工程材料与成型工艺基础习题答案

1、1.工程材料的主要性能分为(1)使用性能和(2)工艺性能。(1)包括机械性质、物理性质和化学性质。任务1工程材料，2 .金属的变形包括弹性变形和塑性变形。第一，填空，3 .通过拉伸试验可测量的强度指标主要是屈服强度和拉伸强度；可测量的塑料指标有延伸率和单面收缩率。5 .实际金属的晶体缺陷是微小缺陷(空位或间隙原子)、线缺陷(电位)和面缺陷(晶系)。4 .典型的金属晶格类型有三种：体心立方晶格、面心立方晶格和密集六边形晶格。Fe属于体心立方晶格，Fe属于面心立方晶格，Fe属于体心立方晶格。6 .金属的理论结晶温度和实际结晶温度之间的差异称为过冷。金属的冷却速度越快，冷却越大，得到的颗粒越细。7

2、.精炼金属材料的模具可以提高金属的强度、硬度，提高塑料、韧性；生产中常用的颗粒细化方法，以增加过冷、变质处理、机械搅拌和振动；压力加工再结晶；热处理。8 .合金的晶体结构有固溶体和金属化合物，其中固溶体塑性好，金属化合物高硬度和脆性高。10 .铁碳合金相结构，属于固溶体的铁氧体和奥氏体；其中铁氧体是Fe中碳形成的固溶体。11 .铁-碳合金的机械性能随着碳量的增加，其强度和硬度增加，但塑性和韧性减少。在WC1.0%时，强度随碳含量的增加而降低。9 .在铁碳合金的基本组织中，珠光体属于由铁氧体和渗碳体一定比例组成的复相结构，珍珠用符号p表示。12 .铁碳合金中共晶钢wC为0.77%，室温平衡组织为

3、p；共晶钢wC为0.77%，室温平衡组织为P Fe3C；共晶白生铁wC为4.3%，室温平衡组织为LD；共晶白生铁wC为4.3%，室温平衡组织为Fe3CI Ld。13 .钢以Fe为主要原料，碳量一般在2.11%以下，含有其他元素。根据化学成分，钢可分为碳钢、合金钢和特殊性能钢三类。钢按主要质量等级分类，可分为普通钢、优质钢和高级优质钢三类。合金钢都属于优质钢和高级优质钢的质量等级钢。14 .20CrMnTi钢属于结构钢，适合制造齿轮等更重要的零件。16 .GCr9、GCr15钢按化学成分分类，属于结构钢的合金钢，主要用于轴承环、球和滚子的制造。15 .40Cr、40CrMo钢根据结构钢(适合制造

4、主轴、连杆等零件)的合金钢，按化学成分分类。第二，简单的问题和应用问题1。材料的一般机械性能指标是什么？使用过程中特定材料的零件突然损坏是因为机械特性指标不足吗？(1)常用机械特性指示器为：强度、塑料、刚度、硬度、冲击韧性、疲劳强度。(2)零件在使用过程中突然损坏是由于强度、塑料、冲击韧性、疲劳强度等机械特性指标不足造成的。绘制了二连钢的应力应变曲线，并概述了拉伸变形的几个步骤。b，oe段：弹性变形esbk段：塑性变形s点：屈服点b点：最大应力点k点：破裂的热点，3图1-1所示的三种不同材料的拉伸载荷(拉伸)-变形(拉伸量)曲线(样例大小相同)，拉伸强度：213屈服强度：132塑料：321，图

5、1-1拉伸曲线，4。用20钢制成的10，节距30样品为拉伸试验，屈服测量为21630N，断裂前最大拉伸为34940N，拉伸断裂后测量距离长度为65，断裂直径为5。请计算b，s，的值。5 .零件的故障形式是什么？影响失败的基本因素是什么？(1)破坏、塑性变形、过度弹性变形、磨损、腐蚀等。(2)设计元素、材料元素、工艺元素和安装不当。，6 .什么是同位素变异？绘制苏铁的冷却曲线，并显示同位素转变温度和晶格类型。(1)随着固体状态下温度的变化，金属的晶体结构从一种晶格类型转变为另一种晶格类型的过程。8 .图1-1显示了部分铁碳合金状态图。在右侧T-t图中，绘制碳含量为0.45%的铁碳合金的结晶过程，

6、并显示每个温度段的组织。、L、L A、A F、F P、A、11。填桌子回答，1，空问题1液态金属的填充能力主要取决于合金的流动性。流动性不好的合金铸件容易产生浇注不足和制冷机、气孔、渣等铸造缺陷。2影响液态合金流动性的主要因素包括合金的化学成分、合金的物理特性、合金的温度、不溶性杂质和气体。合金的凝固温度范围越大，流动性越差。3任何液体金属注入模子后，都要经历三个相互连接的收缩阶段：从浇注温度到室温的液体收缩、凝固收缩和固体收缩。铸件收缩和收缩的根本原因是液体收缩和凝固收缩。铸件产生应力、变形、裂纹的原因是固体收缩。金属材料成型基本操作(2)，4铸件在凝固过程中产生的体积未得到液态金属的补充时

7、，会发生收缩或收缩。凝固温度范围窄的合金，容易发生收缩，因为有“按层凝固”的倾向；凝固温度范围大的合金有“明胶变硬”的倾向，容易产生收缩。准确估计5铸件的收缩孔可能出现的位置是合理放置立管和冷铁的主要依据。在生产中确定收缩位置的一般方法包括绘图等温线法、内切圆法、计算机模拟凝固法等。六序凝固原理主要应用于分层凝固的合金，目的是消除轴向沉积。同时凝固原理主要应用于膏状凝固合金，其目的是减少应力。7铸件在冷却收缩过程中，由于壁厚不均，铸件各部分收缩不一致，导致内部应力，这种应力称为热应力。铸造收缩因模具、型芯和铸造系统的机械阻碍而产生的应力称为机械应力。8用砂型铸造制造铸件的过程可以分为手工造型和

8、机器造型。各种机器造型机器根据压缩沙的特性分为地震压力形状、微地震压缩、高压形状、抛沙形状等。9特殊铸造主要包括投资铸造、金属铸造、压力铸造和离心铸造。10以下铸件是在批量生产条件下，机器床砂型铸造、铝活塞压力铸造、铸铁污水管道离心铸造、涡轮叶片压力铸造、(1)液态合金填充能力是液态金属充满模具母模仁，取得大小正确、轮廓明确的成型零件(铸件)的能力。(2)影响液态合金填充能力的因素包括合金的流动性、铸造条件和模具填充条件。(1)合金在铸造生产条件下，获得优质铸件是多么容易。(2)流动性和收缩。合金的流动性越好，收缩越小，铸造性能越好。2合金的铸造特性是什么？测量合金铸造性能的主要指标是什么？如

9、何影响？其次，简单的问题和应用问题：1液体合金的填充能力是什么？影响液态合金填充能力的因素是什么？3目前铸造3个10mm、30mm、60mm直径灰口铸铁焊条，测量拉伸强度200MPa，然后询问这三个焊条的成分是否相同。号码相同吗？如果不一样，应该有什么区别呢？1)等级相同，成分不同。2)铸铁的等级用强度表示，因为如果其强度相同，等级也相同。影响铸铁组织及性能的因素是化学成分及冷却速度两个因素。试棒根据不同直径的冷却速度，要获得相同的强度，化学成分(即10mm试棒)的碳硅含量高，而30mm、60mm试棒的碳硅含量依次减少。，4具有测试铸造应力的应力框架铸件，如图2-1所示。凝固冷却后，用钢锯沿A

10、-A线锯切断30的粗条，断裂间隙的大小是多少？怎么了？1)更大。2)凝固冷却后，30根粗杆处于拉伸应力状态，10根细杆处于压缩应力状态。沿A-A锯切断后，粗杆的压力解除，细杆的弹性压缩变形恢复伸长，断裂间距增大。图2-1铸造应力框架铸件，5 .灰铸铁的组织和特性取决于哪些因素？灰铸铁的碳硅含量越高，强度越低，为什么？1)灰铸铁的组织和特性由化学成分和冷却速度决定。(2)碳、硅含量越高，铸铁的石墨薄片越粗，石墨的数量越多，基板的破坏就越严重。同时，矩阵中铁氧体的量增加，珠光体的量减少。所以铸铁的强度越低。6具有由wC3.2%、wSi=1.8%组成的铁水包，如图2-2所示。在厚度不同的5个截面上，

11、组织是否相同，是什么组织？1)不同。2)铸件壁厚不同，其部分冷却速度不同。壁厚5、10、20、30和40mm的组织分别为亚麻组织(Ld石墨)、P石墨、P石墨、F P石墨和F石墨。图2-2阶梯铸件，7 .工厂铸造1500mm铸铁帽的图2-3所示有两种设计方案。分析一下哪个方案适合生产。简述原因。(1)方案a易于生产。(2)铸件的尺寸大，壁厚薄，属于大平面结构。铸件的大平面容易产生浮、沙、渣、气孔等缺陷，图(a)的方案一方面避免了上述不利因素，具有一定的结构梯度，有利于形状。图2-3铸铁管帽的两种设计方案，8 .分析了图2-4所示的零件分割方案的优缺点，选择了适合零件生产类型的分割方案。批量生产，

12、单生产，1，2，方案1，方案2，方案2，图(b)方案1:的优点是模具高度小，砂箱高度小；缺点是个别成型模不保证整个螺纹内孔表面的品质，而需要整个成型模。程序23360的优点是整体凹模形状，易于保证铸件的尺寸精度；铸造螺纹孔表面质量均匀。通过直接铸造铸件的中空，可以节省型芯。缺点是砂箱大，模具高度大。在单个生产中，必须选择方案2。答：图(a)方案1:具有模具高度小、砂箱高度小的优点。缺点是对分离成型的准确度更高。情景23360的优点是，整个模具可以很容易地保证错误盒造成的铸件废品、铸造精度；缺点是砂箱高度大，模具高度大，模具不容易，机器造型使用板时，内室1不容易形成。批量生产时，必须选择方案1。

13、9 .图2-5显示铸铁底座，50的孔和h保持不变的前提下，回答如下。(1)修正结构不合理；(2)在图表上显示最佳分模面和铸造位置。上，下，10确定铸件的铸造工艺计划，如图2-6所示。要求如下：(1)在单、小批量生产条件下分析最佳工艺计划。(2)根据为确定铸件的铸造工艺计划而选择的最佳工艺计划绘制铸造工艺图(铸造位置、分型面、机械加工毛利、起始斜度、铸造圆角、型芯和型芯1等)，如图2-7所示。要求如下：(1)绘制一些可能的分类程序。(2)在单批和小批生产条件下，分析和确定最佳工艺计划。(3)根据选定的最佳方案绘制铸造工艺，包括浇注位置、分型面、加工馀量、起始斜度、铸造圆角、型芯和型芯1位，则、上

14、、下、收缩率33601%、等最合适。12铸造结构工艺：判断下一铸件的结构工艺，如果不合理，请在原图中更改。一、填空1。单晶的塑性变形是通过滑移和孪晶实现的；多晶的塑性变形包括晶体内变形和晶体间变形。2.冷成型后的金属出现加工硬化现象，金属材料的强度和硬度增加，而塑料和韧性减少。3.产生加工硬化的金属加热到高温度时，会发生还原和再结晶。4.由于锻造流线的存在，金属的机械性质具有各向异性，普通平行锻造流线的拉伸强度、塑性和韧性高于垂直方向。5.金属在锻造时加热的目的是增加可锻性(或提高塑性，减少变形阻力)。金属材料成型基本操作(3)，6。自由锻造的基本工艺包括镦粗、拉伸长度、冲孔、弯曲、扭转、错误

15、移动；最常用的有三种：镦粗、拉长和打孔。7.锻压盘一般分为模镗和模锻拨，其中一个分为长模、滚压模、弯曲模、模切，预锻模镗和最终锻拨。8.冲压的基本过程包括分离和变形。分为冲裁、冲孔、剪切等。分为绘图、折弯、法兰等。9.冲压模具根据冲压压力机的一个计划可以将多少工序分为简单模具、连续模具和复合模具，其中可以在模具的同一位置同时完成两个或多个工序的模具称为复合模具。10 .纯铅(t熔体327)的再结晶温度为-33，在室温下转化为热变形。钨(t-熔体3380)的再结晶温度为1188，由1000转变为冷变形。T材料=0.4T熔胶=0.4(327 273)=240(K)，T材料=24273=-33 ()

16、 t材料=0.4T熔胶=0.4(3380 273)压力加工的基本生产方法是轧制、挤压、拉拔、自由锻造、模锻、板材冲压，对于大型重要零件，必须用自由锻造方法制作。12 .图3-1所示的垫圈为：(1)冲裁模，(2)冲孔，模具的单面间隙为0.05mm，(1)冲压尺寸为49.9mm，冲压尺寸为50mm，(2)冲压尺寸为15mm，冲压模尺寸为15.1mm。图3-1垫圈、2、简单问题和应用问题1。什么是金属的塑料成型(压力处理)？为什么对一些重要的机器零件使用塑料成型？(1)通过外力对金属坯进行塑性变形，得出具有一定形状、尺寸和机械特性的毛坯或零件的成型工艺方法。(2)这是因为塑料成型提高了材料的机械特性

17、。(a)晶粒细化和组织改善；(b)挤压铸造缺陷；(c)防止纤维组织被切割，并沿零件形状合理分布。13 .单晶塑性变形的本质是晶体内部的滑动和孪晶，多晶塑性变形的本质是产生晶粒内部的滑动和孪晶；颗粒之间的滑动和旋转。2什么是热塑性成形和冷成形？生产中如何选择？(1)再结晶温度以上的变形为热塑性成形，再结晶温度以下的变形为愤世嫉俗。(2)生产时应根据材料的塑性和对零件的要求进行选择。材料的塑性好，变形后强度、硬度部分增加时，需要愤世嫉俗成型。材料的可锻性好，需要变形抵抗力时，选择热塑性成形。3通过热处理可以去除压力加工后的纤维组织，如何改变纤维方向？(1)无法。(2)可以使用压力加工(塑料成型)方法更改纤维方向。4 .图3-3显示了钢钩，在铸造、锻造、钣金切割中，哪种方法能拖曳最重的挂钩？怎么了？(1)用锻造方法制作的吊钩的牵引能力最大。因为(2)锻造可以(a)细