哈工大材料成型工艺基础

《金属工艺学》学习指导

姜永军

内蒙古科技大学机械学院

2006.9

上册

★第一章 金属结构

1、 试画出纯铁的冷却曲线，分析曲线中出现“平台”的原因。

2、 室温和1100°C时的纯铁晶格有什么不同？高温（1000°C）的铁丝进行缓慢冷却时，

为什么会发生伸长的现象？

3、 为什么单晶体有各向异性，而实际的金属（未经过塑性变形的）通常是各向同性？ 4、 指出铁素体、奥氏体、渗碳体在晶体结构、含碳量和性能上有何不同。 5、 根据铁碳合金状态图，说明产生下列现象的原因：

（1）含碳量为1.0%的钢比含碳量为0.5%的钢的硬度高。

（2）在1100°C，含碳量为0.4%的钢能进行锻造，含碳量为4.0%的白口铁不能锻造。 （3）钢适宜通过压力加工成形，而铸铁适宜通过铸造成形。

6、 分析在缓慢冷却条件下，45钢和T10钢的结晶过程和室温组织

第二章 金属的工艺性能

★1、 什么是结晶过冷度？它对金属的结晶过程、铸件的晶粒大小及铸件的机械性能有

何影响？

2、 如果其它条件相同，试比较在下列条件下铸件晶粒的大小，并解释原因。

（1）金属型浇注与砂型浇注； （2）铸成薄件与铸成厚件； （3）浇注时采用震动与不采用震动。

《金属工艺学》学习指导

姜永军

内蒙古科技大学机械学院

2006.9

1

上册

★第一章 金属结构

1、 试画出纯铁的冷却曲线，分析曲线中出现“平台”的原因。

2、 室温和1100°C时的纯铁晶格有什么不同？高温（1000°C）的铁丝进行缓慢冷却时，

为什么会发生伸长的现象？

3、 为什么单晶体有各向异性，而实际的金属（未经过塑性变形的）通常是各向同性？ 4、 指出铁素体、奥氏体、渗碳体在晶体结构、含碳量和性能上有何不同。 5、 根据铁碳合金状态图，说明产生下列现象的原因：

（1）含碳量为1.0%的钢比含碳量为0.5%的钢的硬度高。

（2）在1100°C，含碳量为0.4%的钢能进行锻造，含碳量为4.0%的白口铁不能锻造。 （3）钢适宜通过压力加工成形，而铸铁适宜通过铸造成形。

6、 分析在缓慢冷却条件下，45钢和T10钢的结晶过程和室温组织

第二章 金属的工艺性能

★1、 什么是结晶过冷度？它对金属的结晶过程、铸件的晶粒大小及铸件的机械性能有

何影响？

2、 如果其它条件相同，试比较在下列条件下铸件晶粒的大小，并解释原因。

（1）金属型浇注与砂型浇注； （2）铸成薄件与铸成厚件； （3）浇注时采用震动

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

第六章

材料成形方法选择

成形方法的选择是零件设计的重要内容，也是零件制造工艺人员所关心的重要问题。

? 不同结构与材料的零件需采用不同的成形加工方法

? 不同成形加工方法对材料的性能与零件的质量会产生不同的影响 ? 各种成形加工方法对不同零件的结构与材料有着不同的适应性

? 成形加工方法与零件的生产周期、成本、生产条件与批量等有着密切关系

第一节 材料成形方法选择的原则与依据 一、材料成形方法的选择原则

? 适用性原则 ? 经济性原则 ? 与环境相宜原则

二、材料成型方法选择的主要依据

? 零件类别、功能、使用要求及其结构、形状、尺寸、技术要求等 ? 零件的生产批量 ? 现有生产条件

三、常用成型方法的比较

第二节 常用机械零件的毛坯成型方法选择 一、轴杆类零件

? 特点——一般为重要零件 ? 选材——一般为钢

? 成型方法——主要为锻造成型（有时也用复合成型方法）

1

二、盘套类零件

? 齿轮 ? 带轮等 ? 法兰等 ? 钻套等 ? 成型方法分析

三、机架、箱座类零件

? 一般采用铸造成型方法

第三节 毛坯成型方法选择举例 例1

汽车半轴一火锻造工艺及设备 主要内容： 引言

? 我国汽车半轴生产以前

1. 铸件在冷却过程中，若其固态收缩受到阻碍，铸件内部即将产生内应力按内应力的产生原因，可分为应力和应力两种

2. 常用的特种铸造方法有：、、、和等。

3. 压力加工是使金属在外力作用下产生而获得毛坯或零件的方法。

4. 常用的焊接方法有、和三大类。

5. 影响充型能力的重要因素有、和等。

6. 压力加工的基本生产方式有、、、和等。

7. 热应力的分布规律是：厚壁受应力，薄壁受应力。

8. 提高金属变形的温度，是改善金属可锻性的有效措施。但温度过高，必将产生、、和严重氧化等缺陷。所以应该严格控制锻造温度。

9. 板料分离工序中，使坯料按圭寸闭的轮廓分离的工序称为；使板料沿不圭寸闭的轮廓分离的工序称为。

10. 拉深件常见的缺陷是和。

11. 板料冲压的基本工序分为和。前者指冲裁工序，后者包括、、和。

12. 为防止弯裂，弯曲时应尽可能使弯曲造成的拉应力与坯料的纤维方向。

13. 拉深系数越，表明拉深时材料的变形程度越大。

14. 将平板毛坯变成开口空心零件的工序称为。

15. 熔焊时，焊接接头是由、、和组成。其中和是焊接接头中最薄弱区域。

16. 常用的塑性成形方法有：、、等。

16.电阻焊是利用电流通过焊件及接触处所产生的电阻热，将焊件局部加热到

塑性或融化状态，然后在压力

哈工大微电子工艺 掺杂工艺

微电子工艺(3)--定域掺杂工艺田丽

哈工大微电子工艺 掺杂工艺

第3章 扩散

扩散是微电子工艺中最基本的平面工艺， 在900-1200℃的高温，杂质(非杂质)气 氛中，杂质向衬底硅片的确定区域内扩散， 又称热扩散。目的是通过定域、定量扩散掺杂改变半导 体导电类型，电阻率，或形成PN结。2

哈工大微电子工艺 掺杂工艺

内容

3.1 杂质扩散机构3.2 扩散系数与扩散方程 3.3 扩散杂质的分布 3.4 影响杂质分布的其他因素 3.5 设备与工艺 3.6 扩散工艺的发展3

哈工大微电子工艺 掺杂工艺

3.1 杂质扩散机构

扩散是物质内质点运动的基本方式，当温度高于绝对 零度时，任何物系内的质点都在作热运动。 当物质内有梯度(化学位、浓度、应力梯度等)存在时， 由于热运动而触发(导致)的质点定向迁移即所谓的扩 散。因此，扩散是一种传质过程，宏观上表现出物质 的定向迁移。

扩散是一种自然现象，是微观粒子热运动的形式，结 果使其浓度趋于均匀。

哈工大微电子工艺 掺杂工艺

扩散的微观机制(a) 间隙式扩散(interstitial) (b) 替位式扩散(substitutional)

间隙扩散杂质：O, Au,Fe,Cu,Ni, Zn

铸造工艺学复习题答案（吴士平部分）

以这个为准吧其他的作参考

3（比较重要）浇注系统的分类

一、浇注系统按内浇道设臵在铸件的不同高度处分类 1.顶注式浇注系统——内浇道设臵在铸件的最高处；

2.中间注入式浇注系统——内浇道设臵在铸件侧面，从铸件中间高度引入； 3.底注式浇注系统——内浇道设臵在铸件最低处侧面或底部； ４.阶梯式浇注系统——内浇道设臵在铸件一侧不同高度多层式引入； 二、按浇注系统各基本组元截面积的比例分类

1.封闭式浇注系统——这种浇注系统各组元中总截面积最小时内浇道，也就是说内浇道成了该系统中的阻流截面。统常写成F直＞F横＞F内

2.开放式浇注系统——一般说来，这种浇注系统就是F直＜F横＜F内，即是系统中的阻流截面在直浇道下端或者在它附近的横浇道上，以期直浇道充满。

5 横浇道作用、形状特点

作用：(将金属液引入到内浇道，阻挡熔渣、气体、砂粒进入型腔) 1使金属液以均匀而足够的量平稳的流入内浇口

2其结构开放式有利于渣及非金属夹杂物上浮并滞留在其顶部，而不随流进入型腔，故又称为撇渣道。因此希望金属液流流动平稳有利于撇渣 形状特点：

①横浇道要有延长段 ②要有足够长度、足够高度

③在内浇道入口处存在“吸动作用区”

6（关键）浇

《材料成形技术基础》考试样题

（本卷共10页）

注：答案一律写在答题页中规定位置上，写在其它处无效。

一、 判断题（16分，每空0.5分。正确的画“O”，错误的画“×”）

1． 过热度相同时，结晶温度范围大的合金比结晶温度范围小的合金流动性好。这是因为在结晶时，结晶温度范围大的合金中，

尚未结晶的液态合金还有一定的流动能力。F

2． 采用顺序凝固原则，可以防止铸件产生缩孔缺陷，但它也增加了造型的复杂程度，并耗费许多合金液体，同时增大

了铸件产生变形、裂纹的倾向。T

3． 缩孔和缩松都是铸件的缺陷，在生产中消除缩孔要比消除缩松容易。T

4． 铸件铸造后产生弯曲变形，其原因是铸件的壁厚不均匀，铸件在整个收缩过程中，铸件各部分冷却速度不一致，收缩不一

致，形成较大的热应力所至。T

5． 影响铸件凝固方式的主要因素是合金的化学成分和铸件的冷却速度。F

6． 制定铸造工艺图时，铸件的重要表面应朝下或侧立，同时加工余量应大于其它表面。T

7． 铸造应力包括热应力和机械应力，铸造应力使铸件厚壁或心部受拉应力，薄壁或表层受压应力。铸件壁厚差越大，铸造应

力也越大。F 8． 9．

为了防止铸钢件产生裂纹，设计零件的结构时，尽量使壁厚均匀；在合金的化学成分上要严格限制硫

1.积屑硫的影响：在形成积屑瘤的过程中，金属材料因塑性变形而被强化。因此，积屑瘤的硬度比工件材料的硬度高，能代替切削刃进行切削，起到保护切削刃的作用。同时，由于积屑瘤的存在，增大了刀具实际工作前角，使切削轻快。所以，粗加工时希望产生积屑瘤。 但是，积屑瘤的顶端伸出切削刃之外，而且在不断地产生和脱落，是切削层公称厚度不断变化，影响尺寸精度。此外，还会导致切削刀的变化，引起振动，并会有一些积屑瘤碎片粘附在工作已加工的表面上，使表面变得粗糙。因此，精加工时应尽量避免积屑瘤产生。

2.车削的工艺特点：易于保证工件各加工面的位置精度；切削过程比较平稳；适合于有色金属零件的精加工；刀具简单。

3.刨削的工艺特点：通用性好；生产率较低。

4.拉削的工艺特点：生产率高；加工精度高，表面粗糙值较小；拉床结构和操作比较简单；拉刀价格昂贵；加工范围较广。

5.逆铣和顺铣的对比：顺铣时，每个刀齿的切削层厚度是由最大减小到零，铣削刀将工件压向工作台，减少了工件振动的可能性，尤其铣削薄而长的工件时，更为有利。逆铣时，每个刀齿的切削层厚度是从零增大到最大值，铣削刀上抬工件。由上述分析可知，从提高刀具耐用度和工件表面质量，增加工件夹持的稳定性等观点出发，一般以采用顺铣法为宜，但一般

《材料成形技术基础》考试样题

（本卷共10页）

注：答案一律写在答题页中规定位置上，写在其它处无效。

一、 判断题（16分，每空0.5分。正确的画“O”，错误的画“×”）

1． 过热度相同时，结晶温度范围大的合金比结晶温度范围小的合金流动性好。这是因为在结晶时，结晶温度范围大的合金中，

尚未结晶的液态合金还有一定的流动能力。F

2． 采用顺序凝固原则，可以防止铸件产生缩孔缺陷，但它也增加了造型的复杂程度，并耗费许多合金液体，同时增大

了铸件产生变形、裂纹的倾向。T

3． 缩孔和缩松都是铸件的缺陷，在生产中消除缩孔要比消除缩松容易。T

4． 铸件铸造后产生弯曲变形，其原因是铸件的壁厚不均匀，铸件在整个收缩过程中，铸件各部分冷却速度不一致，收缩不一

致，形成较大的热应力所至。T

5． 影响铸件凝固方式的主要因素是合金的化学成分和铸件的冷却速度。F

6． 制定铸造工艺图时，铸件的重要表面应朝下或侧立，同时加工余量应大于其它表面。T

7． 铸造应力包括热应力和机械应力，铸造应力使铸件厚壁或心部受拉应力，薄壁或表层受压应力。铸件壁厚差越大，铸造应

力也越大。F 8． 9．

为了防止铸钢件产生裂纹，设计零件的结构时，尽量使壁厚均匀；在合金的化学成分上要严格限制硫