《汽车工程材料》课后习题答案

课题一：汽车 工程 路基工程安全技术交底工程项目施工成本控制工程量增项单年度零星工程技术标正投影法基本原理 材料概述1．填空题固体中的结合键有四种：离子键、共价键、金属键和分子键。相应地，固体可分为离子晶体、，共价晶体、金属晶体和分子晶体。工程材料的分类方法有很多，一般根据材料的本性或其结合键的性质进行分类，可分为金属材料、陶瓷材料、高分子材料和复合材料四大类。汽车工程材料根据材料的性能使用来分，可分为汽车纟吉构材料和汽车功能材料；根据材料的用途来分，可分为汽车制造材料和汽车运行材料。其中以碳为主要合金元素的钢称为碳素钢,其价格低廉，工艺性能好。为了提高或改善钢的性能，向钢中加入某些合金元素，就得到合金钢，用于制造性能要求更高的重要零件。陶瓷材料在汽车上的应用主要包括结构陶瓷和功能—陶瓷。(6)汽车高分子材料主要包括车用橡胶和.工程塑料2．选择题：熔点和硬度最高，耐磨性最好的材料是(A)。A.陶瓷材料B.金属材料C.高分子材料D.玻璃钢小轿车的轮毂一般由(C)制作。A.合金钢B.镁合金C.铝合金D.碳纤维增强金属汽车的(A)一般由工业铸铁制造而成。A.发动机缸体B.发动机曲轴C.车门D.减振弹簧下列不属于汽车运行材料的是(B)。A.制动液B.挡风玻璃C.机油D.轮胎下列不属于汽车轻量化发展方向的选材是(C)。A.工程塑料B.铝合金C.镁合金D.铜合金3．判断题：TOC\o"1-5"\h\z金属材料比高分子材料和陶瓷材料的强度、硬度都高。(X金属材料具有良好的导热导电性是因为结合键中有自由电子。(V因为有色金属及合金性能优良，是汽车工业中用量最大的金属材料。(X玻璃钢就是钢化玻璃。(X)为了保证使用寿命，汽车发动机汽缸体一般由高强度合金钢制作。(X)4．简答题工程材料按组成特点和性质分为哪几类？主要性能有何区别？答：工程材料按其组成特点和性质可分为金属材料(如钢铁、铝合金)、有机高分子材料(如塑料、橡胶)、无机非金属材料(如陶瓷、水泥、玻璃）及复合材料（由前三种材料中的两种或以上的材料复合而成，如钢筋混泥土、碳纤维增强塑料）四大类。金属材料导电导热，具有较好的塑性和韧性；高分子材料熔点低，无机非金属材料一般不导电，硬度高，质脆；复合材料结合了各材料的性能。（2）汽车制造材料和汽车运行材料各分为几大类？各自的主要用途是什么？答：汽车制造材料又可分为汽车金属材料、汽车陶瓷材料、汽车高分子材料、汽车复合材料等。汽车运行材料包括轮胎、燃油、润滑油和工作液。其中：金属材料是汽车的主要结构材料，汽车车身、底盘、发动机、变速箱等核心零部件都主要由金属材料制造而成。陶瓷材料最早在汽车上的应用主要是车窗玻璃及火花塞陶瓷。到目前为止，已经在汽车上实际使用的陶瓷部件约有30余种，主要包括结构陶瓷和功能陶瓷。由于高分子材料具备价格便宜、质量轻，易于加工成型等特点，现已广泛应用于汽车内饰件、外装件及机能结构件。汽车高分子材料主要包括车用橡胶和工程塑料。在汽车工业上应用的复合材料主要有纤维增强塑料（FRP）和纤维增强金属（FRM）。汽车运行材料是指汽车在运行过程中所消耗的材料（3）在实现汽车轻量化方面，汽车工程材料应用有哪些发展趋势？答：用轻质合金代替钢铁材料是汽车轻量化的有效手段。目前，国内外应用于汽车的轻质合金主要有铝合金、镁合金、钛合金等。塑料及其复合材料是另一类重要的汽车轻质材料，它不仅可减轻零部件约40%的重量，而且可以使成本降低40%左右。现在，每辆汽车塑料的用量是衡量汽车生产技术水平的标志之一。日本、美国和德国等发达国家的每辆轿车平均使用塑料已超过100kg，平均占汽车总重量的8%。中国每辆汽车平均塑料用量为70kg，平均占汽车总重量的6%左右。课题二：金属材料的分类与应用填空题（1）决定钢性能的最主要元素为碳。钢的品质由硫和磷两种有害元素的含量决定。（2）按含碳量分类，20钢属于低碳_钢，其含碳量为2°%_；45钢属于中碳钢，含碳量为45%；T12属于高碳钢，含碳量为1.2%（3）Q235钢牌号中的字母“Q”的含义为屈服强度，235的含义为235MPa。——（4）合金结构钢根据其用途和热处理特点可分为：合金渗碳钢、合金调质钢及合金弹簧_钢。60Si2Mn属于其中的合金弹簧_钢。（5）工程上常用的特殊性能钢有不锈钢、耐热钢、,耐磨钢等。（6）常用的高速钢有W18Cr4V和W6Mo5Cr4V2（或6542）其显著特点为具有很好的红硬性（或热硬性）（7）工业铸铁一般分为灰_铸铁、.球墨铸铁、.蠕墨铸铁和可锻铸铁。它们的性能区别主要由于石墨存在的形态不同°KTH300-06表示最低抗拉强度为3OOMPa、最低断后伸长率为6%的黑心可锻铸铁。（8）普通灰铸铁按基体不同可分为铁素体灰铸铁、珠光体灰铸铁孕育铸铁。其中以孕育铸铁的强度和耐磨性最好。（9）依据其成分和工艺性能，铝合金可分为变形铝合金和铸造铝合金两大类，ZAl101和7075分别属于铸造铝合金和变形铝合金。（10）不锈钢耐腐蚀性能强的主要原因是因为含Cr元素较多。（11）以锌为主加元素的铜合金称为黄¥同，而以镍为主加元素的铜合金称为白铜。12）钢结硬质合金是以难熔金属硬质化合物为硬质相、以合金钢作黏结剂，用粉末冶金方法生产的一种新型合金。选择题），硬度最高的是（A）。D.20），塑性最好的是（B）。D.9SiCr（1）下列牌号的钢中，硬度最低的是（CA.T12B.T7C.08F（2）下列牌号的钢中，强度最高的是（DA.T8B.10C.45钢（3）下列牌号的金属材料中，属于合金工具钢的是（D）。A．Q235B.QT450-10C.ZCuZn38D.Cr12MoV（4）下列牌号的铸铁中，性能最好，甚至可“以铁代钢”的是（B）。A．RuT340B.QT900-2C.HT200D.KTZ650-02（5）下列合金钢中，属于合金渗碳钢的是（A），属于合金调质钢是（C）。A．20CrMnTiB.GCr15C.38CrMoAlD.CrWMn（6）下列牌号的钢中，含碳量最高的是（C），含碳量最低的是（B）。A．40CrB.20CrMnTiC.T10D.9SiCr（7）下列牌号的铝合金中，用量最大的是（C）A．LD7B.LF21C.LY12D.7075（8）下列牌号的铜合金中，最贵的铜合金是（D），属青铜的是（B）A．ZCuZn38B.QSn4-3C.H68D.B30（8）下列牌号的金属材料中，硬度和抗压强度最高的是（B）。A．T12B.YG15C.QT900-2D.Cr12MoV（10）下列牌号的钢中，常用于制造木工工具的是（A）。A．T7B.Q235C.T12D.453.判断题TOC\o"1-5"\h\z（1）黄铜是人类最早使用的金属材料。（X（2）45钢的价格较便宜，综合力学性能好，应用广泛。（V3）硬质合金硬度很高，而且能进行热处理和切削加工。（X）4）铝合金的比强度比钢要高，是汽车轻量化的主要应用材料。（V）5）铸铁中存在的石墨可理解为钢基体组织内分布着不同形状的空洞。（V）6）滑动轴承的轴瓦为了提高耐磨性，都使用高硬度的合金钢。（X）7）硬质合金硬度和强度比高速钢高，且价格较便宜，有取代高速钢的趋势。X）8）铸铁的减振性和耐磨性比碳钢好，一般用来制造各类机床底座。（V）9）可锻铸铁是因为其可锻性好而命名。（X）（10）碳素工具钢与合金工具钢的共同成分特点是含碳量较高，属于高碳钢°（V）简答题（1）普通碳素结构钢与优质碳素结构的成分有何异同？各自如何编号？答：普通碳素结构钢与优质碳素结构钢的成分区别在于质量等级不同，即含硫和含磷量不同：普通钢的含S量为0.035%~0.05%,含P量为0.035%~0.045%；优质钢的含S量和含P量均不大于0.035%。普通碳素结构钢其牌号由Q（表示屈服强度）、屈服点数值、质量等级符号、脱氧方法等部分按顺序组成：如Q235AF表示屈服点s=235MPa，质量为A级的沸腾碳素结构钢。优质碳素结构钢牌号用两位数（表示平均碳量的万分数）表示，例如，40钢表示平均含碳量为0.40%的优质碳素结构钢2）做手工锯条和铁锤的所使用的钢是什么钢种？有何主要区别？答：手工锯条和铁锤一般都使用碳素工具钢，但手工锯条因受冲击小，常选用含碳量和硬度较高的T10或T11,而铁锤受冲击大，常选用含碳量较低韧性较好的T7或T8.（3）合金结构钢根据其用途和热处理特点分为哪几种类型的钢？如何编号？答：合金结构钢根据其用途和热处理特点可分为合金渗碳钢、合金调质钢、合金弹簧钢、滚动轴承钢等。钢号的首部是表示含碳量的平均值，以平均碳量的万分数表示。；当钢中某合金元素的平均质量分数sMe<1.5%时牌号中只标出元素符号，不标明含量；当sMe=1.5%~2.5%,2.5%~3.5%……时，在该元素后面相应地用整数2、3……注出其近似含量。滚动轴承钢有自己独特的牌号。牌号前面以“G”（滚的拼音字首）为标志，其后为铬元素符号Cr,其质量分数以千分数表示。（4）观察典型不锈钢、耐热钢及耐磨钢的牌号，分析它们的成分各有何特点。答：不锈钢成分特点是含铬（Cr）高，所以具有良好的耐腐蚀性;耐热钢除了含铬（Cr）,—般还含有硅（Si）和钼（Mo）等合金元素；耐磨钢一般为高锰钢，即合金元素锰（Mn）含量较高。（5）同样是铁碳合金，铸铁与钢的性能有何区别？为什么？答：铸铁的强度和硬度比钢较差，但具有良好的减振性能和耐磨性能，因为工业铸铁中的碳以游离的石墨形式存在，石墨形成的空洞帮助减振，石墨本身具有良好的润滑性，剥落所形成的空洞可更好地贮存润滑油，从而起减摩作用。（6）常用的硬质合金有哪几种？其性能有何异同？答：常用的硬质合金有两大类：金属陶瓷硬质合金和钢结硬质合金。金属陶瓷硬质合金的共性是：具有高的硬度、高的抗压强度和高的耐磨性，但脆性大，不能进行锻造、热处理及切削加工。钢结硬质合金由于含有大量的钢基体，因而具有可热处理性和加工性，同时具有金属陶瓷硬质合金的高强度、高耐磨、高抗压强度。（7）说明下列牌号（代号）的意义：Q235、40、T10A、HT200、QT600-3、W18Cr4V、GCr15、9SiCr、60Si2Mn、1Cr18Ni9Ti、LY12、ZL301、H62、B30、ZSnSb4Cu4、TB1、YG8、YW2。答：Q235:屈服强度为235MPa的普通碳素结构钢；40:含碳量为0.4%的优质碳素结构钢；T10A:含碳量为1%的优质碳素工具钢；HT200:最小抗拉强度为200MPa的灰铸铁；QT600-3:最低抗拉强度为600MPa,最低断后收缩率为3%的球墨铸铁；W18Cr4V:含碳量大于1%，含W18%、含Cr4%，含V小于1.5%的高速工具钢；GCr15:含Cr量为1.5%的滚动轴承钢；9SiCr:含碳量为0.9%,含Si和Cr小于1.5%的合金工具钢；60Si2Mn:含碳0.6%，含Si约2%，含Mn小于1.5%的合金弹簧钢；1Cr18Ni9Ti:含碳约1%，含Cr18%，Ni9%,Ti小于1.5%的不锈钢；LY12标号为12的硬铝合金;ZL301:1号Al-Mg系铸造铝合金；H62:含铜62%左右的铜锌合金(黄铜)；B30:铜占70%，镍占30%的普通白铜。ZSnSb4Cu4:ZSnSb11Cu6表示含11%的锑、4%的铜的锡基滑动轴承合金。TB1:1号型钛合金;YG8:含钻量为8%、含碳化钨(WC)为92%的钨钻类硬质合金；YW2:2号万能陶瓷基硬质合金。课题三：金属材料的结构与性能填空题金属常见的晶格类型为面心立方、体心立方、密排六方。其中，金属铬属于体心立方；铜属于面心立方;镁属于密排六方根据几何特征，晶体缺陷一般分为以下三类：点缺陷、线缺陷、面缺陷金属材料的物理性能包括：密度、熔点、导电性、导热性、热膨胀性和磁性。由于密度小，铝及铝合金在航空工业中应用广泛。金属材料的工艺性能包括：铸造性能、锻造性能、切削加工性能和焊接性能。低碳钢拉伸实验过程中的变形阶段包括：弹性变形阶段、屈服阶段、塑性变形阶段和缩颈断裂阶段。A.塑性B.硬度C.疲劳极限D.强度一般来说，金属材料的_^D高，其塑性就好。A.硬度B.屈服强度C.抗拉强度D.屈强比材料的刚度与哪个性能指标相关？_。A.弹性模量B.断面收缩率C.疲劳极限D.屈服极限用扎制板材冲制筒形零件时，在零件的边缘出现“制耳”主要是因为存在B一。A.加工硬化B.形变织构C.残余应力D.纤维组织下列不属于金属的再结晶过程中发生的变化是C—。金属晶体形状发生了变化金属的加工硬化消除，强度和硬度降低，塑性提高金属的晶体结构发生了显著变化纤维组织和形变织构得以消除判断题TOC\o"1-5"\h\z晶体缺陷越多，金属的强度和硬度就越低。(X工程实际应用的金属材料大多是多晶体材料。(V纯铁晶体属于体心立方晶格。(X)在常温下，晶界比晶内易受腐蚀，晶界处熔点低，但晶界处不易产生塑性变形，故晶界处硬度和强度均较晶内高。(V)碳钢的含碳量越低，硬度就越低，其切削加工性能越好。(X)铸铁比碳钢铸造性能好，其主要原因是熔点较低，流动性好。(V)一般说来，导电性好的金属导热性也好。(V)细晶强化与形变强化都能使材料强度和硬度提高，但塑性和韧性降低。(X有纤维组织的金属板材，平行于沿纤维方向的强度高于垂直于纤维方向。(V)低碳钢拉伸实验中，应力超过屈服点后不会立刻在局部形成缩颈是因为已变形的部分得到了形变强化而比未变形的部分强度高。(V)金属的变形程度越大，其再结晶越容易进行，所以再结晶温度越低。(V金属的热加工是指在室温以上进行的塑性变形加工。(X)4.计算题一低碳钢试样，原始标距长度为100mm，直径为Q10mm。试验力达到18840N时试样产生屈服现象，试验力达到36110N时出现缩颈现象，然后被拉断。将已断裂的试样对接起来测量，标距长度为133mm，断裂处最小直径为Q6mm。试计算该材料的G、G、5、屮。sb解：o=18840/25*兀=240MPaso=36110/25*兀=460MPab6=(133-100)/100*100%=33%屮二(25—9)/25*100%=64%某金属材料的拉伸试样L=100mm，d°=10mm，拉伸到产生0.2%塑性变形时作用力(载荷)F=6.5X103N；F=8.5X103n.拉断后标距长为L=120mm,断口处最0.2bl小直径为d=6.4mm，试求该材料的o、o及5、屮。l0.2b解.o二6500/25*兀二82.76MPa0.2o=8500/25*兀=108.23MPab6=(120-100)/100*100%=20%屮二(25-10.24)/25*100%=59%有一根环形链条，用直径为o20mm的钢条制造，已知该钢条G=314MPa,试求此链条能承受的最大载荷。解：F=o*S=314MPa*102mm=31400Ns,”此链条能承受的最大载荷为31400N。简答题常见的金属晶体结构有哪几种？其原子排列密度有何差异？答：金属常见晶格类型有体心立方晶格、面心立方晶格、密排六方晶格三种。体心立方晶格的致密度为0.68，面心立方和密排六方的致密度为0.74实际的金属晶体中存在哪些缺陷？对金属的力学性能有何影响？答：实际晶体中存在空位及间隙原子等点缺陷、位错线缺陷、晶界和亚晶界等面缺陷。各种不同的晶体缺陷，它们可以产生、发展、运动和交互作用，而且也能合并和消失，都将不同程度地造成晶格畸变，使常温下金属的强度、硬度提高，同时还将会对金属的塑性变形、相变及扩散等产生重要影响。为什么单晶体具有各向异性，而多晶体一般不显示各向异性？答：多晶体中，由于各个晶粒的位向各不相同，各自的各向异性被相互抵消，从而使得多晶体不显示各向异性。金属的力学性能包括哪些？各自有何实际工程意义？答：金属的力学性能包括强度、硬度，塑性，冲击韧性，疲劳强度等；强度衡量外力的作用下抵抗变形和断裂的能力；塑性衡量材料变形的能力；硬度衡量抵抗局部变形，特别是塑性变形、压痕或划痕的能力；冲击韧性表示材料在冲击载荷作用下抵抗变形和断裂的能力疲劳强度衡量材料抵抗疲劳破坏的能力画出低碳钢的力-伸长曲线，并简述拉伸变形的几个阶段。答:oe■弹性变形阶段；es■屈服阶段；sb■均匀塑性变形阶段；bk■局部塑性变形阶段而变形继续增加，k点：断裂答：对于塑性金属材料，零件的变形与屈服强度有关，应力超过OS，就会发生塑性变形；断裂与抗拉强度有关，应力超过°b，材料会发生缩颈从而断裂。（7）布氏硬度和洛氏硬度各应用于什么金属材料？它们之间的数值关系如何？答：其中HRC标尺用于测试淬火钢、回火钢、调质钢和部分不锈钢，是金属加工行业应用最多的硬度试验方法。布氏硬度值的测量误差小，数据稳定，重复性强，常用于测量退火、正火、调质处理后的零件，以及灰铸铁、结构钢、非铁金属和非金属材料等毛坯或半成品零件的硬度。同一材料，布氏硬度数值大小约为洛氏硬度数值的10倍。（8）什么是细晶强化？什么是形变强化？它们强化的效果有何不同？答：在多晶体中，晶粒越小，单位体积上晶粒的数量就越多，晶界的总面积增大，因而晶界变形抗力越大，所以整个金属的强度较高，工业上将通过细化晶粒以提高材料强度的方法称为细晶强化。塑性变形改变了金属内部的组织结构，引起了金属力学性能的变化。其显著的影响为随着变形程度的增加，金属的强度、硬度提高，而塑性和韧性明显下降，这种现象称为形变强化。对于常温下的金属材料，细晶强化不仅能提高强度，还能提高塑性；而形变强化是使强度提高，塑性降低。（9）简述金属的冷加工和热加工的区别及对材料组织和性能的影响。答：低于再结晶温度的加工为冷加工，而高于再结晶温度的加工为热加工。冷加工使材料产生形变强化或加工硬化；而热加工塑性变形比冷加工容易得多，可变形程度也较大。可消除金属的组织缺陷、细化晶粒、形成锻造流线和带状组织。用下列三种方法制造齿轮：①用厚钢板切出圆饼，再加工成齿轮；②用粗钢棒切下圆饼，再加工成齿轮；③由圆钢棒锻造成圆饼，再加工成齿轮。哪一种方法较为理想？为什么？答：第三种方法最好。锻造是热加工，可使钢圆饼的非金属夹杂物沿变形方向伸长，从而形成径向的锻造纤维组织，这种纤维组织使钢饼的径向方向强度更高，从而使加工后的齿轮的齿强度更高，不易折断。课题四：金属材料的凝固与组织填空题纯金属的实际结晶温度与平衡结晶温度的差值At称为过冷度根据结晶条件的不同，可将形核方式分为自发开核和异质形核(非自发开核)实际生产中，细化晶粒常可采用的方法有增加过冷度、变质处理和振动和搅拌铸锭的宏观组织是不均匀的，通常由表层细晶区，中间柱装晶区和心部等轴晶区三个晶区组成。合金是指由两种或以上的金属或金属与非金属组成的具有金属特征的物质。根据溶质原子在晶格中所占位置不同，固溶体可分为间隙固溶体和置换固溶体两类。按溶质原子的溶解度不同可分为有限固溶体和无限固溶体。晶内偏析一般在显微镜下呈树枝状分布,所以又称为枝晶偏析工业纯铁在912°C以下的同素异构晶体称为铁，其晶格类型为体心立方。含碳量为0.77%的奥氏体在727C的温度下发生共析转变形成组织。碳在a-Fe中形成的过饱和固溶体称为_铁素体平衡状态下20、T8、T12钢的室温组织分别为铁素体+珠光体、珠光体和珠光体+二次渗碳体共析钢在室温下的平衡组织为珠光体，它是由层片状交替排列的铁素体和渗碳体组成，经球化退火后，其中的渗碳体变为球状,故称为球化退火选择题在单一的二元匀晶相图中，其组元在固态下形成CD.金属化合物D.渗碳体D.奥氏体+渗D.奥氏体+渗A.间隙固溶体B.有限固溶体C.无限固溶体下列选项中A_是铁碳合金组织而不是组成相。A.莱氏体B.铁素体C.奥氏体45钢平衡结晶的室温组织为AA.铁素体+珠光体B.珠光体C.珠光体+渗碳体碳体将T12钢缓慢加热到800C时，其组织为DA.铁素体+珠光体B.珠光体C.珠光体+渗碳体碳体下列合金中，熔点最高的是B；熔点最低的是D。A.共析钢B.亚共析钢C.过共析钢D.共晶白口铸铁过共晶白口铸铁的液相在共晶转变前结晶出的渗碳体称为A。A.一次渗碳体B.二次渗碳体C.三次渗碳体D.共晶渗碳体过共析钢的球化退火是使组织中的B_变成球粒状，从而改善力学性能。A.一次渗碳体B.二次渗碳体C.三次渗碳体D.共晶渗碳体下列牌号的钢中，强度最咼的是C_；塑性最好的是A_。A.20钢B.45钢C.T8钢D.T12钢判断题TOC\o"1-5"\h\z能形成无限固溶的固溶体一定是置换固溶体。(V在共晶相图中，只有共晶成分的合金能会发生共晶反应。(X因为奥氏体为高温相，所以钢的室温组织中不可能有奥氏体。(X只要铁碳合金的成分线与共晶线相交，其平衡结晶就会发生共晶转变。(V发生了共析转变的钢称为共析钢，其室温组织为珠光体。(X)所有白口铸铁的结晶过程基本相同，其室温组织组成相同，只是碳的含量不同，各组织的数量多少不同。(X)白口铸铁的力学性能很差，所以一般不用来制造机械零件。(V)铁碳合金中，含碳量越高，强度和硬度越高，塑性和韧性越低。(X)(9)珠光体和铁素体一样，既是一种组成相，也可以是一种金相组织。(V(10渗碳体是工业用钢组织中一种必不可少的硬质强化相。(V(11工业铸铁石墨化后，成分中所有的碳都变成了游离态的石墨，不再有渗碳体存在。(X简答题(1细晶粒组织为什么具有较好的综合力学性能？细化晶粒的基本途径有哪些？答：晶粒越细小，不仅强度提高，而且塑性、韧性也不断提高。这是细晶强化的效果，材料晶粒越细小，晶界越多，位错移动就更困难，所以强度越高。同时，晶粒越细小，在一定体积内的晶粒数目多，塑性变形能更加均匀地分布到各个晶粒，不容易因应力集中而断裂，在断裂之前能承受较大的变形量，所以材料的塑性、韧性也更好。实际生产中，为了细化晶粒，提高金属材料的力学性能，常可采用下述方法：1.增加过冷度；2.变质处理；3.振动和搅拌。(2合金中的相与组织是什么？两者有何联系和区别？答：相是指在金属或合金中成分相同、结构相同、性质相同，并与其他部分有明显界面分开的均匀组成部分。若合金是由成分、结构都相同的同一种晶粒构成的，则各晶粒虽有界面分开，却属于同一种相；组织是指用肉眼或借助于放大镜、显微镜观察到的材料内部的形态结构。一般将用肉眼和放大镜观察到的组织称为宏观组织，在显微镜下观察到的组织称为微观组织。只由一种相组成的组织称为单相组织；由几种不同的相组成的组织称为多相组织。（3）固溶体与金属化合物的结构与性能有何区别？答：溶质原子溶于溶剂晶格中而仍保持溶剂晶格类型的合金称为固溶体；金属化合物是合金的另一种相结构，具有不同于任一组元的复杂晶格结构固溶体强度、硬度较低，塑性、韧性较好；金属化合物硬度高、脆性大。（4）固溶强化、形变强化、细晶强化三者之间有何区别？答：固溶强化使合金的强度、硬度提高，塑性、韧性有所下降；形变强化使金属的强度、硬度提高，塑性、韧性下降；细晶强化使金属或合金的强度提高，塑性和韧性也提高；（5）一次渗碳体、二次渗碳体、三次渗碳体、先共晶渗碳体、共晶渗碳体、先共析渗碳体、共析渗碳体、网状渗碳体之间有何异同？答：过共晶白口铸铁在共晶转变前液相先结晶出一次渗碳体，也称为先共晶渗碳体，，呈粗大板条状形态；过共析钢冷却到与ES线相交的温度时，奥氏体中碳含量达到饱和，开始沿晶界析出网状渗碳体，称为二次渗碳体；温度继续下降，铁素体的碳含量沿溶解度曲线PQ变化，析出极少量的三次渗碳体，常与共析渗碳体连在一起，不易分辨，一般忽略不计；共晶转变形成的渗碳体为共晶渗碳体，与奥氏体体组成的机械混合物，即高温莱氏体。先共析渗碳体为过冷奥氏体在发生共析转变时析出的渗碳体，即为二次渗碳体共析转变形成的渗碳体为共析渗碳体，与铁素体组成的机械混合物称为珠光体；网状渗碳体指二次渗碳体一般沿晶界析出，形态呈网状分布。（6）结合铁碳相图解释：①包扎物品一般用铁丝；②钢一般用冲压、锻造成形；③铸铁一般用铸造成型。答：铁丝中碳含量很低，平衡组织为铁素体，强度低而具有良好的塑性，便于弯曲和包扎；钢的含碳量比铸铁低，平衡组织以珠光体为主，具有较好的塑性，适合冲压锻造成形，但熔点较高，铸造时钢水充型能力差；而铸铁相反，含碳量很高，从而塑性很差，一般不能进行塑性变形；但其熔点低，充型流动性好，便于铸造成型。（7）如果其他条件相同，试比较下列铸造条件下，铸件晶粒的大小：①金属型浇注与砂型浇注；②浇注温度高与浇注温度低；③铸成薄壁件与铸成厚壁件；④厚大铸件的表面部分与中心部分；⑤浇注时采用振动与不采用振动。答：①金属型浇注的铸件晶粒更细小，因为金属型中的金属液过冷度更大；低的浇注温度浇注的铸件晶粒更细小，金属液中热量更小，冷却速度更快；薄壁件的铸件晶粒更细小，金属液散热更快；表面部分金属液散热更快；晶粒更细小，采用振动可使粗大的树枝晶破碎，破碎后的细小晶体成为新的晶核，增加了晶核数目，从而使晶粒细化课题五：金属材料的热处理填空题各种热处理工艺过程都是由加热、保温、冷去卩三个阶段组成.。热处理基本工艺参数：加热温度,加热速度,保温时间和冷却速度共析钢过冷奥氏体等温转变三个转变区的转变产物分别为珠光体,贝氏体和马氏体。共析钢淬火后，低温、中温、高温回火组织分别为回火马氏体,回火托氏体,回火索氏体。钢的淬透性主要取决于临界冷却速度，马氏体的硬度主要取决于含碳量低碳钢为了便于切削，常预先进行正火处理；高碳钢为了便于切削，常预先进行球化退火处理。正火索氏体的渗碳体是片状形貌。回火索氏体中的渗碳体是颗粒状形貌。欲消除过共析钢中大量的网状渗碳体应采用球化退火，欲消除铸件中枝晶偏析应采用，扩散退火马氏体形态主要有一针状_和板条两种，其中针状马氏体硬度高而脆性大。铝合金的时效方法可分为自然时效和人工时效两种。45钢正火后渗碳体呈片状，调质处理后渗碳体呈颗粒状。中温回火主要应用于弹簧典型零件处理，回火后得到回火托氏体组织。有一批45钢工件的硬度为55HRC，现要求把它们的硬度降低到200HBS(~20HRC)，可采用完全退火,正火和高温回火方法。选择题—对于亚共析钢，适宜的淬火温度一般为P_,淬火后的组织为均匀的马氏体。A.AB.A+30〜50°CC.A+30〜50°CD.A+30〜50°C为了获得使用要求的力学性能，T10钢制手工锯条采用二C作为最终热处理。A.调质B.正火C.淬火+低温回火D.完全退火一般来说，淬火时形状简单的碳钢工件应选择_C_做冷却介质，形状简单的合金钢工件应选择，A_做冷却介质。A.机油B.盐浴—C.水D.空气T12钢制造的工具其最终热处理应选用A_。A.淬火+低温回火B.淬火+中温回火C.调质D.球化退火马氏体的硬度主要取决于A_。A.碳的质量分数B.转变温度C.临界冷却速度D.转变时间碳钢的正火工艺是将其加热到一定温度，保温一段时间，然后采用_C_的冷却形式。A.随炉冷却B.在油中冷却C.在空气中冷却D.在水中冷却要提高15钢零件的表面硬度和耐磨性，可采用的热处理方法是旦A.正火B.整体淬火C.表面淬火D.渗碳后淬火+低温回火在制造45钢轴类零件的工艺路线中，调质处理应安排在B_。A.机械加工之前B.粗精加工之间C.精加工之后D.难以确定高碳钢最佳切削性能的预备热处理工艺方法应是旦A.完全退火B.球化退火C.正火D.淬火除Co外，所有溶入奥氏体的合金元素都使C曲线右移，使钢的淬透性B_。A.降低B.提高C.不变D.出现极大值TOC\o"1-5"\h\z在W18Cr4V高速钢中，W元素的主要作用是C。A.提高淬透性B.细化晶粒C.提高红硬性D.固溶强化可热处理强化的变形铝合金，淬火后在室温放置一段时间，则其力学性能会发生的变化是B。A.强度和硬度显著下降，塑性提高B.硬度和强度明显提高，但塑性下降C.强度、硬度和塑性都明显提高D.强度、硬度和塑性都明显下降适用于大型长轴类和冷轧辊的火焰表面淬火是D_。A.固定法B.前进法C.旋转法D.联合法下列感应淬火方法中，获得的表面淬硬层深度最薄的是C_。A.工频感应淬火氏中频感应淬火C.高频感应淬火D.低频感应淬火生产上所采用的渗碳深度一般在Amm范围内。A.0.5〜2.5B.0.1〜0.5C.0.2〜1.5D.2〜5生产中最常用的气体碳氮共渗是D—碳氮共渗。A.固体B.液体C.高温气体D.低温气体在工作中受冲击的零件不宜做4表面处理。A.表面淬火B.渗碳C.碳氮共渗D.镀铬判断题热处理不但可以改变零件的内部组织和性能，还可以改变零件的外形。(X钢的含碳量越高，选择淬火加热温度必须就越高。(X)淬透性好的钢淬火后硬度一定高，淬硬性高的钢淬透性一定好。(X高合金钢既有良好的淬透性，又有良好的淬硬性。(V)马氏体转变时体积胀大，是淬火钢件容易产生变形和开裂的主要原因之一。(V)马氏体的等温转变一般不能进行到底，完成一定的转变量后就停止了。(V由于钢回火时的加热温度在A1以下，所以淬火钢在回火时没有组织变化。(X)低碳钢为了改善组织结构和切削加工性，常用正火代替退火工艺。(V为了钢件全部淬透，冷却速度越快越好。(X正火获得的索氏体与调质获得的回火索氏体的形貌与性能有较大差别。(V)调质处理的主要目的是提高钢的综合力学性能,一般用于高碳钢工具。(X)回火温度是决定淬火钢件回火后硬度的主要因素，与冷却速度无关。(V灰口铸铁的性能受到片状石墨的限制，难以通过热处理进行强化。(V形变铝合金都可以通过热处理强化，而铸造铝合金则不能。(X)感应淬火不适于单件小批量生产，主要适用于大批量生产。(V)在表面淬火前零件一般应进行退火处理，以保证零件心部的强度和韧性。(X)渗氮比渗碳后的工件变形小，而且具有较高硬度和抗蚀性，但工艺周期较长。(V镀铬时，将被镀的零件和直流电源的正极相连，将铬棒和直流电源的负极相连，并放在镀槽中。(X应用题在T7钢、10钢、45钢及65钢中分别选择合适的钢种用以制造汽车外壳(冷冲成型)、弹簧、车床主轴及木工工具，并简述其加工工艺路线。答：汽车外壳：10钢，退火－－冷冲成形弹簧：65钢，退火－－成形－－淬火+中温回火；车床主轴：45钢，退火－－粗加工－－调质处理(淬火+高温回火)－精加工；木工工具：10钢，退火－－粗加工－－淬火+低温回火。现有20钢齿轮和45钢齿轮两种，齿轮表面硬度要求52HRC〜55HRC，问采用何种热处理可满足上述要求。比较它们在热处理后的组织与力学性能的差别。答：20钢：调质处理+表面渗碳+表面淬火+低温回火，可得到高碳回火马氏体，耐磨，心部为低碳索氏体，具有良好韧性。45钢：调质处理。工艺简单，但心部和表面都为中碳回火索氏体，致使齿部不耐磨。简答题(1)钢在加热至奥氏体过程中，组织是如何转变的？答：1.奥氏体晶核的形成及长大。在铁素体和渗碳体两相交界面上优先形成奥氏体晶核。晶核生成后，与奥氏体相邻的铁素体中的铁原子通过扩散运动转移到奥氏体晶核上来，使奥氏体晶核长大2.残余渗碳体的溶解3.奥氏体均匀化2)过冷奥氏体在高温转变形成的珠光体型组织有哪种？组织和性能有何不同？答：在A1~650OC,过冷度小，形成的珠光体较粗（层片间距约为0.3um），如图5-6（a）所示。该珠光体型组织仍称为珠光体，用P表示，其硬度约为160~250HBS。在650~600C,过冷度稍大，生核较多，转变速度较快，形成层片较细（层片间距约为0.1~0.3um）,如图5-6（b）所示。这种组织称为细珠光体也称索氏体，用S表示，其硬度约为25~35HRC。在600~550C,过冷度更大，转变速度更快，所形成的组织更细（层片间距小于0.1um）,如图5-6（c）所示。这种组织称为极细珠光体，也称托氏体，用T表示，其硬度约为35~48HRC。（3）确定下列钢件的退火方法，并指出退火的目的。①经冷轧后的15钢板要用于拉深成形；②用ZG35铸造的齿轮；③锻造管的60钢锻坯；④具有片状渗碳体的T12钢坯。答：①再结晶退火，完全消除加工硬化，降低硬度，消除内应力；扩散退火，消除铸造形成的偏析；完全退火，降低硬度，便于切削加工球化退火，使片状渗碳体变成球粒状以改善力学性能。（4）马氏体转变有何特点？答：①转变是在一定温度范围内（Ms~Mf）连续冷却过程中进行的，马氏体的数量随转变温度的下降而不断增多,如果冷却在中途停止,则奥氏体向马氏体转变也停止。转变速度极快。马氏体转变几乎不需要孕育期，每个马氏体片形成时间只有几秒。转变时面心立方晶格转变为体心正方晶格，体积发生膨胀，因而产生很大的内应力,称为组织应力。转变不能进行到底，即使过冷到Mf以下温度，仍有一定量奥氏体存在,这部分奥氏体称为残余奥氏体。（5）常用的淬火介质有哪些？各自的应用特点是什么？答：常用的淬火剂有水、水溶液、油等。水是最便宜而且在650~500C范围内具有很大冷却能力的淬火剂，但在300~200C时冷却速度仍很快，所以常会引起淬火钢开裂。^C> 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 应以疲劳强度作为主要使用性能要求。（6）齿轮的主要失效形式有断齿、齿面磨损和接触疲劳（7）20CrMnTi作为渗碳合金钢是制造汽车各类齿轮的常用钢种。（8）弹簧工作时不允许有永久变形，因此要求其工作应力不超过材料的弹性极限。（9）高速钢用于制作高速切削的刀具是因为其高硬度和高耐磨性及高的热硬性。（10）冷冲裁模凸、凹模的主要失效形式为刃口磨损（11）拉深模工作零件的主要失效是拉深过程中的黏附造成冷焊咬合失效。（12）预硬型塑料模具钢一般在出厂时预先进行调质处理，得到模具要求的硬度和性能，加工后使可直接使用，可避免后续热处理时造成的变形、开裂、脱碳等缺陷。（13）硬化指数表示在材料形变硬化的强度指数。（14）汽车覆盖件超高强钢板的力学性能主要在其塑性和强度。（15）烘烤硬化钢的一个重要参数指标是BH值，表示烘烤前后其屈服强度的增量。选择题（1）材料断裂之前发生明显的宏观塑性变形的断裂称为。脆性断裂B.韧性断裂C.疲劳断裂D.快速断裂（2）对大部分的机器零件和工程构件，材料的使用性能主要是指C。A.物理性能B.化学性能C.机械性能D.热学性能（3）在外力作用下，零件截面积越大，材料的弹性模量越高，越不容易发生D失效。A.腐蚀B.磨损C.脆性断裂D.弹性变形（4）用20钢制成弹簧，会出现A_问题；把20钢制成大锤，会出现D问题。A.弹性和强度不够B.弹性够，强度不够C.弹性不够，强度够D.硬度和耐磨性不够。（5）下列零件与构件中选材不正确的是C。A.机床床身用灰口铸铁制造B.桥梁用Q235(16Mn)钢制造C.汽车板簧用20CrMnTi制造D.钻头用W18Cr4V钢制造下列工具或零件中选材正确的是D_。A.机用锯条用1Cr13钢制造B.汽车后桥齿轮用Q345(16Mn)钢制造C.铝合金压铸模采用CrWMn制造D.车床主轴用40Cr钢制造TOC\o"1-5"\h\z形状复杂、生产批量大的厚板冲裁模适宜采用的钢是D_。A.T8AB.T10AC.9SiCrD.Cr12MoV目前应用最广泛的压铸模具钢是A_。A.3Cr2W8VB.30CrMnSiC.1Cr18Ni9D.W18Cr4V用W6Mo5Cr4V2制作厚钢板小孔冲裁模的冲头主要是利用其DA.高淬透性B.高韧性C.高红硬性D.高抗压强度制造汽车及火车车厢下部承受重力和振动用的减震板簧宜采用.CA.65钢B.65MnC.60Si2MnD.9SiCr下列说法中不正确的选项是D_。低碳钢板有很好的冲压成形性，有成熟的生产工艺和供应渠道，对于中低档汽车车身制造而言是理想的材料。IF钢没有时效性，可作为高成形性镀锌钢板的基板，解决其热镀锌时的时效问题。TRIP钢在变形时，组织中的残余奥氏体向马氏体转变，产生明显的应变硬化。激光焊接板的焊缝可通过涂装掩盖，适宜用作表面质量要高的车身外覆盖件。判断题对于机械零件，最重要的是加工工艺性能，它是选材的首要依据。(X要求内韧外硬的齿轮、传动轴、导柱导套等零件，优先选用渗碳钢。(V普通轴类零件一般可选用45钢经调质处理获得良好的综合力学性能。(V汽车、拖拉机齿轮要求很高硬度和高耐磨性，一般都选用高碳钢制造。(X弹簧钢的含碳量一般为55%~75%，具有较高的弹性极限。(V)硬质合金的强度、硬度、耐磨性、冲击韧性都比高速钢好，但价格更贵。(X)高速钢具有很好的热硬性，因此是各类热作模具的常用钢种之一°(X烘烤硬化钢的的烘烤硬化机理是在钢板经加工烘烤后产生时效硬化。(VTRIP钢的“相变诱导塑性”是在变形时，塑性较差的奥氏体向塑性更好的马氏体转变的结果。(X)应用题比较普通车床主轴和汽车发动机曲轴的工作条件及受力情况，以及选用的材料及其加工工艺流程。答：车床主轴：承受交变扭转和弯曲载荷，但载荷和转速不高，冲击载荷也不大。轴颈和锥孔处有摩擦。按以上分析，C620车床主轴可选用45钢，经调质处理后，硬度为220~250HB，轴颈和锥孔需进行表面淬火，硬度为46~54HRC；其工艺路线为：备料一锻造一正火f粗机械加工一调质一精机械加工f表面淬火+低温回火一磨削f装配。汽车发动机曲轴：工作时受交变的扭转、弯曲载荷及振动和冲击力的作用，疲劳断裂是其主要失效形式，所以内燃机曲轴的选材设计应以疲劳强度作为主要使用性能要求。高速内燃机曲轴选用强度级别再高一些的合金钢（如42CrMo等）。内燃机曲轴的工艺路线为：备料f锻造f正火f粗机械加工f调质f精机械加工f轴颈表面淬火+低温回火f磨削f装配。简答题（1）零件常见的失效形式有哪几种？它们要求材料的主要性能指标分别是什么?答：金属零部件常见的失效形式有变形失效、断裂失效、表面损伤失效等。避免弹性变形失效的主要性能指标是弹性模量；避免塑性变形失效的主要性能指标是屈服强度；避免断裂失效的性能指标是抗拉强度或疲劳强度；避免表面损伤失效的主要性能指标是耐磨性和耐腐蚀性。（2）在选材要考虑哪些方面的基本原则?答：材的基本原则是所选材料的使用性能应能满足零部件使用要求，经久耐用，易于加工，成本低，即从材料的使用性能、工艺性能和经济性三个方面进行考虑。即判断零件选材是否合理的基本标志是：好用（满足必需的使用性能）、好做（具有良好的工艺性能）、经济（成本合理）。（3）已知直径为巾60mm的轴，要求心部硬度为30〜40HRC，轴颈表面硬度为50〜55HRC，现库存45、20CrMnTi、40CrNi、40Cr四种钢材，宜选用哪种材料制造？其工艺路线如何安排？答：宜采用合金渗碳钢20CrMnTi。工艺路线：备料f锻造f正火f机械加工f渗碳f淬火+低温回大f喷丸f磨削f装配。（4）欲做下列零件：小弹簧、錾子、手锯条、齿轮、螺钉，试为其各选一材料（待选材料:Q195、45、65Mn、T10、T8）。答：小弹簧采用65Mn;錾子采用T8;手锯条采用T10;齿轮采用45钢；螺钉采用Q195.（5）有20CrMnTi、38CrMoAl、T12、45四种钢材，请选择一种钢材制作汽车变速箱齿轮（高速中载受冲击），并写出工艺路线，说明各热处理工序的作用。答：20CrMnTi。工艺路线：备料一锻造一正火一机械加工一渗碳一淬火+低温回大一喷丸一磨削一装配。正火消除锻造形成的加工硬化，并使零件心部获得较好的韧性；渗碳是提高齿轮零件表面含碳量，淬火是使表面获得高碳马氏体，低温回火是消除淬火应力，使表面获得回火马氏体，保持高的硬度和耐磨性。（6）冷作模具和热作模具的工作条件和常用材料的性能有何区别？答：冷作模具工作时承受冲击力、剪切力、弯曲力及摩擦力；主要性能要求是高硬度、高耐磨及足够的抗压、抗弯和韧性；常采用强度和硬度都较高的高碳高合金钢；热作模的成型零件通常在反复受热和冷却的条件下工作，要求有较高的热强性、热疲劳性和韧性，常选用中碳合金钢，时加入少量的Cr、Mo、V、Ni、Mn、W、Si等合金元素，以提高淬透性及热强性。（7）成型各类不同的塑料，塑料模具材料的选择有何侧重？答：成型热固性塑料制品的压缩模或成型以玻璃纤维为添加剂的热塑性塑料注塑模。要求所选材料具有高硬度、高耐磨性、高的高压强度和较高韧性的淬硬型塑料模具钢；成型生产过程中会产生化学腐蚀介质的塑料（含F、Cl等元素的塑料，如聚氯乙烯、含氟塑料、阻燃塑料等）制品的模具用耐蚀型塑料模具钢；没有特殊要求的通用型热塑性塑料制件的成形模具采用调质型塑料模具钢。（8）作为刀具材料，比较高速钢与硬质合金的使用性能、工艺性能及经济性能。答：高速钢具有高硬度、高耐磨性、高的红硬性、好的强韧性和高的淬透性的特点，其硬度为62HRC~68HRC,切削温度可达500~550°C。硬质合金的硬度很高（89HRA~94HRA）,耐磨性、耐热性好，使用温度可达1000C。它的切削速度比高速钢高数倍。硬质合金制造刀具时的工艺性比高速钢差。一般制成形状简单的刀头，用钎焊的方法将刀头焊接在碳钢制造的刀杆或刀盘上。硬质合金刀具用于高速强力切削和难加工材料的切削。硬质合金的抗弯强度较低，冲击韧性较差，价格贵。（9）汽车覆盖件材料性能要求有哪些？其主要的工艺性能参数有哪些？答：性能要求有：1.使用性能方面的要求，足够的强度和刚度、良好的耐腐蚀性、一定的抗凹陷性；2.工艺性能方面的要求，良好的冲压成形性能和良好的焊接性能、表面光洁，易涂装；3.经济环保性能，价格合理、质量轻、不污染环境、可再生。工艺性能参数主要是力学性能指标，包括屈服强度OS、抗拉强度ob、断后伸长率&硬化指数n、厚向异性系数r等。课题七：汽车装饰材料的选用填空题（1）大多数塑料是以合成合成树脂为主要原料，加入各类添加剂组成的。——（2）塑料中添加的填充剂可以显著改善塑料的性能，并大大降低成本。（3）塑料受光热等外界因素的作用而发生分解，随之变硬变脆的现象称为老化。（4）聚酰胺（PA）俗称尼龙，具备良好的消音效果和自润滑性能，但其吸水性强。（5）改性塑料PP+EPDM+T20中，EPDM指橡胶;T20指填充20%的滑石粉。-（6）聚甲醛俗称塑钢，是塑料中力学性能最接近金属的品种之一。（7）仪表板本体按照其表面质感可以分为硬质_仪表板和，软质_仪表板。（8）目前常用的中控面板材料主要有PC+ABS和ABS两类。（9）成膜物质是涂料的主体成分，常称为基料_或基漆_，目前以油料和树脂_为主。（10）汽车用.中涂漆也称二道浆，是用于汽车底漆和面漆之间的涂料。选择题（1）防止或阻缓塑料树脂“老化”的添加剂称为_C_。A.填充剂B.润滑剂C.稳定剂D.固化剂（2）改善塑料熔体的流动性，并使塑件易于脱模的添加剂称为丄A.填充剂B.润滑剂C.增塑剂D.发泡剂（3）A_有突出的延伸率和抗弯曲疲劳性能，俗称百折胶。A.聚丙烯（PP）B.聚乙烯（PE）C.聚苯乙烯（PS）D.聚碳酸脂（PC）（4）D_俗称硬胶，在汽车上的主要应用在仪表外壳、灯罩、照明制品上。TOC\o"1-5"\h\zA.ABSB.PMMAC.PVCD.PS（5）_D_俗称有机玻璃，其力学强度和韧性是硅玻璃的10倍以上。A.PPB.PEC.PVCD.PMMA（6）下列塑料中，适合制作汽车仪表框的是B_。A.PP+EPDM+T20B.PC+ABSC.PP+EPDMD.HDPE（7）门护板的骨架，承载全部功能件和装饰件，常选用的材料为AA.PP+EPDM+TalcB.PP+EPDMC.PC+ABSD.PPO+PS（8）下列塑料中，不适合用来制造小齿轮的是A_。A.PSB.PAC.ABSD.POM判断题PP易燃烧和低温环境呈脆性，在汽车的实际应用中一般使用PP改性材料。V)PE的热稳定性较差，长时间的加热会释放出HCl气体,使塑料变色。(XPE是目前产量最大、应用最广的塑料品种之一，其力学强度较高。(X4)ABS塑料在汽车上广泛用于各类电器元件、各种仪表的外壳、内饰衬里等。(V)TOC\o"1-5"\h\z用PC+ABS制作汽车仪表板，价格便宜，成型周期时间短。(X)中控面板材料PC+ABS流动性差，导致制品表面质量不如ABS好。(V乘用车保险杠材料可选用PP+EPDM+Talc。(V)目前新车原始涂装一般采用二