工程材料及成形工藝基礎(chǔ)章節(jié)練習(xí)題及答案

第一章金屬材料的性能

復(fù)習(xí)思考題

1.什么是塑性變形？什么是彈性變形？

答：金屬材料在外力作用下，發(fā)生不可逆的永久變形稱為塑性變形。金屬材料在外力作

用下，金屬材料發(fā)生變形，失去外力金屬材料又恢復(fù)到原來(lái)狀態(tài)的變形叫彈性變形。

2.Rpo.2的含意是什么？為什么低碳鋼不用此指標(biāo)？

答：睨。,2的含意是對(duì)于高碳鋼、鑄鐵、銅、鋁等金屬材料，沒(méi)有明顯的屈服現(xiàn)象，拉伸

曲線上沒(méi)有小鋸齒狀平臺(tái)，通常規(guī)定試樣產(chǎn)生0.2%塑性變形時(shí)的應(yīng)刀作為其規(guī)定非比例延

伸強(qiáng)度，用以。,2表示。低碳鋼有明顯屈服現(xiàn)象，可以測(cè)定其上屈服強(qiáng)度RcH和下屈服強(qiáng)度

&L，所以不用此指標(biāo)。

3.抗拉強(qiáng)度與硬度之間有沒(méi)有一定的關(guān)系？為什么？

答：抗拉強(qiáng)度與硬度之間有一定的關(guān)系，低碳鋼：&產(chǎn)2.7HBS、高碳鋼：&M3.8HBS、

合金調(diào)質(zhì)鋼：&a4.3HBS、灰鑄鐵：a產(chǎn)1.0HBS。由于硬度和強(qiáng)度以天同形式反映了材料在

外力作用下抵抗變形和斷裂的能力，故二者之間有一定的關(guān)系。

4.沖擊吸收能量K代表什么指標(biāo)？為什么K不直接用于設(shè)計(jì)計(jì)算？

答：K值是試驗(yàn)中測(cè)定的吸收能量，它反映的是材料在沖擊載荷下彈性變形、塑性變形

和斷裂過(guò)程中吸收能量的能力。也就是金屬材料的沖擊韌性。

在沖擊能量相對(duì)不太大的情況下,金屬材料承受多次重復(fù)沖擊的能力，主要取決于強(qiáng)度,

而不是要求過(guò)高的沖擊韌性。即沖擊韌性較低而強(qiáng)度較高的材料壽命較長(zhǎng)。因此，用K值

來(lái)衡量和設(shè)計(jì)這些機(jī)械零件是不太合適的，一般只用K值作為選擇材料的參考。

5.某低碳鋼拉伸試樣，直徑為10mm,原始標(biāo)距為50mm,屈服階段拉力值首次下降

前的最大拉力為18840N,屈服階段不計(jì)初始瞬時(shí)效應(yīng)時(shí)的最小拉力為18740N,屈服之后、

斷裂前的最大拉力為35320N,拉斷后將試樣接起來(lái)，標(biāo)距之間的長(zhǎng)度為73mm,斷口處截

面平均直徑為6.7mm。問(wèn)該低碳鋼的“，凡H，凡L，乙4各是多少？其硬度大約是多少？

答：人=區(qū)=—35320=450MPa

-3.14心

R0H*=18840

7=240MPa

>010

3.14x

F18740

R=^239MPa

CLSo

3.14x

S-S

Z=-2~JLx|(X)%=x100%=55%

So

T73-50

A=u-I^xl00%=xl00%=46%

L。50

因?yàn)槭堑吞间摚??,n*2.7HBS

HBS==167

2.72.7

第二章金屬的晶體結(jié)構(gòu)

復(fù)習(xí)思考題

1.已知Cu的原子直徑為2.56A（"=1（）T°m）,求Cu的晶格營(yíng)數(shù)，并計(jì)算1mn?Cu

中的原子個(gè)數(shù)。

答：銅的晶體結(jié)構(gòu)為面心立方晶格，晶格常數(shù)與原子半徑之間的關(guān)系為：”號(hào)

e..2.56-Jiao

因此,----=-----,a=3.62A

24

原子個(gè)數(shù)〃=4x4=3￡x4=8.43xl（T個(gè)

a33.623

2.何謂晶體？何謂晶胞？

答：晶體是原子都按一定次序作規(guī)則排列的固體材料。

能夠完全代表晶格中原子排列規(guī)律的最小幾何單元稱為晶胞。

3.按幾何形態(tài)不同，晶體缺陷可分為哪三大類？

答：晶體缺陷可分為：點(diǎn)缺陷、線缺陷和面缺陷三大類。

4.在實(shí)際生產(chǎn)中，如何控制液態(tài)金屬的結(jié)晶過(guò)程，以獲得細(xì)小晶粒？

答：（1）增大金屬的過(guò)冷度；（2）變質(zhì)處理；（3）振動(dòng)；（4）攪拌。

5.何謂同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變？舉例說(shuō)明。

答：金屬在固態(tài)時(shí)改變其晶格類型的過(guò)程稱為同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變。如純鐵在固態(tài)下的三種晶

|394℃917℃

格類型的轉(zhuǎn)變?yōu)椋骸-Fe、、a-Fe。

6.一塊質(zhì)量一定的純鐵，發(fā)生a-Fe912c＞「Fe時(shí),其尺寸（體積）如何變化?

答：a-Fe轉(zhuǎn)變?yōu)閥-Fe時(shí)致密度變大，因此體積減小。

7.何謂枝晶偏析？如何消除或改善？

答：晶體內(nèi)部化學(xué)成分不均勻的現(xiàn)象稱為枝晶偏析。

消除或改善措施：擴(kuò)散退火。

附：解釋下列名詞：合金、組元、相、組織、相圖、固溶體、金屬化合物。

答：合金是指由一種金屬元素與非金屬元素或其它金屬元素通過(guò)溶煉或燒結(jié)，或用其它

方法結(jié)合而形成的具有金屬特性的物質(zhì)。

組成合金最基本的、獨(dú)立的物質(zhì)稱為組元。

相是指在金屬或合金中，凡成分相同、結(jié)構(gòu)相同并與其它部分有界面分開(kāi)的均勻組成部分。

通常，將在顯微鏡下所觀察到的晶?；蚪M成相的大小、多少、形態(tài)和分布等特征稱為顯

微組織，也稱金相組織。

相圖是合金的相結(jié)構(gòu)（或狀態(tài)）隨溫度、壓力以及成分的改變而發(fā)生變化的圖形。

合金由液態(tài)結(jié)晶為固態(tài)時(shí)，一種組元的原子溶入另一組元的晶格D所形成的均勻固相稱

為固溶體。

金屬化合物是合金組元間發(fā)生相互作用而生成的晶格類型和性能不同于任一組元的物質(zhì)。

第三章鐵碳合金相圖

復(fù)習(xí)思考題

1.解釋下列名詞：合金、組元、相、組織、相圖、固溶體、金屬化合物、鐵素體、奧氏

體、滲碳體、珠光體、菜氏體、F%C］、Fe3C?,Fe3CIN,亞共析鋼、共析鋼、過(guò)共析鋼。

答：鐵素體是碳溶于a-Fe中形成的固溶體。

奧氏體是碳溶于y-Fe中形成的固溶體。

滲碳體是鐵與碳形成的金屬化合物Fe.，C。

珠光體是鐵素體和滲碳體組成的兩相混合物。

萊氏體是奧氏體和滲碳體組成的兩相混合物。

Fe5C,：從液體金屬中直接結(jié)晶出的滲碳體稱為一次滲碳體。

Fe3Cn：從A中析出的滲碳體稱為二次滲碳體。

Fe3CMI：由F中析出的滲碳體稱為三次滲碳體。

亞共析鋼：0.0218%V股V0.77%,室溫組織為F+P。

共析鋼：%=0.77%,室溫組織為P。

過(guò)共析鋼：0.77%V%,,2.11%,室溫組織為P+FesGn。

2.根據(jù)簡(jiǎn)化的鐵碳合金相圖，描繪下列鐵碳合金從高溫液態(tài)緩冷至室溫時(shí)的組織轉(zhuǎn)變

過(guò)程。

(1)%=0.77%；(2)%=1.5%；(3)%=3.5%；(4)%=4.3%

答：⑴股=0.77%：LTL+A—A—P

(2)wc=1.5%：L-*L+A-*A+Fe3cH-*P+Fe3Cin

(3)wc=3.5%：L--L+A-A+Fe3cH—P+Fe3c川+Ld-P+Fe,Cm+Ld'

(4)%=4.3%：L—LdfEd'

3.根據(jù)簡(jiǎn)化的鐵碳合金相圖計(jì)算：

(1)室溫下，%=0.45%的亞共析鋼中珠光體和鐵素體各占多少？

(2)室溫下，共析鋼中鐵素體和滲碳體各占多少？

(3)鐵碳合金中，F(xiàn)e3cli和FejCw的最大百分含量是多少？

解：(1)室溫下，%=0.45%的亞共析鋼中鐵素體和珠光體的相對(duì)量為

Fx(0.45-0)=(100%-F)x(0.77-0.45)

077-045

F=-———xl00%=41.6%

0.77

P=100%-41.6%=58.4%

(2)室溫下，共析鋼中鐵素體和滲碳體的相對(duì)量為

Fx(0.77-0)=(100%-F)x(6.69-0.77)

F=669一°刀xlOo%=88.5%

6.69

Fe3Cu=100%-88.5%=11.5%

(3)鐵碳合金中，和Fe3cHi的最大百分含量:

0.0218-0.00081…M

Fe3。=-------------------x100%=0.31%

6.69

o11_Q77

Fe3C?=-X100%=20%

6.69

4.從某倉(cāng)庫(kù)找出一根積壓的碳鋼棒料經(jīng)金相分析后發(fā)現(xiàn)其組織為珠光體和鐵素體，其

中鐵素體占80%,問(wèn)此鋼材的含碳量大約是多少？

解：設(shè)此鋼材的含碳量為x%,鐵素體和珠光體的相對(duì)量為

Fx(x-0)=(100%-F)x(0.77-x)

80%x(x-0)=(100%-80%)x(0.77-x)

077

x=^-xl00%=0.154

5

因此，此鋼材的含碳量大約是0.154%。

5.某退火碳鋼進(jìn)行金相分析，發(fā)現(xiàn)其組織為鐵素體和粒狀滲碳體，其中粒狀滲碳體占

18%,問(wèn)此鋼的含碳量大約是多少？

解：設(shè)此鋼材的含碳量為x%,鐵素體和滲碳體的相對(duì)量為：

（100%-18%）x（x-0）=18%x（6.69-x）

x=6.69x18%

x=1.2

因此，此鋼材的含碳量大約是0.012%。

第四章鋼的熱處理

復(fù)習(xí)思考題

1.一批由直徑為5mm的共析鋼制成的銷子，采用什么熱處理方法可以得到下列組織：

（1）珠光體；（2）托氏體十索氏體；（3）下貝氏體；

（4）回火索氏體；（5）馬氏體+殘余奧氏體

答：（1）共析鋼退火獲得珠光體；（2）共析鋼正火處理獲得托氏體+索氏體；（3）等溫

淬火獲得下貝氏體；（4）調(diào)質(zhì)處理獲得回火索氏體；（5）淬火處理獲得馬氏體+殘余奧氏體

2.試述共析鋼奧氏體形成的幾個(gè)階段，并分析亞共析鋼奧氏體和過(guò)共析鋼奧氏體形成

的主要特點(diǎn)。

答：共析鋼加熱形成奧氏體可分為四個(gè)階段：（1）奧氏體晶核的形成，這個(gè)過(guò)程稱為奧

氏體形核；（2）奧氏體晶核的長(zhǎng)大；（3）殘余滲碳體的溶解，當(dāng)鐵素體全部轉(zhuǎn)變?yōu)閵W氏體后，

還會(huì)有部分滲碳體沒(méi)有溶解，這部分滲碳體稱為殘余滲碳體。隨著時(shí)間的延長(zhǎng)，殘余滲碳體

會(huì)不斷溶解，直至全部消失。（4）奧氏體成分的均勻化延長(zhǎng)保溫時(shí)間，通過(guò)碳原子的擴(kuò)散,

可使奧氏體的含碳量趨于均勻一致。

亞共析鋼加熱到AQ溫度時(shí)，珠光體轉(zhuǎn)變成奧氏體，但鐵素體不會(huì)全部轉(zhuǎn)變成奧氏體,

只有加熱到AC3溫度時(shí)，才能形成單一奧氏體。同樣的道理，對(duì)過(guò)共析鋼需要加熱到Aqm

線以上，才能形成單一的奧氏體。

3.說(shuō)明共析鋼C曲線各個(gè)區(qū)、各條線的物理意義，在曲線上標(biāo)注出各類轉(zhuǎn)變產(chǎn)物的組

織名稱及其符號(hào)和性能，并指出影響c曲線形狀和位置的主要因素。

答：共析鋼C曲線，過(guò)冷奧氏體的等溫轉(zhuǎn)變，按得到的產(chǎn)物組織的不同，可分為三種

類型：珠光體型轉(zhuǎn)變、貝氏體型轉(zhuǎn)變和馬氏體型轉(zhuǎn)變。過(guò)冷奧氏體在4以下至550C溫度

范圍內(nèi)的某一溫度保溫，發(fā)生等溫轉(zhuǎn)變，其產(chǎn)物稱為珠光體型組織；貝氏體轉(zhuǎn)變是過(guò)冷奧氏

體在“鼻子”溫度至Ms點(diǎn)(550?230℃)范圍內(nèi)進(jìn)行的轉(zhuǎn)變；奧氏體以極大的冷卻速度過(guò)冷

到Ms點(diǎn)以下發(fā)生的轉(zhuǎn)變稱為馬氏體型轉(zhuǎn)變。

若以等溫轉(zhuǎn)變溫度為縱坐標(biāo)，轉(zhuǎn)變時(shí)間為橫坐標(biāo)，將所有的轉(zhuǎn)變開(kāi)始點(diǎn)連接成一條曲線

稱為等溫轉(zhuǎn)變開(kāi)始線；同樣，將所有的轉(zhuǎn)變終了點(diǎn)也連成一條曲線稱為等溫轉(zhuǎn)變終了線。

影響過(guò)冷奧氏體等溫轉(zhuǎn)變的因素是奧氏體成分和合金元素。

4.試述馬氏體轉(zhuǎn)變的特點(diǎn)。定性說(shuō)明兩種主要類型馬氏體的組織形態(tài)和性能差異。

答：馬氏體轉(zhuǎn)變的主要特點(diǎn)首先是無(wú)擴(kuò)散性。馬氏體轉(zhuǎn)變是非擴(kuò)散性轉(zhuǎn)變，這是由于相

變是在相當(dāng)?shù)偷臏囟认逻M(jìn)行，并且轉(zhuǎn)變速度極快，在這樣的條件下，鐵原子和碳原子的擴(kuò)散

都不能進(jìn)行。因而轉(zhuǎn)變過(guò)程中沒(méi)有成分變化，馬氏體含碳量和原來(lái)的奧氏體的相同。其次,

馬氏體轉(zhuǎn)變是在Ms?W的溫度范圍內(nèi)進(jìn)行的，其轉(zhuǎn)變量隨溫度的下降而增加，一旦溫度停

止下降，轉(zhuǎn)變立即中止。

5.正火和退火的主要區(qū)別是什么？

答：正火的冷卻速度比退火快，獲得的組織和性能也不一樣。

6.甲、乙兩廠同時(shí)生產(chǎn)一種45鋼零件，硬度要求為220HBs?250HBS。甲廠采用正

火處理，乙廠采用調(diào)質(zhì)處理，都達(dá)到硬度要求。試分析甲、乙兩廠產(chǎn)品組織和性能的差異？

試分析采用哪種處理工藝更合理？

答：甲廠采用正火處理,得到的是鐵素體+索氏體組織,硬度較高但塑性和沖擊韌性一般。

乙廠采用調(diào)質(zhì)處理,得到的是回火索氏體組織,硬度較高,并且塑性和沖擊韌性也較高。

采用調(diào)質(zhì)處理工藝更合理。

第五章機(jī)械工程材料

復(fù)習(xí)思考題

1.鋼中的殘存元素有哪些？對(duì)鋼的性能有哪些影響？

答：鋼中的殘存元素主要有硅、鋅、硫、磷、氫、氮、氧等元素。

錦能溶于鐵素體，使鐵素體強(qiáng)化，也能溶于滲碳體，提高其硬度。錦還能增加并細(xì)化珠

光體，從而提高鋼的強(qiáng)度和硬度。錦可與硫形成MnS,因MnS的熔點(diǎn)高，密度小而浮出金

屬液，從而消除硫的有害作用，因此缽在鋼中是有益的元素。但缽在非合金鋼中的含量在

0.25%?0.8%范圍內(nèi)時(shí)，對(duì)鋼的力學(xué)性能影響不大。

硅能溶于鐵素體使之強(qiáng)化，從而使鋼的強(qiáng)度、硬度、彈性都得到提高。因此硅在鋼中也

是有益的元素。硅在非合金鋼中的含量一般不大于0.37%,對(duì)鋼力學(xué)性能影響也不大。

硫在鋼中會(huì)使鋼產(chǎn)生“熱脆”現(xiàn)象。這是因?yàn)镕e在液態(tài)時(shí)能溶解大量的S,但在固態(tài)

是幾乎不溶。因此，殘S量較高的鋼液在凝固時(shí)S幾乎全部以FeS（熔點(diǎn)1190℃）形式析

出，同時(shí)，這些FeS又可與Fe形成低熔點(diǎn)的共晶體（FeS+Fe）（熔點(diǎn)985℃）,分布于A晶

界上。將這樣的鋼加熱到1000℃-1200c進(jìn)行塑性成形加工時(shí)，會(huì)由于（FeS+Fe）共晶

體和FeS熔化導(dǎo)致鋼沿晶界開(kāi)裂，產(chǎn)生“熱脆”。

磷在鋼中會(huì)使鋼產(chǎn)生“冷脆”現(xiàn)象。這是因?yàn)镕e在固態(tài)、液態(tài)時(shí)都能溶解P,固態(tài)時(shí)

P全部溶入鐵素體中，雖然可以提高鋼的強(qiáng)度，但是，卻使其塑性和韌性顯著下降，在低溫

時(shí)表現(xiàn)尤為突出。這種在低溫時(shí)由磷導(dǎo)致鋼嚴(yán)重變脆的現(xiàn)象稱為鋼的“冷脆二

氫在鋼中會(huì)使鋼產(chǎn)生“氫脆”現(xiàn)象。因?yàn)殇撝衼?lái)不及逸出的氫以分子狀態(tài)存在于鋼組織

中，在局部可造成數(shù)千個(gè)大氣壓的巨大壓力。當(dāng)這個(gè)壓力超過(guò)鋼的極限時(shí)，就會(huì)使鋼在該處

產(chǎn)生發(fā)裂。發(fā)裂在鋼的橫斷面表現(xiàn)為細(xì)長(zhǎng)的發(fā)絲狀裂紋，在鋼的縱斷面上呈圓形或橢圓形銀

白色斑點(diǎn)，故稱為白點(diǎn)。白點(diǎn)會(huì)使鋼變脆，產(chǎn)生“氫脆”。

氮在鋼中會(huì)過(guò)飽和地溶解于鋼中，放置一段較長(zhǎng)的時(shí)間后，將以氮化物形式析出。它們

將使鋼變脆。

在鋼中殘留的氧是以MnO、SiCh、AI2O3等非金屬夾雜物的形式存在，它們會(huì)使鋼的塑

性，沖擊韌性和疲勞強(qiáng)度下降。

2.合金鋼中經(jīng)常加入的合金元素主要有哪些？對(duì)鋼的性能有哪些影響？

答：合金鋼中經(jīng)常加入的合金元素有：鋅、硅、銘、銀、鉗、鐺、鈦、硼、鋁等。

合金元素的加入會(huì)對(duì)合金起到固溶強(qiáng)化，穩(wěn)定組織、細(xì)化晶粒的作用，在一定程度上提

高鋼的強(qiáng)度和硬度，并且使鋼保持較好的塑性和韌性。還可以提高鋼的氧化性和耐腐蝕能力。

另外除Co和大于2.5%的鋁以外，合金元素的加入會(huì)提高鋼的淬透性。

3.指出下列哪些元素是強(qiáng)碳化物形成元素，哪些是弱碳化物形成元素?哪些是非碳化物

形成元素?它們對(duì)奧氏體的形成及晶粒長(zhǎng)大起何作用？

(1)Ni；(2)Si；(3)Al；(4)Co：(5)Mn：

(6)Cr；(7)Mo；(8)W；(9)V；(10)Ti

答：Ti,V,W,Mo,Cr,Mn為碳化物形成元素，它們與碳的親合力依次由強(qiáng)漸弱。

Si,Ni,Al,Co為非碳化物形成元素；

珞、鈕、鈦、鋁、鋁等碳化物形成元素，它們使鋼的臨界點(diǎn)升高，降低Fe和C的擴(kuò)散

系數(shù)，自身擴(kuò)散速度也較Fe和C低，且形成的碳化物加熱時(shí)不易溶解。因此，這類合金鋼

與非合金鋼相比，奧氏體化溫度一般較高，時(shí)間較長(zhǎng)，減緩?qiáng)W氏體化過(guò)程，而Co,Ni等部

分非碳化物形成元素，因增大碳的擴(kuò)散速度，使奧氏體的形成速度加快。另外，Al,Si,

Mn等對(duì)奧氏體形成速度影響不大。

碳化物形成元素Mo、W,Ti,V等，因其形成的碳化物穩(wěn)定性高，加熱時(shí)不易溶解進(jìn)

入奧氏體，通常以細(xì)小的質(zhì)點(diǎn)彌散分布在奧氏體基體上，會(huì)阻止奧氏體晶界遷移，抑制奧氏

體晶粒長(zhǎng)大，因而可通過(guò)合金化降低鋼的過(guò)熱敏感性。非碳化物形成元素Si,Co,Ni等阻

止奧氏體晶粒長(zhǎng)大的作用較弱。Mn,P,B具有促進(jìn)奧氏體晶粒長(zhǎng)大的傾向。

4.第3題中各合金元素對(duì)鋼的C曲線和點(diǎn)有何影響。

答：除C。外，大多數(shù)合金元素都增加過(guò)冷奧氏體的穩(wěn)定性，使C曲線右移，臨界冷卻

速度減小，提高鋼的淬透性。但必須指出，合金元素只有溶于奧氏體中才能使C曲線右移，

如果奧氏體中存在未溶化合物(穩(wěn)定的碳化物、氮化物、氧化物等)，那么反而會(huì)成為奧氏

體分解時(shí)產(chǎn)生新相形核的準(zhǔn)備質(zhì)點(diǎn)，使分解速度加快，降低淬透性。

除Co,A1外，大多數(shù)合金元素都使Ms,W點(diǎn)下降，并增加殘余奧氏體量。

5.指出下列各材料的類別、牌號(hào)意義、主要性能和用途。

(1)Q235A；(2)08；(3)45；

(4)T8；(5)Q345；(6)20Cr；

(7)40Cr；(8)20CrMnTi；(9)12Crl3；

(10)60Si2CrA；(11)W18Cr4V；(12)ZGMnl3；

(13)HT100；(14)QT600-3；(15)KTH370-12

答：列表如下：

牌號(hào)類別牌號(hào)意義主要性能用途

屈服強(qiáng)度不小于含碳量低、塑性好、用作螺栓、螺母、拉桿、

Q235A碳素結(jié)構(gòu)鋼

235MPa的A級(jí)質(zhì)焊接性能好。銷子、吊鉤和不太重要的

量的碳素結(jié)構(gòu)鋼機(jī)械零件以及建筑結(jié)構(gòu)

中的螺紋鋼、工字鋼、槽

鋼，鋼筋等：

含碳量低，塑性、常用于沖壓件、焊接

優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)含碳量為0.08%焊接性好，S,P含量件、強(qiáng)度要求不高的零

08

構(gòu)鋼的優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼低，非金屬夾雜物也件，例如機(jī)革、焊接容器、

較少。墊圈等

含碳量適中，調(diào)質(zhì)主要用于受力較大的

優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)含碳量為0.45%

45后具有良好的綜合力機(jī)械零件，如曲軸、連桿、

構(gòu)鋼的優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼

學(xué)性能。齒輪、機(jī)床主軸等

含碳量為0.8%的含碳量高，具有較沖頭木工工具、剪切金

T8碳素工具鋼

碳素工具鋼高的硬度和耐磨性。屬用剪刀等

船舶，鍋爐，壓力容器，

屈服強(qiáng)度不小于高強(qiáng)度、高韌性和

低合金高強(qiáng)石油儲(chǔ)罐，橋梁，電站設(shè)

Q345345MPa的低合金良好的焊接性能和冷

度結(jié)構(gòu)鋼備,起重運(yùn)輸機(jī)械及其他

高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼成形性能。

較高載荷的焊接結(jié)構(gòu)件

含璇量0.20%,截面在30mm-以下載

荷不大的零件，如機(jī)床及

20Cr合金滲碳鋼含Cr量小于1.5%

小汽車齒輪、活塞銷等

的合金滲碳鋼經(jīng)滲碳后直接淬火

或滲碳后二次淬火+汽車、拖拉機(jī)截面在

含碳量0.20%,低溫回火。可得到表30mm2以下，承受高速、

Cr、Mn、Ti含量均層硬度高：而心部韌中或重載荷以及沖擊、摩

20CrMnTi合金滲碳鋼

小于1.5%的合金滲性好的力學(xué)性能。擦的重要滲碳件，如齒

碳鋼輪、軸、齒輪軸、爪形離

合器、蝸桿等

調(diào)質(zhì)處理后可獲得汽車后半軸、機(jī)床齒

含碳量0.40%,輪、軸、花鍵軸、頂尖套

強(qiáng)度、高韌性相結(jié)合

40Cr合金調(diào)質(zhì)鋼含Cr量小于1.5%

的良好綜合力學(xué)性

的合金調(diào)質(zhì)鋼

能。

具有良好的力學(xué)性制作抗弱腐蝕性介質(zhì)、

含減量0.12%,能承受沖擊載荷的零件，

能和加工工藝性能，

12Crl3不銹鋼Cr含量13%的馬氏如汽輪機(jī)葉片、水壓機(jī)

且具有良好的耐腐蝕閥、結(jié)構(gòu)架、螺栓、螺帽

體型不銹鋼

性能。等。

適當(dāng)熱處理后得到用作承受高應(yīng)力及

300?350七以下的彈簧，

含碳量0.6%,含彈性極限和屈服強(qiáng)度

如汽輪機(jī)氣封彈簧、破碎

Si量2%,含Cr量高的性能。具有足夠機(jī)用彈簧等

60Si2CrA合金彈簧鋼

小于1.5%的優(yōu)質(zhì)合的疲勞強(qiáng)度和韌性，

金彈簧鋼能承受交變載荷和沖

擊教荷的作用。

W含量14%,Cr制造一般高速切削用

車刀、刨刀、鉆頭、銃刀

含量4%,V含量小具有良好的熱硬

W18Cr4V高速工具鋼等。

于1.5%的高速工具性。

鋼。

ZGMnl3耐磨鋼Mn含量為13%水韌處理后具有較球磨機(jī)的襯板、挖掘機(jī)

的高看耐磨鋼高的耐磨性和耐沖擊的鏟斗、各種碎石機(jī)的鄂

性能。板、鐵道上的道岔、拖拉

機(jī)和坦克的履帶板等。

抗拉強(qiáng)度…抗拉強(qiáng)度低，具有負(fù)荷小、對(duì)摩擦、磨損

無(wú)特殊要求的零件，例

灰鑄鐵的普通良好的減震性和耐磨

HT100100MPa如:蓋、外罩、油盤、手

灰鑄鐵性。輪、支架、底板、重錘等

載荷大、受力復(fù)雜的零

件，如汽車、拖拉機(jī)曲軸、

抗拉強(qiáng)度…

連桿、凸輪軸，部分磨床、

600MPa,斷后伸具有較高的強(qiáng)度和

QT600-3球墨鑄鐵銃床、車床的主軸、機(jī)床

長(zhǎng)率…3%的球墨良好的鑄造性能。

渦桿、渦輪、軋鋼機(jī)軋輻，

鑄鐵

大齒輪，氣缸體，橋式起

重機(jī)大小滾輪等

抗拉強(qiáng)度…

汽車、拖拉機(jī)上的前后

370MPa,斷后伸具有一定沖擊韌性

KTH370-12可鍛鑄鐵輪殼、差速機(jī)殼、轉(zhuǎn)向節(jié)

長(zhǎng)率…12%的黑和耐腐蝕性

殼、制動(dòng)器等

心可鍛鑄鐵

6.為什么汽車變速齒輪常采用20CrMnTi鋼制造，而機(jī)床上同樣是變速齒輪卻采用45

鋼或40cl?鋼制造？

答：20CrMnTi是滲碳鋼，45鋼和40Cr鋼屬于調(diào)質(zhì)鋼，都經(jīng)適當(dāng)熱處理后，滲碳鋼與

調(diào)質(zhì)鋼相比，其強(qiáng)硬度和耐磨性高，當(dāng)然成本也高。

因?yàn)槠囋谶\(yùn)行過(guò)程中對(duì)變速齒輪的性能要求比機(jī)床高，要求齒輪具備高的耐磨性、疲

勞強(qiáng)度和沖擊韌性，而20CrMnTi在制造齒輪時(shí)一般采取滲碳淬火和低溫回火，可使齒輪齒

面具有高硬度、高耐磨性和高的疲勞性能，心部保持良好的強(qiáng)韌性。機(jī)床齒輪傳遞動(dòng)力不大，

轉(zhuǎn)速中等，工作平穩(wěn)，無(wú)強(qiáng)烈沖擊。45或40Cr調(diào)質(zhì)處理后有較高的綜合力學(xué)性能，具有一

定的耐磨性，能承受較大的沖擊載荷，可滿足使用要求。

7.灰鑄鐵、球墨鑄鐵、蠕墨鑄鐵、可鍛鑄鐵在組織上的根本區(qū)別是什么？

答：根本區(qū)別在于：灰鑄鐵中的石墨稱層片狀，球墨鑄鐵中的石墨成球狀，蠕墨鑄鐵中

的石墨成蠕蟲(chóng)狀，可鍛鑄鐵中的石墨成團(tuán)絮狀。

8.為什么一般機(jī)器的支架、機(jī)床床身常用灰鑄鐵制造？

答：因?yàn)榛诣T鐵具備以下性能：良好的減振性，可有效降低加工過(guò)程中的沖擊對(duì)加工質(zhì)

量的影響。良好的耐磨性，可提高導(dǎo)軌等使用壽命。價(jià)格便宜，提高經(jīng)濟(jì)效益。

9.鋁合金分為幾類？各類鋁合金各自有何強(qiáng)化方法？

答：鋁合金依據(jù)其成分和工藝性能，可劃分為變形鋁合金和鑄造鋁合金兩大類。

變形鋁合金分為防銹鋁合金（LF）、硬鋁合金（LY）、超硬鋁合金（LC）和鍛鋁合金（LD）

四類。

變形鋁合金還可進(jìn)一步劃分成可熱處理強(qiáng)化變形鋁合金和不可熱處理強(qiáng)化變形鋁合金。

鑄造鋁合金按成分不同可分為ALSi,Al-Cu,Al-Mg,Al-Zn系四類。

鑄造鋁合金和變形鋁合金的界線并非是截然分開(kāi)的，如鋁硅鑄造合金可軋制成薄板，變

形鋁合金亦可澆注成鑄件。

10.黃銅屬于什么合金？普通黃銅與特殊黃銅有什么不同？

答：黃銅是銅與鋅的合金。黃銅分為普通黃銅和特殊黃銅。普通黃銅是Cu-Zn二元合

金。特殊黃銅是在Cu-Zn二元合金的基礎(chǔ)上再加入Al,Sn,Pb,Si,Mn,Ni等一些其他元

素的多元銅合金。

（1）普通黃銅。普通黃銅的代號(hào)以“黃”字的漢語(yǔ)拼音字頭“H”加上數(shù)字表示，數(shù)

字代表銅的質(zhì)量分?jǐn)?shù)；例如H62,表示銅的含量為62%,其余為含鋅量。

普通黃銅力學(xué)性能與鋅的含量有關(guān)。當(dāng)卬2n<32%時(shí)，其性能和純銅相似，具有很高的

塑性和良好的抗腐蝕性；當(dāng)吸?=32%?47%時(shí)，在低溫下很脆，但在高溫下具有良好的塑

性；當(dāng)物、>47%時(shí)，強(qiáng)度和硬度很低，工業(yè)上無(wú)應(yīng)用價(jià)值。

普通黃銅可以用來(lái)制造散熱器、管材、板材，還可以用來(lái)制造汽車、拖拉機(jī)上的零件。

例如H68,H70,塑性好，適于沖壓成形狀復(fù)雜的工件，是制造彈殼的最好材料。H62,H59,

適宜熱變形成形，通常是以棒材供應(yīng)。

（2）特殊黃銅。特殊黃銅的牌號(hào)以“H"+主元素符號(hào)+銅的質(zhì)量分?jǐn)?shù)+主元素的質(zhì)

量分?jǐn)?shù)來(lái)表示。如HMn58-2,表示含股。=58%,%—2%,其余為Zn的特殊黃銅。此外，

對(duì)于鑄造生產(chǎn)的黃銅，其代號(hào)前需加“鑄”字的漢語(yǔ)拼音字頭“Z”。

特殊黃銅按加入的元素不同，分為鉛黃銅、鋁黃銅、硅黃銅、銃黃銅等；按其生產(chǎn)方法

不同可分為塑性成形黃銅和鑄造黃銅兩種。塑性成形黃銅加入的合金元素較少，塑性好，有

足夠的變形能力?？捎脕?lái)制造齒輪、蝸輪、汽車、拖拉機(jī)及船舶上的許多零件，鑄造黃銅中

則加入了較多的合金元素，使其具有較高的強(qiáng)度和較好的鑄造性能。

11.什么叫熱固性塑料？什么叫熱塑性塑料？

答：熱塑性塑料為線型結(jié)構(gòu)分子鏈，加熱時(shí)會(huì)軟化、熔融，冷卻時(shí)會(huì)凝固，變硬。此過(guò)

程可以反復(fù)進(jìn)行。典型的品種有聚乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚團(tuán)胺（尼龍）、

有機(jī)玻璃（聚甲基丙烯酸甲酯）等。這類塑料強(qiáng)度較高，成型工藝性能良好，可反復(fù)成型、

再生使用。但耐熱性與剛性較差。

熱固性塑料為密網(wǎng)型結(jié)構(gòu)分子捱，其形成是固化反應(yīng)的結(jié)果。具有線型結(jié)構(gòu)的合成樹(shù)脂，

初加熱時(shí)軟化、熔融，進(jìn)一步加熱、加壓或加入固化劑，通過(guò)共價(jià)交聯(lián)而固化。固化后再加熱，

則不再軟化、熔融。品種有酚醛塑料、氨基塑料、環(huán)氧樹(shù)脂、不飽和聚酯樹(shù)脂、有機(jī)硅樹(shù)脂等

構(gòu)成的塑料。這類塑料具有較高的耐熱性與剛性；但脆性大，不能反復(fù)成型與再生使用。

12.何謂復(fù)合材料？它有哪些性能特點(diǎn)？

答：復(fù)合材料是由兩種或兩種以上物理、化學(xué)性質(zhì)不同的物質(zhì)，經(jīng)人工合成的多相固體材料。

其性能特點(diǎn)是：比模量高、比強(qiáng)度大，具有良好的抗疲勞性能，良好的破斷安全性，優(yōu)良

的高溫性能和良好的減振性。

第六章鑄造成形

復(fù)習(xí)思考題

1.試說(shuō)明鑄造在機(jī)械制造生產(chǎn)中的地位。

答：機(jī)器零件的生產(chǎn)通常包括制造毛坯和對(duì)毛坯的切削加工兩部分。制造毛坯的方法有

鑄造成形、塑性成形和焊接成形等。鑄造成形在機(jī)器制造業(yè)中應(yīng)用極其廣泛，現(xiàn)代各種類型

的機(jī)器設(shè)備中鑄件所占的比重很大。據(jù)統(tǒng)計(jì)，在機(jī)器設(shè)備中鑄件所占的比例很大，如汽車中

鑄件的重量約占20?30%,拖拉機(jī)中鑄件重量約占50?70%以上，機(jī)床中鑄件重量約占70?

90%,而鑄件成本僅占機(jī)器設(shè)備總成本的20?30%。因此，鑄造成形在機(jī)械制造生產(chǎn)中，具

有重要的基礎(chǔ)地位。

2.型砂和芯砂應(yīng)具有哪些性能？這些性能對(duì)鑄件質(zhì)量有哪些影響？

答：型砂是由石英砂、粘結(jié)劑（包括粘土、水玻璃和有機(jī)樹(shù)脂等）和其他附加物按一定

比例配合，經(jīng)過(guò)混制后得到的具有一定性能的混合料。型砂的性能對(duì)鑄件質(zhì)量具有重要影響。

型砂應(yīng)具備以下主要性能要求。

（1）透氣性。若型砂透氣性差，部分氣體留在金屬液內(nèi)不能排出，凝固后鑄件便會(huì)出

現(xiàn)氣孔缺陷。

（2）強(qiáng)度。若型砂的強(qiáng)度不夠時(shí)，容易造成塌箱、沖砂等問(wèn)題。

（3）耐火度。若型砂的耐火度不足，砂粒會(huì)粘附在鑄件表面上形成一層硬皮，難清除

干凈，造成切削加工困難，嚴(yán)重時(shí)可使鑄件報(bào)廢。

（4）退讓性。若型砂的退讓性差，鑄件收縮時(shí)會(huì)受到較大的阻礙，將產(chǎn)生較大的收縮

應(yīng)力，可能導(dǎo)致鑄件變形或開(kāi)裂等鑄造缺陷。

3.簡(jiǎn)述各主要造型方法的特點(diǎn)和應(yīng)用。

答：砂型鑄造的造型方法分為手工造型和機(jī)器造型兩大類。

（1）手工造型。手工造型是傳統(tǒng)的造型方法，緊實(shí)型砂、起模、下芯、合型等一系列

過(guò)程都由手工完成。手工造型的優(yōu)點(diǎn)是操作靈活、適應(yīng)性強(qiáng)、生產(chǎn)準(zhǔn)備工作簡(jiǎn)單。缺點(diǎn)是鑄

件質(zhì)量很大程度上取決于工人技術(shù)水平，不穩(wěn)定；工人的勞動(dòng)強(qiáng)度大，生產(chǎn)效率低。目前手

工造型主要用于單件、小批量，新產(chǎn)品試制等。

（2）機(jī)器造型是將造型過(guò)程中的填砂、緊實(shí)型砂、起模等主要工序?qū)崿F(xiàn)了機(jī)械化。與

手工造型相比，它具有生產(chǎn)率高、鑄型質(zhì)量好，便于組織自動(dòng)化流水線生產(chǎn)，工人勞動(dòng)強(qiáng)度

低等優(yōu)點(diǎn)。但機(jī)器造型的設(shè)備和工藝裝備費(fèi)用高、生產(chǎn)準(zhǔn)備周期長(zhǎng)，因此適用于成批、大量

生產(chǎn)。

4.下列鑄件在大批量生產(chǎn)時(shí)，應(yīng)選用哪種鑄造方法？

（1）鋁活塞；（2）摩托車汽缸體；（3）縫紉機(jī)頭；

（4）大模數(shù)齒輪銃刀；（5）汽缸套；（6）汽輪機(jī)葉片；

（7）車床床身；（8）大口徑鑄鐵管

答：鋁活塞一金屬型鑄造；摩托車氣缸體一低壓鑄造；

縫紉機(jī)頭一砂型鑄造；大模數(shù)齒輪銃刀一熔模鑄造；

氣缸套一離心鑄造；汽輪機(jī)葉片一熔模鑄造；

車床床身f砂型鑄造；大口徑鑄鐵管一離心鑄造。

5.什么是合金的流動(dòng)性？為什么應(yīng)盡量選擇共晶成分或結(jié)晶溫度范圍摘要的合金作為

鑄造合金？

答：液態(tài)合金本身的流動(dòng)能力，稱為合金的流動(dòng)性。

共品成分或結(jié)晶間隔窄的合金，按逐層凝固方式結(jié)晶，結(jié)晶前沿比較平滑，對(duì)金屬的流

動(dòng)阻力小，流動(dòng)性好。流動(dòng)性好的合金，充填鑄型的能力強(qiáng)。在相同的鑄造工藝條件下，流

動(dòng)性好的鑄造合金，有利于充滿鑄型，可得到形狀、尺寸準(zhǔn)確，輪廓清晰的致密鑄件；有利

于使鑄件在凝固期間產(chǎn)生的縮孔得到合金液的補(bǔ)縮:有利于使鑄件在凝固末期受阻而出現(xiàn)的

熱裂得到合金液的充填而彌合。

6.鑄件產(chǎn)生縮孔和縮松的原因是什么？防止產(chǎn)生縮孔的主要工藝措施有哪些？

答：合金的液態(tài)收縮和凝固收縮是鑄件產(chǎn)生縮孔和縮松缺陷的基本原因?；緱l件是逐

層凝固。

為了防止鑄件產(chǎn)生縮孔缺陷，鑄造工藝中常采取定向凝固的方法對(duì)鑄件進(jìn)行有效補(bǔ)縮。

所謂定向凝固就是在鑄件上可能出現(xiàn)縮孔的厚大部位，通過(guò)安放冒口或冒口加冷鐵的組合,

使鑄件遠(yuǎn)離冒口的部位先凝固，然后是靠近冒口部位凝固，最后冒口凝固。按照這樣的凝固

順序，后凝固部位液態(tài)合金的補(bǔ)充先凝固部位的收縮，前邊的總收縮最后集中到冒口中形成

縮孔。冒口是鑄件之外的部分，云除后便得到了致密的鑄件。

7.”定向凝固原則”和“同時(shí)凝固原則”分別可以防止哪種鑄造缺陷？各需采取哪些工藝

措施才能實(shí)現(xiàn)？

答：定向凝固原則解決的是縮孔、縮松缺陷；同時(shí)凝固原則解決的是鑄造應(yīng)力缺陷。

定向凝固就是在鑄件上可能出現(xiàn)縮孔的厚大部位，通過(guò)安放冒口或冒口加冷鐵的組合，

使鑄件遠(yuǎn)離冒口的部位先凝固，然后是靠近冒口部位凝固，最后冒口凝固。

同時(shí)凝固原則是將內(nèi)澆道設(shè)置在薄壁部位，澆入鑄型中的金屬液都從這里流過(guò)，薄壁部

位鑄型被加熱的時(shí)間長(zhǎng)，溫度高于其它部位，并且這里液態(tài)合金的溫度也高于其它部位，因

此減緩了薄壁部分的冷卻速度。在最厚大部位設(shè)置一個(gè)冷鐵，加速了厚壁部分的冷卻速度，

因此使鑄件各部位實(shí)現(xiàn)了同時(shí)凝!3。

8.“高溫出爐、低溫澆注”具體是指什么？

答：高溫出爐是為了使液態(tài)合金中的渣、氣等在澆包中有充分的上浮排除時(shí)間，有利于

提高鑄件的力學(xué)性能。低溫澆注是為了減少液態(tài)收縮，盡量減少縮孔和縮松。

9.什么是鑄件的熱裂和冷裂？它們各自的產(chǎn)生條件是什么？應(yīng)如何防止？

答：根據(jù)鑄件裂紋產(chǎn)生的原因和溫度范圍，分為熱裂和冷裂兩種。

熱裂是在凝固的末期，固相線附近出現(xiàn)的。此時(shí)，由于鑄件中結(jié)晶的骨架已經(jīng)形成并開(kāi)

始收縮，但晶粒間還有一定量的液態(tài)合金，合金的強(qiáng)度和塑性極低，收縮稍受阻礙即可開(kāi)裂。

熱裂是鑄鋼件、可鍛鑄鐵件和某些有色合金鑄件中最常見(jiàn)的鑄造缺陷。其特征是：斷面

嚴(yán)重氧化，無(wú)金屬光澤，裂口沿晶粒邊界產(chǎn)生和發(fā)展，外觀形狀不規(guī)則。

冷裂是鑄件處于彈性狀態(tài)時(shí)，鑄造應(yīng)力超過(guò)合金的強(qiáng)度極限時(shí)產(chǎn)生的。其特征是：外形

呈連續(xù)直線狀或圓滑曲線，而且常常是穿過(guò)晶粒延伸到整個(gè)斷面，裂口處表面干凈，具有金

屬光澤或呈輕微氧化色。

冷裂往往出現(xiàn)在鑄件受拉伸的部位，特別是應(yīng)力集中的地方。

10.什么是鑄件的結(jié)構(gòu)斜度？它與起模斜度有何不同？圖6-45口的鑄件結(jié)構(gòu)是否合理?

如不合理如何改進(jìn)？

圖645題圖

答：鑄件的結(jié)構(gòu)斜度，是在鑄件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，在垂直于分型面的直壁上設(shè)計(jì)出來(lái)的斜

度。直壁高度越小，角度越大。

鑄件的結(jié)構(gòu)斜度與起模斜度不容混淆。前者，是零件結(jié)構(gòu)的一部分；后者，是在繪制鑄

造工藝圖時(shí)，在垂直于分型面的耒面上設(shè)置的斜度。

這個(gè)鑄件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理。鑄件上與分型面垂直的外壁沒(méi)有設(shè)計(jì)出結(jié)構(gòu)斜度，不便于

起模。上表面的孔壁雖然設(shè)計(jì)了結(jié)構(gòu)斜度，但方向搞反了。改成反斜度，也就是變成上口小

下口大，便于起模，也便于用砂跺來(lái)成形孔，降低生產(chǎn)成本。

11.圖646中的鑄件結(jié)構(gòu)有何缺點(diǎn)？應(yīng)該如何改進(jìn)？

圖646題圖

答：鑄件上的凸臺(tái)是孤立的，在造型時(shí)或者采用活塊造型，或者增加一個(gè)外砂芯，使鑄

造工藝復(fù)雜，生產(chǎn)成本提高。不合理。

將鑄件上的凸臺(tái)上延到與分型面相連接，則造型時(shí)就沒(méi)有這些麻煩了。簡(jiǎn)化了造型工藝,

結(jié)構(gòu)就合理了。

12.為什么鑄件要設(shè)計(jì)出結(jié)構(gòu)圓角？圖6Y7中鑄件的哪些圓角不合理？應(yīng)如何改進(jìn)?

圖647題圖

答：鑄件的結(jié)構(gòu)圓角，也就是在鑄件壁的轉(zhuǎn)角處設(shè)計(jì)成圓角連接。采用直角連結(jié)存在如

下問(wèn)題：（1）直角連接處會(huì)形成金屬的積聚，易產(chǎn)生縮孔、縮松；（2），在載荷的作用下，直

角連接處的內(nèi)側(cè)易產(chǎn)生應(yīng)力集中；（3）在合金結(jié)晶過(guò)程中，沿著散熱反方向形成垂直于型壁

的柱狀晶，在轉(zhuǎn)角處的對(duì)角線上形成整齊的分界線，削弱轉(zhuǎn)角處的力學(xué)性能。

當(dāng)鑄件采用圓角結(jié)構(gòu)時(shí)，可以有效克服上述缺點(diǎn)。另外，鑄造圓角還可防止金屬液流將

型腔尖角沖毀，以及美化鑄件外形和避免劃傷人體等。鑄件的分型面盡量平直

圖6-47所示鑄件上的圓角設(shè)計(jì)不合理。

鑄件的上表面有圓角，不是最大截面。若將分型面設(shè)置在上表面，則要挖砂造型。若采

用與上表面相符合的曲面，則會(huì)給制作模樣和造型都帶來(lái)很多麻煩。因此不合理。

合理的設(shè)計(jì)是將鑄件上表面的圓角去掉，改為把與上表面垂直的直壁設(shè)計(jì)成結(jié)構(gòu)斜度,

保證上表面為最大截面，這樣分型面就可以設(shè)置在上表面，結(jié)構(gòu)就合理了。

13.鑄件、模樣、零件三者在尺寸上有何關(guān)系？并分析這種尺寸關(guān)系的原因。

答：鑄件的尺寸加上該鑄造合金的線收縮量即為模樣的尺寸。零件的尺寸加上切削加工

余量即為鑄件的尺寸。

14.為什么空心球難以鑄造？應(yīng)采用什么措施才能將空心球鑄造出來(lái)？試用圖表示。

答：因?yàn)榭招那虻目招氖欠忾]的，如不采取特殊工藝措施，是沒(méi)辦法鑄出的。

鑄造時(shí)，可預(yù)先設(shè)計(jì)出工藝孔，等鑄出鑄件后，再想辦法將工藝孔堵住，就得到了空心

孔了。

15.某廠批量生產(chǎn)一種薄壁灰鑄鐵件，投產(chǎn)以來(lái)質(zhì)量基本穩(wěn)定，但最近突然出現(xiàn)澆不足、

冷隔等缺陷增多的現(xiàn)象，試分析其原因。

答：鑄件出現(xiàn)澆不足、冷隔缺陷，可能有以下一些原因：

（1）化學(xué)成分控制可能出現(xiàn)偏差，比如有利于提高合金流動(dòng)性的碳、硅含量偏低，或

降低合金流動(dòng)性的硫含量偏高。

（2）熔煉工藝可能出現(xiàn)問(wèn)題，如合金氧化嚴(yán)重，渣量偏多等。

（3）澆注溫度可能過(guò)低，導(dǎo)致充型能力不足。

16.為什么要規(guī)定鑄件最小壁厚？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？

答：每種鑄造合金都有其適宜的壁厚，選擇得當(dāng)，既能保證鑄件的力學(xué)性能，又能防止

某些鑄造缺陷的產(chǎn)生。

如果鑄件的壁厚太厚，則容易在中間出現(xiàn)縮孔縮松缺陷。但鑄件的壁厚不能太薄，否則

容易出現(xiàn)澆不足和冷隔缺陷。

17.用內(nèi)接圓法確定圖6-48中鑄件的熱節(jié)部位。在保證尺寸H的前提下，如何使鑄件

的壁厚盡量均勻？

圖6-48題圖

答:

縮松

圖6?52題圖

18.鑄造技術(shù)發(fā)展的新成果對(duì)你有何啟示？

答：針對(duì)鑄造中存在的問(wèn)題，如：鑄造成形的工藝過(guò)程比較復(fù)雜，有的還難以精確控制；

鑄件內(nèi)部晶粒粗大、組織不均勻、不致密，導(dǎo)致同一材質(zhì)鑄件的力學(xué)性能比鍛件的低；有些結(jié)

構(gòu)的鑄件，即使嚴(yán)格控制，也很難避免縮孔、縮松等。鑄造新技術(shù)都有了比較好的解決方案。

如鑄造成形數(shù)值模擬技術(shù)，就是利用計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)，對(duì)鑄造過(guò)程進(jìn)行數(shù)值模擬，如

通過(guò)對(duì)溫度場(chǎng)、流動(dòng)場(chǎng)、應(yīng)力場(chǎng)等進(jìn)行數(shù)值模擬，來(lái)預(yù)測(cè)可能產(chǎn)生的鑄造缺陷和部位，進(jìn)而

優(yōu)化鑄造工藝設(shè)計(jì)。這，大大縮短了新產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)周期，降低了試制成本。

再比如半固態(tài)金屬鑄造技術(shù)，就是利用機(jī)械力、或電磁力的攪拌作用來(lái)細(xì)化晶粒，利用

壓力充型和凝固來(lái)消除縮孔和縮松，從而得到了晶粒細(xì)小、組織致密的高質(zhì)量鑄件的技術(shù)。

第七章鍛壓成形

復(fù)習(xí)思考題

1.什么是酸壓成形？

答：鍛壓成形是在外力作用下使金屬坯料產(chǎn)生塑性變形，從而獲得具有一定形狀、尺寸

和力學(xué)性能的毛坯或零件的加工方法。

2.加工硬化對(duì)工件性能及加工過(guò)程有什么影響？

答：金屬經(jīng)過(guò)冷塑性變形其內(nèi)部組織的晶格扭曲，晶粒破碎，使得進(jìn)一步滑移困難，改

變了其力學(xué)性能。隨變形程度增大，金屬的強(qiáng)度和硬度上升，而塑性和韌性下降，這種現(xiàn)象

稱為加工硬化。加工硬化現(xiàn)象在工業(yè)生產(chǎn)中