金属工艺答案

金属工艺。

课后练习与思考题参***。

0-1 性质是一门以机械制造工艺为主的综合性技术基础课。主要内容是：（1）金属的力学性能、金属学基本知识、钢的热处理、金属材料、非金属材料、金属表面处理技术、工程材料的选用等（2）铸造、锻压、焊接、毛坯生产方法的选择等。

（3）金属切削基础知识、金属切削机床及其加工、精密加工与特种加工、零件生产的基本知识及加工方法的综合分析等。

1-2 教育目标是：（1）了解常用机械工程材料的类别和用途，初步具有正确使用金属材料的能力。（2）了解金属的常用热处理，主要冷、热加工方法的基本原理，工艺特点和应用范围，金属毛坯和零件的常用加工方法，初步具有选用热处理、使用毛坯和确定机械加工工艺路线的能力。

（3）了解机械产品制造过程、加工设备及工艺过程。（4）了解与本课程有关的新材料、新工艺、新技术、新设备及其发展趋势。

0-3 一般过程是根据设计图，进行工艺准备、材料、毛坯准备、进行热处理和切削加工、制得零件，经装配、检验、得合格机械产品。毛坯制造方法有铸造、锻造、冲压、焊接和型材下料。切削加工主要方法有车削、钻削、铣削、创削、磨削等。

1-1 力学性能是材料在力作用下所显示的性能（又指金属在力作用下所显示的与弹性和非弹性反应相关或涉及应力-应变关系的性能），主要有强度、塑性、硬度、韧性和疲劳强度等。常用强度根据是屈服点和抗拉强度；塑性判据是断后伸长率和断面收缩率；硬度判据是布氏硬度、洛氏硬度和维氏硬度等；韧性判据是冲击吸收功；金属疲劳的判据是疲劳强度。

1-2 不正确。零件受到外力会否变形取决于外力大小（严格讲为外力/零件受力横截面积，称应力）与零件材料力学性能高低，当应力小于该零件材料弹性极限时，则产生弹性变形；当应力超过屈服点时，则发行塑性变形（永久变形）。

1-4 短试样：◆◆长试样：◆◆长试样塑性好。因为同一材料的断后伸长率大小与试样尺寸有关，同一材料的◆；现两种材料的◆◆，则长试样的塑性应比短试样好。

1-5 屈服点没有达到要求。

1-6 因为低碳钢塑性、韧性好，这些承载零件一旦超载即发生塑性变形，引起操作者注意，及时降载或更换零件，且低碳钢冷塑性变形后还产生加工硬化，可降低超载引起突然断裂的危险性。

1-7 硬度是指材料抵抗局部变形，特别是塑性变形、压痕或划痕的能力。常用的硬度试验方法有布氏硬度、洛氏硬度和维氏硬度试验法。

1-8 布氏硬度。

原理：用直径d的淬火钢球或硬质合金球作压头，以相应用的试验力f压入试件表面，经规定的保持时间后，卸除试验力，得到一直径为 d的压痕。用试验力除以压痕表面积，即得布氏硬度值。

优点：试验数据准确、稳定。

缺点：测试较麻烦；压痕大，不宜测薄件或成品件；球形压头会变形或损坏，不宜硬度高的材料。

应用hbs测试硬度值小于450的材料；hbw测试硬度值在450~650范围的材料。布氏硬度常用来测定铸铁、有色金属、经退火、正火和调质处理的钢材等硬度，如半成品和原材料。

洛氏硬度。原理：在初试验力和总试验力的先后作用下，将压头（顶角120的金刚石圆锥或◆1.

588mm的淬火钢球）压入试样表面，保持规定时间后，卸除主试验力，测量出残余压痕深度增量，用以计算硬度。

优点：操作简便，迅速、压痕小，可测试成品表面及较硬、较薄的工件。

缺点：因压痕小，对组织、硬度不均匀的材料，硬度值波动较大，准确性不如布氏硬度高。

应用：主要应用于测定钢铁、有色金属、硬质合金等的硬度。

1-9 查教材附录附表2（b）22hrc换算成234hbs ，符合220~250hbs图纸要求。

1-10 （1）不正确，hbs适用于测量硬度值小于450的材料；（2）不正确，hbw用于测量硬度值在450~650的材料，且硬度值一般不标单位；（3）不正确，hrc在用于测量硬度值20~70的材料；（4）不正确，hrc用于测量硬度值20~70的材料；（5）不正确，应写成45~50hrc；（6）不正确，hrc不应有单位，且应写成数字在前，硬度符号在后。

1-11 （1）布氏硬度，hbs；（2）布氏硬度，hbs；（3）洛氏硬度，hrc；（4）洛氏硬度，hra；（5）维氏硬度，hv。

1-12 吸收ak是指试样在冲击试验力一次作用下折断时所吸收的功。ak越大，材料韧性越好。

1-13 零件在循环压力作用下，在一处或几处产生局部永久性累积损伤，经一事实上循环次数后产生裂纹或突然发生完全断裂的过程，称为金属疲劳。在零件的尖角、孔、槽、微裂纹、夹杂物、表面划痕、刀痕、局部应力集中处，在循环应力作用下易产生疲劳裂纹，裂纹不断扩展，减小了零件的有效承载面积，最后与截面减小至不能承受外力时，零件即发生突然断裂。提高零件疲劳强度的方法是合理设计零件结构，避免应力集中、降低表面粗糙度值、进行表面滚压、喷水处理、表面热处理等。

2-1 晶体：是原子按一定几何形状作有规律排列的固体。如金刚石、石墨、金属与合金等。

晶格：用于描述原子在晶体中规律排列方式的空间格子称为结晶格子，简称晶格。晶格中直线交点称为结点。

单晶体：是晶体内部原子排列方向（称晶格位向）完全一致的晶体。

多晶体：由许多小晶体（单晶体）组成的晶体。

晶粒：多晶体材料内以晶界分开、晶格排列方向基本相同的小晶体，称为晶粒。

晶界：多晶体材料中相邻晶粒的界面称为晶界。

合金：是指两种或两种以上的金属元素，或金属与非金属元素组成的具有金属特性的物质。

组织：指用金相法看到的形态、尺寸和分布方式不同的一种或多种相构成的总体。

显微组织：指用光学显微镜或电子显微镜观察到的组织。

固溶体：是指合金在固态下，组元间能互相溶解而形成的均匀相。

金属化合物：是指合金组元间相互作用而生成的具有金属特性的一种新相。

固溶强化：指溶质原子溶入溶剂晶格中导致固溶体晶格畸度，使合金强度、硬度升高的现象。

弥散强化：指金属合化物细小均匀分布在固溶体基体上时，能显著提高合金的强度、硬度和耐磨性的现象。

2-2体心立方晶格：晶胞是一个立方体，在立方体的八个顶角和立方体的中心各有一个原子。

面心立方晶格：晶胞是一个立方体，在立方体的八个顶角和立方体的六个面的中心各有一个原子。

密排六方晶格：晶胞是一个六方柱体，六方柱体的各个角和上下底面中心各有一个原子，在顶面和底面间还有三个原子。

2-3 有点缺陷（晶格空位、间隙原子）、线缺陷（位错）和面缺陷（晶界）。通常，晶体缺陷造成晶格畸度，使金属的强度、硬度有所提高。

2-4 生产中，金属的实际结晶温度t1要低于理论结晶温度t0，t0与t1之差（t0- t1）称为过冷度t。通常情况下，增加过冷度，使晶粒细化；使金属的强度增加，塑性、韧性也好。

2-5 细晶粒金属的强度比粗晶粒高，塑性、韧性也好。细化晶粒的方法有增加过冷度、度质处理、附加振动。

2-6 在固态下，金属晶格类型随温度发生变化的现象称为同素异晶转度。fe的相度湿度有三个：液相 1538 固相（ fe体心站，◆◆面心立方。

2-7 在液态金属中加入少量变质充当人工晶核，使晶粒细化的处理方法称为变质处理。它的作用是细化晶粒。

2-8 （1）金属模浇注铸件晶粒细；（2）浇注时采用振动晶粒细。

2-10 合金是指两种或两种以上的金属元素，或金属与非金属元素组成的具有金属特性的物质。与纯金属相比，合金的强度、硬度较高，制造成本较低，种类繁多、性能各异，可满足不同的需要，应用广泛。因为合金中的固溶体有固溶强化作用，细小均匀分布的金属化合物有弥散强化作用，不像纯金属要求较高的纯净度，固而制造成本较低。

2-11 因为单晶体由原子是按一定几何形状作有规律排列的，不同方向上原子排列密度不同，因而性能不同，即各向异性。生产中使用的金属大多为多晶体，虽然多晶体中每个晶粒和单晶体一样具有各向异性，但一块金属包含有大量彼此位向不同的晶粒，不同方向的金属性能却是许多晶粒性能的平均值，故一般金属（多晶体）表现为各向同性。

2-12 合金的结构因其他组元的加入，形成固溶体、金属化合物基本相，不同于纯金属的单一晶体结构。由于固溶体会产生固溶强化，金属化合物细小的均匀分布在固溶体上产生弥散强化，因而是强度、硬度比纯金属高。

2-13 （1）有相的改变；（2）无**的改变。

2-14 纯金属液在一定过冷变下，开始形成结晶核心，晶核依靠吸附周围液体中的原子长中。与此同时，在液态金属中又有新晶核产生、长大，直到全部结晶成固态金属。合金的结晶与纯金属相似处是都遵循生核与长大的规律，结晶过程都有潜热放出。

不同处是纯金属结晶在某一恒温下进行，合金通常在某一温度范围内进行，且各相成分还发生变化，结晶比纯金属复杂。

3-1 铁碳合金状态图是表示平衡状态下，不同成分的铁碳合金，在不同温度时所具有的状态或组织的图形。

3-2 在固态下，金属晶格类型随温度发生变化的现象称为同素异晶转变。铁的同素异晶转变是钢铁能进行热处理的基础，也是钢铁材料品种多样、应用广泛的重要原因。

3-3 随碳质量分数增加，铁碳合金室温组织中，f减少；fe3c增多，且形态、分布有所不同，形成不同组织。

3-4 铁素体：碳溶于α-fe的间隙固溶体；f；体心立方晶格，溶碳量很少，显微组织与纯铁相似，呈明亮的多边形晶粒；性能与纯铁相似，即强度、硬度低，塑性、韧性好。臭氐体：

碳溶于γ-fe的间隙固溶体；a；面心立方晶格，晶粒呈多边形，晶界较铁素体平直；强度和硬度比铁素体高，塑性、韧性也好，钢材多数加热到臭氏体状态进行锻造。渗碳体：铁与碳形成的金属化合物；fe3c；具有复杂的晶体结构，wc=6.

69%；它是钢中的主要强化相，它的形态、大小、数量和分布对钢及铸铁的性能有很大影响，渗碳体硬度很高，塑性、韧性很差，δ、ak接近于零，脆性很大。珠光体：由铁素体和渗碳体组成的机械混合物；p；由铁素体与渗碳体片层状交替排列的共转变组织，碳合量平均为wc=0.

77%；性能介于铁素体和渗碳体之间，强度较高，硬度适中，有一定的塑性。莱氏体：由臭氏体和渗碳体组成的机械混合物；ld（高温莱氏体），ld’（**莱氏体）；**莱氏体由渗碳体与珠光体相近，硬度很高，塑性很差。

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