内蒙古科技大学：《金属工艺学》课程作业习题集及部分解答

《金属工艺学》习题集与部分答案 第一章金属结构 1、试画出纯铁的冷却曲线，分析曲线中出现“平台”的原因。 2、室温和1100°C时的纯铁晶格有什么不同？高温(1000°C)的铁丝进行缓慢冷却时， 为什么会发生伸长的现象？ 3、为什么单晶体有各向异性，而实际的金属（未经过塑性变形的）通常是各向同性？ 4、 指出铁素体、奥氏体、渗碳体在晶体结构、含碳量和性能上有何不同。 5、 根据铁碳合金状态图，说明产生下列现象的原因： (1)含碳量为1.0%的钢比含碳量为0.5%的钢的硬度高。 (2)在1100°C,含碳量为0.4%的钢能进行锻造，含碳量为4.0%的白口铁不能锻造。 (3)钢适宜通过压力加工成形，而铸铁适宜通过铸造成形。 6、分析在缓慢冷却条件下，45钢和T10钢的结晶过程和室温组织 第二章金属的工艺性能 1、什么是结晶过冷度？它对金属的结晶过程、铸件的晶粒大小及铸件的机械性能有何影 响？ 2、如果其它条件相同，试比较在下列条件下铸件晶粒的大小，并解释原因。 (1)金属型浇注与砂型浇注： (2)铸成薄件与铸成厚件： (3)浇注时采用震动与不采用震动。 3、铅在20C、钨在1100°C时变形，各属于哪种变形？为什么？（铅的熔点为327°C, 钨的熔点为3380C) 10、有四个材料、外形完全一样的齿轮，但制作方法不同，试比较它们中哪种使用效果最好？ 哪种最差？为什么？ (1)铸出毛坯，然后切削加工成形： (2)从热轧厚钢板上取料，然后切削加工成形： (3)从热轧圆钢上取料，然后切削加工成形： (4)从热轧圆钢上取料后锻造成毛坯，然后切削加工成形。 11、金属经冷变形后，组织和性能发生了哪些变化？分析加工硬化存在的利与弊。有何办法 来消除加工硬化？ 12、提高浇注温度可以提高液态合金的充型能力，但实际中为什么又要防止浇注温度过高？ 13、试用图中轨道铸件分析热应力的形成原因，并用虚线表示出铸件的变形方向。 14、“趁热打铁的含义何在？碳钢的始锻温度和终锻温度是如何确定的？ 15、某种钢材的主要化学成分为C=0.12%,Mn=1.5%,V=0.15%,Mo=0.5%,试分析其焊 接性及焊接时应采取的工艺措施。 16、碳钢在锻造温度范围内变形时，是否会有加工硬化现象？为什么？ 第三章金属材料的改性方法 17、分析正火和退火在特点和用途方面有什么不同？ 18、在普通热处理中，加热后进行保温的作用是什么？感应加热表面淬火是否需要保温？为

《金属工艺学》习题集与部分答案 第一章 金属结构 1、 试画出纯铁的冷却曲线，分析曲线中出现“平台”的原因。 2、 室温和 1100°C 时的纯铁晶格有什么不同？高温（1000°C）的铁丝进行缓慢冷却时， 为什么会发生伸长的现象？ 3、 为什么单晶体有各向异性，而实际的金属（未经过塑性变形的）通常是各向同性？ 4、 指出铁素体、奥氏体、渗碳体在晶体结构、含碳量和性能上有何不同。 5、 根据铁碳合金状态图，说明产生下列现象的原因： （1）含碳量为 1.0%的钢比含碳量为 0.5%的钢的硬度高。 （2）在 1100°C，含碳量为 0.4%的钢能进行锻造，含碳量为 4.0%的白口铁不能锻造。 （3）钢适宜通过压力加工成形，而铸铁适宜通过铸造成形。 6、 分析在缓慢冷却条件下，45 钢和 T10 钢的结晶过程和室温组织 第二章 金属的工艺性能 1、 什么是结晶过冷度？它对金属的结晶过程、铸件的晶粒大小及铸件的机械性能有何影 响？ 2、 如果其它条件相同，试比较在下列条件下铸件晶粒的大小，并解释原因。 （1）金属型浇注与砂型浇注； （2）铸成薄件与铸成厚件； （3）浇注时采用震动与不采用震动。 3、 铅在 20°C、钨在 1100°C 时变形，各属于哪种变形？为什么？（铅的熔点为 327°C， 钨的熔点为 3380°C） 10、有四个材料、外形完全一样的齿轮，但制作方法不同，试比较它们中哪种使用效果最好？ 哪种最差？为什么？ （1）铸出毛坯，然后切削加工成形； （2）从热轧厚钢板上取料，然后切削加工成形； （3）从热轧圆钢上取料，然后切削加工成形； （4）从热轧圆钢上取料后锻造成毛坯，然后切削加工成形。 11、金属经冷变形后，组织和性能发生了哪些变化？分析加工硬化存在的利与弊。有何办法 来消除加工硬化？ 12、提高浇注温度可以提高液态合金的充型能力，但实际中为什么又要防止浇注温度过高？ 13、试用图中轨道铸件分析热应力的形成原因，并用虚线表示出铸件的变形方向。 14、“趁热打铁”的含义何在？碳钢的始锻温度和终锻温度是如何确定的？ 15、某种钢材的主要化学成分为 C=0.12%，Mn=1.5%，V=0.15%，Mo=0.5%，试分析其焊 接性及焊接时应采取的工艺措施。 16、碳钢在锻造温度范围内变形时，是否会有加工硬化现象？为什么？ 第三章 金属材料的改性方法 17、分析正火和退火在特点和用途方面有什么不同？ 18、在普通热处理中，加热后进行保温的作用是什么？感应加热表面淬火是否需要保温？为

什么？ 19、甲、乙两厂生产同一根小轴，材料为45钢，硬度要求HBS220-250,甲采用正火，乙采 用调质，均达到了硬度要求，试分析两个厂生产出的小轴组织和性能有何差别？为什么？ 第四章铸造 20、如图所示的铸件有哪几种分型方案？各有何优缺点？ 40 M20×2. 35 90 215 R20 ® 180 1) 2) R3.5 25 122 17G 3) 2 5 105

什么？ 19、甲、乙两厂生产同一根小轴，材料为 45 钢，硬度要求 HBS220-250，甲采用正火，乙采 用调质，均达到了硬度要求，试分析两个厂生产出的小轴组织和性能有何差别？为什么？ 第四章 铸造 20、如图所示的铸件有哪几种分型方案？各有何优缺点？ 1） 2） 3）

4) 125 120 110 0 +85 22068 5) 21、画出下图所示铸件的工艺图，并加以文字说明 支座 2 -10 6) 摇臂钻床立柱

4） 5） 21、画出下图所示铸件的工艺图，并加以文字说明 支座 6） 摇臂钻床立柱

p160 6-12 $380 7) 22、机器造型主要解决造型过程中的什么问题？ 23、什么是熔模铸造？试述其工艺过程。 24、金属铸型本身无透气性和退让性，传热又快，如何保证高成品率生产？ 25、为什么用金属型生产铸铁件时常出现白口组织？应该如何预防和消除己经产生的白口组 织？ 26、金属型铸造与砂型俦造相比有何优越性？为什么金属型铸造不能广泛取代砂型铸造？ 27、压力铸造有何优缺点？与熔模铸造有何显著不同？ 28、对压铸件进行去应力退火，其结果如何？ 29、低压铸造的工作原理与压力铸造有何不同？ 30、离心铸造在圆筒件铸造中有那些优越性？成形铸件采用离心铸造的目的是什么？ 31、试比较熔模铸造与陶瓷型铸造。为何在模具制造中陶瓷型铸造更为重要？ 32、某有色金属铸造厂拟生产如下插接件（见图），材料为铝合金，其产量为每年十万件， 至少延续生产五年，请推荐三种铸造方法，并分析其最佳方案

7) 22、机器造型主要解决造型过程中的什么问题？ 23、什么是熔模铸造？试述其工艺过程。 24、金属铸型本身无透气性和退让性，传热又快，如何保证高成品率生产？ 25、为什么用金属型生产铸铁件时常出现白口组织？应该如何预防和消除已经产生的白口组 织？ 26、金属型铸造与砂型铸造相比有何优越性？为什么金属型铸造不能广泛取代砂型铸造？ 27、压力铸造有何优缺点？与熔模铸造有何显著不同？ 28、对压铸件进行去应力退火，其结果如何？ 29、低压铸造的工作原理与压力铸造有何不同？ 30、离心铸造在圆筒件铸造中有那些优越性？成形铸件采用离心铸造的目的是什么？ 31、试比较熔模铸造与陶瓷型铸造。为何在模具制造中陶瓷型铸造更为重要？ 32、某有色金属铸造厂拟生产如下插接件（见图），材料为铝合金，其产量为每年十万件， 至少延续生产五年，请推荐三种铸造方法，并分析其最佳方案

31 刻 衣注阙角r0.8mm 所有公差士0.15n1四 38 33、哪一类铝合金最常用？生产铝合金铸件易产生什么缺陷？如何避免？ 34、生产铸钢件易产生缩孔、裂纹和粘砂缺陷，应如何防止？铸钢件落砂后发现有裂纹时， 是否就将其报废？ 35、普通灰口铸铁的强度低、塑性差，为什么床身类、底座类、箱体类等零件多采用普通灰 口铸铁来制造？ 36、普通灰口铸铁可否通过热处理来提高塑性和韧性？可锻铸铁和球墨铸铁又如何？为什 么？ 37、灰口铸铁、球墨铸铁、蠕墨铸铁进行孕育处理的目的是什么？可锻铸铁是否进行孕育处 理？为什么？ 38、欲提高铸件壁的强度，靠增加壁厚能否实现？为什么？ 39、同一铸件上的壁厚相差较大会产生什么后果？采取把薄壁加厚使铸件成为等壁厚的措施 能否全部消除原结构产生的不良后果？ 40、为什么铸件要有结构圆角？如何修改下图铸件上的不合理圆角？ 41、确定下图铸件的热节部位，在保证尺寸和孔径的前提下，如何使铸件的壁厚尽量均匀？

33、哪一类铝合金最常用？生产铝合金铸件易产生什么缺陷？如何避免？ 34、生产铸钢件易产生缩孔、裂纹和粘砂缺陷，应如何防止？铸钢件落砂后发现有裂纹时， 是否就将其报废？ 35、普通灰口铸铁的强度低、塑性差，为什么床身类、底座类、箱体类等零件多采用普通灰 口铸铁来制造？ 36、普通灰口铸铁可否通过热处理来提高塑性和韧性？可锻铸铁和球墨铸铁又如何？为什 么？ 37、灰口铸铁、球墨铸铁、蠕墨铸铁进行孕育处理的目的是什么？可锻铸铁是否进行孕育处 理？为什么？ 38、欲提高铸件壁的强度，靠增加壁厚能否实现？为什么？ 39、同一铸件上的壁厚相差较大会产生什么后果？采取把薄壁加厚使铸件成为等壁厚的措施 能否全部消除原结构产生的不良后果？ 40、为什么铸件要有结构圆角？如何修改下图铸件上的不合理圆角？ 41、确定下图铸件的热节部位，在保证尺寸和孔径的前提下，如何使铸件的壁厚尽量均匀？

42、分析下图中砂箱箱带两种结构缺陷？为什么？ 43、下图三通铜铸件采用金属型铸造时，哪处结构不合理？请改正。 44、判断下面铸件结构设计是否有问题，应如何修改？ 2-10 1)砂型铸件 Φ ⊕ 2)砂型铸件 2φ10 3)熔模铸件 2-18 滩阻

42、分析下图中砂箱箱带两种结构缺陷？为什么？ 43、下图三通铜铸件采用金属型铸造时，哪处结构不合理？请改正。 44、判断下面铸件结构设计是否有问题，应如何修改？ 1）砂型铸件 2）砂型铸件 3）熔模铸件 2-φ1 0 2-φ1 0

4)金属型铸件 45、下列压铸件各有两种结构方案，请确定合理的结构方案，说明为什么？ 分型面 2) 3) 4) 第五章塑性加工 46、锻造比对锻件质量有何影响？锻造比越大，是否锻件质量就越好？锻造汽轮机转子轴一 类重要锻件时，为什么要进行中间镦粗工序？ 47、如图所示的两种砧铁上拔长时，效果有何不同？ 48、预锻模膛和终锻模膛的作用有何不同？什么情况下需要预锻模膛？飞边槽的作用是什

4）金属型铸件 45、下列压铸件各有两种结构方案，请确定合理的结构方案，说明为什么？ 1） 2） 3） 4） 第五章 塑性加工 46、锻造比对锻件质量有何影响？锻造比越大，是否锻件质量就越好？锻造汽轮机转子轴一 类重要锻件时，为什么要进行中间镦粗工序？ 47、如图所示的两种砧铁上拔长时，效果有何不同？ 48、预锻模膛和终锻模膛的作用有何不同？什么情况下需要预锻模膛？飞边槽的作用是什

么？ 49、各类模膛在同一块锻模上应如何布置？为什么？ 50、分模面位置的确定要按照哪些原则？模锻件分模面与铸件分型面的选择原则有何异同？ 确定下列锤上模锻件的分模面位置。 Φ40 p60 20 D40 120 120 (a) (b) 51、为什么要考虑模锻斜度和圆角半径？锤上模锻带孔的锻件时，为什么不能锻出通孔？ 52、简述摩擦压力机原理及摩擦压力机上模锻具有哪些特点？并解释：①为什么摩擦压力机 上模锻适合于锻造低塑性合金钢？②为什么摩擦压力机只适用于单膛锻模进行模锻？ 53、简述曲柄压力机原理及曲柄压力机模锻具有哪些特点？并解释：曲柄压力机上为什么不 能实现拔长、滚挤等变形工步？ 54、下列零件，材料为45钢，若批量分别为单件小批、大批量生产时，应选用那种方法制造？ 并定性地画出各种方法所需的锻件图。 555 397 202 88 3259 1位 1)主轴 2)双联齿轮 55、说明冲裁时板料变形过程，及断裂面组成，并简单说明影响冲裁件断面质量的因素有哪 些？ 56、详细说明凸凹模间隙如何影响冲裁件断面质量和模具寿命及如何选择合理的间隙？

么？ 49、各类模膛在同一块锻模上应如何布置？为什么？ 50、分模面位置的确定要按照哪些原则？模锻件分模面与铸件分型面的选择原则有何异同？ 确定下列锤上模锻件的分模面位置。 (a) (b) 51、为什么要考虑模锻斜度和圆角半径?锤上模锻带孔的锻件时,为什么不能锻出通孔? 52、简述摩擦压力机原理及摩擦压力机上模锻具有哪些特点?并解释：①为什么摩擦压力机 上模锻适合于锻造低塑性合金钢？②为什么摩擦压力机只适用于单膛锻模进行模锻？ 53、简述曲柄压力机原理及曲柄压力机模锻具有哪些特点？并解释：曲柄压力机上为什么不 能实现拔长、滚挤等变形工步？ 54、下列零件,材料为 45 钢，若批量分别为单件小批、大批量生产时，应选用那种方法制造？ 并定性地画出各种方法所需的锻件图。 1）主轴 2）双联齿轮 55、说明冲裁时板料变形过程，及断裂面组成，并简单说明影响冲裁件断面质量的因素有哪 些？ 56、详细说明凸凹模间隙如何影响冲裁件断面质量和模具寿命及如何选择合理的间隙？

57、如图所示为落料和冲孔后得到的零件.材料为Q235钢板，料厚=2mm,材料剪切强度t0 =313.6MPa,试计算落料力和冲孔力。 58、用050冲孔模具来生产φ50落料件能否 保证冲压件的精度？为什么？ 20 50 R5 59、用φ102×1.5板料能否一次拉深成直径为 φ76的拉深件？若材料与坯料的厚度及其他 条件相同，可否拉深成中51的拉深件？如果 I00 不能，应采取哪些措施才能保证正常生产？ 60、图a所示零件主要加工工序，当零件形 状为图b所示，可否也用相同的加工工序？如果不能，应该采取哪些措施才能保证正常生 产？（板厚1mm,翻边极限系数0.78） b92*814 92914 6117 中133±1 76 56 (a) (b) 61、比较拉深、平板坯料胀形和翻边，说明三种成形方法的异同。 62、试确定图示零件的冲压工序。 200 145±1 090 100 R10 P 18 R5 15 060

57、如图所示为落料和冲孔后得到的零件.材料为 Q235 钢板，料厚 t=2mm，材料剪切强度 τ0 ＝313.6 MPa，试计算落料力和冲孔力。 58、用 φ50 冲孔模具来生产 φ50 落料件能否 保证冲压件的精度？为什么？ 59、用 φ102×1.5 板料能否一次拉深成直径为 φ76 的拉深件？若材料与坯料的厚度及其他 条件相同，可否拉深成φ51 的拉深件?如果 不能，应采取哪些措施才能保证正常生产？ 60、图 a 所示零件主要加工工序，当零件形 状为图 b 所示，可否也用相同的加工工序？如果不能，应该采取哪些措施才能保证正常生 产？(板厚 1mm，翻边极限系数 0.78) (a) (b) 61、比较拉深、平板坯料胀形和翻边，说明三种成形方法的异同。 62、试确定图示零件的冲压工序

a b) 63、分析如图所示冲压件结构是否合理？应怎样改进？其生产的主要工序是什么？（板厚为 1.5mm) 中20 64、采用冷挤压工艺生产零件有何优点？冷挤压时，坯 料在挤压模中处于何种应力状态？它对挤压工艺有何 影响？在生产中可采取哪些措施来减轻其不良影响？ ×中16 65、轧制、挤压和拉拔各主要用于生产哪些类别的产 品？ 00 66、什么是超塑性？常用的超塑性材料有哪几种？超塑 性模锻工艺特点是什么？ 67、旋压成形具有哪些特点，与拉深有哪些不同？适宜加工哪些种类零件？ 68、摆动辗压成形原理是什么？摆动辗压成形优点有哪些？ 69、实际生产中哪些典型零件适用于液态模锻方法成形？液态模锻与压力铸造有哪些异同？ 70、高能率成形的各种方法中有哪些共同特点？说明电液成形和电磁成形的基本原理。 71、充液拉深与传统拉深相比它具有哪些特点？ 72、什么是聚氨酯成形？常用的聚氨酯成形工艺有哪几种？ 73、改进下列塑性加工零件的结构工艺性。 零件一（白+凯件、 零件二（自由锻件）：

a) b) 63、分析如图所示冲压件结构是否合理？应怎样改进？其生产的主要工序是什么？（板厚为 1.5mm） 64、采用冷挤压工艺生产零件有何优点？冷挤压时，坯 料在挤压模中处于何种应力状态？它对挤压工艺有何 影响？在生产中可采取哪些措施来减轻其不良影响？ 65、轧制、挤压和拉拔各主要用于生产哪些类别的产 品？ 66、什么是超塑性？常用的超塑性材料有哪几种？超塑 性模锻工艺特点是什么？ 67、旋压成形具有哪些特点，与拉深有哪些不同？适宜加工哪些种类零件？ 68、摆动辗压成形原理是什么？摆动辗压成形优点有哪些？ 69、实际生产中哪些典型零件适用于液态模锻方法成形？液态模锻与压力铸造有哪些异同？ 70、高能率成形的各种方法中有哪些共同特点？说明电液成形和电磁成形的基本原理。 71、充液拉深与传统拉深相比它具有哪些特点？ 72、什么是聚氨酯成形？常用的聚氨酯成形工艺有哪几种？ 73、改进下列塑性加工零件的结构工艺性。 零件一（自由锻件）： 零件二（自由锻件）：