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第一章思考作业题

1．一铜棒的最大拉应力为70MPa，若要承受2000kgf的载荷，它的直径是多少？ 2．有一直径15mm的钢棒所能承受的最大载荷为11800kgf，问它的强度是多少。 3．一根2米长的黄铜棒温度升高80℃，伸长量是多少？要使该棒有同样的伸长，问需要作用多少力？（黄铜线膨胀系数为20×106/℃，平均弹性模量为110000MPa）

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4．一根焊接钢轨在35℃时铺设并固定，因此不能发生收缩。问当温度下降到9℃时，钢轨内产生的应力有多大？（钢的线膨胀系数为12×106/℃，弹性模量为206000MPa）

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5．零件设计时，选取σ0.2（σS）还是选取σb，应以什么情况为依据？

6．δ与ψ这两个指标，哪个能更准确地表达材料的塑性？并说明以下符号的意义和单位：σe； σs(σ0.2)； σb； δ； ψ； σ-1； ɑk

7．常用的测量硬度的方法有几种？其应用范围如何？

8．有一碳钢制支架刚性不足，有人要用热处理强化方法；有人要另选合金钢；有人要改变零件的截面形状来解决。哪种方法合理？为什么？ 参考答案：

1．18.9mm 2．871MPa 3．3.2mm，176MPa 4．64.3MPa

第二章思考作业题

1．从原子结合的观点来看，金属、高分子和陶瓷材料有何主要区别？在性能上有何表现？

2．单晶体与多晶体有何差别？为什么单晶体具有各向异性，而多晶体材料通常不表现出各向异性？

3．简述金属常见的三种晶体结构的基本特点。

4．晶体缺陷有哪些？对材料有哪些影响？对所有的材料都有影响吗？

5. 分别说明以下概念：晶格；晶胞；晶格常数；致密度；配位数；晶面；晶向；单晶体；多晶体；晶粒；晶界；各向异性；同素异构。

6.在立方晶格中，如果晶面指数和晶向指数的数值相同，该晶面与晶向间存在着什么关系？

第三章思考作业题

1．金属结晶的基本规律是什么？结晶过程是怎样进行的？

2．过冷度与冷却速度有何关系？它对金属结晶后的晶粒大小有何影响？

3．如果其它条件相同，试比较在下列条件下，铸件晶粒的大小： （1）砂型铸造与金属铸造； （2）厚壁铸件与薄壁铸件； （3）加变质剂与不加变质剂； （4）浇注时振动与不振动。

4．凝固与结晶是不是一回事？影响凝固的因素有哪些？

5．晶粒度等级N是由关系式m=2N+2来确定的，试计算晶粒度为7级时，晶粒的实际的平均直径是多少？

6. 在实际生产中，常采用哪些措施控制晶粒大小？ 参考答案：5．0.044mm

第四章思考作业题

1．对比纯金属与固溶体结晶过程的异同，分析固溶体结晶过程的特点。 2．何谓相组成物和组织组成物？请举例说明之。 3．一个二元共晶反应如下：

（1）计算WB =50%的合金完全凝固时初晶α与共晶（α+β）的重量百分数，以及共晶体中α相与β相的重量百分数；

（2）若已知显微组织中β初晶与（α+β）共晶各占一半，求该合金的成分。 4．计算在共析反应温度时，珠光体中铁素体与渗碳体的相对量。

5．分析含碳量为0.2%、0.6%、0.77%的铁碳合金从液态缓冷至室温时的结晶过程和室温组织，分别计算含碳量为0.2%的铁碳合金在室温下相组成物的相对量和组织组成物的相对量。

6． 什么是固溶体和金属化合物？它们的特性如何？

7．为什么铸件常选用靠近共晶成份的合金生产，压力加工件则选用单相固溶体成份的合金生产？

8． 渗碳体有哪五种基本形态？在显微镜下它们的形态有何特点？ 9． α－Fe和铁素体有何区别？γ－Fe和奥氏体有何区别？

10.默绘Fe-Fe3C相图，并填出各区组织，标明重要的点、线、成份及温度。 11. 说明下列牌号的铁碳合金的种类及用途：Q235，08F, 45, T10A。

参考答案：

3．（1）Qα＝41.7％，Q（α＋β）＝58.3％；共晶体中：Qα＝25％，Qβ＝75％；（2）WB＝85%

4．QF =11.2%，QP＝88.8％

5．0.2％c合金室温下相的相对量：Q F＝97％，Q Fe3C＝3％；室温下组织相对量：QF＝25％，Q P＝75％

第五章思考作业题

1．金属塑性变形的主要方式是什么？

2．试述金属经冷塑性变形后组织与性能所发生的变化。 3．什么是加工硬化现象？指出产生的原因与消除的措施。

试述加工硬化对金属材料的强化作用，这些变化有何实际意义？试举一些有用的例子和有害的例子来说明其利弊。

4．当把铅锭在室温下经多次轧制成薄铅板时，需不需要进行中间退火？为什么？ 5．为什么室温下钢的晶粒越细，强度、硬度越高，塑性、韧性也越好？ 6．如何区分冷加工与热加工？它们在加工过程中形成的纤维组织有何不同？ 7．用下列三种方法制造齿轮，哪种方法比较合理？用图示分析其理由。（1）用热轧厚钢板切出圆饼直接加工成齿轮；（2）用热轧粗圆钢锯下圆饼直接加工成齿轮；（3）有一段圆钢镦粗锻成圆饼再加工成齿轮。

第六、七、八章思考作业题

1．试述A1、A3、Acm、及Ac1、Ac3、Accm和Ar1、Ar3、Arcm的意义。

2. 珠光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不同？ 3．试比较索氏体、屈氏体、马氏体与回火屈氏体、回火索氏体、回火马氏体之间在形成条件、组织形态与性能上的差别。

4．在共析钢TTT曲线中，分别画出获得珠光体、索氏体、托氏体+马氏体+残余奥氏体、珠光体+马氏体、下贝氏体、马氏体+残余奥氏体、马氏体+下贝氏体+残余奥氏体组织的冷却工艺曲线；并指出这些组织对应于哪种热处理工艺方法。

5．共析钢经正常淬火得到什么组织？它们经过200℃、400℃、600℃回火后得到什么组织？

6．某汽车齿轮选用20CrMnTi制造，其工艺路线为：下料→锻造→正火①→切削加工→渗碳②→淬火③→低温回火④→喷丸→磨削。请说明①、②、③、④四项热处理工艺的目的及大致工艺参数。

7．何谓淬火临界冷却温度、淬透性和淬硬性？它们主要受哪些因素影响？

8．为什么亚共析碳钢的正常淬火加热温度为Ac3 +（30～50）℃，而共析和过共析碳钢的正常淬火加热温度为Ac1 +（30～50）℃？

9．对过共析碳钢零件，何种情况下采用正火？何时采用球化退火？

10．指出下列钢件坯料按含碳量分类的名称、正火的主要目的、正火在工序中的位置及正火后的组织：（1）20钢齿轮；（2）T12钢锉刀；（3）性能要求不高的45钢小轴；（4）以上的（1）、（2）、（3）可否改用等温退火？为什么？

11．简述回火的分类、目的、组织性能及其应用范围。 12．比较表面淬火与常用化学热处理方法渗碳、氮化的异同点。

13．钢渗碳后还要进行何种热处理？处理前后表层与心部组织各有何不同？ 14．试比较表面淬火和化学热处理之间的异同。 15．什么是淬透性？淬透性对钢的热处理工艺有何影响？

第九章思考作业题

1． 钢中常存的杂质有哪些？硫、磷对钢的性能有哪些影响？ 2．简述合金元素对合金钢的主要影响和作用规律。 3． Q235经调质处理后使用是否合理？为什么？

4． 用W18Cr4V钢制作盘形铣刀，试安排其加工工艺路线，说明各热加工工序的目的，使用状态下的显微组织是什么？为什么淬火温度高达1280℃？淬火后为什么要经过三次560℃回火？能否用一次长时间回火代替？

5． 判断下列钢号的钢种、成分、常用的热处理方法及使用状态下的显微组织：Q235、T8、16Mn、20Cr、40Cr、20CrMnTi、4Cr13、GCr15、9CrSi、60Si2Mn 、Cr12MoV、W6Mo5Cr4V2、3Cr2W8V、5CrMnMo、1Cr18Ni9Ti。

6． 直径为25mm的40CrNiMo棒料毛坯，经正火处理后硬度高很难切削加工，这是什么原因？试设计一个最简单的热处理方法以提高其机械加工性能。

7． 汽车、拖拉机变速箱齿轮和汽车后桥齿轮多半用渗碳钢制造，而机床变速箱齿轮又多半用中碳（合金）钢制造，试分析原因何在？

8． 滚齿机上的螺栓，本应用45钢制造，但错用了T12钢，其退火、淬火都沿用了45钢的工艺，问此时将得到什么组织何性能？

9． 在材料库中存有：42CrMo、GCr15、T13、60Si2Mn。现在要制作锉刀、齿轮、连杆螺栓，试选用材料，并说明应采用何种热处理方法及使用状态下的显微组织。

10．何谓钢的回火稳定性、热硬性和二次硬化？

11．W18Cr4V钢所制的刃具（如铣刀）的生产工艺路线为：下料→多次锻造→等温球化退火→机械加工→最终热处理→喷砂→磨削加工→产品检验。 （1）指出合金元素W、Cr、V在钢中的主要作用。 （2）为什么对钢W18Cr4V下料后必须锻造？ （3）锻后为什么要等温球化退火？

（4）采用的最终热处理是什么？有何特点？为什么？ （5）写出最终热处理后的组织。

第十章思考作业题

1．简述铸铁的石墨化过程。

2．对于灰口铸铁来说，基体中珠光体数量越多，珠光体片层越细，其强度越高，那么在生产中可采用哪些方法提高灰口铸铁中的珠光体数量？

3．现有两块金属，已知其中一块为45钢，另一块为HT150灰口铸铁，请指出要鉴别它们应采用哪些方法？

4．灰口铸铁件薄壁处，常出现高硬度层，机加工困难，请说明产生的原因及消除的方法。

5．可锻铸铁和球墨铸铁中的石墨形态与形成方式有何不同？

6．试说明为什么可锻铸铁适宜制造薄壁零件，而球墨铸铁不适宜制造这类零件。 7．要使球墨铸铁分别得到珠光体、铁素体和贝氏体的基体组织，热处理工艺上如何控制？依据是什么？

7．不同阶段石墨化程度对灰口铸铁的基体组织有何影响？

8．促进石墨化的元素有哪些？为什么在灰口铸铁中应控制碳化物形成元素的数量？ 9．试说明为什么铸铁含碳量通常要选择接近共晶成分？

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