材料成型复习思考题(含完整答案版)

《材料成形技术基础》复习思考题

第一篇铸造

1.何谓液态合金的充型能力？充型能力不足，铸件易产生的主要缺陷有哪些？

充型能力：液态金属充满铸型型腔，获得形状完整、尺寸精确、轮廓清晰铸件的能力。

充型能力不足，会产生浇不足、冷隔、气孔、夹渣等缺陷。

提高充型能力的方法：1）选择凝固温度范围小的合金；2）适当提高浇注温度、充型压力；3）合理设计浇注系统结构；4）铸型预热，合理的铸型蓄热系数和铸型发气量；5）合理设计铸件结构。

2.影响液态合金充型能力的主要因素有哪些？

影响液态合金充型能力的主要因素有：流动性、铸型条件、浇注条件和铸件结构等。

3.浇注温度过高或过低，对铸件质量有何影响？

浇注温度过低，会产生浇不足、冷隔、气孔、夹渣等缺陷。浇注温度过高，液态合金的收缩增大，吸气量增加，氧化严重，容易导致产生缩孔、缩松、气孔、粘砂、粗晶等缺陷。可见，浇注温度过高或过低，都会产生气孔。

4.如何实现同时凝固？目的是什么？该原则适用于何种形状特征的铸件？

铸件薄璧部位设置在浇、冒口附近，而厚璧部位用冷铁加快冷却，使各部位的冷却速度趋于一致，从而实现同时凝固。目的：防止热应力和变形。该原则适用于壁厚均匀的铸件。

注意：壁厚均匀，并非要求壁厚完全相同，而是铸件各部位的冷却速度相近。

5.试述产生缩孔、缩松的机理。凝固温度范围大的合金，其缩孔倾向大还是缩松倾向大？与铸铁相比较，铸钢的缩孔、缩松倾向如何？

产生缩孔、缩松的机理：物理机制是因为液态收缩量＋凝固收缩量＞固态收缩量（或写为：体收缩量＞线收缩量）；工艺原因则是由于补缩不足。

凝固温度范围大的合金，其缩松倾向大。与铸铁相比较，铸钢的缩孔、缩松倾向大。

6.试述冒口与冷铁的作用。

冒口：补缩、排气。冷铁：调整冷却速度。冒口：补缩、排气。冷铁：调整冷却速度。

7.一批铸钢棒料（Φ200×L mm），落砂清理后，立即分别进行如下的切削

加工：

(1)沿其轴线，在心部钻Φ80mm

加工后棒料长度为L１；

(2)将其车为Φ80mm的轴，

度为L2。

试分析L、L1、L2是否相等。

答案：L1>L>L2

8.

和大小。

①基体组织为F时，塑性、韧性较好，但强度、硬度较低。

基体组织为P时，塑性、韧性较低，但强度、硬度较高。

基体组织为F+P时，铸铁力学性能介于以上两种情况之间。

②G从片状→团絮状→球状，力学性能逐渐上升。G由大变小，以及G均布时，则力学性能↑。

9.试述孕育铸铁的生产原理。与普通HT相比：在力学性能上孕育铸铁有何特点？常用于什么场合？

生产原理：改善普通灰铸铁可从两方面考虑，基体由F→P；G由粗大→细小、均布。

孕育铸铁的强度较高，力学性能对璧厚的敏感性小，常用于静载下有较高强度的铸件，以及璧厚较大的中、小型铸件。

10.试分析：工艺上可采取哪些措施控制石墨化倾向？石墨化倾向对灰口铸铁的组织和力学性能会产生哪些影响？

控制碳当量；热处理：G化退火以及正火。

石墨化倾向大，石墨较粗大，灰口铸铁的基体组织倾向于形成F，故强度、硬度较低。反之则倾向于形成P，故强度、硬度较高。

11.试述铸造中常用的孕育剂、球化剂。球墨铸铁在球化处理后，为何还要进行孕育处理？

孕育剂：75硅铁。球化剂：稀土镁合金（RE-Mg）。

孕育处理可以促进石墨化倾向，还可使石墨球圆整、细化。

12.简述QT的铸造工艺特点。

成分接近共晶点，流动性好，但在铸型刚度较小时（也即退让性较好时），铸件容易产生缩孔、缩松等缺陷。

生产球铁件，铸型刚度较小时，采用冒口和冷铁，顺序凝固原则/定向凝固原则；铸型刚度很好时，不用冒口和冷铁，同时凝固原则。

容易产生夹渣和皮下气孔。

球铁的出炉温度高于1400℃。

13.试从以下几个方面比较球铁和可铁：C、Si含量;生产方法;力学性能;适用范围。

可铁：C、Si含量较低，生产时先获得白口，且多采用定向凝固原则（∵无G析出，体收缩大，缩孔、缩松倾向大），再经高温G化退火得到，力学性能较低，适用于受力较小的曲轴、连杆等。球铁：C、Si含量较高，生产时需经球化、孕育处理，力学性能较高，适用于受力较大的曲轴、连杆等。

注意：承受冲击、形状复杂的薄璧小件时选择KTH.

14.试分析比较普通灰铸铁、可锻铸铁和球墨铸铁的化学成分、组织和性能特点。

普通灰铸铁、可锻铸铁和球墨铸铁的化学成分、组织和性能特点。

普通灰铸铁和球墨铸铁的成分均接近共晶成分，而可锻铸铁的碳当量低。

它们的基体可以是F，也可以是P，或F+P。

普通灰铸铁的强度低；KT和QT的强度较高，且具有一定的塑性和韧性，其中QT的强度最高。

15.试从力学性能、铸造工艺性能两个方面比较铸铁和铸钢，并叙述铸钢的应用范围。

铸铁铸造工艺性能较好，铸钢力学性能较好。

铸钢的应用范围：形状复杂难以用压力加工或切削的方法成形；力学性能要求较高，不能采用铸铁。

16.试述铸钢生产的一般特点。

铸钢的铸造性能差，易产生浇不足、气孔、缩松、缩孔、裂纹、夹渣和粘砂等缺陷。常采用以下措施：

(1) 铸型应具备高的耐火度、透气性、合理的紧实度。

(2) 合理选用凝固原则(一般，定向/顺序凝固；复杂件，复合凝固) 。

(3) 必须热处理。退火适于≥0.35%C或结构特别复杂的铸钢件；正火适于＜0.35%C的铸钢件。

17.合理选择浇注位置与合理选择分型面，两者的目的是否相同？

选择浇注位置的目的是减少铸造缺陷，保证铸件的质量；选择分型面的目的是便于起模，简化铸造工艺。可见，两者的目的是不同的。

18.模样、铸件（毛坯）、零件三者在尺寸、形状、结构上有何区别？