金属工艺学题库模板.doc

1、说明σS 、σ0.2 、σb、σ－1 、δ％、αk、45-50HRC、300HBS名称含义
答案：见教材。45-50HRC表示洛氏硬度为45-50；300HBS表示布氏硬度为300.
2、解释应力和应变概念
答：应力：物体因为外因(受力、湿度改变等)而变形时，在物体内各部分之间产生相互作用内力，以抵御这种外因作用，并力图使物体从变形后位置回复到变形前位置。在所考察截面某一点单位面积上内力称为应力。应变：物体受力产生变形时，体内各点处变形程度通常并不相同。用以描述一点处变形程度力学量是该点应变。为此可在该点处到一单元体，比较变形前后单元体大小和形状改变。
1、说明晶粒粗细对力学性能影响。
通常情况下，晶粒越细小，金属材料强度和硬度越高，塑性和韧性越好。
因为晶粒越小，晶界越多。晶界处晶体排列是很不规则，晶面犬牙交错，相互咬合，所以加强了金属间结协力。工业中常见细化晶粒方法来提升金属材料机械性能，称为细晶强化。
晶粒大小和过冷度和变质处理亲密相关：
过冷度：过冷度越大，产生晶核越多，造成晶粒越细小。通常采取改变浇注温度和冷却条件措施来细化晶粒。
变质处理：也叫孕育处理。金属液中晶核多，则晶粒细小。通常采取浇注前添加变质剂措施来促进晶核产生，以拟制晶粒长大。

2、你怎样了解相和组织，指出Fe -C状态图中相和组织。

相和组织
相是指材料中结构相同、化学成份及性能同一组成部分，相和相之间有界面分开。“相”是合金中含有同一原子聚集状态，既可能是一单相固溶体也可能是一化合物；组织通常系指用肉眼或在显微镜下所观察到材料内部所含有某种形态特征或形貌图像，实质上它是一个或多个相按一定方法相互结合所组成整体总称。所以，相和组织区分就是结构和组织区分，结构描述是原子尺度，而组织则指是显微尺度。
合金组织是由相组成，可由单相固溶体或化合物组成，也可由一个固溶体和一个化合物或两个固溶体和两个化合物等组成。正是因为这些相形态、尺寸、相对数量和分布不一样，才形成各式各样组织，即组织可由单相组成，也可由多相组成。相组成物和组织组成物是大家把在合金相图分析中出现“相”称为相组成物，出现“显微组织”称为组织组成物。
组织是材料性能决定性原因。在相同条件下，不一样组织对应着不一样性能。

Fe -C状态图中相和组织

1). 铁碳合金基础相
铁素体 奥氏体 渗碳体

2). 铁碳合金基础组织
三种单相组织；三种双相组织

铁碳合金基础组织
组 织 定义 符号 C溶解度 /% 结 构 性能特点
单

项 铁素体 F 0～0.02 体心立方 软、韧
奥氏体 A 0～2.11 面心立方 塑性好
渗碳体 Fe3C =6.69 斜方 硬、脆
双

项 珠光体 P =0.77 体心立方+斜方 综合性能好
高温莱氏体 Ld =4.3 面心立方+斜方 硬、脆
低温莱氏体 L′d =4.3 体心立方+斜方 硬、脆

3、说明F、A、 Fe 3C、P名称、含碳量、晶体类型及力学性能特征。
F：铁素体，含碳量0.006%—0.0218% 体心立方晶格 力学性能特征见教材p16倒一段。
A：奥氏体，含碳量，<2.11% ，727℃时含碳量为0.77%，面心立方晶格 力学性能特征见教材p17第六行。
Fe 3C：渗碳体，含碳量为6.69%，金属化合物，复杂正交晶格，力学性能特征：硬度很高HBW＝800，塑性、韧性几乎为零，脆性很大，延伸率靠近于零。
P珠光体，含碳量为0.77％，铁素体和渗碳体组成机械混合物。其形态为铁素体薄层和渗碳体薄层交替重合层状复相物。力学性能特征介于铁素体和渗碳体之间,强韧性很好.其抗拉强度为750 ~900MPa,180 ~280HBS,伸长率为20 ~25%,冲击功为24 ~32J.力学性能介于铁素体和渗碳体之间,强度较高,硬度适中,塑性和韧性很好σb=770MPa,180HBS,δ=20%~35%,AKU=24~32J
.
4、依Fe -C状态图分析缓慢冷却条件下45钢和T10钢结晶过程和室温组织，并划出各自冷却曲线。
答案：45钢为亚共析钢，其结晶过程和室温组织，冷却曲线参考课件中亚共析钢部分
T10钢为过共析钢，其结晶过程和室温组织，冷却曲线参考课件中亚共析钢部分

1、何谓退火和正火？二者特点和用途有什么不一样？
退火是将钢件加热到Ac1或Ac3以上（30~50℃），保温一段时间，然后再缓慢冷却（通常见炉冷）。
正火是将钢件加热到Ac3或Acm以上（30~50℃），保温一段时间，然后在空气中冷却，冷却速度比退火稍快。
退火和正火关键区分是：
正火是完全退火一个变态或特例，二者仅是冷却速度不一样，通常退火是随炉冷而正火是在空气中冷却，正火既适适用于亚共析钢也适适用于过共板钢，对于共析钢，正火通常见于消除网状碳化物；对于亚共析钢，正火目标和退火基础相同，关键是细化晶粒，消除组织中缺点，但正火组织中珠光体片较退火者细，且亚共析钢中珠光数量多铁素体数量少，所以，经正火后钢硬度、强度均较退火高，由此可知，在生产实践中，钢中有网状渗碳体材料需先经正火消除后方可使用其它工艺，而对热处理后有性能要求材料，则据要求不一样及钢种不一样选择退火工艺，如：要求热处理后有一定强度、硬度，可选择正火工艺；要求有一定塑性，尽可能降低强度、硬度则应选择退火工艺。
生产上常见退火操作种类
（1）完全退火（俗称退火）关键用于亚共桥钢和合金钢铸件、锻件及热轧型材，有也用做焊接结构件，其目标是细化晶粒，改善组织，消除残余应力，降低硬度、提升塑性，改善切削加工性能完全退火是一个时间很长退火工艺，为了缩短其退火时间，现在常采取等温火工艺来替换完全退火工艺，同完全退火比较，等温火目标和完全退火相同，但它大大缩短了退火时间。
（2）球化退火关键用于过共析钢及合金工具钢（如刀具、量具、模具和轴承等全部钢种）。其目标关键是降低硬度，改善切削加工性，并为以后淬火作好准备。
（3）去应力退火（又称低温退火）关键用来消除铸件、锻件及焊接件、热轧件等内应力。
（4）再结晶退火用来消除冷加工（冷拉、冷冲、冷轧等）产生加工硬化。目标是消除内应力，提升塑性，改善组织。
（5）扩散退火关键用于合金钢，尤其是合金钢铸件和钢锭。目标是利用高温下原子含有较大扩散能力来减轻或消除钢中化学成份不均匀现象。
2、钢淬火后所取得马氏体组织和铁素体有何相同和不一样之处？钢中马氏体组织表现出什么特征？
在钢中马氏体和铁素体含有相同结构，全部是碳在a铁中固溶体，但马氏体是碳在a铁中过饱和固溶体，铁素体是碳在a铁中间隙固溶体。
马氏体中过饱和溶解有碳元素，所以它能够很硬，实际上低碳马氏体硬度并不高。马氏体中还有大量位错和其它亚结构，也是使它硬度增大原因，马氏体三维组织形态通常有片状或板条状，不过在金相观察中（二维）通常表现为针状。高强度和硬度是钢中马氏体关键特征之一。
3、钢在淬火后为何要回火？三种类型回火加热温度规范、目标和应用有什么不一样？
淬火后马氏体加残余奥氏体组织，是一个不稳定组织，假如碰到适宜条件，会随时发生转变，引发零件形状和尺寸改变，这对机械零件配合要求(通常情况下，淬火部位大多数是配合面)来说是不许可。因为不管什么零件，一旦成形后，我们总期望它尺寸稳定。 零件淬火后有较大热应力和组织应力存在，假如不立即消除这些应力，就会深入扩展；而这种应力又往往分布在尖角、缺口、孔眼等部位，形成应力集中。应力集中和扩展，会使零件变形和开裂，所以应该立即消除应力。 有部分零件需要经过热处理来提升它机械性能，如强度、韧性等，使它在运转过程中含有一定抗力，以确保较长使用寿命。这么热处理往往安排在粗加工以后。 要满足零件机械性能要求，使它有良好切削加工性能，还必需把淬火后得到含碳过饱和马氏体作回火处理，使碳原子析出形成粒状渗碳体，从而得到回火索氏体或回火屈氏体等组织。 总而言之，为了稳定组织，稳定尺寸，立即消除内应力，避免变形和裂纹产生；为了调整组织，使零件含有良好加工性能和使用性能，就必需将淬火后零件立即地进行回火。
回火操作通常可分三类：即高温回火，指温度在A1线以下至500℃范围内回火；中温回火，指温度在250一500℃范围内回火；低温回火，指温度在250℃以下回火。 高温回火目标是为了取得回火索氏体或珠光体为主组织，以得到良好综合机械性能(现有较高硬度、强度，又有很好塑性、韧性)。所以高温回火常作为调质工序，(即淬火加高温回火)另外也可用于不淬火状态下零件，以消除应力，预防变形处理，如焊接结构件消除焊接应力处理。高温回火还作为表面淬火返工处理中间工序，以消除应力，降低硬度，替换退火工序。高温回火用在正火后，则常常是为了降低硬度、改善切削加工性能。高温回火还能够用来作复杂零件和高合金钢制造零件在热处理前(包含渗碳等)预处理工序。 中温回火能确保零件有较高弹性极限和抗疲惫强度，这时零件金相组织是回火屈氏体或回火索氏体。依据这种特征，中温回火常见于弹簧、高强度齿轮、锤扦、模具、高车(俗称天车、行车)车轮及其它车轮踏面热处理。 低温回火所得到组织是回火马氏体或回火马氏体加回火屈氏体。通常说来，这种回火不降低或少降低硬度，它目标关键是为了消除应力，故对于要求高硬度、高耐磨性零件如高速齿轮、铀承等零件全部采取这种回火。
调质即淬火和高温回火综合热处理工艺。调质件大全部在比较大动载荷作用下工作，它们承受着拉伸、压缩、弯曲、扭转或剪切作用，有表面还含有摩擦，要求有一定耐磨性等等。总而言之，零件处于多种复合应力下工作。这类零件关键为多种机器和机构结构件，如轴类、连杆、螺栓、齿轮等，在机床、汽车和拖拉机等制造工业中用得很普遍。尤其是对于重型机器制造中大型部件，调质处理用得更多．所以，调质处理在热处理中占有很关键位置。
4、说明锯条、汽车钢板弹簧、车床主轴、变速箱齿轮、发动机曲轴最终热处理工艺。
锯条：退火后加工成型再淬火+低温回火>端部发蓝处理（防锈）
汽车钢板弹簧：油淬+中温回火
其它见教材P35表1-8
发动机曲轴：曲轴热处理关键技术是表面强化处理。球墨铸铁曲轴通常均采取正火处理，为表面处理做好组织准备，表面强化处理通常采取感应淬火或氮化工艺+回火。锻钢曲轴则采取轴颈和圆角淬火工艺+回火。

1、金属液态成形有何最突出优点？通常有哪些液态成形方法？
金属液态成形含有以下最突出优点：
　　（1）可制造出内腔、外形很复杂毛坯。如多种箱体、机床床身、汽缸体、缸盖等。
　　（2）工艺灵活性大，适应性广。液态成型件大小几乎不限，其重量可由几克到几百吨，其壁厚可由0.5mm到1m左右。工业上凡能溶化成液态金属材料均可用于液态成型。对于塑性很差铸铁，液态成型是生产其毛坯或零件唯一方法。
（3）液态成型件成本较低。液态成型可直接利用废机件和切屑，设备费用较低。同时，液态成型件加工余量小，节省金属。
通常液态成形方法：
通常分为两大类：砂型铸造成形工艺和特种铸造成形工艺（如：金属型铸造、熔模铸造、压力铸造、低压铸造、实型铸造、离心铸造等）

2、金属铸造工艺性能关键以何种物理特征来表征？其影响原因怎样？请分别给予分析？
金属铸造工艺性能关键以液态金属充型能力来表征。
影响液态金属充型能力原因有：合金流动性，铸型性质，浇注条件，铸件结构等。
合金流动性是指金属液流动能力。流动性越好金属液，充型能力越强。
铸型性质影响：
（1）铸型材料 铸型蓄热系数大，充型能力越差。
（2）铸型温度 铸型温度越高，充型能力越强。
（3）铸型中气体
浇注条件影响
（1）浇注温度：通常T浇越高，液态金属充型能力越强。
（2）充型压力：压力越大，充型能力越强。
（3）浇注系统结构 结构复杂，流动阻力大，充型能力差。
铸件结构影响：
（1）铸件壁厚 厚度大，热量散失慢，充型能力就好。
（2）铸件复杂程度 结构复杂，流动阻力大，充型困难。

3、铸造凝固方法，依据合金凝固特征分成哪几类？它们对铸件质量将分别产生什么影响？
铸造凝固方法，依据合金凝固特征分成逐层凝固、糊状凝固、中间凝固。合金结晶温度范围愈小，凝固区域愈窄，愈倾向于逐层凝固；凝固区域愈宽，愈倾向于糊状凝固；对于一定成份合金，结晶温度范围已定，凝固方法取决于铸件截面温度梯度，温度梯度越大，对应凝固区域越窄，越趋向于逐层凝固。
对铸件质量影响较大关键是液相和固相并存凝固区域宽窄，铸件凝固和铸造缺点关系：通常说来，逐层凝固有利于合金充型及补缩，便于预防缩孔和缩松；糊状凝固时，难以取得组织致密铸件，假如凝固和收缩得不到合理控制，铸件内部就会出现缩孔、缩松、铸造应力、变形、裂纹等缺点。

4、金属液态成形中，其收缩过程分为哪多个相互联络阶段，对铸件质量将产生什么影响？怎样预防缩孔和缩松产生？
金属从液态冷却到室温，要经历三个相互联络收缩阶段：
液态收缩——从浇注温度冷却至凝固开始温度之间收缩。
凝固收缩——从凝固开始温度冷却到凝固结束温度之间收缩。
固态收缩——从凝固完成时温度冷却到室温之间收缩。
收缩造成铸件缺点：(1)缩孔和缩松 缩松形成是因为铸件最终凝固区域收缩未能得到补足；或因合金呈糊状凝固，被树枝状晶体分隔开液体小区得不到补缩所致。缩松分为宏观缩松和显微缩松两种。【宏观缩松是用肉眼或放大镜能够看见小孔洞，多分布在铸件中心轴线处或缩孔下方。显微缩松是分布在晶粒之间微小 孔洞，要用显微镜才能看见。这种缩松分布更为广泛，有时遍布整个截面。显微缩松难以完全避免，对于通常铸件多不作为缺点对待；但对气密性、力学性能、物理性能或化学性能要求很高铸件，则必需设法降低。】不一样铸造合金形成缩孔和缩松倾向不一样。逐层凝固合金(纯金属、共晶合金或窄结晶温度范围合金)缩孔倾向大，缩松倾向小；糊状凝固合金缩孔倾向虽小，但极易产生缩松。因为采取部分工艺方法能够控制铸件凝固方法，所以，缩孔和缩松可在一定范围内相互转化。
缩孔和缩松预防：实现“次序凝固”使铸件从远离冒口部分到冒口之间建立一个递增温度梯度，凝固从远离冒口部分开始，逐步向冒口方向次序进行，最终是冒口本身凝固。这么就能实现良好补缩，使缩孔移至冒口，从而取得致密铸件。
(2)铸造应力、变形和裂纹（见下一题）

5、何谓铸件热应力和机械应力？它们对铸件质量将产生什么影响？怎样预防铸件变形？
铸件固态收缩受到阻碍而引发应力，称为铸造应力。
热应力：因为铸件各部分冷却速度不一样，以致在同一时期内收缩不一致，而且各部分之间 存在约束作用，从而产生内应力，称为热应力。铸件冷却至室温后，这种热应力仍然存在 ，故又称为残余应力。
机械应力：是因为铸件收缩受到机械阻碍而产生，是临时性，只要机械阻碍一消除，应力也随之消失。
铸造应力存在会带来一系列不良影响，诸如使铸件产生变形、裂纹 ，降低承载能力影响加工精度等。
预防铸件变形路径
①工艺方面
a.使铸件按“同时凝固”标准进行凝固。为此，应将内浇道开设在薄壁处，在厚壁部位安放冷铁，使铸件各部分温差很小，同时进行凝固，由此热应力 可减小到最低程度。应该注意是，此时铸件中心区域往往出现缩松，组织不够致密。
b.提升铸型和型芯退让性，及早落砂、打箱以消除机械阻碍，将铸件放入保温坑中缓冷，全部可减小铸造应力。
②结构设计方面
应尽可能做到结构简单，壁厚均匀，薄、厚壁之间逐步过渡，以减小各部分温差，并使各部分能比较自由地进行收缩。
③铸件产生热应力后，可用自然时效、人工时效等方法消除。

1、 灰口铸铁和白口铸铁在组织和性能上有何区分？
（1）组织区分：白口铸铁中碳全部以渗透碳体（Fe3c）形式存在，断口呈亮白色。灰口铸铁碳大部或全部以自由状态片状石墨存在，断口呈灰色。
（2）性能区分：白口铸铁因为有大量硬而脆Fe3c，故其硬度高、脆性大、韧性差，极难加工。灰口铸铁因石墨存在，含有良好铸造性能、切削加工性好，减震性、减磨性好。
灰铸铁最适宜制造什么类型和用途零件毛坯？
依据牌号不一样可分别制造：（1）低负荷和不关键零件，如防护罩、小手柄、盖板和重锤等；（2）承受中等负荷零件，如机座、支架、箱体、带轮、轴承座、法兰、泵体、阀体、管路、飞轮和电动机座等；（3）承受较大负荷关键零件，如机座、床身、齿轮、汽缸、飞轮、齿轮箱、中等压力阀体、汽缸体和汽缸套等；（4）承受高负荷、要求耐磨和高气密性关键零件，如重型机床床身、压力机床身、高压液压件、活塞环、齿轮和凸轮等。
2、孕育铸铁将怎样生产？孕育铸铁有何组织和性能特点？
孕育铸铁生产：在浇注前向铁液中加入少许孕育剂（如硅铁和硅钙合金），形成大量、高度弥散难熔质点，成为石墨结晶关键，促进石墨形核，得到细珠光体基体和细小均匀分布片状石墨。这种方法称为孕育处理，孕育处理后得到铸铁叫做孕育铸铁。
孕育铸铁组织和性能特点：组织是细珠光体基体和细小均匀分布片状石墨；性能特点：强度和韧性全部优于一般灰铸铁，而且孕育处理使得不一样壁厚铸件组织比较均匀，性能基础一致。故孕育铸铁常见来制造力学性能要求较高而截面尺寸改变较大大型铸件。
3、铸铁石墨化意义是什么？影响铸铁石墨化原因有哪些？
（1）铸铁石墨化意义：石墨化可将高硬度、性脆白口铸铁转化为含有较高强度及其它性能灰铸铁、球铁、可锻铸铁、蠕墨铸铁。
（2）影响铸铁石墨化原因：
铸铁组织取决于石墨化进行程度，为了取得所需要组织，关键在于控制石墨化进行程度。实践证实，铸铁化学成份、铸铁结晶冷却速度及铁水过热和静置等很多原因全部影响石墨化和铸铁显微组织。
4、（1）球墨铸铁是怎样取得？
经过在浇注之前，往铁液中加入少许球化剂（通常为镁、稀土镁合金或含铈稀土合金）和孕育剂（通常为硅铁使铁水凝固后形成球状石墨而取得。
（2）球墨铸铁有何组织和性能特点？
组织：珠光体+球状石墨或铁素体+球状石墨；即P + F少+G球 或F + P少+G球
性能：含有优良机械性能，球铁强度和韧性比其它铸铁高。
（3）说明球墨铸铁在汽车制造中应用
东风汽车企业采取铸态珠光体球铁制造曲轴，东风汽车企业和南京汽车厂分别用铸态铁素体球铁大量制造汽车底盘零件。
5、对比分析铸钢和球墨铸铁在力学性能、铸造性能、生产成本和应用上区分。
铸钢综合机械性能好于球铁，尤其是抗拉强度和抗冲击性能。但球墨铸铁含有更高屈服强度和很好疲惫强度，其屈服强度最低为40k，而铸钢屈服强度只有36k。球墨铸铁耐腐蚀性和抗氧化性全部超出铸钢。因为球墨铸铁球状石墨微观结构，在减弱振动能力方面，球墨铸铁优于铸钢；球墨铸铁铸造性能好于铸钢；球墨铸铁比铸钢生产成本低。
球墨铸铁以其优良性能，在使用中有时能够替换昂贵铸钢，在机械制造工业中得到广泛应用，甚至能替换锻钢做成曲轴,齿轮等关键零件，抗蚀性能也优于一般铸钢，通常做阀门、减压阀。但在重型机械中用于制造承受大负荷零件，如轧钢机机架、水压机底座等；在铁路车辆上用于制造受力大又承受冲击零件如摇枕、侧架、车轮和车钩等，提议使用铸钢。
6、简述铸造非铁合金种类、性能和应用上区分。
（1）铸造铜合金
用于生产铸件铜合金。比如铸造铍青铜和铸造锡青铜，这类合金塑性极差，不能进行压力加工，有较高力学性能和耐蚀性,耐磨性很好，可切削性能良好。铸造铍青铜关键用作防爆工具、模具、海底电缆中继器结构件、焊接电极等。铸造锡青铜，铸造铝青铜，铸造黄铜关键用作轴瓦、轴套、衬套、轴承、齿轮、管件等。
（2）铸造铝合金
据关键合金元素差异有四类铸造铝合金。
　　①铝硅系合金，也叫“硅铝明”或“矽铝明”。有良好铸造性能和耐磨性能，热胀系数小，在铸造铝合金中品种最多，用量最大合金，含硅量在10％～25％。有时添加0.2％～0.6％镁硅铝合金，广泛用于结构件，如壳体、缸体、箱体和框架等。有时添加适量铜和镁，能提升合金力学性能和耐热性。这类合金广泛用于制造活塞等部件。
　　②铝铜合金，含铜4.5％～5.3％合金强化效果最好，合适加入锰和钛能显著提升室温、高温强度和铸造性能。关键用于制作承受大动、静载荷和形状不复杂砂型铸件。
　　③铝镁合金，密度最小(2.55g/cm3)，强度最高(355MPa左右)铸造铝合金，含镁12％，强化效果最好。合金在大气和海水中抗腐蚀性能好，室温下有良好综协力学性能和可切削性，可用于作雷达底座、飞机发动机机匣、螺旋桨、起落架等零件，也可作装饰材料。
　　④铝锌系合金，为改善性能常加入硅、镁元素，常称为“锌硅铝明”。在铸造条件下，该合金有淬火作用，即“自行淬火”。不经热处理就可使用，以变质热处理后，铸件有较高强度。经稳定化处理后，尺寸稳定，常见于制作模型、型板及设备支架等。
7、举例列表说明多种铸造合金牌号、组织 、关键力学性能及其应用。
从教材或课件上找多个铸造合金（灰铸铁、球铁、可锻铸铁、蠕墨铸铁、铸钢、铸造铜合金、铸造铝合金）列表。

1．砂型铸造关键技术包含哪些内容？
合金熔炼、造型（制芯）方法选择、型（芯）砂制备、分型面选择、工艺参数确实定、浇注位置确实定、浇注系统设计、铸造工艺图绘制等。
2. 举例说明铸件浇注位置和分型面选择标准及应用。
浇注位置选择：
定义--浇注位置是指浇注时铸件在铸型中所处空间位置。
通常标准：
（1）. 质量要求高关键加工面、受力面应该朝下
（2）. 厚大部分放在上面或侧面
（3）. 大而薄平面朝下，或侧立、倾斜
（4）. 应充足考虑型芯定位、稳固和检验方便
应用举例参见教材或课件
分型面选择标准
定义--分型面是指铸型之间结合面；
通常标准：
（1）．便于起模
（2）．降低分型面和活块数量
（3）．关键加工面应在同一砂型中
（4）．尽可能采取平直分型面
（5）．降低砂芯数量，同时注意下芯、合型及检验方便
应用举例参见教材或课件
3. 用示意图说明铸造型芯和芯头作用。
为使型芯正确牢靠地安放在砂型中，并顺利排除型芯内气体，型芯通常全部带有芯头部分，下芯时芯头放入砂型上形状对应芯座中。依据型芯所处位置不一样，芯头分为垂直芯头和水平芯头两大类(分别见图1-1、图1-2)。
垂直型芯通常全部有上、下芯头(见图1-1(a))。为了型芯安放和固定方便，下芯头要比上芯头高部分，斜度要小些，而且要在芯头和芯座之间留一定间隙。截面较大、高度不大型芯可只有下芯头或全无芯头(见图1-1(b)，(c))。
水平型芯通常也有两个芯头。当型芯只有一个水平芯头，或虽有两个芯头仍然定位不稳而易发生转动或倾斜时，还可采取联合芯头、加长或加大芯头、安放型芯撑支撑型芯等方法(见图1-2)。
上述各工艺参数(芯头高度、斜度，芯头间距等)确实定均可参考相关手册。
图1-1 垂直芯头形式 图1-2 水平芯头形式
(a)通常形式；(b)只有下芯头；(c)无芯头 (a)通常形式；(b)联合芯头；(c)加长芯头；(d)芯头加型芯撑

4. 说明浇注系统组元及其应用？
浇注系统作用是：控制金属液充填铸型速度及充满铸型所需时间;使金属液平稳地进入铸型,避免紊流和对铸型冲刷;阻止熔渣和其它夹杂物进入型腔;浇注时不卷入气体，并尽可能使铸件冷却时符合次序凝固标准。
浇注系统包含：①浇口杯：承接浇包倒进来金属液，也称外浇口；②直浇口：联接外浇口和横浇口，将金属液由铸型外面引入铸型内部；③横浇口：联接直浇口，分配由直浇口来金属液流；④内浇口：联接横浇口，向铸型型腔灌输金属液。
5. 列表统计说明金属型铸造、熔模精密铸造、压力铸造和实型铸造特点和应用。
从教材或课件上找出后列表
6. 试确定下列零件在大批生产条件下，最宜采取哪种成形方法：
汽轮机叶片：精密铸造或模锻
铝活塞：金属型铸造
柴油机缸套：砂型铸造?
摩托车汽缸体：压力铸造
车床床身：砂型铸造

1、说明金属塑性成形条件和方法。
条件：一是成形金属必需含有可塑性；二是必需有外力作用。
金属塑性成形方法：
(1)轧制 将金属材料经过轧机上两上相对回转轧辊之间空隙,进行压延变形成为型材加工方法；

(2)挤压 将金属置于一封闭挤压模内，用强大挤压力将金属从模孔中挤出成形方法；
(3)拉拔 将金属坯料拉过拉拔模模孔，,而使金属拔长,其断面和模孔相同加工方法；
(4)自由铸造 将加热后金属坯料置于上下砧铁之间受冲击力或压力而变形加工方法；
(5)模型铸造(模锻) 将加热后金属坯料置于含有一定形状铸造模具模膛内，金属毛坯受冲击力或压力作用而变形加工方法；
(6)板料冲压 金属板料在冲压模之间受压产生分离或变形而形成产品加工方法；
2、何谓金属冷变形和热变形？
变形温度低于回复温度时，金属在变形过程中只有加工硬化而无回复和再结晶现象，变形后金属只含有加工硬化组织，这种变形称为冷变形。
变形温度在再结晶温度以上时，变形产生加工硬化被随即发生再结晶所抵消，变形后金属含有再结晶等轴晶粒组织，而无任何加工硬化痕迹，这种变形称为热变形。
3、同种金属材料分别经过冷、热变形，其组织和性能有何差异？何谓金属再结晶？
（1）冷变形：
1）组织改变特征：①晶粒沿变形最大方向伸长；②晶粒扭曲，产生内应力，变形织构；③晶粒间产生碎晶。
2）性能改变特征：伴随变形程度增加，会其强度和硬度不停提升，塑性和韧性不停下降现象（加工硬化）。
（2）热变形：
1）组织改变特征：① 细化晶粒； ② 压合了铸造缺点； ③ 组织致密。
2）性能改变特征：无加工硬化现象；出现铸造流线，金属性能各向异性。
金属再结晶：当温度升高到该金属熔点温度0.4倍时，金属原子取得更多热能，则开始以一些碎晶或杂质为关键结晶成新晶粒，从而消除了全部加工硬化现象。这个过程称为再结晶。
4、说明金属铸造性（可锻性）意义，有哪些影响原因？
金属塑性变形能力又称为金属铸造性，它指金属材料在塑性成形加工时取得毛坯或零件难易程度。
铸造性用金属塑性指标 (延伸系数δ和断面减缩率Ψ )和变形抗力来综合衡量。
影响金属塑性原因:
(1)金属本身性质 —— ①化学成份：碳含量越低，材料铸造性越好；②组织状态：纯金属和固溶体含有良好铸造性。
(2)变形加工条件
1)变形温度↑，塑性↑；
2)变形速度影响；见课件；
3)应力状态影响，压状态为三向压应力时塑性最好。
5、什么是铸造流线？在设计和制造零件时应怎样分布铸造流线？
塑性变形时，金属晶粒沿变形方向被拉长或压扁，变形后晶间杂质也沿变形方向排列，这种根据一定方向分布晶界杂质称为铸造流线，铸造流线使金属力学性能表现为各向异性，即不一样方向上力学性能有所不一样（各向异性），表现为沿着纤维方向力学性能比垂直于纤维方向好。在机械零件中应注意：
（1）流线和工件最大拉应力方向一致
（2）流线和外在切应力或冲击力方向垂直
（3）沿工件外轮廓连续分布
6、金属铸造时，为何要加热？钢铸造温度大致限制在什么范围内？
加热是为了提升金属塑性，降低其变形抗力，有效改善金属可锻性。
金属铸造温度大致限制在始锻温度（许可最高温度称为始锻温度）——终锻温度（停止铸造温度）之间。比如：碳钢：1200~800(℃)

1、板料冲压有何生产特点？对原材料供给有什么要求？
板料冲压是利用冲模使板料变形或分离，从而取得含有一定形状尺寸零件压力加工方法。加工材料均为板料，通常板料冲压是在再结晶温度以下进行，所以又叫冷冲压。冷冲板料通常厚度小于4mm。。当板料厚度超出8～10mm时，则需采取热冲压。
冲压加工生产特点：
1）可生产形状复杂零件；含有足够精度和较低表面粗糙度；交换性好，强度高，刚度好。
2）材料利用率高，通常可达 70-80％。
3）适应性强，金属、非金属材料均可用冲压方法加工。冲压零件可大可小，小如仪表零件，大如汽车纵梁和表面覆盖件等。
4）生产率高，每分钟可冲压小件数千件，易于实现机械化和自动化。
对原材料供给有什么要求：塑性好板料
冲压最常见材料是金属板料，有时也用非金属板料，金属板料分黑色金属和有色金属两种。
黑色金属：一般碳素结构钢、优质碳素结构钢、合金结构钢、碳素工具钢、不锈钢、电工硅钢片等；
有色金属：纯铜、黄铜、青铜、铝等。
2、冲压基础工序分为哪两类？何谓冲裁？
板料冲压基础工序可分为分离工序和变形工序两大类。
冲裁：使坯料沿封闭轮廓分离工序。
3、怎样决定板料冲孔和落料凸、凹模尺寸及合理间隙值？
1）凸、凹模尺寸
落料：以凹模为设计基准，D凹 = d落；D凸= D凹 – Z
冲孔：以凸模（冲头）为设计基准，D凸 = d孔；D凹 = D凸 + Z
2）合理凸凹模间隙：Z（双边间隙）= （5%~10%）t（壁厚）
4、说明落料前合理排样经济意义和排样方法。
排样设计标准（合理排样经济意义）：
(1)提升材料利用率
(2)改善操作性
(3)使模具结构简单合理，使用寿命高。
(4)确保冲裁件质量。
排样方法：
依据冲裁件在板料上部署方法，排样形式有直排、单行排、多行排、斜排、对头直排和对排斜排等多个排列方法。（可给出一个实际零件绘制排样图）。

1. 焊接电弧是怎样一个物理现象？电弧各区温度有多高？温度高对焊接质量会带来什么后果?
焊接电弧是一个气体放电物理现象。
电弧组成：由阳极区、阴极区和弧柱组成。阳极区：用钢焊条焊接时，该区平均温度为2600K；阴极区：用钢焊条焊接时，该区平均温度为2400K。弧柱：因为电弧热交换在弧柱区最为猛烈，而弧柱温度高，约为6000～8000K。
熔池温度，直接影响焊接质量，熔池温度高、熔池较大、铁水流动性好，易于熔合，但过高时，铁水易下淌，单面焊双面成形后面易烧穿，形成焊瘤，成形也难控制，且接头塑性下降，弯曲易开裂。熔池温度高，易使金属元素产生强烈熔损和蒸发。熔池温度低时，熔池较小，铁水较暗，流动性差，易产生未焊透，未熔合，夹渣等缺点。
2. 何谓焊接热影响区？各区段对焊接接头性能有何影响？
焊接热影响区是指在焊接过程中，母材因受热影响(但未熔化)而发生组织和力学性能改变区域。焊接热影响区包含过热区、正火区和部分相变区。焊接热影响区组织和性能，基础上反应了焊接接头性能和质量。
1)过热区：在焊接热影响区中，含有过热组织或晶粒显著粗化区域称为过热区。该区被加热最高温度范围为固相线至1100℃，宽度约1～3mm。因为晶粒粗大，使材料塑性和韧性降低，且常在过热处产生裂纹。
2)正火区：该区被加热最高温度范围为1 100℃至Ac3之间，宽度约为1.2～4.0mm。因为金属发生了重结晶，随即在空气中冷却。所以能够得到均匀细小正火组织，力学性能良好。
3)部分相变区：该区被加热最高温度范围为Ac1～Ac3之间，只有部分组织发生相变。因为部分金属发生了重结晶，冷却后可取得细化铁素体和珠光体，而未重结晶部分则得到粗大铁素体，因为晶粒大小不一，故力学性能较差。通常情况，焊接时焊件被加热到Ac1以下部分，钢组织不发生改变。对于经过冷塑性变形钢材，则在450℃～Ac1部分，还将产生再结晶，使钢材软化。
3. 产生焊接应力和变形原因是什么？怎样减小或消除焊接应力？怎样预防和消除焊接变形？
焊件在焊接过程中受到局部加热和冷却是产生焊接应力和变形关键原因。
减小或消除焊接应力方法
1）合理选择焊接次序
2）选择合理焊接规范
为尽可能降低焊接收热范围，依据焊接坚固际情况，必需时可采取小直径焊条和小焊接电流进行焊接，以达成降低焊后残余应力目标。
3）预热法
焊前将焊件整体或一部分加热，缓慢、均匀地冷却，这是在中、高碳钢、铸铁等焊接时常常采取有效方法。
4）加热减应法
这是多年来推行减小应力方法，焊前对焊件合适部分进行局部加热，使焊缝金属在焊后能够自由收缩。这洋可使整个焊件尽可能均匀冷却和收缩，焊后应力就能够大大减小。焊件上被加热部分称减应区这种方法目标是减小焊缝和焊件上阻碍焊接自由收缩部位( 减应区) 之间温度差。
5）间断焊接法
为减小对焊件加热程 度，降低加热范围，可依据焊接结构具体情况，采取间断焊方法。如铸铁电弧冷焊，每次只焊一段很短焊缝，让其冷却到不烫时再焊下一段，直到
全部焊完。这么焊缝一直处于“冷态”中，可减小焊接应力 。
6）设计方法
a ) 尽可能降低焊缝数量和尺寸
b ) 避免焊缝过分集中，焊缝间保持足够间距 。
c ) 在残余应力为拉应力区域内，避免几何不连续性，以免内应力在该处深入发展 。
d ) 采取刚性较小接头形式 如用翻边连接替换插入式管连接，降低焊缝约束度。
7） 焊后消除应力热处理
焊后消除应力退火即是对焊件进行整体或局部退火。这么可使焊接残余应力松弛，预防焊接部位脆性化破坏。为预防消应处理引发组织恶化和晶粒尺寸变大， 所以消应处理通 常在临界温度以下进行。

预防和减小焊接变形工艺方法：
（1）反变形法 用试验或计算方法，预先确定焊后可能发生变形大小和方向，在焊前将工件安置在和变形相反位置上，以抵消焊后所发生变形。
（2）加余量法 依据经验，在焊件下料时加一定余量，通常为工件尺寸0.1%～0.2%，以补充焊后收缩，尤其是横向收缩。
（3）刚性夹持法 焊前将焊件固定夹紧，焊后变形即可大大缩小。但刚性夹持法只适适用于塑性很好低碳钢结构，对淬硬性较大钢材及铸铁不能使用，以免焊后产生裂纹。
（4）选择合理焊接次序 假如在构件对称两侧全部有焊缝，应设法使两侧焊缝收缩相互抵消或减弱。
（5）机械矫正或火焰矫正来矫正焊接变形
4. 点焊、缝焊和对焊全部属于压力焊，归于电阻焊，说明其加热原理、加压作用及其应用。
电阻焊是在焊件经过电流后，利用焊接区产生电阻热（焦耳热），使焊接区金属加热到局部熔化或高温塑性状态，在外力锻压作用下形成牢靠接头压焊方法。加压使其产生塑性变形、再结晶和扩散等作用。
关键应用于航空航天、电子、汽车、家用电器等行业。
5. 何谓电阻对焊和闪光对焊？二者有何区分？
电阻对焊是将焊件装配成对接接头，使其端面紧密接触，利用电阻热加热至塑性状态，然后断电并快速施加顶锻力完成焊接方法。
闪光对焊是将焊件装配成对接接头，接通电源，使其端面逐步移近达成局部接触，利用部分点接触，部分点经过电流密度很高，可使其瞬间熔化或汽化，形成液态过梁。因为过梁上存在电磁收缩力和电磁引力及斥力而使过梁爆破飞出，形成闪光，使端面金属熔化，直至端部在一定深度范围内达成预定温度时，断电并快速施加顶锻力完成焊接方法。
电阻对焊和闪光对焊极为相同，二者焊接热全部是由接头电阻通电后产生。不过，前者关键由焊件本身电阻产生电阻热，以后者必需经过闪光过程，靠闪光时产生接触电阻热实现焊接。
6. 点焊对工件厚度有何要求？能否采取点焊焊接铜或铜合金板件？
点焊关键用于4mm以下薄板搭接。
铜合金和铝合金相比，电阻率稍高而导热性稍差，所以点焊并无太大困难。厚度小于1.5mm铜合金，尤其是低电导率铜合金在生产中用最广泛。但纯铜和高电导率铜合金因电极粘附严重，点焊比较困难，故极少采取点焊。