金属工艺学第五版课后习题答案

1、幻灯片警机械制造基础课后练习讲解第一篇，第一章，P11页3、对于具有力学性能要求的零件，为什么在零件图上通常 仅标注其硬度要求，而极少标注其他力学性能要求？答：硬度是指除了表面抵抗局部变形、特别是塑性变形、压 痕、划痕的能力，反应了金属材料综合的性能指标，同时， 各种硬度与强度间有一定的换算关系，故在零件图的技术条 件下，通常只标出硬度要求，其他力学性能要求可以按照换 算关系获得。幻灯片机械制造基础课后练习讲解5、下列符号所表示的力学性能指标名称和含义是什么？答：（Tb：抗拉强度，材料抵抗断裂的最大应力。as：屈服强度，塑性材料抵抗塑性变形的最大应力。a 0.2：条件屈服强度，脆性材料抵抗塑性

2、变形的最大应力a-1：疲劳强度，材料抵抗疲劳断裂的最大应力。8 :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压头为淬火钢千t的布氏硬度。HBW 压头为硬质合金球的布氏硬度。幻灯片机械制造基础课后练习讲解第一篇，第二章，P23页2、金属的晶粒粗细对其力学性能有什么影响，细化晶粒的途径是是什么？答：一般来说，同一成分的金属，晶粒越细，其强度、硬度 越高，而且塑性和韧性也愈好。影响晶粒粗细的因素很多， 但主要取决于晶核的数目，晶核越多，晶核长大的余地愈 小，长成的晶粒越细，主要途径有：1、提高冷却速度，增加晶核数目；2、添加变质剂（孕育处 理），

3、增加外来晶核；3、热处理或塑性加工，固态金属晶 粒细化；4、凝固时震动液体，碎化结晶的枝状晶。第一篇，第三章，P29页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？答：由于碳钢的淬透性较差，因此在油中淬火时，心部冷却 速度较慢，可能得不到马氏体组织，降低了材料的力学性能。对于合金钢，其淬透性较好，若在水中淬火，其整个截面将 全部变成马氏体，内应力较大，容易产生变形及开裂。5、钢锤、汽车大弹簧、车床主轴。发动机缸盖螺钉最终热 处理有何不同？幻灯片5机械制造基础课后练习讲解答：钢锤的最终热处理为淬火+低温回火，其组织为低温回 火马氏体，主要提高表面的硬度及耐磨性。汽车大弹簧为淬火+中

4、温回火，组织为回火屈氏体，保持材 料的高弹性。车床主轴为淬火+高温回火，组织为回火索氏体，具有较高 的综合机械性能。发动机缸盖螺钉为渗碳+淬火+低温回火，表层组织为回火马 氏体组织，表面具有较高的硬度和耐磨性，而心部为索氏体 组织，具有较高的综合机械性能，达到面硬心软”的使用目的。幻灯片6机械制造基础课后练习讲解第一篇，第四章， P35页1、下列牌号钢各属于哪类钢？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？15 40 Q195 Q345 CrWMn 40Cr 60Si2Mn答：(1)碳素结构钢：15 40 ;普通碳素结构钢：Q195低合金高强钢：Q345合金工具钢：CrWMn

5、合金结构钢：40Cr 60Si2Mn。(2) 15, 40冈含义：含碳量分别为0.15%, 0.4%的碳素结构 钢。Q195屈服弓g度为195MPa勺普通碳素结构钢。Q345屈服强 度等级为395MP01低合金高强钢。CrWMn含碳量大于1% 而含Cr、W Mn金元素均不足1.5%的合金工具钢。40Cr: 含碳量0.4%左右，而C哈金元素含量不足1.5%的结构钢。60Si2Mn:含碳量0.6%左右，Si含量为2% Mn量小于1.5% 结构钢。(3)含碳量越低，含合金元素量越低焊接性能越好，因此 15, Q195, Q395冈的焊接性能好。幻灯片8机械制造基础课后练习讲解4、仓库中混存三种相同规

6、格的20钢、45忖和T10圆钢，请提 出一种最为简便的区分方法答：(1)由于此三种钢碳含量差别较大，一般情况下，碳 含量越高，硬度越高，因此根据三者硬度差别可以区分，20钢硬度最低，45钢次之，T10ffi最高。测量硬度的方法具体有：利用仪器测量，钢锯锯，更硬金属划擦等。一般情况下手感即可判断出硬度。(2)利用火花检测法，一般情况下，含碳量越高，其火花 的分叉越少。(3)采用金相检测，碳含量越低，铁素体含量越高。5、现拟制造如下产品，请选出适用的钢号答：六角螺钉：Q215,Q235车床主轴：45, 40Cr, 40MnVB 钳工的鎏子：T10, T8。液化石油气罐：16Mn Q295-Q42a

7、 活扳手：9CrSi , T8。脸盆：Q195, Q215自行车弹簧： 60Si2Mn。门窗合页：Q215 20钢。幻灯片10机械制造基础课后练习讲解 =7 _p48/3、某定型生产的厚铸铁件，投产以来质量基本稳定，但近一 段时间浇不到和冷隔的缺陷突然增多，试分析其可能的原因。答：浇不到和冷隔缺陷增多是由于液态合金的充型能力降低所 致，由于投产以来质量基本稳定，因此，其结构影响因素应予 以排除。可能的原因有：1、材料化学成分发生变化，其结晶温度范围变宽。导致流动 性变差。2、浇注温度及充型压力变小也会造成充型能力的降 低。3、铸型材料导热过快或铸型温度较低，使得液态合金温 度降低过快。4、铸型

8、排气不畅或考虑天气因素导致温度降低 过快。幻灯片11机械制造基础课后练习讲解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？答：浇注温度过高铸件容易产生缩孔、缩松、粘砂、析出性气 孔、粗晶等缺陷，降低了出来的力学性能，因此，在保证充型 能力的前提下，浇注温度不宜过高。8、试用下面异形梁铸钢件分析其热应力形成原因，并用虚线 标出铸件的变形方向。iI幻灯片12机械制造基础课后练习讲解m凳茎_一言行厂-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？答：影响石墨化的因素有：1、化学成分，其中碳与硅是强石 墨化因素，此外，对于强碳化物形成元素，一般阻碍石墨

9、化， 而弱碳化物形成元素对石墨化进程无明显影响。 2、冷却速 度，冷却速度越快，阻碍石墨化进程。由于同一成分的铸铁可以根据石墨化进程不同，得到不同强度 级别的铸件产品，因此，铸件强度除受化学成分影响外，还与 冷却速度有很大关系，因此铸铁牌号不用化学成分来表示。9、下列铸件宜选用哪类铸造合金？请阐述理由。答：车床床身：灰铸铁，主要是由于减震、铸造性能优良等。摩托车汽缸体：铝合金或灰铸铁，形状复杂，材料铸造性能好。火车轮：铸钢，具有较高的韧性及耐磨性能。压气机曲轴：球墨铸铁或铸钢，具有较高的韧性要求。汽缸套：蠕墨铸铁，具有优良的热性能。自来水管道弯头：铝合金或可锻铸铁，耐蚀性良好，成型方便。减速器

10、涡轮：铜合金，具有优良的减摩性及耐蚀性能。幻灯片14机械制造基础课后练习讲解才第三量P73l一'4、浇注位置选择和分型面选择哪个重要？若它们的选择方案 发生矛盾该如何统一？答：浇注位置是指浇注时铸件在型内所处的位置，铸件的浇注 位置正确与否对铸件质量影响较大，是制定铸造方案时必须优 先考虑的。当浇注位置和分型面选择发生矛盾时，应首先考虑浇注位置， 而后，根据试样形状、技术要求等内容对其分型面进行分型面 的综合考虑评价，同时还需采用必要的措施，如施加冒口、安 放冷铁等，获得合格的铸件产品。幻灯片15机械制造基础课后练习讲解5、图示铸件在单件生产条件下选用哪种造型方法。机械制造基础课后练习

11、讲解(c)绳轮-挖砂造型+四箱造型幻灯片幻灯片1617机械制造基础课后练习讲解幻灯片18机械制造基础课后练习讲解(a)支架-分模造型(c)绳轮-活块造型幻灯片20幻灯片21(c)绳轮-环芯造型馅模造型环芯机械制造基础课后练习讲解卧铸幻灯片22机械制造基础课后练习讲解成对卧铸-最优的大批量生产工艺幻灯片23幻灯片24机械制造基础课后练习讲解机械制造基础课后练习讲解奈嘀第卤工P81V 一'2、什么是铸件的结构斜度？它与起模斜度有何不同？图示铸 件结构是否合理？应如何改正？答：结构斜度是指铸件垂直于分型面上的不加工表面具有的斜 度，是为了更好起模而设计。结构斜度应标注在零件图中，斜 度较大，

12、是铸件固有的结构特点；起模斜度标注于模型图中， 斜度较小。铸件零件图中不标出。5、为什么要有结构圆角？图示铸件上哪些圆角不够合理？应如何改正？答：铸件结构有结构圆角的原因有：直角处易形成缩孔、缩 松。直角处易产生应力集中。合金在结晶过程中易形成柱 状晶，性能变差。圆角美观，避免浇注时冲毁铸型。9、试用内接圆方法确定下图所示铸件的热节部位。在保证尺 寸H的前提下，如何使铸件的壁厚尽量均匀？幻灯片26机械制造基础课后练习讲解幻灯片27机械制造基础课后练习讲解第三三 器二章一"pio9而 2、碳钢在锻造温度范围内变形时，是否会冷变形强化现象？答：碳钢在锻造温度范围内变形时，会发生冷变形强化

13、现象， 只是由于变形温度在再结晶温度以上，因此，这种冷变形强化 现象会产生再结晶，加工硬化现象会消除。3、铅在20C,鸨在1000。变形，各属于哪种变形？为什么？答：铅熔点为327。，即600K而再结晶温度为0.4T熔=240K=- 27。，即铅的再结晶温度为-27 C,因此在20。加工是热加工。鸨的熔点是3380。，即3653K,再结晶温度为1461K,即 1188。，因此即使将鸨加热到1000。时，其变形也属于冷变形。幻灯片28机械制造基础课后练习讲解 6"，isPra?""* 答：温度是金属的可锻性重要的影响因素，一般情况下，温度 越高，其可锻性越好，因此，

14、将金属加热到一定温度，获得单 相奥氏体组织，而奥氏体组织是面心立方，其塑性、韧性较 好，具有较低的变形抗力，可以实现获得较好的锻造性能。当温度降低到奥氏体化温度以下时，会产生相变，形成双相组 织，且这两种双相组织的性能差别较大，因此，其可锻性变 差，使得加工难于进行，若强行锻造，会导致加工硬化，锻坯 破裂报废。因此，趁热打铁的含义是将钢铁材料处于奥氏体单相区内进行 锻造，可以获得良好的锻造性能。幻灯片29机械制造基础课后练习讲解第三篇，第二章， P126页2、为什么重要的轴类锻件在锻造过程中安排有锻粗工序?4、在图示的两种抵铁上进行拔长时，效果有何不同？答：原因主要有：碎化晶粒，提高轴类零件的

15、力学性能； 焊合轴类零件内部裂纹、孔洞缺陷；改变轴类零件的纤维组 织方向，降低材料力学性能的各向异性。1为Vf槽砧拔长，锻件所受压应力数 目较多，因此，此抵铁拔长的材料可 锻性较好，质量较好。2为平砧拔长，压应力数目少，可锻 性较差，零件表面质量较差。幻灯片30机械制造基础课后练习讲解5、如何确定分模面的位置？答：确定锻件分模面的原则为：应保证模锻件从膜膛中取出。应使上下两膜沿分模面的膜膛轮廓一致，否则容易产生错膜。 同时可以及时方便的调整锻模位置。分模面应选在能是膜膛深度最浅的位置上。选定的分模面应使零件上所增加的余块量最少。幻灯片31机械制造基础课后练习讲解 三/11 三7 一P138年

16、-一2、用巾50m神孔模来生产。50mm落料件能否保证落料件的精 度，为什么？答：不能保证，因为对于同一个冲裁模，其获得的冲孔件尺寸 和落料件尺寸不同，对于G50mr#孔模，其获得的孔径为 "50mm,而获得的落料件尺寸要大于 。50mm。3、用巾250X 1.5mm勺坯料能否一次拉深成直径巾50mml拉深 件，应采取哪些措施才能保证正常生产？答：该零件的拉伸系数m»0.2 ,变形程度越大，坯料被拉入凹 模越困难，易产生废品。可以采用多次拉深工艺，每次拉深后 进行退火处理，同时施加润滑，安放压边圈。幻灯片32机械制造基础课后练习讲解7、试述图示冲压件的生产过程。 答：首先落

17、料，而后进行冲孔，最后进行弯曲幻灯片33机械制造基础课后练习讲解第四三 器二章"P16&而 4、如图所示的拼接大块钢板是否合理？为什么？为减小焊接 应力与变形，应怎样改变？合理的焊接次序是什么？答：不合理，因为图示的焊件焊缝密集交叉，焊接时形成焊接热影响区使得材料性能变差，若多条焊缝密集交叉，则热影响区相互交错，极易在交叉部位形成裂纹。焊接时，为减少焊接应力，应尽可能 采用T"形交叉焊缝，且焊接次序按 照先焊小，后焊大”的原则，使得各 部位焊接时可以自由伸缩。5、试分析厚件多层焊时，为什么有时用小锤对红热状态的焊 缝进行锤击？答：用小锤对红热状态的焊缝进行锤击原因有

18、：通过锤击， 松弛由于热影响区收缩引起的拉应力；细化焊缝区的晶粒， 使得焊缝区力学性能得到改善；锤击红热态焊缝时，可以焊 合焊缝内的微裂纹、孔洞等缺陷，提高焊缝的力学性能；锤 击焊缝，清除覆盖在焊缝上的焊渣。幻灯片35机械制造基础课后练习讲解7、焊条药皮起什么作用？在其它电弧焊中，用什么取代药皮 的作用？答：提高电弧燃烧的稳定性，防止空气对熔化金属的有害作 用，对熔池的脱氧和加入合金元素，可以保证焊缝金属的化学 成分和力学性能。其它电弧焊中，起到药皮作用的是：埋弧焊 -焊剂；气体保护 焊中-气体（co、氮气等）；等离子弧焊接-离子气体（氨 气）。幻灯片36机械制造基础课后练习讲解第四汇叠_一

19、口183凉2、现有直径。500mm）铸铁齿轮和带轮各1件，铸造后出现图 示的断裂现象，曾先后用J422焊条和钢芯铸铁焊条进行电弧焊 冷焊补，但焊后再次断裂，试分析其原因，请问采用哪些方法 能保证焊后不裂，并可进行切削加工？答：其主要原因是：J422焊条为结构钢酸性焊条，焊缝韧性 差，焊芯碳含量较低，不符合焊条同成分及等强度原则，而对 于钢芯铸铁焊条冷焊，其焊接应力较大，易在热影响区形成白 口组织，焊后会发生断裂。采用热焊工艺，镇基铸铁焊条或铜基铸铁焊条，焊前预热，焊 后缓冷，并尽快进行热处理。幻灯片37幻灯片38机械制造基础课后练习讲解幻灯片39第旖黄二熹P30-6、简述车刀各角度的作用。主偏

20、角：影响切削层截面的形状和参数，切削分力的变 化及已加工表面的粗糙度。副偏角：减少副切削刃与工件已加工表面的摩擦，减少切削振动，同时对工件已加工表面的粗糙度 Ra值影响较大。前 角：主要作用是使刀具刃口锋利，同时影响切削刃强 度和散热情况。后 角：减少刀具与工件间的摩擦和磨损，也影响切削刃 强度和散热状况。刃倾角：影响切屑的流量、切削分力及刀尖的强度。幻灯片41机械制造基础课后练习讲解8、何谓积屑瘤，它是如何形成的？对切削加工有哪些影响答：当切削塑性材料时，在一定切削速度下，在切削刃附近粘 附着一小块金属代替切削刃切削，称为积屑瘤。主要是由于切屑沿刀具前刀面流出时，在一定的切削速度下， 在一定

21、的温度与压力作用下，与前刀面接触的倾斜底层受到很 大的摩擦阻力，致使这一层金属的流出速度受到阻碍，形成一 层 滞留层"，当滞留层的摩擦阻力大于材料的内部结合力时, 会粘附于前刀面靠近切削刃附近，形成积屑瘤。可以代替切削刃切削，保护刀具切削刃，增大了工作前角，是 切削轻快，但是不断脱落，影响尺寸精度及加工表面精度。幻灯片42机械制造基础课后练习讲解思考和练习题1、车外圆面工件转速等条件已知，求各切削参量。答：切削速度：vc= itdn/1000 = 1m/min。进给量：f= vc/n=0.5mmt 背吃刀量：ap=(100-94)/2=3.0mm,切削层公称 横截面积：A= f a

22、p=3x 0.5=1.5mm2,切削层公称宽度：bD= ap/sink r=3/sin60=3.464mm,切削层公称厚度 h 广apsink r =3sin60=2.598mm,幻灯片43幻灯片44机械制造基础课后练习讲解第五篇，第三章，P85第三章复习题：5、何谓钻孔时的引偏"？试举出几种减少引 偏的措施。答：所谓引偏是指钻孔时，由于钻头弯曲而引起孔径扩大、孔 不圆或孔的轴线歪斜等现象。幻灯片45机械制造基础课后练习讲解减少的措施有：预钻锥型定心坑；用钻套为钻头导向；钻头的 两个主切削刃尽量刃磨对称。12、周铳法中顺铳比逆铳有哪些优点？实际生产中采用哪种方 法？为什么？答：顺铳时

23、，铳削力将工件压向工作台，减少了工件的振动可 能性，在铳削过程中，每个刀齿的切削层厚度是由最大减少到 零，减少了刀齿与工件之间的摩擦，表面质量较高。从提高刀具耐用度和工件表面质量、增加工件夹持的稳定性来 看，顺铳比逆铳效果好，但是，由于顺铳不能消除丝杠与工作 台的窜动，而目前一般铳床尚没有消除此间隙的机构，因此， 在大批量生产中，还是常采用逆铳法。18、既然砂轮在磨削过程中有自锐作用，为什么还要进行修整。答：砂轮的这种自行推陈出新，保持自身锋锐的性能称为自锐 性。虽然本身具有自锐性，但由于切屑和碎磨粒会把砂轮阻塞，使 它丧失了切削能力，磨粒随机脱落的不均匀性，使得砂轮失去 外形精度，所以，为了

24、恢复砂轮的切削能力和外形精度，在磨 削一定时间后，仍需对砂轮进行修整。幻灯片47机械制造基础课后练习讲解思考和练习题，1、加工要求精度高，表面粗糙度低的紫铜小 轴或铝合金轴件外圆时，选用哪种加工工艺，为什么？答：应选用车削或铳削的加工工艺。由于这些零件材料的硬度较低，塑性较大，若采用砂轮磨削， 软的磨屑会堵塞砂轮，难以得到很光亮的表面，因此，当有色 金属或铝合金零件精度要求较高，而避免粗糙度要求较低时， 不宜采用磨削加工，而是采用车削或铳削的加工工艺。幻灯片48机械制造基础课后练习讲解思考和练习题.2、在车床上钻孔和钻床上钻孔，都会产生引 偏，它们对加工的孔有何不同影响？在随后的精加工中，哪一 种比较容易纠正，为什么？答：车床钻孔和钻床钻孔主运动不同，车床钻孔主运动为工件 的转动，而钻床钻孔主运动为钻头的旋转运动，这样对孔的引 偏影响不同，车床钻孔时钻头在尾座上不动，靠工件的旋转进 行钻削，因此，与钻床钻孔相比，刚性较高，产生引偏的缺陷 相对较小。在随后的精加工中，车床上形成的引偏容易纠正，因为引偏的 程度较小。思