金屬工藝復(fù)習(xí)提綱完整版

1、金屬工藝學(xué)復(fù)習(xí)題綱第一章 鋼鐵材料及熱處理1. 名詞解釋：碳鋼與工業(yè)用鋼、鑄鐵與工業(yè)用鐵、合金鋼、灰鑄鐵、球墨鑄鐵、熱處理、調(diào)質(zhì)處理、表面熱處理、鑄造、砂型鑄造、鍛造、鑄件、鍛件、毛坯。2.金屬材料的力學(xué)性能指標(biāo)包括哪些內(nèi)容？及表達(dá)符號(hào)。3.掌握?qǐng)D1-2低碳鋼的拉伸曲線內(nèi)容。4.掌握?qǐng)D1-5鋼中含碳量對(duì)力學(xué)性能的影響。5.鋼中的S、P元素對(duì)零件的性能有何影響。或煉鋼時(shí)為什么要嚴(yán)格控制S、P的含量？6.掌握碳鋼的基本知識(shí)：低碳鋼、中碳鋼和高碳鋼是如何規(guī)定的；碳素結(jié)構(gòu)鋼與碳素工具鋼的含義。碳鋼牌號(hào)表示方法及含義；碳鋼的機(jī)械性能與熱處理是什么關(guān)系？7.掌握?qǐng)D1-10純鐵的同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變；純鐵的同素異構(gòu)

2、轉(zhuǎn)變理論有何重要的現(xiàn)實(shí)意義？8.鐵碳合金狀態(tài)圖中的基本組織有哪些？它們的符號(hào)表示及性能特點(diǎn)。9.掌握?qǐng)D1-11 Fe-Fe3C狀態(tài)圖中碳鋼區(qū)域（E點(diǎn)成分左側(cè)）的合金成分、組織與溫度間關(guān)系的圖解內(nèi)容。并熟悉共析點(diǎn)S和共晶點(diǎn)C的含義及反應(yīng)式內(nèi)容。掌握：根據(jù)室溫下平衡組織的特點(diǎn)不同，又將碳鋼分成哪三類？10.狀態(tài)圖中的過共析鋼成分合金，其室溫下的平衡組織是？對(duì)鋼的性能有何影響？（提示：網(wǎng)狀Fe3C組織硬而脆，是一種不利組織，它的存在使鋼的塑性和韌性大大降低）11.能對(duì)典型碳鋼作結(jié)晶過程分析，學(xué)會(huì)用簡(jiǎn)練語言或符號(hào)表述其在極其緩慢冷卻條件下的結(jié)晶過程中的組織轉(zhuǎn)變。12.鋼的整體熱處理方法有哪些？在空氣中

3、冷卻的操作稱作什么熱處理方式？在冷卻介質(zhì)（如礦物油、水）中的操作又稱作什么熱處理方式？隨爐或埋砂冷卻的操作稱作什么熱處理方式？13.重要鋼制機(jī)械零件為得到高強(qiáng)度、高硬度與良好韌性相結(jié)合的綜合力學(xué)性能應(yīng)采用正火還是調(diào)質(zhì)處理？一般普通機(jī)械零件為提高強(qiáng)度和硬度應(yīng)選擇退火還是正火熱處理？中碳鋼的鑄件出砂后為消除殘余內(nèi)應(yīng)力、防止變形，調(diào)整硬度利于切削加工，應(yīng)選擇退火、正火、回火還是淬火熱處理方式？14.對(duì)過共析鋼的零件采用正火的目的是？其正火加熱溫度如何制定？15. 過共析鋼的零件采用退火的目的是？其退火加熱溫度如何制定？16.鋼制零件淬火的目的是？淬火后可以安排機(jī)械加工嗎？說明理由。17.掌握回火操作

4、的三種方法及其目的和應(yīng)用。18.鋼的表面熱處理方式有哪些？表面熱處理方式與整體熱處理方式在操作上有什么不同？19.滲碳、滲氮表面化學(xué)熱處理的目的是什么？?jī)煞N表面熱處理方式對(duì)零件的制造合金有何要求？其中能獲得最高硬度（6367HRC）的熱處理方式是哪一種？低碳鋼的零件要獲得最高的硬度，應(yīng)采用表面淬火還是滲碳操作？中碳鋼的重要零件為提高耐磨性（30HRC），可以考慮采用正火、調(diào)質(zhì)處理還是滲氮？說明理由。20.為什么過共析鋼的正火溫度與淬火溫度是不同的？（思考及作業(yè)題）答：過共析鋼正火的目的是消除鋼中的網(wǎng)狀滲碳體，使其呈不連續(xù)的短片狀，為球化退火作組織準(zhǔn)備。為此，將鋼加熱到ACCm線以上3050，進(jìn)

5、行保溫，使鋼中組織完全奧氏體化，再在空氣中快速冷卻而使?jié)B碳體來不及充分析出和聚集。過共析鋼淬火是為得到馬氏體組織，淬火前要先進(jìn)行正火、再安排球化退火（加熱至AC1以上2030）而使鋼中滲碳體呈球狀，為淬火做好組織準(zhǔn)備。這樣組織的過共析鋼，其塑性大大提高，脆性降低，在淬火急冷操作時(shí)，鋼件不會(huì)產(chǎn)生裂紋，故過共析鋼的正火和淬火加熱溫度是不同的。21.想一想：過共析鋼的零件能直接進(jìn)行淬火嗎？說明理由?；蜻^共析鋼的零件為什么在淬火前要先進(jìn)行正火、再球化退火？或什么是球化退火？球化退火的對(duì)象是？其目的又是什么？22.亞共析鋼的細(xì)化晶粒退火為什么要加熱到略高于AC3的溫度？而一般過共析鋼的退火只加熱到略高于

6、AC1溫度？（思考及作業(yè)題）答：對(duì)亞共析鋼：要完全奧氏體化；防止出現(xiàn)過熱組織（奧氏體晶粒急劇長(zhǎng)大），而使退火后的零件的強(qiáng)度降低。 對(duì)過共析鋼：加熱到略高于AC1溫度時(shí)，片狀滲碳體就能分解成斷開的許多細(xì)小顆粒，在保溫過程，這些細(xì)小顆粒均勻地形成球狀；呈球狀滲碳體的過共析鋼零件，其塑性、韌性大大提高，切削性能大大改善，在淬火急冷操作時(shí)，產(chǎn)生的淬火應(yīng)力大大降低，防止了裂紋的產(chǎn)生。若過共析鋼的退火溫度偏高，則會(huì)破壞正火后的細(xì)晶粒組織；若退火溫度制定在ACCm線以上，則又會(huì)重新得到網(wǎng)狀的滲碳體，達(dá)不到球化退火的目的。23.合金鋼的種類有哪些？合金鋼主加的元素有哪些？（寫出5種即可）24.掌握低合金結(jié)構(gòu)的

7、牌號(hào)及含義。（如我國常用的牌號(hào)有：Q295、Q345、Q420、Q460。注意：其與碳素結(jié)構(gòu)鋼牌號(hào)的區(qū)別）25.合金結(jié)構(gòu)鋼的種類有？（答：有合金滲碳鋼、合金調(diào)質(zhì)鋼、滾動(dòng)軸承鋼、合金彈簧鋼等）26. 熟悉合金滲碳鋼的牌號(hào)及含義。注：必須是低碳合金鋼，如20C、20CrMnTi、12Cr2Ni4、28Cr2Ni4WA。簡(jiǎn)述合金滲碳鋼零件的制造過程。答：如20Cr零件經(jīng)表面滲碳，就得到合金滲碳鋼的零件。27.熟悉合金調(diào)質(zhì)鋼的牌號(hào)及含義。說明：必須是中碳合金鋼，如35CrMo、38CrMoAI、40Cr等。簡(jiǎn)述合金調(diào)質(zhì)鋼零件的制造過程。28.什么是合金彈簧鋼？熟悉合金彈簧鋼的牌號(hào)。答：主要是高碳合金鋼

8、經(jīng)淬火+中溫回火，獲得高的彈性極限和屈服點(diǎn)的性能的鋼。中、低碳鋼經(jīng)淬火+中溫回火，可獲得較高的彈性和屈服點(diǎn)而成為彈簧鋼。合金彈簧鋼的牌號(hào)：如50CrVA、55Si2Mn、60Si2CrA、等。29. 想一想：用牌號(hào)30W4Cr2VA鋼制造彈性零件可行嗎？說明理由。30.什么是滾動(dòng)軸承鋼？熟悉滾動(dòng)軸承鋼的牌號(hào)。如：GCr6、GCr15、GCr15SiMn等。答：是過共析鋼成分+主加Cr合金元素的鋼種。31.鑄鐵按碳存在形式的不同可分成哪幾種鑄鐵？32.鑄鐵的含義是什么？白口鑄鐵為什么不能用作機(jī)械零件的制造合金？工業(yè)用鑄鐵的化學(xué)成分一般制定在，說明理由?；蚴裁词枪I(yè)用鑄鐵？（提示：在鐵碳合金狀態(tài)圖

9、中，越靠近共晶點(diǎn)C成分的合金，其鑄造性能越好；但共晶點(diǎn)C成分的合金（）因脆性大而不能用作機(jī)械零件的鑄造合金）33.掌握灰鑄鐵的牌號(hào)及含義、力學(xué)性能特點(diǎn)。鋼組織和灰鑄鐵組織最大的不同點(diǎn)是？（答：鋼組織中沒有石墨，而灰鑄鐵組織中有石墨存在，石墨的力學(xué)性能幾乎為零）34.灰鑄鐵性能的特點(diǎn)是什么？或如機(jī)床床身、復(fù)雜的機(jī)架、帶復(fù)雜內(nèi)腔的零件等常選用灰鑄鐵制造，是利用了灰鑄鐵哪些性能特點(diǎn)？制造承受拉應(yīng)力作用的零件能選用灰鑄鐵制造嗎？制造受壓的零件可以用灰鑄鐵制造嗎？說明理由。35.能用熱處理的方法提高灰鑄鐵件的力學(xué)性能嗎？或生產(chǎn)高牌號(hào)灰鑄鐵件（如HT250、HT300）的方法是？答：一般不用正火、淬火或調(diào)

10、質(zhì)的辦法提高灰鑄鐵件的強(qiáng)度和韌性，因灰鑄鐵件受熱時(shí)粗大的石墨片要膨脹而引起零件變形，易產(chǎn)生裂紋。提高灰鑄鐵件零件強(qiáng)度和韌性的方法是澆注時(shí)對(duì)鐵液進(jìn)行變質(zhì)處理（或稱孕育處理），以得到高牌號(hào)的灰鑄鐵件如HT250、HT300等。36.簡(jiǎn)述球墨鑄鐵的牌號(hào)（如QT450-10）與熱處理的關(guān)系。或?yàn)槭裁闯錾暗那蚰T鐵件必須要進(jìn)行熱處理才能得到相應(yīng)牌號(hào)的球墨鑄鐵？答：出砂的球墨鑄鐵件，因結(jié)晶組織粗大、成分不均勻，故力學(xué)性能不高，是沒有牌號(hào)的球墨鑄鐵。由于球鐵中的石墨呈分散、均勻分布的小球狀，對(duì)鑄鐵基體的割裂作用大大減小，實(shí)踐證明可以進(jìn)行高溫或低溫退火、正火、調(diào)質(zhì)處理等熱處理方式，得到高強(qiáng)度的球鐵件，故球墨鑄

11、鐵件必須要進(jìn)行熱處理才能得到相應(yīng)牌號(hào)的球墨鑄鐵。第二章 鑄 造1. 熟記砂型鑄造的工藝過程：根據(jù)零件的形狀和尺寸，冷凝后落砂清理得到鑄件。（見教材P1920。）2.砂型鑄造方法中 和 是必備的工藝裝備，其中 是用來形成鑄型型腔的； 是用作制作型芯（或稱砂芯）的，型芯的作用是用來形成鑄件 的。3.掌握鑄件澆注位置和分型面的選擇。熟悉鑄件澆注位置與分型面的表達(dá)符號(hào)。（如教材圖2-2鑄造工藝圖內(nèi)容）4.作業(yè)題5：圖2-21所示為一傳動(dòng)蝸桿鑄造零件，采用砂型鑄造。若此零件需大量生產(chǎn)，試確定其澆注位置、分型方案及所選的造型方案?；蛉鐖D示為一傳動(dòng)精度要求不高的蝸桿鑄件，采用砂型鑄造，蝸桿齒是重要的受力面。

12、試確定其澆注位置、分型方案。要求制定出3種方案，并用規(guī)定的符號(hào)和必要的文字在鑄造零件圖中表示出來。答：以題意該零件需大量生產(chǎn)，采用砂型鑄造，故可采用機(jī)器造型。機(jī)器造型對(duì)分型方案的要求是只能有一個(gè)分型面，即必須采用兩箱造型。根據(jù)鑄件澆注位置選擇原則和兩箱造型的要求，確定采用方案3或方案2，如下圖所示。5.砂型鑄造生產(chǎn)，制造鑄型的材料是什么？對(duì)材料有何要求？答：常用的造型材料是石英砂、粘土、有機(jī)或無機(jī)粘接劑和其它附加物（如煤粉、木屑）。對(duì)型砂的要求是有一定的顆粒度、耐燒結(jié)（或耐火度好）和一定的強(qiáng)度和塑性。6.型砂和芯砂有什么不同？（提示：芯砂比型砂要細(xì)，并用油脂作粘接劑，俗稱油砂）7.鑄型中的澆注

13、系統(tǒng)有何作用？典型澆注系統(tǒng)是由哪幾個(gè)部分組成？提示：澆注系統(tǒng)的作用是擋渣、阻留氣泡、控制金屬液流速。即起過濾金屬液作用，防止鑄件產(chǎn)生鑄造缺陷。8.鑄造生產(chǎn)最常用的鑄造合金有哪些種類？9.鑄造鋁合金熔煉的最大特點(diǎn)是什么？或?yàn)槭裁慈蹮掍X合金最好采用電阻坩堝爐？答：鋁合金在高溫液態(tài)極易氧化和吸氣（吸入H2），而使鑄件斷面產(chǎn)生夾渣和氣孔缺陷。為此，在熔煉時(shí)要采取隔離氣體的措施，如用氯化鈉粉末把鋁液覆蓋住，在熔煉后期還要加入精煉劑，以使氫氣和夾渣物上浮而除去。采用電阻坩堝爐熔煉鋁合金，可避免產(chǎn)生反應(yīng)性氣體（焦炭燃料燃燒時(shí)要產(chǎn)生CO、CO2的氣體），加熱時(shí)間短，可減輕鋁液高溫氧化程度。10.鑄件常見的缺陷

14、有哪幾種？注：寫出5種即可。11.金屬型鑄造與砂型鑄造比較，金屬型鑄造的最大特點(diǎn)是？12.金屬型鑄造為什么對(duì)鑄造零件的批量有要求？或單件、少量形狀較簡(jiǎn)單、壁不太薄的有色金屬合金鑄件能采用金屬型鑄造方法生產(chǎn)嗎？說明理由。答：金屬鑄型制造周期較長(zhǎng)、成本較高，且一種鑄型只能生產(chǎn)一種鑄件，故對(duì)鑄造零件的批量有要求，必須是大批量才劃算。13.為什么金屬型鑄造適用于大量生產(chǎn)形狀較簡(jiǎn)單、壁厚不太薄的有色金屬鑄件？答：金屬鑄型的型腔是用機(jī)械加工方法加工出的，如鑄造的零件形體復(fù)雜，對(duì)型腔的機(jī)械加工難度大、要求高，制造困難，再有金屬鑄型無退讓性，排氣困難，鑄件冷縮時(shí)易產(chǎn)生裂紋，也不好??；又因金屬鑄型導(dǎo)熱快，如鑄件

15、壁厚太薄，則易產(chǎn)生澆不足或冷隔缺陷，故用金屬型鑄造的零件，其壁厚不能太??；考慮金屬鑄型可重復(fù)使用，一型只能生產(chǎn)一種鑄件，故對(duì)鑄造零件的量又要求，必須是大量生產(chǎn)才劃算。14.壓力鑄造與金屬型鑄造比較，壓力鑄造的最大特點(diǎn)是？或作業(yè)題：照相機(jī)的鋁合金機(jī)殼和無線電、儀表行業(yè)用的銅合金小輪齒、小螺絲等形狀復(fù)雜、壁很薄的鑄造小零件，宜選用何種鑄造方法成形？答：金屬液是在高壓、高速下充型，并在一定壓力下凝固；特別適于鑄造復(fù)雜、薄壁的有色金屬小鑄件，這是金屬型鑄造所不及的；壓鑄件尺寸精度高，表面質(zhì)量好，一般不經(jīng)切削就可直接做零件用。作業(yè)題答：以上有色金屬的鑄造小零件，因形狀復(fù)雜、壁很薄，上批量生產(chǎn)，為得到輪廓

16、清晰的鑄件宜采用壓力鑄造方法制造。15.熔模鑄造與金屬型鑄造和壓力鑄造的最大不同點(diǎn)是？答：熔模鑄造對(duì)合金的種類、鑄造零件的形狀不受限制；熔模鑄件的尺寸可以較大；熔模鑄造特別用于高熔點(diǎn)、高硬度、難加工的形狀復(fù)雜的合金鑄件，這是金屬型鑄造、壓力鑄造所不及的。16.高熔點(diǎn)合金的鑄件為什么不能用金屬型鑄造或壓力鑄造來生產(chǎn)？或高熔點(diǎn)合金的鑄件宜選用何種鑄造方法？或金屬型鑄造、壓力鑄造為什么最適用于有色金屬的鑄件？答：高熔點(diǎn)合金液對(duì)金屬鑄型要產(chǎn)生嚴(yán)重的熱腐蝕性（引起金屬鑄型表面的氧化和熱裂），而有色金屬的熔點(diǎn)較低（一般不超過800900）故金屬鑄型只能用來澆注熔點(diǎn)較低的有色金屬鑄件，以使金屬鑄型能“永久性

17、”使用。 因熔模鑄造的型殼是用堅(jiān)硬、耐燒結(jié)的石英砂漿料（熔結(jié)溫度至少在2500以上）硬化后制得的，故高熔點(diǎn)合金的鑄件要用熔模鑄造方法制造。17.金屬合金的鑄造性能是用什么來評(píng)定的？答：用合金液的流動(dòng)性和合金的收縮率兩項(xiàng)內(nèi)容來評(píng)定。18.鑄鋼的化學(xué)成分一般制定在范圍，說明理由。答：由鐵碳合金狀態(tài)圖分析知：碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)在0.25%0.45%范圍的成分的合金，其凝固溫度范圍相對(duì)較窄，故凝固收縮率較小，熔點(diǎn)溫度也相對(duì)較低，故氧化程度較輕，過熱度較大，有利于金屬液流動(dòng)，兼顧合金的流動(dòng)性和收縮率，這部分合金的鑄造性能較好，故可用作鑄造合金。19.縮孔是鑄件容易出現(xiàn)的鑄造缺陷，采用何種辦法可以避免鑄件產(chǎn)生縮

18、孔缺陷？答：工藝上控制縮孔的方法：是在鑄件最后凝固的部位設(shè)置冒口，使鑄件實(shí)現(xiàn)順序凝固，將縮孔轉(zhuǎn)移至冒口中，鑄件出砂后將冒口切割掉。20.在鑄件上設(shè)置冒口有何作用？答：是對(duì)鑄件最后凝固的部位進(jìn)行補(bǔ)縮，防止鑄件產(chǎn)生縮孔。21.鑄件在冷凝過程中產(chǎn)生的鑄造內(nèi)應(yīng)力用何種辦法可以控制？鑄件的殘余內(nèi)應(yīng)力又如何解決？22.掌握?qǐng)D2-18支座結(jié)構(gòu)的比較。思考：a)與c)比較表明：鑄件的強(qiáng)度并不與斷面的厚度成正比。為什么？23.作業(yè)題4：試比較圖2-20所示繩輪鑄件三種造型方法的特點(diǎn)和應(yīng)用。答：圖a)：采用分模三箱造型方法。特點(diǎn)：可省去制造芯盒和造芯工序，但三箱造型只能手工造型，不能實(shí)現(xiàn)機(jī)器造型，生產(chǎn)效率低，只適

19、用于單件或少量生產(chǎn)。 圖b)：只有一個(gè)分型面，使用了型芯，采用整模兩箱造型。特點(diǎn)：增加了制造芯盒和造芯工序，鑄件位于一個(gè)砂箱內(nèi)，不會(huì)出現(xiàn)錯(cuò)型，兩箱造型可采用機(jī)器造型，生產(chǎn)效率高，此造型方法適用于大批量生產(chǎn)。 圖c)：只有一個(gè)分型面，使用了型芯，采用分模兩箱造型。特點(diǎn)：增加了制造芯盒和造芯工序，鑄件分成兩半形，分別位于上、下型內(nèi)，如合型不準(zhǔn)確鑄件會(huì)產(chǎn)生錯(cuò)型；兩箱造型可實(shí)現(xiàn)機(jī)器造型，生產(chǎn)效率高，此造型方法適用于大批量生產(chǎn)。除以上三種造型方法外，還可以采用活塊造型。但活塊造型工序較費(fèi)事、費(fèi)工。24.作業(yè)題1：你認(rèn)為鑄造成形最顯著的特點(diǎn)是什么？它有哪些主要優(yōu)缺點(diǎn)？在哪些情況下選用鑄造制造機(jī)械零件？參考

20、答案：最顯著特點(diǎn)：對(duì)零件的形狀、尺寸不限制；對(duì)制造合金不受限制；對(duì)零件的生產(chǎn)量不受限制。主要優(yōu)缺點(diǎn)是：鑄件容易產(chǎn)生鑄造缺陷，影響鑄造零件的力學(xué)性能；砂型鑄造方法，砂鑄型只能使用一次，生產(chǎn)過程復(fù)雜、造型過程費(fèi)工，工作環(huán)境不太好；鑄件的強(qiáng)度和韌性不是絕對(duì)的高。但鑄造成形最大的優(yōu)勢(shì)在于：對(duì)大尺寸、帶有復(fù)雜內(nèi)腔結(jié)構(gòu)的薄壁零件和外形復(fù)雜的零件比其它成形方法更容易制造，無須投資重型機(jī)械設(shè)備、耗能低等。機(jī)械設(shè)備中受靜強(qiáng)度作用和不大沖擊力作用的零件，可以選擇鑄造零件；帶有復(fù)雜內(nèi)腔結(jié)構(gòu)和形狀復(fù)雜的大小尺寸零件，可以選擇鑄造零件；用高熔點(diǎn)、高硬度、難加工的合金制造形狀復(fù)雜、帶有內(nèi)腔結(jié)構(gòu)薄壁的零件，一定要選擇鑄造零件；單件、少量生產(chǎn)的形狀復(fù)雜的零件，可以選擇鑄造零件。第三章 鍛 壓1.所有金屬材料都能采用鍛造方法做零件嗎？2.鍛壓成形對(duì)金屬材料性能有何要求？3.評(píng)定金屬材料鍛壓性能好壞的指標(biāo)是？5.鍛造生產(chǎn)對(duì)金屬塊料加熱的目的是什么？6.掌握?qǐng)D3-1所示的碳鋼鍛造溫度范圍及開始鍛造溫度和終止鍛造溫度制定的原則。如：為什么過共析鋼的終止鍛造溫度要制定在Acm線以下一定溫度范圍仍要鍛造？開始鍛造溫度和終止鍛造溫度制定的過高過低都不利于鍛造和鍛件品質(zhì)，你是如何理解的？有利于鍛造的組織是？7.鍛造生產(chǎn)用的坯料有哪些品種？（答：有軋材、鋼坯和鋼錠）8.鍛造