锻造工理论知识考试题(附答案)

锻造工理论知识考试题(附答案)一、单项选择题（每题2分，共20题，40分）1.以下哪种锻造方式属于体积成形工艺？A.板料冲压B.自由锻造C.激光切割D.焊接答案：B2.金属的可锻性主要取决于其（）A.强度和硬度B.塑性和变形抗力C.韧性和耐磨性D.导热性和导电性答案：B3.45钢的始锻温度通常为（）A.900℃B.1050℃C.1200℃D.1350℃答案：C（注：45钢始锻温度一般为1200-1250℃，终锻温度800-850℃）4.锻造过程中，坯料产生“过热”缺陷的主要原因是（）A.加热温度过低B.加热时间过短C.加热温度过高且保温时间过长D.冷却速度过快答案：C5.自由锻中，用于冲孔的主要工具是（）A.平砧B.冲子C.压铁D.剁刀答案：B6.模锻时，飞边槽的主要作用是（）A.减少模具磨损B.提高金属流动性C.容纳多余金属并增加模膛阻力D.便于锻件取出答案：C7.锻造比（Y）的计算公式为（）A.Y=锻后截面积/锻前截面积B.Y=锻前长度/锻后长度C.Y=锻前截面积/锻后截面积D.Y=锻后长度/锻前长度答案：C8.以下哪种金属材料在锻造前不需要预热？A.高合金钢B.铝合金C.低碳钢D.钛合金答案：C（低碳钢塑性好，一般可不预热）9.锻件冷却时，“灰口”缺陷通常出现在（）A.空冷过程B.炉冷过程C.水冷过程D.坑冷过程答案：C（水冷速度快，易导致表面激冷形成白口，内部冷却慢形成灰口）10.摩擦压力机的主要工作原理是（）A.利用飞轮存储的动能打击坯料B.通过液压油传递压力C.依靠曲轴连杆机构传递力D.利用电磁力驱动滑块答案：A11.锻造用焦炭炉加热时，最佳燃烧区域是（）A.氧化区B.还原区C.干馏区D.灰渣区答案：B（还原区温度均匀，氧化烧损少）12.确定终锻温度的主要依据是（）A.金属的再结晶温度B.金属的熔点C.金属的布氏硬度D.金属的热导率答案：A（终锻温度需高于再结晶温度，避免冷作硬化）13.以下哪种缺陷属于锻造工艺缺陷而非材料缺陷？A.缩孔B.偏析C.折叠D.疏松答案：C（折叠由锻造过程中金属不合理流动导致）14.平砧拔长时，坯料送进量（L）与砧宽（B）的合理比值是（）A.L/B<0.3B.0.4<L/B<0.8C.1.0<L/B<1.5D.L/B>2.0答案：B（送进量过小易产生夹层，过大则变形不深入）15.锻造用润滑剂的主要作用是（）A.提高坯料温度B.减少模具与坯料的摩擦C.增加金属塑性D.防止氧化答案：B16.大型锻件采用“两镦两拔”工艺的主要目的是（）A.减少加热次数B.细化晶粒，改善内部组织C.降低设备吨位要求D.提高表面质量答案：B17.铝合金锻造时，最佳变形速度范围是（）A.<0.1m/sB.0.5-1.0m/sC.2.0-3.0m/sD.>5.0m/s答案：A（铝合金塑性对变形速度敏感，宜低速锻造）18.锻件的“纤维组织”应（）A.与零件工作时的最大拉应力方向垂直B.与零件工作时的最大切应力方向平行C.沿零件轮廓连续分布D.随机分布答案：C（纤维组织连续分布可提高零件力学性能）19.锤上模锻时，锻模模膛按功能可分为制坯模膛和（）A.预锻模膛B.终锻模膛C.切断模膛D.弯曲模膛答案：B20.锻造过程中，坯料发生“过烧”后（）A.可通过重新加热恢复性能B.需降低变形速度继续锻造C.必须报废D.可通过正火处理挽救答案：C（过烧会导致晶界氧化，无法恢复）二、判断题（每题1分，共10题，10分）1.金属的可锻性越好，越容易在锻造过程中产生裂纹。（）答案：×（可锻性好的金属塑性高，不易裂）2.自由锻适合生产形状复杂、精度要求高的锻件。（）答案：×（自由锻精度低，适合简单形状）3.锻造加热时，为提高效率，应尽可能缩短升温时间，快速达到始锻温度。（）答案：×（需控制升温速度，避免内外温差过大导致热应力裂纹）4.锻件的力学性能一般优于相同材料的铸件，主要因为锻造消除了内部缺陷并细化了晶粒。（）答案：√5.模锻时，预锻模膛的尺寸与终锻模膛相同，但圆角和斜度更大。（）答案：×（预锻模膛尺寸略大于终锻模膛，以减少终锻时的磨损）6.锻造比越大，锻件性能越好，因此应尽可能提高锻造比。（）答案：×（锻造比过大可能导致纤维组织方向性过强，性能各向异性）7.高碳钢锻造时，终锻温度应高于其Ac3线（约830℃），避免形成网状碳化物。（）答案：√8.空气锤的打击能量可通过改变锤头的行程和落下部分质量调节。（）答案：√9.锻件冷却时，高合金钢应采用炉冷，而低碳钢可采用空冷。（）答案：√10.锻造过程中，若坯料温度低于终锻温度，可重新加热后继续锻造。（）答案：√（但需控制加热次数，避免氧化烧损）三、简答题（每题6分，共5题，30分）1.简述自由锻与模锻的主要区别。答案：①模具使用：自由锻无专用模具，靠砧块成形；模锻使用专用锻模，利用模膛成形。②锻件精度：自由锻精度低（公差±3-5mm），模锻精度高（公差±1-3mm）。③生产效率：自由锻效率低，适合小批量；模锻效率高，适合大批量。④形状复杂度：自由锻适合简单形状（轴、盘等），模锻可成形复杂形状（带凸台、凹槽的零件）。⑤设备要求：自由锻常用空气锤、水压机；模锻常用锤上模锻、压力机模锻。2.锻造加热时，常见的缺陷有哪些？如何预防？答案：常见缺陷：①氧化烧损：坯料表面金属氧化成氧化皮，导致尺寸误差和材料损失。预防：控制炉内气氛为还原性或中性，快速加热，缩短保温时间。②脱碳：表层碳元素烧损，降低硬度和耐磨性。预防：采用保护气氛（如通入煤气），或在坯料表面涂覆保护涂料。③过热：晶粒粗大，塑性下降。预防：控制加热温度不超过始锻温度，缩短高温保温时间。④过烧：晶界氧化或熔化，无法挽救。预防：严格控制加热温度，避免超过固相线温度。⑤裂纹：因内外温差大产生热应力。预防：对高合金钢、大截面坯料采用分段加热（先低温预热，再快速升温）。3.如何选择锻件的冷却方法？列举三种常用冷却方法及其适用材料。答案：冷却方法选择依据：材料的化学成分（碳含量、合金元素）、锻件尺寸（截面厚度）、锻造后的组织要求（避免裂纹、控制硬度）。常用冷却方法：①炉冷：将锻件随炉缓慢冷却（冷却速度<50℃/h），适用于高合金钢（如3Cr2W8V）、大型锻件（避免热应力裂纹）。②坑冷：将锻件放入埋有石棉灰、砂子的坑中冷却（冷却速度50-100℃/h），适用于中碳钢（如45钢）、中等截面锻件。③空冷：在空气中自然冷却（冷却速度100-200℃/h），适用于低碳钢（如Q235）、小型锻件（塑性好，不易裂）。4.简述锻造比的定义及其对锻件性能的影响。答案：锻造比（Y）是锻造过程中坯料变形程度的指标，定义为变形前横截面积（F0）与变形后横截面积（F1）的比值（Y=F0/F1）。对性能的影响：①当Y<2-3时，变形未深入坯料中心，内部疏松、缩孔未完全焊合，性能提升不明显。②当Y=3-5时，内部缺陷被消除，晶粒细化，力学性能（尤其是纵向强度、韧性）显著提高。③当Y>5时，纤维组织方向性增强，横向性能（如塑性、韧性）下降，出现各向异性；同时可能因过度变形导致加工硬化，增加后续加工难度。5.摩擦压力机锻造的特点有哪些？答案：①工作原理：利用飞轮的动能通过摩擦传动转化为滑块的打击力，打击能量可调。②工艺适应性：可完成镦粗、冲孔、弯曲等多种工序，适合小批量多品种生产。③设备优势：结构简单，操作方便，无固定下死点，模具不易压溃。④局限性：打击速度较低（0.5-1.5m/s），不适合高速变形的金属（如铝合金需低速，反而适用）；单次打击能量有限，不适合大型锻件。四、计算题（每题10分，共2题，20分）1.某轴类锻件需采用圆钢坯料拔长成形，锻后尺寸为Φ80mm×1500mm（直径×长度），锻造比要求Y≥3。试计算：（1）坯料的最小初始直径（假设锻造过程中体积不变，忽略氧化烧损）；（2）若坯料初始长度为500mm，拔长后长度是否符合要求？解：（1）锻后截面积F1=π×(80/2)²=1600πmm²锻造比Y=F0/F1≥3→F0≥3×1600π=4800πmm²坯料初始为圆钢，截面积F0=π×(D0/2)²=π×D0²/4则π×D0²/4≥4800π→D0²≥19200→D0≥√19200≈138.56mm，取139mm（实际生产中取整）（2）体积V=F1×L1=1600π×1500=2,400,000πmm³坯料初始体积V0=F0×L0=4800π×500=2,400,000πmm³（与锻后体积相等，符合体积不变假设）拔长后长度L1=V/F1=2,400,000π/1600π=1500mm，符合要求。答案：（1）最小初始直径约139mm；（2）拔长后长度1500mm，符合要求。2.某45钢轴类锻件尺寸为Φ120mm×800mm（直径×长度），采用箱式电阻炉加热，加热系数取1.2min/mm（直径方向）。试计算：（1）坯料的体积（π取3.14）；（2）加热时间（按有效厚度计算）。解：（1）体积V=π×(120/2)²×800=3.14×3600×800=9,043,200mm³=9.0432×10⁶mm³（2）箱式炉加热时间通常按有效厚度计算，轴类零件有效厚度为直径。加热系数α=1.2min/mm，直径D=120mm加热时间t=α×D=1.2×120=144min答案：（1）体积约9.04×10⁶mm³；（2）加热时间144分钟。五、综合分析题（10分）某工厂锻造一批40Cr钢齿轮坯（直径Φ300mm，厚度50mm），发现部分锻件表面出现沿圆周方向的弧形裂纹，裂纹深度约2-3mm，经检验裂纹内有氧化皮。试分析裂纹产生的可能原因，并提出解决措施。答案：原因分析：（1）加热缺陷：裂纹内有氧化皮，说明裂纹在高温下形成（锻造前或锻造过程中）。可能是坯料加热时局部温度过高（过烧），导致晶界弱化，锻造时受拉应力开裂；或加热速度过快，内外温差大，表面产生热应力裂纹。（2）锻造工艺：齿轮坯镦粗时，若坯料高径比（H/D）过大（如H/D>2.5），镦粗易失稳，产生纵向弯曲，侧面受拉应力导致裂纹；或送进量不当，局部变形不均，产生附加拉应力。（3）材料因素：40Cr钢含Cr元素，导热性较差，锻造时塑性较低，若终锻温度过低（低于800℃），材料变脆，易产生冷裂纹。解决措施：（1）优化加热工艺：采用分段加热（先600-800℃预热，