工程材料习题和练习(6)

JN－150型汽车载重8吨，要求后半轴直径Φ＝60mm，通常选用40CrMnMo，其工艺路线为：

温度锻造860℃ 切削空 650～670℃ 加工冷 水 冷 810～840℃ 油 冷 试分析两根后半轴在选材和热处理工艺上差别的原因。

（40MnB：D0油＝20～30mm、40CrMnMo：D0油＝100mm）。

20．对9Mo2V钢制精密淬硬丝杠进行热处理分析，指出其热处理的主要目的。已知： （1）技术要求：较高的硬度（HRC54～58）和耐磨性，低变形和高的尺寸稳定性。 （2）工艺路线安排如下：

锻造－球化退火－机械加工－去应力退火－机械加工－淬火＋回火－冷处理－回火－磁性探伤－粗磨－260℃人工时效－粗磨－160℃人工时效－半精磨－160℃人工时效－精磨、超精磨至尺寸。

21．简述电化学腐蚀的条件，通常有哪些方法可以提高材料抗电化学腐蚀的能力？

22．不锈钢在成分上有什么共同特点？1Cr13、2Cr13、3Cr13、4Cr13、Cr12、Cr12MoV含Cr

量都在12％以上，是否都是不锈钢？为什么？

23．1Cr13、2Cr13、3Cr13、4Cr13在成分、热处理工艺和用途上有何不同？ 24．试述奥氏体不锈钢比马氏体不锈钢抗蚀性高的原因。

25．马氏体、奥氏体不锈钢的淬火目的各是什么？是否都有相变？都能使钢强化？如不能强

化，可如何提高其强度？

26．什么叫晶间腐蚀？如何防止Cr18Ni9型奥氏体不锈钢的晶间腐蚀？ 27．?0.1/500?300MPa；?100?400MPa各表示什么意思？

28．合金元素在钢中有哪些主要作用？

29．试述碳素结构钢与合金结构钢的主要差别和适用场合。

30．合金元素对钢在热处理时的组织转变和机械性能有哪些影响？

31．为什么钳工用的锉刀用T12钢制造而不用高速钢？为什么钻床上用的钻头用高速钢制造而不用碳素工具钢？用碳素工具钢制造Φ5mm小钻头可钻削什么材料？

32．把钳工用的钢锯条烧红后置于空气中冷却，即会变软而具有一定塑性，但锯料机上的钢锯条（材料是高速钢）烧红（约900℃）后空冷，却仍然相当硬，为什么？

33．为什么不锈钢能耐腐蚀？不锈钢是否在任何腐蚀介质中均可耐腐蚀？常用的不锈钢有哪几种？ 34．下列钢种按组织分类各属何种不锈钢，各举一种用途：1Cr13、Cr17Ti、4Cr13、1Cr18Ni9Ti。 35．某炼油厂需要一个用来精炼含稀硫酸石油产品的容器，其工作温度为427℃，要求ζb≥483MPa、δ≥15％，采用不锈钢材料制作，现有两种材料可供选择：1Cr25Ti或0Cr18Ni9Ti，问哪一种材料合适？

题解：考虑选材的一般原则是：使用性能可靠、工艺性能良好和成本费用低廉等。经查有关手册可知，这两种不锈钢的主要化学成分和机械性能如下表所示。

1Cr25Ti为铬不锈钢，属铁素体型。由表可见，其强度低于本容器的使用要求。该钢材主

800700 精检加450～480℃ 工验 水 冷 时间

要用于制作接触氧化性腐蚀介质的零件，对含有稀硫酸的还原性介质不适用？此外它还具有“475℃脆性”倾向，不能在400～525℃下工作。从工艺性能方面考虑，虽有一定的塑性，但焊接性能较差，即容器焊接后，焊缝区晶粒粗大，焊接质量差。

成分与性能 钢种 化学成分（％） C Cr Ni 机械性能（不小于） σb（MPa） σs（MPa） δ（％） Ψ（％） 1Cr25Ti 0Cr18Ni9Ti

0Cr18Ni9Ti为铬镍不锈钢，属奥氏体型。强度符合本容器的要求，并具有较高的高温强度（可用作550℃以上的热强钢）。因含有Ni，使钢的耐蚀性提高，且可在氧化性和非氧化性介质（如稀硫酸）中使用，其塑性及焊接性能也较好。

综合上述，0Cr18Ni9Ti钢虽因含Ni量大，价格较高，但从使用及工艺性能考虑，应选为本容器的材料。

36．指出下列错误的说法，说明理由并写出正确的结论： （1）金属材料的E值越大，则其塑性越低； （2）碳钢的含碳量越高，其强度和塑性也越高；

（3）由于45钢的质量优于Q235钢，故中碳钢的质量优于低碳钢。

第八章 有色金属及合金

思考题及习题

1． 如何根据相图对铝合金分类？如果铝合金晶粒粗大、能否用重新加热的方法使其细化？ 2． 钢与铝合金的热处理强化方法有何区别？ 3． 铝硅合金为什么要采用变质处理?

4． 铸造铝合金通常用什么处理方法提高其性能？经过这种处理后其组织和性能有什么变

化？

5． 简述铝合金、钛合金的牌号方法。

6． 钛合金有哪些性能特点? 举例说明它们的用途。

7． 指出下列铜合金的类别、用途：H80、H62、HPb63-3、HNi65-5、QSn6.5-0.1、Qbe2。 8．什么是青铜及黄铜？与纯铜相比，这两种铜合金各有什么特点？

9．铝合金的淬火与钢的淬火有何异同？从加热、冷却、组织强化作用等方面予以说明。 10．对用作滑动轴承内衬的轴承合金有哪些要求？常用的轴承合金有哪几种？各应用在什么场合？

11．试述下列几种金属材料“时效”的意义和作用：

（1）形状复杂或大的灰铸铁件，在500～600℃的时效处理； （2）铝合金件（LC4）淬火后经140℃的时效处理； （3）T10A钢制造的一级精度丝杆经150℃的时效处理。

12．航空、航天等设备上的受力件都要求具有较高的强度，以确保安全。但在实际选材中较少选用高强度合金钢，而是多选用铝合金、钛合金等强度不太高的合金材料，为什么？ [提示：材料比强度的概念和应用。]

第九章 非金属材料

思考题及习题

9.1 解释名词

单体、链节、热塑性、热固性、柔性、玻璃态、高弹态、粘流态、热塑性塑料、热固性塑料、合成纤维、胶粘剂、工程陶瓷、特种陶瓷、金属陶瓷、烧成、烧结、氧化物陶瓷、纤维复合材料、玻璃钢、增韧陶瓷、超导、硬磁材料、形状记忆效应

9.2 填空题

1．高分子材料主要包括( )、( )、( )和( )。

2．高分子材料大分子链的化学组成以( )为主要元素，根据组成元素不同，可分为三类，即( )、( )和( )。

3．大分子链的几何形状主要为( )、( )和( )。热塑性聚合物主要是( )分子链，热固性聚合物主要是( )分子链。

4．高分子材料的聚集状态有( )、( )和( )三种。

5．线型非晶态高聚物在不同温度下的三种物理状态是( )、( )和( )。

6．与金属材料比较，高分子材料的主要机械性能特点是强度( )、弹性( )、弹性模量( )等。

7．高分子材料的老化，在结构上是发生了( )和( )。

8．塑料按树脂的性质分类可分为( )和( )；按使用范围可分为( )、( )和( )。

9．一般塑料的工作温度只有( )，而耐热塑料最高工作温度可达( )。 10．常用热塑性塑料是( )、( )、( )、( )、( )。 11．常用热固性塑料是( )和( )。

12．根据合成方法的不同，聚乙烯分为( )、( )和( )三种。 13．聚丙烯具有优良的耐蚀性，可用于制作( )等。

14．聚苯乙烯泡沫塑料的密度只有( )，是隔音、包装、打捞和救生的极好材料。 15．ABS 塑料是三元共聚物，具有( )的特性，综合机械性能良好。 16．常用尼龙的品种有( )等。 17．聚四氟乙烯的突出优点是( )。 18．酚醛塑料主要用于( )等。 19．环氧塑料主要用于( )等。

20．合成纤维的制取工艺包括( )、( )和( )三个基本环节。

21．常用合成纤维有( )、( )、( )、( )、( )和( )。 22．涤纶的性能特点是( )。

23．通用合成橡胶有( )、( )和( )。

24．丁腈橡胶以耐油性著称，可用于制作( )等耐油制品。

16．陶瓷材料分( )、( )和( )三类，其一般生产过程包括( )、( )和

( )。

17．传统的陶瓷材料是指由( )、( )和( )等制成的材料。 18．现今意义上的陶瓷材料是指( )的统称。

19．陶瓷材料的主要结合键是( )和( )。

20．普通陶瓷的主要原料是( )、( )和( )。

21．氧化物陶瓷熔点大多在( )℃以上，烧成温度约( ) ℃。 22．氧化锆增韧陶瓷可替代金属制造( )、( )、( )等。 23．碳化硅陶瓷可制作( )、( )及( )等。 24．复合材料由( )相和( )相构成，( )相的( ) 、( ) 、( ) 及( )

等对复合材料的性能有重要影响。

25．结构复合材料是用于( )的复合材料，最常用的是( )。 26．常用的纤维增强相有( )、( )、( )、( )和( )。

27．纤维增强相是复合材料中的( ), 因此其( )和( )要高于基体材料。 28．颗粒复合材料中基体相和颗粒相的作用分别是( )和( )。

29．除了保留了组成材料的优点外，复合材料的突出特点是( )和( )高。 30．非金属基复合材料分为( )基、( )基、( )基和( )基复合材料。 31．玻璃钢是( )和( )的复合材料，分为( )和( )两大类。

32．碳基复合材料的增强相主要是( )，该类材料除具有碳和石墨的特点外，还有优越的

( )性能，是很好的( )，耐温高达( )℃。

9.3 是非题

1．陶瓷的塑性很差，但强度都很高。( )

2．传统陶瓷的生产一般是可塑成型，形状复杂、精度要求高的普通陶瓷一般是注浆成型，而特种陶瓷和金属陶瓷一般是压制成型。( ) 3．纯氧化物陶瓷在高温下会氧化。( )

4．由于氧化铍陶瓷的导热性好，所以用于真空陶瓷、原子反应堆陶瓷，并用于制造 坩埚。( )

5．增韧氧化锆陶瓷材料可制作剪刀，既不生锈，也不导电。( )

6．碳化物陶瓷不仅可用于 2000℃以上的中性或还原气氛中的高温材料，同时可用作氧化气氛下的耐高温材料。( )

7．硼化物陶瓷比碳化物陶瓷的抗高温氧化能力强，可用于制造高温轴承等高温零件和器件。( )

8．氮化硅陶瓷是优良的耐磨减摩材料、高温结构材料和耐腐蚀材料，但其抗氧化温度低于碳化物和棚化物。( )

9.4 选择正确答案

1．聚氯乙烯是一种：

a. 热固性塑料，可制作化工用排污管道；

b. 热塑性塑料，可制作导线外皮等绝缘材料；c. 合成橡胶，可制作轮胎； d. 热固性塑料，可制作雨衣、台布等 2．PE 是：

a. 聚乙烯；b. 聚丙烯；c. 聚氯乙烯；d. 聚苯乙烯 3．PVC 是：

a. 聚乙烯；b. 聚丙烯；c. 聚氯乙烯；d. 聚苯乙烯 4．高压聚乙烯可用于制作：

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