金属工艺学8
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金属工艺学部分课后习题解答
补充习题
下列铸件在大批量生产时，以什么铸造措施 为宜？ 铝活塞金属型铸造、汽轮机叶片熔模铸造、 汽缸套离心铸造、车床床身砂型铸造、摩托车 气缸体压力铸造、汽车喇叭压力铸造、大口径 污水管离心铸造、大模数齿轮滚刀熔模铸造
压力加工：第二章 铸造
7 图示零件采用锤上模锻制造，请选择最合适旳分模面
位置？ p127
I
铸造：第三章 砂型铸造
5.图示铸件在单件生产条件下该选用哪种造型措施？
方案I： 分型面为曲
面，不利于分型。
I
方案II：分型面在最
II
大截面处，且为平面，
方案可行。
铸造：第三章 砂型铸造
5.图示铸件在单件生产条件下该选用哪种造型措施？
I II
两方案均可， 但型芯头形状 不同。
铸造：第三章 砂型铸造
铸造：第一章 铸造工艺基础
8.试用下面异形梁铸钢件分析其热应力旳形成原 因，并用虚线表达出铸件旳变形方向。p49
形成原因：壁厚不均匀。
铸造：第三章 砂型铸造
5.图示铸件在单件生产条件下该选用哪种造型措施？
p73
I方案存在错箱可能。 该零件不算太高，故 方案II稍好，从冒口
II
安放来看，II方案轻 易安放。
焊接措施: 手工电弧焊、二氧化碳气体保护焊
端面车刀
6.图示铸件有几种分型方案？在大批量生产中应选择 哪种方案？ p73
应采用方案I，方案II
I
型芯稳定，但φ40凸台
阻碍拔模。
II
铸造：第三章 砂型铸造
6.图示铸件有几种分型方案？在大批量生产中应选择 哪种方案？ p73
I
III II
应采用方案III，方案I需要活块，且下面活 块难以取出；方案II需要挖砂。
金属工艺学课件(PPT49页).pptx
铸造的特点
（1）可以铸造出内腔、外形很复杂的毛 坯。
（2）工艺灵活性大、适应性广。铸件重 量可由几克到几百吨，壁厚可由0.5mm 到1m左右；铸件材料可用铸铁、铸钢、 碳钢和有色金属等。
（3）铸件成本低。 （4）有铸造缺陷，机械性能不如锻件等。
二、砂型铸造生产工艺流程
三、铸造方法分类
Clasfication of foundry Methods
Pouring Melt in the Mold→Solidification→Casting
优点：complex in shape adaptability in technology cheap in production
缺点：lower mechanical properties unstable quality worse work condition
在铸件上从远离冒口或 浇口到冒口或浇口之 间建立一个递增的温 度梯度，从而实现由 远离冒口的部分向冒 口的方向顺序地凝固。
同时凝固原则：
Simultaneously Solidification
是采取工艺措施保 证铸件结构上各部 分之间没有温差或 温差尽量小，使各 部分同时凝固。如 图所示。
二、金属和合金的铸造性能
体收缩率rate of ＝v0_-v1/v0*100％
volume
Contraction:εv
线收缩率 rate of linear Contraction：
εl=l0-l1/l0*100％
⑵ 收缩的阶段 Contraction Stages
液态收缩 Liquid Contraction 凝固收缩 Solidification Contraction 固态收缩 Solid Contraction 前两个阶段的收缩使合金体积减少，
金属工艺学完整ppt课件
（4）工艺方法的综合比较
精选课件
3
产品制造的过程
精选课件
4
课程性质、任务和学习要求
1. 课程性质
2.
技术基础课
2. 学习任务和要求
1）掌握常用金属材料的主要性能；
2）掌握零件的加工工艺知识；
3）培养工艺分析的基本能力。
精选课件
5
第一篇 金属材料导论
工业生产中所使用的材料主要包括金属材料、无机 非金属材料、有机高分子材料和复合材料四大类。
一、铸造性能
金属在铸造成形过程中获得外形准确、内部健全铸件的能力称为 铸造性能。铸造性能包括流动性、吸气性、收缩性和偏析等。在 金属材料中灰铸铁和青铜的铸造性能较好。
二、
金属材料利用锻压加工方法成形的难易程度称为锻造性能。锻造 性能的好坏主要同金属的塑性和变形抗力有关。塑性越好，变形 抗力越小，金属的锻造性能越好。
σb=F b/A 0
弹性极限σe：
材料在外力作用下，保持弹性变形的最大应力。
σe=F e/A 0
精选课件
12
中、高碳钢和其他脆 性金属材料无明显屈服 现象，国家标准以产生 0.2%塑性变形的应力 来表示屈服强度，即：
σ0.2=F0.2/A0
精选课件
13
屈服强度和抗拉强度在设计机械和选择、 评定金属材料时有重要意义 。 机械零件多
最常用的合金，有以铁为基础的铁碳合金； 有以铜或铝为基础的铜合金和铝合金。
精选课件
7
第一章 金属材料的主要性能
教学重点：金属材料的力学性能 教学难点：б-ε曲线特点
精选课件
8
第一节 金属材料的力学性能
力学性能是指金属材料在受外力作用时 所反映出来的性能。力学性能指标，是 选择、使用金属材料的重要依据。
金属工艺学 第8章 锻压成形
5填写工艺卡金属工艺学表81锻件分类及所需锻造工序锻件类别锻造工序盘类零件锻台阶等筒类零件弯曲类零件拔长弯曲等金属工艺学823避免锥体和斜面结构几何体间的交接处不应形成空间曲线金属工艺学自由锻件上不应设计出加强筋凸台工字形截面截面变化大的锻件采用组合连接金属工艺学表82半轴自由锻工艺卡锻件名称坯料质量25kg坯料尺寸130240拔长及修整台阶拔长并留出台阶修整金属工艺学833压力机上模锻83模锻金属工艺学基本知识模锻
8.2.2自由锻工艺规程的制订
1、绘制锻件图 锻件图是制定锻造工艺过程和检验的 依据，绘制时主要考虑余块、余量和锻件公差。 （1）余块 对键槽、齿槽、退刀槽以及小孔、盲孔、 台阶等难以用自由锻方法锻出的结构，必须暂时 添加一部分金属以简化锻件的形状。为了简化锻 件形状以便于进行自由锻造而增加的这一部分金 属，称为余块（或敷料），如图8-6所示。 （2）锻件余量 在零件的加工表面上增加供切削加工 用的余量，称之为锻件余量，如图8-6所示。锻件 余量的大小与零件的材料、形状、尺寸、批量大 小、生产实际条件等因素有关。零件越大，形状 越复杂，则余量越大。 （3）锻件公差 锻件公差是锻件名义尺寸的允许变动 量，其值的大小与锻件形状、尺寸有关，并受生 产具体情况的影响。
表8-1 锻件分类及所需锻造工序
锻件类别 盘类零件 轴类零件 筒类零件 环类零件 弯曲类零件 图 例 锻造工序 镦粗（或拔长－镦粗），冲孔等 拔长（或镦粗－拔长），切肩， 锻台阶等
镦粗（或拔长－镦粗），冲孔， 在芯轴上拔长等 镦粗（或拔长－镦粗），冲孔， 在芯轴上扩孔等
拔长，弯曲等
8.2.3自由锻件的结构工艺性
加工条件的影响(外因)
变形温度的影响
在一定的变形温度范围内，随着温度升高，原子动 能升高，从而塑性提高，变形抗力减小，有效改善了可 锻性。 若加热温度过高，晶粒急剧长大，金属力学性能降 低，这种现象称为“过热”。若加热温度更高接近熔点， 晶界氧化破坏了晶粒间的结合，使金属失去塑性，坯料 报废，这一现象称为“过烧”。 金属锻造加热时允许的最高温度称为始锻温度。 不能再锻，否则引起加工硬化甚至开裂，此时停止锻造 的温度称终锻温度。
8.2.2自由锻工艺规程的制订
1、绘制锻件图 锻件图是制定锻造工艺过程和检验的 依据，绘制时主要考虑余块、余量和锻件公差。 （1）余块 对键槽、齿槽、退刀槽以及小孔、盲孔、 台阶等难以用自由锻方法锻出的结构，必须暂时 添加一部分金属以简化锻件的形状。为了简化锻 件形状以便于进行自由锻造而增加的这一部分金 属，称为余块（或敷料），如图8-6所示。 （2）锻件余量 在零件的加工表面上增加供切削加工 用的余量，称之为锻件余量，如图8-6所示。锻件 余量的大小与零件的材料、形状、尺寸、批量大 小、生产实际条件等因素有关。零件越大，形状 越复杂，则余量越大。 （3）锻件公差 锻件公差是锻件名义尺寸的允许变动 量，其值的大小与锻件形状、尺寸有关，并受生 产具体情况的影响。
表8-1 锻件分类及所需锻造工序
锻件类别 盘类零件 轴类零件 筒类零件 环类零件 弯曲类零件 图 例 锻造工序 镦粗（或拔长－镦粗），冲孔等 拔长（或镦粗－拔长），切肩， 锻台阶等
镦粗（或拔长－镦粗），冲孔， 在芯轴上拔长等 镦粗（或拔长－镦粗），冲孔， 在芯轴上扩孔等
拔长，弯曲等
8.2.3自由锻件的结构工艺性
加工条件的影响(外因)
变形温度的影响
在一定的变形温度范围内，随着温度升高，原子动 能升高，从而塑性提高，变形抗力减小，有效改善了可 锻性。 若加热温度过高，晶粒急剧长大，金属力学性能降 低，这种现象称为“过热”。若加热温度更高接近熔点， 晶界氧化破坏了晶粒间的结合，使金属失去塑性，坯料 报废，这一现象称为“过烧”。 金属锻造加热时允许的最高温度称为始锻温度。 不能再锻，否则引起加工硬化甚至开裂，此时停止锻造 的温度称终锻温度。
金属工艺学(含答案)
铸造一、填空题1.通常把铸造方法分为____砂型铸造_____ 和_____特种铸造_____ 两类.2.特种铸造是除_____砂型铸造____ 以外的其他铸造方法的统称, 如_压力铸造__、____ ___离心铸造___ ____金属型铸造___ ____熔膜铸造____及连续铸造等。
3．制造砂型和芯用的材料，分别称为____型砂____和_____芯沙_____，统称为造型材料。
4.为保证铸件质量，造型材料应有足够的_____强度______，和一定___耐火性____ 、____透气性____、____退让性_____、等性能。
5.用_____芯沙_____和____芯盒_____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___浇口杯_____ _____内浇道______ ______横浇道____ ______直浇道_____组成。
7._____落沙_____使用手工或机械使铸件或型砂、砂箱分开的操作。
二、单向选择题1.下列使铸造特点的是（B ）A成本高 B 适应性广 C 精度高 D 铸件质量高2.机床的床身一般选（ A ）A 铸造B 锻造C 焊接D 冲压3.造型时上下型的结合面称为（ D ）A 内腔B 型芯C 芯头D 分型面4.型芯是为了获得铸件的（ C ）A 外形B 尺寸C 内腔D 表面5.造型时不能用嘴吹芯砂和（ C ）A 型芯B 工件C 型砂D 砂箱6. 没有分型面的造型是（ A ）A 整体模造型B 分开模造型C 三箱造型D 熔模造型7.冒口的主要作用是排气和（ B ）A 熔渣B 补缩C 结构需要D 防沙粒进入8.浇铸时产生的抬箱跑火现象的原因是（C ）A 浇铸温度高B 浇铸温度低C 铸型未压紧D 为开气孔9.把熔炼后的铁液用浇包注入铸腔的过程时（ D ）A 合箱B 落砂C 清理D 浇铸10.铸件上有未完全融合的缝隙，接头处边缘圆滑是（B ）A 裂缝B 冷隔C 错型D 砂眼11.落砂后冒口要（ A ）A 清除B 保留C 保留但修毛刺D 喷丸处理12. 制造模样时尺寸放大是为了（ A ）A 留收缩量B 留加工余量C 造型需要D 取模方便13.型芯外伸部分叫芯头，作用是（D ）A 增强度B 工件需要C 形成工件内腔D 定位和支撑芯子14.手工造型时有一工具叫秋叶，作用是（C ）A.砂 B 修平面 C 修凹的曲面 D 起模15.芯盒用来造（ B ）A 模样B 造型芯C 冒口D 芯砂16.铸件厚断面出现不规则孔眼，孔内壁粗糙是（ D ）A 气孔B 渣眼C 砂眼D 缩孔17.熔炼铁液时加溶剂作用（ B ）A 溶铁B 稀释熔渣C 催化剂D 提供热量18.成批大量铸造有色金属铸件选（ D ）A 砂型铸造B 压力铸造C 熔模铸造D 金属型铸造19.金属型铸造比砂型铸造尺寸精度（ A ）A 高B 低C 相同D 无法比较20.下列铸件尺寸最高的是（C ）A 砂型铸造B 金属型铸造C 压力铸造D 无法比较三、简答题1、铸件有那些特点？适应性广，生产成本低，铸件质量低，形状和尺寸精度也低。
《金属工艺学》课件
金属的加工工艺
金属的铸造工艺
铸造工艺简介：将熔融的金属倒入模具中，冷却后形成所需形状的工艺 铸造方法：砂型铸造、金属型铸造、离心铸造等 铸造材料：铁、钢、铝、铜、锌等 铸造工艺特点：可生产复杂形状的零件，成本低，生产效率高
金属的锻造工艺
锻造方法：自由锻造、模锻、 冲压、挤压等
锻造工艺：将金属加热到一 定温度，通过锤打、挤压等 方式改变其形状和性能
切削工具：包括车刀、铣刀、钻头、 锯片等
切削方法：包括车削、铣削、钻削、 锯削等
切削参数：包括切削速度、进给量、 切削深度等
切削质量：包括表面粗糙度、尺寸精 度、形位精度等
切削效率：包括生产效率、能耗、刀 具寿命等
金属的热处理工艺
热处理的原理和分类
热处理的原理：通过改变金属的微观结构， 提高其力学性能和耐腐蚀性
金属的表面处理技术
表面涂装技术
目的：保护金 属表面，提高 耐腐蚀性、耐
磨性等性能
主要方法：电 镀、喷涂、热
浸镀等
电镀：利用电 解原理，在金 属表面形成一 层金属或合金
镀层
喷涂：利用高 压气流将涂料 喷涂到金属表 面，形成一层
保护层
热浸镀：将金 属加热到一定 温度，使其表 面形成一层金 属或合金镀层
智能化：利用人工智能技术， 实现金属加工的自动化、智 能化
数字化：利用数字化技术， 实现金属加工的精确控制和
优化
绿色化：采用环保技术和材 料，实现金属加工的绿色化
和可持续发展
绿色环保和可持续发展要求
减少能源消耗：提高能源利用效率， 降低生产过程中的能源消耗
循环利用：提高金属材料的回收利 用率，实现资源的循环利用
添加标题
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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。
金属工艺学各章节习题、综合测试题(含答案)
第一章力学性能及工艺性能习题答案1．何谓金属的力学性能金属的力学性能包括那些答：力学性能又称机械性能，是指金属材料在外力（载荷）作用下所表现出的抵抗变形和破坏的能力。
常用的力学性能有强度、塑性、硬度、冲击韧性和疲劳强度等。
2．何谓强度衡量强度的常用指标有那些各用什么符号表示答：金属材料在外力作用下抵抗永久变形和断裂的能力，称为强度。
工程上常用的强度指标有屈服强度和抗拉强度。
屈服强度σs和抗拉强度σb3．何谓塑性衡量塑性的指标有哪些各用什么符号表示答：塑性是指断裂前材料产生永久变形的能力。
常用的塑性指标是断后伸长率δ和断面收缩率Ψ。
4．某厂购进出一批40钢材，按国家标准规定，其力学性能指标应不低于下列数值：σS=340MPa,σb=540MPa，δ=19%，ψ=45%。
验收时，用该材料制成d0=1×10－2m的短试样（原始标距为5×10－2m）作拉伸试验：当载荷达到28260N时，试样产生屈服现象；载荷加至45530N时，试样发生缩颈现象，然后被拉断。
拉断后标距长为×10－2m，断裂处直径为×10－3m。
试计算这批钢材是否合格。
答; 实际σs = 360MPa >国家标准规定σS=340MPa实际σb = 580MPa>国家标准规定σb=540MPa实际δ＝21％ >国家标准规定δ=19%实际ψ = ％ >国家标准规定ψ=45%因此，这批40钢材合格5．何谓硬度常用的硬度指标有哪三种各用什么符号表示HB与HRB有什么区别答：硬度是指材料表面上抵抗局部变形或破坏的能力。
常用的硬度指标有布氏硬度、洛氏硬度和维氏硬度。
布氏硬度HB，洛氏硬度HR，维氏硬度HV。
HB是布氏硬度指标HRB洛氏硬度。
6．何谓疲劳破坏其产生的原因是什么答：材料在循环应力和应变作用下，在一处或几处产生局部永久性累积损伤，经一定循环次数后产生裂纹或突然发生完全断裂的过程称为疲劳破坏。
金属工艺学第8章课件.ppt
8.2.3 铜合金
8.2 铜及铜合金
2）几种常见的青铜
（1） 锡青铜 （2） 铝青铜 （3） 硅青铜 （4） 铍青铜
8.2.3 铜合金
8.2 铜及铜合金
3）百铜：
以镍为主要合金元素的铜合金称为 白铜。在固态下，铜与镍无限固溶，因 此工业白铜的组织为单相固溶体。白铜 按化学成分分为普通白铜和特殊白铜两 种。其中，特殊白铜是在普通白铜中加 人锌、铝、铁、锰等元素组成的合金。
8.1.2 铝合金
8.1 铝及铝合金
铝 合 金 分 类 示 意 图
4
8.1.2 铝合金
8.1 铝及铝合金
（1）
铸造铝合金
（2）
变形铝合金
5
8.1.2 铝合金
8.1 铝及铝合金Βιβλιοθήκη 68.1.2 铝合金
8.1 铝及铝合金
7
8.1.2 铝合金
8.1 铝及铝合金
8
8.1.2 铝合金
8.1 铝及铝合金
9
8.1 铝及铝合金
8.1.3 铝合金的热处理
1. 固溶处理
3. 其他处理方法
2. 时效处理
10
8.2.1 工业纯铜
8.2 铜及铜合金
纯铜具有很强的导电性、导热件，仅次于银 而居于第二位。
纯铜的抗拉强度不是很高，硬度低，但塑性 很好，易于热压或冷加工。
纯铜中由于含有：Pb、Bi、O、S、P等杂质， 不仅降低了铜的导电、导热性能，还造成脆性断 裂。
2）特殊黄铜的分 类、性能及应用
为改善普通黄铜 的机械性能、抗蚀 性能或某些工艺性 能，而在其中加人 别的合金元素的黄 铜，称为特殊黄铜 或复杂黄铜。
8.2.3 铜合金
8.2 铜及铜合金
《金属工艺学》课件
金属工艺学分类
金属工艺学可以根据加工对象和应用 领域分为多种分支，如铸造、锻造、 焊接、切削加工、热处理等。
金属工艺学的应用领域
机械制造业
航空航天业
金属工艺学在机械制造业中应用广泛，涉 及各种零件的加工、装配和维修。
航空航天器制造需要高精度和高性能的金 属材料和加工技术，金属工艺学在航空航 天业中发挥着重要作用。
汽车制造业
电子工业
汽车制造业需要大量金属材料和加工技术 ，包括车身、底盘、发动机等部件的制造 和装配。
电子工业中，金属材料广泛应用于电路板 、连接器、散热器等部件的制造。
金属工艺学的历史与发展
01
古代金属工艺
早在公元前，人类就开始使用金属材料，如青铜、铁等，用于制造工具
、武器和饰品。
02
工业革命时期的金属工艺
退火与正火工艺
退火工艺
退火是一种将金属加热到适当温度，保温一段时间，然后缓慢冷却至室温的热 处理工艺。其主要目的是消除金属内部的应力，提高其塑性和韧性，以便于进 一步加工。
正火工艺
正火是将金属加热到适当温度，保持一定时间后，在静止空气中冷却的热处理 工艺。其主要目的是细化金属的晶粒，提高其机械性能，如强度和韧性。
。
焊接缺陷及防止
03
焊接过程中可能出现气孔、夹渣、裂纹等缺陷，需采取相应措
施进行防止。
金属的切削加工工艺
切削加工原理
通过刀具对金属工件进行切削，以去除多余的金属材料，实现工 件形状和尺寸的加工。
切削加工方法分类
根据切削加工的特点和应用，可分为车削、铣削、钻削、磨削等 。
切削加工技术要求
切削加工过程中需要考虑刀具材料、切削液、切削参数等因素， 以确保加工质量和效率。
金属工艺学可以根据加工对象和应用 领域分为多种分支，如铸造、锻造、 焊接、切削加工、热处理等。
金属工艺学的应用领域
机械制造业
航空航天业
金属工艺学在机械制造业中应用广泛，涉 及各种零件的加工、装配和维修。
航空航天器制造需要高精度和高性能的金 属材料和加工技术，金属工艺学在航空航 天业中发挥着重要作用。
汽车制造业
电子工业
汽车制造业需要大量金属材料和加工技术 ，包括车身、底盘、发动机等部件的制造 和装配。
电子工业中，金属材料广泛应用于电路板 、连接器、散热器等部件的制造。
金属工艺学的历史与发展
01
古代金属工艺
早在公元前，人类就开始使用金属材料，如青铜、铁等，用于制造工具
、武器和饰品。
02
工业革命时期的金属工艺
退火与正火工艺
退火工艺
退火是一种将金属加热到适当温度，保温一段时间，然后缓慢冷却至室温的热 处理工艺。其主要目的是消除金属内部的应力，提高其塑性和韧性，以便于进 一步加工。
正火工艺
正火是将金属加热到适当温度，保持一定时间后，在静止空气中冷却的热处理 工艺。其主要目的是细化金属的晶粒，提高其机械性能，如强度和韧性。
。
焊接缺陷及防止
03
焊接过程中可能出现气孔、夹渣、裂纹等缺陷，需采取相应措
施进行防止。
金属的切削加工工艺
切削加工原理
通过刀具对金属工件进行切削，以去除多余的金属材料，实现工 件形状和尺寸的加工。
切削加工方法分类
根据切削加工的特点和应用，可分为车削、铣削、钻削、磨削等 。
切削加工技术要求
切削加工过程中需要考虑刀具材料、切削液、切削参数等因素， 以确保加工质量和效率。
金属工艺学课后答案
1.金属材料可分为钢铁材料和非铁金属两类。
2.钢铁材料是由铁，碳及Si,，Mn,S,P等杂质元素组成的金属材料。
3.填出下列力学性能指标的符号：屈服点σs,洛氏硬度A标尺HRA，断后伸长率A（σ），断面收缩率Z（ψ），对称循环应力下的疲劳强度σ-1.4.使用性能包括力学性能，物理性能，化学性能。
5.金属结晶时冷却速度越大，过冷度越大，金属的实际结晶温度就越低。
6.金属的晶粒愈细小，其强度，硬度越高，塑性，韧性越好。
7.合金的晶体结构分为固溶体，金属化合物与机械混合物三种。
8.车床主要用于加工各种回转体表面。
9.钻床和镗床均为孔加工机床。
1.珠光体是由铁素体和渗碳体组成的机械混合物。
2 碳的质量分数为0.77%的铁碳合金称为共析钢，当其加热后冷却到S点（722）时会发生共析转变，从奥氏体中同时析出铁素体和渗碳体的混合物，称为珠光体。
钢中所含有害杂质元素是 S P11 非合金中按钢中碳的质量分数高低可分为低碳钢。
中碳钢，高碳钢三类12 在非合金钢中按钢的用途可分为碳素结构钢碳素工具钢 .13 T12钢按用途分类属于碳素工具钢，按碳的质量分数分类属于高碳钢，按质量分类属于特殊质量非合金钢14 45 钢按用途分类属于碳素结构钢，按质量分数分类属于优质非合金钢。
1.整体热处理分为退火，正火，淬火，回火等2.热处理工艺过程由加热保温和冷却三个阶段组成25 常用的冷却介质有水油盐浴等。
26 按回火温度范围可将回火分为低温回火，中温和高温回火三种。
2.高速钢刀具在切削温度达600 时，仍能保持高硬度和高耐磨性1.特种铸造包括金属型铸造，压力铸造，离心铸造，熔模铸造等。
2.型砂和芯砂主要由原砂，粘结剂，附加物，旧砂和水组成。
塑性与变形抗力是衡量可锻性优劣的两个主要指标，塑性愈高，变形抗力愈小，金属的可锻性就愈好。
2随着金属冷变形程度的增加，材料的强度和硬度有所提高，塑性和韧性有所下降，使金属的可锻性恶化。
8弯曲件弯曲后，由于有回弹现象，所以弯曲模具的角度应比弯曲角度小一个回弹a。
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。
金属工艺学8
渗碳
渗碳是为了增加钢件表层的含碳量和使其具有 一定的碳浓度，向低碳钢（0.1～0.25%C） 或低合金钢的表层渗入碳原子的化学热处理工 艺。
渗碳处理广泛用于表层要求高硬度、高的耐磨 性及疲劳强度，而心部要求一定强度和高韧性 的零件，如汽车主轴和变速齿轮等。
渗碳后的工件表层为过共析钢组织，其硬度和 耐磨性满足不了零件要求，必须进行淬火和低 温回火处理。
回火索氏体是在充分发达的等轴铁素体中弥散分布着已经聚集 长大了的球状渗碳体。回火索氏体中的铁素体已不呈针状形态而 呈等轴状。
回火索氏体比正火索氏体组织具有适中的强度和优异的冲击韧 性，这就是为什么多数结构零件要进行调质处理（淬火+高温回 火）的原因。
第四节 表面淬火和化学热处理
在生产中，许多机械零件如轴、齿轮、凸轮等， 要求表面有较高的耐磨性，而心部则要求有足 够的塑性和韧性。
金属工艺学8
2）中温回火（350～500℃）：组织为回火托（屈）氏 体，硬度35～50HRC。中温回火的目的是具有较高的弹 性极限和屈服极限，并有一定的韧性和抗疲劳性，多 用于各种弹簧和锻模等。
回火托氏体是铁素体与渗碳 体的混合物，在铁素体基体中弥 散分布着微小颗粒状渗碳体。回 火托氏体中的铁素体仍然基本保 持原来针状马氏体的形态，渗碳 体则呈细小的颗粒状。
低温气体碳氮共渗
低温气体碳氮共渗的共渗介质常用尿素，受热分 解提供活性碳、氮原子，与气体氮化相比，其渗 层硬度较低，脆性较小，故称为软氮化。达到提 高耐磨性、疲劳强度和耐蚀性的目的。
低温气体碳氮共渗和渗氮一样，不需要再进行其 他处理，而且不受钢种限制。
例如高速钢刀具经气体软氮化后，寿命可提高 20%-200%。
第五节 热处理零件的结构工艺性
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回火托氏体是铁素体与渗碳 体的混合物，在铁素体基体中弥 散分布着微小颗粒状渗碳体。回 火托氏体中的铁素体仍然基本保 持原来针状马氏体的形态，渗碳 体则呈细小的颗粒状。
回火托氏体具有很高的弹性 极限，同时有一定的塑性。
回火工艺及应用
3）高温回火（500～650℃）：组织为回火索氏体， 硬度20～35HRC。特点是在保持较高强度的同时， 具有较好的塑性和韧性。（回火索氏体组织是铁 素体+细粒状渗碳体的混合物 ）
）和高耐磨性。常用于处理各种工模具以及渗碳淬火
或表面淬火的工件。
回火马氏体是淬火马氏 体内脱溶沉淀析出高度弥散 的碳化物质点。此时，碳已
经部分的从固溶体中析出并形 成了过渡碳化物，其α固溶体 仍有一定的碳的过饱和度，仍
是一种亚稳组织。回火马氏体 仍保持针（条）状特征 。
2）中温回火（350～500℃）：组织为回火托（屈）氏 体，硬度35～50HRC。中温回火的目的是具有较高的弹 性极限和屈服极限，并有一定的韧性和抗疲劳性，多 用于各种弹簧和锻模等。
二、回火
淬火钢一般不能直接使用。钢的淬火组织是 淬火马氏体和残余奥氏体，都是不稳定组织 ，而淬火马氏体又极脆，并存在很大的内应 力，若不及时回火，会使工件发生变形甚至 开裂。
回火是将淬火钢重新加热到Ac1点以下某一 温度，保温后再冷却至室温的热处理工艺。
回火的目的
（1）消除或降低内应力，降低脆性，防止变形 和开裂。
渗碳
渗碳是为了增加钢件表层的含碳量和使其具有 一定的碳浓度，向低碳钢（0.1～0.25%C） 或低合金钢的表层渗入碳原子的化学热处理工 艺。
渗碳处理广泛用于表层要求高硬度、高的耐磨 性及疲劳强度，而心部要求一定强度和高韧性 的零件，如汽车主轴和变速齿轮等。
渗碳后的工件表层为过共析钢组织，其硬度和 耐磨性满足不了零件要求，必须进行淬火和低 温回火处理。
调质处理：淬火加高温回火的热处理又称为调质 处理，广泛用于处理各类重要零件，例如轴、齿 轮、连杆、螺栓等。
回火索氏体是在充分发达的等轴铁素体中弥散分布着已经聚集 长大了的球状渗碳体。回火索氏体中的铁素体已不呈针状形态而 呈等轴状。
回火索氏体比正火索氏体组织具有适中的强度和优异的冲击韧 性，这就是为什么多数结构零件要进行调质处理（淬火+高温回 火）的原因。
化学热处理
钢的化学热处理是将工件置于特定介质中加热和 保温，使一种或几种元素渗入工件表面，以改变 表层的化学成分、组织和性能的热处理工艺。
化学热处理不仅可以使工件表面硬度、耐磨性提 高，还可以使工件表面获得一些特殊性能，如耐 蚀性等。
化学热处理一般以渗入的元素来命名，如渗碳、 氮化、碳氮共渗 。
氮化主要用于耐磨性和精度均要求很高的零件， 如镗床主轴、精密传动齿轮等。由于氮化层很薄 ，一般不超过0.60～0.70mm，
碳氮共渗
目前以中温气体碳氮共渗和低温气体碳氮共渗应 用较为广泛。
中温气体碳氮共渗以渗碳为主，但比渗碳处理加 热温度低、时间短、零件变形小、生产效率高。
低温气体碳氮共渗是在500～570℃的温度下， 向钢的表面层同时渗入碳、氮原子的过程。共渗 温度较低，是以渗氮为主的碳氮共渗过程，共渗 层深度可达0.01～0.02mm。
常用的渗碳方法是气体渗碳和固体渗碳。
煤油
风扇电动机 废气火焰
炉盖 砂封 电阻丝 耐热罐 工件
炉体
渗氮
渗氮是向钢的表面层渗入氮原子以提高表层的硬 度、耐磨性、疲劳强度及耐蚀性的化学热处理工 艺。
目前最广泛的渗氮工艺是气体渗氮。渗氮过程与 气体渗碳过程基本相同，但渗氮温度低，速度非 常缓慢。
氮化后工件不需再进行其他处理。
感应加热表面淬火
将工件至于通过交变电流 的线圈中，由于电磁感应 和集肤效应，将钢件表层 迅速加热至淬火温度，而 心部电流几乎为零、温度 变化很小，这时经喷水冷 却，钢件表层快冷淬火， 得到一定深度的马氏体层。
感应加热表面淬火
感应加热淬火的淬硬层深度与电流频率有关——电 流频率越高，淬火后工件淬硬层越薄。
第四节 表面淬火和化学热处理
在生产中，许多机械零件如轴、齿轮、凸轮等， 要求表面有较高的耐磨性，而心部则要求有足 够的塑性和韧性。
表面淬火就是通过快速将零件表面加热使钢表
层奥氏体化，而心部未被加热，然后淬火冷却， 使表层获得马氏体组织，而心部组织并未发生 变化，达到“外硬内韧”状态。
生产中应用最多的是感应加热表面淬火和火焰 加热表面淬火。
低温气体碳氮共渗
低温气体碳氮共渗的共渗介质常用尿素，受热分 解提供活性碳、氮原子，与气体氮化相比，其渗 层硬度较低，脆性较小，故称为软氮化。达到提 高耐磨性、疲劳强度和耐蚀性的目的。
低温气体碳氮共渗和渗氮一样，不需要再进行其 他处理，而且不受钢种限制。
例如高速钢刀具经气体软氮化后，寿命可提高 20%-200%。
根据所用电流频率，感应加热分为三种：
①高频感应加热 常用频率200～300kHz，脆硬层深 度0.5～2.5 mm，适用于中小尺寸轴类零件及中小 模数的齿轮等。
②中频感应加热 常用频率2500～8000Hz，脆硬层深 度3～8mm，适用于较大尺寸的轴和大中模数的齿 轮等。
③工频感应加热 电流频率50kHz，脆硬层深度10～ 20mm，适用于大直径轧辊、火车车轮等的表面淬 火。
（2）稳定组织，稳定尺寸和形状，保证零件使 用精度和性能。
（3）通过不同的回火工艺，来调整零件的强度、 硬度，获得所需要的韧性和塑性。
回火工艺及应用
根据回火温度的不同，回火方法主要有下列三种：
1）低温回火（150～250℃）：组HRC
火焰加热表面淬火
用乙炔－氧火焰对工件表面进行快速加热，当达 到淬火温度时立即喷水冷却，其淬硬层深度一般 为2～6mm。
火焰表面淬火
优点：操作简单、不需要特殊设备、成本低、灵 活性大，可适合各种生产场合。 缺点：加热温度不易控制，工件表面易过热，淬 火质量不够稳定，对工人的技术水平要求较高。 适用：单件小批量生产以及大型零件（如大型轴 类、大模数齿轮等）的表面淬火和需要局部淬火及 外形复杂的零件。
回火托氏体具有很高的弹性 极限，同时有一定的塑性。
回火工艺及应用
3）高温回火（500～650℃）：组织为回火索氏体， 硬度20～35HRC。特点是在保持较高强度的同时， 具有较好的塑性和韧性。（回火索氏体组织是铁 素体+细粒状渗碳体的混合物 ）
）和高耐磨性。常用于处理各种工模具以及渗碳淬火
或表面淬火的工件。
回火马氏体是淬火马氏 体内脱溶沉淀析出高度弥散 的碳化物质点。此时，碳已
经部分的从固溶体中析出并形 成了过渡碳化物，其α固溶体 仍有一定的碳的过饱和度，仍
是一种亚稳组织。回火马氏体 仍保持针（条）状特征 。
2）中温回火（350～500℃）：组织为回火托（屈）氏 体，硬度35～50HRC。中温回火的目的是具有较高的弹 性极限和屈服极限，并有一定的韧性和抗疲劳性，多 用于各种弹簧和锻模等。
二、回火
淬火钢一般不能直接使用。钢的淬火组织是 淬火马氏体和残余奥氏体，都是不稳定组织 ，而淬火马氏体又极脆，并存在很大的内应 力，若不及时回火，会使工件发生变形甚至 开裂。
回火是将淬火钢重新加热到Ac1点以下某一 温度，保温后再冷却至室温的热处理工艺。
回火的目的
（1）消除或降低内应力，降低脆性，防止变形 和开裂。
渗碳
渗碳是为了增加钢件表层的含碳量和使其具有 一定的碳浓度，向低碳钢（0.1～0.25%C） 或低合金钢的表层渗入碳原子的化学热处理工 艺。
渗碳处理广泛用于表层要求高硬度、高的耐磨 性及疲劳强度，而心部要求一定强度和高韧性 的零件，如汽车主轴和变速齿轮等。
渗碳后的工件表层为过共析钢组织，其硬度和 耐磨性满足不了零件要求，必须进行淬火和低 温回火处理。
调质处理：淬火加高温回火的热处理又称为调质 处理，广泛用于处理各类重要零件，例如轴、齿 轮、连杆、螺栓等。
回火索氏体是在充分发达的等轴铁素体中弥散分布着已经聚集 长大了的球状渗碳体。回火索氏体中的铁素体已不呈针状形态而 呈等轴状。
回火索氏体比正火索氏体组织具有适中的强度和优异的冲击韧 性，这就是为什么多数结构零件要进行调质处理（淬火+高温回 火）的原因。
化学热处理
钢的化学热处理是将工件置于特定介质中加热和 保温，使一种或几种元素渗入工件表面，以改变 表层的化学成分、组织和性能的热处理工艺。
化学热处理不仅可以使工件表面硬度、耐磨性提 高，还可以使工件表面获得一些特殊性能，如耐 蚀性等。
化学热处理一般以渗入的元素来命名，如渗碳、 氮化、碳氮共渗 。
氮化主要用于耐磨性和精度均要求很高的零件， 如镗床主轴、精密传动齿轮等。由于氮化层很薄 ，一般不超过0.60～0.70mm，
碳氮共渗
目前以中温气体碳氮共渗和低温气体碳氮共渗应 用较为广泛。
中温气体碳氮共渗以渗碳为主，但比渗碳处理加 热温度低、时间短、零件变形小、生产效率高。
低温气体碳氮共渗是在500～570℃的温度下， 向钢的表面层同时渗入碳、氮原子的过程。共渗 温度较低，是以渗氮为主的碳氮共渗过程，共渗 层深度可达0.01～0.02mm。
常用的渗碳方法是气体渗碳和固体渗碳。
煤油
风扇电动机 废气火焰
炉盖 砂封 电阻丝 耐热罐 工件
炉体
渗氮
渗氮是向钢的表面层渗入氮原子以提高表层的硬 度、耐磨性、疲劳强度及耐蚀性的化学热处理工 艺。
目前最广泛的渗氮工艺是气体渗氮。渗氮过程与 气体渗碳过程基本相同，但渗氮温度低，速度非 常缓慢。
氮化后工件不需再进行其他处理。
感应加热表面淬火
将工件至于通过交变电流 的线圈中，由于电磁感应 和集肤效应，将钢件表层 迅速加热至淬火温度，而 心部电流几乎为零、温度 变化很小，这时经喷水冷 却，钢件表层快冷淬火， 得到一定深度的马氏体层。
感应加热表面淬火
感应加热淬火的淬硬层深度与电流频率有关——电 流频率越高，淬火后工件淬硬层越薄。
第四节 表面淬火和化学热处理
在生产中，许多机械零件如轴、齿轮、凸轮等， 要求表面有较高的耐磨性，而心部则要求有足 够的塑性和韧性。
表面淬火就是通过快速将零件表面加热使钢表
层奥氏体化，而心部未被加热，然后淬火冷却， 使表层获得马氏体组织，而心部组织并未发生 变化，达到“外硬内韧”状态。
生产中应用最多的是感应加热表面淬火和火焰 加热表面淬火。
低温气体碳氮共渗
低温气体碳氮共渗的共渗介质常用尿素，受热分 解提供活性碳、氮原子，与气体氮化相比，其渗 层硬度较低，脆性较小，故称为软氮化。达到提 高耐磨性、疲劳强度和耐蚀性的目的。
低温气体碳氮共渗和渗氮一样，不需要再进行其 他处理，而且不受钢种限制。
例如高速钢刀具经气体软氮化后，寿命可提高 20%-200%。
根据所用电流频率，感应加热分为三种：
①高频感应加热 常用频率200～300kHz，脆硬层深 度0.5～2.5 mm，适用于中小尺寸轴类零件及中小 模数的齿轮等。
②中频感应加热 常用频率2500～8000Hz，脆硬层深 度3～8mm，适用于较大尺寸的轴和大中模数的齿 轮等。
③工频感应加热 电流频率50kHz，脆硬层深度10～ 20mm，适用于大直径轧辊、火车车轮等的表面淬 火。
（2）稳定组织，稳定尺寸和形状，保证零件使 用精度和性能。
（3）通过不同的回火工艺，来调整零件的强度、 硬度，获得所需要的韧性和塑性。
回火工艺及应用
根据回火温度的不同，回火方法主要有下列三种：
1）低温回火（150～250℃）：组HRC
火焰加热表面淬火
用乙炔－氧火焰对工件表面进行快速加热，当达 到淬火温度时立即喷水冷却，其淬硬层深度一般 为2～6mm。
火焰表面淬火
优点：操作简单、不需要特殊设备、成本低、灵 活性大，可适合各种生产场合。 缺点：加热温度不易控制，工件表面易过热，淬 火质量不够稳定，对工人的技术水平要求较高。 适用：单件小批量生产以及大型零件（如大型轴 类、大模数齿轮等）的表面淬火和需要局部淬火及 外形复杂的零件。