金属工艺答案全解

试题选答

1. 什么叫弹性变形？什么叫塑性变形？

答：随外力消除而消失的变形称为弹性变形。当外力去除时，不能恢复的变形称为塑性变形。

2. σ0.2的含义是什么？为什么低碳钢不用此指标？

答：σ0.2为名义屈服强度（点），适用于没有明显屈服现象的金属材料。低碳钢有明显的屈服现象，用σs表示。

3. 抗拉强度与硬度之间有没有一定的关系？为什么？

答：有。因为它们以不同形式反映了材料在外力作用下抵抗变形和断裂的能力。只是反映的材料体积不同，σb反映的是被测材料整个体积内，而HRC反映被压处。

4. αk代表什么指标？为什么αk不用于设计计算？

答：αk代表金属材料的冲击韧度，即试样缺口底部面积上的冲击吸收功，代表抵抗冲击载荷作用而不破坏的能力。因为αk值的影响因素多，重复性差，且工件大多以小能量多

次冲击下工作，此时的寿命主要取决于强度。所以，不直接用于设计计算。

5. 金属的晶粒大小对其力学性能有何影响？如何控制液态金属的结晶过程，以获得细小晶粒？

答：晶粒越细，晶界就越多，晶界处的晶格排列方向极不一致，犬牙交错、互相咬合, 从而增加了塑性变形的抗力，提高了金属的强度。同时，金属的塑性和韧性也可得到提高。

采用快速冷却、人工精核、机械震动、超声波振动、电的磁搅拌等方法可获得细小晶粒。

6. 解释下列名词：合金、组元、相、组织、相图、固溶体、金属化合物、铁素体、奥氏体、渗碳体、珠光体、莱氏体、Fe3CⅠ、Fe3CⅡ、Fe3CⅢ、亚共析钢、共析钢、过共析钢。

答：合金:是由两种和两种以上的金属与非金属元素或金属与非金属元素组成的具有金属性质的物质。

组元:是组成合金的最基本的物质。

相：在金属或合金中，凡成分相同、结构相同并与其他部分有界面分开的均匀组成部分称为相。

组织：在显微镜下所观察到的晶粒的大小、形态和分布叫作显微组织。

相图：是指在平衡条件下，合金的成分、温度和组织之间关系的图形。

固溶体：组成合金的组元，在固态时相互溶解，所形成的单一均匀的物质。

金属化合物：合金组元之间发生相互作用而生成的晶格类型和性能不同于任一组元的物质。

铁素体：碳溶于α-Fe 中形成的固溶体。

奥氏体：碳溶于γ-Fe 中形成的固溶体。

渗碳体：铁与碳形成的金属化合物Fe3C。

珠光体：铁素体和渗碳体组成的两相混合物。

莱氏体：奥氏体和渗碳体组成的两相混合物。

Fe3CⅠ：从液体金属中直接结晶出的渗碳体称为一次渗碳体.

Fe3CⅡ：从奥氏体中析出的渗碳体称为二此渗碳体.

Fe3CⅢ：由铁素体中析出的渗碳体称为三次渗碳体.

亚共析钢:含碳量为0.028℅─2.11℅之间的室温组织为F+P 的钢.

共析钢: 含碳量为0.77℅、室温组织为P 的钢.

过共析钢:含碳量大于0.77℅、室温组织为P+ Fe3CⅡ的钢。

7. 下列钢件应采用什么退火方法，并说明退火的目的。

(1)亚共析钢(Wc=0.35℅) 铸造齿轮：去应力退火；消除应力。

(2)锻造后产生过热组织(晶粒粗大)的亚共析钢(Wc=0.6℅)锻造毛坯：完全退火；细化

晶粒。

(3)具有片状渗碳体的钢坯(Wc=1.2℅)：球化退火；使Fe3C 球化，降低HBS，提高切削加工性。

8. Wc=1.2℅的过共析钢正火的目的是什么?如何选择加热温度?

答消除网状Fe3CⅡ，为球化退作组织准备，提高力学性能；A CCM+30—50℃。

9.确定下列铸件的分型面。

II

I A A

III

IV

图（1）

方案I:φ125 两圆台凸起妨碍拔模，轴头孔型芯头复杂，安放有困难；

方案II:底部 A 处妨碍拔模，有错箱可能；

方案III:仅有错箱可能，方案可行；

方案IV:分型面处有圆弧，需要挖砂，顶部圆台妨碍拔模。

II

I

图（2）

两方案均可行，但I 方案存在错箱可能。该零件不算太高，故方案II 稍好，从冒口安放来看，II 方案容易安放（在中间）。

I

II

图（3）

方案I：分型面为曲面，不利于分型。

方案II：分型面在最大截面处，且为平面，方案可行。

II I

图（4）

两方案均可，但型芯头形状不同。中心孔应铸出，以防缩孔。但因孔较小，型芯较细，应采用油砂芯为好，干强度高且容易清理，内孔光滑。

10.下列铸件有哪几种分型面？大批量生产中应选哪一种？为什么？

I

II

图（5）

应采用方案I，方案II 型芯稳定，但φ40 凸台妨碍拔模。

I

II

图（6）

大批量生产条件中应采用II 方案，在一个砂型中同时铸出偶数个铸件，两两相对安放，每两个件用一个型芯，可避免型芯处于悬臂状态。

11、说明结构斜度、拔模斜度及其区别。下面铸件结构是否合理？应如何改正？

在零件设计中所确定的非加工表面斜度为结构斜度。而在绘制

铸造工艺图中加在垂直分型面的侧面所具有的斜度称为拔模

斜度，以使工艺简化和保证铸件质量。图中铸件之孔和外圆面

应具有斜度才合理。如果外表面加工则在加上加工余量后再加

上部分金属使其具有斜度。

图（7）

12. 确定下图铸件的热节部位，在保证尺寸H 和孔径的前提下，如何使铸件的壁厚尽量均匀？

a) 热节示意

图（8）

b) 修改方案

图（9 ）

图a)所示是该铸件热节部位，图b)所示是在保证尺寸H 和孔径的前提下，为使铸件的壁厚尽量均匀而进行的修改。

13. 下图三通铜铸件采用金属型铸造时，哪处结构不合理？请修改之。

图（10）

该铸件采用金属型铸造时，采用金属型芯则内孔设计不合理，可以设计成垂直径内孔，如果内孔无需加工时，内孔应设计出锥度，有利于抽芯。