1、工程材料习题及答案1.什么是应力？什么是应变？ 答：应力是试样单位横截面的拉力；应变是试样在应力作用 下单位长度的伸长量。2缩颈现象：在拉伸实验中当载荷超过拉断前所承受的最 大载荷时，试样上有部分开始变细，出现了 “缩颈 ”。不是，塑性变形在产生缩颈现象前就已经发生，如果没 有出现缩颈现象也不表示没有出现塑性变形。3. 布氏硬度法和洛氏硬度法各有什么优缺点？下列材料或零 件通常采用哪种方法检查其硬度 （库存钢材、硬质合金刀头、 锻件、台虎钳钳口 ）? 答:洛氏硬度法测试简便，缺点是测量费时，且压痕较大，不 适于成品检验。布氏硬度法测试值较稳定，准确度较洛氏硬度法高。 ；迅 速，因压痕小，不损伤
2、零件，可用于成品检验。其缺点是测 得的硬度值重复性较差，需在不同部位测量数次。硬质合金刀头，台虎钳钳口用洛氏硬度法检验。 库存钢材和锻件用布氏硬度法检验。4. 金属型铸造能不能取代砂型铸造 ? 答：金属型铸造成本高，周期长，工艺要求严格，铸件易出 现浇不足、冷隔、裂纹等缺陷，易产生白口现象，所以金属 型铸造不宜生产铸铁件，而广泛应用于铜、铝合金铸件的大 批量生产，故它不能取代砂型铸造。5、为什么用金属型生产灰铸件常出现白口现象？该如何预 防和消除其白口组织？ 答：因为金属型导热快，故灰铸件中易出现白口组织。预防措施：铸型预热；合适的出型时间；采用高碳、高 硅铁水。消除白口组织的措施：利用出型时
3、铸件的自身余热及时 退火。6、 压力铸造有何优缺点？它与熔模铸造的使用范围有何不 同？答：压力铸造的优点：（1）铸件的精度高（IT11IT 13）,表 面粗糙度值低（Ra6.31.6um）,铸件不经机加工可直接使 用；（ 2）可压铸形状复杂的薄壁件、小孔、螺纹、齿轮等；（ 3）铸件在高压下快速冷却成型，晶粒层致密，力学性能高 4）在铸造行业，生产率最高。压力铸造的缺点： （ 1）设备昂贵，生产成期长，成本高； （2） 压铸高熔点合金如铜、钢、铸铁等压型寿命很低； （ 3）压型速度极快，型腔中气体很难逸出，铸件中容易产生气孔，缩 松；（ 4）不能用热处理方法提高力学性能。应用：低熔点有色金属，如
4、铝、镁、锌合金。7、什么是离心铸造？它在圆筒形或圆环形铸件生产中有哪 些优越性？成形铸件采用离心铸造有什么好处？ 答：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，这种铸造方法称为离心铸造。 优越性：（1）利用自由表面产生圆筒形成环行铸件，可以省 去型芯和浇注系统，省工，省料，降低铸件成本。 （ 2）液态 金属中气体和熔渣在离心力的作用下向铸件内腔移动而排 除，所以铸件极少有缩孔，缩松，气孔，夹渣等缺陷。 （ 3）便于制造双金属铸件成形铸件采用离心铸造可使金属液充 型能力的提高，铸件组织致密。8、下列铸件在大批量生产时，以什么铸造方法为宜？ 铝活塞：金属型铸造； 摩托车汽
5、缸体：低压铸造； 缝纫机 头：砂型铸造； 汽车喇叭 ：压力铸造； 气轮机叶片：熔 模铸造；大口径铸铁污水管：离心铸造； 汽缸套：离心铸 造； 大模数齿轮滚刀：熔模铸造； 车床床身：砂型铸造。10、 何谓塑性变形？塑性变形的实质是什么？ 答：当外力增大到使金属的内应力超过该金属的屈服点之 后，既使外力停止作用，金属的变形仍不消失，这种变形称 为塑性变形。金属塑性变形的实质是晶体内部产生滑移的结果。11、 碳钢在锻造温度范围内变形时，是否会有冷变形强化 现象？为什么？答：碳钢在锻造温度范围内变形时， 不会有冷变形强化现象。 因为碳钢的锻造温度超过了碳钢的再结晶温度，故碳钢在锻 造温 度范围内变形时
6、，产生了再结晶现象，消除了冷变形强化现象。12、铅在20C、钨在1100C时变形，各属于哪种变形？ 为什么？(铅的熔点为 327C，钨的熔点为 3380C )。答：Pb: T 再=0.4 (327+273)- 273 = - 33C V 20 C 属于热加工W: T 再=0.4 (3380+273)- 273 = 1188.2 C 1100C 属 冷加工12、 纤维组织是怎样形成的？它的存在有何利弊？答：铸锭在塑性变形时，晶粒和沿晶界分布的杂质的形状沿 变形方向被拉长，呈纤维状，这种结构称纤维组织。 纤维组织的存在使金属在性能上具有了方向性，沿纤维方向塑性 和韧性提高；垂直纤维方向塑性和韧性降
7、低。纤维组织的稳 定性很高，故在制造零件时，应使纤维沿轮廓方向分布。13、 如何提高金属的塑性？最常用的措施是什么？答：金属的塑性和金属的本质、加工条件有关。为提高金属 的塑性， 常采用的措施有 ( 1 )选用纯金属和低碳钢 (2) 使 金属组织为固溶体 ( 3)提高金属塑性变形温度 ( 4)提高塑性变形的速度 ( 5)使金属在三向受压条下变形。其中最常用的措施是提高金属塑性变形的温度。14、 为什么重要的巨型锻件必须采用自由锻造的方法制造？ 答：自由锻是利用冲击力或压力使金属在上、下两个砥铁之 间自由流动，获得所需形状和尺寸，同时保证金属零件具有较好的力学性能。15、重要的轴类锻件为什么在锻
8、造过程中安排有镦粗工序？ 答：其目的是为了击碎粗大的鱼骨状炭化物组织，同时细化 晶粒。16、如何确定分模面的位置？为什么模锻生产中不能直接锻 出通孔？答：分模面的确定原则： （1）模锻件的最大截面处，且最好 为平直面；（2）使上、下两模沿分模面的模膛轮廓一致； （ 3） 使模腔深度最浅； （4）使零件上所加敷料最少。 为了防止上、下砥铁相碰，损坏上、下砥铁，故模锻生产中不能直接 锻出通孔。17、板料冲压生产有何特点？应用范围如何？ 答：板料冲压生产的特点： （ 1）可冲出形状复杂的零件，且 废料较少； 2）冲压件的精度高，粗糙度值低，互换性好； 3）冲压件重量轻，材耗少，强度高，刚度高； 4）
9、操作工艺简单，生产率高。应用范围：主要应用于高塑性的板料金属，如低碳钢、低合 金钢及有色金属。18、翻边件的凸缘高度尺寸较大，而一次翻边实现不了时， 应采取什么措施？ 答：翻边件的凸缘高度尺寸较大，而一次翻边实现不了时， 可采用先拉深、后冲孔、再翻边的工艺来实现。19、材料的回弹现象对冲压生产有何影响？ 答：板料弯曲结束后，会略微回弹一点，使被弯曲的角度增 大。因此，在设计弯曲模时，须使模具的角度比成品角度小 一个回弹角，以保证成品件的弯曲角度准确。20、比较落料和拉深所用凹凸模结构及间隙有什么不同 ?为什么？答：落料模的凸模、凹模的间隙只是要根据所冲压的材料的 厚度和材料的性质而定；而拉伸模
10、具的凸模和凹模的间隙则 是要加两个所要拉伸材料的厚度。落料的凸凹模的刃口，因 为要将材料剪切下来，所以都是尖锐的刀口：而拉伸模的凸 模、凹模的刃口，都是圆弧的 R以便于所拉伸材料的流入。21、 焊接电弧是怎样的一种现象？电弧中各区的温度多高？ 用直流和交流电焊接效果一样吗？ 答：焊接电弧是在电极与工件之间的气体介质中长时间的放 电现象，即在局部气体介质中有大量电子流通过的导电现象，用钢焊条焊接钢材时，阳极区温度为 2600K,阴极区温度为2400K，弧柱区温度为 60008000K。用直流和交流电 焊接效果不一样。22、 何谓焊接热影响区？低碳钢焊接时热影响区分为哪些区 段？各区段对焊接接头性
11、能有何影响？减小热影响区的办 法是什么？答：焊接热影响区是指焊缝两侧金属因焊接热作用而发生组 织和性能变化的区域。 低碳钢焊接时热影响区分为：熔合 区、过热区、正火区和部分相变区。熔合区：强度、塑性和韧性下降，引起应力集中，易导致焊 缝裂纹产生。过热区：晶粒粗大，塑性、韧性下降。 正火区：金属发生重结晶，强度、塑性、韧性提高，且优于 母材。部分相变区：晶粒大小不一，力学性能比正火区稍差。 减小热影响区措施： （1）增加焊接速度 （ 2）减少焊接电流。23、产生焊接应力与变形的原因是什么？在焊接过程中和焊 接以后，焊缝区纵向受力是否一样？焊接应力是否一定要消 除？消除的方法有哪些？ 答：在焊接过
12、程中，由于焊件各部分的温度不同，冷却速度 不同，热胀冷缩和塑性变形的程度不同，因而导致内应力、 变形、裂纹的产生。焊缝区纵向受力大小和方向均不一样。焊接应力一定要消除。焊接应力消除的方法： （ 1）焊前预热 （2）焊接中采用 小能量焊接或锤击焊缝 ；（ 3）焊后去应力退火。24、焊接变形有哪些基本形式？焊前为预防和减小焊接变形 有哪些措施？答：焊接变形的基本形式： （1）纵向和横向收缩变形 2 角变 形 3 弯曲变形 4）扭曲变形 ；（ 5）波浪变形。 焊前为预防焊接变形的措施： （ 1）焊件采用对称结构或大刚 度结构；（ 2）焊缝对称分布 ；（3）采用小电流、多层焊。25、焊条药皮起什么作用
13、？为什么药皮成分中一般都有锰 铁？在其它电弧焊中，用什么取代药皮的作用？ 答：焊条药皮的作用： （ 1）引燃电弧 2）稳定电弧 3）保护 焊缝 4）焊缝中渗入合金元素。 药皮中一般都有锰铁，因为 锰能除氧、脱硫，产生熔渣，保护焊缝；降低电弧气氛和熔 渣的氧化性，使焊缝金属获得必要的合金成分。 在其它电 弧焊中，常用焊剂代替药皮。26、厚薄不同的钢板或三块薄钢板搭接是否可以进行点焊？ 点焊对工件厚度有什么要求？对铜或者铜合金板材能否进 行点焊？为什么？答：点焊主要适用于活度为 4mm 以下的薄板，冲压结构及 线材的焊接。27、试比较电阻对焊和摩擦焊的焊接过程特点有何不同？各 自的应用范围如何？答
14、： 不同点 :电阻对焊是利用电阻热使两个工件在受压条件 下在整个接触面上焊接起来的一种方法。 摩擦焊是利用工 件间摩擦产生的热量，在受压条件下焊接成型。相同点： 1）在受压条件下成型 2）端面与端面的焊接； 3）无需焊接材料； 4）焊接表面不需清洁。用，摩擦焊可以 焊接同种金属， 也可以焊接不同种金属， 工件可以等截面积， 也可不同截面积，但需要一个焊件为圆形或管形；电阻对焊 要求同种金属等截面焊接。 3）焊件大小不同，摩擦焊件直 径可以从 2mm 至 150mm ，而电阻焊件一般直径大小于 20mm 。 4）摩擦焊设备复杂，一次行投资大，电阻对焊设 备简单。28、钎焊和熔化焊的实质差别是什么
15、？钎焊的主要使用范围 有哪些？钎焊与熔化焊相比有何特点？ 答：钎焊是利用熔点比焊件低的钎料作为填充金属，加热时 钎料熔化，熔化的钎料将焊件连接起来的一种焊接方法。熔化焊是熔化的母材和焊条形成熔池，冷却后将两焊件 连接起来的焊接方法。钎焊根据所用钎料熔点不同，可分为硬钎焊和软钎焊。 硬钎焊主要用于受力较大的钢铁和铜合金构件的焊接，以及 工具、刀具的焊接；软钎焊主要用于接头强度较低、受力不 大、工作温度较低的工件，如精密仪表、电气部件、异种金 属构件等。与熔化焊相比，钎焊的特点： （1）工件受热影响小，变 形小，组织和力学性能变化小； （ 2）接头光洁，工件尺寸精 确；（3）可焊接异种金属， 不同
16、截面大小和形状的工件； （ 4） 可同时焊多条甚至上千条焊缝； （5）设备简单。不同点：（ 1）热源不同，摩擦焊利用摩擦热，电阻焊利 用电阻热 ； （ 2）对工件截面大小、形状要求不同。29、电子束焊接和激光焊接的热源是什么？焊接过程有何特 点？各自的范围是如何？电子束在非真空中是否可以进行 焊接？ 答：电子束焊接的热源来源于射向工件表面的高速电子束的 动能转化的热能，其能量密度为 106108w/cm2，比普通电弧大 1000 倍。激光焊接利用激光器产生的激光束，光能转化为热能，使金 属熔化形成焊接接头。30、下列制品该选用什么焊接方法？自行车车架 硬钎焊；钢窗 手工电弧焊；家用液化气石油罐
17、主缝 埋弧自动焊；自行车圈CO2保护焊；电子线路板 软钎焊；锅炉壳体 埋弧自动焊；钢轨对接 闪光对焊；不锈 钢储罐 Ar 保护焊。31、为防止高强度低合金结构钢焊接后产生冷裂缝，应采用 哪些措施？答：产生冷裂纹的因素： 1）焊缝及热影响区的氢含量 2）热影响区的淬硬程度 3）焊接接头内应力大小 。切削热主要由切屑、工件和刀具带走或传出，其中切屑带走的热量最 大，传向刀具的热量虽小，但前面和后面上的温度却影响着 切削过程和刀具的磨损情况，所以了解切削温度的变化规律 是十分必要的。32. 切削液的主要作用是什么 ?切削加工中常用的切削液有 哪几类 ?如何选用？ 答：切削液主要作用有四个：润滑，冷却，清洁，防锈。一般分为三大类：水溶性，全油性，全合成型，或者加 上一个，半合成型。
