金属工艺学作业及小测解析.docx
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金属工艺学作业及小测解析
第一章练习题
一、填空题
1、材料常用的塑性指标有（）和（）。
2、在外力作用下，材料抵抗（）和（）的能力称为强度。
3、金属材料的力学性能指标主要包括（）、（）、（）、（）、（）等。
二、计算题
书P9第5题。
第二章
填空题
1、晶体与非晶体最根本的区别是原子排列是否规则。
2、体心立方晶格与面心立方晶格中，晶胞中原子数分别是_2_和__4__，致密度分别是_0.68___和_0.74____，γ-Fe属于_面心立方晶格_结构。
3、实际金属中存在有三类晶体缺陷，其中点缺陷包含晶格空位、置换原子和间隙；线缺陷的基本类型有刃型位错，面缺陷主要指晶界和亚晶界。
5、固溶体的晶格与（B）相同。
A溶液B溶剂C溶质D溶剂或溶质
6、当二元合金进行共晶反应时，其相组成是（C）
A单相组成B两相共存C三相共存D四相共存
7、二元共晶反应是指（B）
A在一定温度范围内，由一种液相生成一种固相
B在一恒定温度下，由一种液相生成两种不同固相
C在一恒定温度下，由一种固相生成两种不同固相
D在一恒定温度下，由一种液相和一种固相生成另一种固相
第三章作业
1、名词解释
A
F
Fe3C
P
Ld
1）碳在α-Fe中形成的间隙固溶体称为F，具有体心立方晶体结构，在727℃碳的最大溶解度最大，为0.0218％。
2）珠光体本质是F和Fe3C组成的机械混合物，高温莱氏体是A和Fe3C组成的机械混合物。
3）固溶体出现枝晶偏析后，可用扩散退火加以消除。
4）铁碳相图中，存在着三种重要的固相，说明它们的本质和晶体结构。
如F是碳在α－Fe中的间隙固溶体，体心立方结构。
A是碳在r-Fe中形成的间隙固溶体，面心立方晶格；Fe3C是铁与碳形成的金属化合物，复杂晶格。
5）铁碳合金相图中共晶线是指ECF；共析线是指PSK；
ES线含义是碳在r-Fe中的溶解度曲线；GS线是指F从A中的析出开始线。
6）固溶强化是指由于溶质原子的加入，使固溶体的强度、硬度升高的现象，造成强化的原因是溶质原子的溶入，造成溶剂晶格发生畸变，增加了塑性变形的抗力，提高了合金的强度和硬度。
3、选择题
1）铁素体的力学性能特点是（C）
A有良好的硬度和强度B有良好的综合力学性能
C有良好的塑性和韧性D有良好的耐磨性
2）含碳量4.3％的铁碳合金具有（B）
A良好的锻造性B良好的铸造性
C良好的焊接性D良好的热处理性
3）在二元合金中，铸造性能最好的合金具有（C）。
A共析成分合金B固溶成分合金C共晶成分合金
4）在固溶体结晶过程中，产生枝晶偏析的原因是由于（C）。
A液、固相线间距很小，冷却缓慢
B液、固相线间距大，冷却缓慢
C液、固相线间距大，冷却速度也大
4、画一张清晰的铁碳合金相图，注明特征点、特征线及温度和组织。
5、在1100℃时，含碳为0.4％的钢能进行锻造，含碳4.0％的白口铁却不能，根据相图解释原因。
在1100℃时，含碳为0.4％的钢组织委奥氏体，奥氏体的塑性很好因此适合锻造，含碳4.0％的生铁的组织中有大量的渗碳体，渗碳体的硬度很高，不适合锻造。
第4章练习题
1、填空题
1）碳钢马氏体组织形态主要有（板条状马氏体）和（片状马氏体）两种，其中（板条状马氏体）强韧性较好。
2）热处理时，确定钢的加热温度的理论依据是（铁碳合金相图）。
3）按温度划分，淬火钢的回火可分为（低温回火）（中温回火）和（高温回火）三类，低温回火的组织是（回火马氏体），其性能特点（高硬度、高耐磨性），适用于制作（量具，模具，滚动轴承）等零件。
4）共析钢加热时A形成是由（奥氏体晶核的形成）（奥氏体晶核的长大）（残余渗碳体的溶解）（奥氏体成分均匀化）等四个基本过程组成。
5）共析钢制成的销子，采用何种热处理可得以下组织：
珠光体：
退火，
托氏体+索氏体：
正火，
下贝氏体：
等温淬火，
回火索氏体：
调质处理，
马氏体+残余奥氏体：
淬火。
2、选择题
1、扩散退火的主要目的是（C）
A消除加工硬化B降低硬度方便切削
C消除或改善枝晶偏析D消除或降低残余应力
2、钢经调质处理后的室温组织是（D）
A回火马氏体B回火贝氏体
C回火托氏体D回火索氏体
3、具有良好综合力学性能的组织是（Ｂ）
A上贝氏体B下贝氏体C奥氏体D马氏体
4、现制造一传动轴，要求其整个截面上具有良好的综合力学性能，应采用（A）。
A调质处理B淬火＋低温回火
C正火处理D淬火＋中温回火
5、弹簧的最终热处理工艺一般是（A）。
A淬火＋中温回火B淬火＋低温回火
C去应力退火D淬火＋高温回火
6、锉刀的热处理工艺应采用（C）工艺。
A调质处理B淬火＋中温回火
C淬火＋低温回火D扩散退火
7、马氏体是（B）。
A碳在α-Fe中的固溶体
B碳在α-Fe中的过饱和固溶体
C碳在γ-Fe中的固溶体
D碳在γ-Fe中的过饱和固溶体
3、简答题
根据C曲线，描述共析钢等温冷却转变的温度及组织。
前四章小测
一、填空题
1.绝大多数金属的晶体结构都属于（）、（）和（）三种典型的紧密结构。
2.液态金属结晶时，过冷度的大小与其冷却速度有关，冷却速度越大，金属的实际结晶温度越（），此时，过冷度越（）。
3.球化退火是使钢中（）球状化的退火工艺，主要用于（）钢和（）钢，其目的在于降低硬度，改善切削加工性能，为后面的淬火做准备。
4.共析碳钢奥氏体化过程包括（）（）（）（）。
5.共析钢等温冷却转变，按得到的产物组织的不同，可分为三种类型：
（）型转变、（）型转变、（）型转变。
6.金属材料的力学性能指标包括（）（）（）（）（）。
7.根据溶质原子在溶剂晶格中所占的位置不同，将固溶体分为（）和（）两大类，F是碳在（）中形成的固溶体。
固溶体的晶格类型与（）的晶格类型相同。
8.铁碳合金中，共析钢Wc为（）％，室温平衡组织为（）；亚共析钢Wc为（）％，室温平衡组织为（）；过共析钢Wc为（），室温平衡组织为（）；共晶白口铁Wc为（）％，室温平衡组织为（）；亚共晶白口铁Wc为（）％，室温平衡组织为（）；过共晶白口铁Wc为（）％，室温平衡组织为（）；
9.在铁碳合金相图中，共析转变的温度为（），共晶线为（）。
二、简答
钢淬火后，常采用的回火工艺有哪几种？
回火后各得到什么组织？
游标卡尺、弹簧和曲轴三类零件一般采用哪种回火工艺？
第五章
1．分析下列材料的类别、牌号的含义、用途：
20CrMnTi，40Cr、60Si2CrA、Q235A08F45T8
HT200，QT600-3，KTH370-12
2、灰铸铁、球墨铸铁、蠕墨铸铁、可锻铸铁在组织上的根本区别是什么？
3、为下列零件选择材料和热处理方式：
锉刀、锯条、沙发弹簧、拖拉机变速箱齿轮、机床床身、桥梁、螺母、机床主轴。
4、选择题
1）工业上应用的黄铜是（A）。
A．铜锌合金B．铜镍合金
C．铜铅合金D．铜锡合金
2）白口铸铁中，碳以——的形式存在，这种铸铁可用来制造——（A）。
A．渗碳体，犁铧B．渗碳体，管接头
C．片状石墨，机座D．球状石墨，曲轴
3）20CrMnTi钢是合金渗碳钢，常用的热处理工艺应选用（A）。
A．渗碳＋淬火＋低温回火B．渗碳＋淬火＋中温回火
C．淬火＋低温回火D．淬火＋中温回火
4）机床床身应选用（C）材料。
A．Q235钢B.T8AC.HT250D.Q345
5）现需要制造一直径25mm的连杆，要求整个截面上具有良好的综合力学性能，应采用（A）。
A．40Cr钢，经调质处理B．60Si2Mn钢，经淬火＋低温回火
C．45钢，经正火处理D．20Cr钢，经淬火＋中温回火
6）弹簧钢的最终热处理工艺一般是（B）。
A．淬火＋低温回火B．淬火＋中温回火
C．去应力退火D．淬火＋高温回火
7）现需要制造一把锉刀，应选用（C）。
A．45钢，经调质处理B．9SiCr钢，经淬火+中温回火
C．T12钢，经淬火＋低温回火D．Q235钢，经调质处理
5.为什么汽车变速齿轮常采用20CrMnTi制造，而机床上的变速齿轮却采用45钢或40Cr制造？
因为汽车在运行过程中对变速齿轮的冲击比机床要大，要求齿轮具备耐磨性、疲劳强度、冲击韧性，采用20CrMnTi属于合金渗碳钢，在做齿轮时一般采取渗碳、淬火和低温回火，可使齿面具有高硬度、高耐磨性和高的疲劳性能，心部保持良好的强韧性。
机床齿轮传递动力不大，转速中等，工作平稳，无强烈冲击。
45或40Cr调质处理后有较高的综合力学性能，改善齿心的强韧性，能承受较大的弯曲载荷和冲击载荷，可满足使用要求。
6.为什么一般机器的支架和机床床身常采用灰铸铁制造？
1）良好的减振性：
石墨阻止振动传播；
2）缺口敏感性低：
层片状的石墨减少了其他缺口对力学性能影响的敏感性；
3）耐磨性：
半干摩擦时，石墨充当润滑剂，润滑摩擦时，石墨脱落留下的显微凹坑可储油，灰铸铁有很好的耐磨性。
4）价格便宜,这些产品的重量很重.
第五章小测
把下列材料所属的种类及用途填入表内
牌号
材料所属的种类
用途
是否热处理
20CrMnTi
HT300
Q235
KTH300-06
60Si2CrA
T10
QT600-3
08F
45
Q420
参考答案:
材料所属的种类：
优质碳素结构钢，碳素结构钢，碳素工具钢，球墨铸铁，可锻铸铁，合金渗碳钢，合金弹簧钢，低合金高强度结构钢，普通灰铸铁。
用途：
水暖管件，机床床身，普通钢筋，汽车变速箱齿轮，手锯锯条，冲压件，小型柴油机曲轴，弹簧,大型桥梁构件，机床主轴。
第7章铸造
1、选择题
1.形状复杂的高熔点难切削合金精密铸件的铸造应采用（B）。
A金属型铸造B熔模铸造C压力铸造
2.下列哪种铸造方法生产的铸件不能进行热处理，也不适合在高温下使用（C）。
A金属型铸造B熔模铸造C压力铸造
3.为了消除铸造热应力，在铸造工艺上应保证（B）。
A顺序（定向）凝固B同时凝固C内浇口开在厚壁处。
4.铸型中凡能增加合金流动阻力和冷却速度，降低流速的因素，均能降低合金的（A）。
A流动性B收缩性C粘度
2、简答题
1．为什么选择共晶成分的合金作铸造合金？
流动性共晶成分的合金，结晶温度低，保持液态的时间长，流动性好。
收缩性共晶合金在恒温下结晶，通常是逐层凝固，倾向于形成集中缩孔，缩孔易于检查和修补，便于采取工艺措施来防止。
2、采取什么工艺措施，可以消除铸造缩孔？
定向凝固的原则，利用冒口和冷铁，消除缩孔。
3．有一测试铸造应力用的应力框铸件，如图1-1所示，凝固冷却后，用钢锯沿
A-A线将φ30的立柱锯断，此时断口间隙的大小会发生什么变化？
为什么？
1）变大。
2）因为凝固冷却后，铸件ф30的粗杆处于拉应力状态，铸件ф10的细杆处于压应力状态。
当沿A-A锯断后，粗杆给予细杆的压力被释放，所以断口间隙会变大。
第7章小测
1.铸造合金在凝固过程中的收缩分三个阶段，其中液态收缩和凝固收缩是铸件产生缩孔和缩松的根本原因，而固态收缩是铸件产生变形、裂纹的根本原因。
2.铸件在凝固和冷却过程中，不同部位由于温差造成不均衡收缩而引起的应力，称为铸造热应力，它的分布情况是薄壁或表层受压应力，厚壁或心部受拉应力
3.衡量合金的铸造性能的指标是流动性和收缩性。
4.型砂应具有的主要性能有透气性、强度、耐火性和退让性。
5．确定合金浇注温度的原则是高温出炉低温浇注。
6、下列铸件大批量生产时，采用什么铸造方法为佳？
铸件
铸造方法
铸件
铸造方法
铝活塞
金属型铸造
汽轮机叶片
熔模铸造
缸套
离心铸造
车床床身
砂型铸造
缝纫机头
砂型铸造
大口径铸铁管
离心铸造
第8章作业
1、填空
1、常用的塑性成型工艺有轧制、挤压、拉拔、
锻造、板料冲压等。
2、冲压的基本工序包括分离工序、变形工序两大类。
3、热变形是指再结晶温度以上的变形。
4、金属的可锻性是指金属经受塑性成型加工的难易程度。
金属的塑性越好，可锻性越好，变形抗力越小，可锻性越好。
二、选择题
1、设计冲孔凸模时，其凸模刃口尺寸应该是（ A）。
A.冲孔件尺寸B.冲孔件尺寸+2Z
C.冲孔件尺寸－2Z D.冲孔件尺寸－Z
（Z为单边间隙）
2、生产大型锻件的塑性成形方法是（A）。
A．自由锻造B．模锻
C．板料冲压D．轧制
3、弯制V形件时，模具角度和工件角度相比（B）
A增加一个回弹角B减少一个回弹角
C不考虑回弹角D减少一个收缩量
4、用下列方法生产的钢齿轮，使用寿命最长强度最好
的是（D）
A精密铸造B利用厚板切削
C利用圆钢直接加工D锻造
5、在多工序冷拔钢丝过程中，插有再结晶退火工序，目的是消除（C）
A纤维组织B回弹现象
C加工硬化D化学成分偏析
6、冲裁工序中，落下部分为工件的工序称为（B），
落下部分为废料的工序称为（A）
A冲孔B落料C胀形D拉深
7、铁丝在室温下反复折弯，会越变越硬，直至断裂；而铅丝在室温下反复折弯，则始终处于软态，其原因是（C）。
A．铅不发生加工硬化和再结晶，铁发生加工硬化，不发生再结晶；
B．铁不发生加工硬化和再结晶，铅发生加工硬化，不发生再结晶；
C．铅发生加工硬化和再结晶，铁发生加工硬化，不发生再结晶；
D．铁发生加工硬化和再结晶，铅发生加工硬化，不发生再结晶；
8、大批量生产外径为50mm,内径为25mm，厚为2mm的垫圈时，为保证孔与外圆的同轴度应选用（C）进行冲压。
A．简单冲模＋连续冲模B．连续冲模C．复合冲模D．简单冲模＋复合冲模
3、简答题
1、成批生产如图所示的普通垫片时，应选用何种冲模
进行冲裁，能保证外圆与孔的同轴度？
复合冲模
2、如图所示为一螺杆毛坯，可用锻造、切削加工、铸造三种方法制造。
其中哪种方法制得的螺杆力学性能最好？
为什么？
（1）细化晶粒、改善组织，提高力学性能；
（2）压合铸造缺陷；
（3）使纤维组织不被切断，并与零件外形轮
廓相符合。
3、用一根冷拉钢丝绳（熔点1400℃）吊装一大型工件入炉，并随工件一起加热至1000℃,当出炉后再次吊装工件时，钢丝绳发生断裂，试分析其原因。
答：
因钢丝绳在冷拉成形的过程中，产生加工硬化现象，强度和硬度提高；
T再＝0.4×（1400+273）＝670K
1000+273＝1273K，670K<1273K；
即加热至1000℃时，发生了再结晶退火，使钢丝绳的力学性能下降，导致钢丝绳断裂。
第8章小测
1、常用的塑性成型工艺有、、、
、、等。
2、冲压的基本工序包括、两大类。
3、热变形是指温度以上的变形。
4、金属的可锻性是指。
金属的塑性越
好，可锻性，变形抗力越小，可锻性。
5、加工硬化是指。
6、合理利用纤维组织的原则是。
1、成批生产如图所示的普通垫片时，应选用何种冲模进行冲裁，能保证外圆与孔的同轴度？
2、金属的塑性变形分为热变形和冷变形，通过计算说明金属钨在1000℃的变形是哪类变形？
（钨的熔点是3380℃）
第9章作业
1、按照焊接过程的特点，可把焊接方法分为熔化焊、压力焊和钎焊三大类。
焊条电弧焊属于熔化焊，而摩擦焊属于压力焊。
2、焊条由焊芯和药皮两部分组成；焊芯的作用是①导电，产生电弧、②熔化，填充焊缝；药皮的作用是①机械保护作用、②冶金处理作用、③改善焊接工艺性的作用。
3、熔化焊焊接接头由焊缝、熔合区、热影响区组成。
低
碳钢热影响区由过热区，正火区和部分相变区等三
个区域构成。
4、电弧焊的冶金过程特点是
（1）冶金反应不充分，易产生焊接缺陷；2）合金元素烧损，接头性能降低.
5、产生焊接变形和应力的原因是局部加热，焊接残余应力的分布特点是焊缝部位产生拉应力。
6、生产中常见的焊接变形形式有：
收缩变形、角变形、
弯曲变形、波浪形变形、扭曲变形等五种。
矫正
焊接变形的方法有：
机械矫正法和火焰加热矫正法。
7、常见的焊接缺陷裂纹、气孔、未熔合和未焊透、烧穿、咬边、焊瘤等。
选择题
1．在焊接性估算中，（D）的钢材焊接性比较好。
A．碳含量高，合金元素含量低B．碳含量中，合金元素含量中
C．碳含量低，合金元素含量高D．碳含量低，合金元素含量低
2.大量生产汽车油箱，用低碳钢（δ<3mm）冲压成半成品，然后焊成
油箱，其焊接方法选（C）。
A.气焊B.焊条电弧焊C.电阻缝焊D.氩弧焊
3.焊接时，对焊缝金属进行渣－气联合保护的焊接方法是（A）。
A．焊条电弧焊B．点焊
C．对焊D．钎焊
4钎焊时（D）。
A.焊件与钎料同时熔化B.焊件与钎料不同时熔化
C.焊件熔化，钎料不熔化D.焊件不熔化，钎料熔化
5．大批量生产铝、镁、钛等有色金属焊接件时，可选用（B）。
A.气焊B.氩弧焊C.CO2气体保护焊D.焊条电弧焊
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