金屬工藝複習提綱完整版

2022-10-06 22:18:02 字數 4946 閱讀 6818

《金屬工藝學》複習題綱

第一章鋼鐵材料及熱處理

1. 名詞解釋:碳鋼與工業用鋼、鑄鐵與工業用鐵、合金鋼、灰鑄鐵、球墨鑄鐵、熱處理、調質處理、表面熱處理、鑄造、砂型鑄造、鍛造、鑄件、鍛件、毛坯。

2.金屬材料的力學效能指標包括哪些內容?及表達符號。

3.掌握圖1-2低碳鋼的拉伸曲線內容。

4.掌握圖1-5鋼中含碳量對力學效能的影響。

5.鋼中的s、p元素對零件的效能有何影響。或煉鋼時為什麼要嚴格控制s、p的含量?

6.掌握碳鋼的基本知識:①低碳鋼、中碳鋼和高碳鋼是如何規定的;②碳素結構鋼與碳素工具鋼的含義。③碳鋼牌號表示方法及含義;④碳鋼的機械效能與熱處理是什麼關係?

7.掌握圖1-10純鐵的同素異構轉變;純鐵的同素異構轉變理論有何重要的現實意義?

8.鐵碳合金狀態圖中的基本組織有哪些?它們的符號表示及效能特點。

9.掌握圖1-11 fe-fe3c狀態圖中碳鋼區域(e點成分左側)的合金成分、組織與溫度間關係的**內容。並熟悉共析點s和共晶點c的含義及反應式內容。

掌握:根據室溫下平衡組織的特點不同,又將碳鋼分成哪三類?

10.狀態圖中的過共析鋼成分合金,其室溫下的平衡組織是?對鋼的效能有何影響?(提示:網狀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.能對典型碳鋼作結晶過程分析,學會用簡練語言或符號表述其在極其緩慢冷卻條件下的結晶過程中的組織轉變。

12.鋼的整體熱處理方法有哪些?在空氣中冷卻的操作稱作什麼熱處理方式?在冷卻介質(如礦物油、水)中的操作又稱作什麼熱處理方式?隨爐或埋砂冷卻的操作稱作什麼熱處理方式?

13.重要鋼製機械零件為得到高強度、高硬度與良好韌性相結合的綜合力學效能應採用正火還是調質處理?一般普通機械零件為提高強度和硬度應選擇退火還是正火熱處理?

中碳鋼的鑄件出砂後為消除殘餘內應力、防止變形,調整硬度利於切削加工,應選擇退火、正火、回火還是淬火熱處理方式?

14.對過共析鋼的零件採用正火的目的是?其正火加熱溫度如何制定?

15. 過共析鋼的零件採用退火的目的是?其退火加熱溫度如何制定?

16.鋼製零件淬火的目的是?淬火後可以安排機械加工嗎?說明理由。

17.掌握回火操作的三種方法及其目的和應用。

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麼不同?

19.滲碳、滲氮表面化學熱處理的目的是什麼?兩種表面熱處理方式對零件的製造合金有何要求?

其中能獲得最高硬度(63~67hrc)的熱處理方式是哪一種?低碳鋼的零件要獲得最高的硬度,應採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),可以考慮採用正火、調質處理還是滲氮?

說明理由。

20.為什麼過共析鋼的正火溫度與淬火溫度是不同的?(思考及作業題)

答:過共析鋼正火的目的是消除鋼中的網狀滲碳體,使其呈不連續的短片狀,為球化退火作組織準備。為此,將鋼加熱到accm線以上30~50℃,進行保溫,使鋼中組織完全奧氏體化,再在空氣中快速冷卻而使滲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,淬火前要先進行正火、再安排球化退火(加熱至ac1以上20~30℃)而使鋼中滲碳體呈球狀,為淬火做好組織準備。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,鋼件不會產生裂紋,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行淬火嗎?

說明理由。或過共析鋼的零件為什麼在淬火前要先進行正火、再球化退火?或什麼是球化退火?

球化退火的物件是?其目的又是什麼?

22.亞共析鋼的細化晶粒退火為什麼要加熱到略高於ac3的溫度?而一般過共析鋼的退火只加熱到略高於ac1溫度?(思考及作業題)

答:對亞共析鋼:①要完全奧氏體化;②防止出現過熱組織(奧氏體晶粒急劇長大),而使退火後的零件的強度降低。

對過共析鋼:①加熱到略高於ac1溫度時,片狀滲碳體就能分解成斷開的許多細小顆粒,在保溫過程,這些細小顆粒均勻地形成球狀;②呈球狀滲碳體的過共析鋼零件,其塑性、韌性大大提高,切削效能大大改善,在淬火急冷操作時,產生的淬火應力大大降低,防止了裂紋的產生。③若過共析鋼的退火溫度偏高,則會破壞正火後的細晶粒組織;若退火溫度制定在accm線以上,則又會重新得到網狀的滲碳體,達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.掌握低合金結構的牌號及含義。(如我國常用的牌號有:q295、q345、q420、q460。注意:其與碳素結構鋼牌號的區別)

25.合金結構鋼的種類有?(答:有合金滲碳鋼、合金調質鋼、滾動軸承鋼、合金彈簧鋼等)

26. 熟悉合金滲碳鋼的牌號及含義。注:必須是低碳合金鋼,如20c、20crmnti、12cr2ni4、28cr2ni4wa。簡述合金滲碳鋼零件的製造過程。

答:如20cr零件經表面滲碳,就得到合金滲碳鋼的零件。

27.熟悉合金調質鋼的牌號及含義。說明:必須是中碳合金鋼,如35crmo、38crmoai、40cr等。簡述合金調質鋼零件的製造過程。

28.什麼是合金彈簧鋼?熟悉合金彈簧鋼的牌號。

答:主要是高碳合金鋼經淬火+中溫回火,獲得高的彈性極限和屈服點的效能的鋼。中、低碳鋼經淬火+中溫回火,可獲得較高的彈性和屈服點而成為彈簧鋼。

合金彈簧鋼的牌號:如50crva、55si2mn、60si2cra、等。

29. 想一想:用牌號30w4cr2va鋼製造彈性零件可行嗎?說明理由。

30.什麼是滾動軸承鋼?熟悉滾動軸承鋼的牌號。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.鑄鐵的含義是什麼?白口鑄鐵為什麼不能用作機械零件的製造合金?

工業用鑄鐵的化學成分一般制定在,說明理由。或什麼是工業用鑄鐵?(提示:

在鐵碳合金狀態圖中,越靠近共晶點c成分的合金,其鑄造效能越好;但共晶點c成分的合金()因脆性大而不能用作機械零件的鑄造合金)

33.掌握灰鑄鐵的牌號及含義、力學效能特點。鋼組織和灰鑄鐵組織最大的不同點是?(答:鋼組織中沒有石墨,而灰鑄鐵組織中有石墨存在,石墨的力學效能幾乎為零)

34.灰鑄鐵效能的特點是什麼?或如工具機床身、複雜的機架、帶複雜內腔的零件等常選用灰鑄鐵製造,是利用了灰鑄鐵哪些效能特點?

製造承受拉應力作用的零件能選用灰鑄鐵製造嗎?製造受壓的零件可以用灰鑄鐵製造嗎?說明理由。

35.能用熱處理的方法提高灰鑄鐵件的力學效能嗎?或生產高牌號灰鑄鐵件(如ht250、ht300)的方法是?

答:一般不用正火、淬火或調質的辦法提高灰鑄鐵件的強度和韌性,因灰鑄鐵件受熱時粗大的石墨片要膨脹而引起零件變形,易產生裂紋。提高灰鑄鐵件零件強度和韌性的方法是澆注時對鐵液進行變質處理(或稱孕育處理),以得到高牌號的灰鑄鐵件如ht250、ht300等。

36.簡述球墨鑄鐵的牌號(如qt450-10)與熱處理的關係。或為什麼出砂的球墨鑄鐵件必須要進行熱處理才能得到相應牌號的球墨鑄鐵?

答:出砂的球墨鑄鐵件,因結晶組織粗大、成分不均勻,故力學效能不高,是沒有牌號的球墨鑄鐵。由於球鐵中的石墨呈分散、均勻分布的小球狀,對鑄鐵基體的割裂作用大大減小,實踐證明可以進行高溫或低溫退火、正火、調質處理等熱處理方式,得到高強度的球鐵件,故球墨鑄鐵件必須要進行熱處理才能得到相應牌號的球墨鑄鐵。

第二章鑄造

1. 熟記砂型鑄造的工藝過程:根據零件的形狀和尺寸……,冷凝後落砂清理得到鑄件。(見教材p19~20。)

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; 是用作製作型芯(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符號。(如教材圖2-2鑄造工藝圖內容)

4.作業題5:圖2-21所示為一傳動蝸桿鑄造零件,採用砂型鑄造。

若此零件需大量生產,試確定其澆注位置、分型方案及所選的造型方案。或如圖示為一傳動精度要求不高的蝸桿鑄件,採用砂型鑄造,蝸桿齒是重要的受力面。試確定其澆注位置、分型方案。

要求制定出3種方案,並用規定的符號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,採用砂型鑄造,故可採用機器造型。機器造型對分型方案的要求是只能有乙個分型面,即必須採用兩箱造型。

根據鑄件澆注位置選擇原則和兩箱造型的要求,確定採用方案3或方案2,如下圖所示。

5.砂型鑄造生產,製造鑄型的材料是什麼?對材料有何要求?

答:常用的造型材料是石英砂、粘土、有機或無機粘接劑和其它附加物(如煤粉、木屑)。對型砂的要求是有一定的顆粒度、耐燒結(或耐火度好)和一定的強度和塑性。

6.型砂和芯砂有什麼不同?(提示:芯砂比型砂要細,並用油脂作粘接劑,俗稱油砂)

7.鑄型中的澆注系統有何作用?典型澆注系統是由哪幾個部分組成?

提示:澆注系統的作用是擋渣、阻留氣泡、控制金屬液流速。即起過濾金屬液作用,防止鑄件產生鑄造缺陷。

8.鑄造生產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是什麼?或為什麼熔煉鋁合金最好採用電阻坩堝爐?

答:鋁合金在高溫液態極易氧化和吸氣(吸入h2),而使鑄件斷面產生夾渣和氣孔缺陷。為此,在熔煉時要採取隔離氣體的措施,如用氯化鈉粉末把鋁液覆蓋住,在熔煉後期還要加入精煉劑,以使氫氣和夾渣物上浮而除去。

採用電阻坩堝爐熔煉鋁合金,可避免產生反應性氣體(焦炭燃料燃燒時要產生co、co2的氣體),加熱時間短,可減輕鋁液高溫氧化程度。

10.鑄件常見的缺陷有哪幾種?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是?

12.金屬型鑄造為什麼對鑄造零件的批量有要求?或單件、少量形狀較簡單、壁不太薄的有色金屬合金鑄件能採用金屬型鑄造方法生產嗎?說明理由。

答:金屬鑄型製造週期較長、成本較高,且一種鑄型只能生產一種鑄件,故對鑄造零件的批量有要求,必須是大批量才划算。

13.為什麼金屬型鑄造適用於大量生產形狀較簡單、壁厚不太薄的有色金屬鑄件?

答:金屬鑄型的型腔是用機械加工方法加工出的,如鑄造的零件形體複雜,對型腔的機械加工難度大、要求高,製造困難,再有金屬鑄型無退讓性,排氣困難,鑄件冷縮時易產生裂紋,也不好取;又因金屬鑄型導熱快,如鑄件壁厚太薄,則易產生澆不足或冷隔缺陷,故用金屬型鑄造的零件,其壁厚不能太薄;考慮金屬鑄型可重複使用,一型只能生產一種鑄件,故對鑄造零件的量又要求,必須是大量生產才划算。

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