1、第一章工程材料基礎知識參考答案1 .金屬材料的力學性能指標有哪些？各用什么符號表示？它們的物理意義是什么？答：常用的力學性能包括：強度、塑性、硬度、沖擊韌性、疲勞強度等。強度是指金屬材料在靜荷作用下抵抗破壞（過量塑性變形或斷裂）的性能。強度常用材料單位面積所能承受載荷的最大能力（即應力叫單位為Mpa表示。塑性是指金屬材料在載荷作用下，產生塑性變形（永久變形）而不被破壞的能力。金屬塑性常用伸長率s和斷面收縮率少來表示：硬度是指材料抵抗局部變形，特別是塑性變形、壓痕或劃痕的能力，是衡量材料軟硬程度的指標，是一個綜合的物理量。常用的硬度指標有布氏硬度（HBSHBW、洛氏硬度（HRAHRBHR%）和維

2、氏硬度（HW。以很大速度作用于機件上的載荷稱為沖擊載荷，金屬在沖擊載荷作用下抵抗破壞的能力叫做沖擊韌性。沖擊韌性的常用指標為沖擊韌度，用符號ak表示。疲勞強度是指金屬材料在無限多次交變載荷作用下而不破壞的最大應力稱為疲勞強度或疲勞極限。疲勞強度用d-1表示，單位為MPa2 .對某零件有力學性能要求時，一般可在其設計圖上提出硬度技術要求而不是強度或塑性要求，這是為什么？答：這是由它們的定義、性質和測量方法決定的。硬度是一個表征材料性能的綜合性指標，表示材料表面局部區域內抵抗變形和破壞的能力，同時硬度的測量操作簡單，不破壞零件，而強度和塑性的測量操作復雜且破壞零件，所以實際生產中，在零件設計圖或工

3、藝卡上一般提出硬度技術要求而不提強度或塑性值。3 .比較布氏、洛氏、維氏硬度的測量原理及應用范圍。答：（1）布氏硬度測量原理：采用直徑為D的球形壓頭，以相應的試驗力F壓入材料的表面，經規定保持時間后卸除試驗力，用讀數顯微鏡測量殘余壓痕平均直徑d,用球冠形壓痕單位表面積上所受的壓力表示硬度值。實際測量可通過測出d值后查表獲得硬度值。布氏硬度測量范圍：用于原材料與半成品硬度測量，可用于測量鑄鐵；非鐵金屬（有色金屬）、硬度較低的鋼（如退火、正火、調質處理的鋼）（2）洛氏硬度測量原理：用金剛石圓錐或淬火鋼球壓頭，在試驗壓力F的作用下，將壓頭壓入材料表面，保持規定時間后，去除主試驗力，保持初始試驗力，用

4、殘余壓痕深度增量計算硬度值，實際測量時，可通過試驗機的表盤直接讀出洛氏硬度的數值。常用洛氏硬度的試驗條件和應用范圍硬度符號壓頭類型總試驗力F/N（kgf）硬度范圍應用舉例HRA1200金剛后圓錐588.4(60)2088硬質合金、碳化物、淺層表面硬化鋼等HRB()1.588mm淬火鋼球980.7(100)20100退火、正火鋼，鋁合金、銅合金、鑄鐵HRC1200金剛后圓錐1471(150)20-70淬火鋼、調質鋼、深層表面硬化鋼(3)維氏硬度測量原理：與布氏硬度相似。采用相對面夾角為136o金剛石正四棱錐壓頭，以規定的試驗力F壓入材料的表面，保持規定時間后卸除試驗力，用正四棱錐壓痕單位表面積上

5、所受的平均壓力表示硬度值。維氏硬度應用：可測量較薄的材料和滲碳、滲氮等表面硬化層。4 .晶體和非晶體的本質區別是什么？單晶體為什么具有各向異性？答：原子呈規則排列的物質稱為晶體，晶體具有固定的熔點，呈現規則的外形，并具有各向異性特征；原子呈不規則排列的物質稱為非晶體，非晶體沒有固定的熔點，具有各向同性的特征。因為單晶體的物體整個物體就是一個單一結構的巨大晶粒，所以具有各項異性。5 .實際晶體存在哪些缺陷？對材料性能有何影響？答：按缺陷的幾何形態，晶體缺陷分為點缺陷、線缺陷和面缺陷三種。點缺陷是指長、寬、高方向尺寸都很小的缺陷。在晶體中由于點缺陷的存在，使周圍原子間的作用力失去平衡，其周圍原子向

6、缺陷處靠攏或被撐開，從而導致晶格發生歪扭，這種現象稱為晶格畸變。晶格畸變會使金屬的強度和硬度提高。線缺陷是指在一個方向上的尺寸很大，另兩個方向上尺寸很小的一種缺陷，主要是指各種類型的位錯。位錯的存在對金屬的力學性能有很大的影響，例如冷變形加工后的金屬，由于位錯密度的增加，強度明顯提高。面缺陷是指在兩個方向上的尺寸很大，第三個方向上的尺寸很小而呈面狀的缺陷。面缺陷的主要形式是各種類型的晶界，它是多晶體中晶粒之間的界面。晶界的存在，使晶格處于畸變狀態，在常溫下對金屬塑性變形起阻礙作用。所以，金屬的晶粒愈細，則晶界愈多，對塑性變形的阻礙作用愈大，金屬的強度、硬度愈高。6 .解釋下列名詞：固溶體、金屬

7、化合物、機械混合物、相、平衡相圖。答：合金由液態轉變為固態時，一組元的晶格中溶入另一種或多種其他組元而形成的均勻相稱為固溶體。金屬化合物是合金中各組元間發生相互作用而形成的具有金屬特性的一種新相，其晶體結構一般比較復雜，而且不同于任一組成元素的晶體類型。兩種或兩種以上的相按一定質量百分數組合成的物質稱為機械混合物。在合金中化學成分、晶體結構和物理性能相同的組分稱為相。合金相圖是用圖解的方法表示合金系中合金狀態、溫度和成分之間的關系。7 .純金屬結晶與合金結晶有什么異同？答：相同點：都是金屬原子從不規則排列過渡到規則排列的過程。不同點：1、合金的結晶不一定在恒溫下進行；2、合金在不同的溫度范圍內

8、會存有不同數量的相，且各相的成分有時也會變化；3、同一合金系，因成分不同，其組織也不同，即便是同一成分的合金，其組織也會隨溫度的不同而發生變化。8 .分析純金屬冷卻曲線上出現“過冷現象”和“平臺”的原因。說明過冷度對晶粒細化的影響。答：在實際的生產中，金屬右液體結晶為固體時，冷卻速度都是相當快的，金屬實際的結晶溫度Tn總是低于理論結晶溫度T0,這種現象稱為“過冷現象”。冷卻曲線出現平臺的原因，是由于金屬結晶過程中會釋放出結晶潛熱，補償了向外界散失的熱量，使溫度不隨冷卻時間的增長而下降，直到金屬結晶終了后，溫度又重新下降。增加過冷度，使金屬結晶時形成的晶核數目增多，則結晶后獲得細晶。可通過提高金

9、屬凝固時的冷卻速度方法增加過冷度。9 .什么是固溶強化？造成固溶強化的原因是什么？答：固溶強化是多種元素形成固溶體，都將破壞原子的規則排列，使晶格發生畸變，晶格畸變導致變形抗力增加，使固溶體的強度增加，所以獲得固溶體可提高合金的強度、硬度,這種現象稱為固溶強化。10 .晶粒的大小對材料力學性能有哪些影響？用哪些方法可使液態金屬結晶時獲得細晶粒？答：金屬結晶后的晶粒大小對金屬的力學性能影響很大。一般情況下，晶粒愈細小，金屬的強度和硬度愈高，塑性和韌性也愈好。工業生產中，為了獲得細晶粒組織，常采用以下方法：(1)增大過冷度增加過冷度，使金屬結晶時形成的晶核數目增多，則結晶后獲得細晶。可通過提高金屬

10、凝固時的冷卻速度方法增加過冷度。(2)進行變質處理變質處理是在澆注前向液態金屬中人為地加入少量被稱為變質劑的物質，以起到晶核的作用，使結晶時晶核數目增多，從而使晶粒細化。(3)采用振動處理金屬結晶時，對金屬液附加機械振動、超聲波振動、電磁振動等措施，使生長中的枝晶破碎，而破碎的枝晶尖端又可起晶核作用，增加了晶核數目，達到細化晶粒的目的。11.什么叫鐵素體、奧氏體、滲碳體、珠光體和萊氏體？試從碳含量、相組成等方面分析其特點。答：鐵素體是碳在a-Fe中的間隙固溶體，用符號F或a表示，體心立方晶格。奧氏體是碳在丫-Fe中的間隙固溶體，用符號A或丫表示，面心立方晶格。滲碳體是鐵和碳形成的具有復雜結構的

11、金屬化合物，用化學分子式Fe3c表示，它的碳質量分數wt=6.69%,熔點為1227C。鐵素體與滲碳體的共析混合物，稱為珠光體，用符號P表示。奧氏體與滲碳體的共晶混合物，稱為萊氏體，用符號Ld表示。12.什么是勻晶轉變、共晶轉變？答：材料從液相結晶出單相固溶體的過程稱為勻晶轉變。由一種液相在恒溫下同時結晶出兩種固相的反應稱為共晶轉變，所生成的兩相混合物（層片相間）稱為共晶體。13 .根據Fe-Fe3c相圖分析wc=0.45%和w=1%勺碳素鋼從液態緩慢冷卻至室溫的組織轉變過程及室溫組織。略14 .試分析晶內偏析產生的原因。答：合金在結晶過程中，只有在極其緩慢冷卻條件下原子才才具有充分擴散的能力

12、，固相的成分才能沿固相線均勻變化。但在實際生產條件下，冷卻速度較快，原子擴散來不及充分進行，導致先后結晶出的固相成分存在差異，這種晶粒內部化學成分不均勻現象稱為枝晶偏析。15 .簡述碳的質量分數對鐵碳合金性能的影響。答：室溫下鐵碳合金由鐵素體和滲碳體兩個相組成。鐵素體為軟、韌相；滲碳體為硬、脆相。當兩者以層片狀組成珠光體時，則兼具兩者的優點，即珠光體具有較高的硬度、強度和良好的塑性、韌性。隨碳的質量分數增加，強度、硬度增加，塑性、韌性降低。當班大于1.0%時，由于網狀FesCn出現，導致鋼的強度下降。為了保證工業用鋼具有足夠的強度和適宜的塑性、韌性，其w一般不超過1.3%1.4%。w大于2.1

13、1%的鐵碳合金（白口鑄鐵），由于其組織中存在大量滲碳體，具有很高硬度，但性脆，難以切削加工，已不能鍛造，故除作少數耐磨零件外，很少應用。16.鐵碳合金相圖有哪些用處？答：在鋼鐵材料選用方面的應用；在鑄造工藝方面的應用；在熱鍛、熱軋工藝方面的應用；在熱處理工藝方面的應用17.塑性變形和彈性變形有什么不同？答：彈性變形是在物體受到外力時，其內部只存在晶格變形而無位移，外力消失后，晶格復位，物體形狀也隨之復原塑性變形是受外力后，其內部不單有晶格變形而且產生晶格移位，外力消失后，晶格不能復位，物體形狀也不能復原。18 .什么叫加工硬化？加工硬化是怎樣產生的？加工硬化在生產中有哪些利弊？答：在冷變形過程

14、中，隨著金屬材料變形量的逐漸增加，抗拉強度逐漸增大，延伸率明顯下降。這種金屬的強度和硬度隨變形量增大而增加，塑性和韌性下降的現象稱之為加工硬化現象，也叫形變強化。產生加工硬化的根本原因是金屬材料在塑性變形時位錯密度不斷增加。金屬的塑性變形主要是通過位錯運動來實現的，如果位錯運動受阻，金屬的塑性變形就難以進行。隨著塑性變形的進行，位錯在運動時可通過各種機制發生增殖使位錯密度不斷增加，各種位錯在運動中會頻繁相遇，位錯間相互作用加劇，出現位錯糾結等現象，使位錯的運動阻力增大，要使位錯持續不斷運動，即塑性變形不斷進行，就必須增大外力，從而引起塑性變形抗力增加；而塑性變形抗力的增加，有進一步加劇位錯運動

15、的阻力，使位錯在晶體中發生塞積，這又造成位錯密度的增加加快。這樣，金屬的塑性變形就變得愈發困難，繼續變形就必須增大外力，因此提高了金屬的強度。金屬的加工硬化現象，對金屬材料的使用有非常重要的實際意義。首先，它是提高金屬強度的重要方法，尤其那些不能用熱處理強化的材料，加工硬化更為重要，如純金屬、某些銅合金等。其次，加工硬化現象的存在有利于金屬塑性變形加工的變形均勻性。但是，加工硬化在工業生產中也有不利的方面。由于金屬材料塑性的降低，給其進一步冷塑變形帶來了困難，進一步變形需要更大的動力。有時由于塑性過低，機械變形會導致金屬開裂。為了消除加工硬化現象，需要進行再結晶退火處理。19 .形變內應力使由

16、哪些方面造成的？試舉例說明內應力的有利和有害之處。答：經過塑性變形，外力對金屬所做的功，約90%A上在使金屬變形的過程中變成了熱，使金屬的溫度升高，隨后散掉；部分功轉化為內應力殘留于金屬中，使金屬的內能增加。殘余的內應力就是指平衡于金屬內部的應力，它主要是金屬在外力的作用下所產生的內部變形不均勻而引起的。根據殘余的內應力的作用范圍分為三類。第一類內應力，又稱宏觀內應力。它是由于金屬材料各部分變形不均勻而造成的宏觀范圍內的殘余應力。它是整個物體范圍內處于平衡的力，當除去它的一部分后，這種力的平衡就會遭到破壞，會立即產生變形。第二類內應力，又稱微觀殘余應力。它是平衡于晶粒之間的內應力或亞晶粒之間的

17、內應力。是由于晶粒之間的內應力或亞晶粒之間變形不均勻引起的。此應力在某些局部地區可達到很大數值，致使工件在不大的外力下產生裂紋，并導致斷裂。第三類內應力，又稱點陣畸變、晶格畸變。其作用范圍很小，只是在晶界、滑移面等附近不多的原子群范圍內維持平衡。他是由于工件在塑性變形中形成的大量點陣缺陷（如空位、間隙原子、位錯等）引起的。變形金屬中儲存能的絕大部分（80%-90%）用于形成點陣畸變。這部分能量提高了變形晶體的能量，使之處于熱力學不穩定狀態，故它有一種使變形金屬重新回復到自由烙最低的穩定結構狀態的自發趨勢，并導致塑性變形金屬在加熱時的回復及再結晶。第三類內應力使金屬的硬度、強度升高，而塑性和韌性

18、及耐磨性能下降。第一、二類內應力雖然占的比例不大，但是在一般情況下都會降低材料的性能，而且還會因應力松弛或重新分布而引起材料的變形。是有害的內應力。另外，內應力的存在，尤其是拉應力的存在，還會降低材料的抗腐蝕，即所謂的應力腐蝕。主要表現在處于應力狀態的金屬腐蝕速度快。變形的鋼絲易生銹就是此理。所以金屬在塑性變形后通常要進行退火處理，以消除或降低這些殘余應力。第二章金屬材料的強化與處理習題1 .熱處理的目的是什么？答：鋼的熱處理是鋼在固體范圍內，通過加熱、保溫和冷卻來改變鋼的內部組織結構，從而改善鋼的性能的一種工藝。熱處理的目的是改善鋼的工藝性能和使用性能。2 .退火的主要目的是什么？常用的退火

19、方法有哪些？答：退火的主要目的是：細化晶粒，改善鋼的力學性能；降低硬度，提高塑性，以便進一步切削加工；去除或改善前一道工序造成的組織缺陷或內應力，防止工件的變形和開裂。常用的退火方法有：完全退火、等溫退火、球化退火、均勻化退火、去應力退火等。3 .回火的目的是什么？常用的回火方法有哪些？答：回火的目的是：消除淬火時產生的殘余內應力；提高材料的塑性和韌性，獲得良好的綜合力學性能；穩定組織和工件尺寸。常用的回火方法有以下三種：(1)低溫回火(250c以下)組織：回火組織為回火馬氏體。性能：基本上保持了淬火后的高硬度(一般為5864HRC和高耐磨性。應用：主要用于高碳工具鋼、模具、滾動軸承、滲碳、表

20、面淬火的零件及低碳馬氏體鋼和中碳低合金超高強度鋼。(2)中溫回火(350500C)組織：回火組織為回火屈氏體。性能：回火屈氏體的硬度一般為3545HRC具有較高的彈性極限和屈服極限。它們的屈強比(bs/bb)較高，一般能達到0.7以上，同時也具有一定的韌性。應用：主要用于各種彈性元件。(3)高溫回火(500650C)組織：回火組織為回火索氏體。性能：其綜合力學性能優良，在保持較高強度的同時，具有良好的塑性和韌性。硬度般為2535HRC應用：廣泛用于綜合力學性能要求高的各種機械零件，例如軸、齒輪坯、連桿、高強度螺栓等。4 .過冷奧氏體在不同的溫度等溫轉變時，可得到哪些轉變產物？它們的組織和性能是

21、什么?轉交產物組織性能珠光體珠光體是鐵素體和滲碳體的機械混合物，滲碳體呈層片狀分布在鐵素體基體上。轉變溫度越低，層間距越小。珠光體的力學性能介于鐵素體和滲碳體之間，強度較高，硬度適中，塑性和韌性較好。貝氏體上貝氏體組織形態呈羽毛狀，在光學顯微鏡卜，鐵素體呈暗黑色，滲碳體呈亮白色。下貝氏體組織形態呈黑色針狀。上貝氏體強度較低，塑性和韌性較差。下貝氏體強度較高，塑性和韌性也較好，具有良好的綜合力學性能。馬氏體板條狀馬氏體由一束束平行的長條狀晶體組成，其單個晶體的立體形態為板條狀。針片狀馬氏體由互成一定角度的針狀晶體組成。板條狀馬氏體具有較高硬度、較圖強度與較好塑性和韌性相配合的良好的綜合力學性能。

22、針片狀馬氏體具有比板條狀馬氏體更高的硬度，但脆性較大，塑性和韌性較差。5 .什么叫滲碳和滲氮？經滲碳和滲氮工藝以后的鋼具有什么特點？答：滲碳是向鋼的表層滲入碳原子的過程，即把零件置于滲碳介質中加熱至900C950C保溫，使鋼件表層增碳。滲氮又稱氮化，是向鋼的表層滲入氮原子的過程。鋼經滲碳和滲氮后，表層具有較高的強度、硬度、耐磨性和抗疲勞性。C曲線形狀和位置的主6 .說明共析鋼C曲線各個區、各條線的物理意義，并指出影響要因素。答：兩條C字形曲線，左邊一條是組織轉變開始線，右邊一條是組織轉變終了線。MsM轉變開始溫度線，Mf-M轉變終了溫度線。7 .試比較共析鋼過冷奧氏體等溫轉變曲線和連續轉變曲線

23、的異同點。答：與等溫轉變曲線相比：（1）連續冷卻轉變曲線向右下方向移動，說明轉變開始和轉變終了溫度低一些，時間更長一些；（2）連續冷卻獲得的珠光體組織是在一個溫度范圍內形成的，所以粗細不均，較高溫度下形成的粗些；（3）沒有貝氏體轉變，珠光體轉變在kk'中止。8 .淬火鋼采用低溫、中溫和高溫回火各獲得什么組織？其主要應用在什么場合？答：（1）低溫回火得到的組織是回火馬氏體。內應力和脆性降低，保持了高硬度和高耐磨性。這種回火主要應用于高碳鋼或高碳合金鋼制造的工、模具、滾動軸承及滲碳和表面淬火的零件，回火后的硬度一般為58-64HRG（2）中溫回火后的組織為回火屈氏體，硬度35-45HRC,

24、具有一定的韌性和高的彈性極限及屈服極限。這種回火主要應用于含碳0.5-0.7%的碳鋼和合金鋼制造的各類彈簧。（3）高溫回火后的組織為回火索氏體，其硬度25-35HRC,具有適當的強度和足夠的塑性和韌性。這種回火主要應用于含碳0.3-0.5%的碳鋼和合金鋼制造的各類連接和傳動的結構零件，如軸、連桿、螺栓等。9 .何謂球化退火？為什么過共析鋼必須采用球化退火而不采用完全退火？答：（1）將鋼件加熱到Ac1以上2040C,保溫一定時間后隨爐緩慢冷卻至500c后再出爐空冷。（2）過共析鋼不能采用完全退火，因為加熱溫度超過Accm后，過共析鋼的組織為單一的奧氏體，如果隨后再緩慢地冷卻，將得到層片狀珠光體+

25、網狀二次滲碳體，不僅硬度高，難以切削加工，而且鋼的脆性大，容易產生淬火變形及開裂。通過球化退火，使層狀滲碳體變為球狀滲碳體，以降低硬度，均勻組織、改善切削加工性，并為隨后的淬火做好組織準備。10 .用45鋼制造主軸，其加工工藝的路線為：下料一一鍛造一一退火一一粗加工一一調質處理，試問：（1）調質處理的作用。（2）調質處理加熱溫度范圍。答：（1）調質處理的作用：獲得回火索氏體，使主軸具有良好的綜合力學性能，滿足使用要求。（2）調質處理加熱溫度范圍：淬火：840±10C,高溫回火：580-640C第三章常用金屬材料參考答案1.答：特點：1）比重小、比強度高2）有優良的物理、化學性能3）加

26、工性能良好分類：鑄造鋁合金和加工變形鋁合金兩類。鑄造合金鑄造性能好，壓力加工性能差，且在實際使用中還要求鑄件具有足夠的力學性能，因此，鑄造合金的成分并不完全都是共晶合金，只是合金元素的含量比變形鋁合金高一些。變形鋁合金是經熔煉注成鑄錠后，再經熱擠壓加工形成各種型材、棒材、管材和板材。因此，要求合金具備優良的冷、熱加工工藝性能，組織中不允許有過多的脆性第二相。2答：固溶熱處理溫度低；固溶熱處理時間短；淬特性良好；常溫時效良好。1）操作需迅速一遲了機械性質、耐力、伸度會劣化，組織不均勻也會降低耐蝕性越薄一越快；2）淬火材料要夠；3）充分退火3答：特性：1）優異的物理、化學性能；2）良好的加工性能；

27、3）某些特殊機械性能：4）色澤美觀。分類：1）黃銅，2）青銅；強化：1）晶粒細化強化，固溶強化。4答：Al-Si鑄造鋁合金；鑄造后幾乎全部得到共晶體組織（a+Si）;細化合金組織,提高合金的強度及塑性。5答：未變質處理的ZL102鑄態組織為粗大針狀Si+共晶體（Si+a）;變質處理后ZL102的鑄態組織為細小共晶體（Si+“）+a；H62退火狀態組織為“+3雙相組織；錫基巴氏合金ZChSnSb11-6鑄態的組織是a+3'+Cu6Sn5。6答：工作條件：軸承合金應具有足夠的抗壓強度和疲勞強度，良好的減磨性、磨合性、鑲嵌性。必備的性能1）足夠的強度和硬度；2）高的耐磨性和小的摩擦系數；3）

28、足夠的塑性和韌性，較高的抗疲勞強度；4）良好的耐熱性及耐蝕性；5）良好的磨合性。7答：4%Cu的Al-Cu合金固溶處理是將合金加熱到單相a組織，加熱時無相相變發生，然后快冷（水冷），目的是為了將高溫時的單相組織保留到室溫，冷卻時也無相變發生；而45鋼的淬火是將45鋼加熱到840c左右，獲得單相A組織，加熱時發生了相變，然后快冷（水冷），目的是為了獲得馬氏體組織，冷卻時也發生了相變。兩者的工藝過程相同，但目的和實質不同。8答:第四章非金屬材料及其成型參考答案1.答：良好的異物埋沒性和就范性，在有磨粒或雜質存在的惡劣條件下工作的零件，如齒輪，偶遇堅硬雜質時，會因塑料的異物埋沒性和就范性而將雜質埋沒

29、在齒輪內或發生適當形變而繼續運轉，不會像鋼齒輪那樣發生咬死或刮傷現象。答：1）由于工況條件過于苛刻和橡膠彈性體與工作介質不相容引起橡膠硬度增加，或者彈性體的硬度太高；2）密封介質使橡膠溶脹，降低了橡膠的硬度，由此使油封過早的老化和磨損。答：1）丁苯橡膠（SBR;2）聚異戊二烯橡膠（PR）;3）丁基橡膠（IIR）;4）聚丁二烯橡膠（BR）;5）乙丙橡膠（EPM）;6）氯丁橡膠（CR;7）丁睛橡膠（NBR）。答：擠出成型設備的組成：1）主機：擠壓系統（螺桿和機筒）、傳動系統（傳動馬達、變速箱）、加熱冷卻系統（電加熱、水冷、風冷）。2）輔機：機頭（口模）、定型、冷卻、牽引、切割、堆放或卷取裝置。3）

30、控制系統：主要由電器儀表和執行機構組成，其主要作用是：控制主、輔機的驅動電機，使其按操作要求的轉速和功率運轉，并保證主、輔機協調運行；控制主、輔機的溫度、壓力、流量和制品的質量；實現整個機組的自動控制5.答：需要使用常溫固化劑。6.答：料漿需具備流動性好、穩定性好、觸變性小、含水量少、滲透性好、脫模性好和盡量不含氣泡等性能。7.答：樹脂傳遞塑模成型；RTM成型工藝的特點是RTM為閉模操作，不污染環境；成型效率高；可以制造兩面光的制品；增強材料可以按設計進行鋪放；原材料及能源消耗少；投資少。第五章鑄造參考答案1、零件、模樣、鑄件各有什么異同之處？答(1)形狀不同點：模樣和鑄件、零件形狀相同，不同

31、的是零件沒有澆口、冒口；(2)尺寸不同點模樣尺寸大于鑄件，因為鑄件有收縮量；鑄件尺寸大于零件，因為鑄件有加工余量，零件為加工完畢尺寸。2、鑄造過程中，影響鑄造性能的主要因素是什么？答(1)合金的流動性：合金的種類；合金的化學成分；雜質含量(2)澆注條件：澆注溫度；充型壓力(3)鑄型條件：鑄型材料；鑄型溫度；鑄型中的氣體(4)鑄件結構3、常見鑄造缺陷有哪些？答(1)氣孔。形成原因：液體金屬澆鑄造中，冒口和冷鐵的作用是什么？注時被卷入的氣體在合金液凝固后以氣孔的形式存在于鑄件中金屬與鑄型反應后在鑄件表皮下生成的皮下氣孔合金液中的夾渣或氧化皮上附著的氣體被混入合金液后形成氣孔。(2)疏松。形成原因：

32、合金液除氣不干凈形成疏松最后凝固部位不縮不足鑄型局部過熱、水分過多、排氣不良(3)夾雜。形成原因：外來物混入液體合金并澆注人鑄型精煉效果不良鑄型內腔表面的外來物或造型材料剝落(4)夾渣。形成原因：精煉變質處理后除渣不干凈精煉變質后靜置時間不夠澆注系統不合理，二次氧化皮卷入合金液中；精煉后合金液攪動或被污染(5)裂紋。形成原因：鑄件各部分冷卻不均勻鑄件凝固和冷卻過程受到外界阻力而不能自由收縮，內應力超過合金強度而產生裂紋(6)偏析。形成原因：合金凝固時析出相與液相所含溶質濃度不同，多數情況液相溶質富集而又來不及擴散而使先后凝固部分的化學成分不均勻(7)成分超差。形成原因：中間合金或預制合金成分不

33、均勻或成分分析誤差過大爐料計算或配料稱量錯誤熔煉操作失當，易氧化元素燒損過大；熔煉攪拌不均勻、易偏析元素分布不均勻(8)針孔。形成原因：合金在液體狀態下溶解的氣體(主要為氫)，在合金凝固過程中自合金中析出而形成的均布形成的孔洞4、鑄造中，冒口和冷鐵的作用是什么？答：冒口的作用是補充鑄件中液態金屬凝固時因收縮所需的金屬液，還兼有排氣、浮渣的作用。為保證補縮效果，冒口一般設在鑄件的上部和厚大部分的上方。冷鐵也是為了保證鑄件質量而增設的，其主要作用是加快鑄件某些部位的冷卻速度，以控制鑄件的凝固順序，其本身并不像冒口具有補縮作用。5、確定澆注位置和分型面的各自出發點是什么？答：確定澆注位置應遵循以下原

34、則：(1)鑄件的主要工作面和重要面應朝下或置于側壁；(2)鑄件寬大平面應朝下，否則易造成夾砂結疤缺陷；(3)面積較大的薄壁部分應置于鑄型下部或垂直、傾斜位置，以免出現澆不到、冷隔等缺陷；(4)形成縮孔的鑄件，應將截面較厚的部分置于上部或側面，便于安置澆冒口以進行補縮；(5)應盡量減少型芯的數量，且型芯要便于安放、固定和排氣。分型面是指分開鑄型便于取模的結合面。分型面的選擇原則如下：(1)分型面應盡量平直；(2)盡量減少分型面，機器造型只能有一個分型面；(3)盡量使鑄件重要加工面或大部分加工面、加工基準面置于同一砂箱，可減少錯箱、毛刺，提高鑄件精度；(4)使型腔和主要型芯位于下箱，以便于下芯、合

35、箱和檢查型腔尺寸。第六章金屬壓力加工答案1 .金屬壓力加工的方法有哪些？答：軋制、擠壓、拉拔、自由鍛、模鍛、板料沖壓。2 .影響鍛壓性能的主要因素是什么？答：影響金屬鍛壓性能的主要因素是金屬的本質和變形條件。(1)金屬本質的影響：化學成分；金屬組織(2)變形條件的影響：變形溫度；變形速度；應力狀態3.自由鍛中，基本工序主要有哪些？各工序的主要特點是什么？答：自由鍛工序分為基本工序、輔助工序和精整工序。基本工序是指能夠大幅度地改變坯料形狀和尺寸的工序，主要有鍛粗、拔長、沖孔、彎曲等工序。1)鍛粗是指使坯料高度減小而橫截面增大的成形工序。2）拔長拔長也稱延伸，它是使坯料橫截面積減小而長度增加的鍛造

36、工序。3）沖孔是指采用沖子將坯料沖出透孔或盲孔的鍛造工序。4）擴孔為減小空心坯料壁厚而增加其內外徑的鍛造工序，用以鍛造各種圓環鍛件。5）彎曲是將坯料彎成所規定外形的鍛造工序，用以鍛造各種彎曲類鍛件。6）錯移是將坯料的一部分相對另一部分相互平行錯移的鍛造工序。4 .什么是胎模鍛？胎模鍛的種類有哪些？答：胎模鍛是指在自由鍛設備上使用可移動模具生產模鍛件的一種鍛造方法。鍛造時胎模置于自由鍛設備的下砧上，用工具夾持進行鍛打。胎模的種類較多，主要有扣模、筒模及合模三種。5 .什么是板料沖壓？板料沖壓的特點及基本工序有哪些？答：板料沖壓是利用沖模，使板料產生分離或變形的加工方法。因多數情況下板料無須加熱，

37、故稱冷沖壓，又簡稱冷沖或沖壓。板料沖壓有如下優點：1）沖壓件結構輕巧、強度和剛度較高。2）尺寸精度高、表面質量好，互換性好，質量穩定，一般不需要切削加工即可直接使用。3）可以沖出形狀復雜的零件，廢料少，材料利用率高。4）沖壓操作簡單，生產率高，工藝過程便于實現自動化和機械化。5）沖壓件的尺寸從一毫米至幾米，質量從一克至幾十千克。沖壓生產的基本工序可分為分離工序和變形工序兩大類。第七章焊接參考答案1 .焊接的種類有哪些？答：焊接是指通過加熱或加壓，或者二者并用，使被焊材料達到原子間的結合，從而形成永久性連接的工藝。焊接的種類很多，按焊接過程的特點，可分為三大類，即熔焊、壓焊和釬焊。2 .焊接接頭

38、的組成是什么？答：用焊接方法連接的接頭稱為焊接接頭，簡稱接頭。它由焊縫、熔合區和熱影響區組成。3 .焊芯的作用是什么？其化學成分有何特點？答：焊芯主要有兩個方面的作用：一是作為電極傳導電流，維持電弧燃燒；二是本身熔化，作為填充金屬與母材形成焊縫。一般來說，焊芯中要嚴格控制碳、硅、硫和磷等的含量。與母材基本等強度時，含碳量越少越好，焊芯含碳量的增高會增大氣孔、裂紋和飛濺的傾向,使焊接過程不穩定，焊芯的含碳量應低于0.10%。硅在焊接過程中極易氧化形成SiO2而使焊縫中含有較多的夾雜物，嚴重時會引起熱裂紋。硫、磷等有害元素，可引起裂紋，對它們的含量應嚴格控制。4 .什么是金屬材料的焊接性？答：金屬

39、材料的焊接性反映金屬材料對焊接加工的適應性。主要是指金屬材料在一定的焊接工藝條件下，獲得優質焊接接頭的難易程度。焊接性包括兩方面的內容：其一是結合性能，指在一定的焊接工藝條件下，焊接時是否容易產生缺陷，主要指出現裂紋、夾渣、氣孔的可能性；其二是使用性能，指在一定的焊接工藝條件下，被焊材料的焊接接頭在一定使用條件下的可靠運行的能力，主要包括力學性能以及耐蝕、耐熱等特殊性能。5 .普通低合金鋼的焊接的主要問題是什么？焊接時應采用哪些措施？答：對于強度級別較低的低合金高強度結構鋼的焊接近于低碳鋼，在某些情況下焊接時，為防止出現淬硬組織，可適當增大焊接電流，減慢焊接速度，選用低氫型焊條。而強度級別較高

40、的低合金高強度結構鋼，焊接性較差，焊接時，需焊前預熱，焊后應及時進行熱處理，以消除應力。低合金高強度結構鋼常用的焊接方法有手工電弧焊、氣體保護焊及埋弧焊等。6 .常見焊接缺陷有哪些？答：焊接缺陷是指焊接過程中在焊接接頭中存在金屬不致密、不連續或連接不良的現象。焊接中常見的焊接缺陷有咬邊、焊瘤、燒穿、氣孔、夾渣、裂紋、未熔合、未焊透。第八章金屬切削加工基礎習題參考答案1 .何謂切削運動？其主要有哪些類型？答：為了獲得各種形狀的零件，刀具與工件必須具有一定的相對運動，即切削運動我們稱這些刀具與零件之間的相對運動為切削運動。切削運動按其作用可分為主運動和進給運動兩種類型。2 .刀具材料應具備哪些性能

41、？常用的刀具材料有哪些？各有什么用途？答：刀具材料應當具備的性能在切削過程中，刀具切削部分在高溫下工作，并要承受較大的壓力、劇烈的摩擦力、沖擊力和振動力等。由于刀具工作環境的特殊性，為保證切削的正常進行，刀具材料必須具備以下性能：1）高的硬度和耐磨性。刀具的硬度必須高于被切削零件材料的硬度，才能切下金屬切屑。常溫硬度一般在60HRC以上。刀具的材料應具有較高的耐磨性。材料硬度越高，耐磨性越好。刀具材料含有耐磨的合金碳化物越多、晶粒越細、分布越均勻，則耐磨性越好。2）足夠的強度和韌性。刀具在切削力作用下工作，應具有足夠的抗彎強度。刀具有足夠的韌度，才能承受切削時的沖擊載荷（如斷續切削時產生的沖擊

42、）和切削時的振動，防止刀具斷裂和崩刀。3）具有高的熱硬性。熱硬性是指在高溫下仍能保持高的硬度、耐磨性、強度和韌性基本不變的能力。熱硬性用能承受最高的切削溫度來表示。高溫時硬度高則熱硬性高。熱硬性是評價刀具材料切削性能的主要指標之一。4）良好的工藝性。為了便于刀具的制造，刀具材料應具備較好的被加工性能。工藝性包括鍛、軋、焊、切削加工、磨削加工和熱處理性能等。3 .切削液的主要作用有哪些？切削液有哪些種類？答：（1）切削液的作用切削液主要通過冷卻和潤滑的作用來改善金屬切削過程。切削液能帶走切削區域大量的熱，從而降低切削溫度起到冷卻的作用；切削液在刀具與切削和加工表面之間形成一層潤滑膜，減小摩擦起潤

43、滑作用。除此之外，切削液還有清洗和防銹的作用。（2）切削液的種類常用的切削液有水溶液、乳化液和切削油等。4 .刀具切削部分材料應具備哪些基本性能？常用的刀具材料有哪些？答：1）刀具切削部分材料應具備的性能：高的硬度；高的耐磨性；足夠的強度和韌性；高的耐熱性；良好的熱物理性能和耐熱沖擊性能；良好的工藝性能和經濟性。2）常用刀具材料：碳素工具鋼、合金工具鋼、高速鋼、硬質合金、陶瓷、立方氮化硼、金剛石。5 .高速鋼和硬質合金在性能上的主要區別是什么？各適合做哪些刀具？答：高速鋼有很高的強度和韌性，制造鉆頭、錢刀、拉刀、銃刀等。硬質合金：抗彎強度低，不能承受較大的沖擊載荷，制造車刀、銃刀、刨刀的刀片等

44、。6 .切削熱對加工有什么影響？答：切削熱是切削過程的重要物理現象之一。切削熱對切削加工的影響是加快刀具的磨損；導致工件的膨脹，引起工件變形，影響加工精度。7 .刀具的磨損形式有哪幾種？在刀具磨損過程中一般分為幾個磨損階段？刀具壽命的含義和作用是什么？刀具正常磨損有以下三種形式:1）前刀面磨損。如果切削速度較高，切削厚度較大，刀具前刀面上會形成月牙洼磨損。在產生月牙洼的區域切削溫度較高，磨損也最大。在月牙洼逐漸磨損加寬加深，發展到切削刃口時，切削刃的強度降低，致使切削刃破損。月牙洼磨損值以其寬度KB或KT表示。2）后刀面磨損。加工表面與后刀面存在著強烈的摩擦，接觸壓力很大，有一定的塑性和彈性變

45、形，在此區域磨損會產生一個棱面。后刀面磨損帶寬度往往是不均勻的，可劃分為三個區域，如圖8-12所示。C區刀尖磨損，強度較低，散熱條件又差，磨損比較嚴重，其最大值為VCN區邊界磨損，切削鋼料時主切削刃靠近工件待加工表面處的后刀面（N區）上，磨成較深的溝，以VN表示。這主要是工件在邊界處的加工硬化層和刀具在邊界處的較大應力梯度和溫度梯度所造成的。B區中間磨損，在后刀面磨損帶的中間部位磨損比較均勻，其平均寬度以VB表示，而其最大寬度以VBmax表示。3）前后刀面同時磨損。在切削塑性金屬過程中，如果切削厚度適中，常會出現這種磨損。刀具磨損的過程如圖8-13所示，刀具的磨損可分名為三個階段：第一階段：初

46、期磨損階段。新刃磨后的刀具表面存在微觀凸凹不平面，接觸面積小，壓強大，因而磨損較快。第二階段：正常磨損階段。經過初期磨損后，后刀面的微觀凸凹已經磨平，接觸面積增大，壓強減小且分布均勻，因此，磨損緩慢，時間較長。第三階段：急劇磨損階段。刀具經過正常磨損后，刀具磨損鈍化，切削力增大，切削溫度升高，切削狀態逐漸惡化，磨損量急劇增大，以致喪失切削能力。8 .機床傳動有哪幾部分組成？各起什么作用？答：機床傳動由運動源、傳動裝置和執行機構三部分組成。運動源一一為執行件提供運動和動力傳動裝置（或傳動件）運一傳遞運動和動力，通過它把執行件和運動源或有關的執行件之間聯系起來執行機構（或執行件）一一執行機床運動第

47、九章常用金屬切削加工方法與設備參考答案1.CA6140車床車削標準螺紋時共有幾條傳動路線？變換傳動路線的目的是什么?在車削螺紋時，臥式車床有兩條主要傳動鏈:主運動傳動鏈（外聯系傳動鏈）,它把電動機的動力和運動傳遞給主軸。主軸一刀具（內聯系傳動鏈），得到刀具和工件間的復合成形運動（螺旋運動）。（正常導程）王軸VI5880_V_IV262063-XII10010075"III44一VIII26_445825XIVu基一-XV365858255050802023右螺紋33IX一3325+XI一左螺紋253336（公制、英制螺紋）64100XXII10097（模數、徑節螺紋）XIII3625

48、（公制、模數螺紋）_136XVIu倍M3合XVXIV3u基25（英制、徑節螺紋）acbdM3合XVM4合（非標準螺紋）XVIIIM5合一XIX（絲杠）一刀架2.列出CA6140型臥式車床最高和最低轉速的傳動路線表達式。8050505639M1（左）38411301（正轉）51II30230I4350M1（右）50VII一3422（反轉）3430586320504501400r/min/26V58一IV（主軸）IV一8051-M2（右移）10500r/min主電動機2050III3.可轉位車刀有哪些典型的夾固機構?1）杠桿式夾固結構2）偏心式夾固結構3）楔銷式夾固結構4）上壓式夾固結構4.什么是

49、順銃？什么是逆銃？會畫圖表示，并說明各自特點與適用場合。銃刀切削速度方向與工件進給速度方向相反時，稱為逆銃；相同時，為順銃。刀齒I的軌避U齒?的死跡圖逆銃與順銃）逆銃）順銃逆銃和順銃時，因為切入工件時的切削厚度不同，刀齒與工件的接觸長度不同，所以銃刀磨損程度不同。實踐表明：順銃時，銃刀耐用度可比逆銃時提高23倍，表面粗糙度也可降低。但順銃不宜用于銃削帶硬皮的工件。逆銃時，工件受到的縱向分力與進給運動的方向相反，銃床工作臺絲杠與螺母始終接觸；而順銃時工件所受縱向分力與進給方向相同，如果絲杠螺母之間有螺紋間隙，就會造成工作臺竄動，銃削進給量不勻，甚至還會打刀。因此在沒有消除螺紋間隙裝置的銃床上，只

50、能采用逆銃，而無法米用順銃。5.試述銃刀的類型及其用途。（1）按用途分類1）圓柱銃刀，一般用在臥式銃床上加工平面。2）端銃刀，端銃刀一般是在刀體上安裝硬質合金刀片，切削速度比較高，故生產率較3）盤形銃刀，盤形銃刀分槽銃刀、兩面刃銃刀、三面刃銃刀和錯齒三面刃銃刀。另外銃刀還有鋸片銃刀、立銃刀、鍵槽銃刀、角度銃刀、成形銃刀等類型。（2）按齒背加工形式分類1）尖齒銃刀：尖齒銃刀的特點是齒背經銃制而成，并在切削刃后面磨出一條窄的后刀面，銃刀用鈍后只需刃磨后刀面。2）鏟齒銃刀：鏟齒銃刀的特點是齒背經鏟制而成，銃刀用鈍后僅刃磨前刀面，適用于切削刃廓形復雜的銃刀，如成形銃刀等。6 .試述刨削的工藝特點及應用

51、。刨床是用刨刀加工工件的機床，刨床的主運動和進給運動都是直線運動，進給運動由刀具或工件完成，進給方向與主運動方向相垂直。刨床主要用于加工各種平面（如水平面、垂直面、斜面等）和溝槽（如T形槽、燕尾槽、V形槽）等，由于工件的尺寸和重量不同，表面成型運動有不同的分配形式。刨床由于所用工具結構簡單，在單件小批量生產條件下，加工形狀復雜的表面比較經濟，且生產準備工作省時。此外，用寬刃刨刀以大進給量加工狹長平面時的生產率較高，因而在單件小批量生產中，特別是在機修和工具車間中，是較為常用的設備。7 .常用刨床有哪些類型？它們的應用有何不同？刨床常見的種類主要有牛頭刨床和龍門刨床兩類。牛頭刨床因其滑枕刀架形似

52、“牛頭”而得名。牛頭刨床適于加工尺寸和重量較小的工件。牛頭刨床的主要參數是最大刨削長度。例如，B6050型牛頭刨床的最大刨削長度為500mm龍門刨床適于加工較大較長的工件，尤其適于加工長而窄的平面和溝槽，它因有一個“龍門”式的框架結構而得名應用龍門刨床進行精密刨削，可得到較高的精度（直線度0.02mm/1000mm和表面質量（Ra6.31.6Wm）。大型機床的導軌通常是用龍門刨床精刨完成的。8 .標準高速鋼麻花鉆由哪幾部分組成？切削部分包括哪些幾何參數？標準高速鋼麻花鉆的工作部分由切削部分和導向部分組成。切削部分在鉆孔時起主要切削作用，它由前刀面、后刀面、左右切削刃和橫刃等組成。導向部分是指切

53、削部分與頸部之間的部分，鉆孔時起導向作用，同時，也起著排屑和修光孔壁的作用。麻花鉆有兩條主切削刃、兩條副切削刃和一條橫刃。螺旋角3與側前角丫f鉆頭外圓柱面與螺旋槽交線的切線與鉆頭軸線的夾角為螺旋角3。在主切削刃上半徑不同的點的螺旋角不相等，鉆頭外緣處的螺旋角最大，越靠近鉆頭中心，其螺旋角越小。螺旋角實際上就是鉆頭的側前角丫f,因此，螺旋角越大，鉆頭的側前角越大，鉆頭越鋒利。但是螺旋角過大，會削弱鉆頭強度，散熱條件也差。標準麻花鉆的螺旋角一般在18。30。范圍內，大直徑鉆頭取大值。麻花鉆主切削刃上任意點y的前角丫oy是在主剖面中測量的前刀面與基面之間的夾角。麻花鉆主切削刃各點前角變化很大，從外緣

54、到鉆心，前角逐漸減小，對標準麻花鉆，前角由30°減小到-30°。9 .標準麻花鉆存在哪些問題？有哪些修磨和改進措施？沿主切削刃各點前角值差別懸殊（由+30°-30°）,橫刃上的前角竟達-54°-60°,造成較大的軸向力，使切削條件惡化。棱邊近似為圓柱面的一部分（有稍許倒錐），副后角接近零度，摩擦嚴重。在主、副切削刃相交處，切削速度最大，散熱條件最差，因此磨損很快。兩條主切削刃很長，切屑寬，各點切屑流出速度相差很大，切屑呈寬螺卷狀，排屑不暢，切削液難于注入切削區。橫刃較長，其前、后角與主切削刃后角不能分別控制。10 .鏈削加工有何特點？

55、常用鏈刀有哪幾種類型？其結構和特點如何？像床是一種主要用鍵刀在工件上加工已有預制孔的機床。一般鍵刀的旋轉為主運動，鏈刀或工件的移動為進給運動。在鏈床上，除鏈孔外，還可以進行銃削、鉆孔、擴孔、餃孔等工作。按結構一般可分為單刃鏈刀和雙刃鏈刀。單刃鍵刀切削部位與普通車刀相似，刀體較小，安裝在鍵桿的孔中，尺寸靠操作者調整。其結構簡單、制造方便；調節和更換鏈刀，可以加工尺寸不同的孔徑，但調整費時，且精度不易控制。雙刃鏈刀可分為定裝鏈刀和浮動鏈刀兩種，調節式浮動鍵刀用于批量較大且鏈孔精度要求較高。11 .臥式鏈床有哪些成形運動？說明它能完成哪些加工工作？加工時，當刀具裝在鍵桿主軸上時，鏈軸既可旋轉完成主運動，又可沿軸向移動完成進給運動；當刀具裝在平旋盤上時，平旋盤只能作旋轉主運動；當刀具裝在平旋盤的徑向刀架上時，徑向刀架可帶著刀具作徑向進給運動，以車削端面。主軸箱1可沿前立柱的導軌上下移動進行調位或進給。工件安裝在工作臺上，可與工作臺一起隨下滑座或上滑座作縱向或橫