机械工程材料 考试复习题及参考答案 下载本文

的钢硬度高。

2)在室温下,含碳 0.8% 的钢其强度比含碳 1.2% 的钢高;

答:因为在钢中当含碳量超过1.0%时,所析出的二次渗碳体在晶界形成连续的网络状,使钢的脆性增加,导致强度下降。因此含碳 0.8% 的钢其强度比含碳 1.2% 的钢高。

3)在 1100℃,含碳 0.4% 的钢能进行锻造,含碳 4.0% 的生铁不能锻造;

答:在 1100℃时,含碳 0.4% 的钢的组织为奥氏体,奥氏体的塑性很好,因此适合于锻造;含碳 4.0% 的生铁的组织中含有大量的渗碳体,渗碳体的硬度很高,不适合于锻造。 4)绑轧物件一般用铁丝(镀锌低碳钢丝),而起重机吊重物却用钢丝绳(用 60 、 65 、 70 、 75 等钢制成);

答:绑轧物件的性能要求有很好的韧性,因此选用低碳钢有很好的塑韧性,镀锌低碳钢丝;而起重机吊重物用钢丝绳除要求有一定的强度,还要有很高的弹性极限,而60 、 65 、 70 、 75钢有高的强度和高的弹性极限。这样在吊重物时不会断裂。

5)钳工锯 T8 , T10,T12 等钢料时比锯 10,20 钢费力,锯条容易磨钝;

答:T8 , T10,T12属于碳素工具钢,含碳量为0.8%,1.0%,1.2%,因而钢中渗碳体含量高,钢的硬度较高;而10,20钢为优质碳素结构钢,属于低碳钢,钢的硬度较低,因此钳工锯 T8 , T10,T12 等钢料时比锯 10,20 钢费力,锯条容易磨钝。

6)钢适宜于通过压力加工成形,而铸铁适宜于通过铸造成形。

答:因为钢的含碳量范围在0.02%~2.14%之间,渗碳体含量较少,铁素体含量较多,而铁素体有较好的塑韧性,因而钢适宜于压力加工;而铸铁组织中含有大量以渗碳体为基体的莱氏体,渗碳体是硬脆相,因而铸铁适宜于通过铸造成形。

1.指出下列工件正火的主要作用及正火后的组织。 (1)20CrMnTi制造传动齿轮 (2)T12钢制造铣刀

答:⑴调整硬度,便于切削加工;细化晶粒,为淬火作准备;消除残余内应力。正火后组织为F和S.⑵正火是为了消除网状二次渗碳体,为球化退火做组织准备,同时正火可增加珠光体量并细化晶粒,提高强度、硬度和塑性,并作为最终热处理。正火后组织为索氏体。

2.用45钢制造主轴,其加工工艺的路线为:下料——锻造——退火——粗加工——调质处理 试问:(1)调质处理的作用。(2)调质处理加热温度范围。

答:⑴调制处理可以使材料具有良好的综合力学性能,在保持较高强度的同时,具有良好的塑性和韧性。⑵500~650℃

3.热处理的目是什么?有哪些基本类型?

答:目的是改变钢的组织结构,从而获得所需要的性能。

根据加热、冷却方式及钢组织性能变化特点的不同,可分为下面几类: ⑴普通热处理。退火、正火、淬火和回火。 ⑵表面热处理。表面淬火和化学热处理。 6.什么叫退火?其主要目的是什么?

答:将钢加热至适当温度保温,然后缓慢冷却(炉冷)的热处理工艺叫做退火。

其主要目的有:①调整硬度,便于切削加工;②消除残余内应力,防止在后续加工或热处理中发生变形或开裂;③细化晶粒,提高力学性能,或未最终热处理作组织准备。 7.什么叫回火?淬火钢为什么要进行回火处理?

答:回火是将淬火钢加热到A1以下某温度保温后再冷却的热处理工艺。 为避免淬火件在放置过程中发生变形或开裂,钢件经淬火后应及时进行回火。

8.什么叫淬火?其主要目的是什么?

答:淬火是将钢加热到临界点以上,保温后以大于VK的速度冷却,使奥氏体转变为马氏体的热处理工艺。 其目的就是为了获得马氏体,提高钢的力学性能。

12.用10钢制作一要求耐磨的小轴(直径为20 mm),其工艺路线为:下料---锻造---正火---机加工---渗碳---淬火---低温回火---磨加工。说明各热处理工序的目的及使用状态下的组织。

答:正火是为了调整工件硬度,便于切削加工,同时可以细化晶粒,为淬火作准备,还可以消除残余内应力;

渗碳可以提高工件表面硬度、耐磨性及疲劳强度,同时可以保持心部良好的韧性和塑性; 淬火是为了提高钢的力学性能;

低温回火则可以保持淬火后高硬度、高耐磨性的同时,降低内应力,提高韧性。

2.用45钢制造主轴,其加工工艺的路线为:下料——锻造——退火——粗加工——调质处理,试问:(1)调质处理的作用。(2)调质处理加热温度范围。

答案:1)调质处理的作用:获得回火索氏体,使主轴具有良好的综合力学性能,满足使用要求。(2)调质处理加热温度范围:淬火:840±10℃,高温回火:580-640℃

3.什么叫回火?淬火钢为什么要进行回火处理? 本题答案:回火:将淬火钢重新加热到A1点以下的某一温度,保温一定时间后,冷却到室温的一种操作。 钢淬火后获得的组织是马氏体和残余奥氏体,马氏体和残余奥氏体是不稳定的组织,它们有向较稳定组织转变的趋势,这将影响着零件的尺寸精度及性能稳定;淬火钢的性能特点是硬度高,脆性大,内应力大,直接使用很容易破断损坏。因此,淬火后要进行适当的回火处理,以稳定组织,稳定尺寸,消除或减小钢的残余应力,提高韧性。

4.什么叫淬火?其主要目的是什么?

答案:淬火:将钢件加热到Ac3或Ac1以上30~50℃,保温一定时间,然后快速冷却(一般为油冷或水冷),从而得马氏体的一种操作。

淬火的目主要是为了使奥氏体化后的工件获得尽量多的马氏体组织,并配以不同温度回火获得各种需要的性能。

5.淬火钢采用低温、中温和高温回火各获得什么组织?其主要应用在什么场合?

答案:(1)低温回火得到的组织是回火马氏体。内应力和脆性降低,保持了高硬度和高耐磨性。这种回火主要应用于高碳钢或高碳合金钢制造的工、模具、滚动轴承及渗碳和表面淬火的零件,回火后的硬度一般为58-64HRC。

(2)中温回火后的组织为回火屈氏体,硬度35-45HRC,具有一定的韧性和高的弹性极限及屈服极限。这种回火主要应用于含碳0.5-0.7%的碳钢和合金钢制造的各类弹簧。

(3)高温回火后的组织为回火索氏体,其硬度25-35HRC,具有适当的强度和足够的塑性和韧性。这种回火主要应用于含碳0.3-0.5% 的碳钢和合金钢制造的各类连接和传动的结构零件,如轴、连杆、螺栓等。 1.45钢淬火后硬度为55HRC(约为538HBS),经高温回火后的硬度下降为240HBS,若再进行200℃低温回火,能否使其硬度升高?为什么?淬火后进行低温回火,硬度为53HRC(约为515HBS),若再进行400℃中温回火,能否使其硬度降低?为什么? 答案:(1)不能,因为组织决定性能。45钢淬火后硬度为55HRC(538HBS),经高温回火后的硬度下降为240HBS,其组织为回火索氏体,是稳定的组织,若再进行200℃低温回火,组织不会发生改变,所以硬度不会升高。

(2)能,因为组织决定性能。45钢淬火后进行低温回火,硬度为53HRC(515HBS),其组织为回火马氏体和残余奥氏体,不是稳定的组织,当温度升高时组织会发生转变。所以,再进行400℃中温回火,组织

会转变为回火托氏体,硬度会降低。

2.分析45钢得到下列组织的热处理工艺 (1)粗片状珠光体+铁素体; (2)细片状珠光体+少量铁素体; (3)细小的粒状索氏体;

(4)表面是回火马氏体,心部是回火索氏体。 答案:(1)因为粗片状珠光体是奥氏体缓慢冷却转变中获得的,所以采用完全退火;(2)细片状珠光体是奥氏体较快的冷却转变中获得的,所以采用正火;(3)粒状索氏体是淬火加高温回火获得,所以采用调质处理;(4)调质处理可获得回火索氏体,而表面淬火只改变表面的组织,使表面成为马氏体,再进行低温回火即可获得表面的回火马氏体。所以采用调质处理+表面淬火+低温回火。 4.拟用T10制造形状简单的车刀,工艺路线为: 锻造—热处理—机加工—热处理—磨加工

(1) 试写出各热处理工序的名称并指出各热处理工序的作用; (2) 指出最终热处理后的显微组织及大致硬度; (3) 制定最终热处理工艺规范(温度、冷却介质)。

答案:(1)工艺路线为:锻造—球化退火—机加工—淬火后低温回火—磨加工。球化退火可细化组织,降低硬度,改善切削加工性并为淬火做组织准备;淬火及低温回火可获得高硬度和耐磨性以及去除内应力。 (2)最终热处理后的显微组织为回火马氏体 ,大致的硬度60HRC。

(3)T10车刀的淬火温度为780℃左右,冷却介质为水;回火温度为160℃~180℃,保温时间1~2小时,硬度为61~63HRC。

1.指出下列牌号是哪种钢?其含碳量约多少? 20、9siCr、40Cr、5CrMnMo 牌号 20 9siCr 40Cr 5CrMnMo 类型 优质碳素结构钢 高碳低合金工具钢 低淬性调质钢 模具钢 含碳量 0.2% 0.9% 0.4% 0.5% 参考答案

一、判断题(1):

1-10.××√×√×√××√ 11-20.×√×√×√××√× 21-30.√√××√××√×× 31-40.××××√×××√× 41-45.×√××× 二、填空题(1):

1.体心立方,面心立方;2.增大过冷度.加入变质剂;3.结晶.同素异构转变;4.珠光体.铁素体.渗碳体;5.表面细晶粒区.中间柱状晶区.内部粗大等轴晶;6.晶界和亚晶界,位错;7.62%;8.冷.热;9.右;10.灰口铸铁.最低抗拉强度;11.羽毛状.针状;12.理论结晶温度.实际结晶温度.大;13.C在γ-Fe.C在α-Fe;14.淬透性.降低;15.低碳钢,中碳钢,高碳钢;16.球墨铸铁,最低抗拉强度,延伸率;17.板条状,针状,板条状;18.伸长率.断面收缩率;19.Fe和C具有复杂结构.铁素体和渗碳体的机械混合物;20.片状.蠕虫状;21.莱氏体.奥氏体.渗碳体;22.滑移,孪生;23.板条状,阵状,板条状;24.体心立方晶格,面心立方晶格,密排六方晶格;25. 合金结构钢、合金工具钢、特殊性能钢;26. 合金渗碳钢、齿轮。

三、单项选择题(1):

1-5.cabcb, 6-10.abccb, 11-15.cdcac,16-20.babca。 四、名词解释:

1.固溶强化:在合金中,随溶质原子的加入发生晶格畸变,形成固溶体使金属强度和硬度提高的现象。 2.热硬性(红硬性):钢在高温下保持高硬度的能力。 3.调质处理:淬火加高温回火。

4.加工硬化:金属塑性变形时,随变形度的增加,强度和硬度升高,塑性和韧性下降的现象。 5.马氏体:碳原子在α-Fe中的过饱和固溶体。

6.变质处理:在液体金属中加入孕育剂或变质剂,以细化晶粒和改善组织的处理方法。 7.冷加工:在再结晶温度以下的塑性变形加工方式。

8.相:化学成分相同,晶体结构相同并有界面与其他部分分开的均匀组成部分。 9.残余奥氏体:过冷奥氏体向马氏体转变时,马氏体转变结束后剩余的奥氏体。