金属材料的基本知识Word文档下载推荐.docx
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室温为体心立方晶格，1100℃时为面心立方晶格。
6.分析在缓慢冷却的条件下，亚共析钢和过共析钢的结晶过程和室温组织。
亚共析钢的结晶过程：
1点以前为液体，1点以后从钢液中结晶出奥氏体，直到2点全部结晶为奥氏体，到了3点以前不发生组织转变。
到3点以后，从奥氏体中析出铁素体，由于铁素体的含碳量很低，致使剩余奥氏体中含碳量随温度下降，将沿着GS线增加，当温度降到727℃时，含碳量已达到0.77‰，这时将进行共析反应，剩余奥氏体将全部转变成珠光体，而早先析出的铁素体不再发生变化，室温组织为铁素体和珠光体构成。
过共析钢液态冷却到3点之前结晶过程与亚共析钢相同，到3点以后从奥氏体中析出二次渗碳体，由渗碳体的含碳量较高，剩余奥氏体中的含碳量随温度下降将沿ES线降低，当温度降到727℃时，含碳量达到0.77‰，这时，将进行共析反应，剩余奥氏体转变成珠光体，温度继续下降，组织不再发生变化，室温组织由渗碳体和珠光体构成。
第三章
1．什么是退火？
什么是正火？
它们的特点和用途有何不同？
钢加热保温后在炉中或埋在灰中冷却的热处理工艺过程称退火。
退火分为完全退火、球化退火和应力退火。
对亚共析钢而言，采用完全退火，加热温在AC330-50℃保温后随炉或埋在砂中冷却。
主要目的是降低硬度、改善切削加工性，其次是细化晶粒，用于铸钢件和锻件。
对过共析钢用球化退火，加热温度在AC1以上20-50℃，主要目的是使渗碳球化，提高钢的韧性，降低硬度。
对于铸件、焊接件及锻件采用去应力退火，主要目的是去应力，防止工件变形。
正火是将亚共析钢加热到AC3以上30-50℃，过共析钢加热到AC130-50℃，保温后在空气中冷却。
主要目的是细化晶粒，提高强度而且韧性不下降，用于普通结构件的最终热处理，对过共析钢而言，减少或消除网状的二次渗碳体析出。
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？
碳钢的淬透性较低，油的冷却速度低，因此钢在油中淬火不能获得马氏体，致使硬度不足。
合金钢的淬透性高，如果在水中淬火，因水的冷却速度快，获得的马氏体，内应力大，易变形或开裂。
5．钢锉、汽车大弹簧、车床主轴、发动机缸盖螺钉的最终热处理有何不同？
钢锉—低温回火汽车大弹簧—中温回火发动机缸盖螺钉—调质
7．什么是共析反应？
什么是共晶反应？
它们有何异同？
共析反应—合金冷却时，温度达到727℃，含碳量达到0.77‰时，在恒温下同时析出铁素体与渗碳体的机械混合物这种反应叫共析反应，这种机械混合物叫珠光体。
共晶反应—合金冷却时，温度达到1148℃，含碳达到4.3‰时，在恒温下同时析出奥氏体与渗碳体的机械混合物，这种反应叫共晶反应，机械混合物叫莱氏体。
相同点：
都是机械混合物，恒温；
不同点：
含碳量不同，反应温度不同，机械物的性质不同。
第四章
1．下列牌号各属于哪类钢？
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？
15、40：
优质碳素结构钢，焊接性好Q215：
碳素结构钢，Q为屈服，屈服强度为215MpaQ345：
低合金钢，Q为屈服，屈服强度345MpaGrWMn、40Gr、60Si2Mn：
合金结构钢，分别平均含碳量为0.40‰、0.6‰。
4．仓库中混存三种相同规格的20钢、45钢和T10钢，请提出一种最为简便的区分方法。
用打样冲眼的方法就能很方便的区分出，观察样眼的大小，样冲眼大的是20钢、最小的是T10钢，中间的为45钢。
6.下列产品该选用哪些钢号？
宜采用哪种热处理？
汽车板簧—60、65、60Si2Mn钢或65Mn；
淬火、中温回火
台钳钳口—T8；
淬火、低温回火
拖拉机履带板—2GMn13；
自行车轴挡—20Cr；
8．分析含碳量对铁碳合金组织和性能的影响。
（1）对力学性能的影响：
随含碳量的增加，钢的强度、硬度增加，塑性、韧性降低，但是当含碳量超过0.90‰时，钢的强度反而降低。
（2）对工艺性能的影响：
随含碳的增加，钢的热加性（焊接）和冷冲压性能降低。
（3）对组织的影响：
随含碳量的增加，钢中铁素体逐渐减少，珠光体、渗碳体的出现与增加，直至莱氏体的出现，这是影响力学性能变化的根本原因。
第一篇铸造
2．什么是液态合金的充型能力？
它与合金的流动性有何关系？
不同成分的合金为何流动性不同？
（1）能够获得形状准确、轮廓清晰，减少浇不足和冷隔缺陷的这种能力叫充型能力。
（2）合金的流动性愈高，充型能力也愈好。
（3）共晶成分的合金，是逐层凝固，表面光滑对液态合金的流动性无影响，所以充型能力强；
其它成分的合金是糊状凝固或中间凝固，是树枝状结晶，表面粗糙，对液态合金的流动性有阻碍作用，所以充型能力较低。
3．某定型生产的薄铸铁件，投产以来质量基本稳定，但近一段时间浇不到和冷隔缺陷突然增加，试分析其可能的原因。
是定型产品，说明浇注工艺是成熟的，不存在铸件结构（壁厚）浇注温度低、铸型材料等问题，导致浇不足和冷隔的主要原因是合金的流动性问题。
而影响合金流动性的主要因素是合金的成分，所以应从铸铁件材料的合金成分上考虑，是否合金成分发生了改变，共晶成分太少了，才影响浇不足和冷隔缺陷的出现。
可以进行化验找到原因，也可以适当提高浇注温度来验证。
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？
温度过高，合金的收缩量大，易产生缩孔与缩松，同时温度过高，凝固从于高温时间很长，晶粒长大严重，力学性能下降，因此，浇注温度不能过高。
6．什么是顺序凝固？
什么是同时凝固？
各需采取什么措施来实现？
上述两种凝固原则适用场合有何不同？
顺序凝固：
为了防止或消除缩孔和缩松，在铸件的厚大截面部分安装冒口或冷铁的工艺方法叫顺序凝固，用于结晶范围较窄或共晶成分。
同时凝固：
为了防止和消除拉应力，在逐渐的厚大截面部分安装冷铁的工艺方法叫同时凝固，主要用于灰铸铁，铸青铜等。
8．试用下面异形梁铸钢件分析其热应力的形成原因，并用虚线表示逐渐的变形方向。
异形铸钢件梁，因上面部分较厚，下面部分较薄，固态收缩时，上面部分先冷，所受的是拉应力，下面部分受的压应力。
受拉应力部分要产生压缩变形，受压应力部分要产生拉伸复形，才能消除应力，这一压、一拉的结果使铸钢件向上弯曲变形。
第二章
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？
影响石墨化的主要因素是化学成分和冷却速度，最主要元素是碳和硅。
碳是形成石墨化的主要元素，也是促进元素；
硅是促进石墨化的元素。
铸铁的牌号用HT后面加三位数字，表示最低抗拉强度。
铸铁的性能，不仅取决于化学成分有关，还与铸件的壁厚（即冷却速度）密切相关，所以用化学成分表示。
4．HT100、HT150、HT200、HT300的显微组织有何不同？
为什么HT150、HT200灰铸铁应用最广？
HT100的组织为铁素体铸铁；
HT150、HT200组织为珠光体、铁素体铸铁这类组织的铸铁。
虽然这来铸铁的强度、硬度较珠光体铸铁较低，但仍然能满足一般复件的要求，而且铸造性、减振性均佳，还容易冶炼，所以应用法最广。
，
HT300组织为珠光体孕育铸铁，强度更高。
5．某产品上的灰铸铁件壁厚计有5mm、25mm两种，力学性能全部要求δb=220Mpa，若全部选用HT200，是否正确？
铸件虽然最后的力学性能都要求δb=220Mpa，但是它们的壁厚相差很大，冷却速度就不一样，显然的力学性能就不一样，因此不能用一个牌号。
5mm选用HT200,25mm应选用HT250。
8.制造铸铁件、铸钢件和铸铝件所用的熔炉有何不同？
所用的型砂又有何不同？
为什么？
制造铸铁件用冲天炉，铸钢件用炼钢炉、铸铝件用坩埚炉。
因为铸钢件的流动性差，要求浇注温度高，又因钢液在高温时易氧化和吸气，因此要求凝固吸缩性大、内应力型砂应具有较高的强度和耐热性因此要求型砂颗粒要大的型砂。
同时还要具有良好的退让性。
钢液易氧化和吸气，要求砂子具有良好的透气性。
铝铸件要求表面光滑，熔点较低，应选用细砂来造型。
铸铁采用的铸造性能好、流动性好，收缩率小，对砂的要求较低，采用中粗的砂粒即可。
9.下列铸件宜选用哪类铸造合金？
请阐述理由。
车床床身摩托车气缸件火车轮压气机曲轴自来水管道弯曲减速器蜗轮
车床床身—HT250摩托车气缸件—HT200火车轮—2G270—500
压气机曲轴—QT600-3自来水管道弯曲—KTH300-10减速器蜗轮—2CuSi10Pb1
3.什么是铸造工艺图？
它包括哪些内容？
它在铸件生产的准备阶段起着哪些重要作用？
铸件工艺图是根据零件图设计出来的，它形状简单、尺寸较大（含收率量、加工余量），同时在工艺图上用各种工艺符号及参数表示铸造工艺方案的图形。
工艺图应包括浇注位置、分型面、型芯的数量及冒口、冷铁的数量和安装位置，起模斜度，圆角过度等。
它是指导模样（芯盒）设计生产，准备铸件造型和检验的基本工艺文件。
4.浇注位置选择和分型面选择哪个重要？
如若它们的选择方案发生矛盾该如何统一？
铸件的浇注位置正确与否，对铸件质量影响很大，因此制订铸造方案时，必须优先考虑，一般的原则是：
（1）铸件的主要加工面应朝下；
（2）铸件的大平面应朝下；
（3）铸件薄、较大平面应置于垂直线或倾斜位置，避免浇不足和冷隔缺陷出现；
（4）铸件表面要求较高的圆柱形零件应进立式浇注，以便补液。
分型面选择的原则
（1）尽量使分型面平、直、少
（2）应避免不必要的活块和型芯，简化工艺（3）应尽使铸件的全部或较大部置于下箱，便于造型、下芯保证铸件的精度（4）保证模样顺利的取出来而不破坏型砂。
上述原则在具体实施中有时甚至互相矛盾，因此必须抓住主要矛盾全面考虑，至于次要矛盾可以从工艺措施解决。
1．铸件结构设计时应遵循主要原则是：
（1）尽可能将实心结构改为空心结构，减少重量，减少缩孔，缩松等缺陷，以便提高铸件质量，降低成本。
（2）把封闭的空心结构改变为开敞结构，便于造型，型芯的安装。
（3）尽可能将空心结构改为工字型结构，造型简单、结构合理。
（4）尽可能笨重的实心结构改为薄壁加肋结构。
（3）（4）两条可以节约材料，同时还提高了铸件的力学性能。
由于各种铸件的性能不同，因而对铸件的机构要求也不相同，每种铸铁牌号最低壁厚要求是不一样的，这是为了减少浇不足和冷隔等缺陷及白口组织，保证铸件的形状准确和力学性能。
如果壁厚过大，铸件的热节会出现缩孔与缩松，降低力学性能.过薄会产生浇不足和冷隔等缺陷。
第五章
2.为什么熔模铸造是最有代表性的精密铸造方法？
它有哪些优越性？
用熔模铸造，精度高IT9—12级（一般铸件为IT16-18）表面质量Ra12.5-1.6um.铸件最少厚壁可达0.3mm（一般铸件要达到3mm以上）孔径为2.5mm（一般为大径12-15mm）所以是最有代表性的精密铸造。
除了上面的精度高和表面粗糙度值较低以外还有如下特点：
（1）适用于各种合金，难加工，高硬度，高熔点的合金钢铸件
（2）不受批量限制（3）工艺复杂周期长主要限制在小于45kg之内。
应用范围广，汽车、飞机、仪表、航空等。
无屑加工中最重要的工艺方法。
3.金属型铸造有何优越性？
为什么金属型铸造未能广泛取代砂型铸造？
答：
一型多铸，便于机械化和自动化生产，同时精度高表面质量好（IT9-7、Ra3.2-12.5）因为结晶致密冷却速度快，力学性能好，比砂型铸造的屈服强度δs提高20%，同时劳动强度也大为改观。
但是金属型对铸件的尺寸和形状有一定的要求，它生产周期长，成本高。
特别是铸造灰铸铁时，易产白口组织（冷却速度快）和浇不足、冷隔和裂纹等缺陷，一般适用于大批生产的形状简单，壁厚不大的有色金属。
正因为有上述不足所以不能广泛取代砂型铸造。
目前有些滚轮的生产为了获得表面高硬白口组织，不再堆焊硬质合金，而用金属模铸造，但模型易损坏。
5.压力铸造有何优缺点？
它与熔模铸造的适用范围有何不同？
（1）压力铸造的主要特点精度高，表面质量好（IT4-1T8、Ra1.6-12.5）不需要机械加工
（2）可铸薄壁，形状复杂的零件，如小孔、螺纹、齿轮等，均可压铸出来（3）压铸件比金属模铸件强度更高，提高了原来的抗拉强度25%-30%，因为冷却快，在压力下结晶比自由结晶更紧密（4）更于采用镶件，便于满足铸件某些部位特殊性能要求，如耐磨性，强度，绝缘性，导电性等。
它与熔模铸造不同，它周期短、生产率高，供投资大，不适宜单件、小批量生产，只适用于有色金属和大批量生产。
压力铸造工艺过程简单。
周期短，但他不能实现单件少批量生产，压力铸造的成本更高。
8.某公司开发的新产品中有下图的铸铝小连杆。
（1）试样机时采用砂型铸造
（2）当年产量1万件时，用金属型铸造（3）当年产量超过10万件时，采用压力铸造。
9.特殊铸造的原理有什么不同？
熔模铸造的原理：
它是利用易熔材料制成的模样熔化过后形成型腔，浇注凝固铸件型腔；
金属模铸造原理：
是利用金属熔液的自重力，充满型腔，形成铸件；
压力铸造是在外力作用5—150mpa把金属熔液注入型腔，在压力下冷却结晶；
离心铸造是利用离心力充满型腔形成铸铁件；
消失模：
它是利用泡沫制成的模样来造型，而模样不返出来，直接浇注成形。
第三篇金属塑性加工
1.何谓塑性变形？
塑性变形的实质是什么？
金属在外力作用产生变形，当力去除后不能完全恢复原来的变形叫塑性变形（弹性变形：
外力去除后能恢复原来的状态）实质是金属滑件内部滑移和位错运动的综合结果。
2.碳钢在锻造温度范围内变形时，是否会有冷变形强化现象？
不会产生冷变形硬化现象，因为锻造温度范围内塑性很好，而且还处在再结晶温度之下，强化和软化现象被再结晶过程消除。
3.铝在20℃，钨在1000℃时变形，各属于那种变形？
铅在20℃，钨在1100℃时变形，要通过计算来确定。
（1）铅：
T再=0.4T熔
（2）T再=0.4*（327+273）=240k
（3）变形温度=20+273=293k
（4）T变>
T再铝是热变形
（5）钨：
T再=0.4*（273+3380）=1461.2k
（6）T变=1000+273=1273K
（7）T变<
T再钨是冷变形
4.纤维组织是怎么样形成的？
它的存在有何利弊？
铸造在塑性加工中产生塑性变形时，基本金属的晶粒形状和沿晶界分布的杂质沿受力方向被拉长，呈纤维状，这种结构称纤维组织。
纤维组织使金属的力学性能具有了方向性，沿纤维方向塑性和韧性越高，与纤维方向垂直方向塑性和韧性越低。
纤维组织很稳的，是不能用热处理方法来消除，在设计和制造时应使零件在工作中产生的最大正应力与纤维方向重合，最大切应力与纤维方向垂直，尽量使纤维组织不被分析。
5.如何提高金属的塑性？
最常采用的措施是什么？
实践证明金属塑性变形的压应力数目越多，金属的塑性越好，拉应力数目越多，塑性越差，并且受力方向与纤维方向平行。
通常用提高变形温度和增加压应力数目，并具在再结晶温度以上变形，塑性就越好，来提高塑性。
7.重要的齿轮算什么要经过锻造？
为什么不用板材或棒材直接加工出来？
因为经过锻造改变纤维方向，提高了齿轮的力学性能，使齿轮的每一齿受切应力与纤维方向垂直。
如果直接用棒材加工齿轮齿形，结构齿轮的某些齿的纤方向与受力方向平行，容易被切掉。
经过锻造后，齿轮的端面上看，纤维呈放射性，使每齿的纤维方向都与切应力垂直。
板材也是如此。
6.“趁热打铁”的含义何在？
“趁热打铁”是指坯料还处于高温下进行锻造，这时候坯料处于奥氏体组织，它高温塑性好，原子活动强，变形抗力低，塑性变形很容易，如果冷了塑性差，易开裂，所以要趁热打铁。
第二章：
锻造
1.为什么巨型铸件必须采用自由锻的方法制造？
因自由锻通用性很强，所用的工具比较简单，而巨型锻件一般都属于单件，单件生产都是用自由锤，另一方面，如果用模锻，那么所用设备和锻模要比锻件大若干倍，设备要求也更大，是必增加锻造的复杂性和成本。
2.重要的轴类锻件为什么在锻造过程中安排有墩粗工序？
锻粗使坯料的截面面积增大，重要的轴经过锻粗改变了原有的纤维结构，使纤维在加工中不被切断，保持连续性，提高了力学性能。
3.叙述零件在绘制锻件图时应考虑什么内容？
①分模面：
分模面应过轴线的中心。
②余块、加工余量和公差：
把不的凹槽填平，凹槽改用机械加工。
③内孔不能冲，太小，冲孔冲头易被折断，用机械加工。
④两端考虑锻模斜度
第二篇第二章锻造
4.在图示两种抵铁上进行拔长时，效果有何不同？
在v型砧上拔长效果比平砧上好，因为它受力比平砧上拔长受力多两个，同时受力点上的压强大，易变行。
5.如何确定分模面的位置？
（1）保证锻件能从模膛中取出来；
（2）上下模膛轮廓一致；
（3）上下模膛深度最浅；
（4）余块最少；
（5）最好是一个平面。
8.为什么胎膜锻可以锻造出形状较为复杂的模锻件？
胎膜主要有扣模、筒模及合模，扣模以生产长杆非回转体锻件，也可以为合模锻造制造制坯；
筒模以生产盘类锻件为主，如齿轮、发兰盘类锻件组合筒，可增加一个分模面，就可以锻造出比较复杂的锻件，扩大了胎膜锻的应用范围。
同时合模由上下模组成，并有导向结构可锻制形状、精度较高的非回转体锻件。
11.下列制品选用哪种锻造方法制作？
活扳手（大批量）：
锤上模锻铣床主轴（成批）：
自由锻大六角螺钉（成批）：
自由锻起重机吊钩（小批）：
自由锻万吨轮主传动轴（单件）：
自由锻
第三篇第三章复习题
2.用Ф50mm冲孔模具来生产Ф50mm落料件能否保证落料件的精度？
不能保证精度。
因为冲孔模具是以凸模为基本尺寸。
是凸模尺寸等于图纸尺寸，凹模尺寸为基本尺寸加两倍的间隙；
而落料模具是以凹模为基准尺寸，凹模尺寸为图纸尺寸，凸模尺寸为基本尺寸减去两倍间隙。
如果用冲孔Ф50mm的模具来落料Ф50mm落样件，尺寸大了一个2倍间隙尺寸。
所以精度不能保证。
3.用Ф250mm*1.5mm坯料能否一次拉伸成直径为Ф50mm的拉伸件？
应采取哪些措施才能保证正常生产？
不能一次拉成。
因为拉深系数m=d/D=0.2<
0.5~0.8。
因此要多次拉伸。
每次拉伸前要退火，提高坯件的塑性。
4.翻边件的凸缘高度尺寸较大时。
当一次翻边实现不了时，应采取什么措施？
翻边系数K=d0/d很小，翻边件的凸缘高度尺寸较大时。
一次翻边实现不了，可采用先拉伸后冲孔，再翻边的工艺来实现。
5.冲裁过程分几个阶段。
落料的间隙大小对冲裁质量有何影响？
冲裁分为三个阶段
弹性变形阶段
塑性变形阶段。
变形达到一定程度以后凸凹模刃口处材料的上下面出现裂纹。
断裂分离阶段。
当冲头继续向下运动，上下裂纹逐渐扩展，当上下裂纹相遇重合后。
板料被剪断分离间隙过大不能实现分离，间隙过小严重影响模具的使用寿命。
凸凹模间隙按c=mδ计算。
它与材料的厚度品种有关。
7.试述图示冲压件的生产过程。
⑴如果用手用简单模具冲压：
分为剪裁下料、落料、冲孔和弯曲成形四道工序。
⑵如果手用连续模具冲压，生产过程为剪裁下料、冲孔落料和弯曲成形三道工序。
⑶如果采用复合模具冲压，生产过程分为剪裁、下料、冲孔、落料和弯曲成形一次完成
解释下列名词
1.正挤压——凸轮的运动方向与金属流出的方向相同。
2.反击压——凸轮的运动方向与金属的流出方向相反
3.复合挤——同时兼有正挤、反击的金属流动特征。
4.热挤压——在结晶温度以上进行的挤压加工。
5.冷挤压——在结晶温度以下进行的挤压加工。
6.温挤压——在室温以上低于再结晶温度范围，进行挤压，并有如下特征。
与热挤相比坯料脱碳少，表面粗糙度值低，尺寸精度高；
与冷挤压相比金属变形低，增大了每次变形程度，提高了模具的寿命。
粉末锻造是把金属粉末经压实后烧结，再用烧结体为锻造坯料进行锻造的方法。
它有如下特点
提高了锻件的密度，提高了锻件的力学性能。
粉末锻造它是把粉末冶金与精密模锻结合在一起的工艺方法，既保持了粉末冶金的少、无屑加工特点。
同时又具有成形精确，材料利用高，锻造能量消耗低，模具使用寿命长和成本低的优点。
锻件形状复杂，尺寸精确，组织均匀成分无偏析，无各向异性。
并可能破碎粉末颗粒表面的氧化膜。
提高了锻件的力学性能。
第三篇第一章电弧焊复习题
1．焊接电弧是怎样一种现象？
电弧中各区的温度多高？
用直流和交流电焊接效果一样吗？
焊接电弧是在具有一定电压的两极间或电极与工件的气体介质中，产生强烈、持久、稳定的放电现象。
阴极区2400K，阳极区2600K，弧柱去6000—8000K。
用直流和交流焊接效果不一样。
用直流根据材料的性质及厚度，有正、反两种接线法。
正极焊——工件接正，焊条接负；
反极接——焊条接正，工件接负。
电弧稳定，焊接质量高，主要用于碱性低氢型抗裂焊条；
交流电弧焊，电弧正负变化100次，电弧不稳定，焊接质量不太高。
主要用于酸性焊条。
2．何谓焊热影响区？
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能有何影响？
减小热影响区的办法是什么？
焊缝两侧受焊接热作用，引起组织和性能变化的区域；
分为
熔合区，宽度只有0.1--1mm
区域很窄，在很大程度上决定了焊接接头的力学性能。
因为此区域融化金属是铸造组织，未熔化金属温度很高，晶粒粗大成为过热晶粒。
因而塑性、韧性、强度下降较严重，而且还会引起应力集中。
过热区。
在AC3以上100-200°
C之间。
由于奥氏体晶粒粗大形成过热组织。
故塑性、韧性低。
对于易淬硬化钢材，此区域为变危险区。
正火区—在AC1以上100-200°
C温度范围内晶粒发生了重结晶。
冷却后转变成均匀、细小的铁素体和珠光体组织，其力学性能高于母材
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