金属工艺学第五版课后习题详解文档格式.docx
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HBW:
压头为硬质合金球的布氏硬度。
第一篇,第二章,P23页
2、金属的晶粒粗细对其力学性能有什么影响,细化晶粒的途径是是什么?
一般来说,同一成分的金属,晶粒越细,其强度、硬度越高,而且塑性和韧性也愈好。
影响晶粒粗细的因素很多,但主要取决于晶核的数目,晶核越多,晶核长大的余地愈小,长成的晶粒越细,主要途径有:
、3,增加外来晶核;
、添加变质剂(孕育处理)2、提高冷却速度,增加晶核数目;
1.
热处理或塑性加工,固态金属晶粒细化;
4、凝固时震动液体,碎化结晶的枝状晶。
第一篇,第三章,P29页
3、碳钢在油中淬火,后果如何?
为什么合金钢通常不在水中淬火?
由于碳钢的淬透性较差,因此在油中淬火时,心部冷却速度较慢,可能得不到马氏体组织,降低了材料的力学性能。
对于合金钢,其淬透性较好,若在水中淬火,其整个截面将全部变成马氏体,内应力较大,容易产生变形及开裂。
5、钢锉、汽车大弹簧、车床主轴。
发动机缸盖螺钉最终热处理有何不同?
钢锉的最终热处理为淬火+低温回火,其组织为低温回火马氏体,主要提高表面的硬度及耐磨性。
汽车大弹簧为淬火+中温回火,组织为回火屈氏体,保持材料的高弹性。
车床主轴为淬火+高温回火,组织为回火索氏体,具有较高的综合机械性能。
发动机缸盖螺钉为渗碳+淬火+低温回火,表层组织为回火马氏体组织,表面具有较高的硬度和耐磨性,而心部为索氏体组织,具有较高的综合机械性能,达到“面硬心软”的使用目的。
第一篇,第四章,P35页
1、下列牌号钢各属于哪类钢?
试说明牌号中数字和符号的含义,其中哪些牌号钢的焊接性能好?
1540Q195Q345CrWMn40Cr60Si2Mn
(1)碳素结构钢:
1540;
普通碳素结构钢:
Q195;
低合金高强钢:
Q345;
合金工具钢:
CrWMn;
合金结构钢:
40Cr60Si2Mn。
(2)15,40钢含义:
含碳量分别为0.15%,0.4%的碳素结构钢。
的低395MPa:
屈服强度等级为Q345的普通碳素结构钢。
195MPa:
屈服强度为Q195.
合金高强钢。
CrWMn:
含碳量大于1%,而含Cr、W、Mn合金元素均不足1.5%的合金工具钢。
40Cr:
含碳量0.4%左右,而Cr合金元素含量不足1.5%的结构钢。
60Si2Mn:
含碳量0.6%左右,Si含量为2%,Mn含量小于1.5%结构钢。
(3)含碳量越低,含合金元素量越低焊接性能越好,因此15,Q195,Q395钢的焊接性能好。
4、仓库中混存三种相同规格的20钢、45钢和T10圆钢,请提出一种最为简便的区分方法
(1)由于此三种钢碳含量差别较大,一般情况下,碳含量越高,硬度越高,因此根据三者硬度差别可以区分,20钢硬度最低,45钢次之,T10钢最高。
测量硬度的方法具体有:
利用仪器测量,钢锯锯,更硬金属划擦等。
一般情况下手感即可判断出硬度。
(2)利用火花检测法,一般情况下,含碳量越高,其火花的分叉越少。
(3)采用金相检测,碳含量越低,铁素体含量越高。
5、现拟制造如下产品,请选出适用的钢号
六角螺钉:
Q215,Q235。
车床主轴:
45,40Cr,40MnVB。
钳工的錾子:
T10,T8。
液化石油气罐:
16Mn,Q295-Q420。
活扳手:
9CrSi,T8。
脸盆:
Q195,Q215。
自行车弹簧:
60Si2Mn。
门窗合页:
Q215,20钢。
第二篇,第一章,P48页
3、某定型生产的厚铸铁件,投产以来质量基本稳定,但近一段时间浇不到和冷隔的缺陷突然增多,试分析其可能的原因。
浇不到和冷隔缺陷增多是由于液态合金的充型能力降低所致,由于投产以来质量基本稳定,因此,其结构影响因素应予以排除。
可能的原因有:
、浇注温度2、材料化学成分发生变化,其结晶温度范围变宽。
导致流动性变差。
及充型压力变小也会造成充型能力的降低。
3、铸型材料导热过快或铸型温度较低,使得液态合金温度降低过快。
4、铸型排气不畅或考虑天气因素导致温度降低过快。
4、既然提高浇注温度可改善充型能力,那么为什么又要防止浇注温度过高?
浇注温度过高铸件容易产生缩孔、缩松、粘砂、析出性气孔、粗晶等缺陷,降低了出来的力学性能,因此,在保证充型能力的前提下,浇注温度不宜过高。
第二篇,第二章,P61页
2、影响铸铁石墨化的主要因素是什么?
为什么铸铁的牌号不用化学成分来表示?
影响石墨化的因素有:
1、化学成分,其中碳与硅是强石墨化因素,此外,对于强碳化物形成元素,一般阻碍石墨化,而弱碳化物形成元素对石墨化进程无明显影响。
2、冷却速度,冷却速度越快,阻碍石墨化进程。
由于同一成分的铸铁可以根据石墨化进程不同,得到不同强度级别的铸件产品,因此,铸件强度除受化学成分影响外,还与冷却速度有很大关系,因此铸铁牌号不用化学成分来表示。
9、下列铸件宜选用哪类铸造合金?
请阐述理由。
车床床身:
灰铸铁,主要是由于减震、铸造性能优良等。
摩托车汽缸体:
铝合金或灰铸铁,形状复杂,材料铸造性能好。
火车轮:
铸钢,具有较高的韧性及耐磨性能。
压气机曲轴:
球墨铸铁或铸钢,具有较高的韧性要求。
汽缸套:
蠕墨铸铁,具有优良的热性能。
自来水管道弯头:
铝合金或可锻铸铁,耐蚀性良好,成型方便。
减速器涡轮:
铜合金,具有优良的减摩性及耐蚀性能。
第二篇,第三章,P73页
、浇注位置选择和分型面选择哪个重要?
若它们的选择方案发生矛盾该如何统4.
一?
浇注位置是指浇注时铸件在型内所处的位置,铸件的浇注位置正确与否对铸件质量影响较大,是制定铸造方案时必须优先考虑的。
当浇注位置和分型面选择发生矛盾时,应首先考虑浇注位置,而后,根据试样形状、技术要求等内容对其分型面进行分型面的综合考虑评价,同时还需采用必要的措施,如施加冒口、安放冷铁等,获得合格的铸件产品。
5、图示铸件在单件生产条件下选用哪种造型方法。
(a)支架-整模造型
(c)绳轮-挖砂造型+四箱造型
(c)绳轮-活块造型
(c)绳轮-环芯造型+分模造型
环芯
7、试绘制图示调整座铸件在大批量生产中的铸造工艺图。
用切削的方式加工出凹槽
用钻孔方式加工内螺纹
立铸
卧铸
成对卧铸-最优的大批量生产工艺
第二篇,第四章,P81页
2、什么是铸件的结构斜度?
它与起模斜度有何不同?
图示铸件结构是否合理?
应如何改正?
结构斜度是指铸件垂直于分型面上的不加工表面具有的斜度,是为了更好起模而设计。
结构斜度应标注在零件图中,斜度较大,是铸件固有的结构特点;
起模斜
度标注于模型图中,斜度较小。
铸件零件图中不标出。
5、为什么要有结构圆角?
图示铸件上哪些圆角不够合理?
铸件结构有结构圆角的原因有:
①直角处易形成缩孔、缩松。
②直角处易产生应力集中。
③合金在结晶过程中易形成柱状晶,性能变差。
④圆角美观,避免浇注
时冲毁铸型。
9、试用内接圆方法确定下图所示铸件的热节部位。
在保证尺寸H的前提下,如何使铸件的壁厚尽量均匀?
第三篇,第一章,P109页
2、碳钢在锻造温度范围内变形时,是否会冷变形强化现象?
碳钢在锻造温度范围内变形时,会发生冷变形强化现象,只是由于变形温度在再结晶温度以上,因此,这种冷变形强化现象会产生再结晶,加工硬化现象会消除。
3、铅在20℃,钨在1000℃变形,各属于哪种变形?
为什么?
铅熔点为327℃,即600K,而再结晶温度为0.4T熔=240K=-27℃,即铅的再结晶温度为-27℃,因此在20℃加工是热加工。
钨的熔点是3380℃,即3653K,再结晶温度为1461K,即1188℃,因此即使将钨加热到1000℃时,其变形也属于冷变形。
6、“趁热打铁”的含义何在?
温度是金属的可锻性重要的影响因素,一般情况下,温度越高,其可锻性越好,因此,将金属加热到一定温度,获得单相奥氏体组织,而奥氏体组织是面心立方,其塑性、韧性较好,具有较低的变形抗力,可以实现获得较好的锻造性能。
.
当温度降低到奥氏体化温度以下时,会产生相变,形成双相组织,且这两种双相组织的性能差别较大,因此,其可锻性变差,使得加工难于进行,若强行锻造,会导致加工硬化,锻坯破裂报废。
因此,趁热打铁的含义是将钢铁材料处于奥氏体单相区内进行锻造,可以获得良好的锻造性能。
第三篇,第二章,P126页
2、为什么重要的轴类锻件在锻造过程中安排有镦粗工序?
原因主要有:
①碎化晶粒,提高轴类零件的力学性能;
②焊合轴类零件内部裂纹、孔洞缺陷;
③改变轴类零件的纤维组织方向,降低材料力学性能的各向异性。
4、在图示的两种抵铁上进行拔长时,效果有何不同?
1为V形槽砧拔长,锻件所受压应力数目较多,因此,此抵铁拔长的材料可锻性较好,质量较好。
2为平砧拔长,压应力数目少,可锻性较差,零件表面质量较差
5、如何确定分模面的位置?
确定锻件分模面的原则为:
①应保证模锻件从膜膛中取出。
②应使上下两膜沿分模面的膜膛轮廓一致,否则容易产生错膜。
同时可以及时方便的调整锻模位置。
③分模面应选在能是膜膛深度最浅的位置上。
④选定的分模面应使零件上所增加的余块量最少。
第三篇,第三章,P138页
2、用φ50mm冲孔模来生产φ50mm落料件能否保证落料件的精度,为什么?
不能保证,因为对于同一个冲裁模,其获得的冲孔件尺寸和落料件尺寸不同,对于φ50mm冲孔模,其获得的孔径为φ50mm,而获得的落料件尺寸要大于φ50mm。
3、用φ250×
1.5mm的坯料能否一次拉深成直径φ50mm的拉深件,应采取哪些措施才能保证正常生产?
该零件的拉伸系数m为0.2,变形程度越大,坯料被拉入凹模越困难,易产生废品。
可以采用多次拉深工艺,每次拉深后进行退火处理,同时施加润滑,安放压边圈。
7、试述图示冲压件的生产过程。
首先落料,而后进行冲孔,最后进行弯曲。
第四篇,第一章,P166页
4、如图所示的拼接大块钢板是否合理?
为减小焊接应力与变形,应怎样改变?
合理的焊接次序是什么?
不合理,因为图示的焊件焊缝密集交叉,焊接时形成焊接热影响区使得材料性能变差,若多条焊缝密集交叉,则热影响区相互交错,极易在交叉部位形成裂纹。
焊接时,为减少焊接应力,应尽可能采用“T”形交叉焊缝,且焊接次序按照“先
焊小,后焊大”的原则,使得各部位焊接时可以自由伸缩。
5、试分析厚件多层焊时,为什么有时用小锤对红热状态的焊缝进行锤击?
用小锤对红热状态的焊缝进行锤击原因有:
①通过锤击,松弛由于热影响区收.
缩引起的拉应力;
②细化焊缝区的晶粒,使得焊缝区力学性能得到改善;
③锤击红热态焊缝时,可以焊合焊缝内的微裂纹、孔洞等缺陷,提高焊缝的力学性能;
④锤击焊缝,清除覆盖在焊缝上的焊渣。
7、焊条药皮起什么作用?
在其它电弧焊中,用什么取代药皮的作用?
提高电弧燃烧的稳定性,防止空气对熔化金属的有害作用,对熔池的脱氧和加入合金元素,可以保证焊缝金属的化学成分和力学性能。
其它电弧焊中,起到药皮作用的是:
埋弧焊-焊剂;
气体保护焊中-气体(CO2、氩气等);
等离子弧焊接-离子气体(氩气)
第四篇,第三章,P183页
2、现有直径φ500mm的铸铁齿轮和带轮各1件,铸造后出现图示的断裂现象,曾先后用J422焊条和钢芯铸铁焊条进行电弧焊冷焊补,但焊后再次断裂,试分析其原因,请问采用哪些方法能保证焊后不裂,并可进行切削加工?
其主要原因是:
J422焊条为结构钢酸性焊条,焊缝韧性差,焊芯碳含量较低,不符合焊条同成分及等强度原则,而对于钢芯铸铁焊条冷焊,其焊接应力较大,易在热影响区形成白口组织,焊后会发生断裂。
采用热焊工艺,镍基铸铁焊条或铜基铸铁焊条,焊前预热,焊后缓冷,并尽快进行热处理。
第四篇,第四章,P191页
、图示工件,其焊缝布置是否合理,若不合理,如何改正。