材料成型工艺基础课后答案

作业1

一、思考题

1．什么是机械性能？（材料在载荷作用下所表现出来的性能） 它包含哪些指标?（强度、塑性、硬度、韧性、疲劳强度） 2．名词解释：过冷度（理论结晶温度与实际结晶温度之差），晶格（把每一个原子假想为一个几何原点，并用直线从其中心连接起来，使之构成空间格架），6说明铁素体、奥氏体、渗碳体和珠光体的合金结构和机械性能。 二、填表 说明下列符号所代表的机械性能指标 符 号 ζs 名 称 屈服极限 单 位 Mpa 物 理 意 义 晶胞（在晶格中存在能代表晶格几何特征的最小几何单元），晶粒（多晶体由许多位向不同，外形不规则的小晶体构成的，这些小晶体称为晶粒），晶界（晶粒与晶粒之间不规则的界面），同素异晶转变固溶体（合金在固态下由组元间相互溶解而形成的相），金属化合物（若新相得晶体结构不同于任一组元，则新相师相元间形成的化合物），机械混合物

3．过冷度与冷却速度有什么关系?对晶粒大小有什么影响? 冷却速度越大过冷度越大，晶粒越细。

4.晶粒大小对金属机械性能有何影响?常见的细化晶粒的方法有哪些?

晶粒越细，金属的强度硬度越高，塑韧性越好。孕育处理、提高液体金属结晶时的冷却速度、压力加工、热处理等

5．含碳量对钢

作业1

一、思考题

1．什么是机械性能？（材料在载荷作用下所表现出来的性能） 它包含哪些指标?（强度、塑性、硬度、韧性、疲劳强度） 2．名词解释：过冷度（理论结晶温度与实际结晶温度之差），晶格（把每一个原子假想为一个几何原点，并用直线从其中心连接起来，使之构成空间格架），6说明铁素体、奥氏体、渗碳体和珠光体的合金结构和机械性能。 二、填表 说明下列符号所代表的机械性能指标 符 号 ζs 名 称 屈服极限 单 位 Mpa 物 理 意 义 晶胞（在晶格中存在能代表晶格几何特征的最小几何单元），晶粒（多晶体由许多位向不同，外形不规则的小晶体构成的，这些小晶体称为晶粒），晶界（晶粒与晶粒之间不规则的界面），同素异晶转变固溶体（合金在固态下由组元间相互溶解而形成的相），金属化合物（若新相得晶体结构不同于任一组元，则新相师相元间形成的化合物），机械混合物

3．过冷度与冷却速度有什么关系?对晶粒大小有什么影响? 冷却速度越大过冷度越大，晶粒越细。

4.晶粒大小对金属机械性能有何影响?常见的细化晶粒的方法有哪些?

晶粒越细，金属的强度硬度越高，塑韧性越好。孕育处理、提高液体金属结晶时的冷却速度、压力加工、热处理等

5．含碳量对钢

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

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

第六章答案

6-1略。

6-2什么是吉布斯相律？它有什么实际意义？

解：相律是吉布斯根据热力学原理得出的相平衡基本定律，又称吉布斯相律，用于描述达到相平衡时系统中自由度数与组分数和相数之间的关系。一般形式的数学表达式为F＝C－P＋2。其中F为自由度数，C为组分数，P为相数，2代表温度和压力两个变量。应用相率可以很方便地确定平衡体系的自由度数。

6-3固体硫有两种晶型，即单斜硫、斜方硫，因此，硫系统可能有四个相，如果某人实验得到这四个相平衡共存，试判断这个实验有无问题？

解：有问题，根据相律，F=C-P+2=1-P+2=3-P，系统平衡时，F=0，则P=3，硫系统只能是三相平衡系统。

图6-1 图6-2

6-4如图6-1是钙长石（CaAl2Si2O）的单元系统相图，请根据相图回解：（1）六方、正交和三斜钙长石的熔点各是多少？（2）三斜和六方晶型的转变是可逆的还是不可逆的？你是如何判断出来的？（3）正交晶型是热力学稳定态？还是介稳态？

解：（1）六方钙长石熔点约1300℃（B点），正钙长石熔点约1180℃（C点），三斜钙长石的熔点约为1750℃（A点）。

（2）三斜与六方晶型的转变是可逆的。因为六方晶型加热到转变温度会转变

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

习题1

1-1 有一动圈传声器的振膜可当作质点振动系统来对待,其固有频率为f，质量为m，求它的弹性系数。

解：由公式fo?12?Km得： MmKm?(2?f)2m

1-2 设有一质量Mm用长为l的细绳铅直悬挂着，绳子一端固定构成一单摆，如图所示，假设绳子的质量和弹性均可忽略。试问：

（1） 当这一质点被拉离平衡位置?时，它所受到的恢复平衡的力由何产生？并应怎样表示？ （2） 当外力去掉后，质点Mm在此力作用下在平衡位置附近产生振动，它的振动频率应如何表示？ （答：f0?12?g，g为重力加速度） l

图 习题1－2

解：（1）如右图所示，对Mm作受力分析：它受重力Mmg，方向竖直向下；受沿绳方向的拉力T，这两

力的合力F就是小球摆动时的恢复力，方向沿小球摆动轨迹的切线方向。 设绳子摆动后与竖直方向夹角为?，则sin??受力分析可得：F?Mmgsin??Mmg?l

?l

（2）外力去掉后(上述拉力去掉后)，小球在F作用下在平衡位置附近产生摆动，加速度的方向与位

d2?移的方向相反。由牛顿定律可知：F??Mm2

dtd2??d2?g则 ?Mm2?Mmg 即 2???0,

dtldtl2 ? ?0?g1 即

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

《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