金属工艺复习提纲完整版

1、金属工艺学复习题纲第一章 钢铁材料及热处理1. 名词解释：碳钢与工业用钢、铸铁与工业用铁、合金钢、灰铸铁、球墨铸铁、热处理、调质处理、表面热处理、铸造、砂型铸造、锻造、铸件、锻件、毛坯。2.金属材料的力学性能指标包括哪些内容？及表达符号。3.掌握图1-2低碳钢的拉伸曲线内容。4.掌握图1-5钢中含碳量对力学性能的影响。5.钢中的S、P元素对零件的性能有何影响。或炼钢时为什么要严格控制S、P的含量？6.掌握碳钢的基本知识：低碳钢、中碳钢和高碳钢是如何规定的；碳素结构钢与碳素工具钢的含义。碳钢牌号表示方法及含义；碳钢的机械性能与热处理是什么关系？7.掌握图1-10纯铁的同素异构转变；纯铁的同素异构

2、转变理论有何重要的现实意义？8.铁碳合金状态图中的基本组织有哪些？它们的符号表示及性能特点。9.掌握图1-11 Fe-Fe3C状态图中碳钢区域（E点成分左侧）的合金成分、组织与温度间关系的图解内容。并熟悉共析点S和共晶点C的含义及反应式内容。掌握：根据室温下平衡组织的特点不同，又将碳钢分成哪三类？10.状态图中的过共析钢成分合金，其室温下的平衡组织是？对钢的性能有何影响？（提示：网状Fe3C组织硬而脆，是一种不利组织，它的存在使钢的塑性和韧性大大降低）11.能对典型碳钢作结晶过程分析，学会用简练语言或符号表述其在极其缓慢冷却条件下的结晶过程中的组织转变。12.钢的整体热处理方法有哪些？在空气中

3、冷却的操作称作什么热处理方式？在冷却介质（如矿物油、水）中的操作又称作什么热处理方式？随炉或埋砂冷却的操作称作什么热处理方式？13.重要钢制机械零件为得到高强度、高硬度与良好韧性相结合的综合力学性能应采用正火还是调质处理？一般普通机械零件为提高强度和硬度应选择退火还是正火热处理？中碳钢的铸件出砂后为消除残余内应力、防止变形，调整硬度利于切削加工，应选择退火、正火、回火还是淬火热处理方式？14.对过共析钢的零件采用正火的目的是？其正火加热温度如何制定？15. 过共析钢的零件采用退火的目的是？其退火加热温度如何制定？16.钢制零件淬火的目的是？淬火后可以安排机械加工吗？说明理由。17.掌握回火操作

4、的三种方法及其目的和应用。18.钢的表面热处理方式有哪些？表面热处理方式与整体热处理方式在操作上有什么不同？19.渗碳、渗氮表面化学热处理的目的是什么？两种表面热处理方式对零件的制造合金有何要求？其中能获得最高硬度（6367HRC）的热处理方式是哪一种？低碳钢的零件要获得最高的硬度，应采用表面淬火还是渗碳操作？中碳钢的重要零件为提高耐磨性（30HRC），可以考虑采用正火、调质处理还是渗氮？说明理由。20.为什么过共析钢的正火温度与淬火温度是不同的？（思考及作业题）答：过共析钢正火的目的是消除钢中的网状渗碳体，使其呈不连续的短片状，为球化退火作组织准备。为此，将钢加热到ACCm线以上3050，进

5、行保温，使钢中组织完全奥氏体化，再在空气中快速冷却而使渗碳体来不及充分析出和聚集。过共析钢淬火是为得到马氏体组织，淬火前要先进行正火、再安排球化退火（加热至AC1以上2030）而使钢中渗碳体呈球状，为淬火做好组织准备。这样组织的过共析钢，其塑性大大提高，脆性降低，在淬火急冷操作时，钢件不会产生裂纹，故过共析钢的正火和淬火加热温度是不同的。21.想一想：过共析钢的零件能直接进行淬火吗？说明理由。或过共析钢的零件为什么在淬火前要先进行正火、再球化退火？或什么是球化退火？球化退火的对象是？其目的又是什么？22.亚共析钢的细化晶粒退火为什么要加热到略高于AC3的温度？而一般过共析钢的退火只加热到略高于

6、AC1温度？（思考及作业题）答：对亚共析钢：要完全奥氏体化；防止出现过热组织（奥氏体晶粒急剧长大），而使退火后的零件的强度降低。 对过共析钢：加热到略高于AC1温度时，片状渗碳体就能分解成断开的许多细小颗粒，在保温过程，这些细小颗粒均匀地形成球状；呈球状渗碳体的过共析钢零件，其塑性、韧性大大提高，切削性能大大改善，在淬火急冷操作时，产生的淬火应力大大降低，防止了裂纹的产生。若过共析钢的退火温度偏高，则会破坏正火后的细晶粒组织；若退火温度制定在ACCm线以上，则又会重新得到网状的渗碳体，达不到球化退火的目的。23.合金钢的种类有哪些？合金钢主加的元素有哪些？（写出5种即可）24.掌握低合金结构的

7、牌号及含义。（如我国常用的牌号有：Q295、Q345、Q420、Q460。注意：其与碳素结构钢牌号的区别）25.合金结构钢的种类有？（答：有合金渗碳钢、合金调质钢、滚动轴承钢、合金弹簧钢等）26. 熟悉合金渗碳钢的牌号及含义。注：必须是低碳合金钢，如20C、20CrMnTi、12Cr2Ni4、28Cr2Ni4WA。简述合金渗碳钢零件的制造过程。答：如20Cr零件经表面渗碳，就得到合金渗碳钢的零件。27.熟悉合金调质钢的牌号及含义。说明：必须是中碳合金钢，如35CrMo、38CrMoAI、40Cr等。简述合金调质钢零件的制造过程。28.什么是合金弹簧钢？熟悉合金弹簧钢的牌号。答：主要是高碳合金钢

8、经淬火+中温回火，获得高的弹性极限和屈服点的性能的钢。中、低碳钢经淬火+中温回火，可获得较高的弹性和屈服点而成为弹簧钢。合金弹簧钢的牌号：如50CrVA、55Si2Mn、60Si2CrA、等。29. 想一想：用牌号30W4Cr2VA钢制造弹性零件可行吗？说明理由。30.什么是滚动轴承钢？熟悉滚动轴承钢的牌号。如：GCr6、GCr15、GCr15SiMn等。答：是过共析钢成分+主加Cr合金元素的钢种。31.铸铁按碳存在形式的不同可分成哪几种铸铁？32.铸铁的含义是什么？白口铸铁为什么不能用作机械零件的制造合金？工业用铸铁的化学成分一般制定在，说明理由。或什么是工业用铸铁？（提示：在铁碳合金状态图

9、中，越靠近共晶点C成分的合金，其铸造性能越好；但共晶点C成分的合金（）因脆性大而不能用作机械零件的铸造合金）33.掌握灰铸铁的牌号及含义、力学性能特点。钢组织和灰铸铁组织最大的不同点是？（答：钢组织中没有石墨，而灰铸铁组织中有石墨存在，石墨的力学性能几乎为零）34.灰铸铁性能的特点是什么？或如机床床身、复杂的机架、带复杂内腔的零件等常选用灰铸铁制造，是利用了灰铸铁哪些性能特点？制造承受拉应力作用的零件能选用灰铸铁制造吗？制造受压的零件可以用灰铸铁制造吗？说明理由。35.能用热处理的方法提高灰铸铁件的力学性能吗？或生产高牌号灰铸铁件（如HT250、HT300）的方法是？答：一般不用正火、淬火或调

10、质的办法提高灰铸铁件的强度和韧性，因灰铸铁件受热时粗大的石墨片要膨胀而引起零件变形，易产生裂纹。提高灰铸铁件零件强度和韧性的方法是浇注时对铁液进行变质处理（或称孕育处理），以得到高牌号的灰铸铁件如HT250、HT300等。36.简述球墨铸铁的牌号（如QT450-10）与热处理的关系。或为什么出砂的球墨铸铁件必须要进行热处理才能得到相应牌号的球墨铸铁？答：出砂的球墨铸铁件，因结晶组织粗大、成分不均匀，故力学性能不高，是没有牌号的球墨铸铁。由于球铁中的石墨呈分散、均匀分布的小球状，对铸铁基体的割裂作用大大减小，实践证明可以进行高温或低温退火、正火、调质处理等热处理方式，得到高强度的球铁件，故球墨铸

11、铁件必须要进行热处理才能得到相应牌号的球墨铸铁。第二章 铸 造1. 熟记砂型铸造的工艺过程：根据零件的形状和尺寸，冷凝后落砂清理得到铸件。（见教材P1920。）2.砂型铸造方法中 和 是必备的工艺装备，其中 是用来形成铸型型腔的； 是用作制作型芯（或称砂芯）的，型芯的作用是用来形成铸件 的。3.掌握铸件浇注位置和分型面的选择。熟悉铸件浇注位置与分型面的表达符号。（如教材图2-2铸造工艺图内容）4.作业题5：图2-21所示为一传动蜗杆铸造零件，采用砂型铸造。若此零件需大量生产，试确定其浇注位置、分型方案及所选的造型方案。或如图示为一传动精度要求不高的蜗杆铸件，采用砂型铸造，蜗杆齿是重要的受力面。

12、试确定其浇注位置、分型方案。要求制定出3种方案，并用规定的符号和必要的文字在铸造零件图中表示出来。答：以题意该零件需大量生产，采用砂型铸造，故可采用机器造型。机器造型对分型方案的要求是只能有一个分型面，即必须采用两箱造型。根据铸件浇注位置选择原则和两箱造型的要求，确定采用方案3或方案2，如下图所示。5.砂型铸造生产，制造铸型的材料是什么？对材料有何要求？答：常用的造型材料是石英砂、粘土、有机或无机粘接剂和其它附加物（如煤粉、木屑）。对型砂的要求是有一定的颗粒度、耐烧结（或耐火度好）和一定的强度和塑性。6.型砂和芯砂有什么不同？（提示：芯砂比型砂要细，并用油脂作粘接剂，俗称油砂）7.铸型中的浇注

13、系统有何作用？典型浇注系统是由哪几个部分组成？提示：浇注系统的作用是挡渣、阻留气泡、控制金属液流速。即起过滤金属液作用，防止铸件产生铸造缺陷。8.铸造生产最常用的铸造合金有哪些种类？9.铸造铝合金熔炼的最大特点是什么？或为什么熔炼铝合金最好采用电阻坩埚炉？答：铝合金在高温液态极易氧化和吸气（吸入H2），而使铸件断面产生夹渣和气孔缺陷。为此，在熔炼时要采取隔离气体的措施，如用氯化钠粉末把铝液覆盖住，在熔炼后期还要加入精炼剂，以使氢气和夹渣物上浮而除去。采用电阻坩埚炉熔炼铝合金，可避免产生反应性气体（焦炭燃料燃烧时要产生CO、CO2的气体），加热时间短，可减轻铝液高温氧化程度。10.铸件常见的缺陷

14、有哪几种？注：写出5种即可。11.金属型铸造与砂型铸造比较，金属型铸造的最大特点是？12.金属型铸造为什么对铸造零件的批量有要求？或单件、少量形状较简单、壁不太薄的有色金属合金铸件能采用金属型铸造方法生产吗？说明理由。答：金属铸型制造周期较长、成本较高，且一种铸型只能生产一种铸件，故对铸造零件的批量有要求，必须是大批量才划算。13.为什么金属型铸造适用于大量生产形状较简单、壁厚不太薄的有色金属铸件？答：金属铸型的型腔是用机械加工方法加工出的，如铸造的零件形体复杂，对型腔的机械加工难度大、要求高，制造困难，再有金属铸型无退让性，排气困难，铸件冷缩时易产生裂纹，也不好取；又因金属铸型导热快，如铸件

15、壁厚太薄，则易产生浇不足或冷隔缺陷，故用金属型铸造的零件，其壁厚不能太薄；考虑金属铸型可重复使用，一型只能生产一种铸件，故对铸造零件的量又要求，必须是大量生产才划算。14.压力铸造与金属型铸造比较，压力铸造的最大特点是？或作业题：照相机的铝合金机壳和无线电、仪表行业用的铜合金小轮齿、小螺丝等形状复杂、壁很薄的铸造小零件，宜选用何种铸造方法成形？答：金属液是在高压、高速下充型，并在一定压力下凝固；特别适于铸造复杂、薄壁的有色金属小铸件，这是金属型铸造所不及的；压铸件尺寸精度高，表面质量好，一般不经切削就可直接做零件用。作业题答：以上有色金属的铸造小零件，因形状复杂、壁很薄，上批量生产，为得到轮廓

16、清晰的铸件宜采用压力铸造方法制造。15.熔模铸造与金属型铸造和压力铸造的最大不同点是？答：熔模铸造对合金的种类、铸造零件的形状不受限制；熔模铸件的尺寸可以较大；熔模铸造特别用于高熔点、高硬度、难加工的形状复杂的合金铸件，这是金属型铸造、压力铸造所不及的。16.高熔点合金的铸件为什么不能用金属型铸造或压力铸造来生产？或高熔点合金的铸件宜选用何种铸造方法？或金属型铸造、压力铸造为什么最适用于有色金属的铸件？答：高熔点合金液对金属铸型要产生严重的热腐蚀性（引起金属铸型表面的氧化和热裂），而有色金属的熔点较低（一般不超过800900）故金属铸型只能用来浇注熔点较低的有色金属铸件，以使金属铸型能“永久性

17、”使用。 因熔模铸造的型壳是用坚硬、耐烧结的石英砂浆料（熔结温度至少在2500以上）硬化后制得的，故高熔点合金的铸件要用熔模铸造方法制造。17.金属合金的铸造性能是用什么来评定的？答：用合金液的流动性和合金的收缩率两项内容来评定。18.铸钢的化学成分一般制定在范围，说明理由。答：由铁碳合金状态图分析知：碳的质量分数在0.25%0.45%范围的成分的合金，其凝固温度范围相对较窄，故凝固收缩率较小，熔点温度也相对较低，故氧化程度较轻，过热度较大，有利于金属液流动，兼顾合金的流动性和收缩率，这部分合金的铸造性能较好，故可用作铸造合金。19.缩孔是铸件容易出现的铸造缺陷，采用何种办法可以避免铸件产生缩

18、孔缺陷？答：工艺上控制缩孔的方法：是在铸件最后凝固的部位设置冒口，使铸件实现顺序凝固，将缩孔转移至冒口中，铸件出砂后将冒口切割掉。20.在铸件上设置冒口有何作用？答：是对铸件最后凝固的部位进行补缩，防止铸件产生缩孔。21.铸件在冷凝过程中产生的铸造内应力用何种办法可以控制？铸件的残余内应力又如何解决？22.掌握图2-18支座结构的比较。思考：a)与c)比较表明：铸件的强度并不与断面的厚度成正比。为什么？23.作业题4：试比较图2-20所示绳轮铸件三种造型方法的特点和应用。答：图a)：采用分模三箱造型方法。特点：可省去制造芯盒和造芯工序，但三箱造型只能手工造型，不能实现机器造型，生产效率低，只适

19、用于单件或少量生产。 图b)：只有一个分型面，使用了型芯，采用整模两箱造型。特点：增加了制造芯盒和造芯工序，铸件位于一个砂箱内，不会出现错型，两箱造型可采用机器造型，生产效率高，此造型方法适用于大批量生产。 图c)：只有一个分型面，使用了型芯，采用分模两箱造型。特点：增加了制造芯盒和造芯工序，铸件分成两半形，分别位于上、下型内，如合型不准确铸件会产生错型；两箱造型可实现机器造型，生产效率高，此造型方法适用于大批量生产。除以上三种造型方法外，还可以采用活块造型。但活块造型工序较费事、费工。24.作业题1：你认为铸造成形最显著的特点是什么？它有哪些主要优缺点？在哪些情况下选用铸造制造机械零件？参考

20、答案：最显著特点：对零件的形状、尺寸不限制；对制造合金不受限制；对零件的生产量不受限制。主要优缺点是：铸件容易产生铸造缺陷，影响铸造零件的力学性能；砂型铸造方法，砂铸型只能使用一次，生产过程复杂、造型过程费工，工作环境不太好；铸件的强度和韧性不是绝对的高。但铸造成形最大的优势在于：对大尺寸、带有复杂内腔结构的薄壁零件和外形复杂的零件比其它成形方法更容易制造，无须投资重型机械设备、耗能低等。机械设备中受静强度作用和不大冲击力作用的零件，可以选择铸造零件；带有复杂内腔结构和形状复杂的大小尺寸零件，可以选择铸造零件；用高熔点、高硬度、难加工的合金制造形状复杂、带有内腔结构薄壁的零件，一定要选择铸造零件；单件、少量生产的形状复杂的零件，可以选择铸造零件。第三章 锻 压1.所有金属材料都能采用锻造方法做零件吗？2.锻压成形对金属材料性能有何要求？3.评定金属材料锻压性能好坏的指标是？5.锻造生产对金属块料加热的目的是什么？6.掌握图3-1所示的碳钢锻造温度范围及开始锻造温度和终止锻造温度制定的原则。如：为什么过共析钢的终止锻造温度要制定在Acm线以下一定温度范围仍要锻造？开始锻造温度和终止锻造温度制定的过高过低都不利于锻造和锻件品质，你是如何理解的？有利于锻造的组织是？7.锻造生产用的坯料有哪些品种？（答：有轧材、钢坯和钢锭）8.锻造