工程材料與機(jī)械制造基礎(chǔ)課后習(xí)題解答

《工程材料及機(jī)械制造基礎(chǔ)》習(xí)題答案齊樂華主編

第一章材料日勺種類與性能(P7)

1、金屬材料的使用性能包括哪些？

力學(xué)性能、物理性能、化學(xué)性能等。

2、什么是金屬的力學(xué)性能？它包括那些重要力學(xué)指標(biāo)？

金屬材料的力學(xué)性能：金屬材料在外力作用下所體現(xiàn)出來的與彈性和非彈性反

應(yīng)有關(guān)或波及力與應(yīng)變關(guān)系的性能。重要包括：彈性、塑性、強(qiáng)度、硬度、沖

擊韌性等。

3、一根直徑lOmni的鋼棒，在拉伸斷裂時(shí)直徑變?yōu)?.5mm,此鋼的抗拉強(qiáng)度

為450Mpa,問此棒能承受日勺最大載荷為多少？斷面收縮率是多少？

F=35325N0二27.75%

4、簡(jiǎn)述洛氏硬度的測(cè)試原理。

以壓頭壓入金屬材料的壓痕深度來表征材料的硬度。

5、什么是蠕變和應(yīng)力松弛？

蠕變：金屬在長(zhǎng)時(shí)間恒溫、恒應(yīng)力作用下，發(fā)生緩慢塑性變形的現(xiàn)象。

應(yīng)力松弛：承受彈性變形的零件，在工作過程中總變形量不變，但隨時(shí)間日勺延長(zhǎng)，

工作應(yīng)力逐漸衰減的現(xiàn)象。

6、金屬腐蝕口勺方式重要有哪幾種？金屬防腐的措施有哪些？

重要有化學(xué)腐蝕和電化學(xué)腐蝕。

防腐措施:

1）變化金屬日勺化學(xué)成分；2）通過覆蓋法將金屬同腐蝕介質(zhì)隔離；3）改善腐蝕

環(huán)境；4）陰極保護(hù)法。

第二章材料日勺組織構(gòu)造（P26）

1、簡(jiǎn)述金屬三種經(jīng)典構(gòu)造的特點(diǎn)。

體心立方晶格：晶格屬于立方品系，在晶胞的1中心和每個(gè)頂角各有一種原子。每

個(gè)體心立方品格的原子數(shù)為：2個(gè)。塑性很好。

面心立方晶格：晶格屬于立方晶系，在晶胞的8個(gè)頂角和6個(gè)面的中心各有一種

原子。每個(gè)面心立方晶格日勺原子數(shù)為：4個(gè)。塑性優(yōu)于體心立方晶格的金屬。

密排六方晶格：晶格屬于六方棱柱體，在六棱柱晶胞的12個(gè)項(xiàng)角上各有一種原

子，兩個(gè)端面的中心各有一種原子，晶胞內(nèi)部有三個(gè)原子。每個(gè)密排六方晶胞原

子數(shù)為：6個(gè)，較脆

2、金屬的實(shí)際晶體中存在哪些晶體缺陷？它們對(duì)性能有什么影響？

存在點(diǎn)缺陷、線缺陷和面缺陷。使金屬抵御塑性變形的能力提高，從而使金屬

強(qiáng)度、硬度提高，但防腐蝕能力下降。

3、合金元素在金屬中存在的形式有哪幾種？各具有什么特性？

存在的形式有固溶體和金屬化合物兩種。合金固溶在金屬中引起固溶強(qiáng)化，使合

金強(qiáng)度、硬度提高，塑性、韌性下降。金屬化合物提高合金的強(qiáng)度和硬度。

4、什么是固溶強(qiáng)化？導(dǎo)致固溶強(qiáng)化的原因是什么？

固溶強(qiáng)化：因溶質(zhì)原子的溶入引起合金強(qiáng)度、硬度升高口勺現(xiàn)象。

原因：固溶體中溶質(zhì)原子的溶入引起晶格畸變，使晶體處在高能狀態(tài)。

5、簡(jiǎn)述聚合物大分子鏈日勺構(gòu)造與形態(tài)。它們對(duì)高聚物日勺性能有何影響？

聚合物大分子鏈的構(gòu)造分為線性構(gòu)造和體型構(gòu)造。線性構(gòu)造具有良好日勺塑性和彈

性，加熱可軟化，冷卻后變硬，易于成形，可反復(fù)使用。體型構(gòu)造有很好的耐

熱性、尺寸穩(wěn)定和機(jī)械強(qiáng)度，但彈性、塑性低，脆性大，不能塑性加工，不能反

復(fù)使用。

6、陶瓷H勺經(jīng)典組織由哪幾種構(gòu)成？它們各具有什么作用？

由晶體相、玻璃相和氣相構(gòu)成。晶體相晶粒細(xì)小晶界面積大，材料強(qiáng)度大，空位

和間隙原子可加速燒結(jié)時(shí)日勺的擴(kuò)散，影響其物理性能；玻璃相起黏結(jié)分散的晶體

相減少燒結(jié)溫度，克制晶體長(zhǎng)大和充填空隙等作用；氣相導(dǎo)致應(yīng)力集中，減少強(qiáng)

度、減少抗電擊穿能力和透明度。

7、從構(gòu)造入手比較金屬、高聚物、陶瓷三種材料日勺優(yōu)缺陷。

8、金屬結(jié)晶的基本規(guī)律是什么？

金屬結(jié)晶由形核和長(zhǎng)大兩部分構(gòu)成，并存在過冷度。

9、假如其他條件相似，試比較在下列鑄造條件下，鑄件晶粒日勺大小。

(1)金屬型澆注與砂型澆注。金屬型澆注晶粒小。

(2)鑄成薄件與鑄成厚件。鑄成薄件晶粒小。

(3)澆注時(shí)采用振動(dòng)與不采用振動(dòng)。采用振動(dòng)晶粒小。

10、過冷度與冷卻速度有何關(guān)系？它對(duì)金屬結(jié)晶過程有何影響？對(duì)鑄件晶粒大小

有何影響？

冷卻速度越快過冷度越大，使晶核生長(zhǎng)速度不小于晶粒長(zhǎng)大速度，鑄件晶粒得到

時(shí)質(zhì)量分?jǐn)?shù)為40%的液態(tài)合金發(fā)生共晶反應(yīng)，現(xiàn)規(guī)定：

（1）做出A-B合金相圖；

（2）分析AH勺質(zhì)量分?jǐn)?shù)分布為20%、45%、80%等合金的結(jié)晶過程。

14、為何鑄造合金常選用靠近共品點(diǎn)的合金？為何要進(jìn)行壓力加工H勺合金常選用

單相固溶體成分的合金？

近共晶點(diǎn)日勺合金熔點(diǎn)低，結(jié)晶范圍小，鑄造性能好。單相固溶體成分日勺合金具有

良好歐I塑性和小的變形抗力，可鍛性好。

15、何謂a、丫、Fe3C>C、P、A、Ld、（Ld'）?它們的構(gòu)造、組織形態(tài)、力學(xué)

性能有何特點(diǎn)？

Q為鐵素體，F(xiàn)c￡為滲碳體，C為碳元素，P為珠光體，Y、A為奧氏體，Ld為

高萊氏體，（L'）為低溫萊氏體。

a為體心立方構(gòu)造，溶碳量低，強(qiáng)度、硬度低，塑性、韌性好。Y、A是碳在丫

-Fe中形成日勺間隙固溶體，為面心立方構(gòu)造，溶碳量較大，是高溫組織，硬度

較低，塑性較高，易于成形。Fe3c是鐵和碳的金屬化合物，含碳量6.69樂硬度

很高，脆性很大，塑性和韌性幾乎為零。P是鐵素體與滲碳體的機(jī)械混合物，碳

的分?jǐn)?shù)為0.77%,具有良好的力學(xué)性能。Ld是奧氏體與滲碳體的機(jī)械混合物，（L.

'）是珠光體與滲碳體的機(jī)械混合物，含碳量4.3%,力學(xué)性能與滲碳體靠近。

16、碳鋼與鑄鐵兩者口勺成分、組織和性能有何差異？并闡明原因。

碳含量不不小于2.11%是碳鋼，不小于2.11%是鑄鐵；碳鋼中的碳與鐵以金屬化

合物向形式存在，而鑄鐵中的碳以游離石墨的形式存在；碳鋼的力學(xué)性能很好,

其硬度、強(qiáng)度隨含碳量日勺增長(zhǎng)而增長(zhǎng)，塑性、韌性隨含碳量日勺增長(zhǎng)而下降，鑄鐵

的力學(xué)性能取決于石墨的形狀、大小及分布；鑄鐵日勺鑄造性能優(yōu)于碳鋼；鑄鐵不

能進(jìn)行壓力加工，其焊接性能遠(yuǎn)不及碳鋼。

17、分析碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為0.20%、0.60%>0.80%、1.0%的鐵碳合金從液態(tài)緩

慢冷至室溫時(shí)的結(jié)晶過程和室溫組織。指出這四種成分組織與性能的區(qū)別。

碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.20%、0.60%的鐵碳合金均屬于亞共析鋼，從液態(tài)緩慢冷

至室溫時(shí)的結(jié)晶過程為：通過AC線時(shí)從液態(tài)中結(jié)晶出A,通過AE線時(shí)所有結(jié)晶

為A,通過GS線時(shí)由于貧碳有F析出，通過PSK線時(shí)剩余的A轉(zhuǎn)變?yōu)镻,室溫

組織為P+F。并隨碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增長(zhǎng)P增長(zhǎng)，F(xiàn)減少。

碳的質(zhì)量成分分別為0.80%、1.0%的鐵碳合金均屬于過共析鋼，從液態(tài)緩慢

冷至室溫時(shí)的結(jié)晶過程為：通過AC線時(shí)從液態(tài)中結(jié)晶出A,通過AE線時(shí)所有結(jié)

晶為A,通過ES線時(shí)由于富碳有Fe3ClI析出，通過PSK線時(shí)剩余的A轉(zhuǎn)變?yōu)镻,

室溫組織為P+Fe3CII。并隨碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增長(zhǎng)Fe3CII增長(zhǎng)，P減少。

由于F、P、Fe3CII,的力學(xué)性能上的差異，隨碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增長(zhǎng)鐵碳合

金的強(qiáng)度和硬度增長(zhǎng)，而塑性和韌性下降。

18、滲碳體有哪5種基本形態(tài)，它們?nèi)丈讈碓春托螒B(tài)有何區(qū)別？

一次滲碳體是從液體中直接析出，呈長(zhǎng)條形；二次滲碳體從奧氏體中析出，沿晶

界呈網(wǎng)狀；三次滲碳體從鐵素體中析出，沿晶界呈小片或粒狀；共晶滲碳體是同

奧氏體有關(guān)形成，在萊氏體中為持續(xù)的機(jī)體；共析滲碳體同鐵素體有關(guān)形成，呈

交替片狀。

19、根據(jù)Fe-Fe3c相圖，闡明產(chǎn)生下列現(xiàn)象的原因。

（1）碳日勺質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1.0%的鋼比碳日勺質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.5%的鋼硬度高。

（2）低溫萊氏體的塑性比珠光體的塑性差。

（3）捆扎物體一般用鐵絲，而起重機(jī)起吊重物卻用鋼絲繩。

（4）一般要把鋼材加熱到高溫下（1000"1250℃）進(jìn)行熱軋或鑄造。

（5）鋼合適于通過壓力成形，而鑄鐵合適于通過鑄導(dǎo)致形。

（1）鋼隨碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增長(zhǎng)鐵素體減少，而滲碳體增長(zhǎng)。滲碳體口勺硬度比鐵

素體的硬度高。

（2）低溫萊氏體由珠光體和滲碳體構(gòu)成，珠光體塑性很好，而滲碳體的J塑性兒

乎為零。

（3）捆扎物體需材料有一定的塑性，而起吊重物需材料有一定歐J強(qiáng)度和硬度。

鋼材隨碳日勺質(zhì)量分?jǐn)?shù)日勺增長(zhǎng)強(qiáng)度、硬度增長(zhǎng)，塑性、韌性下降。

（4）把鋼材加熱到高溫下（1000~1250℃）,鋼為單相奧氏體組織。其塑性好，

變形抗力小。

（5）加熱到高溫下（1000^1250℃）,鋼為單相奧氏體組織。其塑性好，變形抗

力小利于壓力成形；而鋼的流動(dòng)性差，在冷卻的過程中收縮率大，鑄造性能比鑄

鐵差。鑄鐵結(jié)晶溫度范圍窄，流動(dòng)性好，在冷卻H勺過程中收縮率小，鑄造性能好；

但其屬于脆性材料?，不能壓力成形。

第三章金屬熱處理及表面改性（40）

1、鋼的熱處理的基本原理是什么？其目的和作用是什么？

鋼的熱處理是將鋼在固態(tài)下、在一定的介質(zhì)中旅以不一樣的加熱、保溫和冷卻

來變化鋼的組織，從而獲得所需性能的一種工藝。原理：同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變；其目

的和作用：充足發(fā)揮材料的潛力，提高零件使用性能，延長(zhǎng)使用壽命。改善材

料的加工性能。。

2、什么是持續(xù)冷卻與等溫冷卻？?jī)煞N冷卻方式有何差異？試畫出共析鋼過冷奧

氏體的這兩種冷卻方式的示意圖，并闡明圖中各個(gè)區(qū)域、各條線的含義。

等溫冷卻：先將己奧氏體化的鋼快冷至A1線如下一定溫度，成為過冷奧氏體。

進(jìn)行保溫，使奧氏體在等溫下進(jìn)行組織轉(zhuǎn)變。轉(zhuǎn)變完后再冷卻至室溫。

持續(xù)冷卻：將已奧氏體化的鋼冷卻，使其在溫度持續(xù)下降的過程中發(fā)生組織轉(zhuǎn)

變。

等溫冷卻所得組織單一，分為珠光體、貝氏體和馬氏體。持續(xù)冷卻所得組織不

均勻，是幾種轉(zhuǎn)變產(chǎn)物的復(fù)合。

示意圖見書P30、P32。

3、A在等溫冷卻轉(zhuǎn)變時(shí)，按過冷度的不一樣可以獲得哪些組織？

可以獲得：珠光體、索氏體、托氏體（屈氏體）、貝氏體和馬氏體。

4、退火的重要目的是什么？常用的退火措施有哪些？

退火的重要目的（1）減少鋼的硬度，使其易于切削加工；（2）提高鋼的塑性和

韌性，以易于切削和冷變形加工；（3）消除鋼中的組織缺陷，為熱鍛、熱軋或

熱處理作好組織準(zhǔn)備；（4）消除前一工序中所產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力，以防變形或開裂。

常用的退火措施：完全退火、等溫退火、球化退火（不完全退火）、均勻化退火

（擴(kuò)散退火）、去應(yīng)力退火和再結(jié)晶退火等。

5、完全退火與不完全退火在加熱規(guī)范、組織轉(zhuǎn)變和運(yùn)用上有何不一樣？為何亞

共析鋼一般不采用不完全退火，共析鋼不采用完全退火？

完全退火：將鋼加熱至Ac3以上30℃—50℃,保溫一定期間，緩慢冷卻H勺工藝。

奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)橹楣怏w和鐵素體。合用于亞共折成分日勺中碳鋼和中碳合金鋼日勺鑄、

鍛件及熱軋型材。目日勺：細(xì)化晶粒，消除內(nèi)應(yīng)力，減少硬度和改善切削加工性能。

不完全退火：將鋼加熱到Acl以上20℃—30℃,保溫后，緩慢冷卻口勺工藝。合

用于。共析或過共析鋼。使P中的片狀Fe3c和網(wǎng)狀二次Fe3c球化，轉(zhuǎn)變成球狀

Fe3C目日勺：減少鋼日勺硬度，改善切削加工性，并減少隨即淬火時(shí)時(shí)形變、開裂

傾向，為淬火作組織準(zhǔn)備。

6、正火與退火日勺重要區(qū)別是什么？怎樣選用？

正火的冷卻速度比退火稍快，過冷度稍大。組織較細(xì)，強(qiáng)度、硬度較高。

選用：（1）從切削加工性方面考慮，低碳鋼用正火提高硬度，而高碳鋼用退火

減少硬度，以便于切削加工。（2）從使用性能上考慮，對(duì)零件性能規(guī)定不高，可

用正火作為最終熱處理；當(dāng)零件形狀復(fù)雜、厚薄不均時(shí)，采用退火；對(duì)中、低碳

鋼，正火比退火力學(xué)性能好。（3）從經(jīng)濟(jì)上考慮，正火冷卻不占用設(shè)備，操作簡(jiǎn)

便，生產(chǎn)周期短，能耗少，故在也許條件下，應(yīng)優(yōu)先考慮正火處理。

7、淬火口勺目的是什么？常用的淬火措施有哪幾種？

淬火目的：提高鋼口勺強(qiáng)度、硬度和耐磨性。措施有：?jiǎn)我捍慊?、雙液淬火、分

級(jí)淬火、等溫淬火等。

8、為何要進(jìn)行表面淬火？常用日勺淬火措施有哪些？各用在什么場(chǎng)所？

為使零件表面具有高日勺硬度和耐磨性。分為感應(yīng)加熱淬火和火焰淬火。感應(yīng)加熱

淬火合適大批量生產(chǎn)，火焰淬火合適單件或小批量生產(chǎn)的大型零件和需要局部表

面淬火的零件。

9、淬透性與淬硬深度、淬硬性有哪些區(qū)別？影響淬透性日勺原因有哪些？

淬透性指鋼在淬火時(shí)獲得M的能力，在規(guī)定的淬火條件下決定著鋼材淬硬深度和

硬度分布。而淬硬深度雖然取決于鋼口勺淬透性，但規(guī)定條件變化，淬硬深度變化。

淬硬性是指鋼在淬火時(shí)所獲得的最高硬度，反應(yīng)鋼材在淬火時(shí)的硬化能力取決于

M日勺碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。影響淬透性歐I原因有鋼材的化學(xué)成分和A化條件（臨界冷卻

速度）。

10、回火的目的是什么？常用日勺回火操作有哪些？試指出多種回火操作得到日勺組

織、性能及運(yùn)用范圍？

回火的目H勺：（1）減少脆性；（2）消除或減少內(nèi)應(yīng)力，防止變形和開裂；（3）獲

得工件所規(guī)定H勺使用性能；（4）穩(wěn)定組織；

低溫回火：150?250℃0回火馬氏體。高硬耐磨。刃具，軸承，冷作磨具等。

中溫回火：350?500℃0回火屈氏體。高的屈服極限，彈性極限和韌性。彈

簧，熱作磨具。

高溫回火（調(diào)質(zhì)處理）：500?650℃?；鼗鹚魇象w。很好的綜合機(jī)械性能。

連桿，軸，齒輪等。

11、什么是調(diào)質(zhì)？調(diào)質(zhì)的重要目的是什么？鋼在調(diào)質(zhì)后是什么組織？

調(diào)質(zhì)：淬火后高溫回火。目的：使鋼得到綜合日勺力學(xué)性能。調(diào)質(zhì)后日勺組織為索氏

體。

12、指出下列工件的淬火及回火溫度，并闡明回火后獲得的組織及其大體硬度。

(1)45鋼小軸(規(guī)定綜合性能)

淬火溫度Ac3以上30~50℃,回火溫度500~650℃,回火后獲得日勺組織為索氏體,

硬度大體為25~30HRC。

(2)60彈簧鋼

淬火溫度Ac3以上30、50℃,回火溫度250~500℃,回火后獲得的組織為貝氏體,

硬度大體為40~50HRC。

(3)T12鏗刀

淬火溫度Acl以上30?50℃,回火溫度150~250℃,回火后獲得的組織為馬氏體,

硬度大體為62飛5HRC。

13、化學(xué)熱處理H勺基本過程是什么？常用的化學(xué)熱處理措施有哪些？其目日勺是什

么？

過程：獎(jiǎng)工件放在一定日勺活性介質(zhì)中加熱，保溫，使介質(zhì)中的活性原子滲透工件

的表層，從而變化表層的化學(xué)成分、組織和性能。常用的化學(xué)熱處理措施有滲碳、

滲氮和碳氮共滲。目的是使工件心部有足夠的強(qiáng)度和韌性，而表面具有高的硬度

和耐磨性；提高工件日勺疲勞強(qiáng)度和表面耐蝕性、耐熱性等。

14、滲碳、滲氮的目口勺是什么？試述其應(yīng)用范圍，

滲碳的目的：提高工件表面口勺硬度、耐磨性和疲勞強(qiáng)度等。多用于低碳鋼和低碳

合金鋼制成的齒輪、活塞銷、軸類零件等重要零件。

滲氮的目日勺：提高工件表面日勺硬度、耐磨性、耐蝕性和疲勞強(qiáng)度等。常用于在交

變應(yīng)力下工作H勺多種構(gòu)造件。

15、機(jī)床摩擦片用于傳動(dòng)或主軸剎車，規(guī)定耐磨性好。選用15鋼滲碳后淬火，

規(guī)定滲碳層0.4?0.5mm,淬火后硬度為40~45HRCc加工工藝路線如下，試闡明其

中各熱處理工序的目H勺。

下料一機(jī)加工一先滲碳后淬火及回火一機(jī)加工一回火

滲碳后淬火提高表面口勺硬度和耐磨性；第一次回火得到回火索氏體，得到所需的

力學(xué)性能;；第二次回火消除加工硬化和殘存應(yīng)力并使摩擦片定型。

16、金屬日勺氧化處理、磷化處理和鈍化處理的目的是什么？試述他們?cè)诠I(yè)上的

實(shí)際運(yùn)用狀況。

氧化處理目的是：防止金屬腐蝕及機(jī)械磨損，裝飾產(chǎn)品；消除內(nèi)應(yīng)力。用于精密

儀器、儀表、工具、模具。

磷化處理目的是：使金屬表面日勺吸附性、耐蝕性及減摩性得到改善。用于鋼鐵制

品油漆層日勺底層、冷加工過程中日勺減摩及零件的防銹。

鈍化處理H勺目H勺是：提高金屬表面耐蝕性及裝飾效果。用于電鍍層日勺處理工藝。

17、電火花表面強(qiáng)化和噴丸表面強(qiáng)化H勺目的和基本原理是什么？

電火花表面強(qiáng)化的目的：使金屬表面物理和化學(xué)性能得到改善。基本原理：在

電極與工件間接上電源，由于振動(dòng)器口勺作用使電極與工件間的放電間隙頻繁變

化，電極與工件間不停產(chǎn)生火花放電，從而使使電機(jī)電極的材料黏結(jié)、覆蓋在工

件上，在工件表面形成強(qiáng)化層。

噴丸表面強(qiáng)化日勺目的：提高材料的屈服強(qiáng)度及抗疲勞性能?；驹恚簩⒋罅扛?/p>

運(yùn)動(dòng)的彈丸噴射到工件表面，使其表面產(chǎn)生強(qiáng)烈H勺塑性變形和壓應(yīng)力從而獲得一

定厚度的強(qiáng)化層表面》

18、離子注入日勺基本原理是什么？試闡明離子注入的應(yīng)用狀況。

基本原理：將工件放入離子注入機(jī)中，在幾十至幾百千伏的電壓下，把所需元素

的離子注入到工件表面。應(yīng)用狀況：提高工件的使用壽命、減少磨損速度和耐蝕

能力。

第四章鋼鐵材料及其用途（P53）

1、碳鋼按質(zhì)量和用途可分為幾類？試舉例闡明。

按鋼中含碳量分為：低碳鋼、中碳鋼和高碳鋼，低碳鋼WcW0.25%,中碳鋼Wc

在0.25%?0.6%之間，高碳鋼Wc20.6%。

按鋼的質(zhì)量分為：一般碳素鋼，WsW0.055%,WpW0.045%；優(yōu)質(zhì)碳素鋼，Ws

W0.040%Wp^O.040%；高級(jí)優(yōu)質(zhì)碳素鋼，Ws^O.030%,Wp^O.035%0

按用途可分為：碳素構(gòu)造鋼和碳素工具鋼，碳素構(gòu)造鋼如15、25、40等，碳素

工具如T7、T8等，碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)一般在0.60%以上。

2、分析闡明優(yōu)質(zhì)碳素構(gòu)造鋼中，為何碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)的差異會(huì)導(dǎo)致較大的性能差

異？

優(yōu)質(zhì)碳素構(gòu)造鋼由F、P、構(gòu)成，而這兩種組元力學(xué)性能差異很大，隨碳口勺質(zhì)量

分?jǐn)?shù)的增長(zhǎng)F減少，P增長(zhǎng)，導(dǎo)致性能的差異。

3、合金鋼中常常加入的合金元素有哪些？這些合金元素對(duì)鋼口勺力學(xué)性能和熱處

理工藝有何影響？

合金鋼中常常加入的合金元素有缽、硅、銘、鍥、鑰、鴇、鈕、鈦、硼、磷和稀

土等。這些合金元素對(duì)鋼的力學(xué)性能的作用：1）固溶強(qiáng)化鐵素體；2）第二相強(qiáng)

化；3）細(xì)晶強(qiáng)化。對(duì)綱的熱處理工藝日勺作用：1）提高鋼的淬透性；2）提高鋼

的回火穩(wěn)定性；3）使綱獲得特殊性能。

4、什么是合金調(diào)質(zhì)鋼？其重要用途是什么？其所含重要合金元素有哪些？

合金調(diào)質(zhì)鋼：其碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)在0.3%"0.6%,通過淬火+高溫回火熱處理后得到

回火索氏體的合金鋼。重要用途：制造受力復(fù)雜，規(guī)定具有綜合力學(xué)性能日勺重要

零件。所含重要合金元素有：Cr、Mn、Ni、Mo等。

5、優(yōu)質(zhì)碳素鋼的牌號(hào)是怎樣規(guī)定時(shí)？45鋼的化學(xué)成分、抗拉強(qiáng)度、屈服強(qiáng)度分

別是多少？

優(yōu)質(zhì)碳素鋼日勺牌號(hào)是兩位數(shù)，表達(dá)該鋼號(hào)平均H勺碳H勺質(zhì)量分?jǐn)?shù)的百分?jǐn)?shù)。45

鋼的化學(xué)成分為碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)在0.42~0.50%之間，Si在0.17~0.37之間，Mn

在0.5（H）.80之間,抗拉強(qiáng)度600Mpa,屈服強(qiáng)度355Mpa。

6、什么是合金滲碳鋼和合金彈簧鋼？常用H勺鋼和有哪些？

合金滲碳鋼：Wc在0.15?0.25%,熱處理方式滲碳后淬火加低溫回火，常用鋼種

20Cr、20CrMnSio合金彈簧鋼：碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)在0.5~0.85%之間，經(jīng)淬火、中溫

回火后使用的鋼種，，常用鋼種65Mn、50CrVo

7、試述不銹鋼、耐熱綱以及耐磨鋼的重要合金元素。

不銹鋼重要合金元素：Cr、Ni>Tio耐熱鋼合金元素：Cr、Si、Alo耐磨鋼合金

兀素：Mno

8、碳素工具鋼H勺牌號(hào)是怎樣規(guī)定的？碳素工具鋼H勺重要用途是什么？

碳素工具鋼的牌號(hào)為T+數(shù)字，其中數(shù)字表達(dá)碳H勺質(zhì)量分?jǐn)?shù)的千分之幾。重要用

途是作手工工具及量具。

9、指出下列合金鋼的類別、用途和各合金元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)及重要作用。

(1)40CrNiMo——合金調(diào)質(zhì)鋼，用作制造綜合力學(xué)性能良好的零件，各合金元

素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)均不不小于1.5%o

(2)60Si2Mn一一合金彈簧鋼，用作制造彈性極限和疲勞極限規(guī)定高的零件，Si

質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2%,Mn質(zhì)量分?jǐn)?shù)均不不小于1.5%o

(3)9SiCr—低合金工具鋼，用作制造手工工具量具等，各合金元素的質(zhì)量

分?jǐn)?shù)均不不小于L5%。

(4)Crl2MoV—高合金工具鋼，用作制造刀具，Cr質(zhì)量分?jǐn)?shù)為12%,Mo、V質(zhì)

量分?jǐn)?shù)均不不小于1.5%o

(5)37CrNi3一—合金調(diào)質(zhì)鋼，用作制造綜合力學(xué)性能良好的零件，Cr質(zhì)量分

數(shù)均不不小于1.5%,Ni質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3%,

10、灰口鑄鐵可分哪幾類？影響其組織和性能的原因有哪些？

分為：灰鑄鐵、球墨鑄鐵、可鍛鑄鐵特、蠕墨鑄鐵。

影響其組織的原因重要是工藝措施(在澆注前加入硅鐵)。影響其性能的原因有:

基體組織，石墨的形態(tài)、數(shù)量、大小和分布。

11、試述灰鑄鐵、球墨鑄鐵、可鍛鑄鐵日勺重要用途？并闡明為何石墨日勺差異會(huì)帶

來性能上日勺差異？

灰鑄鐵因石墨H勺存在，如同在鋼的機(jī)體上分布有無數(shù)的孔洞，石墨的形態(tài)、數(shù)量、

大小和分布，決定其性能，石墨片越多越粗大，分布越集中，影響越大；

12、三塊形狀和顏色完全相似日勺鐵碳合金，分別為15鋼、60鋼和白口鑄鐵，用

什么簡(jiǎn)便措施可迅速辨別它們？

用劃痕法比較它們的硬度，硬度從低到高分別為15鋼、60鋼和白口鑄鐵。

13、灰鑄鐵中石墨是以什么形態(tài)存在于鋼的基體上？對(duì)鑄鐵的使用性能有何影

響？

灰鑄鐵中石墨以片狀存在于鋼的基體上，因石墨的力學(xué)性能較低，如同在鋼日勺機(jī)

體上分布有無數(shù)的孔洞，致使灰鑄鐵日勺抗拉強(qiáng)度、塑性、韌性比鋼低得多。

14、什么是石墨化過程？影響石墨化過程的原因重要有哪些？

石墨化過程：碳以石墨日勺形式析出口勺過程。即鑄鐵中石墨形成的過程。影響石墨

化過程的原因重要有：化學(xué)成分和冷卻速度。

15、灰鑄鐵按基體組織的差異可分為哪三種？性能上有何差異？

按基體組織的差異可分為：鐵素體灰鑄鐵、珠光體灰鑄鐵和珠光體-鐵素體灰鑄

鐵。珠光體灰鑄鐵力學(xué)性能最佳，珠光體-鐵素體灰鑄鐵次之，鐵素體灰鑄鐵性

能最差。

16、闡明下列鑄鐵牌號(hào)的含義。

17、怎樣使鑄鐵中的石墨的形態(tài)成團(tuán)絮狀形式存在？可鍛鑄鐵與否可鍛?

用碳、硅含量較低日勺鐵液澆注成白口鐵鑄件，再通過長(zhǎng)時(shí)間的高溫退火形成。

不可鍛。

18、怎樣通過“球化處理”使鑄鐵中石墨以球狀形態(tài)存在？球墨鑄鐵常用H勺熱處

理工藝布■哪些？

在澆注前向鐵液中加入適量的球化劑和孕育劑，使碳呈球狀析出。球墨鑄鐵常用

的熱處理工藝一一回火。

19、什么是合金鑄鐵？耐蝕鑄鐵重要添加了哪些合金元素？

向鑄鐵中加入某些合金元素，從而獲得具有特殊性能的鑄鐵。耐蝕鑄鐵重要添加

了Al、Si、Cr等合金元素。

第五章非鐵材料（P72）

1、鋁合金是怎樣分類的？各類鋁合金可通過哪些途徑進(jìn)行強(qiáng)化？

鋁合金分為變形鋁合金（防銹鋁合金、硬鋁合金、超硬鋁合金、鍛鋁合金）和鑄

造鋁合金（鋁硅合金、鋁銅合金、鋁鎂合金、鋁鋅合金）兩大類。

防銹鋁合金一一退火；硬鋁合金一一淬火+自然時(shí)效：超硬鋁合金一一淬火+人工

時(shí)效：鍛鋁合金一一淬火+人工時(shí)效；鋁鎂合金、鋁鎂合金、鋁硅合金一一注火+

部分時(shí)效；鋁銅合金、鋁鋅合金一一人工時(shí)效。

2、變形鋁合金包括哪幾類鋁合金？用LY1作鉀釘應(yīng)在何狀態(tài)下進(jìn)行鉀接？在何

時(shí)得到強(qiáng)化？

變形鋁合金包括：防繡鋁合金、硬鋁合金、超硬鋁合金、鍛鋁合金。用LY1作鉀

釘應(yīng)在淬火+自然失效狀態(tài)下進(jìn)行抑接。失效時(shí)得到強(qiáng)化。

3、鋁合金的淬火與鋼的淬火有何異同？從加熱、冷卻和組織強(qiáng)化等方面予以闡

明。

鋁合金具有自淬火功能，其組織強(qiáng)化需經(jīng)失效處理。而鋼的淬火需經(jīng)加熱、保溫

和冷卻等過程，冷卻速度不一樣所得組織也不一樣，只有冷卻速度不小于臨界冷

卻速度才能得到所有日勺馬氏體。

4、與純銅相比，黃銅和青銅各有什么特點(diǎn)？有哪些用途？

黃銅是在純銅基礎(chǔ)上以鋅為主加元素的銅合金，由于鋅元素的加入，增長(zhǎng)來合金

的強(qiáng)度和硬度，減少了合金的塑性和韌性，用做一般的零件、鍍層等。青銅指

除鋅和銀以外日勺其他元素為重要合金元素的銅合金，由于這些元素時(shí)加入，使合

金具有某些特殊性能和良好日勺鑄造性能。

5、鈦合金分為兒類？鈦合金的性能特點(diǎn)與應(yīng)用是什么？

鈦合金分為：。型鈦合金、B型鈦合金、。+B型鈦合金。鈦合金日勺性能特點(diǎn)是：

熔點(diǎn)高、密度小、比強(qiáng)度高、熱強(qiáng)度高、斷裂韌性較高、耐腐性高，但切削性差、

冷變形困難、硬度低、耐磨性差。重要用于航空、化工、造船及醫(yī)療行業(yè)。

6、與金屬材料相比，工程塑料H勺重要性能特點(diǎn)是什么？

密度小，比強(qiáng)度大，耐蝕性、減摩性與自潤(rùn)滑性良好，絕緣性、耐電弧性、隔音

性、吸振性良好，好易于成型和加工。缺陷是強(qiáng)度、硬度、剛度低，耐熱性、導(dǎo)

熱性差，熱膨脹系數(shù)大，輕易燃燒、老化。

7、簡(jiǎn)述制約高分子材料大量應(yīng)用的原因，怎樣深入提高其性能？

8、某廠使用庫存數(shù)年的尼龍繩吊具時(shí)，在承受能力遠(yuǎn)不小于吊裝應(yīng)力時(shí)卻發(fā)生

斷裂事故，試分析其原因。

庫存時(shí)間太長(zhǎng)，因空氣中氧氣等作用而老化，使強(qiáng)度等下降。

9、對(duì)于下面列出的四種構(gòu)件，選用下列那種塑料最合適？

構(gòu)件：（1）電源插座；（2）飛機(jī)窗玻璃；（3）化工管道；（4）齒輪。

材料：（1）酚醛樹脂；（2）尼龍（3）聚氯乙烯；（4）聚甲基丙烯酸甲脂。

電源插座（酚醛樹脂）；飛機(jī)窗玻璃（聚甲基丙烯酸甲脂）；化工管道（聚氯乙烯）;

齒輪（尼龍）。

10、簡(jiǎn)述常用特種陶瓷材料的種類、性能特點(diǎn)及應(yīng)用。

氧化鋁陶瓷：熔點(diǎn)高，熱強(qiáng)度大，抗氧化，并具有高日勺電阻率和低的熱導(dǎo)率。重

要用作高溫構(gòu)造材料、絕緣、絕熱材料、模具材料及切削刀具。

氧化被陶瓷：最大特點(diǎn)是導(dǎo)熱性好，用于制作封煙、真空陶瓷和原子反應(yīng)堆陶瓷。

氧化鑄陶瓷：

氧化物陶瓷：耐高溫。

碳化物陶瓷：具有很高的熔點(diǎn)、硬度和耐磨性，電耐高溫能力差。

氮化物陶瓷：

硼化物陶瓷：硬度高，較高的耐化學(xué)侵蝕能力。

11、陶瓷材料力學(xué)性能有何特性？怎樣深入改善其性能？

強(qiáng)度、硬度高，化學(xué)和熱穩(wěn)定性好，耐高溫、耐腐蝕，絕電絕熱，但韌性差。面

臨的重要問題是“增韌”。

12、復(fù)合材料口勺性能有什么特點(diǎn)？

比強(qiáng)度和比模量高，抗疲勞性能和抗斷裂性能好,減摩、耐磨、減振性能優(yōu)良。

金屬基復(fù)合材料具有高韌性和抗熱沖擊性能。此外，復(fù)合材料還具有耐輻射性、

蠕變性能高以及特殊H勺光、電、磁性能。

13、常用H勺增強(qiáng)纖維有哪些？試比較它們的性能特點(diǎn)。

14、與纖維增強(qiáng)塑料相比，纖維增強(qiáng)金屬在性能上有何特點(diǎn)？舉例闡明它們的用

途。

15、比較玻璃鋼、碳纖維增強(qiáng)塑料、硼纖維增強(qiáng)塑料?、碳化纖維增強(qiáng)塑料和Kevlar

纖維增強(qiáng)塑料口勺性能特點(diǎn)，舉例闡明它們的用途。

16、納米材料具有什么樣日勺性能特點(diǎn)？

納米材料指在一維方向上日勺線度在PlOOnm之間的I單元和由此單元作構(gòu)造單元

的材料，其具有小尺寸效應(yīng)、表面效應(yīng)和量子效應(yīng)。

17、未來材料有何特點(diǎn)？其發(fā)展方向是什么？

第六章失效及選材（P79）

1、零件的失效形式重要有哪些？分析零件失效的重要目的是什么？

零件的失效形式：變形、斷裂、腐蝕、磨損。分析零件失效的重要目的是為了：

對(duì)的的設(shè)計(jì)零件的構(gòu)造形式、尺寸；對(duì)的的選擇材料；對(duì)的的制定零件的加工

工藝；對(duì)時(shí)的安裝及使用零件。

2.、選擇零件材料應(yīng)遵守哪些原則？在運(yùn)用手冊(cè)上日勺力學(xué)性能數(shù)據(jù)時(shí)應(yīng)注意哪些

問題？

選擇零件材料應(yīng)遵守：使用原則、工藝原則和經(jīng)濟(jì)性原則。在運(yùn)用手冊(cè)上日勺力學(xué)

性能數(shù)據(jù)時(shí)應(yīng)注意零件的使用性能，由零件日勺工作應(yīng)力、使用壽命或安全性與力

學(xué)性能指標(biāo)的關(guān)系，確定對(duì)力學(xué)性能指標(biāo)規(guī)定的詳細(xì)數(shù)字。

3、試述常用力學(xué)指標(biāo)在選材中H勺意義。

可根據(jù)零件的H勺工作條件、失效形式及其對(duì)力學(xué)性能的規(guī)定進(jìn)行選材。塑性材料

考慮屈服強(qiáng)度，脆性材料考慮抗拉強(qiáng)度。

4、零件的使用規(guī)定包括哪些？以車床主軸為例闡明其使用規(guī)定。

包括力學(xué)性能、工作溫度、工作介質(zhì)及其他特殊性能。

車床主軸：1）受彎曲、扭轉(zhuǎn)。2）承受的應(yīng)力和沖擊不大，運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)。3）

滑動(dòng)軸承、錐孔、外圓錐面處應(yīng)有一定的耐磨性。

5、試確定下列齒輪日勺材料，并確定熱處理方式。

（1）承受沖擊的高速齒輪：選用20CrMnTi鋼。鑄造后正火，機(jī)加工后進(jìn)行滲碳

+高頻淬火+低溫回火，以提高表面硬和耐磨性。

（2）小模數(shù)表用無潤(rùn)滑小齒輪：選用45,調(diào)質(zhì)。

（3）農(nóng)用受力小、無潤(rùn)滑大型直齒圓柱齒輪：選用QT500-7,正火。

6、分析斷裂韌度在選材中日勺意義。

斷裂韌度是材料抵御裂紋擴(kuò)展的能力。一般零件在制造過程中都會(huì)或多或少日勺存

在某種缺陷和裂紋，有的重要零件或生產(chǎn)周期長(zhǎng)、生產(chǎn)成本高日勺零件，為保證安

全及減少廢品率，應(yīng)選擇斷裂韌度好的材料

7、今有一儲(chǔ)存液化氣的壓力容器，工作溫度為-196℃,試回答問題，并闡明理

由。

（1）低溫壓力容器規(guī)定材料具有哪些力學(xué)性能？

低溫下保持一定的韌性和強(qiáng)度，以滿足容器日勺使用規(guī)定。

（2）在下列材料中選擇何種材料較為合適？

低溫合金高強(qiáng)度鋼：奧氏體不銹鋼：變形鋁合金：黃銅；鈦合金；工程塑料。

選擇低溫合金高強(qiáng)度鋼（奧氏體不銹鋼、變形鋁合金），因此壓力容器為低溫壓

力容器，在-196℃時(shí)要承受一定壓力，需材料在低溫下具有較高的強(qiáng)度和韌性，

低溫合金高強(qiáng)度鋼（樊氏體不銹鋼）具有這種性能。

8、選擇下列零件的材料并闡明理由，制定加工工藝路線并闡明各熱處理工序口勺

作用。

機(jī)床主軸；像床鑲桿；燃?xì)廨喼鬏S；汽車、拖拉機(jī)曲軸；中壓汽輪機(jī)后葉片；鐘

表齒輪；內(nèi)燃機(jī)的火花塞；賽艇艇身。

第七章鑄造（P109）

1、什么是液態(tài)合金時(shí)充型能力？它對(duì)鑄件質(zhì)量有何影響？與合金的流動(dòng)

性有何關(guān)系？化學(xué)成分對(duì)合金的流動(dòng)性有何影響？

充型能力：液態(tài)合金充斥鑄腔，獲得形狀完整、輪廓清晰鑄件的能力。充型能

力強(qiáng)能獲得質(zhì)量好的鑄件。合金的流動(dòng)性好，充型能力強(qiáng)，反之充型能力強(qiáng)弱。

純金屬和共晶成分的合金在恒定溫度下凝固，己凝固層和未凝固層之間界面分

明、光滑，對(duì)未凝固液體阻力小，流動(dòng)性好，結(jié)晶溫度范圍窄的合金流動(dòng)性好。

2、既然提高澆注溫度能提高合金的充型能力，為何又要防止?jié)沧囟忍?/p>

高？

因澆注溫度太高，合金液體在鑄腔中液態(tài)收縮與凝固收縮的量大，易產(chǎn)生縮孔

與縮松。

3、液態(tài)合金澆入鑄型后要經(jīng)歷哪幾種收縮階段？對(duì)鑄件質(zhì)量各有何影響？鑄造

模樣尺寸與哪個(gè)收縮階段親密有關(guān)？

液態(tài)合金澆入鑄型后要經(jīng)歷：液態(tài)收縮；凝固收縮；固態(tài)收縮等三個(gè)收縮階

段。液態(tài)收縮，體積的縮小僅體現(xiàn)為型腔內(nèi)液面的減少；凝固收縮引起鑄件的

縮孔與縮松；固態(tài)收縮引起鑄件的內(nèi)應(yīng)力、變形，甚至裂紋。鑄造摸樣尺寸與

固態(tài)收縮親密有關(guān)。

4、鑄件中縮孔和縮松是怎樣形成的？主線原因何在？怎樣防止鑄件的縮孔和縮

松？從工藝上看哪種更難防止？為何？

合金液體在逐層凝固時(shí)，因內(nèi)部體積的收縮并得不到液體合金的補(bǔ)充，產(chǎn)生縮

孔。合金液體在糊狀凝固時(shí)，因內(nèi)部體積的收縮并得不到液體合金的補(bǔ)充，產(chǎn)

生縮松。從工藝上看縮松更難防止，因縮孔可采用次序凝固措施使其產(chǎn)生在冒

口中。而縮松是糊狀凝固的產(chǎn)物，在糊狀凝固時(shí)，已凝固的金屬表面粗糙，阻

礙液體金屬的流動(dòng)，收縮所需金屬液體更難得到補(bǔ)充。

5、生產(chǎn)上常常采用哪些措施來確定縮孔的位置？

合理的安頓冒口和冷鐵的位置，使鑄件按預(yù)定方向次序凝固。

6、何謂次序凝固原理？何謂同步凝固原理從工藝上怎樣實(shí)現(xiàn)這兩種凝固原理？

它們各合用于甚么場(chǎng)所?

次序凝固原則：通過設(shè)置冷鐵、布置澆、冒口位置等措施。保證鑄件各部按照遠(yuǎn)

離冒口的位置最先凝固，然后朝冒口的方向次序凝固，使冒口最終凝固日勺凝固原

則。

同步凝固原則：通過設(shè)置冷鐵、布置澆口和冒口H勺位置等措施.使鑄件各部分溫

差盡量小日勺凝固過程。

次序凝固原則合用于鑄件壁厚，易產(chǎn)生縮孔和縮松的合金。同步凝固原則合用于

壁厚均勻，結(jié)晶溫度范圍寬，致密度規(guī)定不高區(qū)III勺鑄件，以防止鑄件的I內(nèi)應(yīng)力、

變形及裂紋。

7、鑄造內(nèi)應(yīng)力分為哪兒類？熱應(yīng)力是怎樣形成的？在鑄件不一樣部位歐I應(yīng)力狀

態(tài)怎樣？

鑄造內(nèi)應(yīng)力分為熱應(yīng)力和機(jī)械應(yīng)力。熱應(yīng)力是由于鑄件壁厚不均.各部分日勺冷卻

速度不一致，收縮量不一樣，鑄件內(nèi)部彼此互相制約產(chǎn)生的應(yīng)力。厚部、心部受

拉應(yīng)力。薄部、表面受壓應(yīng)力，

8.鑄件變形的原因何在？怎樣防止鑄件的變形？

鑄件變形是由于內(nèi)部存在內(nèi)應(yīng)力，鑄件處在一種不穩(wěn)定狀態(tài)，厚的部分受拉應(yīng)力,

薄日勺部分受壓應(yīng)力。當(dāng)應(yīng)力超過屈服極限鑄件自身總是力圖通過變形來減緩內(nèi)應(yīng)

力，鑄件產(chǎn)生變形。防止鑄件的變形：1）鑄件H勺構(gòu)造盡量對(duì)稱；2）鑄件日勺壁厚

盡最均勻；3）采用同步凝固原則；4）采用時(shí)效處理“

9、球墨鑄鐵在化學(xué)成分、力學(xué)性能和鑄造工藝方面有何特點(diǎn)？

化學(xué)成分：wc=3.7?4.0%.Wsi=2.0?2.8%、wMn=0.6?0.8%,ws<0.04%,

wPVO.1%,\vRe=O.03?0.05%。

力學(xué)性能：抗拉強(qiáng)度、塑性、韌性、疲勞強(qiáng)度較高。

鑄造性能良好，在澆注前需向鐵液中加入適量的球化劑和孕育劑，使碳呈球狀析

出。

10、分析如圖7-49所示的槽型鑄件的熱應(yīng)力形成過程，標(biāo)出最終熱應(yīng)力狀態(tài),

并用虛線畫出鑄件的變形方向。

比匕三

圖7-49題10圖

在固態(tài)收縮過程中，由于下部溫度下降得快，上部與下部收縮不均勻，因此產(chǎn)生

熱應(yīng)力。最終熱應(yīng)力為上拉下壓。變形方向?yàn)檠貙?duì)稱軸向上凸。

11、鑄造工藝圖包括哪些內(nèi)容？試確定如圖7-50所示的機(jī)床床身的分型面和澆

注位置，并闡明原因。

鑄造工藝圖包括：鑄件的澆注位置，分型面，型芯的數(shù)量、形狀及固定措施，加

工余量，起模斜度、收縮率，澆注系統(tǒng)，冒口，冷鐵的尺寸及布置，砂箱形狀及

尺寸等。

圖7-50題11圖

12、圖7-51所示日勺三種鑄件應(yīng)采用何種手工造型措施？試確定它們?nèi)丈追中兔婧?/p>

澆注位置。

13、熔模鑄造有何優(yōu)缺陷？和實(shí)型鑄造相比有哪些不一樣？

優(yōu)缺陷：（1）可生產(chǎn)形狀復(fù)雜及薄壁鑄件；（2）鑄件尺寸精度高;表面質(zhì)量好；

（3）適應(yīng)性廣；（4）工藝過程復(fù)雜、不易控制，生產(chǎn)周期長(zhǎng)，鑄型的制造費(fèi)

用高，鑄件不適宜太大。

與實(shí)型鑄造相比，工藝較復(fù)雜，需要兩次造型，兩次澆注，且不易控制；使用和

消耗的材料較貴。

14、金屬型鑄造、壓力鑄造、反壓鑄造和擠壓鑄造有何不一樣？

金屬型鑄造：依托合金液重力將熔融金屬澆入金屬鑄型而獲得鑄件日勺措施。

壓力鑄造:將熔融金屬在壓鑄機(jī)中以高速壓射入金屬鑄型內(nèi)，并結(jié)晶日勺鑄造措施。

反壓鑄造：用較低的壓力使金屬液自下而上充填型腔，并在壓力下結(jié)晶以獲得鑄

件日勺鑄造措施。

擠壓鑄造：對(duì)定量澆入鑄型型腔中的液態(tài)金屬施加較大日勺機(jī)械壓力，使其成形、

凝固獲得零件毛坯的一種工藝措施。

15、離心澆注有何優(yōu)缺陷？重要合用于哪些場(chǎng)所

長(zhǎng)處：工藝簡(jiǎn)樸，鑄件組織致密，無縮孔、氣孔、夾渣等缺陷，力學(xué)性能好，便

于鑄造“雙金屬”鑄件，鑄造合金的種類不受限制。缺陷：鑄件內(nèi)表面質(zhì)量差,

孔H勺尺寸不易控制。

重要合用于大批量生產(chǎn)灰鑄鐵及球墨鑄鐵管、汽缸套及滑動(dòng)軸承等中空件，也可

澆注刀具、齒輪等成形鑄件。

16、在大批量生產(chǎn)時(shí)，鋁活塞、攝影機(jī)機(jī)身、機(jī)床機(jī)身、大直徑鑄鐵管、汽輪機(jī)

葉片和薄壁波導(dǎo)管最合適采用哪一種鑄造措施？

鋁活塞、汽輪機(jī)葉片合適采用反壓鑄造；攝影機(jī)機(jī)身合適采用壓力鑄造；機(jī)床機(jī)

身合適采用砂型鑄造；大直徑鑄鐵管、薄壁波導(dǎo)管合適采用離心鑄造

17、什么是鑄件日勺最小壁厚？為何要規(guī)定鑄件日勺最小壁厚？與否鑄件壁厚越大越

好？

鑄件的I最小壁厚指某種合金在一定日勺鑄造工藝下能得到合格鑄件日勺壁厚日勺最小

值。假如鑄件H勺壁厚不不小于規(guī)定的最小壁厚，鑄件將也許出現(xiàn)澆不到等缺陷,

而成為廢品。鑄件壁厚不是越大越好，而是根據(jù)使用規(guī)定選用，并需不小于鑄件

的最小壁厚。

18、為何要設(shè)計(jì)鑄件的構(gòu)造圓角？圖7-52鑄件的構(gòu)造設(shè)計(jì)與否合理？如不合理,

在不變化分型面和澆注位置日勺前提下加以修改。

圖7-52題18圖

為便于造型，防止鑄件在尖角處產(chǎn)生裂紋和應(yīng)力集中，防止因尖角在澆注時(shí)導(dǎo)致

沖砂、砂眼和黏砂等缺陷。圖7-52鑄件的構(gòu)造設(shè)計(jì)不合理，孔不應(yīng)當(dāng)有上部圓

角，或者不鑄出孔。

19、指出如圖7-53所示鑄件構(gòu)造不合理之處，并加以改正。

20、為何要設(shè)計(jì)鑄件日勺構(gòu)造斜度？鑄件的構(gòu)造斜度與起模斜度有何異同？

為以便起模和防止損壞砂型。鑄件的構(gòu)造斜度是從使用角度考慮設(shè)計(jì)的，而起模

斜度是考慮鑄造工藝規(guī)定附加的，如鑄件啊構(gòu)造斜度不小于起模斜度，可不在考

慮與起模斜度。

第八章壓力加工（151）

1、常用的金屬壓力加工措施有哪些？各有何特點(diǎn)？

（1）軋制：使金屬坯料通過一對(duì)回轉(zhuǎn)軋相間的空隙產(chǎn)生變形。

（2）擠壓：使金屬坯料從擠壓模的模孔中擠出而變形。

（3）拉拔：將金屬坯料從拉拔模的?？字欣龆冃巍?/p>

（4）自由鍛：將金屬坯料放在上下砧板間受沖擊力或壓力而變形。

（5）模鍛：將金屬坯料放在模鍛模膛內(nèi)受沖擊力或壓力而變形。

（6）板料沖壓：運(yùn)用沖模，使金屬板料產(chǎn)生分離或變形。

2、為何彈簧絲都采用冷拉、冷卷成形？在拉制過程中為何被拉過?？锥孛婵s

小H勺鋼絲其截面不會(huì)再縮小，也不會(huì)被拉斷？

冷拉簧絲在冷拉過程中受擠壓，表面形成壓應(yīng)力，有助于提高疲勞強(qiáng)度。彈簧重

要受剪應(yīng)力，而冷拉簧絲纖維組織沿軸向分布，垂直于剪應(yīng)力方向，有助于承受

剪應(yīng)力。

冷卷成形是為了保持冷拉簧絲的特點(diǎn)。

被拉過?？锥孛婵s小的鋼絲其截面不會(huì)再縮小，也不會(huì)被拉斷，是由于在?？?/p>

時(shí)擠壓下，金屬發(fā)生冷變形，，材料時(shí)強(qiáng)度、硬度提高，塑性和韌性下降日勺原因。

3、纖維組織是怎樣形成的？它的存在有何利弊？設(shè)計(jì)零件時(shí)怎樣合理運(yùn)用纖維

組織？

通過熱變形時(shí)材料內(nèi)部的夾雜物及其他非基體物質(zhì)，沿塑性變形方向形成纖維

組織。它使材料順纖維方向的強(qiáng)度、塑性和韌性增長(zhǎng)，垂直纖維方向的同類性

能下降，力學(xué)性能出現(xiàn)各向異性。設(shè)計(jì)零件時(shí)應(yīng)使纖維組織沿拉最大正應(yīng)力方

向，而最大剪應(yīng)力垂直于纖維方向，并盡量使纖維方向沿零件的輪廓分布而不

被切斷。

4、何謂冷變形和熱變形？純鉛絲和純鐵絲反復(fù)折彎會(huì)發(fā)生什么現(xiàn)象？為何？

材料在再結(jié)晶溫度如下變形稱為冷變形，反之為熱變形。純鉛絲和純鐵絲反復(fù)折

彎會(huì)發(fā)生加工硬化（即強(qiáng)度、硬度增長(zhǎng)，塑性、韌性下降）現(xiàn)象。這是由于金屬

在外力作用下產(chǎn)生塑性變形，晶體與晶體間發(fā)生位移，使位錯(cuò)阻力增長(zhǎng)所至。

5、何謂金屬日勺可鍛性？影響可鍛性的原因有哪些？

金屬的可鍛性（鑄造性能）：是衡量材料壓力加工是易程度H勺工藝性能。包括塑性

和變形抗力。

影響可鍛性的原因有：（1）金屬的化學(xué)成分；（2）金屬的組織構(gòu)造；（3）變形溫

度；（4）變形速度；（3）應(yīng)力狀態(tài)。

6、為何鍛件的力學(xué)性能常優(yōu)于鑄件？

由于熱變形可使金屬的致密度提高，細(xì)化組織，提高其力學(xué)性能。

7、為何重要的軸類鍛件在鑄造過程中均安排有或粗工序？

為提高零件的鑄造比，以提高纖維組織日勺明顯程度及材料日勺致密度，破碎鑄造狀

態(tài)下的J樹枝狀組織，細(xì)化晶粒，到達(dá)提高其力學(xué)性能的目的。

8、在圖8-54所示日勺兩種砧鐵上拔長(zhǎng)時(shí)，其效果有何不一樣？

（■）V形砧（b）平砧

圖8-54題8圖

圖a比圖b效果好，圖a材料在V型砧鐵作用下受壓面較多，有助于纖維組織的

形成和阻礙內(nèi)部缺陷的產(chǎn)生和擴(kuò)展。圖b材料在平砧鐵材料表面層在兩側(cè)處在拉

應(yīng)力狀態(tài)，輕易產(chǎn)生垂直方向的裂紋。

9、試述自由鍛、胎模鍛和模鍛日勺特點(diǎn)及合用范圍。

自由鍛特點(diǎn)：鑄造時(shí)，金屬可以沿上、下砧塊向沒有受到鑄造工具工作表面

限制的各方向流動(dòng)。（2）工具簡(jiǎn)樸，應(yīng)用廣泛，對(duì)設(shè)備規(guī)定低，生產(chǎn)周期短;

生產(chǎn)率低，尺寸精度不高，表面粗糙度高，對(duì)工人操作水平規(guī)定高，自動(dòng)化程度

低。用于單件、小批量生產(chǎn)。

胎模鍛特點(diǎn)：介于自由鍛與模鍛之間（1）不需用昂貴的設(shè)備，可擴(kuò)大自由鍛H勺

范圍。（2）操作靈活，可局部成形。（3）胎模構(gòu)造簡(jiǎn)樸，制造輕易。（4）胎

模鍛尺寸精度不高，工人勞動(dòng)強(qiáng)度大，胎模輕易損壞，生產(chǎn)率不高。。用于中、

小批量的小型鍛件的生產(chǎn)。

模鍛的特點(diǎn)：（1）鍛件質(zhì)量很好，力學(xué)性能較高。（2）鍛件形狀復(fù)雜，尺寸精

度高，表面質(zhì)量很好。（3）生產(chǎn)率高，勞動(dòng)強(qiáng)度小，操作簡(jiǎn)便，對(duì)工人技術(shù)規(guī)

定低，輕易實(shí)現(xiàn)機(jī)械化。（4）節(jié)省金屬材料，鍛件加工余量和公差較小。合用

于中、小型鍛件的成批和大量生產(chǎn)。

10、對(duì)于如圖8-55所示的零件采用自由鍛制坯，試定性繪出鍛件圖，選擇自由

鍛工序，并繪出變形簡(jiǎn)圖。

11、圖8-56所示模鍛零件日勺設(shè)計(jì)有哪些不合理的地方？應(yīng)怎樣改善？

圖示模鍛零件H勺設(shè)計(jì)不合理的地方：690H勺外圓表面為不加工面，但它沒有倒

角、圓弧過度和拔模斜度等，齒輪齒形及外圓更不能不加工。

12、圖8-57所示三種零件若分別進(jìn)行單件、小批量和大批量生產(chǎn)時(shí)，應(yīng)選用哪

種鑄造措施制造？試定性繪出鍛件圖。

13、下列零件應(yīng)選用何種鑄造措施制壞?

（1）活扳手（大批量）：模鍛

（2）大六角螺釘（成批）；模鍛

（3）銃床主軸（成批）；自由鍛

（4）起重機(jī)吊鉤（單件）。自由鍛

14、怎樣確定沖孔模和落料模的刃口尺寸？用直徑50nmi的沖孔模具來生產(chǎn)直徑

50mma）落料件能否保證沖壓件日勺精度？為何?

沖孔模和落料模規(guī)定凸模和凹模間有合理的間隙，其間隙一般為板厚日勺

用直徑50mmH勺沖孔模具來生產(chǎn)直徑50mmH勺落料件不能保證沖壓件的精度，由于

工件上孔H勺尺寸取決于凸模的尺寸，而外形尺寸取決于凹模尺寸。

15、板料拉深時(shí)，怎樣防止工件拉裂和邊緣起皺？

①凸凹模歐I工作部分必須具有一定的圓角；②凸凹模間隙要合理；③控制拉

深系數(shù)；④設(shè)置壓邊圈；⑤涂潤(rùn)滑油。

16、沖模構(gòu)造分為哪幾類？各有何特點(diǎn)？

按每一次沖程完畢工序的多少可分為簡(jiǎn)樸模、持續(xù)模和復(fù)合模。

簡(jiǎn)樸模一次沖程只能完畢一道工序，構(gòu)造簡(jiǎn)樸，成本低，生產(chǎn)率較低，重要用于

簡(jiǎn)樸沖裁件的批量生產(chǎn)；持續(xù)模在一次沖程內(nèi)在模具口勺不一樣位置上可以同步完

畢兩道以上的工序，但構(gòu)造復(fù)雜，成本高。合用于大批量生產(chǎn)精度規(guī)定不高日勺中

小型零件；復(fù)合模在一次沖程內(nèi)在模具的同一位置上可同步完畢兩道以上的工

序，零件加工精度，高生產(chǎn)率高，但模具制造復(fù)雜，成本高，合用于大批量生產(chǎn)。

17、試述如圖所示沖壓件的生產(chǎn)過程。

落料、沖孔、折彎

18、超塑成型與-一般塑性成型有何區(qū)別？常用的超塑成型措施有哪些？

超塑成型是運(yùn)用材料在特定的I條件下所體現(xiàn)出的異常高日勺伸長(zhǎng)率（超過10。%）

的能力來成形日勺，它比一般塑性成型所需載荷低得多，能成型出一般塑性成型不

能成形的高質(zhì)量、高精度的I薄壁、薄腹板、高筋件和其他復(fù)雜件。常用措施有超

塑性模鍛、超塑性無模拉拔、超塑性氣壓漲形和超型性漲形與擴(kuò)散連接復(fù)合工藝

等。

19、簡(jiǎn)述摩擦壓力機(jī)日勺工作原理。為何摩擦壓力機(jī)上不適宜進(jìn)行多模膛鑄造？

摩擦壓力機(jī)靠飛輪旋轉(zhuǎn)所積蓄的能量轉(zhuǎn)化為金屬H勺變形能進(jìn)行鑄造日勺。電動(dòng)機(jī)經(jīng)

帶輪、摩擦盤、飛輪和螺桿帶動(dòng)滑塊做上、下往復(fù)運(yùn)動(dòng)，操縱機(jī)構(gòu)控制左、右摩

擦盤分別與飛輪接觸，運(yùn)用摩擦力變化飛輪轉(zhuǎn)向c因傳動(dòng)效率低，滑塊上沒有特

殊日勺安裝上模日勺裝置，多模膛鑄造時(shí)易錯(cuò)邊，因此不適宜進(jìn)行多模膛鑄造。

20、何謂精密鍛模？它與一般鍛模相比有何特點(diǎn)?

精密鍛模精度比一般鍛模高，用它可直接鑄造出所需的產(chǎn)品零件。與一般鍛模相

比沒有飛邊槽。

第九章焊接（177）

1、什么是焊接電??？它由哪幾種區(qū)域構(gòu)成？各區(qū)產(chǎn)生的熱量和溫度怎樣？什么

是正接和反接？

焊接電?。河珊附与娫垂?yīng)的，具有一定電壓的兩電極間或電極與焊件間，在

氣體介質(zhì)中產(chǎn)生的強(qiáng)烈而持久的放電現(xiàn)象。電弧由陰極區(qū)、陽極區(qū)和弧柱區(qū)三

部分構(gòu)成。陽極區(qū)熱量約占43%,溫度約為2600K：陰極區(qū)熱量約占36%,溫度

約為2400K；弧柱區(qū)熱量約占21%,溫度可達(dá)6000~8000K。直流電源焊接時(shí)，正

接：工件為正極，焊條為負(fù)極；反接工件為負(fù)極，焊條為正極。

2、焊條由哪幾部分構(gòu)成？各部分作用怎樣？其中為何具有缽鐵？在其他電弧焊

工藝中，有無類似材料和作用？

焊條由金屬焊芯和藥皮兩部分構(gòu)成。焊芯日勺作用：①作為電級(jí)，起導(dǎo)電作用：②

作為焊縫日勺填充金屬，與母材一起構(gòu)成焊縫。藥皮日勺作用：①穩(wěn)定電?。虎诋a(chǎn)

生保護(hù)氣體；③造渣，保護(hù)焊縫；④補(bǔ)充合金元素，提高焊縫金屬日勺力學(xué)性能。

鑄鐵在焊接冶金過程中起脫氣、去硫、滲合金等作用。在其他電弧焊工藝中，有

類似材料和作用，如釬焊中的釬劑。

3、什么是焊接熱影響區(qū)？熔焊時(shí)低碳鋼的I焊接熱影響區(qū)一般分為那幾種區(qū)？它

們對(duì)焊接接頭質(zhì)量有何影響？可采用什么措施來減少或消除熱影響區(qū)？

熱影響區(qū)：在焊接過程中，焊縫兩側(cè)金屬因焊接熱作用而產(chǎn)生組織和性能變化

的區(qū)域。低碳鋼的焊接熱影響辨別為溶合區(qū)、過熱區(qū)、正火區(qū)和部分相變區(qū)。

溶合區(qū)：成分和組織極不均勻，強(qiáng)度下降塑性很差，是產(chǎn)生裂紋及局部脆性破

壞的發(fā)源地。過熱區(qū)：具有過熱組織或晶粒明顯粗大的區(qū)域。過熱區(qū)的塑性、

韌性差，輕易產(chǎn)生焊接裂紋。正火區(qū)：具有正火組織的區(qū)域?？绽浜?，金屬發(fā)

生重結(jié)晶，晶粒細(xì)化，其力學(xué)性能優(yōu)于母材。部分組織發(fā)生相變的區(qū)域。該區(qū)

的晶粒大小不均勻，力學(xué)性能稍差。對(duì)熱影響區(qū)的大小、組織和性能可以通過

不一樣的焊接措施，焊接規(guī)范等工藝措施加以控制，如減少焊接電流，但無法

消除。

4、什么是酸性焊條和堿性焊條？各有何特點(diǎn)？焊后焊接接頭質(zhì)量有何影響？各

在何種場(chǎng)所使用？

酸性焊條和堿性焊條區(qū)別在藥皮日勺化學(xué)成分，酸性焊條藥皮熔渣日勺重要成分是酸

性氧化物，堿性焊條藥皮熔渣的重要成分是堿性氧化物。酸性焊條特點(diǎn)是氧化性

較強(qiáng)，易燒損合金元素，但電弧穩(wěn)定，對(duì)焊件上的油污、鐵銹不敏感，工藝性很

好；熔渣熔點(diǎn)較低，流動(dòng)性好，有助于脫渣和焊縫的形成，但難以有效清除熔池

中日勺硫、磷雜質(zhì)，輕易形成偏析，焊縫塑性和韌性稍差，滲合金作用弱，熱裂傾

向大。酸性焊條適合多種電源，常用于一般鋼構(gòu)造件的焊接。堿性焊條氧化性弱，

脫硫、磷能力強(qiáng)，抗裂性好，但對(duì)油污、水銹等敏感性較大，易產(chǎn)生氣孔，工藝

性較差。一般需要采用直流反接，重要用于壓力容器等重要構(gòu)造件口勺焊接。

5、產(chǎn)生焊接應(yīng)力和變形的原因是什么？焊接應(yīng)力與否一定要消除？怎樣消除，

可采用哪些措施來消除？

焊接過程中，對(duì)焊件進(jìn)行不均勻加熱和冷卻，是產(chǎn)生焊接應(yīng)力和變形日勺主線原因。

焊接應(yīng)力一定要消除。消除焊接應(yīng)力措施有：選擇合理日勺焊接次序，盡量使焊縫

自由收縮；錘擊焊縫；加熱減應(yīng)區(qū)；焊前預(yù)熱和焊后緩冷；焊后去應(yīng)力退火。

6、焊接變形的基本形式有哪些？防止和減少焊接變形常采用哪些措施？如產(chǎn)生

變形怎樣校正？

變形的形式：收縮變形、角變形、彎曲變形、波浪變形、扭曲變形等。

防止和減少焊接變形常采用的措施：（1）合理選擇焊件構(gòu)造；（2）焊前預(yù)熱,

焊后緩冷：（3）焊前組裝時(shí)，采用反變形法；（4）剛性固定法；（5）預(yù)留收縮

變形量；（6）加熱“減應(yīng)區(qū)”；（7）安排合理的焊接次序；（8）錘擊焊縫法；（9）

焊后熱處理。校正措施有：（1）機(jī)械矯正法；（2）火焰矯正法。

7、埋弧自動(dòng)焊與手工電