材料成型技术基础试题及答案

华侨大学材料成型技术基础考试试题及答案

1、高温的γ－Fe是面心立方晶格。其溶碳能力比α－Fe大，在1148℃时溶解度最大达到 2.11 ％。

2、铸件上的重要工作面和重要加工面浇注时应朝下。

3、球墨铸铁结晶时，决定其基体组织是共析石墨化过程；为使铸铁中的石墨呈球状析出，需加入稀

土镁合金（材料），这一过程称为球化处理。

4、单晶体塑性变形的主要形式是滑移变形，其实质是位错运动。

5、如果拉深系数过小，不能一次拉深成形时，应采取多次拉深工艺，并应进行再结晶退

火。

5、镶嵌件一般用压力铸造方法制造，而离心铸造方法便于浇注双金属铸件。

6、锤上模锻的锻模模膛根据其功用不同，可分为模锻模膛、制坯

模膛两大类。

7、设计冲孔模时，应取凸模刃口尺寸等于冲孔件尺寸；设计落料模时，凹模刃口尺寸应等于落

料件尺寸，凸模刃口尺寸等于落料件尺寸减去模具间隙Z 。

8、焊接接头是由焊缝区，熔合区，及焊接热影响区组成。

9、埋弧自动焊常用来焊接长直焊缝和环焊缝。

10、要将Q235钢与T8钢两种材料区分开来，用 B 方法既简便又准确。

A、拉伸试验

B、硬度试验

C、弯曲试验

D、疲劳试验

11、在材料塑性加工时，应主要考虑的力学性能指标是 C 。

A 、屈服极限 B、强度极限 C、延伸率 D、冲击韧性

12、亚共析钢合适的淬火加热温度范围是 B 。

A、Ac1+30～50℃

B、Ac3+30～50℃

C、Acm+30～50℃

D、Accm+30～50℃

13、有一批大型锻件,因晶粒粗大,不符合质量要求。经技术人员分析,产生问题的原因是 A 。

A、始锻温度过高;

B、终锻温度过高;

C、始锻温度过低;

D、终锻温度过低。

14、模锻件的尺寸公差与自由锻件的尺寸公差相比为 D 。

A、相等

B、相差不大

C、相比要大得多

D、相比要小得多

15、铸件的质量与其凝固方式密切相关，灰铸铁的凝固倾向于 A ，易获得密实铸件。

A、逐层凝固

B、糊状凝固

C、中间凝固

16、铸件的壁或肋的连接应采用 C 。

A、锐角连接

B、直角连接

C、圆角连接

D、交叉连接

17、下列焊接方法中, B 可不需另加焊接材料便可实现焊接; C 成本最低。

A、埋弧自动焊

B、电阻焊

C、CO2气体保护焊

D、氩弧焊

1、细化晶粒可提高金属的强度和硬度，同时可提高其塑性和韧性。（√）

2、由于T13钢中的含碳量比T8钢高，故前者的强度硬度比后者高。（×）

3、当过热度相同时, 亚共晶铸铁的流动性随着含碳量的增多而提高。(√ )

4、共晶成分合金是在恒温下凝固的, 结晶温度范围为零。所以, 共晶成分合金只产生液态收缩和固态收缩,而不产生凝固收缩。(× )

5、铸件结构斜度不同于拔模斜度,表现为斜度值大,且需在零件图上示出。(√ )

6、在板料拉深时，凸模和凹模之间的间隙Z应该略大于板料厚度。（√）

7、金属经压力加工产生的纤维组织，使金属在性能上具有方向性，沿着纤维方向性能较差，垂直纤维方向性能较好。（×）

8、二氧化碳保护焊由于有CO2的作用，故适合焊有色金属和高合金钢。（×）

9、锅炉、压力容器等重要结构件焊接应采用搭接接头型式，并使用碱性焊条。（×）

10、“同时凝固”这种工艺措施可以有效的防止应力、变形和缩孔缺陷。（×）

三、名词解释（10 分，每题2.5分）

1、球化退火：将共析钢或过共析钢加热到Ac1以上20~30℃,适当保温,缓慢冷却，使钢中碳化物（Fe3CⅡ+ Fe3C)

呈球状化而进行的热处理工艺。

2、壁厚敏感性:随着铸件壁厚的增加，铸件组织中石墨片数量和尺寸都增加，铸铁强度、硬度下降的现象。

3、加工硬化: 金属经过塑性变形后，强度和硬度上升，而塑性和韧性下降的现象。

4、焊接热影响区: 是指受焊接热循环影响，焊缝附近的母材金属发生组织和性能变化的区域。

四、简答题（共29分）

1．下列牌号各表示哪种钢或铸铁？牌号中的各组数字表示什么意义？（4分）

1）Q235：碳素结构钢；数字表示该类钢屈服强度为235 MPa。

2）T12：碳素工具钢；数字表示该类钢碳的质量分数为1.2%。

3）HT250：灰铸铁；数字表示该类铸铁最低抗拉强度值为250 MPa (壁厚为30mm时)。

4）QT400-15：球墨铸铁；数字表示该类铸铁最低抗拉强度值为400 MPa，延伸率15%。

2、铸件缩孔形成的原因是什么？什么是顺序凝固原则？有何作用？并用示意图表示。哪些合金常需采用“顺序凝固原则”？（6分）

答: 当合金在恒温下或窄温度范围内结晶时,其液态收缩和固态收缩所缩减的体积如果得不到补足(补缩),则在最后凝固部位形成一些孔洞,这些孔洞便是缩孔。(2分)

顺序凝固原则,通过在可能出现缩孔的厚大部位安放冒口,浇口开在冒口处,使得铸件由远离冒口部分向冒口部分逐渐凝固,则在最后凝固部位,也就是冒口部分形成缩孔。冒口在铸件清理时去除。(2分)

如下图所示,

3）坚持顺序凝固原则是为防止或消除铸件缩孔。对于收缩大或壁厚差别较大的合金铸件，如铸钢、高强度灰铸铁和可锻铸铁等，常需采用顺序凝固原则。（2分）

3、绘制模锻锻件图要考虑哪些因素？ (4%)

答:制定模锻件图应包括以下内容，

选分模面，确定敷料、加工余量、锻造公差，确定模锻斜度和模锻圆角半径，确定冲孔连皮厚度。（4分）

4、补画出简化的铁碳合金状态图，并回答下面的问题。在铁一渗碳体相图中，有四条重要的特征线，合金冷却通过下列特征线时（本小题共7分。作图3分，填空4分）：

1）通过ECF水平线，发生__共晶__反应，C点称为__共晶点_，生成_高温莱氏体，

其含碳量为_ 4.3%____。

2）通过PSK水平线，发生__共析__反应，S点称为_共析点__，生成珠光体 ,

其含碳量为__0.77%_____。

3）ES线又称为___Acm______，它是__C在奥氏体中的溶解度曲线 _，奥氏体冷却

到此线时，开始析出___析出二次Fe3C（或Fe3CⅡ）_______。

4）GS线又称为__A3____，奥氏体冷却到此线时，开始析出__铁素体_____。

5、分析下图中铸件的铸造应力分布情况，并画出因铸造应力引起的变形。（假

设上面比下面冷却快） (4分)

答: 如上图所示平板铸件, 当上面冷却比下面快时，由于下面冷却慢,所以受拉应力作用; 上面冷却快,则受压应力作用。（2分）

由于下面受拉应力作用,会缩短一点以恢复其平衡(自由)状态; 上面受压应力作用,会变长一点以恢复其平衡(自由)状态。最后，会出现下面向内凹,上面向上凸起的弯曲变形,如下图所示。(2分)

6、试问下图中所示焊接结构在焊接后会产生何种变形？并绘出变形后的焊件示意图。用什么方法消除变形？并在图中示意。（4分）

答: 上图所示焊接结构在焊接后会产生弯曲变形，如下图所示。

（2分）

可以用火焰矫正法消除变形，即用乙炔焰加热T形梁的下腹板位置（呈三角形加热），使其产生反向等量变形，抵消原焊接变形，如下图所示。

五、综合题（共21分）

1、从铸造性能，塑性成形性能（锻压性能），焊接性能三个方面分析灰铸铁和低碳钢优劣之处。（6分）

答: 铸造性能：

1）灰铸铁：液态合金流动性好，收缩率低，凝固温度范围小（（近）共晶成份合金），过热度低，所以灰铸铁铸造性能很好。（1分）

2）低碳钢：液态合金流动性差，收缩率大，过热度高，所以低碳钢铸造性能很差。（1分）塑性成形性能（锻压性能）：

1）灰铸铁：塑性极差（延伸率趋近于零），所以灰铸铁不能进行塑性成形（不能锻压）。（1分）

2）低碳钢：塑性很好（延伸率大于25%），所以低碳钢塑性成形性能或锻压性能好。（1分）焊接性能：

1）灰铸铁：碳当量数值很高（C当量＞3.5%＞＞0.6%）, 所以灰铸铁焊接性能极差,仅限于焊补。（1分）

2）低碳钢：碳当量数值低（C当量＜0.25%＜0.4%）, 所以低碳钢焊接性能好。（1分）

2、图示结构设计是否合理？对不合理部分作如何改正（可在原图上作修改，但必须表达清楚），并说明理由。（9分）

砂型铸件砂型铸件

自由锻件模锻件

焊接件焊接件

答: 图示结构设计都不合理，应作以下修改：

砂型铸件1，砂型铸件2，

铸件内腔结构设计应尽量不用铸件壁厚应尽可能均匀,避免或少用型芯，图示改正可形成缩孔，缩松和裂纹等缺陷。图自带型芯或砂胎以替代型芯，示铸件各部分的壁厚差别过大以节省造芯操作和芯盒费用。，厚壁处形成热节，故应采取（1.5分）“开窗口”设计。（1.5分）

自由锻件模锻件

自由锻件结构设计应避免斜面截面大小差别过大，凸缘高而薄，中

和圆锥面。原图示结构有圆锥面，间又深凹，从锻模制造、锻造生产到

成型困难，应改为圆柱面。取出锻件都很困难，锻模寿命也短。

（1.5分）应改为图示结构, 凸缘截面减少,宽度增加。（1.5分）

焊接件1 焊接件2

焊接接头的焊缝的布置应尽可能电阻点焊的电极难以伸入，应改为图

分散，否则密集、交叉的焊缝会示结构，以方便操作。（1.5分）

加大焊接热影响区。因此，交叉

的焊缝应改为交错焊缝。（1.5分）

3、如下图所示的车床传动轴，在小批量生产时：1）试选择合适的材料；2）试确定毛坯加工方法；3）试确定热处理工艺。（要说明理由）。（6分）

答: 图示的车床传动轴，在小批量生产时,应作以下选择:

1)车床传动轴是典型的轴杆类零件,受较大扭矩和弯矩作用,因此要选择具有优良综合机械性能的中碳钢,如

45号钢。（2分）

2) 因车床传动轴要求具有优良综合机械性能，所以毛坯加工方法应选择锻造。由于是小批量生产，锻造方法应

选择自由锻。（2分）

3) 毛坯成型后，即锻造完成后，为提高毛坯的切削加工性能，应进行退火处理，同时45号钢是亚共析钢，应

进行完全退火处理；车床传动轴切削加工完成后，为提高其工作性能，即获得优良的综合机械性能，应进行调质处理，即淬火+高温回火。（2分）