金属工艺学

jinshu gongyixue

金属工艺学

metal processing technology

研究在机械制造中金属材料(或坯料、半成品等)的冶炼、铸造、锻压、焊接、金属热处理、切削加工、机械装配等的工艺过程和方法的一门学科。

冯子珮

热加工

hot processing of metal

在高于再结晶温度的条件下使金属材料同时产生塑性变形和再结晶的加工方法。热加工通常包括铸造、锻造和金属热处理等工艺，有时也将焊接、热切割、热喷涂等工艺包括在内。热加工能使金属零件在成形的同时改善它的组织，或者使已成形的零件改变结晶状态以改善零件的机械性能。对于低熔点的金属材料，如铅、锌、锡等，其再结晶温度低，在室温下对它们进行的塑性加工，也属于热加工。

冯子珮

冷加工

cold processing of metal

通常指金属的切削加工。在金属工艺学中，冷加工则指在低于再结晶温度下使金属产生塑性变形的加工工艺，如冷轧、冷拔、冷锻、冷挤压、冲压等。冷加工在使金属成形的同时，通过加工硬化提高了金属的强度和硬度。

冯子珮

zhuzao

铸造

founding

将金属熔炼成符合一定要求的液体并浇进铸型里，经冷却凝固、清整处理后得到有预定形状、尺寸和性能的铸件的工艺过程。铸造是现代机械制造工业的基础工艺之一。

简史 铸造是人类掌握比较早的一种金属热加工工艺,已有约6000年的历史。图1是公元前3200年的铜青蛙铸件，发现于美索不达米亚。中国约在公元前1700～前1000年之间已进入青铜铸件的全盛期，工艺上已达到相当高的水平。中国商朝的重875公斤的司母戊方鼎,战国时期的曾侯乙尊盘，西汉的透光镜，都是古代铸造的代表产品。

早期的铸件大多是农业生产、宗教、生活等方面的工具或用具，艺术色彩浓厚。那时的铸造工艺是与制陶工艺并行发展的,受陶器的影响很大。中国在公元前513年铸出了世界上最早见于文字记载的铸铁件──晋国铸型鼎，重约270公斤。欧洲在公元8世纪前后也开始生产铸铁件。铸铁件的出现，扩大了铸件的应用范围。例如在15～17世纪，德、法等国先后敷设了不少向居民供饮用水的铸铁管道。18世纪的工业革命以后，蒸汽机、纺织机和铁路等工业兴起，铸件进入为大工业服务的新时期，铸造技术开始有了大的发展。

进入20世纪,铸造的发展速度很快,其重要因素之一是产品技术的进步要求铸件各种机械物理性能更好，同时仍具有良好的机械加工性能；另一个原因是机械工业本身和其他工业如化工、仪表等的发展，给铸造业创造了有利的物质条件。如检测手段的发展，保证了铸件质量的提高和稳定，并给铸造理论的发展提供了条件。电子显微镜等的发明,帮助人们深入到金属的微观世界,探查金属结晶的奥秘，研究金属凝固的理论，指导铸造生产。在这一时期内开发出大量性能优越，品种丰富的新铸造金属材料，如球墨铸铁，能焊接的可锻铸铁，超低碳不锈钢，铝铜、铝硅、铝镁合金，钛基、镍基合金等，并发明了对灰铸铁进行孕育处理的新工艺，使铸件的适应性更为广泛。50年代以后，出现了湿砂高压造型，化学硬化砂造型和造芯，负压造型（见负压铸造）以及其他特种铸造、抛丸清理（见铸件清理）等新工艺，使铸件具有很高的形状、尺寸精度和良好的表面光洁度，铸造车间的劳动条件和环境卫生也大为改善。

20世纪以来铸造业的重大进展中，灰铸铁的孕育处理和化学硬化砂造型这两项新工艺有着特殊的意义。这两项发明，冲破了延续几千年的传统方法，给铸造工艺开辟了新的领域，对提高铸件的竞争能力产生了重大的影响。

分类 铸造一般按造型方法来分类。习惯上分为普通砂型铸造和特种铸造。普通砂型铸造包括湿砂型、干砂型、化学硬化砂型 3类。特种铸造按造型材料的不同，又可分为两大类。一类以天然矿产砂石作为主要造型材料，如熔模铸造、壳型铸造、负压铸造、泥型铸造、实型铸造、陶瓷型铸造等；一类以金属作为主要铸型材料，如金属型铸造、离心铸造、连续铸造、压力铸造、低压铸造等。

铸造工艺 铸造工艺可分为3个基本部分,即铸造金属准备、铸型准备和铸件处理。总的流程如图2。

铸造金属准备　铸造金属是指铸造生产中用于浇注铸件的金属材料，它是以一种金属元素为主

要成分并加入其他金属或非金属元素而组成的合金，习惯上称为铸造合金。主要有铸铁、铸钢和铸造有色合金。其性能分为铸造性能和使用性能。铸造性能主要包括液态金属充填铸型能力、补缩能力和抵抗热裂的能力。使用性能包括：机械性能，如强度、硬度、韧性等；物理性能，如耐蚀、耐热、耐磨性等;工艺性能,如切削加工性、可焊接性等。铸造金属是决定铸件质量的第一关，进炉的金属炉料和燃料如焦炭（见铸造焦炭）必须质量优良，稳定一致。金属熔炼不仅仅是单纯的熔化，还包括冶炼过程，使浇进铸型的金属，在温度、化学成分和纯净度方面都符合预期要求。为此，在熔炼过程中要进行以控制质量为目的的各种检查测试，液态金属在达到各项规定指标后方能允许浇注。有时，为了达到更高要求，金属液在出炉后还要经炉外处理，如脱硫、真空脱气，炉外精炼，孕育或变质处理等。熔炼金属常用的设备有冲天炉、电弧炉、感应炉、电阻炉、反射炉等。

铸型准备　不同的铸造方法有不同的铸型准备内容。以应用最广泛的砂型铸造为例，铸型准备包括造型材料准备和造型造芯两大项工作。砂型铸造中用来造型造芯的各种原材料，如铸造砂、型砂粘结剂和其他辅料，以及由它们配制成的型砂、芯砂、涂料等统称为造型材料。造型材料准备的任务是按照铸件的要求、金属的性质，选择合适的原砂、粘结剂和辅料，然后按一定的比例把它们混合成具有一定性能的型砂和芯砂。常用的混砂设备有碾轮式混砂机、逆流式混砂机和叶片沟槽式混砂机（见混砂机）。后者是专为混合化学自硬砂设计的，连续混合，速度快。

造型造芯是根据铸造工艺要求，在确定好造型方法，准备好造型材料的基础上进行的。铸件的精度和全部生产过程的经济效果,主要取决于这道工序。图3是砂型造型过程示意图。

在很多现代化的铸造车间里，造型造芯都实现了机械化或自动化。常用的砂型造型造芯设备有高、中、低压造型机、抛砂机、无箱射压造型机、射芯机、冷和热芯盒机等（见造芯机）。在生产批量大的汽车、纺织机械铸件生产厂，除造型工序本身采用生产流水线外，工序与工序之间也有机械化运输设备相互衔接，组成空中、地面、地下都有设备和运输线的机械化或自动化铸造车间。（见彩图）

铸件处理　铸件自浇注后冷却的铸型中取出后，上面有浇口（见浇注系统）、冒口及金属毛刺披缝，砂型铸造的铸件表面和内腔粘附着砂子，必须经过清理工序（见铸件清理）。进行这种工作的设备有抛丸机、浇口冒口切割机等。砂型铸件落砂清理是劳动条件较差的一道工序，所以在选择造型方法时应尽量考虑到为落砂清理创造方便条件。有些铸件因有特殊要求，还要经铸件后处理，如热处理、整形、防锈处理、粗加工等。

特点 铸造生产有与其他工艺不同的特点，主要是适应性广、需用材料和设备多、污染环境。 适应性广　铸造是比较经济的一种机械零件毛坯成形方法，对于形状复杂的零件更能显示出它的经济性。如汽车发动机的缸体和缸盖，船舶螺旋桨以及精致的艺术品等。有些难以切削的零件如燃汽轮机镍基合金零件，不用铸造方法无法成形。零件尺寸和重量的适应范围很宽，金属种类几乎不受限制；零件在具有一般机械性能的同时，还具有耐磨、耐腐蚀、吸震等综合性能，是其他金属成形方法如锻、轧、焊、冲等所做不到的。因此，在机器制造业中用铸造方法生产的毛坯零件，在数量和吨位上迄今仍是最多的。

材料设备品种多、数量大　铸造生产经常要用的材料有各种金属、焦炭、木材、塑料、气体和液体燃料、造型材料等。所需设备有冶炼金属用的各种炉子，有混砂用的各种混砂机，有造型造芯用的各种造型机、造芯机，有清理铸件用的落砂机、抛丸机等。还有供特种铸造用的机器和设备以及许多运输和物料处理的设备。

污染环境　铸造生产会产生粉尘、有害气体和噪声，对环境的污染比起其他机械制造工艺来更为严重，需要采取措施进行控制。

发展趋势 产品发展的趋势是要求铸件有更好的综合性能，更高的精度，更少的余量和更光洁的表面。此外，节能的要求和社会对恢复自然环境的呼声也越来越高。为适应这些要求，新的铸造合金

将得到开发，冶炼新工艺和新设备将相应出现。铸造生产的机械化自动化程度在不断提高的同时，将更多地向柔性生产方面发展，以扩大对不同批量和多品种生产的适应性。节约能源和原材料的新技术将会得到优先发展，少产生或不产生污染的新工艺新设备将首先受到重视。质量控制技术在各道工序的检测和无损探伤、应力测定方面，将有新的发展。铸造工作者在电子技术和测试手段不断进步的条件下，将对金属结晶凝固和型砂紧实等理论进行更深入的探索，以研究提高铸件性能和内部质量的有效途径。机器人和电子计算机在铸造生产和管理领域里的应用，也将日益广泛。

参考书目

　李魁盛：《铸造工艺设计基础》,机械工业出版社,北京，1981。

　陆文华：《铸铁及其熔炼》，机械工业出版社，北京，1981。

缪良

zhujian

铸件

casting

用铸造方法获得的金属物件，即把熔炼好的液态金属，用浇注、压射、吸入或其他方法注入预先准备好的铸型中，冷却后经落砂、清理（见铸件清理）和后处理（见铸件后处理），所得到的具有一定形状，尺寸和性能的物件。

铸件应用历史悠久。古代人们用铸件作钱币、祭器、兵器、工具和一些生活用具。近代，铸件主要用作机器零部件的毛坯，有些精密铸件，也可直接用作机器的零部件。铸件在机械产品中占有很大的比重，如拖拉机中，铸件重量约占整机重量的50～70％，农业机械中占40～70％，机床、内燃机等中达70～90％。各类铸件中，以机械用的铸件品种最多，形状最复杂，用量也最大，约占铸件总产量的60％。其次是冶金用的钢锭模和工程用的管道。

铸件也与日常生活有密切关系。例如经常使用的门把、门锁、暖气片、上下水管道、铁锅、煤气炉架、熨斗等，都是铸件。

分类　铸件有多种分类方法：按其所用金属材料的不同，分为铸钢件、铸铁件、铸铜件、铸铝件、铸镁件、铸锌件、铸钛件等。而每类铸件又可按其化学成分或金相组织进一步分成不同的种类。如铸铁件可分为灰铸铁件、球墨铸铁件、蠕墨铸铁件、可锻铸铁件、合金铸铁件等；按铸型成型方法的不同，可以把铸件分为普通砂型铸件、金属型铸件、压铸件、离心铸件、连续浇注件、熔模铸件、陶瓷型铸件、电渣重熔铸件、双金属铸件等。其中以普通砂型铸件应用最多,约占全部铸件产量的80%。而铝、镁、锌等有色金属铸件，多是压铸件。

性能与用途　铸件有优良的机械、物理性能，它可以有各种不同的强度、硬度、韧性配合的综合性能，还可兼具一种或多种特殊性能，如耐磨、耐高温和低温、耐腐蚀等。

铸件的重量和尺寸范围都很宽，重量最轻的只有几克，最重的可达到400吨，壁厚最薄的只有0.5毫米，最厚可超过1米，长度可由几毫米到十几米,可满足不同工业部门的使用要求。

铸件质量　主要包括外观质量、内在质量和使用质量。外观质量指铸件表面粗糙度、表面缺陷、尺寸偏差、形状偏差、重量偏差；内在质量主要指铸件的化学成分、物理性能、机械性能、金相组织以及存在于铸件内部的孔洞、裂纹、夹杂、偏析等情况；使用质量指铸件在不同条件下的工作耐久能力，包括耐磨、耐腐蚀、耐激冷激热、疲劳、吸震等性能以及被切削性、可焊性等工艺性能。

铸件质量对机械产品的性能有很大影响。例如，机床铸件的耐磨性和尺寸稳定性，直接影响机床的精度保持寿命；各类泵的叶轮、壳体以及液压件内腔的尺寸、型线的准确性和表面粗糙度，直接影响泵和液压系统的工作效率，能量消耗和气蚀的发展等；内燃机缸体、缸盖、缸套、活塞环、排气管等铸件的强度和耐激冷激热性，直接影响发动机的工作寿命。

影响铸件质量的因素很多，第一是铸件的设计工艺性。进行设计时，除了要根据工作条件和金属材料性能来确定铸件几何形状、尺寸大小外，还必须从铸造合金和铸造工艺特性的角度来考虑设计的合理性，即明显的尺寸效应和凝固、收缩、应力等问题，以避免或减少铸件的成分偏析、变形、开裂等缺陷的产生。第二要有合理的铸造工艺。即根据铸件结构、重量和尺寸大小，铸造合金特性和生产条件，选择合适的分型面和造型、造芯方法，合理设置铸造筋、冷铁、冒口和浇注系统等。以保证获得优质铸件。第三是铸造用原材料的质量。金属炉料、耐火材料、燃料、熔剂、变质剂以及铸造砂、型砂粘结剂、涂料等材料的质量不合标准，会使铸件产生气孔、针孔、夹渣、粘砂等缺陷，影响铸件外观质量和内部质量,严重时会使铸件报废。第四是工艺操作,要制定合理的工艺操作规程，提高工人的技术水平，使工艺规程得到正确实施。

铸造生产中，要对铸件的质量进行控制与检验。首先要制定从原材料、辅助材料到每种具体产品的控制和检验的工艺守则与技术条件。对每道工序都严格按工艺守则和技术条件进行控制和检验。最后对成品铸件作质量检验。要配备合理的检测方法和合适的检测人员。一般对铸件的外观质量，可用比较样块来判断铸件表面粗糙度；表面的细微裂纹可用着色法、磁粉法检查。对铸件的内部质量,可用音频、超声、涡流、X射线和γ射线等方法来检查和判断。

陶令桓 曾艺成

zhujian qingli

铸件清理

cleaning of casting

将铸件从铸型中取出，清除掉本体以外的多余部分，并打磨精整铸件内外表面的过程。主要工作有清除型芯和芯铁，切除浇口、冒口、拉筋和增肉，清除铸件粘砂和表面异物，铲磨割筋、披缝和毛刺等凸出物，以及打磨和精整铸件表面等。

铸件清理方法有机械方法、物理方法和化学方法 3类。机械方法是利用各种手动和机动工具或不同类型的机械设备所产生的压力、冲击、剪切、研磨等力量作用于铸件，以达到清理的目的。物理方法则是利用电弧、等离子、激光、超声波和冲击波等对铸件进行清理。化学方法是利用氢氟酸溶解二氧化硅和盐液电解等、清除中小铸件的粘砂；也有利用一些金属在高温下激烈氧化的特性进行氧化切割和气割。

除芯和表面清理　分为干法和湿法两类。干法清理是利用机械设备对铸件进行清理。所用设备简单、生产效率较高、对不同类型铸件有较大的适应性和既能除芯又能有效清理表面的优点。缺点是设备运转中往往粉尘飞扬、噪声较大、污染环境。湿法清理没有粉尘，但因用水作介质，铸件表面容易锈污。作业过程中产生大量污水和带水泥沙，带来了砂子和水的再生及污泥处理等问题。生产中常用的干法和湿法清理有：①滚筒清理。将铸件和星铁一起装入圆形滚筒中，当滚筒旋转时，依靠铸件、星铁、废砂之间相互撞击、摩擦的作用清除铸件内外砂子，打磨铸件表面，同时也能部分清除飞边毛刺。这类设备适用清理形状较简单、壁较厚的中小型铸件。②抛丸清理。利用高速运动的钢丸、铁丸、磨粒流的冲击力量清除型芯、粘砂，打磨铸件表面(见抛丸机)。图1所示是Q3110型抛丸滚筒。这种设备把滚筒清理与抛丸清理结合起来，同时配备了相应的吸尘除尘系统。此外，常用的抛丸清理设备还有抛丸清理台和抛丸清理室等。用来进行连续性生产的抛丸清理机械有链板式抛丸滚筒、连续式抛丸清理台、悬挂式连续生产喷丸清理室等。这类设备运行维护费用较高。③水力清砂。将高压水通过管路从喷枪口射向被处理铸件，依靠水流的动能和冲刷作用清除型芯及铸件粘砂。水力清砂通常备有由型钢和钢板构成的敞口清理室，底部设置回转工作台,喷枪安装在侧壁上,能上下移动和回转,可使高压水流射向除铸件底面以外的任何部位（图2）。有时为了提高清除铸件表面粘砂的效率，在喷枪的适当位置导入石英砂等磨料以获得高速水砂流。一般称这种方法为水砂清砂。④水爆清砂。中国在20世纪60年代发展起来的一种清砂方法。铸型浇注后，铸件冷却到规定温度时打箱，立即将其浸入水池中，水经所有缝隙渗入铸型内并与高温金属接触迅猛汽化爆炸，冲击波能将铸件内外附着的砂子基本清除。水爆清砂法具有作业时间短、效率高的优点，在中国铸钢车间得到较广泛的应用。一般用来处理含碳量0.35％以下形状较简单的铸钢件。⑤电液压清砂。利用特殊电极在水中高压放电，产生冲击波来清砂的一种湿法作业。这种方法容易控制，效率高，能耗低。但作业过程噪声较大,产生一氧化氮和臭氧，有X射线的电磁辐射，防护投资较高。

铸件修整　包括清除浇口、冒口、增肉、拉筋以及割筋、飞边、毛刺等金属多余物和打磨平整铸件表面。大多数铸件至今仍主要依靠手工工具和风冲、风铲、高速手提式砂轮、悬挂砂轮等半机械化工具作业。外形不太复杂的铸件也有采用通用冲压机械和锯床的，当铸件批量大时则采用专用机床或专用生产线以实现自动化作业。铸钢件大多用氧气切割或气电切割。气电切割是利用电极与铸件间形成电弧产生的高温使金属熔化或氧化，同时用高压高速气流将熔融物吹净以达到清除铸件的飞边、毛刺和凸出物的一种方法。这种方法不仅用以切割浇冒口也可用以平整铸件表面。但气电切割有产生弧光、烟气和噪声的缺点。

发展趋势　铸造车间的清理工部是机械制造工厂中工作条件较差，粉尘、烟气、噪声等污染较集中的场所。由于各工业国家对环境保护的要求日益严格，铸件清理技术落后的状况已引起普遍重视。20世纪70年代以来随着树脂砂的推广应用，干法清砂有逐步替代湿法清砂的趋势。铸件修整则向提高传统清铲设备的机械化和自动化程度方面发展，并实现机械手遥控操作和计算机程序控制。同时要继续改进铸造工艺和设备，以减少铸件的清理工作量。

蔡德洪

zhujian hou chuli

铸件后处理

post-treatment of casting

对清理后的铸件进行热处理、整形、防锈处理和粗加工的过程。铸件后处理是铸造生产的最后一道工序。

热处理　为了改善或改变铸件的原始组织，消除内应力，保证铸件性能，防止铸件变形和破坏，铸件清理后，有的需要进行热处理。铸件热处理一般有淬火、退火、正火、铸态调质、人工时效（见时效处理）、消除应力、软化和石墨化处理等。例如高锰钢铸件要求很高的耐磨性和足够的韧性，其内部组织应为奥氏体。为此，需对铸件进行淬火处理，即将铸件加热到奥氏体区域使其完全奥氏体化后，迅速淬水激冷，使奥氏体来不及转变而保持下来。这一过程也叫水韧处理或固溶处理。

整形　分为矫正、修补和表面精整 3个方面。有些铸件在凝固、冷却以及热处理过程中产生变形，使部分尺寸超差，需用矫正的方法修复。矫正主要利用机械力量在室温或温态下进行。当变形量过大时，也可以在加热炉内利用铸件自重或外加压重进行高温矫正。铸件外部缺陷主要使用焊接手段修复。要求气密、液密的铸件的渗漏缺陷，则采用压入堵漏剂的方法解决。铸件表面粗糙和凹凸不平一般用悬挂砂轮和高速砂轮磨光精整。

粗加工　铸件交货前，根据技术条件对局部进行粗加工。铸件经粗加工后，能及时发现缺陷予以解决，并能减轻重量，还可使废料和切屑能够就地分类回用。

防锈处理　有些铸件和机床铸件，交货前要求进行防锈处理以防止运输和存放期间生锈。一般是在最后检验合格后刷上底漆。

蔡德洪

zhugang

铸钢

cast steel

用以浇注铸件的钢，是铸造合金中的一种。铸钢分为铸造碳钢、铸造低合金钢和铸造特种钢3类。 铸造碳钢　以碳为主要合金元素并含有少量其他元素的铸钢。含碳小于0.2％的为铸造低碳钢，含碳0.2～0.5％的为铸造中碳钢，含碳大于0.5％的为铸造高碳钢。随着含碳量的增加,铸造碳钢的强度增大,硬度提高。铸造碳钢具有较高的强度、塑性和韧性,成本较低,在重型机械中用于制造承受大负荷的零件，如轧钢机机架、水压机底座等；在铁路车辆上用于制造受力大又承受冲击的零件如摇枕、侧架、车轮和车钩等。

铸造低合金钢　含有锰、铬、铜等合金元素的铸钢。合金元素总量一般小于5％,具有较大的冲击韧性，并能通过热处理获得更好的机械性能。铸造低合金钢比碳钢具有较优的使用性能，能减小零件质量，提高使用寿命。

铸造特种钢　为适应特殊需要而炼制的合金铸钢，品种繁多，通常含有一种或多种的高量合金元素，以获得某种特殊性能。例如，含锰11～14％的高锰钢能耐冲击磨损，多用于矿山机械、工程机械的耐磨零件；以铬或铬镍为主要合金元素的各种不锈钢，用于在有腐蚀或650℃以上高温条件下工作的零件,如化工用阀体、泵、容器或大容量电站的汽轮机壳体等。

参考书目

　李隆盛编：《铸钢及其熔炼》,机械工业出版社,北京，1981。

黄惠松

shaxing zhuzao

砂型铸造

sand mold casting

以型砂和芯砂为造型材料制成铸型，液态金属在重力下充填铸型来生产铸件的铸造方法。钢、铁和大多数有色合金铸件都可用砂型铸造方法获得。由于砂型铸造所用的造型材料价廉易得，铸型制造简便，对铸件的单件生产、成批生产和大量生产均能适应，长期以来，一直是铸造生产中的基本工艺。

砂型铸造所用铸型一般由外砂型和型芯组合而成。为了提高铸件的表面质量，常在砂型和型芯表面刷一层涂料。涂料的主要成分是耐火度高、高温化学稳定性好的粉状材料和粘结剂，另外还加有便于施涂的载体（水或其他溶剂）和各种附加物。

砂型 制造砂型的基本原材料是铸造砂和型砂粘结剂。最常用的铸造砂是硅质砂。硅砂的高温性能不能满足使用要求时则使用锆英砂、铬铁矿砂、刚玉砂等特种砂。为使制成的砂型和型芯具有一定的强度，在搬运、合型及浇注液态金属时不致变形或损坏，一般要在铸造中加入型砂粘结剂，将松散的砂粒粘结起来成为型砂。应用最广的型砂粘结剂是粘土，也可采用各种干性油或半干性油、水溶性硅酸盐或磷酸盐和各种合成树脂作型砂粘结剂。砂型铸造中所用的外砂型按型砂所用的粘结剂及其建立强度的方式不同分为粘土湿砂型、粘土干砂型和化学硬化砂型3种。

粘土湿砂型　以粘土和适量的水为型砂的主要粘结剂，制成砂型后直接在湿态下合型和浇注。湿型铸造历史悠久，应用较广。湿型砂的强度取决于粘土和水按一定比例混合而成的粘土浆。型砂一经混好即具有一定的强度，经舂实制成砂型后，即可满足合型和浇注的要求。因此型砂中的粘土量和水分是十分重要的工艺因素。

粘土湿砂型铸造的优点是：①粘土的资源丰富、价格便宜。②使用过的粘土湿砂经适当的砂处理后，绝大部分均可回收再用。③制造铸型的周期短、工效高。④混好的型砂可使用的时间长。⑤砂型舂实以后仍可容受少量变形而不致破坏，对拔模和下芯都非常有利。缺点是：①混砂时要将粘稠的粘土浆涂布在砂粒表面上，需要使用有搓揉作用的高功率混砂设备，否则不可能得到质量良好的型砂。②由于型砂混好后即具有相当高的强度,造型时型砂不易流动，难以舂实,手工造型时既费力又需一定的技巧，用机器造型时则设备复杂而庞大。③铸型的刚度不高，铸件的尺寸精度较差。④铸件易于产生冲砂、夹砂、气孔等缺陷。

20世纪初铸造业开始采用辗轮式混砂机混砂，使粘土湿型砂的质量大为改善。新型大功率混砂机可使混砂工作达到高效率、高质量。以震实为主的震击压实式造型机的出现，又显著提高了铸型的紧实度和均匀性。随着对铸件尺寸精度和表面质量要求的提高，又出现了以压实为主的高压造型机。用高压造型机制造粘土湿砂型，不但可使铸件尺寸精度提高，表面质量改善，而且使紧实铸型的动作简化、周期缩短，使造型、合型全工序实现高速化和自动化。气体冲击加压的新型造型机，利用粘土浆的触变性,可由瞬时施以0.5兆帕的压力而得到非常紧密的铸型。这些进展是粘土湿砂型铸造能适应现代工业要求的重要条件。因而这种传统的工艺方法一直被用来生产大量优质铸件。

粘土干砂型　制造这种砂型用的型砂湿态水分略高于湿型用的型砂。砂型制好以后，型腔表面要涂以耐火涂料，再置于烘炉中烘干，待其冷却后即可合型和浇注。烘干粘土砂型需很长时间，要耗用大量燃料，而且砂型在烘干过程中易产生变形，使铸件精度受到影响。粘土干砂型一般用于制造铸钢件和较大的铸铁件。自化学硬化砂得到广泛采用后，干砂型已趋于淘汰。

化学硬化砂型　这种砂型所用的型砂称为化学硬化砂。其粘结剂一般都是在硬化剂作用下能发生分子聚合进而成为立体结构的物质，常用的有各种合成树脂和水玻璃。化学硬化基本上有3种方式。 ①自硬:粘结剂和硬化剂都在混砂时加入。制成砂型或型芯后，粘结剂在硬化剂的作用下发生反应而导致砂型或型芯自行硬化。自硬法主要用于造型，但也用于制造较大的型芯或生产批量不大的型芯。

②气雾硬化:混砂时加入粘结剂和其他辅加物，先不加硬化剂。造型或制芯后，吹入气态硬化剂或吹入在气态载体中雾化了的液态硬化剂，使其弥散于砂型或型芯中，导致砂型硬化。气雾硬化法主要用于制芯，有时也用于制造小型砂型。

③加热硬化:混砂时加入粘结剂和常温下不起作用的潜硬化剂。制成砂型或型芯后，将其加热，这时潜硬化剂和粘结剂中的某些成分发生反应，生成能使粘结剂硬化的有效硬化剂，从而使砂型或型芯硬化。加热硬化法除用于制造小型薄壳砂型外，主要用于制芯。

化学硬化砂型铸造工艺的特点是：①化学硬化砂型的强度比粘土砂型高得多，而且制成砂型后在硬化到具有相当高的强度后脱膜，不需要修型。因而，铸型能较准确地反映模样的尺寸和轮廓形状，在以后的工艺过程中也不易变形。制得的铸件尺寸精度较高。②由于所用粘结剂和硬化剂的粘度都不高，很易与砂粒混匀，混砂设备结构轻巧、功率小而生产率高，砂处理工作部分可简化。③混好的型砂在硬化之前有很好的流动性，造型时型砂很易舂实，因而不需要庞大而复杂的造型机。④用化学硬化砂造型时,可根据生产要求选用模样材料,如木、塑料和金属。⑤化学硬化砂中粘结剂的含量比粘土砂低得多,其中又不存在粉末状辅料,如采用粒度相同的原砂，砂粒之间的间隙要比粘土砂大得多。为避免铸造时金属渗入砂粒之间，砂型或型芯表面应涂以质量优良的涂料。⑥用水玻璃作粘结剂的化学硬化砂成本低、使用中工作环境无气味。但这种铸型浇注金属以后型砂不易溃散；用过的旧砂不能直接回收使用，须经再生

处理，而水玻璃砂的再生又比较困难。⑦用树脂作粘结剂的化学硬化砂成本较高,但浇注以后铸件易于和型砂分离,铸件清理的工作量减少，而且用过的大部分砂子可再生回收使用。

型芯 为了保证铸件的质量，砂型铸造中所用的型芯一般为干态型芯。根据型芯所用的粘结剂不同，型芯分为粘土砂芯、油砂芯和树脂砂芯几种。

粘土砂芯　用粘土砂制造的简单的型芯。

油砂芯　用干性油或半干性油作粘结剂的芯砂所制作的型芯，应用较广。油类的粘度低，混好的芯砂流动性好，制芯时很易紧实。但刚制成的型芯强度很低，一般都要用仿形的托芯板承接，然后在200～300℃的烘炉内烘数小时，借空气将油氧化而使其硬化。这种造芯方法的缺点是：型芯在脱模、搬运及烘烤过程中容易变形，导致铸件尺寸精度降低；烘烤时间长，耗能多。

树脂砂芯　用树脂砂制造的各种型芯。型芯在芯盒内硬化后再将其取出，能保证型芯的形状和尺寸的正确。根据硬化方法不同，树脂砂芯的制造一般分为热芯盒制芯和冷芯盒制芯两种方法。①热芯盒法制芯：50年代末期出现。通常以呋喃树脂为芯砂粘结剂，其中还加入潜硬化剂(如氯化铵)。制芯时，使芯盒保持在200～300℃，芯砂射入芯盒中后，氯化铵在较高的温度下与树脂中的游离甲醛反应生成酸，从而使型芯很快硬化。建立脱模强度约需10～100秒钟。用热芯盒法制芯,型芯的尺寸精度比较高，但工艺装置复杂而昂贵，能耗多，排出有刺激性的气体，工人的劳动条件也很差。②冷芯盒法制芯：60年代末出现。用尿烷树脂作为芯砂粘结剂。用此法制芯时,芯盒不加热,向其中吹入胺蒸汽几秒钟就可使型芯硬化。这种方法在能源、环境、生产效率等方面均优于热芯盒法。70年代中期又出现吹二氧化硫硬化的呋喃树脂冷芯盒法。其硬化机理完全不同于尿烷冷芯盒法，但工艺方面的特点，如硬化快、型芯强度高等，则与尿烷冷芯盒法大致相同。

许小元 李传栻

kexing zhuzao

壳型铸造

shell mold casting

用薄壳铸型生产铸件的铸造方法。壳型铸造是德国人J.克罗宁于1943年发明的，1944年在德国首次应用，1947年后其他国家开始采用。

工艺过程　用一种遇热硬化的型砂覆盖在加热的金属模板(见模样)上，使其硬化为薄壳，薄壳厚度一般为6～12毫米,具有足够的强度和刚度,因此将上、下两片型壳用夹具卡紧或用树脂粘牢后，不用砂箱即可构成铸型，浇注铸件。金属模板的加热温度一般为300℃左右，使用的型砂为树脂砂,即以酚醛树脂为粘结剂的树脂砂(见型砂粘结剂)。同样也可用上述方法将型芯制成薄壳芯。制造薄壳铸型常用翻斗法（图1）。制造薄壳芯常用吹制法（图2）。

特点和用途　用树脂砂制造薄壳铸型或壳芯可显著减少使用的型砂数量，获得的铸件轮廓清晰，表面光洁，尺寸精确，可以不用机械加工或仅少量加工。因此壳型铸造特别适用于生产批量较大、尺寸精度要求高、壁薄而形状复杂的各种合金的铸件。但壳型铸造使用的树脂价格昂贵，模板必须精密加工，成本较高，在浇注时还会产生有刺激性的气味，这在某种程度上限制了这种方法的广泛应用。树脂砂薄壳芯可与普通砂型或金属型相互配合制造各种铸件。

参考书目

　南京工学院铸冶教研组编著：《特种铸造》，中国工业出版社，北京，1961。

叶荣茂

taocixing zhuzao

陶瓷型铸造

ceramic mold casting

用陶瓷浆料制成铸型生产铸件的铸造方法。陶瓷浆料由硅酸乙酯水解液和质地较纯、热稳定性较高的细耐火砂如电熔石英、锆英石、刚玉等混合而成。为使陶瓷浆料在短时间内结胶，常加入氢氧化钙或氧化镁作为催化剂。由于使用的耐火材料成分及其外观都与陶瓷相似，故称为陶瓷型。陶瓷型铸造是在普通砂型铸造基础上发展起来的一种新工艺。陶瓷型有两种类型：①陶瓷型全由陶瓷浆料浇灌而成。其制作过程是先将模样固定于型板上，外套砂箱，再将调好的陶瓷浆料倒入砂箱，待结胶硬化后起模,经高温焙烧即成为铸型。②采用衬套,在衬套和模样之间的空隙浇灌陶瓷浆料制造铸型。衬套可用砂型，也可用金属型。用衬套浇灌陶瓷壳层可以节省大量陶瓷浆料，在生产中应用较多。陶瓷型铸件表面粗糙度可达R

10～1.25微米,尺寸精度高达3～5级,能达到少无切削加工的目的。陶瓷型铸造生产周期

a

短，金属利用率高。最大铸件可达十几吨，主要用于铸造大型厚壁精密铸件和铸造单件小批量的冲模、锻模、塑料模、金属模、压铸模、玻璃模等各种模具。陶瓷型铸造模具的使用寿命可与用机械加工方法制成的模具相媲美，而制造成本则比用机械加工方法制成的模具低。

参考书目

　宫克强主编：《特种铸造》，机械工业出版社，北京，1982。

叶荣茂

nixing zhuzao

泥型铸造

clay mold casting

以粘土为主要材料制成铸型来生产铸件的一种铸造方法。粘土加入适量水分后有很强的粘结力，再加入一些稻壳、稻芒、马粪、糠灰等，经过荫干或烘干，即成为有出气孔隙且硬度极高的铸型。泥型表面的粘土细而匀，中间质地较粗，有的还加入一些砂子、缸渣、碎砖等。用泥型浇注简单铸件，一个铸型可用几次到几十次，是一种半永久铸型。泥型铸造是中国应用最早的一种铸造技术，古名泥范，也叫陶范。公元前16～前11世纪已经用泥型铸造出很多精致的青铜器，河南安阳殷墟曾发掘出 100多件古代泥型，有的用多件泥块拼合而成，各个型块的边上有子母口，合型以后接缝处平整光滑。商代后期的司母戊方鼎就是用泥块合型铸造的。古代用熔模法铸造鼎、钟、钱、镜等也是用泥型，其造型方法是先造内型,填熔模、再造外型。到了铁器时代,泥型的应用范围更广，在中国曾长期用于生产铸铁的犁、铧、铁锅（见图）等。现代铸造生产中应用泥型的范围已很少，只用来生产铁锅。

韩丙告

jinshuxing zhuzao

金属型铸造

permanent mold casting

用铸铁、铸钢或其他金属材料制成铸型以生产铸件的一种铸造方法。金属型铸造所用的型芯依铸件结构和形状不同可用金属芯，也可用砂芯。一副金属型的寿命根据浇注金属的种类不同可达数百次乃至数万次，因此金属型铸造又称为永久型铸造。金属型铸造具有悠久的历史，中国战国时期已用金属型铸造多种生产工具，中国古代称金属型为“铁范”。金属型铸造的特点是：铸造过程不用砂或少用砂，容易实现铸造过程机械化和自动化；铸造车间面貌可以得到改善；由于金属型具有较高的导热性和冷却能力，金属凝固后的组织致密，机械性能得以提高。此外，金属型铸件的尺寸精度和表面光洁度较高，机械加工余量减少,冒口尺寸减小,金属利用率得到提高。金属型铸件可小至数十克、大至数吨。铸造合金种类从有色合金到铸铁、铸钢都能适用，以铝合金应用较多。图为浇注铝合金活塞用的金属型。金属型铸造作为少无切削铸造工艺已在飞机、汽车、农业机械、化工机械、仪器仪表等工业方面得到广泛的应用。由于金属型成本较高，多用于成批或大批量生产。

参考书目

　宫克强主编：《特种铸造》，机械工业出版社，北京，1981。

李庆春

实型铸造

full mold casting

用泡沫塑料模样制造不分型不起模的铸型，浇注时利用高温液态金属将模样气化并填充型腔的一种铸造方法。由于铸型的型腔浇注前由模样占据，故称为实型。实型铸造法是由美国人H.F.舒罗耶于1958年发明的。实型铸造所用的模样可用泡沫聚苯乙烯板材经机加工后粘结制成,或将可发性聚苯乙烯珠粒放在金属型内加热,使珠粒发泡制成。为防止铸件粘砂，须在模样表面刷耐火涂料。铸型的材料可用一般的粘土砂或化学硬化砂，也可用干砂采用负压铸造法，或用铁丸(或钢丸)采取磁型铸造法。磁型铸造是实型铸造的一种特殊造型方法，它是用小铁丸（或钢丸）代替型砂，实心铸型制成后，放置在电磁场内，磁化了的铁丸相互吸引而成为高强度的铸型，待浇注、凝固、冷却后切断电源，磁场消失，铁丸溃散，就可得到铸件。铁丸可反复使用，不用粘结剂，造型快速简单，铸件易于清理。用实型铸造法可生产铝合金、铜合金和钢铁的铸件，重量可从1千克至数吨,铸件的尺寸精度高于一般砂型铸造。但实型铸造在金属液浇注过程中因模样的气化，会自型腔中冒出大量黑色烟雾污染工作环境。模样气化的产物与液态金属发生作用会使铸铁件表面出现皱皮，铸钢件出现表面增碳现象。此外，泡沫塑料模样是一次使用，生产中需要准备与铸件相等数目的模样，所以实型铸造只适用于单件或少量生产的铸件。

参考书目

　上海实型铸造小组：《实型铸造》，上海人民出版社，上海，1974。

林柏年

熔模铸造

investment casting

在可熔模样上包覆耐火材料制成型壳，加热熔出模样后型壳经高温焙烧成铸型，并以此来生产铸件的铸造方法。中国早在商代就已掌握了熔模铸造的工艺原理和技术。1978年湖北随县发掘出土的战国早期曾侯乙尊盘就是用熔模法铸造的。现代熔模铸造工艺与古代相比已有很大不同。

工艺过程　首先将熔融的模料制成模样，模样可以是整体的，也可以是分块制作焊合到一起的。再将制成的可熔模样焊到共用的浇口棒上（图1）。然后在其表面用粘结剂涂覆若干层耐火材料，形成 5～15毫米厚的壳层，经干燥、硬化后将可熔模样由型壳中加热熔出,便得到内腔和铸件形状相同的型壳。这样的型壳再经800～1000℃的高温焙烧，使型壳具有较高的强度并烧除型壳内可能残留的模样。焙烧后的型壳即可作为铸型浇入液态金属，待凝固冷却后，除掉型壳即得到相应的铸件。

模壳材料　制模用的可熔模料一般为各种配比的蜡基材料。蜡料的熔点低，流动性好，可以制成与铸件形状完全一致的模样，因此也称这种铸造方法为失蜡铸造。也有用树脂基模料的,以松香为主要成分,用来生产精度要求高的铸件。制壳用的粘结剂通常为硅酸乙酯水解液或水玻璃和硅溶胶。硅酸乙酯水解液应用最早，也最普遍。而耐火材料则用热膨胀性能稳定、耐火度较高、粒度小的材料，主要为石

英和刚玉，以及由SiO

2和Al

2

O

3

不同含量所组成的硅酸铝等。

特点和用途　用熔模铸造法制造的铸钢件，设有分型面,尺寸精度可达5～7级,表面粗糙度可

达R

a

10～1.25微米。铸件尺寸精确，表面光洁，所以只需要在零件要求较高的部位留少许机械加工余量，可以大幅度地节约金属材料。熔模铸造可以生产结构非常复杂的零件，例如涡轮发动机的耐热合金叶片。这种零件不仅形状复杂，尺寸精确度和表面粗糙度要求高而且难于加工，只有采用熔模铸造才能获得合格的叶片。用熔模铸造法可将原来由几个零件铆接、栓接及焊接组合而成的部件，通过改变零件的结构,成为整体零件直接铸出,既节省机械加工工时又节省金属材料的消耗，零件结构也更合理。熔模铸造也是生产铝合金、镁合金复杂薄壁壳体零件的适宜方法。图2为熔模铸造铸得的铝合金薄壁壳体零件，壁厚仅1～1.5毫米。熔模铸造的生产成本较高，所以熔模铸件的重量大多为几十克到几公斤，并限于技术条件要求很高的铸件。

参考书目

　宫克强主编：《特种铸造》，机械工业出版社，北京，1982。

叶荣茂

压力铸造

high pressure die casting

在高压作用下使液态或半液态金属高速度充填铸型，并在压力下凝固成铸件的铸造方法。所采用的压力为 4～500兆帕,金属充填速度为0.5～120米／秒。1838年美国人G.布鲁斯首次用压力铸造法生产印报的铅字，次年出现压力铸造专利。19世纪60年代以后，压力铸造法得到很大的发展，不仅能生产锡铅合金压铸件、锌合金压铸件，也能生产铝合金、铜合金和镁合金压铸件。20世纪30年代后又进行了钢铁压力铸造法的试验。

压力铸造用的压铸机分热压室压铸机和冷压室压铸机两种(见图)。热压室压铸机上的压室浸在液态金属中。压射活塞处于最高位置时金属流入压室，活塞下压，将压室内的金属经鹅颈道压入合紧的压铸型型腔中，并迅速凝固成形。冷压室压铸机的压室与保温炉是分开的。压铸时先将定量液态金属浇入压室，再经压射活塞压入铸型型腔，并凝固成形。热压室压铸机适用于压铸熔点低的铅合金和锌合金铸件，也可用来压铸镁合金铸件。冷压室压铸机适于压铸铝合金、铜合金或镁合金铸件。

压铸型由定型和动型组成。动型上装有顶出铸件机构，有的还装设金属型芯机构以获得铸件的内腔，压铸型合型后型芯处于工作位置，开型时利用开型的动力将型芯自铸件中取出，并将铸件顶出型腔。常用压铸机的合型力为几十至几百吨，大型压铸机的合型力达5000吨左右。此外，压铸型中还有排气系统、定位机构、温度控制装置等。

普通压铸件内气孔较多,不易热处理和焊接,影响使用性能。因此生产中大多采用几种特殊压力铸造法，常用的有真空压铸、充气压铸和精、速、密压铸。①真空压铸：压铸时把铸型型腔内空气预先抽走；②充气压铸：压铸时先在铸型型腔内充满氧气，使液态金属与氧气形成固态氧化物，弥散地分布于铸件内部；③精、速、密压铸：液态金属低速充填铸型型腔,金属充满型腔后,用小活塞补充加压。

5～0.32微米，尺寸精度可达 4～7

用压力铸造可制造形状复杂的铸件，压铸件的表面粗糙度为R

a

级，锌合金压铸件的最小壁厚为0.4毫米,能有效地节省材料、能源和加工工时。压铸件的重量小至数克，大到几十千克。压力铸造法适用于大批量生产的铸件，生产效率高，生产过程容易实现机械化和自动化，在汽车、仪表、农机、电器、医疗器械等制造行业中得到广泛应用。

参考书目

　北京无线电工具设备厂：《压铸技术基础》，国防工业出版社，北京，1978。

林柏年

低压铸造

low-pressure casting

在低压气体作用下使液态金属充填铸型并凝固成铸件的铸造方法。气体压力一般为0.6～1.5帕。

低压铸造的工艺过程是：在熔化金属的坩埚炉上加放密封盖，盖中心部位装有升液

管，升液管插到金属液面以下，盖的上部安放铸型。将干燥的压缩空气通过进气管送

到坩埚内，使金属液通过升液管从浇口进入铸型（见图）, 保持压力到铸型中的金属

液完全凝固,然后解除压力，升液管中的金属液会自动落回坩埚中，这时可以开型，推

出铸件。通入坩埚的气体压力和流量可以控制，故金属液充填铸型的速度和气体压力

可以根据铸件结构和铸型材料不同而调整。低压铸造用的铸型可以是砂型、壳型、陶瓷型，也可以是金属型、石墨型等。在低压铸造基础上进一步改进，使液态金属在差压下充型、在压力下凝固的方法称为差压铸造，它是低压铸造的一种特殊形式。

低压铸造最初主要用于铝合金铸件的生产，以后进一步扩展用途，生产熔点高的铜铸件、铁铸件和钢铸件。中国已于20世纪70年代将这种方法成功地用于铸造万吨级大型船舶用铜合金螺旋桨和2000马力柴油机球墨铸铁曲轴等重要零件。

低压铸造的优点是：金属液在压力下充型有利于铸造薄壁铸件;铸件的致密性得到提高；底注充型平稳,可减少因金属液冲击飞溅而引起的氧化夹杂；浇冒口系统简单,金属利用率可达80％以上；劳动条件得到改善,并可实现机械化和自动化，生产效率高。

参考书目

　宫克强主编：《特种铸造》，机械工业出版社，北京，1981。

李庆春

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。

金属工艺学试题及答案

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；

金属工艺学

金属工艺学试题 一、填空题：25% 1．在切削加工过程中，工件上会形成三个表面，它们是待加工表面、过度表面·已加工表面。 2．切削运动主要包括_主运动和进给运动两类。 3．切削用量包括________、________和_________________。 4．切削液的作用是________、________、________、和清洗作用。 5．_________________是材料抵抗变形和断裂的能力。 6．α—Fe是_________________立方晶格 7．合金在固态下，组元间仍能互相溶解而形成的均匀相称为_________________ 8．珠光体是________和________的机械混合物 9．含碳量处于0.0218%~~~2.11%的铁碳合金称为________ 10．钢的热处理工艺一般由________、________、________三个阶段组成。 11．分别填出下列铁碳合金组织的符号。 奥氏体________ 铁素体________ 珠光体________ 12．45钢按用途分类属于________ 13．钢的热处理一般由________、________、________三个阶段组成。 14．金属材料的性能包括___________性能、___________性能、___________性能和___________性能。15．原子规则排列的物质叫_________________，一般固态金属都属于___________。 16．固态合金的相结构可分为___________和___________两大类。 17．分别填出下列铁碳合金组织的符号。 奥氏体___________ 铁素体___________ 渗碳体___________ 珠光体___________ 18．钢的热处理一般由___________、___________、___________三个阶段组成。 19．奥氏体转变为马氏体，需要很大过冷度，其冷却速度应___________，而且必须过冷到_________________温度以下。 20．_________________是材料抵抗变形和断裂的能力。 21．_________________是材料产生变形而又不破坏的性能。 22．珠光体是___________和___________的机械混合物 23．目前常用的硬质合金是_________________和_________________。 二、选择题30% 1、在拉伸试验中，试样拉断前能承受的最大应力称为材料的（） A．屈服极限 B 抗拉强度 C 弹性极限 2、洛氏硬度C标尺所用的压头是（） A．淬硬钢球 B 金刚石圆锥体 C 硬质合金球 3、纯铁在700摄氏度时称为（） A B C 4．铁素体为（）晶格 A 面心立方 B 体心立方 C 密排元方 D 复杂的人面体 5．铁碳合金状态图上的共析线是（） A ECF线 B ACD线 C PSK线 6、从奥氏体中析出的渗碳体为（） A 一次渗碳体 B 二次渗碳体 C 芫晶渗碳体 7、在下列三种钢中，（）钢弹性最好。 A T10 B 20 C 65Mn 8、选择齿轮的材料为（）

金属工艺学2019

《金属工艺学》复习题解析A 一、填空题 1.工艺基准可分为定位基准、度量基准、装配基准 2.铸铁按照石墨形态不同分为可锻铸铁、普通灰铸铁、球墨铸铁、蠕墨铸铁 3.合金的收缩由液态收缩、凝固收缩、固态收缩三个阶段组成。 4.碳在铸铁中的存在形式有石墨和渗碳体。 5.金属塑性变形的基本方式是热变形和冷变形 二、名词解释 6.砂轮的自锐性答案：砂轮在磨削过程中自行推陈出新，保持自身锋锐的特性，称为砂轮的自锐性 7.晶体结构答案：晶体结构是指晶体的周期性结构，即晶体以其内部原子、离子、分子在空间作三维周 期性的规则排列为其最基本的结构特征。 8.相答案：组成和化学成分相同，具有同样的物化性能，成分均匀的物质。 9.淬透性答案：指在规定条件下,决定钢材淬硬深度和硬度分布的特性，即钢淬火时得到淬硬层深度大小 的能力,它表示钢接受淬火的能力。 10.硬度答案：硬度是指材料抵抗局部变形，特别是塑性变形、压痕或划痕的能力。 11.淬火答案：淬火是将钢加热到A C3或A C1以上温度，保温后快速冷却，以获得马氏体组织的热处理工艺。 12.同素异晶转变答案：随着温度的改变，固态金属晶格也随之改变的现象，称为同素异晶转变。 三、简答题 13.什么是加工硬化现象？冷热变形的区分原则是？铅（t熔=327℃）在20℃、钨（t熔=3380℃）在1100 变形，各属哪种变形？答案：在常温下金属随变形程度的增加，其强度和硬度提高，而塑性和韧性降 低的现象，称为加工硬化。再结晶温度以上的变形称为热变形，再结晶温度以下的变形称为冷变形。 铅：T再=0.4T熔=0.4×（327+273）=240k=-33℃ 20℃>-33℃,所以铅的变形属于热变形 钨：T再=0.4T熔=0.4×（3380+273）=1461.2k=1188.2℃ 1100℃<1188.2℃,所以钨的变形属于冷变形 14.硬质合金的性能特点有哪些?答案：硬质合金的硬度高于高速钢；热硬性远高于高速钢；耐磨性比高速 钢要高十几倍；抗压强度高比高速钢高，但抗弯强度低；冲击吸收能量K较低；线膨胀系数小，导热 性差。此外，硬质合金还具有抗腐蚀、抗氧化和热膨胀系数比钢低等特点。 15.有一钢试样，其原始直径是10mm，原始标距长度是50mm，当载荷达到18840N时试样产生屈服现象； 载荷加至36110N时，试样产生颈缩现象，然后被拉断；拉断后试样标距长度是73mm，断裂处直径是6.7mm，求钢试样的σs、σb、δ5和ψ。答案：由题中条件及计算公式得 σs=F s/S o=18840/（3.14*102/4） σb =F b/S o=36110/（3.14*102/4） δ5=(L1-L0)/L0×100%=(73-50)/50=46% ψ=(S0-S1)/S0×100%={(3.14*102/4)-(3.14*6.72/4)}/（3.14*102/4）=(100-44.89)/100=55.11%

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。

金属工艺学试题及答案(3)

金属工艺学试题及答案 一、填空（每空0.5分，共10分） 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尺寸。 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（共15分） 1．什么是结构斜度？什么是拔模斜度？二者有何区别？（3分） 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？（3分） 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？（2分） 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？（2分） 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=（1.1~1.2）S 5．防止焊接变形应采取哪些工艺措施？（3分） 焊前措施：合理布置焊缝，合理的焊接次序，反变形法，刚性夹持法。 焊后措施：机械矫正法，火焰加热矫正法 6．试比较电阻对焊和闪光对焊的焊接过程特点有何不同？（2分） 电阻对焊：先加压，后通电；闪光对焊：先通电，后加压。五、判断正误，在括号内正确的打√，错误的打×（每题0.5分，共5分） 1．加工塑性材料时，不会产生积屑瘤。（× ） 2．顺铣法适合于铸件或锻件表面的粗加工。（× ） 3．拉削加工适用于单件小批零件的生产。（× ） 4．单件小批生产条件下，应采用专用机床进行加工。（× ） 5．插齿的生产率低于滚齿而高于铣齿。（√ ） 6．作为定位基准的点或线，总是以具体的表面来体现的。（√ ） 7．轴类零件如果采用顶尖定位装夹，热处理后需要研磨中心孔。（√ ） 8．生产率是单位时间内生产合格零件的数量。（√ ） 9．镗孔主要用于加工箱体类零件上有位置精度要求的孔系。（√ ）

金属工艺学全套教案

金属工艺学电子教案（32） 【课题编号】 31—， 【课题名称】 锻件质量与成本分析，板料冲压，锻压技术发展简介，焊条电弧焊（一） 【教材版本】 郁兆昌主编．中等职业教育国家规划教材—金属工艺学（工程技术类）．第2版．北京：高等教育出版社，2006 【教学目标与要求】 一、知识目标 了解锻件质量与成本分析，板料冲压的特点、基本工序及应用，锻压新技术，焊接电弧。 二、能力目标 能识别锻造缺陷特征，分析其产生的主要原因。。 三、素质目标 了解锻件质量与成本分析，板料冲压的特点、基本工序及应用，锻压新技术，焊接电弧。 四、教学要求 初步了解板料冲压的特点、基本工序及应用；锻件质量与成本分析；锻压技术新发展。一般了解焊条电弧焊。 【教学重点】 板料冲压的特点、工序及应用；焊条电弧焊。 【难点分析】 板料冲压件的结构工艺性。 【分析学生】 1、具有学习的知识基础。 2、具有学习的理论基础。 3、板料冲压件结构轻巧，强度、刚度和尺寸精度较高，生产率高，、适用于大批量生产。焊条电弧焊设备简单，操作灵活方便，适合各种条件下的焊接，是单件小批量生产的常用方法。学习中要把握这些方法特点、应用特点。 【教学设计思路】 教学方法：讲练法、演示法、讨论法、归纳法。 【教学资源】 1．郁兆昌，潘展，高楷模研编制作．金属工艺学网络课程．北京：高等教育出版社，2005 2．郁兆昌主编．金属工艺学教学参考书（附助学光盘）．北京：高等教育出版社，2005 【教学安排】 2学时（90分钟） 教学步骤：讲授与演示交叉进行、讲授中穿插练习与设问，穿插讨论，最后进行归纳。 【教学过程】 一、复习旧课（10分钟） 讲评自由锻工艺设计习题课大作业批改情况。 二、导入新课 板料冲压是使板料分离或成形而得到制件的工艺方法。冲压的特点是不需要对毛坯加热，是节约能源的加工方法；生产操作简单，生产率高，易实现自动化和机械化；可以制造形状复杂零件，废料较少；冲压件结构

金属工艺学

第一章金属材料基础知识 一、填空题 1．金属材料一般可分为钢铁材料和非铁金属两类。 2. 钢铁材料是铁和碳的合金。 3．钢铁材料按其碳的质量分数w（C）(含碳量)进行分类，可分为工业纯铁；钢和白口铸铁或（生铁）。 4．生铁是由铁矿石原料经高炉冶炼而得的。高炉生铁一般分为炼钢生铁和铸造生铁两种。 5．现代炼钢方法主要有氧气转炉炼钢法和电弧炉炼钢法。 6．根据钢液的脱氧程度不同，可分为沸腾钢、半镇静钢、镇静钢和特殊镇静钢。 7．机械产品的制造一般分为设计、制造与使用三个阶段。 8．钢锭经过轧制最终会形成板材、管材、型材、线材和其他材料等产品。 9．金属材料的性能包括使用性能和工艺性能。 10．使用性能包括力学性能、物理性能和化学性能。 11．洛氏硬度按选用的总试验力及压头类型的不同，常用的标尺有A、B和C。 12．500HBW5/750表示用直径为5 mm的压头，压头材质为硬质合金，在750 kgf( 7.355 kN)压力下，保持10～15秒，测得的布氏硬度值为500。 13．填出下列力学性能指标的符号：屈服点σs、洛氏硬度A标尺HRC、断后伸长率δ5或δ10、断面收缩率ψ、对称弯曲疲劳强度σ-1。 14．吸收能量的符号是K，其单位为J。 15．金属疲劳断裂的断口由裂纹源、裂纹扩展区和最后断裂区组成。 16．铁和铜的密度较大，称为重金属；铝的密度较小，则称为轻金属。 17．根据金属材料在磁场中受到磁化程度的不同，金属材料可分为：铁磁性材料和非铁磁性材料。 18．金属的化学性能包括耐蚀性、抗氧化性和化学稳定性等。 19．工艺性能包括铸造性能、锻造性能、焊接性能、热处理性能及切削加工性能等。 20．晶体与非晶体的根本区别在于组成微粒（原子、离子或分子）呈规则排列。 21．金属晶格的基本类型有体心立方晶格、面心立方晶格与密排立方晶格三种。

《金属工艺学》(下册)习题答案

《金属工艺学》< 下册）习题答案 一、填空题 I?在切削加工过程中，工件上会形成三个表面，它们是已加工表面、 待加工表面、和过渡表面。2 ?切削运动分主运动和览给运动__ 两类。 3 ?切削用量包括切削速度、进给量和—背吃刀量—。 4.刀具静止参考系主要由基面、主切削面、正交平面所构成。 5.是前角的符号，是在正交平面内测量的前刀面与基面间的夹角。 6.是刃倾角的符号，是在切削平面内测量的主切削刃与基面间的夹角。 7.过切削刃上的一个点，并垂直于基面和切削平面的是正交平面。 8.为了减小残留面积，减小表面粗糙度Ra值，可以采用的方法和措施有： 减小主偏角、减小副偏角和减小进给量。 9.常见切屑种类有：带状切屑、节状切屑和崩碎切屑。 10.切屑厚度压缩比是切屑厚度与切削层公称厚度之比值，其数值越大，切削力越大，切削温度越高，表面越粗糙。 II?总切削力可分解为切削力、进给力和背向力三个切削分力。 12.刀具磨损的三个阶段是：初期磨损阶段、正常磨损阶段和急剧磨损阶段。刀具重磨和换刀应安排在正常磨损阶段后期、急剧磨损发生之前。 13?刀具耐用度是指刀具从开始切削至磨损量达到规定的磨钝标准为止的实际切削总 时间。 14 ?产生积屑瘤的条件是：①切削塑性金屑，②中等切速切削，粗加工加工时可利用积屑瘤，精加工加工时尽量避免产生积屑瘤。 15?用圆柱铣刀铣平面时，有两种铣削方式，即—逆铣—和—顺铣—。一般铣削常采用逆铣—。 16?对钢材精车时用高速，其主要目的是避免产生积屑瘤。 17.磨削加工的实质是磨粒对工件进行刻划、滑擦和切削三种作用的综合过程。 18.砂轮的硬度是磨粒受力后从砂轮表面脱落的难易程度，工件材料硬，应选用硬度 较软砂轮，磨削有色金属等软材料时，应选用较硬砂轮。 19?机床上常用的传动副有带传动、齿轮传动、齿轮齿条传动、丝杠螺母（螺杆〉传动和蜗轮蜗杆传动 20.机床传动系统中，常用的机械有级变速机构有：滑移齿轮变速、离合器式齿轮变速 等 21.对于刚度好、长度长、余量多的外圆面，先用横磨法分段进行粗磨，相邻两段间有5-10的搭接，工件上留下0.01?0.03的余量，再用纵磨法精磨，这种加工方法称为综合磨法。

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

金属工艺学试卷+答案

一、填空题 1、金属材料的性能可分为两大类:一类叫___使用性能________,反映材料在使用过程中表现出来的特性,另一类叫______工艺性能______,反映材料在加工过程中表现出来的特性。 2、常用的硬度表示方法有_布氏硬度、洛氏硬度与维氏硬度。 3、自然界的固态物质,根据原子在内部的排列特征可分为晶体与_非晶体_两大类。 4、纯金属的结晶过程包括__晶核的形成__与__晶核的长大_两个过程 5、金属的晶格类型主要有_体心立方晶格面心立方晶格密排六方晶格__三大类。 6、晶体的缺陷主要有_点缺陷线缺陷面缺陷。 7、铁碳合金室温时的基本组织有______铁素体_____、____渗碳体______、_____奥氏体____、珠光体与莱氏体。 8、铁碳合金状态图中,最大含碳量为_ 6、69%。 9、纯铁的熔点就是_____1538℃______。 10、钢的热处理工艺曲线包括______加热_______、____保温_________与冷却三个阶段。 11、常用的退火方法有____完全退火_____、球化退火与____去应力退火_______。 12、工件淬火及___________高温回火_______的复合热处理工艺,称为调质。 13、常用的变形铝合金有__防锈铝硬铝超硬铝锻铝__ 。 14、灰铸铁中的石墨以___片状石墨___ 形式存在 15、工业纯铜分四类,分别代号___T1____ 、____T2_____、___T3___、______T4__ 表示钢中非金属夹杂物主要有: 、、、等。 二、单项选择题 1、下列不就是金属力学性能的就是( D) A、强度 B、硬度 C、韧性 D、压力加工性能 2、属于材料物理性能的就是( ) A、强度 B、硬度 C、热膨胀性 D、耐腐蚀性 3、材料的冲击韧度越大,其韧性就( ) A、越好 B、越差 C、无影响 D、难以确定 4、组成合金最基本的、独立的物质称为( ) A、组元 B、合金系 C、相 D、组织 5、金属材料的组织不同,其性能( ) A、相同 B、不同 C、难以确定 D、与组织无关系 6、共晶转变的产物就是( ) A、奥氏体 B、渗碳体 C、珠光体 D、莱氏体 7、珠光体就是( ) A、铁素体与渗碳体的层片状混合物 B、铁素体与奥氏体的层片状混合物 C、奥氏体与渗碳体的层片状混合物 D、铁素体与莱氏体的层片状混合物 8、下列就是表面热处理的就是( ) A、淬火 B、表面淬火 C、渗碳 D、渗氮 9、下列就是整体热处理的就是( ) A、正火 B、表面淬火 C、渗氮 D、碳氮共渗 10、正火就是将钢材或钢材加热保温后冷却,其冷却就是在( ) A、油液中 B、盐水中 C、空气中 D、水中 11、最常用的淬火剂就是( ) A、水 B、油 C、空气 D、氨气 12、45钢就是( )

《金属工艺学》(下册)习题答案

《金属工艺学》（下册）习题答案 一、填空题 1．在切削加工过程中，工件上会形成三个表面，它们是已加工表面、 待加工表面、和过渡表面。 2．切削运动分主运动和__进给运动___两类。 3．切削用量包括切削速度、进给量和___背吃刀量___。 4. 刀具静止参考系主要由基面、主切削面、正交平面所构成。 γ是前角的符号，是在正交平面内测量的前刀面与基面间的夹角。 5.0 6.sλ是刃倾角的符号，是在切削平面内测量的主切削刃与基面间的夹角。 7.过切削刃上的一个点，并垂直于基面和切削平面的是正交平面。 8. 为了减小残留面积，减小表面粗糙度Ra值，可以采用的方法和措施有： 减小主偏角、减小副偏角和减小进给量。 9.常见切屑种类有：带状切屑、节状切屑和崩碎切屑。 10.切屑厚度压缩比是切屑厚度与切削层公称厚度之比值，其数值越大，切削力越大，切削温度越高，表面越粗糙。 11．总切削力可分解为切削力、进给力和背向力三个切削分力。12.刀具磨损的三个阶段是：初期磨损阶段、正常磨损阶段和急剧磨损阶段。 刀具重磨和换刀应安排在正常磨损阶段后期、急剧磨损发生之前。 13．刀具耐用度是指刀具从开始切削至磨损量达到规定的磨钝标准为止的实际切削总时间。 14．产生积屑瘤的条件是：①切削塑性金屑，②中等切速切削，粗加工加工时可利用积屑瘤，精加工加工时尽量避免产生积屑瘤。 15．用圆柱铣刀铣平面时，有两种铣削方式，即逆铣和顺铣。一般铣削常采用逆铣。 16．对钢材精车时用高速，其主要目的是避免产生积屑瘤。 17.磨削加工的实质是磨粒对工件进行刻划、滑擦和切削三种作用的综合过程。 18.砂轮的硬度是磨粒受力后从砂轮表面脱落的难易程度，工件材料硬，应选用硬度较软砂轮，磨削有色金属等软材料时，应选用较硬砂轮。 19．机床上常用的传动副有带传动、齿轮传动、齿轮齿条传动、丝杠螺母(螺杆)传动和蜗轮蜗杆传动 20．机床传动系统中，常用的机械有级变速机构有：滑移齿轮变速、离合器式齿轮变速等

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

金属工艺学试题和答案解析

一、简答题 1．将钟表发条拉直是弹性变形还是塑性变形？怎样判别它的变形性质？ 2．下列符号表示的力学性能指标的名称和含义是什么？ σb、σs、σ0.2、σ-1、δ、αk、 HRC、HBS、HBW 3．什么是同素异构转变?试画出纯铁的冷却曲线，分析曲线中出现“平台”的原因。室温和1100℃时的纯铁晶格有什么不同？ 4．金属结晶的基本规律是什么？晶核的形成率和成长速度受到哪些因素的影响？ 5．常用的金属晶体结构有哪几种？它们的原子排列和晶格常数各有什么特点？α-Fe、γ-Fe、Al、Cu、Ni、Pb、Cr、V、Mg、Zn各属何种晶体结构？ 6．什么是固溶强化？造成固溶强化的原因是什么？ 7．将20kg纯铜与30kg纯镍熔化后缓慢冷却到如图所示温度T1，求此时： （1）两相的成分；（2）两相的重量比； （3）各相的相对重量（4）各相的重量。 8．某合金如下图所示： 标出（1）-（3）区域中存在的相； （2）标出（4）、（5）区域中的组织；

（3）相图中包括哪几种转变？写出它们的反应式。 9. 今有两个形状相同的铜镍合金铸件，一个含Ni90％，一个含Ni50％，铸后自然冷却，问凝固后哪个铸件的偏析较为严重？如何消除偏析？ 10. 按下面所设条件，示意地绘出合金的相图，并填出各区域的相组分和组织组分，以及画出合金的力学性能与该相图的关系曲线。 设C、D两组元在液态时能互相溶解，D组元熔点是C组元的4/5 ，在固态时能形成共晶，共晶温度是C组元熔点的2/5，共晶成分为ωD＝30％；C组元在D组元中有限固溶，形成α固溶体。溶解度在共晶温度时为ωC＝25％，室温时ωC＝10％，D组元在C组元中不能溶解；C组元的硬度比D组元高。计算ωD＝40％合金刚完成共晶转变时，组织组成物及其百分含量。 11．分析在缓慢冷却条件下，45钢和T10钢的结晶过程和室温的相组成和组织组成。并计算室温下组织的相对量。 12. 试比较索氏体和回火索氏体，托氏体和回火托氏体，马氏体和回火马氏体之间在形成条件、组织形态、性能上的主要区别。

金属工艺学重点知识点样本

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。

金属工艺学

判断题 1、自由锻是锻造大件的唯一加工方法。（√） 2、在正确控制化学成分的前提下，退火是生产可锻铸铁件的关键，球化处理和 孕育处理是制造球墨铸铁件的关键。（√） 3、工程材料包括金属材料、陶瓷材料、高分子材料和复合材料四大类。（√） 4、由于石墨的存在，可以把铸铁看成是分布有空洞和裂纹的钢（√） 5、熔化焊的本质是小熔池熔炼与铸造，是金属熔化与结晶的过程。（√） 6、直流正接：焊件接正极，焊条接负极（厚板、酸性焊条）。（√） 7、电阻点焊是用圆柱电极压紧工件，通电、保压获得焊点的电阻焊方法。（√） 8、铜的电阻极小，不适于电阻焊接。（√） 9、反复弯折铁丝，铁丝会越来越硬，最后会断裂。（√） 10、冲裁变形过程可以分为：(1)弹性变形阶段；(2)塑性变形阶段；(3)断裂分 离阶段（√） 11、板料弯曲时应尽可能使弯曲线与坯料纤维方向平行。（×） 12、落料时，凹模基本尺寸应取工件尺寸公差范围内的较大的尺寸。（×） 13、粗基准是指粗加工时所使用的基准，精基准是指精加工时所使用的基准。（×） 14、高速钢虽然它的韧性比硬质合金高,但并不是现代高速切削的刀具材料。（√） 15、在一个工序中只可以有一次安装。（×） 16、刃倾角是主切削刃与基面间的夹角，有正、负。（√） 17、逆铣时刀齿从已加工表面开始进刀，刀具磨损较大，且影响已加工表面质量。（√） 18、零件在加工、和装配中，所依据的点、线或面称为工艺基准。（√） 19、合金收缩经历三个阶段。液态收缩是铸件产生内应力、变形和裂纹的主要原因。（×） 20、焊接接头中的融合区和过热区是两个机械性较差的区。（√） 21、氩气为惰性气体，高温下不溶入液态金属，也不与金属发生化学反应，因此，氩气是一种理想的保护气体。（√） 22、拉深系数越大，变形程度越大；所以后续的拉深系数比前面的拉深系数小。（×） 23、冷热变形是以回复温度为界的。（×） 24、拉伸件中最危险的部位是直壁与底部的过渡圆角处，当拉应力超过材料的强度极限时，此处将被“拉裂”。（√） 25、不完全定位的定位方式是不合理的。（×） 26、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。（√） 27、粗加工时对已加工表面质量要求不高，可利用积屑瘤减小切削力，保户刀具。（√） 28、磨孔主要用于不宜或无法进行镗削，铰削或拉削的高精度及淬硬孔的精加工。（√） 29、ＹG类硬质合金适于加工铸铁、青铜等脆性材料。（√） 30、车刀的刃倾角是在正交平面中度量的。（×） 31、设计焊接结构时，为了减少焊接缝数量和简化焊接工艺，应尽可能多地采用工字钢、槽钢和钢管等成型钢材。（√） 32、孕育铸铁的性能比普通铸铁的灰口铸铁差。（×） 33、要提高冲裁件的质量，就要增大光面的宽度，缩小塌角和毛刺高度，并减少冲裁件翘曲。（√） 34、熔合区成分不均，组织为粗大的过热组织或淬硬组织，是焊接接头中的最差的部位。（√） 35、焊后进行消除应力的退火可消除残余应力。（√） 36、落料是被分离的部分为成品，而周边是废料；冲孔是被分离的部分为废料，而周边是成品。（√）

金属工艺学_邓文英_第五版_课后习题参考答案 (2)

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。 第五题 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。

(完整版)金属工艺学题库及答案

金属材料热处理与加工应用题库及答案 目录 项目一金属材料与热处理 (2) 一、单选（共46题） (2) 二、判断（共2题） (4) 三、填空（共15题） (4) 四、名词解释（共12题） (5) 五、简答（共6题） (5) 项目二热加工工艺 (7) 一、单选（共32题） (7) 二、判断（共18题） (8) 三、填空（共16题） (9) 四、名词解释（共5题） (9) 五、简答（共14题） (10) 项目三冷加工工艺 (13) 一、填空（共3题） (13) 二、简答（共2题） (13)

项目一金属材料与热处理 一、单选（共46题） 1.金属α－Ｆｅ属于（A）晶格。 A.体心立方 B.面心立方 C.密排六方晶格 D.斜排立方晶格 2.铁与碳形成的稳定化合物Fe3C称为:（C） A.铁素体 B.奥氏体 C.渗碳体 D.珠光体 3.强度和硬度都较高的铁碳合金是：（A ）。 A.珠光体 B.渗碳体 C.奥氏体 D.铁素体 4.碳在γ－Ｆｅ中的间隙固溶体，称为：（B）。 A.铁素体 B.奥氏体 C.渗碳体 D.珠光体 4.硬度高而极脆的铁碳合金是：（C）。 A.铁素体 B.奥氏体 C.渗碳体 D.珠光体 5.由γ－Ｆｅ转变成α－Ｆｅ是属于：（D ）。 A.共析转变 B.共晶转变 C.晶粒变 D.同素异构转变 6.铁素体（Ｆ）是：（D）。 A.纯铁 B.混合物 C.化合物 D.固溶体 7.金属结晶时，冷却速度越快，其实际结晶温度将：（B）。 A.越高 B.越低 C.越接近理论结晶温度 D.固溶体 8.为细化晶粒，可采用：（B）。 A.快速浇注 B.加变质剂 C.以砂型代金属型 D.固溶体 9.晶体中的位错属于：（C）。 A.体缺陷 B.面缺陷 C.线缺陷 D.点缺陷 10.下列哪种是高级优质钢：（C）。 A.10号钢 B.Ｔ7 C.Ｔ8Ａ D.30Ｃｒ 11.优质碳素结构钢“４５”，其中钢的平均含碳量为：（C ）。 A.45％ B.0.045％ C.0.45％ D.4.5％ 12.优质碳钢的钢号是以（A ）命名。 A.含碳量 B.硬度 C.抗拉强度 D.屈服极限 13.优质碳素钢之所以优质，是因为有害成分（B ）含量少。 A.碳 B.硫 C.硅 D.锰 14.碳素工具钢的钢号中数字表示钢中平均含碳量的（C）。 A.十分数 B.百分数 C.千分数 D.万分数 15.碳钢中含硫量过高时，将容易引起（B）。 A.冷脆 B.热脆 C.氢脆 D.兰脆 16.选用钢材应以（C）为基础。 A.硬度 B.含碳量 C.综合机械性能 D.价格 17.属于中碳钢的是（B ）。 A.20号钢 B.30号钢 C.60号钢 D.70号钢 18.下列金属中，焊接性最差的是（D ）。 A.低碳钢 B.中碳钢 C.高碳钢 D.铸铁

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