金属材料与制备作业题及答案

一、什么是退火？什么是正火？两者的特点和用途有什么不同？

答：1.退火是将金属缓慢加热到一定温度，保持足够时间，然后以适宜速度冷却(通常是缓慢冷却，有时是控制冷却)的一种金属热处理工艺。其目的是: ①使经过铸造、锻轧、焊接或切削加工的材料或工件软化，改善塑性和韧性，降低硬度，改善切削加工性；②消除残余应力，稳定尺寸，减少变形与裂纹倾向；③细化晶粒，调整组织，消除组织缺陷。

2.正火，是将工件加热至Ac3或Accm以上30~50℃，保温一段时间后，从炉中取出在空气中或喷水、喷雾或吹风冷却的金属热处理工艺。其目的是在于使晶粒细化和碳化物分布均匀化。

3.正火与退火的不同点是:

①加热温度不同，对于过共析钢退火加热温度在ac1以上30～50℃而正火加热温度在accm 以上30～50℃。

②正火冷却速度比退火冷却速度稍快，组织细，强度和硬度有所提高。当钢件尺寸较小时，正火后组织：s，而退火后组织：p。

③另外，正火炉外冷却不占用设备，生产率较高，因此生产中尽可能采用正火来代替退火。

二、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？

答：1.液态合金充满铸型型腔，获得形状完整，轮廓清晰铸件的能力，称为液态合金的充型能力。

2.合金的流动性愈好，充型能力愈强，愈便于浇铸出轮廓清晰，簿而复杂的铸件。

3.不同的合金，其流动性有很大差异，对同种合金而言，化学成分不同，其流动性不同。纯金属和共晶成分的合金是在恒温下进行结晶的，此时由铸件断面的表层向中心逐层凝固，以结晶固体层与剩余液体的界面比较清晰、平滑，对中心未凝固的液态金属的流动阻力小，故流动性最好。其它成分的合金是在一定温度范围内结晶的，即经过液、固两相共存区。该区中液相与固相界面不清晰，其固相为树枝晶，它使固体层内表面粗糙，增加了对液态合金流动的阻力，因而流动性差。合金的结晶温度范围愈宽，则液固两相共存的区域愈宽，液态合金的流动阻力愈大，故流动性愈差。合金成分愈接近共晶成分，流动性愈好。

4.铸钢和铸铁的化学成分不同，凝固方式不同，具有共晶成分的铸铁在结晶时逐层凝固，已结晶的固体内表面较光滑，对金属液的流动阻力小，故流动性好，充型能力强；而铸钢在结晶时为糊状凝固或中间凝固，初生的树枝状晶体阻碍了金属溶液的流动，故流动性差，充型能力差，所以铸钢的充型能力比铸铁差。

三、缩孔与缩松如何形成？对铸件质量有何影响？为何缩孔比缩松较容易防止？

答：1. 缩孔及缩松的形成：铁液浇满铸型后，随即发生液收缩，此时可从浇注系统得到补缩，当铸铁件的外表温度下降到凝固温度时，表屋就凝固成一层硬壳。当内浇道凝固后，如无冒口补缩，继续冷却时，硬壳内的铁液因温度下降发生液态收缩，同时要对逐渐加厚的硬壳层的凝固收缩进行补缩。虽然固态硬壳因温度降低而使铸铁件外形尺寸缩小，但由于铁液的液态收缩和凝固过程的进行，硬壳不断增厚，待铁液全部凝固后，在铸铁件最后凝固部位因无铁液补缩而形成缩孔。

2.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。

3.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。

四、与砂型铸造相比，金属型铸造有何优越性？为什么金属型铸造未能广泛取代砂型铸造？答：金属型铸造的优越性：

（1）可“一型多铸”，便于实现机械化和自动化生产，生产率高；

（2）铸件表面精度高（IT12 ～IT16 ），粗糙度值低（Ra25～12.5um）；

（3）组织致密，铸件力学性能高；

（4）劳动条件得到显著改善。

金属型铸造成本高，周期长，工艺要求严格，铸件易出现浇不足、冷隔、裂纹等缺陷，易产生白口现象，外形不易复杂，所以金属型铸造不宜生产铸铁件，而广泛应用于铜、铝合金铸件的大批量生产，故它不能取代砂型铸造。

五、分模造型、挖沙造型、活块造型、三箱造型各适用于那种情况？

答：1）最大截面在中间的铸件

2）用于单件或小批量生产分型面不是平面的铸件，

3）主要用于单间小批量生产带有凸出部分难以起模的铸件，

4）用于成批生产分型面不是平面的铸件。

六、简述合金收缩的三个阶段。

答：（1）液态收缩从浇注温度冷却到凝固开始温度（液相线温度）的收缩，即金属在液态时由于温度降低而发生的体积收缩。

（2）凝固收缩从凝固开始温度冷却到凝固终止温度（固相线温度）的收缩，即熔融金属在凝固阶段的体积收缩。

（3）固态收缩从凝固终止温度冷却到室温的收缩，即金属在固态由于室温降低而发生的体积收缩。

七、冷变形和热变形的根本区别何在？铅（熔点为327℃）、铁（熔点为1538℃）在200℃时的变形是哪种变形？

答：再结晶温度以下进行的变形称为冷变形，再结晶温度以上进行的变形称为热变形。铅：T再= 0.4 T熔= 0.4(（327）= 130.8

T = 200 > T再=130.8

所以:铅在200℃时的变形为热变形。

铁：T再= 0.4 T熔= 0.4(1538）= 615.2

T = 200 < T再=615.2

所以:铁在200℃时的变形为冷变形。

八、板料冲压工序中落料和冲孔有何异同？

答：它们的模具结构、操作方法和分离过程完全相同，但各自的作用不同。落料时，从板料上冲下的部分是成品，而板料本身则成为废料或冲剩的余料。冲孔是在板料上冲出所需要的孔洞，冲孔后的板料本身是成品，冲下的部分是废料。

九、焊接方法可分为哪几类？各有什么特点？

答：焊接方法可分为三大类，即熔焊、压焊和钎焊。

（1）熔焊：加热速度快，加热温度高，接头部位经历熔化和结晶的过程。熔焊适合于各种金属和合金的焊接加工。

（2）压焊：必须对焊件施加压力，适合于各种金属材料和部分非金属材料的焊接加工。（3）钎焊：采用熔点比母材低的金属材料作钎料，不仅适合于同种材料的焊接加工，也适合于不同金属或异类材料的焊接加工。