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1、材料成型 参考答案汇总第一章 金属材料及其性质 一、思考题 1. 什么是机械性能？（材料受力作用时反映出来的性能）它包含哪些指标？（弹性、强度、塑性、韧性、硬度等）各指标的含意是什么？如何测得? 2. 硬度和强度有没有一定的关系？（有，强度越高，硬度越高）为什么？（都反映材料抵抗变形及断裂的能力） 3. 名词解释：过冷度，晶格，晶胞，晶粒与晶界，同素异晶转变，固溶体，金属化合物，机械混合物。 4. 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。） 5. 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

2、。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） 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。 7. 默绘出简化的铁碳合金状态图，并填入各区域内的结晶组织。 8. 含碳量对钢的机械性能有何影响？参考图 9. 退火的工艺特点是什么？缓慢冷却。能达到什么目的？（细化晶粒、降低硬度、消除应力、均匀成分。）试举例说明其用途。（工具钢球化退火后硬度下降，方便切削。） 10. 正火的工艺特点是什么？（空冷）。能达到什么目的？（细化晶粒、消除网状二次渗碳体。）试举例说明其用途。（工具钢球化退火前如果存在网状二次渗碳体，应先进行正火。） 11. 淬火的工艺特点是什么？（快速冷却

3、。）能达到什么目的？（获得高硬度的马氏体） 12. 为什么淬火钢必须再进行回火处理？试举例说明不同回火温度的应用和达到的目的。（应力大，脆性高。低温回火150250 C，降低应力及脆性，保持高硬度、高耐磨性，用于工具钢，如刀具；中温回火350500 C，屈服极限及弹性极限高，用于高弹性、高强度件，如弹簧；高温回火500650 C ，综合机械性能好，用于受力结构件，如轴。调质处理：淬火加高温回火） 13. 表面热处理能达到什么目的？（通过改变零件表面层的组织或同时改变表面层的化学成分而改善零件的耐磨性、耐蚀性等）指出常用的表面热处理方法。（表面淬火、化学热处理（渗碳、氮化） 14. 钢的常见的分

4、类方法有几种？普通、优质、高级优质钢的区别是什么？（有害夹杂元素硫磷的含量的高低，普通钢高，优质钢低，高级优质钢最低。） 15. 区分下列材料类别，说明数字和符号的含意。Q235A，20，45，65，40Cr，16Mn，T8A，W18Cr4V，1Cr13 16. 轴（中碳钢，调质、表面淬火等，要求综合机械性能好，耐磨）、锯条（工具钢，淬火加低温回火，要求高硬度高耐磨性）、弹簧（c0.5-0.9，淬火加中温回火，要求高弹性）各应选用何种钢材?各应进行哪种热处理？试述其理由： 17. 某齿轮要求具有良好的综合机械性能，表面硬度HRC5060，用45钢制造，加工路线为：锻造热处理粗加工热处理精加工热

5、处理磨。试说明工艺路线中各个热处理的名称、目的。正火，去应力、细化晶粒；调质，提高综合机械性能；表面淬火，提高表面硬度，耐磨性。 18. 某厂要生产一批锉刀，选T13A钢。经金相检验发现材料有较多网状Fe3C，试问应采用哪种热处理消除？（正火）应进行何种中间（调质）及最终热处理？（淬火加低温回火） 19. 试述铝及铝合金的性能特点？ 20. 试述铜及铜合金的性能特点？21. 何谓粉末冶金？二、填表说明下列符号所代表的机械性能指标及其含义。符 号名 称单 位物 理 意 义s屈服极限Mpab抗拉强度Mpa应变无延伸率无HB布氏硬度kgf/mm2HRC洛氏硬度无ak冲击韧性J/cm21疲劳强度Mpa

6、三、以相和组织组成物填写简化的铁碳相图L+AL+Fe3CF+ Fe3CA+ Fe3CFA+FAL图1-1 简化的铁碳合金状态图四、填空 1. 碳溶解在体心立方的-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，性能特点是强度 低 ，塑性 好 。2. 碳溶解在面心立方的-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 ，性能特点是强度 低，塑性 高 。3. 渗碳体是 铁与 碳 的 金属化合物，含碳量为6.69，性能特点是硬度高，脆性 大 。 4. ECF称 共晶线 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

7、%）+Fe3C 。 5. PSK称 共析线 线，所发生的反应称 共析 反应，其反应式是 A(0.77% 727 )=F(0.0218%)+ Fe3C 得到的组织为 珠光体 。 6. E是 共晶点 点，P是 共析点 点， Al线即 PSK ，A3线即 GS ， Acm线即 ES 。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 。 9. 钢的渗碳是在 低碳 钢或 低碳合金 钢的表面层渗入 碳 ，以提

8、高钢的表面 硬度及耐磨性 的一种工艺方法。10. 硫会引起钢的 热 脆性，磷会引起钢的 冷 脆性。七、将下表中所列的钢归类，并举例写出其用途。钢 号类 别适用零件举例质 量含 碳 量成 分用 途普通优质高级优质低碳中碳高碳碳素钢合金钢结构钢工具钢Q1954560Si2MnT8T13AW18Cr4V八、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-Fe转变为体心立方晶格的Fe。这种转变也是结晶过程，同样遵循晶核形成和晶

9、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Fe中所形成的固溶体，而铁素体和马氏体都是碳溶解在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. 为了改善15钢、20钢的切削加工性能，可以用正火代替退火。因为正火后的硬度比退火的低，而且正火周期短，成本低。( ) 7. 淬火的主要目的是为了提高钢的硬度。因此，淬火钢可以不经过回火而直接使用。( ) 8. 当碳的质量分数为0.77

10、(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。( ) 9. 马氏体是一种金属化合物。( ) 10. 冲击韧性不能直接用于设计计算。( )11. 硬度与强度有一定关系，材料硬度越高，强度也越高。( )12. 退火的冷却速度慢于正火，正火的冷却速度慢于淬火。( ) 13. 钢的淬透性主要取决其合金元素的含量，钢的淬硬性则主要取决于其含碳量。( ) 14. 表面淬火常用于高碳钢。( ) 九、选择题1. 某金属液分别按图l2所示的四种冷却曲线冷却，其中：沿( 4 )冷却，冷却速度最慢；沿( 1 )冷却，过冷度最大；沿(1 )冷却，晶粒最细小。2. 判断钢材质量的依据是(

11、 ) A. 含碳量 B. 合金元素含量 C. 强度 D. 含磷量和含硫量 3. 晶粒大小对钢的机械性能影响很大。通过( )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 4. 在下列牌号的正火态钢中，(C )的b值最高，(D )的HBS值最高，( )的和ak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 5. 对于45钢，当要求具有较高的综合机械性能时，应进行( D )；当同时要求较高的综合机械性能及较高的表面硬度、耐磨性时应进行(D+B

12、)。 A. 正火 B. 表面淬火 C. 淬火 D. 调质处理 第二章 铸 造 一、思考题 1. 什么叫铸造?为什么铸造在机械生产中得到广泛应用?( 1)可生产形状复杂的零件2)适应性好3)成本低4)节省金属及切削加工工作量 2. 铸件机械性能为何较锻件低? 组织粗大，内部常存在缩孔、缩松、气孔、偏析等缺陷3. 铸造工艺图包括哪些内容? 浇注位置、分型面、加工余量、拔模斜度、不铸的孔、槽、型芯的结构个数、芯头结构、尺寸、浇冒口等4. 典型的浇注系统由哪几部分组成?( 外浇口、直浇口、横浇口、内浇口、出气孔)冒口的作用是什么?(补缩) 5. 何谓合金的流动性，（熔融金属本身的流动能力。）影响的因素

13、有哪些?（.合金种类、化学成分、浇注温度）合金流动性不足时，铸件容易产生哪些缺陷? （冷隔、浇不足） 6. 何谓合金的收缩?（熔融金属在铸型中凝固和冷却过程中，其体积和尺寸减少的现象）影响收缩的因素有哪些?（1）化学成分2）浇注温度3）铸件结构4）铸型条件 7. 何谓铸造内应力，其分布规律如何?（厚臂处承受拉应力，薄臂处承受压应力） 8. 根据组织特征划分，常用的铸铁有几种?（白口铁，灰铁，球铁，可铁）各自性能特点如何? 9. 为什么说铸铁是脆性材料?（延伸率o,5%）可锻铸铁可以锻造吗?(不) 10. 铸钢的铸造性能如何?（1.钢水流动性差2.收缩大、应力裂纹缩松缩孔倾向大3.熔点高 ）什么

14、场合宜使用铸钢?（受力大且形状复杂的零件） 11. 生产铸铁件，（冲天炉）铸钢件（电弧炉感应电炉）和有色金属铸件（坩埚炉）所用的熔炉有哪些? 12. 名词解释浇注位置 ：浇注时，铸件在铸型中所处的位置 分型面： 分开的铸型的接触面 二、判断题(正确的打，错误的打) 1. 当过热度相同时，亚共晶铸铁的流动性随含碳量的增多而提高。( ) 2 选择浇注位置时，应使零件的重要工作面朝上。( )3. 熔模铸造不需分型面。( ) 4. 铸钢常用熔炉为电弧炉及感应电炉。( ) 5. 可锻铸铁可以进行锻造。( ) 6. 为了获得铸件内腔，不论砂型铸造、金属型铸造、离心铸造均需使用型芯。( ) 7. 由于流动性

15、差，铸钢件必须采用大尺寸冒口。( ) 三、选择题 1. 冷却速度对各种铸铁的组织、性能均有影响，其中对( )影响极小，所以，它适于生产厚壁或壁厚不均匀的大型铸件。 A灰铁 B可铁 C球铁 D孕育铸铁2. HT100、KTH30006、QT40018的机械性能各不相同，主要原因是它们的( )不同。 A基体组织 B铸造性能 C石墨形态 3. 从图21所示灰铸铁件上的不同部位切取l、2、3号标准拉力试棒。经测试后，三者的抗拉强度应符合( )。 Al23 B123Cl23 D32l 四、试从下列几个方面定性比较灰铁、可铁、球铁与铸钢。合金种类含碳量组 织机械性能铸造性能灰 铸 铁2钢的基体+片状石墨4

16、1球墨铸铁1钢的基体+球状石墨22可锻铸铁3钢的基体+团状石墨33铸 钢4F+ P14 五、填空题 l. 机器造型均采用模板进行 两 箱造型，即只允许 一 个分型面。2. 合金的铸造性能是指合金在铸造过程中所表现出来的 流动性和收缩性 。3. 液体合金的流动性是指 液体金属本身的流动能力 ，液体合金流动性不足，铸件易产生 浇不足和冷隔 等铸造缺陷。 4. 影响液体合金流动性的主要因素为 浇注温度及合金的成分 。 5. 铸造合金的收缩由 液态收缩、凝固收缩和固态收缩 三阶段组成。其中 液态收缩、凝固收缩 是铸件产生缩孔、缩松的基本原因； 固态收缩 则是铸件产生铸造内应力、变形及裂纹的基本原因。

17、6. 铸造内应力分布的规律是铸件厚壁处承受 拉应力 ，薄壁处承受 压应力 ；铸件变形的规律是厚壁处 内凹 ，薄壁处 外凸 。7. 可锻铸铁主要用于制造 用于生产形状复杂的薄壁受力小件。 8. 球铁中球状石墨的形成时刻是 液体金属结晶时 ，可铁中的团絮状石墨的形成时刻是 固态石墨化退火时 。 9. 铸铜与铸铝的熔炼特点是 易吸气 、 易氧化 。10. 在设计铸件结构时，凡是垂直于分型面的不加工表面应具有结构斜度七、填空比较下面几种铸造方法： 铸造方法比较项目砂型铸造金属型铸造压力铸造熔模铸造适用金属不限低熔点的有色金属低熔点的有色金属难加工的金属为主铸件精度及表面质量3212适用批量不限批量大批

18、量不限八、将某一成分铁水浇成三角形试块后，用金相检查其断面组织，可分为五个区域，（如图23）若区为白口组织，区域为铁素体基体灰铸铁，试填写，区域的组织。第三章 锻 压 一、思考题 1. 何谓塑性变形(不可逆的变形)?塑性变形的实质是什么?(晶内滑移的基础上，晶粒间产生了相互转动和滑动) 2. 什么叫加工硬化?（ 随着塑性变形量的增加，金属的强度和硬度升高，塑性和韧性下降的现象称为加工硬化）加工硬化对金属组织及机械性能的影响如何?（强硬度增加，塑韧性下降） 3. 何谓锻造比?（表示金属变形程度的参数）说明锻造比对于金属组织和机械性能的影响。 4. 纤维组织是如何形成的?（ 随塑性变形量增加，原来

19、的等轴晶沿变形方向逐渐伸长，当变形量很大时，晶粒被拉成纤维状，再结晶后成为细小等轴晶，这种组织称为纤维组织）它对机械性能有何影响?（ 各向异性）能否消除纤维组织?（不能） 5. 评价金属可锻性好坏的指标是什么?（ 塑性和流变应力）影响可锻性的因素是什么? 8. 名词解释再结晶 冷变形后的金属，加热到一定温度，破碎的晶粒重新转变为无畸变的等轴晶粒的过程 重结晶 即同素异晶转变 10. 板料冲压有哪些特点? .生产效率高；.成本低；.制品重量轻、刚度和强度高.表面质量好、尺寸精度高.；形状可十分复杂；.操作方便，易实现机械化和自动化等优点；.但冲模的结构复杂，制造周期长成本高.；冷冲压只适合于大批

20、量生产。 二、填空 l. 金属材料的冷热变形是以 再结晶 温度为界限的。 2. 金属材料在冷变形下会发生 加工硬化 现象， 强硬度 增加， 塑韧性 下降。 3. 在热变形中金属同时进行着两个过程，但往往 加工硬化 随 时被 再结晶 过程所消除。 4. 金属材料的可锻性常由 变形抗力 和 塑性 两个指标综合衡量，可锻性决定于 金属 的性质及 变形条件 条件两个因素。5. 压力加工的主要生产方法有 自由锻 模锻 冲压 轧制 拉拔 挤压 六种。 6. 板料冲压工序分为 分离 工序和 变形 工序两大类。 7. 冲裁工序中，冲下部分为工件(成品)，周边为废料时称为 落料 工序，相反时称为 冲孔 工序。

21、8. 拉深系数m是指拉深后的工件 直径与拉深前坯料直径的比值。m值越 小 ，则变形程度越大。在多次拉深中，因考虑材料产生 加工硬化 ，往往要插入中间 再结晶退火 工序。10. 合理利用纤维组织应遵守两个基本原则，纤维方向应与 零件轮廓 相符合而不被切断；使零件所受的最大 拉 应力与纤维方向一致，最大 切应力 与纤维方向垂直。 11. 单晶体塑性变形的实质是 晶内的滑移 。 12. 拉深时，可能产生 拉穿 和 起皱 两种缺陷。 13. 板料弯曲时，如果 弯曲圆角半径 过小，会出现弯裂。 14. 板料冲压中的落料工序和拉伸工序的上、下模形状相似。但由于 凸凹模间隙不同 和 凸凹模的圆角半径不同 这

22、两种因素，使之获得截然不同的工艺效果。 15. 一般在多次拉深中，应安排 再结晶退火 工序。以改善由于冷变形而产生的 加工硬化 现象，否则，则易产生 拉穿和起皱。16. 板料弯曲时，其纤维方向应与弯曲线 垂直 ，否则易发生 弯裂 。 17. 常用自由锻设备为 锻锤 及 压力机 。18. 常用冲压设备为 剪床 及 冲床 。三、选择题 1. 纤维组织使材料的机械性能呈现方向性，沿纤维方向 A ，垂直于纤维方向( D )。 A抗拉强度最高 B屈服强度最高 C疲劳强度最高 D抗剪强度最高 2. 为了简化锻件，将小孔、凹档、小台阶等不予锻出而添加的那部分金属， 称为( C )。 A余量 B收缩量 C敷料

23、 D料头 3. 对于带通孔模锻件，模锻时不可能冲穿。终锻后孔内留下一薄层金属，称为(C )。 A飞边 B毛刺 C冲孔连皮 D冲孔料芯 4. 终锻模膛形状与锻件相适应，但尺寸比锻件放大了一个(A )。 A冷却收缩量 B加工余量 C氧化皮量 D飞边量 5. 锻模沿分模面设置飞边槽，主要作用是(B )。A便于取出锻件 B便于金属充满模膛和排出多余金属C节约材料 D节约能量 6. 碳素钢之所以可以锻造，是由于它在高温时处于塑性好、变形抗力小的( B )组织。 A铁素体 B奥氏体 C珠光体 D渗碳体7. 硬币的制造方法为( C )。 A砂型铸造 B模锻 C冲压 D切削加工 8. 凡具有一定塑性的金属才能

24、用压力加工方法成形，得到所需要的产品。如( B )就不能采用压力加工方法成形。 A低碳钢 B灰铸铁 C铝合金 D铜合金 9. 某种合金的塑性较低，但又要用压力加工方法成形。此时，以选用(C )方法的成形效果最好。 A轧制 B拉拔 C挤压 D自由锻造 10. 用直径6.5mm的Q235线材制成直径2mm的钢丝，需要多次冷拔，为使冷拔能顺利进行，通常应(B )。 A增加润滑 B进行工序间再结晶退火 C使用有利于变形的模具 D降低变形速度 11. 对同一种金属用不同方式进行压力加工，其中( D )时，变形抗力最大。 A自由锻造 B轧制 C拉拔 D挤压 12. 有一批大型锻件，因晶粒粗大，不符合质量要

25、求。经技术人员分析，产生问题的原因是( A )。 A始锻温度过高 B终锻温度过高 C始锻温度过低 D终锻温度过低 13. 用钢锭锻造锻件，为了能够充分打碎铸态晶粒，获得优良的机械性能，其锻造比应选( D )。 A11.2 B1.21.5 C1.52.0 D2.05.0 14. 用下列方法生产钢齿轮时，使用寿命最长，强度最好的为( D )。 A精密铸造齿轮 B利用厚板切削的齿轮C利用圆钢直接加工的齿轮 D利用圆钢经镦粗后加工的齿轮。 15. 45钢加热后，锻造时呈块状碎裂，完全丧失了可锻性。这是由(B )引起的。 A过热 B过烧 C热应力 D氧化 E脱碳 16. 某厂一台空气压缩机中重6kg的曲

26、轴断裂了，因买不到配件，自行制造。锻造车间制坯，选用的设备应该是( A )。 A空气锤 B摩擦压力机 C平锻机 D蒸汽一空气模锻锤 17. 镦粗、拔长、冲孔工序属于( C ) A精整工序 B辅助工序 C基本工序 18. 大批量生产外径为50mm、内径为25mm、厚为2mm的垫圈。为保证孔与外圆的同轴度应选用( C )。 A简单模 B连续模 C复合模 四、填表锻造方法锻件大小锻件复杂程度锻件精度生产率适用批量自由锻不限低低低单件胎模锻中小件中中中中、小批量模 锻中小件高高高批量五、判断题(正确的打，错误的打)1. 金属塑性变形时只产生形状的变化，基本上不发生体积的变化。( )2. 塑性是金属固有

27、的一种属性，它不随压力加工方式的变化而变化。( ) 3. 冷拔可以提高产品的强度和表面质量。( ) 4. 金属经热锻并冷却后，锻件内部的晶粒沿变形方向拉长，并产生碎晶。若对该锻件进行再结晶退火，便获得细晶组织。( ) 5. 只有经过冷变形的钢，才会在加热时产生回复与再结晶。没有经过冷变形的钢，即使把它加热到再结晶温度以上，也不会产生再结晶。( ) 6. 金属的塑性越好，变形抗力越大、金属可锻性越好。反之则差。( ) 7. 以钢锭为坯料时，选择锻造比是十分重要的；若以轧材(如圆钢)为坯料，选择锻造比则意义不大。( ) 8. 某批锻件经检查。发现由于纤维组织分布不合理而不能应用。若对这批锻件进行适

28、当的热处理，可以使锻件重新得到应用。( ) 9. 合金钢及部分铜、铝合金塑性较差。为了提高其塑性变形能力，可采用降低变形速度或在三向压力下变形等措施。( ) 10. 15钢、40钢、T8钢相比，40钢可锻性最好。( ) 11. 自由锻是单件、小批生产锻件最经济的方法，也是生产重型、大型锻件的唯一方法。因此，自由锻在重型机械制造中具有特别重要的作用。( ) 12. 绘制自由锻锻件图时，应考虑在零件图上增加敷料、加工余量和锻件公差。也就是说，在零件的所有表面上，都应该给出加工余量和锻件公差。( ) 13. 自由锻冲孔前，通常需要镦粗，以使冲孔面平整和减少冲孔深度。( ) 14. 胎模锻一般采用自由

29、锻方法制坯、然后再用胎模成形。因此，它在一定程度上兼有自由锻及模锻的特点。( ) 六、写出下列锻压件成形工序(图32) 1. 自由锻件（1） 镦粗 （2） 冲孔 （3） 扩孔 2. 冲压件（孔较深时）（1） 落料 （2） 拉深 （3） 冲孔 翻边 孔较浅时 落料 冲孔 翻边 3. 冲压件（1） 落料 （2） 冲孔 （3） 弯曲 七、问答题1. 可锻性的影响因素有哪些？影响规律如何？（一）金属本质 1.化学成分钢的含碳量高，合金元素的含量高， 可锻性下降2.组织结构：纯金属，单相固溶体好；细晶，少夹杂，强化相弥散分布，可锻性好 （二）变形条件 1.变形温度，在一定范围内，变形温度越高，可锻性越好 2.变形速度， 3.应力状态：三向应力中，拉应力个数越多，金属的塑性越低，变形抗力越小；三向应力中，压应力个数越多，金属的塑性越好，