《机械制造基础》复习题
1.什么叫材料的塑性？塑性有哪两个指标，如何用公式表示？试述塑性的两个作用。
答：塑性是指金属材料在外力作用下，产生永久变形而不致引起断裂的性能。指标：伸长率δ和断面收缩率Ψ。公式表示δ=(L1-L0 )/L0*100% Ψ=(F0-F1 )/F0*100% 式中 L0—试样原始长度 L1—试样拉断后的长度 F0—试样原始横截面积 F1 试样拉断后的横截面积 作用：1、方便加工2、提高材料的可靠性
2．说明下列力学性能指标的名称、单位、含义：?b,?s,?0.2,??1,?,?k。分别指出哪些指标是动载下的力学性能，哪些是静载下的力学性能。
答：δb 抗拉强度，单位MPa ，指金属材料拉断前所能承受的最大应力。 δs 屈服极限 单位MPa ，指出现明显塑性变形时的应力。 δδ
0.2
条件屈服强度 单位MPa ，指试样产生0.2%残余塑性变形时的应力值。
-1
疲劳强度 单位MPa ，指最大应变力δmax低于某一值时，曲线与横坐标平
行，表示循环周次N可以达到无穷大，而试样仍不发生疲劳断裂时的交变应力值。 δ 伸长率 单位：无δ=（L1-L0/L0）*100% 式中L1指试样拉断后的长度 L0指试样原始长度
ak 冲击韧性 单位 J/cm 指金属材料在冲击载荷作用下，抵抗断裂的能力。 动载荷下的力学性能：δ-1，ak
静载荷下的力学性能：δb , δs , δ
0.2
2
, δ
3.从压头的材料、形状、载荷大小、硬度值计算方法、应用等方面简要说明布氏硬度、洛氏硬度、微氏硬度三种测量硬度的方法的特点。
答： 布氏硬度：压头材料：淬火钢球或硬质合金球、形状：球形、载荷大小：3000kgf、硬度值计算方法：载荷除以压痕表面积的值、应用：铸铁、有色金属、低合金结构钢等毛坯材料。
洛氏硬度：压头材料：顶角为120°的金刚石圆锥压头、形状：圆锥形、载荷大小：75kg或150kg、硬度值计算方法：HRC=130-k/0.002、应用：淬火钢、调质钢等成品件。
维氏硬度：压头材料：锥面夹角为136°的金刚石四棱锥体压头、形状：四棱锥体、载荷大小：一定载荷、硬度值计算方法：载荷除以压痕表面积的值、应用：从极软到极硬的薄片金属材料、表面淬硬层、渗碳层等。
4.画出纯铁从液态冷却下来的冷却曲线，分别指出纯铁冷却到室温时发生哪些转变？哪个转变是体积增大的，为什么？ 答：
在1394°C时，δ-Fe转变为γ-Fe,在912°C时，γ-Fe转变为α-Fe。γ-Fe转变为α-Fe时体积增大，因为γ-Fe是面心立方晶格，α-Fe是体心立方晶格，当面心立方晶格转变为体心立方晶格时，由于致密度减小而使体积膨胀。 5.什么叫过冷和过冷度，说明过冷度的大小对金属结晶的影响。如何在结晶过程中细化晶粒？
答:过冷指液态金属冷却到理论结晶温度下才开始结晶的现象。过冷度指理论结晶温度（T0）与实际结晶温度（Tn）的差。过冷度越大，晶粒越小。如何细化晶粒：1、在铸造生产中采用变质处理2、对于固态金属，可以用热处理或压力加工的方法。
6.常见的金属晶格类型有哪几种？奥氏体和淬火获得的马氏体中的铁是什么晶格类型？
答：体心立方晶格、面心立方晶格、密排六方晶格。面心立方晶格。
7.按晶体结构的基本属性分，固态合金中的相分为哪两大类？分别在合金中起什么强化作用。指出珠光体中的两个强化相分别是什么，各属于哪种？
答：固溶体，金属化合物。分别起固溶强化和弥散强化。珠光体中的两个强化相分别指F和Fe3C,各属于固溶强化和弥散强化。
8.简述共晶体和共析体的异同，指出它们分别发生在钢还是铸铁的冷却过程中。 答：共同点：都是在恒温下产生的。不同点：共晶体是在液相下生成的晶体，共析体是在固相下生成的晶体。共晶体发生在铸铁的冷却过程中，共析体发生在钢的冷却过程中。
9.阐述钢中的含碳量对钢的力学性能（硬度、抗拉强度、塑性）是如何影响的。 答：钢中的含碳量越高，硬度越大，塑性越差，当Wc≤0．9% 时，随着含碳量的增加，钢的强度增加；当Wc＞0.9%时，随着含碳量的增加，钢的强度降低。 10.简述45钢和T10钢的结晶过程，指出室温下的组织分别是什么。 答
：
45钢室温下的组织为铁素体和珠光体，T10钢室温下的组织为珠光体和二次网状渗碳体。
11.什么叫马氏体转变，简述马氏体转变的特点。
答：如果将奥氏体以极大的冷却速度快速冷到Ms 以下，使其冷却曲线不与C曲线相遇，称为马氏体转变。特点：1、发生马氏体型转变时，过冷度极大，转变温度很低奥氏体只能进行非扩散性相变。2、奥氏体向马氏体转变无孕育期。3、马氏体形成速度极快，接近声速。4、奥氏体转变成马氏体后，钢件形成很大的的内应力。5、奥氏体转变为马氏体具有不彻底性。
12.钢的表面淬火和表面渗碳分别使用什么原理、方法和手段使钢的表面获得高硬度，而心部保持高韧性的？
答：钢的表面淬火：它是将工件表面进行快速加热，使其奥氏体化并快速冷却获得表层一定深度的马氏体组织，而心部组织保持不变。钢的表面渗碳：向钢的表层渗入活性碳原子，增加零件表层含碳量并得到一定渗碳层深度的化学热处理工艺。通过随后的淬火和低温回火，可提高零件表面硬度和耐磨性，增加零件的疲劳抗力，而心部仍保持足够的强度和韧性。
13.试述共析碳钢在连续冷却时，炉冷、空冷、油冷和水冷分别获得什么组织，这些组织具有什么样的性能特点。
答：炉冷：珠光体 性能特点：强度低，韧性好；空冷：珠光体 性能特点：强度低，韧性好；油冷和水冷都获得淬火马氏体组织。性能特点：硬度高，冲击韧性差。
14.某柴油机的凸轮轴，要求表面有高的硬度(HRC>50)，而心部具有良好的韧性(αku>40J)。原来用45钢调质处理，再在凸轮表面进行高频淬火，最后低温回火。现因45钢已用完，拟改用20钢代替，试说明：
(1)原45钢各热处理工序的作用。(2)改用20钢后，其热处理工序是否应进行修改？采用何种热处理工艺最恰当？
答：（1）正火是为了消除锻造时的内应力，均匀组织，细化晶格，提高综合力学性能，为后面的机械加工做准备；
调质是为了消除粗加工时的内应力，使钢的性能，材质得到很大程度的调整，其强度、塑性和韧性都较好，经过调质的材料具有良好的综合机械性能； 局部表面淬火是为了使轴的表面增加硬度、增加耐磨性，达到表面增加硬度，内部保持韧性，可以使轴能够承受冲击强度；
低温回火，也可以称为时效处理，其目的是为了消除残余应力，稳定钢材组
织和尺寸，这对提高零件的精度是很重要的一道工序。 （2）应修改，表面渗碳处理。
15.现有40Cr钢制造的机床主轴，心部要求良好的强韧性（200～300HBS），轴颈处要求硬而耐磨（54～58HRC），试问： （1）应进行哪种预处理和最终热处理？ （2）热处理后各获得什么组织？
（3）热处理工序在加工工艺路线中位置如何安排？ 答：（1）正火，调质处理。
（2）珠光体，铁素体；回火索氏体。
（3）下料、锻造、正火、机加工、调制处理。
16.请为以下零件选材，并说明理由，写出其常用成型方法、热处理工艺以及热处理以后的组织（注：不需热处理的就写不热处理）。 1)传动大齿轮（候选材料：60Si2Mn，ZG450，T10） 2)高速钢刀头（候选材料：W18Cr4V，65Mn，20 ） 3)机床床身（候选材料：T10、QT450-17，HT200 ） 4)钢锯条（候选材料：T10、QT450-17，HT200） 5)桥梁钢（候选材料：15MnVN，45，ZL102） 6)冷作模具钢（候选材料：15，Cr12,2A12） 7)汽车曲轴（候选材料：T10、QT450-17，HT200） 8)教室里的桌椅支架（候选材料：T10、Q215，HT200） 9)不锈钢菜刀（1Cr8Ni9Ti，4Cr13，1Cr17） 10)滚动轴承（55，GCr15，1Cr17Al5）
答：（1）ZG450 铸钢，高强度，形状复杂 成型方法：铸造 热处理工艺及组织：正火，表面淬火和低温回火，回火马氏体
（2）W18Cr4V 高速工具钢，红硬性好。成型方法：锻造 热处理工艺及组织：球化退火，淬火和低温回火，回火马氏体
（3）HT200 灰铸铁，减磨性好，减震性强。成型方法：铸造
（4）T10 碳素工具钢 ，硬度高，耐磨性好。成型方法：锻造 热处理工艺及组织：球化退火，淬火和低温回火，回火马氏体
工程材料与机械制造基础复习题（参考）
