金属工艺学课后复习题整理

1.什么是退火？什么是正火？它们的特点和用途有何不同？

答：钢加热保温后在炉中或埋在灰中冷却的热处理工艺过程称退火。退火分为完全退火、球化退火和应力退火。对亚共析钢而言，采用完全退火，加热温在A C3 30-50℃保温后随炉或埋在砂中冷却。主要目的是降低硬度、改善切削加工性，其次是细化晶粒，用于铸钢件和锻件。

对过共析钢用球化退火，加热温度在A C1以上20-50℃，主要目的是使渗碳球化，提高钢的韧性，降低硬度。对于铸件、焊接件及锻件采用去应力退火，主要目的是去应力，防止工件变形。

正火是将亚共析钢加热到A C3以上30-50℃，过共析钢加热到A C1 30-50℃，保温后在空气中冷却。主要目的是细化晶粒，提高强度而且韧性不下降，用于普通结构件的最终热处理，对过共析钢而言，减少或消除网状的二次渗碳体析出。

3.碳钢在油中淬火，后果如何？为什么合金钢通常不在水中淬火？

答：碳钢的淬透性较低，油的冷却速度低，因此钢在油中淬火不能获得马氏体，致使硬度不足。合金钢的淬透性高，如果在水中淬火，因水的冷却速度快，获得的马氏体，内应力大，易变形或开裂。

5．钢锉、汽车大弹簧、车床主轴、发动机缸盖螺钉的最终热处理有何不同？

答：钢锉—低温回火汽车大弹簧—中温回火发动机缸盖螺钉—调质

7．什么是共析反应？什么是共晶反应？它们有何异同？

答：共析反应—合金冷却时，温度达到727℃，含碳量达到0.77‰时，在恒温下同时析出铁素体与渗碳体的机械混合物这种反应叫共析反应，这种机械混合物叫珠光体。

共晶反应—合金冷却时，温度达到1148℃，含碳达到4.3‰时，在恒温下同时析出奥氏体与渗碳体的机械混合物，这种反应叫共晶反应，机械混合物叫莱氏体。

相同点：都是机械混合物，恒温；不同点：含碳量不同，反应温度不同，机械物的性质不同。

第四章

1.下列牌号各属于哪类钢？试说明牌号中数字和符号的含义。其中哪些牌号钢的焊接性能好？

答：15、40：优质碳素结构钢，焊接性好 Q215：碳素结构钢，Q为屈服，屈服强度为215Mpa Q345：低合金钢，Q为屈服，屈服强度345Mpa GrWMn、40Gr、60Si2Mn：合金结构钢，分别平均含碳量为0.40‰、0.6‰。

4.仓库中混存三种相同规格的20钢、45钢和T10钢，请提出一种最为简便的区分方法。答：用打样冲眼的方法就能很方便的区分出，观察样眼的大小，样冲眼大的是20钢、最小的是T10钢，中间的为45钢。

6.下列产品该选用哪些钢号？宜采用哪种热处理？

答：汽车板簧—60、65、60Si2Mn钢或65Mn；淬火、中温回火、台钳钳口—T8；淬火、低温回火、拖拉机履带板—2GMn13；淬火、低温回火、自行车轴挡—20Cr；淬火、低温回火8．分析含碳量对铁碳合金组织和性能的影响。

（1）对力学性能的影响：随含碳量的增加，钢的强度、硬度增加，塑性、韧性降低，但是当含碳量超过0.90‰时，钢的强度反而降低。

（2）对工艺性能的影响：随含碳的增加，钢的热加性（焊接）和冷冲压性能降低。

（3）对组织的影响：随含碳量的增加，钢中铁素体逐渐减少，珠光体、渗碳体的出现与增加，直至莱氏体的出现，这是影响力学性能变化的根本原因。

铸造

2．什么是液态合金的充型能力？它与合金的流动性有何关系？不同成分的合金为何流动性不同？

答：（1）能够获得形状准确、轮廓清晰，减少浇不足和冷隔缺陷的这种能力叫充型能力。（2）合金的流动性愈高，充型能力也愈好。

（3）共晶成分的合金，是逐层凝固，表面光滑对液态合金的流动性无影响，所以充型能力强；其它成分的合金是糊状凝固或中间凝固，是树枝状结晶，表面粗糙，对液态合金的流动性有阻碍作用，所以充型能力较低。

3．某定型生产的薄铸铁件，投产以来质量基本稳定，但近一段时间浇不到和冷隔缺陷突然增加，试分析其可能的原因。

答：是定型产品，说明浇注工艺是成熟的，不存在铸件结构（壁厚）浇注温度低、铸型材料等问题，导致浇不足和冷隔的主要原因是合金的流动性问题。而影响合金流动性的主要因素是合金的成分，所以应从铸铁件材料的合金成分上考虑，是否合金成分发生了改变，共晶成分太少了，才影响浇不足和冷隔缺陷的出现。可以进行化验找到原因，也可以适当提高浇注温度来验证。

4．既然提高浇注温度可改善充型能力，那么为什么又要防止浇注温度过高？

答：温度过高，合金的收缩量大，易产生缩孔与缩松，同时温度过高，凝固从于高温时间很长，晶粒长大严重，力学性能下降，因此，浇注温度不能过高。

6．什么是顺序凝固？什么是同时凝固？各需采取什么措施来实现？上述两种凝固原则适用场合有何不同？

答：顺序凝固：为了防止或消除缩孔和缩松，在铸件的厚大截面部分安装冒口或冷铁的工艺方法叫顺序凝固，用于结晶范围较窄或共晶成分。

同时凝固：为了防止和消除拉应力，在逐渐的厚大截面部分安装冷铁的工艺方法叫同时凝固，主要用于灰铸铁，铸青铜等。

8．试用下面异形梁铸钢件分析其热应力的形成原因，并用虚线表示逐渐的变形方向。

答：异形铸钢件梁，因上面部分较厚，下面部分较薄，固态收缩时，上面部分先冷，所受的是拉应力，下面部分受的压应力。受拉应力部分要产生压缩变形，受压应力部分要产生拉伸复形，才能消除应力，这一压、一拉的结果使铸钢件向上弯曲变形。

第二章

2．影响铸铁石墨化的主要因素是什么？为什么铸铁的牌号不用化学成分来表示？

答：影响石墨化的主要因素是化学成分和冷却速度，最主要元素是碳和硅。碳是形成石墨化的主要元素，也是促进元素；硅是促进石墨化的元素。铸铁的牌号用HT后面加三位数字，表示最低抗拉强度。铸铁的性能，不仅取决于化学成分有关，还与铸件的壁厚（即冷却速度）密切相关，所以用化学成分表示。

4．HT100、HT150、HT200、HT300的显微组织有何不同？为什么HT150、HT200灰铸铁应用最广？

答：HT100的组织为铁素体铸铁；HT150、HT200组织为珠光体、铁素体铸铁这类组织的铸铁。虽然这来铸铁的强度、硬度较珠光体铸铁较低，但仍然能满足一般复件的要求，而且铸造性、减振性均佳，还容易冶炼，所以应用法最广。HT300组织为珠光体孕育铸铁，强度更高。5．某产品上的灰铸铁件壁厚计有5mm、25mm两种，力学性能全部要求δb=220Mpa，若全部选用HT200，是否正确？

答：铸件虽然最后的力学性能都要求δb=220Mpa，但是它们的壁厚相差很大，冷却速度就不一样，显然的力学性能就不一样，因此不能用一个牌号。5mm选用HT200,25mm应选用HT250。

8.制造铸铁件、铸钢件和铸铝件所用的熔炉有何不同？所用的型砂又有何不同？为什么？答：制造铸铁件用冲天炉，铸钢件用炼钢炉、铸铝件用坩埚炉。