第六章工业用钢
以铁为主要元素，碳的质量分数一般在2%以下，并含有其他元素的材料称为钢.
按照化学成分分为：碳钢和合金钢两大类。碳钢：指碳含量wc<2.11%的铁碳合金。
合金钢：指为改善钢的组织、性能，在冶炼时特意加入合金元素的钢。
钢材及其生产过程
一、钢铁材料的生产过程
铁矿石生铁钢锭型材铸铁
轧制、挤压、拉拔、锻造等压力加工方法1、生铁的冶炼
原料：铁矿石
燃料：焦炭
熔剂：石灰石
设备：高炉2、钢的冶炼原料：生铁、废钢燃料：焦炭熔剂：石灰石；氧化剂，脱氧剂设备：电弧炉
（钢板、型
钢、钢管）
高炉
电弧炉
第一节碳钢
一、碳钢中的长存杂质元素及其作用
碳钢中除铁以外的主要元素是碳，其它长存的杂质元素有硅、锰、硫、磷等，还有熔炼中夹杂进入的氧、氢、氮等气体元素。
1、有益元素
锰——能溶于F，使F强化，也能溶于渗碳体，提高其硬度；
能增加并细化P，从而提高钢的强度和硬度；
可与S形成MnS，以消除硫的有害作用。硅——能溶于F使之强化，从而使钢的强度、硬度、弹性都得到提高。
2.有害元素:
硫——形成低熔点的FeS，使钢产生热脆。
热脆：FeS与Fe形成的熔点（985 ℃）共晶体分布在晶界上当钢加热到1000-1200℃进行锻压或轧制时，由于晶界上的共晶体已经熔化，使钢在晶界开裂。这种现象称热脆。
磷——部分溶于F形成固溶体，部分在结晶时形成脆性很大的Fe
P，使钢在室温下的塑、韧性急剧下降。
3
冷脆：低温时由磷导致钢严重变形的现象称钢的冷脆通常钢材的质量等级以硫磷含量的控制来划分
3.气体元素（钢中有害元素）:
N ：钢中过饱和N 在常温放置过程中会发生时效脆化。加Ti 、V 、Al 等元素可消除时效倾向。O ：钢中的氧化物易成为疲劳裂纹源。
H ：原子态的过饱和氢时将降低韧性,
引起氢脆。当氢在缺陷处以分子
态析出时，会产生很高内压，
形成微裂纹，其内壁为白色，
称白点或发裂。钢中白点O 、H 、N 三种气体元素在高温时融入钢液，而在固态钢中溶解度极小，冷却时来不及溢出而积聚在组织中形成高压细微气孔，使钢的塑性、韧性和疲劳强度急剧降低，严重时会造成裂纹、脆断，是必须严格控制的有害元素。
二、碳钢的分类、牌号和用途
（一）碳钢的分类
1、按碳的含量分类：
（1）低碳钢wc=0.08%～0.25%，
塑性好，多用作冲压、焊接和渗碳工件。（2）中碳钢wc=0.25%～0.6%，
强渡和韧度均较高，热处理后有良好的综合力
学性能，多用作要求良好强韧度的各种重要结
构零件。
（3）高碳钢wc=0.60%～1.4%，
硬度较高，多用作工具、模具和量具等工件。
2、按质量分类：
（1）普通钢钢中S≤0.050%，P≤0.045%
（2）优质钢钢中S≤0.035%，P≤0.035%
（3）高级优质钢S≤0.030%，P≤0.030%
3、按用途分类
（1）碳素结构钢主要用于建筑、桥梁等工程结构和各种机械零件（如齿轮、轴、螺柱、弹簧等）（2）碳素工具钢主要用于锅各类刀具、量具和模具，如丝锥、扳牙、刮刀、锯条、冲模等。（3）专用钢包括锅炉钢、船用钢、易切钢等。
4、按钢液脱氧程度分类
（1）沸腾钢（F）沸腾钢脱氧不完全，组织不致密，成分不均匀，性能较差。
（2）镇静钢（Z）镇静钢脱氧完全，组织致密，成分较均匀，性能较好。优质钢和高级优质钢多为镇静钢，通常不再标注镇静钢代号。
（3）半镇静钢（b）半镇静钢脱氧程度介于沸腾钢和镇静钢之间。
二、碳钢的牌号性能及主要用途
1、碳素结构钢：
用途：薄板，铁丝，钉，小轴，螺栓等。
化学成分：ωc =0.09%--0.33% ωMn =0.37%--0.65% ωsi =0.30%
ωs ≤0.035--0.05% ωp ≤0.035%--0.045%
牌号：Q+屈服点数值+质量等级符号+脱氧方法符号
质量等级：用A 、B 、C 、D 、E 表示硫磷含量不同
例：Q235AF 代表屈服点σS =235MPa ，质量为A 级的沸腾
碳素结构钢
组织：较多的F+较少的P
性能：因为碳低，焊接性能好
2、优质碳素结构钢：
化学成分：Wc=0.08%--0.85% Wsi=0.17%--0.37% Wsp≤0.035%牌号：两位数字+符号表示数字表示含碳量万分之几，40表示钢中平均含碳量为0.40%。
若钢中锰的含量较高时，在数字后面附化学元素符号Mn
60Mn表示钢中平均含碳量为0.60%，Mn的含量为
0.70%～1.00%的优质碳素结构钢。
符号如果是F则表示是沸腾钢。例：08F 15F
1) 低碳钢
化学成分：WC≤0.15%
组织：退火状态下，组织为较多的F和较少P
性能：σ和HBS低，而δ.ak好，焊接性好。
用途：08F、10F、15F 冷变形加工成型件
机壳、容器。
10~25钢各种标准件、轴套、容器等。
2) 中碳钢
化学成分：WC=0.30%～0.6%
组织：F+P，
略低。具有良好的性能：σ、HBS比低碳钢略高，而δ、a
k
综合力学性能，切削加工性好，但焊接性一般。
用途：用于制作齿数、主轴及连杆等重要的机械零件。
3) 高碳钢
化学成分：WC>0.60%
组织：T回（淬火+中温回火）
性能：在淬火+中温回火后，具有较高的σ和良好弹性也
叫弹簧钢。具有较好的耐磨性和中等硬度。
用途：主要用于制作弹簧和易磨损的零件。
3、碳素工具钢
化学成分：Wc=0.65%--1.35%
牌号：用“T”加数字表示，该数字表示钢中平均含碳量的千倍。
T8：表示碳的平均含碳量为0.8%的碳素工具钢。
组织：M回（淬火+低温回火处理）
性能：具有很高的硬度和耐磨性，但淬透性差，热硬性差。
用途：用于制作手动和低速切削的工具和要求不高的量具和模具等
4、易切削用钢：
Y20：表示易切削结构钢，其平均含碳量为0.2%。
牌号：在同类结构钢牌号前冠以“Y”，以区别其他结构用钢
用途：主要用在自动机床上加工大批量的零件，如螺钉，
螺母等
5、铸钢
ZG230—450
牌号：ZG 屈服强度—抗拉强度H
H （焊）：该钢是焊接结构用碳素铸钢
用途：用于浇注成铸件的钢。其强度高于各类铸铁，同时具有良好的塑性和韧性，适于制造形状复杂、强度和韧性要求高的零件，如火车轮、大齿轮等
第二节合金元素在钢中的作用
?合金元素与铁和碳的作用
?合金元素对Fe-Fe3C相图的影响
?合金元素对钢的热处理的影响
1、强化铁素体
一、合金元素对钢基本相的影响
合金元素溶于F——F晶格畸变——固溶强化
2、形成碳化物Fe、Mn、Cr、Mo、W、V、Ti、Nb、Zr
弱
强碳化物形成元素（在钢中能形成碳化物的元素）在周期表中都是位于铁元素的左边的过渡族金属元素周期表中,在铁左边离铁愈远，则其与碳的亲和力愈强,形成碳化物的能力愈大,愈稳定,而且不易分解。
碳化物越稳定→越难溶于A→越不易于聚集长大
随着碳化物数量的增加，钢的硬度强度提高，塑韧性下降。
合金渗碳体如（Fe，Mn)
3C、（Fe，Cr)3C等。
合金碳化物如Cr
7
C3、Fe3 W3C等。
3、单独形成特殊碳化物
熔点、硬度、耐磨性最高。
稳定性最好。
WC 、M O C 、TiC 、VC
二、合金元素对Fe—Fe3C 相图的影响
1、扩大奥氏体区：(Mn 、C 0、Ni)使A 1线A 3线下降，若含量足够高，可使单相A 扩大到常温，即常温下保持稳定的A 组织。—可获得A 钢。
2、缩小奥氏体区：（Cr 、Mo 、Ti 、Si 、Al ）使A 1线A 3线上升，若含量足够高时，可使钢在高温与常温保持F 组织。—可获得F 钢。
3、改变共晶点和共析点的参数：合金元素都使Fe-Fe 3C 相图的S 点、E 点左移，即使钢的共析含碳量和A 对C 的最大固溶度降低。若含量足够高时，可以在W C ＝0.4％的钢中产生共析组织，在WC ＝1.0％的钢中产生Ld 组织。
1、扩大奥氏体区的合金元素
Mn、Ni、Co等元素。
作用: 使A1线温度下降, A3线温度下降，可得到奥氏体钢。
Mn
元素
对奥
氏体
区的
影响
金属工艺学试题 一、填空题：25% 1．在切削加工过程中，工件上会形成三个表面，它们是待加工表面、过度表面·已加工表面。 2．切削运动主要包括_主运动和进给运动两类。 3．切削用量包括________、________和_________________。 4．切削液的作用是________、________、________、和清洗作用。 5．_________________是材料抵抗变形和断裂的能力。 6．α—Fe是_________________立方晶格 7．合金在固态下，组元间仍能互相溶解而形成的均匀相称为_________________ 8．珠光体是________和________的机械混合物 9．含碳量处于0.0218%~~~2.11%的铁碳合金称为________ 10．钢的热处理工艺一般由________、________、________三个阶段组成。 11．分别填出下列铁碳合金组织的符号。 奥氏体________ 铁素体________ 珠光体________ 12．45钢按用途分类属于________ 13．钢的热处理一般由________、________、________三个阶段组成。 14．金属材料的性能包括___________性能、___________性能、___________性能和___________性能。15．原子规则排列的物质叫_________________，一般固态金属都属于___________。 16．固态合金的相结构可分为___________和___________两大类。 17．分别填出下列铁碳合金组织的符号。 奥氏体___________ 铁素体___________ 渗碳体___________ 珠光体___________ 18．钢的热处理一般由___________、___________、___________三个阶段组成。 19．奥氏体转变为马氏体，需要很大过冷度，其冷却速度应___________，而且必须过冷到_________________温度以下。 20．_________________是材料抵抗变形和断裂的能力。 21．_________________是材料产生变形而又不破坏的性能。 22．珠光体是___________和___________的机械混合物 23．目前常用的硬质合金是_________________和_________________。 二、选择题30% 1、在拉伸试验中，试样拉断前能承受的最大应力称为材料的（） A．屈服极限 B 抗拉强度 C 弹性极限 2、洛氏硬度C标尺所用的压头是（） A．淬硬钢球 B 金刚石圆锥体 C 硬质合金球 3、纯铁在700摄氏度时称为（） A B C 4．铁素体为（）晶格 A 面心立方 B 体心立方 C 密排元方 D 复杂的人面体 5．铁碳合金状态图上的共析线是（） A ECF线 B ACD线 C PSK线 6、从奥氏体中析出的渗碳体为（） A 一次渗碳体 B 二次渗碳体 C 芫晶渗碳体 7、在下列三种钢中，（）钢弹性最好。 A T10 B 20 C 65Mn 8、选择齿轮的材料为（）
第一章金属材料基础知识 一、填空题 1．金属材料一般可分为钢铁材料和非铁金属两类。 2. 钢铁材料是铁和碳的合金。 3．钢铁材料按其碳的质量分数w（C）(含碳量)进行分类，可分为工业纯铁；钢和白口铸铁或（生铁）。 4．生铁是由铁矿石原料经高炉冶炼而得的。高炉生铁一般分为炼钢生铁和铸造生铁两种。 5．现代炼钢方法主要有氧气转炉炼钢法和电弧炉炼钢法。 6．根据钢液的脱氧程度不同，可分为沸腾钢、半镇静钢、镇静钢和特殊镇静钢。 7．机械产品的制造一般分为设计、制造与使用三个阶段。 8．钢锭经过轧制最终会形成板材、管材、型材、线材和其他材料等产品。 9．金属材料的性能包括使用性能和工艺性能。 10．使用性能包括力学性能、物理性能和化学性能。 11．洛氏硬度按选用的总试验力及压头类型的不同，常用的标尺有A、B和C。 12．500HBW5/750表示用直径为5 mm的压头，压头材质为硬质合金，在750 kgf( 7.355 kN)压力下，保持10～15秒，测得的布氏硬度值为500。 13．填出下列力学性能指标的符号：屈服点σs、洛氏硬度A标尺HRC、断后伸长率δ5或δ10、断面收缩率ψ、对称弯曲疲劳强度σ-1。 14．吸收能量的符号是K，其单位为J。 15．金属疲劳断裂的断口由裂纹源、裂纹扩展区和最后断裂区组成。 16．铁和铜的密度较大，称为重金属；铝的密度较小，则称为轻金属。 17．根据金属材料在磁场中受到磁化程度的不同，金属材料可分为：铁磁性材料和非铁磁性材料。 18．金属的化学性能包括耐蚀性、抗氧化性和化学稳定性等。 19．工艺性能包括铸造性能、锻造性能、焊接性能、热处理性能及切削加工性能等。 20．晶体与非晶体的根本区别在于组成微粒（原子、离子或分子）呈规则排列。 21．金属晶格的基本类型有体心立方晶格、面心立方晶格与密排立方晶格三种。
第六章金属材料 一、填空题（在空白处填上正确的内容） 1、合金工具钢的牌号与合金结构钢的区别仅在于用一位数字来表示钢中平均含碳量的 ________，当含碳量________时，则不予标出。 答案：千分之几、大于或等于1.0% 2、影响铸铁石墨化的主要因素是铸铁的________和________。 答案：化学成分、冷却速度 3、黄铜是________合金。 答案：铜锌 4、调质钢的碳含量为0.25～0.5％，主加元素通常为Cr、________、Si、________，辅加元素的作用分别为：Mo、W、V、Ti、B，热处理原则为________。 答案：Ni、Mn、淬火＋高温回火 5、在机械制造中常用的特殊性能钢有________钢、耐热钢和________钢。 答案：不锈、耐磨 6、铝合金按其成分和工艺特点分为形变铝合金和________。 答案：铸造铝合金 7、碳钢的________可以满足一般机械和工具的要求，故在机械制造中应用广泛。 答案：力学性能 8、影响铸铁石墨化主要因素是铸铁的________和________。 答案：化学成分、冷却速度 9、合金调质钢的含碳量在________之间，合金调质钢的典型热处理工艺是________，处理后获得________组织，使零件具有优良的综合力学性能。 ） 答案：0.25%～0.5%、调质处理（淬火+高温回火）、回火索氏体（S 回 10、磷在常温下能溶入铁素体，使钢的强度、硬度增加，但塑形和韧性显著下降，尤其在低温更为严重。这种在低温时使钢严重变脆的现象叫________。 答案：冷脆 11、从不锈钢合金化原理来看，要提高金属的抗蚀能力，一方面要尽量使合金________，另一方面是________。 答案：呈单一的均匀的组织、提高合金的电极电位 12、铝合金按其成分和工艺特点分为形变铝合金和________。 答案：铸造铝合金 13、铸铁中的碳和硅是________（促进或阻碍）石墨化的元素，锰是________（促进或阻碍）石墨化的元素。 答案：促进、阻碍 14、铝合金的时效方法可分为________和________两种。 答案：人工时效、自然时效 15、铸铁中的碳和硅是________（促进或阻碍）石墨的化元素，锰是________（促进或阻碍）石墨化的元素。 答案：促进、阻碍
金属工艺 第二章名词解释 1.疲劳断裂：在变动载荷的作用下，零件经过较长时间工作或多次应力循环后所发生的突然断裂现象。 2.拉伸曲线：拉伸过程中载荷（F）与试样的伸长量（△L)之间的关系，过程；弹性变形，塑性变形和断裂。☆P5 第三章名词解释 1.过冷度：理论结晶温度与实际结晶温度的差。（△T=Tm-Tn) 第四章名词解释 铁碳合金相图☆P33——41 第五章名词解释 1.退火：将工件加热到临界点以上或在临界点以下某一温度保温一定时间后，以缓慢的冷却速度（一般随炉冷却）进行冷却的热处理工艺。 2.正火：将钢件加热到Ac 3或Ac cm 以上30——50℃，保温适当的时间后，从炉中 取出在空气中冷却的热处理工艺。 3.淬火：将工件加热到Ac 3或Ac 1 以上30——50℃奥氏体化后，保温一定的时间， 然后以大于临界冷却速度冷却（一般为油冷或水冷），获得马氏体或（和）贝氏体组织的热处理工艺。 4.回火：工件淬硬后，重新加热到A 1 以下的某一温度，保温一段时间，然后冷却到室温的热处理工艺。 5.C曲线（过冷奥氏体等温转变曲线）：表示过冷奥氏体等温转变的温度，转变时间与转变产物及转变量（转变开始及终了）的关系曲线图。☆P47——48 第六章名词解释 1.冷脆：杂质元素（磷）使钢的塑性和韧性显著下降，并且温度愈低脆性愈严重。 2.热脆：当钢在热变形加工时，共晶体首先熔化，使钢的强度，韧性下降而产生脆性开裂。 3.孕育铸铁：经过孕育处理的灰铸铁☆P93 第十章名词解释 1.铸造：将熔融金属浇铸，压射或吸入铸型型腔中，待其凝固后而得到一定形状和性能的铸件。 2.浇注系统（浇道）：为了使熔融金属溶液顺利填充型腔和冒口而开设于铸型中的一系列通道。 第十一章名词解释 1.冷变形强化（加工硬化）：金属材料在冷塑性变形时，随着变形程度的增加，金属材料的强度和硬度提高，但塑性和韧性下降。 第十二章名词解释 1.手工电弧焊：用手工操作焊条进行焊接的一种电弧焊方法。 ☆各种金属焊接性能的比较P209——214. 第二章填空题 1.金属塑性的指标主要有断后伸长率和断面收缩率两种。 2.洛氏硬度的标尺有HRA,HRB,HRC三种。 3.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。
第一章（p11） 1、什么是应力？什么是应变？ 答：应力是试样单位横截面的拉力； 应变是试样在应力作用下单位长度的伸长量。 2、缩颈现象 在拉伸实验中当载荷超过拉断前所承受的最大载荷时，试样上有部分开始变细，出现了“缩颈”。 缩颈发生在拉伸曲线上bk段。 不是，塑性变形在产生缩颈现象前就已经发生，如果没有出现缩颈现象也不表示没有出现塑性变形。 4、布氏硬度法和洛氏硬度法各有什么优缺点？下列材料或零件通常采用哪种方法检查其硬度？ “库存钢材、硬质合金刀头、锻件、台虎钳钳口” 答：洛氏硬度法测试简便，缺点是测量费时，且压痕较大，不适于成品检验。 布氏硬度法测试值较稳定，准确度较洛氏法高。 迅速，因压痕小，不损伤零件，可用于成品检验。 其缺点是测得的硬度值重复性较差，需在不同部位测量数次。 硬质合金刀头，台虎钳钳口用洛氏硬度法检验。 库存钢材和锻件用布氏硬度法检验。 5、下列符号所表示的力学性能指标名称和含义是什么? 答： b——抗拉强度：它是指金属材料在拉断前所能承受的最大应力
σs——屈服点：它是指拉伸试样产生屈服时的应力。 σ0.2——规定残余拉伸强度 σ-1——疲劳强度：它是指金属材料在应力可经受无数次应力循 环不发生疲劳断裂，此应力称为材料的疲劳强度。 σ——应力：它指试样单位横截面的拉力。 ak——冲击韧度：它是指金属材料断裂前吸收的变形能量的能力 韧性。 HRC——洛氏硬度：它是指将金刚石圆锥体施以100N的初始压力，使得压头与试样始终保持紧密接触，然后，向压头施加主载荷，保持数秒后卸除主载荷。以残余压痕深度计算其硬度值。 HBS——布氏硬度：它是指用钢球直径为10mm，载荷为3000N为压头测试出的金属的布氏硬度。 HBW——布氏硬度：它是指以硬质合金球为压头的新型布氏度计。 第二章（p23） (1)什么是“过冷现象”?过冷度指什么？ 答：实际结晶温度低于理论结晶温度（平衡结晶温度），这种线性称为“过冷”。 理论结晶温度与实际结晶温度之差，称为过冷度。 （2）金属的晶粒粗细对其力学性能有什么影响？细化晶粒的途径有哪些？ 答：金属的晶粒粗细对其力学性能有很大影响。一般来说，同一成分
《金属工艺学》复习题 一、填空题 第一章钢铁材料及热处理 1. 机械设计时常用和两种强度指标。 2．金属材料的力学性能主要有、、、等。3．工程上常用的硬度值有和。 4．Q235A是钢，其中“A”的含义是，235表示。5．45钢是钢，45表示含碳量为。 6．T8钢是钢，8表示含碳量为。 7．常见的金属晶胞结构有和。 8．铁碳合金在室温时的基本组织有、和三种。9．珠光体是和的机械混合物，其含碳量为。10．奥氏体只在存在，其晶格结构为，最大含碳量可达。11．钢的热处理一般可分为、、三个步骤。12，钢的热处理方法主要有、、、。13．回火可分为、、三种。 14．生产中常用的调质处理是加。 15．钢的表面热处理有和两类。 16． 1Cr18Ni9Ti是钢，其碳的质量分数是。 17．在Fe-Fe3C相图中，钢与铸铁分界点的含碳量为。 18．QT600-03为铸铁，其中的“600”的含义是。19．HT200为铸铁，其中的“200”的含义是。 第二章铸造 1．通常把铸造方法分为_________ 和__________ 两类. 2．特种铸造是除______ 以外的其他铸造方法的统称, 如_ __、______、______ 、_______等。 3．制造砂型和芯用的材料，分别称为_____和_______，统称为造型材料。4．为保证铸件质量，造型材料应有足够的________，和一定_____ 、_______、________等性能。 5．用__________和______制造型芯的过程叫造芯。 6．为填充型腔和冒口儿开设于铸型中的系列通道称为浇注系统，通常由_______ 、________ 、_________ 、__________组成。 7．砂型铸造的造型方法分为、两类。 第三章锻压 1．锻压是__ __和___的总称。 2．按锻造的加工方式不同，锻造可分为_______ 、___________ 两类。
第一章测试 1 【判断题】(10分) 伸长率的数值与试样尺寸有关，因而试验时应对所选定的试样尺寸作出规定，以便进行比较。 A. 错 B. 对 2 【判断题】(10分) 布氏硬度测试简单、压痕小。 A. 错 B. 对 3 【判断题】(10分) 疲劳断口由两部分组成，疲劳裂纹的产生及扩展区和最后断裂区。
A. 对 B. 错 4 【判断题】(10分) 冲击韧度在判别金属材料抵抗大能量冲击能力方面有一定的作用，但对小能量多次冲击不够准确。 A. 错 B. 对 5 【单选题】(10分) 判断韧性的依据是 A. 冲击韧 B.
布氏硬 C. 伸长率 D. 塑性 6 【单选题】(10分) 在金属的力学性能中，σb代表金属的 A. 弹性极限 B. 抗拉强度 C. 屈服强度 D. 疲劳强度 7 【单选题】(10分) 在金属的力学性能中，50HRC代表金属的
A. 维氏硬度 B. 布氏硬度 C. 断裂韧度 D. 洛氏硬度 8 【单选题】(10分) 引起疲劳断裂的应力很低，常常低于 A. 疲劳极限 B. 抗压强度 C. 弹性极限 D. 屈服极限
9 【多选题】(10分) 下列属于金属材料工艺性能的是 A. 焊接 B. 可锻性 C. 耐热性 D. 导电性 10 【多选题】(10分) 金属材料常用的塑性指标是 A. 伸长率 B. 冲击值 C.
断面收缩率 D. 可塑性 第二章测试 1 【判断题】(10分) 一般来说，同一成分的金属，晶粒愈细，其强度、硬度愈高，而且塑性和韧性也愈好。 A. 对 B. 错 2 【判断题】(10分) 共析钢等温转变时，等温温度越低，则珠光体层片间距越粗大 A. 对
金属工艺学课后习题 答案
第一章铸造 1.什么是铸造？铸造包括哪些主要工序？ 答：将熔融金属液浇入具有和零件形状相适应的铸型空腔中，凝固后获得一定形状和性能的金属件的方法称为铸件。 2.湿型砂是由哪些材料组成的？各种材料的作用是什么？ 答：湿型砂主要由石英砂、膨润土、煤粉、和水等材料所组成，也称潮模砂。石英砂是型砂的主体，是耐高温的物质。膨润土是粘结性较大的 一种粘土，用作粘结剂，吸水后形成胶状的粘土膜，包覆在沙粒表面，把单个砂粒粘结起来，使型砂具有湿态强度。煤粉是附加物质，在高温受 热时，分解出一层带光泽的碳附着在型腔表面，起防止铸铁件粘砂的作用。沙粒之间的空隙起透气作用。 3.湿型砂应具备哪些性能?这些性能如何影响铸件的质量? 答：对湿型砂的性能要求分为两类：一类是工件性能，指型砂经受自重、外力、高温金属液烘烤和气体压力等作用的能力，包括湿强度、透气 性、耐火度和退让性等。另一类是工艺性能，指便于造型、修型和起模的性能，如流动性、韧性、起模性和紧实率等。 4.起模时，为什么要在模样周围的型砂上刷水？ 答：手工起模时在模样周围砂型上刷水的作用是增加局部型砂的水分，以提高型砂韧性。 5.什么是紧实率？紧实率是如何反应湿型砂的干湿程度及性能的？对手工造型型砂的紧实率要求是多少？答：是指一定体积的松散型砂试样紧实前后的体积变化率，以试样紧实后减小的体积与原体积的百分比表示。过干的型砂自由流入试样筒时 ，砂粒堆积得较密实，紧实后体积变化较小，则紧实率小。过湿的型砂易结成小团，自由堆积是较疏松，紧实后体积减小较多，则紧实率大。 对手工型和一般机器型的型砂，要求紧实率保持在45%~50%。 6.什么是面砂？什么是背砂？它们的性能要求和组成有何不同？ 答：与模样接触的那一层型砂，称为面砂，其强度、透气性等要求较高，需专门配制。远离模样在型砂中起填充作用加固作用的型砂称为背砂 ，一般使用旧砂。 7.型砂反复使用后，为什么性能会降低？恢复旧砂的性能应采取什么措施？ 答：浇注时，砂型表面受高温铁水的作用，砂粒碎化、煤粉燃烧分解，部分粘土丧失粘结力，均使型砂的性能变坏。落砂后的旧砂，一般不 直接用于造型，需掺入新材料，经过混制，恢复砂型的良好性能后才能使用。 8.什么是水玻璃砂和树脂砂？它的特点和应用范围如何？ 答：水玻璃砂是由水玻璃为粘结剂配制而成的型砂。水玻璃砂浇注前需进行硬化，以提高强度。由于水玻璃砂的溃散性差，落砂、清砂及旧 砂回用都很困难。在浇注铁铸件时粘砂严重，故不适于做铁铸件，主要应用于铸铁钢件的生产中。 9.混砂是在什么设备中进行的？混砂的过程是怎样的？
第六章工业用钢 以铁为主要元素,碳的质量分数一般在2%以下,并含有其他元素的材料称为钢. 按照化学成分分为:碳钢和合金钢两大类。碳钢:指碳含量wc<2.11%的铁碳合金。 合金钢:指为改善钢的组织、性能,在冶炼时特意加入合金元素的钢。 钢材及其生产过程 一、钢铁材料的生产过程 铁矿石生铁钢锭型材铸铁 轧制、挤压、拉拔、锻造等压力加工方法1、生铁的冶炼 原料:铁矿石 燃料:焦炭 熔剂:石灰石 设备:高炉2、钢的冶炼原料:生铁、废钢燃料:焦炭熔剂:石灰石;氧化剂,脱氧剂设备:电弧炉 (钢板、型 钢、钢管 高炉
电弧炉 第一节碳钢 一、碳钢中的长存杂质元素及其作用 碳钢中除铁以外的主要元素是碳,其它长存的杂质元素有硅、锰、硫、磷等,还有熔炼中夹杂进入的氧、氢、氮等气体元素。 1、有益元素 锰——能溶于 F ,使 F 强化,也能溶于渗碳体,提高其硬度; 能增加并细化 P ,从而提高钢的强度和硬度; 可与 S 形成 MnS ,以消除硫的有害作用。硅——能溶于 F 使之强化,从而使钢的强度、硬度、弹性都得到提高。 2. 有害元素: 硫——形成低熔点的 FeS ,使钢产生热脆。 热脆:FeS 与 Fe 形成的熔点(985 ℃共晶体分布在晶界上当钢加热到 1000-1200℃进行锻压或轧制时, 由于晶界上的共晶体已经熔化,使钢在晶界开裂。这种现象称。
磷——部分溶于 F 形成固溶体,部分在结晶时形成脆性很大的 Fe 3 P ,使钢在室温下的塑、韧性急剧下降。冷脆:低温时由磷导致钢严重变形的现象称钢的通常钢材的质量等级以硫磷含量的控制来划分 3. 气体元素(钢中有害元素 : N :钢中过饱和 N 在常温放置过程中会发生时效脆化。加 Ti 、 V 、 Al 等元素可消除时效倾向。 O :钢中的氧化物易成为疲劳裂纹源。 H :原子态的过饱和氢时将降低韧性 , 引起氢脆。当氢在缺陷处以分子 态析出时,会产生很高内压, 形成微裂纹,其内壁为白色, 称白点或发裂。钢中白点 O 、 H 、 N 三种气体元素在高温时融入钢液,而在固态钢中溶解度极小,冷却时来不及溢出而积聚在组织中形成高压细微气孔,使钢的塑性、韧性和疲劳强度急剧降低,严重时会造成裂纹、脆断,是必须严格控制的有害元素。 二、碳钢的分类、牌号和用途 (一碳钢的分类 1、按碳的含量分类: (1低碳钢 wc=0.08%~0.25%, 塑性好,多用作冲压、焊接和渗碳工件。 (2中碳钢 wc=0.25%~0.6%,
第一部分章节习题 第一章金属的力学性能 一、填空题 1、金属工艺学是研究工程上常用材料性能和___________的一门综合性的技术基础课。 2、金属材料的性能可分为两大类：一类叫_____________，反映材料在使用过程中表现出来的特性， 另一类叫__________，反映材料在加工过程中表现出来的特性。 3、金属在力作用下所显示与弹性和非弹性反应相关或涉及力—应变关系的性能，叫做金属________。 4、金属抵抗永久变形和断裂的能力称为强度，常用的强度判断依据是__________、___________等。 5、断裂前金属发生不可逆永久变形的能力成为塑性，常用的塑性判断依据是________和_________。 6、常用的硬度表示方法有__________、___________和维氏硬度。 二、单项选择题 7、下列不是金属力学性能的是（） A、强度 B、硬度 C、韧性 D、压力加工性能 8、根据拉伸实验过程中拉伸实验力和伸长量关系，画出的力——伸长曲线（拉伸图）可以确定出金 属的（） A、强度和硬度 B、强度和塑性 C、强度和韧性 D、塑性和韧性 9、试样拉断前所承受的最大标称拉应力为（） A、抗压强度 B、屈服强度 C、疲劳强度 D、抗拉强度 10、拉伸实验中，试样所受的力为（） A、冲击 B、多次冲击 C、交变载荷 D、静态力 11、属于材料物理性能的是（） A、强度 B、硬度 C、热膨胀性 D、耐腐蚀性 12、常用的塑性判断依据是（） A、断后伸长率和断面收缩率 B、塑性和韧性 C、断面收缩率和塑性 D、断后伸长率和塑性 13、工程上所用的材料，一般要求其屈强比（） A、越大越好 B、越小越好 C、大些，但不可过大 D、小些，但不可过小 14、工程上一般规定，塑性材料的δ为（） A、≥1% B、≥5% C、≥10% D、≥15% 15、适于测试硬质合金、表面淬火刚及薄片金属的硬度的测试方法是（） A、布氏硬度 B、洛氏硬度 C、维氏硬度 D、以上方法都可以 16、不宜用于成品与表面薄层硬度测试方法（） A、布氏硬度 B、洛氏硬度 C、维氏硬度 D、以上方法都不宜 17、用金刚石圆锥体作为压头可以用来测试（） A、布氏硬度 B、洛氏硬度 C、维氏硬度 D、以上都可以 18、金属的韧性通常随加载速度提高、温度降低、应力集中程度加剧而（） A、变好 B、变差 C、无影响 D、难以判断 19、判断韧性的依据是（） A、强度和塑性 B、冲击韧度和塑性 C、冲击韧度和多冲抗力 D、冲击韧度和强度 20、金属疲劳的判断依据是（） A、强度 B、塑性 C、抗拉强度 D、疲劳强度 21、材料的冲击韧度越大，其韧性就（） A、越好 B、越差 C、无影响 D、难以确定
第一章铸造 1.什么是铸造铸造包括哪些主要工序 答：将熔融金属液浇入具有和零件形状相适应的铸型空腔中，凝固后获得一定形状和性能的金属件的方法称为铸件。 2.湿型砂是由哪些材料组成的各种材料的作用是什么 答：湿型砂主要由石英砂、膨润土、煤粉、和水等材料所组成，也称潮模砂。石英砂是型砂的主体，是耐高温的物质。膨润土是粘结性较大的 一种粘土，用作粘结剂，吸水后形成胶状的粘土膜，包覆在沙粒表面，把单个砂粒粘结起来，使型砂具有湿态强度。煤粉是附加物质，在高温受 热时，分解出一层带光泽的碳附着在型腔表面，起防止铸铁件粘砂的作用。沙粒之间的空隙起透气作用。 3.湿型砂应具备哪些性能这些性能如何影响铸件的质量 答：对湿型砂的性能要求分为两类：一类是工件性能，指型砂经受自重、外力、高温金属液烘烤和气体压力等作用的能力，包括湿强度、透气 性、耐火度和退让性等。另一类是工艺性能，指便于造型、修型和起模的性能，如流动性、韧性、起模性和紧实率等。 4.起模时，为什么要在模样周围的型砂上刷水 答：手工起模时在模样周围砂型上刷水的作用是增加局部型砂的水分，以提高型砂韧性。 5.什么是紧实率紧实率是如何反应湿型砂的干湿程度及性能的对手工造型型砂的紧实率要求是多少 答：是指一定体积的松散型砂试样紧实前后的体积变化率，以试样紧实后减小的体积与原体积的百分比表示。过干的型砂自由流入试样筒时 ，砂粒堆积得较密实，紧实后体积变化较小，则紧实率小。过湿的型砂易结成小团，自由堆积是较疏松，紧实后体积减小较多，则紧实率大。 对手工型和一般机器型的型砂，要求紧实率保持在45%~50%。 6.什么是面砂什么是背砂它们的性能要求和组成有何不同 答：与模样接触的那一层型砂，称为面砂，其强度、透气性等要求较高，需专门配制。远离模样在型砂中起填充作用加固作用的型砂称为背砂 ，一般使用旧砂。 7.型砂反复使用后，为什么性能会降低恢复旧砂的性能应采取什么措施 答：浇注时，砂型表面受高温铁水的作用，砂粒碎化、煤粉燃烧分解，部分粘土丧失粘结力，均使型砂的性能变坏。落砂后的旧砂，一般不 直接用于造型，需掺入新材料，经过混制，恢复砂型的良好性能后才能使用。 8.什么是水玻璃砂和树脂砂它的特点和应用范围如何 答：水玻璃砂是由水玻璃为粘结剂配制而成的型砂。水玻璃砂浇注前需进行硬化，以提高强度。由于水玻璃砂的溃散性差，落砂、清砂及旧 砂回用都很困难。在浇注铁铸件时粘砂严重，故不适于做铁铸件，主要应用于铸铁钢件的生产中。 9.混砂是在什么设备中进行的混砂的过程是怎样的
第一章 ⑵.合金流动性决定于那些因素？合金流动性不好对铸件品质有何影响？ 答：①合金的流动性是指合金本身在液态下的流动能力。决定于合金的化学成分、结晶特性、粘度、凝固温度范围、浇注温度、浇注压力、金属型导热能力。 ②合金流动性不好铸件易产生浇不到、冷隔等缺陷，也是引起铸件气孔、夹渣、縮孔缺陷的间接原因。 ⑷.何谓合金的收縮？影响合金收縮的因素有哪些？ 答：①合金在浇注、凝固直至冷却至室温的过程中体积和尺寸縮减的现象，称为收縮。②影响合金收縮的因素：化学成分、浇注温度、铸件结构和铸型条件。 ⑹.何谓同时凝固原则和定向凝固原则？试对下图所示铸件设计浇注系统和冒口及冷铁，使其实现定向凝固。 答：①同时凝固原则：将内浇道开在薄壁处，在远离浇道的厚壁处出放置冷铁，薄壁处因被高温金属液加热而凝固缓慢，厚壁出则因被冷铁激冷而凝固加快，从而达到同时凝固。 ②定向凝固原则：在铸件可能出现縮孔的厚大部位安放冒口，使铸件远离冒口的部位最先凝固，靠近冒口的部位后凝固，冒口本身最后凝固。 第二章 ⑴.试从石墨的存在和影响分析灰铸铁的力学性能其和他性能特征。
答：石墨在灰铸铁中以片状形式存在，易引起应力集中。石墨数量越多，形态愈粗大、分布愈不均匀，对金属基体的割裂就愈严重。灰铸铁的抗拉强度低、塑性差，但有良好的吸震性、减摩性和低的缺口敏感性，且易于铸造和切削加工。石墨化不充分易产生白口，铸铁硬、脆，难以切削加工；石墨化过分，则形成粗大的石墨，铸铁的力学性能降低。 ⑵.影响铸铁中石墨化过程的主要因素是什么？相同化学成分的铸铁件的力学性能是否相同？ 答：①主要因素：化学成分和冷却速度。 ②铸铁件的化学成分相同时铸铁的壁厚不同，其组织和性能也不同。在厚壁处冷却速度较慢，铸件易获得铁素体基体和粗大的石墨片，力学性能较差；而在薄壁处，冷却速度较快，铸件易获得硬而脆的白口组织或麻口组织。 ⑸.什么是孕育铸铁？它与普通灰铸铁有何区别？如何获得孕育铸铁？ 答：①经孕育处理后的灰铸铁称为孕育铸铁。 ②孕育铸铁的强度、硬度显著提高，冷却速度对其组织和性能的影响小，因此铸件上厚大截面的性能较均匀；但铸铁塑性、韧性仍然很低。 ③原理：先熔炼出相当于白口或麻口组织的低碳、硅含量的高温铁液，然后向铁液中冲入少量细状或粉末状的孕育剂，孕育剂在铁液中形成大量弥散的石墨结晶核心，使石墨化骤然增强，从而得到细化晶粒珠光体和分布均匀的细片状石墨组织。
金属工艺学课程教学大纲 英文名称：Metallurgical Technology 课程编码：01110230 学时：32 学分：2 课程性质：学科基础课课程类别：理论课 先修课程：高等数学、金工实习、机械制图 开课学期：第四学期或第五学期 适用专业：石油工程、工业工程、金属材料工程、无机非金属材料工程 一、课程的性质及任务： 本课程是高等学校本科工业工程专业的学科基础课，主要研究常用机械零件的坯料制造、结构工艺、加工方法和加工工艺。通过本课程的学习使学生具备零件毛坯制造及机械加工工艺知识，为后续相关课程学习、课程设计和毕业设计等提供工艺理论支持。 二、教学目标与要求 本课程学习与金工实习联系密切，通过本课程的学习，根据所加工零件的性能要求，具有选择零件毛坯的制造方法和制定制造结构工艺的初步能力，具有选择零件毛坯的加工方法及制定加工工艺的初步能力。 三、课程内容及学习方法： 第一章铸造 [教学目的与要求]： 通过本章节的讲授，使学习者了解铸造的优缺点及其应用，能够对零件毛坯进行铸造工艺分析。了解合金的铸造性能对铸件质量的影响，掌握缩孔及缩松的预防措施，理解铸造应力和变形的产生及危害，掌握砂型铸造，了解特种铸造的特点及应用。 [本章主要内容]： 1.1 铸造工艺基础 1.2 常用合金铸件的生产 1.3 砂型铸造 1.4 特种铸造 1.5 铸件结构设计 [本章重点]： 1．铸件的凝固与收缩 2．铸造内应力、变形和裂纹 3．铸件质量控制 4．造型方法 5．浇注位置和分型面选择
6．铸件结构设计 [本章难点]： 1．铸件的凝固与收缩 2．铸造内应力、变形和裂纹 3．浇注位置和分型面选择 第二章金属压力加工 [教学目的与要求]： 通过本章节的讲授，使学习者能够理解金属塑性变形的实质，理解金属塑性变形对金属组织和性能的影响，了解锻造方法特点及工艺，了解板料冲压的特点及应用。 [本章主要内容]： 2.1 金属的塑性变形 2.2 锻造 2.3 板料冲压 2.4 特种压力加工方法简介 [本章重点]： 1．塑性变形对金属组织和性能的影响 2．自由锻和模锻 3．锻造工艺规程制定 4．锻件结构的工艺性 5．板料冲压的分离工序 6．板料冲压的变形工序 [本章难点]： 1．塑性变形对金属组织和性能的影响 2．锻造工艺规程制定 3．板料冲压分离和变形工序 第三章焊接 [教学目的与要求]： 通过本章节的讲授，使学习者了解焊接的概念及电弧的结构，理解焊接接头的组织与性能，了解焊接应力与变形，了解电焊条的组成、作用、种类及选用原则，了解常用的焊接方法及特点。[本章主要内容]： 3.1 电弧焊 3.2 其他常用焊接方法 3.3 常用金属材料的焊接 3.4 焊接结构设计 [本章重点]： 1．焊接接头的组织与性能 2．焊接应力与变形 3．电焊条的选用原则
第一章复习题 1、为什么不宜用碳素工具钢制造拉刀和齿轮刀具等复杂刀具？为什么目前常采用高速钢制造这类刀具，而较少采用硬质合金？答:因为碳素工具钢耐热性较低，适合低速切削。高速钢的耐热性、硬度和耐磨性虽低于硬质合金，但强度和韧度却高于硬质合金，工艺性较硬质合金好，而且价格较硬质合金低，适用高速刀具。 2、在一般情况下，K类硬质合金适于加工铸铁件，P类硬质合金适于加工钢件。但在粗加工铸钢件毛坯时，却要选用K20类硬质合金，为什么？答：铸钢的毛坯表面粗糙度高，不易连续切削，易受冲击。而K20耐冲击大，及抗磨损性，韧性更好，所以选用K20. 3、选择下列刀具的材料：麻花钻、手用铰刀、整体圆柱铣刀、端铣刀刀齿、锉刀、机夹刀片。答：高速钢，合金工具钢，高速钢，硬质合金，碳素工具钢，硬质合金。 4、切削用量指的是什么?包括哪些内容?答：切削用量是切削过程中的切削速度、进给量和吃刀量的总称。 5、常见的零件表面成形方法有哪些?各举两个例子.答: 1轨迹法:车外圆，刨平面 2成形法:车球面，拉孔 3展成法：插齿，锉削外圆弧面。 6、切削热对切削加工有什么影响？答：切削热传入工件，使工件温度升高，产生热变形，影响加工精度;传入刀具，使刀具温度升高，加剧刀具磨损，甚至使刀具丧失切削能力。 7、对刀具材料的性能有哪些基本要求？答：高硬度，高耐磨性，高耐热性，足够的强度和韧性，有一定的工艺性能。 8、在车外圆时，切削功率主要依据哪个切削分力来计算？为什么？答：切削力Fc，其数值大小一般是三个分力中最大的，消耗动力最多，占机床总功率的95%-99%。 9、高速钢和硬质合金在性能上的主要区别是什么？各适合做何种刀具？答：高速钢有很高的强度和韧性，制造钻头、铰刀、拉刀、铣刀等。硬质合金：抗弯强度低，不能承受较大的冲击载荷，制造车刀、铣刀、刨刀的刀片等。 10、切削刚性较差的细长轴时，产生弯曲变形的原因是什么？如何改进？答：由于细长轴刚性较差，径向力将会把细长轴顶弯，使其在水平面内发生弯曲变形。选择合理刀具和切削用量。 11、一般情况下，车削的切削过程为什么比刨削、铣削平稳？对加工有何影响？答：车削是连续切削，刨削和铣削都是断续切削。连续切削效率高，表面粗糙度等级高，加工精度也高；断续切削效率低，表面粗糙度等级低，加工精度也低。 12、一般情况下，刨削的生产率为什么比铣削低？答：刨削的主运动为往复直线运动，反向不进行切削。而铣削全过程都有做功。 13、在零件的加工过程中,为什么常把粗加工和精加工分开进行? 切削加工划分阶段有哪些优点?答：粗加工时吃刀量大，产生了内应力也大，精加工吃刀量小，变形小，分开后可以消除粗加工产生的内应力，提高加工精度。一般划分为：粗加工、、半精加工、精加工等三个阶段。充分发挥自身精度不同和效率的优势，完成生产。 14、为什么拉孔的精度和生产率都很高，在单件小批量生产中为什么很少采用拉孔？答：刀具制造复杂，工时费用较高；拉孔适应性较差。 15、何谓钻孔时的“引偏”？试举出几种减小引偏的措施？答：是指加工时由于钻头弯曲而引起的孔
《机械原理》自学指导书 一、课程名称：机械原理 二、自学学时：42课时 三、教材名称：《机械原理》郑甲红朱建儒刘喜平主编机械工业出版社 四、参考资料：《机械设计基础》，朱东华樊智敏主编，机械工业出版社 五、课程简介：机械原理是一门以机器及机构为研究对象的学科。机械原理主要研究以下几方面的内容：1）各种机构的分析问题；2）常用机构的设计问题；3）机器动力学问题；4）机械运动方案设计。通过本课程学习，使学生以后学习机械设计和有关机械类专业课程以及掌握新的科学技术成果打好工程理论基础。在学习本课程过程中，要用到数学、物理、理论力学、机械制图以及金属工艺学等课程的知识。 六、考核方式：闭卷考试 七、自学内容指导： 第一章绪论 1、本章内容概述： 1）机械原理课程的研究对象和内容；2）学习本课程的目的；3）如何进行本课程的学习；4）机械原理学科的发展趋势；5）机械原理与创新设计。 2、自学学时安排：6学时 3、知识点： 1）机器和机构的共同特征 2）机械原理课程的主要研究内容； 3）学习机械原理课程要用到的知识； 4、难点：
1）机器和机构的共同特征 2）机械原理课程的主要研究内容； 3）学习机械原理课程要用到的知识； 5、章节同步习题（客观题）： 一、选择题： 1、“机械原理”是一门以机器和（）为研究对象的学科。 A、机构 B、构件 C、零件 2、常用的（）有：齿轮机构、凸轮机构、连杆机构，还有各种间歇机构等。 A、机器 B、机构 C、构件 D、零件 3、机械原理所学的内容是研究现有机械的运动及工作（）和设计新机械的知识基础。 A、性能 B、性情 C、性质 4、在机械原理学习过程中，要用到数学、物理、理论力学以及（）工艺学等课程的知识，其中联系得最密切的是理论力学。 A、金属 B、非金属 C、高分子材料 5、学习机械原理除了要运用抽象思维，更应注意（）思维。 A、形象 B、逻辑 6、现代机械工业日益向高速、重载、高精度、高（）、低噪声等方向发展。 A、效率 B、效果 C、效能 7、机械（）的创新能力包括创新思维、知识积累、创新方法和创新毅力4个方面。 A、工人 B、技师 C、工程师 D、设计师 6、课后作业题： 1、一台完善的现代化机器有哪几部分组成？分别起什么作用？P2 2、机械原理主要研究哪几方面的问题？P2 第二章机构的结构分析 1、本章内容概述 1）机构结构分析的内容和目的：机构组成及机构运动简图的画法、机构具有确定运动的条件、机构的组成原理及结构分类；2）机构的组成：构件、运动副、运动副和构件的代表符号；3）平面机构的自由度：平面机构自由度的计算、机构具有确定运动的条件、复合铰链、局部自由度、虚约束。 2、自学学时安排：
第一章（p11） 1.什么是应力？什么是应变？ 答：应力是试样单位横截面的拉力；应变是试样在应力作用下单位长度的伸长量2．缩颈现象 在拉伸实验中当载荷超过拉断前所承受的最大载荷时，试样上有部分开始变细，出现了“缩颈”。 缩颈发生在拉伸曲线上bk段。 不是，塑性变形在产生缩颈现象前就已经发生，如果没有出现缩颈现象也不表示没有出现塑性变形。 4.布氏硬度法和洛氏硬度法各有什么优缺点？下列材料或零件通常采用哪种 方法检查其硬度？ 库存钢材硬质合金刀头 锻件台虎钳钳口 洛氏硬度法测试简便，缺点是测量费时，且压痕较大，不适于成品检验。 布氏硬度法测试值较稳定，准确度较洛氏法高。；迅速，因压痕小，不损伤零件，可用于成品检验。其缺点是测得的硬度值重复性较差，需在不同部位测量数次。硬质合金刀头，台虎钳钳口用洛氏硬度法检验。 库存钢材和锻件用布氏硬度法检验。 5.下列符号所表示的力学性能指标名称和含义是什么? σb抗拉强度它是指金属材料 在拉断前所能承受的最大应力. σs屈服点它是指拉伸试样产生屈服时的应力。 σ2.0规定残余拉伸强度 σ1-疲劳强度它是指金属材料在 应力可经受无数次应力循环不发生疲劳断裂，此应力称为材料的疲劳强度。 σ应力它指试样单位横截面的拉力。a K冲击韧度它是指金属材料断 裂前吸收的变形能量的能力韧性。HRC 洛氏硬度它是指将金刚石圆锥体施以100N的初始压力，使得压头与试样始终保持紧密接触，然后，向压头施加主载荷，保持数秒后卸除主载荷。以残余压痕深度计算其硬度值。HBS 布氏硬度它是指用钢球直径为10mm，载荷为3000N为压头测试出的金属的布氏硬度。 HBW 布氏硬度它是指以硬质合金球为压头的新型布氏度计。 第二章（p23） (1)什么是“过冷现象”?过冷度指什么？ 答：实际结晶温度低于理论结晶温度（平衡结晶温度），这种线性称为“过冷”。理论结晶温度与实际结晶温度之差，称为过冷度。 （2）金属的晶粒粗细对其力学性能有什么影响？细化晶粒的途径有哪些？ 答：金属的晶粒粗细对其力学性能有很大影响。一般来说，同一成分的金属，晶粒愈细，其强度、硬度愈高，而且塑性和韧性也愈好。
《金属工艺学》上册邓文英郭小鹏版 期末复习资料汇总 第一篇金属材料的基本知识 第一章金属材料的主要性能 知识点： 1、金属材料的力学性能又称机械性能；零件的受力情况有静载荷（指标有强度、塑性和硬度等）、动载荷（指标有冲击韧度等）和交变载荷（指标有疲劳强度等）。 2、强度——是指金属材料在力的作用下，抵抗塑性变形和断裂的能力。指标有屈服点sσ σ等。 及抗拉强度 b 3、塑性——是指金属材料在力的作用下，产生不可逆永久变形的能力。指标有伸长率和断面收缩率，分别用δ和ψ表示。 4、硬度——它是衡量金属软硬的指标。硬度直接影响金属材料的耐磨性，测量其的方法通常有布氏硬度法（HB）和洛氏硬度法（HR）。前者压痕较大，不适于成品检验，但是较后者准确度高；而后者测试简便，压痕小、不损伤零件，可用于成品检验。 σ表示。 5、疲劳强度通常用 1- 第二章铁碳合金 知识点： 1、金属的结晶——就是金属液态转变为晶体的过程，亦即金属原子由无序到有序的排列过程。 2、晶核——液态金属在结晶开始时，液态中先出现的一些极小晶体。
3、金属晶粒的粗细对其力学性能影响很大。一般来说，同一成分的金属，晶粒愈细，其强度、硬度愈高，而且塑性和韧性也愈好。晶核愈多，晶核长大的余地愈小，长成的晶粒愈细。 4、细化铸态金属晶粒的主要途径：⑴提高冷却速度，以增加晶核的数目；⑵在金属浇注之前，向金属液内加入变质剂进行变质处理，以增加外来晶核；⑶还可以采用热处理或塑性加工方法，使固态金属晶粒细化。 5、纯铁的晶格有两种：一是体心立方晶格：一个该晶格共有2个原子；二是面心立方晶格：一个该晶格有4个原子。后者较前者易变形，换句话说，体心立方晶格的强度和硬度更高一点。 6、随着温度的改变，固态金属的晶格也随之改变的现象称为同素异晶转变。为了区别于 α是体心由液态转变为固态的初次结晶，常将同素异晶转变称为二次结晶或重结晶。（-F γ是面心立方晶格；由后者转变为前者，金属体积将发生膨胀；反之，由前者立方晶格，e -F 转变为后者体积要收缩） 思考：重结晶与再结晶有什么不同？ 7、两种或两种以上的金属元素，或金属与非金属元素熔合在一起，构成具有金属特性的物质称为合金。合金较纯金属有更高的强度和硬度。合金在固态时的晶体组织结构一般分为三种：固溶体、化合物和机械混合物。 8、溶质原子溶于溶剂晶格而仍保持溶剂晶格类型的金属晶体，称为固溶体，属于单相物质；根据溶质原子在溶剂晶格中所占据位置的不同，固溶体又可分为：置换固溶体和间隙固溶体。 9、形成固溶体是，溶剂晶格将产生不同程度的畸变，这种畸变使塑性变形的阻力增加，表现为固溶体的强度、硬度有所增加，这种现象称为固溶强化。
《金属工艺学》习题集与部分答案 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。 3、铅在20°C、钨在1100°C时变形，各属于哪种变形？为什么？（铅的熔点为327°C，钨的熔点为3380°C） 10、有四个材料、外形完全一样的齿轮，但制作方法不同，试比较它们中哪种使用效果最好？哪种最差？为什么？ （1）铸出毛坯，然后切削加工成形； （2）从热轧厚钢板上取料，然后切削加工成形； （3）从热轧圆钢上取料，然后切削加工成形； （4）从热轧圆钢上取料后锻造成毛坯，然后切削加工成形。 11、金属经冷变形后，组织和性能发生了哪些变化？分析加工硬化存在的利与弊。有何办法来消除加工硬化？ 12、提高浇注温度可以提高液态合金的充型能力，但实际中为什么又要防止浇注温度过高？ 13、试用图中轨道铸件分析热应力的形成原因，并用虚线表示出铸件的变形方向。 14、“趁热打铁”的含义何在？碳钢的始锻温度和终锻温度是如何确定的？ 15、某种钢材的主要化学成分为C=0.12%，Mn=1.5%，V=0.15%，Mo=0.5%，试分析其焊接性及焊接时应采取的工艺措施。 16、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？ 第三章金属材料的改性方法 17、分析正火和退火在特点和用途方面有什么不同？ 18、在普通热处理中，加热后进行保温的作用是什么？感应加热表面淬火是否需要保温？为