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材料成形工艺基础1.1区分以下名词含义：逐层凝固P8和次序凝固P14 糊状凝固P8和同时凝固P15液态收缩 和凝固收缩P11 缩孔和缩松P12逐层凝固：纯金属和共晶成份合金是在恒温下结晶，铸件凝固时其凝固区宽度靠近于零，所以铸件外层已凝固固相区和内部还未开始凝固液相区之间被一清楚界面分开。伴随温度下降，液相区不停减小，固相区不停增大而向中心推进，直至抵达铸件中心。次序凝固：是指在铸件上建立一个从远离冒口部分到冒口之间逐步递增温度梯度，从而实现由远离冒口处向冒口方向次序地凝固，即远离冒口部位先凝固，靠近冒口部位后凝固，冒口本身最终凝固。糊状凝固：假如合金结晶温度范围很宽，或铸件断面上温度梯度较小，则在凝固某段时间内，其固相和液相并存凝固区会贯穿铸件整个断面。同时凝固：是指采取一定工艺方法，尽可能减小铸件各部分之间温度差，使铸件各部分几乎同时进行凝固。液态收缩：从浇注温度冷却至凝固开始温度(液相线温度)期间发生收缩。凝固收缩：从凝固开始温度到凝固终了温度(固相线温度)期间发生收缩。铸件在凝固过程中，因为合金液态收缩和凝固收缩所造成体积缩减，假如未能取得补充(称为补缩)，则会在铸件最终凝固部位形成孔洞。大而集中孔洞称为缩孔，细小而分散孔洞称为缩松。1.2什么是液态合金充型能力?P10它和合金流动性有何关系?P10化学成份不一样合金为何流动性不一样?P9流动性不好对铸件质量有何影响?P10在实际生产条件下熔融金属是否能够顺利充满型腔，从而取得轮廓清楚、形状完整铸件，这种能力被称为合金充型能力。流动性好合金充型能力强，流动性差合金充型能力也差。同种合金中成份不一样合金含有不一样结晶特点，其流动性也不一样。合金流动性好，不仅有利于充型，而且有利于金属液中气体和非金属夹杂物上浮排除，有利于对金属凝固时产生收缩进行补缩。合金流动性差，铸件就轻易产生浇不到、冷隔、气孔、夹渣和缩孔等缺点。1.3拟生产一批小型铸铁件，力学性能要求不高，但壁厚较薄，试分析怎样提升合金液充型能力。答：1）尽可量提升浇注温度。因为壁厚较薄，铸铁可取1450左右2）增大充型压力（即增大推进力）。3）选择蓄热能力强材料作铸型。4）提升铸型温度。5）选择发气量小而排气能力强铸型。1.4冒口补缩原理是什么? 冷铁是否能够补缩? 冷铁作用和冒口有何不一样?在铸件厚壁处和热节部位（即铸件上热量集中，内接圆直径较大部位）设置冒口，是预防缩孔、缩松有效方法。冒口尺寸应确保冒口比它要补缩部位凝固得晚，并有足够金属液供给。采取“次序凝固标准”，在铸件上建立一个从远离冒口部分到冒口之间逐步递增温度梯度，从而实现由远离冒口处向冒口方向次序地凝固，即远离冒口部位先凝固，靠近冒口部位后凝固，冒口本身最终凝固，不能够。冷铁是用以增加铸件某一局部冷却速度而安放在铸型内金属激冷物。1.7 既然提升浇注温度能够增强合金充型能力，为何又要预防浇注温度过高? P10 浇注温度不宜过高，不然金属液吸气增多，氧化加剧，而且使合金液态收缩量增加，不仅充型能力提升不多，反而增大了产生缩孔、气孔、粘砂、晶粒粗大等缺点倾向。所以，每种铸造合金全部有一定浇注温度范围。1.8什么是冷变形和热变形? 冷变形和热变形对金属组织和性能有哪些影响?冷变形加工和热变形加工各有何优缺点? P22 P23在再结晶温度以下(通常是在室温下)进行塑性成形加工，称为冷变形加工。通常把在再结晶温度以上进行塑性成形加工称之为热变形加工，如热锻、热轧和热挤压等。（1）冷塑性变形后金属组织特点1)晶粒变形 伴随塑性变形变形量增加，能够看到金属内部晶粒沿变形方向被压扁或拉长。2)位错密度增加和晶粒碎化 未变形晶粒内通常已存在一定数量位错，并经过部分位错特定排列组成亚晶界。 3)形变织构(2)冷塑性变形后金属力学性能改变1)各向异性 纤维组织形成和形变织构出现，均使金属性能产生各向异性，这对于塑性成形加工是不利。2)冷变形强化 伴随塑性变形程度增加，金属强度和硬度显著提升，而塑性显著下降，这一现象称为冷变形强化，也称加工硬化。3)产生残余内应力 因为金属塑性变形中存在不一样层次和不一样程度变形不均匀性，使金属在变形后形成宏观范围和微观区域(如晶粒内部或晶粒之间)多个残余内应力。热变形对金属组织和性能影响 热变形加工能消除铸态金属一些缺点，如使气孔、缩松焊合，使粗大柱状晶粒或树枝晶破碎并再结晶成为均匀等轴晶，改善第二相形态和分布，减小成份偏析等，从而使金属材料组织致密，晶粒细化，成份均匀，力学性能提升。因为冷变形加工是在再结晶温度以下(通常还低于回复温度)进行，金属在变形过程中只有冷变形强化而无回复或再结晶软化，所以所需变形力很大，且变形程度也不宜过大，以免降低模具寿命或使工件开裂。冷变形加工生产率较高，其产品含有表面质量好、尺寸精度高等优点，通常不需要再切削加工。（冷变形 优缺点）因为金属热变形通常全部在远高于再结晶温度以上进行，软化过程大于强化过程，所以金属含有很好塑性和较低变形抗力，这么金属在热变形时可取得较大变形量，而耗能较小。用热变形方法可加工尺寸较大或形状复杂工件，并能改善金属组织和性能。但因为变形温度高，金属表面易形成氧化皮，工件表面质量和尺寸精度较低。（热变形 优缺点）1.11依据你所学知识说明“趁热打铁”意思和道理。P25伴随温度升高，金属原子活动能力增强，原子间结协力减弱，使塑性提升和变形抗力减小。当温度高于金属再结晶温度后，变形过程中强化作用可被动态再结晶软化所消除。所以，对大多数金属来说，伴随温度增加，总改变趋势是塑性提升，变形抗力下降，假如经过加热可使原为多相组织合金发生相变而转变为单相固溶体组织，则对提升其塑性成形性愈加有利。1.12什么是金属超塑性?P26超塑性成形有什么特点?P26金属这种在特定条件下表现出超常塑性变形能力称为超塑性。超塑性成形时金属不会发生加工硬化，也不会形成各向异性和残余应力。2.2什么是熔模铸造?试简述其工艺过程。P44熔模铸造是用易熔材料制成模样，造型后将模样熔化并排出型外，从而取得无分型面型腔，经浇注后取得铸件铸造方法。熔模铸造工艺过程 其关键工序包含蜡模制造、制造型壳、失蜡、焙烧和浇注等。1)蜡模制造 把熔化成糊状蜡料压入压型，待冷凝后取出，就得到蜡模。2)制造型壳 将蜡模或蜡模组浸入由水玻璃和石英粉配成涂料浆中，使涂料均匀地覆盖在蜡模表层，然后在上面均匀地撒一层细石英砂，再放人硬化剂(氯化铵溶液)中硬化结壳。3)熔去蜡模 将包有蜡摸型壳浸入8595热水中，使蜡料熔化并从型壳中脱除，从而在型壳中留下型腔。4)焙烧 型壳在浇注前必需在800950下进行焙烧，其目标是去除型壳中水分、残余蜡料和其它杂质，洁净型腔。5)浇注 为了提升合金充型能力，预防浇不足、冷隔等缺点，通常在焙烧后随即就趁热(600700)进行浇注。2.3金属型铸造有何优越性?为何金属型铸造未能广泛替换砂型铸造?P47金属型铸造特点1) 金属型造好后，其铸造工艺过程实际上就是浇注、冷却、取出和清理铸件，从而大大地提升了生产效率，改善了劳动条件，而且易于实现机械化和自动化生产。2)金属型内腔表面光洁，刚度大，所以铸件精度高，表面质量好。3)金属型导热快，铸件冷却速度快，凝固后晶粒细小，从而提升了其力学性能。不过，金属型制造周期长、成本高，铸造工艺要求较严格，不宜生产大型、薄壁和形状复杂铸件，铸铁件还轻易产生白口组织。金属型铸造关键适适用于大批量生产非铁合金铸件，如铝活塞、气缸体、缸盖、油泵壳体和铜合金轴瓦、轴套等。有时也用于形状简单中、小型铸铁件。2.5什么是离心铸造? 它在圆筒形铸件铸造中有哪些优越性?P49 离心铸造是将熔融金属浇人高速旋转铸型中，使其在离心力作用下填充铸型并结晶，从而取得铸件方法。离心铸造优点是：1)离心铸造可不用型芯而铸出中空铸件，工艺简单，生产率高，成本低。2)在离心力作用下，提升了金属液充型能力，金属液自外表面向内表面次序凝固，所以铸件组织致密，无缩孔、气孔、夹渣等缺点，力学性能提升。3)便于铸造“双金属”铸件，如制造钢套铜衬滑动轴承。4)不用浇注系统和冒口，金属利用率较高。3.1何谓自由锻,它在应用上有何特点?P90 和自由锻相比，模锻有哪些特点?P92自由锻是只用简单工具或在铸造设备上、下砧之间，使金属坯料受力变形而取得锻件工艺方法。自由锻特点及应用 自由锻工艺灵活，所用设备和工含有很大通用性，且工具简单；生产锻件范围大，可铸造不到一千克至质量达几百吨锻件；但生产率低，工人劳动强度大，对工人技术水平要求较高；锻件精度低，且只能铸造形状简单工件。模锻特点及应用 和自由锻相比，模锻有以下特点：1)生产效率高。模锻时金属变形在模膛内进行，故能较快取得所需要形状。2)模锻件尺寸正确，加工余量小，表面光洁，节省材料和切削加工工时。3)能够铸造形状比较复杂锻件。不过，因为受模锻设备吨位限制，模锻件质量不能太大，通常在150kg以下，而且因为模锻设备投资大和锻模制造成本高，所以只适合于大批量生产。3.6自由锻件结构工艺性有哪些要求?自由锻件上为何不许可出现凸台、肋条和斜面?P139考虑到自由锻设备和工艺特点，自由锻件结构设计标准是：在满足使用性能前提下，锻件形状应尽可能简单、规则，易于铸造。1.避免锥体或斜面结构。 2.避免以空间曲面相交结构。3.避免加强肋和凸台等结构。 4.合理采取组合锻件。铸造含有锥体或斜面结构锻件，需制造专用工具，锻件成形也比较困难，从而使工艺过程复杂，不便于操作，影响设备使用效率，应尽可能避免。 假如出现凸台、肋条，难以用自由锻成形，增加成本，若采取特殊工艺来生产，会降低生产率，增加成本。3.9对于冲裁件、弯曲件和拉深件，在形状设计上有何尤其要求? P141 P132 P1431）冲裁件形状 冲裁件形状应努力争取简单、对称，并尽可能采取圆形、矩形等规则形状，避免长槽和细长悬臂结构(图374)，避免设计成非圆曲线形状，并使排样时废料最少。在冲裁件转角处，除无废料冲裁或采取镶拼模冲裁外，全部应有合适圆角。2）弯曲件形状 弯曲件形状应尽可能对称，弯曲半径应左右一致，确保板料受力时平衡，预防产生偏移。当弯曲不对称制件时，也可考虑成对弯曲后再切断。3）拉深件形状 拉深件形状应努力争取简单、对称，尽可能采取圆形、矩形等规则形状，以有利于拉深。其高度应尽可能减小，方便用较少拉深次数成形。4.5 气体保护焊关键特点是什么? P157 常见保护气体有哪些? P1551)明弧焊接，便于观察、操作和控制。2)适合于多种空间位置焊接，易于实现机械化和自动化。3)电弧在气流压缩下燃烧，热量集中，焊接热影响区较窄，焊接变形小。4)焊接电流密度大，熔深大；焊接速度快，焊后不需清渣，所以生产率高。5)焊接设备和控制系统较复杂。常见保护气体：氩气和CO2 。4.6 氩弧焊焊接生产有何特点? 其应用范围怎样? P157答：氩气价格贵，焊接成本高。氩气是惰性气体，它不和金属起化学反应，又不溶于金属液中，是一个理想保护气体，能够取得高质量焊缝。所以氩弧焊保护效果好，且焊缝成形好。氩弧焊关键适适用于焊接化学性质活泼金属(铝、镁、钛及其合金)、稀有金属(锆、钼、钽及其合金)、高强度合金钢、不锈钢、耐热钢及低合金结构钢等。4.7 CO2气体保护焊有何优缺点? 其应用范围怎样? P157优点：CO2气体价廉，成本低，其焊接成本仅为焊条电弧焊和埋弧自动焊40左右。CO2焊焊缝含氢量低，所以焊缝裂纹倾向小。缺点：CO2是一个氧化性气体，在高温时会分解，使电弧气氛含有强烈氧化性，使焊件金属和合金元素烧损而降低焊缝金属力学性能，而且还会造成飞溅和气孔，焊缝成形较差。CO2焊关键适适用于焊接低碳钢和强度等级不高低合金结构钢，也可用于堆焊磨损件或焊补铸铁件，不适于焊接易氧化非铁金属和高合金钢。CO2焊现在广泛用于造船、机车车辆、汽车制造等互业生产。 5.4影响粉末烧结质量原因有哪些? 并简述这些原因是怎样影响粉末制品质量。P196烧结过程中，制品质量受到多个原因影响，关键有烧结温度、保温时间、保护气氛等。较高烧结温度可促进粉粒间原子扩散易于进行，从而提升烧结体强度和硬度，但过高温度会造成粉粒表面氧化、晶粒粗大或压坯变形，产生过烧现象。烧结保温时间也影响制品质量，可视具体情况依据经验确定。通常来讲，保温时间长，有利于原子扩散，孔隙降低，密度增加；但保温时间过长，也会造成粉粒氧化，对于液相烧结，可能还会使液相从压坯表面渗出。为了预防压坯氧化，烧结通常是在保护性气氛或真空连续式烧结炉内进行，常见保护气体有氢、分解氨、发生炉煤气及惰性气体等。5.9简述陶瓷烧成和冷却过程中四个阶段改变。P207在加热烧成和冷却过程中，通常有以下四个阶段改变。(1)低温阶段(室温300cc)残余水分排除，无化学反应。(2)分解及氧化阶段(300950)粘土等矿物中结构水排除，有机物、碳素和无机物等氧化，碳酸盐、硫化物等分解，石英由低温晶型转变为高温晶型。此阶段是烧成关键阶段。(3)高温阶段(950烧成温度)上述氧化分解反应继续进行，多种液相形成；同时，各组成物逐步溶解，填充在固体颗粒间隙中，在固一液表面张力作用下坯体气孔率下降，进而使坯件密度增大。最终晶体被液相所粘结，而烧结成瓷。(4)冷却阶段(烧成温度一室温)液相过冷为玻璃相，残余石英发生晶型转变，坯体强度、硬度及光泽继续增大。