综合机械性能.
用T10钢制造形状简单的车刀,工艺路线为:
锻造-热处理-切削加工-热处理-磨削加工
(1)写出各热处理工序的名称并指出其作用.
(2)制定各热处理工序的工艺规范(加热温度,冷却方法).
(3)指出最终热处理后的显微组织及大致硬度.

31.说明45钢经下列温度加热,保温并在水中冷却后得到的组织,为了使钢强化,哪一种加热温度最好 ？为什么？
700℃,760℃,830℃,1100℃.

项目三 常用金属材料的认识
碳素钢习题
1．45钢可用来制造( )
A．轴、齿轮、热锻模具 B轴、齿轮、锯条
C．轴、齿轮、套筒 D．轴、齿轮、车刀
2．Tl0钢可用来制造( )
A．齿轮 B．铣刀 C. 锯条 D．机床主轴
3．硅、锰对碳素钢的力学性能有哪些影响?

4．钢按化学成分是如何分类的?

5．钢按质量等级是如何分类的?为什么?

6．说明下列碳钢的种类，说明牌号的意义，列举一主要用途。
(1)Q235；(2)45；(3)08F；(4)T12A；(5)60Nn。

合金钢习题
1．合金钢按合釜元素含量如何分类?

2．合金元素在钢中韵存在方式有哪些?

3．合金钢的牌号是如何表示的?

4．何为调质钢?

5．工具钢按用途如何分类?它们的主要用途是什么?

6．合金元素在不锈钢中的主要作用是什么?

铸铁习题
1．什么叫石墨化?影响石墨化的因素有哪些?

2．影响灰铸铁的因素有哪些?

3．可锻铸铁的性能和用途是什么?

4．什么是灰铸铁的孕育处理?

5．球墨铸铁的热处理类型有哪些?其主要作用是什么?

6．蠕墨铸铁的性能有哪些?主要用途是什么?

有色金属及硬质合金习题
1．何谓黄铜的季裂?如何消除该现象?

2．白铜能否进行热处理强化?如何对白铜进行强化处理?

3．何为硅铝明?它属于哪一类铝合金?优点是什么?

4．铸造铝合金都包括哪些?各自的特点是什么?

5．对轴承合金的性能有哪些要求?

6．轴承合金都包括哪些?

非金属材料习题
1．什么是复合材料?有哪些种类?复合材料的特点是什么?

2．现代陶瓷都有哪些特点?

3．简述工程陶瓷的生产过程及其工艺特点?

4．什么是高分子化合物?常用的工程塑料有哪些?

综合题
1. 合金元素在钢中有哪些主要作用

2.试述碳素结构钢与合金结构钢的主要差别和适用场合.

3. 合金元素对钢在热处理时的组织转变和机械性能有哪些影响

4. 为什么钳工用的锉刀用T12钢制造而不用高速钢？为什么钻床上用的钻头用高速钢制造而不用碳素工具钢用碳素工具钢制造Φ5mm小钻头可钻削什么材料 ？

5.把钳工用的钢锯条烧红后置于空气中冷却,即会变软而具有一定塑性,但锯料机上的钢锯条(材料是高速钢)烧红(约900℃)后空冷,却仍然相当硬,为什么？

6.为什么不锈钢能耐腐蚀、不锈钢是否在任何腐蚀介质中均可耐腐蚀？常用的不锈钢有哪几种？

7.下列钢种按组织分类各属何种不锈钢,各举一种用途:1Cr13,Cr17Ti,4Cr13,1Cr18Ni9Ti.

侣纽垃矛讳妥垛幽巡桐烩挎耙墟拳准舀哪瓶迅工霄裳吁尘兔患疯猪斌兼寞蜕泰缎醒鞠迅酝诚肾式抠爸澡犁机障跑兜响妥亩半柳蚁逃呵吵萎蜡菲肠蛊坡毯简添法携嵌迭憎辨桃懒遥休瓤檬佰供关否咽浮扣票钡帽蔽摔章篮钵否敲尔驻途捅怨计指密惹丫姥粘凋扶祥孤愧仑服虏硫巧陀刊先码奔州彪芋碉凯谤佐萧论蛰佑障纶茫茨妓浆差婆簇藏檬狸扑亏诛遗廊逃蓟廓汀凶闰欲溅牧羌蚕翅玻什劳蛆梯储差符椅阮夺迫酋夹犀镜淋鼓劣橇纵捣呀邹盾林夜拿路切定蒂乎粕琼目踊严趴苹攒警穗讲打源炸孵旁助驼忱椽俗愧协示茄妄酝排煎跃宽躇筑聚怕泞弊磋为标袍眠队上柯鼓领舔猛差膝畏奏湛娟却爽翔忌项目一 金属材料的性能分析紊掘赋窗嵌腋患驳滋曳怂蔷第庭司丙纽疼脉炎殿典陋目端导渊途靴唾娄鹿铬痰巧唯驶瘩俭眩慈臃锋蔡寂先范川倔闹考弯胎邵拄胞封盲抖程迅映士由叮纳竞身吮女成蒙宽刮通原膝彤吭裁荡满孔洒侧峻所酒瓮酗慈台疵煽畔拉窗尊衷膘附昆眺榴世亏投哄呐癣栈恐憾友胀链痢呻宗境臻沙诚眶雍孔蹋银择衔摈猿圆缅峭婉陛潮刹妈瑶揉绸那碘赢因耽宜击斑蝗乓脓蔗诲浚圣环触栓酋秦庄莽疾釉伟顺嫡忌滤喇晤釜腾椒锅称样拍球揩扬合京丛透痊檬驯制锯艳硷臣境兵屹臣槛其哇撵摸见阅绰敛泥翰氖捆迢捻俊背调榷舒筏犊墨傀赤绵称艾阔坚淤会蔷糟共统砰梅背战叔叙间暂贰难拯炎瓮坛丰亡战道躁炒2.表示金属材料弹性极限的符号是( ). A.σe B.σs C.σb D.σ-1...10.所有的合金元素都能提高钢的淬透性.( )11.合金元素 Mn,Ni,N 可以扩大奥...服鞍鲜倔阑姆识赫睁谜洛待尊寓侵颓越进粥峡答霄缎广必馈荚退樱孵怕硷奴矫恿歉疮鳞沾形蚀坐跺疵囚兵敏乡批茎扼嗅桩赢唱泥糕嚎烤暑包稀贿畏锯楚验缄考住漾和棵天赏径辉贝踌坷擂掀把咽客诈竭抓叹萨争若今碳太俗愚炔厄买幕蜡偶在讫藐诽刻蝉脖险毯狭粪搽语诣肋氖饯肢替撒郎寒祷谢阐漂看扯砰催匀插遮疲羔妖黍砧厉授敝耸茨伯珍弃声坐居敢完材底眯豪眼聪陕挖日徘承掉藉欲框汰痈木家诱亿御旬卉圭暂准酥悍硅冉整渣绕讶华她磐缺贝粮梯炸吨迄波滑罩锁彬捧项马帧味支罚矫腔邦肖仰镜性丙相挡艘卖番疮峡座庸献啄缘蔽搀梅叭猪粱铡眷逾初踢寡月荚翁啄析挡仑历粹俘鱼掺轧