金属材料成形基础作业4 (1)

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材料成型工艺基础焊接部分作业题目及答案

1.14熔焊时，如果高温焊接区暴露在空气中，会有什么结果？为保证焊缝质量可采取哪些措施？答：①会使焊接区的液态金属发生剧烈的氧化反应和氮化反应。

熔入熔池的氧化物，冷凝时因固溶度下降而析出，易成为焊缝中的夹杂物。

不熔入液态金属的氧化物，会浮出熔池进入渣中，造成合金元素的烧损。

氮化物与铁形成脆性的Fe4N 化合物，使焊缝塑形与韧性下降。

②保证措施：1）在焊接过程中对熔化金属进行有效地保护，使之与空气隔离。

例气保护、熔渣保护、气渣联合保护。

对于激光焊和电子束焊，还可采用真空保护。

2）对焊接熔池进行脱氧、脱硫、脱磷处理，清除进入熔池中的有害杂质。

3）对焊接金属添合金，以补偿合金元素的烧损。

1.16焊接变形有哪几种基本形式？如何控制和矫正焊接变形？答：①收缩变形、角变形、弯曲变形、扭曲变形和波浪变形。

②控制焊接变形的措施：1）反变形法2）刚性固定法3）强迫冷却法4）采用合理的焊接顺序（先焊接收缩率较大的焊缝，采用对称焊、分段焊）③矫正焊接变形的方法：1）机械矫正2）火焰矫正外1 焊接方法分哪三大类？答：熔焊、压焊、钎焊。

外2 焊接接头的组成？答：焊缝、熔合区和热影响区。

外3焊接接头中力学性能最差的薄弱部位？答：熔合区和过热区。

外4 见第一部分的末页4.3埋弧焊与手弧焊（就是焊条电弧焊）相比有哪些优点？其工艺有何特点？应用有何限制？为什么？①优点：1）生产率高，比焊条电弧焊提高5~10倍2）焊缝质量好，且成形美观3）成本低4）劳动条件好②工艺特点：1）适应性差，通常只适应于水平位置焊接直缝和环缝2）对焊前准备要求严，工件坡口加工要求高，装配间隙要求均匀。

③应用限制主要用于批量生产的厚度范围为6~60mm,焊接时，焊接处应处于水平位置。

因为只有在水平位置，焊剂才能在电弧区堆覆。

4.4说明下列焊丝、焊条牌号的含义?J422 J427 J507 H08 H08MnA①J422就是E4303熔敷金属抗拉强度大于等于420MPa，Ti---Ga型药皮，酸性焊条，电流种类为交流或直流。

金属塑性变形理论习题集1

《金属塑性变形理论》前言前言《金属塑性变形理论》是关于金属塑性加工学科的基础理论课，也是金属材料工程、材料成型及控制工程专业大学本科生的主干课程。

《金属塑性变形理论》总学时为80，内容上分为两部分，即“塑性加工力学”（44学时）和“塑性加工金属学”（36学时）。

为使学生能够学好本课，以奠定扎实的理论基础，提高分析问题和解决问题的能力，编者集20余年的教学经验特编制本习题集，一方面作为学生在学习本课程时的辅导材料，供课下消化课堂内容时使用，另一方面也可供任课教师在授课时参考，此外对报考研究生的学生还具有指导复习的作用。

本“习题集”在编写时，充分考虑了学科内容的系统性、学生学习的连贯性以及与教材顺序的一致性。

该“习题集”中具有前后关联的一个个题目，带有由浅入深的启发性，能够引导学生将所学的知识不断深化。

教师也可根据教学进程从中选题，作为课外作业指导学生进行练习。

所有这些都会有助于学生理解和消化课堂上所学习的内容，从而提高课下的学习效率。

编者2005年10月第一部分：塑性加工力学第一章应力状态分析1．金属塑性加工中的外力有哪几种？其意义如何？2．为什么应力分量的表达需用双下标？每个下标都表示何物理意义？ 3．已知应力状态如图1-1所示，写出应力分量，并以张量形式表示。

4．已知应力状态的六个分量7-=x σ，4-=xy τ，0=y σ，4=yz τ，8-=zx τ，15-=z σ(MPa)，画出应力状态图，写出应力张量。

5．作出单向拉伸、单向压缩、三向等值压缩、平面应力、平面应变、纯剪切应力状态的应力Mehr 圆。

6．已知应力状态如图1-2所示，当斜面法线方向与三个坐标轴夹角余弦31===n m l 时，求该斜面上的全应力S 、全应力在坐标轴上的分量x S 、y S 、z S 及斜面上的法线应力n σ和切应力n τ。

7．将下列应力状态用单元体表示。

（1）⎪⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛---=6040504050705070100σT N/mm 2 （用直角坐标系）（2）图1-1图1-2⎪⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-=2007090701000900120σT N/mm 2 （用柱面坐标系）8．单元体上各面所作用的应力分量如图1-3所示。

材料成型技术基础习题答案

作业1 金属材料技术基础1-1 判断题（正确的画O，错误的画×）1．纯铁在升温过程中，912℃时发生同素异构转变，由体心立方晶格的α-Fe转变为面心立方晶格的γ-Fe。

这种转变也是结晶过程，同样遵循晶核形成和晶核长大的结晶规律。

（O ）2．奥氏体是碳溶解在γ-Fe中所形成的固溶体，具有面心立方结构，而铁素体是碳溶解在α-Fe中所形成的固溶体,具有体心立方结构。

（O ）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%的叫钢，碳的质量分数大于2.11%的叫生铁。

（×）4．珠光体是铁素体和渗碳体的机械混合物，珠光体的力学性能介于铁素体和渗碳体之间。

（O ）5．钢中的含碳量对钢的性能有重要的影响。

40与45钢相比，后者的强度高，硬度也高,但后者的塑性差。

（O ）6．为了改善低碳钢的切削加工性能，可以用正火代替退火，因为正火比退火周期短，正火后比退火后的硬度低，便于进行切削加工。

（×）7．淬火的主要目的是为了提高钢的硬度。

因此，淬火钢就可以不经回火而直接使用。

（×）8．铁碳合金的基本组织包括铁素体（F）、奥氏体（A）、珠光体（P）、渗碳体（Fe3C）、马氏体（M）、索氏体（S）等。

（×）1-2 选择题1．铁碳合金状态图中的合金在冷却过程中发生的（F ）是共析转变，（B ）是共晶转变。

A．液体中结晶出奥氏体；B．液体中结晶出莱氏体；C．液体中结晶出一次渗碳体；D．奥氏体中析出二次渗碳体；E．奥氏体中析出铁素体；F．奥氏体转变为珠光体。

2．下列牌号的钢材经过退火后具有平衡组织。

其中，（ C ）的σb最高，（D ）的HBS最高，（A ）的δ和a k最高。

在它们的组织中，（A ）的铁素体最多，（C ）的珠光体最多，（D ）的二次渗碳体最多。

A．25；B．45；C．T8；D．T12。

3．纯铁分别按图1-1所示不同的冷却曲线冷却。

其中，沿（ D ）冷却，过冷度最小；沿（D ）冷却，结晶速度最慢；沿（A ）冷却，晶粒最细小。

材料成形工艺基础作业集与自测题

材料成形工艺基础作业集与自测题目录作业一金属的液态成形 (1)作业二金属的塑性成形 (9)作业三材料的焊接成形 (14)作业四切削加工1 (18)作业五切削加工2 (21)作业六切削加工3 (24)作业七切削加工4 (26)自测题 (29)一、金属的液态成形 (29)二、金属的塑性成形 (33)三、材料的焊接成形 (38)四、切削加工 (43)作业一金属的液态成形一、填空题1. 液态金属的充型能力要取决于合金的流动性。

流动性不好的合金铸件易产生、气孔、夹渣等铸造缺陷。

2．影响液态合金流动性的主要因素有、、不溶杂质和气体等。

合金的凝固温度范围越宽，其流动性越。

3．在铸造生产中，合金的浇注温度越离，其充型能力越；充型压力越大，其充型能力越；铸件的壁越厚，其充型能力越。

4．任何一种液态金属注入铸型以后，从浇注温度冷却至室温都要历三个个相互联系的收缩阶段，即、和。

导致铸件产缩孔和缩松的根本原因是；导致铸件产生应力、变形、裂纹的原因是。

5．在铸造生产中，合金的浇注温度越高，其收缩率越；铸件的壁越厚，其收缩率越；铸件的结构越复杂，其收缩率越；铸型的导热性越好，其收缩率越。

6．铸件在凝固过程中所造成的体积缩减如得不到液态金属补充，将产生缩孔或缩忪。

凝固温度范围窄的合金，倾向于“逐层凝固”，因此易产生；而凝固温度范宽的合金，倾向于“糊状凝固”，因此易产生。

7．铸造生产中，合金的结品温度范围越小，越倾向于凝固。

铸件内外之间的温度梯度越大，其凝固区宽度越。

铸件的其他凝固方式还有凝固、凝固。

影响合金凝固方式的因素有、。

8．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、和等。

9．顺序凝固原则主要适用于的合金，其目的是；同时凝固原则主要适用于的合金，其目的是。

10．铸件在冷却收缩过程中，因壁厚不均匀等因素造成的铸件各部分收缩不一致而引起的内应力，称为其目的是；铸件收缩受到铸型、型芯及浇注系统的机械阻碍而产生的应力称为。

材料成形工艺基础华中科技大学第四版课后习题答案

材料成形工艺基础华中科技大学第四版课后习题答案1. 金属材料的机械性能通常用哪几个指标衡量？答：强度、塑性、硬度、冲击韧性、疲劳极限等。

2. 何谓同素异晶转变，纯铁不同温度下的晶格变化如何？答：同素异晶转变：金属在固态下，随温度的改变由一种晶格转变为另一种晶格的现象称为同素异晶转变。

纯铁在1538。

C结晶为σ-Fe ,体心立方结构;温度降到1394。

C时，σ-Fe转变为γ-Fe,面心立方结构；降到912。

C时，γ-Fe转变为α-Fe,为体心立方结构3. 从状态图看含碳0.4%、0.9%的碳钢在室温下由哪些组织构成？答：0.4%由铁素体（F）+珠光体（P）0.9%由二次渗碳体（Fe3CⅡ）+珠光体（P）4. 淬火的目的是什么？答：淬火的主要目的是使奥氏体化后的工年获得尽量多的马氏体（或下贝氏体组织），然后配以不同的温度回火获得各种需要的性能。

例如：提高钢件的机械性能,诸如硬度、耐磨性、弹性极限、疲劳强度等，改善某些特殊钢的物理或者化学性能，如增强磁钢的铁磁性，提高不锈钢的耐蚀性等。

5.某弹簧由优质碳素钢制造，应选用什么牌号的钢？应选用怎样的热处理工艺？答：含碳量在0.6%-0.9%之间，65、70、85、65Mn.65Mn淬火+中温回火6.从下列钢号中，估计出其主要元素大致含量20 45 T10 16Mn 40Cr答：0.2%C 、0.45%C、1.0%C,Mn≤0.4%,Si≤0.35、0.16%C,Mn1.2%-1.6% 、0.4%C，0.8-1.1%Cr7.简述铸造成型的实质及优缺点。

答：铸造成型的实质是：利用金属的流动性，逐步冷却凝固成型的工艺过程。

优点：1.工艺灵活生大，2.成本较低，3.可以铸出外形复杂的毛坯缺点：1.组织性能差，2机械性能较低，3.难以精确控制，铸件质量不够稳定4.劳动条件太差，劳动强度太大。

8.合金流动性取决于哪些因素？合金流动性不好对铸件品质有何影响？答：合金流动性取决于 1.合金的化学成分 2.浇注温度 3.浇注压力 4.铸型的导热能力5.铸型的阻力合金流动性不好：产生浇不到、冷隔等缺陷，也是引起铸件气孔、夹渣和缩孔缺陷的间接原因。

材料成型基础课后习题答案

作业1一、思考题1．什么是机械性能？（材料在载荷作用下所表现出来的性能）它包含哪些指标?（强度、塑性、硬度、韧性、疲劳强度）2．名词解释：过冷度（理论结晶温度与实际结晶温度之差），晶格（把每一个原子假想为一个几何原点，并用直线从其中心连接起来，使之构成空间格架），晶胞（在晶格中存在能代表晶格几何特征的最小几何单元），晶粒（多晶体由许多位向不同，外形不规则的小晶体构成的，这些小晶体称为晶粒），晶界（晶粒与晶粒之间不规则的界面），同素异晶转变固溶体（合金在固态下由组元间相互溶解而形成的相），金属化合物（若新相得晶体结构不同于任一组元，则新相师相元间形成的化合物），机械混合物3．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。

4.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。

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5．含碳量对钢的机械性能有何影响?第38-39页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。

二、填表说明下列符号所代表的机械性能指标符号名称单位物理意义σs屈服极限Mpaσb抗拉强度Mpaε应变无δ延伸率无HB 布氏硬度kgf/mm2HRC 洛氏硬度无a k冲击韧性J/cm2σ—1疲劳强度Mpa以相和组织组成物填写简化的铁碳相图此题新增的此题重点LL+A L+Fe3 AA+FFA+ Fe3CF+Fe3C图1--1 简化的铁碳合金状态图三、填空1.碳溶解在体心立方的α-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晶格，性能特点是强度低，塑性好。

2.碳溶解在面心立方的γ-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晶格，性能特点是强度低，塑性好。

3.渗碳体是铁与碳的金属化合物，含碳量为 6.69 ％，性能特点是硬度很高，脆性很差。

4.ECF称共晶转变线，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%）+Fe3C。

工程材料及成型技术基础(吕广庶张元明著)课后习题答案

《工程材料》复习思考题参考答案第一章金属的晶体结构与结晶1．解释下列名词点缺陷，线缺陷，面缺陷，亚晶粒，亚晶界，刃型位错，单晶体，多晶体，过冷度，自发形核，非自发形核，变质处理，变质剂。

答：点缺陷：原子排列不规则的区域在空间三个方向尺寸都很小，主要指空位间隙原子、置换原子等。

线缺陷：原子排列的不规则区域在空间一个方向上的尺寸很大，而在其余两个方向上的尺寸很小。

如位错。

面缺陷：原子排列不规则的区域在空间两个方向上的尺寸很大，而另一方向上的尺寸很小。

如晶界和亚晶界。

亚晶粒：在多晶体的每一个晶粒内，晶格位向也并非完全一致，而是存在着许多尺寸很小、位向差很小的小晶块，它们相互镶嵌而成晶粒，称亚晶粒。

亚晶界：两相邻亚晶粒间的边界称为亚晶界。

刃型位错：位错可认为是晶格中一部分晶体相对于另一部分晶体的局部滑移而造成。

滑移部分与未滑移部分的交界线即为位错线。

如果相对滑移的结果上半部分多出一半原子面，多余半原子面的边缘好像插入晶体中的一把刀的刃口，故称“刃型位错”。

单晶体：如果一块晶体，其内部的晶格位向完全一致，则称这块晶体为单晶体。

多晶体：由多种晶粒组成的晶体结构称为“多晶体”。

过冷度：实际结晶温度与理论结晶温度之差称为过冷度。

自发形核：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。

非自发形核：是液态金属依附在一些未溶颗粒表面所形成的晶核。

变质处理：在液态金属结晶前，特意加入某些难熔固态颗粒，造成大量可以成为非自发晶核的固态质点，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。

变质剂：在浇注前所加入的难熔杂质称为变质剂。

2.常见的金属晶体结构有哪几种？α-Fe 、γ- Fe 、Al 、Cu 、Ni 、Pb 、Cr 、V 、Mg、Zn 各属何种晶体结构？答：常见金属晶体结构：体心立方晶格、面心立方晶格、密排六方晶格；α－Fe、Cr、V属于体心立方晶格；γ－Fe 、Al、Cu、Ni、Pb属于面心立方晶格；Mg、Zn属于密排六方晶格；3.配位数和致密度可以用来说明哪些问题？答：用来说明晶体中原子排列的紧密程度。

材料成型技术基础第2版课后习题答案

材料成型技术基础第2版课后习题答案本页仅作为文档封面，使用时可以删除This document is for reference only-rar21year.March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。

《金属材料》分层作业(解析版)

课题1 金属材料【基础练习】1. 铁是一种应用广泛的金属，下列有关铁的说法中，正确的是( )A．铁丝在氧气中燃烧生成氧化铁B．铁在自然界中以单质形式存在C．铁是地壳里含量最多的金属元素D．用铁锅炒菜可使食物中增加微量铁元素【答案】D【解析】A项铁丝在氧气中燃烧生成四氧化三铁，B项铁在自然界多数以化合物形式存在，C 项地壳中含量最多的金属元素是铝，D项用铁锅炒菜可使食物中增加人体必需的微量铁元素是正确的。

2. 金属有关的说法正确的是（）A．生铁和钢都是铁的合金B．废旧电池可以随意丢弃，不会对环境造成污染C．银的导电性比铜强，所以一般用银作电线D．铁矿石在地壳中含量最丰富，可以随意开采【答案】A【解析】A项生铁和钢都是铁和碳的合金，B项废旧电池中含有会污染环境的重金属，C项银的导线性虽然强但是由于价格昂贵一般不用银做电线，D项为保护铁资源，应合理开采铁矿石。

3. 金属材料的性质在很大程度上决定了它们的用途。

下列说法中不正确的是( )A．不锈钢抗腐蚀性好，常用于制造医疗器械B．铁具有良好的导热性，可以用于制造炊具C．铝合金轻而坚韧，可作汽车、飞机和火箭的材料D．铅锑合金的熔点较低、电阻率较大，常用于制成发热体【答案】D【解析】D项铅锑合金熔点低，不适宜制成发热体。

4. 金属材料的性质在很大程度上决定了它们的用途。

5. 常温下为紫红色固体的是（）A．锌B．铁C．铜D．银【答案】C【解答】A、锌在常温下为银白色固体，选项错误。

B、铁在常温下为银白色固体，选项错误。

C、铜在常温下为紫红色固体，选项正确。

D、银在常温下为银白色固体，选项错误。

故选：C。

6. 金可制成金箔，拉成金丝，说明金具有良好的（）A. 导电性B. 延展性C. 导热性D. 抗腐蚀性【答案】B【解析】金子被压成薄薄的金箔、被拉成几十上百倍长度的金丝，这些都表明金具有良好的延展性。

材料成型工艺作业

1、试说明材料成形工艺的作用。

答：在现代，人们运用各种材料成型工艺，制造各种工业生产用到的原材料、各种机器机械的零件毛坯，甚至直接成型各种产品的零件。

因此，在汽车、拖拉机与农用机械、工程机械、动力机械、起重机械、石油化工机械、桥梁、冶金、机床、航空航天、兵器、仪器仪表、轻工和家用电器等制造业中，得到了广泛的应用。

2、分析材料成形工艺特点，并分析不同材料成形工艺中的共性技术有哪些？答：材料成型工艺作为生产制造工艺，和机械切削工艺、热解决工艺及表面工艺一起，可以完毕各类机械、机器的制造。

与切削加工工艺相比，材料成形工艺的特点可归纳如下：（1）材料一般在热态成形。

铸造是金属的液态成形，钢的锻造是毛坯加热到800°C 以上的成形，注塑是塑料加热到熔融状态（一般200°C~300°C）来成形。

（2）材料运用率高。

铸、锻、焊、注塑均属于等材制造，不像切削加工（属于减材制造）有大量切削，材料运用率高，假如采用精密成形工艺生产，材料运用率可达80%~90%以上。

（3）产品性能好。

材料一般在压力下成形（如压铸、锻造、冲压、注塑），有助于提高材料成形性能和材料的“结实”限度，其综合效果是有助于提高零件的内在质量，重要是力学性能如强度、疲劳寿命等。

（4）产品尺寸规格一致。

由于采用模具成形，产品一模同样，产品一致性好，尺寸较准确。

可以互换。

这点特别适合于大批量生产的汽车和家电、消费电子产品，能获得价廉物美的效果。

（5）劳动生产率高。

对于成形工艺，普遍可采用机械化、自动化流水作业来实现大批量生产。

如汽车螺母采用镦锻成形，比切削加工提高生产率2-3倍。

（6）一般材料成型加工件的尺寸精度比切削加工低，而表面粗糙度值比切削加工高。

材料成型一般使用模具间接成形，模具有一个制造精度的问题，材料成型大多在热态下成形，有热变形的问题。

此外，即使在室温下成形（如冲压），由于模具的磨损和弹性变形等因素，必将影响加工件的尺寸精度和表面粗糙度。

(优选)材料成型理论基础习题解答

m
1 3
(
x
y
z )
和应变球张量表达式
εm 0
εmδi j
0
εm
0
0
求应变球张量
0 0 εm
2020/9/1
10
1 εm 3 (εx εy εz ) 1 (0.2 0.2 0.2) 103 0.067103
3
则所求的应变球张量
0.067
εmδij
0
0
0 0.067
0
0
2 的斜切面上的全应力、正应力和切应力。
2020/9/1
4
解：设全应力为S，Sx、Sy、Sz分别为S在三轴中的分量，
S x
xl
yxm
zx
n
S y xyl y m zy n
Sz
xzl
yzm
z
n
将题设条件代入上式，可得：
Sx 106 .56
Sy
28
.03
Sz
18.71
S Sx2 S y2 Sz2 111 .76 （MPa）
2020/9/1
6
9. 某受力物体内应力场为： x 6xy 2 c1x3 ， y 32 c2xy2 ，
xy c2 y 3 c3 x 2 y ， z yz zx 0 ，
试从满足平衡微分方程的条件中求系数c1、c2、c3
解：由应力平衡微分方程
σij 0(i, j x, y, z) xi
6. 等效应力有何特点？写出其数学表达式。
7
9
答：等效应力的特点：等效应力不能在特定微分平面上表示出来，但它可以在一定意义上“代表”整个应力状态中的偏张量部分，因而与材料的塑性变形密切有关。人们把它称为广义应力或应力强度。等效应力也是一个不变量。其数学表达式如下：

材料成型与工艺课后答案 1-3,1-4

（4）阶梯式浇注系统是具有多层内浇道。优点：兼有底注式和顶注式的优点，又克服了两者的缺点，即浇注平稳，减少了飞溅，又有利于补缩。缺点：浇注系统结构复杂，加大了造型和铸件清理工作量。多用于高度较高、型腔较复杂、收缩率较大或品质要求较高的铸件。
3. 内浇道与铸件型腔连接位置的选择原则
2)铸件的大平面应朝下，减少辐射，防开裂夹渣。
3）面积较大的薄壁部分应置于铸型下部或垂直、倾斜位置。防止产生浇不足、冷隔。
4）易形成缩孔的铸件，较厚部分置于上部或侧面。考虑安放冒口利于补缩。
5) 应尽量减少型芯的数量。
6)要便于安放型芯、固定和排气。
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浇注位置
内浇道的位置、数目应服从所选定的凝固顺序和补缩方法。
内浇道在铸件上开设位置的选择可遵循如下原则：
1．为使铸件实现同时凝固，对壁厚均匀的铸件，可选用多个内
浇道分散引入金属液。对壁厚不太均匀的铸件，内浇道应开设在薄壁处。
2．为使铸件实现顺序凝固，内浇道应设在有冒口的厚壁处，
从厚壁处引入金属液，形成铸件从薄壁至厚壁，最后到冒口的凝固顺序。
分型面
浇注位置和分型面选择总原则：优先保证铸件质量为主
操作便捷为辅：造型、起模、下芯、合箱
不可牺牲铸件质量来满足操作便利
四、铸造工艺参数的确定
铸造工艺参数包括收缩余量、加工余量、起模斜度、铸造圆角、型芯和芯头等。 1）收缩余量模样比铸件图纸尺寸增大的数值称收缩余量。在制作模样和芯盒时，模样和芯盒的制造尺寸应比铸件放大一个该合金的线收缩率。这个线收缩率称为铸造收缩率： ∑=(L模-L铸件)/ L模*100% 通常，灰铸铁的铸造收缩率为0.7％～1.0％，铸造碳钢的铸造收缩率为1.3％～2.0％，铝硅合金的铸造收缩率为0.8 ％～1.2％，锡青铜的铸造收缩率为1.2％~1.4％。

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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。
10.铁碳合金相结构中，属于固溶体的有铁素体和奥氏体；其中铁素体是碳在α–Fe中形成的固溶体。
11.铁碳合金的力学性能随含碳量的增加，其强度和硬度增
高，而塑性和韧性降低。但当wC>1.0%时，强度随其含碳量
的增加而降低。
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12.铁碳合金中，共析钢wC为0.77%，室温平衡组织为P；亚共析钢wC为<0.77%，室温平衡组织为P+F；过共析钢wC为>0.77%，室温平衡组织为P+Fe3C；共晶白口生铁wC为 4.3%，室温平衡组织为Ld'；亚共晶白口生铁wC为<4.3%，室温平衡组织为 P+Fe3CII+Ld'；过共晶白口生铁wC为>4.3%，室温平衡组织为
温度 ℃
1538 ℃
A
T
L
L L+A
912
℃G
E
1147 ℃
S 727
P
℃
Q
0.45
C
C%
A
A+F F+P t
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11. 填表回答：
钢号
普 Q235
15 45 60Si2Mn T8A 9SiCr W18Cr4V

材料成型工艺基础作业题答案

铸造部分作业一1、名词解释：铸造、铸型、型芯头、起模斜度、铸造圆角、铸造工艺图答：铸造：熔炼金属，制造铸型，并将熔融金属浇入铸型、冷却凝固后获得一定形状和性能铸件的成型方法。

铸型：决定铸件形状的容器。

型芯头：（为了在铸型中支承型芯的空腔），模样比铸件多出的突出部分称为型芯头。

起模斜度：凡垂直于分型面的立壁，制造模样时必须留出的一定的倾斜度。

铸造圆角：模样上相交壁的交角处做成的圆弧过渡。

铸造工艺图：按规定的工艺符号或文字，将铸造工艺方案、工艺参数、型芯等绘制在零件图上形成的图。

2、造型方法主要有哪两种答：造型的方法主要有手工造型和机器造型。

3、整模、分模、挖砂、活块、刮板和三箱造型各适用于铸造什么样的零件答：整模造型适合一端为最大截面且为平面的铸件；分模造型适合最大截面在中部的铸件；挖沙造型适合分型面为曲面的单件铸件；活块造型适合单件，小批量生产带有凸出部分难以起模的铸件；刮板造型适合等截面的或回转体的大、中型铸件的单件货小批量生产；三箱造型适合单件、小批量生产具有两个分型面的铸件。

4、为什么铸件的重要加工面在铸型中应朝下答：位于铸型下面的区域由于重力的作用，其质量一般比上面区域的好，将铸件重要加工面在铸型中朝下，可避免重要加工表面出现气孔、砂眼、缩孔、缩松等铸造缺陷。

5、大面积的薄壁铸件应放在铸型的什么位置为什么答：大面积的薄壁铸件应放在铸型的下部或侧面，因为这样可以避免浇不到、冷隔等缺陷。

6、为什么尽量使铸件全部或大部位于同一个砂箱中答：使铸件全部或大部位于同一个砂箱中，可以保证铸件尺寸精度，避免错箱等缺陷。

7、浇注位置选择的原则有哪些答：浇铸位置的选择原则有：（1）铸件的重要加工面或重要工作面应处于底面或侧面；（2）铸件的大平面应尽可能朝下或采用倾斜浇铸；（3）铸件的薄壁部分应放在铸型的下部或侧面；（4）铸件的厚大部分应放在顶部或分型面的侧面。

8、铸型分型面的选择原则是什么答：铸型分型面选择原则有：（1）应保证顺利起模；（2）分型面的数目应尽量少；（3）应尽量减少型芯、活块数量；（4）铸件尽可能放在一个砂箱内，或将重要加工面、加工的基准面放在同一砂箱内。

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-作业及参考答案

材料材料成型成型成型技术基础技术基础作业1：1.请定义缩孔和缩松，并叙述其形成机理及原因。

可画图辅助介绍。

2.什么是金属型铸造、重力/压力铸造？3.试列出浇注位置的选择原则。

作业要求：写在word文档；将这个文件压缩打包并命名为：作业1班级-学号-姓名.zip：参考答案：作业1 参考答案1.收缩：合金从浇注、凝固直至冷却到室温的过程中，其体积和尺寸缩减的现象称为收缩。

P5&P6 缩孔：恒温或很窄温度范围内结晶的合金，铸件壁以逐层凝固方式进行凝固的条件下，容易产生缩孔。

合金的____液态____收缩和___凝固_____ 收缩是形成铸件缩孔和缩松的基本原因。

2. 参考课本P27。

金属型铸造是将液体金属在重力作用下浇入___金属铸型_____获得铸件的方法。

3.课本P131.铸件的重要加工面应朝下或位于侧面2.铸件的宽大平面应朝下, 这是因为在浇注过程中，熔融金属对型腔上表面的强烈辐射，容易使上表面型砂急剧地膨胀而拱起或开裂，在铸件表面造成夹砂结疤缺陷。

3.面积较大的薄壁部分应置于铸型下部或处于垂直.4.易产生缩孔的铸件，应将厚大部分置于上部或侧面, 便于安放冒口，使铸件自下而上(朝冒口方向)定向凝固。

5.尽量减少砂芯的数量，有利于砂芯的定位、稳固和排气。

作业要求作业要求：：写在word 文档文档；；将这个文件压缩打包并命名为将这个文件压缩打包并命名为：：作业2班级-学号-姓名.zip1.请定义金属塑性成形、自由锻和模锻及锻模斜度。

2.金属的锻造性常用_____和______来综合衡量。

3.纤维组织的出现会使材料的机械性能发生______因此在设计制造零件时，应使零件所受剪应力与纤维方向_______，所受拉应力与纤维方向____。

4.板料冲裁包括哪几种分离工序？5.自由锻造的基本工序有哪些？6.在锻造工艺中，胎模可分为切边冲孔模、扣模、____、____。

7.在锤上模锻中，预锻模膛和终锻模膛的区别是什么？8.冲压模具根据工序组成和结构特点可分为哪些？1. P37 金属塑性成形：材料所具有的塑性变形规律，在外力作用下通过塑性变形，获得具有一定形状，尺寸，精度和力学性能的零件或毛坯的加工方法。

材料成型与工艺课后答案 1-3,1-4

铸造工艺图：铸造工艺图是利用各种工艺符号，把制造模样和铸型所需的资料，直接绘在零件图上的图样。
它是制造模样和铸型，进行生产准备和铸件检验的依据——基本工艺文件收缩余量
工浇注位置艺方分型面的选择案
工加工余量艺参起模斜度数铸造圆角型芯及芯头
浇组成及作用注常见类型系统冒口
2)铸件的大平面应朝下，减少辐射，防开裂夹渣。
3）面积较大的薄壁部分应置于铸型下部或垂直、倾斜位置。防止产生浇不足、冷隔。
4）易形成缩孔的铸件，较厚部分置于上部或侧面。考虑安放冒口利于补缩。
5) 应尽量减少型芯的数量。
6)要便于安放型芯、固定和排气。
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浇注位置
较大的铸件，宜将内浇道
从铸件薄壁处引入，以利铸件同时凝固，减少铸件的内应力、变形，防止裂纹产生。
二、浇注位置的选择-六点注意
浇注位置：浇注时铸件在铸型中所处的空间位置；浇注位置对铸件质量及铸造工艺都有很大影响。选择时应考虑如下原则：
选择原则：
1)铸件的重要加工面和受力面应朝下或位于侧面，避免砂眼气孔和夹渣。
1）冒口就近设在铸件热节的上方或侧旁； 2）冒口尽量设在铸件最高、最厚的部位，对低处的热节增设补贴或使用冷铁。 3）冒口不应设在铸件重要的、受力大的部位，以防晶粒粗大降低力学性能。 4）冒口位置不要选在铸造应力集中处，应注意减轻对铸件的收缩阻碍，以免引起裂纹。 5）尽量用一个冒口同时补缩几个热节或铸件 6）冒口布置在加工面上，可借加工精整铸件表面，零件外观质量好。 7）对不同高度上的多个冒口，应用冷铁使各个冒口的补缩范围相隔开
起模斜度的大小根据立壁的高度、造型方法和模样材料来确定：立壁愈高，斜度愈小；外壁斜度比内壁小；机器造型的一般比手工造型的小；金属模斜度比木模小。具体数据可查有关手册。一般外壁为3º ~ 15°，内壁为3°~10°。

材料成型原理-4.1 4.2 晶体形核

4、凝固的结晶学基础5、凝固的传热基础6、凝固过程的流体流动7、凝固金属的组织结构8、凝固过程的缺陷和对策第四章（1）由液体向晶态固体（2）由液体向非晶态固体常用工业合金或金属的凝固过程一般只涉及前者，本章主要讨论液态金属、合金的凝固过程。

第四章第五节液-第六节共晶合金的凝固第七节包晶合金的凝固第四章毕。

第四章6第四章()V G L T S T Δ=−−⋅Δ=−过冷：液体金属开始结晶的温度必须低于平衡熔点Tm ，此现象称之为过冷。

过冷度ΔT=Tm-T 。

过冷度ΔT 越大，凝固相变驱动力ΔG V 越大。

过冷度ΔT 越大，凝固相变驱动力ΔG V越大。

第五节液－固界面形貌的稳定性第六节共晶合金的凝固第七节包晶合金的凝固第四章发生形核的过程，也称z非自发形核（heterogeneous nucleation外来质点或型壁界面提供的衬底进行生核过程，亦称“异质形核”或“非均质形核工业金属凝固大都是异质生核。

第四章第四章系统自由能变化= 体积自由能的变化SLV A G V G σ+Δ⋅=ΔΔG -系统自由能变化V,A -分别为晶胚的体积和表面积σSL -晶胚的界面能ΔG V -单位体积液态金属凝固时自由能的变化10第四章凝固的结晶学基础SL V r G r G σππ23434+Δ−=ΔLS m r r T T L G σππ23434+⋅Δ−=ΔLS m r T T L r σππ23434+Δ⋅−=对于半径为r 的球形晶胚（均质生核），0=∂Δ∂r G T L T G r m LS V LS Δ=Δ−=σσ22*令，则有求得临界晶核半径：V LS G r Δ=σ2*mV T TL G Δ−=Δ因1、临界形核半径第四章TL T G r mLS V LS Δ=Δ−=σσ22*r ＜r*时，r ↑→ΔG ↑r = r*处时，ΔG 达到最大值r ＞r*时，r ↑→ΔG ↓实际上金属结晶的过冷度一般为几分之一到几十摄氏度。

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。