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金属材料与热处理试题 1一、填空题（30分，每空1分）1、根据采用的渗碳剂的不同，将渗碳分为__________、__________和__________三种。
2、普通灰铸铁、可锻铸铁、球墨铸铁及蠕墨铸铁中石墨的形态分别为__________、__________、__________和__________。
3、实际金属晶体的缺陷有__________、__________、__________。
4、工程中常用的特殊性能钢有_________、_________、_________。
5、金属的断裂形式有__________和__________两种。
6、按冶炼浇注时脱氧剂与脱氧程度分，碳钢分为_________、_________、_________和_________。
7、金属元素在钢中形成的碳化物可分为_________、_________两类。
8、常见的金属晶体结构有____________、____________和____________三种。
9、合金常见的相图有__________、__________、__________和具有稳定化合物的二元相图。
10、感应表面淬火的技术条件主要包括__________、__________及__________。
二、选择题（30分，每题2分）1、铜只有通过冷加工并经随后加热才能使晶粒细化，而铁则不需冷加工，只需加热到一定温度即使晶粒细化，其原因是（）A 铁总是存在加工硬化，而铜没有B 铜有加工硬化现象，而铁没有C 铁在固态下有同素异构转变，而铜没有D 铁和铜的再结晶温度不同2、常用不锈钢有铁素体不锈钢、奥氏体不锈钢、马氏体不锈钢和（）A 铁素体-奥氏体不锈钢B 马氏体-奥氏体不锈钢C 莱氏体不锈钢D 贝氏体不锈钢3、以下哪种铸铁的断口呈灰黑色？（）A 马口铁B 白口铸铁C 麻口铸铁 D灰铸铁4、用于制造渗碳零件的钢称为（）。
A 结构钢B 合金钢C 渗碳钢D 工具钢5、马氏体组织有两种形态（）。
金属工艺学教学大纲课程编号：180501课程名称：金属工艺学/ Technology of Metals〔尝试4学时〕先修课程：工程材料、材料力学、工程制图、化学、物理、公差与配合、金工实习适用专业：机械工程及其自动化、机械设计及其自动化、工业工程、过程装备与控制工程、测控技术、车辆工程、材料工程、材料成型、材料加工、交通运输、工商办理、企业办理、热能与动力工程、国贸、船舶与海洋工程、轮机工程、能源与动力、油气储运、物流工程、给排水等机械类和近机械类各专业。
开课学院、系或教研室：物流工程学院机械制造系、机电学院金工学部。
一、课程的性质与任务本课程是高等工科院校机械类和近机械类专业必修的学科根底课程，本课程是研究机械零件毛坯的制造方法及毛坯设计时的布局工艺性问题，同时还研究机械加工方法的特点及各种加工方法对机械零件的工艺性要求。
通过本课程的学习了解和掌握各毛坯制造方法的底子道理和工艺特点，而且对各种外表加工的方法选择和机械零件的加工工艺规程的编制有较全面的了解，使学生具有初步的选择毛坯、制造毛坯及零件加工的工艺阐发能力。
二、课程的教学内容、底子要求及学时分配〔一〕教学内容1.绪论金属工艺学的目的，任务和内容；机器出产过程概念；机器制造工业在国民经济中的作用；学习金属工艺学的方法与要求。
根底砂型锻造底子工艺；锻造工艺方案的制定；锻造工艺图的绘制及工艺阐发举例。
3.合金的锻造性能液态合金的充型能力；锻造合金的凝固与收缩；铸件中常见的缺陷及防止。
4.铸件布局设计的工艺性锻造工艺对铸件布局的要求；锻造合金性能对铸件布局的要求。
5.常用合金铸件的出产铸铁件的出产；铸钢件的出产；铝、铜合金铸件的出产。
6.特种锻造熔模锻造；金属型锻造；压力锻造；低压锻造；离心锻造；其他特种锻造方法；各种锻造方法的比拟。
7.金属的塑性变形金属塑性变形的本色；塑性变形后的金属组织和性能；金属的可锻性。
8.金属的加热和锻件冷却金属的锻前加热；锻造温度范围及加热尺度；锻件的冷却方法；加热设备简介。
Chapter 14 Forging of Metals（金属的锻造/锻压）•14.1 Introduction•14.2 Open-Die Forging•14.3 Impression-Die and Closed-Die Forging•14.4 Related Forging Operations•14.5 Rotary Swaging•14.6 Forging-Die Design•14.7 Die Materials and Lubrication•14.8 Forgeability•14.9 Forging Machines•14.10 Forging Practice and Process Capabilities •14.11 Die Manufacturing Methods; Die Failures •14.12 The Economics of Forging14.1 Introduction•Forging（锻造/锻压）–A workpiece is shaped (formed) by compressive forces applied through various dies（模具）and tools（工具）.•one of the oldest metal working processes –4000bc •trationally be performed with a hammer（锤）and anvil（砧/平砧）•mostly require a set of dies and such equipment as a press（压力机）or a forging hammer（锤锻机）.•Typical forged products:–bolts （螺栓）–rivets （铆钉）–connecting rods （连杆）–gears （齿轮）–shaft （轴）–hand tool （手工具）–structural components （结构组件）discrete partsForging （锻件）(a)Source : Forging Industry Association.预锻件终锻件近净形/近成品形状净形/最终形状锻造齿净形挤出花键净形bevel gear （伞齿轮）ForgingFigure 14.1 (b) Landing-gear（起落架/着陆装置）components for the C5A and C5B transport aircraft, made by forging. Source: Wyman-Gordon Company.typical forged partsFigure 14.1 (c) general view of a 445 MN (50,000 ton) hydraulic press. Source: Wyman-Gordon Company.Hydraulic Press （液压机）Forging Process （锻压/锻造工艺）Forging Process-2锻造在制坯中的应用•一般机器或机械上的金属零件的传统生产过程是：冶炼——制坯——切削加工——热处理。
本科毕业设计（论文）外文译文院（系）：工学院机械系专业: 机械设计制造及其自动化姓名:学号:外语文献翻译摘自: 《制造工程与技术（机加工）》（英文版）《Manufacturing Engineering and Technology—Machining》机械工业出版社2004年3月第1版美s。
卡尔帕基安(Serope kalpakjian）s。
r 施密德（Steven R。
Schmid) 著译文:20.9 可机加工性一种材料的可机加工性通常以四种因素的方式定义：1、分的表面光洁性和表面完整性。
2、刀具的寿命。
3、切削力和功率的需求。
4、切屑控制。
以这种方式，好的可机加工性指的是好的表面光洁性和完整性,长的刀具寿命,低的切削力和功率需求.关于切屑控制，细长的卷曲切屑，如果没有被切割成小片，以在切屑区变的混乱，缠在一起的方式能够严重的介入剪切工序.因为剪切工序的复杂属性，所以很难建立定量地释义材料的可机加工性的关系。
在制造厂里,刀具寿命和表面粗糙度通常被认为是可机加工性中最重要的因素。
尽管已不再大量的被使用，近乎准确的机加工率在以下的例子中能够被看到.20.9。
1 钢的可机加工性因为钢是最重要的工程材料之一（正如第5章所示）,所以他们的可机加工性已经被广泛地研究过。
通过宗教铅和硫磺,钢的可机加工性已经大大地提高了。
从而得到了所谓的易切削钢.二次硫化钢和二次磷化钢硫在钢中形成硫化锰夹杂物（第二相粒子)，这些夹杂物在第一剪切区引起应力.其结果是使切屑容易断开而变小，从而改善了可加工性。
这些夹杂物的大小、形状、分布和集中程度显著的影响可加工性。
化学元素如碲和硒，其化学性质与硫类似，在二次硫化钢中起夹杂物改性作用。
钢中的磷有两个主要的影响。
它加强铁素体，增加硬度.越硬的钢，形成更好的切屑形成和表面光洁性。
需要注意的是软钢不适合用于有积屑瘤形成和很差的表面光洁性的机器。
第二个影响是增加的硬度引起短切屑而不是不断的细长的切屑的形成,因此提高可加工性。
《金属材料与热加工》课程标准课程代码：010008课程性质：专业基础课学分：4.0计划学时：64适用专业：机械制造与自动化1.前言1.1课程定位《金属材料及热加工》是机械制造与自动化专业一门重要的专业基础课，在课程体系中起着承上启下的作用。
本课程围绕机械制造技术应用体系，使学生初步认识材料的性能、了解晶体结构、掌握铁碳合金相图、掌握钢的热处理原理及工艺方法、掌握常用机械工程材料的成分、牌号及其用途。
在此基础上使学生具有处理简单的金属材料力学性能测试的能力、具有分析金属的晶体结构、二元合金相图和铁碳合金相图的基本能力、具有初步应用钢热处理知识完成钢的热处理的能力、具有鉴别金属材料与热处理、选择工程常用材料的能力。
同时培养学生辩证唯物主义思想、实事求是的科学态度以及分析问题、解决问题的能力。
本课程的前修课程为《工程力学》、《机械制图》；后续课程有《机械制在工艺与夹具》、《CAM软件应用》、《液压与气压传动》等专业基础课和专业课。
1.2设计思路《金属材料及热加工》是一门应用性很强的课程。
教学过程中应该突出“学其所用，用其所学”将“教、学、做”融为一体的高职教育特点，使学生具备高素质、高技能人才所必需的基本理论与基本知识，并具备一定的解决实际问题的能力，同时为学习其它相关课程和职业技术应用作必要知识准备；通过课内教学，专项技能训练，强化学生辨证思维能力的培养；帮助学生在教学过程中学会学习，学会实践，学会合（协）作；同时加强学生的职业道德的教育，确保人才培养目标的实现。
本课程是根据高职教育机械制造技术专业人才培养目标，同时借鉴先进高职教育办学理念，对机械制造技术专业所涵盖的岗位知识进行工作任务和职业能力分析，并以此为依据来确定本课程的知识内容。
本课程注重实际应用能力的培养，以岗位职业能力为依据，同时结合学生的认知特点和教学规律，教学中遵循以教师为主导，学生为主体原则，引导学生自主完成教学内容。
具体教学设计思路如下：本课程的教学内容共有十一章，主要以理论教学为主。
攀枝花学院学生课程设计（论文）题目20CrMnTi钢制造汽车曲轴正时齿轮热处理工艺设计学生姓名：学号：所在院(系)：材料工程学院专业：材料成型及控制工程班级：指导教师：职称：讲师2013年12月18日攀枝花学院教务处制攀枝花学院本科学生课程设计任务书课程设计（论文）指导教师成绩评定表摘要本课设计了20CrMnTi钢制造汽车曲轴正时齿轮热处理工艺设计。
主要的工艺过程包括锻造、预备热处理（完全退火）、渗碳、淬火+低温回火等过程。
通过各种不同的工艺过程进行恰当的处理可以获得各种性能良好的材料并且满足各项性能的要求。
20CrMnTi钢其塑性、低温冲击韧性高，但强度、硬度较低，锻造、焊接和冷冲压性能良好，冷变形塑性高，但切削加工变形小。
用于制造受力不大、韧性要求高的零件和渗碳件，紧固件和冲模锻件以及不经热处理的低负荷零件。
汽车曲轴齿轮是汽车中重要的传动部件。
其将汽车发动机和汽车主轴联结起来，将动力和扭矩由电机传递到主轴，从而使主轴转动汽车轮。
其主要作用是通过变速装置调节主轴转速和扭矩，从而使发动机运行在最佳的状态[1]。
关键词：汽车曲轴正时齿轮、20CrMnTi钢、预备热处理、完全退火、低温回火+淬火。
目录摘要 (Ⅰ)1、设计任务 (1)1.1设计任务 (1)1.2设计的技术要求 (1)2、热处理零件图 (2)3、设计方案 (2)3.1 汽车曲轴正时齿轮设计的分析 (2)3.1.1工作条件 (2)3.1.2失效形式 (2)3.1.3性能要求 (2)3.2钢种材料 (3)4、设计说明 (4)4.1加工工艺流程 (4)4.2具体热处理工艺 (4)4.2.1预备热处理工艺 (5)4.2.2渗碳工艺 (5)4.2.3淬火+低温回火热处理工艺 (6)4.2.4渗氮工艺 (6)5、分析与讨论 (8)6、结束语 (9)7、热处理工艺卡片 (10)8、汽车曲轴正时齿轮的热处理缺陷及预防或补救措施 (10)参考文献 (19)1 设计任务1.1设计任务20CrMnTi制造汽车曲轴正时齿轮热处理工艺设计1.2设计的技术要求20CrMnTi钢是一种低碳钢材料，它的延展性、可塑性都是比较好的，由于它的含碳量低(在0.17-0.23%之间)所以，硬度比较低。
机械制造与自动化的新工艺和新方法随着机械工业的发展和科学技术的进步,机械制造工艺的内涵和外延不断发生变化常规工艺不断优化并普及,原来十分严格的工艺界限和分工，如下料和加工、毛坯制造和零件加工,粗加工和精加工、冷加工和热加工等在界限上逐步趋于淡化，在功能上趋于交叉,各种先进加工方法不断出现和发展。
以下为一些机械制造的新工艺和新方法：1、超高速加工技术超高速加工技术是指采用超硬材料刀具磨具和高速运动的自动化制造设备，以极大的切削速度来达到提高材料切除率、加工精度和加工质量的现代加工技术。
超高速加工能使被加工金属材料在切除过程中的剪切滑移速度达到或超过某个极限值，使切削加工过程所消耗的能量、切削力、加工表面温度、刀具磨具磨损、加工表面质量、加工效率等明显优于常规切削速度下的指标，它是提高切削和磨削效果、提高加工质量、加工精度和降低加工成本的重要手段。
与常规切削加工相比，超高速加工有以下优点：（1）随着进给速度的提高,单位时间内材料的切除率可以增加3—6倍，可以大幅度缩短零件加工的切削工时，显著提高生产率.（2)切削力可以降低30%以上。
（3）切削过程极其迅速,95%以上的切削热被切屑带走，来不及传给工件，故特别适合加工容易热变形的零件.（4)机床作高速运转，振动频率特别高,工作平稳振动小,因而能加工非常精密、非常光洁的零件。
2、超精密加工技术超精密加工是指加工精度和表面质量达到极高程度的精密加工工艺。
目前超精密加工的主要手段有：金刚石刀具超精切削,金刚石砂轮和CBN砂轮超精密磨削、超精密研磨和抛光、精密特种加工和复合加工.金刚石砂轮超精密磨削是当前超精密加工的重要研究方向之一,其主要加工方式有外圆磨、无心磨、、沟槽磨和切割等，被加工材料有陶瓷、半导体等难加工材料,其关键技术包括金刚石砂轮的修整、微粉金刚石砂轮超精密磨削等.金刚石砂轮的修整包括整形和修锐两部分，对于密实型无气孔的金刚石砂轮，如金属结合剂金刚石砂轮，一般在整形后还需要修锐;有气孔型陶瓷结合剂金刚石砂轮在整形后即可使用。
导入新课:机械制造工艺是各种机械的制造方法和过程的总称。
机械制造工艺过程为:铸造、锻压机械加工装配金属材料—————>毛坯————————>零件——————>机器焊接热处理机械制造工艺发展方向是高质量、高生产率、低成本。
讲授新课:第七章铸造1. 铸造: 将熔化后的金属浇注、压射或吸入铸型型腔中, 待其凝固、冷却后, 得到一定形状的毛坯或零件的成形方法。
2. 铸件：用铸造获得的零件或毛坯。
§7-1 概述一、铸造的特点及分类1. 特点（1）成形方便且适应性强；（2）成本较低；（3）铸件的组织性能较差。
2. 铸造分类（1）砂型铸造：直接形成铸型的材料主要是型砂, 且液态金属完全靠重力充满整个铸型型腔。
—用型砂紧实成形的铸造方法。
（2）特种铸造: 砂型铸造以外的其他铸造方法。
（在§7-3中专门介绍）二、合金的铸造性能: 指合金在铸造时表现出来的工艺性能。
1. 流动性（1）流动性的概念: 液态合金充满铸型的能力。
通常用一定条件下浇出的“螺旋形试样”的长度来衡量。
如P172图7-2。
铸铁和硅黄铜流动性最好, 铸钢最差。
常用铸造合金的流动性: P172表7-1。
（2）影响流动性的因素1）合金成分。
共晶成分的合金流动性最好；凝固范围小的合金流动性较好；凝固范围大的合金流动性差；2）浇注温度。
浇注温度越高, 流动性越好；3）铸型。
铸型中凡能增加金属流动阻力、降低流速、加快冷却速度的因素, 都会降低合金的流动性。
2. 收缩（1）收缩的概念: 指铸件在浇铸、凝固和冷却过程中, 发生体积与尺寸减小的现象。
分为三个阶段: 液态收缩、凝固收缩、固态收缩。
液态收缩和凝固收缩表现为铸件体积的缩小, 以体收缩率表示, 是铸件产生缩孔和缩松的基本原因；固态收缩引起的体积缩小表现为铸件外形尺寸的变化, 以线收缩率表示, 是铸件产生应力、变形和裂纹的基本原因。
（2）影响收缩的因素（与影响流动性的因素类似）1）不同成分的合金具有不同的收缩率；常见合金的收缩率: P173表7-2。
3D打印和ProCAST技术在快速样件上的应用熔模精密铸造使用可熔性材料做成表面光洁和尺寸精准的模样，在蜡模表面均匀的涂覆耐火材料，在干燥、硬化后，将其放入脱蜡釜中加热融化模壳内部的蜡，蜡流出后形成空的模壳，模壳经过高温焙烧后，再把熔炼后的钢液浇注到模壳里得到铸件。
用这种工艺可以制作复杂、精密的零部件，制作出来的零件接近最终的零件形态，是一种近净成型的工艺[1]。
新品开发中，客户往往希望尽快将新的设计方案按照图纸生产出实际的零件，因此给出的交期比较短。
他们常常需要用新品开发得到的样品反复做实验，设计方案进行多次修改才能最终确定下来。
而在传统的精密制造工艺中，制作蜡模的压型模具的制造周期较长，一般制作一套模具需要半个月甚至更长的时间。
制造模具的费用也比较高且不易改动，如果产品结构改动较大模具需要重新制作。
这会无法满足开发样件短周期、低成本的需求。
3D打印技术的出现及其快速的发展让人们看到了解决这些技术问题的可能性。
1 产品结构介绍样件试制为某商用车前接梁，材质为高强度高韧性铸钢ZGD650-830，基本尺寸为750 mm×390 mm×410 mm，成品单件质量为34.7 kg，铸件内部缺陷标准按ASTM E446 三级执行。
产品结构如图1所示。
2 熔模铸造工艺设计为保证样件试制的一次成功率，确保客户的交付周期，铸造工艺设计要偏于保守，首先采用ProCAST软件多次模拟分析确保设计浇注系统的可靠性。
快速原型样件浇口位置选择基于以下几个原则：（1）保证危险截面无缩孔；（2）优先考虑置于厚大热节部位；（3）保证铸件处理最佳浇注位置；（4）保证制壳、焙烧浇注时模组可以摆放平稳。
如图2 左侧绿色标记部位为浇口位置。
浇口棒设计考虑到厚大部位在浇注时型壳易开裂导致“跑火”问题，因此在大平面和曲面上设计成沉槽、凸凹结构、加强筋、双螺旋等结构来提高型壳粘砂附着力和型壳自身强度，消除厚大部位“跑火”风险，如图2黄色标记部位所示。
