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1、工程材料与成形技术基础课后部分习题及答案第一章 2.图1-79为五种材料的应力-应变曲线：45钢，铝青铜，35钢，硬铝，纯铜。试问： 当外加应力为300MPa时，各材料处于什么状态？ 有一用35钢制作的杆，使用中发现弹性弯曲较大，如改用45钢制作该杆，能否减少弹性变形？ 有一用35钢制作的杆，使用中发现塑性变形较大，如改用45钢制作该杆，能否减少塑性变形？ 答：45钢：弹性变形 铝青铜：塑性变形 35钢：屈服状态 硬铝：塑性变形 纯铜：断裂。 不能，弹性变形与弹性模量E有关，由E=/可以看出在同样的条件下45钢的弹性模量要大，所以不能减少弹性变形。 能，当35钢处于塑性变形阶段时，45钢可能处
2、在弹性或塑性变形之间，且无论处于何种阶段，45钢变形长度明显低于35钢，所以能减少塑性变形。 4下列符号表示的力学性能指标的名称和含义是什么？ b 、s、0.2、-1、k、 HRC、HBS、HBW 答：b抗拉强度，是试样保持最大均匀塑性的极限应力。 s屈服强度，表示材料在外力作用下开始产生塑性变形时的最低应力。 0.2条件屈服强度，作为屈服强度的指标。 -1疲劳强度，材料循环次数N次后达到无穷大时仍不发生疲劳断裂的交变应力值。 伸长率，材料拉断后增加的变形长度与原长的比率。 HRC洛氏硬度，表示用金刚石圆锥为压头测定的硬度值。 HBS布氏硬度，表示用淬硬钢球为压头测定的硬度值。 HBW布氏硬度
3、，表示用硬质合金为压头测定的硬度值。 8什么是固溶强化？造成固溶强化的原因是什么？ 答：形成固溶体使金属强度和硬度提高，塑性和韧性略有下降的现象称为固溶强化。 固溶体随着溶质原子的溶入晶格发生畸变。晶格畸变随溶质原子浓度的提高而增大。晶格畸变增大位错运动的阻力，使金属的滑移变形变得更加困难，从而提高合金的强度和硬度。 9将20kg纯铜与30kg纯镍熔化后缓慢冷却到如图1-80所示温度T1，求此时： 两相的成分； 两相的重量比；各相的相对重量 各相的重量。 19指出下列工件淬火及回火温度，并说明回火后获得的组织： 45钢小轴；60钢弹簧；T12钢锉刀。 答：AC3+淬火，回火，回火索氏体。 淬火
4、，回火，回火托氏体。 淬火，250以下回火，回火马氏体。 20有两种高强度螺栓，一种直径为10mm，另一种直径为30mm，都要求有较高的综合力学性能：b800MPa，k600KJ/m2。试问应选择什么材料及热处理工艺。 答：直径10mm螺栓：45钢，850淬火 + 520水冷回火； 直径30mm螺栓：40Cr，盐浴淬火+回火保温20-30分钟。 第二章 2. 灰铸铁流动性好的主要原因是什么？提高金属流动性的主要工艺措施是什么？ 答：灰铸铁流动性好的原因是石墨呈片状形式存在，碳的质量分数高，有共晶成分，熔点较低。 提高金属流动性的主要工艺措施是较高的浇注温度。 4. 定向凝固和同时凝固方法分别解
5、决哪种铸造缺陷？请举例各分析几种应用情况。 答：定向凝固解决的缺陷：冒口补缩作用好，可防止缩孔和缩松，铸件致密。 同时凝固解决的缺陷：凝固期间不容易产生热裂，凝固后也不易引起应力变形，由于不用冒口或冒口很小而节省金属，简化工艺，减少工作量。 正确布置浇注系统的引入位置，确定合理的浇注工艺；采用冒口；采用补贴；采用具有不同蓄热系数的造型材料或冷缺。 9. 铸件、模样、零件三者在尺寸上有何区别，为什么? 答：模样是考虑收缩率后将零件尺寸按一定比例放大后所做的，相当于我们常说的模子；然后用模样做成铸型，做好后将模样取出，进行浇注；就做出来铸件。 铸件相当于零件的毛坯，由于考虑到加工因素，因此铸件的尺
6、寸要比较零件大如果去掉浇冒口后进行一定加工后就是零件了 所以三者的尺寸关系为：模样铸件零件 12. 如图2-47(a)、(b)所示铸件，分别指出单件和大批生产造型方法并绘出铸造工艺图。 15.图2-60为支座零件图，材料为HT200，请分别画出大批生产和单件生产的铸造工艺图。 (1)方案I 沿底板中心线分型，即采用分模造型。 优点：底面上110 mm凹槽容易铸出，轴孔下芯方便，轴孔内凸台不妨碍起模。 缺点：底板上四个凸台必须采用活块，同时，铸件易产生错型缺陷，飞翅清理的工作量大。此外，若采用木模，加强筋处过薄，木模易损坏。 (2)方案 沿底面分型，铸件全部位于下箱，为铸出110 mm凹槽必须采
7、用挖砂造型。 方案克服了方案工的缺点，但轴孔内凸台妨碍起模，必须采用两个活块或下型芯。当采用活块造型时，30 mm轴孔难以下芯。 (3)方案 沿110 mm凹槽底面分型。 优缺点与方案类同，仅是将挖砂造型改用分模造型或假箱造型，以适应不同的生产条件。 可以看出，方案、的优点多于方案I。 (1)单件、小批生产 由于轴孔直径较小、勿需铸出，而手工造型便于进行挖砂和活块造型，此时依靠方案分型较为经济合理。 (2)大批量生产 机器造型难以使用活块，故应采用型芯制出轴孔内凸台。 采用方案从110凹槽底面分型，以降低模板制造费用。 方型芯的宽度大于底板，以便使上箱压住该型芯，防止浇注时上浮。若轴孔需要铸出
8、，采用组合型芯即可实现。 第三章 11.能否将冲制孔径为f400.16 mm工件的冲孔模改制成冲制外径为f40-0.16工件的落料模？ 落料： D凹(Dmax-x)+可见： 凹 凸D凸连续模，复合模简图，请计算凸凹模尺寸并标在简图上。已知：冲裁件公差为0.02mm,凹模公差为0.01mm，凸模公差为0.01mm。 Dmax=40mm, dmin=20mm, Zmin=46%=0.24 =0.02mm, x=1, 凹0.01mm, 凸0.01mm 落料： 凹D凹+(40-10.02) 0.0139.980.01 mm D凸焊缝金属区：熔焊时，在凝固后的冷却过程中，焊缝金属可能产生硬，脆的淬硬组织
9、甚至出现焊接裂纹。 熔合区：该区的加热温度在固、液相之间，由铸态的组织和过热组织构成可能出现液硬组织，该区的化学成分和组织都很不均匀，力学性能很差，是焊接接头中最薄弱的部位之一，常是焊接裂缝发源地。 热影响区：a.过热区：此区的温度范围为固相线至1100，宽度约1-3mm，由于温度高，颗粒粗大，使塑性和韧性降低。 b.相变重组晶区：由于金属发生了重组晶，随后在空气中冷却，因此可以得到均匀细小的正火组织。 c.不完全重组晶区：由于部分金属发生了重组晶，冷却后可获得细化的铁素体和珠光体，而未重结晶的部分金属则得到粗大的铁素体。 焊缝及热影响的大小和组织性能变化的程度取决于焊接方法，焊接规范，接头形式等因素。 3.焊接低碳钢时，其热影响区的组织性能有什么变化？ 答：低碳钢的Wc0.25，焊接性良好，焊接时，没有淬硬，冷裂倾向，主要组织性能变化为：过热区晶粒粗大，塑性和韧性降低。相变重晶区产生均匀细小正火组织，力学性能良好。不完全重晶区有铁素体、珠光体，力学性能不均匀。 5.产生焊接热裂纹和冷裂纹的原因是什么，如何减少和防止？ 答：热裂纹是高温下焊缝金属和焊缝热影响区中产生的沿晶裂纹、冷裂纹是由于材料在室温附近温度下脆化而形成的裂纹. 热裂纹的减少和防止:控制母材和焊材杂质的含量。 冷裂纹的减少和防止：预热和焊裂后热处理。
