金属工艺学 习题及答案汇总（王英杰第2版） 第1--9章 金属材料基础知识--切削加工基础知识.docx

高职高专规划教材金属工艺学复习与思考题及模拟试卷答案第一部分复习与思考题答案第一章 金属材料基础知识第二章钢的热处理第三章钢铁材料第四章非铁金属及其合金第五章非金属材料第六章铸造第七章金属压力加工第八章焊接第九章 切削加工基础知识350 Ms更大下贝氏体Bf针叶状45-50虫M,最大马氏体M板条状40左右最大马氏体M双凸透镜状>554.奥氏体、过冷奥氏体与残余奥氏体三者之间有何区别？答：奥氏体存在A温度之上，过冷奥氏体存在A温度之下，残余奥氏体存在Ms温度之下。5.完全退火、球化退火与去应力退火在加热温度、室温组织和应用上有何不同？答：完全退火、球化退火与去应力退火在加热温度、室温组织和应用的区别见下表退火工艺名称加热规范室温组织工艺应用范围完全退火在Ac：J之上珠光体+铁素体亚共析钢球化退火在加之上球状珠光体共析钢和过共析钢去应力退火在Aci之下无组织变化所有钢材6.正火和退火有何差别？简单说明两者的应用范围？答：正火主要适用于低碳钢，冷却方式为空气冷却；退火主要适用中高碳钢，冷却方式 为炉内冷却。7 .现有经退火后的45钢，室温组织是F+P,在700、760、840加热，保温一段时 间后水冷，所得到的室温组织各是什么？答：在700加热，保温一段时间后水冷，所得到的组织是F+P；在760c加热，保温一 段时间后水冷，所得到的组织是F+M；在840加热，保温一段时间后水冷，所得到的组织 是M。8 .淬火的目的是什么？亚共析钢和过共析钢的淬火加热温度应如何选择？答：淬火的目的主要是使钢件得到马氏体（和贝氏体）组织，提高钢的硬度和强度，与适 当的回火工艺相配合，更好地发挥钢材的性能潜力。亚共析钢淬火加热温度为Acs以上30c50,因为在此温度范围内，可获得全部细小 的奥氏体晶粒，淬火后得到均匀细小的马氏体。若加热温度过高，则引起奥氏体晶粒粗大， 使钢淬火后的性能变坏；若加热温度过低，则淬火组织中尚有未溶铁素体，使钢淬火后的硬 度不足。共析钢和过共析钢淬火加热温度为Ac似上30C50C,此时的组织为奥氏体加渗碳体 颗粒，淬火后获得细小马氏体和球状渗碳体，能保证钢淬火后得到高的硬度和耐磨性。如果 加热温度超过Ace,将导致渗碳体消失，奥氏体晶粒粗化，淬火后得到粗大针状马氏体，残 余奥氏体量增多，硬度和耐磨性降低，脆性增大；如果淬火温度过低，可能得到非马氏体组 织，则钢的便度达不到要求。9 .回火的目的是什么？工件淬火后为什么要及时进行回火？答：回火的目的是消除和减小内应力，稳定组织，调整性能，以获得较好的强度和韧性 配合。淬火钢的组织主要由马氏体和少量残余奥氏体组成（有时还有未溶碳化物），其内部存 在很大的内应力，脆性大，韧性低，i般不能直接使用，如不及时消除，将会引起工件的变 形，甚至开裂。10.叙述常见的三种回火方法所获得的室温组织、性能及其应用。答：常见的三种回火方法所获得的室温组织、性能及其应用见下表回火工艺室温组织性能应用低温回火回火马氏体高硬度和耐磨性，塑性和韧性低刃具、量具、滚动轴承等中温回火回火托氏体硬度适中，弹性高弹性零件等高温回火回火索氏体硬度适中，塑性和韧性好轴、连杆、齿轮、螺栓等11.渗碳的目的是什么？为什么渗碳后要进行淬火和低温回火？答：渗碳的目的主要是提高工件表层的硬度、耐磨性和疲劳强度。因为工件渗碳后，表 面硬度等性能并不能达到技术要求，所以，需要在渗碳后进行淬火和低温回火。12 .用低碳钢（20钢）和中碳钢（45钢）制造传动齿轮，为了获得表面具有高硬度和高 耐磨性，心部具有一定的强度和韧性，各需采取怎样的热处理工艺？热处理后的室温组织有 何差别？答：对于低碳钢（20钢）制造的齿轮，为了使齿轮获得表面具有高硬度和高耐磨性，其 心部具有一定的强度和韧性，需采取渗碳一淬火一低温回火热处理工艺。处理后的室温组织 是：表层是回火马氏体（高碳），心部是回火马氏体（低碳）。对于中碳钢（45钢）制造的齿轮，为了使齿轮获得表面具有高硬度和高耐磨性，其心部 具有一定的强度和韧性，需采取表面淬火一低温回火热处理工艺。处理后的室温组织是：表 层是回火马氏体，心部是铁素体+珠光体。13 .为了减少零件在热处理过程中发生变形与开裂，在零件结构工艺性设计时应注意哪 些方面？答：（1）避免械面厚薄悬殊，合理设计孔洞和键槽结构；（2）避免尖角与棱角结构；（3） 合理采用封闭、对称结构；（4）合理采用组合结构。图2-28冷冲模淬火工艺曲线答：该热处理工艺曲线是冷冲模的淬火和低温回火曲线。淬火曲线部分是先预热至500,保温30分钟,最终加热温度是780c土10,保温10分钟,冷却介质是盐水和油，转 入油的温度是150180C。低温回火部分是200220C,保温60分钟，冷却介质是空气。15 .以手锯锯条（T10钢）或塞子（T8钢）为例，分析其应该具备的使用性能，并利用 本章所学知识，简单地为其制定合理的热处理工艺。答:时于手锯锯条（T10钢），其锯齿部位应具有高硬度（HRC60左右）和高耐磨性，锯 身应具有良好的塑性和韧性。手锯锯条整体应进行球化退火，然后再进行锯齿局部淬火加低 温回火。对于妻子（T8钢），其刃部和头部应具有较高硬度（HRC45左右），其中部应具有良好的 塑性和韧性。签子整体应进行球化退火，然后对塞子的刃部和头部进行局部淬火加中温回火。16 .有一磨床用齿轮，采用45钢制造，其性能要求是：齿部表面硬度是5258IIRC,齿 轮心部硬度是220250HBW。齿轮加工工艺流程是：下料一锻造一热处理一切削加工一热处 理一切削加工一检验一成品。试分析其中的“热处理”具体指何种工艺？其目的是什么？答：第一个“热处理”是退火或正火工艺，其目的是细化组织，调整硬度，满足齿轮心 部硬度是22（）250HBW要求，为切削加工和第二个“热处理”做好组织准备；第二个“热处 理”是齿部感应加热表面淬火加低温回火工艺，其目的是满足齿部表面硬度5258HRC要求。五、课外讨论题通过相互交流和讨论，谈谈热处理在日常生活和生产中的应用，必要时可通过生活用品 和生产中的实际零件为实例，对其材质、热处理工艺及其所需性能进行综合分析，以提高自 己对实际问题的分析能力，并加深对所学知识的理解。第三章钢铁材料复习与思考答案一、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_g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60(TC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 g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，且铭含量至少为 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：低碳铳 钢、 银 钢及 奥氏体不锈 钢。20 .根据保铁中碳的存在形式，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o22 .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。二、单项选择题L08F牌号中，08表示其平均碳的质量分数是_A_。A. 0. 08%； B. 0. 8%； C. 8%o2 .普通非合金钢、优质非合金钢和特殊质量非合金钢是按进行区分的。A.主要质量等级；B.主要性能；C.使用特性 D.前三者综合考虑3 .在下列三种钢中，C 钢的弹性最好;钢的硬度最高； B 钢的塑性 最好。A.T12； B. 15； C. 65。4 .选择制造下列零件的钢材：冷冲压件用 A ；齿轮用 C ；小弹簧用 B 。 A.08F 钢；B.70 钢；C.45 钢。5 .选择制造下列工具所用的钢材：木工工具用 A ；锂刀用 C ；手锯锯条用 B .A.T8A 钢；B.T10钢；C.T12 钢。6 .合金渗碳钢渗碳后必须进行 A后才能使用。A.淬火加低温回火； B.淬火加中温回火； C.淬火加高温回火。7 .将括弧内合金钢牌号归类。耐磨钢：B ；合金弹簧钢： A ；合金模具钢： C ；不锈钢：D 。A. 60Si2MnA； B. ZGMnl3-2； C. Crl2MoV； D. 12Crl3o8 .为下列零件正确选材：机床主轴 C ；汽车与拖拉机的变速齿轮 D :减振 板弹簧 E ；滚动轴承 B ；贮酸槽 A ；坦克履带 F 。A. 12Crl8Ni9； B. GCrl5； C. 40Cr；I). 20CrMnTi ； E. 60Si2MnA； F. ZGMnl3-3<,9 .为下列工具正确选材：高精度丝锥 B ；热锻模 E ；冷冲模 A ；医用 手术刀片 C ；麻花钻头 D oA. Crl2MoV； B. CrWMn； C. 68Crl7； D. W18Cr4V： E. 5CrNiMo»10 .为提高灰铸铁的表面硬度和耐磨性，采用 A热处理方法效果较好。A.接触电阻加热表面淬火；B.等温淬火；C.渗碳后淬火加低温回火。11 .球铸铁经 A 可获得铁素体基体组织;经 C 可获得贝氏体基体组织。A.退火； B.正火； C.贝氏体等温淬火。12 .为下列零件正确选材：机床床身 D :汽车后桥外壳 C ；柴油机曲轴 B；排气管 A 。A. RuT300； B. QT700-2； C. KTH350-10； D. HT300。13 .为下列零件正确选材：轧一 C ；炉底板 B ；耐酸泵 A 。A. STSillCu2CrRE； B. RTCrl6； C.抗磨铸铁。三、判断题1 .氢对钢的危害很大，它使得钢变脆（称氢脆），也使钢产生微裂纹（称白点）。（V）2 . T10钢碳的质量分数是10%。（X）3 .而碳钢的质量优于中碳钢，中碳钢的质量优于低碳钢。（X）4 .碳素工具钢都是高级优质钢。35 .碳素工具钢的碳的质量分数一般都大于0.7机（J）6 . 一般合金钢都有较好的耐回火性。（J ）7 .大部分低合金钢和合金钢的淬透性比非合金钢好。（J）8 . 3Cr2W8V钢一般用来制造冷作模具。（X）9 . GCrl5钢是高碳铭轴承钢，其辂的质量分数是15%。（X）10 . Crl2MoVA钢是不锈钢。（X）11 . 40Cr钢是最常用的合金调质钢。（J）12 .热处理可以改变灰铸铁的基体组织，但不能改变石墨的形状、大小和分布情况。（J）13 .可锻铸铁比灰铸铁的塑性好，因此，可以进行锻压加工。（X）14 .可锻铸铁一般只适用于制作薄壁小型铸件。（J）15 .白口铸铁件的硬度适中，易于进行切削加工。（X）四、简答题1 .碳素工具钢随着碳的质量分数的提高，其力学性能有何变化？答：碳素工具钢随着碳的质量分数的增加，其硬度和耐磨性提高，而韧性下降。2 .与非合金钢相比，合金钢有哪些优点？答：与非合金钢相比，合金钢因为加入了合金元素，所以提高了钢的淬透性和耐回火性: 细化了奥氏体晶粒；提高了铁素体的固溶强化效果。3 .说明在一般情况下非合金钢用水淬火，而合金钢用油淬火的道理。答：由于合金钢中加入了合金元素，导致合金钢的淬透性比非合金钢高，所以在一般情 况下非合金钢用水淬火，而合金钢可用油淬火。4 .耐磨钢常用牌号有哪些?它们为什么具有良好的耐磨性和良好的韧性?并举例说明其 用途。答：耐磨钢常用牌号有有ZGMnl3-l、ZGMnl3-2> ZGMn答-3、ZGMn答-4和ZGMnl3-5等。锦耐磨钢经过水韧处理后，耐磨钢的韧性与塑性好，硬度低(180220HBW),它在较大 的压应力或冲击力的作用下，由于表面层的塑性变形，迅速产生冷变形强化，同时伴随有形 变马氏体转变，使表面硬度急剧提高到5256HRC,在使用过程中高钵耐磨钢的基体仍保持 良好的韧性。耐磨钢常用于制造坦克和拖拉机的履带板、球磨机衬板、挖掘机铲齿、破碎机牙板、铁 路道岔等。5.比较冷作模具钢与热作模具钢碳的质量分数、性能要求、热处理工艺有何不同？ 答：冷作模具钢与热作模具钢在碳的质量分数、性能要求、热处理工艺的差异见下表钢种碳的质量分数性能要求热处理工艺冷作模具钢W (C) 21.0%高硬度和耐磨性，塑性和韧性低淬火+低温回火热作模具钢W (C) =0. 30. 6%硬度适中，抗热疲劳淬火+中(或高)温回火6.高速工具钢有何性能特点？回火后为什么硬度会增加？答：高速钢的主要优点是经过科学的热处理后，具有较高的红硬性，能够在600c以下 保持较高的硬度和耐磨性，用其制作的刀具的切削速度比一般工具钢高得多，而且高速钢的 强度也比碳素工具钢和低合金工具钢约高30$50以此外，高速钢还具有很好的淬透性，在 空气冷却的条件下也能淬硬。但高速钢的导热性差，在热加工时要特别注意。在回火过程中，残余奥氏体转变为马氏体，同时淬火马氏体也弥散析出细小碳化物，所 以，高速钢经三次回火后，残余奥氏体转变为马氏体，以及钢产生“二次硬化现象，会导致钢的硬度略有提高。7 .不锈钢和耐热钢有何性能特点?并举例说明其用途。答：不锈钢的化学成分特点是铝和银的质量分数高，一般W(Cr) >10. 5%,这样不锈钢 中的铭在氧化介质中能形成一层致密的具有保护作用的CrB薄膜，覆盖住整个不锈钢表面， 防止不锈钢被不断地氧化和腐蚀。在耐热钢中主要含有铝、硅、铝等合金元素。这些元素在高温下与氧作用，在钢表面形 成一层致密的高熔点氧化膜(Ci£、AkO：,、SiOj,能有效地保护钢在高温下不被氧化。另外, 加入Mo、W、Ti等元素是为了阻碍晶粒长大，提高耐热钢的高温热强性。8 .说明下列钢材牌号属何类钢?其数字和符号各表示什么？ Q460B Q355NHC 20Cr GCrl5SiMn 9CrSi ©Crl2 10Crl7 W6Mo5Cr4V2答：Q460B表示屈服点。,2460MPa,质最为B级的低合金高强度结构钢：Q355NHC表 示屈服点。，2355MPa,质量为C级的焊接结构耐候钢；20Cr钢表示合金渗碳钢，W(C)=0. 2%,W (Cr) =1%；GCrl5SiMn表示高碳格轴承钢,W (C) =0. 95%-1. 10%, W (Cr) =1. 5%, W (Si) =1%, W (Mn) =1%；9CrSi钢表示合金工具钢，W (C) =0.9%, W (Cr) =1%, W (Si) =1%； Crl2钢属于冷作模具钢,W(C) 21%, W(Cr)=12%;10Crl7钢属于不锈钢,W(C)=0. 12%, W (Cr) =17%；W6Mo5Cr4V2表示高速钢，W (C) =0. 8%0. 9%, W (Mo) =5%, W (Cr) =4%, W (V) =2%o9 .什么是铸铁?它与钢相比有什么优点？答：在铁碳相图中，碳的质量分数W (C) >2. 11%的铁碳合金称为铸铁。铸铁具有良好的铸造性能、减摩性能、吸振性能、切削加工性能及低的缺口敏感性，而 且生产工之简单、成本低廉，经合金化后还具有良好的耐热性和耐腐蚀性等。球墨铸铁的性 能可与钢相媲美，打破了钢与铸铁的使用界限。另外，铸铁在承受压应力时，由于石墨不会 缩小有效承载面积和不产生缺口应力集中现象，故铸铁的抗压强度与钢相近。10 .影响铸铁石墨化的因素有哪些？答：影响铸铁石墨化的因素主要有化学成分和冷却速度。11 .球墨铸铁是如何获得的?它与相同钢基体的灰铸铁相比，其突出性能特点是什么？ 答：球墨铸铁是由普通灰铸铁熔化的铁液，经过球化处理得到的。它与灰铸铁相比，其 突出的性能特点是具有较高的强度和良好的塑性与韧性，如屈服强度比碳素结构钢高，疲劳 强度接近中碳钢。球墨铸铁通过各种热处理，可以明显地提高其力学性能。12 .说明下列铸铁牌号属何类铸铁?其数字和符号各表示什么？ HT250 QT400T5 KTH350T0 ©KTZ550-04 KTB380T2 RuT420 RTSI5答：HT250是灰铸铁，其抗拉强度最小值是250MPa：QT400T5是球墨铸铁，其抗拉 强度最小值是400MPa,断后伸长率最小值是15%；KTH350T0是黑心可锻铸铁，其抗拉强度 最小值是370MPa,断后伸长率最小值是10%；KTZ550-04是珠光体可锻铸铁，其抗拉强度最 小值是550MPa,断后伸长率最小值是4%；KTB380-12是白心可锻铸铁，其抗拉强度最小值 是38()MPa,断后伸长率最小值是12%；RuT420是蠕墨铸铁，其抗拉强度最小值是42(WPa； RTSi5是耐热铸铁,其W (Si) =5%。五、课外调研活动1 .通过看报纸或查阅有关资料，调研典型的非合金钢、低合金钢与合金钢的应用和实 际价格。建议：一般来说，非合金钢和低合金钢的使用量较多，合金钢的使用量相对较少。非合 金钢的价格最低，低合金钢的价格较高，合金钢的价格最高。2 .查阅有关资料分析与交流铸铁在推进社会文明进步中的地位和作用。第四章非铁金属及其合金复习与思考答案一、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 殊黄铜。6 .普通黄铜当锌的质量分数小于39与时，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_巳钛；882以上为体心立方晶格,称为P钛。8 .工业钛合金按其使用状态组织的不最可分为：a_钛合金、p钛合金 和巴tg钛合金。其中士色钛合金应用最广。一9 .锡基滑动轴承合金是以锡为基础,加入锦、 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、铝一基滑动 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 县_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、长切屑或短切解 加工用硬质合金、_切屑加工用硬质合金，分别用英文字母P、M、K表示。二、单项选择题1 .将相应牌号填入空格内：硬铝 C ；防锈铝 B ；超硬铝 E ；铸造铝合 金 D ；铅黄铜 A ；铝青铜 F 。A. HPb59-l； B. 5A02； C. 2A11； D. ZAlSi7Cu4； E. 7A09； F. QA19-4。2 . 3A21按工艺特点分，是 B 铝合金,属于热处理 D 的铝合金。A.铸造；B.变形；C.能强化；D.不能强化。3 .某一金属材料的牌号是T3,它是 BA.碳的质量分数为3%的碳素工具钢；B. 3号加工铜；C. 3号工业纯钛。4 .将相应牌号填入空格内：普通黄铜 A ；特殊黄铜 D ；锡青铜 B ；硅 青铜 C 。A. 1190； B. QSn4-3： C. QSi3-l； D. HA177-2o三、判断题1 .纯铝中杂质含量越高，其导电性、耐腐蚀性及塑性越低。（J）2 .变形铝合金都不能用热处理强化。（X）3 .特殊黄铜是不含锌元素的黄铜。（X）4 . H80属双相黄铜。（X）5 . a型钛合金不能热处理强化，而a+B型钛合金可以热处理强化。3四、简答题1 .铝合金热处理强化的原理与钢热处理强化原理有何不同？答：一般钢经淬火后，硬度和强度立即提高，塑性下降。铝合金则不同，能进行热处理 强化的铝合金，淬火后硬度和强度不能立即提高，而塑性与韧性却显著提高。但铝合金在室 温放置一段时间后，发生时效现象，硬度和强度会显著提高，塑性与韧性则明显下降。2 .滑动轴承合金应具备哪些主要性能?具备什么样的理想组织？答：滑动轴承合金应具有良好耐磨性和减摩性。滑动轴承合金具备的理想组织是：在软 的基体上分布着硬质点，或是在硬的基体上分布着软质点。3 .硬质合金的性能特点有哪些？答：硬质合金的硬度高于高速钢；热硬性远高于高速钢；耐磨性比高速钢要高十几倍; 抗压强度高比高速钢高，但抗弯强度低：冲击吸收能量K较低；线膨胀系数小，导热性差。 此外，硬质合金还具有抗腐蚀、抗氧化和热膨胀系数比钢低等特点。4 .为什么在砂轮上磨淬过火的W18Cr4V、9SiCr、T12A等钢制工具时，要经常用水进 行冷却?而磨硬质合金材料制成的刀具时却不能用水急冷？答：在砂轮上磨淬过火的W18Cr4V、9SiCr、T12A等钢制工具时，经常用水进行冷却是 为了防止钢发生回火现象，导致淬火钢的组织发生变化，硬度和强度降低。而磨硬质合金材 料制成的刀具时，不能用水急冷是因为硬质合金导热性差，如果用水急冷，容易导致硬质合 金发生裂纹。五、课外调研活动1 .观察非铁金属在生活和生产中的应用，撰写一篇非铁金属对人类社会文明作用的小 论文。2 .针对硬质合金的特点，你认为硬质合金还可以在哪些方面扩大应用范围？第一章金属材料基础知识复习与思考题答案一、填空题（将正确答案填写在横线上）1 .金属材料一般可分为 钢铁材料 和 非铁金属两类。2 .钢铁材料是一铁和碳的合金。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 接殊镇静钢。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袤示用直径为 5 mm的压头，压头材质为 硬质合金 ，在 750 kg（ 7.355 kN）压力下,保持1015 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 叫 、洛氏硬度A标尺 HRC 、断 后伸长率6 5或打。、断面收缩率 *、对称弯曲疲劳强度 。.1 。14 .吸收能量的符号是 K ,其单位为 J 015 .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）呈规则排列第五章非金属材料复习与思考答案一、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 .牛.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,如襁糊等。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_3 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 2 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合材料三类。二、判断题1 .高分子化合物是指分子量很大的化合物。（V）2 .塑料的主要成分是树脂。（J）3 .热固性塑料受热软化，冷却硬化，再次加热又软化，冷却又硬化，可多次重复。（X）4 .陶骁材料是无机非金属材料的统称。（J）5 .不同材料复合后，通常是其中种材料为基体材料，起粘结作用：另种材料作为增强剂材料，起承载作用。（J）6 .橡胶失去弹性的主要原因是氧化、光的辐射和热影响。（V）三、简答题1 .什么是有机高分子材料?其合成方法有哪些？答：有机高分子材料是由相对分子质量大于IO,并以碳、氢元素为主的有机高分子 化合物（又称高聚物）组成的。由单体聚合为有机高分子化合物（或高聚物）的基本方法 有两种，一种是加聚反应；另一种是缩聚反应。2 .简述橡胶的分类、特点及用途。答：橡胶按原料来源可分为天然橡胶和合成橡胶。橡胶最重要的特点是高弹性。此外， 橡胶还有良好的耐磨性、绝缘性、隔音性和阻尼特性，以及良好的不透气和不透水性能。橡 胶可作为弹性材料、密封材料、减振防振材料和传动材料：在电气工业中可制作各种导线、 电缆的绝缘外包层等。3 .何谓胶接?胶接的特点有哪些？答：胶接是借助于一种物质在固体表面产生的粘合力将材料牢固地连接在一起的方法。 胶接与螺栓连接、焊接、钾接相比，具有如下特点：（1）胶接处应力分布均匀；（2）胶接可 以连接各种材料；（3）胶接接头平整光滑、重量轻。4 .利用胶粘剂把彼此分离的物件胶接在一起，形成牢固接头的必要条件是什么？答：利用胶粘剂把彼此分离的物件胶接在起，形成牢固接头的必要条件是：胶粘剂必 须能够很好地浸润被胶接物的表面；在固化硬结后，胶层应有足够的内聚力而且胶粘剂与被 胶接物件之间有足够的粘附力。5 .纤维有何特点和用途？答：纤维具有弹性模量大，受力时形变小，强度高等特点。纤维可以作衣物、导 弹隔热材料、防渗防裂材料、充填材料以及医用材料。6 .什么叫特种陶瓷?特种陶瓷在工业上有何应用？答：特种陶瓷主要是指采用高纯度人工合成化合物，如AIM Zr（）2、SiC、Sis2、BN等, 制成具有特殊性能的新型陶瓷（包括功能陶瓷）。特种陶瓷主要用于制作高温容器、热电偶 套管、内燃机火花塞、切削高硬度材料的刀具、金属拉丝模、挤压模、火箭喷嘴、阀门、密 封件等。7 .复合材料有何特点？举例说明玻璃钢的用途。答：复合材料具有较高的比强度（抗拉强度除以相对密度）和比模量（弹性模量除以相对 密度）；较好的抗疲劳性能；较好的减振性；较好的耐高温性；独特的成形工艺等。玻璃钢可制造各种罐、管道、泵、阀门、贮槽等，可制造金属、混凝土等设备内壁的衬 里，可制造输送各种能源（水、石油、天然气等）的管道，可制造轿车配件、船体及其部件。四、交流与讨论1 .观察社会的各个角落，分析非金属材料的应用情况，展望未来非金属材料将在我们 的生活中发挥什么样的作用？建议：随着科技的发展，非金属材料的应用会越来越广泛，将逐渐替代部分金属材料, 使金属材料的使用比例逐渐降低。2 .发挥个人想象力，你能否根据实际需要，自己设计出新的复合材料？并说明其特点 和应用。建议：例如，开发消防服装，能够将热量反射和隔开，保证消防人员顺利救火；开发适 合于新农村建设的节能建筑材料，即可充分利用太阳能，又方便建设、拆除、移动、安装和 回收。第六章铸造复习与思考答案一、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一型、 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。8 .合金的铸造性能主要包括吸气性、氧化性、流动性、收缩性、凝固温 度范围、凝固特性、热裂倾向性以及与铸型和造型材料的相互作用等。9 .液态合金从浇注温度冷却到室温过程中要经过一液态收缩、凝固收缩、固 态_收缩三个阶段。二、简答题1 .铸造生产有哪些优缺点？答：铸造适应性广，具有较好的经济性，铸件力学性能较低。2 .绘制铸造工艺图时应确定哪些主要的工艺参数？答：需要确定加工余量、起模斜度、芯头、收缩率、铸造圆角等工艺参数。3 .铸件上产生缩孔的根本原因是什么？答：根本原因是液态合金在铸型中凝固过程中，由于液态金属补缩不良造成的。4 .图6-36中的铸件结构是否合理?应如何修改？答：第一，上端小孔的尺寸设计不合理，应该是小孔上端口径小，下端口径大；第二， 铸件最大外圆应设置起模斜度。5 .图6-37所示辑筒铸件只生产1件，该铸件的造型和造芯分别采用什么方法?请叙述其主要过程。答：该铸件应采用手工造型中的分模造型方法进行造型，造芯采用手工造芯。模样的分 型面在最大截面处，铸件型腔分别在上下砂箱中。主要操作过程是，第一，准备好造型材料 和造芯材料；第二，准备好模样、砂箱、芯盒和造型工具等；第三，分别造好上下型腔及芯 型；第四，烘干型腔和芯型；第五，合型、熔炼和浇注;图6.37根筒铸件 三、课外探讨与交流1.观察“马踏飞燕”青铜器（图6-38）的外形，分析此青铜器的铸造工艺，并分析这种设计思想的内涵是什么？如果感兴趣，请撰写一篇关于对“马踏飞燕”青铜器制造方法的 研究论文。建议：“马踏飞燕”青铜器可能是采用熔模铸造方法成形的。这种夸张造型反映了马的 奔驰速度高，腾空高度高，寓意汉朝的强大和统治者的高远志向，也反映了工匠对力学知识 和美学知识的深入理解。第七章金属压力加工复习与思考答案一、填空题1 . 塑性越好,变形抗力越小,金属的可锻性越好。2 .随着金属冷变形程度的增加，金属材料的强度和硬度 提高 ，塑性和韧性_隆 低，使金属的可锻性恶化 ,3 .金属的滑移是通过晶体内部的 位错运动 实现的,随着变形程度增加，位错数 量增加；塑性变形能力变差 °4 .金属锻前加热的目的是提高其塑性和降低变形抗力；金属锻后会形成 锻造流线组织。5 .锻造温度范围是指由始锻温度到终锻温度之间的温度间隔。6 .自由锻是通过局部锻打逐步成形的，它的基本工序包括：徽粗、拔长 、 冲孔 、切割、弯曲、扭转、错移及锻接等。7 .冲最小孔时应注意孔径与板料厚度的关系，做到孔径不应 小于 板料厚度。8 .弯曲件的弯曲半径不能小于被弯曲金属材料许可的 最小弯曲半径（-min），以 免弯裂。9 .弯曲件弯曲后，由于有 回弹 现象,所以，弯曲模具的角度应比弯曲件弯曲的 角度小一个回弹角a。二、判断题1.细晶组织的可锻性优于粗晶组织。（J）2,非合金钢中碳的质量分数愈少，可锻性愈差。（X）3 .尽量使锻件的锻造流线与零件的轮廓相吻合是锻件工艺设计的一条基本原则。（J）4 .常温下进行的变形称为冷变形，加热后进行的变形称为热变形。（X）5 .由于金属材料在锻造前进行了加热，所以，任何金属材料均可进行锻造。（X）6 .冷变形强化使金属材料的可锻性变差。（J）7 .冲压件材料应具有良好塑性。（J）8 .弯曲模的角度必须与冲压弯曲件的弯曲角度一致。（义）9 .落料和冲孔都属于冲裁工序，但二者的生产目的不同。（V）三、简答题1 .确定锻造温度范围的原则是什么？答：定始锻温度的原则是在不出现过热和过烧的前提下，应尽量提高始锻温度，以增加金属的塑性，降低变形抗力，有利于锻造成形加工。非合金钢的始锻温度应比固相线低200 左右。确定终锻温度的原则是在保证锻造结束前金属还具有足够的塑性，以及锻造后能获得再 结晶组织的前提下，终锻温度应稍低一些。非合金钢的终锻温度，常取800左右2 .冷变形强化对压力加工有何影响?如何消除？答：随着金属冷变形程度的增加，金属的强度指标和硬度都有所提高，但塑性有所下降, 导致金属变形难度加大，金属的可锻性能恶化。采用再结晶退火可以消除冷变形强化现象。