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成都理工大学工程技术学院
2009－2010学年第二学期
《金属工艺学》09机制和08机自期末试卷A
注意事项：1.考前请将密封线内的各项内容填写清楚；
2.所有答案请直接答在试卷上；
3．考试形式：闭卷；
4.本试卷共六个大题，满分100分，考试时间120分钟。
题号一二三四五六……总分分数
阅卷人
一．单项选择题（共15分，每题1分）
1.在薄壁工件上测硬度应用（C）
A布氏硬度法B维氏硬度法C洛氏硬度法
2.在室温下，纯铁的晶格类型是（B）
δ-
A面心立方晶格B体心立方晶格C Fe
3.钢锉的最终热处理是（A）
A低温回火B表面淬火C中温回火
4.Q235钢属于何种钢（A）
A普通碳素结构钢B优质碳素结构钢C碳素工具钢
5.为了防止铸件在厚大截面部分产生缩孔，在工艺上常采用（B）
A同时凝固B顺序凝固C逐层凝固
6.冲孔模具的凹模尺寸应为（B）
A图纸尺寸B图纸尺寸加上二倍的间隙C图纸尺寸减轻二倍的间隙
7.航空母舰的主传动轴应用（A）
A 自由锻
B 胎膜锻
C 锤上模锻
8.焊接结束后，纵焊缝的焊道所产生的应力为（C ）
A 没有应力
B 压应力
C 拉应力
9.总切削力在进给方向上的分力称为（B ）
A 主切削力
B 进给力
C 背向力
10.在切削平面中测量的刀具角度是（C ）
A 前角
B 主偏角
C 刃倾角
11.某公司在新产品开发的铸铝小连杆试验时应用（A ）
A 砂型铸造
B 熔模铸造
C 消失模铸造
12.3㎜厚的不锈钢产品的焊接应用（C ）
A 手工电弧焊
B 埋弧焊
C 氩弧焊
13.切削用量三要素是（A ）
A ,,c p v f a
B ,,D D D A H b
C ,,c c c
v F P 14.零件精加工刀具应选（B ）
A 0O γ<
B 0O γ>
C 0
r κ=15.单件生产内齿轮的加工方法是（C ）
A 铣齿
B 滚齿
C 插齿
二．名词解释（共20分，每小题2分）
1.应力：金属内部单位横截面上所受的力。
2.共析反应：当S 点成分的奥氏体冷却到PSK 线温度时，将同时析出铁素体和渗碳体的机械混合物即珠光体的反应。
3.过冷度：金属的理论结晶温度与实际结晶温度之差。
4.热处理：将钢加热到某一温度，保温一定时间，再以一定的速度冷却到室温而改变钢的力学性能的工艺方法。
5.焊接热影响区：焊缝两侧的金属因焊接热作用而发生金相组织和力学性能变化的区域。
6.温挤压：在温度高于室温但低于再结晶温度范围内进行的挤压加工。
7.QT400-12：球磨铸铁，400,12%b MPa σδ==。
8.生产过程：由原材料制成各种零件并装配成机器的全过程。
9.塑性变形的实质：金属塑性变形的实质是金属内部产生了滑移。
10.精整加工：在精加工之后从工件上切除很薄的材料层，以提高工件精度和减小表面粗糙度值为目的的加工方法。
三．判断题（共14分，每小题2分）
（×）1.在低碳钢的拉伸曲线上，缩颈的产生是在S 点之后，B 点之前。
（×）2.对于过共析钢在冷却时，其含碳量随温度的下降沿GS 曲线增加。
（√）3.汽车变速箱齿轮的最终热处理表面淬火。
（×）4.浇注温度越高，合金的充型能力越好。
因此，可以尽量提高浇注温度。
（X ）5.锉刀的最后处理是调质。
（√）6.影响铸铁石墨化的主要因素是合金成分和冷却速度。
（×）7.时效处理在于消除粗加工后工件的不平衡组织。
五．问答题（共30分）
1.在平衡状态下，含碳量对钢的室温组织、力学性能、焊接性和可锻性有何影响。
（6分）
答案要点：（1）对于亚共析钢，随着含碳量的增加，铁素体减少，珠光体增加；共析钢全部为珠光体组织；对于过共析钢，随着含碳量的增加，珠光体减少，二次渗碳体增加。
（2）随着含碳量的增加，其焊接工艺性能和锻造工艺性能随之下降。
（3）随着含碳量的增加，强度先增后减，在含碳量为0.9%时有最大值；随着含碳量的增加，其硬度随之增加，塑性和韧性随之下降。
2.锻造的始锻温度和终端温度是多少？（2分）“趁热打铁”含意何在？（4分）
答案要点：锻造的始锻温度为AE 线以下200℃，终端温度为800℃。
“趁
热打铁”是指坯料还处于高温下进行锻造，这时候坯料处于奥氏体组织，它的高温塑性好，原子活动能力强，变形抗力低，实现塑性变形容易。
如果坯料冷却下来，温度降低，则塑性变差，易开裂。
所以，叫交“趁热打铁”。
3.焊接应力产生的原因是什么？消除焊接应力的方法有哪些？（6分）
答案要点：焊接过程是一个极不平衡的循环过程，也就是说，焊缝及相邻区域的金属同时被加热到熔化或很高的温度，然后再冷却下来。
焊件各部分加热温度不一样，达到该处的最高温度的时间也不一样。
随着各处的冷却速度不相同，因而各处的收缩也就不相同，从而产生相互的作用力，即为焊接应力。
消除焊接应力的方法：第一，从设计入手，设计时，选用塑性好的材料，避免交叉焊缝和密集焊缝，焊缝截面积不能过大，焊缝不能过长。
第二，从工艺入手，正确选择焊接次序，焊前预热，焊后缓冷。
采用小能量焊法或焊后锤击焊缝帮助变形减少应力，焊后退火，对压力容器焊后做水压试验。
4.车削的主运动是什么？（2分）车削能加工哪些表面？（4分）
答案要点：车削的主运动是工件的转动。
车削能加工以下表面：外圆面、端面、台阶面、钻孔和镗孔、切槽和切断、圆锥面、螺纹面和成形面等。
5.图4-1所示两种情况下，其他条件相同，切削层公称截面积近似，试问那种情况的切削力较大，那种情况刀具磨损较快？为什么？（6分）答案要点：（1）b图所受的切削力较大。
因为在这两种情况下，进给量对于切削力的影响较小。
a图中的进给增加一倍则切削力增加为（0.7-0.85）Fc，而b图的背吃刀量增加一倍切削力增加为1.0Fc。
（2）a图刀具磨损较快。
因为b图的背吃刀量是左图的两倍，b图刀具参与切削的刀刃宽度较大。
因此，a图刀具较b图刀具在刀刃的单位长度上受力较大，故a图中刀具磨损较快。
图4-1
五．计算题（共15分）
1.设用硬质合金车刀在C6132型卧式车床上车削45钢（正火，187HBS ）轴件的外圆，切削用量为100/min 0.23c p v m f mm a mm ===、、，试用切削层单位面积切削力c k （其数见表5-1）计算切削力c F 和切削功率m P 。
若机床的传动效率0.75η=，机床主电动机功率W 4.5E P k =，试问电动机功率是否足够？（结果精确到小数点后面3位）（7分）。
表5-1几种常用材料的c k 值材料牌号状态
硬度HBS /MPa c k 结构钢
45(40Cr)热轧或正火
187(212)1962调质229(285)2305灰铸铁
HT200退火1701118铅黄铜
HPb59-1热轧78736硬铝合金LY12淬火及时效107834解：
19620.231174.200c c D c D D c p F k A k b h k f a N N ==⨯⨯≈⨯⨯=⨯⨯=…….(2分)3310010101174.200 1.96260m c c P F v kW kW --=⨯=⨯⨯
=…………………..(2分)1.962 2.6160.75
m E P P kW kW η===……………………………………….......(2分)2.616 4.5E P kW kW =<故，
此电动机功率足够。
………………………...(1分)2.什么是热变形，什么是冷变形（2分）？铅在20℃、钨在1000℃时变形，各属哪种变形，为什么（铅的熔点为327℃，钨的熔点为3380℃）（6分）？
工件的变形温度高于工件的再结晶温度的变形称为热变形；……..（1分）工件的变形温度低于工件的再结晶温度的变形称为冷变形。
……..（1分）对于铅：
()0.40.4327273240-3320==T T K K C C ==+< 再熔………………..（2分）
故为热变形。
…………………………………………………………...（1分）对于钨：
()0.40.433802731461.21188.21000==T T K K C C ==+> 再熔……….（2分）
故为冷变形。
…………………………………………………………...（1分）
六．工艺题（共6分）
有一根重要的传动轴，材料为45钢，要求尺寸精度IT7级，表面粗糙度为0.4μm，有键槽2个，硬度为40-45HRC。
请你确定主要的加工路线安排。
预备热处理车外圆铣键槽中间热处理
磨外圆检验。