材料成形工艺基础华中科技大学第四版课后习题答案
华科 材料成型原理 第一部分 液态金属凝固学答案
华科材料成型原理第一部分液态金属凝固学答案华科材料成型原理第一部分液态金属凝固学答案第一部分：液态金属的凝固2.1答：（1）纯金属的液态结构是由原子集团、游离原子、空穴或裂纹组成。
原子集团的空穴或裂纹中有不规则排列的自由原子。
这种结构处于快速变化状态，液体中存在能量波动。
（2）实际的液态合金是由各种成分的原子集团、游离原子、空穴、裂纹、杂质气泡组成的鱼目混珠的“混浊”液体，也就是说，实际的液态合金除了存在能量起伏外，还存在浓度起伏和结构起伏。
2.2答案：液态金属的表面张力是界面张力的特例。
表面张力对应于液气界面张力对应于固－液、液－气、固－固、固－气、液－液、气－气的交界面。
表面张力？与附加压力P的关系如下：（1）P=2/r。
当因表面张力而增长的曲面为球体时，r为球体的半径；（2） p＝0？（1/R1+1/r2），其中R1和r2分别是曲面的曲率半径。
附加压力是因为液面弯曲后由表面张力引起的。
2.3答案：液态金属的流动性和冲孔能力是影响成形产品质量的因素；区别：流动性是决定因素件下的冲型能力，它是液态金属本身的流动能力，由液态合金的成分、温度、杂质含量决定，与外界因素无关。
而冲型能力首先取决于流动性，同时又与铸件结构、浇注条件及铸型等条件有关。
提高液态金属冲孔能力的措施：（1）金属性质方面：①改善合金成分；②结晶潜热l要大；③比热、密度、导热系大;④粘高度和表面张力。
（2）铸型性质方面：①蓄热系数大；②适当提高铸型温度；③提高透气性。
（3）浇注条件方面：①提高浇注温度；②提高浇注压力。
（4）就铸件结构而言：① 在保证质量的前提下，尽可能减少铸件厚度；②降低结构复杂程度。
2.4解决方案：浇筑模型如下：则产生机械粘砂的临界压力p＝2?/r显然，r=1×0.1cm＝0.05cm22*1.5＝6000pa－40.5*10则p＝不产生机械粘砂所允许的压头为h＝p/（ρ液体*g）=2.5解：由stokes公式6000＝0.08米7500*102r2(r1－r)2上浮速度v＝9r为球形杂质半径，γ1为液态金属重度，γ2为杂质重度，η为液态金属粘度γ1＝g*ρ液＝10*7500＝75000γ2＝g2*ρmno＝10*5400＝5400022*（0.1*10-3）*（75000-54000），因此浮动速度v==9.5mm/s9*0.00493.1解决方案：（1）对于立方核，△ g平方=-a△ GV+6A？①令d△g方/da＝0即－3a△gv+12a?＝0，则*2三2临界核尺寸a=4/△ GV，明白吗=a*△gv，代入①4△g方＝－a△gv＋6a**3*2a*1*2△gv＝a△gv42*均质形核时a和△g方关系式为：△g方＝**1*3A.△ 球形核的GV2（2）△ g球=-*4*3*2πr△gv+4πr?3*临界核半径r=2/然后△ GV=球*2*3πr△gv3所以△g球/△g方＝**1*32*3πr△gv/（a）△gv）23*设置R*=2/△gv，a＝4？/△ 将GV代入上述公式以获得△g球/△g方＝π/6<1，即△g球****2*2.25*10－5*（1453＋273）－9解决方案3-7:R平均值=（2？LC/L）*（TM/△ T） =cm=8.59*10m1870*3196.6*△ g=平均值*一万六千三百二十二π?lc*tm/（l*△t）33216(2.25*10－5*104）*（1453＋273）－17＝π*＝6.95*10j 18703(*106)*31926.63.2答：从理论上来说，如果界面与金属液是润湿得，则这样的界面就可以成为异质形核的基底部，否则它不会工作。
(完整版)《材料成形技术基础》习题集答案
填空题1．常用毛坯的成形方法有铸造、、粉末冶金、、、非金属材料成形和快速成形.2.根据成形学的观点,从物质的组织方式上,可把成形方式分为、、.1．非金属材料包括、、、三大类.2．常用毛坯的成形方法有、、粉末冶金、、焊接、非金属材料成形和快速成形3.钢的常用热处理工艺有退火、、、4.快速成形的主要工艺方法有立体光固化、、、三维打印等。
作业2 铸造工艺基础专业_________班级________学号_______姓名___________2-1 判断题（正确的画O，错误的画×）1．浇注温度是影响铸造合金充型能力和铸件质量的重要因素。
提高浇注温度有利于获得形状完整、轮廓清晰、薄而复杂的铸件。
因此，浇注温度越高越好。
（×）2．合金收缩经历三个阶段。
其中，液态收缩和凝固收缩是铸件产生缩孔、缩松的基本原因，而固态收缩是铸件产生内应力、变形和裂纹的主要原因。
（O）3．结晶温度范围的大小对合金结晶过程有重要影响。
铸造生产都希望采用结晶温度范围小的合金或共晶成分合金，原因是这些合金的流动性好，且易形成集中缩孔，从而可以通过设置冒口，将缩孔转移到冒口中，得到合格的铸件。
（O）4．为了防止铸件产生裂纹，在零件设计时，力求壁厚均匀；在合金成分上应严格限制钢和铸铁中的硫、磷含量；在工艺上应提高型砂及型芯砂的退让性。
（O）5．铸造合金的充型能力主要取决于合金的流动性、浇注条件和铸型性质。
所以当合金的成分和铸件结构一定时；控制合金充型能力的唯一因素是浇注温度。
（×）6．铸造合金在冷却过程中产生的收缩分为液态收缩、凝固收缩和固态收缩。
共晶成分合金由于在恒温下凝固，即开始凝固温度等于凝固终止温度，结晶温度范围为零。
因此，共晶成分合金不产生凝固收缩，只产生液态收缩和固态收缩，具有很好的铸造性能。
（×）7．气孔是气体在铸件内形成的孔洞。
气孔不仅降低了铸件的力学性能，而且还降低了铸件的气密性。
《材料成型工艺基础》部分习题答案
《材料成型工艺基础》部分习题答案《材料成型工艺基础》部分习题答案《材料成型工艺基础》部分习题答案②熔核偏移：在焊接不同厚度或不同材质的材料时，因薄板或导热性好的材料吸热少，散热快而导致熔核偏向厚板或导热差的材料的现象。
③方法：对不同的材质和板厚的材料应满足不同的最小点距的要求；可采用特殊电极和工艺垫片的措施，防止熔核偏移。
⑷．试述电阻对焊和闪光对焊的过程，为什么闪光对焊为固态下的连接接头？答：电阻对焊：先将焊件夹紧并加压，然后通电使接触面积温度达到金属的塑性变形温度（950℃~1000℃），接触面金属在压力下产生塑性变形和再结晶，形成固态焊接接头。
闪光对焊：先通电，后接触。
开始时因个别点接触、个别点通电而形成的电流密度很高，接触面金属瞬间熔化或气化，形成液态过梁。
过梁上存在电磁收缩力和电磁力及斥力而使过梁爆破飞出，形成闪光。
闪光一方面排除了氧化物和杂质，另一方面使得对接触的温度迅速升高。
当温度分布达到合适的状态后，立刻施加顶锻力，将对接处所有的液态物质全部挤出，使纯净的高温金属相互接触，在压力下产生塑性变形和再结晶，形成固态连接接头。
第十二章⑴．钎焊和熔焊最本质的区别是什么？钎焊根据什么而分类？答：①区别：钎焊在低于构件的'熔点的温度下进行，而熔焊是在达到材料的熔点时进行。
②钎焊是根据材料的熔点和受力而分类。
⑵．试述钎焊的特点及应用范围。
钎料有哪几种？答：①特点：a.钎焊过程中，工件加热温度较低，组织和力学性能变化很小，变形也小。
接头光滑平整、焊件尺寸精确；b.可焊接性能差异大的异种金属，对焊件厚度没有严格限制；c.对焊件整体加热钎焊时，可同时钎焊由多条接头组成的、形状复杂的构件，生产率很高；d.钎焊设备简单，生产投资费用少。
②范围:焊接精密仪表，电器零部件，异种金属构件，某些复杂薄板结构。
③类型：硬钎焊、软钎焊。
第十三章⑴．什么叫焊接性？怎样评价和判断材料的焊接性？答：焊接性:被焊金属在一定的焊接方法、焊接材料、工艺参数及结构形式条件下，获得优质焊接接头的难易程度，即金属材料在一定的焊接工艺条件下，表现出“好焊”和“不好焊”的差别。
材料成形技术基础习题集答案要点
作业2 铸造工艺基础专业_________班级________学号_______姓名___________2-1 判断题（正确的画O，错误的画×）1．浇注温度是影响铸造合金充型能力和铸件质量的重要因素。
提高浇注温度有利于获得形状完整、轮廓清晰、薄而复杂的铸件。
因此，浇注温度越高越好。
（×）2．合金收缩经历三个阶段。
其中，液态收缩和凝固收缩是铸件产生缩孔、缩松的基本原因，而固态收缩是铸件产生内应力、变形和裂纹的主要原因。
（O）3．结晶温度范围的大小对合金结晶过程有重要影响。
铸造生产都希望采用结晶温度范围小的合金或共晶成分合金，原因是这些合金的流动性好，且易形成集中缩孔，从而可以通过设置冒口，将缩孔转移到冒口中，得到合格的铸件。
（O）4．为了防止铸件产生裂纹，在零件设计时，力求壁厚均匀；在合金成分上应严格限制钢和铸铁中的硫、磷含量；在工艺上应提高型砂及型芯砂的退让性。
（O）5．铸造合金的充型能力主要取决于合金的流动性、浇注条件和铸型性质。
所以当合金的成分和铸件结构一定时；控制合金充型能力的唯一因素是浇注温度。
（×）6．铸造合金在冷却过程中产生的收缩分为液态收缩、凝固收缩和固态收缩。
共晶成分合金由于在恒温下凝固，即开始凝固温度等于凝固终止温度，结晶温度范围为零。
因此，共晶成分合金不产生凝固收缩，只产生液态收缩和固态收缩，具有很好的铸造性能。
（×）7．气孔是气体在铸件内形成的孔洞。
气孔不仅降低了铸件的力学性能，而且还降低了铸件的气密性。
（O）8．采用顺序凝固原则，可以防止铸件产生缩孔缺陷，但它也增加了造型的复杂程度，并耗费许多合金液体，同时增大了铸件产生变形、裂纹的倾向。
（O）2-2 选择题1．为了防止铸件产生浇不足、冷隔等缺陷，可以采用的措施有（D）。
A．减弱铸型的冷却能力；B．增加铸型的直浇口高度；C．提高合金的浇注温度；D．A、B和C；E．A和C。
2．顺序凝固和同时凝固均有各自的优缺点。
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。
《材料成型工艺基础》部分习题答案
《材料成型工艺基础》部分习题答案《材料成型工艺基础》部分习题答案「篇一」答:高速钢刀具磨损的主要原因是切削时，切削、工件材料中含有的一些硬度极高的微小硬质点及积屑瘤碎片和锻、铸件表面残留的夹砂在刀具表面刻划出沟纹硬质合金刀具磨损的主要原因是磨粒磨损、粘接磨损、扩散磨损、氧化磨损。
异同点：除磨粒磨损外，粘接磨损、扩散磨损、氧化磨损与温度有关原因：在不同切削速度下引起刀具磨损的原因及剧烈程度不同42道具破损与磨损的原因有何本质区别？答：刀具的破损实际上就是刀具的非正常磨损。
破损与磨损的本质区别在于，磨损是不可避免的，而且磨损是刀具缓慢失效的过程，而刀具的破损在生产中是可以避免的，而且破损会使刀具迅速失效7试述铸钢的铸造性能及铸造工艺特点。
答：铸钢的强度高。
具有优良的'塑性，适合制造承受大能量冲击符合下高强度、高韧性的铸件。
工艺特点:a.铸钢用砂应具有高的耐火度、良好的透气性和退让性、低的发气量等b.安放冒口和冷铁c.在两壁交接处设防裂肋，以防止铸钢件部分产生裂纹d.铸钢件的热处理23电弧的三个区是哪三个区？每个区的电现象怎样？由此导致的温度分布有何特点？答：阴极区、阳极区、弧柱区阴极区，阴极材料发射电子的强度与其待女子的逸出功有关，阴极温度下降阳极区，阳极区接受有弧柱来的电子留和向弧柱提供正离子流。
阳极温度升高弧柱区，中性的气体原子和分子受到电场的作用产生激励或电离。
弧柱具有较高的温度37什么是逆铣？什么是顺铣？各有什么特点？答：切削部分刀齿的旋转方向与工件进给方向相反叫逆铣切削部分刀齿旋转方向与工件进给方向相同叫顺铣特点：逆铣刀齿刚接触工件时不能切入工件、只在加工表面挤压滑行、降压表面质量。
加剧刀具磨损；顺铣可提高铣刀耐用度和加工表面质量、铣削力始终压向工作台43简述磨削的特点答：a磨削加工的精度高，表面粗糙度值小b磨削的径向磨削力大，且作用在工艺系统刚性较差的方向c磨削温度高d砂轮有自锐作用e磨削除可以加工铸铁、碳钢、合金钢等一般结构材料外，还能加工一般刀具难以切削的高硬度材料，但不宜加工塑性较大的有色金属f磨削加工的工艺范围广，还常用于各种刀具的刃磨g 磨削在切削加工中的比重日益增加。
工程材料及成形技术基础课课后习题参考答案
工程材料及成形技术基础课课后习题参考答案第一章：1-1 机械零件在工作条件下可能承受哪些负荷？这些负荷对零件产生什么作用？答：机械零件在工作条件下可能承受到力学负荷、热负荷或环境介质的作用（单负荷或复合负荷的作用）。
力学负荷可使零件产生变形或断裂；热负荷可使零件产生尺寸和体积的改变，产生热应力，热疲劳，高温蠕变，随温度升高强度降低（塑性、韧性升高），承载能力下降；环境介质可使金属零件产生腐蚀和摩擦磨损两个方面、对高分子材料产生老化作用。
1-3 σs、σ0.2和σb含义是什么？什么叫比强度？什么叫比刚度？答：σs－P s∕F0,屈服强度，用于塑性材料。
σ0.2－P0.2∕F0,产生0.2％残余塑性变形时的条件屈服强度，用于无明显屈服现象的材料。
σb－P b∕F0,抗拉强度，材料抵抗均匀塑性变形的最大应力值。
比强度－材料的强度与其密度之比。
比刚度－材料的弹性模量与其密度之比。
思考１－１、１－２.2-3 晶体的缺陷有哪些？可导致哪些强化？答：晶体的缺陷有：⑴点缺陷——空位、间隙原子和置换原子，是导致固溶强化的主要原因。
⑵线缺陷——位错，是导致加工硬化的主要原因。
⑶面缺陷——晶界，是细晶强化的主要原因。
2-5 控制液体结晶时晶粒大小的方法有哪些？答：见P101.3.4.2液态金属结晶时的细晶方法。
⑴增加过冷度；⑵加入形核剂（变质处理）；⑶机械方法（搅拌、振动等）。
2-8 在铁-碳合金中主要的相是哪几个？可能产生的平衡组织有哪几种？它们的性能有什么特点？答：在铁-碳合金中固态下主要的相有奥氏体、铁素体和渗碳体。
可能产生的室温平衡组织有铁素体加少量的三次渗碳体（工业纯铁），强度低塑性好；铁素体加珠光体（亚共析钢），珠光体（共析钢），珠光体加二次渗碳体（过共析钢），综合性能好；莱氏体加珠光体加二次渗碳体（亚共晶白口铸铁），莱氏体（共晶白口铸铁），莱氏体加一次渗碳体（过共晶白口铸铁），硬度高脆性大。
思考题1. 铁-碳合金相图反映了平衡状态下铁-碳合金的成分、温度、组织三者之间的关系，试回答：⑴随碳质量百分数的增加，铁-碳合金的硬度、塑性是增加还是减小？为什么？⑵过共析钢中网状渗碳体对强度、塑性的影响怎样？⑶钢有塑性而白口铁几乎无塑性，为什么？⑷哪个区域的铁-碳合金熔点最低？哪个区域塑性最好？﹡⑸哪个成分结晶间隔最小？哪个成分结晶间隔最大？答：⑴随碳质量百分数的增加，硬度增加、塑性减小。
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％。
工程材料及成形技术基础课课后习题参考答案
工程材料及成形技术基础课课后习题参考答案第一章：1-1 机械零件在工作条件下可能承受哪些负荷？这些负荷对零件产生什么作用？答：机械零件在工作条件下可能承受到力学负荷、热负荷或环境介质的作用（单负荷或复合负荷的作用）。
力学负荷可使零件产生变形或断裂；热负荷可使零件产生尺寸和体积的改变，产生热应力，热疲劳，高温蠕变，随温度升高强度降低（塑性、韧性升高），承载能力下降；环境介质可使金属零件产生腐蚀和摩擦磨损两个方面、对高分子材料产生老化作用。
1-3 σs、σ0.2和σb含义是什么？什么叫比强度？什么叫比刚度？答：σs－P s∕F0,屈服强度，用于塑性材料。
σ0.2－P0.2∕F0,产生0.2％残余塑性变形时的条件屈服强度，用于无明显屈服现象的材料。
σb－P b∕F0,抗拉强度，材料抵抗均匀塑性变形的最大应力值。
比强度－材料的强度与其密度之比。
比刚度－材料的弹性模量与其密度之比。
思考１－１、１－２.2-3 晶体的缺陷有哪些？可导致哪些强化？答：晶体的缺陷有：⑴点缺陷——空位、间隙原子和置换原子，是导致固溶强化的主要原因。
⑵线缺陷——位错，是导致加工硬化的主要原因。
⑶面缺陷——晶界，是细晶强化的主要原因。
2-5 控制液体结晶时晶粒大小的方法有哪些？答：见P101.3.4.2液态金属结晶时的细晶方法。
⑴增加过冷度；⑵加入形核剂（变质处理）；⑶机械方法（搅拌、振动等）。
2-8 在铁-碳合金中主要的相是哪几个？可能产生的平衡组织有哪几种？它们的性能有什么特点？答：在铁-碳合金中固态下主要的相有奥氏体、铁素体和渗碳体。
可能产生的室温平衡组织有铁素体加少量的三次渗碳体（工业纯铁），强度低塑性好；铁素体加珠光体（亚共析钢），珠光体（共析钢），珠光体加二次渗碳体（过共析钢），综合性能好；莱氏体加珠光体加二次渗碳体（亚共晶白口铸铁），莱氏体（共晶白口铸铁），莱氏体加一次渗碳体（过共晶白口铸铁），硬度高脆性大。
思考题1. 铁-碳合金相图反映了平衡状态下铁-碳合金的成分、温度、组织三者之间的关系，试回答：⑴随碳质量百分数的增加，铁-碳合金的硬度、塑性是增加还是减小？为什么？⑵过共析钢中网状渗碳体对强度、塑性的影响怎样？⑶钢有塑性而白口铁几乎无塑性，为什么？⑷哪个区域的铁-碳合金熔点最低？哪个区域塑性最好？﹡⑸哪个成分结晶间隔最小？哪个成分结晶间隔最大？答：⑴随碳质量百分数的增加，硬度增加、塑性减小。
工程材料及成形技术基础课课后习题参考答案
工程材料及成形技术基础课课后习题参考答案第一章：1-1 机械零件在工作条件下可能承受哪些负荷？这些负荷对零件产生什么作用？答：机械零件在工作条件下可能承受到力学负荷、热负荷或环境介质的作用（单负荷或复合负荷的作用）。
力学负荷可使零件产生变形或断裂；热负荷可使零件产生尺寸和体积的改变，产生热应力，热疲劳，高温蠕变，随温度升高强度降低（塑性、韧性升高），承载能力下降；环境介质可使金属零件产生腐蚀和摩擦磨损两个方面、对高分子材料产生老化作用。
1-3 σs、σ0.2和σb含义是什么？什么叫比强度？什么叫比刚度？答：σs－P s∕F0,屈服强度，用于塑性材料。
σ0.2－P0.2∕F0,产生0.2％残余塑性变形时的条件屈服强度，用于无明显屈服现象的材料。
σb－P b∕F0,抗拉强度，材料抵抗均匀塑性变形的最大应力值。
比强度－材料的强度与其密度之比。
比刚度－材料的弹性模量与其密度之比。
思考１－１、１－２.2-3 晶体的缺陷有哪些？可导致哪些强化？答：晶体的缺陷有：⑴点缺陷——空位、间隙原子和置换原子，是导致固溶强化的主要原因。
⑵线缺陷——位错，是导致加工硬化的主要原因。
⑶面缺陷——晶界，是细晶强化的主要原因。
2-5 控制液体结晶时晶粒大小的方法有哪些？答：见P101.3.4.2液态金属结晶时的细晶方法。
⑴增加过冷度；⑵加入形核剂（变质处理）；⑶机械方法（搅拌、振动等）。
2-8 在铁-碳合金中主要的相是哪几个？可能产生的平衡组织有哪几种？它们的性能有什么特点？答：在铁-碳合金中固态下主要的相有奥氏体、铁素体和渗碳体。
可能产生的室温平衡组织有铁素体加少量的三次渗碳体（工业纯铁），强度低塑性好；铁素体加珠光体（亚共析钢），珠光体（共析钢），珠光体加二次渗碳体（过共析钢），综合性能好；莱氏体加珠光体加二次渗碳体（亚共晶白口铸铁），莱氏体（共晶白口铸铁），莱氏体加一次渗碳体（过共晶白口铸铁），硬度高脆性大。
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。
工程材料及成形技术基础课课后习题参考答案
工程材料及成形技术基础课课后习题参考答案第一章：1-1 机械零件在工作条件下可能承受哪些负荷？这些负荷对零件产生什么作用？答：机械零件在工作条件下可能承受到力学负荷、热负荷或环境介质的作用（单负荷或复合负荷的作用）。
力学负荷可使零件产生变形或断裂；热负荷可使零件产生尺寸和体积的改变，产生热应力，热疲劳，高温蠕变，随温度升高强度降低（塑性、韧性升高），承载能力下降；环境介质可使金属零件产生腐蚀和摩擦磨损两个方面、对高分子材料产生老化作用。
1-3 σs、σ0.2和σb含义是什么？什么叫比强度？什么叫比刚度？答：σs－P s∕F0,屈服强度，用于塑性材料。
σ0.2－P0.2∕F0,产生0.2％残余塑性变形时的条件屈服强度，用于无明显屈服现象的材料。
σb－P b∕F0,抗拉强度，材料抵抗均匀塑性变形的最大应力值。
比强度－材料的强度与其密度之比。
比刚度－材料的弹性模量与其密度之比。
思考１－１、１－２.2-3 晶体的缺陷有哪些？可导致哪些强化？答：晶体的缺陷有：⑴点缺陷——空位、间隙原子和置换原子，是导致固溶强化的主要原因。
⑵线缺陷——位错，是导致加工硬化的主要原因。
⑶面缺陷——晶界，是细晶强化的主要原因。
2-5 控制液体结晶时晶粒大小的方法有哪些？答：见P101.3.4.2液态金属结晶时的细晶方法。
⑴增加过冷度；⑵加入形核剂（变质处理）；⑶机械方法（搅拌、振动等）。
2-8 在铁-碳合金中主要的相是哪几个？可能产生的平衡组织有哪几种？它们的性能有什么特点？答：在铁-碳合金中固态下主要的相有奥氏体、铁素体和渗碳体。
可能产生的室温平衡组织有铁素体加少量的三次渗碳体（工业纯铁），强度低塑性好；铁素体加珠光体（亚共析钢），珠光体（共析钢），珠光体加二次渗碳体（过共析钢），综合性能好；莱氏体加珠光体加二次渗碳体（亚共晶白口铸铁），莱氏体（共晶白口铸铁），莱氏体加一次渗碳体（过共晶白口铸铁），硬度高脆性大。
思考题1. 铁-碳合金相图反映了平衡状态下铁-碳合金的成分、温度、组织三者之间的关系，试回答：⑴随碳质量百分数的增加，铁-碳合金的硬度、塑性是增加还是减小？为什么？⑵过共析钢中网状渗碳体对强度、塑性的影响怎样？⑶钢有塑性而白口铁几乎无塑性，为什么？⑷哪个区域的铁-碳合金熔点最低？哪个区域塑性最好？﹡⑸哪个成分结晶间隔最小？哪个成分结晶间隔最大？答：⑴随碳质量百分数的增加，硬度增加、塑性减小。
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。
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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。
9.何谓合金的收缩，影响合金收缩的因素有哪些？答：合金的收缩：合金在浇注、凝固直至冷却到室温的过程中体积或缩减的现象影响因素：1.化学成分 2 浇注温度 3.铸件的结构与铸型条件10.何谓同时凝固原则和定向凝固原则？试对图1所示阶梯型试块铸件设计浇注系统和冒口及冷铁，使其实现定向凝固。
答：同时凝固原则：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。
定向凝固原则：就是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。
冒口在左端，冷铁在左侧两边11.怎样区别铸件裂纹的性质？用什么措施防止裂纹？答：裂纹可以分为热裂纹和冷裂纹。
热裂纹的特征是：裂纹短、缝隙宽，形状曲折，裂纹内呈氧化色。
防止方法：选择凝固温度范围小，热裂纹倾向小的合金和改善铸件结构，提高型砂的退让。
冷裂纹的特征是：裂纹细小，呈现连续直线状，裂缝内有金属光泽或轻微氧化色。
防止方法:减少铸件内应力和降低合金脆性，设置防裂肋12.影响铸铁中石墨化进程的主要因素是什么？相同化学成分的铸件的力学性能是否相同？答：1.主要是化学成分和冷却速度。
2.不同13.灰铸铁最适合铸造什么样的铸件？举出十种你所知道的铸铁名称及它们为什么不用别的材料的原因。
答：发动机缸体，缸盖，刹车盘，机床支架，阀门，法兰，飞轮，机床，机座，主轴箱原因是灰铸铁的性能：[组织]：可看成是碳钢的基体加片状石墨。
按基体组织的不同灰铸铁分为三类：铁素体基体灰铸铁；铁素体一珠光体基体灰铸铁；珠光体基体灰铸铁。
[力学性能]：灰铸铁的力学性能与基体的组织和石墨的形态有关。
灰铸铁中的片状石墨对基体的割裂严重，在石墨尖角处易造成应力集中，使灰铸铁的抗拉强度、塑性和韧性远低于钢，但抗压强度与钢相当，也是常用铸铁件中力学性能最差的铸铁。
同时，基体组织对灰铸铁的力学性能也有一定的影响，铁素体基体灰铸铁的石墨片粗大，强度和硬度最低，故应用较少；珠光体基体灰铸铁的石墨片细小，有较高的强度和硬度，主要用来制造较重要铸件；铁素体一珠光体基体灰铸铁的石墨片较珠光体灰铸铁稍粗大，性能不如珠光体灰铸铁。
故工业上较多使用的是珠光体基体的灰铸铁。
[其他性能]：良好的铸造性能、良好的减振性、良好的耐磨性能、良好的切削加工性能、低的缺口敏感性14.可锻铸铁是如何获得的？为什么它只适宜制作薄壁小铸件？答：制造可锻铸铁必须采用碳、硅含量很低的铁液，以获得完全的白口组织。
可锻铸铁件的壁厚不得太厚，否则铸件冷却速度缓慢，不能得到完全的白口组织。
15.为什么普通灰铸铁热处理的效果不如球墨铸铁好？普通灰铸铁常用的热处理方法有哪些？其目的是什么？答：1.灰铸铁组织中粗大石墨片对基体的破坏作用不能依靠热处理来消除或改进。
而后者的基体为珠光体加铁素体的混合组织，可以通过改善其金属基体，以获得所需的组织和性能。
16. 进行时效处理，以消除内应力，防止加工后变形；进行软经退火，以消除白口，降低硬度，改善切削加工性能。
16. 为什么制造腊模时采用糊状腊料加压成形，而较少采用腊液浇注成型？为什么脱蜡时水温不应到沸点？答：蜡模材料可用石蜡、硬脂酸等配成，在常用的配料中，石蜡和硬脂酸各占50%，其熔点50~60摄氏度，高熔点蜡料中也可加入可熔性塑性。
制模时，先将蜡料熔为糊状，然后以0.2~0.4Mpa的压力将蜡料压入型内，待凝固成形后取出，修去毛刺。
蜡在回收处理时，为了除去杂质和水份，必须加热到蜡的熔点以上，但不能达到水的沸点。
17. 压力铸造工艺有何缺点？它熔模铸造工艺的适用范围有何显著不同？答：压力铸造的优点：1. 生产率高2. 铸件的尺寸精度高，表面粗糙度低，并可直接铸出极薄件或带有小孔、螺纹的铸件3. 铸件冷却快，又是在压力下结晶，故晶粒细小，表层紧实，铸件的强度、硬度高4. 便于采用嵌铸法压力铸造的缺点：1.压铸机费用高，压铸型成本极高，工艺准备时间长，不适宜单件、不批生产。
2.由于压铸型寿命原因，目前压铸尚不适于铸钢、铸造铁等高熔点合金的铸造。
3.由于金属液注入和冷凝速度过快，型腔气体难以全排出，厚壁处难以进行补缩。
压力铸造应用于：低熔点非铁金属的小型、薄壁、形状复杂件的大量生产熔模铸造应用于：高熔点、难以切削加工的合金钢铸件的成批、大量生产18.低压铸造的工作原理与压力铸造有何不同？为何铝合金常采用低压铸造？答：1工作原理：将干燥的压缩空气或惰性气体通入盛有金属液的密坩埚中，使金属液在低压体作用下沿升液管上升，经浇道进入铸型型腔；当金属液充满型腔后，保持压力直至铸件完全凝固；然后使坩埚与大气相通，撤销压力，使升液管和浇道中尚未凝固的金属在重力作用下流回坩埚；最后开启上型，由顶杆顶出铸件。
2低压铸造具有以下优点：1。
通过气压将铝液从保温炉内压铸到模具型腔内，铝液充填型腔的速度可控，充满型腔后继续保持一定压力，使铝液在压力下结晶凝固，故铸件组织致密，无缩松和气孔；2。
由于铸件是在压力作用下的从上至下的顺序凝固，故无需冒口，金属利用率高；3。
由于是通过气压自动浇注，故易于实现自动化，减轻劳动强度；4。
低压铸造的铸件可以进行热处理。
鉴于以上优点，故铝合金常用低压铸造。
19.什么是离心铸造？它在圆筒铸件中有哪些优越性？圆盘状铸件及成型铸件应采用什么形式的离心铸造？答：将液态金属浇入高速旋转的铸型中，使其在离心力作用下充填铸型和凝固而形成铸件的工艺称为离心铸造优点：1.可省去型芯、浇注系统和冒口2.补缩条件好，铸件组织致密，力学性能好3.便于“双金属”轴套和轴瓦圆盘状铸件用立式离心铸造，成形铸件采用成形件离心铸造20．浇注位置对铸件品质有何影响？它按照什么原则来选择？答：浇注位置不好会造成铸件产生夹渣、气孔、缩孔，浇不到，冷隔等现象。
原则：1.浇注系统与塑件一起在分型面上，应有压降、流量和温度分布的均衡布置；2.尽量缩短流程，以降低压力损失，缩短充模时间；3.浇口位置的选择，应避免产生湍流和涡流，即喷射和蛇形流动，并有利于排气和补缩；4.避免高压融体对型芯和嵌件产生冲击，防止变形和位移；5.浇注系统凝料脱出方便可靠，易于塑件分离或切除整修容易，且外观无损伤；6.熔和缝位置须合理安排，必要时配置冷料井获溢料槽；7.尽量减少浇注系统的用料量；21.试述结构斜度与起模度的异同点答：相同点：都是便于铸造而设计的斜度不同点：结构斜度是产品功能或者外观所需要的，起模斜度也叫拔模斜度，是铸造时为了能够让模具顺利从砂型等拿出来而特意做的斜度。
产品设计时可以没有斜度，但在模具设计时要考虑要增加一些斜度以利于拔模。
22.什么是最小阻力定律？答：金属受外力作用发生塑性形变时，如果金属质点在几个方向上都可流动，那么金属质点就优先沿着阻力最小的方向流动。
23.轧材中的纤维组织是怎样形成的？它的存在对制作零件有何利弊？答：（1）钢锭在压力加工中产生塑性变形时，基体金属的晶粒形状和沿晶界分布的杂质开状将沿着变形方向被拉长，呈纤维形状。
其中，纤维状的杂质不能经再结晶而消失，在塑性变形后被保留下来，这种结构叫纤维组织。
（2）纤维组织的存在使零件分布状况不能通过热处理消除，只能通过不同方向上的锻压成形才能改变。
同时，我们也可以利用纤维组织的方向性，加固零件使零件不易被切断。
24. 如何提高金属塑性？最常采用的措施是什么？答：提高材料成分和组织的均匀性，合理选择变形温度和应变速率，选择三向压缩性比较强的方式，减小变形的不均匀性，提高材料的纯度。
25.两个内径分别为60mm和120mm、高均为30mm的带孔坯料，分别套在直径为60mm的芯轴上扩孔，试用最小阻力定律分析产生什么不现的效果?答：直径越小，阻力越大。
内径为60mm的带孔坯料受到的阻力较大，扩孔后的效果呈椭圆形，而内径为120mm的带孔坯料受到的阻力较小，基本和原来的形状相似，呈圆形.26. 如何确定模锻件分模面的位置？答：模锻件分模面要保证以下原则：①要保证模锻件能从模膛中取出；②按选定的分模面制成锻模后，应使上、下两模沿分模面的模膛轮廓一致；③最好把分模面选定在模膛深度最浅的位置处；④选定的分模面应使零件所加的敷料最少；⑤最好使分模面为一个平面，上、下锻模的模膛深度基本一致，以便于锻模制造。
27.绘制模锻件图应考虑哪些问题？选择分模面与铸件的分型面有何异同？为什么要考虑模锻斜度和圆角半径？锤上模锻带孔的锻件时，为什么不能锻出通孔？答：（1）a.选择模锻件的分模面b.确定模锻件的机械加工余量及尺寸公差c．标注模锻斜度d.标注模锻圆角半径e.留出冲孔连皮（2）a. 要保证模锻件能从模膛中取出。