金工任务工单答案.docx

1、金工任务工单答案金属材料铁碳合金状态图分析与应用Fe-Fe3C状态图1默画Fe-Fe3C相图。解：（1）先画两条坐标轴：横轴表示含碳量，纵轴表示温度。（2）标出六个成分点：0、0.0218、0.77、2.11、4.3、6.69；画出两条温度线：727、1148。（3）找出8+2个特性点：1（一个熔点：同素异构转变点G）2（两个熔点：纯铁A1538、渗碳体D1227）2（两个反应点：共晶点C、共析点S）3（三个最大溶解度点：E、P、Q）2两个成分点）。（4）连接8条特性线：2（两条相线：液相线ACD和固相线AECF）2（两条反应线：共晶ECF和共析PSK）2（两条开始析出线：析出渗碳体ES和析出

2、F的线GS）2（围成F单相区QP和GP） ，形成5个单相区：L、A、P、Ld、Fe3C。（5）填写其他相区为相邻相区的叠加。2根据绘制的Fe-Fe3C状态图，指出其特性点、特性线及其含义、给出共晶和共析反应式并对典型铁碳合金结晶过程进行分析，完成相应任务。解：特性点、特性线及其含义表1状态图中主要特性点的意义（8+2）类型%温度意义两个熔点A01538纯铁的熔点D6.691227Fe3C的熔点两个反应点C4.31148共晶反应点S0.77727共晶反应点两个成分点F6.691148共晶反应在上的成分点K6.69727共析反应在上的成分点一个转变点G0912纯铁的同素异构转变点三个溶解度点E2.

3、111148C在A中的最大溶解度点P0.0218727C在F中的最大溶解度点Q0.0060.008600600时C在F中的溶解度表2状态图中的特性线（8条：2222）类型含义两条相线ACD线液相线（此线以上合金呈液态，冷却至该线合金开始结晶）AECF线固相线两条反应线ECF共晶线， PSK 共析线，A1线， 两条开始析出线GSA3线，A中开始析出F（A、F转变线）ESA中开始析出（C在中的溶解度曲线）两条围成F单相区的线GPC在中的溶解度曲线PQF中开始析出铁碳合金状态图中的相区依据特性点和线的分析，简化Fe-Fe3C状态图主要有五个单相区：L、A、F、Ld、Fe3C；其他相区为相邻相区叠加。

4、典型铁碳合金结晶过程（以亚共析钢为例）过成分点画纵线，标出与特性线的交点（1、2）；分析：1点以上：L12：L+A2S：AS以下：P；所以室温组织：P。2基本练习（1）选择题金属属于 A晶格。.体心立方.面心立方.密排六方晶格 .斜排立方晶格铁与碳形成的稳定化合物Fe3C称为：C。.铁素体.奥氏体.渗碳体.珠光体强度和硬度都较高的铁碳合金是：B。.珠光体.渗碳体.奥氏体.铁素体碳在中的间隙固溶体，称为：B。.铁素体.奥氏体.渗碳体.珠光体硬度高而极脆的铁碳合金是：C。.铁素体.奥氏体.渗碳体.珠光体由转变成是属于：D。.共析转变.共晶转变.晶粒变.同素异构转变铁素体（）是：D。.纯铁.混合物.

5、化合物.固溶体金属结晶时，冷却速度越快，其实际结晶温度将：B。.越高.越低.越接近理论结晶温度 为细化晶粒，可采用：B。.快速浇注 .加变质剂.以砂型代金属型 晶体中的位错属于：C。.体缺陷.面缺陷.线缺陷.点缺陷（2）填空题晶体与非晶体结构上的最根本的区别是，晶体内原子排列是：规则排列。 -Fe、Al、Cu、Ni、V、Mg、Zn各属何种晶体结构：体心立方：-Fe、V；面心立方：Al、Cu、Ni；密排六方：Mg、Zn。实际金属晶体中存在：点 、线 、面三种缺陷，引起晶格畸变。结晶过程是靠两个密切联系的基本过程来实现的，它们是：晶核形成和晶核长大。当对金属液体进行变质处理时，变质剂可起到增加 晶

6、核 数量的作用。过冷度是指理论结晶温度与实际结晶温度之差。 在实际应用中，细晶粒金属材料往往具有较好的常温力学性能，细化晶粒常采用：提高过冷度、变质处理和振动结晶等措施。分别填出下列铁碳合金组织的符号奥氏体 A ；铁素体F；渗碳体Fe3C；珠光体P；高温莱氏体Ld；低温莱氏体Ld。珠光体是由铁素体和渗碳体组成的机械混合物。莱氏体是由奥氏体和渗碳体组成的机械混合物。奥氏体和渗碳体组成的共晶产物为莱氏体，其碳的质量分数为4.3%。亚共晶白口铸铁碳的质量分数为2.11c4.3，其室温组织为Ld+P+Fe3C。亚共析钢碳的质量分数为0.0218c0.77，其室温组织为F+ P。过共析钢碳的质量分数为0

7、.77c2.11，其室温组织为P+Fe3C。过共晶白口铸铁碳的质量分数为4.3c6.69，其室温组织为Ld +Fe3C。（3）简答题细晶粒为什么会比粗晶粒具有更好的力学性能？实际生产中常采用哪些方法对金属进行细晶强化？解： 因为晶粒小则晶界就多，而晶界增强了金属的结合力。因此，一般金属的晶粒越小，强度、塑性和韧性就越好。生产上常用增加冷却速度或向液态金属加入某些难熔质点，以增加晶核数目，而细化晶粒。过冷度与冷却速度有何关系?它对金属结晶过程有何影响?对铸件晶粒大小有何影响?解：理论结晶温度和实际结晶温度之差称为过冷度，以 表示。金属结晶时温度的大小与冷却速度有关，冷却速度越大，过冷度就越大，金

8、属的实际结晶温度越低。过冷度越大，铸件的晶粒越细小。在铸造生产中，采用哪些措施控制晶粒大小?在生产中如何应用变质处理?解： 增大过冷度，加入难溶杂质，采用机械振动等方法来控制晶粒的大小。金属中未熔的杂质，当其晶体结构在某种程度上与金属相近时，常可显著地加速晶核的形成，使金属的晶粒细化。在金属结晶时，特意向液态金属中加入某些物质，形成大量分散的固体质点，增加非自发形核的数量，使晶粒得到细化。这种细化晶粒的方法叫做“变质处理”，所加入的物质叫“变质剂”或“人工晶核”。随着碳质量分数的增加，钢的力学性能有何变化？为什么？解： 铁碳合金的力学性能受含碳量的影响很大，含碳量的多少直接决定铁碳合金中铁素体

9、和渗碳体的相对比例。含碳量越高，渗碳体的相对量越多，分布越均匀，材料的硬度和强度越高，塑性和韧性越低；但当渗碳体以网状形态分布在晶界或作为基体存在时，会使铁碳合金的塑性和韧性大为降低，且强度也随之降低。所以，含碳量以1%为界，当含碳量小于1%时，随着含碳量的增加，强度、硬度提高，塑性、韧性下降；当含碳量大于1%时，随着含碳量的增加，只有硬度提高，强度、塑性、韧性均下降。卧式车床主轴的热处理1选择题（1）下列哪种是高级优质钢：（C）。A.10号钢 B.T7 C.T8A D.30Cr（2）优质碳素结构钢“45”，其中钢的平均含碳量为：（C）。A.45% B.0.045% C.0.45% D.4.5

10、%（3）优质碳钢的钢号是以（A）命名。A.含碳量 B.硬度 C.抗拉强度 D.屈服极限（4）优质碳素钢之所以优质，是因为有害成分（B）含量少。A.碳 B.硫 C.硅 D.锰（5）碳素工具钢的钢号中数字表示钢中平均含碳量的（C）。A.十分数 B.百分数 C.千分数 D.万分数（6）碳钢中含硫量过高时，将容易引起（B）。A.冷脆 B.热脆 C.氢脆 D.兰脆（7）选用钢材应以（C）为基础。A.硬度 B.含碳量 C.综合机械性能 D.价格（8）属于中碳钢的是（B）。A.20号钢 B.30号钢 C.60号钢 D.70号钢（9）下列金属中，焊接性最差的是（D）。A.低碳钢 B.中碳钢 C.高碳钢 D.铸

11、铁（10）碳钢中含磷量过高时，容易引起钢（A）。A.冷脆 B.热脆 C.兰脆 D.氢脆(11)下列合金钢中属于合金工具钢是（D）。A.渗碳钢 B.调质钢 C.不锈钢 D.高速钢(12)将工件加热到临界点以上或在临界点以下某一温度保温一定时间后，以十分缓慢的冷却速度（炉冷、坑冷、灰冷）进行冷却的一种操作，称为（A）。A.退火 B.正火 C.淬火 D.回火(13)热到相变温度（c1或c3）以上3050，经保温后急速冷却（如在水中或油中）的一种操作，称为（A）。A. 淬火 B. 退火 C. 回火 D. 正火（14）进行（C ），称为调质处理。A. 低温退火 B. 低温回火 C. 高温回火 D. 中温

12、回火（15）温回火结合起来称为（A ） A.调质处理 B.表面处理 C.正火 D.高温处理（16）加热到1以下一定温度，保温一段时间后在空气中冷却的一种操作，称为（C）。A.淬火 B.回火 C.正火 D.退火（17）调质处理的目的，其中说法错误的是（D）。A.高韧性、中等硬度B.高强度和高疲劳强度C.综合机械性能 D.高弹性和高耐磨性（18）淬火后高温回火的工艺过程称为（D）。A.渗碳B.氮化 C.氰化 D.调质（19）调质处理是指（C）。A.加热钢材后退火B.淬火后中温回火 C.淬火后高温回火 D.正火后淬火（20）把钢加热、保温后在炉中或热灰中缓慢冷却的一种操作称为（D）。A.正火 B.回

13、火 C.调质 D.退火（21）钢经淬火和中温回火后可使钢的（A）提高。A.弹性极限B.强度极限 C.屈服极限 D.蠕变极限（22）淬火后的钢为消除脆性，必须进行（B）处理。 A.低温退火B.低温回火 C.正火 D.完全退火（23）生产中，常用正火代替大件（如直径大、形状复杂的碳钢件）的（D）处理。A.退火 B.淬火低温回火C.淬火中温回火 D.淬火高温回火（24）金属材料在热加工和冷加工方面是按照（B）来区分的。A.结晶温度B.再结晶温度 C.熔化温度 D.重结晶温度（25）调质钢应进行（D）热处理。 A.淬火B.淬火低温回火C.淬火中温回火 D.淬火高温回火（26）钢经退火处理后，可使其硬度

14、，塑性（A）。A.降低，提高B.提高，降低C.降低，降低 D.提高，提高（27）钢经退火热处理后，可降低钢的（B）。A.韧性B.塑性C.硬度 D.锻造性（28）碳钢的淬火是将钢加热到相变温度以上，保温后在（B）中急冷的操作。 A.炉 B.水 C.空气 D.热灰（29）淬火后，因钢中还有很多铁素体而没有淬硬，这是因为（A）。 A.加热温度低 B.加热温度太高C.冷却速度低 D.冷却速度高（30）金属材料抵抗冲击载荷的能力称之为：（C）A.硬度 B.强度 C.韧性 D.抗疲劳性（31）金属材料在外力作用下，抵抗断裂的能力叫：（C）A.抗弯强度 B.屈服强度 C.强度极限 D.疲劳极限（32）在外力

15、作用下，材料抵抗产生塑性变形和断裂的能力，称为：（C）A.刚度 B.硬度 C.强度 D.冲击韧性（33）用来表示金属材料抵抗局部塑性变形能力的指标是：（D）A.强度 B.刚度 C.断面收缩率 D.硬度 （34）机件断裂事故中，绝大多数是因为（B）而断裂。A.冲击 B.疲劳 C.蠕变 D.拉伸（35）使用脆性材料时应主要考虑：（C）A.应力 B.屈服极限 C.冲击应力 D.强度极限（36）用120度金刚石圆锥作压头测得的金属材料硬度为：（B）A.布氏硬度 B.洛氏硬度 C.维氏硬度 D.肖氏硬度（37）塑性最好的材料是：（B） A.铸铁 B.低碳钢 C.高碳钢 D.中碳钢（38）金属材料的机械性

16、能指标是指：（C）A.铸造性 B.热处理性 C.冲击韧性 D.可锻性2填空题（1）钢按含碳量的不同，可分为低碳钢、中碳钢和高碳钢。（2）钢按质量分，可分为普通碳素钢、优质碳素钢和高级优质碳素钢。（3）钢按用途分，可分为碳素结构钢和碳素工具钢。（4）热处理工艺由加热、保温、冷却3个阶段组成。（5）共析钢的奥氏体化大致可分为A形核、A长大、残余Fe3C、A均匀化4个过程。（6）热处理冷却方式通常有两种，即连续冷却和等温冷却。（7）普通热处理是将工件整体进行加热、保温和冷却，以使其获得均匀的组织和性能的一种操作。它包括退火、正火、淬火和回火。（8）最常用的淬火方法有如下4种：单液淬火、双液淬火、等温

17、淬火和分级淬火。3简答题（1）钢在加热时的组织转变。解：获得全部均匀的A组织。包括四个过程：奥氏体形核；奥氏体长大；残余渗碳体溶解；奥氏体均匀化 （2）钢在冷却时的组织转变。解：热处理冷却方式通常有两种，即等温冷却和连续冷却。过冷奥氏体的等温转变所谓“过冷奥氏体”是指在相变温度以下，未发生转变而处于不稳定状态的奥氏体（）。在不同的过冷度下，反映过冷奥氏体转变产物与时间关系的曲线称为过冷奥氏体等温转变曲线。由于曲线形状像字母C，故又称为C曲线（一个鼻尖两组转变线（三个温度：550、Ms230、Mf-20）。共析钢过冷奥氏体等温转变图过冷奥氏体连续冷却转变实际“连续+C”，无C下部即B区。炉冷V1

18、：退火，比较缓慢，与C曲线交于上部珠光体转变区域，转变产物为珠光体，硬度170220HBS。空冷V2：正火，交C曲线于珠光体转变区域中下部分，故其转变产物为索氏体，硬度2535HRC。油冷V3：淬火，与C曲线的转变开始线有两交点，没有与转变终了线相交，所以有部分过冷奥氏体转变为托氏体，其余将在冷却至Ms线以下转变为M。因此，转变产物应是T+M，硬度4555HRC。水冷V4：淬火，与不C曲线相交，过冷奥氏体将直接冷却至Ms以下进行M转变。最后得到M+A ，硬度5565HRC。（3）什么是退火？简述其种类及应用。解：退火是将金属缓慢加热到一定温度，保持足够时间，然后以适宜速度冷却(通常是缓慢冷却，

19、有时是控制冷却)的一种金属热处理工艺。目的细化晶粒，降低硬度，改善切削加工性能，消除内应力。退火工艺随目的之不同而有多种，如重结晶退火、等温退火、均匀化退火、球化退火、去除应力退火、再结晶退火。（4）什么是回火？回火的主要目的是什么？解：将钢件加热到低AC（表示钢在加热时珠光体转变为奥氏体的临界点）的某一温度，充分保温后，发一定速度进行冷却的热处理工艺，称为回火。回火的主要目的是：消除内应力，稳定组织，降低硬度，从而改善钢和综合机械性能。根据钢种和使用目的不同，回火时的加热温度和冷却方式也不完全相同。低温回火：加热温度为150250，主要目的是消除内应力和稳定组织，保持淬火后的性能。中温回火：

20、加热温度为350450，可消除内应力，并使钢的弹性极限和韧性有较大的回升。这种回火采用在空气中进行冷却的方式。高温回火：加热温度为450670，可消除内应力，达到调整组织、提高综合性能的目的。4名词解释（1）强度：金属材料在静载荷作用下，抵抗塑性变形或断裂的能力，称为强度。常用的强度衡量指标有屈服点和抗拉强度两种。（2）塑性：塑性是指金属材料在断裂前产生变形的能力。常用伸长率（A）和断面收缩率（Z）来表示。（3）硬度：金属材料抵抗局部变形特别是塑性变形、表面压痕或表面划痕的能力称为硬度。它是衡量金属材料软硬程度的一种性能指标。常用的有布氏硬度（HB）、洛氏硬度（HR）和维氏硬度（HV）。（4）

21、韧性：金属材料抵抗冲击载荷的作用而不破坏的能力称为冲击韧性。通常用表示冲击韧性。（5）疲劳强度：许多机械零件如轴、齿轮、连杆、弹簧等都是在交变应力下工作的。他们发生断裂时，其应力通常都低于材料的屈服强度，这种断裂称为疲劳断裂。疲劳强度是指金属材料在无限多次交变载荷作用下而不破坏的最大应力。（6）结晶：金属由原子不规则排列的液体转变为原子规则排列的固体的过程称为结晶。结晶时晶体在液体中从无到有（晶核形成），由小变大（晶核长大）的过程，同时存在同时进行。（7）自发形核：指液态金属直接生核的过程，即在一定条件下，从液态金属中直接产生，原子呈规则排列的结晶核心。（8）非自发形核：晶核是依附外来杂质而生

22、成的，是液态金属依附在一些未溶颗粒表面所形成的晶核。（9）变质处理：在液态金属结晶前，特意加入某些难熔固态颗粒，成为人工晶核，使结晶时的晶核数目大大增加，从而提高了形核率，细化晶粒，这种处理方法即为变质处理。（10）钢的热处理：热处理是将固态金属或合金采用适当的方式进行加热、保温和冷却以获得所需的组织结构与性能的工艺称为钢的热处理。可分为：退火、正火、淬火、回火及表面热处理等五种。（11）铁素体：碳溶解在中形成的间隙固溶体，为体心立方晶格，以符号“F”表示。由于碳在中的溶解度很小，它的性能与纯铁相近。塑性、韧性好，强度、硬度低。它在钢中一般呈块状或片状。（12）奥氏体：碳溶解在中形成的间隙固溶

23、体，面心立方晶格，以符号“A”表示。因其晶格间隙尺寸较大，故碳在中的溶解度较大。有很好的塑性，强度和硬度不高，是锻造和轧制时所需的组织。常用机械零件的选材普通车床C6140型的变速箱齿轮工作条件：承受载荷不大，转速中等，工作较平稳，无强烈冲击。性能要求：齿面：50HRC53HRC；心部：220HBS245HBS；要求（1）选何种材料；（2）写出加工工艺路线；（3）说明各热处理工艺的作用。解：（1）选45钢（齿面耐磨，心部强度要求不高）。（2）加工工艺路线锻造完全退火机加工整体调质（淬火+高温回火）齿面高频表面淬火，低温回火精加工（磨齿）。（3）各热处理工艺的作用完全退火：细化晶粒、均匀组织，便

24、于切削加工；调质：回火托氏体，得到具有良好综合机械性能；齿面高频表面淬火，低温回火：齿面耐磨（回火索氏体），心部较软。铸造工艺1选择题（1）下列是铸造特点的是：（B）A.成本高 B.适应性广 C.精度高 D.铸件质量高（2）机床的床身一般选（A ）A.铸造 B.锻造 C.焊接 D.冲压（3）造型时上下型的结合面称为（D）A.内腔 B.型芯 C.芯头 D.分型面（4）型芯是为了获得铸件的（C）A.外形 B.尺寸 C.内腔 D.表面（5）造型时不能用嘴吹芯砂和（C）A.型芯 B.工件 C.型砂 D.砂箱（6）冒口的主要作用是排气和（B）A.熔渣 B.补缩 C.结构需要 D.防沙粒进入（7）冒口要（

25、A）A.清除 B.保留 C.保留但修毛刺 D.喷丸处理（8）制造模样时尺寸放大是为了（A）A.留收缩量 B.留加工余量 C.造型需要 D.取模方便（9）型芯外伸部分叫芯头，作用是（D）A.增强度 B.工件需要 C.形成工件内腔 D.定位和支撑芯子（10）芯盒用来造（B）A.模样 B.造型芯 C.冒口 D.芯砂（11）铸件厚断面出现不规则孔眼，孔内壁粗糙是（D）A.气孔 B.渣眼 C.砂眼 D.缩孔（12）金属型铸造比砂型铸造尺寸精度（A）A.高 B.低 C.相同 D.无法比较2填空题（1）铸造生产的方法很多，主要分为砂型铸造和特种铸造两类。（2）铸造合金在凝固过程中的收缩分三个阶段，其中液态收

26、缩和凝固收缩是铸件产生缩孔和缩松的根本原因，而固态收缩收缩是铸件产生变形、裂纹的根本原因。（3）制造砂型和芯用的材料，分别称为型砂和芯砂，统称为造型材料。（4）用芯盒和芯砂制造型芯的过程叫造芯。（5）为填充型腔和冒口儿开设于铸型中的系列通道称为浇注系统，通常由外浇口（浇口杯）、直浇道、横浇道和内浇道组成。3简答题（1）简述分型面的选择原则。解：便于起模、简单、最少：（1）便于起模，使造型工艺简化。（2）尽量使铸件全部或大部置于同一砂箱，以保证铸件精度。（3）尽量使型腔及主要型芯位于下型，这样便于造型、下芯、合箱和检验铸件壁厚。但下型型腔也不宜过深，并尽量避免使用吊芯和大的吊砂。（2）简述铸件浇

27、注位置的选择原则。解：（1）铸件的重要工作面、主要的加工面应朝下或侧立放置。（2）铸件的大平面应朝下放置。（3）为防止铸件薄壁部分产生浇不足或冷隔缺陷，应将铸件薄而大的平面放在下部、侧面或倾斜位置。（4）对于容易产生缩孔的铸件，应将铸件的厚大部分放在上部或侧面，以便在铸件厚壁处直接安置冒口，使之实现自下而上的定向凝固。（3）判断下图的浇注位置是否合理，并说明理由。解：合理。因为铸件重要表面应朝下或侧立。由于床身导轨面是关键表面，不容许有明显的表面缺陷，而且要求组织致密，因此通常都将导轨面朝下浇注。（4）判断下图的浇注位置是否合理，并说明理由。解：（b）合理。因为铸件薄壁应朝下放置。对具有薄壁部

28、分的铸件，应把薄壁部分放在下半部或置于内浇道以下，以免出现浇不到、冷隔等缺陷。（5）判断下图的浇注位置是否合理，并说明理由。起重机卷筒的浇注位置解：因为铸件重要表面应朝下或侧立。由于卷筒的圆周表面质量要求高，不容许有明显的铸造缺陷。若采用卧铸，圆周的朝上表面的质量难以保证；反之，若采用立铸，由于全部圆周表面均处于侧立位置，其质量均匀一致，较易获得合格铸件。锻压工艺1选择题（1）下列是自由锻造特点的是（B）A.精度高 B.精度低 C.生产效率高 D.大批量生产（2）锻造前对金属进行加热，目的是（A）A.提高塑性 B.降低塑性 C.增加变形抗力 D.以上都不正确（3）为防止坯料在镦粗时产生弯曲，坯

29、料原始高度应小于其直径（C）A.1倍 B.2倍 C.2.5倍 D.3倍（4）镦粗时，坯料端面、应平整并与轴线（A）A.垂直 B.平行 C.可歪斜 D.以上都不正确（5）利用模具使坯料变形而获得锻件的方法（C）A.机器锻造 B.手工自由锻 C.模锻 D.胚模锻（6）锻造前对金属毛坯进行加热温度太高，锻件（C）A.质量好 B.质量不变 C.质量下降 D.易断裂（7）在终锻温度以下继续锻造，工件易（B）A.弯曲 B.变形 C.热裂 D.锻裂（8）冲孔时，在坯料上冲下的部分是（D）A.成品 B.废料 C.工件 D.以上都不正确 （9）使坯料高度缩小，横截面积增大的锻造工序是（B）A.冲孔 B.镦粗 C.拔长 D.弯曲（10）板料冲压时（B）A.需加热 B.不需加热 C.需预热 D.以上都不正确（11）落料冲下来的部分是（A）A.废料 B.制件 C.废料或制件 D.以上都不正确（12）拉深是（B）A.自由锻造工序 B.成型工序 C.分离工序 D.模锻2填空题（1）锻压是锻造和冲压的总称。（2）按锻造的加工方式不同，锻造可分为自由锻、模锻和胎模锻等类型。（3）自由锻造的基本工序主要有镦粗、拔长、冲孔 、弯曲 、切断等，自由锻造按使用设备不同，又可分为