金屬工藝學(xué)第五版課后習(xí)題詳解

《金屬工藝》習(xí)題答案第一篇，第一章，P11頁(yè)3、對(duì)于具有力學(xué)性能要求的零件，為什么在零件圖上通常僅標(biāo)注其硬度要求，而極少標(biāo)注其他力學(xué)性能要求？答：硬度是指除了表面抵抗局部變形、特別是塑性變形、壓痕、劃痕的能力，反應(yīng)了金屬材料綜合的性能指標(biāo)，同時(shí)，各種硬度與強(qiáng)度間有一定的換算關(guān)系，故在零件圖的技術(shù)條件下，通常只標(biāo)出硬度要求，其他力學(xué)性能要求可以按照換算關(guān)系獲得。5、下列符號(hào)所表示的力學(xué)性能指標(biāo)名稱和含義是什么？答：σb：抗拉強(qiáng)度，材料抵抗斷裂的最大應(yīng)力。σs：屈服強(qiáng)度，塑性材料抵抗塑性變形的最大應(yīng)力。σ0.2：條件屈服強(qiáng)度，脆性材料抵抗塑性變形的最大應(yīng)力σ-1：疲勞強(qiáng)度，材料抵抗疲勞斷裂的最大應(yīng)力。δ：延伸率，衡量材料的塑性指標(biāo)。αk：沖擊韌性，材料單位面積上吸收的沖擊功。HRC：洛氏硬度，HBS：壓頭為淬火鋼球的布氏硬度。HBW：壓頭為硬質(zhì)合金球的布氏硬度。第一篇，第二章，P23頁(yè)2、金屬的晶粒粗細(xì)對(duì)其力學(xué)性能有什么影響，細(xì)化晶粒的途徑是是什么？答：一般來說，同一成分的金屬，晶粒越細(xì)，其強(qiáng)度、硬度越高，而且塑性和韌性也愈好。影響晶粒粗細(xì)的因素很多，但主要取決于晶核的數(shù)目，晶核越多，晶核長(zhǎng)大的余地愈小，長(zhǎng)成的晶粒越細(xì)，主要途徑有：1、提高冷卻速度，增加晶核數(shù)目；2、添加變質(zhì)劑（孕育處理），增加外來晶核；3、熱處理或塑性加工，固態(tài)金屬晶粒細(xì)化；4、凝固時(shí)震動(dòng)液體，碎化結(jié)晶的枝狀晶。第一篇，第三章，P29頁(yè)3、碳鋼在油中淬火，后果如何？為什么合金鋼通常不在水中淬火？答：由于碳鋼的淬透性較差，因此在油中淬火時(shí)，心部冷卻速度較慢，可能得不到馬氏體組織，降低了材料的力學(xué)性能。對(duì)于合金鋼，其淬透性較好，若在水中淬火，其整個(gè)截面將全部變成馬氏體，內(nèi)應(yīng)力較大，容易產(chǎn)生變形及開裂。5、鋼銼、汽車大彈簧、車床主軸。發(fā)動(dòng)機(jī)缸蓋螺釘最終熱處理有何不同？答：鋼銼的最終熱處理為淬火+低溫回火，其組織為低溫回火馬氏體，主要提高表面的硬度及耐磨性。汽車大彈簧為淬火+中溫回火，組織為回火屈氏體，保持材料的高彈性。車床主軸為淬火+高溫回火，組織為回火索氏體，具有較高的綜合機(jī)械性能。發(fā)動(dòng)機(jī)缸蓋螺釘為滲碳+淬火+低溫回火，表層組織為回火馬氏體組織，表面具有較高的硬度和耐磨性，而心部為索氏體組織，具有較高的綜合機(jī)械性能，達(dá)到“面硬心軟”的使用目的。第一篇，第四章，P35頁(yè)1、下列牌號(hào)鋼各屬于哪類鋼？試說明牌號(hào)中數(shù)字和符號(hào)的含義，其中哪些牌號(hào)鋼的焊接性能好？1540Q195Q345CrWMn40Cr60Si2Mn答：（1）碳素結(jié)構(gòu)鋼：1540；普通碳素結(jié)構(gòu)鋼：Q195；低合金高強(qiáng)鋼：Q345；合金工具鋼：CrWMn；合金結(jié)構(gòu)鋼：40Cr60Si2Mn。（2）15，40鋼含義：含碳量分別為0.15%，0.4%的碳素結(jié)構(gòu)鋼。Q195：屈服強(qiáng)度為195MPa的普通碳素結(jié)構(gòu)鋼。Q345：屈服強(qiáng)度等級(jí)為395MPa的低合金高強(qiáng)鋼。CrWMn：含碳量大于1%，而含Cr、W、Mn合金元素均不足1.5%的合金工具鋼。40Cr：含碳量0.4%左右，而Cr合金元素含量不足1.5%的結(jié)構(gòu)鋼。60Si2Mn：含碳量0.6%左右，Si含量為2%，Mn含量小于1.5%結(jié)構(gòu)鋼。（3）含碳量越低，含合金元素量越低焊接性能越好，因此15，Q195，Q395鋼的焊接性能好。4、倉(cāng)庫(kù)中混存三種相同規(guī)格的20鋼、45鋼和T10圓鋼，請(qǐng)?zhí)岢鲆环N最為簡(jiǎn)便的區(qū)分方法答：（1）由于此三種鋼碳含量差別較大，一般情況下，碳含量越高，硬度越高，因此根據(jù)三者硬度差別可以區(qū)分，20鋼硬度最低，45鋼次之，T10鋼最高。測(cè)量硬度的方法具體有：利用儀器測(cè)量，鋼鋸鋸，更硬金屬劃擦等。一般情況下手感即可判斷出硬度。（2）利用火花檢測(cè)法，一般情況下，含碳量越高，其火花的分叉越少。（3）采用金相檢測(cè)，碳含量越低，鐵素體含量越高。5、現(xiàn)擬制造如下產(chǎn)品，請(qǐng)選出適用的鋼號(hào)答：六角螺釘：Q215,Q235。車床主軸：45，40Cr，40MnVB。鉗工的鏨子：T10，T8。液化石油氣罐：16Mn，Q295-Q420?；畎馐郑?CrSi，T8。臉盆：Q195，Q215。自行車彈簧：60Si2Mn。門窗合頁(yè)：Q215，20鋼。第二篇，第一章，P48頁(yè)3、某定型生產(chǎn)的厚鑄鐵件，投產(chǎn)以來質(zhì)量基本穩(wěn)定，但近一段時(shí)間澆不到和冷隔的缺陷突然增多，試分析其可能的原因。答：澆不到和冷隔缺陷增多是由于液態(tài)合金的充型能力降低所致，由于投產(chǎn)以來質(zhì)量基本穩(wěn)定，因此，其結(jié)構(gòu)影響因素應(yīng)予以排除。可能的原因有：1、材料化學(xué)成分發(fā)生變化，其結(jié)晶溫度范圍變寬。導(dǎo)致流動(dòng)性變差。2、澆注溫度及充型壓力變小也會(huì)造成充型能力的降低。3、鑄型材料導(dǎo)熱過快或鑄型溫度較低，使得液態(tài)合金溫度降低過快。4、鑄型排氣不暢或考慮天氣因素導(dǎo)致溫度降低過快。4、既然提高澆注溫度可改善充型能力，那么為什么又要防止?jié)沧囟冗^高？答：澆注溫度過高鑄件容易產(chǎn)生縮孔、縮松、粘砂、析出性氣孔、粗晶等缺陷，降低了出來的力學(xué)性能，因此，在保證充型能力的前提下，澆注溫度不宜過高。第二篇，第二章，P61頁(yè)2、影響鑄鐵石墨化的主要因素是什么？為什么鑄鐵的牌號(hào)不用化學(xué)成分來表示？答：影響石墨化的因素有：1、化學(xué)成分，其中碳與硅是強(qiáng)石墨化因素，此外，對(duì)于強(qiáng)碳化物形成元素，一般阻礙石墨化，而弱碳化物形成元素對(duì)石墨化進(jìn)程無明顯影響。2、冷卻速度，冷卻速度越快，阻礙石墨化進(jìn)程。由于同一成分的鑄鐵可以根據(jù)石墨化進(jìn)程不同，得到不同強(qiáng)度級(jí)別的鑄件產(chǎn)品，因此，鑄件強(qiáng)度除受化學(xué)成分影響外，還與冷卻速度有很大關(guān)系，因此鑄鐵牌號(hào)不用化學(xué)成分來表示。9、下列鑄件宜選用哪類鑄造合金？請(qǐng)闡述理由。答：車床床身：灰鑄鐵，主要是由于減震、鑄造性能優(yōu)良等。摩托車汽缸體：鋁合金或灰鑄鐵，形狀復(fù)雜，材料鑄造性能好?；疖囕啠鸿T鋼，具有較高的韌性及耐磨性能。壓氣機(jī)曲軸：球墨鑄鐵或鑄鋼，具有較高的韌性要求。汽缸套：蠕墨鑄鐵，具有優(yōu)良的熱性能。自來水管道彎頭：鋁合金或可鍛鑄鐵，耐蝕性良好，成型方便。減速器渦輪：銅合金，具有優(yōu)良的減摩性及耐蝕性能。第二篇，第三章，P73頁(yè)4、澆注位置選擇和分型面選擇哪個(gè)重要？若它們的選擇方案發(fā)生矛盾該如何統(tǒng)一？答：澆注位置是指澆注時(shí)鑄件在型內(nèi)所處的位置，鑄件的澆注位置正確與否對(duì)鑄件質(zhì)量影響較大，是制定鑄造方案時(shí)必須優(yōu)先考慮的。當(dāng)澆注位置和分型面選擇發(fā)生矛盾時(shí)，應(yīng)首先考慮澆注位置，而后，根據(jù)試樣形狀、技術(shù)要求等內(nèi)容對(duì)其分型面進(jìn)行分型面的綜合考慮評(píng)價(jià)，同時(shí)還需采用必要的措施，如施加冒口、安放冷鐵等，獲得合格的鑄件產(chǎn)品。5、圖示鑄件在單件生產(chǎn)條件下選用哪種造型方法。（a）支架-整模造型（c）繩輪-挖砂造型+四箱造型（c）繩輪-活塊造型（c）繩輪-環(huán)芯造型+分模造型環(huán)芯7、試?yán)L制圖示調(diào)整座鑄件在大批量生產(chǎn)中的鑄造工藝圖。用切削的方式加工出凹槽用鉆孔方式加工內(nèi)螺紋立鑄臥鑄成對(duì)臥鑄-最優(yōu)的大批量生產(chǎn)工藝第二篇，第四章，P81頁(yè)2、什么是鑄件的結(jié)構(gòu)斜度？它與起模斜度有何不同？圖示鑄件結(jié)構(gòu)是否合理？應(yīng)如何改正？答：結(jié)構(gòu)斜度是指鑄件垂直于分型面上的不加工表面具有的斜度，是為了更好起模而設(shè)計(jì)。結(jié)構(gòu)斜度應(yīng)標(biāo)注在零件圖中，斜度較大，是鑄件固有的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)；起模斜度標(biāo)注于模型圖中，斜度較小。鑄件零件圖中不標(biāo)出。5、為什么要有結(jié)構(gòu)圓角？圖示鑄件上哪些圓角不夠合理？應(yīng)如何改正？答：鑄件結(jié)構(gòu)有結(jié)構(gòu)圓角的原因有：①直角處易形成縮孔、縮松。②直角處易產(chǎn)生應(yīng)力集中。③合金在結(jié)晶過程中易形成柱狀晶，性能變差。④圓角美觀，避免澆注時(shí)沖毀鑄型。9、試用內(nèi)接圓方法確定下圖所示鑄件的熱節(jié)部位。在保證尺寸H的前提下，如何使鑄件的壁厚盡量均勻？證正常生產(chǎn)？答：該零件的拉伸系數(shù)m為0.2，變形程度越大，坯料被拉入凹模越困難，易產(chǎn)生廢品?？梢圆捎枚啻卫罟に嚕看卫詈筮M(jìn)行退火處理，同時(shí)施加潤(rùn)滑，安放壓邊圈。7、試述圖示沖壓件的生產(chǎn)過程。答：首先落料，而后進(jìn)行沖孔，最后進(jìn)行彎曲。第四篇，第一章，P166頁(yè)4、如圖所示的拼接大塊鋼板是否合理？為什么？為減小焊接應(yīng)力與變形，應(yīng)怎樣改變？合理的焊接次序是什么？答：不合理，因?yàn)閳D示的焊件焊縫密集交叉，焊接時(shí)形成焊接熱影響區(qū)使得材料性能變差，若多條焊縫密集交叉，則熱影響區(qū)相互交錯(cuò)，極易在交叉部位形成裂紋。焊接時(shí)，為減少焊接應(yīng)力，應(yīng)盡可能采用“T”形交叉焊縫，且焊接次序按照“先焊小，后焊大”的原則，使得各部位焊接時(shí)可以自由伸縮。5、試分析厚件多層焊時(shí)，為什么有時(shí)用小錘對(duì)紅熱狀態(tài)的焊縫進(jìn)行錘擊？答：用小錘對(duì)紅熱狀態(tài)的焊縫進(jìn)行錘擊原因有：①通過錘擊，松弛由于熱影響區(qū)收縮引起的拉應(yīng)力；②細(xì)化焊縫區(qū)的晶粒，使得焊縫區(qū)力學(xué)性能得到改善；③錘擊紅熱態(tài)焊縫時(shí)，可以焊合焊縫內(nèi)的微裂紋、孔洞等缺陷，提高焊縫的力學(xué)性能；④錘擊焊縫，清除覆蓋在焊縫上的焊渣。7、焊條藥皮起什么作用？在其它電弧焊中，用什么取代藥皮的作用？答：提高電弧燃燒的穩(wěn)定性，防止空氣對(duì)熔化金屬的有害作用，對(duì)熔池的脫氧和加入合金元素，可以保證焊縫金屬的化學(xué)成分和力學(xué)性能。其它電弧焊中，起到藥皮作用的是：埋弧焊-焊劑；氣體保護(hù)焊中-氣體（CO2、氬氣等）；等離子弧焊接-離子氣體（氬氣）第四篇，第三章，P183頁(yè)2、現(xiàn)有直徑φ500mm的鑄鐵齒輪和帶輪各1件，鑄造后出現(xiàn)圖示的斷裂現(xiàn)象，曾先后用J422焊條和鋼芯鑄鐵焊條進(jìn)行電弧焊冷焊補(bǔ)，但焊后再次斷裂，試分析其原因，請(qǐng)問采用哪