2025年工程材料及成形技术基础课课后习题参考答案.pdf

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?要承?钢火?细粒状碳化物?强度?和接要求相同求;+少量残余奥触疲劳强??。③冷作模具氏?体度,高的钢对?淬透硬度和耐?性要求较?磨性,一高;定的韧性④刃具钢、:..百学须先立志。——朱熹和?抗腐蚀冷作模具性钢有?优质高碳冷作模①②淬火低高碳M回+碳高强度,钢和高级?具?钢温回火?;化物+少量残高硬度,优质钢之①碳素工③高温淬火余奥氏?体高耐磨分,滚动具钢;51?0~520℃性,一定轴承钢只?②低合金多次回火的韧性和?有高级优工具钢?;(仍是低温较高的淬质钢?一③高碳高回火?);透性?种;铬钢;④空冷淬火⑤冷作模具④空冷淬回火?;钢使?用的火冷作?⑤同高速钢钢种类型?模具钢;多。⑤基体钢4–7填写表4–?牌号的了类别?、符号和数字的?含义、组织特点和用?途。表4-21铸铁牌号的类?别、符号和数字的?含义、组织特点和用?途铸铁牌号符号和数字的?含义类别组织特点用途HT200HT-灰铁,200-最低灰口铸铁基体(F﹢P、P)﹢G主要用于承压?件抗拉强度?为200MP?a片和受力较小?的不重要零件?KTH350?-10KTH-黑心可铁,黑心可锻基体(F)﹢G团絮用于形状复杂?、350-最低抗拉强度?铸铁?承受一定冲击?的为350MP?a,10-最低薄壁件延伸率为?10%.RuT300?RuT-蠕墨铸铁,300-蠕墨铸铁基体﹢G蠕虫用于结构复杂?、最低抗力强度?为承受热循环载?300MP?a荷、组织致密、强度要求高的?铸件QT600-3QT-球铁,600-最低球墨铸铁基体(P﹢F)﹢G球用于受力复杂?、抗力强度?为600MP?对强度、韧性和a,3-最低延伸率为?耐磨性?要求高的3%零件?4-8填写表4-22,指出表中金属?材料的类别、牌号或代号的?含义、特性和主要用?途。表4-22金属材料的类?别、牌号或代号的?含义、特性和主要用?途材料牌号或代?号类别牌号或代号含?义特性用途5A05防锈铝合金5-Al-Mg系合金,良好的耐蚀性?、宜作压力加工?、A-原始合金,05-产塑性、及低温韧焊接、冷变形件。品代号。代号LF5性。单相固溶体不?能热处理强化?。:..君子忧道不忧贫。——孔丘2A12硬铝合金2-Al-Cu-Mg系合高强度(σb≥热处理强化,形金,A-原始合金,300MPa?),比强变强化。12-产品代号。代号度接近高?强钢。LY12?H68黄铜H-黄,加工普通黄单相а黄铜,适形状复杂的深?冲铜?,Cu-Zn合金,合冷、热变形加零件,散热器外ωCu﹦68%,余量工。壳,装潢件。Zn。HPb60-1特殊黄铜H-同上,Pb-合金元比普通黄铜强?度一般机器结构?零素,铅黄铜,ωCu高,耐蚀性、耐件(衬套、喷嘴)﹦60%,ωPb﹦1%,磨性较好。余量锌。ZAiSi1?2铸造铝硅合Z-铸,ωSi﹦12%,良好的铸造性?形状复杂的零?件金?余量为铝。代号能,密度小,耐(飞机、仪表的ZL10?2。蚀、耐热性及焊零件,抽水机外接?性较好,强度壳)低,不可热处理强?化。变质处理细化?晶粒提高强度?。﹡ZCuSn1?0Pb1铸造青铜Z-铸,ωSn﹦10%,铅改善铸造性?、重要轴承、齿轮、ωPb﹦1%,余量铜。切削加工性,提轴套等耐磨零?代号ZQSn?10-1。高机械性能?和耐件。磨性。﹡ZCuPb3?0铸造铅青铜Z-铸,ωPb﹦30%,疲劳强度高,导做承受高载荷?、余量铜。代号ZQPb热性好,低的摩高速度及在高?温?30。擦系数?。下工作的轴?承。QBe2铍青铜Q-青,ωBe﹦2%,时效强化效果?极重要的弹簧及?弹余量铜。佳,强度、弹性性元件,耐磨零极高,耐磨、耐件,防爆工具等。蚀、耐低温性能很?好,导电、导热好,无磁性,受冲击无火花?,冷、热加工性及铸?造性好。?原理是什么?试比较1Cr?13、1Cr18N?i9及1Cr?18Ni9T?i的耐蚀性及?强度。实际使用中该?如何选用?答:⑴加ωCr>12%提高基体的电?极电位;⑵形成致密、稳定、牢固的Cr2?O3氧化膜,减小或阻断腐?蚀电流;⑶在室温下形成?单相铁素体或?奥氏体。含碳量越低或?含铬量越高越?耐腐蚀。三者含碳量相?同,故耐蚀性1C?r18Ni9?Ti>1Cr18N?i9>1Cr13,Ti防止晶间?腐蚀。强度1Cr1?3为马氏体不?锈钢强度高,后二者为奥氏?体不锈钢强度?低。实际使用中按?使用时对耐:..古之立大事者,不惟有超世之才,亦必有坚忍不拔之志。——苏轼蚀?性和对强度的?要求选用。思考4-1第三章5-1热固性与热塑?性塑料的区别?和特点大致有?哪些?分别简述你常?用(或常接触)的三种热固性?与热塑性塑料?的特性及用途?。答:热固性与热塑?性塑料的区别?大致有:热塑性塑料①线型(含支链型)分子结构;②受热软化可再?生。热固性塑料①体网型分子结?构;②固化后不溶、不熔,不可再生。特点有:热塑性塑料具?有较高的机械?性能,加工成型简便?,缺点为耐热性?和刚性差;热固性塑料具?有耐热性高,受压不易变形?,结构便宜,缺点是生产率?低。常见热塑性和?热固性塑料的?特性及用途见?下表:种类材料名称主要特性主要用途热塑性塑料聚乙烯(PE)结构最简单,吸水小,耐蚀薄膜、甁类、电绝缘护性和电绝?缘性能极好,无毒套;化工耐蚀管道?、无味,良好的耐低温?性、化学圆珠笔芯;医用软管;稳定性、加工性;耐热性低只人工关节、防弹衣、能?在<80℃下使用。小齿轮等。聚甲基丙烯酸?甲酯透光率比玻璃?高,耐紫外线防弹玻璃、飞机窗玻(有机玻璃,PMMA)和大?气老化,强度比玻璃高?璃、风挡、透明的装饰得多(7~18倍),成形性很面?板、仪表板、容器、好(可切削加工、吹塑、注射、灯罩、光盘、光纤、挤压、浇铸成形等),染色性眼镜、假牙、工艺美术很好;但表面硬度较?低而耐品等?。磨性较?差。聚四氟乙烯最优良的耐高?、低温性能(-不粘锅、不粘油的抽(PTFE或F?4)260℃~250℃长期使用),耐油?烟机涂层,密封蚀性强(耐强酸、强碱、强氧“生料带”,减摩密化剂),化学稳定性高?,摩封零件?,耐高频绝缘擦系数最小?、介电损耗最小?、零?件,耐强腐蚀场合?吸水最小。无毒、无味、不燃,设备衬里及零?件,人塑料中密度最?大(,人工心脏,cm3)。人工食道等。热固性塑料酚醛树脂(PF)原料价格便宜?,生产工艺简灯头、开关、插座、单?,成形加工容易?,制品尺锅勺手把,粘接剂,寸稳定?,电绝缘性好,化学涂料,火箭、宇宙飞船稳定性好?(耐酸不太耐碱外壳?的耐烧蚀保护?层?),耐热性突出,有阻燃性材料。及低?烟释放和低燃?烧毒性,制品硬而耐磨?,但性能较脆,颜色单调。环氧塑料(EP)较强韧,固化收缩率低?,耐胶粘剂,配制防腐材水、耐化学腐蚀(特别是料?,制模具等。碱),耐溶剂,粘接牢固,介电性能优良?。:..臣心一片磁针石,不指南方不肯休。——文天祥有机硅塑料(SI)不燃,优良的电绝缘?性,耐高用于高频绝缘?件,耐低温性(-100~300℃),耐热件,防潮零件等。臭氧,突出的憎水防?潮性,良好的耐大气?老化性及生理?惰性。思考5-35-46-7根据下列零件?的性能要求及?技术条件,试选择热处理?工艺方法并说?明理由。①用45钢制作?的某机床主轴?,其轴颈部分与?轴承接触,要求耐磨,52~56HRC,硬化层深1mm。②用20CrM?nTi制作的?某汽车传动齿?轮,要求表面具有?高硬度及高耐?磨性,58~63HRC,。③用65Mn制?作直径为5m?m的某弹簧,要求具有高弹?性,38~40HRC,回火屈氏体组?织。④用HT200?制作减速器壳?,要求具有良好?的刚度、强度、尺寸稳定性。答:①预先热处理正?火,最终热处理调?质加轴颈部分?表面淬火低温?回火。调质使整体获?得良好的综合?机械性能,高频感应加热?表面淬火低温?回火使轴颈部?分获得高硬度?、高耐磨性。②预先热处理正?火,最终热处理渗?碳淬火低温回?火。渗碳使表面为?高碳钢,淬火低温回火?获得高硬度,高耐磨性。③淬火中温回火?,获得回火屈氏?体,具有高弹性。④去应力退火,消除铸造应力?。6-8汽车、拖拉机变速箱?齿轮多用渗碳?钢制造,而机床变速箱?齿轮又多采用?调质钢制造,原因何在?答:汽车、拖拉机变速箱?齿轮承受冲击?力较大,多用渗碳钢制?造经渗碳淬火?低温回火后使?用;而机床变速箱?齿轮受力平稳?冲击载荷小,多采用调质钢?制造经调质表?面淬火低温回?火后使用。思考题﹡?在选材和制定?热处理技术条?件中的错误,并说明理由及?改进意见。①直径30mm?、要求良好综合?力学性能的传?动轴,材料用20钢?,热处理技术条?件:调质40~45HRC。②转速低、表面耐磨及心?部强度要求不?高的齿轮,材料用45钢?,热处理技术条?件:渗碳+淬火,58~62HRC。③弹簧(直径Φ15m?m),材料用45钢?,热处理技术条?件:淬火+回火,55~60HRC。④机床床身,材料用QT4?00-15,采用正火热处?理。⑤表面要求耐磨?的凸轮,选用45钢,热处理技术条?件:淬火、回火,60~63HRC。答:①分析:要求良好综合?力学性能的传?动轴,应选中碳结构?钢(或中碳合金结?构钢)调质热处理。材料用20钢?(低碳钢)不对,强度不够,要求40~45HRC指?标高了(25~35HRC),调质达不到。改进:根据题目要求?结合本题条件?,材料选40C?r钢(D0油=20~40mm),850℃油淬+520℃回火,30~35HRC。②转速低,表面耐磨及心?部强度要求不?高的齿轮,应选中碳结构?钢(或中碳合金结?构钢),正火或调质,表面淬火+低温回火。正火心部硬度?为160~200HBS?,调质心部硬度?为200~280HBS?,表面淬火低温?回火后表面硬?度为50~55HRC。材料选用是可?以的,但渗碳+淬火不对,成本太高。改进:材料用45钢?,正火+表面淬火+低温回火,心部硬度16?0~200HBS?,表面硬度为5?0~55HRC。:..百学须先立志。——朱熹③分析:弹簧应选高碳?结构钢或中碳?合金结构钢及?高碳合金结构?钢,淬火+中温回火,35~50HRC。选45钢(中碳结构钢)不对,弹性极限低,55~60HRC只?能淬火+低温回火才能?达到且太脆。改进:材料选65Mn钢(截面≤15mm),830℃油淬+540℃回火,45~50HRC。④机床床身,受压且要求消?振性好,铸铁受压性能?都好,但消振性灰铸?铁最好,灰铸铁是机床?床身的首选材?料。材料用QT4?00-15不对。改进:材料用HT2?00即可。⑤表面要求耐磨?的凸轮,应选中碳结构?钢或中碳合金?结构钢,正火或调质,表面淬火+低温回火。改进:材料用45钢?,正火+表面淬火+低温回火,58~62HRC。第四章7-1﹡铸造的成形原?理是什么?这种成形原理?有什么特点?答:铸造的成形原?理是“液态成形”—即将金属液注?入铸型型腔中?,冷却凝固后获?得所需的铸件?。特点有:①适应性很广,工艺灵活性大?(合金种类、形状、大小、生产批量等几?乎不受限制)。②成本较低,原辅材料广泛?(铸件与零件形?状相似、尺寸相近,降低成形和加?工成本)。缺点是:铸造工艺过程?较繁杂,生产周期长,易产生铸造缺?陷(缩孔、缩松、气孔、夹渣、变形等);铸件品质不够?稳定,性能比锻造低?得多,对环境有污染?,劳动环境较差?。7-3何谓合金的铸?造性能?若合金的铸造?性能不好,会引起哪些铸?造缺陷?答:合金的铸造性?能—是指合金材料?对一定铸造工?艺的适应程度?即获得形状完?整、轮廓清晰、品质合格的铸?件的能力。若合金的铸造?性能不好,会带来铸造生?产成本提高或?无法得到合格?铸件的后果。7-6铸造应力有哪?几种?从铸件结构和?铸造技术两方?面考虑,如何减小铸造?应力、防止铸件变形?和裂纹?答:铸造应力主要?有热应力和机?械应力两类。从铸件结构和?铸造技术两方?面考虑,减小铸造应力?,防止铸件变形?的措施有:⑴对体收缩小的?合金,铸造工艺上采?用“同时凝固原则?”减小各部位间?的温差减小热?应力;⑵对铸件结构尽?可能减小壁厚?差异,增加铸件刚度?;⑶采用反变形法?减小变形;⑷去应力退火。防止裂纹的措?施:⑴良好的型砂(芯砂)的退让性;⑵限制S、P含量防止冷?、热脆性。⑶降低内应力防?止变形的措施?。7-10﹡比较熔模铸造?、金属型铸造、压力铸造、离心铸造与砂?型铸造,它们各有何特?点?其应用的局限?性为何?答:熔模铸造与砂?型铸造相比:①铸件精度高,表面质量好;②可制造形状复?杂铸件;③铸造合金种类?不受限制;④生产批量基本?不受限制。缺点是工序繁?杂,生产周期长,生产成本较高?,铸件不宜太大?、太长,一般<25Kg。主要用于生产?汽轮机和燃气?轮机的叶片,泵的叶轮,切削刀具及中?、小型零件金属型铸造与?砂型铸造相比?:①尺寸精度高,表面粗糙度小?,机械加工余量?小;②晶粒细,力学性能好;③可一型多铸,提高劳动生产?率,且节约造型材?料。但缺点有金属?型的制造成本?高,用于大批量生?产,不宜生产大型?(尺寸在300?mm以内,质量≤8Kg)、形状复杂和薄?壁铸件;冷却快,铸铁件表面易?产生白口,切削加工困难?;受金属型材料?熔点的限制,熔点高的合金?不适用,用于铜合金、铝合金铸件大?批量生产。压力铸造与砂?型铸造相比:①尺寸精度高,表面质量好;②可压铸薄壁、形状复杂及很?小孔和螺纹的?铸件;③铸件强度和表?面硬度较高;④生产率高。缺点易产生皮?下气孔,压铸件不能热?处理,也不能在高温?工作;易产生缩孔和?缩松;不宜小批量生?产。主要用于生产?:..志不强者智不达,言不信者行不果。——墨翟锌合金、铝合金、镁合金和铜合?金等铸件。离心铸造与砂?型铸造相比:①不用型芯即可?铸出中空铸件?;②离心力提高金?属充填铸型的?能力,可使一些流动?性较差的合金?和薄壁铸件用?离心铸造生产?;③产生缩孔、缩松、气孔和夹杂等?缺陷的概率较?小;④节约金属(无浇注系统和?冒口)。缺点是铸件的?内表面上尺寸?不精确,质量较差;易产生成分(密度)偏析。主要用于铸铁?管、汽缸套、铜套、双金属轴承、无缝管坯、造纸机滚筒等?。思考7-77-108-2为什么金属材?料的固态塑性?成形不像铸造?那样具有广泛?的适应性?答:金属材料的固?态塑性成形原?理是在外力作?用下金属材料?通过塑性变形?,以获得具有一?定形状、尺寸和力学性?能的毛坯或零?件。要实现金属材?料的固态塑性?变形必须金属?材料要具备一?定的塑性且有?外力作用其上?。金属材料的固?态塑性成形受?到内、外两方面因素?的制约,内因指金属本?身能否进行固?态塑性变形和?可形变的能力?大小;外因指需要多?大的外力及外?界条件(温度、变形速度、应力状态等)的影响。故金属材料的?固态塑性变形?不如铸造成形?那样具有广泛?的适应性,不能压力加工?脆性材料(铸铁、铸铝合金等)和形状特别复?杂(尤其是内腔形?状复杂)或体积特别大?的毛坯或零件?,此外,压力加工设备?和模具投资较?大。8-5提高金属材料?可锻性最常用?且有效的方法?是什么?为何这样?答:提高金属材料?可锻性最常用?且有效的方法?是提高塑性变?形温度。随温度升高,金属材料的塑?性(δ、ψ)增加,变形抗力降低?。﹡8-9下列图示零件?(、、)2若各自分别?按单件小批量?、成批量和大批?量的锻造生产?毛坯,试解答:⑴根据生产批量?选择锻造方法?。⑵由选取的锻造?方法绘制出相?应的锻造过程?图(锻件图)。⑶确定所选锻造?过程的工序,并计算坯料的?质量和尺寸。答:⑴单件小批量锻?造生产均选自?由锻、成批量锻造生?产均选模锻、大批量锻造生?产分别选辊环?轧制、齿轮齿形轧制?和楔横轧。⑵、⑶略。8-10落料或冲孔与?拉深过程凹、凸模结构及间?隙Z有何不同??为什么?答:落料或冲孔与?拉深过程凹、凸模结构在于?落料或冲孔的?凹、凸模有锋利的?刃口切断材料?而拉深过程凹?、凸模有适当的?圆角;拉深过程凹、凸模间隙Z(