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1、金属工艺学复习资料一、填空：1.合金的收缩经历了(液态收缩)、(凝固收缩)、(固态收缩)三个阶段。2.常用的热处理方法有（退火）、（正火）、（淬火）、（回火）。3.铸件的表面缺陷主要有（粘砂）、（夹砂）、（冷隔）三种。4.根据石墨的形态，铸铁分为（灰铸铁）、（可锻铸铁）、（球墨铸铁）、（蠕墨铸铁）四种。5.铸造时，铸件的工艺参数有（机械加工余量）、（起模斜度）、（收缩率）、（型芯头尺寸）。6.金属压力加工的基本生产方式有（轧制）、（拉拔）、（挤压）、（锻造）、（板料冲压）。7.焊接电弧由（阴极区）、（弧柱）和（阳极区）三部分组成。8.焊接热影响区可分为（熔合区）、（过热区）、（正火区）、（部分
2、相变区）。9.切削运动包括（主运动）和（进给运动）。10.锻造的方法有（砂型铸造）、（熔模铸造）和（金属型铸造）。11.车刀的主要角度有（主偏角）、（副偏角）、（前角）、（后角）、（刃倾角）。12.碳素合金的基本相有（铁素体）、（奥氏体）、（渗碳体）。14.铸件的凝固方式有（逐层凝固）、（糊状凝固）、（中间凝固）三种。15.铸件缺陷中的孔眼类缺陷是（气孔）、（缩孔）、（缩松）、（夹渣）、（砂眼）、（铁豆）。17.冲压生产的基本工序有（分离工序）和（变形工序）两大类。20.切屑的种类有（带状切屑）、（节状切屑）、（崩碎切屑）。21.车刀的三面两刃是指（前刀面）、（主后刀面）、（副后刀面）、（主切
3、削刃）、（副切削刃）。二、名词解释：1.充型能力：液态合金充满铸型型腔，获得形状完整、轮廓清晰铸件的能力，成为液态合金的充型能力。2加工硬化：随着变形程度增大，金属的强度和硬度上升而塑性下降的现象称为加工硬化。3金属的可锻性：衡量材料在经受压力加工时获得优质制品难易程度的工艺性能，称为金属的可锻性。4焊接：利用加热或加压等手段，借助金属原子的结合与扩散作用，使分离的金属材料牢固地连接起来的一种工艺方法。5.同素异晶转变：随着温度的改变，固态金属晶格也随之改变的现象，称为同素异晶转变。6起模斜度：为使型芯便于从砂型中取出，凡垂直于分型面的立壁在制造模样时，必须留出一定的倾斜度，此倾斜度称为起模斜
4、度。7.积屑瘤：在一定范围的切削速度下切削塑性金属时，常发现在刀具前刀面靠近切削刃的部位粘附着一小块很硬的金属，这就是积屑瘤。8结晶：金属的结晶就是金属液体转变为晶体的过程，亦即金属原子由无序到有序的排列过程。9.热处理：就是将钢在固态下，通过加热、保温和冷却，以改变钢的组织，从而获得所需性能的工艺方法。10.锻造：利用冲击力或压力使金属在抵铁间或锻模中变形，从而获得所需形状和尺寸的锻件，这类工艺方法称为锻造。三、简答题：1铸型分型面的选择原则是什么？答：（1）应使造型工艺简化。如尽量使分型面平直、数量少，避免不必要的活块和型芯等。（2）应尽量使铸件全部或大部置于同一砂箱，以保证铸件的精度。（
5、3）为便于造型、下芯、合箱和检验铸件的壁厚，应尽量使型腔及主要型芯位于下箱。 2影响金属可锻性的因素有哪些？答：金属的可锻性取决于金属的本质和加工条件。对于金属本质来说：（1）不同化学成分的金属其可锻性不同；（2）金属内部的组织结构不同，其可锻性有很大差别；对于加工条件来说：（1）变形温度的影响；（2）变形速度的影响；（3）应力状态的影响；3简述焊接接头热影响区的组织和性能？答：焊接接头热影响区可分为：熔合区、过热区、正火区和部分相变区等。（1）熔合区：熔化的金属凝固成铸态组织，未熔化金属因加热温度过高而成为过热粗晶。强度、塑性和韧性都下降。（2）过热区：由于奥氏体晶粒急剧长大，形成过热组织，
6、故塑性及韧性降低。（3）正火区：加热时金属发生重结晶，转变为细小的奥氏体晶粒。冷却后得到均匀而细小的铁素体和珠光体组织，其力学性能优于母材。（4）部分相变区：珠光体和部分铁素体发生重结晶，转变成细小的奥氏体晶粒。部分铁素体不发生相变，但其晶粒有长大趋势。冷却后晶粒大小不均，因而力学性能比正火区稍差。4简述车削的工艺特点及应用？答：车削的工艺特点：（1）易于保证工件各加工面的位置精度；（2）切削过程比较平稳；（3）适用于有色金属零件的精加工；（4）刀具简单。车削的应用：可以加工各种回转表面，如内外圆柱面、内外圆锥面、螺纹、沟槽、断面和成形面等。加工精度可达IT8IT7，表面粗糙度Ra值为1.60
7、.8um。5对刀具材料有哪些基本要求？答：（1）较高的硬度；（2）足够的强度和韧度，以承受切削力、冲击和振动；（3）较好的耐磨性；（4）较高的耐热性；（5）较好的工艺性。6板料冲压工艺的特点是什么？答：（1）可以冲压出形状复杂的零件，且废料较少；（2）产品具有足够高的精度和较低的表面粗糙度值，冲压件的互换性较好；（3）能获得重量轻、材料消耗少、强度和刚度都较高的零件；（4）冲压操作简单，工艺过程便于机械化和自动化，生产效率很高。故零件成本低。7切削液的作用是什么？有哪些种类？答：切削液主要通过冷却和润滑作用来改善切削过程。它一方面吸收并带走大量切削热，起到冷却作用；另一方面它能渗入到刀具与工件
8、和切屑的接触便面，形成润滑膜，有效地减少摩擦。切削液的种类：（1）水基切削液，如：水溶液、乳化液等；（2）油基切削液，主要成分是矿物油，少数采用动植物油或复合油。8简述铣削的工艺特点及应用？答：铣削的工艺特点：（1）生产率较高；（2）容易产生振动；（3）刀齿散热条件较好。铣削的应用：主要用来加工平面（包括水平面、垂直面和斜面）、沟槽、成形面和切断等。加工精度可达IT8IT7，表面粗糙度Ra值为1.63.2um。9简述防止焊接变形和开裂的方法？答：焊接应力的存在会引起焊件的变形。防止焊接变形的方法：（1）在结构设计中采用对称结构或大刚度结构、焊缝对称分布结构；（2）施焊中，采用反变形措施或刚性夹
9、持方法；（3）正确选择焊接参数和焊接次序，对减少焊接变形也很重要；焊接应力过大的严重后果是使焊件产生裂纹。防止焊接开裂的方法：（1）合理选材；（2）采取措施减小应力；（3）选用合理的焊接工艺和焊接参数（如采用碱性焊条、小能量焊接、预热、合理的焊接次序）。10.简述钻削的工艺特点及应用？答：钻削的工艺特点：（1）容易产生“引偏”（2）排屑困难；（3）切削热不易传散；钻削的应用：主要用于粗加工，例如精度和粗糙度要求不高的螺钉孔、油孔和螺纹底孔等。加工精度IT10以下，表面粗糙度Ra值大于12.5um。11.为保证铸件性能，对铸件结构有哪些要求？答：（1）应尽量避免铸件起模方向存有外部侧凹，便于起模
10、；（2）尽量使分型面为平面；（3）凸台和筋条结构应便于起模；（4）垂直分型面上的不加工表面最好有结构斜度；（5）尽量不用和少用型芯；（6）应有足够的芯头，以便于型芯的固定、排气和清理；（6）合理设计铸件的壁厚；（7）铸件的壁厚应尽可能均匀；（8）设计铸件壁的联接或转角时，也应尽力避免金属的积聚和内应力的产生；（9）为防止热裂，可在铸件易裂处增设防裂筋；（10）设计铸件的筋、辐时，应尽量使其得以自由收缩，以防产生裂纹。11铣削方式有哪些？各有何优、缺点？答：铣削方式有：周铣法（用圆柱铣刀的圆周力齿加工平面）和端铣法（用端铣刀的端面刀齿加工平面）。优缺点：（1）端铣的切削过程比周铣时平稳，有利于提
11、高加工质量；（2）端铣可以达到较小的表面粗糙度。（3）端铣时，刀具系统的刚度较好；生产效率高，加工表面质量好。（4）周铣法的适应性广。13.焊缝布置的工艺原则是什么？答：（1）焊缝布置应尽量分散；（2）焊缝的位置应可能对称布置；（3）焊缝应尽量避开最大应力断面和应力集中位置；（4）焊缝应尽量避开机械加工表面；（5）焊缝位置应便于焊接操作；14.焊接接头的形式有哪些？答：焊接接头形式可分为对接接头、T形接头、角形接头和搭接接头四种。15.纤维组织是怎样形成的？有何利弊？答：铸锭在压力加工中产生塑性变形时，基体金属的晶粒形状和沿晶界分布的杂质形状都发生了变形，它们都将沿着变形方向被拉长，呈纤维状。
12、这种结构叫纤维组织。纤维组织使金属在性能上具有了方向性。金属在平行纤维方向上的塑性和韧性提高，而在垂直纤维方向上塑性和韧性降低。在设计和制造零件时，都应使零件在工作中产生的最大正应力方向与纤维方向重合，最大切应力方向与纤维方向垂直。并使纤维分布与零件的轮廓相符合，尽量使纤维组织不被切断。简答题 1、什么叫刀具的前角？什么叫刀具的后角？简述前角、后角的改变对切削加工的影响。 答：前角是刀具前面与基面间的夹角，在正交平面中测量； 后角是刀具后面于切削平面间的夹角，在正交平面中测量。 前角大，刀具锋利，这时切削层的塑性变形和摩擦阻力减小，切削力和切削热降低； 但前角过大会使切削刃强度减弱，散热条件变
13、差，刀具寿命下降，甚至会造成崩刀。增大后 角，有利于提高刀具耐用度，但后角过大，也会减弱切削刃强度，并使散热条件变差。 2、试述常用的手工造型有哪些？ 答：手工造型的方法很多，根据铸件的形状、大小和生产批量的不同进行选择，常用的有： 整模造型，分模造型，挖砂造型，活块造型，刮板造型，三箱造型。 3、切削热是怎样产生？它对切削加工有何影响 答：在切削过程中，切削层金属的变形及刀具的前面与切屑、后面与工件之间的摩擦所消 耗的功，绝大部分转变成切削热。切削热由切屑、刀具、工件及周围介质传出，其中传入切 屑和周围介质的热量对加工无直接影响。 传入刀具的热量是切削区的温度升高，刀具的温度 升高，磨损加剧
14、，会影响刀具的使用寿命。切削热传入工件，工件温度升高，产生热变形， 将影响加工精度。 4 工件在锻造前为什么要加热？什么是金属的始锻温度和终锻温度？若过高和过低将对锻 件产生什么影响？ 答：金属坯料锻造前，为了提高其塑性，降低变形抗力，使金属在较小的外力作用之下产 生较大的变形，必须对金属坯料进行加热。金属在锻造时，允许加热到的最高温度称为始锻 温度，始锻温度过高会使坯料产生过热、过烧、氧化、脱碳等缺陷，造成废品；金属停止锻 造的温度叫做终锻温度，终锻温度过低， 塑性下降，变形抗力增大，当降到一定温度的时候， 不仅变形困难，而且容易开裂，必须停止锻造，重新加热后再锻。 5、常见的电弧焊接缺陷有
15、哪些？产生的主要原因是什么？ 答：咬边：焊接电流太大，焊条角度不合适，电弧过长，焊条横向摆动的速度过快；气孔： 焊接材料表面有油污、铁锈、水分、灰尘等，焊接材料成分选择不当，焊接电弧太长或太短， 焊接电流太大或太小；夹渣：电流过小，熔渣不能充分上浮，运条方式不当，焊缝金属凝固 太快且周围不干净，冶金反应生成的杂质浮不到熔池表面；未焊透：焊接电流太小，焊接速 度太快，焊件装配不当，焊条角度不对，电弧未焊透工件；裂纹：焊接材料的化学成分选择 不当，造成焊缝金属硬、脆， 在焊缝冷凝后期和继续冷却过程中形成裂纹，金属液冷却太快， 导致热应力过大而形成裂纹，焊件结构设计不合理，造成焊接应力过大而产生裂纹
16、。 6、什么是主运动？什么是进给运动？各自有何特点？ 答：主运动是由机床或人力提供的主要运动，它促使刀具和工件之间产生相对的运动，从 而使刀具前面接近工件；特点是在切削过程中速度最高，消耗动力最大，其运动方式可以是 旋转运动也可以是往复直线运动。进给运动也是由机床或人力提供的运动， 它使刀具与工件 之间产生附加的相对运动，加上主运动，即可以连续进行切削，并得到具有所需几何特性的 已加工表面；特点是在切削过程中速度低，消耗动力少，其运动可以是间歇的，也可以是连 续的，可以是直线送进，也可以是圆周送进。在切削加工中，主运动只有一个，而进给运动 可以有一个或数个。 7、拉深变形时常见的缺陷是什么？分
17、别采取什么措施加以解决？ 答：拉深缺陷：折皱和拉穿 措施：折皱加压边圈 拉穿凸凹模间的间隙要合适；凸凹模间的圆角要合适；选用合理的拉深系数。8、焊接应力与变形产生的原因是什么？常见的几种变形形式是什么？ 答：原因：焊缝局部不均匀的加热和冷却； 变形形式：收缩变形，角变形，弯曲变形，扭曲变形，波浪变形。 9、减少焊接应力与变形的工艺措施有那些？ 答：工艺措施：结构设计：焊缝位置应尽量对称结构中性轴；在保证结构有足够承载能力 的条件下，尽量减少焊缝的长度和数量。 焊接工艺：反变形法， 刚性固定法，合理安排焊接次序，焊前预热焊后缓冷焊后热处理。 焊后矫形处理：机械矫形，火焰矫形。 10、分析积屑瘤产
18、生的原因，特性；对切削加工的影响和对积屑瘤的控制。 答：原因：切屑与前刀面的摩擦阻力超过材料的内部结合力时，有一部分金属会粘附在切 削刃附近而形成； 特性；时生时灭； 原因：对切削加工的影响：利：可保护刀刃代替刀刃进行切削；使实际前角增大，切削 比较轻快；弊：使切削层厚度不断变化，影响尺寸精度；导致切削力的变化，引起振动，有 一些积屑瘤碎片粘附在工件的已加工表面上，使表面变得粗糙。 对积屑瘤的控制：避免在中温中速加工塑性材料。 11、用一根冷拉钢丝绳吊装一大型工件入炉，并随工件一起加热至 1000 o C,当出炉后再次 吊装工件时，钢丝绳发生断裂，试分析其原因。 答： 因钢丝绳冷拉成形后，产生
19、加工硬化现象，强度和硬度都有所提高，但加热至 1000 o C 后，造成了再结晶退火，使钢丝绳的力学性能下降，导致钢丝绳断裂。 13、 某工厂用 T10 钢制造的钻头给一批铸铁件钻 10mm深孔， 钻几个孔以后钻头很快就磨损， 经检验，钻头的材质、热处理工艺、金相组织、硬度均合格，试问失败原因，并请提出解 决办法。 答： 铸件可能有麻口或白口组织，硬度太高，导致钻头磨损；（2）铸件表面可能有粘砂； 导致钻头磨损； 对铸件进行退火处理，消除铸件的麻口或白口组织；降低铸件硬度；用砂 轮磨掉铸件表面粘砂。 16、在本课程学习中，有哪些内容涉及内应力问题。试分析、说明这些内应力问题在金属 成形和切削加
20、工中形成的主要原因。 答：（1）铸件内应力问题：主要是由于铸件凝固时，因壁厚不均匀，各部分冷却速度不同， 以致于在同一时期内铸件各部分收缩不一致而引起的应力。 它是铸件产生变形和裂纹的基本 原因。 （2）金属塑性变形时，制件内部也会产生应力，但当外力去除后，应力会消失，对制件 质量没有影响，只有当锻件表面粗糙或有划痕、微裂纹、粗大夹杂等在拉伸时导致缺陷产生 应力集中，使得缺陷扩展甚至造成制件开裂。 （3）焊接应力问题：焊接过程中，局部加热和冷却导致被焊结构产生较大的温度不均匀， 造成焊接件产生应力与变形。 （4）切削加工时，一是因切削温度导致的工件产生应力，切削速度越高，表层切削温度 越高，当
21、切削温度不超过工件材料相变温度时，使工件表层产生较大拉应力。另外是工件表 面层塑性变形引起的应力，使得工件里层受到拉应力、表层受到压应力作用。 17、指出日常生活中你所见到的 2 种以上冲压零件，并分别说明生 产每种零件所需哪几道冲压工序。 答：日常生活中看到的冲压件实在太多了，小到锅碗瓢盆，大到汽车轮船；如我用的搪 瓷脸盆、不锈钢碗他们均为冲压件，工序分别为落料、拉深和翻边。汽车外面的复盖件大都 是冲压件，经落料、拉深而成；就连我使用的硬币不也是冲压件吗？只不过是精冲件而已， 要落料、压肋而成。 18、什么是定向凝固原则？需要采取什么措施来实现？ 答：定向凝固原则是提高增设冒口和冷铁使铸件远
22、离冒口的部位先凝固，冒口本身最后凝固。 19、合金的收缩经历了哪几个阶段？各会产生什么影响？ 答：合金的收缩经历了液态、凝固和固态收缩，其结果表现为体积的减小、线尺寸的减 小。 20、熔焊焊接冶金过程特点是什么？针对该特点，为了保证焊缝质量焊接过程中应该采取 什么措施？ 答、反应区温度高、冶金反应激烈；熔池小而冷却速度快；冶金条件差易形成杂质等缺 陷。焊接前必须对铸件进行清理，焊接过程中对熔池金属进行冶金保护和机械保护。 21、什么是加工硬化？其产生原因是什么？ 答、冷变形时，晶粒破碎为碎晶块，出现晶格扭曲，位错密度增加；随着金属冷变形程度 的增加，金属材料的强度、硬度的指标都会逐渐提高，但塑
23、性、忍性的指标又会下降，此现 象就称为加工硬化。 22、常见的焊接变形有哪些？应采取什么措施解决？ 答、收缩变形、角变形、弯曲变形、波浪变形、扭曲变形；注意结构设计、焊接工艺及 焊后矫形处理。 23、在拉深中最容易出现的缺陷是什么？为保证拉深件的质量，应该采取什么措施？ 答、会产生破裂、起皱及凸耳；为保证拉深件的质量，应该注意凸凹模的圆角半径、凸凹 模间隙、正确选择压边力和拉深系数。 24、试分析预锻模膛和终锻模膛的作用并说明它们的区别。 答、预锻模膛的作用是使坯料的形状和尺寸更接近锻件；经过终锻模膛后坯料最终变形到 锻件所需要的外尺寸；前者比后者高度大、宽度小，预锻模膛没有飞边槽，而且预锻模
24、膛 的模锻斜度、圆角及模膛体积比终锻模膛大。 25、何谓金属的可锻性？用什么指标来进行综合衡量？金属的可锻性取决于哪些因素？ 答、金属的可锻性：衡量金属材料在塑性成形时获得优质零件的难易程度； 用什么指标来进行综合衡量：金属的塑性和变形抗力； 金属的可锻性取决于哪些因素：合金的成分及组织：化学成分，金属组织；变形条件： 变形温度，变形速度，应力状态。 26、焊接接头的构成是什么？并分析焊接接头的组织和性能。 答、焊接接头构成：由焊缝区，熔合区，热影响区构成。 焊缝区：组织为柱状晶粒，易使化学成分和杂质在焊缝中心区产生偏析，使焊缝金属 力学性能下降； 熔合区：少量的铸态组织和粗大的过热组织，化学
25、成分不均匀，组织不均匀；塑性 差，强度低，脆性大，易产生焊接裂纹和脆性断裂，是焊接接头最薄弱的环节之一； 过热区：该区组织过热，晶粒粗大，塑性韧性差，也是焊接接头的一个薄弱的环节； 正火区：冷却后为均匀细小的正火组织，力学性能较好； 部分相变区：冷却后为粗大的铁素体与细晶粒珠光体，晶粒大小不一致，力学性能 稍差。 27、拉深件在拉深过程中易出现什么缺陷？应分别采取什么措施加以解决？ 答、易出现折皱加压板或压边圈；（分）拉穿合适的凸凹模间隙、合适的凸凹模圆角、控制拉深系数的大小，变性程度大时可进行多次拉深，后续的拉深系 数比前面的大，并且可安排中间退火。 28、简述熔化焊的冶金过程特点及保证焊缝
26、质量的措施。 答、冶金过程特点：熔池温度高，有益的合金元素容易烧损；熔池体积小，冷却速度快， 化学成分不均匀，气体来不及逸出会产生气孔；动态熔池更新。 保证焊缝质量 的措施：渗加有益的合金元素，保证焊缝的化学成分；造成有效地保护隔绝空气 对焊缝的不利影响；进行脱氧、脱硫、脱磷等。 30、 常见的焊接变形有哪些？应分别采取什么措施加以解决？ 答、焊接变形有收缩变形、角变形、弯曲变形、扭曲变形、波浪变形。 措施：结构设计焊缝布置尽量对称、减少焊缝长度和数量；工艺设计加 裕量、反变形法、合理安排焊接次序、焊前预热焊后缓冷、焊后热处理； 焊后矫形处理机械矫形、火焰矫形。 31、 什么是液态合金的充型能
27、力？合金的流动性取决于那些因素？合金的流动性不好对 铸件质量有何影响？为什么铸钢的流动性比铸铁差？ 答.1)合金的充型能力：液态金属填充铸型的能力； 2)合金的流动性取决于那些因素：化学成分和浇注条件； 3)合金的流动性不好对铸件质量有何影响：会产生冷隔和浇不足； 4)为什么铸钢的流动性比铸铁差？铸钢的结晶温度高，结晶温度范围大。 32、 什么是拉深系数？用 的板料能否一次拉深成直径为 的拉深件？应采取哪些措施才能保证正常生产？ 答、拉深系数：拉深后制件的直径与毛坯直径之比；不能，因为拉深系数太小变形程度 太大，可以进行多次拉深，后续的拉深系数可选得大一些，并可安排中间退火。 33、简述焊条选
28、用的基本原则？ 答： （1） 工件的力学性能和化学成分 从满足强度要求出发，结合材料的焊接性，选 择与被焊材料力学性能相适应的焊条。 同时要注意使焊缝熔敷金属的化学成分与被焊材料相 同或相接近。 （2） 工件的工作条件和使用性能 被焊工件如果在承受动载荷或冲击载荷条件下工作， 则除应保证强度指标外，还应选择韧性和塑性较好的低氢型焊条。如果被焊工件在低温、高 温、磨损或有腐蚀介质条件下工作，则应优先选择相应种类的焊条。 （3）工件的结构特点 由于几何形状复杂或大厚度工件的焊接加工易产生较大的应力 而引起裂纹，因此宜选择抗裂性好、强度较高的焊条。对存在铁锈、油污和氧化物且不宜清 除的位置宜选用酸性
29、焊条。 （4）施工现场条件 受不同施工现场条件的限制，如野外作业、潮湿气候等，应在考 虑焊条种类的同时，一并考虑作业条件与环境以及必要的辅助设备。 34、产生焊接应力与变形的原因是什么？ 焊接过程的局部加热导致被焊结构产生较大的温度不均匀，除引起接头组织和性能不均匀外，还会产生焊接应力与变形。 35、和手工电弧焊相比，埋弧自动焊有何特点?应用范围如何?答：1） 焊接生产效率高。埋弧焊采用较大的焊接电流（可达 1000A 以上），因此熔深 大，焊接速度快，焊丝连续进给，节省了焊接辅助时间。 2） 节省焊接材料。对中厚板埋弧焊可不开坡口，一次焊透，降低了焊接材料消耗。同 时多余焊剂可回收使用。 3
30、） 焊缝质量好。由于焊剂层保护效果好，焊接过程有调节作用，因此焊缝质量较高， 外观成形均匀美观。 4） 劳动条件较好。埋弧焊的非明弧操作和机械控制方式，减轻了体力劳动，避免了弧 光伤害，减小了烟尘。 埋弧焊的不足之处是：只适合于平焊位置、长直焊缝和大直径环缝，不适于薄板和曲线 焊缝的焊接，而且对被焊件预装配要求较高。 36、铸铁焊补的主要问题是什么? 答：(1)熔合区易产生白口组织。由于焊接时为局部加热，焊后铸铁件上的焊补区冷却 速度远比铸造成形时快得多，因此很容易形成自口组织，其硬度很高，焊后很难进行机械加 工。 (2)易产生裂纹。铸铁强度低，塑性差。当焊接应力较大时，就会在焊缝及热影响区内
31、 产生裂纹，甚至使焊缝整体断裂。此外，当采用非铸铁组织的焊条或焊丝冷焊铸铁件时，铸 铁因碳及硫、磷杂质含量高，基体材料过多熔入焊缝中，易产生裂纹。 (3)易产生气孔。铸铁含碳量高，焊接时易生成 CO和CO2 气体，铸铁凝固中由液态转变 为固态所经过的时间很短，熔池中的气体来不及逸出而形成气孔。 此外，铸铁的流动性好，立焊时熔池金属容易流失，所以一般只应进行平焊。 37、铸铁热焊和冷焊各有何优缺点?答：（1）热焊法 热焊法是将铸件整体或局部缓慢预热到 600700，焊接中保持 400 以上， 焊后缓慢冷却。这种方法应力小，不易产生裂纹，可防止出现白口组织和产生气孔， 但成本较高，生产率低，劳动条
32、件差。常用的方法是气焊和焊条电弧焊。热焊法一般仅用于 焊后要求机械加工或形状复杂的重要铸铁件，如机床导轨、主轴箱、汽车的汽缸体等。 热焊法成本高，工艺复杂，生产周期长，因此尽量少用。（2） 冷焊法 冷焊法是焊补前不对铸件预热或在低于 400的温度下预热的焊补方 法。 常用焊条电弧焊进行铸铁冷焊， 依靠焊条来调整焊缝的化学成分， 防止白口组织和裂纹。 焊接时应尽量用小电流、短电弧、窄焊缝、分段焊等工艺，焊后立即用锤轻击焊缝，以松弛 焊接应力，待冷却后再继续焊接。 铸铁冷焊用焊条有钢芯铸铁焊条、镍基铸铁焊条、铜基铸铁焊条和铸铁芯铸铁焊条。 冷焊法生产率高，成本低，劳动条件好，尤其是不受焊缝位置的限
33、制，故应用广泛。 38、么叫弹性变形？什么叫塑性变形？ 答：随外力消除而消失的变形称为弹性变形。当外力去除时，不能恢复的变形称为塑性 变形。 39、 0.2 的含义是什么？为什么低碳钢不用此指标？ 答：0.2 为名义屈服强度（点），适用于没有明显屈服现象的金属材料。低碳钢有明显 的屈服现象，用s 表示。 40、抗拉强度与硬度之间有没有一定的关系？为什么？ 答：有。因为它们以不同形式反映了材料在外力作用下抵抗变形和断裂的能力。只是反 映的材料体积不同，b 反映的是被测材料整个体积内，而 HRC反映被压处。41、表什么指标？为什么k 不用于设计计算？ 答：k 代表金属材料的冲击韧度，即试样缺口底部
34、面积上的冲击吸收功，代表抵抗冲 击载荷作用而不破坏的能力。因为k 值的影响因素多，重复性差，且工件大多以小能量多 次冲击下工作，此时的寿命主要取决于强度。所以，不直接用于设计计算。 42、晶粒大小对其力学性能有何影响？如何控制液态金属的结晶过程，以获得细小晶粒？ 答：晶粒越细，晶界就越多，晶界处的晶格排列方向极不一致，犬牙交错、互相咬合, 从而增加了塑性变形的抗力，提高了金属的强度。同时，金属的塑性和韧性也可得到提高。 采用快速冷却、人工精核、机械震动、超声波振动、电的磁搅拌等方法可获得细小晶 粒。 62、铸铁材料制作的机床床身其导轨面有缺陷，其缺陷情况如下： （1）加工前发现铸件有大砂眼；
35、（2）使用中导轨面研伤。 若对上述情况进行铸铁补焊，各应采用何种焊接方法？ 答：（1）若加工前发现铸件有大砂眼，应采用热焊法。因为铸件补焊后要进行机加工， 这就要求补焊处硬度不能太高，否则，切削加工困难。采用热焊法可使焊接接头无白口组织 及裂纹，补焊质量较好，补焊区有较好的切削加工性。 （2）若使用中导轨面研伤，而导轨不宜拆卸，不能机加工，故应采用冷焊法。焊后焊接 接头有一定的白口，硬度高，耐磨，然后用砂轮打磨修平即可。 63、列板材制作圆筒形低压容器，各应采用哪种焊接方法？ （1）Q215-A 钢板，厚 20mm，批量生产； 采用埋弧自动焊； （2）20 钢板，厚2mm，批量生产； 采用缝焊
36、；（3）45 钢板，厚6mm，单件生产； 采用手弧焊或熔化极氩弧焊；（4）紫铜板，厚 4mm，单件生产； 采用钨极氩弧焊；（5）铝合金板，厚 20mm，单件生产； 采用熔化极氩弧焊；（6）16Mn，厚 20mm，单件生产； 采用埋弧焊或手弧焊；（7）不锈钢板，厚 10mm，小批生产； 采用熔化极氩弧焊。 65、形式有哪几种：什么是刀具的耐用度？什么是刀具的寿命？ 答：刀具磨损形式有三种：（1）后刀面磨损 （2）前刀面磨损 （3）前后刀面同时磨损 刀具的耐用度：刀具两次刃磨之间的实际切削时间（s） 刀具的寿命：刀具从使用到报废为止的切削时间（s） 66、铁石墨化的主要因素是什么？为什么铸铁的牌号
37、不用化学成分来表示？ 答：化学成分和冷却速度； 因为影响铸铁性能的因素不仅取决于铸铁的金相组织，还与石 墨的数量、大小、形状、分布有密切相关； 在铸铁中用化学成分不能真实的反映铸铁的性能。 67、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？ 答：不能，因为设计冲孔模时，先按冲孔件确定凸模尺寸，取凸模作设计基准件，然后根据 间隙确定凹模尺寸（即用扩大凹模刃口尺寸来保证间隙值）。设计落料模时，应先按落料件 确定凹模刃口尺寸，取凹模作设计基准件，然后根据间隙 Z 确定凸模尺寸（即用缩小凸模刃 口尺寸来保证间隙值）。所以用50mm 冲孔模具来生产50mm 落料件不能保证落料
38、件的精 度。 68、分析焊接应力与变形产生的原因，试提出三种以上减少或消除焊接应力与变形的工艺 方法。 答： 焊接过程的加热和冷却受到周围冷金属的拘束， 不能自由膨胀和收缩。 当拘束很大时 （如 大平板对接），则会产生残余应力，无残余变形。当拘束较小（如小板对接焊）时，既产生 残余应力，又产生残余变形。采取合理的焊接顺序，使焊缝能够自由地收缩；焊缝不要有密 集交叉截面，长度也要尽可能小；焊缝还处在较高温度时，锤击焊缝使金属伸长；焊后进行 消除应力的退火；采用反变形方法；采用对称焊和分段倒退焊；采用多层多道焊，能减少焊 接变形 ；采用焊前刚性固定组装焊接；机械矫正法；火焰矫正法。 69、何谓液态
39、合金的充型能力？合金的流动性取决于那些因素？合金的流动性不好对铸件质量有何影响？为什么铸钢的流动性比铸铁差？ 答：1)合金的充型能力：液态金属填充铸型的能力； 2)合金的流动性取决于那些因素：化学成分和浇注条件； 3)合金的流动性不好对铸件质量有何影响：会产生冷隔和浇不足； 4)为什么铸钢的流动性比铸铁差？铸钢的结晶温度高，结晶温度范围大。 70、不同化学成分的合金为何流动性不同? 答：合金成分不同，结晶方式不同，共晶成分合金结晶是在横温下进行的，此时，液态合 金从表层逐层向中心凝固，由于已结晶的固体层内表面比较光滑， 对金属液的阻力 较小。同时，共晶成分合金的凝固温度最低，相对来说，合金的过
40、热度大，推迟了合金的凝固，故流动性最好。除纯金属外，其它成分合金是在一定温度范围内逐步 凝固的，即经过液、固并存的两相区。此时，结晶是在截面上一定宽度的凝固区内 同时进行的，由于初生的树枝状晶体使已结晶固体层内表面粗糙，所以，合金的流 动性变差。 71、影响凝固方式的因素是什么? 答：影响铸件凝固方式的主要因素是合金的结晶温度范围和铸件的温度梯度。(1)合金的结晶温度范围 合金的结晶温度范围愈小，凝固区域愈窄，愈倾向于逐层凝固。如砂型铸造时，低碳钢为 逐层凝固；高碳钢因结晶温度范围甚宽，为糊状凝固。(2)铸件的温度梯度 在合金结晶温度范围已定的前提下，凝固区域的宽窄取决于铸件内外层间的温度梯度
41、，若铸件的温度梯度由小变大，则其对应的凝固区由宽变窄。第7章 铸造成形二、基本内容1、铸造成形工艺基础1）合金的流动性和充型能力：流动性好的合金，充型能力强，易获得形状完整、尺寸准确、轮廓清晰、壁薄和形状复杂的铸件。灰铸铁流动性最好，硅黄铜、铝硅合金次之，铸钢最差。2）合金的收缩：液态收缩和凝固收缩是铸件产生缩孔和缩松的主要原因，固态收缩是铸件产生内应力、变形和裂纹的的主要原因。1、 铸造成形方法1） 砂型铸造：各种手工造型方法的特点和应用，见书中表7-1。铸件常见的缺陷的特征及产生原因，见书中表7-22） 特种铸造：熔模铸造的工艺过程：制母模压型制蜡模制壳焙烧浇注清理。熔模铸造的特点：铸件的
42、尺寸精度及表面质量高，减少切削、节约材料，适于铸熔点高、难切削加工材料。第11章金属切削加工的基础知识二、基本内容1、切削运动和切削要素1）切削运动：切削运动：为了切除工件上多余的金属，刀具与工件之间所作的相对运动。按切削运动在切削过程中起的作用不同，可分为主运动和进给运动。主运动：切下切屑所必需的最基本的运动，也是切削加工中速度最高、消耗功率最多的运动。切削加工中只有一个主运动。进给运动：是使工件切削层不断投入切削而加工出完整表面的运动。切削加工中可以有一个主运动，也可以有几个主运动。2）切削要素：切削用量要素：切削速度、进给量、背吃刀量。切削层平面尺寸要素：切削层厚度、切削层宽度、切削层截
43、面面积。2、金属切削刀具：1）刀具常用材料：碳素工具钢：用于制造简单手工刀具。常用钢牌号有T10A、T12A。量具刃具钢：用于制造形状复杂手工刀具。常用钢牌号有CrWMn、9SiCr。高速钢：用于制造形状复杂机动刀具。常用钢牌号有W18Cr4V、W6Mo5Cr4V2。硬质合金：多制成各种形状刀片，机动加工各种金属材料。常用钢牌号有YG3、YG5、YG8、YT5、YT15、YT30。2）车刀切削部分的几何参数：外圆车刀切削部分的组成：前刀面、主后刀面、副后刀面、主切削刃、副切削刃、刀尖。3）车刀标注角度参考系：基面Pr：过切削刃上任一点的水平面。切削平面Ps：通过切削刃上任一点与切削刃相切，垂直
44、于基面的平面。正交平面Po：通过切削刃上任一点，并同时与垂直于基面和切削平面的平面。3） 车刀正交平面参考系内的标注角度：主偏角r：基面内主切削刃与进给方向的夹角。其主要作用是影响背向力的大小和刀具寿命。副偏角r：基平面内副切削刃与进给反方向的夹角。其主要作用是影响工件以加工表面粗糙度。前角。：正交平面内前刀面与基面之间的夹角。其主要作用是使刃口锋利。后角。：正交平面内后刀面与切削平面之间的夹角。其主要作用是减少主后刀面与工件过渡表面之间的摩擦。刃倾角s：切削平面内主切削刃与基面间的夹角。其主要作用是控制切屑流向1、 金属切削过程中的物理现象1） 金属切削过程的实质：就是通过刀具把金属层变为切
45、屑的过程，其实质是一个挤压变形的过程，塑性金属在切削过程中一般要经历弹性变形、塑性变形、挤裂破坏和切离四个阶段。2） 切削变形区：第变形区：又称基本变形区。切削力、切削热主要来自这个区域。第变形区：是切屑于前刀面间的摩擦变形区。该区域对积屑瘤的形成和前刀面磨损有直接影响。第变形区：是工件已加工表面与刀具后刀面的摩擦区。该区域对工件已加工表面的变形强化和残余应力及后刀面的磨损有很大影响。3）积屑瘤：产生条件：切削塑性金属；切削速度在560m/min。对切削加工的影响：粗加工时有好处，保护刀刃，增大前角。精加工时不利，影响表面质量和尺寸精度，因此精加工时避免产生积屑瘤，故常采用高速（v100m/m
46、in）或低速（v5m/min）精加工。4）切削力：总切削力F：三个变形区的变形抗力和切屑、工件与刀具间的摩擦力的合力。通常将总切削力分解成三个相互垂直的奋力：主切削力Fc、进给力Ff（轴向力）、背向力Fp（径向力）。影响因素：有工件材料、刀具角度和切削用量。增大刀具前角，减小切削深度，施加切削液，均可使切削力减小。增大主偏角，可明显减小背向力，减小工件弯曲变形和振动。5）切削热：切削热的产生：有切削变形功和摩擦功形成。切削热的传出：在切削过程中有切屑、工件和周围介质传出。减少切削热不利影响的措施主要有：合理选择切削用量和刀具角度，合理施加切削液。5、切削加工质量与切削效率1）影响材料切削加工性
47、的主要因素：材料的强度和硬度愈高；塑性、韧性愈大；导热系数愈小，材料的切削加工性愈差。2）已加工表面质量：表面粗糙度：减小进给量、主偏角、副偏角，增加刀尖圆弧半径等，可降低残留面积高度，从而减小表面粗糙度。选择合适切削速度，避免产生积屑瘤，可明显降低表面粗糙度。增大前角、减小切削厚度、增加切削速度、选用润滑性能良好的润滑液，可有效或降低鳞刺的产生。提高工艺系统刚度、采取消振隔振措施，减少振动对表面粗糙度的影响。表面加工硬化：增大前角和切削速度、采用有效的润滑措施，可大大减轻表面加工硬化现象。表面残余应力：采用时效处理可有效消除表面残余应力。3）切削液：切削液作用：有冷却作用、润滑作用、清洗作用、防锈作用。切削液种类和选用：水溶液：水加入少量防锈剂和润滑剂。一般用于普通磨削和其他精加工。乳化液：乳化油与水稀释而成。低浓度乳化液主要用于磨削、粗车、钻孔。高浓度乳化液主要用于精车、攻丝、铰孔、插齿等。切削油：矿物油，少数采用动植物油。
