金属工艺学复习题及答案

一.名词解释1.强度：金属材料在力的作用下，抵抗塑性形变和断裂的能力。

2.塑性：金属材料在力的作用下产生不可逆永久形变的能力。

3.硬度：金属材料表面抵抗局部形变，特别是塑性形变，压痕，划痕的能力。

4.冲击韧性：金属材料断裂前吸收的形变能量的能力。

5.疲劳强度：承受循环应力的零件在工作一段时间后，有时突然发生断裂，而其所承受的应力往往低于该金属材料的屈服点的断裂。

6.同素异构转变：随着温度的改变，固态金属的晶格也随之改变的现象。

7.铁素体：碳溶解于X-Fe中形成的固溶体8.奥氏体：碳溶入r-Fe中形成的固溶体。

9.珠光体：铁素体和渗碳体组成的机械混合物。

10.莱氏体：奥氏体和渗碳体组成的机械混合物为高温莱氏体；高温莱氏体冷却到727C以下时，将转变为珠光体和渗碳体的机械混合物为低温莱氏体。

11.退火：将钢加热，保温，然后随炉或埋入灰中使其缓慢冷却的热处理工艺。

12.正火：将钢加热到30-50C或Ac cm以上30-50C，保温后在空气中冷却的热处理工艺。

13.淬火：将钢加热到Ac3或Ac1以上30-50C，保温在淬火介质中快速冷却，以获得马氏体组织的热处理工艺。

14.回火：将淬火的钢重新加热到Ac1以下某温度，保温后冷却到室温的热处理工艺。

15.铸造：将液态金属浇注到铸型中，待其冷却凝固，以获得一定形状，尺寸和性能的毛坯或零件的成型方法。

16.铸造性能：指金属在铸造成型时获得外形准确，内部健全铸件的能力。

17.铸造工艺图：在零件图上用各种工艺符号及参数表示出铸造工艺方案的图形。

18.铸件的浇注位置：指浇注时铸件在型内所处的空间位置。

19.铸件的分型面：指铸型组元间的结合面。

20.压力加工：也叫金属塑性加工，金属在外压力的作用下使其变形而获得的所需零件的方法，其包括锻造，冲压，挤压，轧制，拉拔等21.自由锻：只用简单的通用性工具，或在锻造设备的上，下砧间直接使坯料变形而获得所需的集合形状及内部质量锻件的方法。

22.模锻：利用锻模使坯料形变而获得锻件的锻造方法。

23.板料冲压：使板料经分离或成形而获得制件的工艺。

24.26.焊接：通过加热或加压(或两者并用),使工件产生原子间结合的一种连接方法。

27.以连续送进的焊丝作为电极进行焊接的焊接方法。

29.钎焊：利用熔点比焊件低的钎料作填充金属，加热时钎料熔化而将工件连接起来的焊接方法。

二. 牌号含义说明1.Q235:钢种厚度小于16mm时的最低屈服点为235Mpa的碳素结构钢。

2.Q215：钢材厚度小于16mm时最低屈服点为215Mpa的碳素钢。

3.20钢：表示平均含碳量为0.20%的优质碳素结构钢。

4.45钢：表示平均含碳量为0.45%的优质碳素结构钢。

5.T10A：表示平均含碳量为1.0%的高级优质碳素工具钢。

6.T8：表示平均含碳量为0.8%的碳素工具钢。

7.40Cr:含碳量0.004%的Cr合金结构钢。

8.9SiCr：含碳量为0.009%的硫镉合金工具钢。

9.HT250:表示直径30MM单铸试棒最低抗拉强度值为250Mpa的普通灰铸铁。

10.KTH300-06:抗拉强度为300Mpa伸长率为6的黑心可锻铸铁。

11.KTZ450-06: 抗拉强度为450Mpa伸长率为6的灰铸铁。

12.QT800-2:抗拉强度为800Mpa 伸长率为2的球墨铸铁。

13.J422焊条:抗拉强度为22钛钙型结构钢焊条。

14.J507焊条：抗拉强度为50的低氢钠型结构钢焊条。

三.简答题1.简述液态金属的结晶过程：开始时，也液态中先出现的一些极小晶体，称为晶核。

在这些晶核中，有些是依靠原子自发的聚集在一起，按金属晶体有规律排列而成，这些晶核称为自发晶核。

金属的冷却速度越快自发晶核越多。

另外，液态中有时有些高熔点杂质形成微小的固体质点，其中某些质点也可以起晶核作用，这些晶核称为外来晶核或非自发晶核。

在晶核出现后，液态金属的原子就以他为中心，按一定几何形状不断的排列起来形成晶体。

晶体沿着个方向发展的速度是不均匀的，通常按照一次晶轴、二次晶轴……呈树枝状长大。

在原有晶体长大的同时，在剩余液态中有陆续出现新晶核，这些晶核也同样长大成晶体，就这样液体越来越少。

当晶体长大到与相邻的晶体相互抵触时，这个方向的长大便停止了。

当晶体都彼此相遇、液态耗尽时结晶过程结束。

2.简述晶粒大小对力学性能的影响：一般来说，同一成分的金属，晶粒越细起强度、硬度越高，而其塑性和韧性也越好。

3.试分析含碳量为0.45%的钢从高温到低温过程中的组织转变，并用铁碳状态图加以说明：液态----液态奥氏体----奥氏体----奥氏体+铁素体------珠光体+铁素体。

4.试分析含碳量为1.0%的钢从高温到低温过程的组织转变，并用铁碳合金状态图加以说明。

液态----液态奥氏体----奥氏体----奥氏体+铁素体------珠光体+铁素体。

5.简述退火和正火的目的：完全退火能降低硬度，改善切削加工性；正火将钢进行重结晶，从而解决铸钢件、锻件的粗大晶粒和组织不均问题。

6.简述淬火和回火的目的：淬火时为了获得马氏体组织；回火的目的是消除淬火内应力以降低钢的脆性，防止产生裂纹同时也使钢获得所需的力学性能。

7.简要分析铸造生产的特点：1.可制成形状复杂、特别是具有复杂内腔的毛坯。

2.适应范围广。

3.铸造可以直接利用成本低廉的费机件和切削，设备费用较低。

8.试举出5种特种铸造方法：熔模铸造，消失模铸造，金属型铸造，压力铸造和离心铸造。

9.合金的流动性不良容易在铸件中形成什么缺陷：合金的流动性越不好，充型能力越弱，越不便于浇注出轮廓清晰、薄而复杂的铸件。

同时不利于非金属夹杂物和气体的上浮和排出，还不利于对合金冷凝过程所产生的收缩进行补缩。

10.合金的收缩较大容易在铸件中形成什么缺陷：容易在铸件形成缩孔和缩松。

11.简要分析灰铸铁的特性：1.优良的减震性。

2.耐磨性好。

3.缺口敏感性小。

4.铸件性能优良，切削加工性好。

12.铸造工艺图应包括哪些内容：铸造工艺图是在零件图上用各种工艺符号及参数表示出铸造工艺方案的图形。

其包括:浇注位置，铸件分型面，型芯的数量、形状、尺寸及其固定方法，加工余量，收缩率，浇注系统，起模斜度，冒口和冷铁的尺寸和布置等。

13.设定铸件分型面的主要原则有哪些：1.应尽量使分型面平直、数量少。

2.应避免不必要的型芯和活块，以简化造型工艺。

3.应尽量使铸件全部或大部分置于下箱。

14.简要分析金属冷塑性变形的特点：15.简要分析金属热塑性变形的特点：16.分析锻件中纤维组织的形成的原因，及其制件对性能的影响。

17.存在加工硬化的现象的零件在性能上有那些优势？又有什么不利的方面？若有不利影响如何消除加工硬化？18.试分析自由锻造的特点：自由锻生产所用工具简单，具有较大的通用性，因而它的应用范围较为广泛。

自由锻可锻造的锻件质量由不足1KG到300T。

在重型机械制造中，它是生产大型和特大型锻件的唯一成形方法。

19.模锻和自由锻相比有哪些特点：模锻生产的铸件尺寸精确、加工余量较小、结构可以较复杂，而其生产率高。

20试分析板料冲压的特点：1.可以冲压出形状复杂的零件，且废料少。

2.冲压件有足够的精度和较低的表面粗糙度值，互换性较好，冲压后一般不需要机械加工。

3.能获得质量轻、材料消耗少、强度和刚度都较高的零件。

4.冲压操作简单，工艺过程便于机械化和自动化，生产率很高。

故零件成本低。

21.冲裁件的形变可分为哪3个过程：1.弹性变形阶段。

2.塑性变形阶段。

3.断裂分离阶段。

22.板料弯曲成形的主要参数有哪些？23.板料拉伸成型的主要参数有哪些：1.凹凸模的圆角半径。

2.凹凸模间隙。

3.拉伸系数。

4.润滑。

24.冲压模具可分为哪3类？25.板料冲压有哪些基本工序：1.分离工序。

2.变形工序26列举5种特种压力加工方法？1.精密模锻。

2.零件挤压。

3.零件轧制。

4.粉末锻造。

5.数控冲压27.试分析焊接生产的特点：焊接可以用化大为小、化复杂为简单的办法来准备坯料然后用逐次装配焊接的方法并小成大，拼简单成复杂。

这是其他工艺方法难以做到的。

再制造大型机械设备时，还可以采用铸-焊或锻-焊符合工艺。

这样仅有小型铸、锻设备的工厂也可以生产出大型零部件。

用焊接方法还可以制成双金属构件，如复合层容器。

此外，还可以对不同的材料进行焊接。

28.简要分析电弧焊的焊接过程：电弧在焊条与被焊接工件之间燃烧，电弧热使工件和焊芯共同熔化形成熔池，同时也使焊条的药皮熔化和分解。

药皮溶化后与液态金属发生物理化学反应，所形成的熔渣从熔池中浮起；药皮受热分解产生大量的CO2、CO、H2等保护气体，围绕在电弧周围。

熔渣和气体能防止空气中的氧和氮的浸入，起到保护熔化金属的作用。

当电弧向前移动时，工件和焊条不断熔化汇成新的熔池。

原来的熔池不断冷却凝固构成连续的焊缝。

覆盖在焊缝表面的熔渣也逐渐凝固形成固态渣壳。

这层熔渣和渣壳对焊缝成形的好坏和减缓金属冷却速度有着重要作用。

29.在焊接过程中，可采用哪些措施来保证焊缝的质量：1.选择正确的焊接材料、焊接方法与焊接工艺。

2.采用焊后正火处理，使焊缝和焊接热影响区的组织转变成为均匀的细晶结构，以改善焊接接头性能。

30.酸性焊条有哪些特性：此类焊条适合各种电源，操作性较好，电弧稳定，成本低。

但焊缝强度稍低，渗合金作用弱，故不宜焊接承受重载和要求高强度的重要构件。

31.碱性焊条有哪些特性：此类焊条一般要求采用直流电源，焊缝强度高、抗冲击能力强，但操作性差、电弧不够稳定、成本高，故只适合焊接重要构件。

32.焊接接头可分为哪几个区域？并分析其组织与性能？1.焊缝：焊缝结晶是从容池底壁开始向中心成长的，因各方向冷却速度不同，从而形成柱状的铸态组织（由铁素体和少少量的珠光体所组成）。

溶池金属受电弧吹力作用和保护气体的吹动，溶池壁柱状晶体成长受到干扰，柱状晶体呈倾斜状，晶体细化。

同时由于焊接材料的参合金作用，焊缝金属中锰硅等合金元素含量可能比母材金属高，焊缝的金属性能不低于母材金属性能。

2.焊接热影响区：1熔合区（很大程度决定着焊接接头的性能）。

2.过热区（奥氏体晶体粗大形成过热组织。

故塑性及韧性降低）。

3正火区（转化为细小的奥氏体晶粒，冷却后得到均匀细小的铁素体和珠光体组织，其力学性能优于母材）。

4部分变相区（珠光体和部分铁素体发生重结晶，转变为细小的奥氏体晶粒。

部分铁素体不发生相变，但其晶粒有长大是我趋势。

冷却后晶粒的大小不均，因而力学性能不正火区稍差。

）33.克服焊接变形的方法有哪些：1.反变形法。

2.加余量法。

3.刚性夹持法。

4.选择合理的焊接顺序。

5.机械矫正或火焰矫正来矫正焊接变形。

34.为减少焊接应力，可采用那些工艺措施：首先，在结构设计时，应选好塑性好的材料，要避免使焊缝密集交叉，避免使焊缝截面过大和焊缝过长。