金属基本工艺学课后习题参考答案

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第一章(p11)1.什么是应力?什么是应变?答:应力是试样单位横截面拉力;应变是试样在应力作用下单位长度伸长量2.缩颈现象在拉伸实验中当载荷超过拉断前所承受最大载荷时,试样上有某些开始变细,浮现了“缩颈”。缩颈发生在拉伸曲线上bk段。不是,塑性变形在产生缩颈现象前就已经发生,如果没有浮现缩颈现象也不表达没有浮现塑性变形。4.布氏硬度法和洛氏硬度法各有什么优缺陷?下列材料或零件普通采用哪种办法检查其硬度?库存钢材硬质合金刀头锻件台虎钳钳口洛氏硬度法测试简便,缺陷是测量费时,且压痕较大,不适于成品检查。布氏硬度法测试值较稳定,精确度较洛氏法高。;迅速,因压痕小,不损伤零件,可用于成品检查。其缺陷是测得硬度值重复性较差,需在不同部位测量多次。硬质合金刀头,台虎钳钳口用洛氏硬度法检查。库存钢材和锻件用布氏硬度法检查。5.下列符号所示力学性能指标名称和含义是什么?0.2规定残存拉伸强度1疲劳强度它是指金属材料在b抗拉强度它是指金属材料应力可经受无多次应力循环不发生疲在拉断前所能承受最大应力.劳断裂,此应力称为材料疲劳强度。s屈服点它是指拉伸试样产生应力它指试样单位横截面拉力。屈服时应力。aK冲击韧度它是指金属材料断组织名称代表符号组织类型铁素体F含碳量c/%0.006%~0.0218%ω固溶体奥氏体A0.77%~2.11%固溶体渗碳体FeC0.058%化合物3力学性能特性强度、硬度低,塑性、韧性好。强度、硬度不高,塑性优良硬度极高,塑性、韧性极低裂前吸取变形能量能力韧性。HRC洛氏硬度它是指将金刚石圆锥体施以100N初始压力,使得压头与试样始终保持紧密接触,然后,向压头施加主载荷,保持数秒后卸除主载荷。HBS布氏硬度它是指用钢球直径为10mm,载荷为3000N为压头测试出金属布氏硬度。HBW布氏硬度它是指以硬质合金球为压头新型布氏度计。以残存压痕深度计算其硬度值。第二章(p23)(1)什么是“过冷现象”?过冷度指什么?答:实际结晶温度低于理论结晶温度(平衡结晶温度),这种线性称为“过冷”。理论结晶温度与实际结晶温度之差,称为过冷度。(2)金属晶粒粗细对其力学性能有什么影响?细化晶粒途径有哪些?答:金属晶粒粗细对其力学性能有很大影响。普通来说,同一成分金属,晶粒愈细,其强度、硬度愈高,并且塑性和韧性也愈好。细化铸态晶粒重要途径是:(1)提高冷却速度,以增长晶核数目。(2)在金属浇注之前,向金属液内加入变质剂(孕育剂)进行变质解决,以增长外来晶核。此外,还可以采用热解决或塑性加工办法,使固态金属晶粒细化。(4)填表(6)分析在缓慢冷却条件下,亚共析钢和过过共析钢结晶过程和室温组织?亚共析钢冷却到1点后来,开始从钢液中结晶出奥氏体,直到2点所有结晶成奥氏体。当亚共析钢继续冷却到GS线上3点之前,不发生组织变化。当温度减少到3点之后,将从奥氏体中逐渐析出铁素体。由于铁素体含量很低,致使剩余奥氏体含碳量沿着GS线增长。当温度下降到4点时,剩余奥氏体含碳量已增长到S点相应成分。即共析成分。到达共析温度4点后来,剩余奥氏体因发生共析反映装便成珠光体,而已析出铁素体不再发生变化。4点一下其组织不变。因而,亚共析钢室温组织由铁素体和珠光体构成。过共析钢冷却到1点后来,开始从钢液中结晶出奥氏体,直到2点所有结晶成奥氏体。当过共析钢继续冷却到GS线上3点之前,不发生组织变化。当温度减少到ES线上3点之后,由于奥氏体溶碳能力不断减少,将由奥氏体中不断以Fe3C形式,沿着奥氏体晶界析出多余碳。由于析出含碳量较高Fe3C,剩余奥氏体含碳量将沿着它溶解度曲线减少。当温度减少到共析温度4点时,奥氏体达到共析成分,并转变为珠光体。此后继续降温,组织不再发生变化。因而,过共析钢室温组织由珠光体和二次渗碳体构成。40,第三章(p29)1.什么是退火?什么是正火?各自特点和用途退火是将钢加热,保温,然后随炉或或埋入灰中使其缓慢冷却热解决工艺。分为(1)完全退火,(2)球化退火,(3)去应力退火。正火是将钢加热到Ac3以上30---50C(亚共析钢)或Accm以上30---50C(过共析钢),保温后在空气中冷却热解决工艺。正火和完全退火作用相似,也是将钢加热到奥氏体区,使钢进行重结晶,从而解决铸钢件,锻件粗大晶粒和组织不均问题。但正火比退火冷却速度稍快,形成了索氏体组织。索氏提比珠光体强度,硬度稍高,但韧性并未下降。珠光体P或F+Fe3C0.77%机械混合物抗拉强度高,硬度较高,有一定塑性和韧性正火重要用于:(1)取代某些完全退火。(2)用于普通构造件最后热解决。(3)用于过共析钢,以减少或消除二次渗碳体呈网状析出。2.亚共析钢淬火温度如何选取?温度过高过低弊端?答:加热到Ac3以上30~50摄氏度,并保温!温度过低,因未能完全形成奥氏体,致使淬火组织中除马氏体外,还残存少量铁素体,使钢硬度局限性;若加热温度过高,因奥氏体晶粒长大,淬火后马氏体组织也粗大,增长了钢脆性,致使钢件裂纹和变形倾向加大.3.碳钢在油中淬火,后果如何?为什么合金钢普通不在水中淬火?后果是获得碳钢中具有过冷奥氏体,这样就导致碳钢硬度不够。由于合金钢淬透性较好,以在油中淬火为宜,这样获得钢硬度和韧性都较好。4.钢在淬火后为什么应及时回火?三种回火用途有何不同?及时回火重要目是消除火内应力,以减少钢脆性,防止产生裂纹,同步也使钢获得所需力学性能。低温回火·目是减少淬火钢内应力和脆性,但基本保持淬火所获得高硬度和高耐磨性。中温回火·目是使钢获得高弹性,较高硬度和一定韧性。高温回火·淬火并高温回火复合热解决工艺称为调质解决。调制解决使钢韧性明显提高,因而调质解决钢获得强度及韧性都较好力学性能。6.生活中“手缝针”,汽车齿轮应当采用哪种热解决?为什么?应选化学热解决中渗碳热解决。渗碳件渗碳后,经淬火和低温回火后,表层硬度高,因而耐磨,而心部仍是低碳钢,故保持良好塑性和韧性,合用于齿轮和手缝针。7、在普通热解决中,加热后进行保温目是什么?感应加热表面淬火与否需要保温?化学热解决保温有何特点?为什么?答:普通热解决中保温目:使工件表层和心部温度一致,使相变充分完毕。感应加热表面淬火不需要保温。化学热处理保温特点:保温时间较长。目:使工件表层增碳,使渗碳层深度增长。第四章(p35)15、40是优质碳素构造钢,其中15是低碳钢,40是中碳钢,15、40表达刚中平均含碳量为万分之15和万分之40;Q195是碳素构造钢、Q345是低合金高强钢,Q表达屈服点,195、345表达钢厚度不大于16mm时最低屈服点;CrWMn是合金工具钢,40Cr、60Si2Mn是合金构造钢,40、60表达含碳量万分数,CrWMn、40Cr、60Si2Mn元素符号及其后数字表达所含合金元素及其平均含量百分数。(2)比较碳素工具钢和合金工具钢,她们适合场合有何不同?答:碳素工具钢惯用于制造锻工、钳工工具和小型模具,且零件不适当过大和复杂。合金工具钢重要用于刀具、量具、模具等,适合制造形状复杂、尺寸较大、切削速度较高或是工作温度较高工具和模具。第二篇锻造第一章锻造工艺基本1、为什么锻造是毛坯生产中重要办法?结合详细示例分析之。答:由于锻造具备如下特点:(1)可制成形状复杂外形和内腔毛坯。如箱体,汽缸体等。2)合用范畴广,工业上惯用金属材料都可锻导致型且生产批量、锻造尺寸大小不受限制。3)设备成本低,产品成本低,加工余量小,制导致本低.2、什么是液态合金充型能力?它与合金流动性有何关系?不同化学成分合金为什么流动性不同?为什么铸钢充型能力比铸铁差?答:液态合金布满铸型型腔,获得形状完整,轮廓清晰铸件能力,称为液态合金充型能力。合金流动性愈好,充型能力愈强,愈便于浇铸出轮廓清晰,簿而复杂铸件。铸钢和铸铁化学成分不同,凝固方式不同,具备共晶成分铸铁在结晶时逐级凝固,已结晶固体内表面较光滑,对金属液流动阻力小,故流动性好,充型能力强;而铸钢在结晶时为糊状凝固或中间凝固,初生树枝状晶体阻碍了金属溶液流动,故流动性差,充型能力差,因此铸钢充型能力比铸铁差。4、既然提高浇注温度可提高液态合金充型能力,但为什么又要防止浇注温度过高?答:由于浇注温度过高,铸件易产生缩孔、缩松、粘砂、气孔、粗晶等缺陷,故在保证充型能力足够前提下,浇注温度不适当过高。5、缩孔和缩松对铸件质量有何影响?为什么缩孔比缩松较容易防止?答:缩孔和缩松使铸件力学性能下降,缩松还可使铸件因渗漏而报废。缩孔集中在铸件上部或者最后凝固部位,而缩松却分布于铸件整个截面。因此,缩孔比缩松较易防止.6、区别如下名词:缩孔:呈倒锥形,内腔粗糙,位于铸件上部中心处。缩松:呈小圆柱形,内腔光滑,位于铸件中心截面处或分布于整个截面。浇局限性:没有获得形状完整铸件。冷隔:获得了形状完整铸件,但铸件最后凝固处有凝固线。出气口:位于型芯中心部位,使型芯中气体逸出。冒口:位于上砂箱,使金属在浇注时型腔中气体逸出。定向凝固:在铸件厚大部位,安放浇口和冒口,使铸件远离冒口处先凝固,尔后是接近冒口部位凝固,最后才是冒口自身凝固。逐级凝固:纯金属或共晶成分合金在凝固过程中不存在固、液并存区,当温度下降时固体层不断加厚,液体层不断减少,直至铸件中心,这种凝固方式称逐级凝固。7、什么是定向凝固原则?什么是同步凝固原则?各需用什么办法来实现?上述两种凝固原则各合用于哪种场合?答:定向凝固原则:在铸件厚大部位安放浇口和冒口,使铸件远离冒口处先凝固,尔后是接近冒口部位凝固,最后才是冒口自身凝固。实现办法:安放冒口和冷铁。应用场合:收缩大合金,如铝青铜、铝硅合金和铸钢件。同步凝固原则:在铸件薄壁处安放浇口,厚壁处安放冷铁,使铸件各处冷却速度一致,实现同步凝固。实现办法:浇口开在铸件壁薄处并在铸件壁厚处安放冷铁。应用场合:灰铸铁、锡青铜等收缩小合金。第二章惯用金属铸件生产1、试从石墨存在分析灰铸铁力学性能和其性能特性。答:石墨强度、硬度、塑性很低,石墨分布于金属基体,使金属基体承载有效面积下降。灰铸铁中石墨呈片状,尖角处存在应力集中现象。因而,灰铸铁抗拉强度、塑性、韧性几乎为零。石墨越多,越粗大,分布越不均匀,灰铸铁力学性能越差。但由于片状石墨存在使灰铸铁具备如下性能特性:(a)优良减振性;(b)良好耐磨性c)小缺口敏感性;(d)较高抗压强度2、影响铸铁石墨化重要因素是什么?为什么铸铁牌号不用化学成分来表达?答:影响铸铁石墨化重要因素是:(1)化学成分;(2)冷却速度。铸铁化学成分接近共晶成分,但碳在铸铁中存在形式不同,使铸铁力学性能也不相似。在选取铸铁材料时需考虑是铸铁材料力学性能。因此,铸铁牌号用力学性能来表达,而不用化学成分表达。7、为什么球墨铸铁是“以铁代钢”好材料?球墨铸铁与否可以所有取代可锻铸铁?为什么?答:由于球墨铸铁力学性能几乎与45调质钢力学性能一致,并且球墨铸铁还可以运用各种热解决改进基体组织,以满不同零件使用性能规定。因此,球墨铸铁是“以铁代钢”好材料。不可以。由于球墨铸铁流动性较差,很难制造形状复杂薄壁小件。第三章砂型锻造2、浇注位置选取原则是什么?答:浇注位置选取原则是:(1)铸件重要加工面朝下;(2)铸件大平面朝下;3)铸件面积较大薄壁某些置于铸型下部或垂直位置;(4)收缩大铸件厚壁某些位于铸型上部,以实现定向凝固。3、铸型分型面选取原则是什么?答:铸型分型面选取原则是:(1)铸件最大截面,且最佳是平直面;(2)尽量使铸件所有或大某些置于同一种砂箱(3)尽量使型腔及重要型芯位于下砂箱。4、铸件工艺参数涉及哪几项内容?答:铸件工艺参数涉及(1)铸件机械加工余量和最小铸孔;(2)铸件起模斜度和收缩率;(3)型心头尺寸。第五章特种锻造1、什么是熔模锻造?试用方框图表达其大体工艺过程?答:熔模锻造就是用蜡质制成模样,在模样上涂挂耐火材料,经硬化后,再将模样融化排出型外,从而获得无分型面铸型。其工艺过程:蜡模制造→型壳制造→焙烧→浇注2、为什么熔模锻造是最有代表性精密锻造办法?它有哪些优越性?答:由于熔模锻造铸型精密,型腔表面极为光滑,故铸件精度高,表面质量高;铸型无分型面,可制造外形复杂、难以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