材料成型基础复习题 (1)

一、填空题

1．材料力学性能的主要指标有  硬度   、  塑性  、  冲击韧度    、 断裂韧性   、疲劳强度等

2．在静载荷作用下，设计在工作中不允许产生明显塑性变形的零件时，应使其承受的最

大应力小于  屈服强度  ，若使零件在工作中不产生断裂，应使其承受的最大应力小于  抗拉强度  

       。

3．ReL（σs）表示      下屈服强度   ，Rr0.2（σr0.2）表示  规定残余伸长强度    ，其数值越大，材料抵抗   塑性性别    能力越强。

4．材料常用的塑性指标有   断后伸长率   和  断面收缩率   两种。其中用  断后伸长率        表示塑性更接近材料的真实变形。

5．当材料中存在裂纹时，在外力的作用下，裂纹尖端附近会形成一个应力场，用  应力强度因子KI   来表述该应力场的强度。构件脆断时所对应的应力强度因子称为  断裂韧性    ，当K I >K I c时，材料发生  低应力脆断   。

6．金属晶格的基本类型有   体心立方晶格  、  面心立方晶格  、密排六方晶格                三种。

7．亚共析钢的室温组织是铁素体+珠光体（F+P），随着碳的质量分数的增加，珠光体的比例越来越   大   ，强度和硬度越来越    高    ，塑性和韧性越来越  差   。

8．金属要完成自发结晶的必要条件是  过冷   ，冷却速度越大，  过冷度  越大，晶粒越  细  ，综合力学性能越   好  。

9．合金相图表示的是合金的_成分___  、  组成   、 温度    和   性能   之间的关系。

10. 根据铁碳合金状态图，填写下表。

  第二项点    、   变形程度   。

12．热加工的特点是   无加工硬化现象   ；冷加工的特点是  有加工硬化现象   。

13．马氏体是  碳全部被迫固溶于奥氏体的饱和  的固溶体，其转变温度范围（共析刚）为  +230~-50  。

14．退火的冷却方式是  缓慢冷却  ，常用的退火方法有  完全退火   、 球化退火   、   

 扩散退火  、 去应力退火   、  等温退火   和   再结晶退火   。

15．正火的冷却方式是   空冷   ，正火的主要目的是  细化金属组织晶粒  、 

 改善钢的机械性能   、  消除在锻轧后的组织缺陷   。

16．调质处理是指   淬火   加   高温回火   的热处理工艺，钢件经调质处理后，可以获得良好的  综合机械    性能。

17．W18Cr4V钢是  高速工具   钢，其平均碳含量（Wc）为： 1％。最终热处理工艺是   高温淬火加多次高温回  ，三次高温回火的目的是  获得较理想的热硬型     。

18．ZL102是  硅铝铸造   合金，其基本元素为  Al11%-13%  、主加元素为   Si   。

19．滑动轴承合金的组织特征是  在软基体上均匀分布着硬质点  或者   在应基体上均匀分布着软质点   。

20．对于热处理可强化的铝合金，其热处理方法为   淬火加时效    。

21．铸造可分为  砂型铸造    和  特种铸造    两大类；铸造具有  适应性广生产准备简单  和成本低廉等优点，但铸件的组织  疏松，晶粒粗大，缩孔，缩松，气孔  ，力学性能   不高   ；因此，铸造常用于制造形状   复杂    或在  低  应力下工作的零件或毛坯。

22．金属液的流动性   越好    ，收缩率    越小    ，则铸造性能好；若金属的流动性差，铸件易出现  浇不足，冷隔，气孔，夹渣，缩孔      等的铸造缺陷；若收缩率大，则易出现  缩孔，缩松，变形   的铸造缺陷。

23.常用铸造合金中，灰铸铁的铸造性能  好   ，而铸钢的铸造性能  差    。

24．铸型的型腔用于形成铸件的外形，而   型芯  主要形成铸件的内腔和孔。

25．一般铸件浇注时，其上部质量较      差       ，而下部的质量较   好  ，因此在确定浇注位置时，应尽量将铸件的  重要加工，太平面，薄壁面   朝下、  不重要的结构            朝上。

26．冒口的主要作用是   金属回填补缩   ，一般冒口厘设置在铸件的  最后结晶               部位。

27．设计铸件时，铸件的壁厚应尽量   均匀   ，并且壁厚不宜太厚或太薄；若壁厚太小，则铸件易出现   浇不足，冷隔   的缺陷；若壁厚太大，则铸件的  缩孔和缩松，晶粒粗大  。

28．衡量金属可锻性的两个主要指标是  塑性  与  变形抗力  、   塑性   愈高，  变形抗力  愈小，金属的可锻性就愈好。

29．随着金属冷变形程度的增加，材料的强度和硬度  升高   ，塑性和韧性  下降  ，使金属的可锻性   变差    。

30．自由锻零件应尽量避免  加强筋  、 凸台   、  工字型   等结构。

31．弯曲件的弯曲半径应大于   最小弯曲半径    ，以免弯裂。

32．冲压材料应具有良好的    塑性      。

33．细晶粒组织的可锻性     好于     粗晶粒组织。

34．非合金钢中碳的质量分数愈低，可锻性就愈   好   。

35．焊接方法按焊接过程的特点分  熔化焊    、   压力焊   、  钎焊   三大类。

36．影响焊接电流的主要因素是 焊条直径    和  焊缝位置  。焊接时，应在保证焊接质量的前提下，尽量选用   较大   的电流，以提高生产率。

37．电焊机分为   直流电焊机     和  交流电焊机  两大类。

38．焊缝的空间位置有  平焊   、   立焊   、  仰焊    、  横焊    。

39．焊接接头的基本形式有  对接  、  搭接   、  角接   、  卷边接   。

40．气体保护焊根据保护气体的不同，分为   惰性气体   焊和  活性气体   焊等。

41．点焊的主要焊接参数是  电极压力   、  焊接电流   和  通电时间  。压力过大、电流过小，焊点强度  下降   ；压力过小、电流过大，易   飞溅    、   烧穿    。

二、判断题

(× )1．机器中的零件在工作时，材料强度高的不会变形，材料强度低的一定会产生变形。

(× )2．硬度值相同的在同一环境中工作的同一种材料制作的轴，工作寿命是相同的。

(× )3．所有的金属材料均有明显的屈服现象。

(× )4．选择冲击吸收功高的材料制作零构件可保证工作中不发生脆断。

(×)5．共晶转变与共析转变都是在一个温度范围内完成的。

(√ )6．在缓冷至室温的条件下，碳的质量分数为0.8%的钢比碳的质量分数为1.2%的钢硬度低。

(× )7．过共析钢由液态缓冷至室温时析出的二次渗碳体，在组织形态与晶体结构方面均与一次渗碳体不同。

(× )14．低碳钢或高碳钢为便于进行机械加工，可预先进行球化退火。

(× )15．钢的实际晶粒度主要取决于钢在加热后的冷却速度。

(× )16．过冷奥氏体的冷却速度越快，钢冷却后的硬度越高。

(× )17．同一钢材在相同的加热条件下，水淬比油淬的淬透性好，小件比大件的淬透性好。

(√ )19．要提高奥氏体不锈钢的强度，只能采用冷塑性变形予以强化。

(× )20．调质钢的合金化主要是考虑提高其热硬性。

(× )21．渗碳钢只要渗碳就能提高表面的硬度。

(× )22．灰铸铁通过热处理可将片状石墨变成球状石墨或团絮状石墨，从而改善铸铁的力学性能。

(× )23．可锻铸铁塑性好，故容易锻造成形。

(× )24．铸铁抗拉强度差，不能承受重载荷。

(√ )25．灰铸铁中，碳、硅含量越高，铸铁的抗拉强度和硬度越低。

(×)26．铸铁可以通过再结晶退火使晶粒细化，从而提高其力学性能。

(√ )27．球墨铸铁可通过调质处理和等温淬火工艺提高其力学性能。

(√ )28．灰铸铁的减振性能比钢好。

(×)29．熔炼铸铁常用的熔炼炉为高炉、转炉和冲天炉。

(×)30．实型铸造的模样不必取出，可简化造型工艺，但不能生产形状很复杂的铸件。

(√)31．压力铸造的生产率高，主要用于生产大批量、低熔点的非铁金属薄壁铸件。

(×)32．可用增加铸件壁厚的方法来提高铸件的承载能力。

(×)33．因锻造之前进行了加热，所以任何材料均可进行锻造。

(√)34．弯曲模角度应比弯曲件弯曲角度小一个回弹角α0。

(√ )35．落料和冲孔的工序方法相同，只是工序目的不同。

(×)36．正接法常用于焊接薄件。

(√ )37．焊接后的焊件常采用退火来消除焊接内应力。

(√ )38．焊条的直径是指焊芯的直径。

(×)39．在焊接的四种空间位置中，仰焊是最容易操作的。

(×)41．钎焊时的温度都在4 5 0℃以下。

三、计算题

1．标准规定，1 5钢的力学性能指标不应低于下列数值：Rm（σb）≥372 MPa,ReL（σs）≥225 MPa，A（δ5）≥2 7%。Z（Ψ）92≥55%。现将购进的1 5钢制成d0=10 mm的圆形截面短试样，经拉伸试验后测得Fm（Fb）=34 500 N，FeL（Fs）=21 100 N，L1=65 mm， d1=6 mm。试问：这批1 5钢的力学性能是否合格？

四、简答题

1．下列情况应采用什么方法测定硬度？写出硬度值符号（HB、HRA、HRB、HRC、HV）。

    (1)锉刀；(2)黄铜铜套；(3)硬质合金刀片；(4)供应状态的各种非合金钢钢材；(5)耐磨工件的表面硬化层。

2．根据铁碳合金相图，说明下列现象产生的原因。

    (1) 在进行热轧和锻造时，通常将钢材加热到1 000—1 250℃；

    (2) 钢铆钉一般用低碳钢制作；

    (3) 在1 1 0 0℃时， Wc =0.4%的钢能进行锻造，而Wc =4.2%的铸铁不能锻造；

    (4) 室温下Wc =0.9%的碳钢比Wc = 1.2%的碳钢强度高；

    (5) 钳工锯削T7 0钢、T10钢、T12钢比锯2 0钢、3 0钢费力，锯条易磨钝；

    (6) 绑扎物件一般用铁丝（镀锌低碳钢丝），而起重机吊重物时却用钢丝绳（60钢、65钢、7 0钢等制成）。

3．拟用T10钢制成形状简单的车刀，其工艺路线为锻造一热处理一机加工一热处理一磨削加工。试问：两次热处理具体工艺名称和作用是什么？并指出各自获得的显微组织。

4．确定下列钢件的退火方法，并指出退火目的。

(1) 经冷轧后的1 5钢钢板，要求降低硬度；

(2)  ZG270-500的铸造齿轮；

(3) 锻造过热的6 0钢锻坯；

(4) 具有片状渗碳体的T12钢坯。

5．两块碳的质量分数均为Wc = 0.77%的非合金钢（碳钢）片加热至760℃以上，分别以不同方式冷却，钢片的冷却曲线及该种钢材的奥氏体等温转变曲线如图所示。试问图中①、②、③、④点各是什么组织？比较②、④点组织的硬度大小。  

奥氏体等温转变曲线图

6．车床主轴要求轴颈部位的硬度为5 6～58HRC，其余处为20～24 HRC，其加工工艺路线为：锻造一正火一机加工一轴颈表面淬火十低温回火一磨加工，请指出：

(1) 主轴应选用何种材料；

(2) 正火、表面淬火及低温回火的目的；

7、确定下列工件的回火方法，并指出回火目的。

（1）滚动轴承； 

（2）重要齿轮； 

（3）汽车减振板簧； 

（4）W18Cr4V刀具； 

（5）HT200铸件的表面硬化层（白口组织）。

8、请为下列钢号选择合适的用途。

（1）20CrMnTi；

（2）Q345；

（3）HT200； 

（4）T12A；

（5）20。

（6）65Mn； 

（7）GCr15；

（8）W18Cr4V

（9）QT600-3。

供选用的实例：机床床身、小型弹簧、滚动轴承、柴油机曲轴、成型铣刀、机车齿轮、桥梁、锉刀和冷冲压件。

9．现有低碳钢和中碳钢齿轮各一个，为了使齿面具有高的硬度和耐磨性，试问：应各进

行何种热处理？ 

10．解释下列现象：

(1) 高速工具钢在热轧（或热锻）后，经空冷获得马氏体组织；

(2) 高锰耐磨钢在高压、大冲击条件下具有优良的耐磨性和良好的韧性。

11．下列做法是否可以？为什么？

(1) 用Q235钢代替4 5钢制成齿轮；

(2) 用3 0钢代替T13钢制成锉刀，用盐液淬火后低温回火；

(3) 用2 0钢代替6 5钢制成弹簧，淬火后中温回火；

(4) 用40Cr钢代替20CrMnTi钢制造载货汽车变速箱传动齿轮，调质处理后高频表面

淬火、低温回火。

 12．何谓热硬性？钢的热硬性与“二次硬化’’有何关系？W18Cr4V钢为什么通常在

550 —570℃进行回火？5 6 0℃回火是否是调质？为什么？

13．简要说明砂型铸造的工艺流程。

14．型砂的种类有哪些？目前铸造生产线上造型主要采用哪些型砂？

15．缩孔与缩松对铸件质量有何影响？为何缩孔比缩松较容易防防止?

16．如何确定锻造温度范围？

17．什么叫自由锻？自由锻有哪些主要工序？并说明其特点和应用范围。

18．自由锻零件结构工艺性有哪些基本要求？

19．如何衡量金属的可锻性？说明影响金属可锻性的因素。

20．冲压有哪些基本工序？ 

21．焊接电弧有什么特点？它有哪几个区域组成？

22．焊条组成中的各部分起什么作用？

23．焊接变形产生的原因是什么？ 

24．焊接结构工艺性包含哪些主要内容？焊缝布置应遵循哪些原则？

五、单项选择题

1．加工硬化是一种有效的强化手段，其缺点是（ B  ）

A．只适用于双相材料    B．材料在高温下不适用      C．只适用于单晶体

2．冷加工金属回复时，位错（ B  ）

A．增殖      B．大量消失    C．重排

4．二次再结晶是（  B ）

A．相变过程    B．形核长大过程     C．某些晶粒特别长大的现象

5. 现需要制造一直径2 5 mm的连杆，要求整个截面上具有良好的综合力学性能，应采用(   A )。

A．40Cr调质    B．4 5正火   C．60Si2Mn淬火十中温回火    D. 20Cr渗碳十淬火十低温回火

7．普通铸铁力学性能的好坏，主要取决于(  C  )。

    A．基体组织类型    B．热处理的情况

    C．石墨的形状、大小与分布    D．石墨化程度

8．灰铸铁床身薄壁处出现白口组织，造成切削加工困难，解决的办法是(  C  )。

    A．改用球铁    B．正火

    C．石墨化退火    D．等温淬火

9．提高灰铸铁耐磨性应选用( C )。

    A．整体淬火    B．渗碳十淬火十低温回火

C．表面淬火    D．等温淬火

10．通常成分在共晶点或其附近的金属流动性(  A  )。

 A．好    B．差    C．一般

11．单件或小批生产的灰铸铁件直径小于( C  )mm的孔通常不必铸出。

    A．1 0    B．2 0    C．3 0    D．5 0

12．制造双金属滑动轴承时，内衬轴承合金通常是采用( C   )方法镶铸在钢制轴瓦上的。

    A．压力铸造    B．熔模铸造    C．离心铸造    D．砂型铸造

13．在工艺参数相同的情况下，(  B  )的铸件，内部晶粒细小，力学性能好。

    A．离心铸造    B．金属型铸造    C．砂型铸造    D．实型铸造

14．铸造中的CAE指的是(  C  )。

    A．计算机辅助设计    B．计算机辅助制造    C．计算机辅助工程（数值模拟）

15．大批量生产的铸件与小批量生产的铸件相比，前者的机械加工余量应(  B  )。

    A．大些    B．小些    C．一样

16、下列金属中属于合金弹簧钢的是(  C )。

 A. 65钢   B. ZGMn13    C. 60Si2Mn  D. 1Cr17

17、下列金属中焊接性最好的是( A  )。

A. 20钢   B. HT200    C. 40Cr  D.GCr15

18、焊条电弧焊焊接电弧阳极区的温度大约是（  B  ）左右。

A. 2400 K      B. 2600 K      C. 6000～8000 K

19、焊接一般结构件时用(  A  )。

A .酸性焊条                    B ].碱性焊条

20、下列金属中属于高锰耐磨钢的是(  D  )。

A. 65钢     B. 1Cr17   C .  60Si2Mn   D.  ZGMn13

六、名词解释

抗拉强度: 是金属由均匀塑性变形向局部集中塑性变形过渡的临界值，也是金属在静拉伸条件下的最大承载能力。对于塑性材料，它表征材料最大均匀塑性变形的抗力，拉伸试样在承受最大拉应力之前，变形是均匀一致的，但超出之后，金属开始出现缩颈现象，即产生集中变形；对于没有(或很小)均匀塑性变形的脆性材料，它反映了材料的断裂抗力。

硬度: 材料抵抗硬物体压入其表面的能力

固溶强化：当溶质原子溶解在溶剂晶体中，溶剂的晶格将发生畸变，晶格常数发生变化。

细晶强化：用细化晶粒的方法来提高金属材料的力学性能。

加工硬化：金属材料在再结晶温度以下塑性变形时，由于晶粒发生滑移，出现位错的缠结，使晶粒拉长、破碎和纤维化，使金属的强度和硬度升高，塑性和韧性降低的现象。

淬透性：钢在一定条件下淬火时获得淬硬层（马氏体层）深度。

淬硬性：指钢在淬火时硬化能力，用淬成马氏体可能得到的最高硬度表示

铸造：是指将室温中为液态但不久后将固化的物质倒入特定形状的铸模待其凝固成形的加工方式。

锻压：是利用锻压机械的锤头、砧块、冲头或通过模具对坯料施加压力，使之产生塑性变形，从而获得所需形状和尺寸的制件的成形加工方法。

铸造性：指金属材料能否用铸造方法制成优良铸件的性能

可焊性：是指金属材料在采用一定的焊接工艺包括焊接方法、焊接材料、焊接规范及焊接结构形式等条件下，获得优良焊接接头的难易程度。

可锻性：指金属材料在压力加工时，能改变形状而不产生裂纹的性能。它包括在热态 或冷态下能够进行锤锻，轧制，拉伸，挤压等加工。

锻造比：是利用锻压机械对金属坯料施加压力，使其产生塑性变形以获得具有一定机械性能、一定形状和尺寸锻件的加工方法。

七、综合练习题

1. 请为下列钢号选择合适的用途及最终热处理：20、45、65Mn、T12A、20CrMnTi、40Cr、Q235、Q345、HT300、QT600-3、GCr15、ZGMn13、9SiCr、3Cr13、W18Cr4V、lCr18Ni9Ti、60Si2Mno

供选用实例：机床床身、缝纫机零件、柴油机曲釉、汽车差速器壳、坦克履带、机床主轴、锉刀、机车齿轮、汽车传动轴、桥梁、丝锥、铣刀、小型弹簧、冷冲压件、汽车板簧、滚动轴承的滚动体、钢筋、螺纹搓丝板、热锻模、加热炉管、医疗器械。

2.如图所示的铸件系单件小批生产，采用砂型铸造，请确定造型方法，并在图上标出分型面。

3. 请分析下图所示铸件结构的合理性，并说明理由。 

4 ．下图所示各铸件结构设计是否合理？若不合理，请提出修改建议。

6. 判断下图中锻压结构设计是否合理，请指出不合理的地方，并说明为什么？

锻压结构设计图