材料成型工艺基础

1. 金属的铸造性能主要是指合金的充型能力、收缩性、吸气性

2. 金属的焊接性一般包括两方面的内容一是工艺焊接性，二是使用焊接性，实际生产中，

对于碳钢低合金钢等钢材，常用碳当量估算其焊接性

3. 焊条电弧焊焊条是由焊芯和药皮组成，焊芯起导电和填充焊缝金属的作用，焊条药皮主

要起保证焊接顺利进行以及焊缝质量的作用。焊条按药皮熔渣的性质可以分为酸性焊条和碱性焊条

4. 按照气体的来源，铸造成形中产生的气孔可以分为侵入气孔、析出气孔和反应气孔 5. 按照焊接过程的物理特点不同和所采用的能源的性质，可将焊接方法分为熔焊压焊钎

焊。焊接电弧由阴极区，阳极区，弧柱区三部分组成。 6. 纤维组织形成后，用热处理的方法难以消除，只能通过锻造方法是金属在不同的方向上

变形，才能改变纤维组织的方向和分布。 如何合理的利用纤维组织：1流向与最大拉应力方向一致2流向与切应力冲击方向垂直3沿工件外轮廓连续分布

7. 金属的铸造性能常用金属的塑性和变形抗力来综合衡量。影响锻造性能的因素：1金属

的本质（1）金属的化学成分（2）金属的组织状态2变形条件（1）变形温度（2）变形

速度（3）变形时的应力状态 粉末冶金工艺过程主要包括粉末混合，压制成型，烧结和后处理

8. 顺心凝固原则：使铸件按照递增的温度方向从一个部分到另一个部分依次凝固，在可能

出现缩孔的热节处，增设冒口或冷铁 防止缩孔

同时凝固原则：从工艺上采取必要的措施，使铸件各个部分冷却速度尽量一致，浇口应该开在薄壁处，厚壁处放冷铁。防止产生内应力。 9. 冲裁模间隙：（1）间隙对断面质量的影响 间隙过大或过小均导致上下两面的剪切裂纹

不能相交合于一线 间隙太小凸模刃口附近的裂纹比正常间隙向外错开一段距离。间隙

过小伙过大均能导致冲裁件断面质量下降，同时也使冲裁件尺寸与冲模刃口尺寸偏差增大（2.）间隙对模具寿命的影响 间隙越小，摩擦越严重，过小的间隙对模具寿命不利，而较大的间隙有利于模具寿命的提高

10. 加工硬化现象：发生塑性变形以后，随着塑性变形的程度的增加，金属的强度和硬度提

高而塑性和韧性下降的现象称为加工硬化现象 有利点：强化了金属材料 不利：进一步的塑性变形带来了困难 常采用热处理退火工序消除加工硬化

11. 焊接影响区是指焊缝两侧受到热的影响而发生组织和性能变化的区域 包括熔合区（强

度塑性韧性极差）、过热区（晶粒急剧长大，最后得到粗大晶粒的过热组织导致塑性冲

击韧性显著下降，易产生裂纹）、正火区（金属力学性能良好比母材好）、部分相变区（珠光体和部分铁素体发生重结晶使晶体细化，而部分铁素体未发生重结晶得到较粗大的铁素体晶粒，由于晶粒大小不一，致使其力学性能比母材稍差）。

12. 正接法：焊件接电源正极，焊条接电源的负极，适用于焊接较厚的工件 正极温度高 13. 铸铁焊补按照是否预热分为热焊和冷焊，铸铁在焊补时容易产生的缺陷是：易产生白口

组织，裂纹，易产生气孔。 14. 冲裁件的断面明显的分为塌角、光亮带、剪裂带和毛刺四个部分。

15. 合金的充型能力是指液态合金充满铸型型腔，获得正确尺寸，形状完整，轮廓清晰的铸

件的能力，影响充型能力的主要因素是合金的流动性，浇注温度，充型压力和铸件条件 16. 铸造工艺 1 浇注位置的选择（1）铸件的主要加工表面或主要工作面应处于底面或者

侧面（2）铸件的大平面应该朝下（3）铸件的薄壁部分应该放在铸型的下部或者侧面，

一面产生浇不足，冷隔的缺陷（4）对于容易产生缩孔的铸件，应将截面较厚的部分置于上部或侧面，以便在铸件厚处直接安置冒口，使之实现自上而下的凝固顺序（5）尽量减小型芯的数量，便于型芯的固定，检验和排气。2铸型分型面的选择（1）铸件应尽

量可能放在一个砂箱内或者将加工基准放在同一个砂箱内，以保证铸件的尺寸精度（2）尽量减少分型面的数量，并力求采用平直分型面代替曲折分型面（3）尽量减少型芯和活块的数量，以简化制模造型和合理工序（4）为了方便下型、合箱和检查型腔尺寸，通常把型芯放在下型箱内。 铸件壁的连接：1铸件的结构圆角 2避免交叉和锐角连接3厚壁与薄壁间的连接要逐步过渡 铸件的结构尽量避免过大的水平面，浇注时铸件朝上的水平面易产生气孔夹砂等缺陷，此外，大水平面也不利于金属的充填，易产生浇不足，冷隔等缺陷。

17. 锻造时正应力只能使晶体产生弹性变形或者断裂，而不能产生塑性变形切应力作用下晶

体从开始产生弹性变形发展到晶体中的一部分与另一部分沿着晶面相对滑动称为滑移 18. 金属在外力作用下发生塑性变形时，晶粒沿变形方向伸长，分布在晶界上的夹杂物也沿

着金属的变形方向被拉长或压扁，称为条状。在再结晶时，金属晶粒恢复为等轴晶粒，而夹杂物依然成条状保留下来，这样就形成了纤维组织。金属力学性能出现了方向性，即在平行纤维组织的方向上，材料的抗拉强度提高，而在垂直纤维组织的方向上，材料的抗剪强度提高，只能在通过锻造方法使金属在不同的方向上变形，才能改变纤维组织的方向和分布。

19. 自由锻造工序的主要内容：墩粗 拔长 冲孔 扩孔 弯曲 扭转 错移 自由锻工序可分为基本工序、辅助工序、精整工序。

20. 模膛是进行模锻生产的工作部分，按其作用来分，模膛可分为模锻模膛和制胚模膛 模

锻模膛可以分为预锻模膛和终锻模膛 区别在于预锻模膛的圆角和斜度较大，并且没有

飞边槽 飞边槽的作用：对流向仓部的金属形成很大的阻力，可以迫使金属充满模膛，飞边槽中形成的飞边能缓和上下模间的冲击，延长模具的寿命，容纳多余的金属。 21. 锻造工艺 1分模面的选择 a锻件应能从模膛中顺利的取出 ，分模面应选在锻件最大

截面处b应使上下模沿分模面的模膛轮廓一致c应尽量减少敷料d模膛深度应尽量小，以利于金属充满模膛，便于取出锻件e分模面应为平直面，以简化模具加工 胎膜可以分为扣模、筒模、合模三类 22. 冲压生产的基本工序可以分为分离工序和变形工序两类1分离工序a冲裁 三个变形阶

段 弹性变形阶段塑性变形阶段断裂分离阶段b修整2变形工序 变形工序是指板料的一

部分相对于另一部分产生位移而不破裂的工序。如拉伸（拉伸过程中应注意的问题是防止拉裂和起皱 重点防止拉裂的措施：1拉伸膜的凸凹模应具有适当的圆角半径2拉伸膜的凸凹模应选择合理的间隙3每次拉伸中，应控制拉伸系数【是指拉伸件直径d与配料直径D之比 拉伸系数越小，表明变形程度越大，配料被拉入凹模越困难，越易产生拉裂现象】避免拉裂4拉伸过程中应具有良好的润滑），弯曲，（在弯曲的过程中，配料的变形有弹性变形和塑性变形两个部分，当弯曲载荷去除后，弹性变形部分将恢复，会使弯曲的角度增大，这种现象称为回弹）翻边，成型，扩口及缩口，旋压。

23. 焊接过程中对焊件进行局部不均匀加热是产生焊接应力的根本原因。

24. 焊接变形的形成及形成原因1收缩变形 焊接后由焊缝的纵向和横向收缩引起2角变形

v形坡口对接焊后，焊缝横截面形状上下不对称，由焊缝横向收缩不均引起3弯曲变形 T形梁焊接时，焊缝布置不对称，由焊缝纵向收缩引起4扭曲变形 工字梁焊接时，由于焊接顺序和焊接方向不合理引起结构上出现扭曲5波浪变形 薄板焊接时，由于焊接应力局部较大使薄板局部失稳而引起

25. 焊接应力的预防及消除措施：1在设计焊接结构时，应选用塑性较好的材料，避免焊缝

密集交叉，焊缝截面过大和焊缝过长2在施焊中要选择正确的焊接次序，以防止焊接应力及裂纹。3焊前对焊件进行预热是防止焊接应力最有效的工艺措施这样可减弱焊件各部分温差，从而显著减小焊接应力4焊接中采用小能量焊接方法或对红热状态的焊缝进

行锤击，亦可减小焊接应力5消除焊接应力最有效的方法是焊后进行去应力退火，即对焊件加热到500-600左右，保温后缓慢冷却至室温，此外还可以用振动法来消除焊接应力。焊接变形的防止与校正：1防止焊接变形的措施a合理设计焊件的结构可以有效地防止焊件变形此外选择合理的焊接次序，也可有效地防治焊接变形对于长焊缝的焊接，为防止焊接变形，可采用分段焊或逆向分段焊2焊接应力的矫正 机械矫正法和火焰加热矫正法

26. 简述球墨铸铁的生产工艺特点：其力学性能较好，其强度塑性和韧性较高，并且具有良

好的耐磨性，抗疲劳性能和减震性，流动性好，但是铸造性不及普通灰口铸铁，主要用来铸造载荷较大，受力复杂的机器零件

27. 试述冷变形和热变形的特点及应用：金属在塑性变形时，由于变形温度不同，对组织和

性能将产生不同的影响，金属的塑性变形分为冷变形和热变形，冷变形是指金属在其再结晶温度一下进行的塑性变形，因此，变形程度不宜过大，以免制造破裂，冷变形能使金属获得较小的表面粗糙度并且使金属强化，热变形是指金属在其再结晶温度以上进行的塑性变形，热变形时，变形抗力低，可以用较小的能量获得较大的变形量，并可获得较高的力学性能的再结晶组织，但是热变形时金属表面易产生氧化，产品表面粗早读较大，尺寸精度较低。

28. 焊接高强度低合金结构钢时易产生那些缺陷，应采取哪些措施防止缺陷形成：其含碳量

和合金元素含量比较高，碳当量大于0.4 焊接性能较差，产生的主要缺陷是一方面热影响区的淬硬倾向明显，热影响区易产生马氏体组织，硬度较高，韧性和塑性下降，另一

方面，焊接接头产生冷裂纹的倾向加剧 措施：焊前一般均需要预热，焊后应进行热处理以消除内应力，焊接时，要选择合适的焊接规范以控制热影响区的冷却速度。

29. 金属的铸造性能主要是指合金的充型能力、收缩性、吸气性

30. 金属的焊接性一般包括两方面的内容一是工艺焊接性，二是使用焊接性，实际生产中，

对于碳钢低合金钢等钢材，常用碳当量估算其焊接性

31. 焊条电弧焊焊条是由焊芯和药皮组成，焊芯起导电和填充焊缝金属的作用，焊条药皮主

要起保证焊接顺利进行以及焊缝质量的作用。焊条按药皮熔渣的性质可以分为酸性焊条和碱性焊条

32. 按照气体的来源，铸造成形中产生的气孔可以分为侵入气孔、析出气孔和反应气孔 33. 按照焊接过程的物理特点不同和所采用的能源的性质，可将焊接方法分为熔焊压焊钎

焊。焊接电弧由阴极区，阳极区，弧柱区三部分组成。 34. 纤维组织形成后，用热处理的方法难以消除，只能通过锻造方法是金属在不同的方向上

变形，才能改变纤维组织的方向和分布。 如何合理的利用纤维组织：1流向与最大拉应力方向一致2流向与切应力冲击方向垂直3沿工件外轮廓连续分布

35. 金属的铸造性能常用金属的塑性和变形抗力来综合衡量。影响锻造性能的因素：1金属

的本质（1）金属的化学成分（2）金属的组织状态2变形条件（1）变形温度（2）变形

速度（3）变形时的应力状态 粉末冶金工艺过程主要包括粉末混合，压制成型，烧结和后处理

36. 顺心凝固原则：使铸件按照递增的温度方向从一个部分到另一个部分依次凝固，在可能

出现缩孔的热节处，增设冒口或冷铁 防止缩孔

同时凝固原则：从工艺上采取必要的措施，使铸件各个部分冷却速度尽量一致，浇口应该开在薄壁处，厚壁处放冷铁。防止产生内应力。 37. 冲裁模间隙：（1）间隙对断面质量的影响 间隙过大或过小均导致上下两面的剪切裂纹

不能相交合于一线 间隙太小凸模刃口附近的裂纹比正常间隙向外错开一段距离。间隙

过小伙过大均能导致冲裁件断面质量下降，同时也使冲裁件尺寸与冲模刃口尺寸偏差增大（2.）间隙对模具寿命的影响 间隙越小，摩擦越严重，过小的间隙对模具寿命不利，而较大的间隙有利于模具寿命的提高

38. 加工硬化现象：发生塑性变形以后，随着塑性变形的程度的增加，金属的强度和硬度提

高而塑性和韧性下降的现象称为加工硬化现象 有利点：强化了金属材料 不利：进一步的塑性变形带来了困难 常采用热处理退火工序消除加工硬化

39. 焊接影响区是指焊缝两侧受到热的影响而发生组织和性能变化的区域 包括熔合区（强

度塑性韧性极差）、过热区（晶粒急剧长大，最后得到粗大晶粒的过热组织导致塑性冲

击韧性显著下降，易产生裂纹）、正火区（金属力学性能良好比母材好）、部分相变区（珠光体和部分铁素体发生重结晶使晶体细化，而部分铁素体未发生重结晶得到较粗大的铁素体晶粒，由于晶粒大小不一，致使其力学性能比母材稍差）。

40. 正接法：焊件接电源正极，焊条接电源的负极，适用于焊接较厚的工件 正极温度高 41. 铸铁焊补按照是否预热分为热焊和冷焊，铸铁在焊补时容易产生的缺陷是：易产生白口

组织，裂纹，易产生气孔。 42. 冲裁件的断面明显的分为塌角、光亮带、剪裂带和毛刺四个部分。

43. 合金的充型能力是指液态合金充满铸型型腔，获得正确尺寸，形状完整，轮廓清晰的铸

件的能力，影响充型能力的主要因素是合金的流动性，浇注温度，充型压力和铸件条件 44. 铸造工艺 1 浇注位置的选择（1）铸件的主要加工表面或主要工作面应处于底面或者

侧面（2）铸件的大平面应该朝下（3）铸件的薄壁部分应该放在铸型的下部或者侧面，

一面产生浇不足，冷隔的缺陷（4）对于容易产生缩孔的铸件，应将截面较厚的部分置于上部或侧面，以便在铸件厚处直接安置冒口，使之实现自上而下的凝固顺序（5）尽量减小型芯的数量，便于型芯的固定，检验和排气。2铸型分型面的选择（1）铸件应尽

量可能放在一个砂箱内或者将加工基准放在同一个砂箱内，以保证铸件的尺寸精度（2）尽量减少分型面的数量，并力求采用平直分型面代替曲折分型面（3）尽量减少型芯和活块的数量，以简化制模造型和合理工序（4）为了方便下型、合箱和检查型腔尺寸，通常把型芯放在下型箱内。 铸件壁的连接：1铸件的结构圆角 2避免交叉和锐角连接3厚壁与薄壁间的连接要逐步过渡 铸件的结构尽量避免过大的水平面，浇注时铸件朝上的水平面易产生气孔夹砂等缺陷，此外，大水平面也不利于金属的充填，易产生浇不足，冷隔等缺陷。

45. 锻造时正应力只能使晶体产生弹性变形或者断裂，而不能产生塑性变形切应力作用下晶

体从开始产生弹性变形发展到晶体中的一部分与另一部分沿着晶面相对滑动称为滑移 46. 金属在外力作用下发生塑性变形时，晶粒沿变形方向伸长，分布在晶界上的夹杂物也沿

着金属的变形方向被拉长或压扁，称为条状。在再结晶时，金属晶粒恢复为等轴晶粒，而夹杂物依然成条状保留下来，这样就形成了纤维组织。金属力学性能出现了方向性，即在平行纤维组织的方向上，材料的抗拉强度提高，而在垂直纤维组织的方向上，材料的抗剪强度提高，只能在通过锻造方法使金属在不同的方向上变形，才能改变纤维组织的方向和分布。

47. 自由锻造工序的主要内容：墩粗 拔长 冲孔 扩孔 弯曲 扭转 错移 自由锻工序可分为基本工序、辅助工序、精整工序。

48. 模膛是进行模锻生产的工作部分，按其作用来分，模膛可分为模锻模膛和制胚模膛 模

锻模膛可以分为预锻模膛和终锻模膛 区别在于预锻模膛的圆角和斜度较大，并且没有

飞边槽 飞边槽的作用：对流向仓部的金属形成很大的阻力，可以迫使金属充满模膛，飞边槽中形成的飞边能缓和上下模间的冲击，延长模具的寿命，容纳多余的金属。 49. 锻造工艺 1分模面的选择 a锻件应能从模膛中顺利的取出 ，分模面应选在锻件最大

截面处b应使上下模沿分模面的模膛轮廓一致c应尽量减少敷料d模膛深度应尽量小，以利于金属充满模膛，便于取出锻件e分模面应为平直面，以简化模具加工 胎膜可以分为扣模、筒模、合模三类 50. 冲压生产的基本工序可以分为分离工序和变形工序两类1分离工序a冲裁 三个变形阶

段 弹性变形阶段塑性变形阶段断裂分离阶段b修整2变形工序 变形工序是指板料的一

部分相对于另一部分产生位移而不破裂的工序。如拉伸（拉伸过程中应注意的问题是防止拉裂和起皱 重点防止拉裂的措施：1拉伸膜的凸凹模应具有适当的圆角半径2拉伸膜的凸凹模应选择合理的间隙3每次拉伸中，应控制拉伸系数【是指拉伸件直径d与配料直径D之比 拉伸系数越小，表明变形程度越大，配料被拉入凹模越困难，越易产生拉裂现象】避免拉裂4拉伸过程中应具有良好的润滑），弯曲，（在弯曲的过程中，配料的变形有弹性变形和塑性变形两个部分，当弯曲载荷去除后，弹性变形部分将恢复，会使弯曲的角度增大，这种现象称为回弹）翻边，成型，扩口及缩口，旋压。

51. 焊接过程中对焊件进行局部不均匀加热是产生焊接应力的根本原因。

52. 焊接变形的形成及形成原因1收缩变形 焊接后由焊缝的纵向和横向收缩引起2角变形

v形坡口对接焊后，焊缝横截面形状上下不对称，由焊缝横向收缩不均引起3弯曲变形 T形梁焊接时，焊缝布置不对称，由焊缝纵向收缩引起4扭曲变形 工字梁焊接时，由于焊接顺序和焊接方向不合理引起结构上出现扭曲5波浪变形 薄板焊接时，由于焊接应力局部较大使薄板局部失稳而引起

53. 焊接应力的预防及消除措施：1在设计焊接结构时，应选用塑性较好的材料，避免焊缝

密集交叉，焊缝截面过大和焊缝过长2在施焊中要选择正确的焊接次序，以防止焊接应力及裂纹。3焊前对焊件进行预热是防止焊接应力最有效的工艺措施这样可减弱焊件各部分温差，从而显著减小焊接应力4焊接中采用小能量焊接方法或对红热状态的焊缝进

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