材料成型加工与工艺学-习题解答(9-10-11)备课讲稿
《材料加工成型原理》思考题参考答案
《材料加工成型原理》思考题参考答案1、金属塑性变形的主要机制有哪些？单晶体的塑性变形：滑移和孪生；多晶体的塑性变形：晶内变形和晶界变形通过各种位错运动而实现的晶内一部分相对于另一部分的剪切运动，就是晶内变形。
剪切运动有不同的机理，其中最基本的是滑移、孪生和扭析。
其中滑移变形是主要的；而孪生变形是次时，可能出现晶间变形。
这类变形不仅同位错运动要的，一般仅起调节作用。
在T》0．5T熔有关，而且扩散机理起着很重要的作用。
扩散蠕变机理又包括扩散-位错机理、溶质原子定向溶解机理、定向空位流机理。
在金属和合金的塑性变形过程中，常常同时有几种机理起作用。
具体的塑性变形过程中各种机理的具体作用要受许多因素的影响。
例如晶体结构、化学成分、相状态、组织、温度、应变量和应变速率等因素的影响。
在冷态条件下，由于晶界强度高于晶内，多晶体的塑性变形主要是晶内变形，晶间变形只起次要作用，而且需要有其它变形机制相协调。
变形机理主要有：晶内滑移与孪生、晶界滑移和扩散蠕变。
热塑性变形时，通常的热塑性变形速度较快，而且高温下，由于晶界的强度低于晶内，使得晶界滑动易于进行，所以晶粒相互滑移和转动起着尤为重要的作用。
温度越高，原子动能和扩散能力就越大，扩散蠕变既直接为塑性变形作贡献，也对晶界滑移其调节作用。
热塑性变形的主要机理是晶内滑移。
2. 滑移和孪生塑性变形机制的主要区别滑移是指在力的作用下晶体的一部分沿一定的晶面和晶向相对于晶体的另一部分发生相对移动或切变，滑移总是沿着原子密度最大的晶面和晶向发生。
孪生是指晶体在切应力作用下沿着一定的晶面和一定的晶向发生均匀切变。
滑移和孪生是单晶体的主要变形机制，都是通过位错运动而实现晶内的一部分相对于另一部分的剪切运动。
但是他们也明显的区别，如下：由孪生的变形过程可知，孪生所发生的切变均匀地波及整个孪生变形区，而滑移变形只集中在滑移面上，切变是不均匀的；孪生切变时原子移动的距离不是孪生方向原子间距的整数倍（而是几分之一原子间距），而滑移时原子移动的距离是滑移方向原子间距的整数倍；孪生变形后，孪晶面两边晶体位向不同，成镜像对称；而滑移时，滑移面两边晶体位向不变；由于孪生改变了晶体的取向，因此孪晶经抛光浸蚀后仍可观察到，而滑移所造成的台阶经抛光浸蚀后不会重现；孪生的临界分切应力要比滑移的临界分切应力大得多，常萌发于滑移受阻引起的局部应力集中区；孪生变形的速度极大，常引起冲击波，发出声响；滑移时全位错运动的结果，孪生是不全位错运动。
工程材料与成型工艺基础习题答案
4.常见的金属晶格类型有体心立方晶格、面心立方晶格和密排 六方晶格三种类型。α–Fe属于体心立方晶格，γ–Fe属于面 心立方晶格，δ–Fe属于体心立方晶格。
5.实际金属的晶体缺陷有点缺陷（空位或间隙原子）、线缺 陷（位错）和面缺陷（晶界）。
6.金属的理论结晶温度与实际结晶温度之差称为过冷度。金 属的冷却速度越快，过冷度越大，获得的晶粒越细。
组织是否相同，各是何种组织？
1）不同。
2）由于铸件壁厚不同，其 各部分冷却速度不同。壁厚 5、10、20、30、40mm 处的组织分别为麻口组织 （Ld'＋石墨)、P＋石墨、P ＋石墨、F+P＋石墨、F+石 墨。
图2-2 阶梯铸件
7.某厂铸造一个ф1500mm的铸铁顶盖，有如图2-3所示两 种设计方案，试分析哪种方案易于生产？并简述其理由。
34940N，拉断后测得标距长度为65㎜，断裂处直
径为5㎜。试计算σb、σs、δ、ψ的值。
bS Fb 0 33 .144 5924404(M 5 P ) a
s
FS S0
32 .114 5623207(M 5 P ) a
L k L 0 1% 0 0 6 5 31 0% 0 1 0.1 7 % 6
L 0
铸铁污水管 离心铸造，汽轮机叶片 压力铸造
二、简答题与应用题： 1．什么是液态合金的充型能力？影响液态合金充型能力的 因素有哪些？
（1）液态合金的充型能力是液体金属充满铸型型腔，获得 尺寸精确、轮廓清晰的成形件（铸件）的能力。
（2）影响液态合金充型能力的因素有合金的流动性、浇注 条件、铸型充填条件。
形、裂纹的原因是固态收缩 。
4．铸件在凝固过程中所造成的体积缩减如得不到液态金属 的补充，将产生缩孔或缩松。凝固温度范围窄的合金，倾 向于“逐层凝固”，因此易产生缩孔；而凝固温度范围宽 的合金，倾向于“糊状凝固”，因此易产生缩松。
工程材料及成型技术课后作业参考答案
作业 02b 填空题
1. 溶质溶入使固溶体的强度和硬度 其原因是
合金结晶与相图
提高 ，这种现象叫 固溶强化 ，
晶格 畸变，引起变形抗力增加。
2. 间隙固溶体与间隙相的区别是： 间隙固溶体的晶格类型与溶剂
相 同，
同。
间隙相的晶格类型与任一组元都 不
3. 共晶转变的特点是转变过程温度 恒定不变 。
4. 与纯金属相比，合金具有更 高
作业 06
非铁金属
。
填空题
含Cu 59% 1. H59属于 普通黄铜 ，“59”表示 含Be 2% 3. QBe2属于 Be青铜 ，“2”表示 含Sn 10% 2. ZCuSn10P1属于 铸造Sn青铜 ，“10”表示
作业 01
力学性能
屈服强度
b1-1. 下列情况分别是因为哪一个力学性能指标达不到要求？ （1）紧固螺栓使用后发生塑性变形。
（2）齿轮正常负荷条件下工作中发生断裂。 疲劳强度 （3）汽车紧急刹车时，发动机曲轴发生断裂。
冲击韧度
（4）不锈钢圆板冲压加工成圆柱杯的过程中发生裂纹。 塑性 （5）齿轮工作在寿命期内发生严重磨损。 硬度 b1-2 下列现象与哪一个力学性能有关？ （1）铜比低碳钢容易被锯割。 硬度 （2）锯条易被折断，而铁丝不易折断。
5. 20CrMnTi 是 合金渗碳 钢, 最终热处理工艺是 渗碳+淬火+低温回火 。
6. 60Si2Mn 是 合金弹簧 钢。
判断题 F 1. T8钢比T12和40钢有更好的淬透性和淬硬性。 F F F T T F T
2. T8钢与20MnVB相比，淬硬性和淬透性都较低。 3. 调质钢的合金化主要是考虑提高其红硬性。 4. 高速钢需要反复锻造是因为硬度高不易成型。 5.高速钢采用很高温度淬火，其目的是使碳化物尽可能多地 溶入A中，从而提高钢的红硬性。 6. A型不锈钢可采用加工硬化提高强度。 7. A不锈钢的热处理工艺是淬火后低温回火处理。 8. GCr15钢制造的高精度丝杠于淬火后进行冷处理， 可消除残余A，以提高尺寸稳定性。
材料成型加工与工艺学-习题解答（1,2）汇总
习题解答：第一章1.分别定义“高分子材料”和“塑料”。
高分子材料以高分子化合物为基础的材料。
塑料塑料根据加热后的情况又可分为热塑性塑料和热固性塑料。
加热后软化，形成高分子熔体的塑料成为热塑性塑料。
主要的热塑性塑料有聚乙烯（PE）、聚丙烯（PP ）、聚苯乙烯（PS ）、聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA，俗称有机玻璃）、聚氯乙烯（PVC）、尼龙（Nylon)、聚碳酸酯（PC）、聚氨酯（PU）、聚四氟乙烯（特富龙， PTFE）、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET，PETE )。
加热后固化，形成交联的不熔结构的塑料称为热固性塑料。
常见的有环氧树脂, 酚醛塑料，聚酰亚胺,三聚氰氨甲醛树脂等。
塑料的加工方法包括注射，挤出，膜压，热压，吹塑等等。
2.高分子材料成型加工的定义与实质.研究聚合物加工成型的原理与工艺. 材料是科学与工业技术发展的基础。
加工过程中高分子表现出形状、结构、和性质等方面的变化。
形状转变往往是为满足使用的最起码要求而进行的；材料的结构转变包括高分子的组成、组成方式、材料宏观与微观结构的变化等；高分子结晶和取向也引起材料聚集态变化，这种转变主要是为了满足对成品内在质量的要求而进行的，一般通过配方设计、材料的混合、采用不同加工方法和成型条件来实现。
加工过程中材料结构的转变有些是材料本身固有的，亦或是有意进行的；有些则是不正常的加工方法或加工条件引起的。
大多数情况下，高分子的加工通常包括两个过程：首先使原材料产生变形或流动，并取得所需要的形状，然后设法保持取得的形状。
高分子加工与成型通常有以下形式：高分子熔体的加工、类橡胶状聚合物的加工、高分子液体的加工、低分子聚合物或预聚物的加工、高分子悬浮体的加工以及高分子的机械加工。
3.高分子材料工程特征的含义介绍高分子材料、成型加工工艺、材料及制品性能三者的关系，强调成型加工对制品性能的重要性，即高分子材料制品的性能即与材料本身的性质有关，又很大程度上受成型加工过程所产生的附加性质的影响。
工程材料与成型工艺基础习题及答案111页PPT
39、没有不老的誓言，没有不变的承 诺，踏 上旅途 ，义无 反顾。 40、对时间的价值没有没有深切认识 的人， 决不会 坚韧勤 勉。
46、我们若已接受最坏的，就再没有什么损失。——卡耐基 47、书到用时方恨少、事非经过不知难。——陆游 48、书籍把我们引入最美好的社会，使我们认识各个时代的伟大智者。——史美尔斯 49、熟读唐诗三百首，不会作诗也会吟。——孙洙 50、谁和我一样用功，谁就会和我一样成功。——莫扎特
工程材料与成型工艺基础习题及答案
36、“不可能”这个字(法语是一个字 )，只 在愚人 的字典 中找得 到。--拿 破仑。 37、不要生气要争气，不要看破要突 破，不 要嫉妒 要欣赏 ，不要 托延要 积极， 不要心 动要行 动。 38、勤奋，机会，乐观是成功的三要 素。(注 意：传 统观念 认为勤 奋和机 会是成 功的要 素，但 是经过 统计学 和成功 人士的 分析得 出，乐 观是成 功的第 三要素 。
(完整版)高分子材料成型加工课后习题答案
1、什么是“非分散混合”，什么是“分散混合”，两者各主要通过何种物料运动和混合操作来实现？答：①非分散混合在混合中仅增加离子在混合物中空间分布均匀性而不减小粒子初始尺寸的过程称为非分散混合或简单混合。
这种混合的运动基本形式是通过对流来实现的，可以通过包括塞形流动和不需要物料连续变形的简单体积排列和置换来达到。
②分散混合是指在混合过程中发生粒子尺寸减小到极限值，同时增加相界面和提高混合物组分均匀性的混合过程。
分散混合主要是靠剪切应力和拉伸应力作用实现的。
分散混合的目的是把少数组分的固体颗粒和液相滴分散开来，成为最终粒子或允许的更小颗粒或滴，并均匀地分散到多组分中，这就涉及少组分在变形粘性流体中的破裂为题，这是靠强迫混合物通过窄间隙而形成的高剪切区来完成的。
2、在热固性塑料模压成型中，提高压力应相应地降低还是升高模压压力才对模压成型工艺有利？为什么？答：在一定温度范围内，模温升高，物料流动性提高，模压压力可降低，但模温提高也会使塑料的交联反应速率加速，从而导致熔融物料的粘度迅速增高，反而需要更高的模压压力。
3、热固性塑料模压成型中物料的预热温度对模压压力有何影响？为什么？答：对塑料进行预热可以提高流动性，降低模压压力，但如果预热温度过高或预热时间过长会使塑料在预热过程中有部分固化，会抵消预热增大流动性效果，模压是需更高的压力来保证物料充满型腔。
1、什么是聚合物的结晶取向？它们有何不同？研究结晶和取向对高分子材料加工有何实际影响？答：结晶是聚合物分子在三维空间呈周期性重复排列的过程，而取向是取向单元在外力作用下择优排列的过程，取向单元可以是：基团、链段、分子链、晶粒、晶片或变形的球晶等。
结晶是材料自身的性质，只发生在分子、原子、离子这些基础的单元上，取向的产生是外力作用的结果，取向单元也更多样。
结晶可以影响材料的拉伸强度、弹性模量、冲击强度、耐热性、耐候性、吸水性、透明性、透气性、成型收缩性等物性。
取向后的聚合物，在取向方向和垂直于取向方向上性能差异特别显著。
材料成型加工与工艺学习题解答
材料成型加工与工艺学习题解答Document serial number【UU89WT-UU98YT-UU8CB-UUUT-UUT108】1.物料的混合有哪三种基本的运动形式聚合物成型时熔融物料的混合以哪一种运动形式为主为什么i.分子扩散ii.涡流扩散iii.体积扩散体积扩散为主, 因为他主要是指流体质点、液滴或固体粒子由系统的一个空间位置向另一空间位置的运动, 或两种或多种组分在相互占有的空间内发生运动,以期达到各组分的均布.对流混合通过两种机理发生, 一种体积对流,另一种层流对流混合, 前者通过塞流对物料进行体积重新排列, 而不需要物料连续变形, 这种重复的重新排列可以是无规的, 也可以是有序的. 在固体掺混机中混合式无规的, 而在静态混合机的混合则是有序的. 而层流对流混合是通过层流而使物料变形, 它发生在熔体之间的混合, 在固体粒子之间的混合不会发生层流混合.层流混合中, 物料要受到剪切、伸长(拉伸)和挤压(捏合).分子扩散主要在与低分子的混合.在浓度梯度驱使下，各组分自发地由浓度较大的区域迁移到浓度较小的区域从而达到各处组分均化的一种扩散形式。
分子扩散在气体和低粘度液体中占支配地位。
在固体与固体间，分子扩散作用是很小的。
在聚合物加工中，熔体与熔体间分子扩散极慢，无实际意义。
但若参与混合的组分之一是低分子物质,则分子扩散可能是一个重要因素。
涡流扩散主要会造成聚合物的黏度提高导致混合时施予聚合物的剪切力要上升, 容易导致聚合物降解.由系统内产生的紊流而实现的一种扩散形式。
在聚合物加工中粘度高,而且要实现紊流，熔体的速度必须很高，势必使熔体发生破裂，也会造成聚合物的降解，故很少发生涡旋扩散。
2.什么是”非分散混合”, 什么是”分散混合”, 两者各主要通过何种物料运动和混合操作来实现Page 154非分散均匀的定义在混合中仅增加粒子在混合物中空间分布均匀性而不减小尺寸的过程称为非分散均匀或简单混合。
材料成型工艺基础习题解答
第一章金属材料与热处理1、常用的力学性能有哪些？各性能的常用指标是什么？答：刚度：弹性模量E强度：屈服强度和抗拉强度塑性：断后伸长率和断面收缩率硬度：冲击韧性：疲劳强度：2、4、金属结晶过程中采用哪些措施可以使其晶粒细化？为什么？答：过冷细化：采用提高金属的冷却速度，增大过冷度细化晶粒。
变质处理：在生产中有意向液态金属中加入多种难溶质点（变质剂），促使其非自发形核，以提高形核率，抑制晶核长大速度，从而细化晶粒。
7、9、什么是热处理？钢热处理的目的是什么？答：热处理：将金属材料或合金在固态范围内采用适当的方法进行加热、保温和冷却，以改变其组织，从而获得所需要性能的一种工艺。
热处理的目的：强化金属材料，充分发挥钢材的潜力，提高或改善工件的使用性能和加工工艺性，并且可以提高加工质量、延长工件和刀具使用寿命，节约材料，降低成本。
第二章铸造成型技术2、合金的铸造性能是指哪些性能，铸造性能不良，可能会引起哪些铸造缺陷？答：合金的铸造性能指：合金的充型能力、合金的收缩、合金的吸气性；充型能力差的合金产生浇不到、冷隔、形状不完整等缺陷，使力学性能降低，甚至报废。
合金的收缩合金的吸气性是合金在熔炼和浇注时吸入气体的能力，气体在冷凝的过程中不能逸出，冷凝则在铸件内形成气孔缺陷，气孔的存在破坏了金属的连续性，减少了承载的有效面积，并在气孔附近引起应力集中，降低了铸件的力学性能。
6、什么是铸件的冷裂纹和热裂纹？防止裂纹的主要措施有哪些？答：热裂是在凝固末期，金属处于固相线附近的高温下形成的。
在金属凝固末期，固体的骨架已经形成，但树枝状晶体间仍残留少量液体，如果金属此时收缩，就可能将液膜拉裂，形成裂纹。
冷裂是在较低温度下形成的，此时金属处于弹性状态，当铸造应力超过合金的强度极限时产生冷裂纹。
防止措施：热裂——合理调整合金成分，合理设计铸件结构，采用同时凝固原则并改善型砂的退让性。
冷裂——对钢材材料合理控制含磷量，并在浇注后不要过早落砂。
材料成型技术基础课后答案
第一章金属液态成形1.①液态合金的充型能力是指熔融合金充满型腔，获得轮廓清晰、形状完整的优质铸件的能力。
②流动性好，熔融合金充填铸型的能力强，易于获得尺寸准确、外形完整的铸件。
流动性不好，则充型能力差，铸件容易产生冷隔、气孔等缺陷。
③成分不同的合金具有不同的结晶特性，共晶成分合金的流动性最好，纯金属次之，最后是固溶体合金。
④相比于铸钢，铸铁更接近更接近共晶成分，结晶温度区间较小，因而流动性较好。
2.浇铸温度过高会使合金的收缩量增加，吸气增多，氧化严重，反而是铸件容易产生缩孔、缩松、粘砂、夹杂等缺陷。
3.缩孔和缩松的存在会减小铸件的有效承载面积，并会引起应力集中，导致铸件的力学性能下降。
缩孔大而集中，更容易被发现，可以通过一定的工艺将其移出铸件体外，缩松小而分散，在铸件中或多或少都存在着，对于一般铸件来说，往往不把它作为一种缺陷来看，只有要求铸件的气密性高的时候才会防止。
4 液态合金充满型腔后，在冷却凝固过程中，若液态收缩和凝固收缩缩减的体积得不到补足，便会在铸件的最后凝固部位形成一些空洞，大而集中的空洞成为缩孔，小而分散的空洞称为缩松。
浇不足是沙型没有全部充满。
冷隔是铸造后的工件稍受一定力后就出现裂纹或断裂，在断口出现氧化夹杂物，或者没有融合到一起。
出气口目的是在浇铸的过程中使型腔内的气体排出，防止铸件产生气孔，也便于观察浇铸情况。
而冒口是为避免铸件出现缺陷而附加在铸件上方或侧面的补充部分。
逐层凝固过程中其断面上固相和液相由一条界线清楚地分开。
定向凝固中熔融合金沿着与热流相反的方向按照要求的结晶取向进行凝固。
5.定向凝固原则是在铸件可能出现缩孔的厚大部位安放冒口，并同时采用其他工艺措施，使铸件上远离冒口的部位到冒口之间建立一个逐渐递增的温度梯度，从而实现由远离冒口的部位像冒口方向顺序地凝固。
铸件相邻各部位或铸件各处凝固开始及结束的时间相同或相近，甚至是同时完成凝固过程，无先后的差异及明显的方向性，称作同时凝固。
材料加工成型 课后习题答案
习题参考答案《材料成形》部分第1章铸造填空题：1、熔模铸造；压力铸造；金属型铸造；陶瓷型铸造；消失模铸造；2、缩孔；缩松；3、铸造性能；工艺；4、收缩；如缩孔、缩松、变形、开裂；5、模样；6、热应力；收缩应力；7、拉；压；8、液态收缩；凝固收缩；固态收缩；9、充型能力；充型能力；10、向下；向上；补缩；单项选择题：1、①2、③3、②4、②5、①多项选择题：1、②、③、⑤2、③、3、①、②、⑤4、①、③结构改错题：1、答：不合理。
大平面应朝下，如下图所示。
2、答：（a）：分型面应为简单平面，使造型工艺大大简化；（b）：防止缩孔产生，壁厚应尽量均匀3、答：（a）图A-A截面改为加强筋型。
（b）图上表面改掉不必要的外凸缘结构，使三箱造型变为二箱造型，简化铸造工艺。
（c）图将厚大的截面处改成壁厚均匀的结构，避免热节处易产生的缩孔、缩松等缺陷；另外，避免壁厚不均易产生应力变形甚至产生裂纹等缺陷。
4、答：（a）铸件的结构应尽量避免过大的水平壁。
浇注时铸件朝上的水平面易产生气孔、砂眼、夹渣等缺陷。
将图中过的大水平面改为倾斜的表面。
（b）凸台和筋的设计应便于造型和起模。
图中的凸台必须用活块或外砂芯才能取出模样。
改后图形为：5、答：（a）图的两个斜凸台在造型时影响起模，需采用活快。
因此，应设计成向上的直凸台，简化造型工艺，减低成本、提高生产效率。
（b）图原设计需用两个型芯，其中的型芯1为悬臂型芯、下芯时必须使用芯撑，型芯的固定、排气和清理都比较困难。
将两个连通成一体，则便于造型时型芯的稳固支撑、安放、排气和铸造后的清理方便。
简答题： 1、答： 起始阶段两杆处于塑性阶段，冷却到t 1-t 2阶段后，细杆进入弹性状态而粗干仍处于塑性，导致在横杆的作用下将对粗干产生压应力，细杆受到拉应力。
这时粗杆将产生压塑变形，使粗细两杆收缩趋于一致，应力将消失。
继续冷却T2-T3,此时两杆均进入弹性状态，粗杆温度高，产生较大收缩，而细杆温度低，收缩以几乎停止。
工程材料与技术成型基础课后习题答案
工程材料与技术成型基础课后习题答案第一章1-1由拉伸试验可以得出哪些力学性能指标?在工程上这些指标是如何定义的? 答:强度和韧性.强度(σb)材料抵抗塑性变形和断裂的能力称为强度;塑性(δ)材料在外力作用下产生永久变形而不被破坏的能力.强度指标里主要测的是:弹性极限,屈服点,抗拉强度等.塑性指标里主要测的是:伸长率,断面收缩率.1-21-3锉刀:HRC 黄铜轴套:HB 供应状态的各种非合金钢钢材：HB 硬质合金刀片：HRA,HV 耐磨工件的表面硬化层：HV调质态的机床主轴：HRC 铸铁机床床身：HB 铝合金半成品：HB1-4公式HRC=10HBS,90HRB=210HBS,HV=HBS800HV>45HRC>240HBS>90HRB1-7材料在加工制造中表现出的性能，显示了加工制造的难易程度。
包括铸造性，锻造性，切削加工性，热处理性。
第二章2-2 答:因为γ-Fe为面心立方晶格,一个晶胞含4个原子,致密度为0.74;γ-Fe冷却到912°C 后转变为α-Fe后，变成体心立方晶格，一个晶胞含2个原子，致密度为0.68，尽管γ-Fe 的晶格常数大于α-Fe的晶格常数，但多的体积部分抵不上因原子排列不同γ-Fe变成α-Fe 体积增大的部分，故γ-Fe冷却到912℃后转变为α-Fe时体积反而增大。
2-3.答：（1）过冷度理论结晶温度与实际结晶温度只差。
（2）冷速越快则过冷度越大，同理，冷速越小则过冷度越小（3）过冷度越大则晶粒越小，同理，过冷度越小则晶粒越大。
过冷度增大，结晶驱动力越大，形核率和长大速度都大，但过冷度过大，对晶粒细化不利，结晶发生困难。
2-4：答：（1）在一般情况下，晶粒越小，其强度塑性韧性也越高。
（2）因为晶粒越小则晶界形成就越多，产生晶体缺陷，在晶界处晶格处于畸变状态，故晶界能量高因此晶粒的大小对金属的力学性能有影响。
（3）在凝固阶段晶粒细化的途径有下列三种：①提高结晶时的冷却速度增加过冷度②进行变质处理处理：在液态金属浇筑前人工后加入少量的变质剂，从而形成大量非自发结晶核心而得到细晶粒组织。
《材料成型工艺基础》部分习题答案
材料成型工艺基础（第三版）部分课后习题答案第一章⑵•合金流动性决定于那些因素？合金流动性不好对铸件品质有何影响？答:①合金的流动性是指合金本身在液态下的流动能力。
决定于合金的化学成分、结晶特性、粘度、凝固温度范围、浇注温度、浇注压力、金属型导热能力。
②合金流动性不好铸件易产生浇不到、冷隔等缺陷，也是引起铸件气孔、夹渣、缩孔缺陷的间接原因。
⑷•何谓合金的收缩？影响合金收缩的因素有哪些？答：①合金在浇注、凝固直至冷却至室温的过程中体积和尺寸缩减的现象，称为收缩。
②影响合金收缩的因素：化学成分、浇注温度、铸件结构和铸型条件。
⑹•何谓同时凝固原则和定向凝固原则？试对下图所示铸件设计浇注系统和■口及冷铁，使其实现定向凝固答：①同时凝固原则：将内浇道开在薄壁处，在远离浇道的厚壁处出放置冷铁，薄壁处因被高温金属液加热而凝固缓慢，厚壁出则因被冷铁激冷而凝固加快，从而达到同时凝固。
②定向凝固原则：在铸件可能出现缩孔的厚大部位安放冒口，使铸件远离冒口的部位最先凝固，靠近冒口的部位后凝固，冒口本身最后凝固。
皿E第二章⑴.试从石墨的存在和影响分析灰铸铁的力学性能和其他性能特征。
答：石墨在灰铸铁中以片状形式存在，易引起应力集中。
石墨数量越多，形态愈粗大、分布愈不均匀，对金属基体的割裂就愈严重。
灰铸铁的抗拉强度低、塑性差，但有良好的吸震性、减摩性和低的缺口敏感性，且易于铸造和切削加工。
石墨化不充分易产生白口，铸铁硬、脆，难以切削加工；石墨化过分，则形成粗大的石墨，铸铁的力学性能降低。
⑵•影响铸铁中石墨化过程的主要因素是什么？相同化学成分的铸铁件的力学性能是否相同？答：①主要因素：化学成分和冷却速度。
②铸铁件的化学成分相同时铸铁的壁厚不同，其组织和性能也不同。
在厚壁处冷却速度较慢，铸件易获得铁素体基体和粗大的石墨片，力学性能较差；而在薄壁处，冷却速度较快，铸件易获得硬而脆的白口组织或麻口组织。
⑸•什么是孕育铸铁？它与普通灰铸铁有何区别？如何获得孕育铸铁？答：①经孕育处理后的灰铸铁称为孕育铸铁。
塑料成型加工与模具课后答案整理
第一章概论1、什么是合成树脂?什么是塑料?为什么塑料能得到日益广泛的应用?答：合成树脂是人们模仿天然树脂的成分，并克服了产量低、性能不理想的缺点，用化学方法人工制取的各种树脂。
塑料是以高分子聚合物为主要成分，并在加工为制品的某阶段可流动成型的材料。
塑料具有特殊的物理力学性能和化学稳定性能，以及优良的成型加工性能，在加热和压力下，利用不同的成型方法几乎可将塑料制成任何形状的制品。
同时，塑料原料来源广泛，价格低廉，所以，随着塑料工业的迅速发展，塑料得到了日益广泛的应用。
2、什么是热塑性塑料和热固性塑料?两者在本质上有何区别?答：热塑性塑料，主要由聚合树脂制成。
其特点是受热后软化或熔融，此时可成型加工，冷却后固化，再加热仍可软化。
热固性塑料，大多数是以缩聚树脂为主，加入各种添加剂制成的。
其特点：开始受热时也可以软化或熔融，但是一旦固化成型就不会再软化。
此时，即使加热到接近分解的温度也无法软化，且也不会溶解在溶剂中。
两者本质上的区别在于分子结构的不同：热塑性塑料的分子结构呈链状或树枝状，为线性聚合物。
这些分子通常互相缠绕但并不连结在一起，所以受热后具有可塑性；热固性塑料加热开始时也具有链状或树枝状结构，但在受热后这些链状或树枝状分子逐渐结合成网状结构(交联反应)，成为既不熔化又不熔解的体型聚合物。
分子的链与链之间产生了化合反应，当再次加热时这类塑料便不能软化。
4. 热塑性塑料的主要成型方法有哪些?热固性塑料的主要成型方法有哪些?答：热塑性塑料的主要成型方法：注塑、挤塑、吹塑、固相成型；热固性塑料的主要成型方法：压缩、压注成型，有时也用注塑成型。
第三章塑料制件的设计原则5．塑件上为何要设计拔模斜度?拔模斜度值的大小与哪些因素有关?答：因塑料冷却后收缩，紧包在凸模或成型型芯上，或由于粘附作用，塑件紧贴在凹模型腔内。
为了防止塑件表面在脱模时划伤、擦毛等，设计时塑件表面沿脱模方向应具有合理的脱模斜度。
拔模斜度值的大小与下列因素有关：塑件的性质、收缩率、摩擦因数、塑件壁厚和几何形状。
工程材料与成形工艺基础 课件说明 各章思考题及思考题答案_OK
• 答：参見教材P33。
• 4-12.什么是回火?回火工艺的分类、目的、组织与应用是什么?
• 答：参見教材P27。
• 4-13. 什么叫调质处理?调质处理获得什么组织?
• 答：参見教材P34。
• 4-14. 什么叫表面热处理?常用的表面热处理有哪些?
• 答：参見教材P34。
• 4-15.什么叫火焰加热表面淬火?目的是什么?有哪些特点?用于什么场合?
《工程材料与成形工艺基础》 课件
课件主编：赵海霞 付平 技术支持：张丽敏 主 审：孟庆东
化学工业出版社
1
《工程材料与成形工艺基础》
• 开本：16开 • 定价：28.00元 • 2008年9月化学工业出版社出版 • 编辑联系方式 化学工业出版社 机械电气分社 王清颢（hao） 地址：北京东城区青年湖南街13号
胜(各章学习指导；试题庫)。 另外，张丽敏、滕腾也参加了课件中部分图、表的校正，汇总等工作。 课件由孟庆东教授审阅。在编写过程中得到各位编者所在学校领导、老师的大力支持，参阅、借用了许多
同类课件的资料，在此一一表示衷心的感谢。 编者企望电子课件能对采用此教材的师生的教与学有所邦助。但由于编者水平有限，经验不足，加之时间
的目的及适用范围。
• 10.表面热处理的概念。
15
思考题与习题
• 4-1.什么是热处理？热处理的目的是什么? • 答：参見教材P27。 • 4-2.马氏体与贝氏体转变有哪些异同点? • 答：参見教材P31。 • 4-3.试述影响C曲线形状和位置的主要因素。 • 答：参見教材P30。 • 4-4.马氏体的硬度主要取决于什么?说明马氏体具有高硬度的原因。 • 答：参見教材P31-32。 • 4-5.珠光体、贝氏体和马氏体的组织和性能有什么区别? • 答：参見教材P30-32。 • 4-6.什么是残余奥氏体?它会引起什么问题? • 答：参見教材P27。 • 4-7.什么是退火热处理?常用的退火分为哪几种?各有何特点? • 答：参見教材P27。
工程材料与成型工艺基础习题答案
4．铸件在凝固过程中所造成的体积缩减如得不到液态金属 的补充，将产生缩孔或缩松。凝固温度范围窄的合金，倾 向于“逐层凝固”，因此易产生缩孔；而凝固温度范围宽 的合金，倾向于“糊状凝固”，因此易产生缩松。
5．准确地估计铸件上缩孔可能产生的位置是合理安排冒口 和冷铁的主要依据。生产中确定缩孔位置的常用方法有画 等温线法、内切圆法和计算机模拟凝固法等。
13.钢是以Fe为主要元素，含碳量一般在2.11%以下，并含 有其他元素的材料。钢按化学成分可分为碳素钢、合金钢和 特殊性能钢三类；钢按主要质量等级分类，可分为普通钢、 优质钢和高级优质钢三类。合金钢均属于优质钢和高级优质 钢质量等级钢。
14. 20CrMnTi钢按化学成分分类，它属于结构钢中的合金钢， 适宜制造齿轮等较重要的零件。
2．什么是合金的铸造性能？衡量合金铸造性能的主要指标 是什么 ？其是如何影响的？
（1）合金在铸造生产条件下，获得优质铸件的难易程度。
（2）流动性和收缩。合金的流动性越好、收缩越小，铸造 性能越好。
3．现采用铸造方法浇注三根直径分别为10mm、30mm、 60mm的灰口铸铁试棒，测得它们的抗拉强度均为200MPa， 问这三根试棒的成分是否相同？牌号是否相同？若不相同，应 有何区别？
1）牌号பைடு நூலகம்同，成分不同。
2）因为铸铁的牌号是用强度来表示的，其强度相同，则牌 号相同。而影响铸铁组织和性能的因素是化学成分和冷却 速度两个因素。试棒的直径不同——冷却速度不同，要获 得同一强度，必须调整其化学成分，即10mm的试棒其碳 硅含量较高,而30mm、60mm的试棒其碳硅含量依次降 低。
4．有一测试铸造应力用的应力框铸件，如图2-1所示，凝 固冷却后，用钢锯沿A-A线锯断Φ30的粗杆 ，此时断口间 隙的大小会发生什么变化？为什么？
材料成型加工与工艺学-习题解答(9,10,11)
第八章注射成型2.塑料挤出机螺杆与移动螺杆式注射机的螺杆在结构特点和各自的成型作用上有何异同?(p278)注射螺杆与挤出螺杆在结构上有何区别:(a)注射螺杆长径比较小，约在10~15之间。
(b)注射螺杆压缩比较小，约在2~5之间。
(c) 注射螺杆均化段长度较短，但螺槽深度较深，以提高生产率。
为了提高塑化量，加料段较长，约为螺杆长度的一半。
(d)注射螺杆的头部呈尖头形，与喷嘴能有很好的吻合，以防止物料残存在料筒端部而引起降解。
(p221)挤出机螺杆成型作用是对物料的输送、传热塑化塑料及混合均化物料。
移动螺杆式注射机的螺杆成型作用是对塑料输送、压实、塑化及传递注射压力。
是间歇式操作过程，它对塑料的塑化能力、操作时的压力稳定以及操作连续性等要求没有挤出螺杆严格。
3.请从加热效率出发，分析柱塞是注射机上必须使用分流梭的原因?(p278)分流梭的作用是将料筒内流经该处的物料成为薄层，使塑料流体产生分流和收敛流动，以缩短传热导程。
既加快了热传导，也有利于减少或避免塑料过热而引起热分解现象。
同时塑料熔体分流后，在分流梭与料筒间隙中流速增加，剪切速度增大，从而产生较大的摩擦热，料温升高，黏度下降，使塑料进一步的混合塑化，有效提高柱塞式注射机的生产量及制品质量。
6.试分析注射成型中物料温度和注射压力之间的关系，并绘制成型区域示意图。
(p298)料温高时注射压力减小；反之，所需的注射压力加大。
8.试述晶态聚合物注射成型时温度(包括料温和模温)对其结晶性能和力学性能的影响。
(p297)结晶性塑料注射入模具后，将发生向转变，冷却速率将影响塑料的结晶速率。
缓冷，即模温高，结晶速率大，有利结晶，能提高制品的密度和结晶度，制品成型收缩性较大，刚度大，大多数力学性能较高，但伸长率和充及强度下降。
反过来，骤冷所得制品的结晶度下降，韧性较好。
但在骤冷的时不利大分子的松弛过程，分子取向作用和内应力较大。
中速冷塑料的结晶和曲性较适中，是用得最多的条件。
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材料成型加工与工艺学-习题解答(9-10-
11)
第八章注射成型
2.塑料挤出机螺杆与移动螺杆式注射机的螺杆在结构特点和各自的成型作用上有何异同?
(p278)注射螺杆与挤出螺杆在结构上有何区别:
(a)注射螺杆长径比较小，约在10~15之间。
(b)注射螺杆压缩比较小，约在2~5之间。
(c) 注射螺杆均化段长度较短，但螺槽深度较深，以提高生产率。
为了提高塑化量，加料段较长，约为螺杆长度的一半。
(d)注射螺杆的头部呈尖头形，与喷嘴能有很好的吻合，以防止物料残存在料筒端部而引起降解。
(p221)挤出机螺杆成型作用是对物料的输送、传热塑化塑料及混合均化物料。
移动螺杆式注射机的螺杆成型作用是对塑料输送、压实、塑化及传递注射压力。
是间歇式操作过程，它对塑料的塑化能力、操作时的压力稳定以及操作连续性等要求没有挤出螺杆严格。
3.请从加热效率出发，分析柱塞是注射机上必须使用分流梭的原因?
(p278)分流梭的作用是将料筒内流经该处的物料成为薄层，使塑料流体产生分流和收敛流动，以缩短传热导程。
既加快了热传导，也有利于减少或避免塑料过热而引起热分解现象。
同时塑料熔体分流后，在分流梭与料筒间隙中流速增加，剪切速度增大，从而产生较大的摩擦热，料温升高，黏度下降，使塑料进一步的混合塑化，有效提高柱塞式注射机的生产量及制品质量。
6.试分析注射成型中物料温度和注射压力之间的关系，并绘制成型区域示意图。
(p298)
料温高时注射压力减小；反之，所需的注射压力加大。
8.试述晶态聚合物注射成型时温度(包括料温和模温)对其结晶性能和力学性能的影响。
(p297)结晶性塑料注射入模具后，将发生向转变，冷却速率将影响塑料的结晶速率。
缓冷，即模温高，结晶速率大，有利结晶，能提高制品的密度和结晶度，制品成型收缩性较大，刚度大，大多数力学性能较高，但伸长率和充及强度下降。
反过来，骤冷所得制品的结晶度下降，韧性较好。
但在骤冷的时不利大分子的松弛过程，分子取向作用和内应力较大。
中速冷塑料的结晶和曲性较适中，是用得最多的条件。
实际生产中用何种冷却速度，还应按具体的塑料性质和制品的使用性能要求来决定。
例如对于结晶速率较小的PET塑料，要求提高其结晶度就应选用较高的模温。
10. 试述注射成型制品易产生内应力的原因及解决的办法。
(p297)结晶性塑料注射入模具后，将发生相转变，冷却速率将影响塑料的结晶速率。
在骤冷的时不利大分子的松弛过程，分子取向作用和内应力较大。
而无定型塑料注射入模时，不发生相转变，故其内应力产生的机率较低，一般常发生在制作厚制品时，由于其充模和冷却均需较长时间，如果模温过低，会造成制品内外冷却速率不均匀一致，使其内部形成真空泡或收缩，因而引起内应力。
解决方法：由于结晶、取向不同，冷却速率不一，易造成应力集中，制品质量不均。
可采用热处理（退火处理）方法加以解决。
12. 简述热固性塑料和橡胶的注射成型原理。
热固性塑料注射成型原理(p306):热固性塑料受热成型过程中不仅发生物理状态的变化，而且还发生不可逆的化学变化。
热固性塑料的主要组分是线型或稍带支链的低相对分子质量的聚合物，而且聚合物分子链上存在可反应的活性基团。
加进料筒内的热固性塑料受热转变为黏流态而成为有一定流动性的熔体，但有可能因化学反应而使黏度变高，甚至交联成固体，当然这需要一定的温度和时间。
所以为了便于注射成型能顺利进行，要求成型物料首先在温度相对较低的料筒内预塑化到半熔融状态，在随后的注射充模过程中受到进一步的塑化，在通过喷嘴时必须达到最佳的黏流状态，注入高温模腔后继续加热，物料就通过自身反应基团或反应活性点与加入硬化剂的作用，经一定的时间的交联固化反应，使线型树脂逐渐变成体形结构，反应时放出的低分子物(如氨、水等)必须及时排出，以便反应顺利进行，使模内物料的物理机械性能达到最佳，即可成为制品而脱模。
橡胶的注射成型原理(p301):一般经过预热、塑化、注射、保压、硫化、出模等几个过程，这与塑料注射成型工艺相似。
第九章压延成型
2.压延时，压延机的辊筒为何会产生挠度，对压延质量有何影响?说明对挠度有何补偿方法，并比较其优缺点？(p322)
物料在辊筒的间隙受压延时，对辊筒的横向压力，这种企图将辊筒分开的作用力称为分离力，将使两端支撑在轴承上的辊筒产生弹性弯曲，其程度大小以辊筒轴线中央部位偏离原来水平位置的距离表示，称为辊筒的挠度。
挠度的产生造成压延制品的厚度不均，其横断面呈中间部位厚两端部分薄的现象，为了克服这种现象，通常采用中高度法、轴交叉法与预应力法来补偿辊筒弹性变形对薄膜横向厚度分布均匀性的影响。
中高度
如图11—16所示，即把辊筒的工作表面加工成中部直径大，两端直径小的腰鼓型，沿辊筒的长度方向有一定的弧度，中部凸出的高度h称为中高度或凹凸系数。
•轴交叉
如果将其中一个辊筒的轴线在水平面上稍微偏动—个角度时(铀线仍不相交)，则在相筒中心间隙不变的情况下增大两端的间隙，这就等于辊筒表面有了一定弧度(图)．轴交叉造成的间隙弯曲形状和因分离力所引起的间隙弯曲并非充全
一致(图)
•预应力
这种方法是用机械或液压装置在轴承外端的辊颈上对其施加应力，致使辊筒预先产生弹性变形，共方向正与分离力所引起的变形方向相反．这样，在压延薄膜时，辊筒所受两种变形便会互相抵消。
在实际生产中往往把上述三种补偿方式结合使用。
3.用四辊压延机压延塑料薄膜时各辊的温度和转速应如何控制？为什么？
(p331)在压延操作时，辊筒温度须按T辊III≥T辊VI＞T辊II＞T辊I的方式进行操作。
因(a)为了使物料一次贴合辊筒。
(b)防止夹入空气而导致薄膜带有气泡。
(c)辊III的温度大于或近等于辊IV的温度，使物料通过辊III和辊IV之间隙中，不会包住辊IV，这样有利于薄膜的引离。
压延操作时，辊间转速须具有一定的数比并按υ
辊III＞υ辊VI＞υ辊II＞υ辊I的方式进行操作。
压延机辊筒最适宜的转速主要油压延的物料和制品厚度要求来决定的，一般软质制品压延时转速要高于硬质制品的压延。
压延机相邻两辊筒线速度比称为辊筒的速比，压延辊筒具有速比的目的在于：使压延物料依次黏辊，使物料受到剪切，能更好地塑化，还可以使压延物取得一定的延伸和定向作用。
4.何谓压延效应？产生原因及减小的方法是什么?
(p332)压延效应由于物料在压延过程中，在通过压延辊筒间隙时受到很大的剪切力和一些拉伸应力，因此高聚物大分子会沿着压延方向做定向排列，以致制品在物理机械性能上出现各向异性，这种现象在压延成型中称为压延效应。
压延效应的大小受到压延温度、辊筒的转速与速比、辊隙存料量、制品厚度以及物料的性质等因素的影响。
物料温度适当提高，可以提高其塑性，加强大分子的热运动，破坏其定向排列，压延效应应可以降低；辊筒的转速与速比增加，压延效应提高，若转速下降，则压延的时间增加，压延效应应可降低；辊隙存料量多，压延效应上升；制品的厚度小，物料受到剪切作用增加，则压延效应英也增加，所以压延制品越薄，质量难以保证，这也是为何薄膜厚度小于0.05mm很少用压延法生产，而多采用挤出吹塑法的原因；物料中采用针状或片状配合剂，易带来较大的压延效应，物料的表现黏度大，压延效应也大，要消除这些因素而产生压延效应，应尽量不使用各向异性的配合剂和提高物料的塑性，压延后缓慢冷却，有利于取向分子松弛，也可降低压延效应，此外引离辊、冷却辊和卷取辊等之间的速比，也对压延效应有影响。
第十章二次成型
1.简述二次成型的黏弹性原理。
利用聚合物推迟高弹形变的松驰时间的温度依赖性，在聚合物玻璃化温度以上的T f附近，使聚合物半成品（管，中空异型材等）快速变形，然后保持形变，在较短时间内冷却到玻璃化温度或结晶温度以下，使成型物的形变被冻结下来，这就是中空成型的粘弹性原理。
2.根据型胚生产特征，中空吹塑成型可分为哪两大类型？请用框图表是这两种成型方法的工艺过程。
热胚吹塑与冷胚吹塑。
•①一步法：注射型坯一经成型，还在塑性状态模具开启；进入成型的第二阶段，即把芯轴连同型坯迅速送到吹塑模具中，打开压缩空气阀门，经芯轴吹入压缩空气，使还处于熔融状态的型坯吹胀至模腔的形状，在模具内冷却后打开模具，取出制品。
•②两步法：型坯的注射与吹塑分开进行
4.简述影响双向拉伸薄膜成型的工艺因素。
(p348~350)
5.塑料片材成型的工艺原理是什么？列出五种具体的方法，说明其成型过程。
(p351~p356)
6.简述热成型的影响因素。
热成型工艺过程包括片材的准备、夹持、加热、成型、冷却、脱模和制品的后处理等，其中加热、成型冷却、脱模是影响质量的主要因素。