机械工程材料与成形工艺（思考题及答案）

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1、思考题第1章1、答：可以测金属的强度和塑性。2、答：工件因承受交变载荷的作用，在远小于强度极限，甚至小于屈服极限的应力作用下，经多次（N>10°次）应力循环发生脆性断裂的现象。金属材料发生疲劳断裂时，均不产生明显的塑性变形，具有很大的危险性。3、答：Os=空=丄=21500/3.14X52=274MPaS°Try1因<7sV（7max故该钢不能满足使用要求。4、①洛氏硬度测试法，HRC②布氏硬度测试法，HBS③洛氏硬度测试法，HRA④维氏硬度测试法，HV5、布氏硬度实验在是布氏硬度计上进行。用直径为D的淬硬钢球或

2、硬质合金球作压头，以相应的实验力F压入试样表面，试样表面留下直径为d的球形压痕。以试验力F除以球形压痕表面积S的商作为布氏硕度值（N/mn?）。布氏硬度实验的压痕大，测得的硬度值较准确，但操作不够简便。主要用于测硬度较低（V450HBS或<650HBW）且较厚的材料。洛氏硬度实验在洛氏硬度计上进行。在试验力作用下，将压头（金刚石圆锥体或淬硬钢球）压入试样表面，以残余压痕深度衡量金属的硬度。洛氏硬度试验法操作迅速简便，压痕小，可测试成品零件和较硬较薄的零件。维氏硬度实验在维氏硬度计上进行，实验原理与布氏硬度相似。其

3、测试精度较高，测试的硬度范围大，被测试样的厚度或表面深度几乎不受限制（如能测很薄的工件、渗氮层、金属镀层等）。但其操作不够简便，试样表面质量要求较高，故在生产现场很少使用。第2章1、答：Qf二SK/PK=6.67-0.8/6.67-0.02=0.88Q卜c3C二PS/PK=0.8-0.02/6.67-0.02=0.122、答：亚共品白口铸铁（叭二3.0%）冷至h温度结晶出树枝状先共晶奥氏体，冷至共晶转变温度（1147°C）时，剩余液相发牛共晶转变获得高温莱氏体，在其随后的冷却过程中还伴有奥氏体的Fc3C”析出和共

4、析转变，故其室温组织为珠光体+二次渗碳体+低温莱氏体。3、答：敲击。声音清脆的是钢，声音沉闷的是铸铁。4、答：①绑扎物体用铁丝（用低碳钢制成）需要塑性好。由铁碳相图可知，低碳钢室温组织为铁素体+珠光体，铁素体所占比例高，塑、韧性好。故绑扎物体时一般用铁丝。起吊重物用钢丝绳（用高碳钢制成）需要强度高。由铁碳相图可知，高碳钢室温组织为珠光体+渗碳体，渗碳体所占比例较高，强硬度高。故起吊重物用钢丝绳。②由铁碳相图可知，高碳钢室温组织为珠光体+渗碳体，渗碳体的量比较高，故高碳钢的强、硬度较高，耐磨性较好，锯削时锯条易磨损

5、。5、答：金属强化的本质：凡是增大位错运动阻力使晶体滑移困难的因素，均能使金属得到强化。金属强化的途径：合金化强化、热处理强化、细化晶粒强化、加工便化。第3章1、答：热处理是指将金属材料在同态下采用适当的方式进行加热、保温和冷却，以获得所需组织结构与性能的一种热加工工艺。通过适当的热处理，能显著提高金属的力学性能，以满足零件的使用要求和使用寿命；能改善金属的工艺性能，以提高生产率和加工质量;还能消除金属在加工过程中产生的残余内应力，以稳定零件的形状和尺寸。按作用不同，热处理分为预备热处理、最终热处理和补充热处理；

6、按工艺不同，热处理分为普通热处理和表面热处理。2、答：共析钢加热吋，其珠光体组织通过铁原子和碳原子的扩散转变为奥氏体组织。冷却时，旳至“鼻尖”温度等温，过冷奥氏体转变为珠光体组织；550°C〜Ms温度等温，过冷奥氏体转变贝氏体组织；过冷奥氏体直接快冷至Ms与册广温度之间并连续冷却时转变为马氏体组织。3、将钢加热至A刃以上20〜40°C,保温一定时间，然后随炉缓冷到600°C出炉空冷；等温球化退火是将钢经加热、保温后快冷至以下较高温度等温一段时间，然后随炉缓冷到600°C出炉空冷。球化退火获得的组织为铁素体基体+球

7、状碳化物，即球状珠光体组织。球化退火具有消除晶粒粗大和残余内应力的作用；球状珠光体与片状珠光体相比，不但硬度低、切削性能好，且能减小后续淬火时的过热和变形倾向，可为最终热处理做好组织上的准备。4、答：退火是加热、保温完成后随炉缓慢冷却，获得近平衡组织P；正火是加热、保温完成后出炉空冷，获得S组织。退火与正火的选择，要结合工件的成分和性能要求，具体原则是：1）凤＜0.25%的低碳钢，通常采用正火代替退火。因为较快的冷却速度可以防止低碳钢沿晶界析出游离三次渗碳体，从而提高冲压件的冷变形性能；可以提高钢的硬度、改善低碳

8、钢的切削加工性能；在没有其它热处理工序时，正火可以细化品粒，提高低碳钢强度。2）碳含量在0.25〜0.5%之间的中碳钢也可用正火代替退火，虽然接近上限碳量的中碳钢止火后破度偏高，但尚能进行切削加工，而且正火成本低、生产率高。3）碳含量在0.5〜0.75%之间的钢，因含碳量较高，正火后的硬度显著高于退火的情况，难以进行切削加工，故一般采用完全退火，降低硬度，改善切削加工性。