《机械制造基础 第2版 教学课件 作者 苏建修 第1章 机械工程材料作业》由会员分享，可在线阅读，更多相关《机械制造基础 第2版 教学课件 作者 苏建修 第1章 机械工程材料作业（8页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第1章 机械工程材料 作业1常见的金属晶格类型有哪些？说明其特征。答：常见的金属晶格类型有三种：（1）体心立方晶格。它的晶胞是一个立方体，在立方晶胞的八个顶点和中心各有一个原子。（2）面心立方晶格。它的晶胞是一个立方体，在立方晶胞的八个顶点和六个面的中心各有一个原子。（3）密排六方晶格。它的晶胞是六棱柱体，在棱柱体的十二个棱角上，上下两个面的中心各有一个原子。2何谓过冷度？它与冷却速度有何关系？它对铸件晶粒大小有何影响？比较普通铸铁件表层和心部晶粒的大小。答：在极其缓慢的冷却条件下测得的结晶温度称为理论结晶温度T0，在实际冷却条件下测得的洁净温度称为实际洁净温度T1，T1 总是低于T0，T0
2、与T1之差称为过冷度。金属液体的冷却速度越大，T1就越低，T也就越大。增加过冷度能使晶核形成速度大于长大速度,使晶核数量相对增多,可起到细化晶粒的目的. 普通铸铁件表层结晶温度低,心部结晶温度高,所以表层的晶粒小于心部的晶粒.3 何谓金属的同素异构转变？试写出纯铁的同素异构转变过程。答：一些金属在固态下的晶体结构随温度发生变化的现象称为同素异构转变。纯铁的同素异构转变如下： 4试述固溶强化和细化强化的原理。答：固熔强化：在一种固熔体的晶格中熔入了另一种元素的原子，必然会造成晶格的畸变，晶格畸变必然导致合金的强度、硬度升高。这种溶质原子使固溶体的强度和硬度升高的现象称为固溶强化。固溶强化是强化金
3、属材料的重要途径之一。细化强化：由于多晶粒是由许多不同的晶核长成的晶粒所组成的，因此晶粒的大小会对金属力学性能产生很大的影响。一般情况下，金属晶粒越细，金属的强度越高，塑性、韧性越好。细化强化是通过采取细化晶粒的措施来提高金属材料的硬度和强度.通常采用增加过冷度、进行孕育处理和金属的同素异构转变等措施。5.默绘出简化后的Fe-Fe3C平衡图。说明主要特性点、特性线的意义。答：Fe-Fe3C平衡图如下：（1）主要特性点：符号 温度/Co wc(%) 说明A 1538 0 纯铁的熔点C 1148 4.3 共晶点D 1227 6.69 渗碳体的熔点E 1148 2.11 炭在面心-Fe中的最大溶解度
4、G 912 0 体心面心同素异构转变点P 727 0.0218 碳在体心-Fe中的最大溶解度S 727 0.77 共析点 Q 600 0.0057 碳在体心-Fe 中的溶解度（2）主要特性线：1）ACD线-液相线。在此线上方，铁碳合金是均匀液相，用符号L表示。液态合金冷却到AC线开始结晶出奥氏体；冷却到CD线开始结晶出一次渗碳Fe3C。2) AECF线-固相线。在此线下方，铁碳合金全部结晶成固相。3）ECF线-共晶线。液态合金冷却到此线都会发生共晶转变，形成莱氏体。4）GS线-A3线。是奥氏体和铁素体的相互转变线，在冷却过程中从奥氏体中析出铁素体。5）ES线-Acm线。是碳在面心铁中的溶解度线
5、。在冷却过程中，从奥氏体中析出二次渗碳体。6）PSK线-共析线，又称A1线。奥氏体冷却到此线时发生共析转变，形成珠光体。6试用冷却曲线分析碳的质量分数为0.4%、0.77%、1.2%的铁碳合金，从液态冷却到室温是的结晶过程和组织转变。答：（1）0.4%的铁碳合金结晶过程和组织转变为：（2）0.77%的铁碳合金结晶过程和组织转变为：（3）1.2%的铁碳合金结晶过程和组织转变为：7.有三个形状和大小相同的试样，分别由20、45、T10钢制成（牌号与钢中碳的质量分数的关系请参看表1.3），有什么方法能迅速地将他们区分开？答：常采用火花鉴别法。分别在功率为0.200.75kW的电动砂轮机上，在转速高于
6、3000r/min下，选择砂轮粒度为4060目，中等硬度，直径为150200mm。施加压力以2060N为宜，对三种钢材进行磨削来进行火花鉴别。当火花特征为：火花束较长，流线少，芒线稍粗，多为一次花，发光一般，带暗红色，无花粉时，则为20钢的火花特征。火花特征为：火花束稍短，流线较细长而多，爆花分叉较多，开始出现二次、三次花，花粉较多，发光较强，颜色橙。则为45钢的火花特征。火花特征为：火花束较短而粗，流线多而细，碎花、花粉多，又分叉多且多为三次花，发光较亮。则为T12钢的火花特征。8.试用铁碳合金平衡图的知识说明产生下列现象的原因。（1）钢的锻造一般在高温（约1000-1250oC）下进行；（
7、2）绑扎物体一般用镀锌低碳钢丝，起吊重物一般用的钢丝绳却用含碳量0.6%-0.75%的钢制成。（3）钳工锯碳的确质量分数高的钢料比锯碳的质量分数低的钢料费力，并且锯条易磨钝。答：（1）因为钢件在1000-1250oC内组织为奥氏体，由于奥氏体的强度、硬度不高，塑性、韧性良好。其硬度约为170220HBS，塑性为40%50% ，是多数钢种在高温进行压力加工时要求的组织。（2）因为低碳钢丝的组织是铁素体+渗碳体，其铁素体成份较多，铁素体的强度、硬度较低,韧性、塑性好，易于变形，而起吊重物一般用的钢丝绳用含碳量0.6%-0.75%的钢制成，是因为铁素体成份较少，渗碳体的成份多，渗碳体的硬的渗碳体又具
8、有较高的强度、一定的硬度。（3）由于钢中碳的质量分数越高，则渗碳体含量越高，铁素体含量越小，因此使材料硬度、强度增加，锯切越费力。9.在铁碳合金平衡图上画出钢的退火、正火和淬火加热温度范围。答：退火：（1）完全退火，加热到AC3+（30-50）OC；（2）球化退火：加热温度为AC1或Accm+(20-30) OC;（3）去应力退火加热温度为500 OC-600 OC；正火：加热到AC3或以上40-60OC。淬火:加热温度为AC3或AC1以上（30-50）OC.10.比较下列钢材经不同的热处理后硬度值的高低，并说明原因。（1）45钢加热到700 OC保温后水冷；（2）45钢加热到750 OC保温
9、后水冷；（3）45钢加热到840 OC保温后水冷；（4）T12钢加热到700 OC保温后水冷；（5）T12钢加热到780 OC保温后水冷；答：硬度由高到低如下：（括号中数字代表题中序号）因为：亚共析钢的淬火加热温度一般为Ac3+（3050）。将亚共析钢加热到此温度,可获得细小的奥氏体，淬冷后则获得细小的马氏体。如果加热到Ac1Ac3之间，将获得铁素体和奥氏体，淬冷后，铁素体保留在组织中，会降低淬火钢的硬度。过共析钢的淬火加热温度一般为Ac1+（3050）。将过共析钢加热到此温度，组织为奥氏体和少量的渗碳体，淬火后，获得马氏体和渗碳体组织，渗碳体能提高钢的硬度和耐磨性。材料淬火温度水冷硬度(HR
10、C)硬度(HBS)45钢750是4524845钢840是5553645钢不淬火退火态不大于197T12780是66693T12840是61627T12不淬火退火态不小于20711.下列各种情况，应分别采取哪些预备热处理或最终热处理？（1）20钢锻件要改善切削加工性；（2）45钢零件要获得良好的综合力学性能（200-450HBS）；（3）65钢制弹簧要获得高的弹性（50-55HRC）；（4）45钢零件要获得中等硬度（40-45HRC）；（5）T12钢锻件要消除网状渗碳体并改善切削加工性；（6）精密工件要消除切削加工中产生的内应力。答：（1）完全退火或正火；（2）调质处理；（3）淬火+中温回火；（
11、4）淬火+中温回火；（5）球化退火；（6）去应力退火。12.确定下列各题中的热处理方法。（1）某机床变速齿轮，用45钢制造，要求表面有较高的耐磨性，硬度为52-75HRC，心部有较好的综合力学性能，硬度为220-250HBS。工艺路线为：下料-锻造-热处理1-粗加工-热处理2-精加工-热处理3-磨削。（2）锉刀，用T12钢制造，要求高的硬度（62-64HRC）和耐磨性。其工艺路线为：下料-锻造-热处理1-机加工-热处理2-成品。（3）某小型齿轮，用20钢制造，要求表面有高的硬度（58-62HRC）和耐磨性，心部有良好的韧性。其工艺路线为：下料-锻造-热处理1-机加工-热处理2-磨削。答：（1）
12、热处理1退火，热处理2调质处理，热处理3表面淬火+低温回火；（2）热处理1球化退火，热处理2表面淬火+低温回火；（3）热处理1正火，热处理2渗碳后表面淬火+低温回火。13.说明以下各种钢的类别：Q235A、08F、T10、T10A。答：Q235A是屈服强度大于等于235MPa的质量等级为的碳素结构沸腾钢；08F是含碳量为0.08%的优质碳素结构钢，且是沸腾钢；T10是是含碳量约为1.0左右的碳素工具钢；T10A是含碳量约为1.0左右的高级优质碳素工具钢。14.在生产中，若将不同牌号的钢乱用或搞错，例如：（1）把Q235、20钢当作45钢或T8钢；（2）把45钢、T8钢当成20钢；（3）把低碳钢
13、丝当作碳素弹簧钢丝等。将会给工件性能带来什么影响？答：（1）会使工件的强度不够，在使用中造成损坏；（2）工件的强度过高，若是作的螺钉，有可能使螺纹孔损坏；（3）做成的弹簧弹性不够。15.在常用碳素钢中为下列工件选择合适的材料并确定相应的热处理方法：普通螺钉、弹簧垫圈、扳手、钳工锤、手用锯条。答：普通螺钉用Q235、Q215等碳素钢，不进行热处理；弹簧垫圈用65Mn等优质碳素结构钢，要经淬火+中温回火；扳手用35或45优质碳素结构钢，一般进行发黑处理；钳工锤一般用T7或T7A等到碳素工具钢，一般进行淬火+低温回火；手用锯条一般用T10或T10A等碳素工具钢，一般进行淬火+低温回火。16.说明下列
14、合金钢的类别、主要化学成分、热处理特点及大致用途：16Mn、Cr12MoV、60Si2Mn、3Cr2W8V、20CrMnTi、GCr15、Wl8Cr4V、40Cr、CrWMn、1Cr18Ni9。答：16Mn是低合金结构钢，常用于桥梁、船舶、车辆、压力容器和建筑结构等，一般不进行热处理；Cr12MoV是高碳高铬工具钢，常用于制造落料模、弯曲模等到冷作模具，热处理为球化退火、淬火+低温回火；60Si2Mn属合金弹簧钢，用于作减震板簧、螺旋弹簧等，热处理为淬火+中温回火，还要进行喷丸处理；3Cr2W8V属合金模具钢，用于热挤模和压铸模等，锻后退火、淬火+高温或中温回火；20CrMnTi属合金渗碳钢，主要用于加工尺寸较大的变速齿轮等高强度渗碳工件，热处理方式为渗碳后淬火+低温回火；GCr15属滚动轴承钢，用于制造滚动轴承，热处理为球化退火、淬火+低温回火；Wl8Cr4V属合金刃具钢，制造钻头、铣刀等，热处理为锻后退火、淬火+回火；40Cr属合金调质钢，制造较为重要的轴、齿轮、蜗杆等，热处理为淬火+高温回火；CrWMn属低合金工具钢，做拉刀、长铰刀和长丝锥等低速刀具，热处理为为球化退火、淬火+低温回火；1Cr18Ni9属铬镍不锈钢，做要求良好耐蚀性的各种结构工件、容器、管道等。17.说明下列工件或工具应选用什么材料比较合适
