金屬工藝學(xué)(第五版上冊)課后答案

1、1、說明S 、0.2 、b、1 、k、45-50HRC、300HBS的名稱含義答案：見教材。45-50HRC表示洛氏硬度為45-50；300HBS表示布氏硬度為300.2、解釋應(yīng)力與應(yīng)變的概念答：應(yīng)力：物體由于外因(受力、濕度變化等)而變形時(shí)，在物體內(nèi)各部分之間產(chǎn)生相互作用的內(nèi)力，以抵抗這種外因的作用，并力圖使物體從變形后的位置回復(fù)到變形前的位置。在所考察的截面某一點(diǎn)單位面積上的內(nèi)力稱為應(yīng)力。應(yīng)變：物體受力產(chǎn)生變形時(shí)，體內(nèi)各點(diǎn)處變形程度一般并不相同。用以描述一點(diǎn)處變形的程度的力學(xué)量是該點(diǎn)的應(yīng)變。為此可在該點(diǎn)處到一單元體，比較變形前后單元體大小和形狀的變化。1、說明晶粒粗細(xì)對(duì)力學(xué)性能的影響。一般

2、情況下，晶粒越細(xì)小，金屬材料的強(qiáng)度和硬度越高，塑性和韌性越好。因?yàn)榫ЯＴ叫。Ы缭蕉?。晶界處的晶體排列是非常不規(guī)則的，晶面犬牙交錯(cuò)，互相咬合，因而加強(qiáng)了金屬間的結(jié)合力。工業(yè)中常用細(xì)化晶粒的方法來提高金屬材料的機(jī)械性能，稱為細(xì)晶強(qiáng)化。晶粒的大小與過冷度和變質(zhì)處理密切相關(guān)：過冷度：過冷度越大，產(chǎn)生的晶核越多，導(dǎo)致晶粒越細(xì)小。通常采用改變澆注溫度和冷卻條件的辦法來細(xì)化晶粒。變質(zhì)處理：也叫孕育處理。金屬液中晶核多，則晶粒細(xì)小。通常采用澆注前添加變質(zhì)劑的辦法來促進(jìn)晶核產(chǎn)生，以擬制晶粒長大。2、你如何理解相與組織，指出Fe -C狀態(tài)圖中的相與組織。 相與組織相是指材料中結(jié)構(gòu)相同、化學(xué)成分及性能同一的組成部

3、分，相與相之間有界面分開?！跋唷笔呛辖鹬芯哂型辉泳奂癄顟B(tài)，既可能是一單相固溶體也可能是一化合物；組織一般系指用肉眼或在顯微鏡下所觀察到的材料內(nèi)部所具有的某種形態(tài)特征或形貌圖像，實(shí)質(zhì)上它是一種或多種相按一定方式相互結(jié)合所構(gòu)成的整體的總稱。因此，相與組織的區(qū)別就是結(jié)構(gòu)與組織的區(qū)別，結(jié)構(gòu)描述的是原子尺度，而組織則指的是顯微尺度。合金的組織是由相組成的，可由單相固溶體或化合物組成，也可由一個(gè)固溶體和一個(gè)化合物或兩個(gè)固溶體和兩個(gè)化合物等組成。正是由于這些相的形態(tài)、尺寸、相對(duì)數(shù)量和分布的不同，才形成各式各樣的組織，即組織可由單相組成，也可由多相組成。相組成物與組織組成物是人們把在合金相圖分析中出現(xiàn)的“

4、相”稱為相組成物，出現(xiàn)的“顯微組織”稱為組織組成物。組織是材料性能的決定性因素。在相同條件下，不同的組織對(duì)應(yīng)著不同的性能。Fe -C狀態(tài)圖中的相與組織1). 鐵碳合金基本相鐵素體 奧氏體 滲碳體2). 鐵碳合金基本組織三種單相組織；三種雙相組織 鐵碳合金基本組織組 織定義符號(hào)C溶解度 /%結(jié) 構(gòu)性能特點(diǎn)單項(xiàng)鐵素體F00.02體心立方軟、韌奧氏體A02.11面心立方塑性好滲碳體Fe3C=6.69斜方硬、脆雙項(xiàng)珠光體P=0.77體心立方+斜方綜合性能好高溫萊氏體Ld=4.3面心立方+斜方硬、脆低溫萊氏體Ld=4.3體心立方+斜方硬、脆3、說明F、A、 Fe 3C、P的名稱、含碳量、晶體類型及力學(xué)性

5、能特征。 F：鐵素體，含碳量0.006%0.0218% 體心立方晶格 力學(xué)性能特征見教材p16倒一段。 A：奧氏體，含碳量，端部發(fā)藍(lán)處理（防銹）汽車鋼板彈簧：油淬+中溫回火其余見教材P35表1-8發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸：曲軸的熱處理關(guān)鍵技術(shù)是表面強(qiáng)化處理。球墨鑄鐵曲軸一般均采用正火處理，為表面處理做好組織準(zhǔn)備，表面強(qiáng)化處理一般采用感應(yīng)淬火或氮化工藝+回火。鍛鋼曲軸則采用軸頸與圓角淬火工藝+回火。1、金屬液態(tài)成形有何最突出的優(yōu)點(diǎn)？通常有哪些液態(tài)成形方法？金屬液態(tài)成形具有如下最突出的優(yōu)點(diǎn)：（1）可制造出內(nèi)腔、外形很復(fù)雜的毛坯。如各種箱體、機(jī)床床身、汽缸體、缸蓋等。（2）工藝靈活性大，適應(yīng)性廣。液態(tài)成型件的大小

6、幾乎不限，其重量可由幾克到幾百噸，其壁厚可由0.5mm到1m左右。工業(yè)上凡能溶化成液態(tài)的金屬材料均可用于液態(tài)成型。對(duì)于塑性很差的鑄鐵，液態(tài)成型是生產(chǎn)其毛坯或零件的唯一的方法。（3）液態(tài)成型件成本較低。液態(tài)成型可直接利用廢機(jī)件和切屑，設(shè)備費(fèi)用較低。同時(shí)，液態(tài)成型件加工余量小，節(jié)約金屬。通常的液態(tài)成形方法：通常分為兩大類：砂型鑄造成形工藝和特種鑄造成形工藝（如：金屬型鑄造、熔模鑄造、壓力鑄造、低壓鑄造、實(shí)型鑄造、離心鑄造等）2、金屬鑄造工藝性能主要以何種物理特性來表征？其影響因素如何？請分別予以分析？ 金屬鑄造工藝性能主要以液態(tài)金屬的充型能力來表征。影響液態(tài)金屬充型能力的因素有：合金的流動(dòng)性，鑄型

7、性質(zhì)，澆注條件，鑄件結(jié)構(gòu)等。 合金的流動(dòng)性是指金屬液的流動(dòng)能力。流動(dòng)性越好的金屬液，充型能力越強(qiáng)。 鑄型性質(zhì)的影響： （1）鑄型材料 鑄型的蓄熱系數(shù)大，充型能力越差。（2）鑄型溫度 鑄型溫度越高，充型能力越強(qiáng)。（3）鑄型中的氣體 澆注條件的影響 （1）澆注溫度：一般T澆越高，液態(tài)金屬的充型能力越強(qiáng)。（2）充型壓力：壓力越大，充型能力越強(qiáng)。（3）澆注系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 結(jié)構(gòu)復(fù)雜，流動(dòng)阻力大，充型能力差。鑄件結(jié)構(gòu)的影響：（1）鑄件壁厚 厚度大，熱量散失慢，充型能力就好。（2）鑄件復(fù)雜程度 結(jié)構(gòu)復(fù)雜，流動(dòng)阻力大，充型困難。 3、鑄造凝固方式，根據(jù)合金凝固特性分成哪幾類？它們對(duì)鑄件質(zhì)量將分別產(chǎn)生什么影響？鑄造凝

8、固方式，根據(jù)合金凝固特性分成逐層凝固、糊狀凝固、中間凝固。合金的結(jié)晶溫度范圍愈小，凝固區(qū)域愈窄，愈傾向于逐層凝固；凝固區(qū)域愈寬，愈傾向于糊狀凝固；對(duì)于一定成分的合金，結(jié)晶溫度范圍已定，凝固方式取決于鑄件截面的溫度梯度，溫度梯度越大，對(duì)應(yīng)的凝固區(qū)域越窄，越趨向于逐層凝固。對(duì)鑄件質(zhì)量影響較大的主要是液相和固相并存的凝固區(qū)域的寬窄，鑄件的凝固與鑄造缺陷的關(guān)系：一般說來，逐層凝固有利于合金的充型及補(bǔ)縮，便于防止縮孔和縮松；糊狀凝固時(shí)，難以獲得組織致密的鑄件，如果凝固和收縮得不到合理的控制，鑄件內(nèi)部就會(huì)出現(xiàn)縮孔、縮松、鑄造應(yīng)力、變形、裂紋等缺陷。4、金屬液態(tài)成形中，其收縮過程分為哪幾個(gè)相互聯(lián)系的階段，對(duì)

9、鑄件質(zhì)量將產(chǎn)生什么影響？如何防止縮孔和縮松的產(chǎn)生？ 金屬從液態(tài)冷卻到室溫，要經(jīng)歷三個(gè)相互聯(lián)系的收縮階段： 液態(tài)收縮從澆注溫度冷卻至凝固開始溫度之間的收縮。 凝固收縮從凝固開始溫度冷卻到凝固結(jié)束溫度之間的收縮。固態(tài)收縮從凝固完畢時(shí)的溫度冷卻到室溫之間的收縮。收縮導(dǎo)致的鑄件缺陷：(1)縮孔和縮松 縮松的形成是由于鑄件最后凝固區(qū)域的收縮未能得到補(bǔ)足；或者因合金呈糊狀凝固，被樹枝狀晶體分隔開的液體小區(qū)得不到補(bǔ)縮所致?？s松分為宏觀縮松和顯微縮松兩種?！竞暧^縮松是用肉眼或放大鏡可以看見的小孔 洞，多分布在鑄件中心軸線處或縮孔下方。顯微縮松是分布在晶粒之間的微小 孔洞，要用顯微鏡才能看見。這種縮松分布更為廣

10、泛，有時(shí)遍及整個(gè)截面。顯微縮松 難以完全避免，對(duì)于一般鑄件多不作為缺陷對(duì)待；但對(duì)氣密性、力學(xué)性能、物理性能 或化學(xué)性能要求很高的鑄件，則必須設(shè)法減少?！坎煌蔫T造合金形成縮孔和縮松的傾向不同。逐層凝固合金(純金屬、共晶合金或窄結(jié)晶溫度范圍合金)的縮孔傾向大，縮松傾向??；糊狀凝固的合金縮孔傾向雖小，但極易產(chǎn)生縮松。由于采用一些工藝措施可以控制鑄件的凝固方式，因此，縮孔和縮松可在一定范圍內(nèi)互相轉(zhuǎn)化?？s孔和縮松的防止：實(shí)現(xiàn)“順序凝固”使鑄件從遠(yuǎn)離冒口的部分到冒口之間建立一個(gè)遞增的溫度梯度，凝固從遠(yuǎn)離冒口的部分開始，逐漸向冒口方向順序進(jìn)行，最后是冒口本身凝固。這樣就能實(shí)現(xiàn)良好的補(bǔ)縮，使縮孔移至冒口，從

11、而獲得致密的鑄件。(2)鑄造應(yīng)力、變形和裂紋（見下一題）5、何謂鑄件熱應(yīng)力和機(jī)械應(yīng)力？它們對(duì)鑄件質(zhì)量將產(chǎn)生什么影響？如何防止鑄件變形？鑄件的固態(tài)收縮受到阻礙而引起的應(yīng)力，稱為鑄造應(yīng)力。熱應(yīng)力：由于鑄件各部分冷卻速度不同，以致在同一時(shí)期內(nèi)收縮不一致，而且 各部分之間 存在約束作用，從而產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力，稱為熱應(yīng)力。鑄件冷卻至室溫后，這種熱 應(yīng)力依然存在 ，故又稱為殘余應(yīng)力。機(jī)械應(yīng)力：是由于鑄件的收縮受到機(jī)械阻礙而產(chǎn)生的，是暫時(shí)性的，只要機(jī)械阻礙一消除，應(yīng)力也隨之消失。鑄造應(yīng)力的存在會(huì)帶來一系列不良影響，諸如使鑄件產(chǎn)生變形、裂紋 ，降低承載能力，影響加工精度等。防止鑄件變形的途徑工藝方面a.使鑄件按“

12、同時(shí)凝固”原則進(jìn)行凝固。為此，應(yīng)將內(nèi)澆道開設(shè)在薄壁處，在厚壁部位安放冷鐵，使鑄件各部分溫差很小，同時(shí)進(jìn)行凝固，由此熱應(yīng)力 可減小到最低限度。應(yīng)該注意的是，此時(shí)鑄件中心區(qū)域往往出現(xiàn)縮松，組織不夠致密。b.提高鑄型和型芯的退讓性，及早落砂、打箱以消除機(jī)械阻礙，將鑄件放入保溫坑中緩冷，都可減小鑄造應(yīng)力。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面應(yīng)盡量做到結(jié)構(gòu)簡單，壁厚均勻，薄、厚壁之間逐漸過渡，以減小各部分的溫差，并使各部分能比較自由地進(jìn)行收縮。 鑄件產(chǎn)生熱應(yīng)力后，可用自然時(shí)效、人工時(shí)效等方法消除。1、灰口鑄鐵和白口鑄鐵在組織和性能上有何區(qū)別？（1）組織區(qū)別：白口鑄鐵中的碳全部以滲透碳體（Fe3c）形式存在，斷口呈亮白色?；铱阼T

13、鐵碳大部或全部以自由狀態(tài)片狀石墨存在，斷口呈灰色。（2）性能區(qū)別：白口鑄鐵由于有大量硬而脆的Fe3c，故其硬度高、脆性大、韌性差，很難加工。灰口鑄鐵因石墨存在，具有良好鑄造性能、切削加工性好，減震性、減磨性好?；诣T鐵最適宜制造什么類型和用途的零件毛坯？根據(jù)牌號(hào)的不同可分別制造：（1）低負(fù)荷和不重要的零件，如防護(hù)罩、小手柄、蓋板和重錘等；（2）承受中等負(fù)荷的零件，如機(jī)座、支架、箱體、帶輪、軸承座、法蘭、泵體、閥體、管路、飛輪和電動(dòng)機(jī)座等；（3）承受較大負(fù)荷的重要零件，如機(jī)座、床身、齒輪、汽缸、飛輪、齒輪箱、中等壓力閥體、汽缸體和汽缸套等；（4）承受高負(fù)荷、要求耐磨和高氣密性的重要零件，如重型機(jī)床

14、床身、壓力機(jī)床身、高壓液壓件、活塞環(huán)、齒輪和凸輪等。2、孕育鑄鐵將如何生產(chǎn)？孕育鑄鐵有何組織和性能特點(diǎn)？ 孕育鑄鐵生產(chǎn)：在澆注前向鐵液中加入少量孕育劑（如硅鐵和硅鈣合金），形成大量的、高度彌散的難熔質(zhì)點(diǎn)，成為石墨的結(jié)晶核心，促進(jìn)石墨的形核，得到細(xì)珠光體基體和細(xì)小均勻分布的片狀石墨。這種方法稱為孕育處理，孕育處理后得到的鑄鐵叫做孕育鑄鐵。 孕育鑄鐵組織和性能特點(diǎn)：組織是細(xì)珠光體基體和細(xì)小均勻分布的片狀石墨；性能特點(diǎn)：強(qiáng)度和韌性都優(yōu)于普通灰鑄鐵，而且孕育處理使得不同壁厚鑄件的組織比較均勻，性能基本一致。故孕育鑄鐵常用來制造力學(xué)性能要求較高而截面尺寸變化較大的大型鑄件。3、鑄鐵石墨化的意義是什么？影

15、響鑄鐵石墨化的因素有哪些？（1）鑄鐵石墨化的意義：石墨化可將高硬度、性脆的白口鑄鐵轉(zhuǎn)化為具有較高強(qiáng)度及其他性能的灰鑄鐵、球鐵、可鍛鑄鐵、蠕墨鑄鐵。（2）影響鑄鐵石墨化的因素： 鑄鐵的組織取決于石墨化進(jìn)行的程度，為了獲得所需要的組織，關(guān)鍵在于控制石墨化進(jìn)行的程度。實(shí)踐證明，鑄鐵化學(xué)成分、鑄鐵結(jié)晶的冷卻速度及鐵水的過熱和靜置等諸多因素都影響石墨化和鑄鐵的顯微組織。4、（1）球墨鑄鐵是如何獲得的？通過在澆注之前，往鐵液中加入少量球化劑（通常為鎂、稀土鎂合金或含鈰的稀土合金）和孕育劑（通常為硅鐵），使鐵水凝固后形成球狀石墨而獲得的。（2）球墨鑄鐵有何組織和性能特點(diǎn)？組織：珠光體+球狀石墨或鐵素體+球狀

16、石墨；即P + F少+G球 或F + P少+G球性能：具有優(yōu)良機(jī)械性能，球鐵的強(qiáng)度和韌性比其他鑄鐵高。（3）說明球墨鑄鐵在汽車制造中的應(yīng)用東風(fēng)汽車公司采用鑄態(tài)珠光體球鐵制造曲軸，東風(fēng)汽車公司與南京汽車廠分別用鑄態(tài)鐵素體球鐵大量制造汽車底盤零件。5、對(duì)比分析鑄鋼和球墨鑄鐵在力學(xué)性能、鑄造性能、生產(chǎn)成本以及應(yīng)用上的區(qū)別。鑄鋼的綜合機(jī)械性能好于球鐵，尤其是抗拉強(qiáng)度和抗沖擊性能。但球墨鑄鐵具有更高的屈服強(qiáng)度和較好的疲勞強(qiáng)度，其屈服強(qiáng)度最低為40k，而鑄鋼的屈服強(qiáng)度只有36k。球墨鑄鐵的耐腐蝕性和抗氧化性都超過鑄鋼。由于球墨鑄鐵的球狀石墨微觀結(jié)構(gòu)，在減弱振動(dòng)能力方面，球墨鑄鐵優(yōu)于鑄鋼；球墨鑄鐵鑄造性能好

17、于鑄鋼；球墨鑄鐵比鑄鋼生產(chǎn)成本低。球墨鑄鐵以其優(yōu)良的性能，在使用中有時(shí)可以代替昂貴的鑄鋼，在機(jī)械制造工業(yè)中得到廣泛應(yīng)用，甚至能代替鍛鋼做成曲軸,齒輪等重要零件，抗蝕性能也優(yōu)于普通鑄鋼，通常做閥門、減壓閥。但在重型機(jī)械中用于制造承受大負(fù)荷的零件，如軋鋼機(jī)機(jī)架、水壓機(jī)底座等；在鐵路車輛上用于制造受力大又承受沖擊的零件如搖枕、側(cè)架、車輪和車鉤等，建議使用鑄鋼。6、簡述鑄造非鐵合金的種類、性能和應(yīng)用上的區(qū)別。（1）鑄造銅合金用于生產(chǎn)鑄件的銅合金。例如鑄造鈹青銅和鑄造錫青銅，這類合金塑性極差，不能進(jìn)行壓力加工，有較高的力學(xué)性能和耐蝕性,耐磨性較好，可切削性能良好。鑄造鈹青銅主要用作防爆工具、模具、海底電

18、纜中繼器的結(jié)構(gòu)件、焊接電極等。鑄造錫青銅，鑄造鋁青銅，鑄造黃銅主要用作軸瓦、軸套、襯套、軸承、齒輪、管件等。 （2）鑄造鋁合金據(jù)主要合金元素差異有四類鑄造鋁合金。鋁硅系合金，也叫“硅鋁明”或“矽鋁明”。有良好鑄造性能和耐磨性能，熱脹系數(shù)小，在鑄造鋁合金中品種最多，用量最大的合金，含硅量在1025。有時(shí)添加0.20.6鎂的硅鋁合金，廣泛用于結(jié)構(gòu)件，如殼體、缸體、箱體和框架等。有時(shí)添加適量的銅和鎂，能提高合金的力學(xué)性能和耐熱性。此類合金廣泛用于制造活塞等部件。鋁銅合金，含銅4.55.3合金強(qiáng)化效果最佳，適當(dāng)加入錳和鈦能顯著提高室溫、高溫強(qiáng)度和鑄造性能。主要用于制作承受大的動(dòng)、靜載荷和形狀不復(fù)雜的砂

19、型鑄件。鋁鎂合金，密度最小(2.55g/cm3)，強(qiáng)度最高(355MPa左右)的鑄造鋁合金，含鎂12，強(qiáng)化效果最佳。合金在大氣和海水中的抗腐蝕性能好，室溫下有良好的綜合力學(xué)性能和可切削性，可用于作雷達(dá)底座、飛機(jī)的發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)匣、螺旋槳、起落架等零件，也可作裝飾材料。鋁鋅系合金，為改善性能常加入硅、鎂元素，常稱為“鋅硅鋁明”。在鑄造條件下，該合金有淬火作用，即“自行淬火”。不經(jīng)熱處理就可使用，以變質(zhì)熱處理后，鑄件有較高的強(qiáng)度。經(jīng)穩(wěn)定化處理后，尺寸穩(wěn)定，常用于制作模型、型板及設(shè)備支架等。7、舉例列表說明各種鑄造合金牌號(hào)、組織 、主要力學(xué)性能及其應(yīng)用。從教材或課件上的找?guī)追N鑄造合金（灰鑄鐵、球鐵、可鍛鑄

20、鐵、蠕墨鑄鐵、鑄鋼、鑄造銅合金、鑄造鋁合金）列表。1砂型鑄造的關(guān)鍵技術(shù)包含哪些內(nèi)容？ 合金的熔煉、造型（制芯）方法的選擇、型（芯）砂的制備、分型面的選擇、工藝參數(shù)的確定、澆注位置的確定、澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)、鑄造工藝圖的繪制等。2. 舉例說明鑄件澆注位置和分型面的選擇原則及應(yīng)用。 澆注位置的選擇： 定義-澆注位置是指澆注時(shí)鑄件在鑄型中所處的空間位置。一般原則：（1）. 質(zhì)量要求高的重要加工面、受力面應(yīng)該朝下（2）. 厚大部分放在上面或側(cè)面（3）. 大而薄的平面朝下，或側(cè)立、傾斜（4）. 應(yīng)充分考慮型芯的定位、穩(wěn)固和檢驗(yàn)方便應(yīng)用舉例參見教材或課件 分型面的選擇原則 定義-分型面是指鑄型之間的結(jié)合面； 一

21、般原則：（1）便于起模（2）減少分型面和活塊的數(shù)量（3）重要加工面應(yīng)位于同一砂型中（4）盡量采用平直的分型面（5）減少砂芯數(shù)量，同時(shí)注意下芯、合型及檢驗(yàn)的方便應(yīng)用舉例參見教材或課件3. 用示意圖說明鑄造型芯和芯頭的作用。 為使型芯準(zhǔn)確牢固地安放在砂型中，并順利排除型芯內(nèi)的氣體，型芯通常都帶有芯頭部分，下芯時(shí)芯頭放入砂型上形狀相應(yīng)的芯座中。根據(jù)型芯所處的位置不同，芯頭分為垂直芯頭和水平芯頭兩大類(分別見圖1-1、圖1-2)。垂直型芯一般都有上、下芯頭(見圖1-1(a)。為了型芯安放和固定的方便，下芯頭要比上芯頭高一些，斜度要小些，并且要在芯頭和芯座之間留一定間隙。截面較大、高度不大的型芯可只有下

22、芯頭或全無芯頭(見圖1-1(b)，(c)。水平型芯一般也有兩個(gè)芯頭。當(dāng)型芯只有一個(gè)水平芯頭，或雖有兩個(gè)芯頭仍然定位不穩(wěn)而易發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)或傾斜時(shí)，還可采用聯(lián)合芯頭、加長或加大芯頭、安放型芯撐支撐型芯等措施(見圖1-2)。 上述各工藝參數(shù)(芯頭高度、斜度，芯頭間距等)的確定均可參考有關(guān)手冊。 圖1-1 垂直芯頭的形式 圖1-2 水平芯頭的形式(a)一般形式；(b)只有下芯頭；(c)無芯頭 (a)一般形式；(b)聯(lián)合芯頭；(c)加長芯頭；(d)芯頭加型芯撐4. 說明澆注系統(tǒng)的組元及其應(yīng)用？ 澆注系統(tǒng)的作用是：控制金屬液充填鑄型的速度及充滿鑄型所需的時(shí)間;使金屬液平穩(wěn)地進(jìn)入鑄型,避免紊流和對(duì)鑄型的沖刷;阻

23、止熔渣和其他夾雜物進(jìn)入型腔;澆注時(shí)不卷入氣體，并盡可能使鑄件冷卻時(shí)符合順序凝固的原則。澆注系統(tǒng)包括：澆口杯：承接澆包倒進(jìn)來的金屬液，也稱外澆口；直澆口：聯(lián)接外澆口和橫澆口，將金屬液由鑄型外面引入鑄型內(nèi)部；橫澆口：聯(lián)接直澆口，分配由直澆口來的金屬液流；內(nèi)澆口：聯(lián)接橫澆口，向鑄型型腔灌輸金屬液。5. 列表統(tǒng)計(jì)說明金屬型鑄造、熔模精密鑄造、壓力鑄造和實(shí)型鑄造的特點(diǎn)和應(yīng)用。 從教材或課件上找出后列表 6. 試確定下列零件在大批生產(chǎn)條件下，最宜采用哪種成形方法：?汽輪機(jī)葉片：精密鑄造或模鍛鋁活塞：金屬型鑄造 柴油機(jī)缸套：砂型鑄造?摩托車汽缸體：壓力鑄造 ? 車床床身：砂型鑄造1、說明金屬塑性成形的條件和

24、方法。 條件：一是成形的金屬必須具備可塑性；二是必須有外力的作用。金屬塑性成形的方法：(1)軋制 將金屬材料通過軋機(jī)上兩上相對(duì)回轉(zhuǎn)軋輥之間的空隙,進(jìn)行壓延變形成為型材的加工方法；(2)擠壓 將金屬置于一封閉的擠壓模內(nèi)，用強(qiáng)大的擠壓力將金屬從?？字袛D出成形的方法；(3)拉拔 將金屬坯料拉過拉拔模?？?，,而使金屬拔長,其斷面與?？紫嗤募庸し椒ǎ?4)自由鍛造 將加熱后的金屬坯料置于上下砧鐵之間受沖擊力或壓力而變形的加工方法； (5)模型鍛造(模鍛) 將加熱后的金屬坯料置于具有一定形狀的鍛造模具模膛內(nèi)，金屬毛坯受沖擊力或壓力的作用而變形的加工方法； (6)板料沖壓 金屬板料在沖壓模之間受壓產(chǎn)生分離

25、或變形而形成產(chǎn)品的加工方法；2、何謂金屬冷變形和熱變形？ 變形溫度低于回復(fù)溫度時(shí)，金屬在變形過程中只有加工硬化而無回復(fù)與再結(jié)晶現(xiàn)象，變形后的金屬只具有加工硬化組織，這種變形稱為冷變形。變形溫度在再結(jié)晶溫度以上時(shí)，變形產(chǎn)生的加工硬化被隨即發(fā)生的再結(jié)晶所抵消，變形后金屬具有再結(jié)晶的等軸晶粒組織，而無任何加工硬化痕跡，這種變形稱為熱變形。3、同種金屬材料分別經(jīng)過冷、熱變形，其組織和性能有何差異？何謂金屬再結(jié)晶？ （1）冷變形：1）組織變化的特征：晶粒沿變形最大方向伸長；晶粒扭曲，產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力，變形織構(gòu)；晶粒間產(chǎn)生碎晶。2）性能變化的特征：隨著變形程度的增加，會(huì)其強(qiáng)度和硬度不斷提高，塑性和韌性不斷下降的

26、現(xiàn)象（加工硬化）。（2）熱變形：1）組織變化的特征： 細(xì)化晶粒； 壓合了鑄造缺陷； 組織致密。2）性能變化的特征：無加工硬化現(xiàn)象；出現(xiàn)鍛造流線，金屬性能各向異性。金屬再結(jié)晶：當(dāng)溫度升高到該金屬熔點(diǎn)溫度的0.4倍時(shí)，金屬原子獲得更多的熱能，則開始以某些碎晶或雜質(zhì)為核心結(jié)晶成新的晶粒，從而消除了全部加工硬化現(xiàn)象。這個(gè)過程稱為再結(jié)晶。4、說明金屬鍛造性（可鍛性）的意義，有哪些影響因素？ 金屬塑性變形的能力又稱為金屬的鍛造性，它指金屬材料在塑性成形加工時(shí)獲得毛坯或零件的難易程度。鍛造性用金屬的塑性指標(biāo) (延伸系數(shù)和斷面減縮率 )和變形抗力來綜合衡量。影響金屬塑性的因素:(1)金屬本身的性質(zhì) 化學(xué)成分：

27、碳含量越低，材料的鍛造性越好；組織狀態(tài)：純金屬和固溶體具有良好的鍛造性。(2)變形的加工條件1)變形溫度，塑性；2)變形速度的影響；見課件；3)應(yīng)力狀態(tài)的影響，壓狀態(tài)為三向壓應(yīng)力時(shí)塑性最好。5、什么是鍛造流線？在設(shè)計(jì)和制造零件時(shí)應(yīng)如何分布鍛造流線？ 塑性變形時(shí)，金屬的晶粒沿變形方向被拉長或壓扁，變形后晶間雜質(zhì)也沿變形方向排列，這種按照一定方向分布的晶界雜質(zhì)稱為鍛造流線，鍛造流線使金屬的力學(xué)性能表現(xiàn)為各向異性，即不同方向上的力學(xué)性能有所不同（各向異性），表現(xiàn)為沿著纖維方向的力學(xué)性能比垂直于纖維方向的好。在機(jī)械零件中應(yīng)注意： （1）流線與工件最大拉應(yīng)力方向一致 （2）流線與外在切應(yīng)力或沖擊力方向垂

28、直 （3）沿工件外輪廓連續(xù)分布6、金屬鍛造時(shí)，為什么要加熱？鋼的鍛造溫度大致限制在什么范圍內(nèi)？ 加熱是為了提高金屬的塑性，降低其變形抗力，有效改善金屬的可鍛性。金屬鍛造溫度大致限制在始鍛溫度（允許的最高溫度稱為始鍛溫度）終鍛溫度（停止鍛造的溫度）之間。比如：碳鋼：1200800()1、板料沖壓有何生產(chǎn)特點(diǎn)？對(duì)原材料供應(yīng)有什么要求？ 板料沖壓是利用沖模使板料變形或分離，從而獲得具有一定形狀尺寸的零件的壓力加工方法。加工材料均為板料，一般板料沖壓是在再結(jié)晶溫度以下進(jìn)行，所以又叫冷沖壓。冷沖板料通常厚度不大于4mm。當(dāng)板料厚度超過810mm時(shí)，則需采用熱沖壓。沖壓加工的生產(chǎn)特點(diǎn)： 1）可生產(chǎn)形狀復(fù)雜

29、的零件；具有足夠的精度和較低的表面粗糙度；互換性好，強(qiáng)度高，剛度好。 2）材料的利用率高，一般可達(dá) 70-80。 3）適應(yīng)性強(qiáng)，金屬、非金屬材料均可用沖壓方法加工。沖壓零件可大可小，小的如儀表零件，大的如汽車縱梁和表面覆蓋件等。 4）生產(chǎn)率高，每分鐘可沖壓小件數(shù)千件，易于實(shí)現(xiàn)機(jī)械化和自動(dòng)化。對(duì)原材料供應(yīng)有什么要求：塑性好的板料沖壓最常用的材料是金屬板料，有時(shí)也用非金屬板料，金屬板料分黑色金屬和有色金屬兩種。黑色金屬：普通碳素結(jié)構(gòu)鋼、優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼、合金結(jié)構(gòu)鋼、碳素工具鋼、不銹鋼、電工硅鋼片等；有色金屬：純銅、黃銅、青銅、鋁等。2、沖壓基本工序分為哪兩類？何謂沖裁？ 板料沖壓的基本工序可分為分離

30、工序和變形工序兩大類。 沖裁：使坯料沿封閉輪廓分離的工序。3、如何決定板料沖孔和落料的凸、凹模尺寸及合理間隙值？ 1）凸、凹模尺寸落料：以凹模為設(shè)計(jì)基準(zhǔn)，D凹 = d落；D凸= D凹 Z沖孔：以凸模（沖頭）為設(shè)計(jì)基準(zhǔn)，D凸 = d孔；D凹 = D凸 + Z2）合理的凸凹模間隙：Z（雙邊間隙）= （5%10%）t（壁厚）4、說明落料前合理排樣的經(jīng)濟(jì)意義和排樣方法。 排樣設(shè)計(jì)原則（合理排樣的經(jīng)濟(jì)意義）：(1)提高材料利用率(2)改善操作性(3)使模具結(jié)構(gòu)簡單合理，使用壽命高。(4)保證沖裁件質(zhì)量。排樣方式：根據(jù)沖裁件在板料上的布置方式，排樣形式有直排、單行排、多行排、斜排、對(duì)頭直排和對(duì)排斜排等多種

31、排列方式。（可給出一個(gè)實(shí)際零件繪制排樣圖）。1. 焊接電弧是怎樣的一種物理現(xiàn)象？電弧各區(qū)的溫度有多高？溫度高對(duì)焊接質(zhì)量會(huì)帶來什么后果? 焊接電弧是一種氣體放電的物理現(xiàn)象。電弧的組成：由陽極區(qū)、陰極區(qū)和弧柱組成。陽極區(qū)：用鋼焊條焊接時(shí)，該區(qū)平均溫度為2600K；陰極區(qū)：用鋼焊條焊接時(shí)，該區(qū)平均溫度為2400K?；≈河捎陔娀〉臒峤粨Q在弧柱區(qū)最為激烈，而弧柱溫度高，約為60008000K。熔池溫度，直接影響焊接質(zhì)量，熔池溫度高、熔池較大、鐵水流動(dòng)性好，易于熔合，但過高時(shí)，鐵水易下淌，單面焊雙面成形的背面易燒穿，形成焊瘤，成形也難控制，且接頭塑性下降，彎曲易開裂。熔池溫度高，易使金屬元素產(chǎn)生強(qiáng)烈的熔

32、損和蒸發(fā)。熔池溫度低時(shí)，熔池較小，鐵水較暗，流動(dòng)性差，易產(chǎn)生未焊透，未熔合，夾渣等缺陷。2. 何謂焊接熱影響區(qū)？各區(qū)段對(duì)焊接接頭性能有何影響？ 焊接熱影響區(qū)是指在焊接過程中，母材因受熱影響(但未熔化)而發(fā)生組織和力學(xué)性能變化的區(qū)域。焊接熱影響區(qū)包括過熱區(qū)、正火區(qū)和部分相變區(qū)。焊接熱影響區(qū)的組織和性能，基本上反映了焊接接頭的性能和質(zhì)量。 1)過熱區(qū)：在焊接熱影響區(qū)中，具有過熱組織或晶粒顯著粗化的區(qū)域稱為過熱區(qū)。該區(qū)被加熱的最高溫度范圍為固相線至1100，寬度約13mm。由于晶粒粗大，使材料的塑性和韌性降低，且常在過熱處產(chǎn)生裂紋。 2)正火區(qū)：該區(qū)被加熱的最高溫度范圍為1 100至Ac3之間，寬度

33、約為1.24.0mm。由于金屬發(fā)生了重結(jié)晶，隨后在空氣中冷卻。因此可以得到均勻細(xì)小的正火組織，力學(xué)性能良好。 3)部分相變區(qū)：該區(qū)被加熱的最高溫度范圍為Ac1Ac3之間，只有部分組織發(fā)生相變。由于部分金屬發(fā)生了重結(jié)晶，冷卻后可獲得細(xì)化的鐵素體和珠光體，而未重結(jié)晶的部分則得到粗大的鐵素體，由于晶粒大小不一，故力學(xué)性能較差。一般情況，焊接時(shí)焊件被加熱到Ac1以下的部分，鋼的組織不發(fā)生變化。對(duì)于經(jīng)過冷塑性變形的鋼材，則在450Ac1的部分，還將產(chǎn)生再結(jié)晶，使鋼材軟化。3. 產(chǎn)生焊接應(yīng)力與變形的原因是什么？如何減小或消除焊接應(yīng)力？如何預(yù)防和消除焊接變形？ 焊件在焊接過程中受到局部加熱和冷卻是產(chǎn)生焊接應(yīng)

34、力和變形的主要原因。減小或消除焊接應(yīng)力的方法1）合理選擇焊接順序2）選擇合理的焊接規(guī)范 為盡量減少焊接受熱范圍，根據(jù)焊接結(jié)的實(shí)際情況，必要時(shí)可采用小直徑焊條和小焊接電流進(jìn)行焊接，以達(dá)到減少焊后殘余應(yīng)力的目的。3）預(yù)熱法 焊前將焊件整體或一部分加熱，緩慢、均勻地冷卻，這是在中、高碳鋼、鑄鐵等焊接時(shí)經(jīng)常采用的有效措施。4）加熱減應(yīng)法 這是近年來推行的減小應(yīng)力的方法，焊前對(duì)焊件適當(dāng)部分進(jìn)行局部加熱，使焊縫金屬在焊后可以自由收縮。這洋可使整個(gè)焊件盡可能均勻冷卻和收縮，焊后的應(yīng)力就可以大大減小。焊件上被加熱部分稱減應(yīng)區(qū)。這種方法的目的是減小焊縫與焊件上阻礙焊接自由收縮部位( 減應(yīng)區(qū)) 之間的溫度差。5）間斷焊接法為減小對(duì)焊件的加熱程 度，減少加熱范圍，可根據(jù)焊接結(jié)構(gòu)的具體情況，采用間斷焊方法。如鑄鐵的電弧冷焊，每次只焊一段很短的焊縫，讓其冷卻到不燙時(shí)再焊下一段，直到 全部焊完。這樣焊縫始終處于“冷態(tài)”中，可減小焊接應(yīng)力 。6）