材料工程及热工艺课后习题答案
第二章
2、金属具有哪些特性？请用金属键结合的特点予以说明。 答案要点：
特性：好的导电、导热性能，好的塑性；强度、硬度有高有低，熔点有高有低，但机械行业常用那些好的综合力学性能（强度、硬度、塑性、韧性）、好的工艺性能的材料； 金属键：由自由电子及排列成晶格状的金属离子之间的静电吸引力组合而成。在金属晶格中，自由电子作穿梭运动，它不专属于某个金属原子而为整个金属晶体所共有。在外电场作用下，自由电子定向运动，产生电流，即导电。
这种结构，很容易温度变化时，金属原子与电子的振动很容易一个接一个传递，即导热。 当金属晶体受外力作用而变形时，尽管原子发生了位移，但自由电子的连接作用并没变，金属没有被破坏，故金属晶体有较好的塑性、韧性。
因为金属键的结合强度有高有低，故金属的强度、硬度、熔点有高有低。 6、实际金属晶体中存在哪些晶体缺陷？它们对力学性能有何影响？ 答案要点：
存在着点缺陷（空位、间隙原子、置换原子），线缺陷（位错），面缺陷（晶界、亚晶界）。 点缺陷引起晶格畸变，强度、硬度升高，塑性、韧性下降。
线缺陷很少时引起各项力学性能均下降，当位错密度达一定值后，随位错密度升高，强度、硬度升高，塑性、韧性下降，机械制造用材中位错密度基本均大于这一值。 面缺陷的影响力：晶界越多(即晶粒越细) ，四种机能均升高。
7、晶体的各向异性是如何产生的？为何实际晶体一般都显示不出各向异性？ 答案要点：
因为理想晶体中原子作规则排列，不同方向的晶面与晶向的原子密度不同，导致不同方向的原子面的面间距、原子列的列间距不同，即不同方向的原子间的作用力不同，也就体现出各向异性。
实际晶体常为多晶体，各种晶面、晶向沿各个方向的分布机率均等，所以各向同性。
第三章
1、从滑移的角度阐述为什么面心立方金属比体心立方和密排六方金属的塑性好？ 答案要点：
塑性变形的实质是滑移面上的位错沿滑移方向滑移造成的，而滑移面是晶体中的密排面，滑移方向是密排方向。一个滑移面与一个滑移方向组成一个滑移系，滑移系越多位错滑移可能性越大，在滑移系相同时，滑移方向越多，滑移可能性越大。在三大晶体中，面心立方与体心立方滑移系相等（为12个），大于密排立方的（3个），但面心立方的滑移方向（3个）比体心立方的(2个) 多，所以面心立方金属比体心立方和密排六方金属的塑性好。 4、说明冷变形对金属的组织与性能的影响。 答案要点： 对组织的影响：出现纤维组织，位错密度增加，出现碎晶、晶格畸变增大，出现织构现象等。 对性能的影响：产生内应力，强度、硬度升高，塑性、韧性下降（即加工硬化），性能出现
各向异性。
6、冷加工与热加工的主要区别是什么？热加工对金属的组织与性能有何影响？ 答案要点：
冷加工与热加工的主要区别是：前者在再结晶以下温度进行，后者在再结晶温度以上进行。 热加工对组织与性能的影响：可使铸态金属与合金中的气孔焊合，使粗大的树枝晶或柱状晶破碎，从而使组织致密、成分均匀、晶粒细化，力学性能提高。 7、在金属的冷、热加工，如何才能获得细小的晶粒组织？ 答案要点;
冷加工时：产生合理的变形量，（大于临界变形量，小于产生织构的变形量），进行合理的再结晶退火。
热变形时：以较大锻造比进行锻造，反复墩拔，然后以合理的退火或正火工艺进行处理。 8、产生加工硬化的原因是什么？说明加工硬化在生产中的利弊？ 答案要点： 原因为：位错密度的增加、碎晶的出现、晶格畸变的增加，这些因素导致位错滑移阻力增大，从而强度、硬度升高，塑性、韧性降低。 生产中的“利”：可以强化材料，对于不能用热处理方法强化的又有较好塑性的材料（如一些铝合金、铜合金）是很好的强化方法。“弊”因为塑性、韧性下降了，给需要产生大变形来成形的工艺带来不便，如拉深成型时，变形量过大时需要穿插工序间的再结晶退火。 9、金属的晶粒度对其性能有怎样的影响？ 答案要点：
细晶的晶界多，位错滑移阻力大，故强度、硬度高，又因细晶组织晶粒多，各个方向的滑移面与滑移方向也多，位错滑移的可能性增大，并且晶粒之间的协调变形能力也增大，故塑性、韧性也增大。
10、工业生产上如何才能获得细小的晶粒组织？ 答案要点：
铸造时得细晶：增大冷却速度、增加外来晶核、震动搅拌等。 冷变形时得细晶：合理的变形度，合理的再结晶退火工艺。
锻造时得细晶：合理的锻造温度、较大的变形量，合理的退火/正火工艺。 11、什么事均匀形核与非均匀形核？实际发生的主要是哪一种？ 答案要点： 均匀形核：液态金属原子在过冷到一定条件时，自发聚集按金属固有的排列规律排列而形成的小结晶核心。
非均匀形核：液态金属原子依附于某些固态杂质颗粒而形成的结晶核心。 实际发生的主要是非均匀形核。
12、什么是金属结晶时的过冷度？过冷度对金属铸锭晶粒大小有何影响？ 答案要点：
过冷度：理论结晶温度与实际结晶温度之差。
实际生产中通常为过冷度越大，结晶趋动力越大，形核率越大，晶粒越细。 14、合金化强化金属的方法有哪几种？ 答案要点：
主要有固溶强化与第二相强化。
15、总结合金的四种基本强化方式的异同点，金属强化的本质是什么？ 答案要点：
四种强化方法是：冷变形强化（加工硬化），细晶强化，合金强化（包括固溶强化和第二相
强化），热处理强化。
相同点：四种强化均为增大位错的滑移阻力。
不同点：冷变形强化是因位错密度增大、碎晶的出现使晶格畸变增大，从而使位错滑移阻力增大；细晶强化是因晶界增多，位错滑移阻力增大；合金强化是因溶质原子的溶入晶格畸变增大或第二相对位错线的钉扎而导致位错滑移阻力增大；热处理强化是因形成细晶，或过饱和组织引起较大晶格畸变而使位错滑移阻力增大。 金属强化的本质：位错运动阻力增大。
16、什么事热处理？影响热处理质量的主要因素是什么？ 答案要点：
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，以获得所需性能的一种加工工艺。 影响热处理的主要因素是：加工温度、保温温度、冷却速度。
17、钢奥氏体基本过程是什么? 基本规律是什么？为什么在奥氏体转变结束时还有不溶解的渗碳体？ 答案要点： 基本过程：加热至AC1时，1）、在F 与Fe3C 相界面形成A 的晶核；2）、A 晶粒的长大；3）、剩余Fe3C 的溶入；4）A 成分的均匀；5）、对于过共析与亚共析钢，温度继续升高时有先共析相的溶入，直至完全相变温度转变为单一的A 。
因渗碳体的成分与结构与A 都相差很大，导致A 向F 中长大的速度大于向渗碳体中的长大速度，所以„„
18、奥氏体的晶粒度是怎样影响钢的性能？如何控制奥氏体的晶粒大小？ 答案要点：
组织具有遗传性，高温下奥氏体的晶粒粗大所得的室温组织的晶粒也相应粗大，所以就会影响到钢的性能。
主要通过控制加热温度与保温时间来控制A 晶粒的大小。 19、钢件为什么能进行各种各样的热处理？ 答案要点：
因为刚在固态下有相变，加热至A 化后可通过不同的冷却速度获得不同的不同的非平衡组织，从而可得到不同的性能。
20、钢奥氏体化后的组织转变有几种？是什么？ 答案要点：
有三种。是P 型组织，B 型组织，M 型组织。
21、什么是珠光体、贝氏体、马氏体？它们的组织及性能有何特点？ 答案要点：
珠光体：由层片状的F 与Fe3C 相隔排列而成的一种组织，根据粗细的不同分为P （500倍下可区分层片）、S （800~1000倍下可区分层片）、T （10000倍以上才可区分层片）。
贝氏体：碳素体基体上分布着断续的短棒状渗碳体（光镜下呈羽毛状组织）为上贝氏体。铁素体基体上分布着颗粒状渗碳体（光镜下呈竹叶状组织）为下贝氏体。 马氏体：过饱和的A 固溶体。 珠光体、贝氏体、马氏体依次形成温度降低，组织变细、偏离平衡程度增大，强度硬度增加，塑性韧性降低。 22、碳的质量分数超过0.6%以后，马氏体的强度、硬度的变化趋于平缓，为什么高于0.6%的碳钢还广泛使用？马氏体强化的主要原因是什么？ 答案要点：
谈的质量分数超过0.6%的钢往往是工具钢，需要有好的耐磨性能，淬火温度为AC1+30~50，使其保留未溶的碳化物提高耐磨性能，碳含量越高，未溶碳化物越多，耐磨性能越好，所以„„
马氏体强化的主要原因是固溶强化。
23、什么是C 曲线？影响C 曲线的因素有哪些? 答案要点：
表示奥氏体急速冷却到临界点A1以下在各不同温度下的保温过程中转变量与转变时间的关系曲线，又称C 曲线。
主要影响因素：成分的影响（含碳量的影响、合金元素的影响）、奥氏体化条件的影响。 25、什么是残余奥氏体？它对钢的性能有何影响？如何减少或消除残余奥氏体？ 答案要点：
发生M 转变后残留下来的A 叫做残余奥氏体。
残余奥氏体对钢的性能的影响是：硬度不均匀，组织尺寸不稳定。 进行冷处理、回火。 26、什么是淬火？淬火的目的是什么？常用的淬火方法有几种？说明各种淬火方法的优缺点及其应用范围。 答案要点：
淬火：将钢加热到临界点以上，保温后以大于VK 速度冷却，使奥氏体转变为马氏体的热处理工艺。
淬火的目的：淬火目的是为获得马氏体组织，提高钢的性能
单液淬火法：优点：操作简单，易实现自动化；缺点：易产生淬火缺陷。适用于形状简单的小件。 双液淬火：优点：冷却理想；缺点：操作不易掌握。用于形状复杂的碳钢件及大型合金钢件。 分液淬火法：优点：可减少内应力；缺点：冷却能力有限。用于小尺寸复杂、变形控制严格工件。
等温淬火：优点：变形、应力均小；缺点：不能得M ，得的是B 。适用于形状复杂，尺寸要求精确的小型件。
28、什么是回火？回火的目的是什么？简述高、中、低温回火的组织性能特点及其在生产中的应用范围。 答案要点：
回火：是指将淬火钢加热到A1以下的某温度保温后冷却的工艺。 回火的目的： 1）、减少或消除淬火内应力，防止变形或开裂。 2）、获得所需要的力学性能。 3）、稳定尺寸。 4）、对于某些高淬透性的钢，采用回火降低硬度。
高温回火：S 回：得良好的综合力学性能，即在保持较高的强度同时，具有良好的塑性和韧性。
广泛用于各种结构件如轴、齿轮等热处理。也可作为要求较高精密件、量具等预备热处理。 中温回火：T 回：提高σe 及σs, 同时使工件具有一定韧性。适用于弹簧热处理。 适用于各种高碳钢、渗碳钢及表面淬火件。
29、退火的主要目的是什么？生产中常用的退火方法有哪几种？指出各类退火的应用条件。
答案要点：
退火：是钢加热至适当温度保温，然后缓慢冷却（炉冷）的热处理工艺 1、 退火目的：
（1） 调整硬度，便于切削加工。适合切削加工的硬度为170-250HB 。 （2） 消除内应力，防止加工中变形。
（3） 细化晶粒，为最终热处理作组织准备。
常用的退火方法：完全退火、等温退火、球化退火、扩散退火、去应力退火、再结晶退火。 完全退火：主要用于亚共析钢均匀组织、细化晶粒、消除应力，获得合适的硬度便于切削加工。
等温退火：可适于各种钢的退火，主要目的在于缩短退火时间。
球化退火：用于共析、过共析钢，得球状珠光体（铁素基体上分布着颗粒状的渗碳体），降低温度，便于切削加工，为淬火作组织准备。 扩散退火：主要用于化学成分和组织不均匀。
再结晶退火：用于消除经冷变形而产生的加工硬化。 去应力退火：用于需消除内应力的工件。 31、什么是钢的回火脆性？如何抑制钢的回火脆性？ 答案要点：
回火脆性：在某些温度范围内回火时，会出现冲击韧性下降的现象。
第一类回火脆性（低温回火脆性/不可逆回火脆性）只能采取回避在所产生的温度下回火。 第二类回火脆性（高温回火脆性/可逆回火脆性）采用回火后快速冷却，或使用加有W/Mo 合金元素的钢；如已产生采取加热至高于已采用的回火温度，保温然后快冷。 34、钢经渗碳及热处理后，其力学性能如何变化？为什么？ 答案要点：
力学性能的变化是：表面由原来低碳钢的性能变成的高碳钢的性能。
因为表面在渗碳处理时由低碳钢变成了含量为1.0%左右的工具钢的碳含量，再经典型的工具钢的最终热处理（淬火+低温回火）得的组织是：M 回+颗粒状碳化物+少时残余奥氏体。 38、什么是钢的淬透性？影响钢的淬透性的主要因素有哪些？为什么说钢的热处理工艺性能主要是指钢的淬透性？ 答案要点：
淬透性：是指钢在淬火时获得淬硬层深度的能力。
淬透性的影响因素：临界冷却速度Vk ，Vk 越小，淬透性越高。因而凡是影响C 曲线的因素都是影响淬透性的因素，即除Co 外，凡溶入奥氏体的合金元素都使钢的淬透性提高；奥氏体化温度高、保温时间长也使钢的淬透性提高。 淬透性对工件的机械性能影响非常大，只有整个截面淬透才能使整个截具有同样的组织，同样的组织，同样的性能，而重的工件经常需要淬火，要求整个截面均匀承载的重要件，必须整个截面淬透，所以说钢的热处理工艺··· 答案要点：
淬透性是指淬火时获得淬硬层深度的能力，主要由临界冷却速度决定；淬硬性指淬火时所能达到的最高硬度，及硬化能力，主要由M 中含碳量决定。
它们之间的关系：对于亚共析钢随含碳量的升高，淬硬性升高，同时C 曲线右移，淬透性也升高。对于过共析钢，随含碳量升高，淬透性平缓升高，但C 曲线左移，淬透性下降，合金元素对淬硬性影响不大，但除Co 外溶入A 中的合金元素均提高淬透性。
第四章
1、碳素钢中的五元素对钢的性能有何影响？ 答案要点：
1）、C ：随着C 含量的升高，硬度升高，塑性、韧性下降，强度为先升后降（在C 含量为0.9%时有极值）。
2）、Mn ：
作用为：1、强化铁素体；2、消除硫的有害作用。 3）、Si
作用为：1、强化铁素体：2、增加钢液流动。
2、碳素结构钢的牌号如何表示？这类钢属什么质量等级，常用于什么场合？ 答案要点：
碳素结构钢的牌号用如下方法表示：Q+σS+质量等级+脱氧方法。 属普通质量钢 常为工程用钢。
3、优质碳素结构钢的牌号如何表示？碳素渗透钢、碳素调质钢、碳素弹簧钢常指哪些牌号，其性能与用途各有何区别？ 答案要点：
优质碳素结构钢的牌号：用2位数字表示，数字表示钢的平均含碳量的万分数 碳素渗碳钢：10、20；适用于作冷冲压和焊接用钢，也作渗碳件。
碳素调质钢：30、40、45、50:；常经调质后作性能要求不高的结构件。 碳素弹簧钢：60、65、65Mn ；经淬火+中温回火后作截面不大的弹性零件。
4、碳素工具钢的牌号如何表示？其成分和性能与结构钢有何区别，常用于制造哪些类型的工具？ 答案要点：
碳或T+数字”表示，数字表示钢的平均碳质量分数的千分数。
其成分和性能与结构钢的区别：碳含量比结构钢高，塑性、韧性比结构钢低，硬度比结构钢高。
常用于：小尺寸的冷作模具，刀具（工作温度一般不超过180℃）和量具等 5、铸钢的牌号如何表示？在什么情况下选用铸钢？ 答案要点：
铸钢的牌号：用铸钢2字的拼音首字“ZG ”加2组数字组成，第一组数字表示屈服强度，第二组数字表示抗拉强度。
常用于：形状复杂，承受较大冲击载荷、铸铁不能满足要求时。
6. 合金钢中主要合金元素有哪些? 那些元素属强碳化合物形成元素? 特殊碳化物对合金钢的性能有那些影响? 答:
主要合金元素Si, Mn, Ni, Ti, Nb, V, W, Mo ,Cr等。 Ti ,Nb, Nr, V, W, Mo, Cr属碳化物形成元素。
特殊碳化物对合金钢得性能影响：阻碍奥氏体晶粒长大、细化晶粒、提高耐磨性。 7. 合金钢分为几大类？各类合金钢牌号的表示方法有何异同？ 答：
分为：合金结构钢、合金工具钢、特殊性能钢。
钢号表示方法的相同点：用成分表示钢（碳含量、合金元素含量）；不同点：通用原则是结构钢中碳含量以万分之几表示，工具钢以千分之几表示，大于1%时不标。
8. 合金结构钢可按热处理及用途分为几个钢种？各钢种的化学成分、热处理及性能有何不同？ 答：
分为：渗碳钢、调质钢、弹簧钢、滚动轴承钢、易切削钢。
9. 合金钢与碳素钢相比有哪些有缺点？在什么情况下应选用合金钢，在什么情况下不用合金钢？ 答：
合金钢与碳素钢相比优点：更好的淬透性、更高的强度、更高的耐磨性、好的回火抗力、有红硬性，以及一些特殊性能（耐蚀、耐热、耐磨等）。缺点：残余奥氏体量增多、焊接性能不如碳钢、铸态下组织缺陷比碳钢多、价贵。
合金钢用于碳素钢的性能不用满足零件的使用性能要求时(如淬透性不够、强度不够、耐磨性不够、红硬性不够等) 。
碳钢能满足使用性能要求情况下，首选碳钢，不用合金钢。 10. 合金钢元素对钢的基本相、状态图和热处理有哪些影响？ 答：
对基本相的影响：
1、 溶于铁素体，形成合金F ，强度增高。
2、 形成碳化物，增大第二相强化作用、耐磨性能增强。 对状态图的影响：
1、 对奥氏体相区的影响（扩大或缩小A 相区） 2、 对E 点和S 点位置的影响（E 、S 左移） 对热处理的影响：
1、 对奥氏体化的影响。
（1） 对奥氏体形成速度的影响：除NI 、CO 外，都减缓奥氏体化过程。 （2） 对奥氏体晶粒长大倾向的影响：
碳、氢化合物形成元素阻碍奥氏体晶粒长大。Mn 、P 促进长大。
2、对过冷奥氏体转变的影响
（1）对C 曲线和淬透性的影响：除Co 外，凡溶入奥氏体的合金元素均使C 曲线右移，淬
透性提高。
（2）对Ms 、Mz 点的影响：除CO 、AL 外，所有元素都使Ms 、Mz 点下降。 3、对回火转变的影响 （1）提高耐回火性 （2）产生二次硬化
（3）防止第二类回火脆性（W 、WO ）。
11. 工具钢应具备哪些基本性能？ 合金工具钢与碳素工具钢的基本性能有哪些区别？ 答：
所有的工具钢都应具备的基本性能是：高的硬度、高的耐磨性、足够的强度与韧性。除此之外，刃具钢还要求好的红硬性，热做模具钢要求有好的抗热疲劳性能，量具钢要求好的尺寸稳定性。
合金工具钢与碳素工具钢的基本性能的区别：红硬性更好、强度更高、耐磨性更好。
12. 高速钢碳的质量分数一般为WC
高速钢含有大量合金元素使相图的E 点大大左移, 造致E 点的碳含量小于高速钢的碳含量, 从而使高速在凝固时有共晶反应, 也即铸态组织中含有莱氏体。
高速钢中含有大量的碳化物形成元素:W、Mo 、V 、Cr 等，形成了大量的高熔点、高稳定性的碳冷化物，大量的碳与合金元素都存在于这些合金碳化物中，这些碳化物需加热至1100度以上才会不断溶入奥氏体中，要使高速钢有高的硬度、耐磨性、红硬性，那么淬火加热时热因为淬火+低温度所得硬度并不是最高的，同时会存在较的残余奥氏体，也不存在有回火时析出的细小弥散的高硬度、高耐磨性的合金碳化物，工作时不具有红硬性，不能满足刃具的使用性能要求。
13. 对冷作模具钢、热作模具钢、塑料模具钢的性能要求有何不同？冷作模具钢与热作模具钢为什么含碳量不同？ 答：
冷作模具钢要求是室温下的高硬度、高耐磨性，热作模具要求的高温下的高硬度、高耐磨性，特别是耐热疲劳性能，塑性模具往往要求良好的表面加工性及表面质量保持的能力。
因为它们工作温度不同，热作模具钢在高温下工作，承受着热疲劳载荷，为使抗热疲劳性能好材料需要有好的导热性，而含碳量越高导热性越差，因此热作模具钢不能像冷作模具钢一样具有较高的碳含量。
15. 铸铁的石墨化程度与铸铁的组织有何关系？ 答：
对成份一定的铸铁随着石墨化程度的提高，石墨含量增加，基体组织依次转变为：P 基体、P+F基体、F 基体。
16. 灰铸铁的抗拉强度为什么比钢低？提高灰铸铁强度的途径是什么？ 答:
灰铸铁的组织是：在钢的基体上分布着片状的石墨，可以认为是布满裂纹的钢，片状石墨的尖端很容易引起应力集中，引起裂纹、扩展、断裂，所以灰铸铁抗拉强度比钢低。提高灰铸铁强度途径是：在具有高强度基体组织的同时，改变铸铁大小、形状与分布，使石墨细小、分布均匀、形状钝化，以便使基体强度得到更多的发挥。
17. 影响灰铸铁组织的因素有哪些？什么情况下可得白口铸铁，什么情况下可得铁素体加粗大石墨的灰铸铁？
答：
影响灰铸铁组织的影响因素有：化学成分（主要是碳、硅含量高）冷却速度。 碳、硅含量低，冷却速度快可得白口铸铁。
当碳、硅含量高，冷却速度很慢可铁素体加粗大石墨的灰铸铁。
18. 从化学成分、金相组织和力学性能三方面比较，试述铸铁与钢的区别。 答：
铸铁的碳含量、硅含量比钢高，成份常接近共晶成分，形成的组织是在钢的基体上分布着石墨，石墨软而脆，是很好的润滑剂，可以将铸铁的组织想象为布满孔洞的钢，所以铸铁与钢性能将为：强度、塑性、韧性比钢差，不能进行锻造。具有优良的铸造性能、切削加工性能、良好的减磨性、耐磨性、消镇性、缺口敏感性低等。
19. 球墨铸铁的强度为什么比灰铸铁高？灰铸铁一般不采用热处理方法提高强度，而球墨铸铁则常通过热处理提高强度，为什么？ 答：
球墨铸铁是在钢的基体上分布着球状的石墨，灰铸铁是在钢的基体上分布着片状的石墨，球状石墨对基体的割裂倾向比片状石墨对基体的割裂倾向轻，基体的强度可得到更大的体现，所以球墨铸铁的强度灰铸铁高。热处理不能改变石墨大小、形状与分布，只能改变基体的组织，灰铸铁的强度不高，不是因为基体的强度不高，而是因为片状石墨对基体的割裂作用太大，故一般不采用热处理方法提高强度。
球墨铸铁中石墨对基体割裂作用轻，基体强度能得到较大体现，只要基体强度高，球铁强度就高，故常用热处理提高基体强度，也就提高了球铁强度。
20. 下列牌号合金成什么钢种? 各种元素的质量分数是多少? 常用的热处理方法是什么?
Q235、45、65Mn 、T8、16Mn 、20CrMnTi 、40Cr 、60Si2Mn 、GCr15、ZGMn13、1Cr18Ni9Ti 、1Cr13、Cr12MoV 、5CrNiMo 、W18Cr4V 、3Cr2Mo 、9SiCr 。 答：
第六章
1、试述铸造生产的特点，并举例说明其应用情况。 答案要点： 1）、能造成形状复杂，特别是具有复杂内腔的毛坯； 2）、铸件重量及所用合金几乎不受限制； 3）、铸件的切削加工余量较小、成本低。因此，得到了
广泛的应用。 但是： 1）、抗拉强度和冲击韧性不如锻、焊件。 2）、工艺复杂，故废品率高。
如常用来生产各种形状复杂，特别是具有复杂内腔的支撑件如变速箱箱件、机床床身。 2、试分析比较整模造型、分模造型、挖砂造型、活块造型和刮板造型特点和应用场合。 答案要点：
整模造型：是所有造型方法中最简单的，整个型腔都位于下箱，合箱、铸件清理均方便。适用地最大截面在端部的铸件。
分模造型：模型分成两部分，型腔也分成两部分，造型、合箱、铸件清理比整模造型复杂，比其他方法简单。适用于最大截面在中部的铸件。
挖砂造型：需要人工挖砂，造型工艺复杂，不能机械造型。适用于分型面为曲面，或分型面可以是平面，但工件太薄不宜分开。
活块造型：需要人工起活块，造型工艺复杂，不能机械造型。适用于铸件上存在影响起的小凸台的情况。
刮板造型：不需实体模型，只需与铸件截面形状相适应 的板状模型。适用于单件、小批的回转类或等截面类大件。
3、典型浇注系统由哪几部分组成？各部分有何作用？ 答案要点：
典型浇注系统由：浇口杯、直浇道、横浇道、内浇道组成。 浇口杯：便于液态金属的浇入。
直浇道：产生必要的充型压力。
横浇道：分配金属液体、阻挡熔渣。
内浇道：将液态金属导入铸型，防止冲沙、缩孔、缩松、裂纹等。
4、什么是合金的铸造性能？试比较铸铁和铸钢的铸造性能。
答案要点：
合金的铸造性能常指：液态合金的流动性、凝固方式、体收缩率、线收缩率、熔化温度等。 铸铁和铸钢比：铸铁的流动性好、凝固方式好、体收缩率小、线收缩率小、熔化温度低，这一系列性能都决定铸铁的铸造性能比铸钢好。
5、什么是合金的流动性？合金流动性对铸造生产有何影响？
答案要点：
合金的流动性是指合金本身的流动能力。
合金的流动性会影响到铸造生产中的充型能力。流动性越好，充型能力越好，越容易浇注出形状完整、轮廓清晰、薄而复杂的铸件。
6、铸件为什么会产生缩孔、缩松？采用何种措施加以减少和预防？
答案要点：
缩松、缩孔产生的原因：液态合金在冷凝过程中，若其液态收缩和凝固收缩所收缩的容积得不到补足，则在铸件最后凝固部位形成一些孔洞，按孔洞的大小和分布，分为缩孔和缩松，大的叫缩孔，小的叫缩松。缩孔和缩松的减少和防止：
（1）、适当地降低浇注温度和浇注速度。
（2）、采用顺序凝固、冒口补缩（顺序凝固原则）。
（3）、按冷铁、采用金属型（改善凝固方式）。
7、什么是铸造应力？铸造应力对铸件质量有何影响？如何减少和防止这种应力？
答案要点：
铸造应力：是因为铸件各部分的线收缩受阻引起的。（分为机械应力与热应力）。
铸造应力会引起铸件的变形、开裂与降低承载能力。减小机械应力的方法是提高铸型的退让能力。
减小和防止热应力的方法是：
①、设计壁厚均匀的铸件；
②、选用线收缩率小的合金；
③、在工艺上采取措施，控制铸件厚处和薄处同时冷却（同时凝固原则）；
④、对已存在应力铸件进行低温去应力退火。
8、熔模铸造、金属型铸造、压力铸造和离心铸造各有何特点？应用范围如何？
答案要点：
熔模铸造：
1）、铸件的精度及表面质量均优：可生产形状复杂的薄壁件；
2）、适合各种合金的铸造，这对于高熔点及难切削加工合金（如高锰钢、耐热合金）的铸造尤为可贵；
3）、生产批量不收限制。
但：
1）、材料昂贵、工艺繁杂，生产周期长；
2）、难以全盘机械化；
3）、不能生产大型铸件。
常用于高熔点、难切削合金，形状复杂的薄壁中小件。
金属型铸造：
一型多铸：铸件表面光洁，尺寸准确，可减少机加工余量；铸件组织致密，机性较好；生产率高，适于大量、大批生产。但金属型成本高，加工费用大；冷速快，无退让性和透气性，铸件易产生浇不足、冷隔、裂纹、气孔等缺陷。常用于生产有色金属铸件，在冷硬铸造中也用于浇注铸铁件。
压力铸造：
铸件的精度及表面质量较其它方法均高；可压铸出形状复杂的薄壁件或镶嵌件；铸件的强度和硬度都比较高；生产率比其他铸件方法高，宜实现生产过程自动化。
但压铸设备投资大，制造压型费用高、周期长；压铸合金的种类受限制（低熔点合金）；铸件内部常有气孔和缩松，不宜较大余量的切削加工；不能用热处理提高铸件性能。适于有色合金的薄壁小件大量生产，在航空、汽车、电器、仪表工业广泛应用。
离心铸造：利用自由表面生产圆筒形铸件时，可省型芯和浇注系统；铸件在离心力的作用下结晶凝固，组织致密，极少存在缩孔、气孔、夹渣等缺陷；合金的充型能力强，便于流动性差及薄件的生产；便于制造双金属铸件。但依靠自由表面所形成的内孔尺寸偏差大而内表面粗糙；不适于比重偏析大的合金及轻合金；不宜单件小批生产。常用于铸铁管、气缸套、双金属轴承。
9、砂型铸造时铸型中为何要有分型面？举例说明选择分型面应遵循的原则。
答案要点：
砂型铸造时为了模型能取出而又不损坏铸型型腔就必须有分型面。
选择分型面应遵循的原则：在能保证铸件质量的前提下，尽量简化工艺，方便造型。如：
1）、应尽量使铸件全部或大部分置于同一砂箱，以保证铸件精度；
2）尽量减少分型面
，砂型铸造时铸型中为何要有分型图？举例说明选择分型面应遵循的原则。
答案要点：
砂型铸造时为了模型能取出面又不损坏铸型型腔就必须有分型面。
选择分型面应遵循的原则：在能保证铸件质量的前提下，金陵简化工艺，方便造型。 如：
1，应尽量使铸件全部成大部分置于同一沙箱，以保证铸件精度；
2，尽量减少分型面；
3，尽量使分型面平直，避免不必要的或块和型芯；
4，尽量使型腔及主要型芯位于下砂箱。
10，零件，铸件，模样之间有何联系？又有何差异？
答案要点：
它们之间的联系是，用模样造出铸型，浇铸出铸件，经机加工形成零件。
差异为：铸件，模样都是在零件的基础上，考虑到铸件工艺的需要，需要加这些部分；铸件比零件多出：加工余量，拔模斜度，铸造圆角，为铸出的孔等。模样比铸件多出：型芯部分，收缩量等。
11，试确定图6-55各灰铸铁零件的浇注位置和分型面（批量生产，手工造型）
12，为什么要规定铸件的最小壁厚？灰铸铁件的壁过薄或过厚会出现哪些问题？
答案要点：
因为壁厚过小是容易引起冷隔，浇不足。过后出理得问题：
缩孔，缩松，粗晶等。
13，为什么铸件壁的连接要采用圆角和逐步过渡的结构？
答案要点：
采用圆角是为了：它既可使转角处不产生脆弱面，应力集中，避免产生冲砂，缩孔和裂纹。 采用逐步过渡的结构是为了：以防接头处热量聚集，和应力集中。
14试述铸造工艺对铸件结构的要求。
答案要点：
1. 铸件外形力求简单：减少分型面数量，避免不必要的挖沙，活快。
2. 铸件内腔设计：减少型芯数量，便于型芯的固定，排气与清理。
3. 合理设计铸件的结构斜度，结构圆角。
15图6-56所示铸件各有两种结构，哪一种比较合理？为什么？
16试确定图6-57灰铸铁零件，在小批量生产时的浇筑位置和分型面，并绘出其铸造工艺图。 《第七章》
1， 为什么钢制机械零件需要锻造而不宜直接选用型材进行加工？
答案要点：
因为钢具有较好的可锻性，用锻造方法成形用型材削节省材料，减少加工工时，且减少了组织缺陷，机械性能更好。
2， 单晶体和多晶体塑性变形的实质是什么？
答案要点：
单晶体的塑性变形实质是：在切应力的作用下，滑移面上的位错沿滑移方向发生滑移而形成。 多晶体的塑性变形实质：在切应力的作用下，各种位相晶粒中滑移面上的错位分批启动沿滑移方向发生滑移，各晶粒之间通过晶界的连接会引起相应的转动，位相同时发生转换，达到协调的变形。
3， 冷变形和热变形有何区别？
答案要点：
冷变形和热变形是变形时温度的高低不同而区分的，在结晶以上的变形叫热变形，以下的变形叫冷变形，主要区别是：冷变形时，会产生加工硬化，热变形时加工硬化与再结晶同时进行，变形过后不余留加工硬化。
4， 冷变形强化对金属组织性能有何影响，在实际生产中怎样运用其有利因素？
答案要点：
冷变形强化对金属组织性能的影响：产生纤维组织，出现各项异性：产生加工硬化，内应力过大。在板料冲压中常利用冷变形强化，冲压出薄壁，高强度的工件。
5， 再结晶对金属组织性能有合影响：在实际生产中怎样运用有利因素？
答案要点：
再结晶能消除加工硬化现象。在实际生产中相机行一步产生较大变形量时常需合理采用再结晶。如拉伸工序中如拉伸洗漱太小，就应分多次拉伸，穿插工序间的再结晶退火，以避免拉穿缺陷。
6， 锻造流线的存在对金属机械性能有何影响？在零件设计中应注意哪些问题？
答案要点：
锻造流线是铸态金属中的非金属夹杂沿变形方向拉长，形成彼此平行的宏观条纹，称作流线，它使钢产生各向异性。
在零件设计中：应使流线分布合理，尽量与拉应力方向一致。
7. 为什么要规定锻造加热温度范围。
因为加热温度过高会出现：氧化，脱碳、过热、过烧等缺陷。如加热温度过低，将导致可利用的锻造温度范围变窄，在一次火次中可产生的变形量减少。
8. 金属在加热时可能会出现哪些缺陷，如何预防？
可能出现的缺陷是：变形、开裂，氧化、脱碳、过热、过烧、变形、开裂主要是导热性差的高合金工具钢大件可能会出现，注意到温前进行必要的等温，以减少应力。
适当的表层氧化，脱氧很难避免，尽量减少加热火次 ，温度不要过高，要求严格时在保护气体中加热。
过热，过烧一定要避免，通过控制加热温度（不要过高）。
9. 自由锻有哪些主要的工序？并叙述应用范围。
自由端的基本工序：墩粗、拔长、弯曲、冲孔、切割、扭转、错移等。
墩粗：使胚料的截面积增大，高度减少。常用于饼类工件。
拔长：使胚料的长度增加，截面积减少。常用于轴类工件。
弯曲：使胚料弯曲成一定角度。常用于弯曲类工件。
冲孔：使胚料中部形成空心。常用于空心类工件。
切割：切断或钳口、切台阶。用于切去料头，分离工件等。
扭转：使胚料的一部分相对于另一部分旋转一定角度。如麻花鉆之类的工件。
错移：使胚料一部分相对另一部分平移一定距离。如曲轴类工件。
10. 设计自由锻时应注意哪些问题？
1）避免锥面或斜面
2）避免圆柱面与圆柱面相交
3）避免肋板和凸台等结构
4）避免非规则截面和非规则外形
5）横截面面积有急剧变化或形状复杂时，应设计成由几个简单构成的组合体。
11. 试确定图7-29所示零件图的工艺。
下料（园钢）--墩粗（中心大孔，四小孔敷料）--冲孔---休整外圆（套上芯轴）-修正端面。
12. 预防模膛与终缎模膛的作用有何不同？什么情况下需要预锻模膛？飞边槽的作用是什么？
预锻模膛的作用是使胚料变形到接近于锻件的形状和尺寸以便减少终缎模膛的磨损，延长其使用寿命。
终锻模膛：是使胚料最后变形到锻件所要要求的形状和尺寸。
飞边槽的作用是容纳多余金属盒促使金属充满毛膛。
13. 图7-30所示中个零件在单件小批、中等批量和大批量生产时，可选择那些方法制造毛胚？那种方法最合适？
单件小批：abcdefg 均自由锻
中等批量时：acg 自由锻：bdef 胎模锻。
大批量时：adef 模锻：bcg 平锻上模锻。
15. 生活用品中那些产品是板料冲压制成的？举例说明其冲压工序。
生活用品中如不锈钢、变形铝合金生产的锅、碗、盘、桶等等容器。这些常是一些拉深件。
以不锈钢盆为例：首先是在剪床上下料，然后在冲床上用落料模冲裁出圆形板料，在在冲床上用拉深模拉深成盆。
16. 弯曲时，工件受力和变形的过程？易产生什么缺陷，如何防止？
弯曲时胚料的内侧产生压缩变形、外侧产生拉伸变形。易产生外侧出现裂纹。
防止措施：弯曲的最小半径不要过小：考虑材料的纤维方向，合理下料。
17拉深时，工件受力和变形情况如何？拉深时常见的废物有哪些？
拉深时工件底部与立壁相交处受较大拉应力，厚度有所减薄，立壁上缘发生压缩变形而加厚，越往上压缩变形量越大。故容易出现立壁与底部相交处拉裂，上部起皱缺陷。
防止措施：1. 合理设计凸凹模的圆角半径大小（不能太小）。对钢：r 凹=10s，r 凸=（0.6-1）r 凹。
2. 合理设计凸凹模间隙宽窄。一般Z=(1.1-1.25)s
3. 拉深系数不要过小，一般m>0.5-0.8，过小时应采取多次拉深，工序间再结晶退火
4. 改善润滑情况。（润滑剂只能涂于凹模上）
5. 加压边圈。
18. 何为拉深系数？有何意思？如何进行多次拉深？
拉深系数（m=d/D）, 即拉成后容器的直径与原版料直径之比。他反应着变形的大小。
一般：m>0.5-0.8，过小时应采取多次拉深，一般为拉深两三次后（每次拉深均应使m>0.5-0.8）, 穿插工序间的再结晶退火。
第八章 焊接
1 焊接电弧是如何产生的? 电弧中中各区的温度有多高? 用直流或交流点焊接效果一样吗?
答案要点:
焊接电弧: 是在电极与工作间的气体介质中长时间而有力的放点现象.
电弧的产生是将工件与焊条接于焊接电源的两极, 然后引弧.
引弧的过程:就是使气体中产生电子及离子(即电离) 的过程. 即发生如下的过程: 短路(产生高热) —气体电离—焊条提离(形成电厂) —形成电流(引燃电弧).
电弧中各区的温度是:阳极 约2300度, 阴极约2100度, 弧柱区约5700~7700度. 如为交流电源没有阴阳极之分, 两极温度均为2200度左右.
用直流与交流电焊接效果会有所区别: 直流电源会有阴阳极之分, 两极温度不同, 有正反接之分, 交流电无正反接; 交流电源的稳弧能力不如直流电源, 因此直流电源的焊质量更稳定, 交流电源不适合低氢焊条的焊接
2 焊接时为什么要进行保护? 说明各电弧焊方法中的保护方式和保护效果有什么不同?
答案要点:
如果焊接时不保护, 熔池区的金属将会与O N 原子形成FeO 、Fe4N 等夹杂，合金元素会烧损，氢会溶于熔池而存在于焊缝；这一切都明显降低焊缝性能，使其无法与基体材料具有等同的承载能力，故焊接要进行保护。
常见的电弧焊的方法： 手弧焊、埋弧焊、二氧化碳气体保护焊、氩弧焊等。 手弧焊和埋弧焊的保护方式是通过焊药皮、焊剂来保护，其中有可燃烧产生CO2气体的成分，在熔池周围形成气体保护层，还有可融化形成熔渣的成分，形成熔渣覆盖于熔池上，形成机械式的保护。
二氧化碳气体保护焊与氩弧焊采用的是直接充入保护气体来保护熔池。这几张保
护方式中，氩弧焊保护效果做好，可全方位施焊，但价贵。埋弧焊保护效果也好，但只能平焊，适于长直与环形焊接。手弧焊与二氧化碳气体保护焊均操作方便、可全方位施焊，但手弧焊价廉、设备简单，更常用。
3 焊芯的作用是什么？其化学成分有何特点？焊条药皮有哪些作用？
答案要点：
焊条芯：填充焊缝，导电。焊条芯的成分常常用来填充烧损的有益合金元素、调整焊缝去的成分、使焊缝区的承载能力不低于母材。焊条药皮：保护焊缝，脱O ，渗合金、稳弧。
4 何为焊接热影响区？低碳钢焊接时各有哪些区段？各区段组织性能变化如何？对接头性能有何影响？
答案要点：
焊接热影响区：是指焊缝两侧因焊接热作用而发生组织性能变化的区域。由于焊缝附近各点受热情况不同，热影响区可分为，如下四个区域：
熔合区、过热区、正火区、部分相变区
各区段组织性能变化、对接头性能的影响：
5 防止焊接变形的工艺措施：
A 、 反变形法；
B 、 加余量法，以补充收缩；
C 、 刚性夹持法（对塑性好的材料）；
D 、 选择合理的焊接次序。
E 、 对已变形焊接件进行矫正（机械矫正法，火炎加热矫正法）。
减少焊接应力的工艺措施:
A 、 选择合理的焊接顺序（避免收缩受阻）；
B 、 焊前预热法；
C 、 焊后缓冷；
D 、 焊后去应力退火；
7 低碳钢焊接有何特点？普通低合金钢焊接的主要问题是什么？焊接时应采取哪些措施？
答案要点：
低碳钢具有良好的可焊性，用各种焊接方法及在各种条件下施焊都能获得质量满意的焊缝。（一般用于手弧焊、埋弧焊、电渣焊）
普通低合金焊接的主要问题是：热影响区淬硬倾向大，焊接接头的裂纹倾向大。焊接时应采取的措施：焊前预热至（100~250度）；用低氢焊条，需烘干，焊后缓冷和550~650度去应力退火。
材料工程及热工艺课后习题答案
第二章
2、金属具有哪些特性？请用金属键结合的特点予以说明。 答案要点：
特性：好的导电、导热性能，好的塑性；强度、硬度有高有低，熔点有高有低，但机械行业常用那些好的综合力学性能（强度、硬度、塑性、韧性）、好的工艺性能的材料； 金属键：由自由电子及排列成晶格状的金属离子之间的静电吸引力组合而成。在金属晶格中，自由电子作穿梭运动，它不专属于某个金属原子而为整个金属晶体所共有。在外电场作用下，自由电子定向运动，产生电流，即导电。
这种结构，很容易温度变化时，金属原子与电子的振动很容易一个接一个传递，即导热。 当金属晶体受外力作用而变形时，尽管原子发生了位移，但自由电子的连接作用并没变，金属没有被破坏，故金属晶体有较好的塑性、韧性。
因为金属键的结合强度有高有低，故金属的强度、硬度、熔点有高有低。 6、实际金属晶体中存在哪些晶体缺陷？它们对力学性能有何影响？ 答案要点：
存在着点缺陷（空位、间隙原子、置换原子），线缺陷（位错），面缺陷（晶界、亚晶界）。 点缺陷引起晶格畸变，强度、硬度升高，塑性、韧性下降。
线缺陷很少时引起各项力学性能均下降，当位错密度达一定值后，随位错密度升高，强度、硬度升高，塑性、韧性下降，机械制造用材中位错密度基本均大于这一值。 面缺陷的影响力：晶界越多(即晶粒越细) ，四种机能均升高。
7、晶体的各向异性是如何产生的？为何实际晶体一般都显示不出各向异性？ 答案要点：
因为理想晶体中原子作规则排列，不同方向的晶面与晶向的原子密度不同，导致不同方向的原子面的面间距、原子列的列间距不同，即不同方向的原子间的作用力不同，也就体现出各向异性。
实际晶体常为多晶体，各种晶面、晶向沿各个方向的分布机率均等，所以各向同性。
第三章
1、从滑移的角度阐述为什么面心立方金属比体心立方和密排六方金属的塑性好？ 答案要点：
塑性变形的实质是滑移面上的位错沿滑移方向滑移造成的，而滑移面是晶体中的密排面，滑移方向是密排方向。一个滑移面与一个滑移方向组成一个滑移系，滑移系越多位错滑移可能性越大，在滑移系相同时，滑移方向越多，滑移可能性越大。在三大晶体中，面心立方与体心立方滑移系相等（为12个），大于密排立方的（3个），但面心立方的滑移方向（3个）比体心立方的(2个) 多，所以面心立方金属比体心立方和密排六方金属的塑性好。 4、说明冷变形对金属的组织与性能的影响。 答案要点： 对组织的影响：出现纤维组织，位错密度增加，出现碎晶、晶格畸变增大，出现织构现象等。 对性能的影响：产生内应力，强度、硬度升高，塑性、韧性下降（即加工硬化），性能出现
各向异性。
6、冷加工与热加工的主要区别是什么？热加工对金属的组织与性能有何影响？ 答案要点：
冷加工与热加工的主要区别是：前者在再结晶以下温度进行，后者在再结晶温度以上进行。 热加工对组织与性能的影响：可使铸态金属与合金中的气孔焊合，使粗大的树枝晶或柱状晶破碎，从而使组织致密、成分均匀、晶粒细化，力学性能提高。 7、在金属的冷、热加工，如何才能获得细小的晶粒组织？ 答案要点;
冷加工时：产生合理的变形量，（大于临界变形量，小于产生织构的变形量），进行合理的再结晶退火。
热变形时：以较大锻造比进行锻造，反复墩拔，然后以合理的退火或正火工艺进行处理。 8、产生加工硬化的原因是什么？说明加工硬化在生产中的利弊？ 答案要点： 原因为：位错密度的增加、碎晶的出现、晶格畸变的增加，这些因素导致位错滑移阻力增大，从而强度、硬度升高，塑性、韧性降低。 生产中的“利”：可以强化材料，对于不能用热处理方法强化的又有较好塑性的材料（如一些铝合金、铜合金）是很好的强化方法。“弊”因为塑性、韧性下降了，给需要产生大变形来成形的工艺带来不便，如拉深成型时，变形量过大时需要穿插工序间的再结晶退火。 9、金属的晶粒度对其性能有怎样的影响？ 答案要点：
细晶的晶界多，位错滑移阻力大，故强度、硬度高，又因细晶组织晶粒多，各个方向的滑移面与滑移方向也多，位错滑移的可能性增大，并且晶粒之间的协调变形能力也增大，故塑性、韧性也增大。
10、工业生产上如何才能获得细小的晶粒组织？ 答案要点：
铸造时得细晶：增大冷却速度、增加外来晶核、震动搅拌等。 冷变形时得细晶：合理的变形度，合理的再结晶退火工艺。
锻造时得细晶：合理的锻造温度、较大的变形量，合理的退火/正火工艺。 11、什么事均匀形核与非均匀形核？实际发生的主要是哪一种？ 答案要点： 均匀形核：液态金属原子在过冷到一定条件时，自发聚集按金属固有的排列规律排列而形成的小结晶核心。
非均匀形核：液态金属原子依附于某些固态杂质颗粒而形成的结晶核心。 实际发生的主要是非均匀形核。
12、什么是金属结晶时的过冷度？过冷度对金属铸锭晶粒大小有何影响？ 答案要点：
过冷度：理论结晶温度与实际结晶温度之差。
实际生产中通常为过冷度越大，结晶趋动力越大，形核率越大，晶粒越细。 14、合金化强化金属的方法有哪几种？ 答案要点：
主要有固溶强化与第二相强化。
15、总结合金的四种基本强化方式的异同点，金属强化的本质是什么？ 答案要点：
四种强化方法是：冷变形强化（加工硬化），细晶强化，合金强化（包括固溶强化和第二相
强化），热处理强化。
相同点：四种强化均为增大位错的滑移阻力。
不同点：冷变形强化是因位错密度增大、碎晶的出现使晶格畸变增大，从而使位错滑移阻力增大；细晶强化是因晶界增多，位错滑移阻力增大；合金强化是因溶质原子的溶入晶格畸变增大或第二相对位错线的钉扎而导致位错滑移阻力增大；热处理强化是因形成细晶，或过饱和组织引起较大晶格畸变而使位错滑移阻力增大。 金属强化的本质：位错运动阻力增大。
16、什么事热处理？影响热处理质量的主要因素是什么？ 答案要点：
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，以获得所需性能的一种加工工艺。 影响热处理的主要因素是：加工温度、保温温度、冷却速度。
17、钢奥氏体基本过程是什么? 基本规律是什么？为什么在奥氏体转变结束时还有不溶解的渗碳体？ 答案要点： 基本过程：加热至AC1时，1）、在F 与Fe3C 相界面形成A 的晶核；2）、A 晶粒的长大；3）、剩余Fe3C 的溶入；4）A 成分的均匀；5）、对于过共析与亚共析钢，温度继续升高时有先共析相的溶入，直至完全相变温度转变为单一的A 。
因渗碳体的成分与结构与A 都相差很大，导致A 向F 中长大的速度大于向渗碳体中的长大速度，所以„„
18、奥氏体的晶粒度是怎样影响钢的性能？如何控制奥氏体的晶粒大小？ 答案要点：
组织具有遗传性，高温下奥氏体的晶粒粗大所得的室温组织的晶粒也相应粗大，所以就会影响到钢的性能。
主要通过控制加热温度与保温时间来控制A 晶粒的大小。 19、钢件为什么能进行各种各样的热处理？ 答案要点：
因为刚在固态下有相变，加热至A 化后可通过不同的冷却速度获得不同的不同的非平衡组织，从而可得到不同的性能。
20、钢奥氏体化后的组织转变有几种？是什么？ 答案要点：
有三种。是P 型组织，B 型组织，M 型组织。
21、什么是珠光体、贝氏体、马氏体？它们的组织及性能有何特点？ 答案要点：
珠光体：由层片状的F 与Fe3C 相隔排列而成的一种组织，根据粗细的不同分为P （500倍下可区分层片）、S （800~1000倍下可区分层片）、T （10000倍以上才可区分层片）。
贝氏体：碳素体基体上分布着断续的短棒状渗碳体（光镜下呈羽毛状组织）为上贝氏体。铁素体基体上分布着颗粒状渗碳体（光镜下呈竹叶状组织）为下贝氏体。 马氏体：过饱和的A 固溶体。 珠光体、贝氏体、马氏体依次形成温度降低，组织变细、偏离平衡程度增大，强度硬度增加，塑性韧性降低。 22、碳的质量分数超过0.6%以后，马氏体的强度、硬度的变化趋于平缓，为什么高于0.6%的碳钢还广泛使用？马氏体强化的主要原因是什么？ 答案要点：
谈的质量分数超过0.6%的钢往往是工具钢，需要有好的耐磨性能，淬火温度为AC1+30~50，使其保留未溶的碳化物提高耐磨性能，碳含量越高，未溶碳化物越多，耐磨性能越好，所以„„
马氏体强化的主要原因是固溶强化。
23、什么是C 曲线？影响C 曲线的因素有哪些? 答案要点：
表示奥氏体急速冷却到临界点A1以下在各不同温度下的保温过程中转变量与转变时间的关系曲线，又称C 曲线。
主要影响因素：成分的影响（含碳量的影响、合金元素的影响）、奥氏体化条件的影响。 25、什么是残余奥氏体？它对钢的性能有何影响？如何减少或消除残余奥氏体？ 答案要点：
发生M 转变后残留下来的A 叫做残余奥氏体。
残余奥氏体对钢的性能的影响是：硬度不均匀，组织尺寸不稳定。 进行冷处理、回火。 26、什么是淬火？淬火的目的是什么？常用的淬火方法有几种？说明各种淬火方法的优缺点及其应用范围。 答案要点：
淬火：将钢加热到临界点以上，保温后以大于VK 速度冷却，使奥氏体转变为马氏体的热处理工艺。
淬火的目的：淬火目的是为获得马氏体组织，提高钢的性能
单液淬火法：优点：操作简单，易实现自动化；缺点：易产生淬火缺陷。适用于形状简单的小件。 双液淬火：优点：冷却理想；缺点：操作不易掌握。用于形状复杂的碳钢件及大型合金钢件。 分液淬火法：优点：可减少内应力；缺点：冷却能力有限。用于小尺寸复杂、变形控制严格工件。
等温淬火：优点：变形、应力均小；缺点：不能得M ，得的是B 。适用于形状复杂，尺寸要求精确的小型件。
28、什么是回火？回火的目的是什么？简述高、中、低温回火的组织性能特点及其在生产中的应用范围。 答案要点：
回火：是指将淬火钢加热到A1以下的某温度保温后冷却的工艺。 回火的目的： 1）、减少或消除淬火内应力，防止变形或开裂。 2）、获得所需要的力学性能。 3）、稳定尺寸。 4）、对于某些高淬透性的钢，采用回火降低硬度。
高温回火：S 回：得良好的综合力学性能，即在保持较高的强度同时，具有良好的塑性和韧性。
广泛用于各种结构件如轴、齿轮等热处理。也可作为要求较高精密件、量具等预备热处理。 中温回火：T 回：提高σe 及σs, 同时使工件具有一定韧性。适用于弹簧热处理。 适用于各种高碳钢、渗碳钢及表面淬火件。
29、退火的主要目的是什么？生产中常用的退火方法有哪几种？指出各类退火的应用条件。
答案要点：
退火：是钢加热至适当温度保温，然后缓慢冷却（炉冷）的热处理工艺 1、 退火目的：
（1） 调整硬度，便于切削加工。适合切削加工的硬度为170-250HB 。 （2） 消除内应力，防止加工中变形。
（3） 细化晶粒，为最终热处理作组织准备。
常用的退火方法：完全退火、等温退火、球化退火、扩散退火、去应力退火、再结晶退火。 完全退火：主要用于亚共析钢均匀组织、细化晶粒、消除应力，获得合适的硬度便于切削加工。
等温退火：可适于各种钢的退火，主要目的在于缩短退火时间。
球化退火：用于共析、过共析钢，得球状珠光体（铁素基体上分布着颗粒状的渗碳体），降低温度，便于切削加工，为淬火作组织准备。 扩散退火：主要用于化学成分和组织不均匀。
再结晶退火：用于消除经冷变形而产生的加工硬化。 去应力退火：用于需消除内应力的工件。 31、什么是钢的回火脆性？如何抑制钢的回火脆性？ 答案要点：
回火脆性：在某些温度范围内回火时，会出现冲击韧性下降的现象。
第一类回火脆性（低温回火脆性/不可逆回火脆性）只能采取回避在所产生的温度下回火。 第二类回火脆性（高温回火脆性/可逆回火脆性）采用回火后快速冷却，或使用加有W/Mo 合金元素的钢；如已产生采取加热至高于已采用的回火温度，保温然后快冷。 34、钢经渗碳及热处理后，其力学性能如何变化？为什么？ 答案要点：
力学性能的变化是：表面由原来低碳钢的性能变成的高碳钢的性能。
因为表面在渗碳处理时由低碳钢变成了含量为1.0%左右的工具钢的碳含量，再经典型的工具钢的最终热处理（淬火+低温回火）得的组织是：M 回+颗粒状碳化物+少时残余奥氏体。 38、什么是钢的淬透性？影响钢的淬透性的主要因素有哪些？为什么说钢的热处理工艺性能主要是指钢的淬透性？ 答案要点：
淬透性：是指钢在淬火时获得淬硬层深度的能力。
淬透性的影响因素：临界冷却速度Vk ，Vk 越小，淬透性越高。因而凡是影响C 曲线的因素都是影响淬透性的因素，即除Co 外，凡溶入奥氏体的合金元素都使钢的淬透性提高；奥氏体化温度高、保温时间长也使钢的淬透性提高。 淬透性对工件的机械性能影响非常大，只有整个截面淬透才能使整个截具有同样的组织，同样的组织，同样的性能，而重的工件经常需要淬火，要求整个截面均匀承载的重要件，必须整个截面淬透，所以说钢的热处理工艺··· 答案要点：
淬透性是指淬火时获得淬硬层深度的能力，主要由临界冷却速度决定；淬硬性指淬火时所能达到的最高硬度，及硬化能力，主要由M 中含碳量决定。
它们之间的关系：对于亚共析钢随含碳量的升高，淬硬性升高，同时C 曲线右移，淬透性也升高。对于过共析钢，随含碳量升高，淬透性平缓升高，但C 曲线左移，淬透性下降，合金元素对淬硬性影响不大，但除Co 外溶入A 中的合金元素均提高淬透性。
第四章
1、碳素钢中的五元素对钢的性能有何影响？ 答案要点：
1）、C ：随着C 含量的升高，硬度升高，塑性、韧性下降，强度为先升后降（在C 含量为0.9%时有极值）。
2）、Mn ：
作用为：1、强化铁素体；2、消除硫的有害作用。 3）、Si
作用为：1、强化铁素体：2、增加钢液流动。
2、碳素结构钢的牌号如何表示？这类钢属什么质量等级，常用于什么场合？ 答案要点：
碳素结构钢的牌号用如下方法表示：Q+σS+质量等级+脱氧方法。 属普通质量钢 常为工程用钢。
3、优质碳素结构钢的牌号如何表示？碳素渗透钢、碳素调质钢、碳素弹簧钢常指哪些牌号，其性能与用途各有何区别？ 答案要点：
优质碳素结构钢的牌号：用2位数字表示，数字表示钢的平均含碳量的万分数 碳素渗碳钢：10、20；适用于作冷冲压和焊接用钢，也作渗碳件。
碳素调质钢：30、40、45、50:；常经调质后作性能要求不高的结构件。 碳素弹簧钢：60、65、65Mn ；经淬火+中温回火后作截面不大的弹性零件。
4、碳素工具钢的牌号如何表示？其成分和性能与结构钢有何区别，常用于制造哪些类型的工具？ 答案要点：
碳或T+数字”表示，数字表示钢的平均碳质量分数的千分数。
其成分和性能与结构钢的区别：碳含量比结构钢高，塑性、韧性比结构钢低，硬度比结构钢高。
常用于：小尺寸的冷作模具，刀具（工作温度一般不超过180℃）和量具等 5、铸钢的牌号如何表示？在什么情况下选用铸钢？ 答案要点：
铸钢的牌号：用铸钢2字的拼音首字“ZG ”加2组数字组成，第一组数字表示屈服强度，第二组数字表示抗拉强度。
常用于：形状复杂，承受较大冲击载荷、铸铁不能满足要求时。
6. 合金钢中主要合金元素有哪些? 那些元素属强碳化合物形成元素? 特殊碳化物对合金钢的性能有那些影响? 答:
主要合金元素Si, Mn, Ni, Ti, Nb, V, W, Mo ,Cr等。 Ti ,Nb, Nr, V, W, Mo, Cr属碳化物形成元素。
特殊碳化物对合金钢得性能影响：阻碍奥氏体晶粒长大、细化晶粒、提高耐磨性。 7. 合金钢分为几大类？各类合金钢牌号的表示方法有何异同？ 答：
分为：合金结构钢、合金工具钢、特殊性能钢。
钢号表示方法的相同点：用成分表示钢（碳含量、合金元素含量）；不同点：通用原则是结构钢中碳含量以万分之几表示，工具钢以千分之几表示，大于1%时不标。
8. 合金结构钢可按热处理及用途分为几个钢种？各钢种的化学成分、热处理及性能有何不同？ 答：
分为：渗碳钢、调质钢、弹簧钢、滚动轴承钢、易切削钢。
9. 合金钢与碳素钢相比有哪些有缺点？在什么情况下应选用合金钢，在什么情况下不用合金钢？ 答：
合金钢与碳素钢相比优点：更好的淬透性、更高的强度、更高的耐磨性、好的回火抗力、有红硬性，以及一些特殊性能（耐蚀、耐热、耐磨等）。缺点：残余奥氏体量增多、焊接性能不如碳钢、铸态下组织缺陷比碳钢多、价贵。
合金钢用于碳素钢的性能不用满足零件的使用性能要求时(如淬透性不够、强度不够、耐磨性不够、红硬性不够等) 。
碳钢能满足使用性能要求情况下，首选碳钢，不用合金钢。 10. 合金钢元素对钢的基本相、状态图和热处理有哪些影响？ 答：
对基本相的影响：
1、 溶于铁素体，形成合金F ，强度增高。
2、 形成碳化物，增大第二相强化作用、耐磨性能增强。 对状态图的影响：
1、 对奥氏体相区的影响（扩大或缩小A 相区） 2、 对E 点和S 点位置的影响（E 、S 左移） 对热处理的影响：
1、 对奥氏体化的影响。
（1） 对奥氏体形成速度的影响：除NI 、CO 外，都减缓奥氏体化过程。 （2） 对奥氏体晶粒长大倾向的影响：
碳、氢化合物形成元素阻碍奥氏体晶粒长大。Mn 、P 促进长大。
2、对过冷奥氏体转变的影响
（1）对C 曲线和淬透性的影响：除Co 外，凡溶入奥氏体的合金元素均使C 曲线右移，淬
透性提高。
（2）对Ms 、Mz 点的影响：除CO 、AL 外，所有元素都使Ms 、Mz 点下降。 3、对回火转变的影响 （1）提高耐回火性 （2）产生二次硬化
（3）防止第二类回火脆性（W 、WO ）。
11. 工具钢应具备哪些基本性能？ 合金工具钢与碳素工具钢的基本性能有哪些区别？ 答：
所有的工具钢都应具备的基本性能是：高的硬度、高的耐磨性、足够的强度与韧性。除此之外，刃具钢还要求好的红硬性，热做模具钢要求有好的抗热疲劳性能，量具钢要求好的尺寸稳定性。
合金工具钢与碳素工具钢的基本性能的区别：红硬性更好、强度更高、耐磨性更好。
12. 高速钢碳的质量分数一般为WC
高速钢含有大量合金元素使相图的E 点大大左移, 造致E 点的碳含量小于高速钢的碳含量, 从而使高速在凝固时有共晶反应, 也即铸态组织中含有莱氏体。
高速钢中含有大量的碳化物形成元素:W、Mo 、V 、Cr 等，形成了大量的高熔点、高稳定性的碳冷化物，大量的碳与合金元素都存在于这些合金碳化物中，这些碳化物需加热至1100度以上才会不断溶入奥氏体中，要使高速钢有高的硬度、耐磨性、红硬性，那么淬火加热时热因为淬火+低温度所得硬度并不是最高的，同时会存在较的残余奥氏体，也不存在有回火时析出的细小弥散的高硬度、高耐磨性的合金碳化物，工作时不具有红硬性，不能满足刃具的使用性能要求。
13. 对冷作模具钢、热作模具钢、塑料模具钢的性能要求有何不同？冷作模具钢与热作模具钢为什么含碳量不同？ 答：
冷作模具钢要求是室温下的高硬度、高耐磨性，热作模具要求的高温下的高硬度、高耐磨性，特别是耐热疲劳性能，塑性模具往往要求良好的表面加工性及表面质量保持的能力。
因为它们工作温度不同，热作模具钢在高温下工作，承受着热疲劳载荷，为使抗热疲劳性能好材料需要有好的导热性，而含碳量越高导热性越差，因此热作模具钢不能像冷作模具钢一样具有较高的碳含量。
15. 铸铁的石墨化程度与铸铁的组织有何关系？ 答：
对成份一定的铸铁随着石墨化程度的提高，石墨含量增加，基体组织依次转变为：P 基体、P+F基体、F 基体。
16. 灰铸铁的抗拉强度为什么比钢低？提高灰铸铁强度的途径是什么？ 答:
灰铸铁的组织是：在钢的基体上分布着片状的石墨，可以认为是布满裂纹的钢，片状石墨的尖端很容易引起应力集中，引起裂纹、扩展、断裂，所以灰铸铁抗拉强度比钢低。提高灰铸铁强度途径是：在具有高强度基体组织的同时，改变铸铁大小、形状与分布，使石墨细小、分布均匀、形状钝化，以便使基体强度得到更多的发挥。
17. 影响灰铸铁组织的因素有哪些？什么情况下可得白口铸铁，什么情况下可得铁素体加粗大石墨的灰铸铁？
答：
影响灰铸铁组织的影响因素有：化学成分（主要是碳、硅含量高）冷却速度。 碳、硅含量低，冷却速度快可得白口铸铁。
当碳、硅含量高，冷却速度很慢可铁素体加粗大石墨的灰铸铁。
18. 从化学成分、金相组织和力学性能三方面比较，试述铸铁与钢的区别。 答：
铸铁的碳含量、硅含量比钢高，成份常接近共晶成分，形成的组织是在钢的基体上分布着石墨，石墨软而脆，是很好的润滑剂，可以将铸铁的组织想象为布满孔洞的钢，所以铸铁与钢性能将为：强度、塑性、韧性比钢差，不能进行锻造。具有优良的铸造性能、切削加工性能、良好的减磨性、耐磨性、消镇性、缺口敏感性低等。
19. 球墨铸铁的强度为什么比灰铸铁高？灰铸铁一般不采用热处理方法提高强度，而球墨铸铁则常通过热处理提高强度，为什么？ 答：
球墨铸铁是在钢的基体上分布着球状的石墨，灰铸铁是在钢的基体上分布着片状的石墨，球状石墨对基体的割裂倾向比片状石墨对基体的割裂倾向轻，基体的强度可得到更大的体现，所以球墨铸铁的强度灰铸铁高。热处理不能改变石墨大小、形状与分布，只能改变基体的组织，灰铸铁的强度不高，不是因为基体的强度不高，而是因为片状石墨对基体的割裂作用太大，故一般不采用热处理方法提高强度。
球墨铸铁中石墨对基体割裂作用轻，基体强度能得到较大体现，只要基体强度高，球铁强度就高，故常用热处理提高基体强度，也就提高了球铁强度。
20. 下列牌号合金成什么钢种? 各种元素的质量分数是多少? 常用的热处理方法是什么?
Q235、45、65Mn 、T8、16Mn 、20CrMnTi 、40Cr 、60Si2Mn 、GCr15、ZGMn13、1Cr18Ni9Ti 、1Cr13、Cr12MoV 、5CrNiMo 、W18Cr4V 、3Cr2Mo 、9SiCr 。 答：
第六章
1、试述铸造生产的特点，并举例说明其应用情况。 答案要点： 1）、能造成形状复杂，特别是具有复杂内腔的毛坯； 2）、铸件重量及所用合金几乎不受限制； 3）、铸件的切削加工余量较小、成本低。因此，得到了
广泛的应用。 但是： 1）、抗拉强度和冲击韧性不如锻、焊件。 2）、工艺复杂，故废品率高。
如常用来生产各种形状复杂，特别是具有复杂内腔的支撑件如变速箱箱件、机床床身。 2、试分析比较整模造型、分模造型、挖砂造型、活块造型和刮板造型特点和应用场合。 答案要点：
整模造型：是所有造型方法中最简单的，整个型腔都位于下箱，合箱、铸件清理均方便。适用地最大截面在端部的铸件。
分模造型：模型分成两部分，型腔也分成两部分，造型、合箱、铸件清理比整模造型复杂，比其他方法简单。适用于最大截面在中部的铸件。
挖砂造型：需要人工挖砂，造型工艺复杂，不能机械造型。适用于分型面为曲面，或分型面可以是平面，但工件太薄不宜分开。
活块造型：需要人工起活块，造型工艺复杂，不能机械造型。适用于铸件上存在影响起的小凸台的情况。
刮板造型：不需实体模型，只需与铸件截面形状相适应 的板状模型。适用于单件、小批的回转类或等截面类大件。
3、典型浇注系统由哪几部分组成？各部分有何作用？ 答案要点：
典型浇注系统由：浇口杯、直浇道、横浇道、内浇道组成。 浇口杯：便于液态金属的浇入。
直浇道：产生必要的充型压力。
横浇道：分配金属液体、阻挡熔渣。
内浇道：将液态金属导入铸型，防止冲沙、缩孔、缩松、裂纹等。
4、什么是合金的铸造性能？试比较铸铁和铸钢的铸造性能。
答案要点：
合金的铸造性能常指：液态合金的流动性、凝固方式、体收缩率、线收缩率、熔化温度等。 铸铁和铸钢比：铸铁的流动性好、凝固方式好、体收缩率小、线收缩率小、熔化温度低，这一系列性能都决定铸铁的铸造性能比铸钢好。
5、什么是合金的流动性？合金流动性对铸造生产有何影响？
答案要点：
合金的流动性是指合金本身的流动能力。
合金的流动性会影响到铸造生产中的充型能力。流动性越好，充型能力越好，越容易浇注出形状完整、轮廓清晰、薄而复杂的铸件。
6、铸件为什么会产生缩孔、缩松？采用何种措施加以减少和预防？
答案要点：
缩松、缩孔产生的原因：液态合金在冷凝过程中，若其液态收缩和凝固收缩所收缩的容积得不到补足，则在铸件最后凝固部位形成一些孔洞，按孔洞的大小和分布，分为缩孔和缩松，大的叫缩孔，小的叫缩松。缩孔和缩松的减少和防止：
（1）、适当地降低浇注温度和浇注速度。
（2）、采用顺序凝固、冒口补缩（顺序凝固原则）。
（3）、按冷铁、采用金属型（改善凝固方式）。
7、什么是铸造应力？铸造应力对铸件质量有何影响？如何减少和防止这种应力？
答案要点：
铸造应力：是因为铸件各部分的线收缩受阻引起的。（分为机械应力与热应力）。
铸造应力会引起铸件的变形、开裂与降低承载能力。减小机械应力的方法是提高铸型的退让能力。
减小和防止热应力的方法是：
①、设计壁厚均匀的铸件；
②、选用线收缩率小的合金；
③、在工艺上采取措施，控制铸件厚处和薄处同时冷却（同时凝固原则）；
④、对已存在应力铸件进行低温去应力退火。
8、熔模铸造、金属型铸造、压力铸造和离心铸造各有何特点？应用范围如何？
答案要点：
熔模铸造：
1）、铸件的精度及表面质量均优：可生产形状复杂的薄壁件；
2）、适合各种合金的铸造，这对于高熔点及难切削加工合金（如高锰钢、耐热合金）的铸造尤为可贵；
3）、生产批量不收限制。
但：
1）、材料昂贵、工艺繁杂，生产周期长；
2）、难以全盘机械化；
3）、不能生产大型铸件。
常用于高熔点、难切削合金，形状复杂的薄壁中小件。
金属型铸造：
一型多铸：铸件表面光洁，尺寸准确，可减少机加工余量；铸件组织致密，机性较好；生产率高，适于大量、大批生产。但金属型成本高，加工费用大；冷速快，无退让性和透气性，铸件易产生浇不足、冷隔、裂纹、气孔等缺陷。常用于生产有色金属铸件，在冷硬铸造中也用于浇注铸铁件。
压力铸造：
铸件的精度及表面质量较其它方法均高；可压铸出形状复杂的薄壁件或镶嵌件；铸件的强度和硬度都比较高；生产率比其他铸件方法高，宜实现生产过程自动化。
但压铸设备投资大，制造压型费用高、周期长；压铸合金的种类受限制（低熔点合金）；铸件内部常有气孔和缩松，不宜较大余量的切削加工；不能用热处理提高铸件性能。适于有色合金的薄壁小件大量生产，在航空、汽车、电器、仪表工业广泛应用。
离心铸造：利用自由表面生产圆筒形铸件时，可省型芯和浇注系统；铸件在离心力的作用下结晶凝固，组织致密，极少存在缩孔、气孔、夹渣等缺陷；合金的充型能力强，便于流动性差及薄件的生产；便于制造双金属铸件。但依靠自由表面所形成的内孔尺寸偏差大而内表面粗糙；不适于比重偏析大的合金及轻合金；不宜单件小批生产。常用于铸铁管、气缸套、双金属轴承。
9、砂型铸造时铸型中为何要有分型面？举例说明选择分型面应遵循的原则。
答案要点：
砂型铸造时为了模型能取出而又不损坏铸型型腔就必须有分型面。
选择分型面应遵循的原则：在能保证铸件质量的前提下，尽量简化工艺，方便造型。如：
1）、应尽量使铸件全部或大部分置于同一砂箱，以保证铸件精度；
2）尽量减少分型面
，砂型铸造时铸型中为何要有分型图？举例说明选择分型面应遵循的原则。
答案要点：
砂型铸造时为了模型能取出面又不损坏铸型型腔就必须有分型面。
选择分型面应遵循的原则：在能保证铸件质量的前提下，金陵简化工艺，方便造型。 如：
1，应尽量使铸件全部成大部分置于同一沙箱，以保证铸件精度；
2，尽量减少分型面；
3，尽量使分型面平直，避免不必要的或块和型芯；
4，尽量使型腔及主要型芯位于下砂箱。
10，零件，铸件，模样之间有何联系？又有何差异？
答案要点：
它们之间的联系是，用模样造出铸型，浇铸出铸件，经机加工形成零件。
差异为：铸件，模样都是在零件的基础上，考虑到铸件工艺的需要，需要加这些部分；铸件比零件多出：加工余量，拔模斜度，铸造圆角，为铸出的孔等。模样比铸件多出：型芯部分，收缩量等。
11，试确定图6-55各灰铸铁零件的浇注位置和分型面（批量生产，手工造型）
12，为什么要规定铸件的最小壁厚？灰铸铁件的壁过薄或过厚会出现哪些问题？
答案要点：
因为壁厚过小是容易引起冷隔，浇不足。过后出理得问题：
缩孔，缩松，粗晶等。
13，为什么铸件壁的连接要采用圆角和逐步过渡的结构？
答案要点：
采用圆角是为了：它既可使转角处不产生脆弱面，应力集中，避免产生冲砂，缩孔和裂纹。 采用逐步过渡的结构是为了：以防接头处热量聚集，和应力集中。
14试述铸造工艺对铸件结构的要求。
答案要点：
1. 铸件外形力求简单：减少分型面数量，避免不必要的挖沙，活快。
2. 铸件内腔设计：减少型芯数量，便于型芯的固定，排气与清理。
3. 合理设计铸件的结构斜度，结构圆角。
15图6-56所示铸件各有两种结构，哪一种比较合理？为什么？
16试确定图6-57灰铸铁零件，在小批量生产时的浇筑位置和分型面，并绘出其铸造工艺图。 《第七章》
1， 为什么钢制机械零件需要锻造而不宜直接选用型材进行加工？
答案要点：
因为钢具有较好的可锻性，用锻造方法成形用型材削节省材料，减少加工工时，且减少了组织缺陷，机械性能更好。
2， 单晶体和多晶体塑性变形的实质是什么？
答案要点：
单晶体的塑性变形实质是：在切应力的作用下，滑移面上的位错沿滑移方向发生滑移而形成。 多晶体的塑性变形实质：在切应力的作用下，各种位相晶粒中滑移面上的错位分批启动沿滑移方向发生滑移，各晶粒之间通过晶界的连接会引起相应的转动，位相同时发生转换，达到协调的变形。
3， 冷变形和热变形有何区别？
答案要点：
冷变形和热变形是变形时温度的高低不同而区分的，在结晶以上的变形叫热变形，以下的变形叫冷变形，主要区别是：冷变形时，会产生加工硬化，热变形时加工硬化与再结晶同时进行，变形过后不余留加工硬化。
4， 冷变形强化对金属组织性能有何影响，在实际生产中怎样运用其有利因素？
答案要点：
冷变形强化对金属组织性能的影响：产生纤维组织，出现各项异性：产生加工硬化，内应力过大。在板料冲压中常利用冷变形强化，冲压出薄壁，高强度的工件。
5， 再结晶对金属组织性能有合影响：在实际生产中怎样运用有利因素？
答案要点：
再结晶能消除加工硬化现象。在实际生产中相机行一步产生较大变形量时常需合理采用再结晶。如拉伸工序中如拉伸洗漱太小，就应分多次拉伸，穿插工序间的再结晶退火，以避免拉穿缺陷。
6， 锻造流线的存在对金属机械性能有何影响？在零件设计中应注意哪些问题？
答案要点：
锻造流线是铸态金属中的非金属夹杂沿变形方向拉长，形成彼此平行的宏观条纹，称作流线，它使钢产生各向异性。
在零件设计中：应使流线分布合理，尽量与拉应力方向一致。
7. 为什么要规定锻造加热温度范围。
因为加热温度过高会出现：氧化，脱碳、过热、过烧等缺陷。如加热温度过低，将导致可利用的锻造温度范围变窄，在一次火次中可产生的变形量减少。
8. 金属在加热时可能会出现哪些缺陷，如何预防？
可能出现的缺陷是：变形、开裂，氧化、脱碳、过热、过烧、变形、开裂主要是导热性差的高合金工具钢大件可能会出现，注意到温前进行必要的等温，以减少应力。
适当的表层氧化，脱氧很难避免，尽量减少加热火次 ，温度不要过高，要求严格时在保护气体中加热。
过热，过烧一定要避免，通过控制加热温度（不要过高）。
9. 自由锻有哪些主要的工序？并叙述应用范围。
自由端的基本工序：墩粗、拔长、弯曲、冲孔、切割、扭转、错移等。
墩粗：使胚料的截面积增大，高度减少。常用于饼类工件。
拔长：使胚料的长度增加，截面积减少。常用于轴类工件。
弯曲：使胚料弯曲成一定角度。常用于弯曲类工件。
冲孔：使胚料中部形成空心。常用于空心类工件。
切割：切断或钳口、切台阶。用于切去料头，分离工件等。
扭转：使胚料的一部分相对于另一部分旋转一定角度。如麻花鉆之类的工件。
错移：使胚料一部分相对另一部分平移一定距离。如曲轴类工件。
10. 设计自由锻时应注意哪些问题？
1）避免锥面或斜面
2）避免圆柱面与圆柱面相交
3）避免肋板和凸台等结构
4）避免非规则截面和非规则外形
5）横截面面积有急剧变化或形状复杂时，应设计成由几个简单构成的组合体。
11. 试确定图7-29所示零件图的工艺。
下料（园钢）--墩粗（中心大孔，四小孔敷料）--冲孔---休整外圆（套上芯轴）-修正端面。
12. 预防模膛与终缎模膛的作用有何不同？什么情况下需要预锻模膛？飞边槽的作用是什么？
预锻模膛的作用是使胚料变形到接近于锻件的形状和尺寸以便减少终缎模膛的磨损，延长其使用寿命。
终锻模膛：是使胚料最后变形到锻件所要要求的形状和尺寸。
飞边槽的作用是容纳多余金属盒促使金属充满毛膛。
13. 图7-30所示中个零件在单件小批、中等批量和大批量生产时，可选择那些方法制造毛胚？那种方法最合适？
单件小批：abcdefg 均自由锻
中等批量时：acg 自由锻：bdef 胎模锻。
大批量时：adef 模锻：bcg 平锻上模锻。
15. 生活用品中那些产品是板料冲压制成的？举例说明其冲压工序。
生活用品中如不锈钢、变形铝合金生产的锅、碗、盘、桶等等容器。这些常是一些拉深件。
以不锈钢盆为例：首先是在剪床上下料，然后在冲床上用落料模冲裁出圆形板料，在在冲床上用拉深模拉深成盆。
16. 弯曲时，工件受力和变形的过程？易产生什么缺陷，如何防止？
弯曲时胚料的内侧产生压缩变形、外侧产生拉伸变形。易产生外侧出现裂纹。
防止措施：弯曲的最小半径不要过小：考虑材料的纤维方向，合理下料。
17拉深时，工件受力和变形情况如何？拉深时常见的废物有哪些？
拉深时工件底部与立壁相交处受较大拉应力，厚度有所减薄，立壁上缘发生压缩变形而加厚，越往上压缩变形量越大。故容易出现立壁与底部相交处拉裂，上部起皱缺陷。
防止措施：1. 合理设计凸凹模的圆角半径大小（不能太小）。对钢：r 凹=10s，r 凸=（0.6-1）r 凹。
2. 合理设计凸凹模间隙宽窄。一般Z=(1.1-1.25)s
3. 拉深系数不要过小，一般m>0.5-0.8，过小时应采取多次拉深，工序间再结晶退火
4. 改善润滑情况。（润滑剂只能涂于凹模上）
5. 加压边圈。
18. 何为拉深系数？有何意思？如何进行多次拉深？
拉深系数（m=d/D）, 即拉成后容器的直径与原版料直径之比。他反应着变形的大小。
一般：m>0.5-0.8，过小时应采取多次拉深，一般为拉深两三次后（每次拉深均应使m>0.5-0.8）, 穿插工序间的再结晶退火。
第八章 焊接
1 焊接电弧是如何产生的? 电弧中中各区的温度有多高? 用直流或交流点焊接效果一样吗?
答案要点:
焊接电弧: 是在电极与工作间的气体介质中长时间而有力的放点现象.
电弧的产生是将工件与焊条接于焊接电源的两极, 然后引弧.
引弧的过程:就是使气体中产生电子及离子(即电离) 的过程. 即发生如下的过程: 短路(产生高热) —气体电离—焊条提离(形成电厂) —形成电流(引燃电弧).
电弧中各区的温度是:阳极 约2300度, 阴极约2100度, 弧柱区约5700~7700度. 如为交流电源没有阴阳极之分, 两极温度均为2200度左右.
用直流与交流电焊接效果会有所区别: 直流电源会有阴阳极之分, 两极温度不同, 有正反接之分, 交流电无正反接; 交流电源的稳弧能力不如直流电源, 因此直流电源的焊质量更稳定, 交流电源不适合低氢焊条的焊接
2 焊接时为什么要进行保护? 说明各电弧焊方法中的保护方式和保护效果有什么不同?
答案要点:
如果焊接时不保护, 熔池区的金属将会与O N 原子形成FeO 、Fe4N 等夹杂，合金元素会烧损，氢会溶于熔池而存在于焊缝；这一切都明显降低焊缝性能，使其无法与基体材料具有等同的承载能力，故焊接要进行保护。
常见的电弧焊的方法： 手弧焊、埋弧焊、二氧化碳气体保护焊、氩弧焊等。 手弧焊和埋弧焊的保护方式是通过焊药皮、焊剂来保护，其中有可燃烧产生CO2气体的成分，在熔池周围形成气体保护层，还有可融化形成熔渣的成分，形成熔渣覆盖于熔池上，形成机械式的保护。
二氧化碳气体保护焊与氩弧焊采用的是直接充入保护气体来保护熔池。这几张保
护方式中，氩弧焊保护效果做好，可全方位施焊，但价贵。埋弧焊保护效果也好，但只能平焊，适于长直与环形焊接。手弧焊与二氧化碳气体保护焊均操作方便、可全方位施焊，但手弧焊价廉、设备简单，更常用。
3 焊芯的作用是什么？其化学成分有何特点？焊条药皮有哪些作用？
答案要点：
焊条芯：填充焊缝，导电。焊条芯的成分常常用来填充烧损的有益合金元素、调整焊缝去的成分、使焊缝区的承载能力不低于母材。焊条药皮：保护焊缝，脱O ，渗合金、稳弧。
4 何为焊接热影响区？低碳钢焊接时各有哪些区段？各区段组织性能变化如何？对接头性能有何影响？
答案要点：
焊接热影响区：是指焊缝两侧因焊接热作用而发生组织性能变化的区域。由于焊缝附近各点受热情况不同，热影响区可分为，如下四个区域：
熔合区、过热区、正火区、部分相变区
各区段组织性能变化、对接头性能的影响：
5 防止焊接变形的工艺措施：
A 、 反变形法；
B 、 加余量法，以补充收缩；
C 、 刚性夹持法（对塑性好的材料）；
D 、 选择合理的焊接次序。
E 、 对已变形焊接件进行矫正（机械矫正法，火炎加热矫正法）。
减少焊接应力的工艺措施:
A 、 选择合理的焊接顺序（避免收缩受阻）；
B 、 焊前预热法；
C 、 焊后缓冷；
D 、 焊后去应力退火；
7 低碳钢焊接有何特点？普通低合金钢焊接的主要问题是什么？焊接时应采取哪些措施？
答案要点：
低碳钢具有良好的可焊性，用各种焊接方法及在各种条件下施焊都能获得质量满意的焊缝。（一般用于手弧焊、埋弧焊、电渣焊）
普通低合金焊接的主要问题是：热影响区淬硬倾向大，焊接接头的裂纹倾向大。焊接时应采取的措施：焊前预热至（100~250度）；用低氢焊条，需烘干，焊后缓冷和550~650度去应力退火。