1、机械制造基础习题集答案第一部分 工程材料及热处理一、填空题1力学性能、物理性能、化学性能2b、s、HB 或 HRC、k3体心立方晶格、面心立方晶格、密排六方晶格4体心立方、面心立方、面心立方、体心立方、5晶核形成、晶核长大、同时进行6平衡结晶温度、过冷7平衡结晶温度与实际结晶温度、过冷度、T8自发形核、非自发行核、在液态金属中加入少量变质剂（孕育剂）作为人工晶核9强度、硬度、塑性、韧性、增加冷却速度、变质处理、振动10. 两种或两种以上金属元素或金属元素与非金属元素、金属、组元11. 相同化学成分、相同晶体结构、界面12. 固溶体、金属化合物、机械混合物13. 强度、硬度、塑性和韧性14. 溶
2、质原子、位错、位错15. Fe、C、铁素体 F、奥氏体 A、渗碳体 Fe3C、珠光体 P、莱氏体 Ld16. 共析、铁素体 F、渗碳体 Fe3C、越好17. （1）铁碳合金的固相线，也是莱氏体共晶转变线（2）珠光体共析转变线（3）奥氏体转变为铁素体的开始线（常称 A3 线）（4）碳在铁素体中的溶解度线18. 加热、保温、冷却、整体或表层的组织、性能19. 珠光体、组织越细20. 碳在 Fe 中的过饱和固溶体、-50230、硬度很高21. 缓慢冷却、完全退火、等温退火、球化退火、扩散退火、细化晶粒、改善组织、消除内应力22. 快速连续冷却、马氏体23. 回、内应力、变形、开裂24. 淬火后所能达
3、到的硬度值的大小、钢的含碳量25. 淬火、高温回火、综合机械26. （1）低碳钢、中碳钢、高碳钢、0.25%、0.25%0.6%、0.6%（2）结构钢、工具钢、特殊性能钢27. 合金结构钢、合金工具钢、特殊性能合金钢28. 灰口铸铁、白口铸铁、麻口铸铁29. 球化、孕育、铸造30. 高分子材料、无机非金属材料、复合材料31. 金属基体、树脂基、陶瓷基32. 机械零件丧失其规定功能二、判断题1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. 12. 13. 14. 15. 16. 17. 18. 19. 20. 21. 22. 23. 24. 25. 26. 27. 28. 2
4、9. 30. 31. 32. 33. 34. 35. 36. 37. 38. 39. 40.41. 42. 43. 44. 45. 46. 47. 48. 49. 50.三、选择题1.C 2.C 3.A 4.A 5.C 6.B 7.D 8.B 9.B 10.B 11.B 12.B 13.C 14.C 15.A 16.C 17.C 18.A 19.A 20.D 21.C 22.C 23.C 24.A 25.A 26.C 27.B 28.B 29.A 30.A 31.D 32.C 33.C 34.A 35.C 36.C 37.A 38.A 39.C 40.C四、简答题1什么是工程材料？按其组成主要
5、分为哪些类型? 答：工程材料主要指用于机械工程和建筑工程等领域的材料。按其组成分为：金属材料；高分子材料；无机非金属材料；复合材料和功能材料。2金属的实际晶体中存在哪些晶体缺陷？它们对性能有什么影响？答：在实际金属中存在的缺陷有点缺陷（空位和间隙原子）、线缺陷（位错）和面缺陷（晶界）3 种类型。一般情况下，晶体缺陷的存在可以提高金属的强度，但是晶体缺陷的存在常常降低金属的抗腐蚀性能。3什么是细晶强化？生产中主要采取哪些措施细化晶粒？答：一般情况下金属的强度、塑性和韧性都随晶粒的细化而提高，称细晶强化。因此，在生产中常采取增加冷却速度、变质处理和振动来细化晶粒以改善力学性能。增加冷却速度可增大过
6、冷度，使晶核生成速率大于晶粒长大速率，因而使晶粒细化。但增加冷却速度受铸件的大小、形状的限制。变质处理是在液态金属中加少量变质剂(又称孕育剂)作为人工晶核，以增加晶核数，从而使晶粒细化。此外，在结晶过程中采用机械振动、超声波振动和电磁振动，也有细化晶粒的作用。4什么是金属的热处理？有哪些常用的热处理工艺？答：金属热处理就是通过加热、保温和冷却来改变金属整体或表层的组织，从而改善和提高其性能的工艺方法。金属热处理工艺可分为普通热处理（主要是指退火、正火、淬火和回火等工艺）、表面热处理（包括表面淬火和化学热处理）和特殊热处理（包括形变热处理和真空热处理等）。5钢退火的主要目的是什么？常用的退火方法
7、有哪些？答：钢退火的主要目的是：细化晶粒，均匀组织，提高机械性能；降低硬度，改善切削加工性； 消除残余内应力，避免钢件在淬火时产生变形或开裂；提高塑性、韧性 ，便于塑性加工 为最终热处理做好组织准备。常用的退火方法有完全退火、等温退火、球化退火、去应力退火、扩散退火、再结晶退火。6钢正火的主要目的是什么？正火与退火的主要区别是什么？如何选用正火与退火？答：钢正火的主要目的是细化晶粒，改善组织，提高力学性能；调整硬度，便于进行切削加工（HB)；消除残余内应力，避免钢件在淬火时产生变形或开裂；为球化退火做好组织准备。正火与退火的主要区别是冷却速度不同。正火与退火的选用：不同的退火方法有不同的应用范
8、围和目的，可根据零件的具体要求选用；正火可用于所有成分的钢，主要用于细化珠光体组织其室温组织硬度比退火略高，比球化退火更高；一般来说低碳钢多采用正火来代替退火。为了降低硬度，便于加工，高碳钢应采用退火处理。7淬火的目的是什么？常用的淬火方法有哪几种？答：淬火是将钢奥氏体化后快速冷却获得马氏体组织的热处理工艺。淬火的目的主要是为了获得马氏体，提高钢的硬度和耐磨性。它是强化钢材最重要的热处理方法。常用的淬火方法有：单液淬火、双液淬火、分级淬火和等温淬火。8. 淬火后，为什么一般都要及时进行回火？回火后钢的力学性能为什么主要是决定于回火温度而不是冷却速度？答：淬火钢一般不宜直接使用，必须进行回火以消
9、除淬火时产生的残余内应力，提高材料的塑性和韧性，稳定组织和工件尺寸。由于回火后钢的力学性能取决于回火后的组织与结构，而回火后的组织与结构主要是由回火温度而不是冷却速度决定的。9回火的目的是什么？常用的回火操作有哪些？试指出各种回火操作得到的组织、性能及应用范围。答：回火的目的是：消除淬火时产生的残余内应力；提高材料的塑性和韧性，获得良好的综合力学性能；稳定组织和工件尺寸。常用的回火方法有以下三种：（1）低温回火（250以下）组织：回火组织为回火马氏体。性能：基本上保持了淬火后的高硬度（一般为5864 HRC）和高耐磨性。应用：主要用于高碳工具钢、模具、滚动轴承、渗碳、表面淬火的零件及低碳马氏体
10、钢和中碳低合金超高强度钢。（2）中温回火（350500 ）组织：回火组织为回火屈氏体。性能：回火屈氏体的硬度一般为3545 HRC，具有较高的弹性极限和屈服极限。应用：主要用于各种弹性元件。（3）高温回火（500650）组织：回火组织为回火索氏体。性能：其综合力学性能优良，在保持较高强度的同时，具有良好的塑性和韧性。硬度一般为2535 HRC。应用：广泛用于综合力学性能要求高的各种机械零件，例如轴、齿轮坯、连杆、高强度螺栓等。10什么是调质处理？调质的主要目的是什么？钢在调质后是什么组织？答：通常在工业上将各种钢件淬火及高温回火的复合热处理工艺称为调质处理。调质的主要目的是提高零件的综合机械性
11、能。钢在调质后的组织是：回火索氏体 11说明下列零件毛坯进行正火的主要目的及正火后的组织：（l）20 钢锻造的齿轮毛坯；（2）45 钢锻造用的机床主轴毛坯；（3）T12 轧制而成的锉刀毛坯（组织为网状 FeC和片状珠光体） 。答：（1） 20 钢齿轮正火后的组织为：S+F目的：提高硬度，避免粘刀，改善切削加工性。（2） 45 钢锻造用的机床主轴毛坯正火后的组织为：S+F目的：（正火代替完全退火，节约时间和能源）细化晶粒，改善组织，改善机械性能。（3） T12 钢轧制而成的锉刀毛坯正火前的组织为网状 Fe3C和片状珠光体，正火后的组织为：S+ Fe3C目的：细化晶粒，改善组织，减少或消除网状渗碳
12、体，为后续工序（球化处理）做好组织准备。12指出下列工件的淬火及回火温度，并说明其回火后获得的组织及其大致硬度。（l）45 钢小轴（要求综合性能）；（2）60 弹簧钢；（3）T12 锉刀。答：工 件 淬火温度 回火温度 回火后的组织 回火后的硬度45 钢小轴 Ac3 + 3050500650 S回 HRC 253560 弹簧钢 Ac3 + 3050350500 T回 HRC 4550T12 锉刀 Ac1 + 3050150250 M回 HRC 556513. 45钢轴的生产工艺过程如下，试说明其中各热处理工序的目的。锻造 正火 粗加工 调质 精加工局部表面淬火 + 低温回火 磨削 答：正火：细
13、化晶粒，改善组织，改善机械性能，并能消除锻造时产生的内应力。调质处理：提高材料的综合机械性能。局部表面淬火 + 低温回火：局部表面淬火是为了局部提高材料表面的硬度，从而提高其耐磨性；低温回火是为了消除残余内应力，防止工件变形开裂，同时保持材料淬火后的高硬度。14. 试分析下列零件的工作条件和主要力学性能要求，选择相应的材料(写出 23 种材料的牌号)：（1）弹簧 （2）汽车变速箱小齿轮 （3）机床传动用大齿轮 （4）轻载载货汽车发动机曲轴 （5）钳工用的锉刀 （6）高速切削刀具 （7）机床主轴 （8）机床床身 答: （1）弹簧: 60、65、70、65Mn、60Si2MnA （2）汽车变速箱小
14、齿轮：40、45、40Cr、40Mn、35CrMo （3）机床传动用大齿轮： 35、45、50、HT200、HT250、 HT300、HT350（4）轻载载货汽车发动机曲轴：QT600-3、QT700-2、QT800-2 （5）钳工用的锉刀：T10、T11、T12、T13 （6）高速切削刀具 ：W18Cr4V、W6Mo5Cr4V2（7）机床主轴：45、40Cr、35CrMo （8）机床床身：HT150、HT200、HT250 机械制造基础习题集答案第二部分 成形工艺基础第 1 章 铸造四、简答题1合金流动性不好时，会影响到铸件的质量。请问：（1）合金流动性不好时容易产生哪些铸造缺陷？（2）影响
15、合金流动性的主要因素有哪些？（3）设计铸件时，如何考虑保证合金的流动性？答:(1)合金的流动性是指液态合金本身的流动能力。合金流动性不好时，容易出现冷隔、浇不足、气孔、夹渣及缩孔等铸造缺陷。(2)影响合金流动性的主要因素有：合金的成分、温度、物理性质、难熔质点和气体等。(3)设计铸件时，应从以下几个方面考虑保证合金的流动性:从合金流动性的角度考虑，在铸造生产中，应尽量选择共晶成分、近共晶成分或凝固温度范围小的合金作为铸造合金。液态合金的比热容和密度越大、导热系数越小、粘度越小，合金的流动性越好。液态合金的浇注温度必须合理。2合金的液态收缩、凝固收缩以及固态收缩与铸件中孔洞的产生以及铸造内应力的
16、产生直接相关。请问：（1）铸件中产生缩孔和缩松的主要原因是什么？生产工艺上有哪些预防措施？（2）铸件产生铸造内应力的主要原因是什么？如何减小或消除铸造内应力？答：(1)铸件中产生缩孔和缩松的主要原因是合金的液态收缩和凝固收缩。在实际生产中，通常采用顺序凝固原则，并设法使分散的缩松转化为集中的缩孔，再使集中的缩孔转移到冒口中，最后将冒口去除，即可获得完好铸件。即通过设置冒口和冷铁，使铸件从远离冒口的地方开始凝固并逐渐向冒口推进，冒口最后凝固。(2)铸件产生铸造内应力的主要原因是合金的固态收缩。为了减小铸造内应力，在铸造工艺上可采取同时凝固原则。所谓同时凝固原则，就是采取工艺措施保证铸件结构上各部
17、分之间没有温差或温差尽量小，使各部分同时凝固。此外，还可以采取去应力退火或自然时效等方法，将残余应力消除。3. 什么是砂型铸造的手工造型和机器造型，各有什么特点？答: (1)手工造型：指全部用手工或手动工具完成的造型工序。手工造型按起模特点分为整模、挖沙、分模、活块、假箱、三箱等造型方法。手工造型方法比较灵活，适应性较强，生产准备时间短，但生产率低、劳动强度大，铸件质量较差。因此，手工造型多用于单件小批量生产。（2）机器造型：指用机器完成全部或至少完成紧砂和起模操作的造型工序。机器造型可大大提高生产率和铸件尺寸精度，降低表面粗糙度，减少加工余量，并改善工人的劳动条件，目前正日益广泛地应用于大批
18、量生产中。4. 什么是铸造工艺图？其主要包含哪些内容？答：铸造工艺图是在零件图上用各种工艺符号表示出铸造工艺方案的图形，是在对铸件进行工艺分析的基础上，来确定出铸件的浇注位置、分型面、型芯的数量、形状及其固定方法、加工余量、拔模斜度、收缩率、反变形量、浇注系统、冒口、冷铁的尺寸及布置、砂箱的形状及尺寸等。5. 什么是分型面？分型面选择一般性的原则是什么？答：分型面是指两半铸型相互接触的表面。在选择铸型分型面时应考虑如下原则：（1）分型面应选在铸件的最大截面上，并力求采用平面。（2）应尽量减少分型面的数量，并尽量做到只有一个分型面。（3）应尽可能减少活块和型芯的数量，注意减少砂箱高度。（4）尽量
19、把铸件的大部分或全部放在一个砂箱内，并使铸件的重要加工面、工作面、加工基准面及主要型芯位于下型内。6. 什么是特种铸造？常用的特种铸造方法有哪些？答：通常把不同于普通砂型铸造的其它铸造方法统称为特种铸造。常用的特种铸造方法有：熔模铸造、金属型铸造、压力铸造、离心铸造、低压铸造、陶瓷型铸造等。第二部分 成形工艺基础第 2 章 压力加工四、简答题1. 什么是压力加工？压力加工方法主要有哪些？各种加工方法的主要用途是什么？ 答:压力加工是使金属坯料在外力作用下产生塑性变形，从而获得具有一定形状、尺寸和性能的毛坯或零件的加工方法。压力加工方法主要有：轧制、挤压、拉拔、自由锻造、模型锻造和板料冲压等。其
20、中，轧制、挤压和拉拔方法以生产原材料为主；自由锻造、模型锻造和板料冲压方法以生产毛坯为主。2. 压力加工与其他成形方法比较有哪些特点？答:（1）能改善金属的组织，提高金属的力学性能。压力加工能消除金属铸锭内部的气孔、缩孔和树枝状晶等缺陷，并由于金属的塑性变形和再结晶，可是粗大晶粒细化，得到致密的金属组织，从而提高金属的力学性能；（2）可提高材料的利用率。压力加工主要是靠金属在塑性变形时改变形状，使其体积重新分配，不需要切除金属，因而材料的利用率高；（3）压力加工具有较高的生产率；（4）可获得精度较高的毛坯或零件。3. 何为模型锻造？常用的模型锻造设备有哪些？与自由锻相比，模型锻造有何特点？答:
21、 模型锻造是金属在外力作用下产生塑性变形并充满模膛而获得锻件的方法。常用模锻设备有模锻锤、热模锻压力机、平锻机和摩擦压力机等。与自由锻相比，模锻件尺寸精度高，机械加工余量小，锻件的纤维组织分布更为合理，可进一步提高零件的使用寿命。模锻生产率高，操作简单，容易实现机械化和自动化。但设备投资大，锻模成本高，生产准备周期长，且模锻件的质量受到模锻设备吨位的限制，因而适用于中、小型锻件(一般150 kg)的成批和大量生产。4. 什么是板料冲压？有何特点？答: 板料冲压是利用冲模在压力机上对板料施加压力使其变形或分离，从而获得一定形状、尺寸的零件的加工方法。板料冲压具有如下特点：（1）生产率高，操作简单
22、，便于实现机械化和自动化；（2）产品质量好：尺寸精度和表面质量较高，互换性好，一般不须进一步加工。（3）材料利用率高：可冲制形状复杂的零件，废料少。（4）冲模制造复杂，成本高，只有在大批量生产的条件下，才能显示出优越性。5. 冲压模具可分为哪几类？答: 冲压模具按冲床的每一次冲程所完成工序的多少可划分为简单冲模、连续冲模和复合冲模 3 大类。简单冲模：在冲床的一次冲程内只能完成一道工序。连续冲模：在冲床的一次冲程内，在模具的不同位置上可以同时完成两道以上的工序。复合冲模：在冲床的一次冲程内，在模具的同一位置上可以同时完成两道以上的工序。第 3 章 焊 接四、简答题1. 焊接的本质是什么？如何分类？有何优点？答:焊接是利用加热或加压等手段，使分离的两部分金属，借助于原子的扩散与结合而形成原子间永久性连接的工艺方法。焊接方法的种类很多，根据实现金属原子间结合的方式不同，可分为熔化焊、压力焊和钎焊 3 大类。焊接方法具有如下优点：（1）成形方便：焊接方法灵活多样，工艺简便；在制造大型、复杂结构和零件时，可采用铸焊、锻焊方法，化大为小，化复杂为简单，再逐次装配焊接而成。（2）适应性强：采用相应的焊接方法，不仅可生产微型、大型和复杂的金属构件，也能生产气密性好的高温、高压设备和化工设备；此外，采用焊接方法，还能实现异种金属或非金属的连接。
