金属工艺学基础

.合金流动性决定于那些因素？合金流动性不好对铸件品质有何影响？合金的流动性：合金本身在液态下的流动(充满型腔的)能力影响流动性的因素：浇注温度，浇注压力，铸型的导热能力和铸型的阻力，化学成分，粘度，凝固温度范围。合金流动性不好铸件易产生浇不到、冷隔等缺陷，也是引起铸件气孔、夹渣、缩孔缺陷的间接原因。⑵・何谓同时凝固原则和定向凝固原则？答：①同时凝固原则：将内浇道开在薄壁处，在远离浇道的厚壁处出放置冷铁，薄壁处因被高温金属液加热而凝固缓慢，厚壁出则因被冷铁激冷而凝固加快，从而达到同时凝固。②定向凝固原则：在铸件可能出现缩孔的厚大部位安放冒口，使铸件远离冒口的部位最先凝固，靠近冒口的部位后凝固，冒口本身最后凝⑷何谓合金的收缩？影响合金收缩的因素有哪些？答：①合金在浇注、凝固直至冷却至室温的过程中体积和尺寸缩减的现象，称为收缩。②影响合金收缩的因素：化学成分、浇注温度、铸件结构和铸型条件。缩孔和缩松的形成:在合金凝固结晶过程中，如果合金液态收缩和凝固收缩得不到及时补充，铸件内部最后凝固的部位组织就不够致密，形成集中或分散的孔洞。容积较大的集中洞称为缩孔，容积较小的弥散孔洞称为缩松。缩孔和缩松的防止方法：顺序凝固、加压补缩、压力铸造、离心铸造。采用冒口和冷铁，使铸件定向凝固。在热节处安放冷铁或在砂型的局部表面涂敷激冷涂料，加大铸件冷却速度，或加大结晶压力，减少金属液流动阻力，达到防止缩松的目的。(⑴如何确定模锻件分模面的位置？答：模锻件分模面要保证以下原则：要保证模锻件能从模膛中取出；按选定的分模面制成锻模后，应使上、下两模沿分模面的模膛轮廓一致；最好把分模面选定在模膛深度最浅的位置处；选定的分模面应使零件所加的敷料最少；最好使分模面为一个平面，上、下锻模的模膛深度基本一致，以便于锻模制造。试述分型面与分模面的概念。分模两箱造型时，其分型面是否就是其分模面？①分型面是指两半铸型或多个铸型相互接触、配合的表面。分模面是分模时两箱的接触面。13、金属液态成形中冒口、冷铁及补贴的作用。答：冒口可以补缩铸件收缩，防止产生缩孔和缩松缺陷还有集渣和排气的作用。冷铁加快铸件某一部分的冷却速度，调节铸件的凝固顺序，与冒口配合使用还可以扩大冒口的有效补缩距离。冷铁可以加大铸件局部冷却速度⑴.什么叫焊接性？怎样评价和判断材料的焊接性？答：焊接性:被焊金属在一定的焊接方法、焊接材料、工艺参数及结构形式条件下，获得优质焊接接头的难易程度，即金属材料在一定的焊接工艺条件下，表现出“好焊”和“不好焊”的差别。方法：用碳当量方法来估算被焊接钢材的焊接性。3(°当量)=3(C)+3(Mn)/6+[3(Cr)+3(Mo)+3(V)]/5+[®(Ni)+3(Cu)]/15当3(。当量)<0.4%时，焊接性良好；当3(°当量)=0.4%〜0.6%时,焊接性较差；当co（C当量）＞0.6%时，焊接性不好.3、焊接应力产生的根本原因是什么？减少和消除焊接应力的措施有哪些？答：根本原因：焊接过程中对焊件进行了局部不均匀加热。措施：1）选择合理的焊接顺序，应尽量使焊缝自由收缩而不受较大约束；2） 焊前预热，焊前将工件预热到350〜400°C，然后再进行焊接；3） 加热“减应区”，在焊件结构上选择合适的部位加热后再焊接；4） 焊后热处理。去应力退火，即将工件均匀加热后到600-650C保温一段时间后冷却。整体高温回火消除焊接应力最好。9常见焊接缺陷及其产生原因：（1）气孔：焊接材料部清洁；弧长太长，保护效果差；焊接规范不恰当，冷速太快；焊接前清理不当。2）裂纹：热裂纹：母材硫磷含量高；焊缝冷速太快，焊接应力大；焊接材料选择不当。冷裂纹：母材淬硬倾向大；焊缝含氢量高；焊接残余应力较大。（3） 夹渣：焊道间的熔渣未清理干净；焊接电流太小，焊接速度太快；操作不当。（4） 咬边：焊条角度和摆动不正确；焊接电流太大电弧太长。（5） 焊瘤：焊接电流太大，电弧太长，焊接速度太慢；焊接位置和云条不当。（6） 未焊透：焊接电流太小，焊接速度太快；坡口角度太小，缝隙过窄，钝边太厚。6几种常见的变形形式及原因：（1）收缩变形：焊接后由焊缝的纵向和横向收缩引起，（2）角变形：V型坡口对接焊后，焊缝横截面形状上下不对称，由焊缝横向收缩不均引起。（3） 弯曲变形：T型梁焊接时，焊缝布置不对称，由焊缝纵向收缩引起。（4） 扭曲变形：工字梁焊接时，由于焊接顺序和焊接方向不合理引起结构上出现扭曲。（5波浪边形:薄板焊接时，由于焊接应力局部较大使薄板局部失稳而引起。7防止焊接变形措施：（1）焊接变形的主要原因是焊接应力，预防焊接应力的措施对防止焊接变形是十分有效的。（2）合理设计焊件结构可有效防止焊接变形，（3）在焊接工艺上，对于不同的变形形式也可采取不同的措施防止焊接变形。另外，合理的焊接次序，也能有效防止焊接变形，对于常缝的焊接，为防止焊接变形，可采用分段焊接或逆向分段焊。⑸.焊接接头有哪几个部分组成？各部分的组织和性能特点怎样？答：①焊接接头由焊缝区和热影响区组成。②焊缝：晶粒以垂直熔合线的方向熔池中心生长为柱状树枝晶，低熔点物将被推向焊缝最后结晶部位，形成成分偏析区。热影响区:熔合区，成分不均，组织为粗大的过热组织或淬硬组织，是焊接热影响区中性能很差的部位；过热区，晶粒粗大，塑性差，易产生过热组织，是热影响区中性能最差的部位；正火区，正火区因冷却时奥氏体发生重结晶而转变为珠光体和铁素体，所以晶粒细小，性能好；部分变相区，存在铁素体和奥氏体两相，晶粒大小不均，性能较差。焊接热影响区是影响焊接接头性能的关键部位。焊接接头的断裂往往出现在热影响区，尤其是熔合区及过热区。⑺.试述热裂纹及冷裂纹的特征、形成原因及防止措施。答：①热裂纹：特征：沿晶界开裂，表面有氧化色彩。原因：焊缝粒状晶形态和晶界存在较多低熔点杂质、接头存在拉应力。防止措施：限制材料的低熔点杂质、提高焊缝成形条数，防止中心偏析、减少焊接应力。②冷裂纹：特征：无分支，穿晶形，表面无氧化色彩。原因：钢材的淬硬倾向大、焊接接头的含氢量高和结构的焊接应力大。防止措施：选用碱性焊条、焊剂，严格清理，焊前预热，焊后缓冷，减少焊接应力，焊后退火去氢处理。第一章⑴.试从石墨的存在和影响分析灰铸铁的力学性能和其他性能特征。答：石墨在灰铸铁中以片状形式存在，易引起应力集中。石墨数量越多，形态愈粗大、分布愈不均匀，对金属基体的割裂就愈严重。灰铸铁的抗拉强度低、塑性差，但有良好的吸震性、减摩性和低的缺口敏感性，且易于铸造和切削加工。石墨化不充分易产生白口，铸铁硬、脆，难以切削加工；石墨化过分，则形成粗大的石墨，铸铁的力学性能降低。⑵影响铸铁中石墨化过程的主要因素是什么？相同化学成分的铸铁件的力学性能是否相同？答：①主要因素：化学成分和冷却速度。②铸铁件的化学成分相同时铸铁的壁厚不同，其组织和性能也不同。在厚壁处冷却速度较慢，铸件易获得铁素体基体和粗大的石墨片，力学性能较差；而在薄壁处，冷却速度较快，铸件易获得硬而脆的白口组织或麻口组织。⑸.什么是孕育铸铁？它与普通灰铸铁有何区别？如何获得孕育铸铁？答：①经孕育处理后的灰铸铁称为孕育铸铁。孕育铸铁的强度、硬度显著提高，冷却速度对其组织和性能的影响小，因此铸件上厚大截面的性能较均匀；但铸铁塑性、韧性仍然很低。原理：先熔炼出相当于白口或麻口组织的低碳、硅含量的高温铁液，然后向铁液中冲入少量细状或粉末状的孕育剂，孕育剂在铁液中形成大量弥散的石墨结晶核心，使石墨化骤然增强，从而得到细化晶粒珠光体和分布均匀的细片状石墨组织。⑻.为什么普通灰铸铁热处理效果不如球墨铸铁好？普通灰铸铁常用的热处理方法有哪些？其目的是什么？答：①普通灰铸铁组织中粗大的石墨片对基体的破坏作用不能依靠热处理来消除或改进;而球墨铸铁的热处理可以改善其金属基体，以获得所需的组织和性能，故球墨铸铁性能好。②普通灰铸铁常用的热处理方法：时效处理，目的是消除内应力，防止加工后变形；软化退火，目的是消除白口、降低硬度、改善切削加工性能。2锻造性能是用来衡量金属材料利用锻压加工方法成型的难易程度，是金属加工性能之一。用金属的塑性和变形抗力来综合衡量。金属的锻造性能主要取决于金属的本质（1.金属化学成分2金属组织状态）和金属的变形条件（1变形温度2变形速度3变形时应力状态）。14、模锻成形过程中飞边的形成及其作用。答：继续锻造时，由于金属充满模膛圆角和深处的阻力较大，金属向阻力较小的飞边槽内流动，形成飞边。作用：（1）强迫充填；（2）容纳多余的金属，飞边槽桥部的高度小，对流向仓部的金属形成很大的阻力，可迫使金属充满模膛，（3）飞边槽中形成的飞边能缓和上，下模间的冲击，延长模具寿命。15铸造方法的选用原则？答：1）根据生产批量大小和工厂设备、技术的实际水平及其他有关条件，结合各种铸造方法的基本技术特点，在保证零件技术要求的前提下，选择技术简单、品质稳定和成本低廉的铸造方法。什么是金属的锻造性能以及如何评定一一金属的锻造性能是用来衡量金属材料利用锻压加工方法成型的难易程度，是金属的工艺性能之一。常用金属的塑性和变形抗力来综合衡量。影响金属锻造性能的因一（1）金属的本质，即金属的化学成分和组织成分。（2）变形条件，即变形温度，变形速度和变性时的应力状态。8.模型锻造与自由锻造相比具有一下特点（1）由于有模具引导金属的流动，锻件的形状可以比较复杂，（2）锻件内部的纤维组织比较完整，从而提高了零件的力学性能和使用寿命，（3）锻件尺寸精度高，表面光洁，能节约材料和节约切削加工工时，（4）生产率高，操作简单，易于实现机械化，（5）所用锻模价格昂贵，而且模具加工困难，制造周期长，所以模锻适合大批量生。（6）需要能力较大的专用设备。1、板料加工技术过程中冲裁凸、凹模和拉深凸、凹模有何不同。答：主要区别在于工作部分凸模与凹模的间隙不同，而且拉深的凸凹模上没有锋利的刃口。冲裁凸凹模有锋利的刃口和适当的间隙；拉深凸凹模有适当的圆角和较大的间隙。12、 金属在模锻模膛内的变形过程及特点。答：（1）充型阶段：所需变形力不大；（2）形成飞边和充满阶段：形成飞边完成强迫充填的作用，变形力迅速增大；（3）锻足阶段：变形仅发生在分模面附近区域，以挤出多余金属，变形力急剧增大，达到最大值。13、 金属液态成形中冒口、冷铁及补贴的作用。答：冒口可以补缩铸件收缩，防止产生缩孔和缩松缺陷还有集渣和排气的作用。冷铁加快铸件某一部分的冷却速度，调节铸件的凝固顺序，与冒口配合使用还可以扩大冒口的有效补缩距离。冷铁可以加大铸件局部冷却速度。（⑴凸、凹模间隙对冲裁件断面品质和尺寸精度有何影响？答：①凸凹模间隙过小：冲裁件断面形成第二光亮带，凸凹受到金属挤压作用增大，增加了与凸凹模之间摩擦力，使冲裁件尺寸略有变化，即落料件外形尺寸增大，冲孔件孔腔尺寸缩小，不能从最短路径重合。凸凹模间隙过大：冲裁件切断面的光亮带减小，圆角带与锥度增大，形成厚而大的拉长毛剌，同时翘曲现象严重，尺寸有所变化，落料件外形尺寸缩小，冲孔件内腔尺寸增大。凹凸模间隙合理：冲裁件断面光良带占板厚的1/2〜1/3，圆角带、断裂带和锥度均很小，零件尺寸几乎与模具一致。⑺.翻边件的凸缘高度尺寸较大，而一次翻边实现不了时，应采取什么措施？答：可采用先拉深、后冲孔、再翻边的工艺来实现。（⑴什么是最小阻力定律？答：金属在受外力作用发生塑性变形时，如果金属质点在几个方向上都可流动，那么金属质