内容发布更新时间 : 2024/9/30 21:20:18星期一 下面是文章的全部内容请认真阅读。

《材料成形技术基础》复习思考题

第一篇 铸造

1.何谓液态合金的充型能力？充型能力不足，铸件易产生的主要缺陷有哪些？

充型能力：液态金属充满铸型型腔，获得形状完整、尺寸精确、轮廓清晰铸件的能力。 充型能力不足，会产生浇不足、冷隔、气孔、夹渣等缺陷。

提高充型能力的方法：1）选择凝固温度范围小的合金；2）适当提高浇注温度、充型压力；3）合理设计浇注系统结构；4）铸型预热，合理的铸型蓄热系数和铸型发气量；5）合理设计铸件结构。

2.影响液态合金充型能力的主要因素有哪些？

影响液态合金充型能力的主要因素有：流动性、铸型条件、浇注条件和铸件结构等。

3.浇注温度过高或过低，对铸件质量有何影响？

浇注温度过低，会产生浇不足、冷隔、气孔、夹渣等缺陷。浇注温度过高，液态合金的收缩增大，吸气量增加，氧化严重，容易导致产生缩孔、缩松、气孔、粘砂、粗晶等缺陷。可见，浇注温度过高或过低，都会产生气孔。

4.如何实现同时凝固？目的是什么？该原则适用于何种形状特征的铸件？

铸件薄璧部位设置在浇、冒口附近，而厚璧部位用冷铁加快冷却，使各部位的冷却速度趋于一致，从而实现同时凝固。目的：防止热应力和变形。该原则适用于壁厚均匀的铸件。

注意：壁厚均匀，并非要求壁厚完全相同，而是铸件各部位的冷却速度相近。

5.试述产生缩孔、缩松的机理。凝固温度范围大的合金，其缩孔倾向大还是缩松倾向大？与铸铁相比较，铸钢的缩孔、缩松倾向如何？

产生缩孔、缩松的机理：物理机制是因为液态收缩量＋凝固收缩量 ＞ 固态收缩量（或写为：体收缩量＞线收缩量）；工艺原因则是由于补缩不足。

凝固温度范围大的合金，其缩松倾向大。与铸铁相比较，铸钢的缩孔、缩松倾向大。

6.试述冒口与冷铁的作用。

冒口：补缩、排气。冷铁：调整冷却速度。冒口：补缩、排气。冷铁：调整冷却速度。 7.一批铸钢棒料（Φ200×L mm），落砂清理后，立即分别进行如下的切削加工： (1)沿其轴线，在心部钻Φ80mm通孔，加工后棒料长度为L１； (2)将其车为Φ80mm的轴，车削后的长度为L2。 试分析L、L1、L2是否相等。 答案：L1>L>L2

8.试举例分析影响铸铁力学性能的主要因素。 提示：基体组织；G的形状和大小。

①基体组织为F时，塑性、韧性较好，但强度、硬度较低。 基体组织为P时，塑性、韧性较低，但强度、硬度较高。

Φ??Φ?Φ????基体组织为F+P时，铸铁力学性能介于以上两种情况之间。 ②G从片状→团絮状→球状，力学性能逐渐上升。G由大变小，以及G均布时，则力学性能↑。

9.试述孕育铸铁的生产原理。与普通HT相比：在力学性能上孕育铸铁有何特点？常用于什么场合？ 生产原理：改善普通灰铸铁可从两方面考虑，基体由F→P；G由粗大→细小、均布。

孕育铸铁的强度较高，力学性能对璧厚的敏感性小，常用于静载下有较高强度的铸件，以及璧厚较大的中、小型铸件。

10.试分析：工艺上可采取哪些措施控制石墨化倾向？石墨化倾向对灰口铸铁的组织和力学性能会产生哪些影响？ 控制碳当量；热处理：G化退火以及正火。

石墨化倾向大，石墨较粗大，灰口铸铁的基体组织倾向于形成F，故强度、硬度较低。反之则倾向于形成P，故强度、硬度较高。

11.试述铸造中常用的孕育剂、球化剂。球墨铸铁在球化处理后，为何还要进行孕育处理？ 孕育剂：75硅铁。球化剂：稀土镁合金（RE-Mg）。

孕育处理可以促进石墨化倾向，还可使石墨球圆整、细化。

12.简述QT的铸造工艺特点。

成分接近共晶点，流动性好，但在铸型刚度较小时（也即退让性较好时），铸件容易产生缩孔、缩松等缺陷。

生产球铁件，铸型刚度较小时，采用冒口和冷铁，顺序凝固原则/定向凝固原则；铸型刚度很好时，不用冒口和冷铁，同时凝固原则。 第 1 页 共 7 页

?????容易产生夹渣和皮下气孔。 球铁的出炉温度高于1400℃。

13.试从以下几个方面比较球铁和可铁：C、Si含量;生产方法;力学性能;适用范围。

可铁：C、Si含量较低，生产时先获得白口，且多采用定向凝固原则（∵无G析出，体收缩大，缩孔、缩松倾向大），再经高温G化退火得到，力学性能较低，适用于受力较小的曲轴、连杆等。球铁：C、Si含量较高，生产时需经球化、孕育处理，力学性能较高，适用于受力较大的曲轴、连杆等。

注意：承受冲击、形状复杂的薄璧小件时选择KTH.

14.试分析比较普通灰铸铁、可锻铸铁和球墨铸铁的化学成分、组织和性能特点。 普通灰铸铁、可锻铸铁和球墨铸铁的化学成分、组织和性能特点。

普通灰铸铁和球墨铸铁的成分均接近共晶成分，而可锻铸铁的碳当量低。 它们的基体可以是F，也可以是P，或F+P。

普通灰铸铁的强度低；KT和QT的强度较高，且具有一定的塑性和韧性，其中QT的强度最高。

15.试从力学性能、铸造工艺性能两个方面比较铸铁和铸钢，并叙述铸钢的应用范围。 铸铁铸造工艺性能较好，铸钢力学性能较好。

铸钢的应用范围：形状复杂难以用压力加工或切削的方法成形；力学性能要求较高，不能采用铸铁。

16.试述铸钢生产的一般特点。

铸钢的铸造性能差，易产生浇不足、气孔、缩松、缩孔、裂纹、夹渣和粘砂等缺陷。常采用以下措施： (1) 铸型应具备高的耐火度、透气性、合理的紧实度。

(2) 合理选用凝固原则 (一般，定向/顺序凝固；复杂件，复合凝固) 。

(3) 必须热处理。退火适于≥0.35%C或结构特别复杂的铸钢件；正火适于＜0.35%C的铸钢件。

17.合理选择浇注位置与合理选择分型面，两者的目的是否相同？

选择浇注位置的目的是减少铸造缺陷，保证铸件的质量；选择分型面的目的是便于起模，简化铸造工艺。可见，两者的目的是不同的。

18.模样、铸件（毛坯）、零件三者在尺寸、形状、结构上有何区别？ 模样、型腔、铸件和零件之间的关系 名称 特征 大小 尺寸 形状 凹凸 (与零件相比) 空实 (与零件相比) 模 样 大 大于铸件一个收缩率 包括型芯头、活块、外型芯等形状 凸 型 腔 大 与模样基本相同 与铸件凹凸相反 凹 铸 件 小 比零件多一个加工余量 包括零件中小孔洞等不铸出的加工部分 凸 零 件 最小 小于铸件 符合零件尺寸和公差要求 凸 实心 空心 实心 实心

19.试述起模斜度与结构斜度的作用和区别。

铸造斜度分为结构斜度和拔模斜度两种。它们的作用主要都是便于起模。

为了便于从铸型中取出模型，凡垂直于分型面的铸件壁应具有一定的倾斜度；为从芯盒中取出型芯的方便，铸件上相应的部位亦应由一定的倾斜度。

区别：结构斜度是在铸件结构设计阶段，在铸件非加工表面设置的；

拔模斜度是铸造工艺设计阶段，在制造模型与芯盒时，在铸件加工表面设置的。 起模斜度影响因素

1．模样材料：金属模↓，木模↑。 2．造型方法：机器造型α，较小。

3．起模高度： h↑，α↓。 （注意，与模锻斜度不同） 4．所处位置：内壁，α较大

第 2 页 共 7 页

20.在铸造中，什么是叫芯头和芯座？它们的尺寸大小是否相同？

芯头是指砂芯的外伸部分，是型芯的定位、支撑和排气结构。芯头如图所示。芯头有垂直和水平芯头两种。芯座是指铸型中专为放置芯头的空腔。芯头和芯座尺寸主要有芯头长度L（高度H）、芯头斜度α、芯头与芯座装配隙s等。尺寸可参照教材。

21.人们常在铸件上设置加强肋并且在有孔的部位设置凸台。这样做的目的是什么？加强肋的厚度是否应大于或等于被加强壁的厚度？

在铸件上常设置加强肋并且在有孔的部位设置凸台。设置加强肋的目的是：①避免增加铸件壁厚；②保证铸件刚度。 设置凸台的目的是减小璧厚，使璧厚尽量均匀。加强肋的厚度应小于被加强壁的厚度。

22.试分析铸造应力的产生机理及防治措施。

铸造应力主要有热应力和收缩应力（或机械应力）两种。

热应力是因为铸件璧厚不均匀，各部分冷却速度不同，导致在同一时期铸件各部分收缩不一致而引起的应力。（内因） 防止：同时凝固原则、去应力退火（人工时效）、反变形。

收缩应力（或机械应力）是因为合金的线收缩受到铸型、型芯、浇冒口系统的机械阻力而引起的内应力。（外因）防止：提高铸型以及型芯的退让性、去应力退火（人工时效）。

注意教材中相关内容。

23.什么是定向凝固原则？其目的是什么？具有何种形状特征的铸件宜采用定向凝固？设计这类铸件时，应如何使其壁厚分布合理？

所谓顺序凝固/定向凝固，是使铸件按规定方向从一部分到另一部分逐渐凝固的过程。目的：减少缩孔、缩松倾向。通过在铸件不同部位放置冷铁、冒口，可实现顺序凝固/定向凝固。

铸件壁厚应合理分布：使铸件向一个方向逐渐均匀增厚。

24.试分析：为何铸件的壁厚既不能过大，也不能过薄？影响铸件壁厚的因素有哪些？ ⑴璧厚既不能过大，也不能过小，因为，

晶粒粗大； 过大 储热量大

V冷↓↓

G化倾向↑基体中F体↑，P体量↓

合金液充型能力↓； 过小

V冷↑↑， 灰口铸铁的表位易产生白口组织。 ⑵影响铸件壁厚的因素：

①液态合金的充型能力。铸造工艺上，规定了最小允许壁厚。 推荐了“临界壁厚” ? 3?最小允许壁厚。 ②铸件的刚度。

增加铸件的刚度不能单靠增加壁厚，常常需要合理地设计铸件的截面形状。如加强肋（肋板的厚度，应小于被加强壁的厚度）。

加强肋，又称拉肋，防变形肋（提高刚度嘛）。强，行（形），发啦！

除了加强肋外，铸肋还有一类，称为割肋，又称收缩肋，防裂肋，以及激冷肋。为便于记忆，用“收割机”“割裂”， 这两类铸肋，也即加强肋和割肋，它们的厚度都小于铸件的壁厚。

注意：热裂是在凝固后期、接近固相线的高温形成的。线收缩，也即固态收缩也是从凝固后期、接近固相线的高温开始的，而不是液态金属完全变为固态才开始的！！！

第二篇 金属压力加工

1.为何承受重载、冲击的齿轮通常均采用锻造的方法制坯？（提示：三化） 材料组织细密化、成分均匀化、锻造流线分布合理化。 注意：使零件服役时最大切应力与锻造流线方向垂直。

2.试述如何利用下列物理现象来提高工件的力学性能：冷变形硬化；回复；再结晶。

冷变形硬化：提高强度、硬度和耐磨性，特别是对于塑性好，且不能用热处理强化的金属尤为重要；回复：消除应力，冷卷弹簧的去应力退火（250～300℃）；再结晶：消除冷变形硬化，多次拉深中间的再结晶退火。

3.何谓锻造比？压力加工时，为什么要选择合适的锻造比？

锻造比：评价锻造过程中金属材料变形程度的参数。Y，恒大于1。 Y反映了锻件变形程度与锻件力学性能之间的关系。 Y↑，内部孔隙被焊合——组织细密化

偏折的碳化物、树枝晶被打碎——成分均匀化。

第 3 页 共 7 页