材料成型技术DOC

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（屈服极限）和抗拉强度（强度极限）塑性：断后伸长率δ和断面收缩率ψ 硬度：布氏硬度（HB ）、洛氏硬度(HRA 、HRB 、HRC 、HRD)、维氏硬度(HV) 冲击韧性：摆锤式冲击试验，冲击韧性值2k k A J/cm F α=

（） 疲劳强度：疲劳强度（疲劳极限）1σ- 2、0.2σ的意义是什么？能在拉伸图上画出0.2σ吗？

答：工程上规定以生产0.2%残留伸长的应力作为屈服强度，又称条件屈服强度，以σ

0.2表示。金属材料中只有低碳钢等少数金属有屈服现象，大多数金属材料拉伸时没有明显的屈服现象

有些材料的拉伸曲线上没有明显的屈服点s σ，难于确定开始塑性变形的最低应力值，因此，测定式样产生0.2%残余应变时的应力值为该材料的条件屈服强度。

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T ∆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。

附加震动：在金属结晶过程中，采用各种振动，可使正在生长的树枝状晶体被打断，破碎的细小晶体成为新的晶核，增大了形核率，从而细化晶粒。另外采用压力加工和热处理等方法也能细化固态金属的晶粒。

7、根据3Fe Fe C -相图，（1）试分析0.45%C 、0.8%C 和1.2%C 合金的结晶过程，画出冷却曲线，并写出各个温度下不同的组织。（2）试分析含碳量对钢的组织和性能的影响，并定性比较45钢、T8钢、T12钢的b σ、HB 和δ。

答：（1）0.45%C 为亚共析钢，结晶过程：3()L L A A A F F P F Fe C →+→→+→++

0.8%C 为共析钢，结晶过程：3()L L A A P F Fe C →+→→+

1.2%C 为过共析钢, 结晶过程33L L A A A Fe C P Fe C →+→→+→+

（2）当碳含量C ω增高，渗碳体数量增加，对亚共析钢来说，组织中的珠光体数量增加，刚的硬度、强度呈直线上升，而塑性则相应降低。对过共析钢来说，缓冷后由珠光体与二次渗碳体所组成，随C

ω

增加，钢变得硬、脆，强度下降。

σ：45钢T12钢>T8钢b

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，充分发挥刚才的潜力，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：铸件中的缩孔缩松、铸造内应力

合金的吸气性是合金在熔炼和浇注时吸入气体的能力，气体在冷却的过程中不能逸出，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。凡能减少铸造内应力的因素，均能防止冷裂。

7、铸件的气孔有哪几种？析出气孔产生的原则是什么？下列情况各容易产生那种气孔：化铝时铝料油污过多、起模时刷水过多、舂砂过紧、型芯撑有锈。

答：铸件的气孔可分为侵入气孔、析出气孔、反应气孔。溶解于金属液中的气体在冷却和凝固过程，

由于气体的溶解度下降而从合金中析出，在铸件中形成析出气孔。化铝时铝料油污过多、型芯撑有锈易形成反应气孔；起模时刷水过多、舂砂过紧易形成侵入气孔。

11、金属型铸造和型砂铸造相比，在生产方法、造型工艺和铸件结构方面有何特点？适用何种铸件？为什么金属型未能取代砂型铸造？

答：金属型铸造用金属制成铸型，砂型铸造以型砂和芯砂为材料制成铸型。金属型铸件组织结构致密，力学性能高，尺寸精度和表面质量比砂型铸造高，切削加工余量少，加工费用低。金属型铸造主要适用于形状简单的有色合金铸件的大批量生产。但金属型生产成本高，周期长，铸造工艺严格，而且对铸件的大小及复杂程度有所限制。

13、在设计铸件的外形和内腔时，应考虑哪些问题？

答：外形：1、避免不必要的曲面和侧凹，减小分型面和外部型芯；2、分型面应尽量平直；3、凸台、筋条的设计应便于造型；4、铸件应有合适的结构斜度。内腔：1、尽量不用或少用型芯；2、应使型芯安放稳定，排气畅通和清砂方便。3、大件和形状复杂件可采用组合结构。

17、（1）标出几种不同的分型方案。（2）按最佳的分型方案制作铸造工艺图。

19、题2-5图所示的逐渐的机构有何缺点？应如何改进？

答：缺点：铸件壁厚要设计合理；铸件壁厚尽量均匀；铸件结构避免过大的水平面；转角处采用圆角过渡；减少不必要的曲面和侧凹；凸台筋条的设计应便于造型；铸件应有合适得结构斜度。

第三章压力加工成型技术

1、塑性变形的实质是什么？材料在塑性变形后组织和性能会发生什么变化？

答：金属塑性是当外力增大到使金属内部产生的应力超过该金属的屈服点时，使其内部原子排列的相对位置发生变化而相互联系不被破坏的性能。塑性变形的实质是金属在外力作用下，发生不能自行恢复其原形和尺寸的变形。

在塑性变形的过程中，金属的结晶组织将发生变化，晶粒沿变形最大的方向延长，晶格和晶粒发生扭曲，同时晶粒破碎。回复阶段金属的内应力降低，金属强度和塑性变化不大。再结晶后，金属强度和硬度下降，塑性升高。晶粒长大会使金属力学性能降低。

2、什么叫加工硬化现象？试分析它在生产中的利与弊.

答：随着塑性变形程度的增加，金属的强度、硬度升高，塑性和韧性下降。金属材料在再结晶温度以下塑性变形（即冷变形）时强度和硬度升高，而塑性和韧性降低的现象。

加工硬化可提高金属的强度、硬度和耐磨性，特别是对于那些不能以热处理方法提高强度的纯金属和某些合金尤为重要。但加工硬化给金属件的进一步加工带来困难，且使工件在变形过程中容易产生裂纹，不利于压力加工的进行，通常采用热处理退火工序消除其加工硬化。