材料综合项目工程基础答案.doc

一、 金属材料制备1.简要阐明高炉构造及高炉内重要区域分布。 高炉本体是冶炼生铁主体设备。由耐火材料砌筑成竖式圆筒形，外有钢板炉壳加固密封，内嵌冷却设备保护；高炉内部工作空间形状称为高炉内型。高炉内型从下往上分为炉缸、炉腹、炉腰、炉身和炉喉五个某些，该容积总和为它有效容积，反映高炉所具备生产能力。 依照物料存在形态不同，可将高炉划分为五个区域：块状带、软熔带、滴落带、风口前回旋区、渣体汇集区。 2高炉炼铁重要原料和产品分别是什么？原料：铁矿石： 含铁矿物+脉石=机械混合物 天然铁矿石按其重要矿物分为磁铁矿、赤铁矿、褐铁矿和菱铁矿等几种产品：（1）生铁-不是纯铁！含Fe、C、Si、Mn、P、S等元素构成合金。 w(C)在2%左右，事实上可达3.5%-4.5%锻造生铁：即灰口生铁，碳以游离石墨形式存在，断面呈灰色炼钢生铁：即白口生铁，碳以Fe3C形式存在，断面呈银白色特种生铁：高锰、高硅生铁（2）高炉煤气：含CO、CO2、CH4、H2等（3）炉渣3高炉炼铁重要理化过程有哪些？重要反映有哪些？1）燃烧过程:CO2CO2 CO2在上升过程中：CO2CCO 2）溶剂分解:CaCO3CaOCO2 3）铁还原:FeOCOCO2Fe(间接还原) FeOCFeCO （直接还原） 4）增碳：铁水在与焦碳接触中会增碳扩散 过程， 使铁水被C所饱和。 5）其她元素还原： Mn，Si 某些被还原，被还原后进入铁水中 Al不被还原 ，只能和熔剂形成渣 6）去S： FeSCaOCaSFeO 7）P还原： Ca3(PO4)25C 3CaO2P5CO 8）造渣：SiO2、Al2O3、CaO等铁水中： C饱和，溶有某些Mn，Si，S以及所有P。4炼钢有哪些重要办法？炼钢过程重要反映是什么？重要办法：转炉炼钢：氧气转炉炼钢法 电炉炼钢：电弧炉炼钢法 平炉炼钢炼钢过程重要反映：脱CSi、Mn氧化脱P脱S脱O5阐明连铸机构成及作用。钢连铸机由钢包，中间包，结晶器，结晶振动装置，二次冷却装和铸坏导向装置，拉坯矫直装置，切割装置、出坯装置等某些构成。作用:连铸就是通过连铸机直接把钢液凝固成钢坯，从而可以逐渐代替老式锭模浇注和钢坯开坯工序，实现钢铁生产持续化和自动化。6简要论述拜耳法生产氧化铝原理和工序。（l）用NaOH溶液溶出铝土矿，所得到铝酸钠溶液在添加晶种、不断搅拌条件下，溶液中氧化铝呈氢氧化铝析出，即种分过程。 （2）分解得到母液，经蒸发浓缩后在高温下可用来溶出新铝土矿，即溶出过程。 交替使用这两过程，就可以每解决一批矿石得到一批氢氧化铝，构成所谓拜耳法循环。工序：原浆制备高压溶出压煮矿浆稀释、赤泥洗涤及分离晶种分解氢氧化铝分级氢氧化铝焙烧母液蒸发和苏打苛化7阐明火法炼铜基本原理与工艺，造锍熔炼目是什么？基本原理：工艺：造锍熔炼-吹炼-火法精炼-电解精炼造锍熔炼目是使炉料中铜尽量所有进入冰铜，某些铁以FeS形式也进入冰铜，使大某些铁氧化成FeO与脉石矿物造渣；另一方面使冰铜与炉渣分离。二、 金属液态成型1. 合金锻造性能有哪些？锻造性能是合金在锻造生产中所体现出来工艺性能，是保证铸件质量重要因素，是衡量锻造合金重要指标。 锻造性能有充型能力与流动性、收缩性、吸气性和偏析等。2. 什么是锻造应力？锻造应力对铸件质量有何影响？生产中常采用哪些办法来防止和减少应力对铸件危害？锻造应力：铸件完全凝固后便进入了固态收缩阶段，若铸件固态收缩受到阻碍，将在铸件内部产生应力，称为锻造应力。影响：3. 缩孔和缩松是如何形成？采用何种办法进行防止？液态合金在凝固过程中，若其液态收缩和凝固收缩所缩减容积得不到补足，则在铸件最后凝固部位形成某些孔洞。容积比较大且集中孔洞称为缩孔，细小且分散孔洞称为缩松。 缩孔、缩松防止办法采用冒口、冷铁顺序凝固（结晶温度窄合金）4. 什么是顺序凝固和同步凝固？各需要采用什么办法来实现？它们分别合用于哪些场合？ 顺序凝固，就是在铸件上也许浮现缩孔厚大部位通过安放冒口等工艺办法，使铸件上远离冒口部位先凝固，而后是接近冒口部位凝固，最后才是冒口自身凝固。 办法：在铸件上也许浮现缩孔厚大部位通过安放冒口，同步增设冷铁等工艺办法。 合用场合：结晶温度窄合金，合用于对铸钢，白口铸铁及铝合金、铜合金铸件补缩。 同步凝固：采用工艺办法保证铸件构造上各某些之间没有温差或温差很小，使各某些同步凝固。 办法：将内浇口开在铸件薄壁处，以减缓其冷却速度；而在铸件厚壁处放置冷铁，以加快其冷却速度。 合用场合：（1）结晶温度宽合金，容易产生缩松合金，对气密性规定不高时，可采用同步凝固原则，使工艺简化。（2） 壁厚均匀铸件，倾向用同步凝固，特别是均匀薄壁铸件，消除缩松有困难，应采用同步凝固原则。（2）从合金性质看，适合采用顺序凝固原则铸件，当热裂、变形成为重要矛盾时，也可以采用同步凝固原则。5. 浇注系统普通有哪几种基本组元构成？各组元作用是什么？浇注系统是铸型中液态金属流入型腔通道，普通有浇口杯、直浇道、横浇道和内浇道等构成。（1）浇口杯（外浇口）：浇注时外浇口应保持布满状态，以便熔融金属比较平稳流到铸型內并使熔渣上浮。 （2）直浇道：运用其高度产生一定液态静压力，使熔融金属产生充填能力。（3）横浇道：将熔融金属分派进入内浇道并起挡渣作用。 （4）内浇道：控制熔融金属流入型腔速度与方向。6简述熔模锻造工艺过程、生产特点和合用范畴。工艺过程：母模压型融蜡锻造蜡模单独蜡模组合蜡模结壳、溶出蜡模填砂、浇注生产特点：可生产形状复杂、轮廓清晰、薄壁铸件；铸件精度高，表面质量好；可以锻造各种合金铸件；生产批量不受限制；工序繁多，生产周期较长，铸件不能太长、太大，铸件成本比砂型铸件高。合用范畴：6. 金属型锻造有何优越性？为什么它不能完全取代砂型锻造？金属型锻造一型多铸，生产率高，劳动条件好；铸件组织致密、晶粒细小，机械性能高；铸件精度高、表面粗糙度值低。属型锻导致本高，周期长，工艺规定严格，铸件易浮现浇局限性、冷隔、裂纹等缺陷，易产生白口现象，外形不易复杂，因此金属型锻造不适当生产铸铁件，而广泛应用于铜、铝合金铸件大批量生产，故它不能取代砂型锻造。7. 低压锻造工作原理与压力锻造有何不同？低压锻造是一种介于金属型锻造和压力锻造之间一种办法，它是在低压下将金属液注入型腔，并在压力下凝固成型，以获得铸件办法.与压力锻造相比，所受压力大小不同，液态金属流动方向不同。三、 金属塑性成形1. 常用塑形成形加工办法有哪些？体积成形：轧制、挤压、拉拔、锻造 板料成形：剪切、弯曲、拉伸、胀形2. 与铸件相比，锻件有何长处？（1） 锻件中，由于工件经受塑性变形和再结晶，粗大树枝状结晶组织被压碎，疏松和空隙被压实，因而可以避免铸件存在偏析、缩孔、疏松等缺陷。（2） 锻件能保存金属流线型，可以明显提高金属材料力学性能。（3） 锻件合用于性能规定高，形状复杂零件，而铸件不合用。3. 简述影响金属塑性成形性能重要因素。（1） 材料本质：化学成分金属组织（2） 成型加工条件:变形温度变形塑性应力状态4. 金属塑形成形基本定律是什么？ 最小阻力定律、体积不变规则、材料塑性成形5. 普通状况下，模锻模膛涉及哪几种某些？预锻模膛：让坯料变形到接近锻件形状和尺寸，以使金属易于布满终锻模膛。终锻模膛：让坯料变形到接近锻件形状和尺寸，以使金属易于布满终锻模膛。6. 简述热轧无缝钢管重要生产工序穿孔轧管匀整定径和减径7. 什么是控制轧制？简述控制轧制三阶段显微组织变化特点。控制轧制是指在热轧过程中通过对金属加热制度、变形制度和温度制度合理控制，是塑性变形与固态相变相结合，以获得细小晶粒组织，使钢材具备优秀综合力学性能一种轧制办法。三阶段：（1）奥氏体再结晶区控制轧制：（2） 奥氏体未再结晶区控制轧制：（3） 奥氏体+铁素体两相区控制轧制：8. 板料冲压重要包括哪些内容？分别阐明各种冲压工艺特点及其应用范畴。四、 金属热解决原理及工艺1. 简述奥氏体化过程及奥氏体晶粒大小影响因素。钢加热时奥氏体形成过程过程称为奥氏体化。以奥氏体为例：奥氏体形核奥氏体长大剩余渗碳体溶解奥氏体均匀化奥氏体晶粒大小影响因素：（1）加热温度和保温时间影响（2）加热速度影响（3）钢化学成分影响2. 绘制共析钢等温冷却曲线和持续冷却曲线，阐明每条线和区域金属学意义。3. 解释名词：片状珠光体、粒状珠光体、索氏体、屈氏体、马氏体、贝氏体。片状珠光体：由片层相间铁素体和渗碳体构成。粒状珠光体：铁素体基体上分布着 粒状渗碳体组织。索氏体：在650600形成片间距较小珠光体(0.20.4mm)，在光学显微镜8001500能辨别出其为铁素体薄层和碳化物（渗碳体）薄层交替重叠复相组织称为细珠光体或索氏体，屈氏体：600550形成片层间距极小珠光体( 0.2mm) ，在光学显微镜下高倍放大已无法辨别出其内部构造，在电子显微镜下可观测到很薄铁素体层和碳化物（渗碳体）层交替重叠复相组织，称为极细珠光体或屈氏体，用字母T表达马氏体：马氏体是碳在Fe中过饱和固溶体。是奥氏体通过无扩散性相变转变成亚稳定相。贝氏体组织：贝氏体（B）是渗碳体分布在碳过饱和F基体上两相混合物；4. 试述钢中马氏体组织转变特点及其影响马氏体强韧性因素，为什么马氏体转变不能进行彻底，而总要保存一某些残存奥氏体？马氏体组织转变特点：（1）非扩散型转变，M 是碳在 -Fe 中过饱和固溶体；M为体心正方晶格。（2）M 形成速度不久，无孕育期，是一种持续冷却转变过程；（3）M形成时导致时会体积膨胀，在钢中导致很大内应力，严重时将使被解决零件开裂;（4）M 转变不彻底，总要残留少量A 。残存A质量分数与Ms、Mf高低关于。A中碳质量分数越高， Ms、Mf 越低，残存A质量分数就越高。w(c)0.6，标上A（5）马氏体硬度很高，含碳量越高马氏体硬度越高（6）A 转变为 M 时体积会膨胀5. 什么是贝氏体组织？上贝氏体、下贝氏体及粒状贝氏体形貌特性如何？贝氏体组织：贝氏体（B）是渗碳体分布在碳过饱和F基体上两相混合物；上贝氏体：550350 ，B上，呈羽毛状，小片状渗碳体分布在成排 F 片之间下贝氏体：350 Ms ， B下，黑色针状，细小无方向性，而F 内碳化物细小弥散，粒状贝氏体：形成于上贝氏体转变区上限温度范畴内。组织特性是在粗大块状或针状铁素体内或晶界上分布着某些孤立小岛，小岛形态呈粒状或者长条状等。6. 何谓魏氏组织？它形成条件如何？对钢性能有何影响？如何消除？魏氏组织：奥氏体晶粒上生长出来铁素体或渗碳体近乎平行，呈羽毛状或呈三角形状，其间存在着珠光体组织，这种组织 称为魏氏体对钢性能影响：使钢机械性能特别是塑性和冲击韧性明显减少。还会使脆性转折温度升高。消除：采用细化晶粒正火、退火以及锻造等，严重可采用二次正火。7. 什么是上临界冷却速度？8. 比较钢退火和正火异同。9. 淬火目是什么？试比较各种淬火办法优缺陷。简要阐明钢淬火加热温度选取原则，为什么过共析钢淬火加热温度不能超过Accm温度？通过奥氏体化钢以不不大于临界冷却速度vk进行冷却，获得不平衡组织（马氏体或下贝氏体）热解决工艺单液淬火法:缺陷： 水淬则淬火应力大，容易产生变形与开裂； 用油淬则不易淬硬，容易产生软点。 长处： 操作简朴，容易实现机械化和自动化。双液淬火法：长处：即可以保证工件得到马氏体组织，又可以减少工件在马氏体区冷却速度，减小组织应力，从而减小工件变形，开裂倾向。 缺陷：操作复杂，对工人技术水平规定高。分级淬火:长处：淬火时工件内部温度均匀，组织转变几乎同步进行，因而减小了内应力， 明显减少了变形开裂倾向。 缺陷：液态介质（熔盐等）冷却能力有限等温淬火：长处：工件强度、硬度高，塑性、韧性好 淬火应力小，变形小 缺陷：生产周期长10. 何谓钢淬透性和淬硬性？其各自影响因素分别是什么？淬透性（Hardenability)： 指钢在淬火时形成马氏体能力，其大小用钢在一定条件下淬火所获得淬透层深度来表达。影响淬透性因素：(1) 碳含量 (2) 合金元素 (3) 奥氏体化温度 (4) 钢中未溶第二相 淬硬性：表达钢淬火时硬化能力。影响淬硬性因素：马氏体中含碳量。11.什么是回火？钢通过淬火后为什么一定要进行回火？回火：钢回火是将淬火后钢再加热到相变点如下温度，保温后以恰当冷却速度冷却热解决工艺。回火可以稳定组织，减小或消除淬火应力提高钢塑性和韧性，获得强度、硬度和塑性、韧性恰当配合，以满足不同工件性能规定。11. 试述钢回火分类，各类回火应用。何谓调质解决？有何特点？广泛用于各种构造件如轴、齿轮等热解决。也可作为规定较高精密件、量具等预备热解决。 合用于各种高碳钢、渗碳件及表面淬火件。 应用获得良好综合力学性能，即在保持较高强度同步，具备良好塑性和韧性。 提高se及ss，同步使工件具备一定韧性 。在保存高硬度、高耐磨性同步，减少内应力。 回火目S回 T回 M回 回火组织500-650350-500150-250 回火温度 高温回火 中温回火 低温回火 合用于弹簧热解决淬火加高温回火热解决称作调质解决，简称调质。12. 什么是第一类回火脆性和第二类回火脆性？产生因素是什么？如何消除？有些钢在某一温度范畴内回火时，其冲击韧性比在较低温度回火时还明显下降，这种脆化现象称为回火脆性。发生在 250400称为第一类回火脆性，发生在450650称为第二类回火脆性第一类回火脆性形成因素： 由于碳化物-Fe5C2和-Fe3C沿着马氏体条或片界面呈薄片状析出，形成脆性薄壳，割裂了马氏体基体，因而脆性大增。防止办法： 避免在脆化温度范畴内回火(无法消除，只能避开）。 第二类回火脆性 形成因素： 由于P、As、Sb、Sn等微量杂质元素在晶界上偏聚和析出，减少了晶界断裂强度。防止办法：1 高温回火后迅速冷却2 减少钢中杂质元素含量3 在钢中加入合金元素（Mo、W）4 采用亚临界淬火工艺14.试比较表面淬火和表面化学热解决异同。