工程材料与热加工基础第二版

工程材料与热加工基础

锻压生产

工程材料与热加工基础

第二章 锻 压1、何为锻压？ 何为锻压 锻压是对坯料施加外力，使其产生塑性变形、改变尺寸、形状 及改善性能，用以制造机械零件、工件或毛坯的成形加工方法。 它是锻造与冲压的总称，属于压力加工的范畴。 锻压设备

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2、锻压特点： 锻压特点： 塑性变形是压力加工的基础，凡具有一定塑性的金属如钢及大多数有色金 属，均可进行压力加工。 与铸造相比，压力加工的优点是：金属铸锭经塑性变形后，铸造组织的内 部缺陷如气孔、缩孔、微裂纹等得到焊合，再结晶后可细化晶粒，金属的 各种力学性能得到提高。冲压件又具有重量轻、精度高、刚性好等优点。 但由于锻压件是在固态成形，金属的流动受到限制。因此，对于形状复杂、 尤其是内腔形状复杂的零件，从制造工艺上锻件远不及铸件容易实现。另 外，锻件的成本比铸件高，材料利用率等方面也不如铸件。然而，从锻件 力学性能的提高，锻造流线更加与受力条件相适应，在同样受力条件下， 零件的几何尺寸可以缩小的角度看，又可以大大降低原材料的使用量，延 长零件的使用寿命，节约金属。

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第一节 金属的锻造性能一、金属的塑性变形概述 金属塑性变形的实质，对于单晶体是由于金属原

第1章 材料的力学的性能（习题）

一、选择题

1. 表示金属材料屈服强度的符号是（ B ）。

A、

； B、； C、

； D、

；

1. 金属材料在静载荷作用下，抵抗变形和破坏的能力称为( C )。

A、塑性； B、硬度； C、强度； D、弹性；

2. 在测量薄片工件的硬度时，常用的硬度测试方法的表示符号是( B )。

A、HBS； B、HRC； C、HV； D、HBW； 3. 做疲劳试验时，试样承受的载荷为( B )。

A、静载荷； B、交变载荷； C、冲击载荷； D、动载荷；

二、填空题

1. 材料的力学性能通常是指在载荷作用下材料抵抗（变形）或（断裂）的能力。 2. 金属塑性的指标主要有（断后伸长率）和（断面收缩率）两种。

3. 金属的性能包括（物理）性能、 （化学）性能、 （力学）性能和（工艺）性能。 4. 常用测定硬度的方法有（布氏硬度测试法）、（洛氏硬度测试法）和维氏硬度测试

法。

5. 疲劳强度是表示材料经（无限次循环应力）作用而（不发生断裂）的最大应力值。 6. 材料的工艺性能包括（铸造性能）、（锻造性能） 、

单项选择题（请将正确答案的字母序号写入上面答题卡中） 1、在设计机械零件时多用（ ）作为强度判据。

A. σ

s B. δ

C. ψ D. aK

2．有色金属通常采用下面那种方法测试硬度（ ）。

A. 洛氏硬度法 B. 布氏硬度法 C.维氏硬度法 D.肖氏硬度法 3、金属结晶时，冷却速度越快，其实际结晶温度将（ ）。

A. 越高 B. 近理论结晶温度越接 C.越低 D.以上答案都不对 4、在晶体缺陷中，属于点缺陷的有（ ）。

A. 缩孔 B. 位错 C. 晶界 D.间隙原子 5. 珠光体是一种（ ）。

A. 两相固溶体 ; B. 单相固溶体; C.化合物; D. 机械混合物 6．45钢部分奥氏体化后，奥氏体中的含碳量（ ）钢中的含碳量。

A. 高于 B.等于 C. 低于 D. 不确定 7．碳钢在分级淬火后的室温组织为（ ）。

A. 马氏体

第1章 材料的力学的性能（习题）

一、选择题

1. 表示金属材料屈服强度的符号是（ B ）。

A、

； B、； C、

； D、

；

1. 金属材料在静载荷作用下，抵抗变形和破坏的能力称为( C )。

A、塑性； B、硬度； C、强度； D、弹性；

2. 在测量薄片工件的硬度时，常用的硬度测试方法的表示符号是( B )。

A、HBS； B、HRC； C、HV； D、HBW； 3. 做疲劳试验时，试样承受的载荷为( B )。

A、静载荷； B、交变载荷； C、冲击载荷； D、动载荷；

二、填空题

1. 材料的力学性能通常是指在载荷作用下材料抵抗（变形）或（断裂）的能力。 2. 金属塑性的指标主要有（断后伸长率）和（断面收缩率）两种。

3. 金属的性能包括（物理）性能、 （化学）性能、 （力学）性能和（工艺）性能。 4. 常用测定硬度的方法有（布氏硬度测试法）、（洛氏硬度测试法）和维氏硬度测试

法。

5. 疲劳强度是表示材料经（无限次循环应力）作用而（不发生断裂）的最大应力值。 6. 材料的工艺性能包括（铸造性能）、（锻造性能） 、

工程材料的力学性能习题

一、填空题：

1.金属材料的机械性能是指在载荷作用下其抵抗______或_____的能力。 2.金属塑性的指标主要有_______和_______两种。

3.低碳钢拉伸试验的过程可以分为弹性变形、___________和__________ 三个阶 段。 4.常用测定硬度的方法有__________、__________和维氏硬度测试法。 5.疲劳强度是表示材料在 ________ 载荷作用下而_______ 的最大应力值。

6.根据低碳钢的拉伸试验曲线，可以将拉伸变形过程分为_______阶段、_______阶段、_______阶段及______阶段。

7.材料的疲劳抗力一般与_______ 循环和_______循环有关。 8.冲击韧性是表征材料抗_______载荷的能力。

9.冲击韧性主要与_______有关，还与试样的尺寸、形状、表面质量及内部 组织有关，是组织结构的敏感参量。

10.韧性分为________ 韧性和________ 韧性两种。

11.断裂韧性表征裂纹失稳扩展的抗力大小，与材料内部存在 _______ 有关。

12.弹性模量表明弹性变形的难易程度，它只与________有

缩孔：形成原因：液态收缩和凝固收缩总和大于固态收缩。 形成条件：以逐层凝固方式凝固。

防止措施：采用定向凝固，在厚大部位安放冒口，增设冷铁 缩松：形成原因：液态收缩和凝固收缩总和大于固态收缩量 形成条件：以糊状凝固方式凝固。

防止措施：尽量使缩松转变为缩孔再定向凝固。

为什么铸件和重要加工面和主要工作面在铸型中应朝下？

因为铸件上部凝固速度慢，晶粒较粗大，易形成缩孔，缩松，而且气体，非金属夹杂物密度小，易在铸件上部形成砂眼，气孔等缺陷。铸件下部晶粒细小，组织致密缺陷少，质量优于上部。 如何选择铸件的浇注位置和铸型的分型面？ 浇注位置的选择：①铸件的重要加工面和主要工作面应朝下或位于侧面②铸件的大平面应朝下③铸件上面积较大的薄壁部分应处于铸型的下部或处于垂直，倾斜位置④易形成缩孔的铸件，应使截面较厚的部分放在分型面附近的上部或侧面⑤应尽量减少芯子的数量。分型面的选择①应保证顺利起膜②应使铸型的分型面最少③应尽量使铸件全部或大部分在同一个砂箱内。

机械加工余量：为进行机械加工，铸件比零件增大的一层金属称为机械加工余量。

收缩余量：为补偿铸件收缩，模样比铸件图纸低尺寸增大的数值称为收缩余量。

何为球墨铸铁？有哪些优越性？适用于哪些铸件？

①球墨铸铁

第二章

名词解释

强度和刚度；塑形和韧性，屈强比，韧脆转变温度，断裂韧度，疲劳强度，蠕变，应力松弛

第三章

1、在立方晶系中画出（011）、（-102）晶面和〔211〕、〔10-2〕晶向 2、纯金属结晶的形成率是否总是随着过冷度的增加而增大？ 3、为什么钢锭希望尽量减少柱状晶区？ 第四章

1、现有A、B两组元，其熔点B

（2）其中任一合金K，在结晶过程中由于固相成分沿固相线变化，故结晶出来的固溶体中的含B量始终高于原液相中的含B量；

（3）固溶体合金按匀晶相图平衡结晶时，由于不同温度下结晶出来的固溶体成分和剩余液相成分都不同，所以固溶体的成分是不均匀的。 3、根据Fe-Fe3C相图，计算：

（1）45钢在室温时相组成物和组织组成物各是多少？其相相对质量百分数各是多少？ （2）T12钢的相组成物和组织组成物各是多少？各占多大比例？ （3）铁碳合金中，二次渗碳体的最大百分含量。 第五章

1、塑形变形使金属的组织与性能发生哪些变化？

2、碳钢在锻造温度范围内变形时，是否会有加工硬化现象？为什么？ 3、提高材料的塑形变形抗力有哪些方法？ 第六章

1、过冷奥氏体的转变产物有哪几种类型？比较这几种转变类型的异同点？

2、共析钢加热到奥氏体后，以各种速度连续

Theoretical Mechanics

《摩擦学》

1.凹凸啮合说 2.旧摩擦粘附说 3.新摩擦粘附说 4.现代摩擦理论

摩擦

滑动摩擦 滚动摩阻 干摩擦 湿摩擦

静滑动摩擦 动滑动摩擦

摩擦

§4-1滑动摩擦Sliding Friction两个相互接触的物体，当接触面之间存在相对运动的趋势 或发生相对运动时，彼此有阻碍滑动的机械作用，这种机械作 用称为滑动摩擦力。

Fx 0 FT Fs 0 Fs FT静滑动摩擦力的特点 1 方向：沿接触处的公切线， 与相对滑动趋势反向； 2 大小： 0 Fs Fmax

3 Fmax f s FN(库仑静摩擦定律)fs FN 静摩擦因子 接触物体间的正压力

动滑动摩擦的特点 1 方向：沿接触处的公切线，与相对滑动趋势反向； 2 大小：

F fFN

(库仑动摩擦定律)

f 动摩擦因子 f fs

§4-2 FRA摩擦角

摩擦角和自锁现象

1 摩擦角Angle of friction F全约束力 物体处于临界平衡状态时，全 约束力和法线间的夹角最大 值. F f F max s N f s FN FN

t an f

摩擦角的正切=静滑动摩擦系数. 摩擦锥(角)0

一、 名词解释

热处理：是将金属在固态下加热至一定温度，保温一定时间，以一定的速度冷却至室温，来改变其内部组织结构，已获得所需性能的一种加工工艺。

淬透性：是钢在淬火时获得淬硬层深度的能力（钢经淬火后获得马氏体的能力） 。 结晶：

多晶体：由多种晶粒组成的晶体结构称为“多晶体”。

单晶体：如果一块晶体，其内部的晶格位向完全一致，则称这块晶体为单晶体。

化学热处理：指把工件放在一定温度的化学介质中，保温一段时间，让化学元素渗入工件表面，改变表面的化学成分，进而改变组织及性能的热处理工艺。 同素异构转变：

回火：回火是将钢淬火后再加热至临界点以下的不同温度保温，让马氏体分解，以获得不同组织及性能，然后以适当的方式冷却至室温的热处理。

固溶强化：由于形成固溶体导致大量的点缺陷，使金属的晶格发生畸变，增大了位错运动的阻力，使金属的滑移变形变得困难，导致金属的强度、硬度升高，塑性、韧性下降的现象。

化学腐蚀:金属与外部介质直接发生化学作用引起的腐蚀。

固溶体:合金在固态下，组元间仍能互相溶解而形成的均匀相，称为固溶体。

过冷度:理论结晶温度T0与实际结晶温度Tn的差值称为过冷度。

表面热处理:对金属表面进行的热处理

晶体：固体材料

一、 名词解释

热处理：是将金属在固态下加热至一定温度，保温一定时间，以一定的速度冷却至室温，来改变其内部组织结构，已获得所需性能的一种加工工艺。

淬透性：是钢在淬火时获得淬硬层深度的能力（钢经淬火后获得马氏体的能力） 。 结晶：

多晶体：由多种晶粒组成的晶体结构称为“多晶体”。

单晶体：如果一块晶体，其内部的晶格位向完全一致，则称这块晶体为单晶体。

化学热处理：指把工件放在一定温度的化学介质中，保温一段时间，让化学元素渗入工件表面，改变表面的化学成分，进而改变组织及性能的热处理工艺。 同素异构转变：

回火：回火是将钢淬火后再加热至临界点以下的不同温度保温，让马氏体分解，以获得不同组织及性能，然后以适当的方式冷却至室温的热处理。

固溶强化：由于形成固溶体导致大量的点缺陷，使金属的晶格发生畸变，增大了位错运动的阻力，使金属的滑移变形变得困难，导致金属的强度、硬度升高，塑性、韧性下降的现象。

化学腐蚀:金属与外部介质直接发生化学作用引起的腐蚀。

固溶体:合金在固态下，组元间仍能互相溶解而形成的均匀相，称为固溶体。

过冷度:理论结晶温度T0与实际结晶温度Tn的差值称为过冷度。

表面热处理:对金属表面进行的热处理

晶体：固体材料