材料成形基礎複習資料

　　一、選擇題

1．鑄件上所有垂直於分型面的立壁均應有斜度。當立壁的表面爲加工表面時，該斜度稱爲（ A ）。

A．起模斜度； B．結構斜度； C．起模斜度或結構斜度。

2．在鑄造條件和鑄件尺寸相同的條件下，鑄鋼件的最小壁厚要大於灰口鑄鐵件的最小壁厚，主要原因是鑄鋼的（ B ）。

A．收縮大； B．流動性差； C．澆注溫度高； D．鑄造應力大

3.順序凝固和同時凝固均有各自的優缺點。爲保證鑄件質量，通常順序凝固適合於（ D ）。

A．吸氣傾向大的鑄造合金； B．產生變形和裂紋傾向大的鑄造合金；

C．流動性差的鑄造合金； D．產生縮孔傾向大的鑄造合金。

4．鑄造應力過大將導致鑄件產生變形或裂紋。消除鑄件中殘餘應力的方法是（ D ）；

A. 採用同時凝固原則；B．提高型、芯砂的退讓性；

C．及時落砂； D．去應力退火。

5．鑄造應力過大將導致鑄件產生變形或裂紋。消除鑄件中殘餘應力的方法是（ D ）；消除鑄件中機械應力的方法是（ C ）。

A．採用同時凝固原則； B．提高型、芯砂的退讓性；

C．及時落砂； D．去應力退火。

6．加工硬化是由塑性變形時金屬內部組織變化引起的，加工硬化後金屬組織的變化有（ D ）。

Ａ、晶粒沿變形方向伸長；B、滑移面和晶粒間產生碎晶；

C、晶格扭曲位錯密度增加； D、A、B和C。

7．改變鍛件內部纖維組織分佈的方法是（ C ）。

Ａ、熱處理； Ｂ、再結晶； Ｃ、塑性變形； Ｄ、細化晶粒。

8．焊接電弧中三個區產生的熱量由多到少排列順序是（ D ）。

Ａ、陰極－陽極－弧柱；Ｂ、弧柱－陽極－陰極；

Ｃ、陰極－弧柱－陽極；Ｄ、陽極－陰極－弧柱；

9．對於重要結構、承受衝擊載荷或在低溫下工作的結構，焊接時需採用鹼性焊條，原因是鹼性焊條的（ D ）。

A．焊縫抗裂性好；B．焊縫衝擊韌性好；C．焊縫含氫量低；D．A、B和C。

10.鑄鐵生產中，爲了獲得珠光體灰口鑄鐵，可以採用的方法有（ D ）。

A．孕育處理；B．適當降低碳、硅含量；

C．提高冷卻速度；D．A、B和C；E．A和C。

11．HT100、KTH300-06、QT400-18的力學性能各不相同，主要原因是它們的（ C ）不同。

A．基體組織； B．碳的存在形式；

C．石墨形態； D．鑄造性能。

12。氣體保護焊的焊接熱影響區一般都比手工電弧焊的小，原因是（ C ）。

A． 保護氣體保護嚴密；B．焊接電流小；

C．保護氣體對電弧有壓縮作用； D．焊接電弧熱量少。

13．氬弧焊的焊接質量比較高，但由於焊接成本高，所以（ C ）一般不用氬弧焊焊接。

A. 鋁合金一般結構；B．不鏽鋼結構；C．低碳鋼重要結構；D．耐熱鋼結構。

　　二、判斷題

1．芯頭是砂芯的一個組成部分，它不僅能使砂芯定位、排氣，還能形成鑄件內腔。（ × ）

2．機器造型時，如零件圖上的凸臺或筋妨礙起模，則繪製鑄造工藝圖時應用活塊或外砂芯予以解決。 （ × ）

3．若砂芯安放不牢固或定位不準確，則產生偏芯；若砂芯排氣不暢，則易產生氣孔；若砂芯阻礙鑄件收縮，則減少鑄件的機械應力和熱裂傾向。（ × ）

4．制定鑄造工藝圖時，選擇澆注位置的主要目的是保證鑄件的質量，而選擇分型面的主要目的是在是保證鑄件的質量的前提下簡化造型工藝。（ O ）

5．澆注位置選擇的原則之一是將鑄件的大平面朝下，主要目的是防止產生 縮孔缺陷。 （ × ）

6．就HT100、HT150、HT200而言，隨着牌號的提高，C、Si和Mn含量逐漸增多，以減少片狀石墨的數量，增加珠光體的數量。（ × ）

7．可鍛鑄鐵的強度和塑性都高於灰口鑄鐵，所以適合於生產厚壁的重要鑄件。

8．鑄件的凝固方式有逐層凝固、中間凝固和體積凝固三種方式。影響鑄件凝固方式的主要因素是鑄件的化學成分和鑄件的冷卻速度。（ O ）

9．合金收縮經歷三個階段。其中，液態收縮和凝固收縮是鑄件產生縮孔、縮鬆的基本原因，而固態收縮是鑄件產生內應力、變形和裂紋的主要原因。

12．焊接電弧是熔焊最常用的一種熱源。它與氣焊的氧乙炔火焰一樣，都是氣體燃燒現象，只是焊接電弧的溫度更高，熱量更加集中。 （ × ）

13．焊接應力產生的原因是由於在焊接過程中被焊工件產生了不均勻的變形，因此，防止焊接變形的工藝措施，均可減小焊接應力。（ × ）

14．焊接應力和焊接變形是同時產生的。若被焊結構剛度較大或被焊金屬塑性較差，則產生的焊接應力較大，而焊接變形較小。（ O ）

15．中、高碳鋼及合金鋼焊接接頭，存在對接頭質量非常不利的淬火區，該淬火區的塑性、韌性低，容易產生裂紋，因此焊接這類鋼時一般均需進行焊前預熱，以防淬火區的形成。（ O ）

　　三、填空題

1．焊接時一般都要對被焊區進行保護，以防空氣的有害作用。手工電弧焊採用（ 氣渣聯合 ）保護；埋弧自動焊採用（熔渣 ）保護；氬弧焊的保護措施是（惰性氣體 ）；而在釺焊過程中則利用（ 釺劑 ）來進行保護。7．釺焊的接頭強度較低，爲了提高接頭的承載能力，釺焊採用（ 搭接 ）接頭。

2．焊條牌號“J507”中，“7”表示（ 低氫藥皮）和（ 直流電源 ）。

3．焊接殘餘應力使焊縫及附近金屬受（拉）應力，使工件兩側受（壓）應力。

4．點焊時必須對工件施加壓力，通電前加壓是爲了（ 使工件接頭緊密接觸 ）；斷電後加壓是爲了（ 使接頭處產生塑性變形 ）。

5．釺焊的接頭強度較低，爲了提高接頭的承載能力，釺焊採用（ 搭接 ）接頭。

6．焊條牌號“J507”中，“7”表示（ 低氫藥皮）和（ 直流電源 ）。

7．焊接殘餘應力使焊縫及附近金屬受（拉）應力，使工件兩側受（壓）應力。

　　四、簡答題 (每題10分，共50分)

1 模鍛時，如何合理確定分模面的位置？

答：1、首先保證模鍛件能從模膛中順利取出 2、分模面儘量選在能使模膛深度最淺的位置 3、儘量使上下兩模沿分模面的模膛輪廓一致 4、儘量採用平面，並使上下模膛深度基本一致 5、是模鍛件上的敷料最少，鍛件形狀儘可能與零件形狀一致。

2. 判斷以下說法是否正確？爲什麼？

（1）金屬的塑性越好，變形抗力越大，金屬可鍛性越好。

錯誤；塑性越好，變形抗力越小，可鍛性越好。

（2）爲了提高鋼材的塑性變形能力，可以採用降低變形速度或在三相壓應力下變形等工藝。

錯誤；當變形速度低於臨界值時，降低變形速度可以提高材料塑性變形能力，但當變形速度高於臨界值時，降低變形速度降低了材料的塑性變形能力。

（3）爲了消除鍛件中的纖維組織，可以採用熱處理的方式實現。

錯誤；只能通過塑性變形改變纖維的方向和分佈。

3. 當電弧中有空氣侵入時，液態金屬會發生強烈的氧化和氮化反應，空氣間的水分以及工件表面的油、鏽、水在高溫下分解出的氫原子會融入到液態金屬中，導致接頭塑性和韌度降低，甚至產生裂紋。

可以採用以下措施：

① 在焊接過程中，對融化金屬進行機械保護，使之與空氣隔開。

② 對焊接熔池進行冶金處理，主要通過在焊接材料中加入一定的脫氧劑和一定的合金元素，在焊接過程中排除Feo，同時補償合金元素的燒損。

4、粉末注射成型的特點：

答：能像生產塑料製品一樣，一次成形生產形狀複雜的金屬、陶瓷等零件部件產品成本低、光潔度好、精度高（±0.3％～±0.1％），一般無需後續加工.

產品強度，硬度，延伸率等力學性能高，耐磨性好，耐疲勞，組織均勻原材料利用率高，生產自動化程度高，工序簡單，可連續大批量生產無污染，生產過程爲清潔工藝生產

第一部分 習題與思考題

1、名詞解釋：抗拉強度、屈服強度、剛度、疲勞強度、衝擊韌性、斷裂韌性。

2、設計剛度好的零件，應根據何種指標選擇材料？材料的彈性模量E愈大，則材料的塑性愈差。這種說法是否正確？爲什麼？

3、如圖所示的四種不同材料的應力—應變曲線，試比較這四種材料的抗拉強度、屈服強度（或屈服點）、剛度和塑性。並指出屈服強度的確定方法。

4、常用的硬度測試方法有幾種？這些方法測出的硬度值能否進行比較？

5、下列幾種工件應該採用何種硬度試驗法測定其硬度？

（ 1）銼刀 （2）黃銅軸套 （3）供應狀態的各種碳鋼鋼材（ 4）硬質合金刀片 （5）耐磨工件的.表面硬化層

6、斷裂韌性是表示材料何種性能的指標？爲什麼在設計會考慮這種指標？

第二部分 習題與思考題

1. 解釋下列名詞的函義：

晶體，非晶體；晶格，晶胞；晶格常數，緻密度；晶面指數，晶向指數；晶體的各向異性；點缺陷，線缺陷，面缺陷，亞晶粒，：亞晶界，位錯；單晶體，多晶體；固溶體、金屬間化合物、固溶強化；結合鍵。

2. 金屬鍵、離子鍵、共價鍵及分子鍵結合的材料其性能有何特點。

3. 常見的金屬晶體結構有哪幾種 它們的原子排列和晶格常數有什麼特點 α-Fe 、 δ-Fe 、 γ-Fe 、 Cu 、 Ni 、 Pb 、 Cr 、 V 、 Mg 、 Zn 各屬何種晶體結構

4. 已知 Fe 的原子直徑爲 2.54埃 ，求 Fe 的晶格常數 並計算 1立方毫米 Fe 中的原子數。

5. 標出圖中影線所示晶面的晶面指數及 a 、 b 、 c 三晶向的晶向指數。

在立方晶格中，如果晶面指數和晶向指數的數值相同時，那麼該晶面和晶向間存在着什麼關係

6. 畫出立方晶格中 (110) 晶面與 (111) 晶面。並畫出在晶格中和 (110) 、 (111) ；晶面上原子排列情況完全相同而空間位向不同的幾個晶面。

7. 爲什幺單晶體具有各向異性 而多晶體在一般情況下不顯示各向異性

8. 試比較 α-Fe 與 γ-Fe 晶格的原子排列緊密程度與溶碳能力。

9. 金屬的晶體結構由面心立方轉變爲體心立方時，其體積變化如何 爲什麼

10. 實際金屬晶體中存在那些晶體缺陷，對性能有什麼影響。

11. 簡述固溶體和金屬間化合物在晶體結構與機械性能方面的區別。

12. 固溶體可分爲幾種類型 形成固溶對合金有何影響

13. 金屬間化合物有幾種類型 它們在鋼中起什幺作用

14. 高分子化合物在結構上有哪些特點？

15. 陶瓷材料的主要鍵型有哪些？各有什麼特點？

第三部分習題與思考題

1 、解釋下列名詞的涵義：

過冷度、晶核形核率 (N) 、生長速率 (G) 、凝固、結晶、自由能差 (ΔF) ；變質處理、變質劑；合金、組元、相、相圖；機械混合物；枝晶偏析、比重偏析、相組成物、組織組成物； 平衡狀態、平衡相。

2 、金屬結晶的基本規律是什麼 晶核的形核率和生長速率受到哪些因素的影響

3 、在鑄造生產中，採取哪些措施控制晶粒大小？如果其它條件相同，試比較在下列鑄造條件下，鑄件晶粒的大小。

金屬模澆注和砂模澆注； 高溫澆注與低溫澆注； 澆注時採用震動與不採用震動。

4 、何謂共晶反應、包晶反應和共析反應 試比較三種反應的異同點。

5 、二元勻晶相圖、共晶相圖與合金的機械性能、物理性能和工藝性能存在什麼關係

6 、爲什麼鑄造合金常選用接近共晶成分的合金？爲什麼要進行壓力加工的合金常選用單相固溶體成分的合金

第四部分習題與思考題

1 、解釋下列名詞：

(1) 一次滲碳體、二次滲碳體、三次滲碳體、共晶滲碳體與共析滲碳體；

(2) 鐵素體、奧氏體、珠光體、萊氏體 (L d 和 L' d ) ；

(3) 熱脆與冷脆。

2 、簡述 Fe-Fe 3 C 相圖中的三個基本反應：包晶反應、共晶反應及共析反應，寫出反應式，注出含碳量和溫度。

3 、畫出 Fe-Fe 3 C 相圖，並進行以下分析：

(1) 標註出相圖中各區域的組織組成物和相組成物；

(2) 分析 0.4%C 亞共析鋼的結晶過程及其在室溫下組織組成物與相組成物的相對重量；合金的結晶過程及其在室溫下組織組成物與相組成物的相對重量。

4 、現有兩種鐵碳合金 ( 退火狀態 ) ；其中一種合金的顯微組織爲珠光體佔 80% ，鐵素體佔 20% ；另一種合金的顯微組織爲珠光體佔 94% ，二次滲碳體佔 6% ，問這兩種合金各屬於那一類合金 其含碳量各爲多少

5 、根據 Fe-Fe 3 C 相圖；計算：

(1) 室溫下，含碳 0.6% 的鋼中鐵素體和珠光體各佔多少

(2) 室溫下，含碳 0.2% 的鋼中珠光體和二次滲碳體各佔。多少

(3) 鐵碳含金中，二次滲碳體和三次滲碳體的最大百分含量。

6 、現有形狀尺寸完全相同的四塊平衡狀態的鐵碳合金，它們分別爲 0.20%C ； 0.4%C ； 1.2%C ；

3.5%C 合金。根據所學知識，可有哪些方法來區別它們

7 、根據 Fe-Fe 3 C 相圖，說明產生下列現象的原因：

(1) 含碳量爲 1.0% 的鋼比含碳量爲 0.5% 的鋼硬度高；。

(2) 低溫萊氏體的塑性比珠光體的塑性差；

(3) 在 l100 ℃，含碳 0.4% 的鋼能進行鍛造，含碳 4.0% 的生鐵不能鍛造；

(4) 鋼錠在 950 ～ 1100 ℃正常溫度下軋製，有時會造成錠坯開裂；

(5) 一般要把鋼材加熱到高溫 ( 約 1000 ～ 1250 ℃ ) 下進行熱軋或鍛造；

(6) 鋼鉚釘一般用低碳鋼製成；

(7) 綁紮物件一般用鐵絲 ( 鍍鋅低碳鋼絲 ) ，而起重機吊重物卻用 60 、 65 、 70 、 75 等鋼製成的鋼絲繩；

(8) 鉗工鋸 T8 、 T10 、 T12 等鋼料時比鋸 10 、 20 鋼費力，鋸條易磨鈍；

(9) 鋼適宜於通過壓力加工成形，而鑄鐵適宜於通過鑄造成形。

8 、鋼中常存的雜質元素有哪些，對鋼的性能有何影響？

9 、在平衡條件下， 45 鋼、 T 8 鋼和 T12 鋼的強度、硬度、塑性和韌性哪個大，哪個小，變化規律是什麼，原因何在？

第五部分習題與思考題

1 、解釋下列名詞：

(1) 滑移與孿生； (2) 再結晶、二次再結晶與再結晶溫度； (3) 熱加工與冷加工； （ 4 ）加工硬化； （ 5 ）回覆； （ 6 ）再結晶； （ 7 ）織構；

2 、一般條件下進行塑性變形時，爲什麼在鋅、鎂中易出現孿晶 而在純銅中易產生滑移帶 3 、用手來回彎折一根鐵絲時，開始感覺省勁，後來逐漸感到有些費勁，最後鐵絲被彎斷。試解釋過程演變的原因？

4 、爲什麼細晶粒鋼強度高，塑性、韌性也好？

5 、冷塑性變形對金屬組織和性能有何影響？

6 、金屬的再結晶溫度受哪些因素的影響 能否通過再結晶退火來消除粗大鑄造組織 爲什麼？ 7 、當金屬繼續冷拔有困難時，通常需要進行什麼熱處理？爲什麼

8 、試述纖維組織的形成及其對材料性能的影響。

9 、何謂臨界變形度 爲什麼實際生產中要避免在這一範圍內進行變形加工？

10 、熱加工對金屬組織和性能有何影響？鋼材在熱加工（如鍛造）時，爲什麼不產生加工硬化現象？

11 、如圖所示，用細棒料壓制的齒輪毛胚和直接用粗料毛胚（於齒輪外徑相等）來加工成齒輪，試問用哪種方法制造出的齒輪質量好 爲什麼

第六部分習題與思考題

1 、解釋下列名詞

(1) 奧氏體的起始晶粒度，實際晶粒度，本質晶粒度；

(2) 珠光體、索氏體、屈氏體、貝氏體、馬氏體；

(3) 奧氏體，過冷奧氏體，殘餘奧氏體；

(4) 退火、正火、淬火、回火，冷處理；

(5) 臨界淬火冷卻速度 (V k ) ，淬透性，淬硬性；

2 、珠光體類型組織有哪幾種 它們在形成條件、組織形態和性能方面有何特點

3 、貝氏體類型組織有哪幾種 它們在形成條件、組織形態和性能方面有何特點

4 、馬氏體組織有哪幾種基本類型 它們的形成條件、晶體結構、組織形態，性能有何特點 馬氏體的硬度與含碳量關係如何

5 、何謂連續冷卻及等溫冷卻 試繪出奧氏體這兩種冷卻方式的示意圖。

6 、說明共析碳鋼 C 曲線各個區、各條線的物理意義，並指出影響 C 曲線形狀和位置的主要因素。

7 、將φ 5mm 的 T8 鋼加熱至 760 ℃並保溫足夠時間， 問採用什麼樣的冷卻工藝可得到如下的組織：

珠光體、索氏體、屈氏體、上貝氏體、下貝氏體、屈氏體 + 馬氏體、馬氏體 + 少量殘餘奧氏體； 在 C 曲線上畫出工藝曲線示意圖。

8 、確定下列鋼件的退火方法，並指出退火目的及退火後的組織

(1) 經冷軋後的 15 鋼鋼板，要求降低硬度；

(2)ZG35 的鑄造齒輪；

(3) 鍛造過熱的 60 鋼鍛坯；

(4) 具有片狀滲碳體的 T12 鋼坯。

9 、共析鋼加熱奧氏體化後，按圖中 V 1 ～ V 7 ，的方式冷卻， 1) 指出圖中①～⑩各點處的組織； 2) 寫出 V l ～ V 5 的熱處理工藝名稱。

10 、某鋼的連續冷卻轉變曲線如圖所示，試指出該鋼按圖中 (a) 、 (b) 、 (c) 、 (d) 速度冷卻後得到的室溫組織。

11 、淬火的目的是 什麼？亞共析鋼和過共析鋼淬火加熱溫度應如何選擇？

12 、說明 45 鋼試樣 ( φ l0mm) 經下列溫度加熱，保溫並在水中冷卻得到的室溫組織：700 ℃， 760 ℃， 840 ℃， 1100 ℃。

13 、淬透性與淬硬層深度兩者有何聯繫和區別 影響鋼淬透性的因素有哪些 影響鋼製零件淬硬層深度的因素有哪些

14 、機械設計中應如何考慮鋼的淬透性

15 、指出下列組織的主要區別：

(1) 索氏體與回火索氏體；

(2) 屈氏體與回火屈氏體；