第一章金属液态成形
1.
①液态合金的充型能力是指熔融合金充满型腔，获得轮廓清晰、形状完整的优质铸件的能力。
②流动性好，熔融合金充填铸型的能力强，易于获得尺寸准确、外形完整的铸件。流动性不好，则充型能力差，铸件容易产生冷隔、气孔等缺陷。
③成分不同的合金具有不同的结晶特性，共晶成分合金的流动性最好，纯金属次之，最后是固溶体合金。
④相比于铸钢，铸铁更接近更接近共晶成分，结晶温度区间较小，因而流动性较好。
2.浇铸温度过高会使合金的收缩量增加，吸气增多，氧化严重，反而是铸件容易产生缩孔、缩松、粘砂、夹杂等缺陷。
3.缩孔和缩松的存在会减小铸件的有效承载面积，并会引起应力集中，导致铸件的力学性能下降。
缩孔大而集中，更容易被发现，可以通过一定的工艺将其移出铸件体外，缩松小而分散，在铸件中或多或少都存在着，对于一般铸件来说，往往不把它作为一种缺陷来看，只有要求铸件的气密性高的时候才会防止。
4 液态合金充满型腔后，在冷却凝固过程中，若液态收缩和凝固收缩缩减的体积得不到补足，便会在铸件的最后凝固部位形成一些空洞，大而集中的空洞成为缩孔，小而分散的空洞称为缩松。
浇不足是沙型没有全部充满。冷隔是铸造后的工件稍受一定力后就出现裂纹或断裂，在断口出现氧化夹杂物，或者没有融合到一起。
出气口目的是在浇铸的过程中使型腔内的气体排出，防止铸件产生气孔，也便于观察浇铸情况。而冒口是为避免铸件出现缺陷而附加在铸件上方或侧面的补充部分。
逐层凝固过程中其断面上固相和液相由一条界线清楚地分开。定向凝固中熔融合金沿着与热流相反的方向按照要求的结晶取向进行凝固。
5.定向凝固原则是在铸件可能出现缩孔的厚大部位安放冒口，并同时采用其他工艺措施，使铸件上远离冒口的部位到冒口之间建立一个逐渐递增的温度梯度，从而实现由远离冒口的部位像冒口方向顺序地凝固。
铸件相邻各部位或铸件各处凝固开始及结束的时间相同或相近，甚至是同时完成凝固过程，无先后的差异及明显的方向性，称作同时凝固。
定向凝固主要用于体收缩大的合金，如铸钢、球墨铸铁等。同时凝固适用于凝固收缩小的合金，以及壁厚均匀、合金结晶温度范围广，但对致密性要求不高的铸件。
6. 不均匀冷却使铸件的缓冷处受拉，快冷处受压。零件向下弯曲。
10. 铸件的结构斜度指的是与分型面垂直的非加工面的结构斜度，以便于起模和提高铸件精度。
结构斜度是零件原始设计的结构；拔模斜度是为了造型拔模（起模）方便，而在铸件上设计的斜度。
无法起模，结构可改为下图所示;
1.12 无法起模，可将凸台延伸至分型面
1.13 结构圆角可减少热节，缓解应力集中。
分型面的圆角不合理，应该为直角。
1.14 a 方案存在较大的水平面，不利于浇铸，左上角的结构距离太近，不利于铸造。
b 方案有较好的结构斜度，利于浇铸，但存在锐角连接，可能会产生热节等缺陷，但其方向不影响液体流动。
综合比较，b较好
1.15 加工困难是因为外形结构存在凹面，起模困难，断腿是因为直角连接处存在应力集中。
可将直角改为圆角，适当增加壁厚。根据结构需要，可将内凹弧面改为平面或者其他利于铸造的结构。
1.16
a : 铸造需要型芯。
可改为工字型结构
b : 铸造时，型芯无法固定。
开设工艺孔，增加型芯头。
c : 结构过于复杂。可将口开成与内壁宽度相同，平滑连接，减少型芯数量。圆弧外的凸起，无法起模，可以将分型面转换到与凸起物垂直的面上。
d ：缺少圆角，且中间部分太厚，容易产生缩孔等缺陷。
过渡处倒圆角，尤其是半径转换的地方。在不改变结构的情况下，可以从底部加一块型芯，既可以避免过厚，又可以减少重量。
1.18 熔模铸造又称失蜡铸造，是利用蜡来制作外壳，形成模具，浇铸成型的铸造方法。
①制造蜡模，将糊状蜡料压入金属模具，冷凝后取出。
②制造型壳，在蜡模组表面涂上涂料，然后硬化，重复多次，形成耐火坚硬型壳。
③脱蜡，将蜡模浸入热水中，融化蜡料
④型壳焙烧，将型壳放入800-950度加热炉中保温，去除残余蜡和水分
⑤浇注，趁热浇入合金液，凝固冷却。
⑥脱壳和清理，人工或机械去除型壳，切除冒口。
1.19
①有较高的尺寸精度和较小的表面粗糙度，机械加工余量小。
②导热性好，冷却速度快，铸件的晶粒细小，力学性能好。
③可实现一型多铸，提高劳动生产率，节约造型材料，减轻环境污染。
金属型因不透气且无退让性，铸件容易产生冷隔冷缺陷，加上金属型无溃散性，因此不宜铸造形状复杂、薄壁、大型铸件。制造成本高，周期长，不宜单件小批生产，受金属型材料熔点的限制，不宜生产高熔点合金铸件。而砂型铸造尽管精度低，但适用范围广，成本低，因此金属型不能取而代之。
1.22 离心铸造时将熔融金属浇入旋转的铸型中，在离心力的作用下充填铸型并凝固成形的一种铸造方法。
不用型芯即可铸造出圆筒件，省去了浇铸系统的冒口；金属由表向内定向凝固，改善了补缩条件；离心力的作用提高了金属液的充型能力；便于制造双金属铸件。
1.26
1.28 可锻铸铁的碳、硅含量低，流动性差，而且冷却速度快，故适宜铸造薄壁小型铸件，铸造厚壁大铸件，可能会产生浇不到等缺陷。
1.29 不正确，不同壁厚的灰铸铁的力学性能不一样，壁厚为5mm的抗拉强度σb≥175mpa, 满足条件，而其余的两个不满足。
第二章金属塑性成形
2-1 什么是最小阻力定律？为什么闭式滚挤或拔长模膛可以提高滚挤或拔长效率？
答：最小阻力定律是指金属在塑性变形过程中，如果金属质点有向几个方向移动的可能时，则金属各质点将向阻力最小的方向移动。因为闭式的模膛使得材料发生塑性变形时，朝着填满型腔方向的阻力唯一最小（开式的可能朝几个方向的阻力都最小），因此效率要相对高一些。
2-2 纤维组织是怎样形成的？它的存在有何利弊？
答：金属铸锭组织中存在着偏析夹渣物、第二相等，在热塑性变形时，随金属晶粒的变形方向或延伸呈条状、线状或破碎呈链状分布，金属再结晶后也不会改变，仍然保留下来，呈宏观“流线”状。纤维组织使得金属的力学性能呈现出方向性，沿着纤维方向抗拉抗压强度增大，垂直于纤维方向的抗拉抗压强度减弱。
2-3 何为“过热”？何为“过烧”？它们分别会对锻件产生什么影响？
答：金属塑性成形过程中，如果加热温度过高，导致金属的晶粒急剧增大，这种现象称为“过热”；如果温度过高接近熔点时，晶界发生氧化或者局部融化的现象称为“过烧”。过热会导致金属塑性减小，塑性成形能力下降；过烧会导致金属的塑性变形能力完全消失。
2-4 判断以下说法是否正确？为什么？
（1）金属的塑性越好，变形抗力越大，金属可锻性越好。
错误；塑性越好，变形抗力越小，可锻性越好。
（2）为了提高钢材的塑性变形能力，可以采用降低变形速度或在三相压应力下变形等工艺。
错误；当变形速度低于临界值时，降低变形速度可以提高材料塑性变形能力，但当变形速度高于临界值时，降低变形速度降低了材料的塑性变形能力。
（3）为了消除锻件中的纤维组织，可以采用热处理的方式实现。
错误；只能通过塑性变形改变纤维的方向和分布。
2-5 求将75mm长的圆钢拔长到165mm的锻造比，以及将直径50mm、高120mm的圆钢锻到60mm高的锻造比。能将直径为50mm、高180mm的圆钢镦粗到60mm高吗？为什么？
答：s0H0=s1H1Y锻=s0/s1=H1/H0=165/75=2.2;Y锻=120/60=2；不能，因为整体镦粗用圆形截面坯料的高度和直径比不大于2.5~3，此处的高径比为3.6。
2-8 带头部的轴类零件，在单件小批量生产条件下，若法兰头直径D较小，杆长L较大时，应如何锻造？D较大，L较小时，又应如何锻造？
答：自由锻。D较小，L较大时，先将棒料拔长，然后局部镦粗，锻出头部；D较大，L较小时，先镦粗，然后锻轴杆。
2-9 答：a)不适合，结构复杂且有肋板；b)不适合，有圆柱面与平面相交形成空间曲线，修改见图2-15（b）；c)不适合，有梯型槽，去除梯型槽后可用于自由锻。
2-11 模锻时，如何合理确定分模面的位置？
答：1、首先保证模锻件能从模膛中顺利取出2、分模面尽量选在能使模膛深度最浅的位置3、尽量使上下两模沿分模面的模膛轮廓一致4、尽量采用平面，并使上下模膛深度基本一致5、是模锻件上的敷料最少，锻件形状尽可能与零件形状一致。
2-12 模锻与自由锻有何区别？
答：1、模锻需要模具及锻压设备，投资较大，生产效率高，适合批量生产。自由锻设备简单，但是生产效率低，适合单件小批量生产2、模锻能锻造形状复杂的锻件，尺寸较为精确，并可使金属流线分布更为合理，力学性能较高。减少切削加工工作量。自由锻尺寸精度低，加工余量大，耗材多3、模锻操作简单、劳动强度低。对工人技术水平要求不高，易于实现机制化、自动化。自由锻劳动强度大，对工人技术水平要求较高
2-14 修改见书图2-35
2-15 分模面均为对称面
2-17 间隙对冲裁件断面质量有何影响？间隙过大或过小会对冲裁产生什么影响？
答：凸凹模间隙会严重影响冲裁件的断口质量，间隙合适时，板料内形成的上、下裂纹重合一线，断裂带和毛刺均较小；间隙过大时，板料中拉应力增大，裂纹提前形成，板料内形成的上下裂纹向内错开，断口断裂带和毛刺均较大；间隙过小时，凸凹模受到板料的挤压作用大，摩擦加大，板料内形成的上、下裂纹向外错开，断口形成二节光面，在两节光面间夹有裂纹。除此之外，凸凹模间隙还影响模具守门、冲裁力和冲裁件尺寸精度。
2-18 a)孔径过大，孔壁过薄，不易冲裁，增大壁厚，减小孔径b)将直角部分改为圆角，壁厚增大c）弯曲半径小于最小弯曲半径，应减小壁厚d)底边过短，不易弯曲，将底边改为20mm e)将凸台部分延长与基体相同，另外在过渡部分倒圆角f)增大冲孔部位与侧壁的距离，将R4增大。
2-21 冲孔，落料，拉
2-22 冲孔落料弯曲
2-23 不能；t/D0=1.43% D1=D0*m1=52.5~66.15>25 所以不能一次拉深。
d2=39.375~50.274, d3=30.712~39.716,d4=24.57~32.17,d5=20.15~27;
所以至少需要4次拉深。
2-24 试说明挤压、拉拔、滚扎、旋压、精密模锻的成形工艺与应用特点。
答：1、挤压：挤压是对挤压模具中的金属锭坯施加强大的压力作用，使其发生塑性变形从挤压模具的模口中流出，或充满凸、凹模型腔，而获得所需要形状与尺寸制品的塑性成形方法。可加工某些塑性较差的材料，改善组织和性能。可生产断面及其复杂或具有深孔、薄壁以及变断面的零件，并且挤压件精度较高，表面粗糙度小，生产效率高。
2、拉拔：在拉力作用下，迫使金属坯料通过拉拔模孔，以获得相应形状与尺寸制品的塑性加工方法，称为拉拔。拉拔制品表面粗糙度小，生产设备简单，维护方便，金属的塑性不能充分发挥，适合连续高速生产断面较小的长制品。
3、滚扎：金属坯料在旋转轧辊的作用下产生连续塑性变形，从而获得所要求截面形状并改变其性能的加工方法，称为轧辊。生产效率高，但是投资较大，而且工作环境较差，对轧辊有较高的要求。
4、旋压：旋压是利用旋压机是毛坯和模具以一定的速度共同旋转，并在滚轮的作用下，是毛坯在于滚轮接触的部位产生局部塑性变形，由于滚轮的进给运动和毛坯的旋转运动，使局部的塑性变形逐步扩展到毛坯的全部所需表面，从而获得所需形状和尺寸零件的加工方法。所需成形工艺力小，施压工具简单，费用低，可用来加工某些形状比较复杂的零件，并且尺寸精度高，表面粗糙度小，但是，只适合加工轴对称的回转件。
5、精密模锻：在模锻设备上锻造出形状复杂、高精度锻件的模锻工艺。常用与成批生产形状复杂、使用性能高的短轴线回转体零件和某些难以用机械加工方法制造的零件。加工时余量小，生产的零件精度高。对设备要求较高。
2-25 什么是超塑性？试说明超塑性成形的工艺特点。有何主要应用？
答：超塑性成形指金属或合金在低的变形速率（ε=10-2~10-4/s）、一定的变形温度（约为熔点绝对温度的一半）和均匀的细晶粒度（晶粒平均直径为0.2~5μm）条件下，伸长率δ超过100%的塑性成形。特点：大延伸、无缩颈、小应力、易成形。常用于金属材料的压力加工成形，例如超塑性模锻和挤压、超塑性冲压成形、超塑性气压成形。
第三章连接成形
1. 当电弧中有空气侵入时，液态金属会发生强烈的氧化和氮化反应，空气间的水分以及工件表面的油、锈、水在高温下分解出的氢原子会融入到液态金属中，导致接头塑性和韧度降低，甚至产生裂纹。
可以采用以下措施：
①在焊接过程中，对融化金属进行机械保护，使之与空气隔开。
②对焊接熔池进行冶金处理，主要通过在焊接材料中加入一定的脱氧剂和一定的合金元素，在焊接过程中排除Feo，同时补偿合金元素的烧损。
4.不能，电弧焊需要电离两极间的气体介质才能形成电弧，在真空中无法实现。
6.采用直流弧焊机进行电弧焊时，有两种极性接法：当工件接阳极，焊条接阴极时，称为直流正接，此时工件受热较大，适合焊接厚大件。当工件接阴极，焊条接阳极时，称为反接，此时受热较小，适合焊接薄小工件。交流时，不存在正反接情况。
7.焊接变形的基本形式包括：收缩变形，角变形，弯曲变形、扭曲变形、波浪变形
预防措施：焊前预热。选择合理的焊接顺序：尽量使焊缝能自由收缩，减少焊接应力；对称焊缝采用分散对称工艺。加热减应区。反变形法。刚性固定法。
矫正措施：机械矫正变形，利用机械力，产生塑性变形来矫正焊接变形。
火焰矫正变形，利用金属局部受热后的冷却来抵消已经发生的焊接变形。
8.焊接应力和变形是同时存在的，焊接结构中不会只有应力或只有变形。焊接结构内部的拉应力和压应力总是保持平衡的，当平衡被破坏时（如车削加工），结构内部的应力会重新分布，变形也会变化。为避免这类变形，应在焊接时采用预防和减小焊接应力和变形的工艺措施，如焊前预热。选择合理的焊接顺序等，在焊接后还可以采用消除焊接应力和矫正焊接变形的方法如锤击焊缝、机械矫正变形等。9.b方案较为合理。
a方案中，2、3、4 焊缝的横向和纵向收缩都会受阻，焊接应力较大。
10.
①可采用焊条电弧焊、埋弧焊、气体保护焊和电阻焊等。采用电弧焊时，焊前进行预热，焊后进行去应力退火以消除焊接应力。可以用双Y型破口上下两面进行焊接。
②可采用焊条电弧焊。焊前进行预热以减小焊接应力。采用细焊条、小电流、开破口、多层焊，以减小含碳较高的母材金属的融入量，还可采用焊后缓冷，焊后热处理等工艺措施防止裂纹的产生。
③可采用焊条电弧焊、氩弧焊，也可以采用埋弧焊。为防止晶间腐蚀和热裂，应按母材金属类型与之配套的含碳、硅、硫、磷很低的不锈钢焊条或焊丝。采用小电流、短弧、焊条不摆动、快速焊等工艺，接触腐蚀介质的工作面应最后焊等措施，杜宇耐蚀性要求较高的重要结构，焊后要进行高温固溶处理。
④可以采用缝焊，用一对连续转动、断续通电的滚轮电极，滚轮压紧并带动搭接的被焊工件前进，所需焊接电流较大。
11.
①热焊法，采用焊条电弧焊，采用铸铁焊芯的铸铁焊条Z248或者钢芯石墨化的铸铁焊条Z208.
②冷焊法，采用焊条电弧焊，焊条采用钢芯铸铁焊条或者铸铁芯铸铁焊条如。
③冷焊法，用焊条电弧焊进行补焊，可采用采用钢芯铸铁焊条或者铸铁芯铸铁焊条。
12.
①埋弧自动焊
②焊条电弧焊
③对焊
④摩擦焊
⑤对焊
⑥焊条电弧焊
⑦CO2 气体保护焊
6.a: 不满足，中间部分焊条无法伸入，且焊缝应远离机械加工面。
b：不满足，焊缝分布过于密集，还有竖直方向的焊缝
c ：不满足，焊点不对称，且上边的焊点不利于焊条的深入
d：不满足，不利于保护气体的作用
e: 不满足，焊缝分布在应力集中部位
14.
a 可行
b 不利于电极的伸入
c 不易于电极的伸入
d 不利于电极的伸入
e 不利于电极的伸入
f 不利于电极的伸入
g 可行
h 不利于电极的什么
i 可行
15.a：不合理，中间的竖直的焊缝不易成型，且导致了焊缝的密集重合。在设计时应该将中间板材设计为一体。
b: 不合理，焊缝处于应力集中处，且应远离机械加工面,且会造成较大应力。
可以把底部设计为带有过渡区的零件，然后再通过焊接延长。
c：不合理，上边两个焊缝，焊条无法伸入，操作困难，两条焊缝在应力集中处。
可以把上边两个焊缝下移一定距离，下边的焊缝可定在中间部位。
d: 不合理，内外两侧不能同时焊接。
应在外侧设置破口，仅从外侧焊接。
工程材料及成形技术基础课课后习题参考答案 第一章： 1-1 机械零件在工作条件下可能承受哪些负荷？这些负荷对零件产生什么作用？ 答：机械零件在工作条件下可能承受到力学负荷、热负荷或环境介质的作用（单负荷或复合负荷的作用）。力学负荷可使零件产生变形或断裂；热负荷可使零件产生尺寸和体积的改变，产生热应力，热疲劳，高温蠕变，随温度升高强度降低（塑性、韧性升高），承载能力下降；环境介质可使金属零件产生腐蚀和摩擦磨损两个方面、对高分子材料产生老化作用。1-3 σs、σ0.2和σb含义是什么？什么叫比强度？什么叫比刚度？ 答：σs－P s∕F0,屈服强度，用于塑性材料。 σ0.2－P0.2∕F0,产生0.2％残余塑性变形时的条件屈服强度，用于无明显屈服现象的材料。 σb－P b∕F0,抗拉强度，材料抵抗均匀塑性变形的最大应力值。 比强度－材料的强度与其密度之比。 比刚度－材料的弹性模量与其密度之比。 思考１－１、１－２. 2-3 晶体的缺陷有哪些？可导致哪些强化？ 答：晶体的缺陷有： ⑴点缺陷——空位、间隙原子和置换原子，是导致固溶强化的主要原因。 ⑵线缺陷——位错，是导致加工硬化的主要原因。 ⑶面缺陷——晶界，是细晶强化的主要原因。 2-5 控制液体结晶时晶粒大小的方法有哪些？ 答：见P101.3.4.2液态金属结晶时的细晶方法。⑴增加过冷度；⑵加入形核剂（变质处理）；⑶机械方法（搅拌、振动等）。 2-8 在铁-碳合金中主要的相是哪几个？可能产生的平衡组织有哪几种？它们的性能有什么特点？ 答：在铁-碳合金中固态下主要的相有奥氏体、铁素体和渗碳体。可能产生的室温平衡组织有铁素体加少量的三次渗碳体（工业纯铁），强度低塑性好；铁素体加珠光体（亚共析钢），珠光体（共析钢），珠光体加二次渗碳体（过共析钢），综合性能好；莱氏体加珠光体加二次渗碳体（亚共晶白口铸铁），莱氏体（共晶白口铸铁），莱氏体加一次渗碳体（过共晶白口铸铁），硬度高脆性大。 思考题 1. 铁-碳合金相图反映了平衡状态下铁-碳合金的成分、温度、组织三者之间的关系，试回答： ⑴随碳质量百分数的增加，铁-碳合金的硬度、塑性是增加还是减小？为什么？ ⑵过共析钢中网状渗碳体对强度、塑性的影响怎样？ ⑶钢有塑性而白口铁几乎无塑性，为什么？ ⑷哪个区域的铁-碳合金熔点最低？哪个区域塑性最好？ ﹡⑸哪个成分结晶间隔最小？哪个成分结晶间隔最大？ 答：⑴随碳质量百分数的增加，硬度增加、塑性减小。因为随碳质量百分数的增加，渗碳体量增加而硬度增加，铁素体量减少而塑性减少。即硬度只与渗碳体量多少有关，塑性只与铁素体量多少有关。
《材料成形技术基础》习题集 作业1 金属材料技术基础 1-1 判断题（正确的画○，错误的画×） 1．纯铁在升温过程中，912℃时发生同素异构转变，由体心立方晶格的α-Fe转变为面心立方晶格的γ-Fe。这种转变也是结晶过程，同样遵循晶核形成和晶核长大的结晶规律。（） 2．奥氏体是碳溶解在γ-Fe中所形成的固溶体，具有面心立方结构，而铁素体是碳溶解在α-Fe中所形成的固溶体,具有体心立方结构。（）3．钢和生铁都是铁碳合金。其中，碳的质量分数（含碳量）小于0.77%的叫钢，碳的质量分数大于2.11%的叫生铁。（）4．珠光体是铁素体和渗碳体的机械混合物，珠光体的力学性能介于铁素体和渗碳体之间。（） 5．钢中的碳的质量分数对钢的性能有重要的影响。40与45钢相比，后者的强度高，硬度也高,但后者的塑性差。（）6．为了改善低碳钢的切削加工性能，可以用正火代替退火，因为正火比退火周期短，正火后比退火后的硬度低，便于进行切削加工。（）7．淬火的主要目的是为了提高钢的硬度。因此，淬火钢就可以不经回火而直接使用。（） 8．铁碳合金的基本组织包括铁素体（F）、奥氏体（A）、珠光体（P）、渗碳体（Fe3C）、马氏体（M）、索氏体（S）等。（） 1-2 选择题 1．铁碳合金状态图中的合金在冷却过程中发生的（）是共析转变，（）是共晶转变。 A．液体中结晶出奥氏体；B．液体中结晶出莱氏体； C．液体中结晶出一次渗碳体；D．奥氏体中析出二次渗碳体； E．奥氏体中析出铁素体；F．奥氏体转变为珠光体。 2．下列牌号的钢材经过退火后具有平衡组织。其中，（）的σb最高，（）的HBS最高，（）的δ和a k最高。在它们的组织中，（）的铁素体最多，（）的珠光体最多，（）的二次渗碳体最多。 A．25；B．45；C．T8；D．T12。 3．纯铁分别按图1-1所示不同的冷却曲线冷却。其中，沿（）冷却，过冷度最小；沿（）冷却，结晶速度最慢；沿（）冷却，晶粒最细小。 176
作业1 金属材料技术基础 1-1 判断题（正确的画O，错误的画×） 1．纯铁在升温过程中，912℃时发生同素异构转变，由体心立方晶格的α-Fe转变为面心立方晶格的γ-Fe。这种转变也是结晶过程，同样遵循晶核形成和晶核长大的结晶规律。（O ）2．奥氏体是碳溶解在γ-Fe中所形成的固溶体，具有面心立方结构，而铁素体是碳溶解在α-Fe中所形成的固溶体,具有体心立方结构。（O ）3．钢和生铁都是铁碳合金。其中，碳的质量分数（又称含碳量）小于0.77%的叫钢，碳的质量分数大于2.11%的叫生铁。（×）4．珠光体是铁素体和渗碳体的机械混合物，珠光体的力学性能介于铁素体和渗碳体之间。（O ） 5．钢中的含碳量对钢的性能有重要的影响。40与45钢相比，后者的强度高， 硬度也高,但后者的塑性差。（O ）6．为了改善低碳钢的切削加工性能，可以用正火代替退火，因为正火比退火周期短，正火后比退火后的硬度低，便于进行切削加工。（×）7．淬火的主要目的是为了提高钢的硬度。因此，淬火钢就可以不经回火而直接使用。（×）8．铁碳合金的基本组织包括铁素体（F）、奥氏体（A）、珠光体（P）、渗碳体（Fe3C）、马氏体（M）、索氏体（S）等。（×） 1-2 选择题 1．铁碳合金状态图中的合金在冷却过程中发生的（F ）是共析转变，（B ）是共晶转变。 A．液体中结晶出奥氏体；B．液体中结晶出莱氏体； C．液体中结晶出一次渗碳体；D．奥氏体中析出二次渗碳体； E．奥氏体中析出铁素体；F．奥氏体转变为珠光体。 2．下列牌号的钢材经过退火后具有平衡组织。其中，（ C ）的σb最高，（D ）的HBS最高，（A ）的δ和a k最高。在它们的组织中，（A ）的铁素体最多，（ C ）的珠光体最多，（D ）的二次渗碳体最多。 A．25；B．45；C．T8；D．T12。 3．纯铁分别按图1-1所示不同的冷却曲线冷却。其中，沿（ D ）冷却，过冷度最小；沿（D ）冷却，结晶速度最慢；沿（A ）冷却，晶粒最细小。
作业1 一、思考题 1．什么是机械性能？（材料在载荷作用下所表现出来的性能） 它包含哪些指标?（强度、塑性、硬度、韧性、疲劳强度） 2．名词解释：过冷度（理论结晶温度与实际结晶温度之差），晶格（把每一个原子假想为一个几何原点，并用直线从其中心连接起来，使之构成空间格架），晶胞（在晶格中存在能代表晶格几何特征的最小几何单元），晶粒（多晶体由许多位向不同，外形不规则的小晶体构成的，这些小晶体称为晶粒），晶界（晶粒与晶粒之间不规则的界面），同素异晶转变固溶体（合金在固态下由组元间相互溶解而形成的相），金属化合物（若新相得晶体结构不同于任一组元，则新相师相元间形成的化合物），机械混合物 3．过冷度与冷却速度有什么关系?对晶粒大小有什么影响? 冷却速度越大过冷度越大，晶粒越细。 4.晶粒大小对金属机械性能有何影响?常见的细化晶粒的方法有哪些? 晶粒越细，金属的强度硬度越高，塑韧性越好。孕育处理、提高液体金属结晶时的冷却速度、压力加工、热处理等 5．含碳量对钢的机械性能有何影响?第38-39页 6说明铁素体、奥氏体、渗碳体和珠光体的合金结构和机械性能。二、填表说明下列符号所代表的机械性能指标 符号名称单位物理意义σs屈服极限Mpa σb抗拉强度Mpa ε应变无 δ延伸率无 HB 布氏硬度kgf/mm2 HRC 洛氏硬度无 a k冲击韧性J/cm2 σ—1疲劳强度Mpa 以相和组织组成物填写简化的铁碳相图此题新增的此题重点 图1--1 简化的铁碳合金状态图 三、填空 L L+A L+Fe3 A A+F F A+ Fe3C F+Fe3C
1.碳溶解在体心立方的α-Fe中形成的固溶体称铁素体，其符号为 F ，晶格类型是体心立方晶格，性能特点是强度低，塑性好。 2.碳溶解在面心立方的γ-Fe中形成的固溶体称奥氏体，其符号为 A ，晶格类型是面心立方晶格，性能特点是强度低，塑性好。 3.渗碳体是铁与碳的金属化合物，含碳量为 6.69 ％，性能特点是硬度很高，脆性很差。 4.ECF称共晶转变线，所发生的反应称共晶反应，其反应式是 得到的组织为L（4.3% 1148℃）=A（2.11%）+Fe3C。 5.PSK称共析转变线，所发生的反应称共析反应，其反应式是得到的组织为A(0.77% 727 ℃)=F(0.0218%)+Fe3C 。 6.E是共晶点，P是共析点，A l线即 PSK 线，A3即 GS 线，A cm即ES 线。 7.45钢在退火状态下，其组织中珠光体的含碳量是 0.77 ％。 8. 钢和生铁在成分上的主要区别是钢的含碳量小于 2.11%，生铁2.11-6.69%，在组织上的主要区别是生铁中有莱氏体，钢中没有，在性能上的主要区别是钢的机械性能好，生铁硬而脆。 10 α－Fe和γ－Fｅ的晶格类型分别属于体心立方晶格面心立方晶格 11 Aｌ和Zｎ的晶格类型分别属于面心立方晶格密排六方晶格 12 45钢在平衡结晶过程中冷却到共析温度时发生共析反应，A、F、Fe3C的碳含量分别为0.77% 0.0218% 6.69% 13金属结晶过程是依靠两个密切联系的基本过程来实现的，这两个过程是 形核和长大，自发生核的生核率与过冷度的关系是过冷度越大，自发形核的生核率就越高 14 金属结晶时，依附于杂质而生成的晶核叫非自发形核或不均匀形核 15晶粒的大小称晶粒度，工程上通常把晶粒分成1、2、……8等级别。8级晶粒度的晶粒比1级晶粒度的晶粒要细（1-4 粗晶粒 5-8 细晶粒）16电阻温度系数的含义是电阻温度升高1度时，电阻值相应的变化量 17. 钢的渗碳是在低碳钢或低碳合金钢的表面层渗入碳，以提高钢的表面硬度及耐磨性的一种工艺方法。此题新增的 四、判断题(正确的打√，错误的打×) l.布氏硬度计通常用于测定退火钢、正火钢的硬度，而洛氏硬度计用于测 定淬火钢的硬度。如测试结果为217HBS、18HRC。(× ) 2.纯铁在降温过程中，912℃发生同素异构转变，由面心立方晶格的γ—Fe 转变为体心立方晶格的。α—Fe。这种转变也是结晶过程，同样遵循晶核形成和晶核长大的结晶规律。(√ ) 3.钢和生铁都是铁碳合金。其中，碳的质量分数(又称含碳量)小于0.77％ (0.8％)的叫钢，碳的质量分数大于2.06％(2.11％)的叫生铁。(× ) 4.奥氏体是碳溶解在γ—Fe中所形成的固溶体，而铁素体和马氏体都是碳溶 解在α—Fe中所形成的固溶体。(√ ) 5. 珠光体是铁素体和渗碳体的机械混合物，珠光体的机械性能介于铁素体和 渗碳体之间。(√ ) 6 当碳的质量分数为0.77％(0.8％)，由高温冷却到727℃时，铁碳合金中的 奥氏体发生共晶转变，形成珠光体。(× ) 7.冲击韧性不能直接用于设计计算。(√) 8.硬度与强度有一定关系，材料硬度越高，强度也越高。(× ) 9 晶体中的位错是一种线缺陷(√ ) 10 在共晶相图中，从L中结晶出来的β晶粒与从α中析出的βII晶粒有相同 的晶体结构。(√ ) 11 凡是由液体凝固成固体的过程都是结晶过程。(× ) 五、选择题 1.低碳钢所受到的拉应力( C )时，开始出现明显的塑性变形；所受到的拉应 力(F )时，将发生断裂。 A．＞σb B．＜σb C．＞σs D．＜σs E．达到σs F．达到σb 2.晶粒大小对钢的机械性能影响很大。通过(D )可以获得细晶粒的钢。 A．变质处理 B．加快钢液的冷却速度 C．完全退火D．A、B和C 3.在下列牌号的正火态钢中，(C )的σb值最高，(D )的HBS值最高，(A ) 的δ和a k值最高。在它们的组织中，( D )的二次渗碳体最多，( C)珠光体最多。( A )的铁素体最多。 A．20钢 B，45钢 C．T8钢 D．T13钢 4晶体的特性是（A ) A有确定的熔点，有各向异性；B无确定的熔点，有各向异性 C无确定的熔点，无各向异性；D确定的熔点，无各向异性 5 固溶体的晶体结构（A )
材料成型技术基础习题 答案 文档编制序号：[KK8UY-LL9IO69-TTO6M3-MTOL89-
作业1 金属材料技术基础 1-1 判断题（正确的画O，错误的画×） 1．纯铁在升温过程中，912℃时发生同素异构转变，由体心立方晶格的α-Fe转变为面心立方晶格的γ-Fe。这种转变也是结晶过程，同样遵循晶核形成和晶核长大的结晶规律。 （ O ） 2．奥氏体是碳溶解在γ-Fe中所形成的固溶体，具有面心立方结构，而铁素体是碳溶解在α-Fe中所形成的固溶体,具有体心立方结构。（ O ） 3．钢和生铁都是铁碳合金。其中，碳的质量分数（又称含碳量）小于%的叫钢，碳的质量分数大于%的叫生铁。 （×） 4．珠光体是铁素体和渗碳体的机械混合物，珠光体的力学性能介于铁素体和渗碳体之间。 （ O ） 5．钢中的含碳量对钢的性能有重要的影响。40与45钢相比，后者的强度高，硬度也高,但后者的塑性差。 （ O ）
6．为了改善低碳钢的切削加工性能，可以用正火代替退火，因为正火比退火周期短，正火后比退火后的硬度低，便于进行切削加工。（×） 7．淬火的主要目的是为了提高钢的硬度。因此，淬火钢就可以不经回火而直接使用。 （×） 8．铁碳合金的基本组织包括铁素体（F）、奥氏体（A）、珠光 C）、马氏体（M）、索氏体（S）等。 体（P）、渗碳体（Fe 3 （×） 1-2 选择题 1．铁碳合金状态图中的合金在冷却过程中发生的（ F ）是共析转变，（ B ）是共晶转变。 A．液体中结晶出奥氏体； B．液体中结晶出莱氏体； C．液体中结晶出一次渗碳体； D．奥氏体中析出二次渗碳体； E．奥氏体中析出铁素体； F．奥氏体转变为珠光体。 2．下列牌号的钢材经过退火后具有平衡组织。其中，（ C ）的σb最高，（ D ）的HBS最高，（ A ）的δ和a k最高。在它们
第一章金属材料与热处理 1、常用的力学性能有哪些？各性能的常用指标是什么？ 答：刚度：弹性模量E 强度：屈服强度和抗拉强度 塑性：断后伸长率和断面收缩率 硬度： 冲击韧性： 疲劳强度： 2、 4、金属结晶过程中采用哪些措施可以使其晶粒细化？为什么？ 答：过冷细化：采用提高金属的冷却速度，增大过冷度细化晶粒。 变质处理：在生产中有意向液态金属中加入多种难溶质点（变质剂），促使其非自发形核，以提高形核率，抑制晶核长大速度，从而细化晶粒。 7、 9、什么是热处理？钢热处理的目的是什么？ 答：热处理：将金属材料或合金在固态范围内采用适当的方法进行加热、保温和冷却，以改变其组织，从而获得所需要性能的一种工艺。 热处理的目的：强化金属材料，充分发挥钢材的潜力，提高或改善工件的使用性能和加工工艺性，并且可以提高加工质量、延长工件和刀具使用寿命，节约材料，降低成本。 第二章铸造成型技术 2、合金的铸造性能是指哪些性能，铸造性能不良，可能会引起哪些铸造缺陷？ 答：合金的铸造性能指：合金的充型能力、合金的收缩、合金的吸气性； 充型能力差的合金产生浇不到、冷隔、形状不完整等缺陷，使力学性能降低，甚至报废。合金的收缩 合金的吸气性是合金在熔炼和浇注时吸入气体的能力，气体在冷凝的过程中不能逸出，冷凝则在铸件内形成气孔缺陷，气孔的存在破坏了金属的连续性，减少了承载的有效面积，并在气孔附近引起应力集中，降低了铸件的力学性能。 6、什么是铸件的冷裂纹和热裂纹？防止裂纹的主要措施有哪些？ 答：热裂是在凝固末期，金属处于固相线附近的高温下形成的。在金属凝固末期，固体的骨架已经形成，但树枝状晶体间仍残留少量液体，如果金属此时收缩，就可能将液膜拉裂，形成裂纹。冷裂是在较低温度下形成的，此时金属处于弹性状态，当铸造应力超过合金的强度极限时产生冷裂纹。 防止措施：热裂——合理调整合金成分，合理设计铸件结构，采用同时凝固原则并改善型砂的退让性。 冷裂——对钢材材料合理控制含磷量，并在浇注后不要过早落砂。凡能减少铸造内应力的因素，均能防止冷裂。 7、铸件的气孔有哪几种？析出气孔产生的原则是什么？下列情况咯容易产生那种气孔：化铝时铝料油污过多、起模时刷水过多、春砂过紧、型芯撑有锈。 11、金属型铸造和型砂铸造相比，在生产方法、造型工艺和铸件结构方面有和特点？适用何种铸件？为什么金属型未能取代砂型铸造？ 13、在设计铸件的外形和内腔时，应考虑哪些问题？
材料成型技术基础第2版课后习题答案 -CAL-FENGHAI.-(YICAI)-Company One1
第一章金属液态成形 1. ①液态合金的充型能力是指熔融合金充满型腔，获得轮廓清晰、形状完整的优质铸件的能力。 ②流动性好，熔融合金充填铸型的能力强，易于获得尺寸准确、外形完整的铸件。流动性不好，则充型能力差，铸件容易产生冷隔、气孔等缺陷。 ③成分不同的合金具有不同的结晶特性，共晶成分合金的流动性最好，纯金属次之，最后是固溶体合金。 ④相比于铸钢，铸铁更接近更接近共晶成分，结晶温度区间较小，因而流动性较好。 2.浇铸温度过高会使合金的收缩量增加，吸气增多，氧化严重，反而是铸件容易产生缩孔、缩松、粘砂、夹杂等缺陷。 3.缩孔和缩松的存在会减小铸件的有效承载面积，并会引起应力集中，导致铸件的力学性能下降。 缩孔大而集中，更容易被发现，可以通过一定的工艺将其移出铸件体外，缩松小而分散，在铸件中或多或少都存在着，对于一般铸件来说，往往不把它作为一种缺陷来看，只有要求铸件的气密性高的时候才会防止。 4 液态合金充满型腔后，在冷却凝固过程中，若液态收缩和凝固收缩缩减的体积得不到补足，便会在铸件的最后凝固部位形成一些空洞，大而集中的空洞成为缩孔，小而分散的空洞称为缩松。 浇不足是沙型没有全部充满。冷隔是铸造后的工件稍受一定力后就出现裂纹或断裂，在断口出现氧化夹杂物，或者没有融合到一起。 出气口目的是在浇铸的过程中使型腔内的气体排出，防止铸件产生气孔，也便于观察浇铸情况。而冒口是为避免铸件出现缺陷而附加在铸件上方或侧面的补充部分。 逐层凝固过程中其断面上固相和液相由一条界线清楚地分开。定向凝固中熔融合金沿着与热流相反的方向按照要求的结晶取向进行凝固。 5.定向凝固原则是在铸件可能出现缩孔的厚大部位安放冒口，并同时采用其他工艺措施，使铸件上远离冒口的部位到冒口之间建立一个逐渐递增的温度梯度，从而实现由远离冒口的部位像冒口方向顺序地凝固。 铸件相邻各部位或铸件各处凝固开始及结束的时间相同或相近，甚至是同时完成凝固过程，无先后的差异及明显的方向性，称作同时凝固。 定向凝固主要用于体收缩大的合金，如铸钢、球墨铸铁等。同时凝固适用于凝固收缩小的合金，以及壁厚均匀、合金结晶温度范围广，但对致密性要求不高的铸件。 6. 不均匀冷却使铸件的缓冷处受拉，快冷处受压。零件向下弯曲。 10. 铸件的结构斜度指的是与分型面垂直的非加工面的结构斜度，以便于起模和提高铸件精度。
材料成型基础课后习题答案 材料成型基础课后习题答案 材料成型是一门重要的工程学科，涉及到材料的加工、成型和变形等方面。在 学习这门课程时，我们经常会遇到一些习题，通过解答这些习题，可以加深对 材料成型基础知识的理解和掌握。下面是一些常见的材料成型基础课后习题及 其答案，供大家参考。 1. 什么是材料成型？ 答：材料成型是指将原始材料通过一系列的工艺操作，使其发生形状、尺寸和 性能的变化，最终得到所需的成品的过程。 2. 材料成型的分类有哪些？ 答：材料成型可以分为塑性成型和非塑性成型两大类。塑性成型是指通过材料 的塑性变形来实现成型的过程，如锻造、压力成型等；非塑性成型是指通过材 料的断裂、破碎等非塑性变形来实现成型的过程，如切削加工、焊接等。 3. 什么是锻造？ 答：锻造是一种常用的塑性成型方法，通过对金属材料进行加热后的塑性变形，使其在模具的作用下得到所需的形状和尺寸。锻造可以分为冷锻和热锻两种方式。 4. 锻造的优点有哪些？ 答：锻造具有以下几个优点： - 可以改善金属材料的内部组织结构，提高其力学性能； - 可以提高材料的密度和均匀性； - 可以减少材料的加工量，提高生产效率；
- 可以节约材料和能源。 5. 什么是压力成型？ 答：压力成型是一种常用的塑性成型方法，通过对材料施加压力，使其发生塑性变形，最终得到所需的形状和尺寸。压力成型包括挤压、拉伸、冲压等多种方法。 6. 压力成型的应用领域有哪些？ 答：压力成型广泛应用于汽车制造、航空航天、电子产品等领域。例如，汽车制造中的车身板件、发动机零件等都是通过压力成型得到的。 7. 什么是切削加工？ 答：切削加工是一种常用的非塑性成型方法，通过对材料进行切削、剪切等操作，使其发生变形，最终得到所需的形状和尺寸。切削加工包括车削、铣削、钻削等多种方法。 8. 切削加工的优点有哪些？ 答：切削加工具有以下几个优点： - 可以实现高精度的加工，得到精确的形状和尺寸； - 可以加工各种材料，包括金属、塑料、陶瓷等； - 可以加工复杂的形状和结构。 9. 什么是焊接？ 答：焊接是一种常用的非塑性成型方法，通过对材料进行加热、熔化和冷却等操作，使其发生变形并与其他材料连接在一起。焊接可以分为气焊、电焊、激光焊等多种方法。 10. 焊接的应用领域有哪些？
《材料成形技术基础》复习思考题 第一篇铸造 1.何谓液态合金的充型能力？充型能力不足，铸件易产生的主要缺陷有哪些？ 充型能力：液态金属充满铸型型腔，获得形状完整、尺寸精确、轮廓清晰铸件的能力。 充型能力不足，会产生浇不足、冷隔、气孔、夹渣等缺陷。 提高充型能力的方法：1）选择凝固温度范围小的合金；2）适当提高浇注温度、充型压力；3）合理设计浇注系统结构；4）铸型预热，合理的铸型蓄热系数和铸型发气量；5）合理设计铸件结构。 2.影响液态合金充型能力的主要因素有哪些？ 影响液态合金充型能力的主要因素有：流动性、铸型条件、浇注条件和铸件结构等。 3.浇注温度过高或过低，对铸件质量有何影响？ 浇注温度过低，会产生浇不足、冷隔、气孔、夹渣等缺陷。浇注温度过高，液态合金的收缩增大，吸气量增加，氧化严重，容易导致产生缩孔、缩松、气孔、粘砂、粗晶等缺陷。可见，浇注温度过高或过低，都会产生气孔。 4.如何实现同时凝固？目的是什么？该原则适用于何种形状特征的铸件？ 铸件薄璧部位设置在浇、冒口附近，而厚璧部位用冷铁加快冷却，使各部位的冷却速度趋于一致，从而实现同时凝固。目的：防止热应力和变形。该原则适用于壁厚均匀的铸件。 注意：壁厚均匀，并非要求壁厚完全相同，而是铸件各部位的冷却速度相近。 5.试述产生缩孔、缩松的机理。凝固温度范围大的合金，其缩孔倾向大还是缩松倾向大？与铸铁相比较，铸钢的缩孔、缩松倾向如何？ 产生缩孔、缩松的机理：物理机制是因为液态收缩量＋凝固收缩量＞固态收缩量（或写为：体收缩量＞线收缩量）；工艺原因则是由于补缩不足。 凝固温度范围大的合金，其缩松倾向大。与铸铁相比较，铸钢的缩孔、缩松倾向大。 6.试述冒口与冷铁的作用。 冒口：补缩、排气。冷铁：调整冷却速度。冒口：补缩、排气。冷铁：调整冷却速度。 7.一批铸钢棒料（Φ200×L mm），落砂清理后，立即分别进行如下的切削
第一章 2.图1-79为五种材料的应力-应变曲线：①45钢，②铝青铜，③35钢，④硬铝，⑤纯铜。试问： （1）当外加应力为300MPa时，各材料处于什么状态？ （2）有一用35钢制作的杆，使用中发现弹性弯曲较大，如改用45钢制作该杆，能否减少弹性变形？ （3）有一用35钢制作的杆，使用中发现塑性变形较大，如改用45钢制作该杆，能否减少塑性变形？ 答：（1）①45钢：弹性变形②铝青铜：塑性变形③35钢：屈服状态④硬铝：塑性变形⑤纯铜：断裂。 （2）不能，弹性变形与弹性模量E有关，由E=σ/ε可以看出在同样的条件下45钢的弹性模量要大，所以不能减少弹性变形。 （3）能，当35钢处于塑性变形阶段时，45钢可能处在弹性或塑性变形之间，且无论处于何种阶段，45钢变形长度明显低于35钢，所以能减少塑性变形。 4．下列符号表示的力学性能指标的名称和含义是什么？ σb 、σs、σ0.2、σ-1、δ、αk、HRC、HBS、HBW 答：σb抗拉强度，是试样保持最大均匀塑性的极限应力。 σs屈服强度，表示材料在外力作用下开始产生塑性变形时的最低应力。 σ0.2条件屈服强度，作为屈服强度的指标。 σ-1疲劳强度，材料循环次数N次后达到无穷大时仍不发生疲劳断裂的交变应力值。 δ伸长率，材料拉断后增加的变形长度与原长的比率。 HRC洛氏硬度，表示用金刚石圆锥为压头测定的硬度值。 HBS布氏硬度，表示用淬硬钢球为压头测定的硬度值。 HBW布氏硬度，表示用硬质合金为压头测定的硬度值。 8．什么是固溶强化？造成固溶强化的原因是什么？ 答：形成固溶体使金属强度和硬度提高，塑性和韧性略有下降的现象称为固溶强化。 固溶体随着溶质原子的溶入晶格发生畸变。晶格畸变随溶质原子浓度的提高而增大。晶格畸变增大位错运动的阻力，使金属的滑移变形变得更加困难，从而提高合金的强度和硬度。 9．将20kg纯铜与30kg纯镍熔化后缓慢冷却到如图1-80所示温度T1，求此时： （1）两相的成分；（2）两相的重量比；（3）各相的相对重量（4）各相的重量。
1.铸件在冷却过程中,若其固态收缩受到阻碍,铸件内部即将产生内 应力;按内应力的产生原因,可分为应力和应力两种; 2.常用的特种铸造方法 有：、、、、和 等; 3.压力加工是使金属在外力作用下产生而获得毛 坯或零件的方法; 4.常用的焊接方法有、和 三大类; 5.影响充型能力的重要因素有、和 等; 6.压力加工的基本生产方式 有、、、、和 等; 7.热应力的分布规律是：厚壁受应力,薄壁受 应力; 8.提高金属变形的温度,是改善金属可锻性的有效措施;但温度过高,必将产生、、和严重氧化等缺陷;所以应该严格控制锻造温度; 9.板料分离工序中,使坯料按封闭的轮廓分离的工序称为；使板料沿不封闭的轮廓分离的工序称为 ; 10.拉深件常见的缺陷是和 ; 11.板料冲压的基本工序分为和 ;前者指冲裁工序,后者包括、、和 ; 12.为防止弯裂,弯曲时应尽可能使弯曲造成的拉应力与坯料的纤维 方向 ; 13.拉深系数越 ,表明拉深时材料的变形程度越大; 14.将平板毛坯变成开口空心零件的工序称为 ; 15.熔焊时,焊接接头是由、、和 组成;其中和是焊接接头中最薄弱区域; 16.常用的塑性成形方法 有：、、、、 等; 16.电阻焊是利用电流通过焊件及接触处所产生的电阻热,将焊件局 部加热到塑性或融化状态,然后在压力作用下形成焊接接头的焊接方
法;电阻焊分为焊、焊和焊三种型式; 其中适合于无气密性要求的焊件；适合于焊接有气 密性要求的焊件；只适合于搭接接头；只适合 于对接接头; 1.灰口铸铁的流动性好于铸钢; 2.为了实现顺序凝固,可在铸件上某些厚大部位增设冷铁,对铸件进 行补缩; 3. 热应力使铸件的厚壁受拉伸,薄壁受压缩; 4.缩孔是液态合金在冷凝过程中,其收缩所缩减的容积得不到补足, 在铸件内部形成的孔洞; 5.熔模铸造时,由于铸型没有分型面,故可生产出形状复杂的铸件; 6.为便于造型时起出模型,铸件上应设计有结构斜度即拔模斜度; 7.合金的液态收缩是铸件产生裂纹、变形的主要原因; 8.在板料多次拉深时,拉深系数的取值应一次比一次小,即 m1>m2>m3…>mn; 9.金属冷变形后,其强度、硬度、塑性、韧性均比变形前大为提高; 10.提高金属变形时的温度,是改善金属可锻性的有效措施;因此,在保 证金属不熔化的前提下,金属的始锻温度越高越好; 11.锻造只能改变金属坯料的形状而不能改变金属的力学性能; 12.由于低合金结构钢的合金含量不高,均具有较好的可焊性,故焊前 无需预热; 13.钢中的碳是对可焊性影响最大的因素,随着含碳量的增加,可焊性 变好; 14.用交流弧焊机焊接时,焊件接正极,焊条接负极的正接法常用于焊 厚件; 15. 结422表示结构钢焊条,焊缝金属抗拉强度大于等于420Mpa,药 皮类型是低氢型,适用于交、直流焊接; 1、热机械
一、填空 1、屈服强度是表示金属材料抵抗微量塑性变形的能力。 3、α —Fe的晶格类型为体心立方晶格。 4、γ —Fe的晶格类型为面心立方晶格。 5、随着固溶体中溶质原子含量增加，固溶体的强度、硬度__升高__。 6、金属的结晶包括形核和长大两个基本过程。 7、金属的实际结晶温度___低于_其理论结晶温度，这种想象称为过冷。 8、理论结晶温度与实际结晶温度之差△T称为___过冷度___。 9、金属结晶时，冷却速度越快，则晶粒越__细小__。 10、铁素体的力学性能特点是塑性、韧性好。 11、渗碳体的力学性能特点是硬度高、脆性大。 12、碳溶解在_γ -Fe__中所形成的间隙固溶体称为奥氏体。 13、碳溶解在_α -Fe__中所形成的间隙固溶体称为铁素体。 14、珠光体的本质是铁素体和渗碳体的机械混合物。 15、共析钢的室温平衡组织为 P（或珠光体）。 共析钢的退火组织为 P（或珠光体）。 16、亚共析钢的含碳量越高，其室温平衡组织中的珠光体量越多。 17、在室温平衡状态下，碳钢随着其含碳量的增加，韧、塑性下降。 19、在铁碳合金的室温平衡组织中，渗碳体相的含量是随着含碳量增加而增加。 20、在退火态的20钢、45钢、T8钢、T13钢中，δ 和α K值最高的是 20 钢。 21、共析钢加热到奥氏体状态，冷却后获得的组织取决于钢的_冷却速度__。 22、共析钢过冷奥氏体在（A1～680）℃温度区间等温转变的产物是珠光体(或P) 。 23、共析钢过冷奥氏体在680～600℃温度区间等温转变的产物是索氏体（细珠光体）。 24、共析钢过冷奥氏体在（600～550）℃温度区间等温转变的产物是托氏体(或极细珠光 体)。 25、共析钢过冷奥氏体在550～350℃温度区间等温转变的产物是B 上（或上贝氏体）。 26、共析钢过冷奥氏体在（350～230）℃温度区间等温转变的产物是下贝氏体(或B 下)。 27、亚共析钢的正常淬火温度范围是 Ac3 + 30～50℃ 。
材料成型工艺基础习题答案 材料成型工艺基础习题答案 第一章 1.合金流动性决定于那些因素？合金流动性不好对铸件品质有何影响？ 答：①合金的流动性是指合金本身在液态下的流动能力。决定于合金的化学成分、结晶特性、粘度、凝固温度范围、浇注温度、浇 注压力、金属型导热能力。 ②合金流动性不好铸件易产生浇不到、冷隔等缺陷，也是引起铸件气孔、夹渣、縮孔缺陷的间接原因。 2.何谓合金的收縮？影响合金收縮的因素有哪些？ 答：①合金在浇注、凝固直至冷却至室温的过程中体积和尺寸縮减的现象，称为收縮。②影响合金收縮的因素：化学成分、浇注温度、铸件结构和铸型条件。 3.何谓同时凝固原则和定向凝固原则？试对下图所示铸件设计浇注系统和冒口及冷铁，使其实现定向凝固。 答：①同时凝固原则：将内浇道开在薄壁处，在远离浇道的厚壁处出放置冷铁，薄壁处因被高温金属液加热而凝固缓慢，厚壁出则 因被冷铁激冷而凝固加快，从而达到同时凝固。 ②定向凝固原则：在铸件可能出现縮孔的厚大部位安放冒口，使铸件远离冒口的部位最先凝固，靠近冒口的部位后凝固，冒口本身 最后凝固。 第二章 1.试从石墨的存在和影响分析灰铸铁的力学性能和其他性能特征。
答：石墨在灰铸铁中以片状形式存在，易引起应力集中。石墨数量越多，形态愈粗大、分布愈不均匀，对金属基体的割裂就愈严重。灰铸铁的抗拉强度低、塑性差，但有良好的吸震性、减摩性和低的 缺口敏感性，且易于铸造和切削加工。石墨化不充分易产生白 口，铸铁硬、脆，难以切削加工；石墨化过分，则形成粗大的石墨，铸铁的力学性能降低。 2.影响铸铁中石墨化过程的主要因素是什么？相同化学成分的铸铁件的力学性能是否相同？ 答：①主要因素：化学成分和冷却速度。 ②铸铁件的化学成分相同时铸铁的壁厚不同，其组织和性能也不同。在厚壁处冷却速度较慢，铸件易获得铁素体基体和粗大的石墨片，力学性能较差；而在薄壁处，冷却速度较快，铸件易获得硬而 脆的白口组织或麻口组织。 3.什么是孕育铸铁？它与普通灰铸铁有何区别？如何获得孕育铸铁？ 答：①经孕育处理后的灰铸铁称为孕育铸铁。 ②孕育铸铁的强度、硬度显著提高，冷却速度对其组织和性能的影响小，因此铸件上厚大截面的性能较均匀；但铸铁塑性、韧性仍 然很低。 ③原理：先熔炼出相当于白口或麻口组织的低碳、硅含量的高温铁液，然后向铁液中冲入少量细状或粉末状的孕育剂，孕育剂在铁 液中形成大量弥散的石墨结晶核心，使石墨化骤然增强，从而得到 细化晶粒珠光体和分布均匀的细片状石墨组织。 4.为什么普通灰铸铁热处理效果不如球墨铸铁好？普通灰铸铁常用的热处理方法有哪 些？其目的'是什么？
工程材料与技术成型基础课后习题答案 第一章 1-1由拉伸实验可以得出哪些力学性能指标?在工程上这些指标是如何定义的? 答:强度和韧性.强度(σb)材料抵抗塑性变形和断裂的能力称为强度。塑性(δ)材料在外力作用下产生永久变形而不被破坏的能力.强度指标里主要测的是:弹性极限,屈服点,抗拉强度等.塑性指标里主要测的是:伸长率,断面收缩率. 1-2 1-3锉刀:HRC 黄铜轴套:HB 供应状态的各种非合金钢钢材：HB 硬质合金刀片：HRA,HV 耐磨工件的表面硬化层：HV 调质态的机床主轴：HRC 铸铁机床床身：HB 铝合金半成品：HB 1-4公式HRC=10HBS,90HRB=210HBS,HV=HBS 800HV>45HRC>240HBS>90HRB 1-7材料在加工制造中表现出的性能，显示了加工制造的难易程度。包括铸造性，锻造性，切削加工性，热处理性。
第二章 2-2 答:因为γ-Fe为面心立方晶格,一个晶胞含4个原子,致密度为0.74。γ-Fe冷却到912°C 后转变为α-Fe后，变成体心立方晶格，一个晶胞含2个原子，致密度为0.68，尽管γ-Fe 的晶格常数大于α-Fe的晶格常数，但多的体积部分抵不上因原子排列不同γ-Fe变成α-Fe 体积增大的部分，故γ-Fe冷却到912℃后转变为α-Fe时体积反而增大。 2-3.答：（1）过冷度理论结晶温度与实际结晶温度只差。 （2）冷速越快则过冷度越大，同理，冷速越小则过冷度越小 （3）过冷度越大则晶粒越小，同理，过冷度越小则晶粒越大。过冷度增大，结晶驱动力越大，形核率和长大速度都大，但过冷度过大，对晶粒细化不利，结晶发生困难。 2-4：答：（1）在一般情况下，晶粒越小，其强度塑性韧性也越高。 （2）因为晶粒越小则晶界形成就越多，产生晶体缺陷，在晶界处晶格处于畸变状态，故晶界能量高因此晶粒的大小对金属的力学性能有影响。 （3）在凝固阶段晶粒细化的途径有下列三种： ①提高结晶时的冷却速度增加过冷度 ②进行变质处理处理：在液态金属浇筑前人工后加入少量的变质剂，从而形成大量非自发结晶核心而得到细晶粒组织。 ③在液态金属结晶时采用机械振动，超声波振动，电磁搅拌等。 2-5答：（1）固溶体是溶质原子溶于溶剂晶格中而保持溶剂晶格类型的合金相。 （2）固溶体中溶剂由于溶质原子的溶入造成固溶体晶格产生畸变，使合金的强度与硬度提高，而塑性与韧性略有下降。 （3）通过溶入原子，使合金强度与硬度提高的办法称之为固溶强化。 2-6答(1)金属化合物是指合金组元之间相互作用形成具有金属特征的物质。 (2)金属化合物的晶格类型和性能不同与组元,具有熔点高,硬度高,脆性大的特点.他在合金中能提高其硬度强度,但降低其塑性韧性. (3)如果金属化合物呈细小颗粒均匀分布在固溶体的基本相上,则将使合金的轻度硬度耐磨性明显提高,这一现象称弥散强化. 2-10
1。分析图示轨道铸件热应力的分布,并用虚线表示出铸件的变形方向。工艺上如何解决？ 轨道上部较下部厚，上部冷却速度慢，而下部冷却速度快。因此，上部产生拉应力,下部产生 压应力。变形方向如图. 反变形法 5。如图一底座铸铁零件，有两种浇注位置和分型面方案，请你选择一最佳方案，并说明理由。 方案（Ⅱ）最佳.. 理由：方案（Ⅰ)是分模造型，上下铸件易错边，铸件尺寸精度差。 方案（Ⅱ)是整模造型, 铸件尺寸精度高.内腔无需砂芯成型，它是靠 上、下型自带砂芯来成形. 6.下图为支架零件简图。材料HT200,单件小批量生产. (1）选择铸型种类 （2)按模型分类应采用何种造型方法？ (3)在图中标出分型面、浇注位置、加工余量 （1) 砂型铸造，(2）整模造型 （3）分型面、浇注位置、加工余量：见图 9.如图，支架两种结构设计。 （1）从铸件结构工艺性方面分析,何种结构较为合理？简要说明理由。 （2)在你认为合理的结构图中标出铸造分型面和浇注位置。 （1)（b）结构较为合理。因为它可省去悬臂砂芯。 （2)见图.分型面。浇注位置（说明：浇注位置上、下可对调) `12。如图所示铸件结构是否合理?如不合理，请改正并说明理由。 铸件上部太厚，易形成缩孔，壁厚不均匀易造成热应力.可减小上部壁厚,同时设加强筋. 无结构圆角，拐弯处易应力、开裂.设圆角。 3。某厂铸造一个Φ1500mm的铸铁顶盖，有图示两个设计方案，分析哪个方案的结构工艺性好，简述理由. （a）图合理 (b）图结构为大的水平面，不利于金属液体的充填,易造成浇不足、冷隔等缺陷；不利于金属夹杂物和气体的排除，易造成气孔、夹渣缺陷;大平面型腔的上表面，因受高温金属液的长时间烘烤,易开裂使铸件产生夹砂结疤缺陷. 7。图示铸件的两种结构设计，应选择哪一种较为合理?为什么？ 零件一：（b)合理。它的分型面是一平面，可减少造型工作量，降低模板制造费用。 零件二：（a)合理。凸台便于起模，而a图所示的凸台需用活块或增加外部芯子才能起模. 8。改正下列砂型铸造件结构的不合理之处.并说明理由 （a)图：铸件外形应力求简单，尽量不用活块和型芯。图a上凸台妨碍起模,需采用活块或型芯或三箱造型。将外凸改为内凸，有利于外形起模，且不影响内腔成形。 (b）图:凸台结构应便于起模。图示的凸台需用活块或增加外部芯子才能起模。将凸台
材料成形技术基础（问答题答案整理） 第二章铸造成形 问答题： 合金的流动性（充型能力）取决于哪些因素？提高液态金属充型能力一般采用哪些方法？答：因素及提高的方法： （1）金属的流动性：尽量采用共晶成分的合金或结晶温度范围较小的合金，提高金属液的品质； （2）铸型性质：较小铸型与金属液的温差； （3）浇注条件：合理确定浇注温度、浇注速度和充型压头，合理设置浇注系统； （4）铸件结构：改进不合理的浇注结构。 影响合金收缩的因素有哪些？ 答：金属自身的化学成分，结晶温度，金属相变，外界阻力（铸型表面的摩擦阻力、热阻力、机械阻力） 分别说出铸造应力有哪几类？ 答：（1）热应力（由于壁厚不均、冷却速度不同、收缩量不同）（2）相变应力（固态相变、比容变化） （3）机械阻碍应力 铸件成分偏析分为几类？产生的原因是什么？ 答：铸件成分偏析的分类：（1）微观偏析 晶内偏析：产生于具有结晶温度范围能形成固溶体的合金内。（因为不平衡结晶） 晶界偏析：（原因：(两个晶粒相对生长，相互接近、相遇；(晶界位置与晶粒生长方向平行。）（2）宏观偏析 正偏析（因为铸型强烈地定向散热，在进行凝固的合金内形成一个温度梯度） 逆偏析 产生偏析的原因：结晶速度大于溶质扩散的速度 铸件气孔有哪几种？
答：侵入气孔、析出气孔、反应气孔 如何区分铸件裂纹的性质（热裂纹和冷裂纹）？ 答：热裂纹：裂缝短，缝隙宽，形状曲折，缝内呈氧化颜色 冷裂纹：裂纹细小，呈连续直线状，缝内有金属光泽或轻微氧化色。 七：什么是封闭式浇注系统？什么是开放式浇注系统？他们各组元横截面尺寸的关系如何？答：封闭式浇注系统：从浇口杯底孔到内浇道的截面逐渐减小，阻流截面在直浇道下口的浇注系统。(ΣF内<ΣF 横
材料成型技术基础模拟试题参考答案 一、填空题： 1、合金的液态收缩和凝固收缩是形成铸件缩孔和缩松的基本原因。 2、铸造车间中，常用的炼钢设备有电弧炉和感应炉。 3、按铸造应力产生的原因不同可分为热应力和机械应力。 4、铸件顺序凝固的目的是防止缩孔。 5、控制铸件凝固的原则有二个，即同时凝固和顺序凝固原则。 6、冲孔工艺中，周边为产品，冲下部分为废料。 7、板料冲裁包括冲孔和落料两种分离工序。 8、纤维组织的出现会使材料的机械性能发生各向异性，因此在设计制造零件时， 应使零件所受剪应力与纤维方向垂直，所受拉应力与纤维方向平行。 9、金属的锻造性常用塑性和变形抗力来综合衡量。 10、绘制自由锻件图的目的之一是计算坯料的质量和尺寸。 二、判断题： 1、铸型中含水分越多，越有利于改善合金的流动性。F 2、铸件在冷凝过程中产生体积和尺寸减小的现象称收缩。T 3、同一铸件中，上下部分化学成份不均的现象称为比重偏折。T 4、铸造生产中，模样形状就是零件的形状。F 5、模锻时，为了便于从模膛内取出锻件，锻件在垂直于分模面的表面应留有一定的斜度，这称为锻模斜度。T 6、板料拉深时，拉深系数m总是大于1。F 7、拔长工序中，锻造比y总是大于1。T 8、金属在室温或室温以下的塑性变形称为冷塑性变形。F 9、二氧化碳保护焊由于有CO2的作用，故适合焊有色金属和高合金钢。F 10、中碳钢的可焊性比低强度低合金钢的好。F 三、多选题： 1、合金充型能力的好坏常与下列因素有关A, B, D, E A. 合金的成份 B. 合金的结晶特征 C. 型砂的退让性 D. 砂型的透气性 E. 铸型温度２、制坯模膛有A, B, D, E A. 拔长模膛 B. 滚压模膛 C. 预锻模膛 D. 成形模膛 E. 弯曲模膛 F. 终锻模膛３、尺寸为φ500×2×1000的铸铁管，其生产方法是A, C A. 离心铸造 B. 卷后焊接 C. 砂型铸造 D. 锻造 四、单选题： 1、将模型沿最大截面处分开，造出的铸型型腔一部分位于上箱，一部分位于下箱的造型方法称 A. 挖砂造型 B. 整模造型 C. 分模造型 D. 刮板造型 2、灰口铸铁体积收缩率小的最主要原因是由于 A. 析出石墨弥补体收缩 B. 其凝固温度低 C. 砂型阻碍铸件收缩 D. 凝固温度区间小３、合金流动性与下列哪个因素无关