金属工艺学（青岛大学）

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青岛大学机电学院金属工艺学课后答案

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4、布氏硬度法和洛氏硬度法各有什么优缺点？以下材料或零件寻常采用哪种方法检查其硬度？

库存钢材硬质合金刀头锻件台虎钳钳口

布氏硬度法测试简便，缺点是测量费时，且压痕较大，不适于成品检验。洛氏硬度法测试值较稳定，确凿度较洛氏法高。；迅速，因压痕小，不损伤零件，可用于成品检验。其缺点是测得的硬度值重复性较差，需在不同部位测量数次。硬质合金刀头，台虎钳钳口用洛氏硬度法检验。库存钢材和锻件用布氏硬度法检验。

2、金属的晶粒粗细对其力学性能有什么影响？细化晶粒的途径有哪些？

答：金属的晶粒粗细对其力学性能有很大影响。一般来说，同一成分的金属，晶粒愈细，其强度、硬度愈高，而且塑性和韧性也愈好。细化铸态晶粒的主要途径是：

（1）提高冷却速度，以增加晶核的数目。

（2）在金属浇注之前，向金属液内参与变质剂（孕育剂）进行变质处理，以增加外来晶核。

此外，还可以采用热处理或塑性加工方法，使固态金属晶粒细化。P29

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？钢锉的最终热处理是淬火加低温回火，要求高硬度高耐磨性。

汽车弹簧最终热处理是淬火加中温回火，要求达到较高的屈服极限和交变载荷。车床主轴的最终热处理是整体调质，精加工后局部感应淬火。缸盖螺钉的最终热处理与标准件无异，淬火加中温回火。6、.生活中的“手缝针〞，汽车齿轮应当采用哪种热处理？为什么？“手缝针〞：淬火加低温回火。目的是增加硬度和耐磨性

变速箱齿轮材料：20CrMnTi采用的最终热处理工艺为：先渗碳，使表面碳含量增加，心部仍维持低的含碳量，保持心部较高的强度和冲击韧性；渗碳之后进行淬火和低温回火，使轮齿表面硬度达到高硬度要求，心部仍维持较低的硬度。P36

4、仓库中混存了一致规格的20钢、45钢和T10圆钢，请提出一种最为简单的区分方法？用沙轮机磨火花，根据火花的不同来区分钢材。爆花最少的是20钢，其次是45钢，最终是T10钢。最好买一本书，根据火花图来分辩钢材！5、现拟制造如下产品，请选出适用的钢号

答：六角螺钉：Q215,Q235。车床主轴：45，40Cr，40MnVB。钳工的錾子：T10，T8。液化石油气罐：16Mn，Q295-Q420。活扳手：9CrSi，T8。脸盆：Q195，Q215。自行车弹簧：60Si2Mn。门窗合页：Q215，20钢。

6、下面产品选用什么钢号?分别用什么热处理?汽车板簧60Si2Mn淬火+中温回火

台钳钳口T8淬火+低温回火

拖拉机履带板ZGMn13淬火

自行车轴挡45淬火+高温回火（调质）P48

3、某定型生产的厚铸铁件，投产以来质量基本稳定，但近一段时间浇不到和冷隔的缺陷突然增多，试分析其可能的原因答：浇不到和冷隔缺陷增多是由于液态合金的充型能力降低所致，由于投产以来质量基本稳定，因此，其结构影响因素应予以排除。可能的原因有：1、材料化学成分发生变化，其结晶温度范围变宽。导致滚动性变差。2、浇注温度及充型压力变小也会造成充型能力的降低。3、铸型材料导热过快或铸型温度较低，使得液态合金温度降低过快。4、铸型排气不畅或考虑天气因素导致温度降低过快。

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：浇注温度过高铸件简单产生缩孔、缩松、粘砂、析出性气孔、粗晶等缺陷，降低了出来的力学性能，因此，在保证充型能力的前提下，浇注温度不宜过高。5、缩孔和缩松对铸件质量有何影响？为何缩孔比缩松较简单防止？

答：缩孔和缩松使铸件的力学性能下降，缩松还可使铸件因渗漏而报废。缩孔集中在铸件上部或者最终凝固的部位，而缩松

却分布于铸件整个截面。所以，缩孔比缩松较易防止.P61

9、以下铸件宜选用哪类铸造合金？请阐述理由。

答：车床床身：灰铸铁，主要是由于减震、铸造性能优良等。摩托车汽缸体：铝合金或灰铸铁，形状繁杂，材料铸造性能好。火车轮：铸钢，具有较高的韧性及耐磨性能。

压气机曲轴：球墨铸铁或铸钢，具有较高的韧性要求。汽缸套：蠕墨铸铁，具有优良的热性能。

自来水管道弯头：铝合金或可锻铸铁，耐蚀性良好，成型便利减速器涡轮：铜合金，具有优良的减摩性及耐蚀性能。P73

7、试绘制图示调整座铸件在大批量生产中的铸造工艺图。

P81

2、什么是铸件的结构斜度？它与起模斜度有何不同？图示铸件结构是否合理？应如何改正？答：结构斜度是指铸件垂直于分型面上的不加工表面具有的斜度，是为了更好起模而设计。结构斜度应标注在零件图中，斜度较大，是铸件固有的结构特点；起模斜度标注于模型图中，斜度较小。铸件零件图中不标出。

5、为什么要有结构圆角？图示铸件上哪些圆角不够合理？应如何改正？答：铸件结构有结构圆角的原因有：①直角处易形成缩孔、缩松。②直角处易产生应力集中。③合金在结晶过程中易形成柱状晶，性能变差。④圆角美观，避免浇注时冲垮铸型。

8、为什么要规定铸件的最小壁厚？灰铸铁件的壁厚过大或局部过薄会出现哪些问题？铸件壁太薄，金属液注入铸型时冷却过快，很简单产生冷隔、浇不足、变形和裂纹等缺陷。为此，对铸件的最小壁厚必需有一个限制。灰铸铁件壁厚过大，简单引起石墨粗大，使铸件的力学性能下降；还会造成金属的浪费。灰铸铁件的壁厚局部过薄，除产生冷隔、浇不足、变形和裂纹等缺陷外，还会形成白口组织。P93

8.某公司开发的新产品铸铝小连杆，请问：

试制样机时，该连杆宜采用砂型铸造方法当年产量为1万件时，宜采用金属型铸造方法当年产量超过10万件时，宜采用压力铸造方法。

P109

1、何谓塑性变形？塑性变形的实质是什么？

答：当外力增大到使金属的内应力超过该金属的屈服点之后，既使外力中止作用，金属的变形仍不消失，这种变形称为塑性变形。金属塑性变形的实质是晶体内部产生滑移的结果。2、碳钢在锻造温度范围内变形时，是否会有冷变形加强现象？为什么？

答：碳钢在锻造温度范围内变形时，不会有冷变形加强现象。由于碳钢的锻造温度超过了碳钢的再结晶温度，故碳钢在锻造温度范围内变形时，产生了再结晶现象，消除了冷变形加强现象。

3、铅在20℃，钨在1000℃变形，各属于哪种变形？为什么？

答：铅熔点为327℃，即600K，而再结晶温度为0.4T熔=240K=-27℃，即铅的再结晶温度为-27℃，因此在20℃加工是热加工。钨的熔点是3380℃，即3653K，再结晶温度为1461K，即1188℃，因此即使将钨加热到1000℃时，其变形也属于冷变形。P127

11、以下制品选用哪些锻造方法制作比较合理？活扳手（大批），铣床主轴（成批），大六手螺钉（大批），起重机吊钩（小批），万吨轮主传动轴（单件）P138

P166

2、何谓焊接热影响区？低碳钢焊接时热影响区分为哪些区段？各区段对焊接接头性能有何影响？减小热影响区的方法是什么？

答：焊接热影响区是指焊缝两侧金属因焊接热作用而发生组织和性能变化的区域。低碳钢焊接时热影响区分为：熔合区、过热区、正火区和部分相变区。

熔合区：强度、塑性和韧性下降，引起应力集中，易导致焊缝裂纹产生。过热区：晶粒粗大，塑性、韧性下降。

正火区：金属发生重结晶，强度、塑性、韧性提高，且优于母材。部分相变区：晶粒大小不一，力学性能比正火区稍差。减小热影响区的措施：（1）增加焊接速度；（2）减少焊接电流。6、焊接变形有哪些基本形式？焊前为预防和减小焊接变形有哪些措施？答：焊接变形的基本形式：（1）纵向和横向收缩变形2角变形3弯曲变形4）扭曲变形；（5）波浪变形。焊前为预防焊接变形的措施：（1）焊件采用对称结构或大刚度结构；（2）

焊缝对称分布；（3）采用小电流、多层焊。

7、焊条药皮起什么作用？在其它电弧焊中，用什么取代药皮的作用？

答：提高电弧燃烧的稳定性，防止空气对熔化金属的有害作用，对熔池的脱氧和参与合金元素，可以保证焊缝金属的化学成分和力学性能。

其它电弧焊中，起到药皮作用的是：埋弧焊-焊剂；气体保护焊中-气体（CO2、氩气等）；等离子弧焊接-离子气体（氩气）。P177

6、以下制品该选用什么焊接方法？自行车车架硬钎焊钢窗手工电弧焊

家用液化气石油罐主缝埋弧自动焊；自行车圈CO2保护焊电子线路板软钎焊锅炉壳体埋弧自动焊钢轨对接闪光对焊不锈钢储罐Ar保护焊焊缝钢管焊缝P183

4、用以下板材制作圆筒形低压容器，试分析其焊接性如何？并选择焊接方法？答：1）Q235钢板厚20mm批量生产

由于C＝0.17~0.22%

下册

P30

2、试说明车削的切削用量（包括名称、定义、和单位）。

4.对刀具才来哦的性能有哪些要求

⑴较高的硬度。刀具材料的硬度必需高于工件材料的硬度，常温硬度一般在60HRC以上。⑵足够的强度和韧度，以承受切削力、冲击、和振动。

⑶较好的耐磨性，以抗争切削过程中的磨损，维持一定的切削时间。

⑷较高的耐热性，以便在高温下仍能保持较高硬度，又称为红硬性或热硬性。

⑸较好的工艺性，以便于制造各种刀具。工艺性包括锻造、轧制、焊接、切削加工、磨削加工和热处理性能等。

6、简述车刀各角度的作用。

主偏角：影响切削层截面的形状和参数，切削分力的变化及已加工表面的粗糙度。

副偏角：减少副切削刃与工件已加工表面的摩擦，减少切削振动，同时对工件已加工表面的粗糙度Ra值影响较大。

前角：主要作用是使刀具刃口锋利，同时影响切削刃强度和散热心况。后角：减少刀具与工件间的摩擦和磨损，也影响切削刃强度和散热状况。刃倾角：影响切屑的流量、切削分力及刀尖的强度。

15、何为材料的切削加工性？其衡量指标主要有哪几个？改善工件材料切削加工性的途径有那些？定义：工件材料的切屑加工性是指工件材料加工的难易程度。材料的切屑加工性是一个相对的概念。

指标：1、刀具使用寿命指标在一致的切削条件下，切削某种材料时，若一定切削速度下刀具寿命T较长或在一致使用寿命下的切削速度VcT较大，则该材料的切削加工性较好；反之，其切削加工性较差2、切削力、切削温度指标：在一致的切削条件下，加工不同材料时，凡切削力大、切削温度高的材料较难加工，即其切削加工性差；反之，则切削加工性好3、加工表面质量指标：切削加工时，凡简单获得好的加工表面质量的材料，其切削加工性较好，反之较差。4、断屑难易程度指标：切削时，凡切削易于控制或断屑性能良好的材料，其加工性较好，反之则较差。途径：1、通过热处理改变材料的组织和力学性能铸铁件一般在切削加工前均要进行退火处理，降低表层硬度，消除内应力，以改善其切削加工性2、选择易切钢易切刚加工时的切削力小，易断屑，刀具使用寿命高，已加工表面质量好。P31

为什么不宜用碳素工具钢制造铣刀,钻花等繁杂刀具?为什么目前常采用高速钢制造这类刀具而很少使用硬质合金钢？

1.为什么不宜用碳素工具钢制造铣刀,钻花等繁杂刀具：

答：碳素工具钢经淬火和低温回火后，在室温下虽有很高的硬度，但当温度高于200℃时，硬度便急剧下降，在500℃硬度已降到与退火状态相像的程度，完全丧失了切削金属的能力，这就限制了碳素工具钢制作切削工具用。2.为什么目前常采用高速钢制造这类刀具：

答：高速钢又名风钢或锋钢，意思是淬火时即使在空气中冷却也能硬化，并且很锋利。它是一种成分繁杂的合金钢，含有钨、钼、铬、钒、钴等碳化物形成元素。合金元素总量达10～25%左右。它在高速切削产生高热心况下(约500℃)仍能保持高的硬度，HRC能在60以上。高速钢由于红硬性好，弥补了碳素工具钢的致命缺点，可以用来制造切削工具。3.为什么很少使用硬质合金钢？

答：硬质合金用的也很广的，高硬度，耐