机械工程材料复习题

机械工程材料复习题内容摘要：

进行退火处理的目的是什么。 (1)降低钢的硬度以便于进行切削加工； (2)消除 残余 应力， 以稳定钢件尺寸，并 防止 其 变形和开裂； (3)使化学成分均匀， 细化晶粒，改善组织，提高 钢的 力学性能。 (4)改善组织，为最终热处理作好组织准备 淬火钢中的残余奥氏体对工件性能有何影响。 如何防止。 残余奥氏体降低钢的硬度和耐磨性；工件使用 过程中，由于残余奥氏体发生转变，使工件尺寸发生变化，从而降低工件的尺寸精度。 将淬火工件冷却到室温后，随即放到零下温度的冷却介质中冷却，即进行冷处理； 回火处理。 为什么亚共析钢经正火后，可获得比退火高的强度和硬度。 亚共析钢退火后的组织为大量的 F+少量 P，而亚共析钢经正火后的组织是数量较多且细小的珠光体组织。 由于珠光体的强度和硬度比铁素体高，因此亚共析钢正火后可获得比退火 高的强度和硬度。 亚共析钢、过共析钢正火加热温度范围是什么。 低碳钢切削加工前和高碳钢球化退火前正火的目的是什么。 亚共析钢正 火加热温度： Ac3+50～ 70℃。 过共析钢正火加热温度： Accm+50～ 70℃。 低碳钢切削加工前正火目的：增加珠光体含量，使钢的硬度提高，便于切削加工。 高碳钢球化退火前正火目的：消除过共析钢中的网状二次渗碳体。 1亚共析钢的淬火加热温度是什么。 加热温度过高或过低会产生哪些问题。 加热温度为 AC3+（ 30～ 70）℃ 加热温度过高： A 晶粒粗化，使淬火后 M 组织粗大；且氧化脱碳严重。 加热温度过低：淬火组织中将有 F，使淬火硬度下降。 1共析钢淬火加热温度范围是什么。 如加热温度过高会产生哪些 有害影响。 应为 727 +（ 30～ 70）℃。 如加热温度过高，有下列危害： （ 1）、奥氏体晶粒粗化，淬火后 M 粗大，脆性增大。 （ 2）、氧化、脱碳倾向增大，表面质量降低。 （ 3）、淬火应力大，工件变形、裂纹倾向增大。 1 过共析钢淬火加热温度范围是什么。 如加热温度过高会产生哪些有害影响。 应为 Ac1 +（ 30～ 70）℃。 如加热温度过高，超过 Acm，有下列危害： （ 1）、 Fe3C 完全溶入奥氏体，使奥氏体含碳量增加， Ms 降低。 淬火后残余奥氏体量增加，降低钢的硬度和耐磨性。 （ 2）、奥氏体晶粒粗化，淬火后 M 粗大，脆性增大。 （ 3）、氧化、脱碳倾向增大，钢的表面质量降低。 （ 4）、淬火应力大，增加了工件变形、裂纹的倾向。 1 水作为淬火介质有何优缺点。 水作为淬火介质的优点是具有较强的冷却能力，价格低廉。 其主要缺点是： ①在需要快冷的 650～ 500℃范围内（碳钢过冷奥氏体最不稳定区域），它的冷却能力低； ②在 300～ 200℃需要慢冷时，它的冷却能力太强，易使零件产生变形，甚至开裂； ③水温对水的冷却能力影响大。 1为什么通常碳钢在水中淬火，而合金钢在油中淬火。 若合金钢在水中淬火会怎样。 碳钢件淬 火时难以使马氏体转变充分，而水的冷却能力强，使钢易于获得马氏体。 合金钢淬透较好，在油中冷却能获得马氏体。 合金刚导热能力差，若在水中淬火，会使工件产生裂纹和变形。 1淬火钢进行回火的目的是什么。 得到所需要的组织与性能 通过适当回火可改变淬火组织，调整和改善钢的性能。 稳定工件尺寸 回火使不稳定的淬火组织转变为稳定组织。 消除或减少淬火内应力 1 钢经淬火后为何一定要回火。 钢的性能与回火温度有何关系。 钢经淬火后回火有如下目的： (1)获得工件所需的组织和性能 (2)稳 定组织，稳定工件尺寸 (3)消除、减少淬火应力 随着回火温度的提高，钢的强度指标 (σ b、σ s)和硬度逐渐下降 ,塑性指标（Ψ、δ）与韧性指标逐渐提高。 而回火温度在 300～ 400℃附近，弹性极限出现峰值。 1 什么是钢的回火脆性。 如何避免。 随着回火温度的升高，通常强度、硬度下降，而塑性、韧性提高。 但某些温度范围内回火，钢的韧性不但没有提高，反而显著下降，这种脆化现象称回火脆性。 300℃左右回火产生的回火脆性是第一类回火脆性，它是不可逆的。 一般不在此温度范围内回火。 含有 Cr、 Ni、 Mn 等合 金元素的合金钢，在 450～ 650℃回火或经更高温度回火后缓慢冷却通过该温度区间时，产生第二类回火脆性。 它是可逆的。 防止办法：尽量减少钢中杂质元素含量；加入 W 或 Mo 等能抑制晶界偏析的元素；对中小件，可通过回火后快冷来抑制回火脆性。 1 为什么高频淬火零件的表面硬度、耐磨性及疲劳强度均高于一般淬火。 由于高频感应加热速度快、时间短，使得加热后所获得的 A 晶粒细小而均匀，淬火后可在表层获得极细的马氏体或隐针马氏体，因而表面硬度、耐磨性高于一般淬火。 一般淬火工件的表面存在残余拉应力，而高频淬火后工件表层存在残余压 应力。 残余压应力能抵消在变动载荷作用下产生的拉应力，因此高频淬火零件的疲劳强度均高于一般 淬火。 四、工艺分析题 汽车半轴 要求具有良好的强韧性，且杆部、花键处硬度要求≥ 52HRC。 现选用 40Cr 钢制造，其工艺路线如下：下料（棒料）→锻造毛坯→热处理①→校直→粗加工→热处理②→精加工→热处理③、④→磨削。 指出其工艺过程路线中应选用的热处理 方法 及目的，并说明杆部、花键处的最终热处理组织。 热处理①：正火。 其目的为：消除锻造应力； 调整锻后的硬度， 改善切削性能； 细化晶粒，为淬火作好组织准备。 热处理②： 调质。 其 目的为：获得良好的强韧性，即良好的综合力学性能。 热处理③ ： 表面 淬火。 其目的是： 获得 M， 提高杆部、花键处表面硬度。 热处理③：低温回火。 其目的为：消除 表面 淬火应力及脆性，得到高的硬度和耐磨性 表层为回火 M，心部为索氏体（ S） 一般精度的 GCr15滚动轴承套圈，硬度 6065HRC。 (1)压力加工成形后、切削加工之前应进行什么预备热处理。 其作用是什么。 (2)该零件应采用何种最终热处理。 有何作用。 P162 （ 1）球化退火 降低硬度，球化 Fe3C，以利于切削，并为淬火作好组织准备。 （ 2） 淬火 +低温退火 淬火：获得高硬度 M 低温退火：去除脆性、应力，稳定组织。 用 W18Cr4V W6Mo5Cr4V2Al 钢制造 铣刀 ，其加工工艺路线为：下料→锻造毛坯→热处理①→机械加工→ 去应力退火 →热处理②、③→磨削。 请指出其工艺过程路线中热处理 方法 、目的及组织。 热处理①为 球化退火：消除锻造应力；降低硬度，利于切削加工；为淬火作 组织准备。 组织： S+粒状碳化物 热处理②为 淬火：获得 M。 组织： M+未溶细粒状碳化物 +大量残余 A 热处理③为 高温回火（多次）： 消除淬火内应力，降低淬火钢脆性；减少残余 A 含量；具有二次硬化作用，提高热硬性。 最终组织：回火 M+粒状合金碳化物 +少量残余 A 机床床头箱传动齿轮， 45 钢，模锻制坯。 要求齿部表面硬度 52～ 56HRC，齿轮心部应具有良好的综合机械性能。 其工艺路线为：下料→锻造→热处理①→机械粗加工→热处理②→机械精加工→ 齿部表面 热处理③ +低温回火→精磨。 指出热处理①、②、③的名称及作用 热处理①：正火。 消除锻造应力； 调整锻后的硬度， 改善切削加工性能。 细化晶粒，为淬火作好组织准备。 组织： S 热处理②：调质（或淬火加 高温回火）。 获得良好的综合机械性能。 组织：回火 S 热处理③：齿部表面淬火。 获得 M。 1用 20CrMnTi 钢制造汽车齿轮，要求齿面硬度为 58～ 62HRC，心部硬度为 35～ 40HRC。 其工艺路线为： 下料→锻造→热处理①→机械加工→热处理②、③、 ④ →喷丸→磨削 （ 1）指出热处理①、②、③、 ④ 的名称及作用 （ 2）齿轮表层和心部的最终组织是什么。 P263 用 20CrMnTi 钢制造汽车变速箱齿轮，齿轮要求强韧性好，齿面硬度要求 62～ 64HRC，心部硬度为 35～ 40HRC。 其工艺路线如下：下料→锻造→热处理 ①→切削加工→热处理②、③、④→磨削。 指出其工艺过程路线中应选用的热处理 方法 及目的，并说明齿轮的最终热处理组织。 热处理①为正火。 其目的为：消除锻造应力， 调整锻后的硬度， 改善切削加工性能； 组 织： S+少量 F 热处理②为渗碳。 其目的为：使低碳钢件表面得到高碳。 热处理③为淬火。 其目的为：获得表面高硬度、高耐磨性；而心部仍保持一定强度及 较高的塑性、韧性。 表层组织： M + 碳化物 + 残余 A。 心部组织：低碳 M +铁素体 热处理 ④ 为 低温回火。 其目的为：消除表面淬火内应力和脆性 ,得到高的硬度。 表层最终组织 ： 针状回火 M + 粒状碳化物 + 少量残余 A。 心部最终组织： 回火低碳 M + 铁素体。 1 普通车床主轴要求具有良好的强韧性，轴颈处硬度要求 48～ 52HRC。 现选用 45 钢制造，其工艺路线如下：下料→锻造→热处理①→粗切削加工→热处理②→精切削加工→轴颈热 处理③、④→磨削 指出其工艺过程路线中应选用的热处理 方法 及目的，并说明轴颈处的最终热处理组织。 P265 热处理①：正火。 其目的为： 消除锻造应力； 调整锻后的硬度， 改善切削加工性能。 组 织： S 热处理②：调质（或淬火加高温回火）。 其目的为：获得良好的强 韧性。 组 织： S 热处理③： 高频表面淬火。 获得 M， 提高轴颈表面硬度。 热处理④：低温回火。 其目的为：消除表面淬火内应力和脆性。 轴颈处的最终热处理组织：表层为回火 M，心部为索氏体（ S）。 1用 T10 钢制造形状简单的车刀，其工艺路线为：锻造 — 热处理① — 机加工 — 热处理②、③ —磨削加工。 写出其中热处理工序的名称及作用及最终组织。 热处理①：球化退火：消除锻造应力，降低硬度，改善切削性能，并为淬火作组织准备。 组织：球状 P 热处理②：淬火：为获得高的硬度 组织： M+粒状碳化物 +残余 A 热处理③：低温回 火：为稳定组织，降低脆性，消除淬火应力。 组织：回火马氏体 +细粒渗碳体 +少量残余奥氏体 最终组织：回火马氏体 +细粒渗碳体 +少量残余奥氏体。 1 用 T10A钢制造小尺寸手工丝锥，刃部硬度要求 59～ 62HRC，柄部硬度要求 30～ 45HRC。 其工艺路线如下：下料→热处理①→切削加工→热处理②、③→柄部热处理④→切削加工 指出其工艺过程路线中应选用的热处理 方法 及目的，并说明刃部、柄部的最终热处理组织。 热处理①：球化退火。 其目的为：降低硬度，改善切削性能，并为淬火作组织准备。 组 织： 球状 P 热处理②：淬火。 其目的为：获得 M。 组织： M + 碳化物 + 残余 A。 热处理③：低温回火。 其目的为：消除淬火应力及脆性，得到高的硬度和耐磨性 组织： 针状回火 M + 粒状碳化物 + 少量残余 A。 热处理 ④ 为高温回火。 其目的为：保证 柄部 具有良好的综合机械性能 组织：回火 S 1 用 T10A 钢制造钻头，硬度要求为 59～ 62HRC，其工艺流程为：锻造 →预先热处理→切削加工→淬火 +低温回火→精加工。 该钢经检验，证明锻造后组织有网状碳化物。 (1)指出其工艺过程路线中预 先热处理 方法 及作用。 (2)指出钻头制成后的最终组织。 (1).预先热处理：正火 +球化退火 正火作用：消除 网状碳化物。 正火组织： P 球化退火作用：获得 球状珠光体组织，改善切削加工性能，并为淬火作组织准备。 组 织： 球状 P (2)最终组织为回火马氏体。 回火 M+粒状碳化物 +少量残余 A ，分别填入备选材料种类前的括号中。 材料 种类： （ D ）碳素结构钢 （ A ）可锻铸铁 （ B ） 冷作模具钢： （ F ）合金弹簧钢 （ E ）不锈钢 （ C ）合金调质钢 ，分别填入备选材料种类前的括号中 A、 KTH30006 B、 40Cr C、 Q235 D、 ZG200400 E、 60Si2Mn F、 Cr12MoV 材料种类： （ B ）合金调质钢 （ D ）碳素铸钢 （ F ）冷作模具钢 （ C ）碳素结构钢 （ A ）可锻铸铁 （ E ）合金弹簧钢 ，分别填入备选材料种类前的括号中 A. Q195 F. 20CrMnTi、 20Cr 材料种类： （ C ）铸造铝合金 （ F ）合金渗碳钢 （ A ）碳素结构钢 （ B ）合金调质钢 （ E ）合金刃具钢 （ D ）耐磨钢 4. 将下列各材料牌号前的字母，分。