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江南大学现代远程教育提前考试大作业学习中心：无锡市现代远程教育中心（雪浪）课程名称：《课程综合实验（本科段）》题目：一、刀具、切削力实验简答题1、刀具几何角度的参考系有哪些？2、金属切削加工有哪几种切削运动？3、车刀的前角和后角是这样形成的，规定在哪个平面测量，车刀切削刃上各点的前角和后角是否相同，为什么？4、切削力的来源？影响切削力的主要因素是什么？5、切削力实验的检测原理是什么，该实验使用的传感器是什么？二、热处理及金相实验简答题1.热处理工艺中淬火温度是如何确定的？2.试述金相样品的制备过程3.试述不同的回火温度（高温，中温，低温）对材料硬度的影响是怎样的？4.试描述珠光体组织的形态特征？5．根据所观察组织，说明亚共析钢，共析钢及过共析钢的含碳量及其室温组织？专业：机械工程及自动化批次、层次：201303业余专升本学生姓名：王翔学号：913333755身份证号码：321088198911217337提交时间：2014.10.26考试科目:《课程综合实验（本科段）》一、刀具、切削力实验简答题1、刀具几何角度的参考系有哪些？答：“为确定刀具切削部分各表面和切削刃的空间位置，需要建立平面参考系，以组成坐标系的基准。参考系可分为刀具静止参考系和刀具工作参考系。1）刀具静止参考系在设计、制造、刃磨和测量时，用于定义刀具几何参数的参考系称为刀具静止参考系或标注角度参考系。在该参考系中定义的角度称为刀具的标注角度。静止参考系中最常用的刀具标注角度参考系是正交平面参考系，其他参考系有法平面参考系、假定工作平面参考系等。２）刀具的工作参考系以刀具切削时的合成切削运动方向为依据，建立工作基准坐标平面志组成的坐标系，称为刀具工作角度坐标系。工作基准坐标平面包括工作基面和工作切削平面。a.基面Pr通过主切削刃上选定点，垂直于该点切削速度方向的平面。b.切削平面Ps通过主切削刃上选定点，与主切削刃相切，且垂直于该点基面的平面。c.正交平面Po通过主切削刃上选定点，垂直于基面和切削平面的平面。2、金属切削加工有哪几种切削运动？切削运动可分为主运动和进给运动答：“切削运动分为主运动和进给运动。1.主运动：是指机床或人力提供的主要运动，它是把工件上多余金属层切下来的基本运动，是切下切屑最基本的运动。在切削运动中，主运动的速度最高，消耗的功率也最大。2.进给运动：是指由机床或人力提供的运动，使金属层不断投入切削，从而加工出完整表面所需的运动。由于金属切削加工方式的不同，这两种运动的表现形式也不相同。切削加工有以下几种运动形式。车削，铣削，钻削，刨削，外圆磨削，平面磨削等等。3、车刀的前角和后角是这样形成的，规定在哪个平面测量，车刀切削刃上各点的前角和后角是否相同，为什么？答：“在正交平面内测量的前刀面与基面间的夹角叫做前角。刀具前刀面在基面之下时为正前角，前刀面在基面之上时为负角。在正交平面内测量的主后刀面与切削平面间的夹角叫做后角。后角一般为正值。不相同，过切削刃上选定点的实际切削速度是合成切削速度Ve,而不是主运动速度Vc刀刃上选定点相对于工件表面的运动轨迹是螺旋线，这时基面Pr和切削平面Ps就会在空间偏转一定角度u，从而使刀具的工作前角Yoe增大，工作后角Aoe减小。4、切削力的来源？影响切削力的主要因素是什么？答：“切削力主要来源于以下两方面（1）切削层金属，切屑和工件表面层金属的弹性，塑性变形所产生的抗力。（2）刀具与切屑，工件表面间的摩擦阻力。切削力来源于工件材料的弹塑性变形及刀具与切屑，工件表面的摩擦，因此凡是影响切削过程中材料的变形及摩擦的因素都影响切削力。影响切削力的主要因素是工件材料，切削用量，刀具的几何参数，还有其他因素。5、切削力实验的检测原理是什么，该实验使用的传感器是什么？答：“用测力仪测量切削力多采用电阻应变片式测力仪和压电式测力仪。采用单片机微机进行切削力数据采集和处理。压电式测力仪是利用某些材料的压电效应测量切削力的大小。在受压时，压电材料的表面将产生电荷，电荷的多少与所施加的压力成正比而与压电晶体的大小无关。用电荷转换器将电荷数转换成相应的电压参数，经标定后就可测出力的大小。二、热处理及金相实验简答题5.热处理工艺中淬火温度是如何确定的？答：“淬火加热温度的选择应以得到均匀细小的奥氏体晶粒为原则，以便淬火后得到细小的马氏体组织。淬火温度主要根据刚的临界点确定。碳钢的淬火温度可根据Fe-Fe3C相图来确定亚共析钢：通常加热至Ac3以上30～50℃。亚共析刚淬火温度加热温度若在Ac1～Ac3之间，淬火组织中除马氏体外，还保留一部分铁素体，使刚的硬度和强度降低。但淬火温度亦不能超过Ac3过高，以防止奥氏体晶粒粗化，淬火后获得粗大的马氏体。共析刚，过共析刚加热至Ac1以上30～50℃。是为了得到细小的奥氏体晶粒和保留少量渗碳体质点，淬火后得到隐晶马氏体和其上均匀分布的粒状碳化物，从而不但可使刚具有更高的强度，硬度和耐磨性，而且也具有较好的韧性。如果过共析刚淬火加热温度超过Accm,碳化物将全部溶入奥氏体中，使奥氏体中的含碳量增加，降低钢的Ms和Mf点，淬火后残留奥氏体量增多，会降低刚的硬度和耐磨性。淬火温度过高，奥氏体晶粒粗化，含碳量又高，淬火后易得到含有显微裂纹的粗片状马氏体，使钢的脆性增大。对于低合金钢，淬火温度亦应根据临界点Ac1或Ac3确定，考虑合金元素的作用，为了加速奥氏体化，淬火温度可偏高些，一般为Ac1或Ac3以上50～100℃。6.试述金相样品的制备过程答：“取样、镶嵌、粗磨、细磨、抛光和腐蚀。分别叙述如下：1．取样（1）选取原则应根据研究目的选取有代表性的部位和磨面，例如，在研究铸件组织时，由于偏析现象的存在，必须从表层到中心，同时取样观察，而对于轧制及锻造材料则应同时截取横向和纵向试样，以便分析表层的缺陷和非金属夹杂物的分布情况，对于一般的热处理零件，可取任一截面。（2）取样尺寸截取的试样尺寸，通常直径为12—15mm，高度和边长为12—15mm的圆柱形和方形，原则以便于手握为宜。（3）截取方法视材料性质而定，软的可用手锯或锯床切割，硬而脆的可用锤击，极硬的可用砂轮片或电脉冲切割。无论采取哪种方法，都不能使样品的温度过于升高而使组织变化。备注：常用取样设备全自动金相切割机QG-100Z、金相切割机Q-22．镶嵌当试样的尺寸太小或形状不规则时，如细小的金属丝、片、小块状或要进行边缘观察时，可将其镶嵌或夹持。3．粗磨取好样后，为了获得一个平整的表面，同时去掉取样时有组织变化的部分，在不影响观察的前提下，可将棱角磨平，并将观察面磨平，一定要将切割时的变形层磨掉。一般的钢铁材料常在砂轮机上磨制，压力不要过大，同时用水冷却，操作时要当心，防止手指等损伤。而较软的材料可用挫刀磨平。砂轮的选择，磨料粒度为40、46、54、60等号，数值越大越细，材料为白刚玉，棕刚玉、绿碳化硅、黑碳化硅等，代号分别为GB、GZ、GC、TH、或WA、A、TL、C，尺寸一般为外径×厚度×孔径=250×25×32，表面平整后，将样品及手用水冲洗干净。4．细磨以消除粗磨存在的磨痕，获得更为平整光滑的磨面，是在一套粒度不同的金相砂纸上由粗到细依次进行磨制，砂纸号数一般为120、280、01、03、05、或120、280、02、04、06号，粒度由粗到细。5．抛光目的是消除细磨留下的磨痕，获得光亮无痕的镜面。方法有机械抛光、电解抛光、化学抛光和复合抛光等，最常用的是机械抛光。6．腐蚀（浸蚀）经过抛光的样品，在显微镜下观察时，除非金属夹杂物、石墨、裂纹及磨痕等能看到外，只能看到光亮的磨面。要看到组织必须进行腐蚀。腐蚀的方法有多种，如化学腐蚀、电解腐蚀、恒电位腐蚀等，最常用的是化学腐蚀法。7.试述不同的回火温度（高温，中温，低温）对材料硬度的影响是怎样的？答：“1高温回火温度约为500～650℃，回火组织委回火索式体。习惯上将淬火后和随后的高温回火相结合的热处理工艺称为调质处理。经调质处理后，钢具有优良的综合力学性能。因此，高温回火主要适用于中碳结构钢或低合金结构钢制作的重要机器零件。2中温回火温度一般在350～500℃之间，回火组织主要为回火托氏体。中温回火后工件的淬火应力基本消失。因此钢具有高的弹性极限，较高的强度和硬度，良好的塑性和韧性。故中温回火主要用于各种弹簧零件及热锻模具。3低温回火温度约为150～250℃，回火组织主要为回火马氏体。和淬火马氏体相比，回火马氏体既保持了钢的高硬度，高强度和良好的耐磨性，又适当提高了韧性。因此低温回火特别适用于刀具，量具，滚动轴承，渗碳件及高频表面淬火工件。低温回火钢大部分是淬火高碳钢和高碳合金钢，经淬火并低温回火后得到隐晶回火马氏体和均匀细小的粒状碳化物组织，具有很高的硬度和耐磨性，同时显著降低了钢的淬火应力和脆性。对于淬火获得低碳马氏体的钢，经低温回火后可减少内应力，并进一步提高钢的强度和塑性，保持优良的综合力学性能。8.试描述珠光体组织的形态特征？答：“根据奥氏体温度和奥氏体化程度不同，过冷奥氏体可以形成片状珠光体和粒状珠光体两种组织形态。前者渗碳体呈片状，后者呈粒状。1、片状珠光体――是由片层相间的铁素体和渗碳体片组成。片状珠光体是由一层铁素体与一层渗碳体交替紧密堆叠而成的。在片状珠光体组织中，一对铁素体片和渗碳体片的总厚度称为“珠光体片层间距”是用来衡量珠光体组织粗细程度的一个主要指标。根据珠光体片间距大小不同，可将珠光体分为三种。*珠光体*索氏体*托氏体2、粒状珠光体粒状珠光体组织是渗碳体呈颗粒状分布在连续的铁素体基体中。粒状珠光体组织既可由过冷奥氏体直接分解而成，也可以由片状珠光体球化而成，还可以由淬火组织回火形成。在硬度相同的条件下，粒状珠光体比片状珠光体具有良好的拉伸性能。因此，许多重要的机器零件都要通过热处理获得碳化物呈颗粒状的回火索氏体组织。同时，粒状珠光体还具有较好的切削加工性能、冷成型性能及淬火工艺性能。5．根据所观察组织，说明亚共析钢，共析钢及过共析钢的含碳量及其室温组织？答：“1.亚共析钢的含碳量为Wc=0.0218%～0.77%。亚共析钢的室温组织均由铁素体和珠光体组成。钢中含碳量越高，则组织中的珠光体量越多。2.共析钢的含碳量为Wc=0.77%时，珠光体的含量增加到100%。珠光体在光镜下呈指纹状。珠光体中的渗碳体称共析渗碳体。S点以下，共析F中析出三次渗碳体，与共析渗碳体结合不易分辨。室温组织为P。3.过共析钢的含碳量为Wc=0.77%～2.11%。过共析刚的室温平衡组织为珠光体和二次渗碳体。在过共析钢中，二次渗碳体的数量随钢中含碳量的增加而增加，当含碳量较多时，除了沿奥氏体晶界呈网状分布外，还在晶内呈针状分布。当含碳量Wc达到2.11%时，二次渗碳体的数量达到最大值。随着含碳量的增加，钢的硬度随着上升，从而塑性，韧性会随着下降。