工程材料习题解答

　1 1- -2 2 假设塑性变形时材料体积不变，那么在什么情况下塑性指标δ、ψ之间能建立何种数学关系。

　解：无颈缩情况下，L 0 S 0 ＝L 1 S 1

　 ……①δ＝（L 1 - L 0 ）/ L 0 ，ψ＝（S 0 - S 1 ）/ S 0

　 ……② ②代入①化简得（δ+1）(1-ψ)=1

　1 1- - 3

　现有一碳钢制支架刚性不足，采取以下三种方法中哪种方法可有效处理此问题？为何？①改用合金钢；②进行热处理改性强化；③改变改支架截面和结构形状尺寸。

　答：选择第三种。因为工件刚性首先取决于其材料弹性模量 E，又和该工件形状和尺寸相关。而材料弹性模量 E 难于经过合金化、热处理、冷热加工等方法改变，所以选第三种。

　l l- -5 5 在零件设计和选材时，怎样合理选择材料σ p 、σ e 、σ s 、σ b 性能指标?各举一例说明。

　答：σ p ：当要求弹性应力和弹性变形之间保持严格正比关系时。

　 σ 工 ‹σ p

　σ e ：工程上，对于弹性元件，要求σ 工 ‹σ e σ s ：对于不许可有显著塑性变形工程零件，要求σ 工 ‹σ s σ b ：对塑性较差材料，要求σ 工 ‹σ b 比如：σ p -炮管、σ e -弹性元件、σ s -紧固螺栓、σ b -钢丝绳 1 1- -6 6 现有两种低强度钢在室温下测定冲击韧性，其中材料 AA K

　=80J，材料 BA K

　=60J，能否得出在任何情况下材料 A 韧性高于材料 B，为何？

　答：不能。因为影响冲击韧性原因很多。

　1 1- -7 7 实际生产中，为何零件设计图或工艺卡上通常是提出硬度技术要求而不是强度或塑性值？ 答：这是由它们定义、性质和测量方法决定。硬度是一个表征材料性能综合性指标，表示材料表面局部区域内抵御变形和破坏能力，同时硬度测量操作简单，不破坏零件，而强度和塑性测量操作复杂且破坏零件，所以实际生产中，在零件设计图或工艺卡上通常提出硬度技术要求而不提强度或塑性值。

　2 2- -1 1

　常见金属晶体结构有哪多个：它们原于排列和晶格常数有什么特点?。α—Fe、γ—Fe、Al、Cu、Ni、Pb、C r、V、Mg、Zn 各属何种结构?

　答：体心：α—Fe、C r、V

　面心：

　γ—Fe、Al、Cu、Ni、Pb、

　 密排六方：Mg、Zn 2 2- -2 2 已知γ-Fe 晶格常数要大于α-Fe 晶格常数，但为何γ-Fe 冷却到 9120 C 转变为α-Fe 时，体积反而增大？

　 答：这是因为这两种晶格致密度不一样，γ-Fe 致密度是 74%，α-Fe 致密度是68%，当γ-Fe 冷却到 9120 C 转变为α-Fe 时，因为致密度变小，造成了体积反而增大。

　2 2- -5 5

　总结说明实际金属晶体材料内部结构特点。

　答：金属晶体内原子排列总体上规则反复，常见体心、面心、密排六方三各晶格类型。但也存在不完整地方，即缺点，按几何形态分为点、线、面缺点。

　3 3- -1 1

　假如其它条件相同，试比较在下列铸造条件下，所得铸件晶粒大小； (1)金属模浇注和砂模浇注；

　 (2)高温浇注和低温浇注； (3)铸成薄壁件和铸成厚壁件；

　 (4)浇注时采取振动和不采取振动； (5)厚大铸件表面部分和中心部分。

　答：1 前小；2 后小；3 前小；4 前小；5 前小；

　 3 3- - 2

　下列元素在α—Fe 中形成哪种固溶体？ Si，C，N，Cr，Mn，B，Ni 答：间隙：C，N，B

　 置换：Si，Cr，Mn，Ni 3 3- - 6

　为何铸造合金常选择靠近共晶成份合金?为何要进行压力加工合金常选择单相固溶体成份合金?

　 答：共晶成份合金恒温结晶，流动性好，适合铸造。单相固溶体成份合金，塑性好。

　３- - 补１、什么叫固溶体相？其结构有何特点？性能怎样？在合金中有何作用？举一例说明。

　答：组成固态合金组元相互溶解形成均匀结晶相。

　结构：保持溶剂晶格不变，溶质以原子分散于溶剂晶格中，成份不固定，A（B）表示。

　性能：强度较纯溶剂金属大，塑性、韧性很好。

　作用：合金中为基础相，作基体相。

　举例：如碳钢中铁素体 F。

　３- -补 补 2 2、已知 A 熔点 600 度和 B 熔点 500 度，在液态无限互溶；在固态 300 度时，A 溶于 B 最大溶解度为 30%，室温时为 10%，但 B 不溶于 A；在 300 度时，含 40%B 液态合金发生共晶反应。现要求：

　（1）、作出 A--B 合金相 图； （2）、注明各相区组织。

　答：

　 4 4- -4 4

　简明比较液态 结晶、重结晶、再结晶异同之处。

　答：同：全部是结晶， 需要△T，有形核、长大过程。异：液态结晶，液→ 固，△T 可小些，无序→有序，相变。

　重结晶，固→固，△T 较大，有序→有序，相变。

　再结晶，只有变形金属才可再结晶，是晶格畸变减轻、消失，破碎晶粒→完好晶粒，不是相变。

　4 4- -5 5

　金属铸件能否经过再结晶退火来细化晶粒？为何？ 答：不能。只有变形金属才可再结晶，储存能量是产生再结晶前提。

　4 4- -8 8、钨在 1000℃变形加工，锡在室温下变形加工，请说明它们是热加工还是冷加工（钨熔点是 3410℃，锡熔点是 232℃）？ 解：钨再结晶温度是：（3410＋273）×0.4-273＝1200℃

　∵加工温度小于再结晶温度，∴属于冷加工 锡再结晶温度是：（232＋273）×0.4-273＝-33℃ ∵加工温度大于再结晶温度，∴属于热加工 4 4- - 9

　用下列三种方法制造齿轮，哪一个比较理想?为何? (1)用厚钢板切成圆板，再加工成齿轮

　 (2)用粗钢棒切下圆板，再加工成齿轮；

　(3)将圆棒钢材加热，锻打成圆饼，再加工成齿轮。

　 （4）下料后直接挤压成形。

　答：第四种。下料后直接挤压成形，保留纤维组织。

　4 4- - １０、用一根冷拉钢丝绳吊装一大型工件进入热处理炉，并随工件一起加热到 1000℃保温，当出炉后再次吊装工件时，钢丝绳发生断裂，试分析其原因。

　答：冷拉钢丝绳是利用加工硬化效应提升其强度，在这种状态下钢丝中晶体缺点密度增大，强度增加，处于加工硬化状态。在 1000℃时保温，钢丝将发生回复、再结晶和晶粒长大过程，组织和结构恢复到软化状态。在这一系列改变中，冷拉钢丝加工硬化效果将消失，强度下降，在再次起吊时，钢丝将被拉长，发生塑性变形，横截面积减小，强度将比保温前低，所以发生断裂。

　５- - １、分析含碳量ＷC 分别为 0.2%、0.45%、0.8%、1.2%铁碳合金在极缓慢冷却时组织转变过程，绘出室温组织示意图并在图上标出组织组成物名称。

　答：

　0. 2%：A-F+A-F+P 0. 45%：A-F+A-F+P 0. 8%：A-P 1. 2%：A-Fe 3 C+A-Fe 3 C+P 5 5- -2 2

　分析一次渗碳体、二次渗碳体、三次渗碳体、共晶渗碳体、共析渗碳体异同之处。

　答：同：性能 异：一次渗碳体从液态中析出，为长条状。

　 二次渗碳体从Ａ中析出，为网状。

　三次渗碳体从Ｆ中析出，为点状。

　 共晶渗碳体和Ａ共晶反应生成，为块状。

　共析渗碳体和Ｆ共析反应生成，为长条状。

　5 5- -4 4

　某仓库中积压了很多退火状态碳钢，因为钢材混杂不知其化学成份．现找出一根，经金相分析后发觉组织为珠光体和铁素体，其中铁素体占 80％(体积分数)。问此钢中碳质量分数大约为多少？ 解：组织为珠光体和铁素体，所以是亚共析钢，C 全在 P 中，

　Wc=0.77%×20%=0.154% ５- - 3

　依据铁碳相图计算：

　(１)室温下，Ｗc 为 0. 2％钢中珠光体和铁素体相对量；

　(2)室温下，Ｗc 为１.2％钢中珠光体和二次渗碳体相对量；

　(3)727℃共析反应刚完成时，珠光体中铁素体和渗碳体相对量； (4)Wc 为 1．2%钢在 1400℃、1100℃和 800℃时奥氏体中含碳量； (5)铁碳合金中二次渗碳体和三次渗碳体最大质量分数。

　解：

　（1）

　W P =0.2/0.77=26%

　W F =(0.77-0.2)/0.77=74% （2）

　W P =(6.69-1.2)/(6.69-0.77)=92.7% W Fe3CⅡ =(1.2-0.77)/(6.69-0.77)=7.3% （3）

　W F =(6.69-0.77)/6.69=88%

　W Fe3C =0.77/6.69=12% （4）

　1400℃为 L+A，A 中 C%>1.2% 1100℃为 A，A 中 C%=1.2% 800℃为 A+ Fe 3 C，A 中 C%<1.2% （5）W

　Fe3CⅡMAX =(2.11-0.77)/(6.69-0.77)=22.6%

　W

　Fe3CⅢMAX =(0.0218-0.0008)/(6.69-0.0008)=0.3% ５- - 5

　已知铁素体硬度为 80HBS，渗碳体硬度为 800HBw，依据两相混合物合金性能改变规律，计算珠光体硬度。为何实际侧得珠光体硬度全部要高于此计算值? 解：W F =(6.69-0.77)/6.69=88%

　W Fe3C =0.77/6.69=12% HB≈88%×80+12%×800＝166.4 渗碳体强化作用。

　5 5- -6 6

　现有形状和尺寸完全相同四块平衡状态铁碳合金，它们含碳量Ｗc分别为0.20％、0.40％、1.2％、3.5％，依据你所学知识可用哪些方法来区分它们? 答：硬度。

　5 5- - 7

　依据铁碳相图解释下列现象：

　(1)在进行热轧和铸造时，通常将钢材加热到 1000—l250℃; (2)钢铆钉通常见低碳钢制作； (3)绑扎物件通常见铁丝(镀锌低碳钢丝)，而起重机吊重物时钢丝绳Ｗc 分别为 0.60％、0.65％、0.70％钢等制成； (4)在 1100℃时，Wc＝0.4％碳钢能进行铸造，而 Mc＝4.0％铸铁不能进行铸造； (5)在室温下，现 Wc＝0.8％碳钢比 Wc＝1.2％碳钢强度高; (6)Wc＝1.0％碳钢比 Wc＝0.5％碳钢硬度高; (7)钢适适用于压力加工成形，而铸铁适于铸造成形。

　答：(1)在Ａ区

　(2)塑性好

　(3)前塑性好，后强度大

　 (4)前在Ａ区，后含渗碳体多 (5)

　 0.9％后强度下降

　 (6)前含碳量大

　 (7)前可成塑性好Ａ，后共晶组织流动性好。

　6 6 补- -1 1 示意画出共析碳钢Ｃ曲线。

　6 6 补- -2 2

　钢Ａ化过程怎样？目标是什么？ 答：过程――1、A 形核；2、A 长大；3、残余渗碳体溶解；4、A 成份均匀化。目标――细小、均匀 A。

　6 6 补- -3 3 依据Ｃ曲线分析高、中、低温转变组织和性能。

　答：1、高温转变（A 1 ~550℃），P 类转变，扩散型 粗 P（A 1 ~680℃）

　 细 P（ 680

　~600℃）－－Ｓ

　极细 P（ 600

　~550℃）－－Ｔ Ｐ层片间距越小，强度、硬度越高，塑性和韧性也变好。

　2、中温转变（550

　~Ms240℃），B 类转变，半扩散型。

　B 上 （ 550

　~350℃），呈羽毛状；

　B 下 （ 350

　~240℃），呈针片状

　低温形成 B 下 ，不仅含有高强度、硬度和耐磨性，而且有良好塑性和韧性。

　3、低温转变（M s ~M f ），M 类转变，无扩散型

　M 是 C 在α—Fe 中过饱和间隙固溶体。

　伴随含碳增加，强度和硬度升高，低碳Ｍ不仅含有高强度和硬度，而且有良好塑性和韧性 6 6 补- -4 4

　什么叫Ｍ？Ｍ转变条件和特点是什么？ 答：M 是 C 在α—Fe 中过饱和间隙固溶体。

　 M 形成条件：＞V k ，＜ M s

　Ｍ转变特点：①无扩散相变；②速度极快；③变温生成；④转变不完全；⑤Ａ内生成，先大后小。

　6 6 补- -5 5 退火和正火关键目标是什么? 1）调整硬度方便于切削加工； 2）消除残余应力，预防钢件在淬火时产生变形或开裂； 3）细化晶粒、改善组织以提升钢力学性能。

　4）为最终热处理作组织上准备。

　6 6 补- -6 6、回火种类及其性能怎样？ ⑴.低温回火（<200℃），得 M 回 。性能：应力减小，硬度改变不大。

　⑵.中温回火（300～400℃），得 T 回 。性能：应力基础消除，强度、硬度降低，塑、韧性上升。

　⑶.高温回火（>400℃），得 S 回 。性能：强度、硬度深入降低，塑、韧性深入上升。

　6 6 补- -7 7、过共析钢淬火加热温度怎样选择？为何？淬火加热后组织是什么？ 答：过共析钢淬火加热温度应为 Ac 1 +30~50℃，如大于 Ac cm ，则完全 A 化，淬火后为 M+A＇，无 Fe 3 C 对耐磨性不利，如 A c1 +30~50℃，组织为 A+Fe 3 C，淬火后为 M+Fe 3 C+ A＇ 少 ，满足要求，淬火加热后组织为 A+Fe 3 C 6 6- - 2

　确定下列钢件退火方法，并指出退火目标及退火后组织 (1)经冷轧后 15 钢钢板，要求降低硬度； (2)ZG270—500 铸造齿轮； (3)铸造过热 60 钢锻坯； (4)含有片状渗碳体 T12 钢坯。

　答：

　(1)、再结晶退火，降低硬度，Ｆ＋Ｐ

　(2)、完全退火，细化晶粒，Ｆ＋Ｐ (3)、完全退火，细化晶粒，Ｆ＋Ｐ

　(4)、球化退火，使 Fe 3 C 球化，Ｐ＋粒 Fe 3 C ６- - 3

　指出下列零件铸造毛坯进行正火关键目标及正火后显微组织。

　20 钢齿轮；(2)45 钢小轴；(3)T12 钢锉刀。

　答：

　降低硬度，便于加工，Ｆ＋Ｐ 作为最终热处理，取得很好性能，Ｆ＋Ｐ 消除铸造应力，为后续工序准备，Ｐ＋Fe 3 C 6 6- - ５

　 比较 45 钢分别加热到 700℃、750℃和 840℃水冷后硬度值高低，并说明原因。

　答：700℃时，组织为 F+P，水冷为 F+P

　750℃时，组织为 F+A，水冷为 F+M 840℃时，组织为 A，水冷为 M

　故加热温度高，水冷硬度高。

　6 6- - 6 现有一批丝锥，原定由 T12 钢制成，要求硬度为 60～64HRＣ。但生产时材料中混入了 45 钢，若混入 45 钢在热处理时，(1)仍按 T12 钢进行处理，问能否达成丝锥要求?为何? (2)按 45 钢进行处理后能否达成丝锥要求？为何? 答：（1）不能达成要求。45 钢淬火加热温度>A 1 时，组织为 F+A，淬火后为 F+M，软硬不均，耐磨性差。

　（2）不能达成要求。按 45 钢处理，淬火加热温度>A 3 时，组织为 A，淬火后取得粗针头 M，韧性差，同时残余 A 体多，硬度不足，无 Fe 3 C，耐磨性差。

　6 6- - 7

　甲、乙两厂生产同一批零件，材料全部是 45A 钢，硬度要求 220~250HBS，甲厂采取正火，乙厂

　采取调质，全部能达成硬度要求。试分析甲、乙两厂产品组织和性能有何区分？ 答：甲厂正火组织为 F+S，Fe 3 C 呈片层状。

　 乙厂调质组织为回火索氏体，Fe 3 C 呈颗粒状。

　在硬度相同条件下，调质塑性、韧性愈加好些，所以乙厂工艺很好。

　6 6- -8 8

　现有三个形状、尺寸、材质(低碳钢)完全相同齿轮。分别进行整体淬火、渗碳淬火和高频感应加热淬火，试用最简单措施把它们区分出来。

　答：用测硬度方法区分。低碳钢整体淬火组织为 F，硬度低不均；渗碳淬火得 M+Fe 3 C（高 C），硬度最高；高频淬火为 M（低 C），硬度次之。

　6 6- -9 9 现有低碳钢和中碳钢齿轮各一个，为了使齿面含有高硬度和耐磨性，试问应进行何种热处理?并比较它们经热处理后在组织和性能上有何不一样? 答：低碳钢：渗碳后淬火+低温回火，表面达要求

　中碳钢：淬火+低温回火，次之。

　6 6- -0 10 某一用 45 钢制造零件，其加工路线以下：

　备料－铸造－正火－粗机加工－调质－精机械加工－高频感应加热淬火＋低温回火－磨削，请说明各热处理工序目标热处理后组织。

　答：正火――降低硬度，便于加工；

　调质――取得良好综合性能； 高频淬火＋低温回火――表面取得高硬度和耐磨性。

　6 6- -1 11 生产中常常把已加热到淬火温度钳工凿子刃部投入水中急冷，然后出水停留一段时间，再整体投入水中冷却。试分析这前后两次水冷作用。

　答：

　刃部入水急冷为淬火，得Ｍ＋Fe 3 C 出水停留一段时间为回火，得Ｍ’＋ Fe 3 C 再整体投入水中，为抑制继续回火，保留回火组织。

　7 7 补- -1 1、Me 对淬火钢回火转变有何影响？ 答：1)提升回火稳定性；2）产生二次硬化提升钢淬透性；3）有些 Me 影响高温回火脆性。

　7 7 补- -2 2、总结 Me 在钢中作用。

　答:Me 存在钢中能够 1）强化 F（Me 在 F 中）；2）提升淬透性（Me 在 A 中）；3）提升回火稳定性（Me 在 M 中）；4）细晶强化（形成稳定化合物）；5）有些 Me 影响高温回火脆性。

　7 7 补- -3 3 、总结渗碳钢、调质钢、弹簧钢、轴承钢性能要求，成份特点、热处理特点、最终组织及常见钢种。

　答：一、渗碳钢

　性能要求：表面硬而耐磨，心部强韧。

　 成份特点：低碳，Cr 等。

　热处理特点：渗碳后淬火＋低温回火。

　 最终组织：表面——M＇+碳化物+A＇ 少 ，心部——M＇或F+P。

　常见钢种：20、20Cr、20CrMnTi、18CrNiWA 等 二、调质钢 性能要求：综合性能好。

　 成份特点：中碳，Cr、Mn、Si、Ni 等。

　热处理特点：淬火＋高温回火。

　最终组织：S＇

　常见钢种：45、40Cr 等 三、弹簧钢 性能要求：弹性强度高，屈强比高。

　 成份特点：高碳中低部分，Cr、Mn 等。

　热处理特点：淬火＋中温回火。

　最终组织：T＇

　 常见钢种：65Mn、60Si2Mn 等 四、轴承钢 性能要求：硬度高，耐磨性好，稳定。

　 成份特点：高碳，Cr 等。

　热处理特点：淬火＋低温回火（淬火后冷处理，回火后时效）。

　 最终组织：M＇ 常见钢种：

　GCr15

　7 7 补- -4 4 、高速钢为何要铸造？铸造后怎样处理？得何组织？ 答：打坏碳化物，成型。

　铸造后等温退火，得 S+碳化物。

　7 7 补- -5 5、高速钢怎样最终热处理？为何？是否属调质？为何？

　答：高温度淬火，使尽可能多 C、Me 溶入 A 中，以确保性能，但不让 A 长大。

　高温度回火数次，尽可能在二次硬化作用最强温度范围内回火确保热硬性；数次回火以尽可能降低残余 A 量，得使用状态组织为 M＇+碳化物+ A＇ 少 不属调质，因该处理得组织不是 S＇。

　7 7 补- -6 6 、不锈钢抗蚀性好原因是什么？A 不锈钢有何特点？ 答：Me 加入后：

　提升固溶体基体电极电位；⑵.形成均匀单相组织；⑶. 形成保护膜。

　A 不锈钢抗蚀性好，抗拉强度低，塑性好，但加工硬化倾向大，切削性差。

　7 补-7、某型号柴油机凸轮轴，要求凸轮表面有高硬度（>50 HRC），而心部含有良好韧性，原来采取45 钢调质处理再在凸轮表面进行高频淬火，最终低温回火，现因工厂库存 45 钢以用完，只剩 15 钢，拟用15 钢替换。试说明：

　原 45 钢各热处理工序作用 改用 15 钢后，仍按原热处理工序进行能否满足性能要求？为何？ （3）

　改用 15 钢后，为达成所需要性能，在心部强度足够前提下，应采取何种工艺。

　答：（１）45 钢调质，获良好综合性能

　表面淬火+低温回火，使表面获较高硬度和耐磨性 （2）改用 15 钢后仍按原工艺，不能满足性能要求。

　因 15 钢含 C 量低，调质后综合性能远不及 45 钢，尤其是强度和硬度。

　改用 15 钢后，应采取渗碳工艺，渗碳后淬火+低温回火处理，心部保持足够强韧性，表面含有较高硬度。

　7 7 补- -8 8 要制造齿轮、连杆、热锻模具、弹簧、冷冲压模具、滚动轴承、车刀、锉刀、机床床身等零件，试从下列牌号中分别选出适宜材料并叙述所选材料名称、成份、热处理工艺和零件制成后最终组织。

　T10、65Mn、HT300、W6Mo5Cr4V2、GCr15Mo、40Cr、20CrMnTi、Cr12MoV、5CrMnMo 答：齿轮：20CrMnTi 渗碳钢；C%=0.2%,Cr,Mn,Ti<1.5%；渗碳＋淬火＋低温回火；组织为回火马氏体。

　连杆：40Cr 调质钢；C%=0.4%,Cr<1.5%；调质处理（淬火＋高温回火）；组织为回火索氏体。

　弹簧：65Mn 弹簧钢；C%=0.65%,Mn<1.5%；淬火＋中温回火；组织为回火托氏体。

　冷冲压模具：Cr12MoV 冷变形模具钢；C%>1%,Cr=12%,Mo,V<1.5%；淬火＋低温回火；组织为回火马氏体。

　滚动轴承：GCr15Mo 轴承钢；C%＝1%,Cr=1.5%,Mo<1.5%；球化退火＋淬火＋低温回火；组织为回火马氏体。

　车刀：W6Mo5Cr4V2 高速钢；W%=6%,Mo%=5%,Cr%=4%,V%=2%；淬火＋560℃三次回火；组织为回火马氏体＋碳化物。

　锉刀：T10 碳素工具钢；C%＝1%；淬火＋低温回火；组织为回火马氏体＋碳化物。

　热锻模具：5CrMnMo 热变形模具钢；C%=0.5%,Cr,Mn,Mo<1.5%；淬火＋高温回火；组织为回火索氏体。机床床身：HT300 灰口铁；无需热处理。

　8 8- - １、铝合金热处理强化和钢淬火强化有何不一样? 答：钢淬火强化是加热得单相Ａ，Ａ中含Ｃ多，淬火得α 过 （无扩散相变得到α 过 为Ｍ），晶格畸变而强化。

　 铝合金热处理强化是淬火得α 过 （铝基固溶体），强度、硬度并不高，经过时效α 过 中析出第二相，造成晶格畸变而强化。

　8 8- -2 2、铝合金是怎样分类? 答：按成份和工艺特点分 成份小于 D 点合金——变形铝合金(其中成份小于 F 点不能热处理强化)； 成份大于 D 点合金——铸造铝合金。

　8 8- -3 3

　简述纯铝及各类铝合金牌号表示方法、性能特点及应用。答：LF 8 8 补- -1 1 、轴承合金组织特点是什么？ 答：关键有两种组织，一个是软基体+硬质点，一个是硬基体+软质点。

　8 8 补- - 2. 不一样铝合金可经过哪些路径达成强化目标？答：铸造铝硅合金可经过变质处理达成强化目标。能热处理强化变形铝合金可利用时效强化（固溶处理后时效处理）达成强化目标。

　8 补-3. 何谓硅铝明？它属 于哪一类铝合金？为何硅铝明含有良好铸造性能？在变质处理前后其组织及性能有何改变？这类铝合金关键用在何处？答：铝硅铸造合金又称为硅铝明，因为含硅量为 17%周围硅铝明为共晶成份合金，含有优良铸造性能。在铸造缓冷后,其组织关键是共晶体(α十 Si),其中硅晶体是硬化相,并呈粗大针状,会严重降低合金力学性能,为了改善铝硅合金性能,可在浇注前往液体合金中加入含钠变质剂,纳能促进硅形核,并阻碍其晶体长犬,使硅晶体成为极细粒状均匀分布在铝基体上。钠还能使相图中共晶点向右下方移动,使变质后形成亚共晶组织。变质后铝合金力学性能显著提升。

　铸造铝硅合金通常见来制造质轻、耐蚀、形状复杂及有一定力学性能铸件,如发动机缸体、手提电动或风动工具(手电钻)和仪表外壳。同时加入镁、铜铝硅系合金(如 ZL108),在变质处理后还可进行固溶处理+时效,使其含有很好耐热性和耐磨性,是制造内燃机活塞材料。

　4 14 补- -1 1 、什么是失效？

　答：零件在使用过程中，因外部形状尺寸和内部组织结构发生改变而失去原有设计功效，使其低效工作或无法工作或提前退伍现象即称为失效。

　4 14 补- -2 2 、失效形式有那多个？

　答：按零件工作条件及失效特点将失效分为四大类：即过量变形、断裂、表面损伤和物理性能降级。对结构材料失效而言，前三种是关键。

　4 14 补- -3 3 、失效原因是什么？

　答：(一)设计

　结构形状不合理

　 (二)材料

　一是选材不妥，这是最关键原因；其二是材质欠佳。

　 (三)加工

　 加工缺点、组织不均匀缺点(粗大组织、带状组织等)、表面质量(刃痕等)和有害残余应力分布等。

　 (四)使用

　零件安装时配合不妥、对中不良等，维修不立即或不妥，操作违反规程均可造成工件在使用中失效。

　4 14 补- -4 4 、选材通常遵照基础标准是什么？

　答：选材通常应遵照三个基础标准：使用性能、工艺性能和经济性能，它们是辩证统一体。在大多数情况下，使用性能是选材首要标准和依据。

　一补－1、什么是液态合金充型能力?它和合金流动性有何关系? 答: 液体金属充满铸型型腔，取得尺寸正确、轮廓清楚成形件能力。

　合金流动性好，充型能力好。

　影响充型能力：内因－合金流动性（关键取决于成份）

　外因－浇注条件（温度、速度）；铸型（温度、热容量、结构等）

　一补－2、液态合金收缩分哪多个阶段？

　答：液态收缩、凝固收缩和固态收缩。

　一补－3、缩孔、缩松是怎样形成？形成特点是什么？对铸件影响怎样？ 答：液态合金在冷凝过程中，若其液态收缩和凝固收缩所缩减容积得不到补充，则在铸件最终凝固部位形成部分孔洞 。大而集中称为 缩孔 ，细小而分散称为 缩松 。

　恒温结晶或结晶温度范围窄合金，易形成缩孔。

　结晶温度范围宽合金，易形成缩松。

　缩孔、缩松全部会使铸件力学性能下降，影响致密性。

　一补－４、铸造应力是怎样产生？有何危害？怎样预防？ 答：铸件在凝固以后继续冷却过程中，若固态收缩受到阻碍，铸件内部立即产生内应力。如保留到室温残余应力即铸造应力。

　铸造应力使铸件翘曲变形，甚至开裂。

　尽可能减小内应力，可采取同时凝固标准、壁厚均匀、改善充型条件等。

　二补－１、压力加工有何特点？答：优点：改善金属组织，提升力学性能；提升材料利用率；塑性成型生产率高；取得精度较高零件。不足：不能加工脆性材料和形状复杂零件。

　二补－２、何谓金属可锻性？怎样衡量？答：金属材料接收压力加工难易程度。常见金属塑性和变形

　拉力衡量。

　二补－３、影响金属可锻性原因有哪些？举例说明。答：内因：金属成份、组织。

　外因：变形温度、变形速度、应力状态和模具工具等。

　如低碳钢铸造常加热到 1100℃，奥氏体状态塑性好。

　二补－４、纤维组织是怎样形成？它存在有何特点？怎样利用？ 答：变形程度较大，晶粒沿变形方向拉长、压扁，形成纤维组织出现各向异性，顺纤维方向能承受较大正应力。让零件工作时正应力方向和纤维方向一致，切应力方向和之垂直；使纤维沿零件外形分布，而不被切断。

　二补－５、低碳钢铸造温度范围怎样确定？为何？ 答：依据铁碳相图初锻通常在固相线以下 100~200℃，不过烧、过热；终锻再结晶温度 50~100℃，确保锻后再结晶。

　二补－６、板材冲压基础工序有哪些？ 答：分离工序：包含落料、冲孔、切断；变形工序：拉伸、弯曲等。

　二补－８、落料和冲孔区分？答：落料冲下来成为零件；冲孔冲下来是废料。

　三补－１、何谓正接法、反接法？各有何特点？答：用直流焊机焊接时，当工件接阳极，焊条接阴极称直流正接；工件接阴极，焊条接阳极称直流反接。

　三补－２、焊条组成及其功用怎样？ 答：焊条由焊条芯和药皮组成。

　焊条芯：传导电流，填充填充金属。

　药皮：稳弧、造气造渣，保护熔池，脱氧、去硫、渗合金元素。

　三补－３、按熔渣化学性质焊条怎样分类？各有何应用特点？ 答：依据焊条药中氧化物（熔渣）化学性质，分为酸性和碱性两类。

　碱性焊条焊接工艺性差，焊接关键结构件； 酸性焊条焊接工艺性好，焊接通常结构件。

　三补－４、焊接接头组成怎样？各部分组织性能怎样？ 答：接头由焊缝金属、热影响区和熔合区组成。

　焊缝金属：铸态细晶区和柱状晶区，力学性能通常不低于母材。

　热影响区：靠近焊缝母材因为热传导也有不一样程度温度升高区域，性能视程度不一样而不一样。

　熔合区：焊缝和热影响区过渡区，性能最差。

　在热影响区中，有过热区、正火区、部分相变区，正火区性能最好。

　三补－５、焊接应力是怎样产生？答：焊接过程中对焊件不均匀加热和冷却产生。