金属工艺学

第一章金属材料基础知识

一、填空题

1．金属材料一般可分为钢铁材料和非铁金属两类。

2. 钢铁材料是铁和碳的合金。

3．钢铁材料按其碳的质量分数w（C）(含碳量)进行分类，可分为工业纯铁；钢和白口铸铁或（生铁）。

4．生铁是由铁矿石原料经高炉冶炼而得的。高炉生铁一般分为炼钢生铁和铸造生铁两种。

5．现代炼钢方法主要有氧气转炉炼钢法和电弧炉炼钢法。

6．根据钢液的脱氧程度不同，可分为沸腾钢、半镇静钢、镇静钢和特殊镇静钢。

7．机械产品的制造一般分为设计、制造与使用三个阶段。

8．钢锭经过轧制最终会形成板材、管材、型材、线材和其他材料等产品。

9．金属材料的性能包括使用性能和工艺性能。

10．使用性能包括力学性能、物理性能和化学性能。

11．洛氏硬度按选用的总试验力及压头类型的不同，常用的标尺有A、B和C。

12．500HBW5/750表示用直径为5 mm的压头，压头材质为硬质合金，在750 kgf( 7.355 kN)压力下，保持10～15秒，测得的布氏硬度值为500。

13．填出下列力学性能指标的符号：屈服点σs、洛氏硬度A标尺HRC、断后伸长率δ5或δ10、断面收缩率ψ、对称弯曲疲劳强度σ-1。

14．吸收能量的符号是K，其单位为J。

15．金属疲劳断裂的断口由裂纹源、裂纹扩展区和最后断裂区组成。

16．铁和铜的密度较大，称为重金属；铝的密度较小，则称为轻金属。 17．根据金属材料在磁场中受到磁化程度的不同，金属材料可分为：铁磁性材料和非铁磁性材料。

18．金属的化学性能包括耐蚀性、抗氧化性和化学稳定性等。

19．工艺性能包括铸造性能、锻造性能、焊接性能、热处理性能及切削加工性能等。

20．晶体与非晶体的根本区别在于组成微粒（原子、离子或分子）呈规则排列。 21．金属晶格的基本类型有体心立方晶格、面心立方晶格与密排立方晶格三种。

22．实际金属的晶体缺陷有点缺陷、线缺陷、面缺陷三类。

23．金属结晶的过程是一个晶核的形成和晶核的长大的过程。

24．过冷是金属结晶的必要条件，金属的实际结晶温度不是一个恒定值。 25．金属结晶时冷却速度越大，过冷度越大，金属的实际结晶温度越低。 26．金属的晶粒愈细小，其强度、硬度越高，塑性、韧性越好。

27．合金的晶体结构分为固溶体、金属化合物与机械混合物三种。

28．根据溶质原子在溶剂晶格中所占据的位置不同，固溶体可分为间隙固溶体和置换固溶体两类。

29．在大多数情况下，溶质在溶剂中的溶解度随着温度升高而增加。

30．在金属铸锭中，除存在组织不均匀外，还常有缩孔、气泡、偏析及夹杂等缺陷。

31．金属铸锭分为钢锭模铸锭（简称铸锭）和连续铸锭。

32．填写铁碳合金基本组织的符号：奥氏体A；铁素体F；渗碳体Fe3C 或Cm；珠光体P；高温莱氏体 Ld；低温莱氏体 Ld′。

33．珠光体是由 F和Fe3C组成的机械混合物。

34．莱氏体是由 A 和Fe3C组成的机械混合物。

35．奥氏体在1148℃时碳的质量分数可达 2.11%，在727℃时碳的质量分数为0.77%。

36．碳的质量分数为0.77%的铁碳合金称为共析钢，当加热后冷却到S点(727℃)时会发生共析转变，从奥氏体中同时析出F和 Fe3C 的混合物，称为P。

37．奥氏体和渗碳体组成的共晶产物称为莱氏体，其碳的质量分数为 4.3%。

38．亚共晶白口铸铁碳的质量分数为 2.11%< W（C）<4.30%，其室温组织为Ld'+P+Fe3C II。

39．亚共析钢碳的质量分数为0.0218%

40．过共析钢碳的质量分数为0.77%

41．过共晶白口铸铁碳的质量分数为4.30%

第二章钢的热处理

一、填空题

1．热处理工艺过程由加热、保温和冷却三个阶段组成。

2．整体热处理分为退火、正火、淬火和淬火和回火等。

3．共析钢在等温转变过程中，其高温转变产物有：珠光体、屈氏体和托氏体。

4．贝氏体分为上贝氏体和下贝氏体两种。

5．常用的退火方法有：完全退火、球化退火、等温退火、去应力退火和均匀化退火等。

6．淬火方法有：单液淬火、双液淬火、马氏体分级淬火和贝氏体等温淬火等。

7．常用的冷却介质有油、水、盐水等。

8．常见的淬火缺陷有过热与过烧、氧化与脱碳、硬度不足与软点、变形与开裂。

9．按回火温度范围可将回火分为高温回火、中温回火和低温回火三种。

10．机械制造过程中常用的时效方法主要有：自然时效、热时效、变形时效和沉淀硬化时效等。

11．表面淬火方法有感应加热表面淬火、火焰加热表面淬火、接触电阻加热表面淬火、电解液加热表面淬火等。

12．感应加热表面淬火法，按电流频率的不同，可分为高频感应加热表面淬火、中频感应加热表面淬火和工频感应加热表面淬火三种。而且感应加热电流频率越高，淬硬层越浅。

13．化学热处理是由分解、吸收和扩散三个基本过程组成。

14．化学热处理包括渗碳、渗氮、碳氮共渗和渗硼等。

15．根据渗碳时介质的物理状态不同，渗碳方法可分为气体渗碳、液体渗碳和固体渗碳三种。

16．目前常用的渗氮方法主要有气体渗氮和离子渗氮两种。

第三章钢铁材料

一、填空题

1．钢中所含有害杂质元素主要是硫、磷。

2．钢中非金属夹杂物主要有：氧化物、硫化物、硅酸盐、氮化物等。

3．按碳的质量分数高低分类，非合金钢可分为低碳钢、中碳钢和高碳钢三类。

4．在非合金钢中按钢的用途可分为碳素结构钢、碳素工具钢两类。

5．碳素结构钢质量等级可分为A、B、C、D四类。

6．T12A钢按用途分类，属于碳素工具钢钢；按碳的质量分数分类，属于高碳钢、按主要质量等级分类，属于高级优质碳素工具钢。

7．45钢按用途分类，属于碳素结构钢钢；按主要质量等级分类，属于优质碳素结构钢钢。

8．合金元素在钢中主要以两种形式存在，一种形式是溶入铁素体中形成合金铁素体；另一种形式是与碳化合形成合金碳化物。

9．低合金钢按主要质量等级分为普通质量低合金钢、优质低合金钢和特殊质量低合金钢。

10．合金钢按主要质量等级可分为优质合金钢和特殊质量合金钢。

11．机械结构用钢按用途和热处理特点，分为合金渗碳钢、合金调质钢、合金弹簧钢和超高强度钢等。

12．60Si2Mn是合金弹簧钢，它的最终热处理方法是淬火加中温回火。

13．超高强度钢按化学成分和强韧化机制分类，可分为低合金超高强度钢、二次硬化型超高强度钢、马氏体时效钢和超高强度不锈钢四类。

14．高速钢刀具在切削温度达600℃时，仍能保持高硬度和高耐磨性。

15．按不锈钢使用时的组织特征分类，可分为奥氏体型不锈钢、铁素体型不锈钢、马氏体型不锈钢、奥氏体-铁素体型不锈钢和沉淀硬化型不锈钢五类。

16．不锈钢是指以不锈、耐蚀性为主要特性，且铬含量至少为10.5%，碳的质量分数最大不超过 1.2%的钢。

17．钢的耐热性包括抗氧化性和高温热强性两个方面。

18．特殊物理性能钢包括永磁钢、软磁钢、无磁钢和高电阻钢及其合金。

19．常用的低温钢主要有：低碳锰钢、镍钢及奥氏体不锈钢。

20．根据铸铁中碳的存在形式，铸铁分为白口铸铁、灰铸铁、球墨铸铁、蠕墨铸铁、可锻铸铁、麻口铸铁等。

21．灰铸铁具有良好的铸造性、吸振性、切削加工性、减摩性及低的缺口敏感性等。

22．可锻铸铁是由一定化学成分的白口铸铁经石墨化退火，使渗碳体分解获得团絮状石墨的铸铁。

23．常用的合金铸铁有耐磨铸铁、耐热铸铁及耐蚀铸铁等。

第四章非铁金属及其合金

一、填空题

1．纯铝具有密度小、熔点低、良好的塑性和韧性，在大气中具有良好的耐蚀性。

2．变形铝合金可分为防锈铝、硬铝、超硬铝和锻铝。

3．铸造铝合金有：铝硅系、铝铜系铝镁系和铝锌系合金等。 4．按照铜合金的化学成分，铜合金可分为黄铜、青铜和白铜三类。

5．普通黄铜是铜、锌二元合金，在普通黄铜中再加入其它元素时称特殊黄铜。

6．普通黄铜当锌的质量分数小于39%时，称为单相黄铜，由于其塑性好，适宜冷变形加工；当锌的质量分数大于39%时，称为双相黄铜，其强度高，热态下塑性较好，故适合于热变形加工。

7．钛也有同素异构现象，882℃以下为密排六方晶格，称为α钛；882℃以上为体心立方晶格，称为β钛。

8．工业钛合金按其使用状态组织的不同，可分为：α钛合金、β钛合金和α+β钛合金。其中α+β钛合金应用最广。

9．锡基滑动轴承合金是以锡为基础，加入锑、铜等元素组成的滑动轴承合金。

10．常用的滑动轴承合金有：锡基、铅基、铜基、铝基滑动轴承合金等。

11．硬质合金按用途范围不同，可分为切削加工用硬质合金，地质、矿山工具用硬质合金，耐磨零件用硬质合金。

12．切削加工用硬质合金包括长切屑加工用硬质合金、长切屑或短切屑加工用硬质合金、短切屑加工用硬质合金，分别用英文字母P、M、K表示。

第五章非金属材料

一、填空题

1．机械工程中常用的非金属材料有塑料、橡胶、胶粘剂、合成纤维、陶瓷和复合材料等

2．有机高分子化合物的分子链按几何形状一般分为线型分子链、支化型分子链和网型分子链三种。

3．塑料是指以树脂 (天然、合成)为主要成分，再加入其他添加剂，在一定温度与压力下塑制成形的材料或制品的总称。

4．根据树脂在加热和冷却时所表现的性质，可将塑料分为热塑性塑料和热固性塑料两类。

5．生胶是指未加配合剂的天然橡胶或合成橡胶的总称。

6．早期使用的胶粘剂属天然胶粘剂，如糨糊等。现代胶接技术，多采用人工合成胶粘剂。

7．胶粘剂以流变性质来分，可分为热固性胶粘剂、热塑性胶粘剂、合成胶粘剂和复合型胶粘剂。

8．合成纤维的生产工艺包括单体的制备与聚合、纺丝和后加工等基本环节。

9．陶瓷材料按其成分和来源，可分为普通陶瓷(传统陶瓷)和特种陶瓷(近代陶瓷)两大类。

10．陶瓷组织结构比金属复杂得多，其内部存在晶体相、玻璃相和气相，这三种相的相对数量、形状和分布对陶瓷性能的影响很大。

11．陶瓷制品种类繁多，其生产工艺过程各不相同，一般都要经历原料制备、成形和烧结三个阶段。

12．按复合材料的增强剂种类和结构形式的不同，复合材料可分为纤维增强复合材料、层叠增强复合材料和颗粒增强复合材料三类。

第六章铸造

一、填空题

1．特种铸造包括金属型铸造、压力铸造、离心铸造、熔模铸造等。

2．砂型铸造用的材料主要包括水洗砂、粘结剂、各种附加物、旧砂和水。

3．造型材料应具备一定的强度、可塑性、耐火性、透气性、退让性和溃散性等性能。

4．手工造型方法有：整箱造型、分模造型、挖砂造型、假箱造型、活块造型、刮板造型和三箱造型。

5．浇注系统由浇口杯、直浇道、横浇道和内浇道组成。

6．如果浇注系统设计不合理，铸件易产生冲砂、砂眼、夹渣、浇不足、气孔和缩孔等缺陷。

7．将铸型的各个组元如上型、下型、型芯、浇口杯等组合成一个完整铸型的操作过程称为合型。

8．合金的铸造性能主要包括吸气性、氧化性、流动性、收缩性、凝固温度范围、凝固特性、热裂倾向性以及与铸型和造型材料的相互作用等。

9．液态合金从浇注温度冷却到室温过程中要经过液态收缩、凝固收缩、固态收缩三个阶段。

第七章金属压力加工

一、填空题

1．塑性越好，变形抗力越小，金属的可锻性越好。

2．随着金属冷变形程度的增加，金属材料的强度和硬度提高，塑性和韧性降低，使金属的可锻性恶化。

3．金属的滑移是通过晶体内部的位错运动实现的，随着变形程度增加，位错数量增加；塑性变形能力变差。

4．金属锻前加热的目的是提高其塑性和降低变形抗力；金属锻后会形成锻造流线组织。

5．锻造温度范围是指由始锻温度到终锻温度之间的温度间隔。

6．自由锻是通过局部锻打逐步成形的，它的基本工序包括：镦粗、拔长、冲孔、切割、弯曲、扭转、错移及锻接等。

7．冲最小孔时应注意孔径与板料厚度的关系，做到孔径不应小于板料厚度。

8．弯曲件的弯曲半径不能小于被弯曲金属材料许可的最小弯曲半径（r min），以免弯裂。

9．弯曲件弯曲后，由于有回弹现象，所以，弯曲模具的角度应比弯曲件弯曲的角度小一个回弹角α。

第八章焊接

一、填空题

1．焊接电弧由阳极区、弧柱区、阴极区三部分组成。

2．采用直流电焊机焊接时，如果将焊件接阳极、焊条接阴极，则电弧热量大部分集中在焊件上，焊件熔化加快，可保证足够的熔深，适用于焊接厚焊件，这种接法称为正接法。

3．焊条电弧焊的电源可分为弧焊变压器（交流弧焊电源）和弧焊整流器（直流弧焊电源）两类。

4．电焊条由焊芯和药皮组成。

5．按焊缝在空间位置的不同，焊接位置分为平焊位置、立焊位置、横焊位置和仰焊位置四种。

6．焊接接头的基本型式有对接接头、角接接头、 T形接头、搭接接头。

7．气焊的主要设备和工具有氧气瓶、氧气减压器、乙炔气瓶、乙炔减压器、回火防止器、焊矩等。

8．改变氧气和乙炔气体的体积比，可得到氧化焰、中性焰和碳化焰三种不同性质的气焊火焰。

9．焊接变形的基本形式有收缩变形、角变形、弯曲变形、扭曲变形、波浪变形。

10．预防和消除焊接应力与焊接变形一般从焊接结构设计方面和焊接工艺方面采取措施。

11．矫正焊接变形的方法有机械矫正法和火焰矫正法两大类