工程材料习题和练习(7)

a. 齿轮；b. 轴承；c. 板材；d. 塑料薄膜 5．下列塑料中密度最小的是：

a. 聚乙烯；b. 聚丙烯；c. 聚氯乙烯；d. 聚苯乙烯 6．有机玻璃与无机玻璃相比，透光度： a. 较低；b. 较高；c. 相同；d. 难以比较 7．锦纶是一种合成纤维，其性能特点是：

a. 强度高、弹性好，但耐磨性差；b. 强度高、耐磨性好，但耐蚀性差； c. 强度高、耐磨性好，耐蚀性好；d. 耐磨性好，耐蚀性好，但强度低 8．橡胶的弹性极高，其弹性变形量可达：

a. 30%；b. 50%；c. 100%；d. 100%～1000%

9．线型非晶态高聚物温度处于Tg～Tf之间时的状态是：

a.玻璃态，表现出高弹性；b.高弹态，表现出不同弹性； c.粘流态，表现出非弹性；d.高弹态，表现出高弹性 10．高聚物的粘弹性指的是：

a.应变滞后于应力的特性； b.应力滞后于应变的特性； c.粘性流动的特性；d.高温时才能发生弹性变形的特性

11．高聚物受力变形后所产生的应力随时间而逐渐衰减的现象被称为： a.蠕变； b.柔顺性；c.应力松弛；d.内耗 12．热固性塑料与热塑性塑料比较，耐热性： a.较低；b.较高；c.相同；d.不能比较 13．高分子材料中结合键的主要形式是：

a.分子键与离子键；b.分子键与金属键；c.分子键与共价键；d.离子键与共价键

9.5 综合分析题

1．塑料的主要成分是什么? 它们各起什么作用?

2．简介聚酰胺、聚甲醛和聚碳酸酯的性能特点和应用实例。 3．为什么 ABS 塑料种类繁多且综合力学性能良好? 4．试比较热塑性塑料和热固性塑料的性能特点、应用。 5．如何合理地选用胶粘剂?

6．简述高聚物大分子链的结构和形态，它们对高聚物的性能有何影响?

7．说明晶态聚合物与非晶态聚合物性能上的差别，并从材料结构上分析其原因。 8．高聚物的强度为什么低?

9．何谓高聚物的老化? 说明老化的原因，提出改进高聚物抗老化能力的措施。 10．说明塑料在减摩、耐磨性方面的特点。 11．画出高聚物大分子链的三种形态。

12．画出线型非晶态高聚物的变形随温度变化的曲线。 13．陶瓷的典型组织由哪几种相组成?

14．为什么陶瓷的实际强度比理论强度低得多? 指出影响陶瓷强度的因素和提高强度的途径。 15．陶瓷的主要优点有哪些? 说明原因。

16．影响陶瓷使用的主要缺点是什么? 如何改进?

17．普通日用陶瓷和工业陶瓷都有哪些? 两者对性能的要求是什么? 18．特种陶瓷的主要种类有哪些? 19．特种陶瓷都有哪些最新发展?

20．纤维增强和细粒复合材料的复合机制有何不同? 通常情况下，纤维和细粒的增强效果哪个更好? 为什么?

21．为什么复合材料具有很好的抗疲劳性能? 22．纤维复合材料抗断裂性能好的原因是什么? 23．生产实际中如何改善玻璃钢的性能? 24．碳基复合材料都有哪些特殊的应用?

25．对比金属材料、陶瓷材料与陶瓷基复合材料的性能差别，指出提高陶瓷基复合材料性能的主要途径。

26．碳化物金属陶瓷都有哪些? 指出硬质合金的成分与性能的关系。 27．什么是功能材料? 按性能通常分为哪几类? 28．磁功能材料分为哪几类? 各有何应用? 29．光功能材料分为哪几类? 各有何应用?

第十章 材料的选用

思考题及习题

10.1 解释名词

磨粒(料)磨损、表面疲劳磨损、晶间腐蚀、疲劳断裂失效、蠕变失效、应力腐蚀失效

10.2 填空题

1．韧性断裂的宏观特征为( )，微观特征有( )，以及( )。

2．脆性断口的宏观特征为( )，且( )，微观特征是( )和( )。

3．两个金属表面的( )在局部高压下产生局部( )，使材料( )或( )，这一现象称为粘着磨损。 4．配合表面之间在( )过程中，因( )或( )的作用造成表面损伤的磨损称为磨粒(料)磨损。

5．两个接触面作滚动或滚一滑时，在( )作用下，使材料( )而产生材料损失的现象称为表面疲劳磨损。

6．腐蚀失效包括：( )、( )、( )等。

7．机械零件选材的最基本原则有：( )、( )、( )。

8．机械零件的使用性能指零件在使用状态下材料应该具有的( )和( )。 9．零件选材的工艺性能原则系指材料的( )应满足( )的要求。

10．性能要求较高的金属零件加工的工艺路线是：( )—→ ( )—→ ( ) —→ ( )—→ ( )—→( )。

对齿轮材料的性能要求是( )、( )和( )。 11．齿轮材料主要是( )、( )和( )。

12．车床主轴常用( )钢制造，其热处理工艺是( )。 13．手用钢锯锯条用( )钢制造，其热处理工艺是( )。 14．牛头刨床刨刀用( )钢制造，其热处理工艺是( )。 15．农用地膜采用( )制造，其主要优点是( )。 16．磨车刀、刨刀刃口用的砂轮采用( )制造。

17．空气开关壳体采用( )制造，其主要原因是( )。

汽车用材以( )为主，( )、( )和( )等非金属材料也占有一定的比例。 18．缸体用材一般为( )，也可以用( )。

19．缸套用材主要是( )，常需对缸套表面进行处理，常用的表面处理方法是( )。 20．常用活塞材料是( )，并需对该材料进行( )处理。 21．活塞销材料一般用( )，其表面需进行( )处理。 22．连杆材料一般采用( )。

23．化工压力容器常用钢种有( )、( )和( )等。 24．汽车半轴材料一般为( )。

10.3 综合分析题

1．机械零件正确选材的基本原则是什么?

2．腐蚀失效有哪些基本类型? 3．脆性断裂形式的特征有哪些? 4．什么是弹性畸变失效?

5．图 10-1 为 W18Cr4V 钢制螺母冲头，材料和热处理都无问题，但使用中从 A 处断裂。请分析原因，并提出改进意见。

图10-1

6．一从动齿轮，用 20CrMnTi 钢制造，使用一段时间后轮齿严重磨损，如图 10-2 所 示。从齿轮 A、B、C 三点取样进行化学成分、显微组织和硬度分析，结果如下： A 点碳质量分数为 1.0%，组织为 S+ 碳化物，硬度为 3OHRC； B 点碳质量分数为 0.8%，组织为 S，硬度为 26HRC； C 点碳质量分数为 0.2%，组织为 F+S，硬度为 86HRB 。

据查，该批齿轮的制造工艺是：锻造一→正火一→机加工一→渗碳一→预冷淬火一→低温回火一→磨加工。并且与该齿轮同批加工的其他齿轮没有这种情况。试分析该齿轮失效的原因。

图 10-2 图10-3

7．一尺寸为Φ3Omm×250mm 的轴，用 30 钢制造，经高频表面淬火(水冷)和低温回火，要求摩擦部分表面硬度达 50HRC～55HRC，但使用过程中摩擦部分严重磨损。试分析失效原因，并提出解决问题的办法。

8．某工厂用 T10 钢制造钻头，给一批铸铁件打Φ10mm 的深孔，但打几个孔后钻头即很快磨损。据检验，钻头的材质、热处理、金相组织和硬度都合格。分析失效的原因，提出解决问题的方案。

9．图 10-3 是一块汽车板簧断裂后的断口形貌照片，它是什么形式的断裂? 分析造 成这种形式断裂的可能原因，并提出改进意见。

10．机床变速箱齿轮常用中碳钢或中碳合金钢制造，它的工艺路线为：

下料一→锻造一→正火一→粗加工一→调质一→精加工一→轮齿高频淬火及回火一→精磨，试分析正火处理、调质处理和高频淬火及回火的目的。 11．试说明用塑料作机床齿轮材料的优、缺点。

12．用 20CrMnTi 钢制造汽车齿轮，加工工艺路线为：

下料一→锻造一→正火一→切削加工一→渗碳、淬火及低温回火一→喷丸一→ 磨削加工，分析渗碳、淬火及低温回火处理及喷丸处理的目的。

13．高精度磨床主轴，要求变形小，表面硬度高 (>90OHV)，心部强度高，并有一定的韧性。

问应选用什么材料，采用什么工艺路线?

14．导弹发展早期，用高强度钢板焊接制造火箭发动机壳体，在地面作打压试验时， 多次发生爆裂事故(快速脆断)。壳体工作应力σt=130OMPa，探伤测得壳体中最大裂纹的半长 a =1mm(或全长为2mm)。已知裂纹的形状因子 Y= 1.4 。现有两种高强钢 A、B，它们的强度和断裂韧性为：

A 钢：σs=20OOMPa，KIC=47MPa·m1/2 B 钢：σs=16OOMPa，KIC=75MPa·m1/2

问选用哪种钢能保证火箭发动机壳体工作安全，试用计算证明。

15．试根据活塞、活塞销和活塞环的工况，分析对其用材的性能要求及目前的用材情况。 16．气门一般选用何种材料? 为什么?

17．试说明工程塑料在汽车中的应用情况。 18．举例说明橡胶在汽车中的应用。 19．举例说明陶瓷在汽车中的应用。

20．机床床身可以用哪些材料制造? 各有哪些优缺点?

21．机床变速箱由哪些零部件组成? 分别需要用哪些材料制造? 22．机床滑动轴承可以用哪些材料制造? 如何选择?

23．仪器仪表的壳体材料可以有哪些选择? 各有哪些优缺点? 24．汽轮机叶片一般选用何种材料? 为什么?

25．如何根据化工设备对耐蚀性能的不同要求，合理地选用不锈钢材料? 26．举例说明航空航天器需要选择具有哪些性能的材料?

27．下列零件及工具，由于管理上的差错造成钢材错用，问在使用过程中会出现哪些问题？ （1）把Q235钢当作45钢制成齿轮； （2）把30钢当作T13钢制成锉刀； （3）把20钢当作65钢制成弹簧。

28．将下表中所列的钢种归类（用“〇”记号表示所属类别），并举例写出各钢种适于制作零件的名称。

类别

钢号

质量

普通

优质

高级 优质

Q235 45 60Si2Mn T8 T13A W18Cr4V

低碳

含碳量 中碳

高碳

碳素钢 成分

合金钢

用途 结构钢

工具钢

适用零件举例

29．为以下零件选用合适的材料，并说明理由：垫圈、钳工用锯条、汽车油箱、窗钩、钟表发条、缝纫机针、家用菜刀、台虎钳钳口板及螺杆、自行车车架钢管、

30．有人提出用高速钢制作锉刀，用碳素工具钢制作钻木材用的Φ10mm钻头。你认为这两种刀具的选材是否合适？试说明理由。

31．零件的失效形式主要有哪几种？针对各种失效形式，在选材时应以哪种机械性能为主要依据？

32．下列要求能否达到？为什么？

（1）截面直径为Φ50mm的40Cr钢轴类零件能否获得与截面直径为Φ12.5mm试样相同的性

能指标；

（2）低碳钢不经过化学热处理，只经过淬火能否获得58～60HRC的高硬度； （3）T12A钢制刀具能否淬硬到67～70HRC。

33．对于一对摩擦副的零件，为什么两个零件的耐磨性要求一般是不同的？例如大小不同的一对传动齿轮，哪个齿轮的耐磨性应高些？为什么？

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