中南大学制造工程训练答案

工程材料实习报告

一、填空

1 ．热处理工艺过程通常由加热、保温、冷却三个阶段组成。热 处理的目的是改变金属内部的组织结构，改善力学性能。 2. 退火处理有如下作用：

消除中碳钢铸件缺陷；改善高碳钢切削加工性能；去除大型铸件、锻 件应力。

3. 常用的表面热处理方法有表面淬火与化学热处理等几种，表面 热处理的目的是改善零件的表面性能，表面处理后零件的心部性能一 般影响不大。

4. 工具（刀具、量具和模具）需要高硬度和高耐磨性，淬火之后， 应在150-250℃ 温度范围内进行低温回火；弹簧和弹性零件需要高强 度、高弹性和一定的韧性，淬火之后应在300-500℃温度范围进行中 温回火；齿轮和轴类等零件需要获得良好的综合力学性能，淬火之后， 应在500-650℃ 温度范围内进行高温回火。

5 ．钢与铸铁的基本区别之一是含碳量不同，钢的含碳量在2.11% 以下，铸铁的含碳量在2.11% 以上。而钢的含碳量在0.25%以下时称 为低碳钢， 含碳量为0.25-0.60%为中碳钢，含碳量在大于0.6%时为 高碳钢。

6 ．调质是淬火与高温回火相结合的热处理工艺。 二、名词解释

退火：金属缓慢加热到一定温度，保持足够时间，然后以适宜速度冷 却的过程；

正火：将工件加热至Ac3或Acm 以上30~50℃，保温一段时间后，从 炉中取出在空气中或喷水、喷雾或吹风冷却的金属热处理工艺； 淬火：钢加热到临界温度Ac3（亚共析钢）或Ac1（过共析钢）以上 某一温度，保温一段时间，使之全部或部分奥氏体1化，然后以大于 临界冷却速度的冷速快冷到Ms 以下（或Ms 附近等温）进行马氏体（或 贝氏体）转变的热处理工艺；

强度：表征金属材料抵抗断裂和变形的能力；

塑性：金属材料在外力作用下产生永久变形而不被破坏的能力； 冲击韧度：反应材料在冲击载荷的作用下抵抗断裂破坏的能力。 三、将下列各种牌号的材料，填入合适的类别，并举例说明可以制造 何种零件

Q235 45 QT600-2 HT200 KTB350-06 60Si2Mn W18Cr4V 35CrMo T10 T12A 1Cr18Ni9 9SiCr Q２３５碳素结构钢，可以制造螺栓键轴 W18Cr4V 高速钢， 可以制造切削刀具模具 ４５碳素结构钢，可以制造轴齿轮

1Cr18Ni9不锈钢，可以制造医疗工具量具 T10碳素工具钢，可以制造锯条冲头

HT200灰口铸铁，可以制造底座泵体阀体 T12A 高级优质碳素工具钢，可以制造量规

KTB350-06可锻铸铁, 可以制造扳手犁刀 35CrMo 合金调质钢，可以制造齿轮主轴 QT600-2 球墨铸铁，可以制造连杆曲轴 60Si2Mn 合金弹簧钢，可以制造减震弹簧 9SiCr 合金工具钢，可以制造丝锥 四、问答：

1 ．碳钢的力学性能与含碳量有何关系？低碳钢、中碳钢、高碳钢的 力学性能有何特点？

答：碳含量对碳钢力学性能的影响：随着碳含量的增加，钢的硬度始 终上升，塑性、韧性始终下降；当碳含量小于0.9%时，随着碳含量的 增加强度增加，反之，强度下降。

低碳钢的强度和硬度较低，而塑性和韧性较高； 中碳钢的综合性能比较好；

高碳钢的强度和硬度较高，而塑性和韧性较低。

2 ．如何区别白口铸铁、灰口铸铁、可锻铸铁和球墨铸铁，它们的力 学性能有何特点？

答：白口铸铁(white cast iron)碳以渗碳体形态存在的铸铁，其断

面为灰白色，是一种良好抗磨材料，在磨料磨损条件下工作。较高的 硬度，但很脆，适用于制造冲击载荷小的零件。具有很大的硬度和脆 性。不能承受冷加工，也不能承受热加工，只能直接用于铸造状态。 灰口铸铁(gray iron)全部或大部分碳以片状石墨形态存在，断口呈 灰暗色。灰铸铁有一定的强度，但塑性和韧性很低，不能压力加工， 成本低。

可锻铸铁(malleable cast iron)，由一定化学成分的铁液浇注成白

口坯件，再经退火而成的铸铁，石墨团絮状，对基体的割裂作用较小， 较高的强度、塑性和冲击韧度，可以部分代替碳钢。

球墨铸铁：其中C 以球状存在于铸铁基件中，具有很高的拉伸强度、 屈服强度、塑性、冲击韧度，耐磨减震，工艺性较好，成本低。 二、热处理实习报告

一、记录热处理实验数据，并认真填写下表： 热处理实验记录表 材 料 内容

热处理状态 原始状 态

正火淬火低温回火中温回火高温回火 45 工艺 规范 热轧空 冷

加热温度：

保温时间： 冷却方式： 加热温度： 840℃

保温时间： 10min

冷却方式： 水冷

加热温度： 200℃

保温时间： 30min 冷却方式： 空冷

加热温度： 400℃

保温时间： 30min

冷却方式： 空冷

加热温度： 600℃

保温时间： 30min 冷却方式： 空冷 硬度 HRC

55 50 40 25 T10 工艺 规范 热轧空 冷

加热温度： 保温时间： 冷却方式： 加热温度： 780℃

保温时间： 10min

冷却方式： 水冷

加热温度：

200℃

保温时间： 30min

冷却方式： 空冷

加热温度： 400℃

保温时间： 30min 冷却方式： 空冷

加热温度： 600℃

保温时间： 30min

冷却方式： 空冷 硬度 HRC

65 60 50 30

二、各实验小组之间交换热处理 实验与硬度检测的数据，在图1 中画出回火温度与回火后硬度 的关系曲线, 分析钢淬火后随 着回火温度升高的硬度变化趋 势。

答：钢淬火后，随回火温度升高， 硬度减小。

三、铸造实习报告

一、图示砂型铸造的主要工艺过程 图2砂型铸造工艺过程 二、填空：

1．型（芯）砂主要是由石英砂、粘结剂、水、附属物等组成。 2．型（芯）砂应具备强度、透气性、耐水性、退让性等基本性能； 芯子一般处于熔融金属的包围之中，工作条件更差，故芯砂的性能要 求更高。

3．型砂中有时需要加入煤粉，目的是增加耐水性，芯砂中有时加入 木屑，目的是增加其退让性。 三、解释下列名词：

透气性： 透过气体的能力；

耐火性： 工件在一定时间内满足标准耐火试验中规定的稳定性、完 事性、隔热性和其他预期功能的能力； 退让性：随铸件收缩而被压缩的性能。

四、图3是铸型装配图，写出图上各部分的名称

1.外浇口，2.直浇道，3.内浇道，4. 型腔， 5. 芯子，6.芯座， 7.下型， 8. 下型腔，

9. 分型面，10.上型，11.上砂箱，12.通气孔， 13.出气孔，14.型芯通气孔。

图3 铸型装配图图4 落砂后带有浇注系统的铸件

五、图4是落砂后未清理的铸件，写出各部分的名称： 1.外浇口，2.出气口，3.直浇道， 4.横浇道，5.内浇口，6.铸件。 六、回答下述问题

什么叫铸造？铸造生产有哪些特点？

答：铸造是将熔融金属浇注到具有与零件形状相适应的铸型中，经过 凝固、冷却后，获得毛坯或零件的方法。 铸造生产有以下特点：

1.可以生产出形状十分复杂，特别是具有复杂内腔的零件或毛坯； 2.铸件生产适应性强，工艺灵活性大；

3.铸件的形状、尺寸比较接近零件的形状尺寸，可以实现少或无切削 加工，节约切削加工工时和金属；

4.铸造成本低，设备简单，生产周期短； 5.铸件的力学性能较差，废品率较高。

6.生产条件差，劳动强度大，铸造生产过程中的废气、粉尘等对周围 环境造成污染。 四、铸造实习报告 一、填空

1 ．制定铸造工艺图时，应考虑铸件的浇注位置、分型面的选择、 加工余量、起模斜度、铸造圆角等内容，在下芯处应制出芯座。 2 ．手工造型时，灰口铸铁件不铸出的孔径为L25 mm ，而铸钢件 不铸出的孔径为L30 mm 。

3 ．浇注系统的作用是：平稳的将熔融金属导入并充满型腔，避免金 属冲击芯子并阻止熔渣和其他夹杂物进入型腔且浇注时不卷入气体， 并尽可能使铸件冷却时符合顺序凝固的原则。典型浇注系统由外浇 口、直浇口、横浇道和内浇道组成。 冒口的作用是补缩、集渣、 出气、和观察。

4 ．芯子的主要作用是用来形成铸件内腔；

5 ．起模斜度的作用是使铸件能从型砂中顺利取出；

6 ．浇注温度对铸件质量有显著影响，浇注温度过高，铸件可能产生 毛孔和缩孔缺陷；过低可能产生冷隔缺陷； 7 ．分型面应尽量选择在铸件的最大截面部位；

8 ．熔融金属的流动性差，容易使铸件产生浇不足、冷隔、加渣、气 孔的缺陷。

二、图5是内浇道开设的两种方案，哪一种合理，哪一种不合理， 请说明理由。

图5 内浇道开设方案

a 不合理，内浇道正对芯子，将会将其冲毁；b 合理，无此现象。 三、解释下列名词

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