《材料成型技术基础》复习思考题.

《材料成形技术基础》复习思考题

第一篇铸造

1.何谓液态合金的充型能力？充型能力不足，铸件易产生的主要缺陷有哪

些？

充型能力：液态金属充满铸型型腔，获得形状完整、尺寸精确、轮廓清晰铸件的能力。

充型能力不足，会产生浇不足、冷隔、气孔、夹渣等缺陷。

提高充型能力的方法：

1）选择凝固温度范围小的合金；

2）适当提高浇注温度、充型压力；

4）合理设计浇注系统结构；

4）铸型预热，合理的铸型蓄热系数和铸型发气量；

5）合理设计铸件结构。

2.影响液态合金充型能力的主要因素有哪些？

影响液态合金充型能力的主要因素有：流动性、铸型条件、浇注条件和铸件结构等。

3.浇注温度过高或过低，对铸件质量有何影响？

浇注温度过低，会产生浇不足、冷隔、气孔、夹渣等缺陷。浇注温度过高，液态合金的收缩增大，吸气量增加，氧化严重，容易导致产生缩孔、缩松、气孔、粘砂、粗晶等缺陷。可见，浇注温度过高或过低，都会产生气孔。

4.如何实现同时凝固？目的是什么？该原则适用于何种形状特征的铸件？

铸件薄璧部位设置在浇、冒口附近，而厚璧部位用冷铁加快冷却，使各部位的冷却速度趋于一致，从而实现同时凝固。目的：防止热应力和变形。该原则适用于壁厚均匀的铸件。

注意：壁厚均匀，并非要求壁厚完全相同，而是铸件各部位的冷却速度相近。

5.试述产生缩孔、缩松的机理。凝固温度范围大的合金（糊状凝固），其缩孔倾向大还是缩松倾向大？与铸铁相比较，铸钢（非纯金属）的缩孔、缩松倾向如何？

产生缩孔、缩松的机理：物理机制是因为液态收缩量＋凝固收缩量＞固态收缩量（或写为：体收缩量＞线收缩量）；工艺原因则是由于补缩不足。

凝固温度范围大的合金，其缩松倾向大。与铸铁相比较，铸钢的缩孔、缩松倾向大。

6.试述冒口与冷铁的作用。

冒口：补缩、排气。

冷铁：调整冷却速度。

7.一批铸钢棒料（Φ200×L mm ）

加工：

(1)沿其轴线，在心部钻Φ80mm L １； (2)将其车为Φ80mm 的轴，车削后的长度为L2。 析L 、L1、L2是否相等。 L1>L>L2

8.试举例分析影响铸铁力学性能的主要因素。 提示：基体组织；G 的形状和大小。

①基体组织为F 时，塑性、韧性较好，但强度、硬度较低。

基体组织为P 时，塑性、韧性较低，但强度、硬度较高。

基体组织为F+P 时，铸铁力学性能介于以上两种情况之间。

②G 从片状→团絮状→球状，力学性能逐渐上升。G 由大变小，以及G 均布时，则力学性能↑。

9.试述孕育铸铁的生产原理。与普通HT 相比：在力学性能上孕育铸铁有何特点？常用于什么场合？

生产原理：改善普通灰铸铁可从两方面考虑，基体由F →P ；G 由粗大→细小、均布。

孕育铸铁的强度较高，力学性能对璧厚的敏感性小，常用于静载下有较高强度的铸件，以及璧厚较大的中、小型铸件。

10.试分析：工艺上可采取哪些措施控制石墨化倾向？石墨化倾向对灰口铸铁的组织和力学性能会产生哪些影响？

控制碳当量；热处理：G 化退火以及正火。

石墨化倾向大，石墨较粗大，灰口铸铁的基体组织倾向于形成F ，故强度、硬度较低。反之则倾向于形成P ，故强度、硬度较高。

11.试述铸造中常用的孕育剂、球化剂。球墨铸铁在球化处理后，为何还要进行孕育处理？

孕育剂：75硅铁。球化剂：稀土镁合金（RE-Mg ）。

孕育处理可以促进石墨化倾向，还可使石墨球圆整、细化。

12.简述QT的铸造工艺特点。

成分接近共晶点，流动性好，但在铸型刚度较小时（也即退让性较好时），铸件容易产生缩孔、

缩松等缺陷。

生产球铁件，铸型刚度较小时，采用冒口和冷铁，顺序凝固原则/定向凝固原则；铸型刚度很好时，不用冒口和冷铁，同时凝固原则。

容易产生夹渣和皮下气孔。球铁的出炉温度高于1400℃。

13.试从以下几个方面比较球铁（墨铸）和可铁（锻铸）：C、Si含量;生产

方法;力学性能;适用范围。

可铁：C、Si含量较低，生产时先获得白口，且多采用定向凝固原则（∵无G析出，体收缩大，缩孔、缩松倾向大），再经高温G化退火得到，力学性能较低，适用于受力较小的曲轴、连杆等。

球铁：C、Si含量较高，生产时需经球化、孕育处理，力学性能较高，适用于受力较大的曲

轴、连杆等。

注意：承受冲击、形状复杂的薄璧小件时选择KTH.

14.试分析比较普通灰铸铁、可锻铸铁和球墨铸铁的化学成分、组织和性能特点。

普通灰铸铁和球墨铸铁的成分均接近共晶成分，而可锻铸铁的碳当量低。

它们的基体可以是F，也可以是P，或F+P。

普通灰铸铁的强度低；KT和QT的强度较高，且具有一定的塑性和韧性，其中QT的强度最高。

15.试从力学性能、铸造工艺性能两个方面比较铸铁和铸钢，并叙述铸钢的应用范围。

铸铁铸造工艺性能较好，铸钢力学性能较好。

铸钢的应用范围：形状复杂难以用压力加工或切削的方法成形；力学性能要求较高，不能采用铸铁。

16.试述铸钢生产的一般特点。

铸钢的铸造性能差，易产生浇不足、气孔、缩松、缩孔、裂纹、夹渣和粘砂等缺陷。常采用以下措施：

(1) 铸型应具备高的耐火度、透气性、合理的紧实度。

(2) 合理选用凝固原则(一般，定向/顺序凝固；复杂件，复合凝固) 。

(3) 必须热处理。退火适于≥0.35%C或结构特别复杂的铸钢件；正火适于＜0.35%C的铸钢件。

17.合理选择浇注位置与合理选择分型面，两者的目的是否相同？

选择浇注位置的目的是减少铸造缺陷，保证铸件的质量；选择分型面的目的是便于起模，简

化铸造工艺。可见，两者的目的是不同的。

18.模样、铸件（毛坯）、零件三者在尺寸、形状、结构上有何区别？

19.试述起模斜度与结构斜度的作用和区别。

铸造斜度分为结构斜度和拔模斜度两种。它们的作用主要都是便于起模。

为了便于从铸型中取出模型，凡垂直于分型面的铸件壁应具有一定的倾斜度；为从芯盒中取出型芯的方便，铸件上相应的部位亦应由一定的倾斜度。

区别：结构斜度是在铸件结构设计阶段，在铸件非加工表面设置的；

拔模斜度是铸造工艺设计阶段，在制造模型与芯盒时，在铸件加工表面设置的。

起模斜度影响因素

1．模样材料：金属模↓，木模↑。

2．造型方法：机器造型α，较小。

3．起模高度：h↑，α↓。（注意，与模锻斜度不同）

4．所处位置：内壁，α较大

20.在铸造中，什么是叫芯头和芯座？它们的尺寸大小是否相同？

芯头是指砂芯的外伸部分，是型芯的定位、支撑和排气结构。芯头如图所示。芯头有垂直和水平芯头两种。芯座是指铸型中专为放置芯头的空腔。芯头和芯座尺寸主要有芯头长度L（高

度H）、芯头斜度α、芯头与芯座装配隙s等。尺寸可参照教材。

要点：①整体造型（而且为手工造型之挖砂造型）；

②在球状型芯上、下设置两个芯头。

注意：从此题可以看出芯头的作用为定位、支撑、排气和便于清理铸件。