金屬工藝學(xué)（青島大學(xué)）

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青島大學(xué)機(jī)電學(xué)院金屬工藝學(xué)課后答案

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P11

4、布氏硬度法和洛氏硬度法各有什么優(yōu)缺點(diǎn)？以下材料或零件尋常采用哪種方法檢查其硬度？

庫(kù)存鋼材硬質(zhì)合金刀頭鍛件臺(tái)虎鉗鉗口

布氏硬度法測(cè)試簡(jiǎn)便，缺點(diǎn)是測(cè)量費(fèi)時(shí)，且壓痕較大，不適于成品檢驗(yàn)。洛氏硬度法測(cè)試值較穩(wěn)定，確鑿度較洛氏法高。；迅速，因壓痕小，不損傷零件，可用于成品檢驗(yàn)。其缺點(diǎn)是測(cè)得的硬度值重復(fù)性較差，需在不同部位測(cè)量數(shù)次。硬質(zhì)合金刀頭，臺(tái)虎鉗鉗口用洛氏硬度法檢驗(yàn)。庫(kù)存鋼材和鍛件用布氏硬度法檢驗(yàn)。

2、金屬的晶粒粗細(xì)對(duì)其力學(xué)性能有什么影響？細(xì)化晶粒的途徑有哪些？

答：金屬的晶粒粗細(xì)對(duì)其力學(xué)性能有很大影響。一般來(lái)說(shuō)，同一成分的金屬，晶粒愈細(xì)，其強(qiáng)度、硬度愈高，而且塑性和韌性也愈好。細(xì)化鑄態(tài)晶粒的主要途徑是：

（1）提高冷卻速度，以增加晶核的數(shù)目。

（2）在金屬澆注之前，向金屬液內(nèi)參與變質(zhì)劑（孕育劑）進(jìn)行變質(zhì)處理，以增加外來(lái)晶核。

此外，還可以采用熱處理或塑性加工方法，使固態(tài)金屬晶粒細(xì)化。P29

5、鋼銼、汽車(chē)大彈簧、車(chē)床主軸、發(fā)動(dòng)機(jī)缸蓋螺釘?shù)淖罱K熱處理有何不同？鋼銼的最終熱處理是淬火加低溫回火，要求高硬度高耐磨性。

汽車(chē)彈簧最終熱處理是淬火加中溫回火，要求達(dá)到較高的屈服極限和交變載荷。車(chē)床主軸的最終熱處理是整體調(diào)質(zhì)，精加工后局部感應(yīng)淬火。缸蓋螺釘?shù)淖罱K熱處理與標(biāo)準(zhǔn)件無(wú)異，淬火加中溫回火。6、.生活中的“手縫針〞，汽車(chē)齒輪應(yīng)當(dāng)采用哪種熱處理？為什么？“手縫針〞：淬火加低溫回火。目的是增加硬度和耐磨性

變速箱齒輪材料：20CrMnTi采用的最終熱處理工藝為：先滲碳，使表面碳含量增加，心部仍維持低的含碳量，保持心部較高的強(qiáng)度和沖擊韌性；滲碳之后進(jìn)行淬火和低溫回火，使輪齒表面硬度達(dá)到高硬度要求，心部仍維持較低的硬度。P36

4、倉(cāng)庫(kù)中混存了一致規(guī)格的20鋼、45鋼和T10圓鋼，請(qǐng)?zhí)岢鲆环N最為簡(jiǎn)單的區(qū)分方法？用沙輪機(jī)磨火花，根據(jù)火花的不同來(lái)區(qū)分鋼材。爆花最少的是20鋼，其次是45鋼，最終是T10鋼。最好買(mǎi)一本書(shū)，根據(jù)火花圖來(lái)分辯鋼材！5、現(xiàn)擬制造如下產(chǎn)品，請(qǐng)選出適用的鋼號(hào)

答：六角螺釘：Q215,Q235。車(chē)床主軸：45，40Cr，40MnVB。鉗工的鏨子：T10，T8。液化石油氣罐：16Mn，Q295-Q420。活扳手：9CrSi，T8。臉盆：Q195，Q215。自行車(chē)彈簧：60Si2Mn。門(mén)窗合頁(yè)：Q215，20鋼。

6、下面產(chǎn)品選用什么鋼號(hào)?分別用什么熱處理?汽車(chē)板簧60Si2Mn淬火+中溫回火

臺(tái)鉗鉗口T8淬火+低溫回火

拖拉機(jī)履帶板ZGMn13淬火

自行車(chē)軸擋45淬火+高溫回火（調(diào)質(zhì)）P48

3、某定型生產(chǎn)的厚鑄鐵件，投產(chǎn)以來(lái)質(zhì)量基本穩(wěn)定，但近一段時(shí)間澆不到和冷隔的缺陷突然增多，試分析其可能的原因答：澆不到和冷隔缺陷增多是由于液態(tài)合金的充型能力降低所致，由于投產(chǎn)以來(lái)質(zhì)量基本穩(wěn)定，因此，其結(jié)構(gòu)影響因素應(yīng)予以排除?？赡艿脑蛴校?、材料化學(xué)成分發(fā)生變化，其結(jié)晶溫度范圍變寬。導(dǎo)致滾動(dòng)性變差。2、澆注溫度及充型壓力變小也會(huì)造成充型能力的降低。3、鑄型材料導(dǎo)熱過(guò)快或鑄型溫度較低，使得液態(tài)合金溫度降低過(guò)快。4、鑄型排氣不暢或考慮天氣因素導(dǎo)致溫度降低過(guò)快。

4、既然提高澆注溫度可改善充型能力，那么為什么又要防止?jié)沧囟冗^(guò)高？

答：澆注溫度過(guò)高鑄件簡(jiǎn)單產(chǎn)生縮孔、縮松、粘砂、析出性氣孔、粗晶等缺陷，降低了出來(lái)的力學(xué)性能，因此，在保證充型能力的前提下，澆注溫度不宜過(guò)高。5、縮孔和縮松對(duì)鑄件質(zhì)量有何影響？為何縮孔比縮松較簡(jiǎn)單防止？

答：縮孔和縮松使鑄件的力學(xué)性能下降，縮松還可使鑄件因滲漏而報(bào)廢?？s孔集中在鑄件上部或者最終凝固的部位，而縮松

卻分布于鑄件整個(gè)截面。所以，縮孔比縮松較易防止.P61

9、以下鑄件宜選用哪類(lèi)鑄造合金？請(qǐng)闡述理由。

答：車(chē)床床身：灰鑄鐵，主要是由于減震、鑄造性能優(yōu)良等。摩托車(chē)汽缸體：鋁合金或灰鑄鐵，形狀繁雜，材料鑄造性能好?；疖?chē)輪：鑄鋼，具有較高的韌性及耐磨性能。

壓氣機(jī)曲軸：球墨鑄鐵或鑄鋼，具有較高的韌性要求。汽缸套：蠕墨鑄鐵，具有優(yōu)良的熱性能。

自來(lái)水管道彎頭：鋁合金或可鍛鑄鐵，耐蝕性良好，成型便利減速器渦輪：銅合金，具有優(yōu)良的減摩性及耐蝕性能。P73

7、試?yán)L制圖示調(diào)整座鑄件在大批量生產(chǎn)中的鑄造工藝圖。

P81

2、什么是鑄件的結(jié)構(gòu)斜度？它與起模斜度有何不同？圖示鑄件結(jié)構(gòu)是否合理？應(yīng)如何改正？答：結(jié)構(gòu)斜度是指鑄件垂直于分型面上的不加工表面具有的斜度，是為了更好起模而設(shè)計(jì)。結(jié)構(gòu)斜度應(yīng)標(biāo)注在零件圖中，斜度較大，是鑄件固有的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)；起模斜度標(biāo)注于模型圖中，斜度較小。鑄件零件圖中不標(biāo)出。

5、為什么要有結(jié)構(gòu)圓角？圖示鑄件上哪些圓角不夠合理？應(yīng)如何改正？答：鑄件結(jié)構(gòu)有結(jié)構(gòu)圓角的原因有：①直角處易形成縮孔、縮松。②直角處易產(chǎn)生應(yīng)力集中。③合金在結(jié)晶過(guò)程中易形成柱狀晶，性能變差。④圓角美觀，避免澆注時(shí)沖垮鑄型。

8、為什么要規(guī)定鑄件的最小壁厚？灰鑄鐵件的壁厚過(guò)大或局部過(guò)薄會(huì)出現(xiàn)哪些問(wèn)題？鑄件壁太薄，金屬液注入鑄型時(shí)冷卻過(guò)快，很簡(jiǎn)單產(chǎn)生冷隔、澆不足、變形和裂紋等缺陷。為此，對(duì)鑄件的最小壁厚必需有一個(gè)限制?；诣T鐵件壁厚過(guò)大，簡(jiǎn)單引起石墨粗大，使鑄件的力學(xué)性能下降；還會(huì)造成金屬的浪費(fèi)?；诣T鐵件的壁厚局部過(guò)薄，除產(chǎn)生冷隔、澆不足、變形和裂紋等缺陷外，還會(huì)形成白口組織。P93

8.某公司開(kāi)發(fā)的新產(chǎn)品鑄鋁小連桿，請(qǐng)問(wèn)：

試制樣機(jī)時(shí)，該連桿宜采用砂型鑄造方法當(dāng)年產(chǎn)量為1萬(wàn)件時(shí)，宜采用金屬型鑄造方法當(dāng)年產(chǎn)量超過(guò)10萬(wàn)件時(shí)，宜采用壓力鑄造方法。

P109

1、何謂塑性變形？塑性變形的實(shí)質(zhì)是什么？

答：當(dāng)外力增大到使金屬的內(nèi)應(yīng)力超過(guò)該金屬的屈服點(diǎn)之后，既使外力中止作用，金屬的變形仍不消失，這種變形稱為塑性變形。金屬塑性變形的實(shí)質(zhì)是晶體內(nèi)部產(chǎn)生滑移的結(jié)果。2、碳鋼在鍛造溫度范圍內(nèi)變形時(shí)，是否會(huì)有冷變形加強(qiáng)現(xiàn)象？為什么？

答：碳鋼在鍛造溫度范圍內(nèi)變形時(shí)，不會(huì)有冷變形加強(qiáng)現(xiàn)象。由于碳鋼的鍛造溫度超過(guò)了碳鋼的再結(jié)晶溫度，故碳鋼在鍛造溫度范圍內(nèi)變形時(shí)，產(chǎn)生了再結(jié)晶現(xiàn)象，消除了冷變形加強(qiáng)現(xiàn)象。

3、鉛在20℃，鎢在1000℃變形，各屬于哪種變形？為什么？

答：鉛熔點(diǎn)為327℃，即600K，而再結(jié)晶溫度為0.4T熔=240K=-27℃，即鉛的再結(jié)晶溫度為-27℃，因此在20℃加工是熱加工。鎢的熔點(diǎn)是3380℃，即3653K，再結(jié)晶溫度為1461K，即1188℃，因此即使將鎢加熱到1000℃時(shí)，其變形也屬于冷變形。P127

11、以下制品選用哪些鍛造方法制作比較合理？活扳手（大批），銑床主軸（成批），大六手螺釘（大批），起重機(jī)吊鉤（小批），萬(wàn)噸輪主傳動(dòng)軸（單件）P138

P166

2、何謂焊接熱影響區(qū)？低碳鋼焊接時(shí)熱影響區(qū)分為哪些區(qū)段？各區(qū)段對(duì)焊接接頭性能有何影響？減小熱影響區(qū)的方法是什么？

答：焊接熱影響區(qū)是指焊縫兩側(cè)金屬因焊接熱作用而發(fā)生組織和性能變化的區(qū)域。低碳鋼焊接時(shí)熱影響區(qū)分為：熔合區(qū)、過(guò)熱區(qū)、正火區(qū)和部分相變區(qū)。

熔合區(qū)：強(qiáng)度、塑性和韌性下降，引起應(yīng)力集中，易導(dǎo)致焊縫裂紋產(chǎn)生。過(guò)熱區(qū)：晶粒粗大，塑性、韌性下降。

正火區(qū)：金屬發(fā)生重結(jié)晶，強(qiáng)度、塑性、韌性提高，且優(yōu)于母材。部分相變區(qū)：晶粒大小不一，力學(xué)性能比正火區(qū)稍差。減小熱影響區(qū)的措施：（1）增加焊接速度；（2）減少焊接電流。6、焊接變形有哪些基本形式？焊前為預(yù)防和減小焊接變形有哪些措施？答：焊接變形的基本形式：（1）縱向和橫向收縮變形2角變形3彎曲變形4）扭曲變形；（5）波浪變形。焊前為預(yù)防焊接變形的措施：（1）焊件采用對(duì)稱結(jié)構(gòu)或大剛度結(jié)構(gòu)；（2）

焊縫對(duì)稱分布；（3）采用小電流、多層焊。

7、焊條藥皮起什么作用？在其它電弧焊中，用什么取代藥皮的作用？

答：提高電弧燃燒的穩(wěn)定性，防止空氣對(duì)熔化金屬的有害作用，對(duì)熔池的脫氧和參與合金元素，可以保證焊縫金屬的化學(xué)成分和力學(xué)性能。

其它電弧焊中，起到藥皮作用的是：埋弧焊-焊劑；氣體保護(hù)焊中-氣體（CO2、氬氣等）；等離子弧焊接-離子氣體（氬氣）。P177

6、以下制品該選用什么焊接方法？自行車(chē)車(chē)架硬釬焊鋼窗手工電弧焊

家用液化氣石油罐主縫埋弧自動(dòng)焊；自行車(chē)圈CO2保護(hù)焊電子線路板軟釬焊鍋爐殼體埋弧自動(dòng)焊鋼軌對(duì)接閃光對(duì)焊不銹鋼儲(chǔ)罐Ar保護(hù)焊焊縫鋼管焊縫P183

4、用以下板材制作圓筒形低壓容器，試分析其焊接性如何？并選擇焊接方法？答：1）Q235鋼板厚20mm批量生產(chǎn)

由于C＝0.17~0.22%

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P30

2、試說(shuō)明車(chē)削的切削用量（包括名稱、定義、和單位）。

4.對(duì)刀具才來(lái)哦的性能有哪些要求

⑴較高的硬度。刀具材料的硬度必需高于工件材料的硬度，常溫硬度一般在60HRC以上。⑵足夠的強(qiáng)度和韌度，以承受切削力、沖擊、和振動(dòng)。

⑶較好的耐磨性，以抗?fàn)幥邢鬟^(guò)程中的磨損，維持一定的切削時(shí)間。

⑷較高的耐熱性，以便在高溫下仍能保持較高硬度，又稱為紅硬性或熱硬性。

⑸較好的工藝性，以便于制造各種刀具。工藝性包括鍛造、軋制、焊接、切削加工、磨削加工和熱處理性能等。

6、簡(jiǎn)述車(chē)刀各角度的作用。

主偏角：影響切削層截面的形狀和參數(shù)，切削分力的變化及已加工表面的粗糙度。

副偏角：減少副切削刃與工件已加工表面的摩擦，減少切削振動(dòng)，同時(shí)對(duì)工件已加工表面的粗糙度Ra值影響較大。

前角：主要作用是使刀具刃口鋒利，同時(shí)影響切削刃強(qiáng)度和散熱心況。后角：減少刀具與工件間的摩擦和磨損，也影響切削刃強(qiáng)度和散熱狀況。刃傾角：影響切屑的流量、切削分力及刀尖的強(qiáng)度。

15、何為材料的切削加工性？其衡量指標(biāo)主要有哪幾個(gè)？改善工件材料切削加工性的途徑有那些？定義：工件材料的切屑加工性是指工件材料加工的難易程度。材料的切屑加工性是一個(gè)相對(duì)的概念。

指標(biāo)：1、刀具使用壽命指標(biāo)在一致的切削條件下，切削某種材料時(shí)，若一定切削速度下刀具壽命T較長(zhǎng)或在一致使用壽命下的切削速度VcT較大，則該材料的切削加工性較好；反之，其切削加工性較差2、切削力、切削溫度指標(biāo)：在一致的切削條件下，加工不同材料時(shí)，凡切削力大、切削溫度高的材料較難加工，即其切削加工性差；反之，則切削加工性好3、加工表面質(zhì)量指標(biāo)：切削加工時(shí)，凡簡(jiǎn)單獲得好的加工表面質(zhì)量的材料，其切削加工性較好，反之較差。4、斷屑難易程度指標(biāo)：切削時(shí)，凡切削易于控制或斷屑性能良好的材料，其加工性較好，反之則較差。途徑：1、通過(guò)熱處理改變材料的組織和力學(xué)性能鑄鐵件一般在切削加工前均要進(jìn)行退火處理，降低表層硬度，消除內(nèi)應(yīng)力，以改善其切削加工性2、選擇易切鋼易切剛加工時(shí)的切削力小，易斷屑，刀具使用壽命高，已加工表面質(zhì)量好。P31

為什么不宜用碳素工具鋼制造銑刀,鉆花等繁雜刀具?為什么目前常采用高速鋼制造這類(lèi)刀具而很少使用硬質(zhì)合金鋼？

1.為什么不宜用碳素工具鋼制造銑刀,鉆花等繁雜刀具：

答：碳素工具鋼經(jīng)淬火和低溫回火后，在室溫下雖有很高的硬度，但當(dāng)溫度高于200℃時(shí)，硬度便急劇下降，在500℃硬度已降到與退火狀態(tài)相像的程度，完全喪失了切削金屬的能力，這就限制了碳素工具鋼制作切削工具用。2.為什么目前常采用高速鋼制造這類(lèi)刀具：

答：高速鋼又名風(fēng)鋼或鋒鋼，意思是淬火時(shí)即使在空氣中冷卻也能硬化，并且很鋒利。它是一種成分繁雜的合金鋼，含有鎢、鉬、鉻、釩、鈷等碳化物形成元素。合金元素總量達(dá)10～25%左右。它在高速切削產(chǎn)生高熱心況下(約500℃)仍能保持高的硬度，HRC能在60以上。高速鋼由于紅硬性好，彌補(bǔ)了碳素工具鋼的致命缺點(diǎn)，可以用來(lái)制造切削工具。3.為什么很少使用硬質(zhì)合金鋼？

答：硬質(zhì)合金用的也很廣的，高硬度，耐