工程材料习题和练习 - 图文

《工程材料》习题集

材料工程系

金属材料工程教研室

编辑：石继红、马红岩

2006/11/01

第一章 金属材料的机械性能

思考题及习题

1． 解释下列常用机械性能指标，并说明它们的含义及在工程上的意义。

σb、σs、σ0.2、σ－1、δ、Ψ、αK、HB、HRC、HRB。 2． 通常提高金属材料的强度往往降低其塑性，试根据强度和塑性指标的含义说明是否材料的

强度高塑性就一定低？

3． 布氏硬度和洛氏硬度常用来测什么材料？某一钢件毛坯，压头用Φ10mm钢球，载荷为

3000公斤，测得压坑直径为3.34mm，问HB、HRC、σb各是多少？ 4． 说明洛氏硬度的测试原理。

5． 某合金由α＋β两相组成。如果α％＝50％，HBα＝40，HBβ＝72，试求出该合金的大致

硬度。

6． 何谓K1？何谓K1c？两者有何区别？

7． 简介冲击弯曲试验的试验方法和冲击韧度的计算方法。

－

8． 45钢板在一定热处理后，K1c为20.3～20.9MNm3/2（30～35），穿透裂纹长度2a＝2mm，

为使零件工作安全，实际工作应力应为多少？

－

9． 某零件的最大工作应力为700MPa，其材料的K1c为60MNm3/2，实际测出该零件存在4mm

长的裂纹，问此零件是否可以继续使用?

10．用Q235钢制成的拉伸试棒，直径为Φ10mm，标距长度为50mm，屈服时拉力为18840N，断裂前最大拉力为35320N，将试棒拉断后接起来，量得标距长度为75mm，断裂处端面直径为Φ6.7mm。问此Q235钢的屈服强度ζS、抗拉强度ζb、伸长率δ和断面收缩率ψ各是多少？ 11．低碳钢、中碳钢、灰铸铁和球墨铸铁的拉伸曲线如题1-2图所示。据此： （1）估计这四种材料的ζS、ζb、及δ值； （2）计算这四种材料的E值并加以比较。

700 600 500 球墨铸铁 400 300 200 100 0 灰铸铁 I I 放大 中、低碳钢 球墨铸铁 100 50 0.05 灰铸铁 σ(MPa) 中碳钢 低碳钢 5 10 15 20 25 ε(%) 30 12．ζS和ζ0.2

响？

题1-2图

的含义是什么？有何异同？其值大小对材料的冷变形性能和使用性能有什么影

13．什么叫缩颈现象？拉伸试验时，如果试棒不出现缩颈现象，是否就意味着这种材料没有发生塑性变形？

14．题1-5图中所示：①为0.45％C碳钢，②为铝青铜，③为0.35％C碳钢，④为硬铝，⑤为纯铜的拉伸曲线。试棒直径均为Φ10mm，标距长度均为100mm。

（1）当应力为380MPa时，各试棒处于何种状态？此时若将载荷去除，各试棒的应变值约为多少？

（2）一根用0.35％C碳钢制成的轴，使用中发现在弹性变形范围内有较大的弯曲变形，此时如果轴的材料减小？若轴的弯曲变形已有塑性变形，也改用上述两种材料，是否可以避免产生塑性变形？

15．有一钢制圆棒，承受7000N的拉伸载荷而未产生塑性变形，但此时的应变值不大于0.001mm/mm。问该圆棒的截面积最小应是多少？其屈服强度最低是多少？ [提示：可根据关系式ζe=Eεe进行计算。]

16．在车床上车削长轴，采用两顶尖装夹，车削后总是发现轴的两端直径小而中间直径大。试分析产生这种现象的原因，并提出消除这种现象的方法。

17．在镗孔中，由于镗杆变形的原因，使镗孔后孔的尺寸总是小于预定的尺寸。已知镗杆是用中碳钢制成的，且镗削后镗杆并未发现变形，试说明： （1）这一现象是因镗杆的何种机械性能不足所引起的；

（2）改用高碳钢或经热处理强化的合金钢制造同一尺寸的镗杆，是否可以避免上述现象； （3）是否可改用灰铸铁或球墨铸铁来制造这根镗杆？并说明理由。

P(103N) 60 50 40 30 20 10 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 Δl(mm)

题1-5图

18．金属材料的弹性变形和塑性变形各有何特点？当金属材料处于塑性变形形状时，有无弹性变形？当处于弹性变形状态时，有无塑性变形？

19．某种钢材的抗拉强度是550MPa，制成截面尺寸为19mm×31mm的棒料，拉断时的载荷为25×104N，断面尺寸为12.5mm×20mm。问： （1）该棒料能承受的最大载荷是多少？

（2）断裂前的最大条件应力和真实应力各为多少？ （3）塑性指标是多少？

20．下列硬度要求或写法是否妥当？若有不妥处应如何改正？ （1）HBS470～520； （2）HBW180～240； （3）HRC70～75；

④ ⑤ ① ② ③ （4）HRC12～15；

（5）HRC450～500MPa。

21．同一材料用不同的硬度测定方法所测得的硬度值有无确定的对应关系？为什么？有两种材料的硬度分别为45HRC和200HB，问哪一种材料硬？ 22．下列说法是否准确？若不准确，应如何改正？

（1）机器种的零件在工作时，材料强度高的不会变形，材料强度低的一定会产生变形。 （2）材料的强度高，其塑性就低；材料的硬度高，其刚性就大。 （3）材料的弹性极限高，所产生的弹性变形量就较大。

23．有甲乙两种钢材，甲的硬度大于乙的硬度，分别制成完全相同的零件，且均在弹性范围内受到相同的拉力，问哪种钢材制成的零件所产生的弹性变形可能大些？为什么？

24．现用某牌号的中碳钢钢板，冷弯制成图示的U形试样。在弯制过程中，钢板的外沿出现裂纹（如题1-15图），试问这是由于材料的何种机械性能不合要求而造成的？为了避免钢板外沿开裂，分析应如何选择钢板的牌号。

裂纹 a/2 心杆 钢板 a 题 1-15图

25．在机械设计中，冲击值为什么不直接用于强度计算，一般只作为选材的参考？ 26．机器零件在什么情况下会产生疲劳断裂？疲劳断裂的断口有何特征？

27．某厂原用08钢板生产控制台的面板，现为了减轻产品的重量，决定改用一种强度较高而厚度较薄的钢板。为判断新钢板材料的工艺性能，先将08钢板放在成形压头上压成所要求的形状，测得其最大的拉伸应变为4％。然后将另一薄钢板进行拉伸试验，观察到它有6％的均匀伸长。于是就认为新材料具有足够的塑性，完全可以代替08钢板。但经试生产后，发现用薄钢板制造的面板均出现裂纹，这是什么原因？上述的判断忽视了什么问题？ [提示：注意最大拉伸应变与均匀伸长的区别。]

28．用直径均为Φ6mm的低碳钢丝与弹簧钢丝各一根作锯割和弯曲试验，得出如下表所示的结果。表内所出现的现象与材料的哪种机械性能指标有关？

钢丝材料 低碳钢 弹簧钢

锯割 易 难

90°冷弯回弹

小 大

180°弯曲有无裂纹 冷弯 无 有

热弯 无 无

第二章 金属的结构

思考题及习题

2.1 解释名词

金属键、晶体、晶格、晶胞、晶格常数、单晶体、多晶体、晶粒、晶界、致密度、晶体的各向异性、刃型位错、固溶体、金属化合物

2.2 填空题

1．同非金属相比，金属的主要特性是( )。 2．晶体与非晶体结构上的最根本的区别是( )。 3．在立方晶系中，｛120｝晶面族包括( )等晶面。 4．γ-Fe的一个晶胞内的原子数为( )。

2.3 是非题

间隙固溶体一定是无限固溶体。( )

2.4 选择正确答案

1．晶体中的位错属于：

a.体缺陷；b.面缺陷；c.线缺陷；d.点缺陷

2．在面心立方晶格中，原子密度最大的晶向是： a.<100>；b.<110>；c.<111>；d.｛111｝

3．在体心立方晶格中，原子密度最大的晶面是： a.｛100｝；b.｛110｝；c.｛111｝；d.｛120｝ 4．固溶体的晶体结构：

a. 与溶剂相同；b. 与溶质相同；c. 为其它晶型 5．间隙相的性能特点是：

a. 熔点高、硬度低；b. 硬度高、熔点低；c. 硬度高、熔点高

2.5 综合分析题

?1．在立方晶胞中画出(110)、(120)晶面和[211]、[120]晶向。

2．在立方晶体中、一晶面在z轴的截距为3；在y轴的截距为1/2；且平行于x轴；一晶面上两

点坐标为：x=y=z=0和x=1/2、y=0、z=1。分别求出晶面指数和晶面指数，并绘图表示。 3．在立方晶系中，作图表示下列晶面和晶向：（123）；﹝123﹞；（112）；﹝112﹞；（110）；

﹝110﹞。

4．常见金属的晶体结构有几种？它们的原子排列和晶格常数有什么特点？其原子半径和致密

度各为多少？α-Fe、γ-Fe、Al、Cu、Ni、Pb、Cr、V、Mg、Zn、Ti各属何种晶体结构？

(1) 室温下，含碳0.2％的铁碳合金中铁素体和渗碳体各占多少？ (2) 室温下，含碳0.6％的铁碳合金中珠光体和铁素体各占多少？ (3) 室温下，含碳1.2％的铁碳合金中珠光体和二次渗碳体各占多少？

11. 比较退火状态下的 45钢、 T8钢、 T12钢的硬度、强度和塑性的高低，简述原因。 12. 同样形状的两块铁碳合金，其中一块是退火状态的 15钢，一块是白口铸铁，用什么简便

方法可迅速区分它们?

13. 某厂材料仓库，两种碳钢材料混料，无法区别。实验人员截取了两块试样，退火后制备金

属试样，放在显微镜下观察。其中一块，铁素体占41.6％，珠光体占58.4％；另一块二次渗碳体占7.3％，珠光体占92.7％；试求这两种钢的牌号。 14. 根据Fe－Fe3C相图，说明产生下列现象的原因。

(1) 退火后含碳量为0.8％的钢比含碳量0.4％的钢强度，硬度高。 (2) 在室温下，含碳0.8％的钢比含碳1.2％的钢强度高。 (3) 变态莱氏体的塑性比珠光体塑性差。

(4) 在1100℃，含碳0.4％的钢能进行锻造，含碳4.0％的铸铁不能锻造。 (5) 绑机物体一般用铁丝（镀锌低碳钢丝），而起重机吊重物则用钢丝绳（60、70钢丝）。 (6) 用手锯锯T8、T10、T12钢料比锯10、15、20钢费力而锯条更容易变钝。

(7) 制造汽车外壳多用低碳钢，制造机器零件加机床主轴、齿轮、曲轴等多用中碳钢，制造工具时如车刀、丝锥、锯条等多用高碳钢，而制造机器的支架，机床床身时则常用灰口铸铁。

(8) 钢适于压力加工成型，而铸铁适于铸造成型。 15. 同样形状和大小的三块铁碳合金，其中一块是低碳钢；一块是灰口铸铁；一块是白口铸铁，

用什么方法将它们区分开来。

16．为什么碳钢进行热锻、热轧时都要加热到奥氏体区? 17．手锯锯条、普通螺钉、车床主轴分别用何种碳钢制造?

18．现有A、B两组元形成的二元合金状态图，如题1-24图所示。若以α表示B溶于A的固溶体，B1表示自α中析出的次生B，（α＋B）表示形成的共晶体。请填出各相区的组织，并分别写出成分各为①、②、③、④的四种合金自液态缓冷至常温时的组织变化过程。

温度（℃） A ① ② ③ B(%) ④ B

题1-24图

19．试示意地绘出下列二元合金状态图，并填写出各相区的组织。A、B元素在液态时互相溶解。在固态时形成共晶，共晶成分中含B30％，A元素在B元素中有限溶解，溶解度在共晶温度时为15％，在室温时为10％。B元素在A元素中不能溶解。 20．什么是铁素体、奥氏体、渗碳体和珠光体？填出下表。

名称 铁素体 奥氏体 渗碳体 珠光体 合金结构 含碳量（％） 晶格类型 σ b 机械性能 HB δ（％） 21．含碳量分别为0.2％、0.40％、0.80％和1.30％的碳钢，自液态缓冷至室温后所得的组织有何不同？试定性地比较这四种钢的ζb和HB。

22．含碳量0.20％的碳钢在770℃和900℃、含碳量0.80％的碳钢在680℃和770℃、含碳量1.20％的碳钢在700℃和770℃分别达到平衡状态时，各是什么组织？

23．含碳量0.40％、0.60％和1.20％的碳钢在室温时的平衡组织中，珠光体、铁素体或渗碳体，各占百分之几？

24．为什么要严格限制钢材中的P、S含量？

25．要使球墨铸铁的基本组织为铁素体、珠光体或下贝氏体，工艺上应如何控制?

26．有一灰口铸铁铸件，经检查发现石墨化不完全，尚有渗碳体存在，试分析其原因，并提

出使这一铸件完全石墨化的方法。 27．试述石墨形态对铸铁性能的影响。

28．试比较各类铸铁之间性能的优劣顺序，与钢相比较铸铁性能有什么优缺点? 29．为什么一般机器的支架、机床的床身常用灰口铸铁制造?

第五章 金属的塑性变形与再结晶

思考题及习题

5.1 解释名词

滑移、滑移面、滑移方向、滑移系、加工硬化、回复、再结晶、硬位向、固溶强化、沉淀强化、细晶强化、形变强化（加工硬化）

5.2 填空题

1．钢在常温下的变形加工称为( )加工，而铅在常温下的变形加工称为( )加工。 2．造成加工硬化的根本原因是( )。 3．滑移的本质是( )。

4．变形金属的最低再结晶温度与熔点的关系是( )。 5．再结晶后晶粒度的大小主要取决于( )和( )。 6．固溶体的强度和硬度比溶剂的强度和硬度( )。 7．固溶体出现枝晶偏析后，可用( )加以消除。

5.3 是非题

1．滑移变形不会引起金属晶体结构的变化。( )

2．因为 B.C.C 晶格与 F.C.C 晶格具有相同数量的滑移系，所以两种晶体的塑性变形能力完全相同。( )

3．孪生变形所需要的切应力要比滑移变形时所需的小得多。( ) 4．金属铸件可以通过再结晶退火来细化晶粒。( ) 5．再结晶过程是有晶格类型变化的结晶过程。( )

5.4 选择正确答案

1．能使单晶体产生塑性变形的应力为： a. 正应力；b. 切应力；c. 复合应力

2．面心立方晶格的晶体在受力变形时的滑移方向是： a. <100>；b. <111>；c. <110> 3．变形金属再结晶后：

a. 形成等轴晶，强度增大； b. 形成柱状晶，塑性下降； c. 形成柱状晶，强度升高； d. 形成等轴晶，塑性升高

5.5 综合分析题

1．为什么细晶粒钢强度高，塑性、韧性也好?

2．与单晶体的塑性变形相比较，说明多晶体塑性变形的特点。 3．金属塑性变形后组织和性能会有什么变化?

4．滑移面和滑移方向原子排列有何特点？为什么？三种常见金属晶体结构中的滑移系各是多少？

5．在图5-1所示的晶面、晶向中，哪些是滑移面? 哪些是滑移方向? 问图中情况能否构成滑移系?

图 5-1

6．用低碳钢钢板冷冲压成形的零件，冲压后发现各部位的硬度不同，为什么? 7．用低碳钢板料，冲压成复杂零件，试分析采用下列工艺中哪一种更合理?

(1) 冲压－再结晶－冲压－再结晶； (2) 再结晶－冲压－再结晶； (3) 冲压－再结晶－冲压－回复。

8．自行车链板，通常用塑性很好的16Mn钢制造。根据受力情况，要求材料的抗拉强度为1000MPa，硬度为HB275，但16Mn钢的抗拉强度只有520MPa，硬度HB150，问此时可采用什么方法提高强度？

9．有一块纯铝板，晶粒十分粗大，强度与塑性均差，为了细化晶粒，可采用什么方法？ 10．加工硬化给生产带来了哪些好处和困难？

11．已知金属钨、铅的熔点分别为 3380℃和 327℃，试计算它们的最低再结晶温度，并分析钨在 900℃加工、铅在室温加工各为何种加工?

12．室温下经轧制变形50％的纯铅，其显微组织为等轴晶粒，请解释这一现象。

13．拉制铜丝过程如图5-2所示。请画出不同阶段的组织与性能变化示意图，并简要说明。 加模热 具炉铜(退火状态) 拉

加热温度>T再

组织变化

示意图 性能变化示意图 ↑ζb、δ％ HB

简要说明

图5-2

14．何谓临界变形度? 分析造成临界变形度的原因。

15．在制造齿轮时，有时采用喷丸处理 (将金属丸喷射到零件表面上)，使齿面得以强化。试分析强化原因。

16．再结晶和重结晶有何不同?

17．用下述方法制成齿轮，哪种方法较理想？为什么？

(1) 用厚钢板切出圆饼再机加工成齿轮； (2) 用粗棒料下圆饼再机加工成齿轮；

(3) 由圆棒料加热，锻打成型再机加成成品。

第六章 钢的热处理

思考题及习题

6.1 解释名词

钢的热处理、起始晶粒度、实际晶粒度、本质晶粒度、球化退火、索氏体、屈氏体、贝氏体、马氏体、奥氏体、过冷奥氏体、残余奥氏体、退火、正火、淬火、回火、冷处理、时效、淬透性、淬火临界冷却速度VK、淬硬性、调质处理、回火稳定性、二次硬化、回火脆性、固溶处理、CVD、激光相变硬化、化学热处理

6.2 填空题

1．在过冷奥氏体等温转变产物中，珠光体与屈氏体的主要相同点是( )，不同点是( )。 2．用光学显微镜观察，上贝氏体的组织特征呈( )状，而下贝氏体则呈( )状。 3．马氏体的显微组织形态主要有( )、( )两种。其中( )的韧性较好。 4．钢的淬透性越高，则其C曲线的位置越( )，说明临界冷却速度越( )。 5．球化退火的主要目的是( )，它主要适用于( )钢。

6．亚共析钢的正常淬火温度范围是( )，过共析钢的正常淬火温度范围是( )。 7．淬火钢进行回火的目的是( )，回火温度越高，钢的强度与硬度越( )。 8．合金元素中，碳化物形成元素有( )。 9．促进晶粒长大的合金元素有( )。

10．除( )、( )外，几乎所有的合金元素都使 Ms、Mf 点下降，因此淬火后相同碳质量分数的合金钢与碳钢相比，残余奥氏体( )，使钢的硬度( )。

11．一些含有合金元素( )的合金钢，容易产生第二类回火脆性，为了消除第二类回火脆性，可采用( )和( )。

12．在电刷镀时，工件接直流电源( )极，镀笔接直流电源( )极，可以在工件表面获得镀层。

13．利用气体导电(或放电)所产生的( )作为热源进行喷涂的技术叫等离子喷涂。

6.3 是非题

1．晶粒度级数数值越大，晶粒越细。( )

2．马氏体是碳在的α-Fe 中的过饱和固溶体。当奥氏体向马氏体转变时，体积要收缩。( ) 3．当把亚共析钢加热到 Acl 和 Ac3 之间的温度时，将获得由铁素体和奥氏体构成的两相组织，在平衡条件下，其中奥氏体的碳质量分数总是大于钢的碳质量分数。( )

4．当原始组织为片状珠光体的钢加热奥氏体化时，细片状珠光体的奥氏体化速度要比粗片状珠光体的奥氏体化速度快。( )

5．当共析成分的奥氏体在冷却发生珠光体转变时，温度越低，其转变产物组织越粗。( ) 6．高合金钢既具有良好的淬透性，也具有良好的淬硬性。( )

7．经退火后再高温回火的钢，能得到回火索氏体组织，具有良好的综合机械性能。( ) 8．钢的淬透性高，则其淬透层的深度也越大。( )

9．表面淬火既能改变钢的表面组织，也能改善心部的组织和性能。( ) 10．所有的合金元素都能提高钢的淬透性。( )

11．合金元素 Mn、Ni、N 可以扩大奥氏体区。( ) 12．合金元素对钢的强化效果主要是固溶强化。( )

13．60Si2Mn 钢比 T12 和 40 钢有更好的淬透性和淬硬性。( ) 14．所有的合金元素均使 MS、Mf 下降。( ) 15．电弧喷涂技术可以在金属表面喷涂塑料。( )

16．气相沉积技术是从气相物质中析出固相并沉积在基材表面的一种表面镀膜技术。( )

6.4 选择正确答案

1．奥氏体向珠光体的转变是：

a. 扩散型转变；b. 非扩散型转变；c. 半扩散型转变 2．钢经调质处理后获得的组织是：

a. 回火马氏体；b. 回火屈氏体；c. 回火索氏体

3．共析钢的过冷奥氏体在 550℃～350℃的温度区间等温转变时，所形成的组织是： a. 索氏体；b. 下贝氏体；c. 上贝氏体；d. 珠光体 4．若合金元素能使 C 曲线右移，钢的淬透性将： a. 降低；b. 提高；c. 不改变 5．马氏体的硬度取决于：

a. 冷却速度；b. 转变温度；c. 碳含量 6．淬硬性好的钢：

a. 具有高的合金元素含量；b. 具有高的碳含量；c. 具有低的碳含量 7．对形状复杂、截面变化大的零件进行淬火时，应选用： a. 高淬透性钢；b. 中淬透性钢；c. 低淬透性钢 8．直径为 10mm 的 40 钢的常规淬火温度大约为： a. 750℃；b. 850℃；c. 920℃ 上述正确淬火后的显微组织为：

a. 马氏体；b. 铁素体+马氏体；c. 马氏体+珠光体 9．完全退火主要适用于：

a. 亚共析钢；b. 共析钢；c. 过共析钢 10．钢的回火处理是在：

a. 退火后进行；b. 正火后进行；c. 淬火后进行 11．20 钢的渗碳温度范围是：

a. 600℃～650℃；b. 800℃～820℃；c. 900℃～950℃；d. 1000℃～1050℃ 12．钢的淬透性主要取决于：

a. 碳含量；b. 冷却介质；c. 合金元素 13．钢的淬硬性主要取决于：

a. 碳含量；b. 冷却介质；c. 合金元素

6.5 综合分析题

1．热轧空冷的 45钢钢材在重新加热到超过临界点后再空冷下来时，组织为什么能细化? 2．珠光体类型组织有几种？它们在形成条件、组织形态性能方面有何特点？ 3．贝氏体类型组织有哪几种？它们在形成条件、组织形态和性能方面有何特点？

4．马氏体的本质是什么? 马氏体组织有哪几种基本类型？它们形成条件、晶体结构、组织形

态、性能有何特点？马氏体的性能与含碳量的关系如何？

5．试比较索氏体和回火索氏体、马氏体和回火马氏体之间在形成条件组织形态与性能上的主要区别。

6． 将Φ5mm的T8钢加热到760℃并保温足够时间，问采用什么样的冷却方式可得到如下组织：珠光体、索氏体、下贝氏体、屈氏体＋马氏体、马氏体。请在图6-1所示的C曲线上画出工艺曲线示意图。

温度 7．直径为 10mm 的共析钢小试样加热到相变点 A1 以上 30℃，用图6-2所示的冷却曲线进行冷却，分析其所得到的组织，说明各属于什么热处理方法。

8．调质处理后的 40钢齿轮，经高频感应加热后的温度T分布如图6-3所示。试分析高频感应加热水淬后，轮齿由表面到中心各区(I、Ⅱ、Ⅲ)的组织。

9．说明45钢经下列温度加热，保温并在水中冷却后得到的组织，为了使钢强化，哪一种加热温度最好？为什么？

700℃、760℃、830℃、1100℃。

10．确定下列钢件的退火方法，并指出退火目的及退火后的组织： (1) 经冷轧后的 15钢钢板，要求降低硬度； (2) ZG35的铸造齿轮；

(3) 锻造过热的 60钢锻坯；

(4) 改善 T12钢的切削加工性能。 11．说明直径为 10mm 的 45钢试样分别经下列温度加热：700℃、 760℃、 840℃、 1100℃，保温后在水中冷却得到的室温组织。

12．两个碳质量分数为 1.2% 的碳钢薄试样，分别加热到 780℃和900℃，保温相同 时间奥

Ac1 ① Ms ③ ④ 图6-1

② ⑤ 时间

图6-2 图6-3

氏体化后，以大于淬火临界冷却速度的速度冷却至室温。试分析： (1) 哪个温度加热淬火后马氏体晶粒较粗大? (2) 哪个温度加热淬火后马氏体碳含量较少? (3) 哪个温度加热淬火后残余奥氏体较多? (4) 哪个温度加热淬火后未溶碳化物较多? (5) 你认为哪个温度加热淬火合适? 为什么?

13．指出下列工件的淬火及回火温度，并说出回火后获得的组织。 (1)45钢小轴 (要求综合机械性能好)； (2)60 钢弹簧； (3)T12 钢锉刀。

14．两根 45钢制造的轴，直径分别为 10mm和100mm，在水中淬火后，横截面上的组织和硬度是如何分布的?

15．甲、乙两厂生产同一种零件，均选用 45钢，硬度要求 220HB～250HB，甲厂采用正火，乙厂采用调质处理，均能达到硬度要求，试分析甲、乙两厂产品的组织和性能差别。

16．有两块渗碳体呈粒状均匀分布的T12试样，分别加热到750℃和850℃，保温后以大于VK的速度冷却到室温，试比较它们的组织，哪一个加热温度得到的组织性能好？

17．试说明表面淬火、渗碳、氮化处理工艺在选用钢种、性能、应用范围等方面的差别。 18．试述固溶强化、加工硬化和弥散强化的强化机理。 19．合金元素提高钢的回火稳定性的原因何在? 20．什么是钢的回火脆性? 如何避免? 21．为什么说得到马氏体随后回火处理是钢的最经济而又最有效的强韧化方法? 淬火钢在回火时其组织性能变化的大致规律是什么？

22．一些钢由奥氏体冷却时，可直接得到屈氏体、索氏体，为什么还要通过淬火＋回火来得

到回火屈氏体和回火索氏体？

23．为什么碳质量分数为 0.4%、铬质量分数为 12%的铬钢属于过共析钢，而碳质量分数为 1.0% 、铬质量分数为 12%的钢属于莱氏体钢?

24．什么是表面淬火? 它有什么特点? 在表面淬火之前通常采用什么热处理工艺? 25．举出二个采用激光强化技术提高工件使用寿命的实际例子。 26．用T10钢制造形状简单的车刀，其工艺路线为：锻造一热处理一机加工一热处理一磨加工。

(1) 写出其中热处理工序的名称及作用。

(2) 制定最终热处理 (磨加工前的热处理) 的工艺规范，并指出车刀在使用状态下的显微组织和大致硬度。

27．确定下列钢件的退火方法，并指出退火目的及退火后的组织： （1）经冷轧后的15钢钢板，要求降低硬度。 （2）ZG35的铸造齿轮。 （3）锻造过热的60钢锻坯。

（4）具有片状渗碳体的T12钢坯。

28．甲、乙两厂生产同一批零件，材料均选用45钢，硬度要求HB220～250。甲厂采用正火，乙厂采用调质，都能达到该硬度要求。试分析甲、乙两厂产品组织和性能上的差别，在何种情况下正火可以代替调质？

29．指出下列零件的最终热处理方法： （1）T12钢制做锉刀，要求HRC>62；

（2）Φ6mm的60钢丝绕制螺旋弹簧，要求HRC40～54； （3）45钢制的机床主轴，要求HRC24～28。

30．编写下列零件的工艺路线，指出其中各热处理工艺的作用，及各热处理工艺后的组织： （1）用45钢制做机床主轴、要求有良好的综合机械性能（HRC20～28），轴颈部分要求耐磨（HRC50～55）；

（2）用38CrMoAlA制做镗床镗杆，精度要求极高，并在滑动轴承中运转、要求镗杆表面有极高的硬度，心部有较高的综合机械性能。

31．用T10钢制造形状简单的车刀，工艺路线为：

锻造－热处理－切削加工－热处理－磨削加工 （1）写出各热处理工序的名称并指出其作用。

（2）制定各热处理工序的工艺规范（加热温度、冷却方法）。 （3）指出最终热处理后的显微组织及大致硬度。

32．某厂用45钢制造凸齿轴，要求凸轮轴表面有高硬度（HRC>50），而心部有良好的韧性，

原来用45钢调质处理，再在表面进行高频淬火，最后低温回火，现因库存45钢已用完，只有15钢。

（1）如改用15钢，能否按原方案进行？为什么？ （2）如改用15钢，请编写工艺路线。 33．回答下列问题。

（1）图6-4中零件，淬火加热前，工人常常将角上的四个小孔用耐火泥堵上，这是为什么？

图6-4

（2）图6-5中零件上的小孔是为热处理的工艺性而专门设计的，请说明设计此孔的道理。

图6-5

（3）细长的轴杆类零件在淬火加热时，通常吊挂在井式炉中，这是为什么？

34．用T8制做的活顶尖如图6-6所示。如果用油淬火，由于T8钢淬透性不高，顶尖部分往往

达不到硬度要求。如果改用水淬，虽然硬度满足要求，但由于形状复杂，又会出现开裂，请选用一种合适的淬火方式，使其满足设计要求。

HRC40~45 HRC50~55 图6-6

JN－150型汽车载重8吨，要求后半轴直径Φ＝60mm，通常选用40CrMnMo，其工艺路线为：

温度锻造860℃ 切削空 650～670℃ 加工冷 水 冷 810～840℃ 油 冷 试分析两根后半轴在选材和热处理工艺上差别的原因。

（40MnB：D0油＝20～30mm、40CrMnMo：D0油＝100mm）。

20．对9Mo2V钢制精密淬硬丝杠进行热处理分析，指出其热处理的主要目的。已知： （1）技术要求：较高的硬度（HRC54～58）和耐磨性，低变形和高的尺寸稳定性。 （2）工艺路线安排如下：

锻造－球化退火－机械加工－去应力退火－机械加工－淬火＋回火－冷处理－回火－磁性探伤－粗磨－260℃人工时效－粗磨－160℃人工时效－半精磨－160℃人工时效－精磨、超精磨至尺寸。

21．简述电化学腐蚀的条件，通常有哪些方法可以提高材料抗电化学腐蚀的能力？

22．不锈钢在成分上有什么共同特点？1Cr13、2Cr13、3Cr13、4Cr13、Cr12、Cr12MoV含Cr

量都在12％以上，是否都是不锈钢？为什么？

23．1Cr13、2Cr13、3Cr13、4Cr13在成分、热处理工艺和用途上有何不同？ 24．试述奥氏体不锈钢比马氏体不锈钢抗蚀性高的原因。

25．马氏体、奥氏体不锈钢的淬火目的各是什么？是否都有相变？都能使钢强化？如不能强

化，可如何提高其强度？

26．什么叫晶间腐蚀？如何防止Cr18Ni9型奥氏体不锈钢的晶间腐蚀？ 27．?0.1/500?300MPa；?100?400MPa各表示什么意思？

28．合金元素在钢中有哪些主要作用？

29．试述碳素结构钢与合金结构钢的主要差别和适用场合。

30．合金元素对钢在热处理时的组织转变和机械性能有哪些影响？

31．为什么钳工用的锉刀用T12钢制造而不用高速钢？为什么钻床上用的钻头用高速钢制造而不用碳素工具钢？用碳素工具钢制造Φ5mm小钻头可钻削什么材料？

32．把钳工用的钢锯条烧红后置于空气中冷却，即会变软而具有一定塑性，但锯料机上的钢锯条（材料是高速钢）烧红（约900℃）后空冷，却仍然相当硬，为什么？

33．为什么不锈钢能耐腐蚀？不锈钢是否在任何腐蚀介质中均可耐腐蚀？常用的不锈钢有哪几种？ 34．下列钢种按组织分类各属何种不锈钢，各举一种用途：1Cr13、Cr17Ti、4Cr13、1Cr18Ni9Ti。 35．某炼油厂需要一个用来精炼含稀硫酸石油产品的容器，其工作温度为427℃，要求ζb≥483MPa、δ≥15％，采用不锈钢材料制作，现有两种材料可供选择：1Cr25Ti或0Cr18Ni9Ti，问哪一种材料合适？

题解：考虑选材的一般原则是：使用性能可靠、工艺性能良好和成本费用低廉等。经查有关手册可知，这两种不锈钢的主要化学成分和机械性能如下表所示。

1Cr25Ti为铬不锈钢，属铁素体型。由表可见，其强度低于本容器的使用要求。该钢材主

800700 精检加450～480℃ 工验 水 冷 时间

要用于制作接触氧化性腐蚀介质的零件，对含有稀硫酸的还原性介质不适用？此外它还具有“475℃脆性”倾向，不能在400～525℃下工作。从工艺性能方面考虑，虽有一定的塑性，但焊接性能较差，即容器焊接后，焊缝区晶粒粗大，焊接质量差。

成分与性能 钢种 化学成分（％） C Cr Ni 机械性能（不小于） σb（MPa） σs（MPa） δ（％） Ψ（％） 1Cr25Ti 0Cr18Ni9Ti

0Cr18Ni9Ti为铬镍不锈钢，属奥氏体型。强度符合本容器的要求，并具有较高的高温强度（可用作550℃以上的热强钢）。因含有Ni，使钢的耐蚀性提高，且可在氧化性和非氧化性介质（如稀硫酸）中使用，其塑性及焊接性能也较好。

综合上述，0Cr18Ni9Ti钢虽因含Ni量大，价格较高，但从使用及工艺性能考虑，应选为本容器的材料。

36．指出下列错误的说法，说明理由并写出正确的结论： （1）金属材料的E值越大，则其塑性越低； （2）碳钢的含碳量越高，其强度和塑性也越高；

（3）由于45钢的质量优于Q235钢，故中碳钢的质量优于低碳钢。

第八章 有色金属及合金

思考题及习题

1． 如何根据相图对铝合金分类？如果铝合金晶粒粗大、能否用重新加热的方法使其细化？ 2． 钢与铝合金的热处理强化方法有何区别？ 3． 铝硅合金为什么要采用变质处理?

4． 铸造铝合金通常用什么处理方法提高其性能？经过这种处理后其组织和性能有什么变

化？

5． 简述铝合金、钛合金的牌号方法。

6． 钛合金有哪些性能特点? 举例说明它们的用途。

7． 指出下列铜合金的类别、用途：H80、H62、HPb63-3、HNi65-5、QSn6.5-0.1、Qbe2。 8．什么是青铜及黄铜？与纯铜相比，这两种铜合金各有什么特点？

9．铝合金的淬火与钢的淬火有何异同？从加热、冷却、组织强化作用等方面予以说明。 10．对用作滑动轴承内衬的轴承合金有哪些要求？常用的轴承合金有哪几种？各应用在什么场合？

11．试述下列几种金属材料“时效”的意义和作用：

（1）形状复杂或大的灰铸铁件，在500～600℃的时效处理； （2）铝合金件（LC4）淬火后经140℃的时效处理； （3）T10A钢制造的一级精度丝杆经150℃的时效处理。

12．航空、航天等设备上的受力件都要求具有较高的强度，以确保安全。但在实际选材中较少选用高强度合金钢，而是多选用铝合金、钛合金等强度不太高的合金材料，为什么？ [提示：材料比强度的概念和应用。]

第九章 非金属材料

思考题及习题

9.1 解释名词

单体、链节、热塑性、热固性、柔性、玻璃态、高弹态、粘流态、热塑性塑料、热固性塑料、合成纤维、胶粘剂、工程陶瓷、特种陶瓷、金属陶瓷、烧成、烧结、氧化物陶瓷、纤维复合材料、玻璃钢、增韧陶瓷、超导、硬磁材料、形状记忆效应

9.2 填空题

1．高分子材料主要包括( )、( )、( )和( )。

2．高分子材料大分子链的化学组成以( )为主要元素，根据组成元素不同，可分为三类，即( )、( )和( )。

3．大分子链的几何形状主要为( )、( )和( )。热塑性聚合物主要是( )分子链，热固性聚合物主要是( )分子链。

4．高分子材料的聚集状态有( )、( )和( )三种。

5．线型非晶态高聚物在不同温度下的三种物理状态是( )、( )和( )。

6．与金属材料比较，高分子材料的主要机械性能特点是强度( )、弹性( )、弹性模量( )等。

7．高分子材料的老化，在结构上是发生了( )和( )。

8．塑料按树脂的性质分类可分为( )和( )；按使用范围可分为( )、( )和( )。

9．一般塑料的工作温度只有( )，而耐热塑料最高工作温度可达( )。 10．常用热塑性塑料是( )、( )、( )、( )、( )。 11．常用热固性塑料是( )和( )。

12．根据合成方法的不同，聚乙烯分为( )、( )和( )三种。 13．聚丙烯具有优良的耐蚀性，可用于制作( )等。

14．聚苯乙烯泡沫塑料的密度只有( )，是隔音、包装、打捞和救生的极好材料。 15．ABS 塑料是三元共聚物，具有( )的特性，综合机械性能良好。 16．常用尼龙的品种有( )等。 17．聚四氟乙烯的突出优点是( )。 18．酚醛塑料主要用于( )等。 19．环氧塑料主要用于( )等。

20．合成纤维的制取工艺包括( )、( )和( )三个基本环节。

21．常用合成纤维有( )、( )、( )、( )、( )和( )。 22．涤纶的性能特点是( )。

23．通用合成橡胶有( )、( )和( )。

24．丁腈橡胶以耐油性著称，可用于制作( )等耐油制品。

16．陶瓷材料分( )、( )和( )三类，其一般生产过程包括( )、( )和

( )。

17．传统的陶瓷材料是指由( )、( )和( )等制成的材料。 18．现今意义上的陶瓷材料是指( )的统称。

19．陶瓷材料的主要结合键是( )和( )。

20．普通陶瓷的主要原料是( )、( )和( )。

21．氧化物陶瓷熔点大多在( )℃以上，烧成温度约( ) ℃。 22．氧化锆增韧陶瓷可替代金属制造( )、( )、( )等。 23．碳化硅陶瓷可制作( )、( )及( )等。 24．复合材料由( )相和( )相构成，( )相的( ) 、( ) 、( ) 及( )

等对复合材料的性能有重要影响。

25．结构复合材料是用于( )的复合材料，最常用的是( )。 26．常用的纤维增强相有( )、( )、( )、( )和( )。

27．纤维增强相是复合材料中的( ), 因此其( )和( )要高于基体材料。 28．颗粒复合材料中基体相和颗粒相的作用分别是( )和( )。

29．除了保留了组成材料的优点外，复合材料的突出特点是( )和( )高。 30．非金属基复合材料分为( )基、( )基、( )基和( )基复合材料。 31．玻璃钢是( )和( )的复合材料，分为( )和( )两大类。

32．碳基复合材料的增强相主要是( )，该类材料除具有碳和石墨的特点外，还有优越的

( )性能，是很好的( )，耐温高达( )℃。

9.3 是非题

1．陶瓷的塑性很差，但强度都很高。( )

2．传统陶瓷的生产一般是可塑成型，形状复杂、精度要求高的普通陶瓷一般是注浆成型，而特种陶瓷和金属陶瓷一般是压制成型。( ) 3．纯氧化物陶瓷在高温下会氧化。( )

4．由于氧化铍陶瓷的导热性好，所以用于真空陶瓷、原子反应堆陶瓷，并用于制造 坩埚。( )

5．增韧氧化锆陶瓷材料可制作剪刀，既不生锈，也不导电。( )

6．碳化物陶瓷不仅可用于 2000℃以上的中性或还原气氛中的高温材料，同时可用作氧化气氛下的耐高温材料。( )

7．硼化物陶瓷比碳化物陶瓷的抗高温氧化能力强，可用于制造高温轴承等高温零件和器件。( )

8．氮化硅陶瓷是优良的耐磨减摩材料、高温结构材料和耐腐蚀材料，但其抗氧化温度低于碳化物和棚化物。( )

9.4 选择正确答案

1．聚氯乙烯是一种：

a. 热固性塑料，可制作化工用排污管道；

b. 热塑性塑料，可制作导线外皮等绝缘材料；c. 合成橡胶，可制作轮胎； d. 热固性塑料，可制作雨衣、台布等 2．PE 是：

a. 聚乙烯；b. 聚丙烯；c. 聚氯乙烯；d. 聚苯乙烯 3．PVC 是：

a. 聚乙烯；b. 聚丙烯；c. 聚氯乙烯；d. 聚苯乙烯 4．高压聚乙烯可用于制作：

a. 齿轮；b. 轴承；c. 板材；d. 塑料薄膜 5．下列塑料中密度最小的是：

a. 聚乙烯；b. 聚丙烯；c. 聚氯乙烯；d. 聚苯乙烯 6．有机玻璃与无机玻璃相比，透光度： a. 较低；b. 较高；c. 相同；d. 难以比较 7．锦纶是一种合成纤维，其性能特点是：

a. 强度高、弹性好，但耐磨性差；b. 强度高、耐磨性好，但耐蚀性差； c. 强度高、耐磨性好，耐蚀性好；d. 耐磨性好，耐蚀性好，但强度低 8．橡胶的弹性极高，其弹性变形量可达：

a. 30%；b. 50%；c. 100%；d. 100%～1000%

9．线型非晶态高聚物温度处于Tg～Tf之间时的状态是：

a.玻璃态，表现出高弹性；b.高弹态，表现出不同弹性； c.粘流态，表现出非弹性；d.高弹态，表现出高弹性 10．高聚物的粘弹性指的是：

a.应变滞后于应力的特性； b.应力滞后于应变的特性； c.粘性流动的特性；d.高温时才能发生弹性变形的特性

11．高聚物受力变形后所产生的应力随时间而逐渐衰减的现象被称为： a.蠕变； b.柔顺性；c.应力松弛；d.内耗 12．热固性塑料与热塑性塑料比较，耐热性： a.较低；b.较高；c.相同；d.不能比较 13．高分子材料中结合键的主要形式是：

a.分子键与离子键；b.分子键与金属键；c.分子键与共价键；d.离子键与共价键

9.5 综合分析题

1．塑料的主要成分是什么? 它们各起什么作用?

2．简介聚酰胺、聚甲醛和聚碳酸酯的性能特点和应用实例。 3．为什么 ABS 塑料种类繁多且综合力学性能良好? 4．试比较热塑性塑料和热固性塑料的性能特点、应用。 5．如何合理地选用胶粘剂?

6．简述高聚物大分子链的结构和形态，它们对高聚物的性能有何影响?

7．说明晶态聚合物与非晶态聚合物性能上的差别，并从材料结构上分析其原因。 8．高聚物的强度为什么低?

9．何谓高聚物的老化? 说明老化的原因，提出改进高聚物抗老化能力的措施。 10．说明塑料在减摩、耐磨性方面的特点。 11．画出高聚物大分子链的三种形态。

12．画出线型非晶态高聚物的变形随温度变化的曲线。 13．陶瓷的典型组织由哪几种相组成?

14．为什么陶瓷的实际强度比理论强度低得多? 指出影响陶瓷强度的因素和提高强度的途径。 15．陶瓷的主要优点有哪些? 说明原因。

16．影响陶瓷使用的主要缺点是什么? 如何改进?

17．普通日用陶瓷和工业陶瓷都有哪些? 两者对性能的要求是什么? 18．特种陶瓷的主要种类有哪些? 19．特种陶瓷都有哪些最新发展?

20．纤维增强和细粒复合材料的复合机制有何不同? 通常情况下，纤维和细粒的增强效果哪个更好? 为什么?

21．为什么复合材料具有很好的抗疲劳性能? 22．纤维复合材料抗断裂性能好的原因是什么? 23．生产实际中如何改善玻璃钢的性能? 24．碳基复合材料都有哪些特殊的应用?

25．对比金属材料、陶瓷材料与陶瓷基复合材料的性能差别，指出提高陶瓷基复合材料性能的主要途径。

26．碳化物金属陶瓷都有哪些? 指出硬质合金的成分与性能的关系。 27．什么是功能材料? 按性能通常分为哪几类? 28．磁功能材料分为哪几类? 各有何应用? 29．光功能材料分为哪几类? 各有何应用?

第十章 材料的选用

思考题及习题

10.1 解释名词

磨粒(料)磨损、表面疲劳磨损、晶间腐蚀、疲劳断裂失效、蠕变失效、应力腐蚀失效

10.2 填空题

1．韧性断裂的宏观特征为( )，微观特征有( )，以及( )。

2．脆性断口的宏观特征为( )，且( )，微观特征是( )和( )。

3．两个金属表面的( )在局部高压下产生局部( )，使材料( )或( )，这一现象称为粘着磨损。 4．配合表面之间在( )过程中，因( )或( )的作用造成表面损伤的磨损称为磨粒(料)磨损。

5．两个接触面作滚动或滚一滑时，在( )作用下，使材料( )而产生材料损失的现象称为表面疲劳磨损。

6．腐蚀失效包括：( )、( )、( )等。

7．机械零件选材的最基本原则有：( )、( )、( )。

8．机械零件的使用性能指零件在使用状态下材料应该具有的( )和( )。 9．零件选材的工艺性能原则系指材料的( )应满足( )的要求。

10．性能要求较高的金属零件加工的工艺路线是：( )—→ ( )—→ ( ) —→ ( )—→ ( )—→( )。

对齿轮材料的性能要求是( )、( )和( )。 11．齿轮材料主要是( )、( )和( )。

12．车床主轴常用( )钢制造，其热处理工艺是( )。 13．手用钢锯锯条用( )钢制造，其热处理工艺是( )。 14．牛头刨床刨刀用( )钢制造，其热处理工艺是( )。 15．农用地膜采用( )制造，其主要优点是( )。 16．磨车刀、刨刀刃口用的砂轮采用( )制造。

17．空气开关壳体采用( )制造，其主要原因是( )。

汽车用材以( )为主，( )、( )和( )等非金属材料也占有一定的比例。 18．缸体用材一般为( )，也可以用( )。

19．缸套用材主要是( )，常需对缸套表面进行处理，常用的表面处理方法是( )。 20．常用活塞材料是( )，并需对该材料进行( )处理。 21．活塞销材料一般用( )，其表面需进行( )处理。 22．连杆材料一般采用( )。

23．化工压力容器常用钢种有( )、( )和( )等。 24．汽车半轴材料一般为( )。

10.3 综合分析题

1．机械零件正确选材的基本原则是什么?

2．腐蚀失效有哪些基本类型? 3．脆性断裂形式的特征有哪些? 4．什么是弹性畸变失效?

5．图 10-1 为 W18Cr4V 钢制螺母冲头，材料和热处理都无问题，但使用中从 A 处断裂。请分析原因，并提出改进意见。

图10-1

6．一从动齿轮，用 20CrMnTi 钢制造，使用一段时间后轮齿严重磨损，如图 10-2 所 示。从齿轮 A、B、C 三点取样进行化学成分、显微组织和硬度分析，结果如下： A 点碳质量分数为 1.0%，组织为 S+ 碳化物，硬度为 3OHRC； B 点碳质量分数为 0.8%，组织为 S，硬度为 26HRC； C 点碳质量分数为 0.2%，组织为 F+S，硬度为 86HRB 。

据查，该批齿轮的制造工艺是：锻造一→正火一→机加工一→渗碳一→预冷淬火一→低温回火一→磨加工。并且与该齿轮同批加工的其他齿轮没有这种情况。试分析该齿轮失效的原因。

图 10-2 图10-3

7．一尺寸为Φ3Omm×250mm 的轴，用 30 钢制造，经高频表面淬火(水冷)和低温回火，要求摩擦部分表面硬度达 50HRC～55HRC，但使用过程中摩擦部分严重磨损。试分析失效原因，并提出解决问题的办法。

8．某工厂用 T10 钢制造钻头，给一批铸铁件打Φ10mm 的深孔，但打几个孔后钻头即很快磨损。据检验，钻头的材质、热处理、金相组织和硬度都合格。分析失效的原因，提出解决问题的方案。

9．图 10-3 是一块汽车板簧断裂后的断口形貌照片，它是什么形式的断裂? 分析造 成这种形式断裂的可能原因，并提出改进意见。

10．机床变速箱齿轮常用中碳钢或中碳合金钢制造，它的工艺路线为：

下料一→锻造一→正火一→粗加工一→调质一→精加工一→轮齿高频淬火及回火一→精磨，试分析正火处理、调质处理和高频淬火及回火的目的。 11．试说明用塑料作机床齿轮材料的优、缺点。

12．用 20CrMnTi 钢制造汽车齿轮，加工工艺路线为：

下料一→锻造一→正火一→切削加工一→渗碳、淬火及低温回火一→喷丸一→ 磨削加工，分析渗碳、淬火及低温回火处理及喷丸处理的目的。

13．高精度磨床主轴，要求变形小，表面硬度高 (>90OHV)，心部强度高，并有一定的韧性。

问应选用什么材料，采用什么工艺路线?

14．导弹发展早期，用高强度钢板焊接制造火箭发动机壳体，在地面作打压试验时， 多次发生爆裂事故(快速脆断)。壳体工作应力σt=130OMPa，探伤测得壳体中最大裂纹的半长 a =1mm(或全长为2mm)。已知裂纹的形状因子 Y= 1.4 。现有两种高强钢 A、B，它们的强度和断裂韧性为：

A 钢：σs=20OOMPa，KIC=47MPa·m1/2 B 钢：σs=16OOMPa，KIC=75MPa·m1/2

问选用哪种钢能保证火箭发动机壳体工作安全，试用计算证明。

15．试根据活塞、活塞销和活塞环的工况，分析对其用材的性能要求及目前的用材情况。 16．气门一般选用何种材料? 为什么?

17．试说明工程塑料在汽车中的应用情况。 18．举例说明橡胶在汽车中的应用。 19．举例说明陶瓷在汽车中的应用。

20．机床床身可以用哪些材料制造? 各有哪些优缺点?

21．机床变速箱由哪些零部件组成? 分别需要用哪些材料制造? 22．机床滑动轴承可以用哪些材料制造? 如何选择?

23．仪器仪表的壳体材料可以有哪些选择? 各有哪些优缺点? 24．汽轮机叶片一般选用何种材料? 为什么?

25．如何根据化工设备对耐蚀性能的不同要求，合理地选用不锈钢材料? 26．举例说明航空航天器需要选择具有哪些性能的材料?

27．下列零件及工具，由于管理上的差错造成钢材错用，问在使用过程中会出现哪些问题？ （1）把Q235钢当作45钢制成齿轮； （2）把30钢当作T13钢制成锉刀； （3）把20钢当作65钢制成弹簧。

28．将下表中所列的钢种归类（用“〇”记号表示所属类别），并举例写出各钢种适于制作零件的名称。

类别

钢号

质量

普通

优质

高级 优质

Q235 45 60Si2Mn T8 T13A W18Cr4V

低碳

含碳量 中碳

高碳

碳素钢 成分

合金钢

用途 结构钢

工具钢

适用零件举例

29．为以下零件选用合适的材料，并说明理由：垫圈、钳工用锯条、汽车油箱、窗钩、钟表发条、缝纫机针、家用菜刀、台虎钳钳口板及螺杆、自行车车架钢管、

30．有人提出用高速钢制作锉刀，用碳素工具钢制作钻木材用的Φ10mm钻头。你认为这两种刀具的选材是否合适？试说明理由。

31．零件的失效形式主要有哪几种？针对各种失效形式，在选材时应以哪种机械性能为主要依据？

32．下列要求能否达到？为什么？

（1）截面直径为Φ50mm的40Cr钢轴类零件能否获得与截面直径为Φ12.5mm试样相同的性

能指标；

（2）低碳钢不经过化学热处理，只经过淬火能否获得58～60HRC的高硬度； （3）T12A钢制刀具能否淬硬到67～70HRC。

33．对于一对摩擦副的零件，为什么两个零件的耐磨性要求一般是不同的？例如大小不同的一对传动齿轮，哪个齿轮的耐磨性应高些？为什么？

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