工程材料及成型工艺基础-金属材料成形基础作业集

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1、金属材料成形基础主讲张万红1.工程材料的主要性能分为（1）使用性能和（2）工艺性能。（1）又包括力学性能、物理性能和化学性能等。作业1工程材料2.金属的变形包括弹性变形和塑性变形。一、填空题3.通过拉伸试验可测得的强度指标主要有屈服强度和抗拉强度；可测得的塑性指标有延伸率和断面收缩率。5.实际金属的晶体缺陷有点缺陷（空位或间隙原子）、线缺陷（位错）和面缺陷（晶界）。4.常见的金属晶格类型有体心立方晶格、面心立方晶格和密排六方晶格三种类型。α–Fe属于体心立方晶格，γ–Fe属于面心立方晶格，δ–Fe属于体心立方晶格。6.金属的理论结晶温度与实

2、际结晶温度之差称为过冷度。金属的冷却速度越快，过冷度越大，获得的晶粒越细。7.细化金属材料的晶粒，可使金属的强度、硬度提高，塑性、韧性提高；在生产中常用的细化晶粒的方法有增大过冷度、变质处理、机械搅拌和振动；压力加工再结晶；热处理。8.合金的晶体结构有固溶体和金属化合物，其中固溶体具有良好的塑性，金属化合物具有高的硬度和脆性。10.铁碳合金相结构中，属于固溶体的有铁素体和奥氏体；其中铁素体是碳在α–Fe中形成的固溶体。11.铁碳合金的力学性能随含碳量的增加，其强度和硬度增高，而塑性和韧性降低。但当wC>1.0%时，强度随其含碳量的增加而降低

3、。9.在铁碳合金的基本组织中，珠光体属于复相结构，它由铁素体和渗碳体按一定比例组成，珠光体用符号P表示。12.铁碳合金中，共析钢wC为0.77%，室温平衡组织为P；亚共析钢wC为<0.77%，室温平衡组织为P+F；过共析钢wC为>0.77%，室温平衡组织为P+Fe3C；共晶白口生铁wC为4.3%，室温平衡组织为Ld'；亚共晶白口生铁wC为<4.3%，室温平衡组织为P+Fe3CII+Ld'；过共晶白口生铁wC为>4.3%，室温平衡组织为Fe3CI+Ld'。13.钢是以Fe为主要元素，含碳量一般在2.11%以下，并含有其他元素的材料。钢按化学成

4、分可分为碳素钢、合金钢和特殊性能钢三类；钢按主要质量等级分类，可分为普通钢、优质钢和高级优质钢三类。合金钢均属于优质钢和高级优质钢质量等级钢。14.20CrMnTi钢按化学成分分类，它属于结构钢中的合金钢，适宜制造齿轮等较重要的零件。16.GCr9、GCr15钢按化学成分分类，它们属于结构钢中的合金钢，主要用来制造轴承套圈、滚珠、滚柱。15.40Cr、40CrMo钢按化学成分分类，它们属于结构钢中的合金钢，适宜制造主轴、连杆等零件。二、简答题与应用题1.材料的常用力学性能指标有那些？若某种材料的零件在使用过程中突然发生断裂，是由于那些力学性

5、能指标不足所造成的？(1)常用力学性能指标有:强度、塑性、刚度、硬度、冲击韧性、疲劳强度。(2)零件在使用过程中突然发生断裂，是由于强度、塑性、冲击韧性、疲劳强度等力学性能指标不足所造成的。2．画出低碳钢的应力-应变曲线，并简述拉伸变形的几个阶段。bkesoe段：弹性变形esbk段：塑性变形s点:屈服点b点：最大应力点k点：断裂点3．图1-1所示为三种不同材料的拉伸载荷（拉力）-变形量（伸长量）曲线（试样尺寸相同），试比较这三种材料的抗拉强度、屈服强度和塑性的大小。抗拉强度：2>1>3屈服强度：1>3>2塑性：3>2>1图1-1拉伸曲线4.

6、用20钢制成10㎜、标距30㎜的试样作拉伸试验，测得屈服时的拉力为21630N，断裂前的最大拉力为34940N，拉断后测得标距长度为65㎜，断裂处直径为5㎜。试计算σb、σs、δ、ψ的值。5.零件的失效形式有哪些？影响失效的基本因素有哪些？（1）断裂、塑性变形、过量弹性变形、磨损、腐蚀等。（2）设计因素、材质因素、工艺因素和安装使用不当。6.什么是同素异晶转变？请绘出纯铁的冷却曲线，并指出同素异晶转变温度和晶格类型。（1）固态下随着温度的变化，金属的晶体结构从一种晶格类型转变为另一种晶格类型的过程。温度℃时间1538℃1394℃912℃体

7、心面心体心8.图1-1所示为部分的铁碳合金状态图，请在右边的T-t图中画出含碳量为0.45%的铁碳合金的结晶过程并标注出各温度段的组织。ESQGC%1147℃1538℃727℃PLA912℃C0.45温度℃TtLL+AA+FF+PA钢号类别适用零件举例质量含碳量成分用途普优高优低中高碳素合金结构工具Q235冲压件15冲压件45轴类60Si2Mn弹簧T8A锉刀9SiCr钻头W18Cr4V铣刀11.填表回答：一、填空题1．液态金属的充型能力主要取决于合金的流动性。流动性不好的合金铸件易产生浇不足和冷隔、气孔、夹渣等铸造缺陷。2．影响液态合金流动

8、性的主要因素有合金的化学成分、合金的物理性质、合金的温度、不溶杂质和气体等。合金的凝固温度范围越宽，其流动性越差。3．任何一种液态金属注入铸型以后，从浇注温度冷却至室温都要经历三