③球墨铸铁中石墨呈球状，所以对金属基体的割裂作用较小，使得基体比较连续，在拉伸时引起应力集中的现象明显下降，从而使基体强度利用率从灰铸铁的30%~50%提高到70%~90%，这就使球墨铸铁的抗拉强度、塑性、韧性和疲劳强度不仅高于其它铸铁，而且可以与相应组织的铸钢相比。 ④蠕墨铸铁中石墨呈蠕虫状，其形态介于片状石墨和球状石墨之间。蠕墨铸铁的力学性能介于灰铸铁和球墨铸铁之间。抗拉强度和疲劳强度相当于铁素体球墨铸铁，减震性、耐磨性、导热性、切削加工性和铸造性与灰铸铁近似。蠕墨铸铁的突出优点是它的导热性和耐热疲劳性好。
18．说明下列牌号属于何种铸铁、并指出其主要用途及常用热处理方法。 HT150、HT350、KTH300-06、KTZ45-06、QT400-15、QT600-3。
（灰铸铁的热处理仅能改变其基体组织，改变不了石墨形态，因此，热处理不能明显改变灰铸铁的力学性能，并且灰铸铁的低塑性又使快速冷却的热处理方法难以实施，所以灰铸铁的热处理受大一定的局限性。其热处理主要用于消除应力和改善切削加工性能等。）
HT150：灰铸铁。用于承受中等应力、承受磨损的零件及在弱腐蚀介质中工作的零件。常用热处理：去应力退火（时效）、高温退火（消除白口退火）、表面淬火。 HT350：灰铸铁。承受高载荷、耐磨和高气密性重要铸件。常用热处理：去应力退火（时效）、高温退火（消除白口退火）、表面淬火。
KTH300-06：黑心可锻铸铁。制造冲击或震动和扭转载荷的零件，常用于用于制造管道配件、低压阀门、汽车拖拉机的后桥外壳、转向机构、机床零件等。常用热处理：退火、淬火回火。
KTZ45-06：珠光体可锻铸铁。制造强度要求较高、耐磨性较好的铸件，如齿轮箱、凸轮轴、曲轴、连杆、活塞环等。常用热处理：退火、淬火回火。
QT400-15：球墨铸铁。制造受力复杂，强度、硬度、韧性和耐磨性要求较高的零件，如内燃机曲轴、凸轮轴、连杆、减速箱齿轮及轧钢机轧辊等。常用热处理：退火、正火、等温淬火、调质。
QT600-3：球墨铸铁。制造受力复杂，强度、硬度、韧性和耐磨性要求较高的零件，如内燃机曲轴、凸轮轴、连杆、减速箱齿轮及轧钢机轧辊等。常用热处理：退火、正火、等温淬火、调质。
19．何谓硅铝明？它属于哪一类铝合金？为什么硅铝明具有良好的铸造性能？这类铝合金主要用于何处？
铝硅合金又称硅铝明，是最常用的铸造铝合金。由于含硅量为17%附近的硅铝明为共晶成分合金，具有优良的铸造性能。铸造铝硅合金一般用来制造质轻、耐蚀、形状复杂及有一定力学性能的铸件，如发动机缸体、手提电动或风动工具（手电钻）以及仪表外壳。同时加入镁、铜的铝硅系合金（如ZL108），在变质处理后还可进行固溶处理+时效，使其具有较好耐热性和耐磨性，是制造内燃机活塞的材料。
20．试举出三种常用橡胶材料及其在工业中的应用实例。 天然橡胶：用于制造轮胎、胶带、胶管等通用制品。
丁苯橡胶：常用于制造轮胎、胶板、胶管、胶布、胶鞋等通用制品。
顺丁橡胶：用于制造轮胎、耐寒胶带、胶管、减震材料、电绝缘制品、体育用品及胶鞋等。
21．非金属材料今后能否完全取代金属材料？为什么？
不能，这是因为金属材料具有许多优良性能。如：强度高，优良的热处理性能，热稳定性好，导电、导热性优良等，非金属材料很难完全取代。
22．陶瓷材料的优点是什么？简述其原因。
①陶瓷材料是工程材料中刚度最好、硬度最高的材料，其硬度大多在1500HV以上。 ②陶瓷材料一般具有高的熔点（大多在2000℃以上），且在高温下具有极好的化学稳定性；陶瓷材料的导热性低于金属材料，是良好的隔热材料；陶瓷的线膨胀系数比金属低，当温度发生变化时，陶瓷具有良好的尺寸稳定性。
③陶瓷材料组织结构稳定，高温下也不会氧化，有较强的抗酸、碱、盐和熔融金属腐蚀的能力，具有优异的化学稳定性，几乎不与其他介质相互作用。
④大多数陶瓷具有良好的电绝缘性，特种陶瓷还具有独特的电性能，如压电性、磁性、光电性等。
⑤陶瓷材料还有独特的光学性能，可用作固体激光器材料、光导纤维材料、光储存器等，透明陶瓷可用于高压钠灯管等。
23．简述粉末冶金的特点及应用。 ①粉末冶金工艺的优越性。
②某些粉末冶金材料的性能优于同成分的熔铸金属。 ③粉末冶金的经济效益高。 应用：
机械材料和零件：减摩材料、摩擦材料、结构零件。
多孔材料及制品：金属过滤器、热交换（冷却）材料、泡沫金属。 工具材料：硬质合金、复合工具材料、粉末高速钢、钢结硬质合金。 电接触材料：电触头合金、集电材料。 粉末磁性材料 耐热材料
原子能工程材料
24．常用的硬质合金有几种？举例说明其应用。
①钨钴类硬质合金：可用来切削铸铁、有色金属和非金属材料，亦可用做拉伸模、冷冲模等冷作模具，以及喷嘴、轧辊、顶锤、量具、刃具等耐磨工具和矿山工具。 ②钨钛钴类硬质合金：适于加工长切削的黑色金属，如各种钢。
③钨钛钽（铌）类硬质合金：主要用于不锈钢、耐热钢、高锰钢的加工，也适用于普通碳钢和铸铁的加工。
25．举出四种常用的工程陶瓷材料，并说明其性能及在工程上的应用。
①氧化铝陶瓷：熔点高，耐高温，具有很高的热硬性，并有很好的耐磨性和较高的强度。此外，它还具有良好的绝缘性和化学稳定性，能耐各种酸碱的腐蚀。但其脆性大，抗冲击性差，不易承受环境温度的剧烈变化。用于制造高速切削的刀具、量具、拉丝模、高温炉零件（炉管、炉衬、坩埚等）、内燃机火花塞等。
②氧化硅陶瓷：除了具有陶瓷共用的特点外，其热膨胀系数比其他陶瓷材料小，有良好的抗热性能和耐热疲劳性能。此外，其化学稳定性高，除氢氟酸外，能耐“王水”在内的各种无机酸和碱溶液的腐蚀，并能抵抗金、银、铅、锡、铝等非铁金属溶液的侵蚀，具有优良的电绝缘性。用于制造耐磨、耐蚀、耐高温以及绝缘的零件，如各种潜水泵和船用泵的密封环、
化工球阀的阀芯、热电偶管及高温轴承、燃气轮机转子叶片、切削加工用刀片等。
③碳化硅陶瓷：一种高强度、高硬度的耐高温陶瓷。在1200~1400℃使用仍能保持高的抗弯强度，并具有良好的导热性、抗氧化性、导电性和高的冲击韧度。用于制造火箭尾喷管喷嘴、热电偶套管、汽轮机叶片、炉管、砂轮、磨料等。
④耐酸陶瓷：具有优良的耐酸碱腐蚀性，而且强度、硬度较高，并有良好的耐高温性和抗热振性。用于制造化工反应塔、耐酸砖、板、容器、管道、泵、阀以及风机等制品。
26．指出下列几种零件的选材及热处理：
（1）坐标镗床主轴，要求表面硬度≥850HV，其余硬度为260~280HBS，在滑动轴承中工作，精度要求极高；
选用40Cr钢。调质—高频表面淬火—低温回火。
（2）承受较大载荷和冲击力，要求高耐磨性的齿轮（如汽车变速齿轮）； 选用20Cr钢。渗碳—淬火—低温回火。
（3）切削速度为150m/min，用于切削灰铸铁及有色金属的外圆车刀刀头。 选用YG6钨钴类硬质合金。淬火—回火。
27．某齿轮要求具有良好的综合力学性能，表面硬度50~55HRC，用45钢制造。加工流程为：下料→锻造→热处理→粗加工→热处理→精加工→热处理→精磨。试说明工艺流程中各热处理工序的名称和目的。
①正火，加热到奥氏体温度（860℃）保温后空冷。目的：细化晶粒，使钢获得好的加工性能（低硬度，宜切削）。 ②调质（840-860℃油淬，550-600℃高温回火）。目的：使钢获得好的综合使用性能（强度、塑性都较高）。
③高频表面淬火—低温回火。目的：提高齿面硬度和耐磨性，保持心部原来的塑性和韧性。
第四章金属材料表面处理技术
1．常用的金属表面强化处理方法有哪些？
表面淬火、金属表面化学处理、金属表面冷作硬化、热喷涂技术等。
2．什么叫热喷涂？常用的热喷涂方法有几种？分别简述其原理。 利用各种热源，将与喷涂的固体涂层材料加热至熔融或熔化状态，借助于高速气流的雾化效果使其形成微细熔滴，喷射沉淀到经过预处理的工件基体表面，形成堆积结构涂层的技术称为热喷涂技术。 ①线材火焰喷涂：可以用任何一种燃气和氧气组合进行燃烧提供热量。凡是能够拉成丝的金属材料或制成棒的低熔点陶瓷材料，均可以用线材火焰喷枪进行喷涂。
②粉末火焰喷涂：是将各种不同材料（金属、合金、陶瓷、碳化物等）制成的粉末，采用重力或压力送粉方式送入喷枪，借助气流进入火焰区被熔化，高速气流或保护性气体可进一步对熔滴雾化、加速，最后喷射到工件表面形成涂层。 ③爆炸喷涂：是以突然爆发的热能加热熔化喷涂材料并使熔粒加速的热喷涂方法。爆炸喷枪与其他燃烧装置不同，它是利用氧乙炔气混合的爆炸能量，而不是靠平稳的燃烧火焰。爆炸冲击波将粉末材料以极高的速度冲击到基体表面，速度高，冲击力大，形成的涂层十分坚硬、光洁、致密，结合强度高。 ④超音速火焰喷涂：在喷涂中提高喷涂粒子的飞行速度，令其达到超音速的一种喷涂方法叫
超音速喷涂。喷涂时，燃气与氧气的混合气体在高压下被送至位于喷枪出口处的点燃区并点燃，环状流动的热气流受到外围压缩空气流的压缩，加速形成超音速火焰，粉末在载气的作用下被送到喷枪的出口处，进入燃烧火焰中，形成涂层。
⑤电弧喷涂：把需要喷涂的金属或合金丝作为两个自身消耗的线性电极，由电机变速驱动，在喷枪前部相互碰撞、短路产生电弧，电弧的温度高达5000~5500℃，足以迅速熔化线材，压缩空气使熔滴进一步雾化，高速冲向基体，形成涂层。 ⑥等离子喷涂：等离子喷涂是由电弧放电产生电弧等离子体，利用等离子焰流加热喷涂粉末材料到熔融或高塑性状态，并在高速等离子焰流载引下，高速撞击工件表面形成涂层的一种喷涂方法。
3．什么叫金属表面化学转化？常用的方法有几种？
金属表面化学，是指采用化学处理液，是金属表面与溶液界面上产生化学或电化学反应，生成稳定的化合物的薄膜处理技术。 ①铬酸盐处理 ②磷化处理 ③钢铁高温氧化 ③蒸汽处理 ④电化学处理 ⑤金属覆盖法
4．什么叫金属覆盖法？常用的方法有哪些？
金属覆盖法是将活泼性小、有较高抗蚀能力的金属，覆盖在被保护金属的表面，以达到防腐目的的方法。
常用方法：①热浸镀；②电镀；③化学镀。
5．腐蚀涂料由什么组成？有哪些涂装方法？
防腐蚀涂料主要由助剂、溶剂、颜料、填料、防锈颜料、成膜物质组成。 主要的涂装方法有刷涂、喷涂、静电喷涂法、电泳法、粉末涂装等。
6．哪些措施可有效防止铁基合金零件的腐蚀？
铁基合金零件的防护方法主要包括镀覆层法和涂装法。
第五章铸造
1．什么是铸造？铸造生产有哪些优缺点？
铸造是熔炼金属，制造铸型，并将熔炼金属浇入铸型，凝固后获得一定形状和性能铸件的成形方法。 优点：
①可以制成外形和内腔十分复杂的毛坯，如各种箱体、床身、机架等。
②适用范围广，可铸造不同尺寸、重量及各种形状的工件，也适用于不同材料，如铸铁、铸钢、非铁合金。铸件重量可以从几克至数百吨。
③原材料来源广泛，可利用报废的机件或切削；工艺设备费用少，成本低。 ④所得铸件与零件尺寸较接近，可节省金属的消耗，减少切削加工工作量。 缺点：力学性能较差，生产工序多，质量不稳定，工人劳动条件差等缺点。
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