机电一体化《工程材料》山东大学网络教育考试模拟题及答案1.docx
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机电一体化《工程材料》山东大学网络教育考试模拟题及答案1.docx
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机电一体化《工程材料》山东大学网络教育考试模拟题及答案1
机电一体化《工程材料》山东大学网络教育考试模拟题及答案[1]
工程材料
一、填空
1.σ0.2指的对于没有明显屈服现象的材料,工程上规定以试样产生0.2%塑性变形时的应力作为该材料的屈服点。
(σs,σb)
2.常见的金属晶格有_体心立方晶格、面心立方晶格和_密排六方晶格三种。
3.珠光体是铁素体和渗碳体的机械混合物。
(莱氏体)
4、常用的整体热处理有__正火、退火、淬火、回火等。
5.T12中含碳量平均为碳素工具钢1.2%。
(钢的分类及牌号表示,铸铁分类及表示,铸钢的分类及表示)
6.金属材料在外力作用下,产生永久变形而不致破坏的性能,叫做塑性,通常用伸长率和断面收缩率来表示。
(强度、硬度、韧性和疲劳强度概念及表示)
7.碳溶解在γ-Fe中的固溶体称为奥氏体,用符号___A_表示。
(铁素体、珠光体、渗碳体等)
8.常温下,钢与铸铁的晶粒越-小/大--,其机械性能越好/不好-,在结晶过程中若加快冷却速度可达到晶粒-细化--的目的。
9、热处理工艺过程都由加热、保温、冷却三个阶段组成。
10、金属的力学性能主要有___强度_塑性、___硬度__、韧性、疲劳强度等。
11、常见碳素钢按含碳量分为_碳素结构钢_、优质碳素结构钢、碳素工具钢。
12.铁碳合金的室温组织有铁素体、渗碳体、珠光体。
13.液态金属在冷却、凝固过程中,当收缩不能得到充分补充时,就会产生_缩孔_和缩松缺陷。
(原因)
14、通常把铸造分为_砂型铸造、_特种铸造两大类。
15.在浇铸时,铸件上重要的工作面和主要加工面应朝_下_或呈侧立状态。
16.合金流动性差,铸造中易产生浇不足和冷隔等缺陷。
17.压力铸造时,向铸型型腔喷刷涂料的目的是保护型腔和减少摩擦阻力的作用。
18.铸件的凝固方式,根据凝固区域宽度不同,一般有逐层凝固、糊状凝固和中间凝固三种类型。
19.控制铸件凝固的原则有两个,即定向(顺序)凝固原则和同时凝固原则。
为防止铸件锁孔,应采用定向(顺序)凝固原则。
20.铸造合金由液态冷至室温的过程中造成缩孔、缩松的基本原因是—壁厚过大--和-补缩不足。
21.金属的可锻性是材料在锻造过程中经受塑性变形而不开裂的性质,常用金属的----塑性-和-变形抗力-来综合衡量。
22.锤上模锻的锻模模膛根据其功用不同,可分__模锻模膛__、_制胚模膛_两大类。
23.当拉深件因拉伸系数太小不能一次拉深成形时,应采用_多次_成形。
24.根据焊接过程的物理特点,焊接方法可分为_熔化焊_、_压(力)焊_和__钎焊__三大类。
25.焊条药皮的主要作用有_提高电弧燃烧的稳定性_、_防止空气对熔化金属的有害作用_和_对熔池脱氧和加入合金元素_。
26.焊接时,正接法是指工件接电源的---正极---,焊条接—负极--。
27.减少焊接变形的工艺措施主要有-采用对称结构或大刚度结构、焊缝对称分布结构、-反变形或刚性夹持-、-正确选择焊接参数和焊接次序-和-机械矫正或火焰加热矫正-等。
(产生原因(内应力和变形)、变形形式、防止和消除措施)
二、判断
1.(√)间隙固溶体只能为有限固溶体,置换固溶体可以是无限固溶体。
2.(√)一般说,晶粒越细小,金属材料的力学性能越好。
3.(√)液态金属的非平衡冷却过程中,当过冷度越大时,则结晶后的晶粒越细小。
4.(×)多晶体的塑性变形只有晶间变形。
5.(×)镶嵌件一般用离心铸造方法制造,而压力铸造方法便于浇注双金属铸件。
6.(×)液态金属的非平衡冷却过程中,当过冷度越大时,则结晶后的晶粒越粗大。
7.(×)机器造型只是紧砂过程实现了机械化。
8.(√)铸件上的孔和各种内腔多数是由型芯来成形的。
9.(√)压力铸造时,向铸型型腔喷刷涂料的目的是保护型腔和减少摩擦阻力作用。
10.(×)加工塑性材料时,不会产生积屑瘤。
11.(√)落料件尺寸取决于凹模刃口尺寸,冲孔件的尺寸取决于凸模刃口尺寸。
12.(√)可通过回复过程消除部分加工硬化,通过再结晶过程全部消除加工硬化。
13.(×)用直流电源进行电弧焊时,焊薄板金属焊件应接电源负极,而焊条应接电源正极。
14.(√)钎焊可根据钎料熔点的不同分为软钎焊和硬钎焊。
15.(√)焊条电弧焊的电弧按温度不同,可分为阳极区电弧、阴极区电弧和弧柱电弧。
16.(√)二氧化碳保护焊和氩弧焊都属于气体保护焊。
17.(√)焊接时,正接法是指工件接电源的正极,焊条接负极。
18.(√)埋弧自动焊常用来焊接长的直线焊缝和较大直径的环形焊缝。
三、选择
1.铁素体为(B)晶格
A.面心立方B.体心立方C.密排六方D.复杂的八面体
2.调质处理就是(C)
A.淬火+低温回火B.淬火+中温回火C.淬火+高温回火
3、试样拉断前承受的最大标称拉应力称为(B)
A屈服强度B抗拉强度C塑性强度D抗压强度
4、常用金属的塑性判断依据是断后伸长率和(C)
A硬度B强度C断面收缩率D屈服极限
5、金属材料表现出是力学性能的是(D)
A导电性B抗氧化性C导热性D硬度
6、钢是以铁为主要元素的铁碳合金,一般含碳量小于(B)
A0.77%B2.11%C4.3%D6.69%
7、正火与退火比正确的是(C)
A正火成本高B正火时间长C正火硬度高D正火后强度低
8.压力铸造属于(C)
A.普通铸造B.金属型铸造C.特种铸造D.砂型铸造
9、在铸造生产的各种方法中,最基本的方法是(A)。
A、砂型铸造B、金属型铸造号C、离心铸造D、熔模铸造
10、板料在冲压弯曲时,弯曲圆弧的弯曲方向应与板料的纤维方向(A)。
A、垂直B、斜交C、一致
四、改正结构
1.砂型铸件
左图:
交叉接头,热节大,易产生缩孔或缩松,内应力也难以松弛,易产生裂纹
右图:
交错接头热节小,可通过微量变形来缓解内应力,抗裂性能好。
(其它结构设计中应注意的)
2.自由锻件
几何体构成的锻件不应形成空间曲线,自由锻极难成形,改成平面与圆柱、平面与平面相接的结构。
(锻件结构的工艺性)
3.冲压件
排样合理——废料最少,材料利用率高。
(有搭边排样)
根据要求可有两种类型:
无搭边排样和有搭边排样。
4.焊接件
布置焊缝时,考虑到足够的操作空间。
(焊接接头的工艺设计)
五、名词解释
1、焊接:
一种永久性连接金属材料的工艺方法。
焊接过程的实质是利用加热或加压等手段,借助金属原子的结合与扩散作用,使分离的金属材料牢固地连接起来。
(金属塑性加工、铸造)
2、加工硬化:
金属随变形程度增大,强度和硬度上升而塑性下降的现象称为冷变形强化,又称加工硬化。
3、同素异晶:
某些金属在结晶之后,在不同温度范围内呈现出不同的晶格,称为同素异晶现象。
这种随温度改变,固态金属晶格随之改变的现象,称为同素异晶转变。
4、冲裁:
使坯料按封闭轮廓分离的工序。
落料及冲孔统称冲裁。
(锻造)
5、定向凝固:
在铸件上可能出现缩孔的厚大部位通过安放冒口等工艺措施,使铸件远离冒口的部位先凝固;尔后是靠近冒口部位凝固;最后才是冒口本身的凝固。
按这样的凝固顺序,先凝固部位的收缩,由后凝固部位的金属液来补充,从而使铸件各个部位的收缩均能得到补充,而将缩孔转移到冒口之中。
冒口是多余部分,在铸件清理时予以切除。
六、问答
1、根据铁碳合金状态图,说明产生下列现象的原因:
(1)含碳量为1.0%的钢比含碳量为0.5%的钢的硬度高。
(2)在1100°C,含碳量为0.4%的钢能进行锻造,含碳量为4.0%的白口铁不能锻造。
(3)钢适宜通过压力加工成形,而铸铁适宜通过铸造成形。
答:
(1)1.0%的钢是过共析钢,室温组织是珠光体和渗碳体,0.5%的钢是亚共析钢,室温组织是珠光体和铁素体。
铁素体硬度低,珠光体硬度较高。
(2)在1100°C,含碳量为0.4%的钢组织是奥氏体,含碳量为4.0%的白口铁组织是莱氏体、奥氏体和渗碳体。
渗碳体硬度极高,塑性、韧性极低,伸长率和冲击韧性近于零。
莱氏体的含碳量为4.3%,其中含有的渗碳体较多,性能与渗碳体相近,极为硬脆。
(3)合金的流动性是影响充型能力的主要因素之一,而化学成分对合金流动性的影响最为显著。
共晶成分合金的结晶是在恒温下进行的,此时,液态合金从表层逐层向中心凝固,由于已结晶的固体层内表面比较光滑,对金属液的流动阻力小,故流动性最好。
合金成分愈远离共晶点,结晶温度范围愈宽,流动性愈差。
铸铁属于前者,而钢属于后者。
压力加工需要材料有良好的塑性。
钢的含碳量低,塑性好。
铸铁的含碳量高,硬脆。
2、什么是结晶过冷度?
它对金属的结晶过程、铸件的晶粒大小及铸件的机械性能有何影响?
答:
纯金属的结晶是在一定的温度下进行的,它的结晶过程可用冷却曲线来表示。
实际结晶温度低于理论结晶温度(平衡结晶温度),这种现象叫做“过冷”。
理论结晶温度与实际结晶温度之差,称作过冷度。
冷却速度越快,实际结晶温度就越低过冷度就越大。
过冷度大,晶核数目多,晶核长大的余地小,长成的晶粒细。
晶粒愈细,其强度、硬度愈高,而且塑性和韧性也愈好。
3、试分析共析钢、亚共析钢、过共析钢在平衡条件下由液态冷却到室温过程中组织的转变过程。
答:
(1)共析钢指S点成分合金,如上图Ⅰ所示。
合金在1点以上时是全部为液体。
当缓慢冷却到1点以后,开始从钢液中结晶中奥氏体;随着温度的降低,奥氏体越来越多,而剩余钢液越来越少,直到2点结晶完毕,全部形成奥氏体。
在2点以下为单一的奥氏体,直至冷却到3点(即S点以前),不发生组织转变。
当冷却至3点温度时,即到达共析温度,奥氏体将发生共析反应,转变成珠光体。
此后,在继续冷却过程中不再发生组织变化。
(2)亚共析钢指S点成分以左的合金,如图中的合金Ⅱ。
当合金Ⅱ冷却到1点后,开始从钢液中结晶中奥氏体,直到2点全部结晶成奥氏体。
当继续冷却到GS线上的3点前,不发烧组织变化。
当温度降到3点以后,将由奥氏体中析出铁素体。
由于铁素体的含碳量甚低,致使剩余奥氏体的含碳量沿着GS线增加。
当温度降到4点时,剩余奥氏体的含碳量已增加到S点对应的成分,即共析成分。
到共析点4后,剩余奥氏体转变成珠光体,已析出的铁素体不发生变化,4点以下组织不变。
(3)过共析钢含碳量超过S点成分的钢,如图中合金Ⅲ。
温度冷却到3点之前,结晶过程同ⅠⅡ。
温度降低到ES线上的3点后,由于奥氏体的溶碳能力不断的降低,将由奥氏体中不断以Fe3C形式、沿着奥氏体晶界析出多余的碳,剩余奥氏体的含碳量将沿着ES线降低。
当温度降到共析温度4点时,奥氏体到达共析成分,转变为珠光体,此后继续降温,组织不再发生变化。
4.指出下列牌号是哪种钢(按用途分)?
其含碳量是多少?
20:
平均含碳量0.20%的优质碳素结构钢。
9SiCr:
含碳量为0.9%的低合金工具钢。
40Cr:
含碳量为0.4%的合金结构钢。
5CrMnMo:
含碳量为0.5的合金工具钢。
5.简述特种铸造的概念及方法。
答:
特种铸造:
是与普通砂型铸造有显著区别的一些铸造方法,如熔模铸造、金属型铸造、压力铸造、低压铸造、离心铸造、陶瓷型铸造、实型铸造等。
熔模铸造:
用易熔材料制成模样,然后在模样上涂挂耐火材料,经硬化后,再将模样熔化以排出型外,从而获得无分型面的铸型。
金属型铸造:
将液态合金浇入金属铸型获得铸件的一种铸造方法,有“永久型铸造”之称。
压力铸造:
在高压下将液态或者半液态合金快速地压入金属铸型中,并在压力下凝固,以获得铸件的方法。
低压铸造:
介于重力铸造和压力铸造之间的一种铸造方法,使液态合金在压力下,自下而上的充填型腔,并在压力下结晶已形成铸件的工艺过程。
离心铸造:
将液态合金浇入高速旋转的铸型,使金属液在离心力作用下充填铸型并结晶。
6.为什么设计铸件时要尽可能壁厚均匀,并且不能小于所允许的最小壁厚?
答:
若铸件各部分壁厚差别过大,则在厚壁处形成金属聚集的热节,致使厚壁处易于产生锁孔、缩松等缺陷。
同时,由于铸件各部分的冷却速度差别较大,还将形成热应力,这种热应力有时可使铸件薄厚联接处产生裂纹。
如果铸件壁厚均匀,上述缺陷常可避免。
每种铸造合金在选用某种铸造方法铸造时,都有适宜的壁厚。
若设计铸件的最小壁厚小于“最小壁厚”,容易产生浇不足、冷隔等缺陷。
铸件的“最小壁厚”主要取决于合金的种类和铸件的大小。
7.提高浇注温度可以提高液态合金的充型能力,但实际中为什么又要防止浇注温度过高?
答:
合金的充型能力随浇注温度的提高呈直线上升,对薄壁铸件或流动性较差的合金可适当提高浇注温度,以防浇不足和冷隔缺陷。
但浇注温度过高,铸件容易产生缩孔、缩松、粘砂、气孔、粗晶等缺陷,故在保证充型能力足够的前提下,浇注温度不宜过高。
8.成分相同的铸件和锻件,哪一种机械性能好?
为什么?
答:
一般来说,铸件的机械性能低于同材质的锻件力学性能。
铸造最大的优点是可制成形状复杂、特别是具有复杂内腔的毛坯,但就算是精铸件也有铸造缺陷:
如成型收缩孔、沙眼、分形面、浇注孔;锻件却没有这些缺陷,而且组织更严密,有方向性。
铸造组织经过锻造方法热加工变形后由于金属的变形和再结晶,使原来的粗大枝晶和柱状晶粒变为晶粒较细、大小均匀的等轴再结晶组织,使钢锭内原有的偏析、疏松、气孔、夹渣等压实和焊合,其组织变得更加紧密,提高了金属的塑性和力学性能。
9.预锻模膛和终锻模膛的作用有何不同?
什么情况下需要预锻模膛?
飞边槽的作用是什么?
答:
预锻模膛:
使坯料变形到接近于锻件的形状和尺寸。
终锻时,金属容易充满终锻模膛。
终锻模膛:
使坯料最后变形到锻件所要求的形状和尺寸。
形状复杂和大批量的模锻件需要预锻模膛。
飞边槽作用:
增加金属从模膛中流出的阻力,促使金属更好的充满模膛,同时容纳多余的金属。
10.焊接变形有哪几种基本形式?
答:
(1)结构简单的小型焊件,焊后仅出现收缩变形,焊件尺寸减小
(2)当焊件坡口横截面的上下尺寸相差较大或焊缝分布不对称,以及焊接次序不合理时,则焊件易发生角变形、弯曲变形或扭曲变形。
(3)对于薄板焊件,最容易产生不规律的波浪变形。
11、标出下图X型坡口多层焊接合理的焊接次序(标数字1,2,……)
12.下图为油罐焊缝布置的两种方案,哪种比较合理?
为什么?
第二种更合理。
1避开了应力集中位置,对接接头受力均匀。
2焊缝布置分散,避免了密集和交叉。
(其他)
13.下面铸件有几种分型面?
分别在图上标出。
大批量生产时应选哪一种?
为什么?
三种分型面。
大批量生产时应选用第三种方案,铸型只有一个分型面,采用两箱造型即可。
14.图示零件采用冲压工艺制作,写出所采用的工序名称并排出顺序。
落料、冲孔、弯曲
15.如图焊件(图中数字表示焊接次序),
(1)焊后将产生怎样变形?
(2)在焊接前,可采取哪些工艺措施防止或减小变形?
(1)弯曲或扭曲变形;
(2)改变焊接次序和刚性夹持。
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