金属材料的基本知识.doc

1. 金属工艺学作业参考答案第一篇 第1章1、 什么是应力？什么是应变？2. 答：应力：单位面积上所受的力。第一篇 应变：单位长度上的变形量。3. 缩颈是如何产生的？4. 缩颈发生在拉伸曲线上哪个线段？如果没有出现缩颈现象，是否表示该试样没发生塑性变形？5. 答：拉伸试验中，当载荷增大到b点后，试件上某部分开始变细，这就是“缩颈”，发生在bk阶段。如果没有出现缩颈现象，不表示没有发生塑性变形，因为当拉力超过s点后，已经发生了塑性变形。6. 4、布氏硬度法和洛氏硬度法各有什么优缺点？下列材料或者零件通常采用哪种方法检查其硬度？7. 答：布氏硬度法测试的数值比较稳定，准确度较洛氏高，缺点，痕迹较大，不适于测成品比较薄的工件。洛氏硬度测试简便、迅捷、压痕小、不损伤零件，可用于成品，厚薄零件都可以用。特点是数值，重复性差，需在不同部位测量，取平均值。8. 库存钢材用布氏硬度法测量 硬质合金刀口用洛氏硬度法测量9. 锻件用布氏硬度法测量 台虎钳钳口用洛氏硬度法测量10. 5、下列各符号所表示的力学性能指标名称和含义名称是什么？11. b抗拉强度 s屈服强度 0.2设有明显塑性变形现象的金属材料的屈服点 -1疲劳强度 伸长率 a冲击韧性 HRC洛氏硬度 HBS淬火刚球为压头的布氏硬度 HBW硬质合金为压头的布氏硬度 12. 第2章13. 什么是“过冷现象”？过冷度指什么？14. 答：液态合金的实际结晶温度低于理论结晶温度的这种现象称为“过冷”；理论结晶温度与实际结晶温度之差称为“过冷度”。15. 2金属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？16. 答：金属晶粒越细，强度，硬度越高，塑性和韧性越好，细化晶粒的主要途径，在结晶时，提高冷却速度，或加入变质剂增加结晶晶核，固态时，可采用正火或塑性加工使晶粒破碎达到细化晶粒的目的。17. 什么是同素异晶转变？室温和1100时的纯铁晶格有何不同？18. 答：固态金属的晶格随温度的改变而改变，称同素异晶转变。室温为体心立方晶格，1100时为面心立方晶格。19. 6.分析在缓慢冷却的条件下，亚共析钢和过共析钢的结晶过程和室温组织。20. 答：亚共析钢的结晶过程：1点以前为液体，1点以后从钢液中结晶出奥氏体，直到2点全部结晶为奥氏体，到了3点以前不发生组织转变。到3点以后，从奥氏体中析出铁素体，由于铁素体的含碳量很低，致使剩余奥氏体中含碳量随温度下降，将沿着GS线增加，当温度降到727时，含碳量已达到0.77，这时将进行共析反应，剩余奥氏体将全部转变成珠光体，而早先析出的铁素体不再发生变化，室温组织为铁素体和珠光体构成。21. 过共析钢液态冷却到3点之前结晶过程与亚共析钢相同，到3点以后从奥氏体中析出二次渗碳体，由渗碳体的含碳量较高，剩余奥氏体中的含碳量随温度下降将沿ES线降低，当温度降到727时，含碳量达到0.77，这时，将进行共析反应，剩余奥氏体转变成珠光体，温度继续下降，组织不再发生变化，室温组织由渗碳体和珠光体构成。22. 第三章1 什么是退火？什么是正火？它们的特点和用途有何不同？23. 答：钢加热保温后在炉中或埋在灰中冷却的热处理工艺过程称退火。退火分为完全退火、球化退火和应力退火。对亚共析钢而言，采用完全退火，加热温在AC3 30-50保温后随炉或埋在砂中冷却。主要目的是降低硬度、改善切削加工性，其次是细化晶粒，用于铸钢件和锻件。24. 对过共析钢用球化退火，加热温度在AC1以上20-50，主要目的是使渗碳球化，提高钢的韧性，降低硬度。对于铸件、焊接件及锻件采用去应力退火，主要目的是去应力，防止工件变形。25. 正火是将亚共析钢加热到AC3以上30-50，过共析钢加热到AC1 30-50，保温后在空气中冷却。主要目的是细化晶粒，提高强度而且韧性不下降，用于普通结构件的最终热处理，对过共析钢而言，减少或消除网状的二次渗碳体析出。26. 3碳钢在油中淬火，后果如何？为什么合金钢通常不在水中淬火？27. 答：碳钢的淬透性较低，油的冷却速度低，因此钢在油中淬火不能获得马氏体，致使硬度不足。28. 合金钢的淬透性高，如果在水中淬火，因水的冷却速度快，获得的马氏体，内应力大，易变形或开裂。29. 5钢锉、汽车大弹簧、车床主轴、发动机缸盖螺钉的最终热处理有何不同？30. 答：钢锉低温回火 汽车大弹簧中温回火 发动机缸盖螺钉调质31. 7什么是共析反应？什么是共晶反应？它们有何异同？32. 答：共析反应合金冷却时，温度达到727，含碳量达到0.77时，在恒温下同时析出铁素体与渗碳体的机械混合物这种反应叫共析反应，这种机械混合物叫珠光体。33. 共晶反应合金冷却时，温度达到1148，含碳达到4.3时，在恒温下同时析出奥氏体与渗碳体的机械混合物，这种反应叫共晶反应，机械混合物叫莱氏体。34. 相同点：都是机械混合物，恒温； 不同点：含碳量不同，反应温度不同，机械物的性质不同。35. 第四章1 下列牌号各属于哪类钢？试说明牌号中数字和符号的含义。其中哪些牌号钢的焊接性能好？36. 答：15、40：优质碳素结构钢，焊接性好 Q215：碳素结构钢，Q为屈服，屈服强度为215Mpa Q345：低合金钢，Q为屈服，屈服强度345Mpa GrWMn、40Gr、60Si2Mn：合金结构钢，分别平均含碳量为0.40、0.6。37. 4仓库中混存三种相同规格的20钢、45钢和T10钢，请提出一种最为简便的区分方法。38. 答：用打样冲眼的方法就能很方便的区分出，观察样眼的大小，样冲眼大的是20钢、最小的是T10钢，中间的为45钢。39. 6.下列产品该选用哪些钢号？宜采用哪种热处理？40. 答：汽车板簧60、65、60Si2Mn钢或65Mn；淬火、中温回火第一篇 台钳钳口T8；淬火、低温回火第二篇 拖拉机履带板2GMn13；淬火、低温回火第三篇 自行车轴挡20Cr；淬火、低温回火41. 8分析含碳量对铁碳合金组织和性能的影响。（1） 对力学性能的影响：42. 随含碳量的增加，钢的强度、硬度增加，塑性、韧性降低，但是当含碳量超过0.90时，钢的强度反而降低。43. （2）对工艺性能的影响：随含碳的增加，钢的热加性（焊接）和冷冲压性能降低。44. （3）对组织的影响：随含碳量的增加，钢中铁素体逐渐减少，珠光体、渗碳体的出现与增加，直至莱氏体的出现，这是影响力学性能变化的根本原因。45. 铸造46. 2什么是液态合金的充型能力？它与合金的流动性有何关系？不同成分的合金为何流动性不同？47. 答：（1）能够获得形状准确、轮廓清晰，减少浇不足和冷隔缺陷的这种能力叫充型能力。48. （2）合金的流动性愈高，充型能力也愈好。49. （3）共晶成分的合金，是逐层凝固，表面光滑对液态合金的流动性无影响，所以充型能力强；其它成分的合金是糊状凝固或中间凝固，是树枝状结晶，表面粗糙，对液态合金的流动性有阻碍作用，所以充型能力较低。50. 3某定型生产的薄铸铁件，投产以来质量基本稳定，但近一段时间浇不到和冷隔缺陷突然增加，试分析其可能的原因。51. 答：是定型产品，说明浇注工艺是成熟的，不存在铸件结构（壁厚）浇注温度低、铸型材料等问题，导致浇不足和冷隔的主要原因是合金的流动性问题。而影响合金流动性的主要因素是合金的成分，所以应从铸铁件材料的合金成分上考虑，是否合金成分发生了改变，共晶成分太少了，才影响浇不足和冷隔缺陷的出现。可以进行化验找到原因，也可以适当提高浇注温度来验证。52. 4既然提高浇注温度可改善充型能力，那么为什么又要防止浇注温度过高？53. 答：温度过高，合金的收缩量大，易产生缩孔与缩松，同时温度过高，凝固从于高温时间很长，晶粒长大严重，力学性能下降，因此，浇注温度不能过高。54. 6什么是顺序凝固？什么是同时凝固？各需采取什么措施来实现？上述两种凝固原则适用场合有何不同？55. 答：顺序凝固：为了防止或消除缩孔和缩松，在铸件的厚大截面部分安装冒口或冷铁的工艺方法叫顺序凝固，用于结晶范围较窄或共晶成分。56. 同时凝固：为了防止和消除拉应力，在逐渐的厚大截面部分安装冷铁的工艺方法叫同时凝固，主要用于灰铸铁，铸青铜等。57. 8试用下面异形梁铸钢件分析其热应力的形成原因，并用虚线表示逐渐的变形方向。58. 答：异形铸钢件梁，因上面部分较厚，下面部分较薄，固态收缩时，上面部分先冷，所受的是拉应力，下面部分受的压应力。受拉应力部分要产生压缩变形，受压应力部分要产生拉伸复形，才能消除应力，这一压、一拉的结果使铸钢件向上弯曲变形。59. 第二章60. 2影响铸铁石墨化的主要因素是什么？为什么铸铁的牌号不用化学成分来表示？61. 答：影响石墨化的主要因素是化学成分和冷却速度，最主要元素是碳和硅。碳是形成石墨化的主要元素，也是促进元素；硅是促进石墨化的元素。铸铁的牌号用HT后面加三位数字，表示最低抗拉强度。铸铁的性能，不仅取决于化学成分有关，还与铸件的壁厚（即冷却速度）密切相关，所以用化学成分表示。62. 4HT100、HT150、HT200、HT300的显微组织有何不同？为什么HT150、HT200灰铸铁应用最广？63. 答：HT100的组织为铁素体铸铁；HT150、HT200组织为珠光体、铁素体铸铁这类组织的铸铁。虽然这来铸铁的强度、硬度较珠光体铸铁较低，但仍然能满足一般复件的要求，而且铸造性、减振性均佳，还容易冶炼，所以应用法最广。，64. HT300组织为珠光体孕育铸铁，强度更高。65. 5某产品上的灰铸铁件壁厚计有5mm、25mm两种，力学性能全部要求b=220Mpa，若全部选用HT200，是否正确？66. 答：铸件虽然最后的力学性能都要求b=220Mpa，但是它们的壁厚相差很大，冷却速度就不一样，显然的力学性能就不一样，因此不能用一个牌号。5mm选用HT200,25mm应选用HT250。67. 8.制造铸铁件、铸钢件和铸铝件所用的熔炉有何不同？所用的型砂又有何不同？为什么？68. 答：制造铸铁件用冲天炉，铸钢件用炼钢炉、铸铝件用坩埚炉。69. 因为铸钢件的流动性差，要求浇注温度高，又因钢液在高温时易氧化和吸气，因此要求凝固吸缩性大、内应力型砂应具有较高的强度和耐热性因此要求型砂颗粒要大的型砂。同时还要具有良好的退让性。钢液易氧化和吸气，要求砂子具有良好的透气性。70. 铝铸件要求表面光滑，熔点较低，应选用细砂来造型。71. 铸铁采用的铸造性能好、流动性好，收缩率小，对砂的要求较低，采用中粗的砂粒即可。72. 9.下列铸件宜选用哪类铸造合金？请阐述理由。73. 车床床身 摩托车气缸件 火车轮 压气机曲轴 自来水管道弯曲 减速器蜗轮74. 答：车床床身HT250 摩托车气缸件HT200 火车轮2G27050075. 压气机曲轴QT600-3 自来水管道弯曲KTH300-10 减速器蜗轮2CuSi10Pb176. 第三章77. 什么是铸造工艺图？它包括哪些内容？它在铸件生产的准备阶段起着哪些重要作用？78. 答：铸件工艺图是根据零件图设计出来的，它形状简单、尺寸较大（含收率量、加工余量），同时在工艺图上用各种工艺符号及参数表示铸造工艺方案的图形。工艺图应包括浇注位置、分型面、型芯的数量及冒口、冷铁的数量和安装位置，起模斜度，圆角过度等。它是指导模样（芯盒）设计生产，准备铸件造型和检验的基本工艺文件。79. 浇注位置选择和分型面选择哪个重要？如若它们的选择方案发生矛盾该如何统一？80. 答：铸件的浇注位置正确与否，对铸件质量影响很大，因此制订铸造方案时，必须优先考虑，一般的原则是：（1）铸件的主要加工面应朝下；（2）铸件的大平面应朝下；（3）铸件薄、较大平面应置于垂直线或倾斜位置，避免浇不足和冷隔缺陷出现；（4）铸件表面要求较高的圆柱形零件应进立式浇注，以便补液。81. 分型面选择的原则（1）尽量使分型面平、直、少（2）应避免不必要的活块和型芯，简化工艺（3）应尽使铸件的全部或较大部置于下箱，便于造型、下芯保证铸件的精度（4）保证模样顺利的取出来而不破坏型砂。82. 上述原则在具体实施中有时甚至互相矛盾，因此必须抓住主要矛盾全面考虑，至于次要矛盾可以从工艺措施解决。83. 铸件结构设计时应遵循主要原则是：84. 尽可能将实心结构改为空心结构，减少重量，减少缩孔，缩松等缺陷，以便提高铸件质量，降低成本。85. 把封闭的空心结构改变为开敞结构，便于造型，型芯的安装。86. 尽可能将空心结构改为工字型结构，造型简单、结构合理。87. 尽可能笨重的实心结构改为薄壁加肋结构。1 （3）（4）两条可以节约材料，同时还提高了铸件的力学性能。第二篇 由于各种铸件的性能不同，因而对铸件的机构要求也不相同，每种铸铁牌号最低壁厚要求是不一样的，这是为了减少浇不足和冷隔等缺陷及白口组织，保证铸件的形状准确和力学性能。如果壁厚过大，铸件的热节会出现缩孔与缩松，降低力学性能.过薄会产生浇不足和冷隔等缺陷。88. 第五章89. 2.为什么熔模铸造是最有代表性的精密铸造方法？它有哪些优越性？90. 答：用熔模铸造，精度高IT912级（一般铸件为IT16-18）表面质量Ra12.5-1.6um.铸件最少厚壁可达0.3mm(一般铸件要达到3mm以上)孔径为2.5mm(一般为大径12-15mm)所以是最有代表性的精密铸造。除了上面的精度高和表面粗糙度值较低以外还有如下特点：（1）适用于各种合金，难加工，高硬度， 高熔点的合金钢铸件（2）不受批量限制（3）工艺复杂周期长主要限制在小于45kg之内。 应用范围广，汽车、飞机、仪表、航空等。无屑加工中最重要的工艺方法。91. 3.金属型铸造有何优越性？为什么金属型铸造未能广泛取代砂型铸造？第一篇 答：一型多铸，便于机械化和自动化生产，同时精度高表面质量好（IT9-7、Ra3.2-12.5）因为结晶致密冷却速度快，力学性能好，比砂型铸造的屈服强度s提高20%，同时劳动强度也大为改观。但是金属型对铸件的尺寸和形状有一定的要求，它生产周期长，成本高。特别是铸造灰铸铁时，易产白口组织（冷却速度快）和浇不足、冷隔和裂纹等缺陷，一般适用于大批生产的形状简单，壁厚不大的有色金属。正因为有上述不足所以不能广泛取代砂型铸造。目前有些滚轮的生产为了获得表面高硬白口组织，不再堆焊硬质合金，而用金属模铸造，但模型易损坏。92. 压力铸造有何优缺点？它与熔模铸造的适用范围有何不同？93. 答：（1）压力铸造的主要特点精度高，表面质量好（IT4-1T8、Ra1.6-12.5）不需要机械加工（2）可铸薄壁，形状复杂的零件，如小孔、螺纹、齿轮等，均可压铸出来（3）压铸件比金属模铸件强度更高，提高了原来的抗拉强度25%-30%，因为冷却快，在压力下结晶比自由结晶更紧密（4）更于采用镶件，便于满足铸件某些部位特殊性能要求，如耐磨性，强度，绝缘性，导电性等。它与熔模铸造不同，它周期短、生产率高，供投资大，不适宜单件、小批量生产，只适用于有色金属和大批量生产。压力铸造工艺过程简单。周期短，但他不能实现单件少批量生产，压力铸造的成本更高。94. 8.某公司开发的新产品中有下图的铸铝小连杆。答：（1）试样机时采用砂型铸造（2）当年产量1万件时，用金属型铸造（3）当年产量超过10万件时，采用压力铸造。95. 9.特殊铸造的原理有什么不同？96. 答：熔模铸造的原理：它是利用易熔材料制成的模样熔化过后形成型腔，浇注凝固铸件型腔；金属模铸造原理：是利用金属熔液的自重力，充满型腔，形成铸件；压力铸造是在外力作用5150mpa把金属熔液注入型腔，在压力下冷却结晶；离心铸造是利用离心力充满型腔形成铸铁件；消失模：它是利用泡沫制成的模样来造型，而模样不返出来，直接浇注成形。97. 第三篇金属塑性加工98. 何谓塑性变形？塑性变形的实质是什么？99. 答：金属在外力作用产生变形，当力去除后不能完全恢复原来的变形叫塑性变形（弹性变形：外力去除后能恢复原来的状态）实质是金属滑件内部滑移和位错运动的综合结果。100. 碳钢在锻造温度范围内变形时，是否会有冷变形强化现象？101. 答：不会产生冷变形硬化现象，因为锻造温度范围内塑性很好，而且还处在再结晶温度之下，强化和软化现象被再结晶过程消除。102. 铝在20，钨在1000时变形，各属于那种变形？为什么？103. 答：铅在20，钨在1100时变形，要通过计算来确定。104. 铅：T再=0.4T熔105. T再=0.4*（327+273）=240k106. 变形温度=20+273=293k107. T变T再 铝是热变形108. 钨：T再=0.4*(273+3380)=1461.2k109. T变=1000+273=1273K110. （7）T变T再 钨是冷变形111. 纤维组织是怎么样形成的？它的存在有何利弊？112. 答：铸造在塑性加工中产生塑性变形时，基本金属的晶粒形状和沿晶界分布的杂质沿受力方向被拉长，呈纤维状，这种结构称纤维组织。113. 纤维组织使金属的力学性能具有了方向性，沿纤维方向塑性和韧性越高，与纤维方向垂直方向塑性和韧性越低。纤维组织很稳的，是不能用热处理方法来消除，在设计和制造时应使零件在工作中产生的最大正应力与纤维方向重合，最大切应力与纤维方向垂直，尽量使纤维组织不被分析。114. 如何提高金属的塑性？最常采用的措施是什么？115. 答：实践证明金属塑性变形的压应力数目越多，金属的塑性越好，拉应力数目越多，塑性越差，并且受力方向与纤维方向平行。通常用提高变形温度和增加压应力数目，并具在再结晶温度以上变形，塑性就越好，来提高塑性。116. 重要的齿轮算什么要经过锻造？为什么不用板材或棒材直接加工出来？117. 答：因为经过锻造改变纤维方向，提高了齿轮的力学性能，使齿轮的每一齿受切应力与纤维方向垂直。如果直接用棒材加工齿轮齿形，结构齿轮的某些齿的纤方向与受力方向平行，容易被切掉。经过锻造后，齿轮的端面上看，纤维呈放射性，使每齿的纤维方向都与切应力垂直。板材也是如此。118. 6.“趁热打铁”的含义何在？119. 答：“趁热打铁”是指坯料还处于高温下进行锻造，这时候坯料处于奥氏体组织，它高温塑性好，原子活动强，变形抗力低，塑性变形很容易，如果冷了塑性差，易开裂，所以要趁热打铁。120. 第二章：锻造121. 为什么巨型铸件必须采用自由锻的方法制造？122. 答：因自由锻通用性很强，所用的工具比较简单，而巨型锻件一般都属于单件，单件生产都是用自由锤，另一方面，如果用模锻，那么所用设备和锻模要比锻件大若干倍，设备要求也更大，是必增加锻造的复杂性和成本。123. 重要的轴类锻件为什么在锻造过程中安排有墩粗工序？124. 答：锻粗使坯料的截面面积增大，重要的轴经过锻粗改变了原有的纤维结构，使纤维在加工中不被切断，保持连续性，提高了力学性能。125. 叙述零件在绘制锻件图时应考虑什么内容？126. 答：分模面：分模面应过轴线的中心。第一篇 余块、加工余量和公差：把不的凹槽填平，凹槽改用机械加工。第二篇 内孔不能冲，太小，冲孔冲头易被折断，用机械加工。第三篇 两端考虑锻模斜度127. 第二章锻造128. 在图示两种抵铁上进行拔长时，效果有何不同？129. 答：在v型砧上拔长效果比平砧上好， 因为它受力比平砧上拔长受力多两个，同时受力点上的压强大，易变行。130. 如何确定分模面的位置？131. 答：（1）保证锻件能从模膛中取出来；第一篇 （2）上下模膛轮廓一致；第二篇 （3）上下模膛深度最浅；第三篇 （4）余块最少；第四篇 （5）最好是一个平面。132. 为什么胎膜锻可以锻造出形状较为复杂的模锻件？133. 答：胎膜主要有扣模、筒模及合模，扣模以生产长杆非回转体锻件，也可以为合模锻造制造制坯；筒模以生产盘类锻件为主，如齿轮、发兰盘类锻件组合筒，可增加一个分模面，就可以锻造出比较复杂的锻件，扩大了胎膜锻的应用范围。同时合模由上下模组成，并有导向结构可锻制形状、精度较高的非回转体锻件。134. 11.下列制品选用哪种锻造方法制作？第一篇 活扳手（大批量）：锤上模锻 铣床主轴（成批）：自由锻 大六角螺钉（成批）：自由锻 起重机吊钩（小批）：自由锻 万吨轮主传动轴（单件）：自由锻 第二篇 第三章复习题135. 2.用50mm冲孔模具来生产50mm落料件能否保证落料件的精度？为什么？136. 答：不能保证精度。因为冲孔模具是以凸模为基本尺寸。是凸模尺寸等于图纸尺寸，凹模尺寸为基本尺寸加两倍的间隙；而落料模具是以凹模为基准尺寸，凹模尺寸为图纸尺寸，凸模尺寸为基本尺寸减去两倍间隙。如果用冲孔50mm的模具来落料50mm落样件，尺寸大了一个2倍间隙尺寸。所以精度不能保证。137. 3.用250mm*1.5mm坯料能否一次拉伸成直径为50mm的拉伸件？应采取哪些措施才能保证正常生产？138. 答：不能一次拉成。因为拉深系数m=d/D=0.20.50.8。因此要多次拉伸。每次拉伸前要退火，提高坯件的塑性。139. 4.翻边件的凸缘高度尺寸较大时。当一次翻边实现不了时，应采取什么措施？140. 答：翻边系数K=d0/d很小，翻边件的凸缘高度尺寸较大时。一次翻边实现不了，可采用先拉伸后冲孔，再翻边的工艺来实现。141. 冲裁过程分几个阶段。落料的间隙大小对冲裁质量有何影响？142. 答：冲裁分为三个阶段弹性变形阶段塑性变形阶段。变形达到一定程度以后凸凹模刃口处材料的上下面出现裂纹。断裂分离阶段。当冲头继续向下运动，上下裂纹逐渐扩展，当上下裂纹相遇重合后。板料被剪断分离间隙过大不能实现分离，间隙过小严重影响模具的使用寿命。凸凹模间隙按c=m计算。它与材料的厚度品种有关。143. 试述图示冲压件的生产过程。144. 答：如果用手用简单模具冲压：分为剪裁下料、落料、冲孔和弯曲成形四道工序。145. 如果手用连续模具冲压，生产过程为剪裁下料、冲孔落料和弯曲成形三道工序。146. 如果采用复合模具冲压，生产过程分为剪裁、下料、冲孔、落料和弯曲成形一次完成147. 解释下列名词148. 正挤压凸轮的运动方向与金属流出的方向相同。149. 反击压凸轮的运动方向与金属的流出方向相反150. 复合挤同时兼有正挤、反击的金属流动特征。151. 热挤压在结晶温度以上进行的挤压加工。152. 冷挤压在结晶温度以下进行的挤压加工。153. 温挤压在室温以上低于再结晶温度范围，进行挤压，并有如下特征。与热挤相比坯料脱碳少，表面粗糙度值低，尺寸精度高；与冷挤压相比金属变形低，增大了每次变形程度，提高了模具的寿命。第一篇 粉末锻造是把金属粉末经压实后烧结，再用烧结体为锻造坯料进行锻造的方法。它有如下特点提高了锻件的密度，提高了锻件的力学性能。粉末锻造它是把粉末冶金与精密模锻结合在一起的工艺方法，既保持了粉末冶金的少、无屑加工特点。同时又具有成形精确，材料利用高，锻造能量消耗低，模具使用寿命长和成本低的优点。锻件形状复杂，尺寸精确，组织均匀成分无偏析，无各向异性。并可能破碎粉末颗粒表面的氧化膜。提高了锻件的力学性能。154. 第一章 电弧焊复习题155. 焊接电弧是怎样一种现象？电弧中各区的温度多高？用直流和交流电焊接效果一样吗？156. 答：焊接电弧是在具有一定电压的两极间或电极与工件的气体介质中，产生强烈、持久、稳定的放电现象。阴极区2400K，阳极区2600K，弧柱去60008000K。用直流和交流焊接效果不一样。用直流根据材料的性质及厚度，有正、反两种接线法。正极焊工件接正，焊条接负；反极接焊条接正，工件接负。电弧稳定，焊接质量高，主要用于碱性低氢型抗裂焊条；交流电弧焊，电弧正负变化100次，电弧不稳定，焊接质量不太高。主要用于酸性焊条。157. 何谓焊热影响区？低碳钢焊接时热影响区分为哪些区段？各区段对焊接接头性能有何影响？减小热影响区的办法是什么？158. 答：焊缝两侧受焊接热作用，引起组织和性能变化的区域；分为熔合区，宽度只有0.1-1mm159. 区域很窄，在很大程度上决定了焊接接头的力学性能。因为此区域融化金属是铸造组织，未熔化金属温度很高，晶粒粗大成为过热晶粒。因而塑性、韧性、强度下降较严重，而且还会引起应力集中。过热区。在AC3以上100-200C之间。由于奥氏体晶粒粗大形成过热组织。故塑性、韧性低。对于易淬硬化钢材，此区域为变危险区。160. 正火区在AC1以上100-200C温度范围内晶粒发生了重结晶。冷却后转变成均匀、细小的铁素体和珠光体组织，其力学性能高于母材。部分正火区在AC1AC3 之间。部分晶粒发生重结晶，转变成细小的铁素体。冷却后晶粒大小不均匀，力学性能正火区稍差。减小热影响区的方法是采用热量集中的焊接方法，同时选用正确、合理的焊接参数，接头形式和提高冷却速度。为了消除热影响区组织对焊接接头组织性能的影响。一般采用焊后正火处理，对于焊后不能进行热处理的构件，可选用正确的焊接材料，焊接方法与焊接工艺，减少焊接热影响区。161. 产生焊接应力和变形的原因是什么？焊接应力是否一定要消除？消除焊接应力的方法有哪些？162. 答：焊接过程是一个极不平衡的循环过程也就是说焊缝及相邻区金属都同时由室温加热到熔化和很高的温度，然后再冷却下来。焊件各部分加热温度不一样，达到该点的最高温度的时间也不一样。随着各点的冷却速度也不相同，因而焊件各部分的加热膨胀和冷却收缩和塑性变形的影响，必将产生内应力和变形或裂纹。焊接中产生应力，对于承载大、压力容器等重要构件，应力必须加以消除和防止。对于承载不大的可以不消除。在焊接设计和焊接规范加以考虑。防止焊接构件产生的应力的措施有：1从设计着手，设计时，选用塑性较好的材料。避免交叉焊缝和密集焊缝，焊缝截面积不能过大，焊缝不能过长。2从工艺着手，正确选择焊接次序，焊前预热，焊后缓冷。采用小能量焊法或锤击焊缝帮助变形减少应力，焊后退火，对压力容器作水压试验。163. 4防止焊接变形的主要措施。164. 答：首先是防止应力产生的措施均可用于防止焊接变形。从设计上着手：采用对称结构或大刚度结构和焊缝位置对称分布。从工艺上着手：采用反变形法，但要有经验，否则收效不大或过头了。采用刚性夹持。注意焊接次序。正确选择焊接参数。165. 5手工电弧焊的主要参数：166. 焊条直径、焊接电流。I焊=（35-50）d。d为焊条直径，根据焊接位置和焊接次序，焊接材进行调整。万一产生了变形可用冷、热矫正加以消除。要注意加热位置，否则会造成相反的效果。167. 焊接药皮起什么作用？在其他电弧焊中，用什么取代要批的作用？168. 答：焊接药皮可以提高电弧燃烧的稳定性，防止有空气中有害气体对融化金属的浸害。同时还对熔池进行脱气和渗入合金作用，保证焊缝合金成分和力学性能。在其他电弧中如氩弧焊是用惰性气体做保护。CO2保护焊是用CO2为保护气体。埋弧焊是用溶剂熔化后形成渣壳进行保护。169. 等离子弧与一般电弧有何异同？等离子弧切割以氧气切割的原理有什么不同？170. 答：等离子弧具有三种效应。热压缩效应，借助水冷喷嘴对电弧的约束与压缩，能量密度高；等离子弧从细小的孔喷出受到进一步压缩，这种称为机械压缩效应。可以把等离子弧视为带电的粒子流弧，若干平行导线内流过，产生电磁力，相互吸引靠近，又进一步的压缩，这种效应称为电磁收缩效应。一般电弧称为自由电弧，不受约束力的约束，弧的气体未完全电离，能量未高度集中，所以能量密度低。等离子切割：电子等离子的能量密度高，温度高达16000K以上，对任何金属都可以进行切割其过程是熔化过程。氧气切割温度低，是氧化过程，通常是乙炔焊预热金属表面到浅红色再喷出高压氧进行氧化，形成低熔点氧化物，一层一层的氧化，并将氧化物吹掉，形成割缝。所以是氧化过程。它不能切割不锈钢和铝镁合金。因为Cr2O3,Al2O3熔点高达2070度以上。所以不能进行切割。171. 试从焊接质量、生产率、焊接材料、成本和应用范围等方面对下列焊接方法进行比较：焊条电弧焊；气焊；埋弧焊；氩弧焊；CO2气体保护焊。172. 答：焊条电弧焊，适用于室内，室外，高空和全位置焊接。设备简单，维护方便，使用灵活适用于焊接高强度钢，铸钢，铸铁和非铁金属。焊缝强度与母材相近，生产率低，适用范围广。气焊，热量不集中，热影响区大，变形大，只适宜焊接薄件，生产率低。埋弧焊，生产率高，焊接质量稳定，节省材料，劳动条件好。但设备投资大，费用高。只适用批量生产的平、环焊缝。薄壁也不能用埋弧焊。氩弧焊，电弧稳定，飞溅少，焊缝致密，表面无熔渣，成形美观。明弧焊，便于操作，易实现全位置焊接和自动焊接。电弧热量集中，熔池深，宽度小，焊接速度快，焊接变形小。适用于焊接各类金属及合金或易氧化和淬硬性的金属及锆，钼，钽稀有金属材料。相对于CO2气体保护焊而言成本较高。CO2气体保护焊，具有氩弧焊之优点外，成本低，操作性能好，质量较好，但飞溅大。173. 不锈钢，铝镁合金，碳素结构钢板材各用什么气体保护焊？174. 答：不锈钢用直流氩弧焊。铝镁合金用交流电弧焊。因为交流氩弧焊有阳极破碎作用，打碎Al2O3氧化膜。175. 碳素结构钢板材用CO2气体保护焊，因为热量集中变形小生产率高，成本低。176. 第二章 其他常用焊接方法 复习题177. 厚度不同的钢板或三块薄钢板搭接是否可以进行点焊？点焊对工件厚度有何要求？对铜或铜合金班材能否进行点焊？178. 答：不行。因为要同时形成两个核心，而且厚度不同的钢板焊接电流不易选择，压力也不好调节。薄的板材极易焊穿，点焊的厚度，一般为等厚度，而且不宜太厚。够工件越厚，材料的导电性大好，分流严重，严重影响焊点质量。对铜和铜合金不能用点焊，以为他导电焊，接电阻少，不能形成焊点。179. 试比较电阻对焊和摩擦焊的焊接过程特点有何异同？各自的应用范围如何？180. 答：焊接原理不同，电阻焊是大电流通过接触电阻产生大量的热，来熔化金属形成液熔核。摩擦焊，是利用工件接触面相对高速旋转产生大量的摩擦热，加工端面到高温塑性状态，停转同时对端面施加压力，达到焊接目的。电阻焊对工件端面尽可能相同。棒的直径，方钢边长和管子壁厚之差均不应超过25%。主要用于管子、钢筋、链条、锚链、刀具等。摩擦焊，表面可以焊前不必清除，接头致密，不产生夹渣。质量稳定。操作简单，不需焊料。易机械化和自动化。设备简单，电能消耗少（只有闪光对焊的1/151/10）适用于，管对管，薄板，管对杆。181. 钎焊和熔焊实质差别是什么？钎焊的主要适用范围有哪些？182. 答：实质是母材不熔化，通过毛细管作用是钎料被吸入并填满固态工件内隙。液态钎料与工件相互扩散，冷却后形成钎焊接头。主要适用于电子元件和异种材的不熔化焊接。183. 高频焊和普通的电阻焊有什么不同？起应用范围主要有哪些？184. 答：电阻焊焊是利用大电流通过接触电阻产生的热量来熔金属进行焊接。高频焊是利用流经工件连接面的高频电流（10-500HZ）所产生的电阻热量加热来进行焊接。电阻焊适用于焊接可焊性相同的金属件，也可以焊接异种金属。直径小到0.01mm金属丝也可以焊接面达到20000mm2。主要用于焊接刀具，钢筋、链条等、高频焊焊接金属规格比较多。不但可以焊碳钢、合金钢，而且还焊通常难焊合金钢、铝及铝合金、铜及铜合金、镍钛合金等。型材薄材规格比轧制或挤压发多得多。还可以焊接异种构件。有缝管、散热片管、工具钢、锯条等185. 下列制品生产时选用什么焊接方法最合适？186. 答:自行车架，用手工电弧焊或CO2气体保护焊。石油液化气罐主焊缝，用埋弧焊自行车圈，用闪光对焊。电子线路板，用钎焊。钢轨对接，用闪光对焊。不锈钢储罐，用氩弧焊。钢管连接，摩擦焊。焊缝钢管，高频焊。187. 第三章 常用金属材料的焊接p183188. 什么叫焊接性？焊接性如何判断？189. 答：金属材料的焊接性是指在一定的焊接条件下，获得优质焊缝的焊接难易程度。当（c）含量小于0.40.6时，钢的塑性好，淬硬倾向不明显，焊接性好。在一般工艺条件下，工件不会产生裂纹，但厚度大的焊件或低温焊接时，应考虑预热；当（c）等于0.40.6时，钢的塑性低，淬硬倾向明显，焊接性相对较差，焊接前应采取预热，焊后缓冷。焊接时应采用一定的工艺措施才能防止裂纹；当（c）含量等于0.4，钢的塑性差，淬硬倾向很强，焊接性差，一般不焊，实在要焊预热温度应更高。190. 为防止低合金高强钢焊后产生冷裂纹，应采取哪些措施？191. 答：低合金钢随着钢材强度级别的提高，产生裂纹倾向也加剧，影响裂纹倾向的主要因素有三个方面：一是焊缝及热影响区的含氢量；二是热影响的淬硬程度；三是焊接接头的应力大小，由合金钢的含碳量低并有锰对硫的脱氧存剂，所以产生裂纹倾向小。因此为了防止裂纹的产生，焊接强度级别较低的钢与低碳钢钢材焊接方法相同，如果在低温环境或刚度大、厚度大的构件的焊接应采用小焊角、短焊缝并适当增加电流，减缓冷却速度，焊条应选低氧型、抗裂焊条，焊接前预热，焊后缓冷。对厚度大于20mm，焊后必须退火以消除应力。对强度级别较高的合金钢，焊接是预热焊后缓冷，焊条要预热250，保温2小时以上。最好用直流电弧焊，而且要适当调节焊接参数及降低冷却速度，焊后进行热处理，消除应力。对不能立即进行热处理要进行消氢处理，将工件加热到200350，保温26小时，加速氢的扩散，防止裂纹产生。192. 4.用下列板材制作圆筒形低压容器，试分析其焊接性如何？并选择焊接方法。193. Q235钢板，厚20mm，批量生产；答：用埋弧焊194. 20钢钢板，厚2mm，批量生产；答：CO2保护焊195. 45钢钢板，厚6mm，单件生产；答：手工电弧焊196. 紫铜板，厚4mm，单件生产；答：氩弧焊197. 铝合金板，厚20mm，单件生产；答：交流氩弧焊198. 镍鉻不锈钢钢板，厚10mm，小批生产；答：手工电弧焊199. 焊接接头焊缝的布置的区别是什么？200. 答：尽量分散，减少金属过热，减小热影响区；尽可能对称，防止焊缝收缩产生较大的变形；避开应力集中和最应力断面；尽量避开加工面，防止焊接伤害它加工好的面；便于操作，具有一定的开敞性。201. 焊接厚度相差较大的办法是：一将薄的加厚一些；二将厚的减薄，采用过渡联接 。202. 下册 P30203. 车外圆时，已知工件转速n=320r/min，车刀进给速度Vf=64mm/min，其他条件如图1-30所示，试求切削速度Vc、进给量f、背吃刀量ap、切削层公称横截面积AD、切削层公称宽度bd和厚度hd。204. 答：切削速度Vc=nd/1000=320*3.14*100/1000=100.48mm/min第一篇 f=64/320=0.2mm/r第二篇 a=100-94/2=3mm第三篇 hD=0.2*sin60=0.172mm 第四篇 bD=3/0.86=3.488mm第五篇 AD=f*ap=0.2*3=0.6mm205. 如图1-31所示的两种情况，其他条件相同，切削公称横截面积近似相等，试问哪种情况下切削力较小？哪种情况下刀具磨损较慢？为什么？206. 答：a图磨损快，因为刀具的使用寿命等于G/Vc5*f2.25*ap0.75, f2.25*ap0.75要大的多，所以刀具的使用寿命短，磨损快。b图切削力因为在相同条件下进给量f增加1倍，切削力只增加0.8倍，而背吃刀量增加2倍，切削力也增加2倍，所以b图切削力大，换句话说a切削小，b磨损慢。207. 设用0=15,0=8,kr=75,kr=10,s=0的硬质合金车刀，在C6132型卧式车床上车削45钢（正火，187HBS）轴件的外圆，切削用量为Vc=100m/min,f=0.3mm/r,p=4mm,试用切削层单位面积切削力c计算切削力Fc和切削功率m。若机床传动效率=0.75，机床主电动机功率E=4.5kw，试问电动机功率是否足够？208. 答：Fc= c*f*p=2354.4Nm=Vc* Fc*10/60=100*2354.4*10/60=3.924kw209. m=4.5*0.75=3.375kw3.924kw 所以电动机功率不足够。210. 假设题8的其他条件不变，仅工作材料换成灰铸铁HT200（退火，170HBS）或铝合金LY12（淬火及时效，107HBS），试计算这种情况下的切削力Fc和切削功率m。它们与加工45钢时相比有何不同？为什么？211. 答：HT200(170HBS) c=1.118 Al=834第一篇 Fc(HT200)=c*f*p=1.118*0.3*4=1341.6N第二篇 Fc（Al）=834*0.3*4=1036.8N第三篇 m(HT200)= Vc* Fc*10/60=100*1341.6*10/60=1.728KW第四篇 m(Al)= Vc* Fc*10/60=100*1036.8*10/60=1.728KW212. 它与45钢相对切削力变小，电机的功率完全相同。HT200和Al合金的切削条件修正系段小，HT200、Al合金的硬度、强度要比45钢低。213. 车外圆时，工件转速n=360r/min，切削速度Vc=150m/min，此时测得电动机功率E=3kw。设机床传动效率=0.8，试求工件直径dw和切削力Fc。214. 答：Vc= nd/1000 Vc=150m/min, n=360r/min1、 dw=150*1000/(360*3.14)=133mm2、 Fc=(E*0.8*1000)/(150/60)=3*0.8*1000*60/150=960N215. 用什么来表示切削加工的生产率？试分析提高生产率的主要途径。216. 答：影响切削加工性的因素：力学性能 物理性能 刀具几何角度 切削液的正确选用 切削加工性的衡量标准：粗车时能提高生产率；精车时能提高精度和表面质量217. 切削三要素：切削速度、进给量和背吃刀量；切削三参数：切削层公称面积、切削层公称厚度、切削层公称宽度。218. 刀具的主要角度及各在什么平面中测量？219. 答：kr主偏角在基面中测量； 0、0前角后角在正交平面中测量，粗车00。220. s刃倾角在切削平面中测量，粗车s0。221. 第五篇 第三章222. 车床适于加工何种表面？为什么？223. 答：车外圆、车端及出阶面，钻孔和镗孔，切槽和切断，车锥面、车螺纹和成形面等。适于加工回转面，因为它的主运动是工件旋转。224. 为什么钻孔精度低，表面质量差？225. 答：因麻花的螺旋槽过中心，它的刚度低，棱边很窄，导向作用差；横刃轴向切削力大，钻头易变弯，它属于半封闭切削，排屑散热困难，所以精度低，表面粗糙。226. 扩孔和铰孔为什么能达到较高的精度和较小的表面粗糙度值？227. 答：打孔钻，切削由34条组成，每个刃担负的切削量小、切削力小、切削平稳。另外，扩孔钻刚度大，排屑、散热方便。铰刀的切削刃由612条组成，切削量更小，切削力小，产生的热也小；同时铰刀还具有修光部分，切削速度小，产生的切削热少，所以精度和表面质量比扩孔更高，但铰削不能纠正位置精度。228. 一般情况下，车削的切削过程为什么比刨削、铣削等平稳？对加工有何影响？229. 答：车削为连续切削，刨、铣削为断连切削，切入有接近振动，影响工件表面质量。230. 镗床镗孔与车床镗孔有何不同？各适用于什么场合？231. 答：镗削镗孔是刀具旋转，车削镗孔是工具旋转，车床镗孔位置精度高，镗孔孔的直径一般都大于80100mm。多刃镗孔不能纠正位置精度。232. 加题1.什么铣削是逆铣、顺铣，铣前薄板用什么铣，精铣用什么铣？233. 答：刀具旋转方向与工件的进给方向相同叫顺铣；刀具旋转方向与工件的进给方向相反叫逆铣；铣薄件由于铣削的分力方向下有压紧工件的作用，能保证工件的表面质量，工件不变形。如果用逆铣，铣削在垂直方向的分力向上，有起