第06章 铸造碳钢 习题参考答案
《铸钢及有色合金》第六章：铸造碳钢习题及参考答案
1 铸造碳钢的主要化学成分是什么？
答：C、Si、Mn
2 描述铸造碳钢的铸态组织包括什么组织？
答：细等轴晶、柱状晶、粗等轴晶
3 说明魏氏组织在铸钢中为什么有害？
答：属于亚稳态组织，在晶粒内部以一定方向呈条状析出，严重割裂基体组织，在一定条件下发生分解，降低钢的强度和韧性。
4 铸造碳钢的正火加回火热处理工艺的两次保温的温度是多少？
答：Ac3+(30~50) ℃；500~600 ℃
5 在化学成分中对铸造碳钢力学性能影响最大的元素是什么？为什么？
答：C；碳是钢的主要强化元素，含碳量直接影响钢的力学性能。
6 气体影响铸造碳钢力学性能的主要气体类型是什么？为什么？
答：H2、N2、O2；炼钢过程中空气中水蒸汽电离成氢原子和氧原子，空气中的氮离解成氮原子，它们都溶解于钢液。凝固时溶解度下降而析出，在钢中形成气泡，凝固后在钢中形成气孔。
7 铸件壁厚与铸件的力学性能有什么关系？
答：壁厚越大，凝固冷却越慢，晶粒越粗大；枝晶臂间距越大；缩松越严重，铸件致密性越低，组织连续性越差。
8 铸造碳钢的流动性、体积收缩率和线收缩率与含碳量有什么关系？
答：含碳量越大，碳钢铸件的流动性越好，体收缩越大，线收缩越大。
9 硫和氧对铸造碳钢铸件的热裂、冷裂影响是什么？而含碳量对热烈和冷裂的影响又是怎样的？
答：硫和氧含量越大，碳钢铸件的热裂和冷裂倾向都越大。碳含量对热裂的影响：C0.2%时最好，越高越低都使热裂倾向加大；碳含量对冷裂的影响：含碳量越高，冷裂倾向越大。
1 教材P210习题1－3.
1.1 作为一个低合金系列的主加合金元素需要具备什么条件？试比较锰、铬和镍作为三个低合金钢系列的主加合金元素的优缺点。
答：能使钢进一步强化、获得特殊性能。
锰：提高钢的淬透性；回火脆性；
铬：提高钢的淬透性，固溶强化；具有回火脆性；
镍：固溶强化，提高淬透性，细化珠光体，降低韧性-脆性转变温度，提高高温抗氧化性；成本高。
1.2 试分析低锰钢在淬火后的回火过程中产生回火脆性的道理。为什么锰的碳化物常在钢的晶粒周界处形成？通过哪些途径可以避免回火脆性的发生？
答：加热温度高时，易发生晶粒长大，产生回火脆性；
熔点低，后凝固。
回火后速冷。
1.3 试分析低合金高强度钢在化学成分和热处理方面与一般低合金钢有何区别？
答：低碳，多元合金复合强化；多阶段热处理。
2 低合金铸钢中，所谓低合金指得是合金含量在什么范围？
答：合金加入总量≤5%。
3 钢号：ZG40CrMnMoVB，说明各符号的含义，合金元素含量范围是多少？
答：ZG—铸钢；40－含碳0.4%；Cr、Mn、Mo、V和B＜1.5%。
4 锰系铸造低合金钢中，锰主要起什么作用？硅起什么作用？
答：锰：提高钢的淬透性；硅：强化，提高淬透性、表面强化、提高耐海水腐蚀能力。
5 铬系铸造低合金钢中，铬的作用是什么？单元铬钢的缺点是什么？如何克服单元铬钢的缺点？
答：铬：提高钢的淬透性；回火脆性；加入钼，减轻回火脆性。
6 镍系铸造低合金钢中，镍的主要作用有哪些？对于工作在低温环境(－90℃)的铸件，选择其镍的含量范围。
答：镍的作用：固溶强化，提高淬透性，细化珠光体，降低韧性-脆性转变温度，提高高温抗氧化性；Ni：3.0%～4.0%。
7 超高强度钢在成分设计中，主要控制那几个元素？钢液净化你知道有哪几种方法？
答：碳、镍、钼、钒等；VOD、AOD、LF。
8 微量合金化铸钢中，微量指得是多少？从教材中总结出两种微量合金化铸钢各自的特点。
答：金加入总量≤0.10%；钒、铌系微合金化铸钢：良好综合力学性能，良好焊接性能；硼系微合金化铸钢：强烈提高钢的淬透性，细化晶粒，提高强度和韧性。
9 抗磨用铸造低合金钢的三大种类是那三种抗磨钢？各自的适用工作条件是什么？
答：珠光体-渗碳体抗磨钢、马氏体抗磨钢、奥氏体-贝氏体抗磨钢；剧烈摩擦条件、冲击磨损条件、抗磨条件。
10 低合金钢铸件是否需要热处理？为什么？有哪几种热处理工艺方法？
答：需要热处理；提高钢的淬透性、细化晶粒、改善铸态组织、消除铸造应力；淬火+回火、正火＋回火。
1 教材P225习题中的第1和第4题（实际上这是两个题）。
1.1 你对高锰钢的加工硬化现象的机理有何解释？如何进一步强化这种性能？
答：我认为是位错堆积机理，高锰钢受到冲击、强力挤压时，晶粒内产生最大应力的许多相互平行平面之间产生相对滑移，滑移界面两方形成高密度位错，位错阻碍进一步滑移，即位错强化；孕育变质、时效强化、合金化。
1.4 试根据不锈钢的组织状态图（图8-14）来分析下列钢种的组织状态：ZG1Cr18Ni9；ZG3Cr18Ni25Si2；ZG0Cr13Ni4MoR; ZG17-4MoPH; ZG1Cr18Mn13Mo2CuN。
答：Cr当量＝(Cr+Mo+1.55Si+0.5Nb)×100％、Ni当量＝(Ni+30C+0.5Mn) ×100％Cr当量=18%、Ni当量=12%：奥氏体
Cr当量=21.1%、Ni当量=34%：奥氏体
Cr当量=13%、Ni当量=4%：马氏体＋铁素体
Cr当量=1.6%、Ni当量=5.1%：马氏体
Cr当量=21%、Ni当量=11%：奥氏体＋铁素体
2 铸造高合金钢中，所谓铸造高合金钢指得是合金含量在什么范围？其铸造性能、焊接性能和切削加工性能为何低于碳钢和低合金钢？
答：合金元素总含量＞10％；因为含有大量的合金元素，液态粘度大、凝固后硬度高。
3 解释高锰钢加工硬化的位错堆积理论。
答：高锰钢受到冲击、强力挤压时，晶粒内产生最大应力的许多相互平行平面之间产生相对滑移，滑移界面两方形成高密度位错，位错阻碍进一步滑移，即位错强化。
4 说明不锈钢的耐蚀原理。
答：钢中Cr含量达到一定量时，钢的晶粒表面形成致密含Cr2O3的薄膜，即钝化膜，在氧化性介质中稳定性高，膜与基体接合牢固，阻止氧化向晶粒内部发展，使之免于受到腐蚀。
5 为使抗磨耐蚀钢具有高硬度，高耐蚀性，需要加入哪几种合金元素？这些元素的作用是什么？
答：以Cr为主，加入Ni、Mo等；形成马氏体＋奥氏体组织、析出硬化相弥散分布。
6 解释钢的氧化原理，以及耐热钢的抗氧化机理。
答：铁逐层被氧化成FeO，FeO逐层被氧化成Fe2O3，Fe2O3逐层被氧化成Fe3O4，三层式氧化膜外层疏松有裂缝，发生剥落，各氧化层不断加厚，铁层逐渐减薄，最终全部被氧化；耐热钢中加了大量合金化元素，这些元素形成氧化物膜，这些膜有高热稳定性和化学稳定性，比容大于铁，氧化膜致密，阻止空气中的氧原子进入钢内部，防止氧化向内层扩展。
7 说明提高高锰钢综合性能的途径有哪几条？
答：孕育＋变质处理、时效强化处理、合金化。
8 不锈钢中高铬会使钢不易形成钝化膜，造成晶间腐蚀，为此需要采取那两方面的措施？
答：严格控制钢的C当量，尽可能低一些；加入适量碳化物形成元素Ti或Nb。
《铸钢及有色合金》第九章：电弧炉炼钢习题答案
1 教材P242习题第1题：在电弧炉炼钢中，如果遇到炉料的平均含磷量或含硫量过高，应采取哪些工艺措施？这些措施的物理化学原理是什么？
答：适当增大渣量；根据渣中含硫量与钢液中含硫量的平衡，增大渣量可降低渣中硫化钙的浓度，即钢液中的硫化钙向渣中扩散，即有脱硫作用。的衡
2 炼钢的目的和要求有哪些？(简要回答)
答：四条：（1）把炉料熔化成钢液，达到一定温度；（2）控制钢液中的C、Si、Mn 及其他合金元素达到要求；（3）降低钢液中的有害元素S和P符合要求；（4）清除钢液中的夹杂物。简单地说就是：固体变液体、有用元素达到要求、有害元素降低到要求、去除夹杂物。
3 电弧炉炼钢的特点包括哪些？（从炼钢原理、炉气性质、热量传递几个方面分析）
答：电弧产生高温提供热源；炉气成分容易控制；炉渣温度高化学活泼性高；较强的脱磷脱硫能力；热效率高。
4 叙述三相电弧炉三根石墨电极的升降原理，升降电极的作用是什么？
答：用自动控制系统操纵液压阀，驱动电极升降液压缸，控制电极升降。调节通过电极的电流，使电弧保持稳定。
5 碱性电弧炉炼钢包括那几个主要工艺要点？(点到即可)
答：补炉；配料装料；熔化期；氧化期；还原期；调整成分、终脱氧、出钢。
6 碱性电弧炉炼钢中，脱碳主要在哪个阶段进行？脱碳要求什么样的环境条件？
答：氧化期；高温条件，加强排气（沸腾）。
7 碱性电弧炉炼钢中，为什么脱氧，脱氧要求什么样的环境条件？
答：氧化期吹氧脱碳脱磷后，钢液中氧含量急剧升高，必须脱氧；在还原期脱氧，还原性炉气、高炉温、渣粘度低。
8 酸性电弧炉与碱性电弧炉相比，有哪些优点？哪些缺点？
答：炉衬寿命长、冶炼时间短、钢液中夹杂物少；不能脱磷脱硫和脱碳，须用低磷低硫炉料。
9 直流电弧炉炼钢与交流电弧炉炼钢有什么优势？
答：电弧稳定性高、电极消耗量少、噪声污染小、电能消耗低、产生电磁搅拌作用。
10 教材P242第3题：试分析电弧炉炼钢工艺中在出钢前采用插铝法终脱氧及“钢渣混出”的优缺点。
答：铝与氧的亲合力很强，钢液中加铝，可以使钢液中的氧与铝反应生成Al2O3
进入渣中，起到脱氧作用，但渣量大，进入钢液的Al2O3多；“钢渣混出”：增加钢液和渣的进一步接触，继续脱硫，同时使钢液减少二次氧化。
《铸钢及有色合金》第十章：感应电炉炼钢习题答案
1 解释感应电炉炼钢的基本原理(即无芯感应电炉的工作原理，亦即热量是如何产生的？)。
答：炉胆外的感应线圈通电后产生交变磁场，炉胆中的金属炉料切割磁力线，在炉料中产生感应电动势，进而产生电流－涡流，导致产生热量，最终热量将炉料熔化。
2 与电弧炉相比，感应电炉炼钢的优点有哪些？
答：加热速度快、氧化烧损轻。
3 我国感应附近长大多数是中频炉，中频炉的用电频率是多少？
答：1000－2500Hz
4 感应电炉的炉衬材料有几种？各适应什么类型的感应电炉？
答：酸性炉衬、碱性炉衬；酸性感应电炉不氧化法、碱性感应电炉不氧化法。
5 感应电炉炼钢时，对炉料有什么要求？
答：低磷低硫、无锈无油、成分明确、块度适中。
6 酸性感应电炉为什么不能冶炼高锰钢？
答：酸性感应电炉采用酸性炉衬材料，容易与高锰钢中的MnO反应，严重浸蚀炉衬，造成穿炉。
7 真空感应电炉炼钢的优点是什么？有什么缺点？
答：彻底清除钢液中的气体、元素氧化轻微、钢液含氧极低、炼钢公式简单；金属元素蒸发、钢液污染（炉衬浸蚀）。
8 教材P251习题第3题试分析在碱性感应电炉炼钢时，一般不进行大量脱磷和脱硫操作的道理。
答：脱磷脱硫能力很弱。
《铸钢及有色合金》第十一章：钢的炉外精炼习题答案
1 教材P260第1题。
1.1 试分析比较在电弧炉炼钢氧化期中通过碳的氧化而形成钢液沸腾所起的作用与炉外精炼通过吹氩搅拌所起作用的优缺点。
答：炼钢氧化期吹氧脱碳沸腾液产生CO气体起钢液净化作用，钢液具有强氧化性，使后期脱氧任务加重，并产生新的夹杂物；而炉外精炼吹氩搅拌，用氩气泡代替CO气泡，没有后来的脱氧产生新的夹杂物。
2 炉外精炼有哪几个重要作用？简介列举3种炉外精炼的方法(用符号表示，用文字说明是什么含义)。
答：作用：提高钢液纯净度；减少合金元素烧损；冶炼超低碳钢。AOD(Argon Oxygen Decarburization)－氩氧脱碳精炼；VOD(Vacuum Oxygen Degassing)－真空氩氧脱碳精炼；LF(Ladle Furnace)－钢包电弧加热精炼。
3 说明吹氩精炼净化钢液的原理(包含氩气泡内CO分压对净化钢液的作用)。
答：向钢液中吹入细小分散得Ar气泡，与钢液中其他气体和夹杂物接触，挟带上浮到液面进入大气或渣中。钢液中的Ar气泡内的CO的分压力为0，促使钢液中的C 与FeO反应。反应在Ar气泡-钢液界面上进行，生成的CO气体进入Ar气泡内，起到脱氧作用。
4 AOD法的精炼过程的三阶段是什么？AOD法为什么可以生产超低碳不锈钢？
答：吹氧阶段：脱碳；吹氩-氧混合气体阶段：进一步脱碳；吹氩阶段：进一步降碳。
吹氩降低气泡中CO分压力，改变钢液中C-Cr平衡关系，促进C氧化而Cr不氧化，促使“脱碳保铬”，可使C降低到极低程度，同时保持Cr不被氧化，可冶炼超低碳不锈钢。
5 与AOD法相比，VOD法具有哪几个优点？缺点是什么？
答：VOD法脱碳能力更强；清除钢液中气体能力更强；节省氩气用量。设备结构复杂，维修难度大，投资大。
6 真空氧氩脱碳转炉精炼法VODC是AOD和VOD两种精炼法的结合，用VODC 法精炼钢液的两个阶段分别是什么？
答：在不加真空条件下进行氧氩脱碳，直到钢液含碳量接近规格要求；
在加真空条件下吹氩精炼，进一步清除气体和夹杂物，氧化超出规格的碳量，调整化学成分。
7 LF法是什么方法？写出这种方法的英文表示方法。说明用LF法精炼的效果。
答：LF是钢包加热精炼炉精炼法－英文全文：Ladle Furnace。
《铸造工艺学》课后习题答案
《铸造工艺学》课后习题答案 湖南大学 1、什么是铸造工艺设计？ 铸造工艺设计就是根据铸造零件的结构特点、技术要求、生产批量、生产条件等，确定铸造方案和工艺参数，绘制铸造工艺图，编制工艺卡等技术文件的过程。 2、为什么在进行铸造工艺设计之前要弄清楚设计的依据，设计依据包括哪些内容？ 在进行铸造工艺设计前设计者应该掌握生产任务和要求，熟悉工厂和车间的生产条件这些是铸造工艺设计的基本依据，还需要求设计者有一定的生产经验，设计经验并应对铸造先进技术有所了解具有经济观点发展观点，才能很好的完成设计任务 设计依据的内容 一、生产任务1）铸件零件图样提供的图样必须清晰无误有完整的尺寸，各种标记2）零件的技术要求金属材质牌号金相组织力学性能要求铸件尺寸及重量公差及其它特殊性能要求3）产品数量及生产期限产品数量是指批量大小。生产期限是指交货日期的长短。二、生产条件1）设备能力包括起重运输机的吨位，最大起重高度、熔炉的形式、吨位生产率、造型和制芯机种类、机械化程度、烘干炉和热处理炉的能力、地坑尺寸、厂房高度大门尺寸等。2）车间原料的应用情况和供应情况3）工人技术水平和生产经验4）模具等工艺装备制造车间的加工能力和生产经验 三、考虑经济性对各种原料、炉料等的价格、每吨金属液的成本、各级工种工时费用、设备每小时费用等、都应有所了解，以便考核该工艺的经济性。 3.铸造工艺设计的内容是什么？ 铸造工艺图，铸件（毛坯）图，铸型装配图（合箱图），工艺卡及操作工艺规程。 4.选择造型方法时应考虑哪些原则？ 1、优先采用湿型。当湿型不能满足要求时再考虑使用表干砂型、干砂型或其它砂型。 选用湿型应注意的几种情况1）铸件过高的技术静压力超过湿型的抗压强度时应考 虑使用干砂型，自硬砂型等。2）浇注位置上铸件有较大水平壁时，用湿型易引起 夹砂缺陷，应考虑使用其它砂型3）造型过程长或需长时间等待浇注的砂型不宜 选用湿型4）型内放置冷铁较多时，应避免使用湿型 2、造型造芯方法应和生产批量相适应 3、造型方法应适用工厂条件 4、要兼顾铸件的精度要求和生产成本 5-浇注位置的选择或确定为何受到铸造工艺人员的重视？应遵循哪些原则？ 确定浇注位置是铸造工艺设计中重要的一环，关系到铸件的内在质量、铸件的尺寸精度铸造工艺过程中的难易，因此往往须制定出几种方案加以分析，对此择优选用。 应遵循的原则为：1、铸件的重要部分应尽量置于下部2、重要加工面应朝下或呈直立状态3、使铸件的大平面朝下，避免夹砂伤疤类缺陷4、应保证铸件能充满5、应有利于铸件的补缩6、避免用吊砂，吊芯或悬臂式砂芯，便于下芯，合箱及检验7、应使合箱位置，浇注位置和铸件冷却位置相一致 5为什么要设计分型面？怎样选择分型面？ 分型面的优劣，在很大程度上影响铸件的尺寸精度、成本和生产率。选择分型面的原则：1、应使铸件的全部或大部置于同一半型内2、应尽量减少分型面数目，分型面少，铸件精度容易保证3、分型面应尽量选用平面4、便于下芯，合箱，检查型腔尺寸。5、不使砂箱过高6、受力件的分型面的选择不应削弱铸件结构强度7、注意减轻铸件的清理和机
作业铸造复习题及参考答案
作业铸造复习题及参考 答案 集团文件版本号：（M928-T898-M248-WU2669-I2896-DQ586-M1988）
铸造 一、思考题 1. 什么叫铸造为什么铸造在机械生产中得到广泛应用(1)可生产形状复 杂的零件2)适应性好3)成本低4)节省金属及切削加工工作量2. 铸件机械性能为何较锻件低组织粗大，内部常存在缩孔、缩松、 气孔、偏析等缺陷3. 铸造工艺图包括哪些内容浇注位置、分型 面、加工余量、拔模斜度、、不铸的孔、槽、型芯的结构个数、芯头结构、尺寸、浇冒口等4. 典型的浇注系统由哪几部分组成( ?外浇口、直浇口、横浇口、内浇口、出气孔)。冒口的作用是什么(补缩) 5. 何谓合金的流动性，（熔融金属本身的流动能力。）影响的因素有哪 些（.合金种类、化学成分、浇注温度）合金流动性不足时，铸件 容易产生哪些缺陷冷隔、浇不足6. 何谓合金的收缩（熔融金属在铸型中凝固和冷却过程中，其体积和尺寸减少的现象）影响收缩的因素有哪些（1）化学成分2）浇注温度3）铸件结构4）铸型条件7. 何谓铸造内应力，其分布规律如何（厚臂处承受拉应力，薄臂处承受 压应力） 8. 根据组织特征划分，常用的铸铁有几种（白口铁，灰铁，球铁，可 铁）各自性能特点如何 9. 为什么说铸铁是脆性材料（延伸率 10. 铸钢的铸造性能如何（1.钢水流动性差2.收缩大、应力裂纹缩松缩 孔倾向大3.熔点高 什么场合宜使用铸钢（受力大且形状复杂的零件） 11. 生产铸铁件，（冲天炉）铸钢件（电弧炉感应电炉）和有色金属铸 件（坩埚炉）所用的熔炉有哪些 12. 名词解释 浇注位置：浇注时，铸件在铸型中所处的位置分型面：分开的铸型的接触面二、判断题(正确的打√，错误的打×) 1. 当过热度相同时，亚共晶铸铁的流动性随含碳量的增多而提高。(√ ) 2. 灰铁具有良好的减振性、耐磨性和导热性，是制造床身、壳体、导轨、衬套、内燃机缸体、缸盖、活塞环的好材料。(√ ) 3. 熔模铸造不需分型面。( √ ) 4. 铸钢常用熔炉为电弧炉及感应电炉。( √ ) 5. 可锻铸铁可以进行锻造。( × ) 6. 为了获得铸件内腔，不论砂型铸造、金属型铸造、离心铸造均需使用型芯。(× ) 7. 由于流动性差，铸钢件必须采用大尺寸冒口。(× ) 8. 选择浇注位置时，应使零件的重要工作面朝上。(× ) 三、选择题 1. 冷却速度对各种铸铁的组织、性能均有影响，其中对( )影响极小，所以，它适于生产厚壁或壁厚不均匀的大型铸件。 二问答题 1、试述夹砂的特征、形成机理及预防措施。 答（1）特征：是一类表面缺陷，分为夹砂结疤和鼠尾；（2） 形成机理A：砂型表面层因热膨胀产生的应力超出了水分饱和凝聚区的强度；B：型砂的热膨胀超过热应变；C：干燥层的热应力超出水分凝聚区的强度 热膨胀大于凝聚区的热应变；3 预防措施A：造型材料方面，正确选用和配制型砂是防止夹砂的主要措施；B：铸造工艺方面，避免大平面在水平位置浇注；C：铸件结构方面：尽量避免大平面，铸造圆角要合适。不同形状的型腔：其抗夹砂能力是不同的 2、简述CO2硬化的钠水玻璃砂的硬化机理。 答：机理：因为水玻璃中本来就有下列平衡，硅酸钠水解，Na2O·mSiO2·nH2O=2NaOH+mSiO2·nH2O 向水玻璃中吹入二氧化碳时，由于二氧化碳是酸性氧化物其余水解反应 NaoH+CO2=Na2co3+H2O促进水解反应向右进行，硅酸分子增多，其发生缩聚反应≡Si-O-H+H-O-Si≡→≡Si-O-Si≡+H2O其还会进一步缩聚，形成凝胶。钠水玻璃的物理脱水作用，由（液态到固态）和化学反应（形成新物质）的结果。 3、影响型砂透气性的因素有哪些? 答：砂粒的大小、粒度分布、粒形、含泥量、粘结剂种类、加入量和混砂时粘结剂在砂粒上的分布状况以及砂紧实度的影响 4阐述机械粘砂的形成机理、影响因素和防止措施 答：是指铸件的部分或整个表面粘附着一层砂粒和金属的机械混合物，是由于金属渗入铸型表面的微孔形成的。机理:铸型中某个部位受到的金属液的压力大于渗入临界压力。影响因素（1）金属液对铸型表面的润湿性。一般来说润湿角小于90度两者不润湿可防止金属液的渗入，而润湿角大于90度时，两者润湿有利于金属液的渗入，产生粘砂。但洛铁矿砂因能产生固相烧结，生成致密稳定的烧结层从而防止粘砂；（2）型芯表面的微孔尺寸。其与砂的颗粒大小和分散度以及紧实度有关。一般砂粒越细，分散度越大紧实度高且均匀有利于防止金属液的渗入。但浇注温度较高时，细砂粒因耐火度不够可能造成更严重的粘砂，而更高时粗砂粒的粘砂则比细砂粒又要重些；（3）铸型微孔中的气体压力。铸型微孔中的气体压力高，则背压大有利于防止金属液的渗入（4）金属液压力及铸型表面处于液态的时间。金属夜的静压力和动压力是金属液渗入的动力、铸型表面的金属液存在时间长,金属液可深入到型砂的内部。防止措施:(1)减小铸型表面微孔尺寸。如采用细颗粒原砂、表面刷涂料、提高紧实度等(2)铸型中加入能适当提高铸型背压或能产生隔离层的附加物如煤粉等（3）改用非硅质特种原砂。如能产生固相烧结的洛铁矿砂、或热导率大蓄热系数大的锆砂，以降低铸型表面金属液存在的时间（4）此外还可将体浇注温度、降低充型压力等 5、化学粘砂防治措施 答：1尽量避免在铸件和铸型界面产生形成低熔点化合物的化学反应2促进形成易剥离性粘砂层或易剥离的烧结层 6、高温金属浇入铸型后金属和铸型有哪些相互作用 从而又可能出现哪些铸造缺陷 列举5种以上铸造缺陷〕答热作用、机械作用、物理化学作用。缺陷：夹砂结疤、毛刺、粘砂、鼠尾、气孔、型壁移动、胀砂、砂眼、浇不足。 7、壳芯砂常用什么树脂作粘结剂、硬化剂，在壳型、壳芯生产和浇注时，常会出现那些问题？ 答：硬化剂乌洛托品，粘结剂树脂粘结剂。壳型、壳芯生产和浇注时产生的问题：脱壳、起模时膜破裂、表面疏松、壳变形和翘曲、强度低、夹层；浇注时容让性、溃散性问题，浇注时型芯破裂、铸型表面产生橘皮、气孔、皮下气孔。 8、何谓水玻璃"模数"？铸造生产使用水玻璃时 如何提高或降低水玻璃的模数？举例说 铸造练习题 一、判断题(本大题共91小题，总计91分) 1.(1分)浇注温度过低，则金属液流动性差，铸件易产生气孔、缩孔、粘砂等缺陷。（） 2.(1分)金属型铸造主要用于大批量生产形状简单的钢铁铸件。（） 3.(1分)机床中的床身、床腿、尾座、主轴箱体、手轮等是用铸造方法生产的。（） 4.(1分)熔模铸造与金属型铸造相比较，前者得到的铸件晶粒细。（） 5.(1分)离心铸造的主要优点是不需型芯和浇注系统，它主要适合于生产圆筒形内腔的铸件。（） 6.(1分)修补铸件的常用方法有补焊法、渗补法、熔补法和金属喷涂法等。（） 7.(1分)模样用来形成铸型型腔，铸型用于形成铸件的外形等。芯盒用来制造砂芯（型芯），型芯用于形成铸件的内孔、内腔或局部外形。（） 8.(1分)浇注温度过高，则金属液吸气多，体收缩大，铸件易产生浇不到、冷隔等缺陷。（） 9.(1分)对于承受动载荷，要求具有较高力学性能的重要零件，一般采用铸件作毛坯。（） 10.(1分)确定浇注位置时宽大平面应朝下，薄壁面朝上，厚壁朝下。（） 11.(1分)造型材料应具有高的耐火度，即型砂承受高温作用而不软化、不熔融的能力。若型砂耐火度差，易使铸件产生粘砂缺陷。（） 12.(1分)造型材料应具有高的硬度、耐火度，还应有良好的透气性、流动性、退让性等。（） 13.(1分)当铸件的最大截面不在端部，模样又不便分开，造型时常采用分模造型。（） 14.(1分)尺寸较大的铸件或体收缩较大的金属应设冒口，冒口可设在铸件的上部、中部或下部。（） 15.(1分)在不增加壁厚的条件下，选择合理的截面形状和设置加强筋可提高铸件承载能力。（） 16.(1分)铸件中的气孔能增加毛坯材料的透气性。（） 17.(1分)砂型铸造手工造型的适用范围是中小批量和单件生产。（） 18.(1分)最大截面在中部的铸件，一般采用分块模三箱造型。（） 19.(1分)假箱造型时，假箱起底板作用，只用于造型，不参予合型浇注。（） 20.(1分)型砂中的附加物包含有木屑，其作用是改善型砂的透气性。（） 21.(1分)铸铁的浇注温度为液相线以上100℃，一般为1250～1470℃。（） 22.(1分)确定分型面时尽可能使铸件全部或主要部分置于同一砂箱中。（） 23.(1分)在常用的铸造合金中，以铸钢流动性最好，灰铸铁流动性最差。（） 24.(1分)在常用铸造合金中，灰铸铁的流动性最好，铸钢次之，铝合金最差。（） 25.(1分)型砂主要由原砂、粘结剂、附加物、水和矿物油混制而成。（） 26.(1分)为了便于造型和防止铸件尖角处产生应力和裂纹，模样和芯盒的所有转角处都应做成圆角。（） 27.(1分)砂型铸造、金属型铸造、压力铸造、熔模铸造相比较，大批生产时，金属型铸造的生产率最高。（） 28.(1分)铸造合金从液态凝固和冷却至室温过程中产生的体积和尺寸的缩减称为收缩。（） 29.(1分)加工余量是铸件加工面上，在铸造工艺设计时，预先增加的，在机械加工时需切除的金属层厚度。（） 30.(1分)大批量生产铸件与小批量生产铸件相比，前者机械加工余量应小一些。（） 31.(1分)离心铸造机按旋转轴的方位不同，可分为立式、卧式和倾斜式三种类型。（） 32.(1分)压力铸造是指熔融金属在高压下高速充型，并在压力下凝固的铸造方法，简称为压铸。（） 33.(1分)铸型中，型腔用以获得铸件的外形，型芯用来形成铸件内部孔腔。（） 34.(1分)直浇道的作用是其高度使金属液产生静压力，以便迅速充满型腔。（） 35.(1分)浇注速度过快会导致砂层翘起脱落，产生夹砂结疤等缺陷。（） 36.(1分)砂型铸造工艺设计的主要内容是绘制铸造工艺图和铸件图。（） 铸造练习题 一、判断题（本大题共91 小题，总计91 分） 1. （1 分）浇注温度过低，则金属液流动性差，铸件易产生气孔、缩孔、粘砂等缺陷。 （） 2. （1 分）金属型铸造主要用于大批量生产形状简单的钢铁铸件。（） 3. （1 分）机床中的床身、床腿、尾座、主轴箱体、手轮等是用铸造方法生产的。（） 4. （1 分）熔模铸造与金属型铸造相比较，前者得到的铸件晶粒细。（） 5. （1 分）离心铸造的主要优点是不需型芯和浇注系统，它主要适合于生产圆筒形内腔的铸件。（） 6. （1 分）修补铸件的常用方法有补焊法、渗补法、熔补法和金属喷涂法等。（） 7. （1 分）模样用来形成铸型型腔，铸型用于形成铸件的外形等。芯盒用来制造砂芯（型芯），型芯用于形成铸件的内孔、内腔或局部外形。（） 8. （1 分）浇注温度过高，则金属液吸气多，体收缩大，铸件易产生浇不到、冷隔等缺陷。（） 9. （1 分）对于承受动载荷，要求具有较高力学性能的重要零件，一般采用铸件作毛坯。（） 10. （1 分）确定浇注位置时宽大平面应朝下，薄壁面朝上，厚壁朝下。（） 11. （1 分）造型材料应具有高的耐火度，即型砂承受高温作用而不软化、不熔融的能力。若型砂耐火度差，易使铸件产生粘砂缺陷。（） 12. （1 分）造型材料应具有高的硬度、耐火度，还应有良好的透气性、流动性、退让性等。（） 13. （1 分）当铸件的最大截面不在端部，模样又不便分开，造型时常采用分模造型。（） 14. （1 分）尺寸较大的铸件或体收缩较大的金属应设冒口，冒口可设在铸件的上部、中部或下部。（） 15. （1 分）在不增加壁厚的条件下，选择合理的截面形状和设置加强筋可提高铸件承载能18.（1 分）最大截面在中部的铸件，一般采用分块模三箱造型。） 铸造工艺学考题（考试总结） 一，冷铁：为增加铸件局部冷却速度，在型腔部及工作表面安放的金属块 作用： ①在冒口难于补缩的部位防止缩孔缩松。 ②防止壁厚交叉部位及急剧变化部位产生裂纹。 ③与冒口配合使用，能加强铸件的顺序凝固条件，扩大冒口补缩距离或围，减少冒口数目或体积。 ④用冷铁加速个别热节的冷却，使整个铸件接近于同时凝固，既可防止或减轻铸件变形，又可提高工艺出品率。 ⑤改善铸件局部的金相组织和力学性能。如细化基体组织，提高铸件表面硬度和耐磨性。 ⑥减轻和防止厚壁铸件中的偏析。 二，分型面及选择原则 分型面是两半铸型接触的的表面，分型面在很大程度上影响铸件的尺寸精度，成本和生产率。 选择原则： ①应使铸件全部或大部分位于同一砂型 ②应尽量减少分型面的数目 ③分型面应尽量选用平面 ④便于下芯，合箱和检查型腔尺寸 ⑤不使砂箱过高 ⑥受力件的分型面的选择不应削弱铸件结构强度 ⑦注意减轻铸件清理和机械加工量 三钠水玻璃砂硬化机理 硬化机理：因为水玻璃中本来就有下列平衡，硅酸钠水解， Na2O·mSiO2·nH2O=2NaOH+mSiO2·nH2O 向水玻璃中吹入二氧化碳时，由于二氧化碳是酸性氧化物其余水解反应NaoH+CO2=Na2co3+H2O促进水解反应向右进行，硅酸分子增多，其发生 缩聚反应≡Si-O-H+H-O-Si≡→≡Si-O-Si≡+H2O其还会进一步缩聚，形成凝胶。钠水玻璃的物理脱水作用，由（液态到固态）和化学反应（形成新物质）的结果。 目前铸造生产中常用的一些硬化方法，都是加入能直接或间接影响上述反应平衡点的气态、液态或粉状硬化剂，与OH-作用，从而降低pH值，或靠失水，或靠上述两者的复合作用来达到硬化。（1分）a失水发生由液态到固态的转变：凡是能去除水玻璃中水分的方法，如加热烘干，吹热空气或干燥的压缩空气，真空脱水，微波照射以及加入产生放热反应的化合无等都可以使钠水玻璃硬化。（2分） b化学反应，形成新的产物：钠水玻璃在加入酸性或具有潜在酸性的物质时，其pH值降低，稳定性下降，使得其水解和缩聚过程加速进行。（2分） 目前存在的问题及解决方法： ①出砂性差——a）在钠水玻璃中加入附加物；b）减少钠水玻璃的用量；c）减低易熔融物质的含量；d）采用以石灰石作原砂的钠水玻璃CO2自硬砂。 ②铸铁件粘砂——a）刷涂料，最好使用醇基涂料；b）一般铸铁件也可以在钠水玻璃中加入适量的煤粉或者适量具有填料性能的高岭土式粘土 ③型、芯表面粉化（白霜）——a）控制钠水玻璃的水分不要偏高，吹CO2的时间不宜过长，型、芯不要放置太久；b）据有关工厂的经验，在钠水玻璃中加入占砂质量1%左右，密度为1.3克∕立方厘米的糖浆，可以有效防止粉化。 ④砂芯抗吸湿性差——a）在钠水玻璃砂中加入锂水玻璃或在钠水玻璃中加入Li2CO3、CaCO3、ZnCO3等无机附加物；b）在钠水玻璃中加入少量有机材料或加入具有表面活性剂作用的有机物，粘结剂。 ⑤此外，还存在发气量大（注意排气；先烘干砂芯再浇注）、旧砂再生和回用困难、热膨胀（加入质量分数4%的高岭土粘土形式的铝土）等问题。 四. 阐述用湿型砂铸造时出现水分迁移现象时，其传热、传质有何特征？ 答：1）热通过两种方式传递，一是通过温度梯度进行导热，未被吸收的热通过干砂区传导至蒸发界面使水分汽化；二是靠蒸汽相传递。蒸汽的迁移依赖于蒸汽的压力梯度。2）干砂区的外侧为蒸发界面及水分凝聚区，没有温度梯度。3）铸件表面温度与干砂区的厚度及蓄热系数有关。 五. 浇注系统的基本类型有哪几种? 各有何特点？ 答：1.封闭式浇注系统 UNIT1 1、铸造生产中使用量最大的原砂是以石英为主要矿物成分的天然硅砂。含泥量指原砂中直径小于 0.02mm的细小颗粒的含量，其中有粘土、极细的砂子、其他非粘土质点。原砂粒度包括砂粒的粗细程度与 砂粒粗细分布的集中程度。 2、说明符合的含义： ZGS98—40/100; ZGS98—140/70：ZGS96—140/70（87.3%） 3、铸造粘土分为哪两大类？什么是彭润土的活化处理？如何选用铸造粘土？ 4、型砂中除了含有原砂、粘土、水等材料外，通常还特意加入一些材料，如煤粉、渣油、淀粉等，目的是 使型砂具有特定的性能，改善铸件的表面质量；高温作用下失去结构水、丧失粘结能力成为死粘土。 5、型砂和芯砂烘干的目的什么？（除去水分、降低发气量，提高强度和透气性） 6、钠水玻璃的重要参数是哪几个？（模数、密度、浓度、粘度）钠水玻璃的硬化方法有几种？（物理硬化 ----自然干燥或加热和吹压缩空气；化学硬化----插管法和盖罩法等两种）。 7、钠水玻璃砂CO2硬化后表层出现“白霜”称为粉化。白霜的主要成分是NaHCO3。 8、呋喃Ⅰ型树脂砂和呋喃Ⅱ型树脂砂均为热芯盒呋喃树脂砂。呋喃Ⅰ型树脂砂主要用于铸铁件，呋喃Ⅱ型 树脂砂属于无儋树脂主要用于铸钢件和球铁件。（为什么？） 9、混制植物油砂时，先加水后加油的目的是什么？（是粉料和砂先被水润湿，再加油时更易于其在砂中的 分布，同时避免粘土和糊精等粉料吸附许多的油。） 10、合脂芯砂中加入彭润土、糊精、淀粉等物质的作用是什么？（提高合脂芯砂的湿强度） 11、涂料一般由耐火粉料、粘结剂、悬浮剂、载液、助剂等构成。 UNIT2 1、简述造型、造芯、配型、吃砂量几个基本概念。 2、活块可用销钉或燕尾槽与模样主体相连接；砂芯由砂芯主体和芯头两部分组成，为提高砂芯的强度和刚度，制造时砂芯内部放置芯骨，为使砂芯排气畅通，砂芯中可开设排气通道，配型时砂芯表面常刷一层耐火涂料。 3、简述活块造型的过程。 4、实物造型常利用废旧零件代替模样造型。 5、当旋转铸件的尺寸较大，可采用刮板造型，这种方法适用于单件或小批量生产。 6、机器造型一定是采用模板造型。 7、简述铸型紧固的几种方法（小型铸件的铸型采用压铁；大中型铸件的铸型采用卡子、螺栓）。 UNIT3 1、简述合金的流动性与液态金属充型能力的联系（答题时注意两者之间的关系和区别）。 2、简述浇注条件对液态金属充型能力的影响。 3、什么是铸件的模数？ 4、什么是浇注系统？它由哪几部分组成？各自的作用是什么？ 5、铸件的内浇道开设的原则是什么？ 6、系统可按两种方法分类：一是按内浇道在铸件上开设的位置不同分类，二是按浇注系统各组元截面 比例关系的不同分类。 7、什么是封闭式浇注系统，什么是开放式浇注系统？什么是浇注时间？ 8、简述球铁、可锻铸铁、铸钢等几种合金铸件浇注系统的特点。 UNIT4 1、什么是凝固，什么是凝固过程？ 2、铸件在凝固的过程中，除纯金属、共晶合金外，其断面上一般存有三个区域：固相区、凝固区、液 相区。 3、铸件的凝固方式一般为：逐层凝固、体积凝固、中间凝固。铸件的凝固方式是根据铸件截面上的凝 固区域大小划分的。凝固区域大小是由合金的结晶温度范围和铸件截面上的温度梯度决定的。 2013-2014学年第一学期铸造工艺学试题（A卷） 一、选择题 1. 为了消除铸造热应力，在铸造工艺上应保证（B） A. 顺序（定向）凝固 B. 同时凝固 C. 内浇口开在厚壁处 2. 直浇口的主要作用是（A） A. 形成压力头，补缩 B. 排气 C. 挡渣 3. 在各种铸造方法中，砂型铸造对铸造合金种类的要求是（C ） A. 以碳钢、合金钢为主 B. 以黑色金属和铜合金为主 C. 能适用各种铸造合金 4. 由于（C）在结晶过程中收缩率较小，不容易产生缩孔、缩松以及开裂等缺陷，所以应用较广泛。 A. 可锻铸铁 B. 球墨铸铁 C. 灰铸铁 5. 灰口铸铁适合于制造床身、机架、底座、导轨等结构，除了铸造性和切削性优良外，还因为（B） A. 抗拉强度好 B. 抗压强度好 C. 冲击韧性好 6. 制造模样时，模样的尺寸应比零件大一个（C） A. 铸件材料的收缩量 B. 机械加工余量 C. 铸件材料的收缩量＋机械加工余量 7. 下列零件适合于铸造生产的有（A） A. 车床上进刀手轮 B. 螺栓 C. 自行车中轴 8. 普通车床床身浇注时，导轨面应该（B） A. 朝上 B. 朝下 C. 朝左侧 9. 为提高合金的流动性，生产中常采用的方法（A） A. 适当提高浇注温度 B. 加大出气口 C. 延长浇注时间 10. 浇注温度过高时，铸件会产生（B ） A. 冷隔 B. 粘砂严重 C. 夹杂物 二、填空题 1. 侵入性气孔的形成条件是当金属-铸型界面上气体压力p气＞ 金属液表面包括表面张力在内的反压力∑p，机械粘砂的形成条件是铸型中某个部位受到的金属液的压力P金＞渗入临界压力 。 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 一名词解释 1、（铸造用原砂中的）泥份：将颗粒直径小于等于20um的称为泥份 2、钙膨润土活化处理：根据粘土的阳离子交换性质，可进行活化处理，使之转化为钠基膨润土，从而提高其粘结性和抗夹砂能力 3、铸件工艺出品率：铸件毛重比上铸件带浇注系统的重量 4：冒口：铸型内用以存储金属液的空腔，在铸件形成时补给金属，有防止缩孔、缩松、排气和集渣的作用 5、浇注系统：铸型中液态金属流入型腔的通道，通常有浇口杯、直浇道、横浇道、内浇道等单元组成 6、铸造收缩率：铸件在凝固过程中，它的各部分尺寸一般都要缩小，铸件尺寸缩小的百分率； 7、起模斜度：为使模样容易从铸型中取出或型芯自芯盒脱出，在模样或芯盒平行于起模方向设置的斜度； 8、角形系数：原砂的实际比表面积与理论比表面积的比值； 9、（有机粘结剂）比强度：指每 1%的粘结剂可获得的芯砂干拉强度； 10、封闭式浇注系统：前者从浇口杯底孔到内浇道的断面积逐渐缩小，其阻流断面正好是内浇道的浇注系统； 11开放式浇注系统: 指从浇口杯底孔到内浇道的断面积逐渐加大，阻流断面在直浇道上口的浇注系统； 12、粘土型砂: 以粘土为粘结剂的型砂； 13、紧实率: 湿砂型用1mpa的压力下压实或在锤击式制样机上打击三次，其实样体积在打击前后体积变化的百分率，用其试样前后高度变化的百分率来表示，即紧实率=（筒高-紧实距离）/筒高 14：水玻璃“模数”：钠水玻璃中SiO2和Na2O的物质的量之比称为模数，用M来表示，即M=n(SiO2)/n(Na2O)=1.033w(SiO2)/w(Na2O) 15、破碎指数:湿型砂标准抗压试样放在铁砧上受到一个自1m高度自由落下的50mm、510g 铜球的冲击,破碎的型砂,碎的通过网眼为12.7mm的筛网,留在筛网上大块型砂的质量占试样原质量的比值即为破碎指数; 16、铸件的浇注位置:浇注时铸件在型内所处的状态和位置; 17、化学粘砂:铸件的部分或整个表面上粘附一层由金属氧化物和造型材料相互作用而形成的低熔点化合物; 18、机械粘砂: 铸件的部分或整个表面上粘附了一层沙粒和金属的混合物,它是沙粒渗入铸型表面的微孔而形成的; 19、型砂的流动性:型砂在外力和自重的作用下,沿模样和砂粒之间相对移动的能力; 1、合金的铸造性能主要包括（ B ）。 A.充满能力和流动性 B.充型能力和收缩 C.流动性和收缩倾向 D.充型能力和变形倾向 2.、消除铸件中残余应力的方法（ C ）。 A.同时凝固 B.减缓冷却速度 C.时效处理 D.及时落砂 3、下面合金形式缩松倾向最大的是（ D ）。 A.纯金属 B.共晶成分的合金 C.近共晶成分的合金 D.远离共晶成分的合金 4、为保证铸件质量，顺序凝固常用于（ A ）铸件生产中。 A.缩孔倾向大的合金 B.吸气倾向大的合金 C.流动性较差的合金 D.裂纹倾向大的合金 5、灰口铸铁、可锻铸铁和球墨铸铁在力学性能上有较大差别，主要是因为它们（ C ）不同。 A.基体组织 B.碳的存在形式 C.石墨形态 D.铸造性能 6、生产上，为了获得珠光体灰铸铁件，常采用的方法是（ A ）。 A.孕育处理 B.增大原铁水中的硅的含量 C.适用降低冷却速度 D.热处理 7、下面（ B ）因素不会影响砂型铸件的加工余量的选择。 A.合金种类 B.造型方法 C.铸件尺寸 D.生产批量 8、形状复杂零件的毛坯，尤其是具有复杂内腔时，最适合采用 （ A ）生产。 A.铸造 B.锻造 C.焊接 D.热压 9、我国目前通用的火警电话是（ C ） A. 110 B. 911 C. 119 D. 120 10、直接从事带电作业时，必须（ D ），防止发生触电。 A.有人监护 B.穿绝缘鞋 C.穿绝缘手套 D.穿绝缘鞋、带绝缘手套 11、下面不属于影响液态金属充型能力因素的是（C）。 A.金属性质方面的因素 B.铸型性质方面的因素 C.金属结构方面的因素 D.铸件结构方面的因素 12、铸件中的缩孔与缩松对铸件质量的影响是（ A ） A.降低力学性能、气密性和物理化学性能 B.降低零件稳定性 C.降低零件使用寿命 D.成为裂纹源，降低气密性 13、下列关于一氧化碳（煤气）中毒急救的处理措施，错误的是（ C ）。 A.打开门窗通风 B.对心跳停止者，立即送往医院 C.注意保暖 D.呼吸困难或停止者，进行人工呼吸 14、铸钢牌号（如ZG270----500）中的两组数字分别代表该种材料的（ B ）。 A.弹性模量和屈服强度 B.屈服强度和抗拉强度 C.弹性模量和抗拉强度 D.含碳量和抗拉强度 15、电器设备着火后，下列灭火方式中错误的是（ D ）。 《铸造工艺学》课程期末考试（A ）参考答案 学院: 材料科学与工程学院 专业：材料成型及控制工程 考试时间：6月20日 9:00～11:00 1. 10t 以下铸铁件浇注时间的计算公式为 τ=s 1√δG 3 。 2. 车床床身（灰铸铁）的最佳浇注位置是导轨面朝 下 。 3. 横浇口挡渣时，液态金属的流速越 小 ，越有利渣上浮。 4. 按冒口在铸件位置上分类，冒口有 明 冒口与 暗 冒口之分。 5. 可锻铸铁一般采用 封闭式 式浇注系统，要求按 顺序 凝固原则设计。 6. 模板上的金属模按与模底板结合的方式有 装配式 和 整铸式 两种。 7. 模样在模底板上的装配形式基本上有 平放式 和 嵌入式 两种。 8. 浇注系统按位置分类，主要有 顶 注式、 底 注式、 中 注式和 阶梯 注式等四种形式。 9. 活块常用的定位固定方法有 燕尾式 、 滑销式 、 榫式 。 10. 浇口杯中液体产生 垂直 涡流时，有利渣上浮到浇口杯中液体表面。 11. 在条件允许的情况下，收缩肋在 清理 时去除；拉肋在 消除内应力的热处理 之后去除。 1. 直浇道形状上部直径大下部直径小的倒锥形，可以防止吸气，利于造型。（√） 2. 确定浇注位置时，大平面应向上。（×） 3. 发热暗冒口比发热明冒口补缩效率高。（√） 4. 开放式浇注系统朝着铸件方向的截面积增加，易产生喷射效应（×） 5. 内浇道设置的方向以顺铁水流动方向倾斜为最好。(× ) 1. 浇注位置 一、填空题（每空1分，共21分） 二、判断题（每空2分，共10分） 三、名词释义（每题3分，共15分） 2. 芯头 3. 分型面 4. 补贴 5. 集砂槽 1. 说明如下横浇道结构的浇注系统的挡渣原理。（10 分） （1）阻流式浇注系统：靠近直浇道的横浇道 段上，有一节断面狭小的阻流部分，液体通过 阻流断面之后进入断面突然扩大部分，流股也 突然扩大，但流量并未改变，因此流速减小， 有利于杂质上浮。 （2）离心集渣包：金属液以切线方向进入圆形的集渣包，离心集渣包的出口截面积小于入口，方向和液流旋转方向相反，使金属液充满集渣包，而浮起的渣团不流出集渣包。 2. 下面哪个砂芯设计方式比较合理，说明理由。（5分） 四、识图题（共30分） 造型材料：用于造型制芯的各种原砂、粘结剂、添加剂以及由各种原材料所组成型砂和芯砂的材料。角形系数：铸造用硅砂的实际比表面积与理论比表面积的比值。烧结点：原砂颗粒表面或沙粒间的混杂物开始熔化的温度。比强度：每1%的粘结剂可获得的芯砂干拉强度。可使用时间：自硬树脂砂混砂后能够制作出合格砂芯的那一段时间。脱模时间：从混砂结束开始在芯盒内制的砂芯硬化到能满意地将砂芯从芯盒中取出，而不致发生砂芯变形所需的时间间隔。溃散性：铸件浇注并凝固后，砂型、砂芯被打碎的难易程度，也叫除砂性。1、涂料作用？优质涂料应具有的性质？一）1）砂型和砂芯是微孔——多孔隙体系，涂敷涂料，既填塞了砂型和砂芯表面空隙，也在铸型和金属液之间建立起一道有效的耐火屏障，避免铸件表面粗糙、机械粘砂、化学粘砂，使铸件表面粗糙 度得到很好的改善。2）涂 敷涂料也可防止或减少铸 件产生与砂子有关的其他 铸造缺陷或质量问题。3） 用涂料来产生冶金效应， 改善铸件局部的表面性能 和内在质量。二）1）好 的悬浮性及再搅拌性。2） 有一定的触变性。3）好 的覆盖能力。4）具有适 当的渗透性。5）具有良 好的粘结强度和耐激热性。 6）好的抗粘砂性。7）低 的发气性。8）好的贮存 性。9）各种原材料资源 丰富，成本低廉，并能满 足劳动卫生方面的要求。2、 列举常用吹二氧化碳的方 法。吹气速度及时间对砂 的硬度和强度有什么影响？ 答：方法：1、插管法（大 型砂型或砂芯）2、盖罩 法（较小型砂或砂芯）3、 通过模样吹气法4、脉冲 吹气法5、真空CO2 僵化 法，又叫VRH-CO2 僵化法 或真空置换僵化法。影响： 低流速有利于钠水玻璃化 学反应，可以得到较高的 初始强度与硬度，但降低 终强度并促进放热；高流 速促进脱水及吸热物理反 应，是化学反应迟缓，可 得到较高的力学性能及较 好的存放性。从吹气时间 看，如果低流速且长时间 吹气，将得到强度低、表 面酥脆的型和芯，这就是 所谓的过吹。3、什么是 热砂问题？热砂问题有什 么不良影响？请论述解决 措施和途径。答：热砂： 一般型砂温度高于室温10 度以上成为热砂。影响：1、 砂温高，水分容易蒸发，使 型砂紧实率不易控制；2、 热砂蒸发的水蒸气，会凝 结在冷的皮带、砂斗和模 板表面上，使型砂的运送 和起模困难，还会降低铸 件表面的光洁程度；3、热 砂使型砂表面容易脱水， 降低表面强度，浇注时引 起冲砂和砂眼缺陷；4、热 砂发出的水蒸气会凝聚在 冷铁和砂芯上，使铸件产 生气孔。措施：1、加强 落砂、过筛、运输和混砂 过程中的通风，利用旧砂 铸造工程基础第一、第二章课外作业 1、试叙铸造生产的基本过程 答：有两个基本过程：充填铸型和冷却凝固。这两个基本过程可在重力场或其它力的作用下完成。充填铸型( 亦称浇注) 主要是一种运动速度变化的机械过程, 冷却凝固则为结晶和组织变化的热量传递过程。 2、铸造（成形方法）有几种类型？ 答：有普通砂型铸造、熔模精密铸造、压力铸造、差压铸造、离心铸造、挤压铸造、金属型铸造 3、何谓型砂、芯砂、面砂、背砂、湿型、干型、表面干型？ 答：型砂——由原砂、粘结剂、附加物及水配制而成，用于制造铸型的砂子。 芯砂——由原砂、粘结剂、附加物及水配制而成，用于制造型芯的砂子。 面砂——特殊配制的在造型时铺覆在模样表面上构成型腔表面层的型砂。 背砂——在模样上覆盖在面砂背后，填充砂箱用的型砂。 湿型——不经烘干的粘土砂铸型称为湿型。（主要用于中、小件，成本低，易于实现机械化和自动化生产）干型——烘干后的粘土砂铸型称为干型。（主要用于大件,重要件,成本高） 表面干型——只烘干表面一层（一般5—10mm，大件20mm以上），可用于中大型件，成本介于干型与湿型之间。 4、根据使用的粘结剂不同，常用的型（芯）砂有那些类型？其中那一类型（芯）砂使用最广？ 答：常用的型（芯）砂有粘土型砂（用粘土作粘结剂）、水玻璃型砂（用水玻璃作粘结剂）、植物油型砂（用植物油作粘结剂）、合脂型砂（用合脂作粘结剂）、树脂自硬型砂（用树脂作粘结剂）。 其中粘土型砂使用最广，目前用于造型的型砂，绝大部份是粘土型砂，至于水玻璃砂、植物油砂、合脂砂、树脂砂等，一般只用于制造型芯以及有特殊要求的铸型。 5、石英砂由那几种矿物组成？其耐火度主要由那一种矿物决定？ 答：组成：石英、长石、云母、铁的氧化物、硫化物和碱金属氧化物; 石英砂的耐火度主要取决于Sio2的含量，欲使石英砂耐火度高，其Sio2的含量应尽可能高，而长石和云母应控制在较低的范围内。 6、石英质原砂的基本技术要求有那些？ 答：（1）含泥量尽可能低（含泥量高，透气性差，铸件易产生气孔及浇不足等缺陷，且耗费粘结剂多）（2）颗粒度均匀 （3）Sio2含量高（Sio2含量愈高，耐火度愈高） （4）应为较均匀的单粒砂 7、何谓普通粘土？何谓膨润土？它们性能上有何差别？为什么？各使用在什么场合？ 答：粘土是岩石经过长期风化作用分解和沉积而成。由高岭石和蒙脱石组成。普通粘土主要含高岭石类矿物，用符号N表示。；膨润土主要含蒙脱石类矿物，用符号P表示。粘洁性：膨润土＞普通粘土 耐火度：普通粘土＞膨润土。单位晶层结构的不同是导致它们性能差异的主要原因。粘土砂湿型和粘土砂表面干型一般选用膨润土。 粘土砂干型一般选用普通粘土。或者根据需要，搭配使用。 8、何谓钠水玻璃模数？试叙钠水玻璃模数调整的原理。（要求写出化学反应式） 答：模数（M）是指钠水玻璃中SiO2和Na2O的质量分数比值，它表明水玻璃中SiO2和Na2O的相对含量关系。 Si(OH)4+2NaOH→Na2O·SiO2·H2O+2H2O 降低模数：加入适量的NaOH水溶液，即增加钠水玻璃中Na2O的含量。提高模数：加入适量的盐酸（HCL）或氯化铵（NH4CL）水溶液，使之与钠水玻璃中的Na2O发生中和发应，钠水玻璃中Na2O的含量就减少了。 9、试叙CO2钠水玻璃砂的硬化机理。 用钠水玻璃作粘结剂，通过吹入CO2使钠水玻璃硬化。从化学反应式:Na2O·MSiO2·nH2O+CO2→MSiO·XH2O+ (n-x)H2O+Na2CO3+Q（放热）可见，由于钠水玻璃溶液中本身存在着水解反应，反应生成NaOH，往钠水玻璃砂中通入CO2气体，由于CO2是酸性氧化物，CO2就与水解产物NaOH作用生成盐和水，不断地将NaOH移去，钠水玻璃的水解反应就不断地进行，生成更多的硅酸分子，硅酸分子间不断失水缩合，就形成了硅酸溶胶。 10、铸造生产上使用的有机粘结剂分为那几类？ 答：分为天然植物类、石油、化工、化工副产品类、合成树脂类 11、以有机粘结剂配制的芯砂有何特点？ 硬化前芯砂具有良好的流动性，便于紧实并获得轮廊清晰的形状，硬化后使砂芯具有较高的干强度，在受金属液高温作用后，有机物燃烧，使砂芯的高温强度和残留强度大大降低，表现出良好的退让性和出砂性，燃烧时产生的CO，H2等还原性气体，能有效地防止铸件粘砂，使铸件表面光洁。 12、制造壳型主要用什么方法？制造壳芯主要用什么方法？ 答：壳型制造法：翻斗法;壳芯制造法：吹砂法 13、覆膜砂混制工艺主要有那三种方法？各种方法的特点如何？ 第八章铸铁 习题参考答案 一、解释下列名词 答： 1、石墨化：铸铁中碳原子析出石墨的过程。 石墨化退火(或称高温退火)：将温度加热到共析温度以上，使渗碳体分解成石墨的退火。 2、灰口铸铁：碳大部分以游离状态的石墨析出，凝固后断口呈暗灰色。 可锻铸铁：石墨形状为团絮状的灰口铸铁。 球墨铸铁：石墨形状为球状的灰口铸铁。 ~ 蠕墨铸铁：石墨形状为蠕虫状的灰口铸铁。 变质铸铁(或称孕育铸铁)：变质(孕育)处理后的灰铸铁。 白口铸铁：碳除少量溶于铁素体外，其余全部以化合态的渗碳体析出，凝固后断口呈白亮的颜色。 二、填空题 1、铸铁与钢比较，其成分主要区别是含碳和硅量较高，且杂质元素硫和磷含量较多。 2、化学成分和冷却速度是影响铸铁石墨化的主要因素。 3、白口铸铁中的碳主要以渗碳体形式存在，而灰口铸铁中的碳主要以石墨形式存在，两者比较, 前者的硬度高而脆性大。 4、石墨的存在给灰口铸铁带来一系列的优越性能，如_铸造性能_、_切削加工性_、减摩性_ 、_消震性能良好_、_缺口敏感性较低_。 5、含碳量为～% 的铸铁，如果全部按Fe-G 相图进行结晶，其石墨化过程可分为如下二个阶段：第一阶段：在1154℃通过共晶反应形成G 。 第二阶段：在1154℃～738℃冷却过程中自奥氏体中析出G以及在738℃通过共析反应形成G共析。 . 6、渗碳体是亚稳定相，高温长时间加热会分解为铁和石墨。 7、灰口铸铁、可锻铸铁及球墨铸铁的石墨形态分别呈片状、团絮状及球状。 8、HT200 是灰铸铁的牌号，其中的碳主要以石墨的形式存在，其形态呈片状， 由于它具有良好消震性能性能，在机床业中常用来制造机床床身。 9、球墨铸铁是通过浇铸前向铁水中加入一定量的球化剂进行球化处理，并加入少量的孕育剂促使石墨化，在浇铸后直接获得球状石墨结晶的铸铁。 10、铸铁在凝固过程中, 如果第一阶段充分地石墨化, 第二阶段或充分石墨化、或部分石墨化、或完全不石墨化，则分别得到 F 、F+P 、P 为基体的铸铁。 11、铸铁的耐热性主要指它在高温下抗氧化和抗生长的能力，铸铁中加入适量的Al 、Si 、Cr等合金元素可有效地提高其耐热性能。 三、简答题 1、白口铸铁、灰口铸铁和钢，这三者的成分、组织和性能有何主要区别 答：碳钢是指含碳量%～%的铁碳合金，铸铁是指大于%的铁碳合金。与钢相比，铸铁中含碳及含硅量较高。比碳钢含有较多硫、磷等杂质元素。 钢的组织为铁素体+珠光体、珠光体、珠光体+二次渗碳体；铸铁的组织为珠光体+二次渗碳体+莱氏体、莱氏体、一次渗碳体+莱氏体。 ` 钢中低碳钢塑性韧性较好、强度和硬度较低，良好的焊接性能和冷成型性能；中碳钢有优良的综合机械性能；高碳钢塑性韧性较低，但强度和硬度较高、耐磨性较好。以上钢均可进行锻造和轧制，并可经过热处理改变其组织，进而极大的提高其性能。 白口铸铁组织中存在着共晶莱氏体，性能硬而脆，很难切削加工，但其耐磨性好，铸造性能优良。 灰铸铁组织中碳全部或大部分以片状石墨形式存在，断口呈暗灰色。其铸造性能、切削加工性、减摩性、消震性能良好，缺口敏感性较低。 2、化学成分和冷却速度对铸铁石墨化和基体组织有何影响 答：(1)化学成分 1)碳和硅碳和硅是强烈促进石墨化元素,铸铁中碳和硅的含量越高,就越容易充分进行石墨化。由于共晶成分的铸铁具有最佳的铸造性能。因此,将灰铸铁的碳当量均配制到4%左右。 2)锰锰是阻止石墨化的元素,但锰与硫化合成硫化锰,减弱了硫的有害作用,结果又间接促进石墨化的作用。故铸铁中有适量的锰是必要的。 3)硫硫是强烈阻碍石墨化的元素,它不仅强烈地促使白口化,而且还会降低铸铁的流动性和力学性能,所以硫是有害元素,必须严格控制其含量。 4)磷磷是弱促进石墨化的元素,同时能提高铁液的流动性,但磷的含量过高会增加铸铁的脆性,使铸铁在冷却过程中易开裂,、所以也应严格控制其含量。 (2)冷却速度 '铸造工艺学问答题
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