工程材料與成型技術(shù)基礎(chǔ)復(fù)習(xí)總結(jié)

1、工程材料與成 型技術(shù)基礎(chǔ)1. 材料強(qiáng)度是指材料在達(dá)到允許的變形程度或斷裂前所能承受的最大應(yīng)力 。2. 工程上常用的強(qiáng)度指標(biāo)有屈服強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度。3. 彈性模量即引起單位彈性變形所需的應(yīng)力。4. 載荷超過(guò)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(fù)的參與變形，成為塑性變形。5. 產(chǎn)生塑性變形而不斷裂的性能稱(chēng)為塑性。6. 抗拉強(qiáng)度是試樣保持最大均勻塑性變形的極限應(yīng)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(shí)的應(yīng)力稱(chēng)為屈服強(qiáng)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(biāo)。9. 硬度是檢驗(yàn)材料性能是否合格的基本

2、依據(jù)之一10.硬度分類(lèi)應(yīng)用范圍測(cè)試原理布氏硬度具有粗大晶粒或組成相得金屬材料的硬度測(cè)量表面壓痕，即測(cè)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(cè)試件深度，即壓痕深度增量維氏硬度測(cè)試小件，檢驗(yàn)氧化、氮化、滲碳、鍍層等工藝處理 效果單個(gè)晶粒微粒10. 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 。11. 沖擊韌性：在沖擊試驗(yàn)中，試樣上單位面積所吸收的能量12. 當(dāng)交變載荷的值遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于其屈服強(qiáng)度是發(fā)生斷裂，這種現(xiàn)象稱(chēng)為疲勞斷裂 。13. 疲勞度是指材料在無(wú)限多次的交變載荷作用而不會(huì)產(chǎn)生破壞的最大應(yīng)力14. 原子在空間呈規(guī)則排列的固體物質(zhì)稱(chēng)為晶體，晶體具有固定

3、的熔點(diǎn)。15. 晶格：表示金屬內(nèi)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(gòu)成晶格的最基本幾何單元。17.體心立方晶格:a -Fe、鉻（Cr ）、鉬（Mo ）、鎢（W ）。面心立方晶格:鋁（Al八銅 （Cu八銀 （Ag八鎳（Ni）、金(Au）。密排六方晶格:鎂（Mg 八鋅 （Zn八鈹（Be ）、鎘(Cd）。18.點(diǎn)缺陷是指長(zhǎng)、寬、高三個(gè)方向上尺寸都很小的缺陷，如:隙原子、置換原子、空位19. 線(xiàn)缺陷是指在一個(gè)方向上尺寸較大，而在另外兩個(gè)方向上尺寸很小的缺陷，呈線(xiàn)狀分布，其具體形式是各種類(lèi)型的位錯(cuò)。20. 面缺陷是指在兩個(gè)方向上尺寸較大，而在另一個(gè)方向上尺寸很小的缺陷，如

4、晶界和亞晶界。21. 原子從一種聚集狀態(tài)轉(zhuǎn)變成另一種規(guī)則排列的過(guò)程，稱(chēng)為結(jié)晶。結(jié)晶過(guò)程由形成晶核和晶核長(zhǎng)大兩個(gè)階段組成。22. 純結(jié)晶是在恒溫下進(jìn)行的。23.實(shí)際結(jié)晶溫度Tn低于理論結(jié)晶溫度T m的現(xiàn)象 ，稱(chēng)為過(guò)冷差值稱(chēng)為過(guò)冷度 T,即 T=T m - Tn24.同一液態(tài)金屬冷卻速度愈大過(guò)冷度也愈大25. 澆注時(shí)向液態(tài)金屬中加入一些高熔點(diǎn)溶解度的金屬或合金，當(dāng)其結(jié)構(gòu)與液態(tài)金屬的晶體結(jié)構(gòu)相似時(shí)使形核率大大提高得均勻細(xì)小的晶粒這種方法稱(chēng)為變質(zhì)處理，高溫狀態(tài)下的，稱(chēng)為同素異構(gòu)轉(zhuǎn)稱(chēng)為同素異構(gòu)性26. 液態(tài)金屬結(jié)晶后獲得具有一定晶格結(jié)構(gòu)的晶體晶體，在冷卻過(guò)程中晶格結(jié)構(gòu)法發(fā)生改變的現(xiàn)象 變，又稱(chēng)重結(jié)晶。2

5、7. 一種金屬具有兩種或兩種以上的晶體結(jié)構(gòu)28. 當(dāng)溶質(zhì)原子溶入溶劑晶格，使溶劑晶格發(fā)生畸變，導(dǎo)致固溶體強(qiáng)度、硬度提高，塑性和韌性略有下降的下降，稱(chēng)為固溶強(qiáng)化29. 金屬化合物呈細(xì)小顆粒均勻分布在固溶體基體上時(shí) ，使合金的強(qiáng)度、硬度、耐熱性和耐磨性明顯提高，這一現(xiàn)象稱(chēng)為彌散強(qiáng)化30.杠桿定律f 大題(P26)31.相圖分析大題(P32)32.鐵碳合金的分類(lèi)合金的種類(lèi)工業(yè)純鐵碳鋼白口鑄鐵亞共析鋼共析鋼過(guò)共析鋼亞共晶鑄鐵亞共晶鑄鐵晶鑄鐵碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)<0.02180.02180.770.774.34,3-6.69室溫組織FP+FPP+FeCnP+FeCn+Ld 'LdFeC I+Ld

6、'力學(xué)性能軟塑性、 韌性好綜合 力學(xué) 性能 好硬度大硬而脆33.碳鋼是指碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)小于2.11%的鐵碳合金34. 碳鋼的分類(lèi)分類(lèi)方法鋼種質(zhì)量分?jǐn)?shù)特點(diǎn)低碳鋼wc 三 0.25%強(qiáng)度低、好塑性和焊接性按碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)中碳鋼wc=0.025%-0.6%強(qiáng)度較高接性差、但塑性和焊高碳鋼wc > 0.6%塑性和焊接性差，強(qiáng)度和硬度高35.鑄鐵是應(yīng)用廣泛的一種鐵碳合金，其 wc > 2.11%.36.按照石墨形貌的不同，這一類(lèi)鑄鐵可以分為灰鑄鐵（片狀石墨）、可鍛鑄鐵（團(tuán)絮狀石墨）、球墨鑄鐵（球狀石墨）和蠕墨鑄37.38.39.40.41.42.43.44.45.46.47.48.鐵（蠕

7、蟲(chóng)狀石墨）四種鋼的熱處理是將固態(tài)鋼采用適當(dāng)?shù)姆绞竭M(jìn)行加熱保溫和冷以獲得所需組織結(jié)構(gòu)與性能的一種工藝熱處理的特點(diǎn)是改變零件內(nèi)部組織，不改變其形狀與尺寸除毛坯缺陷，改善毛坯切削性能改善零件的力學(xué)性能即改善工藝性能和力學(xué)性能熱處理分為普通熱處理（退火正火、淬火和回火表面熱處理處理（表面淬火、滲碳滲氮、碳氮共滲 ）及特殊熱處理（形變熱）。不是所有材料都能進(jìn)行熱處理強(qiáng)化滿(mǎn)足條件：有固態(tài)相變經(jīng)冷加工使組織結(jié)構(gòu)處于熱力學(xué)不穩(wěn)定狀態(tài) 的原子滲入從而改變化學(xué)成分表面能被活性介質(zhì)退火作用是為了降低硬度，提高塑性改善切削性能淬火的作用:獲得高硬度的馬氏體。奧氏體化:將鋼加熱至臨界點(diǎn)以上使形成奧氏體的金屬熱處理過(guò)程，

8、珠光體向奧氏體轉(zhuǎn)變奧氏體化是鋼組織轉(zhuǎn)變的基本條件應(yīng)用等溫轉(zhuǎn)變曲線(xiàn)分析奧氏體化在連續(xù)冷卻中的轉(zhuǎn)變(P53)球化退火是使鋼中碳化物球化而進(jìn)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(yīng)用于共析鋼、過(guò)共析鋼和合金工具鋼度、改善切削加工性，改善熱處理工藝性能。目的：降低硬為淬火做組織準(zhǔn)備正火，又稱(chēng)?；菍⒐ぜ訜嶂?27 到912攝氏度之間以上4060min， 保溫一段時(shí)間后，從爐中取出在空氣中或噴水、噴霧或吹風(fēng)冷卻的金屬熱處理工藝。應(yīng)用于亞共析鋼，鐵素體和索氏體、亞共析鋼，索氏體、過(guò)共析鋼，索氏體和二次滲碳體。目的對(duì)于低碳鋼、低碳低合金鋼，細(xì)化晶粒，提高

9、硬度，改善切削加工性，對(duì)于共析鋼，消除二次網(wǎng)狀滲碳體，有利于球化退火的進(jìn)行。鋼的淬火是將鋼加熱到臨界溫度Ac3 （亞共析鋼 ）或Ac1 （過(guò)共析鋼）以上溫度，保溫一段時(shí)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(zhuǎn)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a相和與其共格的-Fe2.4C 組成,低溫回火的目的是保持淬火馬氏體的高硬度和高耐磨性，降低淬火應(yīng)力和脆性，用于各種高碳鋼

10、的道具、量具、冷沖模具、滾動(dòng)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(jié)晶的針狀鐵素體和彌散分布的極細(xì)小的片狀或粒狀滲碳體組成，目的是為了獲得高的屈強(qiáng)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(jié)晶的鐵素體和均勻分布的細(xì)粒狀滲碳體組成形態(tài)，呈現(xiàn)多邊形顆粒狀力學(xué)力學(xué)性能，在保持較高強(qiáng)度的同時(shí)適用于處理傳遞運(yùn)動(dòng)和力的重要零件，失去了原來(lái)淬火馬氏體的片狀或板條狀，同時(shí)滲碳體聚集長(zhǎng)大。目的，具有較好的塑性和韌性 如：傳動(dòng)軸獲得綜合齒輪53.淬火后高溫回火的熱處理稱(chēng)為調(diào)質(zhì)54.產(chǎn)生回火脆性:淬火合金鋼在某一溫度范圍內(nèi)回火時(shí)出現(xiàn)沖擊韌性

11、劇烈下降的現(xiàn)象的和合金鋼都會(huì)岀現(xiàn)沖擊韌性下降稱(chēng)為回火脆性。在350，產(chǎn)生脆化現(xiàn)象°C附近回火稱(chēng)為第 I類(lèi)回火脆性此一般不在回火時(shí)出現(xiàn)的回火脆性250-400晶界上的偏析有關(guān)碳鋼這種回火脆性且無(wú)法消除。它與回火的冷卻方式無(wú)關(guān)，C溫度范圍內(nèi)回火。淬火合金鋼在，稱(chēng)為第 n類(lèi)回火脆性。它與雜質(zhì)在奧氏體450-650消除第 n類(lèi)回火脆性的方法回火后快速冷卻，使雜質(zhì)來(lái)不及在晶界上偏析。（簡(jiǎn)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(guò)程中，一般伴隨結(jié)晶現(xiàn)象，若充型能力不足 ，在型腔被填滿(mǎn)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(dòng)，于是鑄件將

12、產(chǎn)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(dòng)能力57.影響充型能力的因素和原因序號(hào)影響因素定義影響原因1合金的流動(dòng)性液態(tài)金屬本身的流動(dòng)能力流動(dòng)性好，易于澆岀輪廓清晰、薄而復(fù)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(duì)鑄件的收縮進(jìn)行 補(bǔ)縮。2澆注溫度澆注時(shí)金屬液的溫度澆注溫度愈高，充型能力俞強(qiáng)。3充型壓力金屬液體在流動(dòng)方向上所受的壓力壓力愈大，充型能力俞強(qiáng)，但壓力過(guò)大或充型速度過(guò)高會(huì)發(fā)生噴射、飛濺和冷隔現(xiàn)象。4鑄型中的氣體澆注時(shí)因鑄型發(fā)氣而形成在鑄型內(nèi) 的氣體能在金屬液與鑄型間產(chǎn)生氣膜，減小摩擦阻力，但發(fā)氣太大，鑄型的排氣能力又小時(shí)，鑄型中的壓力增大，阻礙金屬液的流動(dòng)5鑄

13、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(shù)愈大，鑄型的激冷能力就俞強(qiáng)，金屬液于其中保持液態(tài)的時(shí)間就愈短，充型能力下降。6鑄型系數(shù)溫度鑄型在澆注時(shí)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(qiáng)。7澆注系統(tǒng)結(jié)構(gòu)各澆道的結(jié)構(gòu)復(fù)雜情況結(jié)構(gòu)愈復(fù)雜，流動(dòng)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(fù)雜程度鑄件結(jié)構(gòu)復(fù)雜程度結(jié)構(gòu)復(fù)雜，流動(dòng)阻力大，鑄型充填困難。58.鑄件的凝固方式分為三種類(lèi)型狀凝固）方式和中間凝固方式逐層凝固方式、體積凝固 （糊59.鑄件在凝固和冷卻過(guò)程中其體積和尺寸減小的現(xiàn)象稱(chēng)為收縮。收縮是鑄件許多缺陷產(chǎn)生的基

14、本原因60.金屬?gòu)臐沧囟壤鋮s到室溫經(jīng)過(guò)三個(gè)收縮階段:液態(tài)收縮金屬在液體狀態(tài)時(shí)的收縮其原因是由于氣體排岀空穴減少，原子間間距減小凝固收縮金屬在凝固過(guò)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(chēng)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(guò)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 狀和尺寸精度影響很大 本原因 。古稱(chēng)尺寸收縮線(xiàn)收縮線(xiàn)收縮對(duì)鑄件形是鑄造應(yīng)力、變形和裂紋等缺陷產(chǎn)生的基61. 在常用合金中，鋼的收縮率最大灰鑄鐵收縮率最小62.鑄件凝固結(jié)束后常常在某些部位岀現(xiàn)孔洞大而集中的稱(chēng)為縮63.64.65.66.67.

15、68.69.70.71.72.73.74.75.孔,細(xì)小而分散的孔洞稱(chēng)為縮松。結(jié)晶間隔大的合金，易產(chǎn)生縮松，純金屬共晶成分的合金，易形成集中的縮孔。金屬材料經(jīng)冷塑性變形后，隨變形度的增加，其強(qiáng)度 、硬度提高，塑性和韌性下降，這種現(xiàn)象稱(chēng)為加工硬化。晶體只有在切應(yīng)力的作用下才會(huì)發(fā)生塑性變形。金屬在再結(jié)晶溫度以下進(jìn)行的塑性變形稱(chēng)為冷變形加工，此時(shí)產(chǎn)生加工硬化。金屬在再結(jié)晶溫度以上進(jìn)行的塑性變形稱(chēng)為熱變形加工 。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(qiáng)度、塑性及沖擊韌度。熱變形時(shí)鑄錠中的非金屬夾雜物沿變形方向被拉長(zhǎng)為纖維組織（熱加工流線(xiàn)）。自由鍛用于單

16、件、小批量鍛件的生產(chǎn)以及大型鍛件的產(chǎn)生。自由鍛相比模鍛具有以下特點(diǎn)：模鍛件形狀和尺寸精度高，表面質(zhì)量好，加工余量小，節(jié)省金屬材料；生產(chǎn)率高；操作簡(jiǎn)單，易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化；模鍛設(shè)備要求較高，噸位要求大 ，鍛模結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本高，生產(chǎn)準(zhǔn)備周期較長(zhǎng)。模鍛適用于中、小型鍛件的成批及大量生產(chǎn)。板料沖壓是利用沖模在壓力機(jī)上對(duì)材料施加壓力，使材料產(chǎn)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(jìn)行，故又稱(chēng)冷沖壓。會(huì)伴隨一些彈性恢復(fù)從而造成工件彎曲、尺寸不一致的現(xiàn)象稱(chēng)為彎曲件的回彎曲件在彎曲變形后角度、彎曲半徑與模具的形狀彈現(xiàn)象 。焊接方法：熔化焊 、壓力焊和釬焊電阻焊是利用接觸電阻熱將

17、接頭加熱到塑性或熔化狀態(tài)再通過(guò)電極施加壓力形成原子間結(jié)合的焊接方法釬焊分為兩類(lèi)硬釬焊和軟釬焊硬釬焊的特點(diǎn)是所用釬料的熔化溫度高于450 C，接頭的強(qiáng)度大用于受力較大場(chǎng)合。所用的釬料多為銅基銀基。釬料熔化溫度低于焊是軟釬焊。軟釬焊常用錫鉛釬料適用于受力不大溫度較高的450°C的釬工作溫度低的場(chǎng)合76.焊接殘余應(yīng)力變形產(chǎn)生的原因結(jié)構(gòu)件在焊接以后2產(chǎn)生變形，內(nèi)部易產(chǎn)生殘余應(yīng)力。焊接殘余應(yīng)力會(huì)增加結(jié)構(gòu)工作的應(yīng)力降低結(jié)構(gòu)的承載能力。焊接時(shí) ，焊縫被加熱，焊縫區(qū)應(yīng)膨脹于焊縫區(qū)域周?chē)慕饘傥幢患訜岷团蛎?，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(chǎn)生塑性變形并縮短焊縫冷卻后但由77.78.79

18、.焊縫區(qū)域比周?chē)鷧^(qū)域短焊縫區(qū)域的自由收縮低碳鋼的焊接鑄鐵的焊接易產(chǎn)生裂紋焊接時(shí)防止空氣進(jìn)入熔池加，產(chǎn)生氣孔焊縫的強(qiáng)度氣體到保護(hù)，但是焊縫周?chē)鷧^(qū)域并沒(méi)有縮短，產(chǎn)生焊接以后工件的變形與應(yīng)力:焊接性良好:鑄鐵碳含量咼為什么對(duì)焊接區(qū)進(jìn)行保護(hù)保護(hù)措施，焊接時(shí)沒(méi)有淬硬，塑性低焊接性差，從而阻礙冷裂傾向。鑄鐵焊接容，減少焊縫金屬中的氧、硬度、塑性 、:造氣保護(hù)在焊接區(qū)周?chē)纬梢粚颖Ｗo(hù)氣體。如氬弧焊 。造渣保護(hù)有哪些保護(hù)措施氮含量氮含量增加氧含量增韌性下降:焊條藥皮或焊劑在高溫下回產(chǎn)生會(huì)使焊縫中在熔池表面形成一層熔渣，與空氣隔絕護(hù)，在焊接區(qū)周?chē)瑫r(shí)形成保護(hù)氣體和熔渣 焊條電弧焊。滲合金，通過(guò)藥皮添加硅、錳等有益元素從而保證和調(diào)整焊縫的化學(xué)成分80.熱塑性塑料特點(diǎn)是受熱軟化81.82.83.，使弧柱和熔池受，焊條藥皮或焊劑熔化后產(chǎn)生熔渣。如埋弧焊。氣-渣聯(lián)合保，對(duì)焊接區(qū)進(jìn)行保護(hù)焊劑或焊條、焊絲向金屬池滲合隔絕空氣以彌補(bǔ)其燒損并進(jìn)行脫氧脫硫:其分子結(jié)構(gòu)主要為線(xiàn)型或支鏈線(xiàn)型分子結(jié)構(gòu)、熔融具有可塑性冷卻后堅(jiān)硬再受熱又可軟工藝化，可重復(fù)使用而其基本性能不變工藝簡(jiǎn)便、形式多種多樣；可溶解在一定的溶劑中，生產(chǎn)效率高，可直接注射擠壓成型如聚乙烯聚丙烯成形吹塑熱固性