新版工程材料习题集

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锻压生产 一、名词解释 二、填空题 ___________是衡量锻造性优劣的两个主要指标， ___________愈高， _________愈小金属的可锻性就愈好。 2. 随着金属冷变形程度的增加，材料的强度和硬度 ___________，塑料和韧性 ___________。 使金属的可锻性 ___________ ___________，锻造之后会形成 ___________组织。 _______过程，随着变形程度的增加，位错密度 _______；缩性变形抗为 ___________。 ___________、 ___________、 ___________结构。 ___________，否则不易形成。 ___________，以免弯裂。 ，由于有 _______现象，所以弯曲模角度应比弯曲就件弯曲角度 _____一个回弹角 α。 三、判断题。 ，可锻性就愈差。 ，加热后进行的变形为热变形。 5. 因锻造之 前进行了加热，所以任何材料均可以进行锻造。 8. 落料符合冲孔的工序方法相同，只是工序目的不同。 四、选择题 1. 某种合金的塑性较低，但需采用压力加工方法提高其性能，应选用（ ）方法成形。 2. 在设计和制造零件时，应使其工作时的最大正应力 与锻件的纤维方向：（ ） 45 度角 3. 镦粗、拔长、冲孔、弯曲、 错移均属于（ ）。 4. 在设计和制造零件时，应使其工作时的最大正应力 与锻件的纤维方向：（ ） 45 度角 5. 锻造圆柱齿轮坯 100 件，为提高生产率，拟采用胎模锻。 应选用的胎模是（ ） 6. 锤上模锻时，能使坯料某一部分截面减小而使另一部分截面增大的模膛是（ ） 7. 设计落料模具时，应使（ ）。 尺寸等于落料件尺寸加上模具间隙 8．大批量生产小型圆筒形拉深件时，应选用（ ）。 A 简单模 B 连续模 C 复合模 D 三者均可 9. 镦粗、拔长、冲孔、弯曲、错移均属于（ ）。 五、简答题。 如何消除。 3. 为什么要 “ 趁热打铁 ”。 第十一章 焊接生产 一、选择题 1. CO2 气体保护焊电弧热量集中，热影响区较小，且 CO2 价格便宜，主要适用于焊接（ ）。 2. 采用手工电弧焊方法焊接重要的焊接结构时，通常选用碱性焊条，原因是（ ）。 、直流电焊机都可以 使用 3. 焊接时加热、加压或两者并用的目的是（ ）。 B..检测焊件的性能 4. 电渣焊是一种熔化焊方法，其焊接热源是（ ）。 时所生产的电阻热 5. 采用手工电弧焊方法焊接重要的焊接结构时，通常选用碱性焊条，原因是（ ）。 A 焊缝成形好 B 焊接电弧稳定 C 焊接接头抗裂性能好 D 交、直流电焊机都可以使用 6. 焊接与其他连接 方法的本质区别是（ ）。 D.只能连接金属材料 二、判断题 ，由于焊接熔池体积小，结晶速度极快，故焊缝的化学成分很均匀。 ，如稳弧好、脱渣性强、焊接时飞溅小、焊缝成形美观等，故高强钢的焊接应采用酸性焊条。 ，焊接方法通常分为熔化焊、压力焊和钎焊三类。 特点，为保证焊接质量，焊接时必须对焊接区进行有效的保护。 三、思考题。 为什么焊条药皮中的稳弧剂能稳定焊接电弧的燃烧。 焊接铸铁的方法有哪些。 焊接时应注意什么问题。 各有哪些特点。 陷有哪些。 什么缺陷危害性最大。 第十二章 零件材料的选择与毛坯的选用 一、填空题 1. 选材的一般原则是在满足 的前提下，再应考虑 _______。 2. 零件的疲劳失效过程可分为 _______、 _____ 、 ______ 三个阶段。 3. 零件的变形失效有 _____、 _______ 、 _____。 4. 零件常用的毛坯包括 _______ 、 ___________ 、 ______等。 二、热处理应用 1 ．某齿轮要求具有良好的综合力学性能，表面硬度 50~55HRC ，选择 45 钢制造。 加工 工艺路线为 : 下料 — 锻造 — 热处理 — 机械粗加工 — 热处理 — 机械精加工 — 热处理 — 精磨。 试说明工艺路线中各热处理工序的名称、目的。 2 ．拟用 T12 钢制成锉刀，其工艺路线如下：锻打 — 热处理 — 机械加工 — 热处理 — 精加工。 试写出各热处理工序的名称，并制定最终热处理工艺。 三、综合练习 1. 有一大型矿山载重汽车变速箱齿轮，传递功率大，受到大的冲击、极大的摩擦，对齿轮的要求为：心部应很高的冲击韧性及强度，齿轮表面应有高的硬度、耐磨性及高的疲劳强度。 其材料为合金钢： 20CrMnTi。 试安排工艺路线及热处理工序位置。 2. 有一轴类零件承受较大的冲击力、变动载荷，其失效形式主要是：过量变形与疲劳断裂，要求材料具有高的强度、疲劳强度、较好的塑性与韧性，即要求较好的综合力学性能，轴上有一部位应耐磨、耐疲劳。 试选择材料并安排热处理工序位置。 复习题参考答案 第一章 金属的晶体结构与结晶 点缺陷 , 线缺陷 , 面缺陷 , 亚晶粒 , 亚晶界 , 刃型位错 , 单晶体 , 多晶体 , 过冷度 , 自发形核 , 非自发形核 , 变质处理 , 变质剂 . 答 :点缺陷 :原子排列不规则的 区域在空间三个方向尺寸都很小 ,主要指空位间隙原子 ,置换原子等 . 线缺陷 :原子排列的不规则区域在空间一个方向上的尺寸很大 ,而在其余两个方向上的尺寸很小 .如位错 . 面缺陷 :原子排列不规则的区域在空间两个方向上的尺寸很大 ,而另一方向上的尺寸很小 .如晶界 和 亚晶界 . 亚晶粒 :在多晶体的每一个晶粒内 ,晶格位向也并非完全一致 ,而是存在着许多尺寸很小 ,位向差很小的小晶块 ,它们相互镶嵌而成晶粒 ,称亚晶粒 . 亚晶界 :两相邻亚晶粒间的边界称为亚晶界 . 刃型位错 :位错可认为是晶格中一部分晶体相对于另一部分晶体的局部滑移而造成 .滑移 部分与未滑移部分的交界线即为位错线 .如果相对滑移的结果上半部分多出一半原子面 ,多余半原子面的边缘好像插入晶体中的一把刀的刃口 ,故称 刃型位错 . 单晶体 :如果一块晶体 ,其内部的晶格位向完全一致 ,则称这块晶体为单晶体 . 多晶体 :由多种晶粒组成的晶体结构称为 多晶体 . 过冷度 :实际结晶温度与理论结晶温度之差称为过冷度 . 自发形核 :在一定条件下 ,从液态金属中直接产生 ,原子呈规则排列的结晶核心 . 非自发形核 :是液态金属依附在一些未溶颗粒表面所形成的晶核 . 变质处理 :在液态金属结晶前 ,特意加入某些难熔固态颗粒 ,造成 大量可以成为非自发晶核的固态质点 ,使结晶时的晶核数目大大增加 ,从而提高了形核率 ,细化晶粒 ,这种处理方法即为变质处理 . 变质剂 :在浇注前所加入的难熔杂质称为变质剂 . α Fe,γ Fe,Al,Cu,Ni, Pb, Cr, V,Mg,Zn 各属何种晶体结构。 答 :常见金属晶体结构 :体心立方晶格 ,面心立方晶格 ,密排六方晶格。 α Fe,Cr,V属于体心立方晶格。 γ Fe ,Al,Cu,Ni,Pb属于面心立方晶格。 Mg,Zn属于密排六方晶格。 和 致密度可以用来说明哪些问 题。 答 :用来说明晶体中原子排列的紧密程度 .晶体中配位数 和 致密度越大 ,则晶体中原子排列越紧密 . 和 晶向指数有什么不同 答 :晶向是指晶格中各种原子列的位向 ,用晶向指数来表示 ,形式为。 晶面是指晶格中不同方位上的原子面 ,用晶面指数来表示 ,形式为 . ,线缺陷 和 面缺陷对金属性能有何影响 答 :如果金属中无晶体缺陷时 ,通过理论计算具有极高的强度 ,随着晶体中缺陷的增加 ,金属的强度迅速下降 ,当缺陷增加到一定值后 ,金属的强度又随晶体缺陷的增加而增加 .因此 ,无论点缺陷 ,线缺陷 和 面缺陷都会造成 晶格崎变 ,从而使晶体强度增加 .同时晶体缺陷的存在还会增加金属的电阻 ,降低金属的抗腐蚀性能 . ,而多晶体在一般情况下不显示出各向异性 答 :因为单晶体内各个方向上原子排列密度不同 ,造成原子间结合力不同 ,因而表现出各向异性。 而多晶体是由很多个单晶体所组成 ,它在各个方向上的力相互抵消平衡 ,因而表现各向同性 . 它对金属结晶过程有何影响 对铸件晶粒大小有何影响 答 :① 冷却速度越大 ,则过冷度也越大 .② 随着冷却速度的增大 ,则晶体内形核率 和 长大速度都加快 ,加速结晶过 程的进行 ,但当冷速达到一定值以后则结晶过程将减慢 ,因为这时原子的扩散能力减弱 .③ 过冷度增大 ,ΔF 大 ,结晶驱动力大 ,形核率 和 长大速度都大 ,且 N的增加比 G增加得快 ,提高了 N与 G的比值 ,晶粒变细 ,但过冷度过大 ,对晶粒细化不利 ,结晶发生困难 . 晶核的形成率 和 成长率受到哪些因素的影响 答 :① 金属结晶的基本规律是形核 和 核长大 .② 受到过冷度的影响 ,随着过冷度的增大 ,晶核的形成率 和 成长率都增大 ,但形成率的增长比成长率的增长快。 同时外来难熔杂质以及振动和 搅拌的方法也会增大形核率 . 产中 ,采用哪些措施控制晶粒大小 在生产中如何应用变质处理 答 :① 采用的方法 :变质处理 ,钢模铸造以及在砂模中加冷铁以加快冷却速度的方法来控制晶粒大小 .② 变质处理 :在液态金属结晶前 ,特意加入某些难熔固态颗粒 ,造成大量可以成为非自发晶核的固态质点 ,使结晶时的晶核数目大大增加 ,从而提高了形核率 ,细化晶粒 .③ 机械振动 ,搅拌 . 第二章 金属的塑性变形与再结晶 : 加工硬化 ,回复 ,再结晶 ,热加工 ,冷加工 . 答 :加工硬化 :随着塑性变形的增加 ,金属的强度 ,硬度迅速增加。 塑性 ,韧性迅速下降的现象 . 回复 :为了 消除金属的加工硬化现象 ,将变形金属加热到某一温度 ,以使其组织 和 性能发生变化 .在加热温度较低时 ,原子的活动能力不大 ,这时金属的晶粒大小 和 形状没有明显的变化 ,只是在晶内发生点缺陷的消失以及位错的迁移等变化 ,因此 ,这时金属的强度 ,硬度 和 塑性等机械性能变化不大 ,而只是使内应力及电阻率等性能显著降低 .此阶段为回复阶段 . 再结晶 :被加热到较高的温度时 ,原子也具有较大的活动能力 ,使晶粒的外形开始变化 .从破碎拉长的晶粒变成新的等轴晶粒 .和 变形前的晶粒形状相似 ,晶格类型相同 ,把这一阶段称为再结晶 . 热加工 :将金属加热到再 结晶温度以上一定温度进行压力加工 . 冷加工 :在再结晶温度以下进行的压力加工 . 加工硬化在金属加工中有什么利弊 答 :① 随着变形的增加 ,晶粒逐渐被拉长 ,直至破碎 ,这样使各晶粒都破碎成细碎的亚晶粒 ,变形愈大 ,晶粒破碎的程度愈大 ,这样使位错密度显著增加。 同时细碎的亚晶粒也随着晶粒的拉长而被拉长 .因此 ,随着变形量的增加 ,由于晶粒破碎 和 位错密度的增加 ,金属的塑性变形抗力将迅速增大 ,即强度 和 硬度显著提高 ,而塑性 和 韧性下降产生所谓 加工硬化 现象 .② 金属的加工硬化现象会给金属的进一步加工带来 困难 ,如钢板在冷轧过程中会越轧越硬 ,以致最后轧不动 .另一方面人们可以利用加工硬化现象 ,来提高金属强度 和 硬度 ,如冷拔高强度钢丝就是利用冷加工变形产生的加工硬化来提高钢丝的强度的 .加工硬化也是某些压力加工工艺能够实现的重要因素 .如冷拉钢丝拉过模孔的部分 ,由于发生了加工硬化 ,不再继续变形而使变形转移到尚未拉过模孔的部分 ,这样钢丝才可以继续通过模孔而成形 . 和 热加工的主要条件是什么 答 :主要是再结晶温度 .在再结晶温度以下进行的压力加工为冷加工 ,产生加工硬化现象。 反之为热加工 ,产生的加工硬化现象被再结 晶所消除 . ,热加工给金属件带来的益处有哪些 答 :(1)通过热加工 ,可使铸态金属中的气孔焊合 ,从而使其致密度得以提高 . (2)通过热加工 ,可使铸态金属中的枝晶 和 柱状晶破碎 ,从而使晶粒细化 ,机械性能提高 . (3)通过热加工 ,可使铸态金属中的枝晶偏析 和 非金属夹杂分布发生改变 ,使它们沿着变形的方向细碎拉长 ,形成热压力加工 纤维组织 (流线 ),使纵向的强度 ,塑性 和 韧性显著大于横向 .如果合理利用热加工流线 ,尽量使流线与零件工作时承受的最大拉应力方向一致 ,而与外加切应力或冲击力相垂直 ,可提高零件使用寿 命 . ,塑性 ,韧性也好。