工程材料与成型技术基础复习总结.doc

工程材料与成型技术基础 1. 材料强度是指材料在达到允许的变形程度或断裂前所能承受的最大应力。2. 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. 载荷超过弹性极限后，若卸载，试样的变形不能全部消失，将保留一部分残余成形，这种不恢复的参与变形，成为塑性变形。5. 产生塑性变形而不断裂的性能称为塑性。6. 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。7. 发生塑性变形而力不增加时的应力称为屈服强度。8. 硬度是指金属材料表面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。9. 硬度是检验材料性能是否合格的基本依据之一。10.硬度分类应用范围测试原理布氏硬度具有粗大晶粒或组成相得金属材料的硬度测量表面压痕，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11. 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多次的交变载荷作用而不会产生破坏的最大应力。15. 原子在空间呈规则排列的固体物质称为晶体，晶体具有固定的熔点。16. 晶格：表示金属内部原子排列规律的抽象的空间格子。 晶面：晶格中各种方位的原子面。 晶胞：构成晶格的最基本几何单元。17. 体心立方晶格:-Fe 、鉻（Cr）、钼（Mo）、钨（W）。 面心立方晶格：铝（Al）、铜（Cu）、银（Ag）、镍(Ni)、金（Au）。 密排六方晶格：镁（Mg）、锌（Zn）、铍（Be）、镉（Cd）。18. 点缺陷是指长、宽、高三个方向上尺寸都很小的缺陷，如：间隙原子、置换原子、空位。19. 线缺陷是指在一个方向上尺寸较大，而在另外两个方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。20. 面缺陷是指在两个方向上尺寸较大，而在另一个方向上尺寸很小的缺陷，如晶界和亚晶界。21. 原子从一种聚集状态转变成另一种规则排列的过程，称为结晶。结晶过程由形成晶核和晶核长大两个阶段组成。22. 纯结晶是在恒温下进行的。23. 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T,即T=TmTn。24. 同一液态金属，冷却速度愈大，过冷度也愈大。25. 浇注时，向液态金属中加入一些高熔点、溶解度的金属或合金，当其结构与液态金属的晶体结构相似时使形核率大大提高，获得均匀细小的晶粒。这种方法称为变质处理。26. 液态金属结晶后获得具有一定晶格结构的晶体，高温状态下的晶体，在冷却过程中晶格结构法发生改变的现象，称为同素异构转变，又称重结晶。27. 一种金属具有两种或两种以上的晶体结构，称为同素异构性。28. 当溶质原子溶入溶剂晶格，使溶剂晶格发生畸变，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0.02180.0218-0.770.770.77-2.112.11-4.34.34,3-6.69室温组织FP+FPP+FeCP+FeC+LdLdFeC+Ld力学性能软塑性、韧性好综合力学性能好硬度大硬而脆33. 碳钢是指碳的质量分数小于2.11%的铁碳合金。34. 碳钢的分类分类方法钢种质量分数特点按碳的质量分数低碳钢wc0.25%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wc0.6%塑性和焊接性差，强度和硬度高35. 铸铁是应用广泛的一种铁碳合金，其wc2.11%.36. 按照石墨形貌的不同，这一类铸铁可以分为灰铸铁（片状石墨）、可锻铸铁（团絮状石墨）、球墨铸铁（球状石墨）和蠕墨铸铁（蠕虫状石墨）四种。37. 钢的热处理是将固态钢采用适当的方式进行加热、保温、和冷却，以获得所需组织结构与性能的一种工艺。38. 热处理的特点是改变零件内部组织，不改变其形状与尺寸，消除毛坯缺陷，改善毛坯切削性能，改善零件的力学性能。即改善工艺性能和力学性能。39. 热处理分为普通热处理（退火、正火、淬火和回火）、表面热处理（表面淬火、渗碳、渗氮、碳氮共渗）及特殊热处理（形变热处理）。40. 不是所有材料都能进行热处理强化，满足条件：有固态相变经冷加工使组织结构处于热力学不稳定状态表面能被活性介质的原子渗入从而改变化学成分。41. 退火作用是为了降低硬度，提高塑性改善切削性能。42. 淬火的作用：获得高硬度的马氏体。43. 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。44. 奥氏体化是钢组织转变的基本条件。45. 应用等温转变曲线分析奥氏体化在连续冷却中的转变（P53)46. 球化退火是使钢中碳化物球化而进行的退火，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。47. 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行。48. 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，使之全部或部分奥氏体化，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），此外还有少残余奥氏体及未溶的第二相。目的：提高钢的硬度和耐磨性。49. 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。50. 低温回火的组织为回火马氏体，它有饱和的相和与其共格的-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。51. 中温回火后的组织为回火托氏体，它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。52. 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。53. 淬火后高温回火的热处理称为调质。54. 产生回火脆性：淬火合金钢在某一温度范围内回火时，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击韧性下降，产生脆化现象，这种回火脆性称为第类回火脆性。它与回火的冷却方式无关，且无法消除，因此一般不在250-400温度范围内回火。淬火合金钢在450-650回火时出现的回火脆性，称为第类回火脆性。它与杂质在奥氏体晶界上的偏析有关，消除第类回火脆性的方法：回火后快速冷却，使杂质来不及在晶界上偏析。（简答题）55. 液态金属充型铸造，获得尺寸精确，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，若充型能力不足，在型腔被填满之前形成晶粒将充型的通道堵塞，金属液态迫使停止流动，于是铸件将产生不足或冷隔等缺陷。56. 充型能力取决于金属液本身的流动能力。57. 影响充型能力的因素和原因序号影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行补缩。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方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内的气体能在金属液与铸型间产生气膜，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浇注系统结构各浇道的结构复杂情况结构愈复杂，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表面积之比折算厚度大，散热慢，充型能力好。9铸件的复杂程度铸件结构复杂程度结构复杂，流动阻力大，铸型充填困难。58. 铸件的凝固方式分为三种类型：逐层凝固方式、体积凝固（糊状凝固）方式和中间凝固方式。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。收缩是铸件许多缺陷产生的基本原因。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，是缩孔或缩松形成的基本原因。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基本原因。61. 在常用合金中，钢的收缩率最大，灰铸铁收缩率最小。62. 铸件凝固结束后常常在某些部位出现孔洞，大而集中的称为缩孔，细小而分散的孔洞称为缩松。结晶间隔大的合金，易产生缩松，纯金属共晶成分的合金，易形成集中的缩孔。63. 金属材料经冷塑性变形后，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. 金属在再结晶温度以下进行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行的塑性变形称为热变形加工。66. 热变形加工可使金属中的气孔和疏松焊合，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。67. 热变形时铸锭中的非金属夹杂物沿变形方向被拉长为纤维组织（热加工流线）。68. 自由锻用于单件、小批量锻件的生产以及大型锻件的产生。69. 自由锻相比模锻具有以下特点：模锻件形状和尺寸精度高，表面质量好，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，锻模结构复杂，成本高，生产准备周期较长。70. 模锻适用于中、小型锻件的成批及大量生产。71. 板料冲压是利用冲模在压力机上对材料施加压力，使材料产生分离或变形，从而获得一定形状、尺寸和性能的加工方法。板料冲压通常在室温下进行，故又称冷冲压。72. 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。73. 焊接方法：熔化焊、压力焊和钎焊。74. 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接方法。75. 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，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。76. 焊接残余应力变形产生的原因：结构件在焊接以后2产生变形，内部易产生残余应力。焊接残余应力会增加结构工作的应力，降低结构的承载能力。焊接时，焊缝被加热，焊缝区应膨胀，但由于焊缝区域周围的金属未被加热和膨胀，所以该部分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，焊缝区域比周围区域短，但是焊缝周围区域并没有缩短，从而阻碍焊缝区域的自由收缩，产生焊接以后工件的变形与应力。77. 低碳钢的焊接：焊接性良好，焊接时没有淬硬、冷裂倾向。78. 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，为什么对焊接区进行保护？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，会使焊缝中产生气孔。保护措施：造气保护：焊条药皮或焊剂在高温下回产生气体，在焊接区周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，在熔池表面形成一层熔渣，与空气隔绝。如埋弧焊。气-渣联合保护，在焊接区周围同时形成保护气体和熔渣，对焊接区进行保护。如焊条电弧焊。渗合金，通过药皮、焊剂或焊条、焊丝向金属池渗合金，添加硅、锰等有益元素，以弥补其烧损，并进行脱氧、脱硫、脱磷，从而保证和调整焊缝的化学成分。80. 热塑性塑料:其分子结构主要为线型或支链线型分子结构，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，可重复使用而其基本性能不变；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。81. 热固性材料：具有体型分子结构，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。82. 陶瓷材料具有高强度、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石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。84. 纳米材料的特性：量子尺寸效应、表面效应、纳米材料的体积效应、量子隧道效应。85. 毛坯选择的原则：工艺性原则适应性原则生产条件兼顾原则经济性原则可持续性发展原则。制作人：罗爽 绝无雷同 翻者必究