金属工艺学作业及小测概论

第一章练习题

一、填空题

1、材料常用的塑性指标有（）和（）。

2、在外力作用下，材料抵抗（）和（）的能力称为强度。

3、金属材料的力学性能指标主要包括( )、( )、( )、( )、( ) 等。

二、计算题

书P9第5题。

第二章

填空题

1、晶体与非晶体最根本的区别是原子排列是否规则。

2、体心立方晶格与面心立方晶格中，晶胞中原子数分别是_2_和__4__，致密

度分别是_0.68___和_0.74____，γ-Fe属于_面心立方晶格_结构。

3、实际金属中存在有三类晶体缺陷，其中点缺陷包含晶格空位、置换原子和间

隙；线缺陷的基本类型有刃型位错，面缺陷主要指晶界和亚晶界。

5、固溶体的晶格与（B）相同。

A 溶液

B 溶剂

C 溶质

D 溶剂或溶质

6、当二元合金进行共晶反应时，其相组成是（C）

A 单相组成

B 两相共存C三相共存D四相共存

7、二元共晶反应是指（B）

A 在一定温度范围内，由一种液相生成一种固相

B 在一恒定温度下，由一种液相生成两种不同固相

C 在一恒定温度下，由一种固相生成两种不同固相

D在一恒定温度下，由一种液相和一种固相生成另一种固相

第三章作业

1、名词解释

A

F

Fe3C

P

Ld

1）碳在α-Fe中形成的间隙固溶体称为F ，具有体心立方晶体结构，在727 ℃碳的最大溶解度最大，为0.0218％。

2）珠光体本质是 F 和Fe3C 组成的机械混合物，高温莱氏体是 A 和Fe3C 组成的机械混合物。

3）固溶体出现枝晶偏析后，可用扩散退火加以消除。

4）铁碳相图中，存在着三种重要的固相，说明它们的本质和晶体结构。如F 是碳在α－Fe中的间隙固溶体，体心立方结构。A是碳在r-Fe中形成的间隙固溶体，面心立方晶格；Fe3C 是铁与碳形成的金属化合物，复杂晶格。

5）铁碳合金相图中共晶线是指ECF ；共析线是指PSK ；

ES线含义是碳在r-Fe中的溶解度曲线；GS线是指F从A中的析出开始线。

6）固溶强化是指由于溶质原子的加入，使固溶体的强度、硬度升高的现象，造成强化的原因是溶质原子的溶入，造成溶剂晶格发生畸变，增加了塑性变形的抗力，提高了合金的强度和硬度。

3、选择题

1）铁素体的力学性能特点是（C）

A 有良好的硬度和强度

B 有良好的综合力学性能

C 有良好的塑性和韧性

D 有良好的耐磨性

2）含碳量4.3％的铁碳合金具有（B ）

A 良好的锻造性

B 良好的铸造性

C 良好的焊接性

D 良好的热处理性

3）在二元合金中，铸造性能最好的合金具有（C）。

A 共析成分合金

B 固溶成分合金

C 共晶成分合金

4）在固溶体结晶过程中，产生枝晶偏析的原因是由于（C ）。

A 液、固相线间距很小，冷却缓慢

B 液、固相线间距大，冷却缓慢

C 液、固相线间距大，冷却速度也大

4、画一张清晰的铁碳合金相图，注明特征点、特征线及温度和组织。

5、在1100℃时，含碳为0.4％的钢能进行锻造，含碳4.0％的白口铁却不能，根据相图解释原因。

在1100℃时，含碳为0.4％的钢组织委奥氏体，奥氏体的塑性很好因此适合锻造，含碳4.0％的生铁的组织中有大量的渗碳体，渗碳体的硬度很高，不适合锻造。

第4章练习题

1、填空题

1）碳钢马氏体组织形态主要有（板条状马氏体）和（片状马氏体）两种，其中（板条状马氏体）强韧性较好。

2）热处理时，确定钢的加热温度的理论依据是(铁碳合金相图)。

3）按温度划分，淬火钢的回火可分为（低温回火）（中温回火）和（高温回火）三类，低温回火的组织是（回火马氏体），其性能特点（高硬度、高耐磨性），适用于制作（量具，模具，滚动轴承）等零件。

4）共析钢加热时A形成是由（奥氏体晶核的形成）（奥氏体晶核的长大）（残余渗碳体的溶解）（奥氏体成分均匀化）等四个基本过程组成。

5）共析钢制成的销子，采用何种热处理可得以下组织：

珠光体：退火，

托氏体+索氏体：正火，

下贝氏体：等温淬火，

回火索氏体：调质处理，

马氏体+ 残余奥氏体：淬火。

2、选择题

1、扩散退火的主要目的是（C）

A 消除加工硬化

B 降低硬度方便切削

C 消除或改善枝晶偏析 D消除或降低残余应力

2、钢经调质处理后的室温组织是（D）

A 回火马氏体

B 回火贝氏体

C 回火托氏体

D 回火索氏体

3、具有良好综合力学性能的组织是（Ｂ）

A 上贝氏体

B 下贝氏体

C 奥氏体

D 马氏体

4、现制造一传动轴，要求其整个截面上具有良好的综合力学性能，应采用

（A）。

A 调质处理

B 淬火＋低温回火

C 正火处理

D 淬火＋中温回火

5、弹簧的最终热处理工艺一般是（A）。

A 淬火＋中温回火

B 淬火＋低温回火

C 去应力退火

D 淬火＋高温回火

6、锉刀的热处理工艺应采用（C）工艺。

A 调质处理

B 淬火＋中温回火

C 淬火＋低温回火

D 扩散退火

7、马氏体是（B）。

A 碳在α-Fe中的固溶体

B 碳在α-Fe中的过饱和固溶体

C碳在γ-Fe中的固溶体

D 碳在γ-Fe中的过饱和固溶体

3、简答题

根据C曲线，描述共析钢等温冷却转变的温度及组织。

前四章小测

一、填空题

1.绝大多数金属的晶体结构都属于（）、（）和（）三种典型的紧密结构。

2.液态金属结晶时，过冷度的大小与其冷却速度有关，冷却速度越大，金属的实际结晶温度越（），此时，过冷度越（）。

3.球化退火是使钢中（）球状化的退火工艺，主要用于（）钢和（）钢，其目的在于降低硬度，改善切削加工性能，为后面的淬火做准备。

4.共析碳钢奥氏体化过程包括（）（）（）（）。

5.共析钢等温冷却转变，按得到的产物组织的不同，可分为三种类型：（）型转变、（）型转变、（）型转变。

6.金属材料的力学性能指标包括（）（）（）（）（）。

7.根据溶质原子在溶剂晶格中所占的位置不同，将固溶体分为（）和（）两大类，F是碳在( )中形成的固溶体。固溶体的晶格类型与( )的晶格类型相同。

8.铁碳合金中，共析钢Wc为（）％，室温平衡组织为（）；亚共析钢Wc

为（）％，室温平衡组织为（）；过共析钢Wc为（），室温平衡组织为（）；共晶白口铁Wc为( )％，室温平衡组织为( ) ；亚共晶白口铁Wc为（）％，室温平衡组织为（）；过共晶白口铁Wc为（）％，室温平衡组织为（）；

9. 在铁碳合金相图中，共析转变的温度为（），共晶线为（）。

二、简答

钢淬火后，常采用的回火工艺有哪几种？回火后各得到什么组织？游标卡尺、弹簧和曲轴三类零件一般采用哪种回火工艺？

第五章

1．分析下列材料的类别、牌号的含义、用途：

20CrMnTi，40Cr、60Si2CrA、Q235A 08F 45 T8

HT200，QT600-3，KTH370-12

2、灰铸铁、球墨铸铁、蠕墨铸铁、可锻铸铁在组织上的根本区别是什么？

3、为下列零件选择材料和热处理方式：

锉刀、锯条、沙发弹簧、拖拉机变速箱齿轮、机床床身、桥梁、螺母、机床主轴。

4、选择题

1）工业上应用的黄铜是（A ）。

A．铜锌合金B．铜镍合金

C．铜铅合金D．铜锡合金

2）白口铸铁中，碳以——的形式存在，这种铸铁可用来制造——（A）。

A．渗碳体，犁铧B．渗碳体，管接头

C．片状石墨，机座D．球状石墨，曲轴

3）20CrMnTi钢是合金渗碳钢，常用的热处理工艺应选用（A ）。

A．渗碳＋淬火＋低温回火B．渗碳＋淬火＋中温回火

C．淬火＋低温回火D．淬火＋中温回火

4）机床床身应选用（ C ）材料。

A．Q235钢 B. T8A C. HT250 D. Q345

5) 现需要制造一直径25mm的连杆，要求整个截面上具有良好的综合力学性能，应采用（A ）。

A．40Cr钢，经调质处理B．60Si2Mn钢，经淬火＋低温回火

C．45钢，经正火处理D．20Cr钢，经淬火＋中温回火

6）弹簧钢的最终热处理工艺一般是（B ）。

A．淬火＋低温回火B．淬火＋中温回火

C．去应力退火D．淬火＋高温回火

7）现需要制造一把锉刀，应选用（C ）。

A．45钢，经调质处理B．9SiCr钢，经淬火+中温回火

C．T12钢，经淬火＋低温回火D．Q235钢，经调质处理

5. 为什么汽车变速齿轮常采用20CrMnTi制造，而机床上的变速齿轮却采用45钢或40Cr制造？

因为汽车在运行过程中对变速齿轮的冲击比机床要大，要求齿轮具备耐磨性、疲劳强度、冲击韧性，采用20CrMnTi属于合金渗碳钢，在做齿轮时一般采取渗碳、淬火和低温回火，可使齿面具有高硬度、高耐磨性和高的疲劳性能，心部保持良好的强韧性。机床齿轮传递动力不大，转速中等，工作平稳，无强烈冲击。45或40Cr调质处理后有较高的综合力学性能，改善齿心的强韧性，能承受较大的弯曲载荷和冲击载荷，可满足使用要求。

6. 为什么一般机器的支架和机床床身常采用灰铸铁制造？

1）良好的减振性：石墨阻止振动传播；

2）缺口敏感性低：层片状的石墨减少了其他缺口对力学性能影响的敏感性；

3）耐磨性：半干摩擦时，石墨充当润滑剂，润滑摩擦时，石墨脱落留下的显微凹坑可储油，灰铸铁有很好的耐磨性。

4）价格便宜,这些产品的重量很重.

第五章小测

把下列材料所属的种类及用途填入表内

参考答案:

材料所属的种类：优质碳素结构钢，碳素结构钢，碳素工具钢，球墨铸铁，

可锻铸铁，合金渗碳钢，合金弹簧钢，低合金高

强度结构钢，普通灰铸铁。

用途：水暖管件，机床床身，普通钢筋，汽

车变速箱齿轮，手锯锯条，冲压件，小型柴油机

曲轴，弹簧, 大型桥梁构件，机床主轴。

第七章铸造

一、选择题

1.形状复杂的高熔点难切削合金精密铸件的铸造应采用（ B）。

A 金属型铸造

B 熔模铸造

C 压力铸造

2.下列哪种铸造方法生产的铸件不能进行热处理，也不适合在高温下使用（ C ）。

A 金属型铸造

B 熔模铸造

C 压力铸造

3. 为了消除铸造热应力，在铸造工艺上应保证（B）。

A 顺序（定向）凝固

B 同时凝固

C 内浇口开在厚壁处。

4.铸型中凡能增加合金流动阻力和冷却速度，降低流速的因素，均能降低合金的（ A ）。

A 流动性

B 收缩性

C 粘度

二、简答题

1．为什么选择共晶成分的合金作铸造合金？

流动性共晶成分的合金，结晶温度低，保持液态的时间长，流动性好。

收缩性共晶合金在恒温下结晶，通常是逐层凝固，倾向于形成集中缩孔，缩孔易于检查和修补，便于采取工艺措施来防止。

2、采取什么工艺措施，可以消除铸造缩孔？

定向凝固的原则，利用冒口和冷铁，消除缩孔。

3．有一测试铸造应力用的应力框铸件，如图1-1所示，凝固冷却后，用钢锯沿A-A线将φ30的立柱锯断，此时断口间隙的大小会发生什么变化？为什么？

1）变大。

2）因为凝固冷却后，铸件ф30的粗杆处于拉应力状态，铸件ф10的细杆处于压应力状态。当沿A-A锯断后，粗杆给予细杆的压力被释放，所以断口间隙会变大。

第七章小测

1.铸造合金在凝固过程中的收缩分三个阶段，其中液态收缩和凝固收缩是铸件产生缩孔和缩松的根本原因，而固态收缩是铸件产生变形、裂纹的根本原因。

2.铸件在凝固和冷却过程中，不同部位由于温差造成不均衡收缩而引起的应力，称为铸造热应力，它的分布情况是薄壁或表层受压应力，厚壁或心部受拉应力

3.衡量合金的铸造性能的指标是流动性和收缩性。

4.型砂应具有的主要性能有透气性、强度、耐火性和退让性。5．确定合金浇注温度的原则是高温出炉低温浇注。

6、下列铸件大批量生产时，采用什么铸造方法为佳？

第八章作业

一、填空

1、常用的塑性成型工艺有轧制、挤压、拉拔、

锻造、板料冲压等。

2、冲压的基本工序包括分离工序、变形工序两大类。

3、热变形是指再结晶温度以上的变形。

4、金属的可锻性是指金属经受塑性成型加工的难易程度。金属的塑性越好，

可锻性越好，变形抗力越小，可锻性越好。

二、选择题

1、设计冲孔凸模时，其凸模刃口尺寸应该是（ A ）。

A. 冲孔件尺寸

B.冲孔件尺寸+2Z

C.冲孔件尺寸－2Z

D.冲孔件尺寸－Z

（Z为单边间隙)

2、生产大型锻件的塑性成形方法是（ A ）。

A．自由锻造 B．模锻

C．板料冲压 D．轧制

3、弯制V形件时，模具角度和工件角度相比（B）

A 增加一个回弹角

B 减少一个回弹角

C 不考虑回弹角

D 减少一个收缩量

4、用下列方法生产的钢齿轮，使用寿命最长强度最好

的是（D）

A 精密铸造

B 利用厚板切削

C 利用圆钢直接加工

D 锻造

5、在多工序冷拔钢丝过程中，插有再结晶退火工序，目的是消除（C）

A 纤维组织

B 回弹现象

C 加工硬化

D 化学成分偏析

6、冲裁工序中，落下部分为工件的工序称为（B），

落下部分为废料的工序称为（A）

A 冲孔

B 落料

C 胀形

D 拉深

7、铁丝在室温下反复折弯，会越变越硬，直至断裂；而铅丝在室温下反复折弯，则始终处于软态，其原因是（ C ）。

A．铅不发生加工硬化和再结晶，铁发生加工硬化，不发生再结晶；

B．铁不发生加工硬化和再结晶，铅发生加工硬化，不发生再结晶；

C．铅发生加工硬化和再结晶，铁发生加工硬化，不发生再结晶；

D．铁发生加工硬化和再结晶，铅发生加工硬化，不发生再结晶；

8、大批量生产外径为50mm,内径为25mm，厚为2mm的垫圈时，为保证孔与外圆

的同轴度应选用（ C ）进行冲压。

A．简单冲模＋连续冲模 B．连续冲模 C．复合冲模 D．简单冲模＋复合冲模

三、简答题

1、成批生产如图所示的普通垫片时，应选用何种冲模

进行冲裁，能保证外圆与孔的同轴度？复合冲模

2、如图所示为一螺杆毛坯，可用锻造、切削加工、铸造

三种方法制造。其中哪种方法制得的螺杆力学性能最好？

为什么？

（1）细化晶粒、改善组织，提高力学性能；

（2）压合铸造缺陷；

（3）使纤维组织不被切断，并与零件外形轮

廓相符合。

3、用一根冷拉钢丝绳（熔点1400 ℃）吊装一大型工件入炉，并随工件一起加热至1000℃,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：

因钢丝绳在冷拉成形的过程中，产生加工硬化现象，强度和硬度提高；

T再＝0.4×（1400+273）＝670K

1000+273＝1273K，670K < 1273K ；

即加热至1000 ℃时，发生了再结晶退火，使钢丝绳的力学性能下降，导致钢丝绳断裂。

第八章小测

1、常用的塑性成型工艺有、、、

、、等。

2、冲压的基本工序包括、两大类。

3、热变形是指温度以上的变形。

4、金属的可锻性是指。金属的塑性越

好，可锻性，变形抗力越小，可锻性。

5、加工硬化是指。

6、合理利用纤维组织的原则是。

1、成批生产如图所示的普通垫片时，应选用何种冲模进行冲裁，能保证外圆与孔的同轴度？

2、金属的塑性变形分为热变形和冷变形，通过计算说明金属钨在1000℃的变形是哪类变形？（钨的熔点是3380℃）

第九章作业

1、按照焊接过程的特点，可把焊接方法分为熔化焊、压力焊和钎焊三大类。焊条电弧焊属于熔化焊，而摩擦焊属于压力焊。

2、焊条由焊芯和药皮两部分组成；焊芯的作用是①导电，产生电弧、②熔化，填充焊缝；药皮的作用是①机械保护作用、②冶金处理作用、③改善焊接工艺性的作用。

3、熔化焊焊接接头由焊缝、熔合区、热影响区组成。低

碳钢热影响区由过热区，正火区和部分相变区等三

个区域构成。

4、电弧焊的冶金过程特点是（1）冶金反应不充分，易产生

焊接缺陷；2）合金元素烧损，接头性能降低.

5、产生焊接变形和应力的原因是局部加热，焊接残余应力

的分布特点是焊缝部位产生拉应力。

6、生产中常见的焊接变形形式有：收缩变形、角变形、

弯曲变形、波浪形变形、扭曲变形等五种。矫正

焊接变形的方法有：机械矫正法和火焰加热矫正法。

7、常见的焊接缺陷裂纹、气孔、未熔合和未焊透、烧穿、咬边、焊瘤等。选择题

1．在焊接性估算中，（ D）的钢材焊接性比较好。

A．碳含量高，合金元素含量低 B．碳含量中，合金元素含量中

C．碳含量低，合金元素含量高 D．碳含量低，合金元素含量低

2. 大量生产汽车油箱，用低碳钢（δ<3mm）冲压成半成品，然后焊成

油箱，其焊接方法选（ C ）。

A.气焊

B.焊条电弧焊

C.电阻缝焊

D.氩弧焊

3. 焊接时，对焊缝金属进行渣－气联合保护的焊接方法是（A ）。

A．焊条电弧焊 B．点焊

C．对焊 D．钎焊

4 钎焊时（ D）。

A.焊件与钎料同时熔化

B.焊件与钎料不同时熔化

C.焊件熔化，钎料不熔化

D.焊件不熔化，钎料熔化

5．大批量生产铝、镁、钛等有色金属焊接件时，可选用（ B）。

A.气焊

B. 氩弧焊

C. CO2气体保护焊

D. 焊条电弧焊