金属工艺学习题答案

第二篇 铸 造 .................................................................................................................. 6
第一章 铸造工艺基础 ............................................................................................... 6
用于制造形状复杂且承受振动载荷的 1）铸出白口铸铁坯；毛坯
可锻铸
薄壁小型件，如汽车、拖拉机的前后 轮壳、管接头、低压阀门等
团絮状
铁
不能有石墨存在，否则将 导致废品。2）石墨化退火
1）铁液高温出炉 2）采用 顺序凝固 3） 严格控制 S 含
球磨铸
承受震动、载荷大的零件，如曲轴、 传动齿轮等
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第一篇 金属材料的基本知识
第一章 金属材料的主要性能
答：布氏硬度法：①优点：压痕面积大，硬度值比较稳定，故测试数据重复性好， 准确度较洛氏硬度法高。②缺点：测试费时，且压痕较大，不适于成品检验。③应用： 硬度值 HB 小于 450 的毛坯材料。
洛氏硬度法：①优点：设备简单，测试简单、迅速，并不损坏被测零件。②缺点： 测得的硬度值重复性较差，对组织偏析材料尤为明显。③应用：一般淬火件，调质件。
2 HV: 维氏硬度，单位 kg / mm
洛氏硬度的测试规范
标尺
压头
总载荷／N
适用测试材料
有效值
HRA
1200 金刚石圆锥体
600
硬质合金，表面淬火钢
70-85
HRB
1.588mm 淬火钢球
1000
退火钢，非铁合金
25-100
HRC
1200 金刚石圆锥体
1500
一般淬火钢件
20-67
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第四章 砂型铸件的结构工艺性 ............................................................................. 14
第五章 特种铸造..................................................................................................... 16


s s s
0 0
1
100%

k
：冲击韧性，金属材料在一次性、大能量冲击下，发生断裂，断口处面积所承受
k
2 的冲击功，单位是 J / cm 。

AKU S0
HRC：洛氏硬度，无单位。
HBS：布氏硬度，无单位。表示金属材料在受外加压力作用下，抵抗局部塑性变形 的能力。
HBW：布氏硬度，无单位。
（7）试绘制图示调整座铸件在大批量生产中的铸造工艺图。
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邓文英等 金属工艺学
用钻孔方式加工内螺
用切削的方式加工出凹槽
立铸
卧铸
成对卧铸-最优的大批量生产工艺
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第二篇 铸 造
第四章 砂型铸件的结构工艺性
库存钢材——布氏硬度
锻件——布氏硬度
硬质合金刀头——洛氏硬度
台虎钳钳口——洛氏硬度。
（5）下列符号所代表的力学性能指标的名称和含义是什么？
E , s , b , 0.2 , 1 , , , k , HRC , HBS , HBW , HV .
答：E——弹性模量。表示引起单位变形时所需要的应力。即材料的 E 越大，产生 的弹性变形越小，刚度越大。E 值主要取决于材料的本性。
②应变ε：单位长度的伸长量。 Δ
式中
Δl——伸长量( mm )
l——原始长度( mm)
（2）缩颈现象在力—拉伸图上哪一点？如果没有出现缩颈现象，是否表示该试样没 发生塑性变形？
答：当载荷超过试样所能承受的最大载荷 时，试样上某部分形开始变细就出出了颈 缩现象。颈缩发生在拉伸曲线上 bk 段。没有发生颈缩现象，不表示该试样没有发生塑 性变形。
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邓文英等 金属工艺学
第二章 常用合金铸件的生产
（6）填表比较各种铸铁。阐述灰铸铁应用最广的原因。
制造过程简 类别 石墨形状 述（铁液成分、炉
前处理、热处理）
力学性能 适用范围
σb
δ/%
ak/(J/cm2)
灰铸铁 可锻铸铁 球墨铸铁
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
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答：顺序凝固原则：在铸件厚大部位安放浇口和冒口，使铸件远离冒口处先凝固， 尔后是靠近冒口部位凝固，最后才是冒口本身凝固。
实现措施：安放冒口和冷铁。
应用场合：收缩大的合金，如铝青铜、铝硅合金和铸钢件。
同时凝固原则：在铸件薄壁处安放浇口，厚壁处安放冷铁，使铸件各处冷却速度一 致，实现同时凝固。
实现措施：浇口开在铸件壁薄处并在铸件壁厚处安放冷铁。
第二篇 铸 造
第二章 常用合金铸件的生产
制造过程简述（铁水成分， 类列 石墨形状 炉前处理，热处理）
力学性能特征
适用范围
b

k
1）消除内应力的退火 2）
灰铸铁
制造承受压力和震动的零件,如机床床 身、各种箱体、壳体、泵体、缸体
片状
消除铸件白口，改善切削 加工性退火 3）表面淬火

0.2
F0.2 S0
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邓文英等 金属工艺学

1
：疲劳强度，表示金属材料在无数次的循环载荷作用下不致引起断裂的最大应
力，单位 MPa。
：伸长率，试样产生塑性变形而发生破坏是的最大伸长量。


L1 L0 L0
： 断面收缩率。 是指试样拉断处横截面积的收缩量Δ S 与原始横截面积 S0 之比。
——强度，表示材料在外加拉应力的作用下，抵抗塑性变形和断裂的能力，单位
MPa。


s
s
： 屈服强度， 指金属材料开始发生明显塑性变形时的应力， 单位 MPa （N/ mm ） 。
2

FS S0

b
：抗拉强度，指金属材料在拉断前可能承受的最大应力，单位 MPa。


b

Fb s0

0.2
：屈服强度，试样在产生 0.2%塑性变形时的应力，单位 MPa。
第二章 常用合金铸件的生产 ................................................................................... 9
第三章 砂型铸造..................................................................................................... 12
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邓文英等 金属工艺学
气缸套：铸造黄铜 ZCuZn38
自来水管道弯头:黑心可锻铸铁 KTH350-10
减速器涡轮：铸造锡青铜 ZCuSn10Pb1
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第二篇 铸 造
第三章 砂型铸造
第三章 砂型铸造
（3 ） 什么是铸造工艺图？它包括哪些内容？它在铸件生产的准备阶段起着哪些重要 作用？
答：铸造工艺图是在零件图上用各种工艺符合及参数表示出铸造工艺方案的图形。
包括：浇注位置，铸型分型面，型芯的数量、形状、尺寸及其固定方法，加工余量， 收缩率，浇注系统，起模斜度，冒口和冷铁的尺寸和布置等。
铸造工艺图是指导模样设计、生产设备、铸型制造和铸件检验的基本工艺文件。依 据铸造工艺图，结合所选定的造型方法，便可绘制出模样图和合型图。
球状分布
铁
量及型砂中的水分，热处 理：退后、正火、调质、 等温淬火
（9）下列铸件宜选用哪类铸造合金？请阐述理由。
车床床身
摩托车气缸体 火车轮 压气机曲轴 汽缸套 自来水管弯头 减速器涡轮
答：车床床身：灰铸铁 HT200
摩托车气缸体：铸造铝硅合金 ZAlSi12
火车轮：孕育铸铁 HT300
压气机曲轴：球墨铸铁 QT700-2
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邓文英等 金属工艺学
（3）对于具有力学性能要求的零件，为什么在零件图上通常仅标注其硬度要求，而 极少标注其他力学性能要求？
答：①在零件图上，除了用视图表达出零件的结构形状和用尺寸标明零件的各组成 部分的大小及位置关系外，通常还标注有相关的技术要求。
②零件图上的技术要求一般有以下几个方面的内容：零件的极限与配合要求；零件 的几何公差；零件上各表面的粗糙度；对零件材料的要求和说明；零件的热处理、表面 处理和表面修饰的说明；零件的特殊加工、检查、试验及其它必要的说明；零件上某些 结构的统一要求，如圆角、倒角尺寸等。
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第一篇 金属材料的基本知识
第一章 金属材料的主要性能
第 一 篇 金属材料的基本知识 第一章 金属材料的主要性能
习题见 P11
（1）什么是应力？什么是应变？
答：①应力σ ：单位面积上试样承受的载荷。
F

s
0
式中
F——载荷( N )
S0——原始横截面积( mm2)
两者的区别：缩孔是集中在铸件上部或最后凝固部位容积较大的孔洞， 缩孔多是倒 圆锥形，内表面粗糙，通常隐藏在铸件的内层，但在某些情况下，可暴露在铸件的上表 面，呈明显的凹坑，反之，缩松是分散在铸件某区域内的细小缩孔，缩孔和缩松的形成 原因不同，缩孔是因为液态合金填满铸型型腔后，由于铸型的吸热，靠近型腔表面的金 属很快凝结成一层外壳， 而内部仍然是高于凝固温度的液体， 温度继续下降， 外壳加厚， 但内部液体因液态收缩和补充凝固层的凝固收缩，体积缩减，液面下降，使铸件内部出 现溶隙，直到内部完全凝固，在铸件上部形成了缩孔，而缩松的形成原因也是由于铸件 最后凝固区域的收缩未得到补足，或者，因合金呈糊状凝固，被树枝状晶体分隔开的小 液体区难以得到补缩所致。