金属工艺学课后答案

晶转变。
纯铁的冷却曲线如图所示：
室温纯铁晶格：面心立方体晶格
1100℃纯铁晶格：体心立方晶格
5、分析在缓慢冷却条件下，45 钢和T10 钢的结晶过程和室温组织。
答：45 钢结晶过程： L→L+A→A→A+F→P+F
是否表示试样没有发生塑性变形？
答：b 点发生缩颈现象。 若没有出现缩颈现象，试样并不是没有发生塑性变形，而是没有产生明显的塑性变形。
3、将钟表发条拉直是弹性变形还是塑性变形？怎样判断它的变形性质？
答：将钟表发条拉直是弹性变形，因为当时钟停止时，钟表发条恢复了原状，故属弹性变形。
4、布氏硬度法和洛氏硬度法各有什么优缺点？各适用于何种场合。下列情况应采用哪种硬
4、既然提高
浇注温度可提高液态合金的充型能力，但为什么又要防止浇注温度过高？
答：因为浇注温度过高,铸件易产生缩孔、缩松、粘砂、气孔、粗晶等缺陷，故在保证充型能力足够的前提下，浇注温度不宜过高。
相同。在选择铸铁材料时需考虑的是铸铁材料的力学性能。所以，铸铁的牌号用力学性
能来表示，而不用化学成分表示。
均匀的问题。
2、亚共析钢的淬火温度为何是 Ac3（30～50℃）℃？过低或过高有什么弊端？
答：淬火的目的是为了使钢获得高强度和高硬度。亚共析钢加热到 Ac3 以上 30～50℃，使铁素体充分转变，获得单一奥氏体，若淬火温度低于 Ac3 线，存在软组织铁素体，硬度下降；若淬火温度大大高于 Ac3 线，奥氏体晶粒粗大，淬火后获得粗大的马氏体组织，使 σb、HB 下降。
HBW：布氏硬度，无单位。
1、金属的晶粒粗细对其力学性能有什么影响？
答：晶粒越细小，σb、HB、αk 越高；晶粒越粗，σb、HB,、αk,、δ 下降。
2、什么是同素异晶转变？试画出纯铁的冷却曲线，并指出室温和 1100℃时的纯铁晶格有什
么不同？
答：随温度的改变，固态金属晶格也随之改变的现象，称为同素异
石墨的存在使灰铸铁具有如下性能特征：（a）优良的减振性；（b）良好的耐磨性c）小的缺口敏感性；（d）较高的抗压强度。
2、影响铸铁石墨化的主要因素是什么？为什么铸铁的牌号不用化学成分来表示？
答：影响铸铁石墨化的主要因素是：（1）化学成分；（2）冷却速度。
铸铁的化学成分接近共晶成分，但碳在铸铁中的存在形式不同，使铸铁的力学性能也不
5、缩孔和缩松对铸件质量有何影响？为何缩孔比缩松较容易防止？
答：缩孔和缩松使铸件的力学性能下降，缩松还可使铸件因渗漏而报废。 缩孔集中在铸件上部或者最后凝固的部位，而缩松却分布于铸件整个截面。所以，缩孔比缩松较易防止.
6、区分以下名词：
缩孔：呈倒锥形，内腔粗糙，位于铸件上部中心处。
缩松：呈小圆柱形，内腔光滑，位于铸件中心截面处或分布于整个截面。
3、碳钢在油中淬火的后果如何？为什么合金钢通常不在水中淬火？
答：碳钢在油中淬火，由于淬火冷却速度小于临界冷却速度，故不能获得单一的马氏体组织。
合金钢淬火稳定性高，为了防止淬火变形和开裂，故合金钢一般在油中淬火而不在水中淬火。
4、钢在淬火后为什么要回火？三种类型回火的用途有何不同？汽车发动机缸盖螺钉要采用
近冒口部位凝固，最后才是冒口本身凝固。
实现措施：安放冒口和冷铁。
应用场合：收缩大的合金，如铝青铜、铝硅合金和铸钢件。
同时凝固原则：在铸件薄壁处安放浇口，厚壁处安放冷铁，使铸件各处冷却速度一致,
实现同时凝固。
实现措施：浇口开在铸件壁薄处并在铸件壁厚处安放冷铁。
应用场合：灰铸铁、锡青铜等收缩小的合金。
逐层凝固：纯金属或共晶成分的合金在凝固过程中不存在固、液并存区，当温度下降时固体层不断加厚，液体层不断减少，直至铸件的中心，这种凝固方式称逐层凝固。
7、什么是定向凝固原则？什么是同时凝固原则？各需用什么措施来实现？上述两种凝固原
则各适用于哪种场合？
答：定向凝固原则：在铸件厚大部位安放浇口和冒口，使铸件远离冒口处先凝固，尔后是靠
3、某定型生产的薄铸铁件，投产以来质量基本稳定，但最近一时期浇不足和冷隔缺陷突然
增多，试分析其原因？
答：薄铸铁件产生浇不足和冷隔缺陷的主要原因是流动性和浇注条件，在浇注条件保持不变的条件下，铸件浇不足和冷隔缺陷增多，主要是流动性下降造成的，影响合金流动性的的主要因素是合金的化学成分，因此，很可能是坯料的化学成分发生了变化，远离了共晶成分点。
汽车变速箱齿轮：渗碳、淬火后低温回火，组织：M 回
6、现用 T10钢制造钢挫，请填写工艺路线方框图中热处理工序名称。
答：锻造→球化退火→机加工→淬火→低温回火
7、在普通热处理中，加热后进行保温的目的是什么？感应加热表面淬火是否需要保温？化学热处理的保温有何特点？为什么？
答：普通热处理中保温的目的：使工件表层和心部的温度一致，使相变充分完成。 感应加热表面淬火不需要保温。 化学热处理保温特点：保温时间较长。目的：使工件表层增碳，使渗碳层深度增加。
σ-1：疲劳强度，表示金属材料在无数次的循环载荷作用下不致引起断裂的最大应力，单位
MPa。
δ：伸长率，试样产生塑性变形而发生破坏是的最大伸长量。
αk：冲击韧性，金属材料在一次性、大能量冲击下，发生断裂，断口处面积所承受的冲击功，单位是 J/cm2
HRC：洛氏硬度，无单位。
HBS：布氏硬度，无单位。表示金属材料在受外加压力作用下，抵抗局部塑性变形的能力。
浇不足：没有获得形状完整的铸件。
冷隔：获得了形状完整的铸件，但铸件最后凝固处有凝固线。
出气口：位于型芯的中心部位，使型芯中的气体逸出。
冒口：位于上砂箱，使金属在浇注时型腔中的气体逸出。
定向凝固：在铸件厚大部位，安放浇口和冒口，使铸件远离冒口处先凝固，尔后是靠近冒
口部位凝固，最后才是冒口本身凝固。
汽车发动机缸盖螺钉承受交变载荷作用，因此需要有较高的 σb、HB,、αk,、δ，故采用高 温回火。
5、锯条、大弹簧、车床主轴、汽车变速箱齿轮的最终热处理有何不同？最终组织各是什么？
答：锯条：淬火后低温回火，组织：M 回
大弹簧：淬火后中温回火，组织：T 回
车床主轴：淬火后高温回火，组织：S 回
8、现需制造下列产品，试选用合适的钢号。
答：六角螺钉—— Q235 车床主轴——45 脸盆——Q235 钳工錾子——T10 液化石油气罐——20 钢锉——T10 自行车弹簧——60 门窗合页——Q235 活搬手——T8
9、某铸件时常产生裂纹缺陷，如何区分其裂纹性质？如果属于热裂，该从那些方面寻找产
生原因？
答：铸件中裂纹分热裂纹和冷裂纹二种，由于形成温度不同，故形状特征也不同。热裂纹缝
隙宽，形状曲折，缝内呈氧化色；冷裂纹细小，呈连续直线状，缝内呈轻微氧化色。 如果属于热裂纹应采取的措施：（a）降低合金中的硫含量； （b）使用具有共晶成分的合金，使铸件结晶时，固、液二相区间小；（c）提高铸型的退让性。
（2）缺点：测得的硬度值பைடு நூலகம்复性较差，对组织偏析材料尤为明显。
（3）应用：一般淬火件，调质件。
库存钢材——布氏硬度 锻件——布氏硬度
硬质合金刀头——洛氏硬度 台虎钳钳口——洛氏硬度。
5、下列符号所表示的力学性能指标的名称、含义和单位是什么？
σ：强度，表示材料在外加拉应力的作用下，抵抗塑性变形和断裂的能力，单位 MPa。
σs：屈服强度，指金属材料开始发生明显塑性变形时的应力，单位 MPa。
σb：抗拉强度，指金属材料在拉断前可能承受的最大应力，单位 MPa。
σ0.2：屈服强度，试样在产生 0.2%塑性变形时的应力，单位 MPa。
室温组织：P+F
T10 钢的结晶过程： L→L+A→A→A+ Fe3CⅡ→P+ Fe3CⅡ
室温组织：P+ Fe3CⅡ
组织名称 代表符号 含碳量/% 组织类型 力学性能特征
铁素体 F 0.0218 固溶体 σb、HB 低 αk、δ高
奥氏体 A 0.77～2.11 固溶体 一定的 σb、HB，较高的 αk、δ
1、试从石墨的存在分析灰铸铁的力学性能和其性能特征。
答：石墨的强度、硬度、塑性很低，石墨分布于金属基体，使金属基体承载
的有效面积下降。
灰铸铁中石墨呈片状，尖角处存在应力集中现象。因此，灰铸铁的抗拉强度、塑性、韧性几乎为零。石墨越多，越粗大，分布越不均匀，灰铸铁的力学性能越差。但由于片状
1、什么是应力？什么是应变？
答：试样单位截面上的拉力，称为应力，用符号 σ表示，单位是 MPa。
试样单位长度上的伸长量，称为应变，用符号 ε表示。
2、画出低碳钢拉伸曲线图，并指出缩颈现象发生在拉伸图上哪一点？若没有出现缩颈现象，
渗碳体 Fe3C 6.69 化合物 硬而脆，δ≈0
珠光体 P 0.77 混合物 具有综合力学性能
7、仓库中混存了相同规格的 20 钢、45 钢和 T10钢，请提出一种最为简单的区分方法。
答：20 钢、45 钢、T10 钢含碳量不同，硬度不同，故采用测定硬度法加以区别， T10 钢硬 度最高，20钢硬度最低。
度法测定其硬度？
答：布氏硬度法：（1）优点：压痕面积大，硬度值比较稳定，故测试数据重复性好，准确度
较洛氏硬度法高。 （2）缺点：测试费时，且压痕较大，不适于成品检验。
（3）应用：硬度值 HB 小于 450 的毛坯材料。
洛氏硬度法：（1）优点：设备简单，测试简单、迅速，并不损坏被测零件。
2、什么是液态合金的充型能力？它与合金的流动性有何关系？不同化学成分的合金为何流
动性不同？为什么铸钢的充型能力比铸铁差?