材料成形工艺基础总结

第二章

1合金的铸造性能合金的充型能力、收缩、吸气性。

2合金的充型能力是指液态合金充满铸型型腔，获得尺寸正确、形状完整、轮廓清晰的铸件的能力。充型能力差易产生浇不到、冷隔、形状不完整等缺陷。

3影响合金的充型能力的因素1）合金的流动性2）浇注温度3）充型压力4）铸型条件

4合金的收缩概念液态合金从浇注温度逐渐冷却、凝固，直至冷却到室温的过程中，其尺寸和体积缩小的现象，称为收缩。收缩经历液态收缩、凝固收缩、固态收缩三个阶段。

5铸造内应力分热应力和机械应力。

6顺序凝固，是使铸件按递增的温度梯度方向从一个部分到另一个部分依次凝固。

7顺序凝固可以有效地防止缩孔和宏观缩松，主要适用于纯金属和结晶温度范围窄、靠近共晶成分的合金，也适用于凝固收缩大的合金补缩。

8缩孔和缩松的防止方法：顺序凝固、加压补缩、压力铸造、离心铸造。

9铸件在凝固后继续冷却的过程中产生的固态收缩受到阻碍及热作用，会产生铸造内应力。铸造内应力是铸件产生变形和裂纹等缺陷的主要原因。铸造内应力分为热应力和机械应力。热应力使厚壁受拉应力，薄壁受压应力。

10为预防热应力，设计铸件结构尽量使铸件的壁厚均匀，并在铸造工艺上采用同时凝固原则。

11同时凝固原则，是从工艺上采取必要的措施，使铸件各部分冷却速度尽量一致。具体方法是将浇口开在铸件的薄壁处，以减小该处的冷却速度，而在厚壁处可放置冷铁以加快冷却速度。同时凝固原则，主要适用于缩孔、缩松倾向较小的灰口铸铁等合金。

12机械应力铸件收缩时受到铸型、型芯等的机械阻碍而引起的应力称为机械应力。

13消除应力，时效处理，分为人工时效和自然时效。

14铸件的变形，厚壁部位受拉应力，有缩短的趋势或向内凹，薄壁部位受压应力，有伸长的趋势或向外凸。

15热裂是凝固末期，金属处于固相线附近的高温下形成的。热裂纹的形状特征：裂纹短，缝隙宽，形状曲折，缝内呈氧化色，即铸钢件呈黑色，铝合金呈暗灰色。防止措施：合理调

整合金成分，合理设计铸件结构，采用同时凝固和改善型砂的退让性。

16冷裂较低温度下形成，此时金属处于弹性状态，铸造应力超过合金的强度极限时产生冷裂。形状特征：裂纹细小，呈连续直线状，有时缝内有轻微氧化色。凡能减小铸造内应力的因素均能防止冷裂。

17合金的吸气性，在熔炼和浇注合金时，合金会吸入大量气体，这种吸收气体的能力成为吸气性。气孔分侵入气孔、析出气孔、和反应气孔。

18侵入气孔预防措施：减小型砂的发气量、发气速度，增加铸型、型心的透气性；或是在铸型表面刷上涂料，使型砂与金属液隔开，防止气体的侵入。析出气孔预防措施：减少合金的吸气量。反应气孔：清除冷铁、型芯撑的表面油污、锈蚀并保持干燥。

19铸铁含碳量大于2.11%分白口铸铁（碳以渗碳体形式存在）、灰口铸铁（石墨）、麻口铸铁（自由渗碳体和石墨形式混合）。

20灰口铸铁分普通灰口铸铁、可锻铸铁、球墨铸铁、蠕墨铸铁。普通灰口铸铁，石墨片状，HT100，后面三位数字表示最低抗拉强度。可锻铸铁石墨团絮状，KT300-06,铁素体可锻铸铁，最低抗拉强度300MPa，最低伸长率6%，KTZ珠光体可锻铸铁。球墨铸铁石墨球状，QT400-17。蠕墨铸铁，蠕虫状。

21铸钢含碳量小于2.11%，分碳素铸钢和合金铸钢。碳素铸钢ZG200~400，第一组数字表示厚度为100mm以下铸件室温时屈服点最小值，第二组表示铸件的抗拉强度最小值。铸钢的铸造特点：浇注温度高，易氧化，流动性差、收缩大，铸造困难，容易产生黏砂、缩孔、冷隔、浇不足、变形和裂纹。为细化晶粒、消除应力、提高铸钢件的力学性能，铸后进行退火或正火热处理。

22铸造方法1砂型铸造2熔模铸造3金属型铸造4压力铸造5离心铸造6实型铸造7低压铸造8挤压铸造

23工艺参数的确定：a机械加工余量b收缩率c拔模斜度d铸造圆角e型芯头

24铸造方法：砂型铸造、特种铸造（熔模铸造、金属型铸造、压力铸造、离心铸造）

25常用砂型：湿砂型、干砂型、化学硬化型根据造型工序方法不同：手工造型、机器造型26普通灰口铸铁片状石墨，化学成分靠近共晶体，熔点低，具有良好流动性，不易产生缩

孔等缺陷。但是粗片状的石墨存在，导致力学性能降低，所以采用孕育处理，改变片状石墨的大小和数量，石墨片越细小，越均匀，铸铁力学性能越好。孕育后组织是在珠光体基体上均匀分布的细小石墨片————HT以后三位灰口铸铁的最低抗拉强度值

27可锻铸铁，又称玛铁或玛钢，石墨团絮状，团絮状石墨的存在大大减轻了对基体的割裂作用，抗拉强度明显提高，但可锻铸铁不可锻造。可锻铸铁的铸态组织为白口，没有石墨化膨胀阶段，收缩大，容易形成缩孔、缩松和裂纹缺陷，因此采用顺序凝固原则，设置冒口和提高砂型的退让性。其按基体组织不同分为铁素体基体和珠光体基体KT代表铁素体可锻铸铁，KTZ代表珠光体可锻铸铁，后面第一组数字代表最低抗拉强度，第二组代表最低伸长率

28铁素体可锻铸铁塑性和韧性较高，强度相对低，珠光体的强度硬度高，塑性差前者用于制造受冲击、震动的零件，如汽车前后桥壳、减速器壳，后者制造较高强度和耐磨性零件，如曲轴、连杆

29球墨铸铁石墨球状，化学成分接近共晶点，力学性能较好，强度、塑性、韧性较高，良好的耐磨性，抗疲劳性能和减震性，流动性较好。为获得球状石墨，要球化处理，但球化剂阻碍石墨化，为防止白口组织现象，要进行孕育处理。球墨铸铁一般要冒口和冷铁，采用顺序凝固原则，进行退火包底冲入法QT后面第一组数字代表最低抗拉强度，第二组代表最低延伸率

30、主要加工表面应处于底面或侧面。上部冷却速度慢、晶粒较粗，上表面易形成砂眼、气孔、渣孔等缺陷，下部晶粒细小，组织致密，缺陷少，质量优于上部。无法避免就加大加工余量。

31设置结构圆角原因：直角处会形成金属的局部积聚而易行成缩孔、缩松；内侧应力集中严重而易产生裂纹；树枝晶直交、汇合点，晶粒结合力被削弱，使该处力学性能降低；避免杂质聚集。

32如何避免收缩：对于线性收缩较大的合金，在凝固过程中应尽量减少铸造应力。由于收缩应力过大易产生裂纹。

第三章

1. 加工硬化的利弊——（1）加工硬化是强化金属的重要方法之一，尤其是对纯金属及某些不能用热处理方法强化的合金，例如冷拔钢丝，冷卷弹簧等采用冷轧，冷拔，冷挤压等工艺，就是利用加工硬化来提高低碳钢，纯铜，防锈铝等工件强度和硬度。（2）加工硬化也给进一步加工带来困难，且使工件在变形中容易产生裂纹，不利于压力加工进行，通常采用热处理退火工序消除加工硬化。（3）在实际生产中可利用回复处理，使加工硬化的金属既保持较高的强度，适当提高韧性，又降低了内应力。

2. 纤维组织——金属在外力作用下发生塑性变形，晶粒沿变形方向伸长，分布在晶界上的夹杂物也沿着金属的方向被拉长或压扁，成为条状。在再结晶时，金属晶粒回复等轴晶粒，而夹杂物依然成条状保留下来，这样就形成了纤维组织，也称锻造流线。

3. 纤维组织的作用——纤维组织形成后，金属力学性能将出现方向性，即在平行纤维组织方向上，材料抗拉强化度提高，在垂直方向上抗剪强度提高。

4. 消除纤维组织的方法——纤维组织很稳定，用热处理或其他方法均难以消除，只能在通过锻造方法使金属在不同方向上变形，才能改变纤维组织的方向和分布。

5. 什么是金属的锻造性能以及如何评定——金属的锻造性能是用来衡量金属材料利用锻压加工方法成型的难易程度，是金属的工艺性能之一。常用金属的塑性和变形抗力来综合衡量。

6. 影响金属锻造性能的因素——（1）金属的本质，即金属的化学成分和组织成分。（2）变形条件，即变形温度，变形速度和变性时的应力状态。

7. 终锻模膛沿四周设有飞边槽，其作用是——（1）容纳多余金属，（2）飞边槽桥部的高度小，对流向仓部的金属形成很大的阻力，可迫使金属充满模膛，（3）飞边槽中形成的飞边能缓和上,下模间的冲击，延长模具寿命。

8. 模型锻造与自由锻造相比具有一下特点——*（1）由于有模具引导金属的流动，锻件的形状可以比较复杂，（2）锻件内部的纤维组织比较完整，从而提高了零件的力学性能和使用寿命，（3）锻件尺寸精度高，表面光洁，能节约材料和节约切削加工工时，（4）生产率高，操作简单，易于实现机械化，（5）所用锻模价格昂贵，而且模具加工困难，制造周期长，所以模锻适合大批量生。（6）需要能力较大的专用设备。

9. 自由锻工序——（1）镦粗，（2）拔长，（3）冲孔，（4）扩孔，（5）弯曲，（6）扭转。（7）错移。

10. 自由锻工艺规程的制定——（1）锻件图的绘制，。（2）坯料的计算，（3）正确设计变形工序，（4）选择设备。

11. 冲压的基本工序——1，分离工序，即冲裁修整。2，变形工序，即拉伸，弯曲和翻边。

12. 间隙对断面质量的影响——间隙过小，凸模刃口附近的裂纹比正常间隙向外错开一段距离，导致上，下裂纹中间的材料随着冲裁过程的进行将被第二次剪切，并在断面上形成第二光亮带，中部留下撕裂面，毛刺增大。间隙过大，剪裂纹比正常间隙时远离凸模刃口，材料受到拉伸力大，光亮带变小，毛刺，塌角以及斜度也都增大。因此，间隙过大或过小都使冲裁件断面质量降低。

23金属三个变形阶段：弹性变形阶段、弹塑性变形阶段、塑性变形阶段和断裂阶段。

24塑性变形的实质：金属的塑性是当外力增大到使金属内部产生的应力超过该金属的屈服点时，使其内部原子排列的相对位置发生变化而相互联系不被破坏的性能。

25单晶体的塑性变形正应力只能使晶体产生弹性变形或断裂，而不能使晶体产生塑性变形。在切应力作用下产生滑移，滑移是塑性变形的主要形式。滑移变形是通过晶体中位错的移动来完成的。

26金属的塑性变形对金属组织和性能的影响（金属塑性变形后组织性能会发生什么样变化？）：金属的塑性变形由金属内多晶体的塑性变形来实现。在塑性变形过程中金属的结晶组织将发生变化，晶粒沿变形最大的方向伸长，晶格与晶粒发生扭曲，同时晶粒破碎。金属强度硬度升高，塑性韧性下降。

27金属的塑性变形，分冷变形和热变形。再结晶温度

28加工硬化随着塑性变形程度的增加，金属的强度、硬度升高，塑性和韧性下降的现象。29产生加工硬化的原因；一由于经过塑性变形晶体中的位错密度升高，位错移动所需的切应力增大。二在滑移面上产生许多晶格方向混乱的微小碎晶，它们的晶界是严重的晶格畸变区，这些因素增加了滑移阻力，加大了内应力。

30加工硬化的优缺点:优点，是强化金属的重要方法之一，尤其是对纯金属及某些不能用热

处理方法强化的合金。缺点,给进一步加工带来困难，且使工件在变形过程中容易产生裂纹，不利于压力加工的进行。热处理退火消除加工硬化。

31纤维组织是怎样形成的？怎样合理利用？用什么样方法可以改变纤维组织？

金属在外力作用下发生塑性变形，晶粒沿变形方向伸长，分布在晶界上的夹杂物也沿着金属的变形方向被拉长或压扁，成为条状。在再结晶时，晶粒恢复为等轴晶粒，而夹杂物依然是条状保留下来，形成纤维组织。金属力学性能出现方向性，平行纤维组织的方向上，抗拉强度提高，垂直纤维组织方向上，抗剪强度提高。使用时使工件正应力方向与纤维组织方向一致，切应力方向与纤维组织方向垂直，而且使纤维组的分布与零件外形轮廓相符合，而不被切断。织纤维组织稳定，热处理方法和其他方法均难以消除，只能再通过锻造方法使金属在不同的方向上变形，才能改变纤维组织的方向和分布。

32锻造性能是用来衡量金属材料利用锻压加工方法成型的难易程度，是金属加工性能之一。用金属的塑性和变形抗力来综合衡量。金属的锻造性能主要取决于金属的本质（1.金属化学成分2金属组织状态）和金属的变形条件（1变形温度2变形速度3变形时应力状态）。33始锻温度过高或终锻温度过低在锻造是会产生什么样的后果？写出45号钢锻造温度范围

加热温度过高，产生氧化、脱碳、过热和过烧。始锻温度固相线一下100~200度，45钢1200度。终锻温度高于再结晶温度50~100度，低于再结晶温度时，使合金塑性下降，变形抗力增大，还引起不均匀变形并获得不均匀的晶粒组织，并导致加工硬化，变形抗力大，易产生锻造裂纹，损坏设备与工具。终锻温度过高，则在随后的冷却过程中晶粒继续长大，得到粗大晶粒组织。45钢始锻温度1200°c，终锻温度800°c。

34自由锻造工序1镦粗2拔长3冲孔4扩孔5弯曲6扭转7错移

35终锻模膛设有飞边槽；容纳多余金属；飞边槽桥部的高度小，对流向仓部的金属形成很大阻力，迫使金属充满模镗；飞边槽中形成的飞边能缓和上下模间的冲击，延长模具寿命。第四章

1铸铁焊补时易产生的缺陷：

（1）易产生白口组织。（2）易产生裂纹。(3)易产生气孔。

2铸铁焊补方法：焊条电弧焊，气焊，钎焊，细丝CO2焊等。常用焊条电弧焊。

3焊补铸铁常用的焊条有：铸铁芯铸铁焊条，钢芯石墨化铸铁焊条，镍基铸铁焊条和铜基铸铁焊条。

4焊接应力的形成原因：

焊接过程中对焊件进行局部的不均匀加热，是产生焊接应力的根本原因。另外，焊缝金属的收缩和金属组织的变化以及焊件的刚性约束都会引起焊接应力的产生。

5消除和防止焊接应力的措施:(1)在设计焊接结构时，应选用塑性好的材料，避免焊缝密集交叉，焊缝截面过大以及焊缝过长。（2）在施焊中要选择正确的焊接次序，以防止焊接应力及裂纹。（3）焊前对焊件进行预热是防止焊接应力的最好工艺措施，这样可减弱焊件各部分温差，从而显著减小焊接应力。（4）焊接中采用小能量焊接方法或对红热状态的焊缝进行锤击，亦可减小焊接应力。（5）消除焊接应力最有效的方法是焊接后进行应力退火，即加热到500——600左右保温冷却至室温。

6几种常见的变形形式及原因：

（1）收缩变形：焊接后由焊缝的纵向和横向收缩引起，

（2)角变形:V型坡口对接焊后，焊缝横截面形状上下不对称，由焊缝横向收缩不均引起。

(3)弯曲变形：T型梁焊接时，焊缝布置不对称，由焊缝纵向收缩引起。

(4)扭曲变形：工字梁焊接时，由于焊接顺序和焊接方向不合理引起结构上出现扭曲。

(5波浪边形:薄板焊接时，由于焊接应力局部较大使薄板局部失稳而引起。

7防止焊接变形措施：

(1)焊接变形的主要原因是焊接应力，预防焊接应力的措施对防止焊接变形是十分有效的。

(2)合理设计焊件结构可有效防止焊接变形，(3)在焊接工艺上，对于不同的变形形式也可采取不同的措施防止焊接变形。另外，合理的焊接次序，也能有效防止焊接变形，对于常缝的焊接，为防止焊接变形，可采用分段焊接或逆向分段焊。

8焊接变形的矫正：

矫正过程的实质是使结构产生新的变形来抵消已产生的变形，常用矫正方法有：机械矫正法和火焰加热矫正法。

9常见焊接缺陷及其产生原因：

（1）气孔：焊接材料部清洁；弧长太长，保护效果差；焊接规范不恰当，冷速太快；焊接前清理不当。

（2）裂纹：热裂纹：母材硫磷含量高；焊缝冷速太快，焊接应力大；焊接材料选择不当。冷裂纹：母材淬硬倾向大；焊缝含氢量高；焊接残余应力较大。

（3）夹渣：焊道间的熔渣未清理干净；焊接电流太小，焊接速度太快；操作不当。（4）咬边：焊条角度和摆动不正确；焊接电流太大电弧太长。

（5）焊瘤：焊接电流太大，电弧太长，焊接速度太慢；焊接位置和云条不当。

（6）未焊透：焊接电流太小，焊接速度太快；坡口角度太小，缝隙过窄，钝边太厚。

10选择焊接方法需考虑的因素：

（1）各种焊接方法的工艺特点和适用范围；（2）焊接结构所用材料的焊接性能和工件厚度；（3）生产批量，包括单件，小批量，大批量，大量生产等；（4）现场设备条件和工作环境。18．碳钢的焊接：低碳钢的含碳量小于0.4%，一般没有淬硬、冷裂倾向，焊接性最好;中碳钢含碳量在0.25%---0.6%只讲用一定的淬硬倾向，焊接接头容易产生低塑性的淬硬组织和冷裂纹，焊接性能较差;高碳钢碳含量大于0.6%淬硬、冷裂倾向更大，焊接性极差。

19.铸铁焊补有哪些问题？可采用什么方法克服？

1.易产生白口组织。由于焊补时为局部加热，焊补区冷却速度极快，不利于石墨析出，因此极易产生白口组织，其硬度很高，焊后很难进行机械加工。

2.易产生裂纹。铸铁强度低塑性差，当焊接应力较大时，焊缝及热影响区内易产生裂纹。

3.易产生气孔。铸铁含碳量高，焊补时易产生co和CO2气体，结晶速度快，熔池中的气体来不及溢出而形成气孔。用热焊法能有效防止白口组织和裂纹产生焊补质量好，焊后可进行机械加工。冷焊法焊补时主要依靠焊条调整焊缝化学成分，以减少白口组织和裂纹倾向。

20.为什么厚板焊接时要开坡口？常见坡口形式有那几种？

当板厚增大时，为了焊透，要开各种各样的坡口，有Y型，X型，U型，双U型坡口。21.分析高强度低合金结构钢的焊接特点。为防止其焊接缺陷，应采取哪些措施？

碳及合金元素含量较高，碳当量大于0.4%，焊接性较差，主要表现在：一方面热影响区淬

硬倾向明显，热影响区易产生马氏体组织，硬度增高，塑性韧性下降；另一方面，焊接接头产生冷裂纹倾向加剧。影响冷裂纹因素主要有三：一是焊缝及热影响区的含氢量，而是热影响区的淬硬程度，三是焊接接头的残余应力大小。因此，对于高强度低合金钢焊接时，焊前一般需要预热，预热温度大于150°c，焊后还应进行热处理，以消除内应力。优先选用抗裂性好的低氢型焊条；焊接时，要选择合适的焊接规范以控制热影响区的冷却速度。

第五章

1金属粉末的性能a物理性能b工艺性能

2金属粉末的化学成分一般是指主要金属或组分、杂质以及气体含量

3粉末的物理性能主要：a颗粒形状b颗粒大小c粒度

还有d颗粒的比表面积e颗粒的密度f显微硬度

4金属粉末的颗粒形状即外观几何形状：球状、树枝状、针状、海绵状、粒状、片状、角状、不规则状

5工艺性能：松装密度、流动性、压缩性、成型性

6金属粉末的制备方法：机械方法（机械粉碎、雾化法）、物理方法（蒸汽冷凝法）、化学方法（还原法、电解法）

7金属粉末的预处理：粉末退火、筛分、制粒、加入润滑剂

8金属粉末压制成型：1封闭钢模压制（称粉、装粉、压制、保压、脱模）2流体等静压制3粉末锻造4三轴向压制成型5高能成型6震动压制7挤压8连续成型

9常用的压制方法：单向压制、双向压制、浮动模压制、引下法

10压制过程的主要目的：得到一定的压坯密度

压制过程的主要特征：压坯密度分布不均匀

11压坯密度与影响因素的关系：

a压坯密度随压制压力增高而增大b压坯密度随粉末的粒度或松装密度增大而增大

c粉末颗粒的硬度和强度减低时，有利于颗粒变形，从而促进压坯密度增大

d减低压制速度时，有利于粉末颗粒移动，从而促进压坯密度增大

12脱模力是指使压坯从压模中脱出所需要的压力

13烧结：一种高温热处理，将压坯或松装粉末体置于适当的气氛中，在低于其主要成分熔点的温度下保温一定时间，以获得具有所需密度、强度和各种物理及力学性能的材料或制品的工序

14烧结工艺参数包括两个方面一.烧结温度、保温时间、加热和冷却速度

二合适的烧结气氛及控制气氛中的各成分的比例

15烧结的三个阶段：预烧、烧结、冷却

16烧结最主要的因素：烧结温度、烧结时间、大气环境

17后处理的方法按目的分：a为提高制品的物理性能及力学性能，后处理方法有复压、烧结、浸油、热锻与热复压、热处理及化学热处理b为改善制品表面的耐腐蚀性，后处理方法有水蒸气处理、磷化处理、电镀等c为提高制品的形状与尺寸精度，后处理方法有精整、机械加工等

材料成型技术基础试题答案

《材料成形技术基础》考试样题答题页 （本卷共10页） 、判断题（每题分，共分，正确的画“O ”，错误的打“X ”） 、选择题（每空1分，共38分） 三、填空（每空0.5分，共26分） 1.( 化学成分) ( 浇注条件) ( 铸型性质) 2.( 浇注温度) 3.( 复杂) ( 广) 4.( 大) 5.( 补缩) ( 控制凝固顺序)6.( 球铁) ( 2 17% ) 7.( 缺口敏感性) ( 工艺)8.( 冷却速度) ( 化学成分) 9.( 低) 10.( 稀土镁合金)11.( 非加工)12.( 起模斜度) ( 没有) 13.( 非铁) ( 简单)14.( 再结晶)15.( 变形抗力) 16.( 再结晶) ( 纤维组织)17.( 敷料) ( 锻件公差) 18.( 飞边槽)19.( 工艺万能性)20.( 三) ( 二） 21.( -二二) ( 三)22.( 再结晶退火)23.( 三） 24.( -二二)25.( 拉) ( 压)26.( 化学成分) ( 脱P、S、O )27.( 作为电极) ( 填充金属)28.( 碱性) 29.( 成本) ( 清理)30.( 润湿能力)31.( 形成熔池) （达到咼塑性状态) ( 使钎料熔化)32.( 低氢型药皮) ( 直流专用)

Ct 230 图5 四、综合题（20分） 1、绘制图5的铸造工艺图（6分） ? 2J0 环O' 4 “ei吋 纯 2、绘制图6的自由锻件图，并按顺序选择自由锻基本工序（6 分）。 O O 2 令 i 1 q―1 孔U 400 圈6 3、请修改图7?图10的焊接结构，并写出修改原因。 自由锻基本工序： 拔长、局部镦粗、拔长 图7手弧焊钢板焊接结构（2 分）图8手弧焊不同厚度钢板结构（2 分） 修改原因：避免焊缝交叉修改原因：避免应力集中（平滑过 度）

材料成型工艺

材料成型工艺 （Material Molding Process） 课程代码：（07310060） 学分：6 学时：90（其中：讲课学时78：实验学时：12） 先修课程：材料成型原理、金属学及热处理、机械设计基础 适用专业与培养计划：材料成型及控制工程专业2012年修订版培养计划 教材：《金属材料液态成型工艺》、贾志宏主编、化学工业出版社、第一版； 《金属材料焊接工艺》、雷玉成主编、化学工业出版社、第一版； 《冲压工艺与模具设计》、姜奎华主编、机械工业出版社、第一版开课学院：材料科学与工程学院 课程网站：（选填） 一、课程性质与教学目标 （一）课程性质与任务（需说明课程对人才培养方面的贡献） 《材料成型工艺》是材料成型及控制工程专业的主干课程之一。该课程主要任务是学习液态成型、塑性成型及焊接成型的工艺原理、方法、特点、质量影响因素及其规律、质量控制、适用范围等。学习过程中侧重于实际经验、工程技术及其理论知识的综合应用。通过系统学习，在掌握成型工艺过程基本规律及其物理本质的基础上，学生能够根据不同的零件需求，灵活选择和全面分析成型工艺、完成合理的工艺设计；同时，针对成型过程中出现的质量问题进行科学分析，找到解决措施，消除和减少工件质量缺陷； 本课程以数学、物理、化学、物理化学、力学、金属学与热处理、材料成型原理等作为理论基础，主要应用物理冶金、化学冶金、成形力学理论，系统阐述金属材料成型工艺过程的相关现象及其影响因素、规律、形成机制；同时，还汇总了大量的工程技术经验和实用技术。 通过本课程的学习，可以为材料成型工艺课程设计、金属综合性实验、毕业设计等后续课程学习奠定必要的基础知识。 （二）课程目标（需包括知识、能力与素质方面的内容，可以分项写，也可以合并写） 1. 掌握铸造成型、冲压成型和焊接成型工艺过程所涉及的主要物理原理； 2. 掌握各种成型方法的工艺特点及应用范围，能够根据实际产品需要选择高效、优质低成本的成型工艺方法；

材料成型工艺基础部分复习题答案

材料成型工艺基础（第三版）部分课后习题答案 第一章 ⑵.合金流动性决定于那些因素？合金流动性不好对铸件品质有何影响？ 答：①合金的流动性是指合金本身在液态下的流动能力。决定于合金的化学成分、结晶特性、粘度、凝固温度围、浇注温度、浇注压力、金属型导热能力。 ②合金流动性不好铸件易产生浇不到、冷隔等缺陷，也是引起铸件气孔、夹渣、縮孔缺陷的间接原因。 ⑷.何谓合金的收縮？影响合金收縮的因素有哪些？ 答：①合金在浇注、凝固直至冷却至室温的过程中体积和尺寸縮减的现象，称为收縮。 ②影响合金收縮的因素：化学成分、浇注温度、铸件结构和铸型条件。 ⑹.何谓同时凝则和定向凝则？ 答：①同时凝则：将浇道开在薄壁处，在远离浇道的厚壁处出放置冷铁，薄壁处因被高温金属液加热而凝固缓慢，厚壁出则因被冷铁激冷而凝固加快，从而达到同时凝固。 ②定向凝则：在铸件可能出现縮孔的厚大部位安放冒口，使铸件远离冒口的部位最先凝固，靠近冒口的部位后凝固，冒口本身最后凝固。 第二章 ⑴.试从石墨的存在和影响分析灰铸铁的力学性能和其他性能特征。 答：石墨在灰铸铁中以片状形式存在，易引起应力集中。石墨数量越多，形态愈粗大、分布愈不均匀，对金属基体的割裂就愈严重。灰铸铁的抗拉强度低、塑性差，但有良好的吸震性、减摩性和低的缺口敏感性，且易于铸造和切削加工。石墨化不充分易产生白口，铸铁硬、脆，难以切削加工；石墨化过分，则形成粗大的石墨，铸铁的力学性能降低。 ⑵.影响铸铁中石墨化过程的主要因素是什么？相同化学成分的铸铁件的力学性能是否相同？ 答：①主要因素：化学成分和冷却速度。 ②铸铁件的化学成分相同时铸铁的壁厚不同，其组织和性能也不同。在厚壁处冷却速度较慢，铸件易获得铁素体基体和粗大的石墨片，力学性能较差；而在薄壁处，冷却速度较快，铸件易获得硬而脆的白口组织或麻口组织。 ⑸.什么是孕育铸铁？它与普通灰铸铁有何区别？如何获得孕育铸铁？ 答：①经孕育处理后的灰铸铁称为孕育铸铁。 ②孕育铸铁的强度、硬度显著提高，冷却速度对其组织和性能的影响小，因此铸件上厚大截面的性能较均匀；但铸铁塑性、韧性仍然很低。 ③原理：先熔炼出相当于白口或麻口组织的低碳、硅含量的高温铁液，然后向铁液中冲入少量细状或粉末状的孕育剂，孕育剂在铁液中形成大量弥散的石墨结晶核心，使石墨化骤然增强，从而得到细化晶粒珠光体和分布均匀的细片状石墨组织。 ⑻.为什么普通灰铸铁热处理效果没球墨铸铁好？普通灰铸铁常用热处理方法有哪些？目的是什 么？ 答：①普通灰铸铁组织中粗大的石墨片对基体的破坏作用不能依靠热处理来消除或改进；而球墨铸铁的热处理可以改善其金属基体，以获得所需的组织和性能，故球墨铸铁性能好。 ②普通灰铸铁常用的热处理方法：时效处理，目的是消除应力，防止加工后变形；软化退火，目的是消除白口、降低硬度、改善切削加工性能。 第三章 ⑴．为什么制造蜡模多采用糊状蜡料加压成形，而较少采用蜡液浇铸成形？为什么脱蜡时水温不应达到沸点？ 答：蜡模材料可用石蜡、硬脂酸等配成，在常用的蜡料中，石蜡和硬脂酸各占50%，其熔点为50℃~60℃，高熔点蜡料可加入塑料，制模时，将蜡料熔为糊状，目的除了使温度均匀外，对含填充料的蜡料还有防止沉淀的作用。

材料成形技术基础知识点总结

材料成形技术基础第一章 1-1 一、铸造的实质、特点与应用 铸造：将熔融的液体浇注到与零件的形状相适应的铸型型腔中，冷却后获得逐渐的工艺方法。 1、铸造的实质 利用了液体的流动形成。 2、铸造的特点 A适应性大（铸件重量、合金种类、零件形状都不受限制）； B成本低 C工序多，质量不稳定，废品率高 D力学性能较同样材料的锻件差。力学性能差的原因是：铸造毛胚的晶粒粗大，组织疏松，成分不均匀 3、铸造的应用 铸造毛胚主要用于受力较小，形状复杂（尤其是腔内复杂）或简单、重量较大的零件毛胚。 二、铸造工艺基础 1、铸件的凝固 （1）铸造合金的结晶结晶过程是由液态到固态晶体的转变过程。它由晶核的形成和长大两部分组成。通常情况下，铸件的结晶有如下特点： A以非均质形核为主 B以枝状晶方式生长为主。 结晶过程中，晶核数目的多少是影响晶粒度大小的重要因素，因此可通过增加晶核数目来细化晶粒。晶体生长方式决定了最终的晶体形貌，不同晶体生长方式可得到枝状晶、柱状晶、等轴晶或混合组织等。 （2）铸件的凝固方式 逐渐的凝固方式有三种类型：A逐层凝固B糊状凝固C中间凝固 2、合金的铸造性能 （1）流动性合金的流动性即为液态合金的充型能力，是合金本身的性能。它反映了液态金属的充型能力，但液态金属的充型能力除与流动性有关，还与外界条件如铸型性质、浇注条件和铸件结构等因素有关，是各种因素的综合反映。 生产上改善合金的充型能力可以从一下各方面着手： A选择靠近共晶成分的趋于逐层凝固的合金，它们的流动性好； B 提高浇注温度，延长金属流动时间； C 提高充填能力 D 设置出气冒口，减少型内气体，降低金属液流动时阻力。 （2）收缩性 A 缩孔、缩松形成与铸件的液态收缩和凝固收缩的过程中。对于逐层凝固的合金由于固液两相共存区很小甚至没有，液固界面泾渭分明，已凝固区域的收缩就能顺利得到相邻液相的补充，如果最后凝固出的金属得不到液态金属的补充，就会在该处形成一个集中的缩孔。适当控制凝固顺序，让铸件按远离冒口部分最先凝固，然后朝冒口方向凝固，最后才是冒口本身的凝固（即顺序凝固方式），就把缩孔转移到最后凝固的部位——冒口中去，而去除冒口后的铸件则是所要的致密铸件。 具有宽结晶温度范围，趋于糊状凝固的合金，由于液固两相共存区很宽甚至布满整个断

材料成形工艺基础

《材料成形工艺基础》自学指导书 一、课程名称：材料成形工艺基础 二、自学学时：50课时 三、教材名称：《材料成形工艺基础》柳秉毅编 四、参考资料：材料成形技术基础陶冶主编机械工业出版社 五、课程简介：《材料成形工艺基础》是材料成型及控制工程专业的主干课程之一，其任务是阐明液态成型、塑性成型和焊接形成等成型技术在内的内在基本规律和物质本质，揭示材料成型过程中影响产品性能的因素及缺陷产生的机理。 六、考核方式：闭卷考试 七、自学内容指导： 绪论第1章金属材料的力学性能 一、本章内容概述： 绪论：1.材料成形工艺的发展历史2.材料成形加工在国民经济中的地位 3.材料成形工艺基础课程的内容 4.本课程的学习要求与学习方法。 第一章：1）铸造成形基本原理；2）塑性成形基本原理； 3）焊接成形基本原理 二、自学学时安排：8学时 三、知识点： 1.合金的铸造性能 2.合金的收缩性； 3.铸件的缩孔和缩松 2合金的充型能力是指液态合金充满铸型型腔，获得尺；3影响合金的充型能力的因素1）合金的流动性2）浇；4合金的收缩概念液态合金从浇注温度逐渐冷却、凝固；5铸造内应力分热应力和机械应力；6顺序凝固，是使铸件按递增的温度梯度方向从一个部；7顺序凝固可以有效地防止缩孔和宏观缩松，主要适用；8缩孔和缩松的防止方法：顺序凝固 四、难点：

1）强度、刚度、弹性及塑性 2）硬度、冲击韧性、断裂韧度、疲劳。 五、课后思考题与习题：P40 1.1 区分以下名词的含义: 逐层凝固与顺序凝固糊状凝固与同时凝固 液态收缩与凝固收缩缩孔与缩松 答：逐层凝固：纯金属和共晶成分的合金是在恒温下结晶的，铸件凝固时其凝固区宽度接近于零，随着温度的下降，液相区不断减小，固相区不断增大而向中心推进，直至到达铸件中心。顺序凝固：是指在铸件上建立一个从远离冒口的部分到冒口之间逐渐递增的温度梯度，从而实现由远离冒口处向冒口方向顺序地凝固，即远离冒口的部位先凝固，靠近冒口的部位后凝固，冒口本身最后凝固。 糊状凝固：如果合金的结晶温度范围很宽，或者铸件断面上温度梯度较小，则在凝固的某段时间内，其固相和液相并存的凝固区会贯穿铸件的整个断面。 同时凝固：是指采取一定的工艺措施，尽量减小铸件各部分之间的温度差，使铸件的各部分几乎同时进行凝固。 液态收缩：从浇注温度冷却至凝固开始温度(液相线温度)期间发生的收缩。凝固收缩：从凝固开始温度到凝固终了温度(固相线温度)期间发生的收缩。 铸件在凝固过程中，由于合金的液态收缩和凝固收缩所造成的体积缩减，如果未能获得补充(称为补缩)，则会在铸件最后凝固的部位形成孔洞。大而集中的孔洞称为缩孔，细小而分散的孔洞称为缩松。 1.3拟生产一批小型铸铁件，力学性能要求不高，但壁厚较薄，试分析如何提高合金液的充型能力。 答：1）尽可量提高浇注温度。由于壁厚较薄，铸铁可取1450左右2）增大充型压力（即增大推动力）。3）选用蓄热能力强的材料作铸型。4）提高铸型温度。5）选用发气量小而排气能力强的铸型。 1.4冒口补缩的原理是什么? 冷铁是否可以补缩? 冷铁的作用与冒口有何不同? 答：在铸件厚壁处和热节部位（即铸件上热量集中，内接圆直径较大的部位）设置冒

《材料成形技术基础》习题集答案

填空题 1．常用毛坯的成形方法有铸造、、粉末冶金、、、非金属材料成形和快速成形. 2.根据成形学的观点,从物质的组织方式上,可把成形方式分为、、 . 1．非金属材料包括、、、三大类. 2．常用毛坯的成形方法有、、粉末冶金、、焊接、非金属材料成形和快速成形作业2 铸造工艺基础 2-1 判断题（正确的画O，错误的画×） 1．浇注温度是影响铸造合金充型能力和铸件质量的重要因素。提高浇注温度有利于获得形状完整、轮廓清晰、薄而复杂的铸件。因此，浇注温度越高越好。（×） 2．合金收缩经历三个阶段。其中，液态收缩和凝固收缩是铸件产生缩孔、缩松的基本原因，而固态收缩是铸件产生内应力、变形和裂纹的主要原因。（O） 3．结晶温度范围的大小对合金结晶过程有重要影响。铸造生产都希望采用结晶温度范围小的合金或共晶成分合金，原因是这些合金的流动性好，且易形成集中缩孔，从而可以通过设置冒口，将缩孔转移到冒口中，得到合格的铸件。（O） 4．为了防止铸件产生裂纹，在零件设计时，力求壁厚均匀；在合金成分上应严格限制钢和铸铁中的硫、磷含量；在工艺上应提高型砂及型芯砂的退让性。（O） 5．铸造合金的充型能力主要取决于合金的流动性、浇注条件和铸型性质。所以当合金的成分和铸件结构一定时；控制合金充型能力的唯一因素是浇注温度。（×） 6．铸造合金在冷却过程中产生的收缩分为液态收缩、凝固收缩和固态收缩。共晶成分合金由于在恒温下凝固，即开始凝固温度等于凝固终止温度，结晶温度范围为零。因此，共晶成分合金不产生凝固收缩，只产生液态收缩和固态收缩，具有很好的铸造性能。（×）7．气孔是气体在铸件内形成的孔洞。气孔不仅降低了铸件的力学性能，而且还降低了铸件的气密性。（O） 8．采用顺序凝固原则，可以防止铸件产生缩孔缺陷，但它也增加了造型的复杂程度，并耗费许多合金液体，同时增大了铸件产生变形、裂纹的倾向。（O） 2-2 选择题 1．为了防止铸件产生浇不足、冷隔等缺陷，可以采用的措施有（D）。 A．减弱铸型的冷却能力； B．增加铸型的直浇口高度； C．提高合金的浇注温度； D．A、B和C； E．A和C。 2．顺序凝固和同时凝固均有各自的优缺点。为保证铸件质量，通常顺序凝固适合于（D），而同时凝固适合于（B）。 A．吸气倾向大的铸造合金； B．产生变形和裂纹倾向大的铸造合金； C．流动性差的铸造合金； D．产生缩孔倾向大的铸造合金。 3．铸造应力过大将导致铸件产生变形或裂纹。消除铸件中残余应力的方法是（D）；消除铸件中机械应力的方法是（C）。 A．采用同时凝固原则； B．提高型、芯砂的退让性； C．及时落砂； D．去应力退火。 4．合金的铸造性能主要是指合金的（B）、（C）和（G）。 A．充型能力；B．流动性；C．收缩；D．缩孔倾向；E．铸造应力；F．裂纹；G.偏析；H.气孔。

工程材料与成型技术基础复习总结

工程材料与成型技术基础 1.材料强度是指材料在达到允许的变形程度或断裂前所能承受的最大 应力。 2.工程上常用的强度指标有屈服强度和抗拉强度。 3.弹性模量即引起单位弹性变形所需的应力。 4.载荷超过弹性极限后，若卸载，试样的变形不能全部消失，将保留 一部分残余成形，这种不恢复的参与变形，成为塑性变形。 5.产生塑性变形而不断裂的性能称为塑性。 6.抗拉强度是试样保持最大均匀塑性变形的极限应力，即材料被拉断 前的最大承载能力。 7.发生塑性变形而力不增加时的应力称为屈服强度。 8.硬度是指金属材料表面抵抗其他硬物体压入的能力，是衡量金属材 料软硬程度的指标。 9.硬度是检验材料性能是否合格的基本依据之一。 10. 11.布氏硬度最硬，洛氏硬度小于布氏硬度，维氏硬度小于前面两 种硬度。 12.冲击韧性：在冲击试验中，试样上单位面积所吸收的能量。 13.当交变载荷的值远远低于其屈服强度是发生断裂，这种现象称 为疲劳断裂。 14.疲劳度是指材料在无限多次的交变载荷作用而不会产生破坏的 最大应力。

熔点。 16.晶格：表示金属内部原子排列规律的抽象的空间格子。 晶面：晶格中各种方位的原子面。 晶胞：构成晶格的最基本几何单元。 17.体心立方晶格:α-Fe 、鉻（Cr）、钼（Mo）、钨（W）。 面心立方晶格：铝（Al）、铜（Cu）、银（Ag）、镍(Ni)、金（Au）。 密排六方晶格：镁（Mg）、锌（Zn）、铍（Be）、镉（Cd）。18.点缺陷是指长、宽、高三个方向上尺寸都很小的缺陷，如：间 隙原子、置换原子、空位。 19.线缺陷是指在一个方向上尺寸较大，而在另外两个方向上尺寸 很小的缺陷，呈线状分布，其具体形式是各种类型的位错。 20.面缺陷是指在两个方向上尺寸较大，而在另一个方向上尺寸很 小的缺陷，如晶界和亚晶界。 21.原子从一种聚集状态转变成另一种规则排列的过程，称为结晶。 结晶过程由形成晶核和晶核长大两个阶段组成。 22.纯结晶是在恒温下进行的。 23.实际结晶温度Tn低于理论结晶温度Tm的现象，称为过冷，其 差值称为过冷度ΔT,即ΔT=Tm﹣Tn。 24.同一液态金属，冷却速度愈大，过冷度也愈大。 25.浇注时，向液态金属中加入一些高熔点、溶解度的金属或合金， 当其结构与液态金属的晶体结构相似时使形核率大大提高，获得均匀细小的晶粒。这种方法称为变质处理。 26.液态金属结晶后获得具有一定晶格结构的晶体，高温状态下的 晶体，在冷却过程中晶格结构法发生改变的现象，称为同素异构转变，又称重结晶。 27.一种金属具有两种或两种以上的晶体结构，称为同素异构性。 28.当溶质原子溶入溶剂晶格，使溶剂晶格发生畸变，导致固溶体 强度、硬度提高，塑性和韧性略有下降的下降，称为固溶强化。

工程材料与成型技术基础复习总结

. 工程材料与成型技术基础 1.材料强度是指材料在达到允许的变形程度或断裂前所能承受的最大应力。 2.工程上常用的强度指标有屈服强度和抗拉强度。 3.弹性模量即引起单位弹性变形所需的应力。 4.载荷超过弹性极限后，若卸载，试样的变形不能全部消失，将保留一部分残余成形，这种不恢复的参与变形，成为塑性变形。 5.产生塑性变形而不断裂的性能称为塑性。 6.抗拉强度是试样保持最大均匀塑性变形的极限应力，即材料被拉断前的最大承载能力。 7.。发生塑性变形而力不增加时的应力称为屈服强度 8.硬度是指金属材料表面抵抗其他硬物体压入的能力，是衡量金属材料软硬程度的指标。 9.硬度是检验材料性能是否合格的基本依据之一。 10.

11.布氏硬度最硬，洛氏硬度小于布氏硬度，维氏硬度小于前面两种硬度。 12.冲击韧性：在冲击试验中，试样上单位面积所吸收的能量。 13.当交变载荷的值远远低于其屈服强度是发生断裂，这种现象称为疲劳断裂。 14.疲劳度是指材料在无限多次的交变载荷作用而不会产生破坏的最大应力。 文档资料Word . 15.原子在空间呈规则排列的固体物质称为晶体，晶体具有固定的熔点。 16.晶格：表示金属内部原子排列规律的抽象的空间格子。 晶面：晶格中各种方位的原子面。 晶胞：构成晶格的最基本几何单元。 17.体心立方晶格:α-Fe 、鉻（Cr）、钼（Mo）、钨（W）。 面心立方晶格：铝（Al）、铜（Cu）、银（Ag）、镍(Ni)、金（Au）。 密排六方晶格：镁（Mg）、锌（Zn）、铍（Be）、镉（Cd）。18.点缺陷是指长、宽、高三个方向上尺寸都很小的缺陷，如：间隙原子、置换原子、空位。 19.线缺陷是指在一个方向上尺寸较大，而在另外两个方向上尺寸很小的缺陷，呈线状分布，其具体形式是各种类型的位错。 20.面缺陷是指在两个方向上尺寸较大，而在另一个方向上尺寸很小的缺陷，如晶界和亚晶界。 21.原子从一种聚集状态转变成另一种规则排列的过程，称为结晶。结晶过程由形成晶核和晶核长大两个阶段组成。 22.纯结晶是在恒温下进行的。 23.实际结晶温度Tn低于理论结晶温度Tm的现象，称为过冷，其差值称为过冷度ΔT,即ΔT=Tm﹣Tn。

(完整word版)材料成型工艺基础习题及答案

1.铸件在冷却过程中，若其固态收缩受到阻碍，铸件内部即将产生内应力。按内应力的产生原因，可分为应力和应力两种。 2.常用的特种铸造方法 有：、、、、和 等。 3.压力加工是使金属在外力作用下产生而获得毛 坯或零件的方法。 4.常用的焊接方法有、和 三大类。 5.影响充型能力的重要因素有、和 等。 6.压力加工的基本生产方式 有、、、、和等。 7.热应力的分布规律是：厚壁受应力，薄壁受 应力。 8.提高金属变形的温度，是改善金属可锻性的有效措施。但温度过高，必将产生、、和严重氧化等缺陷。所以应该严格 控制锻造温度。 9.板料分离工序中，使坯料按封闭的轮廓分离的工序称为； 使板料沿不封闭的轮廓分离的工序称为。 10.拉深件常见的缺陷是和。 11.板料冲压的基本工序分为和。前者指冲裁工序，后者包括、、和。 12.为防止弯裂，弯曲时应尽可能使弯曲造成的拉应力与坯料的纤维 方向。 13.拉深系数越，表明拉深时材料的变形程度越大。 14.将平板毛坯变成开口空心零件的工序称为。 15.熔焊时，焊接接头是由、、和 组成。其中和是焊接接头中最薄弱区域。 16.常用的塑性成形方法 有：、、、、 等。 16.电阻焊是利用电流通过焊件及接触处所产生的电阻热，将焊件局 部加热到塑性或融化状态，然后在压力作用下形成焊接接头的焊接方法。电阻焊分为焊、焊和焊三种型式。

其中适合于无气密性要求的焊件；适合于焊接有气密性要求的焊件；只适合于搭接接头；只适合于对接接头。 1.灰口铸铁的流动性好于铸钢。（） 2.为了实现顺序凝固，可在铸件上某些厚大部位增设冷铁，对铸件进行补缩。（） 3. 热应力使铸件的厚壁受拉伸，薄壁受压缩。（） 4.缩孔是液态合金在冷凝过程中，其收缩所缩减的容积得不到补足，在铸件内部形成的孔洞。（） 5.熔模铸造时，由于铸型没有分型面，故可生产出形状复杂的铸件。（） 6.为便于造型时起出模型，铸件上应设计有结构斜度即拔模斜度。（） 7.合金的液态收缩是铸件产生裂纹、变形的主要原因。（） 8.在板料多次拉深时，拉深系数的取值应一次比一次小，即 m1>m2>m3…>mn。（） 9.金属冷变形后，其强度、硬度、塑性、韧性均比变形前大为提高。（） 10.提高金属变形时的温度，是改善金属可锻性的有效措施。因此，在保证金属不熔化的前提下，金属的始锻温度越高越好。（）11.锻造只能改变金属坯料的形状而不能改变金属的力学性能。 （） 12.由于低合金结构钢的合金含量不高，均具有较好的可焊性，故焊前无需预热。（） 13.钢中的碳是对可焊性影响最大的因素，随着含碳量的增加，可焊性变好。（） 14.用交流弧焊机焊接时，焊件接正极，焊条接负极的正接法常用于

西南交通大学 材料成型技术基础复习纲要

第一篇 金属铸造成形工艺 一.掌握铸造定义与实质及其合金的铸造性能。 A铸造：将熔融金属浇入铸型型腔， 经冷却凝固后获得所需铸件的方法。 B铸造实质：液态成形。 C合金：两种或两种以上的金属元素、或金属与非金属元素（碳）熔和在一起，所构成具有金属特性的物质。 D合金的铸造性能：是指合金在铸造过程中获得尺寸精确、结构完整的铸件的能力，流动性和收缩性是合金的主要铸造工艺特性。 二.掌握合金的充型能力及影响合金充型能力的因素。 A合金的充型能力：液态合金充满铸型，获得轮廓清晰、形状准确的铸件的能力。 B影响合金充型能力的因素： （1）铸型填充条件 a. 铸型材料； b. 铸型温度； c. 铸型中的气体 （2）浇注条件 a. 浇注温度（T） T 越高（有界限），充型能力越好。 b. 充型压力 流动方向上所受压力越大， 充型能力越好。 （3）铸件结构

结构越复杂，充型越困难。 三.掌握合金收缩经历的三个阶段及其铸造缺陷的产生。 A合金的收缩：合金从浇注、凝固、冷却到室温，体积 和尺寸缩小的现象。 B合金收缩的三个阶段： （1）液态收缩 合金从 T浇注→ T凝固开始 间的收缩。 （2）凝固收缩 合金从 T凝固开始→T凝固终止 间的收缩。 液态收缩和凝固收缩是形成铸件缩孔和缩松缺陷的基本原因。 （3）固态收缩（易产生铸造应力、变形、裂纹等。） 合金从 T凝固终止→T室 间的收缩。 四.了解形成铸造缺陷（缩孔，缩松）的主要原因及其防止措施。 A产生缩孔和缩松的主要原因：液态收缩 和 凝固收缩 导致。 B缩孔形成原因：收缩得不到及时补充； 缩松形成原因：糊状凝固，被树枝晶体分隔区域难以实现补缩。 C缩孔与缩松的预防： （1）定向凝固，控制铸件的凝固顺序； （2）合理确定铸件的浇注工艺 五.掌握铸件产生变形和裂纹的根本原因。 铸件产生变形和裂纹的根本原因：铸造内应力（残余内应力） 六.掌握预防热应力的基本途径。 预防热应力的基本途径：缩小铸件各部分的温差，使其均匀冷却。借助于冷铁使铸件实现同时凝固。

材料成型技术基础知识点总结

第一章铸造 1.铸造：将液态金属在重力或外力作用下充填到型腔中，待其凝固冷却后，获得所需形状和尺寸的毛坯或零件的方法。 2.充型：溶化合金填充铸型的过程。 3.充型能力：液态合金充满型腔，形成轮廓清晰、形状和尺寸符合要求的优质铸件的能力。 4.充型能力的影响因素： 金属液本身的流动能力（合金流动性） 浇注条件：浇注温度、充型压力 铸型条件：铸型蓄热能力、铸型温度、铸型中的气体、铸件结构 流动性是熔融金属的流动能力，是液态金属固有的属性。 5.影响合金流动性的因素： （1）合金种类：与合金的熔点、导热率、合金液的粘度等物理性能有关。 （2）化学成份：纯金属和共晶成分的合金流动性最好； （3）杂质与含气量：杂质增加粘度，流动性下降；含气量少，流动性好。 6.金属的凝固方式： ①逐层凝固方式 ②体积凝固方式或称“糊状凝固方式”。 ③中间凝固方式 7.收缩：液态合金在凝固和冷却过程中，体积和尺寸减小的现象称为合金的收缩。 收缩能使铸件产生缩孔、缩松、裂纹、变形和内应力等缺陷。 8.合金的收缩可分为三个阶段：液态收缩、凝固收缩和固态收缩。 液态收缩和凝固收缩，通常以体积收缩率表示。液态收缩和凝固收缩是铸件产生缩孔、缩松缺陷的基本原因。 合金的固态收缩，通常用线收缩率来表示。固态收缩是铸件产生内应力、裂纹和变形等缺陷的主要原因。 9.影响收缩的因素 （１）化学成分：碳素钢随含碳量增加，凝固收缩增加，而固态收缩略减。 （２）浇注温度：浇注温度愈高，过热度愈大，合金的液态收缩增加。 （３）铸件结构：铸型中的铸件冷却时，因形状和尺寸不同，各部分的冷却速度不同，结果对铸件收缩产生阻碍。 （4）铸型和型芯对铸件的收缩也产生机械阻力 10.缩孔及缩松：铸件凝固结束后常常在某些部位出现孔洞，按照孔洞的大小和分布可分为缩孔和缩松。大而集中的孔洞称为缩孔，细小而分散的孔洞称为缩松。 缩孔的形成：主要出现在金属在恒温或很窄温度范围内结晶，铸件壁呈逐层凝固方式的条件下。 缩松的形成：主要出现在呈糊状凝固方式的合金中或断面较大的铸件壁中，是被树枝状晶体分隔开的液体区难以得到补缩所致。 合金的液态收缩和凝固收缩越大，浇注温度越高，铸件的壁越厚，缩孔的容积就越大。 缩松大多分布在铸件中心轴线处、热节处、冒口根部、内浇口附近或缩孔下方。

材料成型及工艺基础考试题含答案

（ . . , [ ' 《材料成形技术基础》考试样题答题页 （本卷共10页） 三、填空（每空分，共26分）

1.( ) ( ) ( ) 2.( ) 3.( ) ( ) 4.( ) 5.( ) < ( )6.( ) ( )7.( ) ( )8.( ) ( )9.( ) 10.( )11.( )12.( ) ( ) 13.( ) ( )14.( )15.( ) 16.( ) ( )17.( ) ( ) 18.( )19.( )20.( ) ( ) 21.( ) ( )22.( )23.( ) 24.( )25.( ) ( )26.( ) — ( )27.( ) ( )28.( ) 29.( ) ( )30.( )31.( ) ( ) ( )32.( ) ( ) 四、综合题（20分） 1、绘制图5的铸造工艺图（6分） 修 2、绘制图6的自由锻件图，并按顺 序选择自由锻基本工序。（6分） ·

自由锻基本工序： 3、请修改图7--图10的焊接结构，并写出修改原因。 、 图7手弧焊钢板焊接结构（2分）图8手弧焊不同厚度钢板结构（2分） 修改原因：焊缝集中修改原因：不便于操作 ~ 图9钢管与圆钢的电阻对焊（2分）图10管子的钎焊（2分） 修改原因：修改原因： 《材料成形技术基础》考试样题 （本卷共10页） 注：答案一律写在答题页中规定位置上，写在其它处无效。 一、判断题（16分，每空分。正确的画“O”，错误的画“×”） 1．( 结晶温度范围大的合金比结晶温度范围小的合2．过热度相同时，

金流动性好。这是因为在结晶时，结晶温度范围大的合金中，尚未结晶的液态合金还有一定的流动能力。F 3．采用顺序凝固原则，可以防止铸件产生缩孔缺陷，但它也增加了造型的复杂程度，并耗费许多合金液体，同时增大了铸件产生变形、裂纹的倾向。T 4．HT100、HT150、HT200均为普通灰口铸铁，随着牌号的提高，C、Si含量增多，以减少片状石墨的数量，增加珠光体的数量。 5．缩孔和缩松都是铸件的缺陷，在生产中消除缩孔要比消除缩松容易。T 6．铸件铸造后产生弯曲变形，其原因是铸件的壁厚不均匀，铸件在整个收缩过程中，铸件各部分冷却速度不一致，收缩不一致，形成较大的热应力所至。T 7．影响铸件凝固方式的主要因素是合金的化学成分和铸件的冷却速度。F 8．制定铸造工艺图时，铸件的重要表面应朝下或侧立，同时加工余量应大于其它表面。T 9．铸造应力包括热应力和机械应力，铸造应力使铸件厚壁或

材料成型工艺基础部分(中英文词汇对照)

材料成型工艺基础部分0 绪论 金属材料：metal material (MR) 高分子材料：high-molecular material 陶瓷材料：ceramic material 复合材料：composition material 成形工艺：formation technology 1 铸造 铸造工艺：casting technique 铸件：foundry goods （casting） 机器零件：machine part 毛坯：blank 力学性能：mechanical property 砂型铸造：sand casting process 型砂：foundry sand 1.1 铸件成形理论基础 合金：alloy 铸造性能：casting property 工艺性能：processing property 收缩性：constringency 偏析性：aliquation 氧化性：oxidizability

吸气性：inspiratory 铸件结构：casting structure 使用性能：service performance 浇不足：misrun 冷隔：cold shut 夹渣：cinder inclusion 粘砂：sand fusion 缺陷：flaw, defect, falling 流动性：flowing power 铸型：cast (foundry mold) 蓄热系数：thermal storage capacity 浇注：pouring 凝固：freezing 收缩性：constringency 逐层凝固：layer-by-layer freezing 糊状凝固：mushy freezing 结晶：crystal 缩孔：shrinkage void 缩松：shrinkage porosity 顺序凝固：progressive solidification 冷铁：iron chill 补缩：feeding

材料成型工艺

问答题 1、吊车大钩可用铸造、锻造、切割加工等方法制造，哪一种方法制得的吊钩承载能力大？为什么？ 2、什么是合金的流动性及充形能力，决定充形能力的主要因数是什么？ 3、铸造应力产生的主要原因是什么？有何危害？消除铸造应力的方法有哪些？ 4．试讨论什么是合金的流动性及充形能力？ 5. 分别写出砂形铸造,熔模铸造的工艺流程图并分析各自的应用范围. 6.液态金属的凝固特点有那些，其和铸件的结构之间有何相联关系？ 7.什么是合金的流动性及充形能力，提高充形能力的因素有那些？ 8.熔模铸造、压力铸造与砂形铸造比较各有何特点？他们各有何应用局限性？ 9.金属材料固态塑性成形和金属材料液态成形方法相比有何特点，二者各有何适用范围？ 10. 缩孔与缩松对铸件质量有何影响？为何缩孔比缩松较容易防止？ 11. 什么是定向凝固原则？什么是同时凝固原则？各需采用什么措施来实现？上述两种凝固原则各适用于哪种场合？ 12. 手工造型、机器造型各有哪些优缺点？适用条件是什么？ 13.从铁-渗碳体相图分析，什么合金成分具有较好的流动性?为什么? 14. 铸件的缩孔和缩松是怎么形成的？可采用什么措施防止? 15. 什么是顺序凝固方式和同时凝固方式?各适用于什么金属？其铸件结构有何特点? 16. 何谓冒口，其主要作用是什么？何谓激冷物，其主要作用是什么？ 17. 何谓铸造？它有何特点？ 18. 既然提高浇注温度可提高液态合金的充型能力，但为什么又要防止浇注温度过高？ 19．金属材料的固态塑性成形为何不象液态成形那样有广泛的适应性？ 20..冷变形和热变形各有何特点？它们的应用范围如何？ 21. 提高金属材料可锻性最常用且行之有效的办法是什么？为何选择？ 22. 金属板料塑性成形过程中是否会出现加工硬化现象？为什么？ 23. 纤维组织是怎样形成的？它的存在有何利弊？ 24．许多重要的工件为什么要在锻造过程中安排有镦粗工序？ 25. 模锻时，如何合理确定分模面的位置？ 26. 模锻与自由锻有何区别？

材料成型技术基础知识点总结

第一章铸造 1. 铸造：将液态金属在重力或外力作用下充填到型腔中，待其凝固冷却后，获得所需形状 和尺寸的毛坯或零件的方法。 2. 充型：溶化合金填充铸型的过程。 3. 充型能力：液态合金充满型腔，形成轮廓清晰、形状和尺寸符合要求的优质铸件的能力。 4. 充型能力的影响因素： 金属液本身的流动能力(合金流动性) 浇注条件：浇注温度、充型压力 铸型条件：铸型蓄热能力、铸型温度、铸型中的气体、铸件结构 流动性是熔融金属的流动能力，是液态金属固有的属性。 5. 影响合金流动性的因素： (1 )合金种类：与合金的熔点、导热率、合金液的粘度等物理性能有关。 (2 )化学成份：纯金属和共晶成分的合金流动性最好； (3)杂质与含气量：杂质增加粘度，流动性下降；含气量少，流动性好。 6. 金属的凝固方式： 1 2 3 7收缩 收缩 能使铸件产生 缩孔、缩松、裂纹、变形和内应力等缺陷。 8. 合金的收缩可分为三个阶段：液态收缩、凝固收缩和固态收缩。 液态收缩和凝固收缩，通常以体积收缩率表示。液态收缩和凝固收缩是铸件产生缩孔、 缩松缺陷的基本原因。 合金的固态收缩，通常用线收缩率来表示。固态收缩是铸件产生内应力、裂纹和变形 等缺陷的主要原因。 9. 影响收缩的因素 (1) 化学成分：碳素钢随含碳量增加，凝固收缩增加，而固态收缩略减。 (2) 浇注温度：浇注温度愈高，过热度愈大，合金的液态收缩增加。 (3) 铸件结构：铸型中的铸件冷却时，因形状和尺寸不同，各部分的冷却速度不同，结 果对铸件收缩产生阻碍。 (4) 铸型和型芯对铸件的收缩也产生机械阻力 10. 缩孔及缩松：铸件凝固结束后常常在某些部位出现孔洞，按照孔洞的大小和分布可分为 缩孔和缩松。大而集中的孔洞称为缩孔，细小而分散的孔洞称为缩松。 缩孔的形成：主要出现在金属在恒温或很窄温度范围内结晶，铸件壁呈逐层凝固方式的 条件下。 缩松的形成：主要出现在呈糊状凝固方式的合金中或断面较大的铸件壁中，是被树枝状 晶体分隔开的液体区难以得到补缩所致。 合金的液态收缩和凝固收缩越大，浇注温度越高，铸件的壁越厚，缩孔的容积就越大。 缩松大多分布在铸件中心轴线处、热节处、冒口根部、内浇口附近或缩孔下方。 11?缩孔、缩松的防止方法： 课件版本： 冒口、冷铁和补贴的综合运用是消除缩孔、缩松的有效措施。 （1） 使缩松转化为缩孔的方法 ： ① 尽量选择凝固区域较窄的合金，使合金倾向于逐层凝固； ② 对凝固区域较宽的合金，可采用增大凝固的温度梯度办法。 逐层凝固方式 体积凝固方式或称“糊状凝固方式”。 中间凝固方式 :液态合金在凝固和冷却过程中，体积和尺寸减小的现象称为合金的收缩。

材料成型工艺基础习题答案

材料成型工艺基础（第三版）部分课后习题答案第一章 ⑵.合金流动性决定于那些因素？合金流动性不好对铸件品质有何影响？ 答：①合金的流动性是指合金本身在液态下的流动能力。决定于合金的化学成分、结晶特性、粘度、凝固温度范围、浇注温度、浇注压力、金属型导热能力。 ②合金流动性不好铸件易产生浇不到、冷隔等缺陷，也是引起铸件气孔、夹渣、縮孔缺陷的间接原因。 ⑷.何谓合金的收縮？影响合金收縮的因素有哪些？ 答：①合金在浇注、凝固直至冷却至室温的过程中体积和尺寸縮减的现象，称为收縮。 ②影响合金收縮的因素：化学成分、浇注温度、铸件结构和铸型条件。 ⑹.何谓同时凝固原则和定向凝固原则？试对下图所示铸件设计浇注系统和冒口及冷铁，使其实现定向凝固。 答：①同时凝固原则：将内浇道开在薄壁处，在远离浇道的厚壁处出放置冷铁，薄壁处因被高温金属液加热而凝固缓慢，厚壁出则因被冷铁激冷而凝固加快，从而达到同时凝固。 ②定向凝固原则：在铸件可能出现縮孔的厚大部位安放冒口，使铸件远离冒口的部位最先凝固，靠近冒口的部位后凝固，冒口本身最后凝固。 第二章 ⑴ .试从石墨的存在和影响分析灰铸铁的力学性能和其他性能特征。 答：石墨在灰铸铁中以片状形式存在，易引起应力集中。石墨数量越多，形态愈粗大、分布愈不均匀，对金属基体的割裂就愈严重。灰铸铁的抗拉强度低、塑性差，但有良好的吸震性、减摩性和低的缺口敏感性，且易于铸造和切削加工。石墨化不充分易产生白

口，铸铁硬、脆，难以切削加工；石墨化过分，则形成粗大的石墨，铸铁的力学性能降低。 ⑵.影响铸铁中石墨化过程的主要因素是什么？相同化学成分的铸铁件的力学性能是否 相同？ 答：①主要因素：化学成分和冷却速度。 ②铸铁件的化学成分相同时铸铁的壁厚不同，其组织和性能也不同。在厚壁处冷却速度较慢，铸件易获得铁素体基体和粗大的石墨片，力学性能较差；而在薄壁处，冷却速度较快，铸件易获得硬而脆的白口组织或麻口组织。 ⑸.什么是孕育铸铁？它与普通灰铸铁有何区别？如何获得孕育铸铁？ 答：①经孕育处理后的灰铸铁称为孕育铸铁。 ②孕育铸铁的强度、硬度显著提高，冷却速度对其组织和性能的影响小，因此铸件上厚大截面的性能较均匀；但铸铁塑性、韧性仍然很低。 ③原理：先熔炼出相当于白口或麻口组织的低碳、硅含量的高温铁液，然后向铁液中冲入少量细状或粉末状的孕育剂，孕育剂在铁液中形成大量弥散的石墨结晶核心，使石墨化骤然增强，从而得到细化晶粒珠光体和分布均匀的细片状石墨组织。 ⑻.为什么普通灰铸铁热处理效果不如球墨铸铁好？普通灰铸铁常用的热处理方法有哪 些？其目的是什么？ 答：①普通灰铸铁组织中粗大的石墨片对基体的破坏作用不能依靠热处理来消除或改进；而球墨铸铁的热处理可以改善其金属基体，以获得所需的组织和性能，故球墨铸铁性能好。 ②普通灰铸铁常用的热处理方法：时效处理，目的是消除内应力，防止加工后变形；软化退火，目的是消除白口、降低硬度、改善切削加工性能。

材料成形工艺知识点

一．铸造成型 1.1收缩：铸造合金在液态、凝固态和固态的冷却过程中，由于温度降低而引起的体积减小的现象，称为收缩。 缩松缩孔：铸件在冷却和凝固过程中，由于合金的液态和凝固收缩，往往在铸件最后凝固的部分出现空洞。容积大而集中孔洞称为缩孔，细小而分散的孔洞称为缩松。 影响缩孔和缩松的因素及防止措施： 因素：浇筑温度，合金的结晶范围，铸型的冷却能力越大 防止措施：用顺序凝固方法 1.1.5铸造应力怎么产生的： 铸件凝固后在冷却过程中，由于温度下降将继续收缩。有些合金还会发生固态相变而引起收缩或膨胀，这导致铸件的体积和长度发生变化，若这种变化受到阻碍，就会在铸件内产生应力，称为铸造应力。 1.2砂型铸造 剖面示意图：上型下型，明冒口，出气冒口，浇口杯，型砂，砂箱，直浇道，横浇道，暗冒口，内浇口，型腔，型芯，分型面。 工艺流程！ 1.3金属型铸造 金属型铸造又称硬模铸造，它是将金属液浇入金属型中，以获得金属铸件的一种工艺方法。（永久型铸造） 1.4熔模铸造：熔模铸造又称失蜡铸造，通常是在蜡模表面涂上数层耐火材料，待其硬化干燥后，将其中的蜡模熔去而制成型壳，再经过焙烧，然后进行浇注，而获得铸件的一种方法。熔模铸造工艺（重点） 1.5压力铸造：在高压作用下，使得液态或半液态金属以较高的速度充填压铸模型腔，并在压力下成形和凝固。 1.6铸造工艺设计 1.6.2铸件结构的工艺性。 1.铸造结构形式：结构外形应方便起模，尽可能减少和简化分型面，铸件的内腔应尽量不用或少用型芯。 2.合理的铸件壁厚：铸件壁厚过小，易产生浇不到、冷隔等缺陷；壁厚过大，易产生缩孔、缩松、气孔等缺陷。壁厚应均匀。 3.铸件壁的链接：连接处或者转角处应有结构圆角。，厚壁与薄壁间的链接要逐步过渡。 4.铸件应尽量避免有过大的平面 1.6.4型芯设计的作用是形成铸件的内腔、孔洞、形状复杂阻碍取模部分的外形以及铸型中有特殊要求的部分。 1.6.5浇注系统设计：浇口杯，直浇道，横浇道，内浇道。 金属型的浇筑位置一般分为三种：顶注式、底注式和侧注式。 基本要求： 1.防止浇不足缺陷 2．液态金属平稳地流入型腔 3.能把混入合金液中的熔渣挡在浇筑系统中 4能够合理地控制和调节铸件各部分的温度分布，减少或消除缩松缩孔 5.结构简单，体积小

材料成型技术基础复习重点.

1.1 1.常用的力学性能判据各用什么符号表示？它们的物理含义各是什么？ 塑性，弹性，刚度，强度，硬度，韧性 1.2 金属的结晶：即液态金属凝固时原子占据晶格的规定位置形成晶体的过程。 细化晶粒的方法：生产中常采用加入形核剂、增大过冷度、动力学法等来细化晶粒，以改善金属材料性能。 合金的晶体结构比纯金属复杂，根据组成合金的组元相互之间作用方式不同，可以形成固溶体、金属化合物和机械混合物三种结构。 固溶强化：通过溶入某种溶质元素形成固溶体而使金属的强度、硬度升高的现象。1.3 铁碳合金的基本组织有铁素体、奥氏体、渗碳体、珠光体和莱氏体 1.4 钢的牌号和分类 影响铸铁石墨化的因素主要有化学成分和冷却速度 1.5 塑料即以高聚物为主要成分，并在加工为成品的某阶段可流动成形的材料。 热塑性塑料：即具有热塑性的材料，在塑料整个特征温度范围内，能反复加热软化和反复加热硬化，且在软化状态通过流动能反复模塑为制品。 热固性塑料：即具有热固性的塑料，加热或通过其他方法，能变成基本不溶、不熔的产物。 橡胶橡胶是可改性或已被改性为某种状态的弹性体。 1.6 复合材料：由两种或两种以上性质不同的材料复合而成的多相材料。 通常是其中某一组成物为基体，而另一组成物为增强体，用以提高强度和韧性等。 1.8工程材料的发展趋势 据预测，21世纪初期，金属材料在工程材料中仍将占主导地位，其中钢铁仍是产量最大、覆盖面最广的工程材料，但非金属材料和复合材料的发展会更加迅速。 今后材料发展的总趋势是：以高性能和可持续发展为目标的传统材料的改造及以高度集成化、微细化和复合化为特征的新一代材料的开发。 2.0材料的凝固理论 凝固：由液态转变为固态的过程。 结晶：结晶是指从原子不规则排列的液态转变为原子规则排列的晶体状态的过程。 粗糙界面：微观粗糙、宏观光滑； 将生长成为光滑的树枝； 大部分金属属于此类 光滑界面：微观光滑、宏观粗糙； 将生长成为有棱角的晶体； 非金属、类金属（Bi、Sb、Si）属于此类 偏析：金属凝固过程中发生化学成分不均匀的现象 宏观偏析通常指整个铸锭或铸件在大于晶粒尺度的大范围内产生的成分不均匀的现象2.1 铸件凝固组织：宏观上指的是铸态晶粒的形态、大小、取向和分布等情况，铸件的凝固