工程材料习题2011

【1】高分子材料按来源分为天然、半合成和合成高分子材料。

有机和无机【2】按钢中合金钢元素总量分的话有低合金钢、中合金钢和高合金钢。

合金钢按钢的用途分可以分为合金结构钢、合金工具钢、特殊性能钢。

【3】晶体缺陷有的是在晶体生长过程中，由于温度、压力、介质组分浓度等变化而引起的；有的则是在晶体形成后，由于质点的热运动或受应力作用而产生。

它们可以在晶格内迁移，以至消失；同时又可有新的缺陷产生。

【4】塑料按应用范围分为通用塑料、工程塑料和其它塑料三种类型。

【5】钢表面的化学热处理有渗碳、渗氮、碳氮共渗、渗硫、渗硼、渗铬、渗铝及多元共渗等。

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【6】陶瓷的种类繁多，工业陶瓷大致可分为普通陶瓷和特种陶瓷两大类。

如果按性能和应用的不同，陶瓷也可分为工程陶瓷和功能陶瓷两大类。

【7】复合材料按其结构特点又分为：纤维复合材料、夹层复合材料、细粒复合材料、混杂复合材料。

【8】高分子材料按特性分为橡胶、纤维、塑料、高分子胶粘剂、高分子涂料和高分子基复合材料。

【9】复合材料按其组成分为金属与金属复合材料、非金属与金属复合材料、非金属与非金属复合材料。

【10】根据紧砂原理的不同，机器造型分为以下几种：震压造型、微震压实造型、高压造型、射砂造型、抛砂紧实造型。

【11】砂型铸造是一种最基本的铸造方法，其工艺过程有制造模型和芯盒、混砂、造型和造芯、烘干盒箱、熔化。

【12】合金元素在钢中主要以哪两种形式P60 固溶体和化合物
【13】按内浇道位置来分有顶注式、中注式、底注式及阶梯式等类型。

【14】合金钢按冶金质量不同分为哪几种低合金钢、机械结构用合金钢、合金工具钢、高速工具钢、特殊性能钢。

【15】根据各种塑料不同的理化特性，可以把塑料分为热固性塑料和热塑性塑料两种类型。

【16】主要的物理气相沉积的方法有：热蒸发、溅射、脉冲激光沉积。

溅射过程中的离子通常来自等离子体。

【17】碳钢的不足主要表现在：淬透性差、回火稳定性差、综合机械性能低、不能满足某些特殊场合要求。

【18】【H68】含钢量为68%的黄铜
【T8MnA】含锰量较高的高级优质碳素工具钢P63若钢中Mn含量较高，在数字后面附Mn
【Q235-AF】屈服点σs=235MPa、质量为A级的沸腾碳素结构钢。

P63屈服点拼音首字母；屈服点数值；质量等级符号；脱氧符号：F沸腾钢、b半镇定钢、Z镇定钢、TZ特殊镇定钢
【0Cr18 Ni9】不锈钢，含碳量≤0.08%，Cr平均含量为18%，Ni平均含量为9% 【HT200】表示σb≥200MPa的铸铁灰铁直径30mm试棒最小抗拉强度值【LF5】5号防锈铝【T8】含碳量为8%的碳素工具钢
【GGr15】含Gr量为15%的滚动轴承钢【45钢】平均含碳量为0.45%的优质碳素结构钢
【1】欲提高铸件壁的强度，靠增加壁厚能否实现？为什么？
答：不能实现。

因为，壁越厚心部的冷却速度越慢、晶粒粗大、且易产生缩孔、
缩松、偏折等缺陷。

强度反而下降。

【2】简述复合材料的主要性能。

答：1.比强度和比刚度高；2.抗疲劳性能好；3.减振能力强；4.热性能好；5.耐蚀性和减摩性好。

【3】纯铅（熔点为327℃）在室温下是什么变形？为什么？
答：热变形，因为T再=0.4*（273+327）=240 绝对温度——t再=240-273= -33℃＜室温
【4】各向异性：单晶体在不同方向上具有不同性能的现象称为各向异性。

各向同性：普通金属材料都是多晶体。

多晶体的金属虽然每个晶粒具有各向异性，但由于各个晶粒位向不同，加上晶界的作用，这就使得各晶粒的有向性互相抵消，因而整个多晶体呈现出无向性，即各向同性。

【5】合金钢与碳钢比较有何优缺点。

答：(1)碳钢的优点：价格便宜，容易加工，通过含碳量的增减和不同的热处理，其性能可以得到改善，满足很多生产上的要求。

(2)碳钢的缺点：由于性能所限，其适用范围较窄。

(3)合金钢的优点：①渗透性高②强度显著高于碳钢③回火稳定性显著高于碳钢④具有碳钢所不具备的物理、化学等特殊性能。

(4)合金钢的缺点：生产工艺复杂，处理工艺性能参数要求严格，成本较高，，某些合金产生回火脆性倾向大、冷变形性能、焊接性能较差。

【6】淬透性和淬硬性
淬透性：表示钢在一定条件下淬火时获得淬透层深度的能力，主要受奥氏体中的碳含量和合金元素的影响。

P45、46
淬硬性：指钢在淬火时硬化能力，用淬成马氏体可能得到的最高硬度表示。

【7】零件经淬火后为什么必须进行回火处理？（回火的目的）
答：1.降低脆性，消除或减少内应力；2.获得工件所要求的力学性能；3.稳定工件尺寸；4.对于退火难以软化的某些合金钢，在淬火（或正火）后常采用高温回火，使钢中碳化物适当聚集，使硬度降低，以利于切削加工。

【8】什么是化学热处理？有哪些类型？优缺点P47
答：钢的化学热处理是将工件置于一定的活动介质中保温，使一种或几种元素渗入工件表面，以改变其化学成分，从而使工件获得所需组织和性能的热处理工艺。

化学热处理有渗碳、渗氮、碳氮共渗、渗硫、渗硼、渗铬、渗铝及多元共渗等。

优点：表面强化和改善工件表面的物理化学性能，即提高工件表面的硬度、耐磨性、疲劳强度、热硬性和耐腐蚀性。

【9】金属表面磷化的作用
答：（1）提高耐蚀性。

磷化膜虽然薄，但由于它是一层非金属的不导电隔离层，能使金属工件表面的优良导体转变为不良导体，抑制金属工件表面微电离层的形成，进而有效阻止涂膜的腐蚀。

（2）提高基体与涂层间或其他有机精饰层间的附着力。

磷化膜与金属工件是一个结合紧密的整体结构。

其间没有明显界限。

磷化膜具有多孔性，使封闭剂、涂料等可以渗透到这些孔隙之中，与磷化膜紧密结合，从而使附着力提高。

（3）提供清洁表面。

磷化膜只有在无油污和无锈层的金属工件表面上才能生长，因此，经过磷化处理的金属工件，可以提供清洁、均匀、无油脂和无锈蚀的表面。

（4）改善材料的冷加工性能，如拉丝、拉管、挤压等。

（5）改进表面摩擦性能，以促进其滑动。

【10】细化晶粒采用的主要途径P43
答：完全退火、正火
【11】提高浇注温度可以提高液态合金的充型能力，但实际生产中为什么又要防止浇注温度过高？
答：因为浇注温度过高，铸件容易产生缩孔、缩松、粘砂、气孔、粗晶等缺陷，所以在保证充型能力足够的前提下，浇注温度不宜过高。

【12】试述灰口铸铁由于石墨的存在所具有的优越性能。

答：（1）优良的减振性（2）耐热性好（3）缺口敏感性好
【13】塑料主要特性
答：①大多数塑料质轻，化学性稳定，不会锈蚀；②耐冲击性好；③具有较好的透明性和耐磨耗性；④绝缘性好，导热性低；⑤一般成型性、着色性好，加工成本低；⑥大部分塑料耐热性差，热膨胀率大，易燃烧；⑦尺寸稳定性差，容易变形；⑧多数塑料耐低温性差，低温下变脆；⑨容易老化；⑩某些塑料易溶于溶剂。

【14】表面淬火的特点及适用场合？包含哪些种类？
适用材料：中碳钢或中碳合金钢。

工艺特点：快速加热，使工件表面迅速升温至淬火温度，而工件心部仍处于A1以下，这时立即喷水冷却，使工件表面层被淬硬成为马氏体，心部仍是原来的组织，保持着良好的韧性。

种类：根据加热方法不同，主要有：感应加热表面淬火、火焰加热表面淬火、电接触加热表面淬火以及电解液加热表面淬火等几种。

应用最多的为感应加热和火焰加热表面淬火法。

【15】选择分模面的原则是什么？
答：①应保证模锻件能从模膛中取出来。

②按选定的分模面制成锻模后，应使上下两模沿分模面的模膛轮廓一致，以便在安装锻模和生产中容易发生错模现象，及时而方便地调整锻模位置。

③分模面应选在能使模膛浓度最浅的位置上。

④选定分模面应零件上所加的敷料最少。

⑤分模面最好是一个平面。

【1】制一批钢制拉杆，工作时不允许产生明显的塑性变形，最大的工作应力σmax=350MPa(N/mm²)，今欲选某钢制作。

将该钢制成直径d=10mm的标准拉伸试样后进行拉伸试验，测得Fa=21500N, Fb=35100N，试判断该钢是否可用？答：不能选用。

因为σs=21500/10*10=215MPa，σb=35100/10*10=351MPa 而根据题意要以σs为设计依据，σs必须大于350MPa才可以选用。

【2】某低碳钢拉伸试样，直径为10mm，标长为50mm，屈服时应力为18840N，断裂前的最大拉力为35320N，拉断后将试样接起来，标距之间的长度为73mm，断口处截图直径为6.7mm。

问该低碳钢的σs、σb、δ、ψ各是多少？（铁碳合金相图）
答：原始截面积S0=3.14*5*5=78.5 断口处截面积S1=3.14*3.35*3.35=35.23865 应变ε=ΔL/L0=23/50=0.46
屈服点σs= 18840/78.5=240 抗拉强度σb=35320/78.5=449.94
断后伸长率δ=(73-50)/50*100%=46% 断面收缩率ψ=（78.5-35.23865）/78.5*100%=55.11%
【3】在1000℃下加工钨丝是热变形还是冷变形？为什么？（钨的熔点为3380℃）答：冷变形。

因为：T再=0.4*（3380+273）=1461K=1461.2-273=1088.2℃大于1000℃。