一、计算题1. 有一根长1500mm的钢丝,当温度由10℃升高到60℃时,试问钢丝伸长了多少?(已知线胀系数α
l=17×10
-6/℃)
l2-l1=l1tαl=1500mm×(60℃-10℃)×17×10-6/℃=1.275mm
答铜丝伸长了1.275mm。
2. 有一根环形链条,用直径为20mm的钢条制造,此钢条的σ
s=314MPa。求该链条能承受的最大载荷是多少?
F
拉=2×98596N=197192N
答:链条能承受的最大载荷是197192N。
3. 有一直径为1×10
-2m的碳钢短试样,在拉伸试验时,当载荷增加到21980N时出现屈服现象,载荷达到36110N时产生缩颈,随后试样被拉断。其断后标距是6.15×10
-3m。求此钢的屈服点、抗拉强度、断后伸长率及断面收缩率?
(1)求屈服点
(2)求抗拉强度
(3)求伸长率
短试样:L
o=5d
o=5×1×10
-2m=5×10
-2m
L
1=6.15×10
-2m
(4)求断面收缩率
d
1=0.707×10
-2m;d
o=1×10
-2m
答:此碳钢的屈服点为280MPa;抗拉强度为460MPa;伸长率为18.7%;断面收缩率为50%。
4. 有一直径d
0=10mm、L
0=100mm的低碳钢试样,拉伸试验时测得F
s=21kN,F
b=29kN,d
1=5.65mm,L
1=138mm。求此试样的σ
s、σ
b、δ、ψ值。
(1)求A
o、A
1 (2)求σ
s、σ
b (3)求δ、ψ
答:此低碳钢σ
s为267.5MPa;σ
b为369.4MPa;δ为38%;ψ为68%。
5. 已知钢轨在20℃时长度为12.5m,当温度升高到45℃时,求此钢轨伸长量是多少?这是一种什么现象(α
l=1.18×10
-5/℃)?
因为
△l=α
ll
0t=0.0000118/℃×12.5m×(45℃-20℃)
=0.0036875m=3.69mm
答:伸长3.69mm,这是一种热膨胀现象。
6. 已知某工件的尺寸:外径为φ80mm,内径为φ50mm,长度为30mm。求该工件的有效加热厚度?
因为
所以有效厚度
答:该工件的有效厚度为15mm。
7. 已知某工件的尺寸:外径为φ130mm,内径为φ30mm,高为40mm。求该工件的有效加热厚度?
因为
所以有效厚度H=h=40mm
答:该工件的有效厚度为40mm。
8. 有一根长80mm、外径φ78mm、内径为φ60mm的圆套管,材料为45Mn2,在箱式电阻炉内加热。试求加热时间?(已知加热系数α=1.8min/mm,装炉修正系数K为1.4,其计算公式τ=αKD)。
τ=αKD=1.8min/mm×1.4×9mm=22.68min
答:这一工件淬火加热保温时间约为23min。
二、简答题1. 社会主义职业道德的核心是什么?
为人民服务是社会主义职业道德的核心。为人民服务就是一切向人民负责,一切从人民利益出发的思想观点和行为准则,因此它必然成为衡量每个行业制定具体职业道德规范的最高标准。
2. 如果遇到油槽或硝盐槽起火应分别采取何种措施扑救?
如果油槽温度过高,会引起淬火油槽失火,此时应立即打开油槽的事故排油管,将油放入集油槽中,用铁板将油槽口盖上,使火与空气隔绝而自灭。也可用二氧化碳灭火机或泡沫灭火器扑灭,但决不能用水扑救。
如遇硝盐槽失火,主要是因仪表失控、温度过高而造成的。硝盐槽失火时,只能用干砂扑灭,千万不能用泡沫灭火器或湿砂等灭火。因为水分与燃烧的硝盐接触后会爆炸,造成盐浴飞溅,十分危险。
3. 如果操作中不慎接触氨气中毒应如何处理?
氨气对呼吸系统和眼睛有强烈的刺激,易引起灼伤、肺炎、眼睛失明等伤害,接触后应立即用大量清水冲洗,再送医院治疗。如有氨气中毒者,应迅速将其抬到空旷场地,使其静卧,强迫他饮大量的水,并立即送医院。
4. 如何综合利用热处理生产中的“三废”以及如何对其进行无害化处理?
热处理“三废”主要是指生产过程中产生的废水、废气、废渣。它们的综合利用、净化回收及无害化处理是环境保护的重大技术措施。
废气的利用主要是采用高效率的换热器,回收废气余热可用于预热燃用空气及预热工件。其无害化处理方法主要有:静电除尘(如发生炉煤气炉排出废气的除尘);烟气脱硫处理;点燃法(如渗碳炉、可控气氛炉的CO燃烧);经高温裂解后排放法(如含HCN的废气高温裂解或在铂、镍触媒作用下裂解)以及有害物溶于水后排出法(如NH3溶于水后成氨水)。
废液的利用主要是各种水介质的重复使用,如感应加热装置的冷却水及淬火介质等的循环使用。其无害化处理方法有:无毒废水应经自然沉淀、过滤后排出;酸洗的废液应中和处理后排放;对于采用氰化盐渗碳后淬火的水基淬火介质和清洗液,需经硫酸亚铁处理后才可排放。
废渣的利用主要有:废盐液渣的回收利用,如钡钠混合废渣可采用热析结晶法,其方法是将废渣溶于水后,加热煮沸,使之结晶出复合盐后使用。其无害化处理方法有:焚化法、填埋法、化学法等。其中化学法是最终的处置方法。应用最普遍的化学法有酸碱中和法、氧化还原法等。
搞好“三废”治理,不仅是环保法规的强制性要求,而且也应该是我们的自觉行动。
5. 画出低碳钢拉伸曲线,并简述拉伸曲线上变形的几个阶段。
题图2是低碳钢的力-伸长曲线,纵坐标表示拉伸力F,单位是N;横坐标表示伸长量δ,单位是mm。由题图2曲线可以看出,随着拉伸力的不断增加,试样经历了以下几个变形阶段:
(1)Oe——弹性变形阶段 线段Oe是直线,说明在这一阶段试样的变形量(伸长量)与拉伸力成正比关系,如果此时卸除载荷,试样即恢复原状。这种随着载荷的存在而产生、随着载荷的去除而.消失的变形,称为弹性变形。F
e为试样能恢复到原始尺寸的最大拉伸力。
(2)es——微量塑性变形阶段 当载荷超过F
e再卸载时,试样的伸长只能部分地恢复,而保留一部分残留变形。这种不能随着载荷的去除而消失的变形,称为塑性变形。
(3)ss'——屈服阶段 当载荷增加到F
s时,图上出现平台或锯齿状,这种在载荷不增加或略有减少的情况下,试样还能继续伸长的现象,称为屈服。F
s称为屈服载荷。屈服后,材料开始出现明显的塑性变形。
(4)s'b——强化阶段 屈服阶段以后,欲使试样继续伸长,必须不断加载。随着塑性变形的增大,试样变形抗力也逐渐增加,这种现象称为形变强化(或称为加工硬化)。由于此阶段试样的变形是均匀发生的,所以此阶段又称为均匀塑性变形阶段。F
b为试样拉伸试验时的最大载荷。
(5)bz——缩颈阶段 当载荷达到最大值F
b后,试样的直径发生局部收缩,称为“缩颈”。随着试样缩颈处横截面积的减小,试样变形所需载荷也随之降低,由于此时伸长主要集中在缩颈部位,所以此阶段也称为局部塑性变形阶段。最后试样于缩颈处完全断裂。
6. 指出耐蚀性与抗氧化性的区别。
耐腐蚀性和抗氧化性都属于金属材料的化学性能,都是指金属对周围介质侵蚀的抵抗能力,只是它们的程度有所不同。
耐腐蚀性是指金属材料在常温下对大气、水蒸气、酸及碱等介质腐蚀的抵抗能力。而抗氧化性是指金属材料在高温下对周围介质中的氧与其作用而损坏的抵抗能力。
7. 按用途对塑料进行分类,并简述其应用情况。
按塑料的应用情况,可将其分为通用塑料、工程塑料和耐热塑料。
通用塑料是指产量大、用途广、价格低而受力不大的塑料产品,主要有聚乙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚丙烯、酚醛塑料等,它们广泛应用于工农业生产和日常生活中。
工程塑料是指力学性能较好、耐热、耐寒、耐蚀和电绝缘性良好的塑料,它们可以取代金属材料制造机械工件和工程构件。这类塑料主要有聚碳酸酯、聚酰胺(即尼龙)、聚甲醛、聚砜和ABs等。
耐热塑料是指在较高温度下工作的各种塑料,如聚四氟乙烯、环氧塑料和有机硅塑料等,它们均能在100~2000℃的温度下工作。
8. 橡胶的最大特性是什么?简述其用途和储存方法。
橡胶最重要的特性是高弹性。橡胶在储存过程中,要特别注意保护其弹性,氧化、光照(特别是紫外线照射)。均会促使其老化、龟裂、发黏或变脆,从而丧失其弹性。由于橡胶是具有优良的拉伸性能和储能性能,以及优良的耐磨性、隔声性和绝缘性的高分子材料,所以它广泛用于机械制造中的密封件、减振件、传动件、轮胎和电线的绝缘皮等。
9. 简述陶瓷的特点。
陶瓷性能的共同特点是硬度高、抗压强度大、耐高温、耐磨损及抗氧化性能好。但也存在着脆性大,没有延展性,经不起碰撞和急冷急热等缺点。
10. 什么是复合材料?它有何特点?
复合材料是由两种或多种固体材料(不同的非金属材料、非金属材料与金属材料、不同的金属材料)复合而成。复合材料与金属和其他固体材料相比,具有比强度和比模量高、抗疲劳强度高、减振性好、耐高温能力强、断裂安全性好、化学稳定性好、减磨性好和电绝缘性好等特点。
11. 热传递的基本方式有哪些?以工件在热处理炉中的加热为例说明传热的一般规律。
热传递的基本方式有三种:传导、对流和辐射。实际上这三种传热方式并非单独存在,热量从某一物体传至另一物体往往是这三种基本传热方式的不同组合,但不论其组合方式如何,温度差的存在是产生传热过程的先决条件。例如,工件在热处理炉中加热时,一般是工件表面通过辐射或对流传热的方式从加热设备中取得热量,同时工件表面又以传导传热方式将热量传给其心部。所以,热处理炉中的传热,每种基本传热方式并非单独存在,而往往总是三种传热方式同时并存的综合传热。
12. 解释下列各对名词的意义:晶体与非晶体;晶格与晶胞;晶粒与晶界;单晶体与多晶体。
自然界中的固态物质,按其原子的聚集状态可分为两大类:晶体与非晶体。在物质内部,凡原子呈无序堆积状况的,称为非晶体。例如普通玻璃、松香、树脂等,均属于非晶体。相反,凡原子呈有序、有规则排列的物质,称为晶体。
表示原子在晶体中排列方式的空间格架,称为结晶格子或结晶点阵,简称为晶格或点阵。由于晶体中的原子排列具有周期重复性,因此可从晶格中选取一个最具有代表性的最小几何单元来说明晶体中的原子排列规律和特点,这个最小的能反映晶格原子排列特征的单元,称为晶胞。
外形不规则而内部原子排列规则的小晶体,称为晶粒。由于每个晶粒的位向不同,使它们相遇时不能合为一体,这些晶粒与晶粒之间的分界面,称为晶界。
结晶后只有一个晶粒的晶体,称为单晶体。如果结晶后的晶体是由许多位向不同的晶粒组成的,则称为多晶体。
13. 简述纯金属的结晶过程。
当液态金属冷却到结晶温度以下时,液态金属中首先形成晶核,并以此为中心吸引周围的原子,按一定的几何形状进行有规则的排列,使其不断长大,同时还会有新的晶核产生和长大,直到液体金属全部结晶为晶体为止。
14. 为什么要细化晶粒?生产上常用哪些方法细化晶粒?
金属的晶粒大小对金属的力学性能有重要的影响。通常在室温下,细晶粒金属具有较高的强度和韧性。所以,为了提高金属的力学性能.必须控制金属结晶后的晶粒大小。常用的细化晶粒方法有以下三种:
(1)增加过冷度金属的形核率Ⅳ和长大速度v均随过冷度的增大而增大,但两者增大的速率并不相同,在很大范围内形核率比晶核长大速度增大更快,因此,增加过冷度能使晶粒细化。这种方法只适用于中、小型铸件,对于大型铸件则需要用其他方法使晶粒细化。
(2)变质处理在浇注前向液态金属中加入一些细小的形核剂(又称变质剂或孕育剂),使它分散在金属液中作为人工晶核,可使晶粒显著增加,或者降低晶核的长大速度,这种细化晶粒的方法称为变质处理。在钢中加入钛、硼、铝等,在铸铁中加入硅铁、硅钙等,均能起到细化晶粒的作用。
(3)振动处理在结晶时,对金属液加以机械振动、超声波振动和电磁振动等,可使生长中的枝晶破碎,从而提供更多的结晶核心,从而可达到细化晶粒的目的。
15. 什么是同素异构转变?它有何特点?
金属在固态下,随着温度的改变,由一种晶格转变为另一种晶格的现象,称为同素异构转变。同素异构转变除了具备结晶的特点外,由于其属于固态相变,又具有其本身的特点,例如同素异构转变时,新晶格的晶核优先在原来晶粒的晶界处形核;转变需要较大的过冷度;晶格的变化伴随着金属体积的变化,转变时会产生较大的内应力。
16. 简述下列名词的概念及区别:合金、组元、相及组织。
一种金属元素与其他金属元素或非金属元素,通过熔炼或其他方法结合而成的具有金属特性的物质,称为合金。组成合金的独立的最基本的物质,称为组元,简称元。合金中具有同一成分、同一聚集状态,并能以界面相互分开的各个均匀组成部分,称为相。组织则是指用金相观察方法,在金属及合金内部看到的涉及晶体或晶粒的大小、方向、形状、排列状况等组成关系的构造情况,也可以说是人们观察到的(包括用肉眼直接观察或借助于仪器观察)合金的特征与形貌。
17. 选择热处理用盐浴用盐的原则是什么?
选择热处理用盐并确定其配方,应符合下列原则:
1)杂质含量较少,纯度较高,以减少对工件表面的腐蚀和氧化脱碳。
2)吸湿性小,否则易潮解变质或腐蚀工件。
3)工作温度下粘度小,具有良好的流动性,以减少粘附在工件表面所带出的盐的损耗。
4)易溶于水,使处理过的工件表面粘附的盐能在清洗时除去。
5)熔点适当,保证在工作温度下既有良好的流动性,使整个浴温均匀,加热迅速良好,又具有挥发少,减轻对车间空气的污染。
6)供应充足、方便,价格便宜,经济适用。