金属工艺学 期末复习
第一章
1. ※强度：指金属材料在外力作用下抵抗塑性变形和断裂破坏的能力。
2. ※测量硬度的方法常见的有：布氏硬度和洛氏硬度。
3. ※布氏硬度测量原理：在规定的载荷F （单位：N ）作用下，把一定直径D
的淬火钢球（或硬质合金球）压入试样的表面，保持一定时间t 后卸载，试样上随即出现一个压痕。以压痕表面积S 上单位面积所承受载荷的大小，作为所测金属的布氏硬度值。用符号HBS （或HBW ）表示。 4. ※布氏硬度一般是先测得压痕直径，根据直径查表确定材料的布氏硬度值，
值越大材料越硬。
5. ※布氏硬度的表示方法：数值1（硬度值）+HBS （HBW ）+数值2（球体
直径mm ）+/+数值3（试验载荷kgf ）+/+数值4（载荷保持时间）。若仅为10~15s 时，可不标注； 150HBS10/1000/30, 用直径为10mm 的钢球，在1000kgf （9807N ）的载荷作用下，保持30s 时测得的布氏硬度值为150； 6. ※特点与应用：测量准确，重复性强；但因压痕较大，有损表面，且工件
过硬时，压头易变形，故不宜测量成品零件、薄片材料及高硬度的材料。通常用于测定退火、正火、调质处理（淬火加高温回火）后的钢件，以及铸铁和有色金属等材料的硬度。
7. ※洛氏硬度试验是用一定的载荷将顶角为120°的金刚石圆锥体或直径为
1．588mm 的淬火钢球压入被测试样表面，根据压痕的深度确定它的硬度值。洛氏硬度值可以从洛氏硬度计的刻度盘上直接读出。
8. ※洛氏硬度表示方法：数值（硬度值）+HR+标尺符号（不同标尺的洛氏硬
度）。常用的有A ，B ，C 三种标尺，HRC 应用最广泛。50HRC------用C 标尺（用120°金刚石圆锥体作压头，载荷为1500N ）测定的洛氏硬度值为50。
9. ※洛氏硬度测量压痕的深度。压痕越深，材料越软。
10. ※洛氏硬度的特点与应用：操作简便、迅速，压痕较小，且测试硬度范围
广，可测成品件或较薄的工件，以及从很软到很硬的材料；但因压痕较小，当材料内部组织不均匀时，则测量值波动较大，不够精确，故在实际操作中，应在不同部位测量数次，然后取其平均值。
11. ※常见金属晶格类型：体心立方晶格，面心立方晶格，密排立方晶格。 12. ※过冷度的概念：理论结晶温度与实际结晶温度之差称为过冷度。
13. ※结晶过程：形成晶核——晶核长大形成晶核——晶核继续长大形成新晶
核——结晶结束。晶核的形成（有自发晶核、非自发晶核）与成长两者并存交替进行。
14. 纯金属和共晶类合金的结晶是在一个恒定的温度下进行的。大多数合金的
结晶是在一段温度范围内进行的。 15. ※细化晶粒的措施：细化晶粒的措施（通过控制晶核的形成与长大来实现）。 1）、增加过冷度；2）、添加适量杂质；3）、震动破碎（机械、超声波、电磁等）；4）、采取热处理等工艺手段。
16. ※纯金属的同素异构转变定义：冷却凝固后，由于温度（或压力）的变化，
金属的晶格类型也发生变化的现象。（转变过程与液态金属的结晶过程类似：包含晶核的形成与长大）
17. ※铁素体——碳溶解在α-Fe 中形成的间隙固溶体，通常用F 表示。它仍
保持α-Fe 的体心立方晶格结构。F 中铁溶解碳的能力很小，随温度的不同而不同。在 727 ℃时溶解度最大达 0.0218％。韧性很好，强度和硬度均不高。
18. ※奥氏体——碳溶解在γ-Fe 中形成的间隙固溶体。―A ”表示。它仍保持
γ-Fe 的面心立方晶格结构。因晶格间隙较大， γ-Fe 溶解碳的能力比α-Fe 大。在1148 ℃时， ωC 最大达2.11％。稳定的奥氏体在钢内存在的最低温度是727 ℃。奥氏体的硬度不是很高（HB ＝160～200），塑性很好，是绝大多数钢种在高温进行压力加工时所要求的组织。 19. ※渗碳体——铁与碳形成的稳定的金属化合物，―Fe3C ‖。 ωC = 6.69％，
复杂的晶格形式。渗碳体的硬度很高（HB= 800），而塑性极差，几乎为零，是一个硬而脆的组织。 渗碳体在一定条件下可以分解成铁和石墨
20. ※！铁碳合金状态图（看图说出某一种材料的冷却过程，其中组织转变，
室温下单项组织）
21.
22. ※！高温下最基本的单项组织：FP+Fe3C+A ，常温下最基本的单项组织：
FP+Fe3C 。共析钢的室温基本组织：FP+Fe3C （铁素体加渗碳体），亚共析钢的室温基本组织：F+ FP+Fe3C ，过共析钢的室温基本组织：FP+Fe3C +Fe3C Ⅱ （网状），共晶白口铁（变态莱氏体）的室温基本组织：FP+Fe3C +Fe3C Ⅱ +Fe3C 共晶
25. 铁碳合金分类（安组织分）：
26.
27. 共析钢的室温组织：P （FP+Fe3C 。亚共析钢的室温组织：F+P 。
过共析钢的室温组织：P+Fe3C Ⅱ （网状）共晶白口铁（变态莱氏体）的室温组织：P+Fe3C Ⅱ +Fe3C 共晶
28. ※钢的含碳量对机械性能的影响：碳是钢中的主要元素，对碳钢
的性能影响也最大。一般来说，含碳量升高，强度和硬度也升高，而塑性和韧性则降低，但当含碳量超过0．9％时，强度也开始降低。含碳量对钢的工艺性能也有很大影响，一般来说，含碳量低的碳钢其焊接性能和锻压性能较好，反之则差。
29. ※钢的热处理概念：是将钢在固态下进行加热、保温和冷却，改
变其内部组织，从而获得所需要性能的一种金属加工工艺。
30. ※热处理的目的：热处理能有效地改善钢的组织，提高其力学性
能并延长其使用寿命，是钢铁材料重要的强化手段。 31. ※热处理的三个步骤：加热，保温，冷却。 32. 退火：（1）定义：把钢加热到高于临界点温度 Ac3 （亚共析钢）
或 Ac1 （过共析钢）以上 20～30 C 或低 于临界点温度（ Ac1 ）的某一温度，经保温后缓慢冷却（随炉冷却或在导热能力差的介质中冷却），以获得接近平衡组织(P)的工艺方法。（2）※目的：①消除铸、锻件在冷却过程中由于冷速过快而形成的不平衡组织或硬皮；对过共析钢而言，是为了获得球化珠光体，均能达到降低硬度，便于切削加工的目的；②提高塑性和韧性，以利于冷变形加工；③细化晶粒、均匀组织，以提高力学性能；④消除工件加工过程中由于冷却不均、变形不均而造成的内应力，以防止变形或开裂。 33. 正火：（1）定义：把工件加热到Ac3或Accm 以上30℃～50℃，
经适当的保温后，出炉空冷。（2）优点：正火的冷速较退火快，能得到S，细化晶粒的效果较好。同样零件正火后的σb和HB 比退火后的为高，且ωC↑，用两种方法处理后的σb和HB差别越明显。（3）※目的：①提高机械性能②改善切削性能③为淬火做组织准备
34.※退火与正火的选择：1、使用性能：对低、中碳钢，正火后的力
学性能较好，若零件的性能要求不高，可采用正火作为最终热处理；对于结构复杂的零件，因正火冷速较快，工件有开裂的危险，故宜用退火。2、切削性能：一般，低中碳钢应采用正火，高碳钢则应采用退火。实践证明，工件的硬度在HB＝170～230时，对切削加工最为有利。过高，加工难；过低，―粘刀‖。3、经济角度正火较退火生产周期短，生产率高，成本低，故条件允许时应优先采用正火。
35.淬火：（1）定义：将钢加热到临界温度以上，经过保温A化后，
再以大于临界冷却速度的冷却速度急速冷却下来，获得M组织的热处理加工方法。（2）※目的：一般是为了获得M组织，以提高钢的硬度、强度和耐磨性等。但淬火M的脆性很大，不能直接应用，还要通过回火来降低脆性，提高韧度。
36.表面淬火和化学热处理的区别：表面淬火仅对工件表层进行淬火
的工艺，即将工件表层迅速加热到淬火温度，当热量还未传到心部时，就迅速予以冷却的工艺方法。化学热处理通过一定的工艺方法，将一种或几种元素渗入钢件表面，以改变其化学成分和组织结构，从而使钢件获得所需性能的热处理工艺，称为化学热处理。
37.回火：（1）定义：将淬火后的钢件重新加热到临界温度以下某一
温度，保温一段时间后，以一定方式进行冷却的热处理工艺。淬火钢一般都要进行回火处理。※目的：1）减少和消除钢件淬火时产生的内应力，防止工件变形和开裂；2）调整钢件的硬度，提高钢件的强度和韧性，以满足使用要求；3）稳定组织，以保证工件在使用过程中形状和尺寸不发生变化。
（3）※！低温回火性能：经低温回火后能消除因淬火而产生的内应力，并保持淬火钢的高硬度（56HRC～65HRC）、高耐磨性，同时提高其韧性。低温回火应用：主要适用于刀具、量具、模具以及其他耐磨零件、渗碳工件等。
中温回火性能：经中温回火后能获得高的弹性和强度，并具有一定韧性，硬度一般为35HRC～50HRC。中温回火应用：主要用于各种弹性零件及热锻模等。
高温回火性能：具有良好的综合力学性能，即具有理想的塑性、韧性和强度之间的配合。硬度可达25 HRC～40 HRC。高温回火应用：各种重要零件，特别是在交变应力作用下的零件，必须进行调质处理，如汽车中的半轴、连杆、螺栓、齿轮等。
38.调制处理是淬火加高温回火。
39.淬火后回火的原因：淬火M的脆性很大，不能直接应用，还要通
过回火来降低脆性，提高韧度。
40.※马氏体概念：碳在α-Fe中的过饱和固溶体，它保留了奥氏体中
溶解在γ–Fe中的所有碳。
41.回火温度升高，硬度越低
42.※！钢的综合分类
※按钢的质量分：普通优质钢，优质钢，高级优质钢，特级优质钢。
※按平均含碳量分：低碳钢，中碳钢，高碳钢。
※按用途分：碳素结构钢，碳素工具钢，专用钢。
※按钢液脱氧程度分类：沸腾钢（F），镇静钢（Z）半镇静钢（b）特殊镇静钢（TZ）
呈团絮状；蠕墨铸铁：石墨呈蠕虫状.铸铁性能差异最根本原因：石墨的形态
50.※！灰铸铁性能：石墨的力学性能极差，使铸铁的抗拉强度比钢
低很多，伸长率接近于零。因为石墨存在，又使铸铁具有一些优点：（1）减振性比钢好（2）石墨能起润滑作用，提高了耐磨性和切削加工性（3）有良好的铸造性能，收缩小，不易产生铸造缺陷它的熔化过程简单、成本低，所以是用得最广的铸造合金
※？！球墨铸铁与灰铸铁比有什么优势：基体强度利用率高达70％～90％，其抗拉强度、塑性、韧性高。
第二章
1.模样造型主要获得铸件的外形，芯盒造型主要获得铸件的内腔形
状和尺寸。外形不一定都是模样做的，也可部分或全部用芯子形成铸件的外形，以简化某些复杂铸件的造型
2.※设计制造模样和芯盒时考虑哪些问题：1).分型面——铸型组元
之间的接合面。必须使模样能从砂型中取出，使造型方便并能保证铸件的质量2).起模斜度应使起模方便，壁愈高，斜度愈小3）．加工余量为保证铸件加工面尺寸和零件精度，在铸件工艺设计时预先增加而在机械加工时切去的金属层厚度4）．圆角便于造型，防止浇注时产生冲砂及铸件冷缩时产生应力集中5）．芯头定位并放置芯子6）．收缩余量为了补偿铸件收缩，模样比铸件图纸尺寸增大的数值7）．孔（或槽）铸件上较小的孔（槽）不易保证质量，不铸出。
3.※型砂和芯砂常用的造型材料：硅砂，水，粘结剂，其他附加物
混制而成
4.※性能要求：可塑性强，强度高，良好透气性，耐火性，退让性
5.※芯砂的性能要求比型砂的要高，因承受液态金属的高温包围与
冲刷力的作用
6.※砂型铸造的工艺过程：
7.※整模两箱造型主要特征：模样是整体的，铸件分型面是平面。
适用范围：适用于铸件最大截面在一端，且为平面的铸件
8.※分模造型主要特征：将模样在最大截面处分成两半，型腔位于
上、下两个砂箱内，造型简单省工适用范围：常用于最大截面在中部的铸件
9.※挖砂造型：主要特征：模样是整体的，但铸件分型面是曲面适
用范围：用于分型面不是平面的单件、小批量生产铸件
10.※浇注系统定义：为填充型腔和冒口而开设于铸型中的一系列通
道
11.※浇注系统组成：浇口杯，直浇道，横浇道，内浇道
12.※浇口杯（漏斗形）：用以承接并导入熔融金属，可以减缓浇注时
液体金属对铸型的冲击，并使熔渣浮于表面。直浇道（倒圆锥形）：
使液体金属产生一定的静压力。加长直浇道可提高熔融金属的充型能力与流速。横浇道（梯形）: 连接直浇道和内浇道，主要有阻止熔渣流入型腔的作用，并分配熔融金属流入内浇道。内浇道：引导液体金属进入型腔，控制液态金属流入型腔的方向与速度，调节铸件各部分的冷却速度
13.※为了使液体金属快而平稳地流入型腔，避免冲歪芯子，内浇道
可沿芯子的切线方向引入液体金属，或型腔周边均布多个内浇道切忌内浇道正对细长芯子引入液体金属
14.※铸件常见缺陷：气孔，缩松，砂眼，渣眼，变形，错箱，偏心，
浇不足，粘沙，裂纹，冷隔
15.※金属型铸造定义：将液体金属在重力作用下浇入用金属制成的
铸型获得铸件的方法称金属型铸造。
16.※熔模铸造定义：用易熔材料（如蜡料等）制成模样，在其表面
包覆若干层耐火涂料，制成壳型，将液体金属浇入壳型中冷凝获得铸件的方法
17.※压力铸造定义：是将熔融金属在高压作用下迅速压入金属铸型，
并在压力作用下冷凝获得铸件的方法
18.※！压力铸造和熔模铸造比较：压力铸造是将熔融金属在高压作
用下迅速压入金属铸型，并在压力作用下冷凝获得铸件的方法。
熔模铸造是用易熔材料（如蜡料等）制成模样，在其表面包覆若干层耐火涂料，制成壳型，将液体金属浇入壳型中冷凝获得铸件的方法。压力铸造优点：1、可制出表面质量好、形状复杂的薄壁铸件；2、晶粒细密，强度较高；3、生产率高。缺点：1、气体难排2、壁厚（冷凝快→缩孔、缩松）不宜超过6～8mm，常为2～4mm，且应尽可能均匀；3、塑性较低；4、设备费用较高、压铸机功率与金属型材料性能有限。熔模铸造优点：1、铸件表面质量较好2、可制出难于用砂型铸造、锻压或切削加工方法生产的形状复杂的薄壁铸件3、对于一些加工性不良或难于切削加工的合金铸件（如不锈钢、耐热钢、硬质合金等）也可直接制得精度较高的零件。缺点：生产工序较多，生产周期长，铸件的尺寸不能过大。
19.※！铸件结构的工艺性：
（一）铸件的外形：1、外形力求简单，避免不必要的型芯2、减少突出部分、利于造型3、分型面要少而简单4、铸件能自由收缩，避免过大的内应力5、应避免铸件在水平位置设置大平面6、对细长件和薄件应设加强筋7．应有一定的结构斜度
（二）铸件的内腔：1、尽量不用或少用型芯2、有利于型芯稳固和排气等3、增设工艺孔
（三）铸件壁厚和壁的连接：1．铸件壁厚要合理（铸件的壁厚超过临界壁厚（约为最小壁厚的3倍）后，铸件的强度不再随壁厚成比例增加。）2．铸件壁厚应均匀3．铸件的连接和圆角（铸件的壁厚应力求均匀
，如果壁厚相差不大，则采用圆角连接，如果因结构所不能达到厚壁均匀，则铸件各部分不同壁厚的连接应采用逐步过渡，避免锐角连接）（四）机械加工对铸件结构的要求：1）应便于定位、夹紧、加工和测量2）加工表面的几何形状应力求简单，且尽可能布置在同一个平面上3）应避免在曲面或斜壁上钻孔，在钻孔处应铸有平台
（五）组合铸件的制造先分割，再用焊接方法或螺钉连接成整体
20.※！合金的铸造性能
流动性和充型能力
1、化学成分：不同合金：灰铸铁流动性最好，硅黄铜、铝硅合金次之，而铸钢的流动性最差。同种合金：纯金属、处于共晶成分的合金流动性好，凝固温度范围越窄的合金流动性好
2、铸型条件：1）铸型的蓄热能力。即铸型从金属液中吸收和储存热量的能力。铸型的热导率和质量热容愈大，对液态合金的激冷作用愈强，合金的充型能力就愈差。2）铸型温度。提高铸型温度，减少铸型和金属液之间的温差，减缓冷却速度，可提高合金液的充型能力。
3）铸型透气性。型腔中的气体膨胀，型砂中的水分汽化，有机物燃烧，都将增加型腔内的压力4）铸型结构。壁厚、大小、复杂程度
3、浇注条件1）浇注温度。浇注温度对合金的充型能力有着决定性的影响，在保证充型能力足够的前提下，尽量降低浇注温度。2）充型压力。液态合金在流动方向上所受的压力愈大，其充型能力愈好。3）浇注系统结构。愈复杂，充型能力愈差。
21.※收缩三阶段：液态收缩，凝固收缩，固态收缩。
22.※收缩过程中缺陷的危害：1）缩孔和缩松2）铸造内应力、变形
和裂纹
23.※减小和消除铸造内应力的方法：采用同时凝固的原则，提高铸
型温度，改善铸型和型芯的退让性，进行去应力退火
八压力加工
1.※金属变形实质：金属在受到外力作用时，会在其内部产生应力，
并迫使原子离开原来的位置，从而改变了原子间的相互距离，使金属发生变形，同时引起原子位能的增高。
2.※加工硬化：塑性变形程度↑HB、σb↑，δ、αk↓
3.※再结晶：随着温度的继续提高，开始以某些碎晶或杂质为核心
结晶成新晶粒，从而消除了全部加工硬化现象。这个过程称再结
晶
纤维组织：性能的方向性：金属在纵向（∥纤维方向）上塑性和韧性提高，而在横向（⊥纤维方向）上塑性和韧性降低。∥纤维方向上，抗拉压能力最强；⊥纤维方向上，抗剪能力最强。
※纤维分布合理：零件设计制造时，应使零件的σmax方向∥纤维方向，τmax方向⊥纤维方向，且使纤维围绕零件，不被切断。
※纤维组织消除方法：锻压
4.※！简答：控制锻造温度：锻造温度是始锻温度（开始锻造的温
度）和终锻温度（停止锻造的温度）间的温度范围。可锻性好，锻造温度范围大，加工时间长，加热次数少，生产率升高，氧化能耗降低。始锻温度过高必将产生过热、过烧、脱碳和严重氧化等缺陷，甚至使锻件报废。终锻温度过低，金属的加工硬化严重，变形抗力急剧增加，使加工难于进行。强行锻造，将导致锻件破裂报废。始锻温度过低或终锻温度过高，增加火次，消耗能源※自由锻的定义：利用冲击力或压力使金属在上下两个抵铁之间产生塑性变形，从而得到所需锻件的锻造方法
5.※自由锻是大型锻造的唯一方法
6.※！自由锻的特点：（1）所用的工具简单，具有较大的通用性（2）
金属自由流动（除了打击方向外）（3）工艺灵活，锻件锻造的范围大，锻造的锻件质量从几百克到二三百吨（4）力学性能较高（5）形状、尺寸精度低，加工余量大，劳动生产率低（6）劳动强度大，工人操作技术要求高
7.※自由锻基本工序：镦粗、拔长、冲孔、弯曲四种
8.※坯料设计：m坯料=m锻件+m烧损+m芯料+m料头。锻件图零
件图区别：加工余量，锻件公差，余块
9.※自由锻锻件的结构工业性：１、避免锥面及斜面等2、避免非
平面交接结构3、避免加强筋及表面凸台等结构4、复杂结构件应设计成由几个简单件构成的组合体。
10.※模锻的定义：在高强度金属锻模上预先制出与锻件形状一致的
模膛，使坯料在模膛内受压变形的锻造方法。
11.※飞边槽的作用：用以增加金属从模膛中流出的阻力，促使金属
充满模膛，同时容纳多余的金属
12.确定分模面位置的原则：①要保证模锻件能从模膛中取出②应使
上下两模沿分模面的模膛轮廓一致③能使模膛深度最浅，且最好使上下锻模的模膛深度基本一致④使零件上所加的敷料最少⑤最好为一个平面
13.※胎模锻定义：介于自由锻和模锻之间，吸取双方优点的一种方
法。先用自由锻将坯料锻成近似锻件的形状，再将锻件放在胎模中用自由锻设备终锻成形。
14.※！特点(与自由锻相比)：1）胎模锻件的形状和尺寸可由模具来
保证，所以对工人技术要求不高，操作简便；2）胎模锻件的形状较准确，尺寸精度高，余块少，加工余量小，因而既节约了原材料，又减少了后继的切削加工工作量；3）胎模锻件在胎膜内成形，锻件内部组织致密，纤维分布合理，因而锻件的力学性能比较好。
※！特点（与模锻相比）：1）胎模锻造不需采用昂贵的模锻设备，用自由锻设备即可，从而扩大了自由锻设备的应用范围；2）胎模锻工艺操作灵活，能够用较小的设备成形较大的锻件；3）胎模是一种不固定在锻造设备上的锻模，其结构较简单，通过组合多个模具可完成不同的锻造工序。4）胎模锻件的尺寸精度比模锻件低，工人劳动强度较大。
15.※板料冲压的定义：一种先进的金属加工方法，它是建立在金属
塑性变形的基础上，利用模具和冲压设备对板料金属进行分离或成形而得到制件的加工方法。
16.※板料冲压分类：冷冲压，热冲压。
17.※？板料冲压成型工序：分离工序：如剪切、落料、冲孔、切边、
修整等；变形工序：如弯曲、拉深、翻孔、翻边、胀形、扩孔、缩口和旋压等
18.剪切冲裁区别：剪切是用剪刀或模具沿不封闭的轮廓线切断板料
的工序。冲模是利用冲模将板料以封闭的轮廓线分离的一种冲压方法
19.※落料定义：被分离的部分为成品，而周边是废料。冲孔定义：
被分离的部分为废料，而周边是成品
20.弯曲时的纤维方向：弯曲时应尽可能使弯曲线与坯料纤维方向垂
直。若弯曲线与纤维方向一致，则容易产生破裂。此时可用增大最小弯曲半径来避免。
21.※回弹角：在设计弯曲模时必须使模具的角度比成品件角度小一
个回弹角，以便在弯曲后得到准确的弯曲角度。一般回弹角为0°～10°。
22.※拉伸成型质量问题：破裂和起皱。直壁与底部之间的过渡圆角
部位变薄最严重。
23.※冲模分类：简单冲，连续冲，复合冲。
24.※连续冲应用：连续冲模生产率高，但结构比较复杂且制造繁琐，
其冲压件也比复合模低，故只适用于冲压件精度要求不高的中、小型冲压件的大量生产。复合冲应用：复合冲模生产率较高，冲
压件精度也较高，但冲模制造复杂，故适用于大批量、精度较高的冲压件生产。
25.※？锻压衡量指标。※？模锻加工范围※？锻压衡量指标，影响
因素，结构工艺性，锥面如何改造※？！衡量指标
九焊接
1.※焊接定义：通过加热或加压，或两者并用，并且用或不用填充
材料，使焊件达到原子间结合的加工方法。
2.※焊接分类：看课件
3.※熔焊定义：焊接过程中，将焊件接头加热至熔化状态，不加压
力完成焊接的方法，称为熔焊。
4.※钎焊定义：采用比母材熔点低的金属材料作钎料，将焊件和钎
料加热到高于钎料熔点、低于母材熔点的温度，利用液态钎料润湿母材，填充接头间隙，并与母材互相扩散，实现连接焊件的方法，称为钎焊。
5.钎焊分类：根据钎料的熔点，钎焊可分为硬钎焊和软钎焊两大类。
锡焊属于软钎焊。
6.※手工电弧焊定义：用手工操纵焊条，利用焊条与工件间产生电
弧热，将工件和焊条熔化而进行焊接的电弧焊方法。
7.※可将工件接在阳极称正接，应将工件接在阴极称反接，
8.※焊条按熔渣的化学性质分为两大类酸性焊条，碱性焊条
※焊条由药皮和焊芯组成。焊条的直径就是以焊芯的直径来表示。
9.※焊芯的作用：焊芯在焊接过程中既是导电的电极，同时本身又
熔化作为填充金属，与熔化的母材共同形成焊缝金属。药皮的作用：提高电弧燃烧的稳定性，防止空气对熔化金属的有害作用，保证焊缝金属的脱氧，加入合金元素
10.※焊条的选用原则：
(1)按强度等级和化学成分选用：1）焊接一般结构，如低碳钢、低合金钢结构件时，一般选用与焊件强度等级相同的焊条，而不考虑化学成分相同或相近2）焊接异种结构钢时，按强度等级低的钢种选用焊条3）焊接特殊性能钢种，如不锈钢、耐热钢时，应选用与焊件化学成分相同或相近的特种焊条4）焊件的碳、硫、磷质量分数较大时，应选用碱性焊条5）焊接铸造碳钢或合金钢时，因为碳和合金元素的质量分数较高，而且多数铸件厚度、刚度较大，形状复杂，故一般选用碱性焊条
(2)按焊件的工作条件选用：1）焊接承受动载(交变载荷及冲击载荷)的结构件时，应选用碱性焊条。2）焊接承受静载的结构件时，可选用酸性焊条。3）焊接表面带有油、锈、污等难以清理的结构件时，应选用酸性焊条4）焊接在特殊条件（如在腐蚀介质、高温等条件）下工作的结构件时，应选用特殊用途焊条。
(3)按焊件的形状、刚度及焊接位置选用：1）厚度、刚度大、形状复杂的结构件，应选用碱性焊条2）厚度、刚度不大，形状一般，尤其是均可采用平焊的结构件，应选用适当的酸性焊条3）除平焊外，立焊、横焊、仰焊等焊接位置的结构件应选用全位置焊条
(4)其它（根据现场条件选用）※常用接头形式和坡口：常用的有对接、角接、T字接和搭接等；手弧焊时，对接接头应用最多。当焊件厚度小于6mm时，对接处需留出l～2 mm的间隙就能焊透。当焊件较厚时，还要开设各种坡口。
11.※焊接位置：依焊接时焊缝在空间的位置不同，有平焊、立焊、
横焊和仰焊四种（平焊最常用）全位置焊接——四种焊接位置（平焊、立焊、横焊和仰焊）都能进行焊接。
12.※焊接接头组成：由焊缝，熔合区，热影响区组成
13.※熔合区是焊接接头中性能最差的区域，过热区是热影响区中性
能最差的区域
14.※焊接变形的基本形式：外收缩变形（一般情况，简单结构小型
焊件，焊后仅出现收缩变形，焊件尺寸减小），角变形，弯曲变形，扭曲变形，（当焊件坡口横截面的上下尺寸相差较大或焊缝分布不对称，以及焊接次序不合理时，则焊件易发生角变形，弯曲变形
或扭曲变形）波浪变形（对于薄板焊件，最容易产生不规律的波浪变形）
15.※预防焊接变形的工艺措施：在结构设计中采用对称结构或大刚
度结构、焊缝对称分布结构都可减小或不出现焊接变形。施焊中，1）反变形法2）刚性固定法3）合理安排焊接次序4）焊前预热，焊后处理
16.※埋弧自动焊的特点与应用
1）埋弧自动焊的优点：生产率高，焊缝质量好，成本低，劳动条件好2）埋弧自动焊的缺点：适应性差（通常只适于水平位置焊接直缝和环缝），对焊前准备要求严，工件坡口加工要求较高，在装配时需保证组装间隙均匀，焊接设备较复杂，设备费用一次投资较大
3）应用：（1）主要用于成批生产厚度为6～60mm、处于水平位置的长直焊缝或较大直径的环形焊缝；（2）适焊材料有钢、镍基合金、铜合金等；（3）在造船、锅炉、压力容器、桥梁、车辆、工程机械、核电站等工业生产中得到广泛应用。
17.※焊接电弧的组成：由阴极区、阳极区和弧柱三部分组成
18.※电阻对焊特点：电阻对焊具有加热不均匀，热影响区宽，接头
有很大突起，接头清理要求严，易产生夹渣等缺点。闪光对焊特点：接头夹渣少，接头质量好，清理要求不如电阻对焊的高，强度比电阻对焊的高，焊件形状、尺寸应用范围广，但金属耗损较大，闪光火花易污染其他设备与环境，接头有毛刺，需用专门设备去除。
19.※气体保护焊定义：用外加气体作为电弧介质并保护电弧和焊接
区的电弧焊方法，称为气体保护焊
20.※分类：氩弧焊，CO2保护焊。
21.※氩弧焊适宜于铝、钛、镁、铜及其合金和各种不锈钢、耐热钢
等难焊材料的焊接
22.※手弧焊焊接位置：全位置焊接。气体保护焊焊接位置：全位置
焊接。电渣焊焊接位置：立焊。埋弧自动焊焊接位置：水平位置焊接。
23.焊接性的评定：通常用碳当量来评定钢的焊接性。将钢中合金元
素的含量，按其对焊接性的影响换算成碳的相当含量，加上碳含量，总和称为碳当量。
※钢的碳当量越低，焊接性越好。
24.※焊接结构工艺性：焊接结构材料选择，焊接方法，焊缝布置，
焊接接头设计等
25.※焊缝布置的一般工艺设计原则：1、焊缝布置应尽可能分散，避
免过分集中和交叉2、焊缝应避开应力集中部位3、焊缝布置应尽可能对称4、焊缝布置应便于焊接操作5、尽量减小焊缝长度和数量6、焊缝应尽量避开机械加工表面
26.※常见焊接缺陷：1）焊缝形状缺陷2）气孔3）夹渣和夹杂4）未
焊透、未熔合5）裂纹6）其他缺陷。焊接裂纹是危害最大的焊接缺陷。
十切削加工
1.※毛坯的种类：铸件，型材件，锻件，焊接件，冲压件。
2.※典型机械零件：（1）轴杆类零件（2）盘套类零件（3）箱座、
支架类零件
3.※金属切削加工定义：利用切削工具从工件上切除多余材料的加
工方法。它使工件获得符合图样要求的尺寸精度、形状精度、位置精度及表面质量
4.※切削运动：主运动和送进运动。主运动只有一个运动。（1）主
运动——是指在切削加工中形成机床切削速度或消耗主要动力的工作运动。（2）送进运动——是指在切削加工中，使工件的多余材料不断被去除的工作运动。
切削深度：工件待加工表面和己加工表面的垂直距离。切削速度:在单
位时间里刀具和工件沿主运动方向相对移动的距离。进给量：在主运动
的一个循环内，刀具与工件沿进给运动方向相对移动的距离
8.※金属切除率：单位时间切下工件材料的体积，是衡量切削效率
高低的一种指标。金属切除率zw等于切削用量三要素的乘积
9.※刀具的标注角度定义：即在图样上的标注角度，是在不考虑进
给运动和刀具安装误差的影响等条件下确定的。（1）在基面Pr投
影中测量的角度：主偏角Kr，副偏角Kr′（2）在主剖面Po中测
量的角度：前角γo，后角αo（3）在主切削平面Ps中测量的角
度：刃倾角λs
10.※参考系三个平面：基面，切削平面，正交平面。
11.常用刀具材料的性能和用途：※基本性能：1）高的硬度。硬度必
须高于工件材料的硬度2）高的耐磨性。耐磨性是刀具材料抗磨损
的能力，一般刀具材料的硬度越高，其耐磨性越好3）足够的强度
与冲击韧度。强度是抵抗切削力的作用，而不致崩刃与折断所应
具备的性能4）高的耐热性。它综合反映刀具材料在高温下能保持
的硬度、耐磨性、强度、抗氧化、抗粘纳和抗扩散的能力5）良好
的工艺性和经济性。要求刀具材料具有良好的工艺性能
12.※目前用得最多的是高速钢和硬质合金。硬质合金硬度比高速钢
)
(%
5
15
6
wt
V
Mo
Cr
Cu
Ni
Mn
C
C
eq
+
+
+
+
+
+
=
高
13.※道具的工作角度产生的影响：1）刀具安装位置对刀具角度的影
响：车削外圆时，当刀尖高于工件回转轴线时，切削平面与基面向逆时针方向发生偏转，工作前角γoe＞γo，而工作后角α
oe＜αo；反之，刀尖低于工件轴线，则γoe＜γo，αoe＞αo。2）车刀安装偏斜对主、副偏角的影响：当车刀刀杆在水平面内与进给方向不垂直时，将使车刀的主偏角和副偏角发生变化，由于进给运动的影响，会使它和切削速度所合成的切削运动方向发生变化，从而引起切削平面和基面发生变化，会导致刀具的实际前角、后角不同于标注角度。当进给量很小时，可以不考虑工作角度的变化。但是进给量很大时，必须考虑工作角度的这种变化。
14.※切屑的形成：被切层金属受刀具挤压，产生弹性变形和应力，
刀具前进，应力、应变增大，金属发生晶格滑移，产生永久变形，刀具继续前进，应力超过金属断裂强度，出现裂痕，挤裂金属沿刀具前面流出——切屑单体。
15.※切屑种类：带状切屑，节状切屑，崩碎切屑
带状切屑：用较大前角、较高的切削速度和较小的进给量切削塑性材料时，容易得到带状切屑。
节状切屑：采用较低的切削速度和较大的进给量切削中等硬度的钢材时，容易得到节状切屑。
崩碎切屑：在加工铸铁、青铜等脆性材料时易形成崩碎切屑。
16.※积屑瘤定义：在一定范围的切削速度下切削塑性金属时，常发
现在刀具前刀面靠近切削刃的部位粘附着一小块很硬的金属，这个硬块称为积屑瘤。
17.※积屑瘤的影响：积屑瘤可以代替刀刃进行切削，起到保护刀刃、
减小刀具磨损的作用。积屑瘤使刀具工作前角增大，减小了切削力。积屑瘤对粗加工有一定的好处，精加工时必须避免积屑瘤产生。
18.※影响切屑流的因素：切削时塑性变形较大，容易产生积屑瘤；
塑性较小、硬度高的材料，不易产生积屑瘤，或所产生积屑瘤的高度相对较小；切削脆性材料时所形成的崩碎切屑不与前刀面剧烈摩擦，因此一般不产生积屑瘤。切削速度很低不会产生积屑瘤；
当切削速度提高时，切屑流动加快，切削温度较高，切屑与前刀面的摩擦系数较大，与前刀面容易粘结产生积屑瘤；当切削速度很高也不会产生积屑瘤。
19.※控制切屑流的方法:采用高的切削速度，或低的切削速度，增大
前角以减小切屑变形，用油石仔细研磨前刀面以减小摩擦，以及选用合适的工作液以减小摩擦和降低切削温度。
20.※切削液的作用：（1）吸收并带走大量的热量，起冷却作用；（2）
渗入到刀具与工件和切屑的接触表面，形成润滑膜，有效地减小摩擦，起润滑作用，减少切削热产生，并提高已加工表面质量；（3）清洗作用：以清洗切削过程中产生的碎屑和磨屑；（4）有防锈作用，以减小工件、机床和刀具受水和空气等的腐蚀。
21.※切削液的分类：水溶液、乳化液和切削油。
22.※工件材料与切削用量对切削力的影响较大。
23.※切削力的来源：①三个变形区内产生的弹性变形抗力和塑性变
形抗力②切屑、工件与刀具间的摩擦力
24.※切削力的分解：主切削力Fc（消耗功率最多），进给力Ff，背
向力Fp（不消耗机床功率）
25.※切削热的来源：被加工材料的弹、塑性变形功转变的热；刀具
前面与切屑底层摩擦所产生的热；刀具后面与已加工表面摩擦所
26.※传出途径：由切屑、工件、刀具和周围介质传出
27.※危害：它传入工件，使工件温度升高，产生热变形，影响加工
精度；传入刀具使刀具温度升高，加剧刀具磨损，甚至使刀具丧失切削能力。
28.※控制措施：合理选择切削用量（尤其是切削速度）和刀具角度，
合理施加切削液等
29.※刀具的磨损形式：（1）后刀面磨损（2）前刀面磨损（3）前、
后刀面同时磨损
30.※刀具使用寿命（耐用度）的定义：指刀具由刃磨后开始切削，
一直到磨损量达到磨钝标准为止的总切削时间T（也可用切削路程或加工的零件数表示）。也称为刀具耐用度。
31.对于可重磨刀具，其使用寿命与刀具的重磨次数有关，即一把新
刀具从开始投入使用、多次刃磨再使用直到报废为止的总切削时间。
32.※以后刀面的磨损尺寸来确定刀具的磨钝标准
33.※？切削加工性的指标
34.※工件材料的切削加工性衡量指标：1）切削速度2）相对加工性
3）加工表面质量4）切削力或切削功率5）切屑处理性；上述指标中，前两个在各种加工条件下都可适用，故最常用。
35.刀具使用寿命指标：对于不同的工件材料，在相同的切削条件下，
使刀具使用寿命较高的材料，其切削加工性就好；取同样的刀具使用寿命时，所允许的最大切削速度v60较高的材料，其切削加工性就好
36.※相对切削加工性Kr：一般是以加工正火状态的45钢的切削速
度v60作为基准，记作（v60）j，将被评价的材料的v60与之相比。
37.※v60：T＝60min时，某种材料所允许的最大切削速度
38.影响材料切削加工性的主要因素：一．工件材料的物理和力学性
能的影响
1）材料的强度和硬度。材料的强度和硬度愈高，切削加工性也就愈差2）材料的塑性。材料的塑性越大，切削加工性较差，但是塑性太小的材料，故切削加工性也不好。3）材料的韧性。韧性较大的材料，切削加工性较差4）材料的导热性。材料的导热系数小时，切削加工性就差二．化学成分的影响：1）含碳量的影响：低碳钢差、中碳钢好2）合金元素的影响：钢中加入硅、锰、镍、铬、钼、钨等之后，使得铁素体强化，强度硬度提高，可加工性下降；加入硫、磷、铅、钙等之后，使得钢脆化，或产生一种有润滑作用的非金属夹杂物（MnS），减小摩擦，有利于切削加工。三．金相组织的影响1）组织不同的影响。低碳钢中F多，切削加工性差；淬火钢中M多，切削加工性也差；中碳钢中F 和P，综合切削加工性好；灰铸铁中石墨多硬度低，切削加工性好。2）组织形状、大小的影响。如P针状的硬度最高，磨损最大；球状的磨损最小；片状的居中。
39.※切削用量的选择原则：
（1）粗加工时：应尽量保证较高的金属切除率和必要的刀具使用寿命，一般优先选择最大的背吃刀量（切削深度），其次考虑采用切削力、功率允许的最大进给量，最后根据刀具耐用度选定合理的切削速度。（2）半精加工及精加工时：应尽量保证加工精度和表面质量，切削深度只是粗加工后留下来的不大的余量，限制进给量提高的主要因素是表面粗糙度。一般首先选择加工精度和表面质量所允许的背吃刀量和进给量，然后确定在保证刀具耐用度的前提下的合理的切削速度
29金属切削机床型号的编制方法：机床类别代号＋通用特性代号＋组别代号＋系别代号＋主参数代号＋重大改进号。
30钻削的应用：低精度孔的最终加工，只能保证单个孔的精度，高精度孔的粗加工
31镗削的应用：标准扩孔钻和铰刀的最大直径为80mm，所以大孔都采用镗削加工；外形复杂的大型零件上孔径较大、尺寸精度较高、有位置精度要求的孔系，盘套类零件中心部位的孔和小支架上的轴承孔。32铰削加工：钻孔或扩孔之后，常使用铰刀对孔进行精加工
33铣削方式：1）端铣和周铣2）顺铣和逆铣
34端铣和周铣特点比较：1）端铣的表面较光洁2）端铣较平稳3）端铣的精度较高4）端铣的生产率较高5）周铣的刀具使用寿命较低6）周铣的加工范围较广泛。端铣优于周铣。在大批量生产中，常采用端铣方式加工平面。但周铣的适应性好，在生产中也广泛采用。
35顺铣和逆铣特点比较：1）顺铣刀具使用寿命较高2）顺铣加工过程较平稳3）顺铣时工作台可能窜动。顺铣的加工范围限于无硬皮的工件，其加工表面的质量较好，多用于精加工。逆铣多用于粗加工。
36刨削是用于加工什么？刨削加工主要用于刨平面和刨槽
37刨削加工常用刨床：牛头刨床和龙门刨床
1、牛头刨床：主要加工中小零件，主运动：刀具直线运动；送进运动：工件直线运动
2、龙门刨床：主要加工大型重型零件，主运动：工件直线运动；送进运动：刀具直线运动
38拉床的结构：只有主运动，没有进给运动
39磨削：磨削加工是用磨具以较高的线速度对工件表面进行加工的方法，磨削加工属于精加工
40砂轮的基本组成要素：磨料、结合剂和孔隙
41孔隙作用：孔隙不仅能容纳切屑，还能把切削液及空气带进切削区域，从而有利于降低切削温度。孔隙使砂轮逐层均匀脱落，从而获得满意的―自锐‖效果
金属工艺学课后答案
金属工艺学课后答案 1、什么是应力？什么是应变？ 答：试样单位截面上的拉力，称为应力，用符号ζ表示，单位是MPa。 试样单位长度上的伸长量，称为应变，用符号ε表示。 2、画出低碳钢拉伸曲线图，并指出缩颈现象发生在拉伸图上哪一点？若没有出现缩颈现象，是否表示试样没有发生塑性变形？ 答：b 点发生缩颈现象。若没有出现缩颈现象，试样并不是没有发生塑性变形，而是没有产生明显的塑性变形。 3、将钟表发条拉直是弹性变形还是塑性变形？怎样判断它的变形性质？ 答：将钟表发条拉直是弹性变形，因为当时钟停止时，钟表发条恢复了原状，故属弹性变形。 4、布氏硬度法和洛氏硬度法各有什么优缺点？各适用于何种场合。下列情况应采用哪种硬 度法测定其硬度？ 答：布氏硬度法：（1）优点：压痕面积大，硬度值比较稳定，故测试数据重复性好，准确度 较洛氏硬度法高。（2）缺点：测试费时，且压痕较大，不适于成品检验。 （3）应用：硬度值HB 小于450 的毛坯材料。 洛氏硬度法：（1）优点：设备简单，测试简单、迅速，并不损坏被测零件。 （2）缺点：测得的硬度值重复性较差，对组织偏析材料尤为明显。 （3）应用：一般淬火件，调质件。 库存钢材——布氏硬度锻件——布氏硬度 硬质合金刀头——洛氏硬度台虎钳钳口——洛氏硬度。 5、下列符号所表示的力学性能指标的名称、含义和单位是什么？ ζ：强度，表示材料在外加拉应力的作用下，抵抗塑性变形和断裂的能力，单位MPa。 ζs：屈服强度，指金属材料开始发生明显塑性变形时的应力，单位MPa。 ζb：抗拉强度，指金属材料在拉断前可能承受的最大应力，单位MPa。 ζ0.2：屈服强度，试样在产生0.2%塑性变形时的应力，单位MPa。 ζ-1：疲劳强度，表示金属材料在无数次的循环载荷作用下不致引起断裂的最大应力，单位MPa。 δ：伸长率，试样产生塑性变形而发生破坏是的最大伸长量。 αk：冲击韧性，金属材料在一次性、大能量冲击下，发生断裂，断口处面积所承受的冲击功，单位是J/cm2 HRC：洛氏硬度，无单位。 HBS：布氏硬度，无单位。表示金属材料在受外加压力作用下，抵抗局部塑性变形的能力。HBW：布氏硬度，无单位。 1、金属的晶粒粗细对其力学性能有什么影响？ 答：晶粒越细小，ζb、HB、αk 越高；晶粒越粗，ζb、HB,、αk,、δ下降。 2、什么是同素异晶转变？试画出纯铁的冷却曲线，并指出室温和1100℃时的纯铁晶格有什 么不同？ 答：随温度的改变，固态金属晶格也随之改变的现象，称为同素异
金属工艺学复习资料__考试必备_重要的简答题1
《金属工艺学》复习资料 一、填空： 1.合金的收缩经历了(液态收缩)、(凝固收缩)、(固态收缩)三个阶段。 2.常用的热处理方法有（退火）、（正火）、（淬火）、（回火）。 3.铸件的表面缺陷主要有（粘砂）、（夹砂）、（冷隔）三种。 4.根据石墨的形态，铸铁分为（灰铸铁）、（可锻铸铁）、（球墨铸铁）、（蠕墨铸铁）四种。 5.铸造时，铸件的工艺参数有（机械加工余量）、（起模斜度）、（收缩率）、（型芯头尺寸）。 6.金属压力加工的基本生产方式有（轧制）、（拉拔）、（挤压）、（锻造）、（板料冲压）。 7.焊接电弧由（阴极区）、（弧柱）和（阳极区）三部分组成。 8.焊接热影响区可分为（熔合区）、（过热区）、（正火区）、（部分相变区）。 9.切削运动包括（主运动）和（进给运动）。 10.锻造的方法有（砂型铸造）、（熔模铸造）和（金属型铸造）。 11.车刀的主要角度有（主偏角）、（副偏角）、（前角）、（后角）、（刃倾角）。 12.碳素合金的基本相有（铁素体）、（奥氏体）、（渗碳体）。 14.铸件的凝固方式有（逐层凝固）、（糊状凝固）、（中间凝固）三种。 15.铸件缺陷中的孔眼类缺陷是（气孔）、（缩孔）、（缩松）、（夹渣）、（砂眼）、（铁豆）。 17.冲压生产的基本工序有（分离工序）和（变形工序）两大类。 20.切屑的种类有（带状切屑）、（节状切屑）、（崩碎切屑）。 21.车刀的三面两刃是指（前刀面）、（主后刀面）、（副后刀面）、（主切削刃）、（副切削刃）。 二、名词解释： 1.充型能力：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，成为液态合金的充型能力。2．加工硬化：随着变形程度增大，金属的强度和硬度上升而塑性下降的现象称为加工硬化。
金属工艺学课后习题参考答案
第一章（p11） 1.什么是应力什么是应变 答：应力是试样单位横截面的拉力；应变是试样在应力作用下单位长度的伸长量2．缩颈现象 在拉伸实验中当载荷超过拉断前所承受的最大载荷时，试样上有部分开始变细，出现了“缩颈”。 缩颈发生在拉伸曲线上bk段。 不是，塑性变形在产生缩颈现象前就已经发生，如果没有出现缩颈现象也不表示没有出现塑性变形。 4.布氏硬度法和洛氏硬度法各有什么优缺点下列材料或零件通常采用哪种方 法检查其硬度 库存钢材硬质合金刀头 锻件台虎钳钳口 洛氏硬度法测试简便，缺点是测量费时，且压痕较大，不适于成品检验。 布氏硬度法测试值较稳定，准确度较洛氏法高。；迅速，因压痕小，不损伤零件，可用于成品检验。其缺点是测得的硬度值重复性较差，需在不同部位测量数次。硬质合金刀头，台虎钳钳口用洛氏硬度法检验。 库存钢材和锻件用布氏硬度法检验。 5.下列符号所表示的力学性能指标名称和含义是什么 σb抗拉强度它是指金属材料 在拉断前所能承受的最大应力. σs屈服点它是指拉伸试样产生屈服时的应力。 σ2.0规定残余拉伸强度 σ1-疲劳强度它是指金属材料 在应力可经受无数次应力循环不发生疲劳断裂，此应力称为材料的疲劳强度。σ应力它指试样单位横截面的拉力。 a K冲击韧度它是指金属材料断 裂前吸收的变形能量的能力韧性。HRC 洛氏硬度它是指将金刚石圆锥体施以100N的初始压力，使得压头与试样始终保持紧密接触，然后，向压头施加主载荷，保持数秒后卸除主载荷。以残余压痕深度计算其硬度值。HBS 布氏硬度它是指用钢球直径为10mm，载荷为3000N为压头测试出的金属的布氏硬度。 HBW 布氏硬度它是指以硬质合金球为压头的新型布氏度计。 第二章（p23） (1)什么是“过冷现象”过冷度指什么 答：实际结晶温度低于理论结晶温度（平衡结晶温度），这种线性称为“过冷”。理论结晶温度与实际结晶温度之差，称为过冷度。 （2）金属的晶粒粗细对其力学性能有什么影响细化晶粒的途径有哪些 答：金属的晶粒粗细对其力学性能有很大影响。一般来说，同一成分的金属，晶粒愈细，其强度、硬度愈高，而且塑性和韧性也愈好。 细化铸态晶粒的主要途径是：
金属工艺学重点知识点
属 工 -艺 学 第 五 版 上 强度：金属材料在里的作用下，抵抗塑性变形和断裂的能力。指标：屈服点（b s）、抗拉强度（b b）塑性：金属材料在力的作用下产生不可逆永久变形的能力。指标：伸长率（S）、断面收缩率（ 3 硬度：金属材料表面抵抗局部变形，特别是塑性变形压痕、划痕的能力。 1布氏硬度：HBS （淬火钢球）。HBW （硬质合金球） 指标：-2洛氏硬度：HR （金刚石圆锥体、淬火钢球或硬质和金球） 3韦氏硬度 习题： 1什么是应力，什么是应变？ 答：试样单位面积上的拉称为应力，试样单位长度上的伸长量称为应变。 5、下列符号所表示的力学性能指标名称和含义是什么？
答：b b:抗拉强度，材料抵抗断裂的最大应力。 （7 S :屈服强度，塑性材料抵抗塑性变形的最大应力。 6：条件屈服强度，脆性材料抵抗塑性变形的最大应力 7 -1 ：疲劳强度，材料抵抗疲劳断裂的最大应力。 S：延伸率，衡量材料的塑性指标。 a k :冲击韧性，材料单位面积上吸收的冲击功。 HRC洛氏硬度，HBS压头为淬火钢球的布氏硬度。HBW压头为硬质合金球的布氏硬度。 过冷度：理论结晶温度与实际结晶温度之差。冷却速度越快，实际结晶温度越低，过冷度越大。纯金属的结晶包括晶核的形成和晶核的长大。 同一成分的金属，晶粒越细气强度、硬度越高，而且塑性和韧性也越好。 原因：晶粒越细，晶界越多，而晶界是一种原子排列向另一种原子排列的过度，晶界上的排列是犬牙交错的，变形是靠位错的变移或位移来实现的，晶界越多，要跃过的障碍越多。 M提高冷却速度，以增加晶核的数目。 J 2在金属浇注之前，向金属液中加入变质剂进行变质处理，以增加外来晶核，还可以采用热处理或塑性加工方法，使固态金属晶粒细化。 3采用机械、超声波振动，电磁搅拌等 合金：两种或两种以上的金属元素，或金属与非金属元素溶合在一起，构成具有金属特性的新物质。组成元素成为组员。 U、固溶体：溶质原子溶入溶剂晶格而保持溶剂晶格类型的金属晶体。 铁碳合金组织可分为：2、金属化合物：各组员按一定整数比结合而成、并具有金属性质的均匀物质 （渗 < 碳体） 3、机械混合物：结晶过程所形成的两相混合组织。
广西大学金属工艺学复习重点教学教材
广西大学金属工艺学 复习重点
铸造 1金属工艺学是一门传授有关制造金属零件工艺方法的综合性技术基础课。是2铸造到今天为止仍然是毛坯生产的主要方法。是 3铸造生产中，最基本的工艺方法是离心铸造。否 4影响合金的流动性因素很多，但以化学成分的影响最为显著。是 5浇注温度过高，容易产生缩孔。是 6为防止热应力，冷铁应放在铸件薄壁处。否 7时效处理是为了消除铸件产生的微小缩松。否 8浇注温度越高，形成的缩孔体积就越大。是 9热应力使铸件薄壁处受压缩。是 10铸造中，手工造型可以做到三箱甚至四箱造型。是 二、单选题 1液态合金的流动性是以（ 1）长度来衡量的． ①. 螺旋形试样②. 塔形试样 ③. 条形试样④. 梯形试样 2响合金的流动性的最显著的因素是（2 ） ①. 浇注温度②. 合金本身的化学成分 ③. 充型压力④. 铸型温度 3机器造型（ 1） ①. 只能用两箱造型②. 只能用三箱造型 ③. 可以用两箱造型，也可以用三箱造型④. 可以多箱造型
4铸件的凝固方式有（ 1） ①. 逐层凝固，糊状凝固，中间凝固②. 逐层凝固，分层凝固，中间凝固③. 糊状凝固，滞留凝固，分层凝固④. 过冷凝固，滞留凝固，过热凝固5缩孔通常是在（4） ①. 铸件的下部②. 铸件的中部 ③. 铸件的表面④. 铸件的上部 6（3 ）不是铸造缺陷 ①. 缩松②. 冷裂 ③. 糊状凝固④. 浇不足 7浇注车床床身时，导轨面应该（1） ①. 放在下面②. 放在上面 ③. 放在侧面④. 可随意放置 8三箱造型比两箱造型更容易（2 ） ①. 产生缩孔和缩松②. 产生错箱和铸件长度尺寸的不精确 ③. 产生浇不足和冷隔④. 产生热应力和变形 9关于铸造，正确的说法是（ 2） ①. 能加工出所有的机械零件②. 能制造出内腔形状复杂的零件 ③. 只能用铁水加工零件④. 砂型铸造可加工出很薄的零件 10关于热应力，正确的说法是（3 ） ①. 铸件浇注温度越高，热应力越大②. 合金的收缩率越小，热应力越大
金属工艺学复习要点
第一篇金属材料材料导论 第一章金属材料的主要性能 第一节金属材料的力学性能 力学性能的定义：材料在外力作用下，表现出的性能。 一、强度与塑性 概念：应力；应变 拉伸实验 F（ k· F ?L（mm） ?L e 1.强度： 定义：塑性变形、断裂的能力。 衡量指标：屈服强度、抗拉强度。 （1）屈服点： 定义：发生屈服现象时的应力。 公式：σs＝F s/A o（MPa） （2）抗拉强度： 定义：最大应力值。 公式：σb＝F b/A o 2.塑性： 定义：发生塑性变形，不破坏的能力。 衡量指标：伸长率、断面收缩率。 （1）伸长率： 定义： 公式：δ＝（L1－L0）/L0×100％ （2）断面收缩率： 定义： 公式：Ψ＝（A0－A1）/A0×100％ 总结：δ、Ψ越大，塑性越好，越易变形但不会断裂。
二、硬度 硬度： 定义：抵抗更硬物体压入的能力。 衡量：布氏硬度、洛氏硬度等。 1.布氏硬度：HB （1）应用范围：铸铁、有色金属、非金属材料。 （2）优缺点：精确、方便、材料限制、非成品检验和薄片。 2.洛氏硬度：HRC用的最多 一定锥形的金刚石（淬火钢球），在规定载荷和时间后，测出的压痕深度差即硬度的大小（表盘表示）。 （1）应用范围：钢及合金钢。 （2）优缺点：测成品、薄的工件，无材料限制，但不精确。 总结：数值越大，硬度越高。 第二章铁碳合金 第一节纯铁的晶体结构及其同素异晶转变 一、金属的结晶 结晶：液态金属凝结成固态金属的现象。 实际结晶温度－金属以实际冷却速度冷却结晶得到的结晶温度Tn。一、金属结晶的过冷现象： 金属的实际结晶温度总是低于理论结晶温度，Tn 第一章（p11） 1.什么是应力？什么是应变？ 答：应力是试样单位横截面的拉力；应变是试样在应力作用下单位长度的伸长量2．缩颈现象 在拉伸实验中当载荷超过拉断前所承受的最大载荷时，试样上有部分开始变细，出现了“缩颈”。 缩颈发生在拉伸曲线上bk段。 不是，塑性变形在产生缩颈现象前就已经发生，如果没有出现缩颈现象也不表示没有出现塑性变形。 4.布氏硬度法和洛氏硬度法各有什么优缺点？下列材料或零件通常采用哪种 方法检查其硬度？ 库存钢材硬质合金刀头 锻件台虎钳钳口 洛氏硬度法测试简便，缺点是测量费时，且压痕较大，不适于成品检验。 布氏硬度法测试值较稳定，准确度较洛氏法高。；迅速，因压痕小，不损伤零件，可用于成品检验。其缺点是测得的硬度值重复性较差，需在不同部位测量数次。硬质合金刀头，台虎钳钳口用洛氏硬度法检验。 库存钢材和锻件用布氏硬度法检验。 5.下列符号所表示的力学性能指标名称和含义是什么? σb抗拉强度它是指金属材料 在拉断前所能承受的最大应力. σs屈服点它是指拉伸试样产生屈服时的应力。 σ2.0规定残余拉伸强度 σ1-疲劳强度它是指金属材料在 应力可经受无数次应力循环不发生疲劳断裂，此应力称为材料的疲劳强度。σ应力它指试样单位横截面的拉力。a K冲击韧度它是指金属材料断 裂前吸收的变形能量的能力韧性。HRC 洛氏硬度它是指将金刚石圆锥体施以100N的初始压力，使得压头与试样始终保持紧密接触，然后，向压头施加主载荷，保持数秒后卸除主载荷。以残余压痕深度计算其硬度值。HBS 布氏硬度它是指用钢球直径为10mm，载荷为3000N为压头测试出的金属的布氏硬度。 HBW 布氏硬度它是指以硬质合金球为压头的新型布氏度计。 第二章（p23） (1)什么是“过冷现象”?过冷度指什么？ 答：实际结晶温度低于理论结晶温度（平衡结晶温度），这种线性称为“过冷”。理论结晶温度与实际结晶温度之差，称为过冷度。 （2）金属的晶粒粗细对其力学性能有什么影响？细化晶粒的途径有哪些？ 答：金属的晶粒粗细对其力学性能有很大影响。一般来说，同一成分的金属，晶粒愈细，其强度、硬度愈高，而且塑性和韧性也愈好。 金 属 工 艺 学 第 五 版 上 册纲要 强度：金属材料在里作用下，抵抗塑性变形和断裂能力。指标：屈服点（σs）、抗拉强度（σb）。 塑性：金属材料在力作用下产生不可逆永久变形能力。指标：伸长率（δ）、断面收缩率（ψ）硬度：金属材料表面抵抗局部变形，特别是塑性变形压痕、划痕能力。 1布氏硬度：HBS（淬火钢球）。HBW（硬质合金球） 指标：2洛氏硬度：HR（金刚石圆锥体、淬火钢球或硬质和金球） 3韦氏硬度 习题： 1什么是应力，什么是应变？ 答：试样单位面积上拉称为应力，试样单位长度上伸长量称为应变。 5、下列符号所示力学性能指标名称和含义是什么？ 答：σb：抗拉强度，材料抵抗断裂最大应力。 σs：屈服强度，塑性材料抵抗塑性变形最大应力。 σ0.2：条件屈服强度，脆性材料抵抗塑性变形最大应力 σ-1：疲劳强度，材料抵抗疲劳断裂最大应力。 δ：延伸率，衡量材料塑性指标。 αk：冲击韧性，材料单位面积上吸取冲击功。 HRC：洛氏硬度，HBS：压头为淬火钢球布氏硬度。HBW：压头为硬质合金球布氏硬度。 过冷度：理论结晶温度与实际结晶温度之差。冷却速度越快，实际结晶温度越低，过冷度越大。 纯金属结晶涉及晶核形成和晶核长大。 同一成分金属，晶粒越细气强度、硬度越高，并且塑性和韧性也越好。 因素：晶粒越细，晶界越多，而晶界是一种原子排列向另一种原子排列过度，晶界上排列是犬牙交错，变形是靠位错变移或位移来实现，晶界越多，要跃过障碍越多。 1提高冷却速度，以增长晶核数目。 2在金属浇注之前，向金属液中加入变质剂进行变质解决，以增长外来晶核，还可以采用热解决或塑性加工办法，使固态金属晶粒细化。 3采用机械、超声波振动，电磁搅拌等 合金：两种或两种以上金属元素，或金属与非金属元素溶合在一起，构成具备金属特性新物质。构成元素成为成员。 1、固溶体：溶质原子溶入溶剂晶格而保持溶剂晶格类型金属晶体。铁碳合金组织可分为： 2、金属化合物：各成员按一定整数比结合而成、并具备金属性质 均匀物质（渗碳体） 3、机械混合物：结晶过程所形成两相混合组织。 金属材料的基本知识习题 1. 当材料单位面积上所受的应力在什么条件下，只产生微量的塑性变形。在什么条件下，材料将产生明显的塑性变形。 2 在什么条件下，材料将断裂。 3 布氏硬度和洛氏硬度硬度各有什么优缺点? 4下列零件用哪种硬度法测量 1. 硬质合金刀头 2 锻件 5 水、油混装在一个瓶子里，是几个相？ 将奶粉加开水冲一杯牛奶又是几个相？ 6 写出GPS AEC CFD 的组织 7 碳对钢的力学性能有什么影响 8 比较同一钢件正火和退火后的强度和硬度 9 正火的目的 钢的种类正火主要目的 消除过热组织、细化晶粒、改善切削性 低碳 低合金钢 中碳钢消除组织缺陷、保持硬度、为调质做准备 过共析钢消除网状二次渗碳体、为球化退火和淬火做准备 高合金钢淬火作用（空淬） 10出下列工件的淬火及回火温度，并说明回火后的大致硬度 １．４５钢小轴（要求综合力学性能好） ２．６５钢弹簧 ３. Ｔ１２钢锉刀 11 1. 分析在缓慢冷却条件下，45钢的结晶过程和室温组织 2. 分析在缓慢冷却条件下，T10钢的结晶过程和室温组织 12 说明下列符号的含义： Q235；20； T12； T12A； 40Mn2 ?测定材料的疲劳强度应有一定的应力循环次数，其中钢材以为基数 而有色金属和某些超高强度钢以为基数。 ?金属材料受外力作用时会产生变形，当外力去掉后金属能恢复其原来形 状的性能，被称为。这种随外力消失而消失的变形，叫做。 ?金属材料在外力作用下，产生永久变形而不致引起破坏的性能的，被称 为。在外力消失后留下来的这部分不可恢复的变形，叫做。 ?金属材料的塑性通常用和来表示。 ?常用的硬度指标主要有、等。 1. 选择下列材料的硬度测试方法： 铸造将液态金属浇注到具有与零件形状、尺寸相适应的铸型型腔中，待其冷却凝固，以获得毛坯或零件的生产方法 液态合金的充型能力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 缩孔它是集中在铸件上部或最后凝固部位容积较大的孔洞。缩孔多呈倒圆锥形，内表面粗糙，通常隐藏在铸件的内层，但在某些情况下，可暴露在铸件的上表面，呈明显的凹坑。 缩松分散在铸件某区域内的细小缩孔，称为缩松。当缩松与缩孔的容积相同时，缩松的分布面积要比缩孔大得多。缩松的形成原因也是由于铸件最后凝固区域的收缩未能得到补足，或者，因合金呈糊状凝固，被树枝状晶体分隔开的小液体区难以得到补缩所致。 热应力它是由于铸件的壁厚不均匀、各部分的冷却速度不同，以致在同一时期内铸件各部分收缩不一致而引起的。 机械应力它是合金的固态收缩受到铸型或型芯的机械阻碍而形成的内应力 热裂热裂是在高温下形成的裂纹。其形状特征是：缝隙宽、形状曲折、缝内呈氧化色 结晶：金属的结晶就是金属液体转变为晶体的过程，亦即金属原子由无序到有序的排列过程。 热处理：就是将钢在固态下，通过加热、保温和冷却，以改变钢的组织，从而获得所需性能的工艺方法。 冷裂冷裂是在低温下形成的裂纹。其形状特征是：裂纹细小、呈连续直线状，有时缝内呈轻微的氧化色 可锻铸铁可锻铸铁又称为玛铁。它是将白口铸铁经石墨化退火而形 成的一种铸铁。 球墨铸铁球墨铸铁是上世纪40年代末发展起来的一种铸造合金， 它是向出炉的铁水中加入球化剂和孕育剂而得到的球状石墨铸铁。 起模斜度为了使模样（或型芯）便于从砂型（或芯盒）中取出，凡 垂直于分型面的立壁在制造模样时，必须留出一定的倾斜度（图2-36）， 此倾斜度称为起模斜度。 熔模铸造用易熔材料制成模样，然后在模样上涂挂耐火材料，经硬 化之后，再将模样熔化以排出型外，从而获得无分型面的铸型。由于 模样广泛采用蜡质材料来制造，故又常将熔模铸造称为“失蜡铸造”。 金属型铸造将液态合金浇人金属铸型、以获得铸件的一种铸造方法。由于金属铸型可反复使用多次（几百次到几千次），故有永久型铸造之称 压力铸造简称压铸。它是在高压下（比压约为5～150MPa）将液态或半液态合金快速地压人金属铸型中，并在压力下凝固，以获得铸件的方法 离心铸造将液态合金浇人高速旋转（250～1500 r/min）的铸型，使金属液在离心力作用下充填铸型并结晶 利用金属在外力作用下所产生的塑性变形，来获得具有一定形状、尺寸和力学性能的原材料、毛坯或零件的生产方法，称为金属压力加工，又称金属塑性加工。轧制金属坯料在两个回转轧辊的孔隙中受压变形，以获得各种产品的加工方法。拉拔金属坯料被拉过拉拔模的模孔而变形的加工方法。 挤压金属坯料在挤压模内被挤出模孔而变形的加工方法。 锻造金属坯料在抵铁或锻模模膛内变形而获得产品的方法。 第一章铸造 1. 什么是铸造？铸造包括哪些主要工序？答：将熔融金属液浇入具有和零件形状相适应的铸型空腔中，凝固后获得一定形状和性能的金属件的方法称为铸件。 2. 湿型砂是由哪些材料组成的？各种材料的作用是什么？答：湿型砂主要由石英砂、膨润土、煤粉、和水等材料所组成，也称潮模砂。石英砂是型砂的主体，是耐高温的物质。膨润土是粘结性较大的 一种粘土，用作粘结剂，吸水后形成胶状的粘土膜，包覆在沙粒表面，把单个砂粒粘结起来，使型砂具有湿态强度。煤粉是附加物质，在高温受 热时，分解出一层带光泽的碳附着在型腔表面，起防止铸铁件粘砂的作用。沙粒之间的空隙起透气作用。 3. 湿型砂应具备哪些性能?这些性能如何影响铸件的质量? 答：对湿型砂的性能要求分为两类：一类是工件性能，指型砂经受自重、外力、高温金属液烘烤和气体压力等作用的能力，包括湿强度、透气 性、耐火度和退让性等。另一类是工艺性能，指便于造型、修型和起模的性能，如流动性、韧性、起模性和紧实率等。 4. 起模时，为什么要在模样周围的型砂上刷水？答：手工起模时在模样周围砂型上刷水的作用是增加局部型砂的水 分，以提高型砂韧性。 5. 什么是紧实率？紧实率是如何反应湿型砂的干湿程度及性能的？对手工造型型砂的紧实率要求是多少？答：是指一定体积的松散型砂试样紧实前后的体积变化率，以试样紧实后减小的体积与原体积的百分比表示。过干的型砂自由流入试样筒时 ，砂粒堆积得较密实，紧实后体积变化较小，则紧实率小。过湿的型砂易结成小团，自由堆积是较疏松，紧实后体积减小较多，则紧实率大。 对手工型和一般机器型的型砂，要求紧实率保持在45%~50%。 6. 什么是面砂？什么是背砂？它们的性能要求和组成有何不同？答：与模样接触的那一层型砂，称为面砂，其强度、透气性等要求较高，需专门配制。远离模样在型砂中起填充作用加固作用的型砂称为背砂 ，一般使用旧砂。 7. 型砂反复使用后，为什么性能会降低？恢复旧砂的性能应采取什么措施？答：浇注时，砂型表面受高温铁水的作用，砂粒碎化、煤粉燃烧分解，部分粘土丧失粘结力，均使型砂的性能变坏。落砂后的旧砂，一般不 直接用于造型，需掺入新材料，经过混制，恢复砂型的良好性能后才能使用。 8. 什么是水玻璃砂和树脂砂？它的特点和应用范围如何？答：水玻璃砂是由水玻璃为粘结剂配制而成的型砂。水玻璃砂浇注前需进行硬化，以提高强度。由于水玻璃砂的溃散性差，落砂、清砂及旧 砂回用都很困难。在浇注铁铸件时粘砂严重，故不适于做铁铸件，主要应用于铸铁钢件的生产中。 9. 混砂是在什么设备中进行的？混砂的过程是怎样的？ 答：型砂的混制是在混砂机中进行的。型砂的混制过程:先加入新砂、旧砂、膨润土和煤粉等干混2~3分钟，再加水湿混5~7 分钟，性能符合要 求后从出砂口卸砂。混好的型砂应堆放4?5h，使水分均匀。使用前还要用砂粒机或松砂机进行松砂，以打 碎砂团和提高型砂性能，使之松散好用 金属工艺学第五版上册纲要b）。σ强度：金属材料在里的作用下，抵抗塑性变形和断裂的能力。指标：屈服点（s）、抗拉强度（σψ）塑性：金属材料在力的作用下产生不可逆永久变形的能力。指标：伸长率（δ）、断面收缩率（硬度：金属材料表面抵抗局部变形，特别是塑性变形压痕、划痕的能力。1布氏硬度：HBS （淬火钢球）。HBW（硬质合金球） 指标：2洛氏硬度：HR（金刚石圆锥体、淬火钢球或硬质和金球） 3韦氏硬度 习题： 1什么是应力，什么是应变？ 答：试样单位面积上的拉称为应力，试样单位长度上的伸长量称为应变。 5、下列符号所表示的力学性能指标名称和含义是什么？ ：抗拉强度，材料抵抗断裂的最大应力。bσ答： s：屈服强度，塑性材料抵抗塑性变形的最大应力。σ 0.2：条件屈服强度，脆性材料抵抗塑性变形的最大应力σ -1：疲劳强度，材料抵抗疲劳断裂的最大应力。σδ：延伸率，衡量材料的塑性指标。 k：冲击韧性，材料单位面积上吸收的冲击功。α HBW：压头为硬质合金球的布氏硬度。：洛氏硬度，HBS：压头为淬火钢球的布氏硬度。HRC过冷度：理论结晶温度与实际结晶温度之差。冷却速度越快，实际结晶温度越低，过冷度越大。纯金属的结晶包括晶核的形成和晶核的长大。同一成分的金属，晶粒越细气强度、硬度越高，而且塑性和韧性也越好。原因：晶粒越细，晶界越多，而晶界是一种原子排列向另一种原子排列的过度，晶界上的排列是犬牙交错的，变形是靠位错的变移或位移来实现的，晶界越多，要跃过的障碍越多。1提高冷却速度，以增加晶核的数目。 2在金属浇注之前，向金属液中加入变质剂进行变质处理，以增加外来晶核，还可以采用热处理或塑性加工方法，使固态金属晶粒细化。 3采用机械、超声波振动，电磁搅拌等 合金：两种或两种以上的金属元素，或金属与非金属元素溶合在一起，构成具有金属特性的新物质。组成元素成为组员。 金属工艺学课后习题答 案 文件编码（GHTU-UITID-GGBKT-POIU-WUUI-8968） 金属工艺学课后习题答案 主编：邓文英郭晓鹏 P.141 (1)何为生产过程、工艺过程、工序？ 答：生产过程：由原材料制成各种零件并装配成机器的全过程，包括原材料的运输保管、生产准备、制造毛坯、切削加工、装配、检验及试车、油漆 和包装等； 工艺过程：在生产过程中，直接改变原材料（或毛坯）的形状、尺寸或性能， 使之变成成品的过程，又包括若干道工序。 工序：是指在一个工作地点对一个或一组工件所连续完成的那部分工艺过 程。 （8）何为工件的六点定位原理？加工时，工件是否要完全定位？ 答：六点定位原理：在机械加工中，要完全确定工件的正确位置，必须有六个相应的支撑点来限 制工件的六个自由度。 加工时：有时，为了保证工件的加工尺寸，并不需要完全限制六个自由度； 有时，为了增加工件在加工时的刚度，或者为了传递切削运动和动 力，可能在同一个自由度的方向上，有两个或更多个定位支撑点。 （9）何为基准？根据作用的不同，基准分为哪几种？ 答：基准：是指，在零件的设计和制造过程中，要确定一些点、线或面的位置，必须以一些指定的点、线或面座位依据的点、线或面；常把基准分为 设计基准和工艺基准两大类； 设计基准：设计时在零件图纸上所使用的基准； 工艺基准：在制造零件和装配机器的过程中所使用的基准，工艺基准又分为定位基准、度量基准和装配基准，它们分别用于工 件加工时的定位、根据的测量检验和零件的装配。 （6）.a毛坯选用φ29圆钢料。 工艺过程：一、（1）车一端面，钻中心孔 车卧式车床（2）切断，长81 （3）车另一端面至长79，钻中心孔 钻钻床二、钻φ6孔 车卧式车床三、（1）粗车一端外圆至φ26*14 （2）半精车该外圆至φ24*14 （3）倒角 （4）粗车另一端外圆至φ18*64 （5）半精车该外圆至φ16*65 （6）精车该外圆至φ16*65 铣立式铣床粗-精铣方头 热淬火后低温回火35HRC 钳修研中心孔 铸造将液态金属浇筑到铸型中，待其冷却凝固，已获得一定形状尺寸和性能的毛坯或零件的成型方法 影响浇筑要素流动性+充型能力+越复杂件 温度+粘度—流动时间+充型能力+ 低压离心+ 逐层凝固糊状（结晶温度范围宽）中间 缩孔集中在上部或最后凝固部位面积较大的孔洞 缩松分散在铸件某区域内的小孔 安防冒口和冷铁实现顺序凝固 热应力由于壁厚不均匀冷却速度不同同一时间内收缩不一致引起浇道开在薄壁处厚壁处放冷铁 机械应力厚薄均匀对称预先反变形量 析出性气孔侵入性气孔反应性气孔 灰铸铁片状石墨塑韧性-- 分珠光体铁素体三种 可锻铸铁白口铸铁石墨化退火团絮状塑韧性+ 黑心KTH 珠光体KTZ 白心KTP 球墨铸铁铁液加球化剂孕育剂不可锻造 蠕墨铸铁短片状端圆头略强于灰铸铁 浇筑位置重要加工面朝下大平面朝下将面积较大的薄壁至于下部或处于垂直倾斜圆周表面高要求时立柱 分型面选择平直数量少避免不必要的型芯活快大部分下箱起模斜度方便取出平行起模方向的表面增加斜度 避免起模方向有外部侧凹分型面为平面凸台筋板便于起模垂直分型面不加工表面有结构斜度少用型芯 壁厚合适均匀内<外连接转角处圆角轮辐筋板奇数交错时错开细长时工字件加强筋 熔模铸造用易溶材料制成模样在模样表面包覆若干耐火涂料制成的型壳再将模样熔化排除型壳获得无分型面的铸件经高温焙烧后即可填砂浇筑制造压型蜡模压制组装蜡模侵涂料撒砂硬化脱蜡焙烧浇筑 金属型铸造将液体金属浇入金属的铸件在重力作用下凝固压力铸造高压下将液太或半液太合金快速压入金属铸型中并在压力下凝固 离心铸造将金属浇入高速旋转的铸型使其在离心作用下填充铸型并结晶 消失模铸造用泡沫塑料制成的模样制造铸型浇筑时模样气化消失焊接是通过加热加压使工件产生原子间结合的一种连接方式正接电源正极焊条负极 熔合区交接过渡区 过热区ac3+100-200 正火区ac1-ac3+100-200 部分相变区ac1-ac3 焊接去应力焊缝小预热应力退火 埋弧焊是电弧在焊剂层下燃烧进行焊接的方法 氩弧焊是以氩气为保护气体的气体保护焊 等离子弧焊接借助水冷喷嘴等对电弧的拘束与压缩作用获得较高能量的等离子弧进行焊接的方法 电焊将工件装配成搭接接头并紧压在两柱状电级之间利用电阻熔化母材料金属形成一个焊点的电阻焊 缝焊用旋转的圆盘状滚动电级代替柱状 对焊利用电阻热使两个工件在整个接触面焊接起来 钎焊利用熔点比焊件低的钎料作填充金属加热时钎料熔化而将工件连接起来的焊接 硬450上200mpa上软450下70mpa下 焊缝布置分散对称避免应力集中避免加工面焊缝位置便于焊接 金属塑性加工利用金属的塑性使其改变形状尺寸和改善性能，获得型材棒材板材线材或锻压件的加工方法 金属的可锻性锻造中经受塑性变形而不开裂的能力 塑性+变形抗力--可段兴++ 锻造在加压设备及工具作用下使坯料铸锭产生局部或全部的塑性变形已获得一定几何尺寸形状质量的锻件加工方法 自由锻只用简单的通用性工具或在锻造设备的上下砧间直接使坯料变形而获得所需的几何形状及内部质量锻件的方法 模锻利用锻模使坯料变形而获得锻件 分模面选定最大截面处利于充型好出模减少余块错模现象易检查 冲压使板料经分离或成形而获得制件的工艺统称 变形过程弹性变形塑性变形断裂分离 弯曲将板料型材或管材在弯矩作用下弯成具有一定曲率和角度的制件的成形方法 回弹外载荷去除后，塑性变形保留下来弹性变形完全消失使板料形状尺寸反生与加载时变形方向相反的变化，从而消去一部分弯曲效果的现象 冲压件要求落料件外形和冲孔件的孔型应力要求简单对称排样时将废料降到最少圆弧连接 弯曲件形状对称先弯曲后冲孔平直部分大于2厚 零件挤压是使坯料在封闭模膛内受三向不均匀应力作用下，从模具的孔口或缝隙挤出使横截面仅减小，成为所需制件 正挤压（出料与挤压方向相同）反复合径向 热（再结晶温度以上）冷温 第八章铸造 1、铸造特点（优缺点）？ 答：优点：（1）适用范围广。①可通过铸造成形的材料选材广泛；②铸造能够制造各种尺寸和形状复杂的铸件 （2）铸造是生产复合铸件最经济的成形方法。 （3）成本低廉。铸造设备投资少，所用原材料来源广泛而且价格较低。缺点：（1）铸造组织疏松，晶粒粗大，内部易产生缩孔、缩松、气孔等缺陷，因此，铸件的力学性能，特别是冲击韧度低于同种材料的锻件。 （2）铸造工序多，难以精准控制，铸件质量不够稳定，废品率较高，劳动条件较差，劳动强度较大。 2、铸造充型能力影响因素？ 答：影响铸造充型能力的主要因素有金属或合金液的流动性、浇注条件、铸型填充条件和铸造结构等。 （1）金属或合金液的流动性。流动性差的金属，铸件易出现冷隔、浇不足、气孔、夹渣等缺陷。影响金属流动性的因素有：①合金的种 类；②合金的化学成分和结晶特征。③杂质和含气量（2）浇注条件。①浇注温度：一般为保证充型能力的前提下浇注温度尽量低。②铸型温度；③充型压力 （3）铸型填充条件 （4）逐铸件结构 3、金属的收缩及影响因素和对铸件质量的影响？ 答：金属收缩包括：液态收缩、凝固收缩、固态收缩三个阶段。 液态收缩和凝固收缩是铸件产生缩孔和缩松的基本原因；固态收缩是铸件产生应力、变形和裂纹等缺陷的基本原因。 影响收缩的因素：①化学成分。铸钢收缩最大，灰口铸铁收缩最小。因为灰口铸铁中大部分的碳是以石墨状态存在，石墨比体积大，在结晶过程中，石墨析出所产生的体积膨胀抵消了合金的部分收缩。②浇注温度。③铸件结构和铸型条件。 收缩对铸件的影响：收缩可以使铸件中缩孔、缩松、热裂、应力和变形等许多缺陷。 防止缩孔和缩松的工艺措施：采取顺序凝固的原则:采用各种工艺措施，使铸件上从远离冒口的部分到冒口之间建立一个铸件递增的温度梯度，从而实现由远离冒口的部分向冒口的方向顺序的凝固。 防止或减少铸造应力的主要途径是使铸件冷却均匀，减少各部分温度差，改善铸型及型芯退让性，减少铸件收缩时的阻力：采用同时凝固的工艺 4、砂型铸造工艺过程。 答：主要包括以下几个工序：模样和芯盒准备；型砂和芯砂配置；造型、造 1．影响金属充型能力的因素有：金属成分、温度和压力和铸型填充条件。 2．可锻性常用金属的塑性和变形抗力来综合衡量。 3．镶嵌件一般用压力铸造方法制造，而离心铸造方法便于浇注双金属铸件。 4．金属型铸造采用金属材料制作铸型，为保证铸件质量需要在工艺上常采取的措施包括：喷刷涂料、保持合适的工作温度、严格控制开型时间、浇注灰口铸铁件要防止产生白口组织。 5．锤上模锻的锻模模膛根据其功用不同，可分为模锻模膛、制坯模膛两大类。 6．落料件尺寸取决于凹模刃口尺寸，冲孔件的尺寸取决于凸模刃口（冲子）尺寸。（落料件的光面尺寸与凹模的尺寸相等的，故应该以凹模尺寸为基准，冲孔工件的光面的孔径与凸模尺寸相等，故应该以凸模尺寸为基准。）7．埋弧自动焊常用来焊接长的直线焊缝和较大直径的环形焊缝。 8．电弧燃烧非常稳定，可焊接很薄的箔材的电弧焊方法是等离子弧焊。 9．钎焊可根据钎料熔点的不同分为软钎焊和硬钎焊。 二、简答题 1．什么是结构斜度什么是拔模斜度二者有何区别拔模斜度：铸件上垂直分型面的各个侧面应具有斜度，以便于把模样（或型芯）从型砂中（或从芯盒中）取出，并避免破坏型腔（或型芯）。此斜度称为拔模斜度。 结构斜度：凡垂直分型面的非加工表面都应设计出斜度，以利于造型时拔模，并确保型腔质量。 结构斜度是在零件图上非加工表面设计的斜度，一般斜度值比较大。 拔模斜度是在铸造工艺图上方便起模，在垂直分型面的各个侧面设计的工艺斜度，一般斜度比较小。有结构斜度的表面，不加工艺斜度。 2．下面铸件有几种分型面分别在图上标出。大批量生产时应选哪一种为什么 分模两箱造型，分型面只有一个，生产效率高； 型芯呈水平状态，便于安放且稳定。 3．说明模锻件为什么要有斜度和圆角 斜度：便于从模膛中取出锻件； 圆角：增大锻件强度，使锻造时金属易于充满模膛，避免锻模上的内尖角处产生裂纹，减缓锻模外尖角处的磨损，从而提高锻模的使用寿命。 4．比较落料和拉深工序的凸凹模结构及间隙有什么不同 落料的凸凹模有刃口，拉深凸凹模为圆角； 落料的凸凹模间间隙小，拉深凸凹模间间隙大，普通拉深时，Z=（）S 第一篇金属材料的基本知识 第一章金属材料的主要性能 金属材料的力学性能又称机械性能，是金属材料在力的作用所表现出来的性能。 零件的受力情况有静载荷，动载荷和交变载荷之分。用于衡量在静载荷作用下的力学性能指标有强度，塑性和硬度等；在动载荷和作用下的力学性能指标有冲击韧度等；在交变载荷作用下的力学性能指标有疲劳强度等。 金属材料的强度和塑性是通过拉伸试验测定的。 P6低碳钢的拉伸曲线图 1，强度 强度是金属材料在力的作用下，抵抗塑性变形和断裂的能力。 强度有多种指标，工程上以屈服点和强度最为常用。 屈服点：δs是拉伸产生屈服时的应力。 产生屈服时的应力=屈服时所承受的最大载荷/原始截面积 对于没有明显屈服现象的金属材料，工程上规定以席位产生0.2%变形时的应力，作为该材料的屈服点。 抗拉强度：δb是指金属材料在拉断前所能承受的最大应力。 拉断前所能承受的最大应力=拉断前所承受的最大载荷/原始截面积 2，塑性 塑性是金属材料在力的作用下，产生不可逆永久变形的能力。 常用的塑性指标是伸长率和断面收缩率。 伸长率：δ试样拉断后，其标距的伸长与原始标距的百分比称为伸长率。 伸长率=（原始标距长度－拉断后的标距长度）÷拉断后的标距长度×100% 伸长率的数值与试样尺寸有关，因而试验时应对所选定的试样尺寸作出规定，以便进行比较。同一种材料的δ5 比δ10要大一些。 断面收缩率：试样拉断后，缩颈处截面积的最大缩减量与原始横截面积的百分比称为断面收缩率，以ψ表示。 收缩率=（原始横截面积－断口处横截面积）÷原始横截面积×100% 伸长率和断面收缩率的数值愈大，表示材料的塑性愈好。 3，硬度 金属材料表面抵抗局部变形（特别是塑性变形、压痕、划痕）的能力称为硬度。 金属材料的硬度是在硬度计上测出的。常用的有布氏硬度法和洛氏硬度法。 1，布氏硬度（HB） 是以直径为D的淬火钢球HBS或硬质合金球HBW为压头，在载荷的静压力下，将压头压入被测材料的表面，停留若干秒后卸去载荷，然后采用带刻度的专用放大镜测出压痕直径d，并依据d的数值从专门的表格中查出相应的HB值。 布氏硬度法测试值较稳定，准确度较洛氏法高。是测量费时，且压痕较大，不适于成品检验。2，洛氏硬度(HR) 是将压头（金刚石圆锥体、淬火钢球或合金球）施以100N的初始压力，使压头与试样始终保持紧密接触。然后，向压头施加主载荷，保持数秒后卸除主载荷，以残余压痕尝试计算其硬度值。实际测量时，由刻度盘上的指针直接指示出HR值。 洛氏硬度法测试简便、迅速，因压痕小、不损伤零件，可用于成品检验。其缺点是测得的硬度值重复性较差，需在不同部位测量数次。 绪论 1.金属工艺学是一门传授有关制造金属零件工艺方法的综合性技术基础课，主要讲述各种工艺方法本身的规律性及其在机械制造中的应用和相互联系，金属零件的加工工艺过程和结构工艺性，常用金属材料的性能及对加工工艺的影响，工艺方法的综合比较等。 第一篇 2.合金是以一种金属为基础，加入其他金属或非金属，经过熔炼或烧结制成的具有金属特性的材料。 3.金属材料的力学性能又称机械性能，是金属材料在力的作用下所表现出来的性能。零件的受力情况有静载荷、动载荷和交变载荷之分。用于衡量在静载荷作用下的力学性能指标有强度、塑性和硬度等；在动载荷作用下的力学性能指标有冲击韧度等；在交变载荷作用下的力学性能指标有疲劳强度等。 4.强度是金属材料在力的作用下，抵抗塑性变形和断裂的能力。强度有多种指标，工程上以屈服点和抗拉强度最为常用。 5.塑性是金属材料在力的作用下，产生不可逆永久变形的能力。常用的塑性指标是伸长率和断面收缩率。 6.金属材料表面抵抗局部变形，特别是塑性变形、压痕、划痕的能力称为硬度。常用的有布氏硬度法和洛氏硬度法。 7.理论结晶温度与实际结晶温度之差，称为过冷度。过冷度的大小与冷却速度密切相关。冷却速度越快，实际结晶温度就越低，过冷度就越大；反之，冷却速度越慢，过冷度越小。 8.液态金属的结晶过程是遵循“晶核不断形成和长大”这个结晶基本规律进行的。 9.细化铸态金属晶粒的主要途径是：1）提高冷却速度，以增加晶核的数目2）在金属浇注之前，向金属液内加入变质剂（孕育剂）进行变质处理，以增加外来晶核。 10. 同素异晶转变： 1394℃912℃ δ-Fe ----→γ-Fe ←----→α-Fe （bcc）(面心) （体心） 11.凡化学成分、晶格构造和物理性能相同的均匀组成部分称为相。 12.铁碳合金的组织可分为固溶体、金属化合物和机械混合物三种类型。 13.溶质原子形成固溶体时，溶剂晶格将产生不同的不同程度的畸变，这种畸变使塑性变形阻力增加，表现为固溶体的强度、硬度有所增加，这种现象称为固溶强化。 14.碳溶解于α-Fe中形成的固溶体称为铁素体，呈体心立方晶格，通常以符号F表示。 15.碳融入γ-Fe中形成的固溶体称为奥氏体，呈面心立方晶格，以符号A表示。 16.钢的热处理是将钢在固态下，通过加热、保温盒冷却，以获得预期组织和性能的工艺。 17.普通热处理包括退火、正火、淬火、回火等。 18.淬火并高温回火的复合热处理工艺称为调质处理。 19.磷和硫是钢中的有害杂质。磷可使钢的塑性、韧性下降，特别是在低温时脆性急剧增加，这种现象称为冷脆性。硫在钢的晶界处可形成低熔点的共晶体，致使含硫较高的钢在高温下进行热加工时容易产生裂纹，这种现象称为热脆性。 20.硅和锰可提高钢的强度和硬度，锰还能与硫形成MnS，从而抵消硫的部分有害作用。显然，它们都是钢中的有益元素。 21.下列牌号钢各属于：15：低碳钢40：中碳钢Q195：碳素结构钢CrWMn:合金工具钢40Cr：合金结构钢60Si2Mn：合金结构钢 第二篇 22.将液态金属浇筑到铸型中，待其冷却度凝固，以获得一定形状、尺寸和性能的毛坯或零 第一篇金属材料导论P9： （1）：应力：试样单位横截面上的拉力， 。 σd F 2 4o π应变：试样单位长度上的伸长量，。 εl l ?（5）： ：抗拉强度，指金属材料在拉断之前所能承受的最大应力。σ b ：屈服点，指拉伸试样产生屈服现象时的应力。 σs ：屈服点，对没有明显屈服现象的金属材料，工程上规定以试样产生0.2%塑性变形时的应力作为 σ 2 .0r 该材料的屈服点，用σr0.2表示。 ：疲劳强度，金属材料在无数次循环载荷作用下不致引起断裂的最大应力，当应力按正弦曲线对 σ 1 ?称循环时，疲劳强度以符号σ-1表示。 ：伸长率，衡量塑性的指标之一 δ：冲击韧性，材料抵抗冲击载荷作用下断裂的能力，其值大小是试样缺口处单位截面积上所吸收的冲 a k 击功。 HRC ：洛氏硬度，以顶角为120度金刚石圆锥体为压头，在1500N 载荷下硬度计的硬度标尺。HBS ：布氏硬度，钢球压头测出的硬度值。 HBW ：布氏硬度，硬质合金球压头测出的硬度值。 第二章铁碳合金 P26 1.一般来说，同一成分的金属，晶粒愈细，其强度、硬度愈高，而且塑性和韧性也愈好。 2.随着温度的改变，固态金属晶格也随之改变的现象，同素异晶转变；室温时，纯铁的晶格是体心立方晶格。 1100摄氏度时是面心立方晶格。 5.缓慢冷却条件下，45钢的结晶过程如下： 1点以上：L;1-2点：L+A;2-3点：A;3-4点：A+F;室温时：P+F T10钢的结晶过程如下： 1点以上：L;1-2点：L+A;2-3点：A;3-4点：A+Fe C II 室温时：P+Fe3C II 第三章钢的热处理P32 １.答：在此温度范围内加热，淬火后可获得细小的马氏体组织。这样的组织硬度高、耐磨性好，并且脆性相对较小。 如果淬火加热的温度不足，因未能完全形成奥氏体，致使淬火后的组织除马氏体外，还残存有少量的铁素体，使钢的硬度不足。 如果淬火温度过高，因奥氏体晶粒长大，淬火后的马氏体晶粒也粗大，会增加钢的脆性，致使工件产生裂纹、变形倾向。 ２.答：钢在淬火后淬火是为了消除淬火内应力，以降低钢的脆性，防止产生裂纹，同时使钢获得所需的力学性 % 1000 0×?=l l l k δ金属工艺学课后习题参考答案
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