制造基础习题及答案1-3章要点

第一章 工程材料导论 练习题

一、思考题

1. 布氏和洛氏硬度法各有什么优缺点？下列情况应采用那种硬度法来检查其硬度？

库存钢材 硬质合金刀头 锻件 台虎钳钳口 2. 下列符号所表示的力学性能指标的名称和含义是什么？

σb；σs ；σr0.2；δ；ɑk；HRC；HBS；HBW

3. 将钟表发条拉成一条直线，这是弹性变形还是塑性变形？

4. Define strength. Explain the procedure for measuring the tensile strength of steel. 5. Explain the behavior of steels when they are tensile loaded.

6. Define the following as related to engineering materials and explain the principles of their measurement. (a) Hardness; (b) Ductility

7. Briefly explain the Brinell hardness test.

8. Explain how the toughness of a material is measured?

9. What are the different tests available for hardness measurement? Compare their individual merits. 10. 仓库中混存了相同规格的20钢、45钢和T10圆钢，请提出一种最为简便的区分方法。 11. 现拟制造如下产品，请从碳素钢中选出适用的钢号：

六角螺钉 车床主轴 钳工錾子 液化石油气罐 活搬手 脸盆 自行车弹簧 钢 锉 门窗合页

12. 钢和铁在成分和组织上有什么主要区别？磷和硫作为钢铁的一般杂质时，对钢铁性能有什么影响？

13. T10A和9SiCr各属什么钢种,含碳量分别是多少?它们在使用上有何区别?下列工具应分别选用它们中的哪一种?

①机用丝锥 ②木工刨刀(手工) ③钳工手锯条 ④手工绞刀 ⑤量具.

14. State the difference between steel and cast iron, with respect to their compositions. 15. State the reason as to why white cast iron is more brittle than grey cast iron.

16. State how the carbon content influences the strength and ductility of plain carbon steels.

17. State the ranges of composition for low, medium and high carbon steels. Give two applications for each range. 18. Write the composition of the following steels:

20, 75, Tl0A, 30CrMnSi, 38CrMoAlA, 40CrNiMn, 60Si2Mn, 9Mn2V, CrWMn, W18Cr4V, W6Mo5Cr4V2, lCrl8Ni9Ti.

19. 某产品上的铸铁件壁厚计有5、20、52mm三种，机械性能全部要求σb=150Mpa,若全部选用HT150是否正确？ 20. 下列铸件宜选用那类铸造合金？说明理由。

车床床身 摩托车汽缸体 压气机曲轴 火车轮 坦克履带板 自来水龙头 汽缸套 减速器蜗轮 自来水弯头

21. 什么是退火？什么是正火？两者的特点和用途有什么不同？

22. 钢在淬火后为什么要回火？三种类型回火的用途有何不同？汽车发动机缸盖螺钉要采用哪种回火？为什么？ 23. 锯条、大弹簧、车床主轴、汽车变速箱齿轮的最终热处理有何不同？

24. 在热处理过程中，为什么加热后要有一段保温时间？在什么情况下可以不要保温？ 25. Distinguish between the following:

Quenching and tempering Normalising and annealing

26. Why don't the low carbon steels respond to hardening by quenching process?

27. Explain why tempering follows the quenching process in the heat treatment of steels. 28. Why is annealing done?

29. State the purpose served by quenching and tempering.

30. What are the case hardening processes that are normally used?

二、自测题

判断题 (正确的打√，错误的打×)

l、布氏硬度计通常用于测定退火钢、正火钢的硬度，而洛氏硬度计用于测定淬火钢的硬度。如测试结果为217HBS、l8HRC。( )

2、纯铁在降温过程中，912℃时发生同素异构转变，由面心立方晶格的γ-Fe转变为体心立方晶格的α-Fe。这种转变也是结晶过程，同样遵循晶核形成和晶核长大的结晶规律。( )

3、钢和生铁都是铁碳合金。其中，含碳量小于0.77%(0.8%)的叫钢，含碳量大于2.06%(2.11%)的叫生铁。( ) 4、奥氏体是碳溶解在γ-Fe中所形成的固溶体，而铁素体和马氏体都是碳溶解在α-Fe中所形成的固溶体。( ) 5、珠光体是铁素体和渗碳体的机械混合物，珠光体的机械性能介于铁素体和渗碳体之间。（ ）

6、为了改善15钢、20钢的切削加工性能，可以用正火代替退火。因为正火后的硬度比退火的低，而且正火周期短，成本低。( )

7、淬火的主要目的是为了提高钢的硬度。因此，淬火钢就可以不经过回火而直接使用。（ ） 8、金属的晶体结构不同，机械性能也不同，如γ-Fe比α-Fe的塑性好，强度低。( )

9、当含碳量为0.77%(0.8%)，由高温冷却到727℃时，铁碳合金中的奥氏体发生共晶转变，形成珠光体。( ) 10、回火钢的机械性能与回火温度有关，而与冷却速度无关。( )

选择题

1、某金属液分别按图示的四种冷却曲线冷却，其中:沿( )冷却，冷却速度最慢；沿 ( )冷却，过冷度最大，沿 ( )冷却，晶粒最细小。

2、低碳钢所受到的拉应力 ( )时，开始出现明显的塑性变形；所受到的拉应力 ( )时，将发生断裂。

A.>σb ； B.<σb ； C.<σs； D.<σs ； E.达到σs； F.达到σb 。 3、晶粒大小对钢的机械性能影响很大，通过 ( )可以获得细晶粒的钢。 A.变质处理；B.加快钢液的冷却速度； C.完全退火； D.A、 B和C。

4、在下列牌号的正火态钢中，( )的σb值最高，( )的HBS值最高，( )的δ和ak值最高。在它们的组织中，( )的二次渗碳体最多，( )的珠光体最多，( )的铁素体最多。 A.20钢； B.45钢； C.T8钢；D.T13钢。 5、对于45钢，当要求具有高硬度和耐磨性时，应进行( )；当要求具有较高的综合机械性能时，应进行( )；当要求具有良好的塑性和韧性时，应进行 ( )。

A.完全退火； B.正火； C.淬火； D.淬火十低温回火； E.调质处理； F.淬火十中温回火。

填空题

1、图为铁碳合金状态图的一个部分。试用符号将各相区的组织填在图上，并标出点S、点E所对应的含碳量。

2、填表：

钢 号 Q235-A.F 45 T10A 16Mn Wl8Cr4V 所属类别 大致含碳量% 性能特征 用途举例

3、现用T12钢制造钢锉，请填写工艺路线方框图中热处理工序名称：

第二章 铸造

一、思考题

1. 什么是液态合金的充型能力？它与合金的流动性有何关系？不同化学成分的合金为何流动性不同？为什么铸钢的充

型能力比铸铁差？

2. 某定型生产的薄铸铁件，投产以来质量基本稳定，但是最近一时期浇不足和冷隔缺陷突然增多，试分析其原因。 3. 既然提高浇注温度可以提高液态合金的充型能力，但是为什么又要防止浇注温度过高？ 4. 缩孔与缩松对铸件质量有何影响？为何缩孔比缩松比较容易防止？ 5. 区分以下名词： 缩孔和缩松 浇不足和冷隔 出气口和冒口

6. 什么是顺序凝固原则？什么是同时凝固原则？各需采用什么措施来实现？上述两种凝固原则各适用于那种场合？ 7. 试用下面轨道铸件分析热应力的形成原因，并用虚线表示出铸件的变形方向。

8. 为什么手工造型仍是目前的主要造型方法？机器造型有那些优越性？适用条件是什么？ 9. 试绘下列铸件的铸造工艺图。（材料：HT200;单件小批生产）

10. 什么是熔模铸造？述其大致工艺过程？

11. 为什么熔模铸造是最有代表性的精密铸造方法？它有那些优越性？ 12. 金属型铸造有何优越性？为什么它未能广泛替代砂型铸造？ 13. 压力铸造有何优缺点？它与熔模铸造适用范围有何显著不同？ 14. 实型铸造的本质是什么？它适用于那种场合？

15.某公司开发的新产品中有如图所示的铸铝小连杆。请问：

试制样机时，该连杆宜采用什么铸造方法？ 当年产量为1万件时，宜采用什么铸造方法？ 当年产量超过10万件时，则应改选什么铸造方法？

16. 什么是离心铸造？它在圆筒件铸造中有那些优越性？成形铸件采用离心铸造的目地是什么？ 17. 下列铸件在大批量生产时采用什么铸造方法为宜：

①铝发动机活塞 ______________②缝纫机机头 ______________③汽轮机叶片 ______________④气缸套

______________⑤摩托车发动机缸体 _____________ ⑥铣床立柱 ______________⑦大口径铸铁水管______________⑧暖气散热片 ______________⑨小型铝合金仪器支架 ______________ ⑩铣刀刀体 ______________

18. 什么是铸件的结构斜度？它与拔摸斜度有何不同？下面铸件的结构是否合理，应如何改正？

19. 图示铸件在大批量生产时，其结构有何特点？该如何改进？

20. 图示水嘴在结构上哪处不合理？请改正。

21. 下面铸件的结构有何缺点？该如何改进？

22. 为什么空心球难以铸造出来？要采取什么措施才能铸造出来？试用图示出。 23. 为什么铸件要有结构圆角？下图铸件上哪些圆角不合原理，应如何修改？

24. 如何使铸件的厚壁尽量的均匀？

二、自测题

判断题

1. 当过热度相同时，亚共晶铸铁的流动性随着含碳量的增多而提高。（ ）

2. 当合金的化学成分和铸件的结构一定时，浇注温度则是控制合金充型能力的唯一因素。（ ）

3. 合金收缩经历三个阶段。其中，液态收缩和凝固收缩是铸件产生缩孔、缩松的基本原因，而固态收缩是铸件产生

内应力、变形和裂纹的主要原因。（ ）

4. 共晶成分合金是在恒温下凝固的，结晶温度范围为零。所以，共晶成分合金只产生液态收缩和固态收缩，而不产

生凝固收缩。（ ）

5. 缩孔呈倒锥形，内表面粗糙，热裂纹呈连续直线状，氧化色，缝隙宽;冷裂纹呈曲线状，轻微氧化色，缝隙细小。

（ ）

6. 为防止缩孔的产生，可安放冒口和冷铁，造成顺序凝固。冒口起补缩作用，冷铁也起补缩作用。（ ） 7. 合金的流动性愈好，充型能力愈强，愈便于得到轮廓清晰、薄而复杂的铸件；合金的流动性愈好，补缩能力愈强，

愈利于防止缩孔的产生。（ ）

8. 为防止铸件产生裂纹，在设计零件时力求壁厚均匀；在合金成分上应严格限制钢和铸铁中的硫、磷含量；在工艺

上应降低砂型及砂芯的退让性。（ ）

9. 冷铁与冒口相配合，可使铸件实现顺序凝固、不使用冒口，冷铁自身可使铸件实现同时凝固。所以，冷铁的作用

是控制铸件的凝固顺序。（ ）

10. 气孔是气体在铸件内形成的孔洞。气孔不仅降低了铸件的机械性能，而且还降低了铸件的气密性。（ ） 11. 灰口铸铁具有良好的减振性、耐磨性和导热性，是制造床身、壳体、导轨、衬套、内燃机缸体、缸盖、活塞环的

好材料。( )

12. 就HT100、HTl50、HT200而言，随着牌号的提高，C、Si、Mn含量逐渐增多，以减少片状石墨的数量，增加珠

光体的数量。( )

13. 用某成分铁水浇注的铸件为铁素体灰铸铁件。如果对该成分铁水进行孕育处理，可以获得珠光体灰铸铁，从而提

高铸件的强度和硬度。( )

14. 可锻铸铁的强度和塑性都高于灰铸铁。所以，它适合于生产厚壁的重要铸件。( )

15. 在正确控制化学成分的前提下，退火是生产可锻铸铁件的关键，球化处理和孕育处理是制造球墨铸铁件的关键。

( )

16. 机器造型时，若凸台、凹槽或肋条妨碍起模，则用活块或外砂芯予以解决。( )

17. 分型面是为起模而设置的。如果有了“分型面”，而又不能起模; 则这个“分型面”显然是错误的。所以，选择分

型面的第一条原则是保证能够起模。( )

18. 制定铸造工艺图时，起模斜度是指在零件图上垂直于分型面的加工表面壁上的附加斜度。铸件经机械加工后，起

模斜度随同加工余量一起被切除。所以，起模斜度是为便于起模而设置的，绝非零件结构所需要。( )

19. 型芯在铸型中是靠芯头来定位、排气和形成铸件内腔或外形的。( )

20. 若型芯安放不牢固或定位不准确，则产生偏芯;若型芯排气不畅，则易产生气孔;若型芯阻碍铸件收缩，则减少机械

应力和热裂倾向。( )

21. 分型面是为起模或取出铸件而设置的。砂型铸造、熔模铸造、金属型铸造、压力铸造和离心铸造铸型都有分型面。

( )

22. 为了获得铸件的内腔，不论是砂型铸造，还是熔模铸造、金属型铸造、离心铸造均需使用型芯。( ) 23. 熔模铸造和压力铸造均可铸出形状复杂的薄壁铸件。这是保持一定工作温度的铸型提高了合金充型能力所致。

( )

24. 为防止零件在机械加工或使用过程中变形，不论砂型铸造件、熔模铸造件，还是金属型铸造件、压力铸造件均需

进行去应力退火。( )

25. 为便于造型，设计零件时应在垂直于分型面的非加工表面上给出结构斜度。( )

26. 为避免缩孔、缩松或热应力、裂纹的产生:零件壁厚应尽可能均匀。所以，设计零件外璧和内壁，外壁和肋，其厚

度均应相等。( )

选择题

1. 合金的铸造性能主要包括（ ）和（ ）。

A.充型能力；B.流动性； C.收缩； D.缩孔倾向； E.变形倾向； F.裂纹倾向。

2. 某砂型铸件，常产生浇不足、冷隔等缺陷。为防止这些缺陷的产生，可采取的措施有（ ）。

A.提高浇注温度； B.改变化学成分； C.提高直浇口高度； D.A、B与C； E. A与B； F.. A与C。 3. 顺序凝固和同时凝固均有各自的优缺点。为保证铸件质量，通常顺序凝固适合于（ ）；同时凝固适合于 （ ）。

A. 吸气倾向大的铸造合金； B.变形和裂纹倾向大的铸造合金； C.流动性差的铸造合金； D.缩孔倾向大的铸造合金；E.铁碳合金； F.各种铸造合金。 4. 消除铸件中残余热应力的方法是（ ），消除铸件中机械应力的方法是（ ）

A.同时凝固；B.减缓冷却速度； C.降低砂型及砂芯的强度； D.及时落砂；E.时效处理；F.提高砂型及砂芯的退让性。 5. 常温下落砂之前，在图示的套筒铸件中（ ）。常温下落砂以后，在该铸件中（ ）。

A． 不存在铸造应力； B.只存在拉应力；C.存在残余热应力； D.只存在压应力； E.存在机械应力；F. C和E。

6. 铸造应力框如图所示。浇注并冷却后各杆的应力状态为( )。若用钢锯沿A-A将Φ30杆锯断，断开时锯口间

隙将( )。锯口间隙变化的原因是各杆的应力( )，导致Φ30杆 ( )，Φ10杆 ( )。 A.增大； B.减小； C.消失； D.缩短； E.伸长； F.不变； G.Φ30杆受压，Φ10杆受拉；H.Φ30杆受拉，Φ10杆受压。

7. 如图所示的A、B、C三种成分的铸铁中，流动性最好的是( )，形成缩松倾向最大的是 ( )，形成缩

孔倾向最大的是 ( )，产生热裂倾向最大的是 ( )。

8. 湿型铸造时，起模刷水过多或椿砂过紧飞则易产生 ( )。

A.反应气孔； B.析出气孔； C.侵入气孔。

9. 生产上，为了获得珠光体灰铸铁件，可以采用的方法有 ( )。

A.孕育处理; B.适当降低碳、硅含量; C.适当提高冷却速度; D. A、B和C; E. A和C; F.热处理。 10. HT100、KTH300-06、QT400-18的机械性能各不相同，主要原因是它们的 ( )不同。

A.基体组织; B.碳的存在形式; C.石墨形态; D. 铸造性能。

11. 灰铸铁、球墨铸铁、铸钢三者的铸造性能优劣顺序为 ( )，塑性高低的一般顺序为( )。

A.ZG>QT>HT; B. HT>QT>ZG; C. HT>ZG>QT; D. QT>ZG>HT; E.ZG>HT>QT; F.ZG=QT=HT(注:符号\表示\优于\或 \高于\符号 \表示相同)。 12. 冷却速度对各种铸铁的组织、性能均有影响，其中对（ ）影响极小，所以它生产适于厚壁或壁厚不均匀的大型

铸件。

A.灰铸铁; B. 孕育铸铁; C.可锻铸铁; D.球墨铸铁。

13. 在图示具有大平面铸件的4种分型面和浇注位置的方案中，最合理的是（ ）。

14. 如图所示的零件采用砂型铸造生产毛坯，与图中所示的I、II、III、IV、V、分型方案相适应的造型方法依次是

( )、( )、( )、( )、( )，其中较合理的分型方案是 ( )。

A.整模造型；B.分模造型; C.活块造型; D.挖砂造型; E．三箱造型; F.假箱造型; D.刮板造型; H.地坑造型。 15. 用同一化学成分的液态合金浇注同一形状和尺寸的铸件。若砂型铸造件的强度为σ砂，金属型铸造件的强度为σ金，

压力铸造件的强度为σ压，则 （ ）。

A.σ砂=σ金=σ压； B. σ砂>σ金>σ压； C. σ砂<σ金<σ压；D. σ砂<σ金>σ压；

16. 熔模铸造与砂型铸造相此，尽管前者有许多优点，但又不能完全取代后者，其原因是( )。

A．铸造合金种类受到限制; B.铸件重量受到限制; C.生产批量受到限制； D. A和B； E. B和C; F. A、B和C。 17. 在砂型铸造和特种铸造申，生产率最高的生产方法为（ ），铸件表面最粗糙的生产方法为 ( )，铸件尺寸最大的生产方法为( )。

A.砂型铸造; B.熔模铸造; C.金属型铸造; D.压力铸造; E.低压铸造; F.离心铸造。

问答题

1、铸造厂生产了一批灰铸铁件。经检测，随炉单个浇注的Φ30试棒的抗拉强度为205~2l0MPa，符合图纸提出的HT200的要求。用户验收时，在铸件不同部位取样，检测结果表明，铸件上壁厚为8mm处的σb为200MPa; l5mm处的σb为196MPa; 25mm处的σb为175MPa; 30mm处的σb为168MPa。据此，用户认为该批铸件不合格，理由是:1)铸件机械性能不符合HT200要求; 2)铸件整体强度不均匀。

试判断用户的意见是否正确，为什么?

2、图示套筒，材料为HT200，数量100件。绘制其铸造工艺图。

3、图示绳轮，材料HT200，数量500件。绘制其铸造工艺图。

第三章 塑性成形

一、思考题

1. 常用的金属压力加工方法有哪些？各有何特点？ 2. 何为塑性变形？塑性变形的机理是什么？ 3. 碳钢在锻造范围内变形时，是否有加工硬化现象？

4. 将直径150mm的圆钢，锻造成直径75mm的主轴。试计算锻造比Y。

5. 铅的熔点327℃，钨的熔点3380℃。铅在室温进行变形，钨在900℃进行变形。试判断它们属于何种塑性变形。 6. 用T12钢，锻造钳工用的刮刀，试用铁碳合金状态图，确定始锻温度及终锻温度，并简要说明理由。 7. 纤维组织是怎样形成的？它的存在有何利弊？ 8. 如何提高金属的塑性？最常有的措施是什么？ 9. “趁热打铁”的含意何在？

10. 锻压工艺的成型特点是什么？锻件与铸件相比最显著的优点是什么？为什么？ 11. 为什么重要的巨型锻件必须采用自由锻造的方式制造？ 12. 重要的轴类锻件为什么在锻造过程中安排镦粗工序？ 13. 原始坯料长150mm若拔长450mm时，锻造比是？ 14. 试述自由锻、胎模锻和模锻的特点及适用范围。 15. 下列制品该选用那种锻造方法制作？

活搬手（大批量） 家用炉钩（单件） 自行车大梁（大批量） 铣床主轴（成批） 大六角螺钉（成批） 起重机吊钩（小批） 万吨轮主传动轴（单件）

16. 板料冲压生产有何特点？应用范围如何？

17. 比较落料和拉深工序的凹凸模结构及间隙有什么不同？为什么？ 18. 冲模结构分为哪几类？各有何特点？ 19. 压力加工先进工艺有那些特点？

20. 精密模锻需要那些措施才能保证产品的精度？ 21. 何谓超塑性？超塑性成形有何特点？

22. 右图零件，用自由锻制坯，试修改零件结构设计不合理之处。

二、自测题

判断题 (正确的打√，错误的打×)

1. 金属塑性变形时只产生形状的变化，而不发生体积的变化。( ) 2. 塑性是金属固有的一种属性，它不随压力加工方式的变化而变化。( ) 3. 冷拔可以提高产品的强度和表面质量。( )

4. 金属经热锻并冷却后，锻件内部的晶粒沿变形方向拉长，并产生碎晶。若对该锻件进行再结晶退火，便获得细晶

组织。( )

5. 只有经过冷变形的钢，才会在加热时产生回复与再结晶。没有经过冷变形的钢，即使把它加热到再结晶温度以上，

也不会产生再结晶。( )

6. 金属的塑性越好，变形抗力越大，金属可锻性越好。反之则差。（ ）

7. 某批锻件经检查，发现由于纤维组织分布不合理而不能应用。若对这批锻件进行适当的热处理，可以使锻件重新

得到应用。( )

8. 以钢锭为坯料时，选择锻造比是十分重要的；若以轧材(如圆钢)为坯料，选择锻造比则意义不大。( )

16. 汽车车轮由轮圈和辐板组成，材料均为Q235，如图所示。大批量生产时，轮圈由卷板机卷制，再经( )焊

接而成；轮圈与辐板用 ( )焊接连为一体，焊接材料为 ( )。

A.闪光对焊; B.电阻对焊; C.摩擦焊; D.手弧焊; E.CO2气体保护焊; F.氩弧焊; G.J422； H. J507; I. J427; J. H08A; K.H08Mn2SiA; L.H08MnSiA。

作图题

1、用20钢冷拔型材制成的某结构，由于使用不当而断裂，现用手弧焊方法将其修复。焊接时，焊接接头横截面上各部位所达到的最高温度如图所示。试在图上绘出焊接热影响区的分布情况。(注意:焊前20钢的组织状态;20钢的再结晶温度为540℃)

填空题

1、家用液化石油气罐，如图所示，设计压力为1.5MPa。装存25kg液化石油气，罐体材料为16Mn钢，阀座材料为20钢，护板和底座材料Q235，大批量生产。试将选用的焊接方法和焊接材料填入下表。

焊缝 罐体中间的环焊缝 罐体与阀座的环焊缝 焊接方法 焊接材料 罐体与护板的断续焊缝 罐体与底座的断续焊缝

2、图示的工字梁，材料为15钢，单件生产。试将选择的焊接方法和焊接材料填入表中。

焊 缝 上、下翼板焊缝A 翼板与腹板焊缝B 肋板焊缝C 焊接方法 焊接材料

3、修改焊接结构设计（注意：焊接方法不变） （1） 钢板容器（手弧焊）。

（2） 钢管与圆钢的对焊接头（电阻对焊）。

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