工程材料與成型技術基礎復習總結

1、工程材料與成型技術基礎 1. 材料強度是指材料在達到允許的變形程度或斷裂前所能承受的最大應力。2. 工程上常用的強度指標有屈服強度和抗拉強度。3. 彈性模量即引起單位彈性變形所需的應力。4. 載荷超過彈性極限后，若卸載，試樣的變形不能全部消失，將保留一部分殘余成形，這種不恢復的參與變形，成為塑性變形。5. 產生塑性變形而不斷裂的性能稱為塑性。6. 抗拉強度是試樣保持最大均勻塑性變形的極限應力，即材料被拉斷前的最大承載能力。7. 發(fā)生塑性變形而力不增加時的應力稱為屈服強度。8. 硬度是指金屬材料表面抵抗其他硬物體壓入的能力，是衡量金屬材料軟硬程度的指標。9. 硬度是檢驗材料性能是否合格的基本依據

2、之一。10.硬度分類應用范圍測試原理布氏硬度具有粗大晶?；蚪M成相得金屬材料的硬度測量表面壓痕，即測量面積，損害較大洛氏硬度用于淬火鋼、退火鋼、鋁合金等硬度稍軟的金屬測試件深度，即壓痕深度增量維氏硬度測試小件，檢驗氧化、氮化、滲碳、鍍層等工藝處理效果單個晶粒微粒11. 布氏硬度最硬，洛氏硬度小于布氏硬度，維氏硬度小于前面兩種硬度。12. 沖擊韌性：在沖擊試驗中，試樣上單位面積所吸收的能量。13. 當交變載荷的值遠遠低于其屈服強度是發(fā)生斷裂，這種現(xiàn)象稱為疲勞斷裂。14. 疲勞度是指材料在無限多次的交變載荷作用而不會產生破壞的最大應力。15. 原子在空間呈規(guī)則排列的固體物質稱為晶體，晶體具有固定的熔

3、點。16. 晶格：表示金屬內部原子排列規(guī)律的抽象的空間格子。 晶面：晶格中各種方位的原子面。 晶胞：構成晶格的最基本幾何單元。17. 體心立方晶格:-Fe 、鉻（Cr）、鉬（Mo）、鎢（W）。 面心立方晶格：鋁（Al）、銅（Cu）、銀（Ag）、鎳(Ni)、金（Au）。 密排六方晶格：鎂（Mg）、鋅（Zn）、鈹（Be）、鎘（Cd）。18. 點缺陷是指長、寬、高三個方向上尺寸都很小的缺陷，如：間隙原子、置換原子、空位。19. 線缺陷是指在一個方向上尺寸較大，而在另外兩個方向上尺寸很小的缺陷，呈線狀分布，其具體形式是各種類型的位錯。20. 面缺陷是指在兩個方向上尺寸較大，而在另一個方向上尺寸很小的缺

4、陷，如晶界和亞晶界。21. 原子從一種聚集狀態(tài)轉變成另一種規(guī)則排列的過程，稱為結晶。結晶過程由形成晶核和晶核長大兩個階段組成。22. 純結晶是在恒溫下進行的。23. 實際結晶溫度Tn低于理論結晶溫度Tm的現(xiàn)象，稱為過冷，其差值稱為過冷度T,即T=TmTn。24. 同一液態(tài)金屬，冷卻速度愈大，過冷度也愈大。25. 澆注時，向液態(tài)金屬中加入一些高熔點、溶解度的金屬或合金，當其結構與液態(tài)金屬的晶體結構相似時使形核率大大提高，獲得均勻細小的晶粒。這種方法稱為變質處理。26. 液態(tài)金屬結晶后獲得具有一定晶格結構的晶體，高溫狀態(tài)下的晶體，在冷卻過程中晶格結構法發(fā)生改變的現(xiàn)象，稱為同素異構轉變，又稱重結晶。

5、27. 一種金屬具有兩種或兩種以上的晶體結構，稱為同素異構性。28. 當溶質原子溶入溶劑晶格，使溶劑晶格發(fā)生畸變，導致固溶體強度、硬度提高，塑性和韌性略有下降的下降，稱為固溶強化。29. 金屬化合物呈細小顆粒均勻分布在固溶體基體上時，使合金的強度、硬度、耐熱性和耐磨性明顯提高，這一現(xiàn)象稱為彌散強化。30. 杠桿定律大題(P26)。31. 相圖分析大題(P32)。32. 鐵碳合金的分類合金的種類工業(yè)純鐵碳鋼白口鑄鐵亞共析鋼共析鋼過共析鋼亞共晶鑄鐵亞共晶鑄鐵晶鑄鐵碳的質量分數0.02180.0218-0.770.770.77-2.112.11-4.34.34,3-6.69室溫組織FP+FPP+Fe

6、CP+FeC+LdLdFeC+Ld力學性能軟塑性、韌性好綜合力學性能好硬度大硬而脆33. 碳鋼是指碳的質量分數小于2.11%的鐵碳合金。34. 碳鋼的分類分類方法鋼種質量分數特點按碳的質量分數低碳鋼wc0.25%強度低、塑性和焊接性好中碳鋼wc=0.025%-0.6%強度較高、但塑性和焊接性差高碳鋼wc0.6%塑性和焊接性差，強度和硬度高35. 鑄鐵是應用廣泛的一種鐵碳合金，其wc2.11%.36. 按照石墨形貌的不同，這一類鑄鐵可以分為灰鑄鐵（片狀石墨）、可鍛鑄鐵（團絮狀石墨）、球墨鑄鐵（球狀石墨）和蠕墨鑄鐵（蠕蟲狀石墨）四種。37. 鋼的熱處理是將固態(tài)鋼采用適當的方式進行加熱、保溫、和冷卻

7、，以獲得所需組織結構與性能的一種工藝。38. 熱處理的特點是改變零件內部組織，不改變其形狀與尺寸，消除毛坯缺陷，改善毛坯切削性能，改善零件的力學性能。即改善工藝性能和力學性能。39. 熱處理分為普通熱處理（退火、正火、淬火和回火）、表面熱處理（表面淬火、滲碳、滲氮、碳氮共滲）及特殊熱處理（形變熱處理）。40. 不是所有材料都能進行熱處理強化，滿足條件：有固態(tài)相變經冷加工使組織結構處于熱力學不穩(wěn)定狀態(tài)表面能被活性介質的原子滲入從而改變化學成分。41. 退火作用是為了降低硬度，提高塑性改善切削性能。42. 淬火的作用：獲得高硬度的馬氏體。43. 奧氏體化：將鋼加熱至臨界點以上使形成奧氏體的金屬熱處

8、理過程，珠光體向奧氏體轉變。44. 奧氏體化是鋼組織轉變的基本條件。45. 應用等溫轉變曲線分析奧氏體化在連續(xù)冷卻中的轉變（P53)46. 球化退火是使鋼中碳化物球化而進行的退火，得到在鐵素體基體上均勻分布的球狀或顆粒狀碳化物的組織。熱處理后的組織為珠狀珠光體，應用于共析鋼、過共析鋼和合金工具鋼。目的：降低硬度、改善切削加工性，改善熱處理工藝性能，為淬火做組織準備。47. 正火，又稱?；?，是將工件加熱至727到912攝氏度之間以上4060min，保溫一段時間后，從爐中取出在空氣中或噴水、噴霧或吹風冷卻的金屬熱處理工藝。應用于亞共析鋼，鐵素體和索氏體、亞共析鋼，索氏體、過共析鋼，索氏體和二次滲碳

9、體。目的：對于低碳鋼、低碳低合金鋼，細化晶粒，提高硬度，改善切削加工性，對于共析鋼，消除二次網狀滲碳體，有利于球化退火的進行。48. 鋼的淬火是將鋼加熱到臨界溫度Ac3（亞共析鋼）或Ac1（過共析鋼）以上溫度，保溫一段時間，使之全部或部分奧氏體化，再以大于臨界冷卻速度快速冷卻，從而發(fā)生馬氏體轉變的熱處理工藝。淬火鋼得到的組織主要是馬氏體（或下貝氏體），此外還有少殘余奧氏體及未溶的第二相。目的：提高鋼的硬度和耐磨性。49. 回火是將淬火鋼重新加熱到A1以下某一溫度，保溫，然后冷卻的熱處理工藝。50. 低溫回火的組織為回火馬氏體，它有飽和的相和與其共格的-Fe2.4C組成，低溫回火的目的是保持淬火

10、馬氏體的高硬度和高耐磨性，降低淬火應力和脆性，用于各種高碳鋼的道具、量具、冷沖模具、滾動軸承和滲碳工件。51. 中溫回火后的組織為回火托氏體，它有尚未發(fā)生的再結晶的針狀鐵素體和彌散分布的極細小的片狀或粒狀滲碳體組成，目的是為了獲得高的屈強比、高的彈性極限、高的韌性，用于各種彈簧、鍛模。52. 高溫回火的組織為回火索氏體，它有已再結晶的鐵素體和均勻分布的細粒狀滲碳體組成，失去了原來淬火馬氏體的片狀或板條狀形態(tài)，呈現(xiàn)多邊形顆粒狀，同時滲碳體聚集長大。目的：獲得綜合力學力學性能，在保持較高強度的同時，具有較好的塑性和韌性，適用于處理傳遞運動和力的重要零件，如：傳動軸、齒輪。53. 淬火后高溫回火的熱

11、處理稱為調質。54. 產生回火脆性：淬火合金鋼在某一溫度范圍內回火時，出現(xiàn)沖擊韌性劇烈下降的現(xiàn)象，稱為回火脆性。在350附近回火，碳鋼的和合金鋼都會出現(xiàn)沖擊韌性下降，產生脆化現(xiàn)象，這種回火脆性稱為第類回火脆性。它與回火的冷卻方式無關，且無法消除，因此一般不在250-400溫度范圍內回火。淬火合金鋼在450-650回火時出現(xiàn)的回火脆性，稱為第類回火脆性。它與雜質在奧氏體晶界上的偏析有關，消除第類回火脆性的方法：回火后快速冷卻，使雜質來不及在晶界上偏析。（簡答題）55. 液態(tài)金屬充型鑄造，獲得尺寸精確，輪廓清晰的鑄件，取決于充型能力。在液態(tài)金屬充型過程中，一般伴隨結晶現(xiàn)象，若充型能力不足，在型腔被

12、填滿之前形成晶粒將充型的通道堵塞，金屬液態(tài)迫使停止流動，于是鑄件將產生不足或冷隔等缺陷。56. 充型能力取決于金屬液本身的流動能力。57. 影響充型能力的因素和原因序號影響因素定義影響原因1合金的流動性液態(tài)金屬本身的流動能力流動性好，易于澆出輪廓清晰、薄而復雜的鑄件，有利于非金屬夾雜物和氣體的上浮和排除；易于對鑄件的收縮進行補縮。2澆注溫度澆注時金屬液的溫度澆注溫度愈高，充型能力俞強。3充型壓力金屬液體在流動方向上所受的壓力壓力愈大，充型能力俞強，但壓力過大或充型速度過高會發(fā)生噴射、飛濺和冷隔現(xiàn)象。4鑄型中的氣體澆注時因鑄型發(fā)氣而形成在鑄型內的氣體能在金屬液與鑄型間產生氣膜，減小摩擦阻力，但發(fā)

13、氣太大，鑄型的排氣能力又小時，鑄型中的壓力增大，阻礙金屬液的流動5鑄型的傳熱鑄型從其中的金屬吸取并向外傳輸熱量的能力傳熱系數愈大，鑄型的激冷能力就俞強，金屬液于其中保持液態(tài)的時間就愈短，充型能力下降。6鑄型系數溫度鑄型在澆注時的溫度溫度愈高，液態(tài)金屬與鑄型的溫差就愈小，充型能力愈強。7澆注系統(tǒng)結構各澆道的結構復雜情況結構愈復雜，流動阻力愈大，充型能力愈差。8鑄件的折算厚度鑄件體積與表面積之比折算厚度大，散熱慢，充型能力好。9鑄件的復雜程度鑄件結構復雜程度結構復雜，流動阻力大，鑄型充填困難。58. 鑄件的凝固方式分為三種類型：逐層凝固方式、體積凝固（糊狀凝固）方式和中間凝固方式。59. 鑄件在凝

14、固和冷卻過程中，其體積和尺寸減小的現(xiàn)象稱為收縮。收縮是鑄件許多缺陷產生的基本原因。60. 金屬從澆注溫度冷卻到室溫經過三個收縮階段：液態(tài)收縮：金屬在液體狀態(tài)時的收縮，其原因是由于氣體排出，空穴減少，原子間間距減小。凝固收縮：金屬在凝固過程中的收縮，其原因是由于空穴減少，原子間間距減小。液態(tài)收縮和凝固收縮又稱為體積收縮，是縮孔或縮松形成的基本原因。固態(tài)收縮：金屬在固態(tài)過程中的收縮，其原因在于空穴減少，原子間間距減少。固態(tài)收縮還引起鑄件外部尺寸的變化，古稱尺寸收縮線收縮。線收縮對鑄件形狀和尺寸精度影響很大，是鑄造應力、變形和裂紋等缺陷產生的基本原因。61. 在常用合金中，鋼的收縮率最大，灰鑄鐵收縮

15、率最小。62. 鑄件凝固結束后常常在某些部位出現(xiàn)孔洞，大而集中的稱為縮孔，細小而分散的孔洞稱為縮松。結晶間隔大的合金，易產生縮松，純金屬共晶成分的合金，易形成集中的縮孔。63. 金屬材料經冷塑性變形后，隨變形度的增加，其強度、硬度提高，塑性和韌性下降，這種現(xiàn)象稱為加工硬化。64. 晶體只有在切應力的作用下才會發(fā)生塑性變形。65. 金屬在再結晶溫度以下進行的塑性變形稱為冷變形加工，此時產生加工硬化。金屬在再結晶溫度以上進行的塑性變形稱為熱變形加工。66. 熱變形加工可使金屬中的氣孔和疏松焊合，并改善夾雜物，碳化物的形態(tài)、大小和分布，提高鋼的強度、塑性及沖擊韌度。67. 熱變形時鑄錠中的非金屬夾雜

16、物沿變形方向被拉長為纖維組織（熱加工流線）。68. 自由鍛用于單件、小批量鍛件的生產以及大型鍛件的產生。69. 自由鍛相比模鍛具有以下特點：模鍛件形狀和尺寸精度高，表面質量好，加工余量小，節(jié)省金屬材料;生產率高;操作簡單，易于實現(xiàn)自動化;模鍛設備要求較高，噸位要求大，鍛模結構復雜，成本高，生產準備周期較長。70. 模鍛適用于中、小型鍛件的成批及大量生產。71. 板料沖壓是利用沖模在壓力機上對材料施加壓力，使材料產生分離或變形，從而獲得一定形狀、尺寸和性能的加工方法。板料沖壓通常在室溫下進行，故又稱冷沖壓。72. 彎曲件在彎曲變形后，會伴隨一些彈性恢復從而造成工件彎曲角度、彎曲半徑與模具的形狀、

17、尺寸不一致的現(xiàn)象稱為彎曲件的回彈現(xiàn)象。73. 焊接方法：熔化焊、壓力焊和釬焊。74. 電阻焊是利用接觸電阻熱將接頭加熱到塑性或熔化狀態(tài)，再通過電極施加壓力，形成原子間結合的焊接方法。75. 釬焊分為兩類：硬釬焊和軟釬焊。硬釬焊的特點是所用釬料的熔化溫度高于450，接頭的強度大，用于受力較大、溫度較高的場合。所用的釬料多為銅基、銀基。釬料熔化溫度低于450的釬焊是軟釬焊。軟釬焊常用錫鉛釬料，適用于受力不大，工作溫度低的場合。76. 焊接殘余應力變形產生的原因：結構件在焊接以后2產生變形，內部易產生殘余應力。焊接殘余應力會增加結構工作的應力，降低結構的承載能力。焊接時，焊縫被加熱，焊縫區(qū)應膨脹，但

18、由于焊縫區(qū)域周圍的金屬未被加熱和膨脹，所以該部分的金屬制約了焊縫區(qū)受熱的自由膨脹，焊縫產生塑性變形并縮短。焊縫冷卻后，焊縫區(qū)域比周圍區(qū)域短，但是焊縫周圍區(qū)域并沒有縮短，從而阻礙焊縫區(qū)域的自由收縮，產生焊接以后工件的變形與應力。77. 低碳鋼的焊接：焊接性良好，焊接時沒有淬硬、冷裂傾向。78. 鑄鐵的焊接：鑄鐵碳含量高，塑性低，焊接性差。鑄鐵焊接容易產生裂紋。79. 焊接時，為什么對焊接區(qū)進行保護？有哪些保護措施？答：防止空氣進入熔池，減少焊縫金屬中的氧、氮含量、氧含量增加，焊縫的強度、硬度、塑性、韌性下降。氮含量增加，會使焊縫中產生氣孔。保護措施：造氣保護：焊條藥皮或焊劑在高溫下回產生氣體，在焊接區(qū)周圍形成一層保護氣體，隔絕空氣，使弧柱和熔池受到保護。如氬弧焊。造渣保護，焊條藥皮或焊