工程材料及成型技术基础复习总结

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1、1.工程材料与成型技术根底材料强度是指材料在到达允的变形程度或断裂前所能承受的最大应 力。工程上常用的强度指标有屈服强度和抗拉强度3.弹性模量即引起单位弹性变形所需的应力4.7.发生塑性变形而力不增加时的应力称为屈服强度载荷超过弹性极限后，假设卸载，试样的变形不能全部消失，将保 存一局部剩余成形，这种不恢复的参与变形，成为塑性变形产生塑性变形而不断裂的性能称为塑性。抗拉强度是试样保持最大均匀塑性变形的极限应力，即材料被拉断前的最大承载能力。8.硬度是指金属材料外表抵抗其他硬物体压入的能力，是衡量金属材 料软硬程度的指标。硬度是检验材料性能是否合格的根本依据之一。10.硬度分类应用围测试原理布氏

2、硬度具有粗大晶粒或组成相得金属材料的硬度测量外表压痕，即测量面积，损害较大洛氏硬度用于淬火钢、退火钢、铝合金等硬度稍软的金属测试件深度，即压痕深度增量维氏硬度测试小件，检验氧化、氮化、 渗碳、镀层等工艺处理效果单个晶粒微粒布氏硬度最硬，洛氏硬度小于布氏硬度，维氏硬度小于前面两种硬度。12.冲击韧性：在冲击试验中，试样上单位面积所吸收的能量13.当交变载荷的值远远低于其屈服强度是发生断裂，这种现象称为疲劳断裂14.疲劳度是指材料在无限屡次的交变载荷作用而不会产生破坏的最大应力15.16.17.18.19.20.21.22.23.24.25.26.27.28.原子在空间呈规那么排列的固体物质称为晶

3、体，晶体具有固定的熔点。晶格：表示金属部原子排列规律的抽象的空间格子。 晶面：晶格中各种位的原子面。晶胞：构成晶格的最根本几单元。体心立晶格 ：a-Fe 、鉻Cr、钼 Mo、钨 W。面心立晶格：铝A1、铜Cu、银Ag、镍（Ni）、金Au密排六晶格：镁Mg 、锌 Zn 、铍 Be 、镉 Cd 。点缺陷是指长、宽、高三个向上尺寸都很小的缺陷，如：间隙原子、置换原子、空位。线缺陷是指在一个向上尺寸较大，而在另外两个向上尺寸很小 的缺陷，呈线状分布，其具体形式是各种类型的位错。面缺陷是指在两个向上尺寸较大，而在另一个向上尺寸很小的 缺陷，如晶界和亚晶界。原子从一种聚集状态转变成另一种规那么排列的过程，

4、称为结 晶。结晶过程由形成晶核和晶核长大两个阶段组成。纯结晶是在恒温下进展的。实际结晶温度Tn 低于理论结晶温度Tm 的现象，称为过冷，其差值称为过冷度4T,即4 T=Tm - Tn。同一液态金属，冷却速度愈大，过冷度也愈大。浇注时，向液态金属中参加一些高熔点、溶解度的金属或合金， 当其构造与液态金属的晶体构造相似时使形核率大大提高，获得均 匀细小的晶粒。这种法称为变质处理。液态金属结晶后获得具有一定晶格构造的晶体，高温状态下的 晶体，在冷却过程中晶格构造法发生改变的现象，称为同素异构转 变，又称重结晶。一种金属具有两种或两种以上的晶体构造，称为同素异构性。当溶质原子溶入溶剂晶格，使溶剂晶格发

5、生畸变，导致固溶体强度、硬度提高，塑性和韧性略有下降的下降，称为固溶强化。29.金属化合物呈细小颗粒均匀分布在固溶体基体上时，使合金的强度、硬度、耐热性和耐磨性明显提高，这一现象称为弥散强化30.杠杆定律大题(P26)31.相图分析大题(P32)32.铁碳合金的分类合金的种类工业纯铁碳钢白口铸铁亚共析钢共析钢过共析钢亚共晶铸铁亚共晶铸铁晶铸铁碳的质量分数V 0.02180.0218-0.770.770.77-2.112.11-4.34.34,3-6.69室温组织FP+FPP+FeC IIP+FeCI+Ld LdFeC I +Ld 力学性能软塑性、韧性好综合 力学 性能好硬度大硬而脆碳钢是指碳的

6、质量分数小于 2.11% 的铁碳合金34.分类法钢种质量分数特点按碳的质量分数低碳钢wc = 0.25%强度低、塑性和焊接性 好中碳钢wc=0.025%-0.6%强度较高、但塑性和焊接性差高碳钢wc 0.6%塑性和焊接性差，强度 和硬度高碳钢的分类铸铁是应用广泛的一种铁碳合金，其35.wc 2.11%.36.按照墨形貌的不同，这一类铸铁可以分为灰铸铁片状墨、可锻铸铁团絮状墨、球墨铸铁球状墨和蠕墨铸铁蠕虫状 墨四种。钢的热处理是将固态钢采用适当的式进展加热、保温、和冷却，以获得所需组织构造与性能的一种工艺。热处理的特点是改变零件部组织，不改变其形状与尺寸，消除毛坯缺陷，改善毛坯切削性能，改善零件

7、的力学性能。即改善工艺39.40.41.42.43.44.45.46.47.48.49.50.性能和力学性能。热处理分为普通热处理退火、正火、淬火和回火、外表热 处理外表淬火、渗碳、渗氮、碳氮共渗及特殊热处理形变热 处理。不是所有材料都能进展热处理强化，满足条件：有固态相变经冷加工使组织构造处于热力学不稳定状态外表能被活性介质 的原子渗入从而改变化学成分。退火作用是为了降低硬度，提高塑性改善切削性能。淬火的作用：获得高硬度的马氏体。奥氏体化：将钢加热至临界点以上使形成奥氏体的金属热处理过程，珠光体向奥氏体转变。奥氏体化是钢组织转变的根本条件。应用等温转变曲线分析奥氏体化在连续冷却中的转变P53

8、)球化退火是使钢中碳化物球化而进展的退火，得到在铁素体基 体上均匀分布的球状或颗粒状碳化物的组织。热处理后的组织为珠 状珠光体，应用于共析钢、过共析钢和合金工具钢。目的：降低硬 度、改善切削加工性，改善热处理工艺性能，为淬火做组织准备。正火，又称常化，是将工件加热至727 到 912 摄氏度之间以上4060min ，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。应用于亚共析钢，铁素体和索氏体、 亚共析钢，索氏体、过共析钢，索氏体和二次渗碳体。目的：对于 低碳钢、低碳低合金钢，细化晶粒，提高硬度，改善切削加工性， 对于共析钢，消除二次网状渗碳体，有利于球化退火的进展

9、。钢的淬火是将钢加热到临界温度Ac3 亚共析钢或Ac1 过共析钢以上温度，保温一段时间，使之全部或局部奥氏体化，再以 大于临界冷却速度快速冷却，从而发生马氏体转变的热处理工艺。 淬火钢得到的组织主要是马氏体或下贝氏体，此外还有少剩余 奥氏体及未溶的第二相。目的：提高钢的硬度和耐磨性。回火是将淬火钢重新加热到A1 以下某一温度，保温， 然后冷却的热处理工艺。低温回火的组织为回火马氏体，它有饱和的a相和与其共格的s-Fe2.4C 组成， 低温回火的目的是保持淬火马氏体的高硬度和高耐磨性，降低淬火应力和脆性，用于各种高碳钢的道具、量具、冷冲模 具、滚动轴承和渗碳工件。中温回火后的组织为回火托氏体，它

10、有尚未发生的再结晶的针状铁素体和弥散分布的极细小的片状或粒状渗碳体组成，目的是为 了获得高的屈强比、高的弹性极限、高的韧性，用于各种弹簧、锻 模。高温回火的组织为回火索氏体，它有已再结晶的铁素体和均匀分布的细粒状渗碳体组成，失去了原来淬火马氏体的片状或板条状 形态，呈现多边形颗粒状，同时渗碳体聚集长大。目的：获得综合 力学力学性能，在保持较高强度的同时，具有较好的塑性和韧性， 适用于处理传递运动和力的重要零件，如：传动轴、齿轮。54.淬火后高温回火的热处理称为调质。产生回火脆性：淬火合金钢在某一温度围回火时，出现冲击韧性剧烈下降的现象，称为回火脆性。在350 附近回火，碳钢的和合金钢都会出现冲

11、击韧性下降，产生脆化现象，这种回火脆性称为第I类回火脆性。它与回火的冷却式无关，且无法消除，因此一般不在 250-400C温度围回火。淬火合金钢在450-650C回火时出现的回火脆性，称为第H类回火脆性。它与杂质在奥氏体晶界上的偏析 有关，消除第H类回火脆性的法：回火后快速冷却，使杂质来不及在晶界上偏析。简答题液态金属充型铸造，获得尺寸准确，轮廓清晰的铸件，取决于充型能力。在液态金属充型过程中，一般伴随结晶现象，假设充型 能力缺乏，在型腔被填满之前形成晶粒将充型的通道堵塞，金属液 态迫使停顿流动，于是铸件将产生缺乏或冷隔等缺陷。充型能力取决于金属液本身的流动能力。影响充型能力的因素和原因序号影

12、响因素定义影响原因1合金的流动性液态金属本身的流动能力流动性好，易于浇出轮廓清晰、薄而复杂的铸件，有利于非金 属夹杂物和气体的上浮和排 除；易于对铸件的收缩进展补 缩。2浇注温度浇注时金属液的温度浇注温度愈高，充型能力俞强。3充型压力金属液体在流动向上所受的压力压力愈大，充型能力俞强，但 压力过大或充型速度过高会发 生喷射、飞溅和冷隔现象。4铸型中的气体浇注时因铸型发气而形成在铸型的能在金属液与铸型间产生气气体膜，减小摩擦阻力，但发气太 大，铸型的排气能力又小时， 铸型中的压力增大，阻碍金属 液的流动5铸型的传热铸型从其中的金属吸取并向外传输 热量的能力传热系数愈大，铸型的激冷能 力就俞强，金

13、属液于其中保持 液态的时间就愈短，充型能力 下降。6铸型系数温度铸型在浇注时的温度温度愈高，液态金属与铸型的 温差就愈小，充型能力愈强。7浇注系统构造各浇道的构造复杂情况构造愈复杂，流动阻力愈大， 充型能力愈差。8铸件的折算厚度铸件体积与外表积之比折算厚度大，散热慢，充型能 力好。9铸件的复杂程度铸件构造复杂程度构造复杂，流动阻力大，铸型 充填困难。铸件的凝固式分为三种类型：逐层凝固式、体积凝固糊状凝固式和中间凝固式。59.铸件在凝固和冷却过程中，其体积和尺寸减小的现象称为收缩。收缩是铸件多缺陷产生的根本原因60.金属从浇注温度冷却到室温经过三个收缩阶段：液态收缩:金属在液体状态时的收缩，其原

14、因是由于气体排出，空穴减少，原 子间间距减小。凝固收缩：金属在凝固过程中的收缩，其原因是 由于空穴减少，原子间间距减小。液态收缩和凝固收缩又称为体积 收缩，是缩或缩松形成的根本原因。固态收缩：金属在固态过程 中的收缩，其原因在于空穴减少，原子间间距减少。固态收缩还引 起铸件外部尺寸的变化，古称尺寸收缩线收缩。线收缩对铸件形状 和尺寸精度影响很大，是铸造应力、变形和裂纹等缺陷产生的根本 原因。在常用合金中，钢的收缩率最大，灰铸铁收缩率最小。62.铸件凝固完毕后常常在某些部位出现洞，大而集中的称为缩，细小而分散的洞称为缩松。结晶间隔大的合金，易产生缩松，纯金属共晶成分的合金，易形成集中的缩。金属材

15、料经冷塑性变形后，随变形度的增加，其强度、硬度提高，塑性和韧性下降，这种现象称为加工硬化64.晶体只有在切应力的作用下才会发生塑性变形65.66.67.68.69.70.71.72.73.74.75.76.金属在再结晶温度以下进展的塑性变形称为冷变形加工，此时 产生加工硬化。金属在再结晶温度以上进展的塑性变形称为热变形 加工。热变形加工可使金属中的气和疏松焊合，并改善夹杂物，碳化 物的形态、大小和分布，提高钢的强度、塑性及冲击韧度。热变形时铸锭中的非金属夹杂物沿变形向被拉长为纤维组织 热加工流线。自由锻用于单件、小批量锻件的生产以及大型锻件的产生。自由锻相比模锻具有以下特点：模锻件形状和尺寸精

16、度高，外表质量好， 加工余量小， 节省金属材料 ;生产率高 ; 操作简单， 易于实 现自动化; 模锻设备要求较高，吨位要求大， 锻模构造复杂， 本钱高，生产准备期较长。模锻适用于中、小型锻件的成批及大量生产。板料冲压是利用冲模在压力机上对材料施加压力，使材料产生 别离或变形，从而获得一定形状、尺寸和性能的加工法。板料冲压 通常在室温下进展，故又称冷冲压。弯曲件在弯曲变形后，会伴随一些弹性恢复从而造成工件弯曲 角度、弯曲半径与模具的形状、尺寸不一致的现象称为弯曲件的回 弹现象。焊接法：熔化焊、压力焊和钎焊。电阻焊是利用接触电阻热将接头加热到塑性或熔化状态，再通 过电极施加压力，形成原子间结合的焊

17、接法。钎焊分为两类：硬钎焊和软钎焊。硬钎焊的特点是所用钎料的熔化温度高于450 C,接头的强度大，用于受力较大、温度较高的场合。所用的钎料多为铜基、银基。钎料熔化温度低于450 C的钎焊是软钎焊。软钎焊常用锡铅钎料，适用于受力不大，工作温度低的场合。焊接剩余应力变形产生的原因：构造件在焊接以后2 产生变形，部易产生剩余应力。焊接剩余应力会增加构造工作的应力，降低构 造的承载能力。焊接时，焊缝被加热，焊缝区应膨胀，但由于焊缝 区域围的金属未被加热和膨胀，所以该局部的金属制约了焊缝区受 热的自由膨胀，焊缝产生塑性变形并缩短。焊缝冷却后，焊缝区域比围区域短，但是焊缝围区域并没有缩短，从而阻碍焊缝区域

18、的自 由收缩，产生焊接以后工件的变形与应力。78.低碳钢的焊接：焊接性良好，焊接时没有淬硬、冷裂倾向。铸铁的焊接：铸铁碳含量高，塑性低，焊接性差。铸铁焊接容易产生裂纹。79.焊接时，为什么对焊接区进展保护？有哪些保护措施？答：防止空气进入熔池，减少焊缝金属中的氧、氮含量、氧含量增加，焊缝的强度、 硬度、 塑性、 韧性下降。 氮含量增加， 会使焊缝中产生气。 保护措施： 造气保护： 焊条药皮或焊剂在高温下回产生气体， 在焊接区围形成一层保护气体，隔绝空气， 使弧柱和熔池受到保护。 如氩弧焊。造渣保护， 焊条药皮或焊剂熔化后产生熔渣，在熔池外表形成一层熔渣，与空气隔绝。如埋弧焊。气保护气体和熔渣，

19、对焊接区进展保护药皮、 焊剂或焊条、焊丝向金属池渗合金， 弥补其烧损， 并进展脱氧、 脱硫、- 渣联合保护，在焊接区围同时形成 如焊条电弧焊。渗合金添加硅、锰等有益元素， 脱磷， 从而保证和调整焊缝的化学成通过以80.热塑性塑料: 其分子构造主要为线型或支链线型分子构造，工艺特点是受热软化、熔融、具有可塑性，冷却后坚硬；再受热又可软 化，可重复使用而其根本性能不变；可溶解在一定的溶剂中。成形 工艺简便、形式多种多样，生产效率高，可直接注射、挤压、吹塑 成型，如聚乙烯、聚丙烯。热固性材料：具有体型分子构造，热固性塑料一次成形后，质地坚硬、性质稳定，不再溶于溶剂中，受热不变形，不软化，不能回收。成形工艺复杂，大多只能采用模压或层压法，生产效率低， 如酚醛塑料、环氧塑料。瓷材料具有高强度、高模量、高硬度以及高耐温、耐腐蚀等优良性能。但特有的脆性、抗热振性能差等缺陷83.碳 / 碳复合材料具有碳和墨材料特有的优点如低密度，优异热性能如耐烧蚀性、抗热震性、高导热性和低膨胀系数。同时还具有复 合材料的高强度、高弹性模量。纳米材料的特性：量子尺寸效应、外表效应、纳米材料的体积效应、量子隧道效应。毛坯选择的原那么：工艺性原那么适应性原那么生产条件兼顾原那么经济性原那么可持续性开展原那么。制作人：罗爽绝无雷同翻者必究