工程材料及成型技术--复习题.doc

1.1 看书1.3 一个紧固螺栓使用后出现塑料变形（伸长），试分析材料有哪些性能指标没有达到要求？看书1.4 布氏硬度法和洛氏硬度法各有什么优缺点？库存钢材、铸铁轴承座毛坯、硬质合金刀头、台虎钳钳□各应采用哪些硬度法来检验其硬度？布氏硬度法：试验结果准确,稳定，但测量费时，压痕大，故不宜测试薄件或成品件，适用于HBW值小于650 的材料。

洛氏硬度法：洛氏硬度测试操作简单，效率高，压痕小。

不损坏工件表面，适用于大量生产中的成品件的检验。

但由于试验的压痕小,易受金属表面不平或材料内部组织不均匀的影响,因此测量结果不如布氏硬度高, 一般需要在被测量表面的不同部位测量数点取其平均值。

1.5 什么是疲劳强度?对零件的使用性能有何影响？材料在N次对循环疲劳载荷作用下不致引起断裂的最大应力z称为材料的疲劳极限或疲劳强度。

疲劳强度越高，其机器零件在周期性或非周期性变动载荷的作用下工作时间越长。

即应力循环周期数越大。

解释下列名词：晶格、晶胞、晶粒、刃型位错、晶界、合金、组元、相、显微组织、固溶体、金属化合物、固溶强化。

晶格：把每一个原子假想为一个几何结点，并用直线从其中心连接起来使之构成空间架构。

晶胞：晶体中原子排列规律具有明显的周期性变化，因此在晶格中就存在能代表晶格特征的最小几何单元。

晶粒：多晶体上许多位向不同，夕卜形不规则的小晶体。

刃型位错：晶体中某处一列或若干列原子发生了有规律的错排现象。

晶界：位向不同的晶粒间的过渡区，在空中呈网状，其宽度5・10个原子间距。

合金：两种或两种以上的金属元素或金属元素于非金属元素组成的具有金属特性的物质。

组元：组成合金最基本独立的单元。

相：合金中近体结构与化学成分相同，与其他部分有明显分界的均匀区域。

显微组织：用金相观察法，在金属及合金内部看到的相的大小，方向，形状，分布及相间结合状态。

固溶体：合金在固态下有组元间相互溶解而形成的相。

金属化合物:新相的晶体结构不同于任一组元,则新相是组元间形成的化合物。

固溶强化：晶格畸变使晶体变形的抗力增大，材料的强度，硬度提高。

金属的常见晶格有哪三种?它们的原子排列和晶格参数有什么特点?体心立方晶体结构原子排列：原子位于立方体的顶点和中心晶格参数：a= b= c, a= [3= y= 90°面心立方晶格原子排列：位于立方体的顶点及各个面的中心晶格参数：a= b= c, a=[3= y= 90°密排六方晶格原子排列：六方棱柱顶点,两底面中心z以及内部三个晶格参数：用底面正六边形的边长a和两底面之间的距离c来表达，两相邻侧面之间的夹角为120°z侧面与底面之间的夹角为90°什么叫晶体缺陷？晶体中可能有哪些晶体缺陷？它们的存在意义？晶体缺陷：实际晶体不是完整的，一般具有缺陷点缺陷：点缺陷的存在会使晶格发生畸变，从而使及金属的强度、硬度升高，电阻增大线缺陷：线缺陷存在会使金属强度大幅度提高面缺陷：面缺陷的存在可以提高金属的强度，同时还使塑性、韧性改善，称为细晶强化纯金属与合金的晶体结构有何异同？纯金属与合金晶体大都属于体心立方晶格，面心立方晶格，密排六方晶格。

纯金属是由单一原子构成的，而合金是两种或两种以上的金属或金属与非金属组成的具有金属特性的物质说明铁素体、奥氏体、渗碳体、珠光体、和莱氏体在晶体结构、组织形态及性能方面的特点铁素体（F或a ） : c固溶于a・Fe中形成的，呈依D立方体晶格，塑性好,质软，强度硬度低奥氏体（A或Y） : c固溶于Y・Fe中形成的，呈面心立方体晶格，高温组织，强度比a高得多，塑性，韧性好渗碳体：铁与碳相互作用形成的具有复杂晶格结构的间隙化合物，条状、网状、片状粒状等，质硬且脆珠光体（P）:铁素体与渗碳体的共析混合物,性能介于铁素体和渗碳体之间,较高硬度,良好的塑性,韧性莱氏体：奥氏体和渗碳体的共晶混合物，质硬且脆，强度高，塑性差，抗压性好 2.6 看书2.7 对某过共析钢进行金相检测分析，其组织为珠光体和渗碳体，其中珠光体占93%，问此钢的碳质量分数由珠光体的Wc=0.77% ,渗碳体的W C=6.69%T此钢Wc= 0.77%x93% + 6.69%x7%«1.2%5.3塑料的主要成分是什么？各起什么作用塑料一般由合成树脂和添加剂组成1合成树脂树脂是塑料的主要部分，也是塑料中能起粘接作用的部分并使具有成形性能，树脂在塑料中的含量占40%・95%以上2填充剂填充剂也称为填料在塑料中主要起增强作用，有时也可以赋予塑料一些树脂所没有的新性能如许多塑料加入填料之后能提高其力学性能和物理化学性能，减少收缩率和降低成本3增塑剂用于提高树脂的可塑性与柔软性的添加剂，其作用是在大分子链中加入低分子物质使大分子链间的距离拉开降｛氐分子间的作用力增加大分子的柔顺性4固化剂又称之为硬化剂其作用是使热固性树脂在成形过程中产生分子交联即由线性结构变成体型结构成型后获得坚硬的塑料制品5.5何谓陶瓷其组织由哪几个相组成它们对陶瓷的性能影响如何？陶瓷常被当作所有无机徘金属材料的总称陶瓷材料的特殊性能是由其化学成分晶体结构和显微组织所决定的在显微镜下可观察到它们通常由三种不同的相组成即晶体相玻璃相气相组成）晶相晶相是陶瓷材料中最主要的组成相它由固溶体和化合物组成一般是多晶体主要晶相有氧化物和硅酸盐两大类陶瓷的晶相对陶瓷的性能起决定性的作用而晶相得形态分布所构成的显微组织对性能也有明显影响如细化晶粒可以提高陶瓷的强韧性2）玻璃相就是非晶相是由熔融的液体凝固时原子不能排列成为晶体状态形成的主要作用:将分散的晶相粘接在一起降低烧成温度抑制晶体长大以及填充孔隙3）气相烧成的材料内部往往存在许多气孔体积约占5%-10%较大的气孔往往会裂纹形成源因此会降低材料的力学性能另外陶瓷材料的介电损耗也因之增加并造成击穿强度下降因而要力求气孔细小均匀分布材料的孔隙率低5.9何谓复合材料?都有哪些类型复合材料的性能有什么特点？复合材料是指两种或两种以上不同物理和化学性质的物质通过适当的工艺方法组合而成的多相固体材料一般是由基体材料和增强材料组成增强剂材料是复合材料的主要承力部分基体材料的作用是将增强材料粘合成一个整体起到均衡应力传递应力的作用有金属基复合材料聚合物基复合材料陶瓷基复合材料复合材料的特点1可以改善或克服组成材料的弱点2可以按照构件的结构和受力要求进行材料的最佳设计3可以创造单一材料的不易具备的性能或功能或在同一个时间里发挥不同功能的作用4可以集材料制备和成形加工于一体制成所需要形状和尺寸的零件减少二次加工工序提高材料的利用率5振动在复合材料中衰减很快使之具有良好的减振性能6.1铸件的凝固方式有D那些凝固方式受哪些因素的影响物质有液态转变为固态的过程称之为凝固实质是液态金属逐步冷却凝固而成形三个区域固相区凝固区液相区凝固方式依据凝固区的宽窄来划分逐层凝固糊状凝固中间凝固影响凝固方式的因素1合金的结晶温度范围合金的结晶温度范围愈小凝固区域愈窄愈趋向逐层凝固2铸件的温度梯度温度梯度愈大对应的凝固区域愈窄合金愈趋向于逐层凝固而温度梯度又受合金性质铸型的蓄热能力浇注温度的影响合金的凝固温度愈低热导率愈高结晶潜热愈大或铸型的蓄热能力愈小则铸件内部温度愈趙向于均匀铸件截面的温度梯度愈小6.4看书6.9在设计铸件壁厚时应注意什么为什么要规定铸件的的最小壁厚壁厚过大或过薄会出现什么问题？在确定铸件壁厚时应综合考虑以下三方面内容：1保证铸件达到所需要的强度和刚度2尽可能减少壁厚3铸造时工艺简单铸件壁厚过薄易产生浇不足冷隔等缺陷，为此铸件壁厚不应小于允许值即最小壁厚但是铸件壁厚也不宜太大，厚壁铸件的晶粒粗大组织疏松易产生缩孑L和缩松力学性能下降6 .11设计铸件结构应遵循哪些原则1铸件性能对铸件结构设计的要求1 ）铸件的壁厚应合理2 ）铸件的壁厚应均匀3 ）铸件壁间的连接应合理4 ）避免铸件受阻收缩的设计5 ）避免水平方向出现较大的平面2铸造成形工艺对铸件结构的要求1）分型面应少而简单2 ）铸件外形应力求简单3 ）尽量或少用型芯和活块4 ）应有一定的结构斜度7.1什么是冷变形强化冷变形强化对生产有何影响钢在锻造温度范围内进行锻造加工锻后是否会存在冷变形强化现象在力学性能上表现为：随变形程度的增大材料的强度硬度升高，塑性，韧性下降这种现象称之为冷变形强化又称为加工硬化冷变形强化是生产中常用的强化金属的重要手段经冷塑性变形后其强度和硬度均获得提高对于纯金属和不能用热处理强化的合金也可通过冷轧冷挤冷冲压等加工方法提高其强度和硬度。

冷变形强化现象是一种不稳定的状态，通过加热原子的动能增大，可迅速使不稳定状态恢复到稳定状态，消除晶格扭曲及由此引起的内应力，消除了部分冷变形强化组织，继续升高温度原逑得更大的动能于是以晶格畸变最严重处的碎晶或杂质为核心逐渐长大形成新的晶粒使原来被拉长的晶粒转变为等轴晶粒从而完全消除了冷变形强化的组织和内应力故锻后不会存在冷变形强化现象7.2何谓锻造流线举例说明设计锻造零件时怎样才能使零件具有最好的力学性能？当变形程度足够大时，这些夹杂被拉成线条状。

拉长的晶粒经再结晶变成等轴细晶粒而夹杂物形态不会改变，便以细线条状形式保留下来，形成锻造流线，又称纤维组织在设计和制造零件时候应注意使零件工作时承受最大正拉应力的方向与纤维方向平行。

承受最大切应力的方向与纤维方向垂直并尽量使锻造流线的分布与零件外形轮廓相符合而不被切断。

生产中用模锻方法制造曲轴用局部徹粗法制造的螺栓用轧制齿形法制造的齿轮形成的锻造流线能适应零件的受力情况分布比较合理7.4试述自由锻造主要特点?为什么大型锻件必须采用自由锻来锻造?自由锻造是利用通用设备和简单工具，使加热后的金属坯料在冲击力或压力作用下产生塑性变形的工艺自由锻造是局部变形变形抗力小。

自由锻件的形状和尺寸由锻工操作简单工具完成只能锻出形状简单，表面精度低的锻件，生产率低劳动强度大适合于单件和小批生产大型锻件必须采用自由锻来锻造1自由锻是局部变形变形抗力小2若用模锻模具成本高设备吨位不够7.5何谓终锻模锤的飞边槽有何作用何谓冲孔连皮模锻件为什么存在冲孔连皮在终锻模锤中模锤的周围设有阻碍金属从模锤中流出，使金属易于充满整个模锤，并容纳多余的金属缓和冲击避免分模面压陷和崩裂.冲孔连皮模锻件上的通孔不能直接锻出,只能锻成盲孔，中间留有一定厚度的金属层连皮厚度T殳为4mm-8mm锻后与飞边一同切除，才能获得通孔锻件，当孔径小于25mm时，可不锻出7.6试分析下列制品应选用哪种方法锻造成型活扳手（大量）:模锻起重机吊钩（小批）:自由锻铳床主轴（成批）：模锻大六角螺钉：模锻万吨轮主传动轴：自由锻造7.7什么是冲裁工序冲裁间隙对冲裁件质量和模具有何影响？如何合理选择其大小，冲裁凸凹模的刃口尺寸应如何确冲裁是板料产生分离的冲压工序,包括落料冲孔切口修边等，冲裁间隙是指凸模与凹模之间的尺寸差，合理的冲裁间隙有一定的范围,选用时主要考虑冲裁断面质量和模具寿面，当断面质量要求高时，尽量选用较小的间隙，反之应选用较大间隙以提高模具的寿命凸模凹模刃口的尺寸的确定，冲裁时冲孔件的孔径尺寸和落料件的外形尺寸均取决于光亮带的尺寸，即落料件尺寸接近凹模刃口尺寸,冲孔件尺寸接近凸模刃口尺寸冲孔D凸=D孑匕D凹二D凸+ 2Z 落料D凹=D料D凸=D凹・2乙8.2焊条的组成及各部分的作用如何？试说明下E4303和E5015中的各字母和数字的含义焊条是焊条电弧焊所用的焊接材料,有钢芯和药皮两个部分组成焊条钢芯是焊接专用的金属丝，作电极起导电产生电弧和填充金属的作用焊条药皮是焊接钢芯表面的涂层其主要作用是：形成熔渣和保护气体。