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%<W（C）＜0.77%，其室温组织为F+ Fe3C。

40．过共析钢碳的质量分数为0.77%<W（C）≤2.11%，其室温组织为P+ Fe3C II。

41．过共晶白口铸铁碳的质量分数为4.30%<W（C）＜6.69%，其室温组织为Ld'+ Fe3C I。

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。