北京科技大学机械工程材料与成形工艺(机械)期末复习总结.docx

工程材料与成形技术基础概念定义原理规律小结

一、材料部分

材料在外力作用下抵抗变形和断裂的能力称为材料的强度。

材料在外力作用下显现出的塑性变形能力称为材料的塑性。

拉伸过程屮，载荷不增加而应变仍在增大的现象称为屈月氐拉伸曲线上与此相对应的点应力0 称为材料的屈服点。 拉伸曲线上D 点的应力。匕称为材料的抗拉强度，它表明了试样被拉断前所能承载的最大应力。

硬度是指材料抵抗其他硬物压入其表面的能力，它是衡量材料软硬程度的力学性能指标。一般情 况下，材料的硬度越高，其耐磨性就越好。 y/k

韧性是指材料在塑性变形和断裂的全过程中吸收能量的能力，它是材料槊性和强度的综合表现。 材料在交变应力作用下发生的断裂现象称为疲劳断裂。疲劳断裂可以在低于材料的屈服强度的应力下 发生，断裂前也无明显的塑性变形，而且经常是在没有任何先兆的情况下突然断裂，因此疲劳断裂的 后果是十分严重的。

<\、' 工艺性能是指金属材料接受某种加工过程的难易程度。主要是铸造性能；锻造性；焊接性；热处 理性能；切削加工性。 A\ z

晶体的结构：在晶体中，原子（或分子）按一定的几何规律作周期性地排列；晶体表现出各向异性; 具有的凝固点或熔点。而在非晶体中，原子（或分子）是无规则地堆积在一起。常见的有体心立方晶格、 面心立方晶格和密排六方晶格。体心立方晶格的致密度比面心立方晶格结构的小。

晶体的缺陷（低要求）：1）点缺陷2）线缺陷

33）面缺陷 1）

点缺陷—空位和间隙原子 卞、 在实际晶体结构中，品格的某些结点，往程未被

原子所占据，这种空着的位置称为空位。同 时又可能在个别空隙处出现多余的原子，这种不占有正常的品格位置，而处在晶格空隙之间的原子称 为间隙原子。 ■

1卜八 2） 线缺陷一位错 晶体中，1

上的尺寸很长，而另两个方向的尺寸很短。晶体中位错的数量通常用位错密度表示，位错密度是指单 位体积内，位错线的总长度。I

3） 面缺陷 实际金属材料是多晶体材料，则在晶体内部存在着大量的晶界和亚晶界。晶界和亚晶界实际 上是一个原子排列不规则的区域，该处晶体的晶格处于畸变状态，能量高于晶粒内部，在常温下强度 和硬度较高，在高温下则较低，晶界容易被腐蚀等。

结晶概念：1、凝固：物质由液态转变成固态的过程；2、结品：物质由液态转变成固态品体的过 程；3、理论结晶温度与实际结晶温度之差成为过冷度。（实际液态金属的结晶总是在有过冷度的条件 下才进行的。）

金属的结晶都要经历晶核的形成和晶核的长大两个过程。

晶粒大小与性能之I'可的关系：一般情况下，晶粒越小，其强度、塑性、韧度越好。

晶粒大小的控制方法：

1） 提高冷却速度，增加过冷度，

2） 增加形核的数量，从而细化晶粒；

3） 针对大体积的液态金属进行变质处理或者孕育，加入人工晶核（非自发形核）;

4） 采用机械振动、超声波振动、电磁搅拌等，使枝品破碎。

嬴二列或若干列原子发生有规律的错排嗽称为昭轴征是在-个方向

晶界和亚晶界

有些金属（铁、钛等）在固态下，其晶体结构会随温度变化而变化。这种固态金属在一定的温度下, 由一种晶体结构转变成另一种晶体结构的过程，称为金属的同素异晶转变。

纯铁的同素异晶转变反应式：

L Q 5— Fe Q /— Fe Q a— Fe

（液体）1538°C （体心）1394°C （面心）912°C （体心）

合金：由两种或两种以上的金属、或金属与非金属，经熔炼、烧结或其他方法组合而成并具有金属特性的物质称为合金；合金中具有同一化学成分且结构相同的均匀部分称为相。

通过溶入溶质元素形成固溶体，使金属材料的变形抗力增大，强度、硬度升髙的现象称为固溶强化，它是金属材料强化的重要途径之一。（马氏体型转变、合金化）/ 邙0

金属自液态经冷却转变为固态的过程是原子从排列不规则的液态转变为排列规则的晶态的过程，称为金属的结晶过程。金属从一种固态过渡为另-?种固态的转变即相变，称为二次结晶或重结晶。

实验证明，在一般的情况下，晶粒长大对材料力学性能不利，使强度、塑性、韧性下降。晶粒越细，金属的强度、塑性和韧性就越好。因此，晶粒细化是提高金属力学性能的最重要途径Z—。

相图：是表示合金在缓慢冷却的平衡状态下相或组织与温度、成分间关系的图形，乂称为平衡相图或状态图。

二元合金系中两组元在液态和固态下均能无限互溶，并由液相结品出单相固溶体的相图称为二元匀晶相图。在一定温度下，rti—定成分的液相同时结晶鸟成分甲定的两个固相的过程称为共晶转变。合金系的两组元在液态下无限互溶，在固态下有限互溶，并在凝固过程中发生共晶转变的相图称为二元共晶

1 1 4 0°「

相图。共晶反应：L c＜＞厶〃（A簷?C F）

在一定温度下，己结晶的一定成分的固相与剩余的一定成分的液相发生转变生成另一固相的过程称为包晶转变。两组元在液态下无限互溶，固态下有限互溶，并发生包晶转变的构成的相图，叫二元包晶相图。

在恒定的温度下，+个有特定成分的固相分解成另外两个与母相成分不相同的固相的转变称为777°C

共析转变，发生共析转变的相图称为共析相图。共析反应：“"（F P + F^C K）

铁碳相图：（要掌握）

铁素体-碳溶于a-Fe中的间隙固溶体，以符号F表示。体心立方晶格

＞奥氏体-碳溶于Y-Fe中的间隙固溶体，以符号A表示。面心立方品格，此时他的硬度，强度因为碳含量高而提高，塑性和韧性由于晶体结构而很高，所以此时的钢材适合变形，加工。

渗碳体-是一种具有复杂晶格结构的间隙化合物，分子式为FesCo强化片

珠光体一是铁素体和一次渗碳体（F+M3C）组成的两相机械混合物，常用符号P表示。是由A, 稳定高

温状态冷却至727°C。不同含碳量（0.02-2.11）的A会先生成P,再根据剩余的C Fe比例决定生成铁素体还

是二次渗碳体。基体为铁素体

莱氏体-是奥氏体和渗碳体（A+Fe3C）组成的两相机械混合物，常用符号5表示。是A+L或是L+ 一次

渗碳体冷却到1148°C生成。不同含碳量（0. 02-2.11）组分的会先生成Ld,再根据剩余的C Fe 比例决定生成

只有Ld还是加上二次渗碳体。基体为渗碳体

马氏体-是由奥氏体急速冷却（淬火）形成的，很多淬火工艺通过淬火后获得过量的马氏体，然后通过回

火去减少马氏体含量，直到获得合适的组织，从而达到性能要求。

钢的分类：

按化学成分有：碳素钢和合金钢。

按用途分有：

结构钢、工具钢和特殊性能钢

按质量分有：

普通钢(P< 0.045%, S< 0.050%)、

优质钢(P 、S 均 W 0.035%)、

高级优质钢(PW0.035%, S<0.030%)1538 10

912TC G

F e ：

. C+Le 0.02 0.77 2.06 4.3

------ ? C%

2?在锻造中应用：

确保钢在奥氏体区内变形。

始锻温度不得过高以免氧化严重八?般在固相线下100?200 °C 。 终止温度

■■…也不能过低，以免塑性太差，产生裂纹。一般800°C 左右。

F?C K

6.67 L+ Fe^C i 1147V A

Fe 3C+Le

727 TC

+ A

按脱氧程度分有：

镇静钢乙沸腾钢F等。

具体牌号看作业。复习看17-4

一般机械零件和建筑结构主要选用低碳钢和中碳钢制造。如果需要塑性、韧性好的材料，就应选用碳质量分数小于0. 25%的低碳钢；若需要强度、塑性及韧性都好的材料，应选用碳质量分数为0.3% ?0.55%的屮碳钢；而一般弹簧应选用碳质量分数为0.6%?0.85%的钢。对于各种工具，主要选用高碳钢来制造，其中需要具有足够的硕度和一定的韧性的冲压工具，可选用碳质量分数为0.7%?0.9%的钢制造；需要具有很高硬度和耐磨性的切削工具和测量工具，一般可选用碳质量分数为1.0%?1.3% 的钢制造。

钢在高温时为奥氏体组织，而奥氏体的强度低、塑性好，有利于塑性变形。因此钢材的轧制或锻压，一般都是选择在奥氏体区的适当温度范围内进行。

热处理过程：加热，保温，冷却/

钢在热处理吋，首先要将工件加热，使之转变成奥氏体组织，这一过程也称为奥氏体化。奥氏体晶粒越细，其冷却产物的强度、塑性和韧性越好。加热温度不宜太高、时间不宜太长。

组织过程：A晶核形成；A晶核长大；FesC溶解于A； A晶粒成分均匀化。

随着合金屮碳质量分数的增加，合金的熔点越来越低，

铁咼得多。

共晶成分的铁碳合金，不仅其结晶温度最低，其结晶温度范围亦最小（为零）。因此，共晶合金有良好

的铸造性能。V

热处理是将金屈或合金在固态下经过加热、保温和冷却等三个步骤，以改变其整体或表面的组织,

从而获得所需性能的一种工艺。

C曲线（等温转变曲线，

也称为绥计曲）表明了过冷奥氏体转变温度、转变时间和转变

产物之间的关系。左边一条为转变开始线，右边一条为转变终了线。

1.珠光体型转变一一高温转变（A］?550°C）：珠光体（P）、索氏体（S）和托氏体（T）。

2.贝氏体型转变——中温转变（55O°C?Ms）下贝氏体强度和硬度高（50—60HRC）,并且具有良好

的塑性和韧度' X

3.马氏体型转变一一低温转变（Ms~Mf）马氏体是碳在a-Fe中的过饱和固溶体。产生很强的固溶强化效应，使马氏抵具有很高的硬度。成分和A无区别

在c曲线的下面还有两条水平线，上面一条为马氏体转变开始的温度线（以Ms表示），下面一条为马氏体转变终了的温度线（以Mf表示）。

铸钢的熔化温度与浇注温度都要比铸

过冷奥氏体的连续冷却转变曲线（CCT曲线）PS和pf分别为过冷奥氏体转变

为珠光体的开始线和终了线，两线之间为转变的过度区，KK线为转变的终止线，当冷却到达此线时, 过冷奥氏体便终止向珠光体的转变，一直冷到Ms点又开始发生马氏体转变。

X相当于炉冷（退火），转变产物为珠光体。V2和V3相当于以不同速度的空冷（正火），转变产物为索氏体和托氏体。V4相当于油冷，转变产物为托氏体、马氏体和残余奥氏体。V5相当于水冷，转变产物为马氏体和残留奥氏体。

水冷油冷

时间lgr

退火：将钢加热到一定温度并保温一定时间.然后随炉缓慢登却的热处理工艺。降低硬度、改善切削加工性能，消除残余应力。（炉冷）

完全退火：细化晶粒或是亚共析钢的焊接，锻造，铸造处理

球化退火：使渗碳体球化，为淬火做准奢

去应力退火：消除在加工过程中产生的内应力

扩散退火：用于钢锭，铸件，锻件的组织均匀化

正火：将钢加热到Ac3（对于亚共析钢）或役昭对于过共析钢）点以上30?50°C,保温一定时间后，在空气屮冷却，从而得珈龙淤类组绅热处理工艺。提高钢的强度和硬度。（空冷）

可以提升切削性能，细化晶粒，■均匀组织。正火处理后钢的性能提高更多

-?般，正火优于退牛蓉择正火更好

淬火是以获得马氏体组织为目的的热处理工艺，最常用的淬火冷却介质是水和油。提高钢的硬度和耐磨性；获得优异综合力学性能。（油冷和水冷）

回火：将淬火钢重新加热到Ac】以下某一温度，经适当保温后冷却到室温的热处理工艺。（用于减少马氏体的含量，淬火后基本都要冋火）

调质处理：淬火+高温回火。调质处理得到的是回火索氏体组织，具有良好的综合力学性能。力学性能与正火相比，不仅强度高，而且塑性和韧性也较好。（交变载荷和动载荷使用）

矗链：

毛坯一一正火（退火）一一粗加工一一调质一一精加工/半精加工一一（有需要）表而淬火+

低温冋火一一磨削加工

冷处理：把淬冷至室温的钢继续冷却到-70-80°C（或更低的温度）保持一段时间，使残余奥氏体转变为马氏体。

时效：将淬火后的金屈工件，置于室温或低温加热下保持适当时间，以提高金屈强度（和硬度）的热处理工艺。

表面淬火：将工件表面层淬硬到一定深度，而心部仍保持未淬火状态的一种局部淬火法。表而硬度高、耐磨性好，而心部韧性好。

化学热处理：将工件置于一定的介质中加热和保温，使介质中的活性原子渗人工件表层，改变其

表面层的化学成分、组织和性能的热处理工艺。分为渗碳、氮化、碳氮共渗、渗硼、渗铝等。主要目 的是提高工件的表面硬度、耐磨性以及疲劳强度，有时也用于提高零件的抗腐蚀性、抗氧化性。

可控气氛热处理：向炉内通人一种或几种一定成分的气体，通过对这些气体成分的控制，使工件 在热处

理过程中不发生氧化和脱碳。

形变热处理：将形变与相变结合在一起的一种热处理新工艺。能获得形变强化与相变强化的综合 作，是

一种既可以提高强度，又可以改善塑性和韧性的最有效的方法。

激光热处理：（1）激光加热表面淬火；（2）激光表面合金化。

气相沉积技术：利用气相中发生的物理、化学反应，生成的反应物在工件表面形成-层具有特殊 性能的金

属或化合物的涂层。

优质碳素结构钢：两位数字表示平均碳质量分数，单位为万分之一如钢号45。

碳素工具钢：“T”后跟碳质量分数的千分之几如“T8”。/*

铸钢ZG270-500表示屈服强度为270MPa 、抗拉强度为500MPa 的铸钢。

合金结构钢 该类钢的钢号由“数字+合金元素+数字”三部分组成。前两位数字表示钢中 平均碳质

量分数的万分之几；合金元素用化学元素符号表示，元素符号后面的数字表示该元素平均质 量分数。当其平均质量分数＜1.5%时，一般只标出元素符号而不奔数字J

合金工具钢：编号前用一位数字表示平均碳质量分数的千分数，如9CrSi 钢，表示平均碳质 量分数为

0.9%（当平均碳质量分数21%时，不标出其碳质量分数），合金元素Cr 、Si 的平均质量分数 都小于1.5%的合金工具钢。高速钢（高合金工具钢）的钢号中一般不标出碳质量分数，仅标出合金 元素的平均质量分数的百分数，如W6Mo5Cr4V2o 厲

滚动轴承钢高碳俗轴承钢属于专用钢、该类钢在钢号前冠以“G”，其后为Cr+数字来表示, 数字表示

珞质量分数的千分之几。例如G 6T 15钢，表示的平均质量分数辂为1.5%的滚动轴承钢。

特殊性能钢特殊性能钢的碳质量分数也以千分之几表示。如“9CH8”表示该钢平均碳质量 分数为0.9%；

lCrl8Ni9Ti 表示该钢平均碳质量分数为0. 1 %左右，珞平均质量分数珞为1 8 %,鎳 平均质量分数銘为9%,钛平均质暈分数钻为1%左右。但当钢的碳质量分数W0.03%及W0.08%时, 钢号前应分别冠以00及0表示。如00Crl8Nil0, 0Crl9Ni9等。

强化铁素体??溶于铁素体，产生固溶强化作用；2.形成合金碳 化物；3.阻碍奥氏体晶粒长大；4、提高钢的淬透性；5.提高回火稳定性。

渗碳钢逋常是指经渗碳、淬火、低温回火后使用的钢，碳在0.10%7）.25%之间。

调质钢才般指经过调质处理后使用的碳素结构钢和合金结构钢，碳0.27%?0.50%Z 间。

铸铁是碳质量分数大于2.11%的铁碳合金。主要由铁、碳、硅、猛、硫、磷以及其他微量元素组 成。铸铁具有优良的铸造性、切削加上性、减摩性、吸震性和低的缺口敏感性，加之其熔炼铸造工艺 简单，价格低廉，所以铸铁是机械制造业中最重要的材料之一。

铸铁力学性能标注部分为一组数据时表示其抗拉强度值；为两组数据时，第一组表示抗拉强度值, 第二组表示伸长率值，两组数字Z 间用“一”隔开。

有色金属及其合金又称非铁材料，是指除铁、絡、镭之外的其他所有金属材料。

纯铝为面心立方晶格，无同素异构转变。纯铝不能热处理强化，冷加工是提高纯铝强度的唯一手段"

铝合金的强化：固态铝无同素界构转变，因此不能象钢一样借助于热处理相变强化。合金元素对 铝的强化作用主耍表现为固溶强化、时效强化和细化织织强化。

钛及其合金的主要特点是比强度高、耐腐蚀。。钛具有同素异构转变，在882. 5°C 以下为密排六 方晶格的a-Ti 相，在该温度以上为体心立方晶格的B ——Ti 相。合金元素可提高钛的强度，也影 响到钛的同素异晶转变温度。钛合金的热处理方法有退火、淬火+时效和化学热处理等。

铜及其合金按其表面颜色，分为纯铜、黄铜、青铜和白铜，其中后三种为铜合金。

Ao

合金元素在钢中的作用：1.

黄铜是以锌为主加元素的铜合金，只含锌黄铜称为普通黄铜。白铜是以镰为主加元素的铜合金；青铜是除锌和银以外的其他元素作为主加元素的铜合金。

滑动轴承合金是用来制造滑动轴承中的轴瓦及内衬的合金，应具备以下基本性能：

（1）常温下具有足够的强度、硬度、冲击韧性和疲劳极限。

（2）耐磨性好，与轴的摩擦系数小，热膨胀系数小，导热性能好.

（3）有良好的磨合性和抗蚀性能。

轴承合金的组织特点应是4软基体上均匀分布着硬质点或硬基体上分布着软质点。

低要求：

高分子材料是由相対分子质量10°以上的（有机）化合物构成的材料。它是以聚合物为基本组分的材料，所以又称聚合物材料或高聚物材料。

线型和支链型聚合物加热能变软、而冷却能变硬的可逆的物理特性，称为“热塑性”。

网状结构的聚合物不易溶于溶剂，加热时不熔融，具有良好的耐热性和强度，但其弹性差、塑性低、脆性大，只能在形成网状结构之前进行一次成型，不能重复使用。这种性质称为“热固性”。

高聚物的一些力学性能，如抗拉强度，抗冲击强度、弹性模量、硬度等，、都随分子量的增加而增加。结晶度越高，分子链排列越紧密，分子间的作用力就越强，硬度、强度和弹性模量增加，但仲长率相应地减小。

塑料制品是指以有机合成树脂为主要成分，添加多种起不同作用的添加剂，然后经过加热、加圧而制成的产品。弋曲L

工程塑料的成形（主要有注塑、挤压、吹塑、压延、浇注等方法）

注塑成形注塑机的工作原理与打针用的注射器相似，它是借助螺杆（或柱塞）的推力，将己塑化好的熔融状态（即粘流态）的塑料注射入闭合好的模腔内A经固化定型后取得制品的工艺过程。

合成纤维是由合成高分子为原料通过拉丝工艺而制成的。

橡胶的突出特点是在很宽的温度（?40~150°C）范围内具有高弹性，所以又称高弹体，它还有较好的抗撕裂、耐疲劳特性，在使用中经多次弯曲、）拉伸、剪切和压缩不受损伤，并还具有不透水、不透气、耐酸碱和绝缘等性能。7 VI

胶粘剂（或粘合剂）指能把同种的或不同种的固体材料连接在一起的媒介物质。是采用合成高分子化合物作为主剂，配合各种固化剂u增塑剂、稀释剂、填料以及其他助剂等配制而成。

涂料属于一种特殊的液态物质，它可以涂覆到物体的表血上，固化后形成一层连续致密的保护膜或特殊功能膜。涂料一般由不挥发成分和稀释剂两大部分组成，涂料经涂覆后，稀释剂逐渐挥发，留下不挥发成分固化成辱心

陶瓷材料可定义为：经高温处理工艺所合成的无机非金属材料。

生产工艺包括/原料制备一坯料成形一烧结三大步骤。陶瓷材料具有高硬度、高耐磨性、耐腐蚀性、耐高温、绝缘性能及其他一些特殊的功能

复合材料是指由两种或两种以上异质、异形、异性的材料，以宏观或微观的方式复合形成的新型材料，:它一般由基体组元和增强体或功能组元所组成。在工程上，复合材料主要是为了克服金屈、高聚物及陶瓷等传统的单一材料的某些不足，实现材料强度、韧性、质量以及稳定性等方而综合性能的全面改善和提高。如钢筋混凝土、玻璃钢。

结构复合材料是指用于结构零件的复合材料，一般是由高强度、高模量的增强体与强度低、韧性好、低模量的基体组成。

复合材料的性能：

1.高的比强度和比模量。

2.抗疲劳性能和抗断裂性能良好。

3.减摩与减振性能。

4.高温性能优良。

二、成形技术部分

金属材料成型与工艺性“包括铸造、压力加工、焊接和机械加工等四种成形和加工方法。

铸造“是熔炼金属、制造铸型并将熔融金属流入铸型、凝固后获得一定形状和性能的铸件成形方法。

（将液态金属浇注到与零件形状相适应的铸型型腔中，待其冷却凝固，以获得毛坯或零件的生产方法。） 铸造的方法很多，目前应用最为普遍的是砂型铸造。其它铸造方法统称为特种铸造。常用的特种铸 造方法有：熔模铸

造、金属型铸造、压力铸造、低压铸造、离心铸造、陶瓷型铸造、连续铸造等。

铸造生产特点：适应性强，成本低廉.

不足之处：铸造组织的晶粒比较粗大，且内部常有缩孔、缩松、气孔、砂眼等铸造缺陷，因而 铸件的

机械性能一般不如锻件. 合金的收缩：体收缩率是铸件产生缩免或缢松的根本原因。

线收缩率是铸件产生应力、变形、裂线的根本原因。

液态合金在冷凝过程中，若其液态收缩和凝I 古I 收缩所缩减的容积得不到补充，则在铸 件最后凝固的部位形成一些孔洞。大而集中的称为缩孔，细小而分散的称为缩松。 防止铸件变形的方法（改图要求）： ' 1）使铸件壁厚尽可能均匀；2）采用同时凝固的原则；3）釆用反变形法。

儲件的裂毬鸟防止⑻

1、热裂 热裂的形状特征是：裂纹短、缝隙宽、形状曲折： 热

裂的防止：

① 应尽量选择凝固温度范围小，热裂倾向小的合金。

② 应提高铸型和型芯的退让性，?以减小机械应力。

③ 对于铸钢件和铸铁件，必须严格控制硫的含量，防止热脆性。 裂纹细小，呈连续直线状，缝内有金属光泽或轻微氧化色。 使铸件壁厚尽可能均

匀； 采用同时凝固的原则；

对于铸钢件和铸铁件，必须严格控制磷的含暈，防止冷脆性。

特种铸造（B ）： '、

金属型铸造??将液态金属浇入金属型，获得铸件的生产方法。

获得熔模铸造??在易熔模样表面包覆若干层耐火材料，待其硬化干燥后，将模样熔去制成中空型壳，经 浇注而获得铸件的一种成形工艺方法。

低压铸造??是在0.2?0.7大气压的低压下将金属液注入型腔，并在压力下凝固成形，以获得铸件的方法。 压力铸造??液态金属在高压作用下快速压入金属铸型中，并在压力下结晶，以获得铸件的成形工艺方法。 连铸彳是将熔融的金属，不断浇入一种叫做结晶器的特殊金属型中，凝固（结壳）了的铸件连续不断地 从结晶器的另一端拉出，以获得任意长或特定的长度的铸件。

铸铁咸丿

1?分类（1） （2）

（3）

2. 按石墨形态不同，灰口铸铁分为：

石墨呈片状称灰铸铁；呈团絮状称川锻铸铁；

石墨呈球状称球墨铸铁；呈蠕虫状称蠕墨铸铁

3?灰铸铁的优点：良好铸造性能，如流动性好、收缩小，良好切削加工性能，耐磨、减振及缺口敏感性 小 4. 孕育处理目的：防止白口，获得更加细小的品粒

2、冷裂 冷裂的特征是: 冷裂的防止：1） 2） 3） 断口呈暗灰色 断口呈亮白色 断口黑白相间

灰口铸铁: 白口铸铁: 麻口铸铁: G ,

FzC ,

G + Fe3(\ 化

4. 影响铸铁组织和性能的因素：铸铁成分和冷却速度是最关键的影响因素。 球墨铸铁（A ）

牌号：QT###-##, ##： 6 如 QT450-10

性能特点：

（1） 强度（oQ 和硬度比灰铸铁高；

（2） 具有较高塑性；

（3） 与碳钢比，屈强比大，且更耐磨、减振;

造型方法

冒口-是在铸型中设置的一个储存补缩用金属液的空腔。

浇注系统一引导金属液进入铸型型腔的一系列通道的总称。

型芯■?功用是形成铸件的内腔、孔洞和形状复杂阻碍起模部分的外形。

芯头的作用：1）定位作用；2）固定作用；3）排气作用。

分型面一是指铸件组元间的结合面，即分开铸型便于起模的结合面。

分型面的选择 1. 分型面应选在铸件的最大截面处，重要面（有加工要求的）置于下型或侧立

应用：代替碳钢制造汽车后桥壳、曲轴和连杆等。 铸

钢（A ）

1 ?铸钢种类： 按化学成分：碳钢和合金钢 以

屮碳钢为主即：ZG25~ZG45；

合金钢：低合金和高合金钢；

2.牌号——

碳钢（Carbon Steel ）： ZG##,碳的万分数。

合金钢（Alloy Steel ）:

低合金钢—ZG40Mn 、ZG30MnSi

高合金钢—ZGMnl3 铸钢铸造性能差，铸钢存在铸造、组织缺陷和大应龙

(1) (2) 、ZGlCrl8Ni9Ti 、 ZGlCrl3

(3) 铝合金：

(1) 1)

2)

3)

4)

(2)

1)

2) 铜

合金： (1)分类

1) 2) 3)

艸

分类及性能一 铝-硅合金：铸造性能最好，用的最多 铝-铜合金：耐热、强度高，但铸造性能差；、 铝-镁合金：抗蚀性和机械性能好，爲光泽； 铝-锌合金：铸态下强度高，但易开裂，不采用。 铸造工艺特点一 7 Vi 除铝-硅合金铸造性能好；其它的均不太好，铸件致密性差。 铝合金熔点低，适合于金属型铸造和压力铸造。 纯铜（紫铜）：导电性和导热性好; 铜-锡合金 铜-铝合金

铜-铅合金 铜-锌合金

（锡青铜）：很好耐磨性和耐腐蚀性； （铝青铜）：强度和塑性均高于锡青铜； （铅青铜）：很好耐磨性； （黄铜）：强度高，成本低，铸造性能好。

扭亍热处理:

2.大平面朝下，以免出现气孔和夹砂缺陷，

3.应尽量减少分型面的数量，并尽可能选择平面分型。

4.为便于造型、下芯、合箱及检验铸件壁厚，应尽量使型腔及主要型芯位于下箱。

5.在满足以上条件上时可以应尽量使铸件的全部或大部置于同一砂箱，以保证铸件的尺寸精度。

6.近可能减少砂芯数目，简化造型。厚大部位置于顶面或侧面，以利补缩大面积薄壁置于下型或侧立, 以利充型

铸件结构设计

一、铸件壁厚的设计1合理设计铸件壁厚-在砂型铸造条件下，临界壁厚=3X]【小壁厚在最小壁厚和临界壁厚之I可就是适宜的铸件壁厚。

2?铸件壁厚应均匀、避免厚大截面，壁厚相差大时，便于安放冒口补缩

二、铸件壁的连接1?铸件的结构圆角；2?避免锐角连接Vk

3 .厚壁与薄壁间的联接要逐步过渡；

4 ?减缓筋、辐收缩的阻碍。

三、铸件外形的设计1?避免外部侧凹、凸起；2?分型面应尽量为平育面；

3?凸台、筋条的设计应便于起模。4.避免锐角接头八

四、铸件内腔的设计\ '

1?应尽量减少型芯的数量，避免不必要的型芯。2 ?■便于型芯的固定、排气和清理。

避免产生变形和裂纹，应注意以卞几点：

（to avoid deformation and cracking）

1）细长类铸件，使其截面对称；2）谁薄谁凸

3）大面积平板吋￡设计加强筋；

4）轮类铸件应使轮辐数冃为奇数或为弯曲轮辐，避免太大面积水平面，以免产生气孔、夹砂等缺陷。刍

5）对大而复杂铸件应分成几部分简单件铸造，焊接或栓接组合成整体铸件。

锻压

压力加工：是在外力作用下，使金属坯料产生塑性变形，从而获得具有一定形状、尺寸和机械性能的原材料、毛坯或零件的加工方法。

工业生产中所用不同截面的型材、板材、线材等原材料大多是经过轧制、挤压、拉拔等方法生产的; 而各种

机器零件的毛坯或成品，如轴、齿轮、连杆、汽车大梁、油箱等多数是采用自由锻、模锻和冲压方法生产出来

的。

金属的可锻性-是金屈材料在压力加工时成形的难易程度。用金属材料的製性和变形抗力来衡量，塑性愈大，变形抗力愈小，金属材料的可塑性愈好。

1.可锻性的衡量指标1）塑性：材料的塑從邈好，其可锻性越好。

2）变形抗力：机'料的变形抗力越小,其可锻性越好。

2.影响可锻性的因素

1）金属的木质-①化学成分：Me越低，材料的可锻性越好。②组织状态：纯金属和固溶体具有良好的可锻性。

2）变形条件

①变形温度：T詛越高，材料的可锻性越好。

②变形速度：V变越小，材料的可锻性越好。

③应力状态：三向压应力一塑性最好、变形抗力最大。

三向拉应力一塑性最差、变形抗力最大。

生产中常以改变变形条件（变形温度，变形速度，应力状态）做为手段，来提高金属材料的可锻性，以利于金属坯料的压力加工成形。

力学性能高

1）组织致密；2）晶粒细化；3）压合铸造缺陷；4）使纤维组织合理分加工

硬化：

金属材料的冷加工硬化现象就是在加工过程中，金属内部位错密度增大而

引起的金属材料硬化。金属在塑性变形过程中，钢的组织和性能都会发生变化。其中最重要的是加工硬化。加工硬化也称形变强化或冷作硬化。它是金属在塑性变形过程屮，随着亚晶粒的增多和位错密度的增加，位错间的交互作用增强，位错滑移发生困难，使金属塑性变形的抗力增大，其强度和硬度显著升高，塑性和韧性下降。

金属的加工硬化现象是工业生产中用以提高金属强度、硬度和耐磨性的重要手段之一。回复：

冷变形金属若要在消除残余内应力的

同时仍保持冷变形强化状态的话，就可以

采取回复处理，进行一次250?30（TC

的低温退火。

再结晶：

当冷变形金属加热温度高于回复阶段温度后，原子的扩散能力进一步增强，塑性变形时被破碎、拉长的晶粒全部被转变成均匀细小的等轴晶粒，位错密度降低，内应力完全消除，使冷变形造成的加工硬化消失，金属的性能又恢复到金属变形前

的性能。这个过程称为

“再结晶”或再结晶退

火。再结晶不发生相变。

各种纯金属的最低再结晶温度与其熔点Z间存在如下关系：T再=（0.35?0.40）T熔（K）

金属在再结晶温度以下的塑性变形称为冷加工；金属在再结晶温度以上的塑性变形称为热加工。锻造比：= 变形程度参数，均大于1,

提高锻造比，可细化组织。锻造比大，变形程度大，纤维组织明显自由

自由锻:将金属坯料放在上、下砥铁Z间，施以冲击力和静压力，使其产生变形的加工方法.

工序：徹粗、拔长、冲孔、弯曲、扭转、切割和错移。

工艺的制定:

1?绘制锻件图：在零件图上表示出

（1）敷料（余块）；（2）尺寸公差；（3）机加工余量。

2.确定变形工步（Steps of Forming）

（1）锻件必需基本、辅助和精整工序；

（2）确定所需工具；

（3）各工步顺序和所达尺寸要求。

3.要求

1?避免锥面与斜面出现；] ________________________

2.避免圆柱面与圆柱血相交；》尽量避免形状复杂

3.避免不规则截面和外形；I

4 ?避免筋板和凸台；丿

5.截面急剧变化应分段锻造

冲裁一使坯料沿封闭轮廓分离的工序。（落料?-冲下的为工件，以凹模为设计基准。冲孔-冲下的为废

料，以凸模为设计基准）。拉深一使坯料在凸模的作用下压入凹模，获得空心体零件的冲压工序。

压力加工方法的主要优点在于通过金属材料的塑性变形改善金属的内部组织。金属材料经过塑性变形后，能压合铸坏的内部缺陷（如微裂纹、缩松、气孔等），使其组织致密」通过再结晶可使品粒细化, 提高金属的机械性能，从而在保证机械零件强度和韧性的前提下，减少零件的截面尺寸和重量，节省金属材料和加工工时。/\、' 压力加工方法的不足之处，是压力加工只适用于加工塑性金属材料，对于脆性材料如铸铁、青铜等则无能为力；而且不适于加工形状太复杂的零件。Z A Z

自由锻件结构工艺性

1.避免斜面和锥度，

2.避免曲面相交，

3.避免加强筋和凸台，

4.采用组合工艺。

焊接厂

金属焊接是借助原子间的结合，使分离的两部分金属形成不可拆卸的连接的工艺方法。

焊接过程中必须采用加热、加压或同时加热又加压等手段.促进金属原子接触、扩散、结晶，以达到焊接的目的。V x>

i.熔焊：将工件需要焊接的部位加热至熔化状态，一般须填充金属并形成共同的熔池，待冷却凝固后，使分离工件连接成整体的焊接工艺称为熔焊。有电弧焊（手工电弧焊、埋弧自动焊、气体保护焊）、电渣焊、电子束焊、激光焊、等离子弧焊等。

2?压力焊"在压力（或同时加热）作用下，被焊的分离金属结合面处产生塑性变形（有的伴随有熔化结晶过程）而使金属连接成整体的工艺称为压焊。有电阻焊、摩擦焊、冷圧焊、超声波焊、爆炸焊、高频焊”扩散焊等。

3.钎焊：熔点低于被焊金属的钎料熔化后，填充到被焊金属结合血的空隙之中，钎料凝固而将两部分金属连接成整体的焊接工艺称为钎焊。有软钎焊、硬钎焊（钎料的熔点在450 °C以上）。

焊接技术的优点：一是相同结构.采用焊接工艺与钏接相比，可以节省金属材料、节省制造工时，接头密封性好。以焊代钏，不钻孔，不用辅助材料，节省划线、钻孔等工序。二是对某些结构可以来用铸焊或锻焊联合结构，取代整铸或整锻结构，从而做到以小拼人，以简拼繁，它不仅节省金属材料，还简化了坏料進备工艺，从而降低了制造成本。三是便于制造双金属结构，如切削刀具的切削部分（刀片）与夹固部分（刀柄与刀体）可用不同材料制造后焊接成整体。也可用此法制造电气工程中使用的过渡接头（如铝和铜）等。重量轻、加工装配简单。

优点总结：1 ?节省时间与原料2?可以拼接钏接没有办法接的复杂结构3?拼接不同材料以发挥不同材料的优点

焊接应力变形大，接头易产生裂纹、夹渣、气孔等缺陷。

1.

2.

1)

3）

② 过热区：在热影响区内具有过热组织或晶粒显著粗大的区

域。（1

加热温度：T^llOO °C 塑性和韧性很低，是裂纹的发源

地。

③ 正火区：在热影响区内相当于受到正火处理的区域。（1.2-41-nm ）

加热温度：1100 °C~A C 3 ; 力学性能优于母材。

④ 部分相变区：在热影响区内发生部分相变的区域。

加热温度：A C 3~AC|；力学性能较母材稍差。

力学性能最差的区域：熔合区和过热区。

3）减小和消除焊接热影响区的方法：

①小电流、快速焊接；②采用先进的焊接方法；③焊前预

热、焊后热处理（正火）。 焊接缺陷：变形，应力

原因：局部加热和冷却；不白由膨涨和收缩

焊接应力：

分布：焊缝处受拉应力；远离焊缝处受压应力。 减小焊接

应力措施：

7 VV 町设计结构避免焊缝密集交叉、减小焊缝截而和长度

等以减少局部加热时间； b ） 焊前预热可减小温电以减小应力；

c ） 合理焊接顺序，各部分自由收缩以降低应力

d ） 采用小线能量的焊接方法；

e ） 锤击焊缝以松弛应力（锤烂了怎么办ooo ） 消除应力：去应力退火 焊接变形 1

减小焊接变形的措施： a ） 设计焊接结构，焊缝布置和坡口型式应尽可能

对称；焊缝截面和长度应尽可能小而短；

b ） 应用“反变形"法；

c ） 采用“刚性固定”法；

d ） 尽可能采用能量集中焊接方法； 合理

电弧焊冶金反应的特点：

1）熔池温度高 焊接接头金属组织与性能

焊接热循环 焊接接头金属组织与性能的变化

焊缝区:熔池金属冷却结晶所形成的铸态组织。

焊缝两侧的母材，由于焊接热的作用， noo

其组织和性能发生变化的区域。

8<）0

熔合区：是焊缝和母材金属的交界区。（O.lJmm ） 65（> 加热温度：T 液?T 固

500

强度、塑性、韧性极差，是裂纹和局部脆断的发源地。 低碳钢焊接热影响区分类 2）反应速度快 2) 、

的焊缝顺序

e）此外，还有多层多道焊、合理焊接顺序、预热法和散热（快速冷却）法。

碳钢的焊接

1.低碳钢的焊接C<0.25%；C E<0.4%；焊接性良好。

2.中碳钢的焊接C<0.25?0.60%；C E <0.4% C E =0.4%-0.60%

焊接性由良好一?较差。

问题：焊缝区易产生热裂纹；热影响区易产生冷裂纹。 措施：焊前预热（150?250 °C ）,焊后缓冷。选用低氢型焊条。

焊件开坡口，且采用细焊条、小电流、多层焊。 总结：预热缓冷开坡口，小电细条多焊层

3. 高碳钢的焊接 00.60%； CE >0.60%；焊接性差。

问题：焊缝区易产生热裂纹；热影响区易产生冷裂纹。

措施：焊前预热（250?350 °C ）,焊后缓冷。选用低氢型焊条。

焊件开坡口，且采用细焊条、小电流、多层焊。

避免选用高碳钢作为焊接结构件。

金属材料的焊接性

1. 金属材料的焊接性

指被焊金属采用一定的焊接方法、焊接材料、工艺参数及结构形

式条件下，： 易程度。

r ①工艺焊接性：焊接接头产生工艺缺陷的倾向。

尤其指出现各种袈壊的可能性。 I ②使用焊接性：焊接接头在使用中的可靠性。

包括力学性能及其它特殊性

能

2. 影响焊接性的因素

1）焊接方法；2）焊接材料；3）焊件化学成分；4）工艺参数;'

3. 焊接性的评定方法??碳当量估算法

C —影响最显著一基本元素

其它元索一折合成碳的相当含量对焊接性的影响

C E = C+Mn/64- （Cr+Mo+V ） /5+ （Ni+Cu ） /15

C E <0.4%—具有良好的焊接性；C E =0.4%?0.6%—焊接性较差；C E >0.6%一焊接性差。

发生了失效再丿

>主要有三类：

（1） 过量变形失效-是指零件在工作过程中受力产生的变形量超过了允许值，从而使机器设备无法正常 工作或虽能正常工作但达不到预期的效果的现象。

（2） 断裂失效-零件在工作的过程中发生断裂的现象称断裂失效。

（3表血损伤失效-主要是指零件表血的磨损、接触疲劳和腐蚀。

材料表面处理主要分两类：表面强化和表面防护。

常用的工艺方法有：表面热处理、气相沉积、热喷涂、堆焊、氧化磷化处理、电镀化学镀、涂装等。 预处理■一般包括除油、除锈、粗化、活化和抛光。

除油-目的是去除材料表面的油脂和污物，常用碱性除油工艺。

斗与成形工艺选择部分

作要求，但是设计零件很有用）

都具有一定的功能，比如承受载荷、传递力或能量等，如果丧失其所规定的功能即 焊接接头的难

机械零件矗

每种机

除锈■■目的是去除金属材料表面的氧化物，从而显露出清净金属表面。常用方法有化学法（如酸洗）和

机械法(如打磨、切削和喷砂)。

常用表面强化性处理方法

1、热喷涂一将喷涂材料加热熔化，以高速气流雾化成极细颗粒，并以一定速度喷射到事先准备好的工件表面上，形成涂层。

2、堆焊和喷焊堆焊：将合金丝或焊条熔化堆结在工件表面形成冶金结合层的方法。

喷焊：是对经预热的自溶性合金粉末涂层再加热至1000?1300°C,颗粒熔化生成涂层, 使颗粒间和基体表面达到良好结合的方法。

3、电火花表面强化技术是通过火花放电的作用，把作为电极的导电材料熔渗进金属工件的表层，形成合金化的表面强化层，使工件的物理化学和机械性能得到改善的工艺.

4、气相沉积是利用气相中发生的物理、化学反应，生成的反应物在工件表面形成一层具有特殊性能的金属或化合物的涂层。

常用表面防护性处理方法

钢铁的氧化处理:将钢铁零件浸在浓碱溶液中煮沸，在金属表面牛成稳定的四氧化三铁(FeQ)的过程。因四氧化三铁氧化膜呈蓝黑色，所以又称其为“发蓝”。发蓝是提高黑色金属防护能力的一种简便而又经济的方法。

钢铁的磷化处理:是将零件浸入磷酸盐溶液中化学处理，在金属表面生成难溶于水的磷酸盐膜的过程。简称“磷化”。磷化也是金属氧化方法之一，因此磷酸盐膜也是一种化学转化膜。磷化是钢铁表面防护的常用方法之一，应用愈來愈广泛。有色金属如锌、铝、铜、锡等都可以进行磷化处理。

铝及铝合金零件在电解液中进行电化学氧化，其工艺彖电镀的逆过程，因零件作为阳极，故也称铝阳极氧化。

铝及铝合金的化学氧化是不用外来电流而仅把工件置入适当溶液屮，使其表面生成人工氧化膜。一般是将铝件浸在含有碱溶液和碱金属的锯酸盐溶液中，铝和溶液互相作用。很快便生成AI2O3和A1(OH)3 的薄膜.

铝及铝合金氧化膜的着色铝及铝合金经氧化处理后，得到新鲜的氧化膜层，它具有多孔性、吸附能力强，容易染上各种颜色，具有良好的装饰效果。

镀层装饰技术能在制品表面形成具有金属特性的镀层，这是一种较典型的表面装饰技术。金属镀层不仅能提高

制品的耐蚀性和耐磨性，而月.能够增强制品表面的色彩、光泽和肌理的装饰效果，因此能保护和美化表面，由于有优异的镀层，常常使制品的品位和档次得到提高。

按镀层的表面状态可分成镜而镀层和粗而镀层两类。按镀层装饰技术可分为电镀、化学镀、真空蒸发沉积镀*气相镀等。镀层装饰的金属有Cu、Ni、Cr> Fc、Zn、Sn、Al、Pb、Au、Ag. Pt及其合金。

电镀■是将金属工件浸入要镀金属盐溶液中并作为阴极，通以直流电，在直流电场作用下，金属盐溶液中的

阳离子在工件表面上沉积形成电镀层。

化学镀是一种在无外加电流的情况下，利用还原剂在具有催化活性的表面进行氧化还原反应而沉积出镀层的

方法。溶液屮一般含有主盐，提供形成镀层的主要成分；还原剂，还原主盐屮的离子；络合剂，拓宽镀液工作

的pH值范围，提高沉积速度,改善镀层光洁致密性，防止镀液中沉淀的析出，增加其稳定性并延长使用寿命；

稳定剂，抑制镀液自发分解；和缓冲剂。

涂料及其涂装工艺涂料旧称油漆。准确的名称应为“有机涂料”，简称涂料。

所谓涂料就是涂敷在物体表面，经过物理变化、化学变化、能够形成具有一定附着力和机械强度的薄膜，起着装饰、保护及其他作用的液体或粉末状的有机高分子胶体混合物的总称。所形成的薄膜称为涂膜或漆膜。

涂料的性质即色彩、光泽、涂膜的硬度、附着性、耐蚀性、耐候性等。

材料成型技术基础试题答案

《材料成形技术基础》考试样题答题页 （本卷共10页） 、判断题（每题分，共分，正确的画“O ”，错误的打“X ”） 、选择题（每空1分，共38分） 三、填空（每空0.5分，共26分） 1.( 化学成分) ( 浇注条件) ( 铸型性质) 2.( 浇注温度) 3.( 复杂) ( 广) 4.( 大) 5.( 补缩) ( 控制凝固顺序)6.( 球铁) ( 2 17% ) 7.( 缺口敏感性) ( 工艺)8.( 冷却速度) ( 化学成分) 9.( 低) 10.( 稀土镁合金)11.( 非加工)12.( 起模斜度) ( 没有) 13.( 非铁) ( 简单)14.( 再结晶)15.( 变形抗力) 16.( 再结晶) ( 纤维组织)17.( 敷料) ( 锻件公差) 18.( 飞边槽)19.( 工艺万能性)20.( 三) ( 二） 21.( -二二) ( 三)22.( 再结晶退火)23.( 三） 24.( -二二)25.( 拉) ( 压)26.( 化学成分) ( 脱P、S、O )27.( 作为电极) ( 填充金属)28.( 碱性) 29.( 成本) ( 清理)30.( 润湿能力)31.( 形成熔池) （达到咼塑性状态) ( 使钎料熔化)32.( 低氢型药皮) ( 直流专用)

Ct 230 图5 四、综合题（20分） 1、绘制图5的铸造工艺图（6分） ? 2J0 环O' 4 “ei吋 纯 2、绘制图6的自由锻件图，并按顺序选择自由锻基本工序（6 分）。 O O 2 令 i 1 q―1 孔U 400 圈6 3、请修改图7?图10的焊接结构，并写出修改原因。 自由锻基本工序： 拔长、局部镦粗、拔长 图7手弧焊钢板焊接结构（2 分）图8手弧焊不同厚度钢板结构（2 分） 修改原因：避免焊缝交叉修改原因：避免应力集中（平滑过 度）

机械工程材料复习重点

《工程材料学》习题 一、解释下列名词 1．淬透性与淬硬性; 2．相与组织; 3．组织应力与热应力；4．过热与过烧； 5. 回火脆性与回火稳定性 6. 马氏体与回火马氏体7. 实际晶粒度与本质晶粒度 8.化学热处理与表面热处理 淬透性：钢在淬火时获得的淬硬层深度称为钢的淬透性，其高低用规定条件下的淬硬层深度来表示 淬硬性：指钢淬火后所能达到的最高硬度，即硬化能力 相：金属或合金中，凡成分相同、结构相同，并与其它部分有晶只界分开的均匀组成部分称为相 组织：显微组织实质是指在显微镜下观察到的各相晶粒的形态、数量、大小和分布的组合。 组织应力：由于工件内外温差而引起的奥氏体（γ或A）向马氏体（M）转变时间不一致而产生的应力 热应力：由于工件内外温差而引起的胀缩不均匀而产生的应力 过热：由于加热温度过高而使奥氏体晶粒长大的现象 过烧：由于加热温度过高而使奥氏体晶粒局部熔化或氧化的现象 回火脆性：在某些温度范围内回火时，会出现冲击韧性下降的现象，称为回火脆性 回火稳定性：又叫耐回火性，即淬火钢在回炎过程中抵抗硬度下降的能力。 马氏体：碳在α-Fe中的过饱和固溶体称为马氏体。 回火马氏体：在回火时，从马氏体中析出的ε-碳化物以细片状分布在马氏体基础上的组织称为回火马氏体。本质晶粒度：钢在加热时奥氏体晶粒的长大倾向称为本质晶粒度 实际晶粒度：在给定温度下奥氏体的晶粒度称为实际晶粒度，它直接影响钢的性能。 化学热处理：将工件置于待定介质中加热保温，使介质中活性原子渗入工件表层，从而改变工件表层化学成分与组织，进而改变其性能的热处理工艺。 表面淬火：：指在不改变钢的化学成分及心部组织的情况下，利用快速加热将表面奥氏休化后进行淬火以强化零件表面的热处理方法。 二、判断题 1. （）合金的基本相包括固溶体、金属化合物和这两者的机械混合物。错。根据结构特点不同，可将合金中相公为固溶体和金属化合物两类。 2. （）实际金属是由许多位向不同的小晶粒组成的。对。 3. （）为调整硬度，便于机械加工，低碳钢，中碳钢和低碳合金钢在锻造后都应采用正火处理。对。对于低、中碳的亚共析钢而言，正火与退火的目的相同；即调整硬度，便于切削加工，细化晶粒，提高力学性能，为淬火作组织准备，消除残作内应力，防止在后续加热或热处理中发生开裂或形变。对于过共析钢而言，正火是为了消除网状二次渗碳体，为球化退火作组织准备。对于普通话结构钢而言，正火可增加珠光体量并细化晶粒，提高强度、硬度和韧性，作为最终热处理。 4.（）在钢中加入多种合金元素比加入少量单一元素效果要好些，因而合金钢将向合金元素少量多元化方向发展。对。不同的元素对于钢有不同的效果。 5. （）不论含碳量高低，马氏体的硬度都很高，脆性都很大。错。马氏体的硬度主要取决于其含碳量，含碳增加，其硬度也随之提高。合金元素对马氏体的硬度影响不大，马氏体强化的主要原因是过饱和引起的固溶体强化。 6．（）40Cr钢的淬透性与淬硬性都比T10钢要高。错。C曲线越靠右，含碳量越低，淬透性越好。40Cr为含碳量为0.4%，含Cr量为1.5%左右的调质钢。T10为含碳量为1%左右的碳素工具钢。但是淬火后45钢香到马氏体，T10钢得到马氏体加少量残余奥氏体，硬度比45钢高。 7．（）马氏体是碳在α-Fe中的过饱和固溶体，由奥氏体直接转变而来的，因此马氏体与转变前的奥氏体含碳量相同。对。当奥氏体过冷到Ms以下时，将转变为马氏体类型组织。但是马氏体转变时，奥氏体中的碳全部保留在马氏休中。马氏体转变的特点是高速长大、不扩散、共格切变性、降温形成、转变不完全。 8．（）铸铁中的可锻铸铁是可以在高温下进行锻造的。错。所有的铸铁都不可以进行锻造。 9．（）45钢淬火并回火后机械性能是随回火温度上升，塑性,韧性下降，强度,硬度上升。 错。钢是随回火温度上升，塑性,韧性上升，强度,硬度提高。 10．（）淬硬层深度是指由工件表面到马氏体区的深度。错。淬硬层深度是指由工件表面到半马氏体区（50%马氏体+50%非马氏体组织）的深度。 11．（）钢的回火温度应在Ac1以上。错。回火是指将淬火钢加热到A1以下保温后再冷却的热处理工艺。 12．（）热处理可改变铸铁中的石墨形态。错。热处理只能改变铸铁的基休组织，而不能改变石黑的状态和分布。 13.（）奥氏体是碳在α-Fe中的间隙式固溶体。错。奥氏体是碳在γ-Fe中的间隙固溶体。用符号A 或γ表示。 14．（）高频表面淬火只改变工件表面组织，而不改变工件表面的化学成份。对。高频表面淬火属于表面淬火的一种。表面淬火是指在不改变钢的化学成分及心部组织的情况下，利用快速加热将表面奥氏休化后进行淬火以强化零件表面的热处理方法。 15．（）过冷度与冷却速度有关，冷却速度越大，则过冷度越小。错。过冷度（ΔT）是指理论结晶温度（T0）与实际结晶温度（T1）的差值，即ΔT=T0-T1。但是冷却速度越大，则过冷度越大，。

材料成形工艺基础

《材料成形工艺基础》自学指导书 一、课程名称：材料成形工艺基础 二、自学学时：50课时 三、教材名称：《材料成形工艺基础》柳秉毅编 四、参考资料：材料成形技术基础陶冶主编机械工业出版社 五、课程简介：《材料成形工艺基础》是材料成型及控制工程专业的主干课程之一，其任务是阐明液态成型、塑性成型和焊接形成等成型技术在内的内在基本规律和物质本质，揭示材料成型过程中影响产品性能的因素及缺陷产生的机理。 六、考核方式：闭卷考试 七、自学内容指导： 绪论第1章金属材料的力学性能 一、本章内容概述： 绪论：1.材料成形工艺的发展历史2.材料成形加工在国民经济中的地位 3.材料成形工艺基础课程的内容 4.本课程的学习要求与学习方法。 第一章：1）铸造成形基本原理；2）塑性成形基本原理； 3）焊接成形基本原理 二、自学学时安排：8学时 三、知识点： 1.合金的铸造性能 2.合金的收缩性； 3.铸件的缩孔和缩松 2合金的充型能力是指液态合金充满铸型型腔，获得尺；3影响合金的充型能力的因素1）合金的流动性2）浇；4合金的收缩概念液态合金从浇注温度逐渐冷却、凝固；5铸造内应力分热应力和机械应力；6顺序凝固，是使铸件按递增的温度梯度方向从一个部；7顺序凝固可以有效地防止缩孔和宏观缩松，主要适用；8缩孔和缩松的防止方法：顺序凝固 四、难点：

1）强度、刚度、弹性及塑性 2）硬度、冲击韧性、断裂韧度、疲劳。 五、课后思考题与习题：P40 1.1 区分以下名词的含义: 逐层凝固与顺序凝固糊状凝固与同时凝固 液态收缩与凝固收缩缩孔与缩松 答：逐层凝固：纯金属和共晶成分的合金是在恒温下结晶的，铸件凝固时其凝固区宽度接近于零，随着温度的下降，液相区不断减小，固相区不断增大而向中心推进，直至到达铸件中心。顺序凝固：是指在铸件上建立一个从远离冒口的部分到冒口之间逐渐递增的温度梯度，从而实现由远离冒口处向冒口方向顺序地凝固，即远离冒口的部位先凝固，靠近冒口的部位后凝固，冒口本身最后凝固。 糊状凝固：如果合金的结晶温度范围很宽，或者铸件断面上温度梯度较小，则在凝固的某段时间内，其固相和液相并存的凝固区会贯穿铸件的整个断面。 同时凝固：是指采取一定的工艺措施，尽量减小铸件各部分之间的温度差，使铸件的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)期间发生的收缩。凝固收缩：从凝固开始温度到凝固终了温度(固相线温度)期间发生的收缩。 铸件在凝固过程中，由于合金的液态收缩和凝固收缩所造成的体积缩减，如果未能获得补充(称为补缩)，则会在铸件最后凝固的部位形成孔洞。大而集中的孔洞称为缩孔，细小而分散的孔洞称为缩松。 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，试分析如何提高合金液的充型能力。 答：1）尽可量提高浇注温度。由于壁厚较薄，铸铁可取1450左右2）增大充型压力（即增大推动力）。3）选用蓄热能力强的材料作铸型。4）提高铸型温度。5）选用发气量小而排气能力强的铸型。 1.4冒口补缩的原理是什么? 冷铁是否可以补缩? 冷铁的作用与冒口有何不同? 答：在铸件厚壁处和热节部位（即铸件上热量集中，内接圆直径较大的部位）设置冒

材料成形技术基础(问答题答案整理)

第二章铸造成形 问答题： 合金的流动性（充型能力）取决于哪些因素？提高液态金属充型能力一般采用哪些方法？答：因素及提高的方法： （1）金属的流动性：尽量采用共晶成分的合金或结晶温度范围较小的合金，提高金属液的品质； （2）铸型性质：较小铸型与金属液的温差； （3）浇注条件：合理确定浇注温度、浇注速度和充型压头，合理设置浇注系统； （4）铸件结构：改进不合理的浇注结构。 影响合金收缩的因素有哪些？ 答：金属自身的化学成分，结晶温度，金属相变，外界阻力（铸型表面的摩擦阻力、热阻力、机械阻力） 分别说出铸造应力有哪几类？ 答：（1）热应力（由于壁厚不均、冷却速度不同、收缩量不同） （2）相变应力（固态相变、比容变化） （3）机械阻碍应力 铸件成分偏析分为几类？产生的原因是什么？ 答：铸件成分偏析的分类：（1）微观偏析 晶内偏析：产生于具有结晶温度范围能形成固溶体的合金内。（因为不平衡结晶） 晶界偏析：（原因：(两个晶粒相对生长，相互接近、相遇；(晶界位置与晶粒生长方向平行。）（2）宏观偏析 正偏析（因为铸型强烈地定向散热，在进行凝固的合金内形成一个温度梯度） 逆偏析 产生偏析的原因：结晶速度大于溶质扩散的速度 铸件气孔有哪几种？ 答：侵入气孔、析出气孔、反应气孔 如何区分铸件裂纹的性质（热裂纹和冷裂纹）？ 答：热裂纹：裂缝短，缝隙宽，形状曲折，缝内呈氧化颜色 冷裂纹：裂纹细小，呈连续直线状，缝内有金属光泽或轻微氧化色。 七：什么是封闭式浇注系统？什么是开放式浇注系统？他们各组元横截面尺寸的关系如何？答：封闭式浇注系统：从浇口杯底孔到内浇道的截面逐渐减小，阻流截面在直浇道下口的浇注系统。(ΣF内<ΣF横ΣF横>F直下端>F直上端） 浇注位置和分型面选择的基本原则有哪些？ 答：浇注位置选择：（1）逐渐的重要表面朝下或处于侧面；（原因：以避免气孔、砂眼、缩孔、缩松等铸造缺陷） （2）铸件的宽大平面朝下或倾斜浇注； （3）铸件的薄壁部分朝下；（原因：可保证铸件易于充型，防止产生浇不足、冷隔缺陷）（4）铸件的厚大部分朝上。（原因：便于补缩）容易形成缩孔的铸件，厚大部分朝上。（原因：便于安置冒口实现自上而下的定向凝固，防止产生缩孔） 分型面的选择：（1）应尽可能使全部或大部分构件，或者加工基准面与重要的加工面处于同

机械工程材料基本知识点

晶体缺陷： 点缺陷（空位、间隙原子、异类原子微观影响：晶格畸变）线缺陷（位错；极为重要的晶体缺陷，对金属强度、塑性、扩散及相变有显著影响）面缺陷（晶界、亚晶界） 合金相结构 :相是指系统中均匀的、与其他部分有界面分开的部分。相变：相与相的转变。按结构特点:固溶体、化合物、非晶相。 固溶体:指溶质原子溶入溶剂中所形成的均一结晶相。其晶体结构与溶剂相同。置换固溶体（溶质原子占溶剂晶格结点位置形成的固溶体）间隙固溶体:溶质原子处于溶剂晶格间隙所形成的固溶体 结晶： 材料从液态向固态的凝固成晶体的过程。 基本规律:晶核形成和长大交替进行。包括形核和核长大俩个过程， 影响形核率和成长率的因素：过冷度、不容杂志、振动和搅拌 变质处理：金属结晶时，有意向金属溶液中加入某种难溶物质，从而细化晶粒，改善金属性能 调质处理:淬火和高温回火 同素异构转变;固态金属由一种晶体结构向另一种晶体结构的转变。 合金的组织决定合金的性能 金属材料的强化 本质;阻碍晶体位错的运动 强化途径:形变强化（冷加工变形）、固溶强化（形成固溶体）、第二相强化、细晶强化（晶粒粒度的细化） 钢的热处理 预先热处理：正火和退火 最终热处理：淬火和回火 退火：将钢加热到适当温度，保温一段时间，然后缓慢冷却，以获得接近平衡组织的热处理工艺。目的：降低硬度，提高塑性，改善切削性能；消除钢中内应力；细化晶粒，改善组织，为随后的热处理做组织上的准备。常用：完全退火Ac3以上30-50度（适用亚共析钢和合金钢，不适应低碳钢和过共析钢）得到组织为铁素体和珠光体，等温退火：适用某些奥氏体比较稳定的合金钢，加热和保温同完全退火，使奥氏体转变为珠光体，球化退火：温度略高于Ac1，适用过共析钢和合金工具钢，得到组织球状珠光体，去应力退火：Ac1以下100-200度，不发生组织变化，另外还有再结晶退火和扩散退火。 正火：亚共析钢Ac3以上30-50度，过共析钢Accm以上30-50度，保温后空冷获得细密而均匀的珠光体组织。目的:调整钢的硬度，改善加工性能；消除钢中内应力，细化晶粒，改善组织，为随后的热处理做组织上的准备。主要作用:作为低、中碳钢的预先热处理；消除过共析钢中的网状二次渗碳体，为球化退火做准备；作为普通件的最终热处理。 退火和正火区别：冷却速度不同，正火快，得到珠光体组织细，因而强度和硬度也高。实际中，如果俩者均能达到预先热处理要求时，通常选正火 淬火：加热到Ac1或Ac3以上某个温度，保温后以大于临界冷却速度冷却，使A转变为M 的热处理工艺.目的：获得马氏体或下贝氏体组织。温度：亚共析钢Ac3上30-50度，组织为M+少量A残，共析钢和过共析钢Ac1上30-50度，组织M+粒状Fe3C+少量A残 要求:淬火冷却速度必须大于临界冷却温度Vk.常用方法;单液、双液、分级、等温、局部淬火 回火：淬火以后的工件加热到Ac1以下某个温度，保温后冷却的一种热处理工艺.目的：降

材料成型工艺基础部分复习题答案

材料成型工艺基础（第三版）部分课后习题答案 第一章 ⑵.合金流动性决定于那些因素？合金流动性不好对铸件品质有何影响？ 答：①合金的流动性是指合金本身在液态下的流动能力。决定于合金的化学成分、结晶特性、粘度、凝固温度围、浇注温度、浇注压力、金属型导热能力。 ②合金流动性不好铸件易产生浇不到、冷隔等缺陷，也是引起铸件气孔、夹渣、縮孔缺陷的间接原因。 ⑷.何谓合金的收縮？影响合金收縮的因素有哪些？ 答：①合金在浇注、凝固直至冷却至室温的过程中体积和尺寸縮减的现象，称为收縮。 ②影响合金收縮的因素：化学成分、浇注温度、铸件结构和铸型条件。 ⑹.何谓同时凝则和定向凝则？ 答：①同时凝则：将浇道开在薄壁处，在远离浇道的厚壁处出放置冷铁，薄壁处因被高温金属液加热而凝固缓慢，厚壁出则因被冷铁激冷而凝固加快，从而达到同时凝固。 ②定向凝则：在铸件可能出现縮孔的厚大部位安放冒口，使铸件远离冒口的部位最先凝固，靠近冒口的部位后凝固，冒口本身最后凝固。 第二章 ⑴.试从石墨的存在和影响分析灰铸铁的力学性能和其他性能特征。 答：石墨在灰铸铁中以片状形式存在，易引起应力集中。石墨数量越多，形态愈粗大、分布愈不均匀，对金属基体的割裂就愈严重。灰铸铁的抗拉强度低、塑性差，但有良好的吸震性、减摩性和低的缺口敏感性，且易于铸造和切削加工。石墨化不充分易产生白口，铸铁硬、脆，难以切削加工；石墨化过分，则形成粗大的石墨，铸铁的力学性能降低。 ⑵.影响铸铁中石墨化过程的主要因素是什么？相同化学成分的铸铁件的力学性能是否相同？ 答：①主要因素：化学成分和冷却速度。 ②铸铁件的化学成分相同时铸铁的壁厚不同，其组织和性能也不同。在厚壁处冷却速度较慢，铸件易获得铁素体基体和粗大的石墨片，力学性能较差；而在薄壁处，冷却速度较快，铸件易获得硬而脆的白口组织或麻口组织。 ⑸.什么是孕育铸铁？它与普通灰铸铁有何区别？如何获得孕育铸铁？ 答：①经孕育处理后的灰铸铁称为孕育铸铁。 ②孕育铸铁的强度、硬度显著提高，冷却速度对其组织和性能的影响小，因此铸件上厚大截面的性能较均匀；但铸铁塑性、韧性仍然很低。 ③原理：先熔炼出相当于白口或麻口组织的低碳、硅含量的高温铁液，然后向铁液中冲入少量细状或粉末状的孕育剂，孕育剂在铁液中形成大量弥散的石墨结晶核心，使石墨化骤然增强，从而得到细化晶粒珠光体和分布均匀的细片状石墨组织。 ⑻.为什么普通灰铸铁热处理效果没球墨铸铁好？普通灰铸铁常用热处理方法有哪些？目的是什 么？ 答：①普通灰铸铁组织中粗大的石墨片对基体的破坏作用不能依靠热处理来消除或改进；而球墨铸铁的热处理可以改善其金属基体，以获得所需的组织和性能，故球墨铸铁性能好。 ②普通灰铸铁常用的热处理方法：时效处理，目的是消除应力，防止加工后变形；软化退火，目的是消除白口、降低硬度、改善切削加工性能。 第三章 ⑴．为什么制造蜡模多采用糊状蜡料加压成形，而较少采用蜡液浇铸成形？为什么脱蜡时水温不应达到沸点？ 答：蜡模材料可用石蜡、硬脂酸等配成，在常用的蜡料中，石蜡和硬脂酸各占50%，其熔点为50℃~60℃，高熔点蜡料可加入塑料，制模时，将蜡料熔为糊状，目的除了使温度均匀外，对含填充料的蜡料还有防止沉淀的作用。

一建机电工程实务知识点整理必过经验(全面)

一建机电实务核心知识点整理 1 机电工程项目常用材料 机电工程项目常用材料有金属材料、非金属材料和电工线材。掌握机电工程项目常用金属材料的类型及应用 金属材料分黑色金属和有色金属两大类。 一、黑色金属材料的类型及应用 (一)碳素结构钢（普碳钢） 按照其屈服强度的下限值分为4个级别，其钢号对应为Ql95、Q215、Q235和Q275，其中Q代表屈服强度，数字为屈服强度的下限值。 碳素结构钢具有良好的塑性和韧性，易于成形和焊接，常以热轧态供货，一般不再进行热处理。如常见的各种型钢、钢筋、钢丝等，优质碳素钢还可以制成钢丝、钢绞线、圆钢、高强度螺栓及预应力锚具等。 (二)低合金结构钢 也称低合金高强度钢，根据屈服强度划分共有Q345、Q390、Q420、Q460、Q500、Q550、Q620和Q690八个等级。 低合金结构钢是在普通钢中加入微量合金元素，而具有较好的综合力学性能。主要适用于锅炉汽包、压力容器、压力管道、桥梁、重轨和轻轨等制造。 例如：某600MW超超临界电站锅炉汽包使用的就是Q460型钢；机电工程施工中使用的起重机就是Q345型钢制造的。 (三)特殊性能低合金高强度钢（也称特殊钢） 工程结构用特殊钢包括：耐候钢、耐海水腐蚀钢、表面处理钢材、汽车冲压钢板、石油及天然气管线钢、工程机械用钢与可焊接高强度钢、钢筋钢、低温用钢以及钢轨钢等。 1．耐候钢：具有良好的焊接性能。 在钢中加入少量合金元素，如Cu、Cr、Ni、P等，使其在金属基体表面形成保护层，提高钢材的耐候性能，同时保持钢材具有良好的焊接性能，主要用于车辆、桥梁、房屋、集装箱等钢结构中。 2．石油及天然气管线钢：主要是为石油和天然气管道制造所使用的钢。通常包括高强度管线管和耐腐蚀的低合金高强度管线管。 3．钢筋钢：（属于建筑结构用钢） 有热轧光圆钢筋、热轧带肋钢筋和冷轧带肋钢筋、余热处理钢筋以及预应力混凝土用钢丝等。 (四)钢材的类型及应用 1．型钢 机电工程中常用型钢主要有：圆钢、方钢、扁钢、H型钢、工字钢、T形钢、角钢、槽钢、钢轨等。 例如：电站锅炉钢架的立柱通常采用宽翼缘H型钢(HK300b)；为确保炉膛内压力波动时炉墙有一定强度，在炉墙上设计有足够强度的刚性梁。一般每隔3m左右装设一层，其大部分采用强度足够的工字钢制成。 2．板材 (1)按其厚度可分为厚板、中板和薄板。 (2)按其轧制方式可分为热轧板和冷轧板，其中冷轧板只有薄 板。 (3)按其材质有普通碳素钢板、低合金结构钢板、不锈钢板、 镀锌钢薄板等。 例如：油罐、电站锅炉中的汽包就是用钢板(10～100多毫米厚)焊制成的圆筒形容器。其中中、低压锅炉的汽包材料常为专用的锅炉碳素钢， 3．管材 常用的有普通无缝钢管、螺旋缝钢管、焊接钢管、无缝不锈钢管、高压无缝钢管等。 例如：锅炉水冷壁和省煤器使用的无缝钢管一般采用优质碳索钢管或低合金钢管，但过热器和再热器使用的无缝钢管根据不同壁温，通常采用1 5CrMo或12Crl．MoV等钢材。 4．钢制品 常用钢制品主要有焊材、管件、阀门。 二、有色金属的类型及应用 1．重金属 (1)铜及铜合金 工业纯铜具有良好的导电性、导热性及优良的焊接性能，纯铜强度不高，硬度较低，塑性好。在纯铜中加入合金元素制成铜合金，除保持纯铜的优良特性外，还具有较高的强度，主要有黄铜、青铜、白铜。 (2)锌及锌合金的特性 纯锌具有一定的强度和较好的耐腐蚀性。锌合金分为变形锌合金、铸造锌合金、热镀锌合金。 (3)镍及镍合金 纯镍强度较高，塑性好，导热性差，电阻大。镍表面在有机介质溶液中会形成钝化膜保护层而有极强的耐腐蚀性，特别是耐海水腐蚀能力突出。 镍合金是在镍中加入铜、铬、钼等而形成的，耐高温，耐酸碱腐蚀。 2．轻金属 (1)铝及铝合金特性及应用 工业纯铝具有良好的导电性和导热性，塑性好，但强度、硬度低，耐磨性差，可进行各种冷、热加工。铝合金分为变形铝合金、铸造铝合金。 (2)镁及镁合金 纯镁强度不高，室温塑性低，耐腐蚀性差，易氧化，可用作还原剂。 镁合金可分为变形镁合金、铸造镁合金，用于飞机、宇航结构件和高气密零部件。 (3)钛及钛合金 纯钛强度低，但比强度高，塑性及低温韧性好，耐腐蚀性好。 随着钛的纯度降低，强度升高，塑性大大降低。在纯钛中加入合金元素对其性能进行改善和强化形成钛合金，其强度、耐热性、耐腐蚀性可得到很大提高。 1

(完整word版)材料成型工艺基础习题及答案

1.铸件在冷却过程中，若其固态收缩受到阻碍，铸件内部即将产生内应力。按内应力的产生原因，可分为应力和应力两种。 2.常用的特种铸造方法 有：、、、、和 等。 3.压力加工是使金属在外力作用下产生而获得毛 坯或零件的方法。 4.常用的焊接方法有、和 三大类。 5.影响充型能力的重要因素有、和 等。 6.压力加工的基本生产方式 有、、、、和等。 7.热应力的分布规律是：厚壁受应力，薄壁受 应力。 8.提高金属变形的温度，是改善金属可锻性的有效措施。但温度过高，必将产生、、和严重氧化等缺陷。所以应该严格 控制锻造温度。 9.板料分离工序中，使坯料按封闭的轮廓分离的工序称为； 使板料沿不封闭的轮廓分离的工序称为。 10.拉深件常见的缺陷是和。 11.板料冲压的基本工序分为和。前者指冲裁工序，后者包括、、和。 12.为防止弯裂，弯曲时应尽可能使弯曲造成的拉应力与坯料的纤维 方向。 13.拉深系数越，表明拉深时材料的变形程度越大。 14.将平板毛坯变成开口空心零件的工序称为。 15.熔焊时，焊接接头是由、、和 组成。其中和是焊接接头中最薄弱区域。 16.常用的塑性成形方法 有：、、、、 等。 16.电阻焊是利用电流通过焊件及接触处所产生的电阻热，将焊件局 部加热到塑性或融化状态，然后在压力作用下形成焊接接头的焊接方法。电阻焊分为焊、焊和焊三种型式。

其中适合于无气密性要求的焊件；适合于焊接有气密性要求的焊件；只适合于搭接接头；只适合于对接接头。 1.灰口铸铁的流动性好于铸钢。（） 2.为了实现顺序凝固，可在铸件上某些厚大部位增设冷铁，对铸件进行补缩。（） 3. 热应力使铸件的厚壁受拉伸，薄壁受压缩。（） 4.缩孔是液态合金在冷凝过程中，其收缩所缩减的容积得不到补足，在铸件内部形成的孔洞。（） 5.熔模铸造时，由于铸型没有分型面，故可生产出形状复杂的铸件。（） 6.为便于造型时起出模型，铸件上应设计有结构斜度即拔模斜度。（） 7.合金的液态收缩是铸件产生裂纹、变形的主要原因。（） 8.在板料多次拉深时，拉深系数的取值应一次比一次小，即 m1>m2>m3…>mn。（） 9.金属冷变形后，其强度、硬度、塑性、韧性均比变形前大为提高。（） 10.提高金属变形时的温度，是改善金属可锻性的有效措施。因此，在保证金属不熔化的前提下，金属的始锻温度越高越好。（）11.锻造只能改变金属坯料的形状而不能改变金属的力学性能。 （） 12.由于低合金结构钢的合金含量不高，均具有较好的可焊性，故焊前无需预热。（） 13.钢中的碳是对可焊性影响最大的因素，随着含碳量的增加，可焊性变好。（） 14.用交流弧焊机焊接时，焊件接正极，焊条接负极的正接法常用于

材料成型及控制工程.doc

目标 本专业培养具备材料科学与工程的理论基础、材料成型加工及其控制工程、模具 材料成型及控制工程 设计制造等专业知识，能在机械、模具、材料成型加工等领域从事科学研究、应用开发、工艺与设备的设计、生产及经营管理等方面工作的高级工程技术人才和管理人才。本专业分为四个培养模块： （一）焊接成型及控制： 培养能适应社会需求，掌握焊接成型的基础理论、金属材料的焊接、焊接检验、焊接方法及设备、焊接生产管理等全面知识的高级技术人才。 （二）铸造成型及控制 这是目前社会最需要人才的专业之一。主要有砂型铸造、压力铸造、精密铸造、金属型铸造、低压铸造、挤压铸造等专业技术及专业内新技术发展方向。

（三）压力加工及控制 分为锻造和冲压两大专业方向，在国民经济中起到非常重要的作用。 （四）模具设计与制造： 掌握材料塑性成型加工的基础理论、模具的设计与制造、模具的计算机辅助设计、材料塑性加工生产管理等全面知识的高级技术人才。 编辑本段课程设置 由于材料成型与控制包括焊接、铸造、压力加工、模具设计四个方面，每个方面之间差别较大。因而课程开设将依据学校的侧重点而异。 主要课程：高等数学、大学物理、基础外语、马克思主义哲学原理、计算机应用、机械制图、电工电子技术、金属学、材料冶金与成型工艺、材料成型设备及方法、材料成型微机应用、先进制造技术、检测技术与控制工程、技术经济、CAD/CAM基础、表面工程学、焊接冶金学、金属材料焊接、焊接方法与焊接设备、焊接检验、塑性成型理论、橡塑材料成型工艺学、橡塑成型模具、金属冲压工艺与模具设计、模具制造技术等专业基础和专业课程知识等等。

主要实践性教学环节：包括金工实习、机械热加工实习、机械设计课程设计、专业实习、综合设计、毕业设计（论文）等。 主要专业实验：包括材料冶金与成型工艺综合实验、材料成型设备方法综合实验、材料成型自动控制综合实验等。 编辑本段培养特色 本专业涉及的知识面广、信息量大，注重英语能力、计算机能力和实际动手能力的培养，使学生具有很强的适应能力、创新能力、分析和解决问题的能力。另外还注重学生的素质教育，培养富有创新精神的高素质复合型人才。 编辑本段就业去向 本专业具有工学学士、工学硕士和工学博士学位的授予权，学生可以选择进一步深造。学

第1章机械工程材料基本知识

第1章机械工程材料基本知识 1.1 金属材料的力学性能 任何机械零件或工具，在使用过程中，往往要受到各种形式外力的作用。如起重机上的钢索，受到悬吊物拉力的作用；柴油机上的连杆，在传递动力时，不仅受到拉力的作用，而且还受到冲击力的作用；轴类零件要受到弯矩、扭力的作用等等。这就要求金属材料必须具有一种承受机械荷而不超过许可变形或不破坏的能力。这种能力就是材料的力学性能。金属表现来的诸如弹性、强度、硬度、塑性和韧性等特征就是用来衡量金属材料材料在外力作用下表现出力学性能的指标。 1.1.1 强度 强度是指金属材料在静载荷作用下抵抗变形和断裂的能力。强度指标一般用单位面积所承受的载荷即力表示，符号为σ，单位为MPa。 工程中常用的强度指标有屈服强度和抗拉强度。屈服强度是指金属材料在外力作用下，产生屈服现象时的应力，或开始出现塑性变形时的最低应力值，用σs 表示。抗拉强度是指金属材料在拉力的作用下，被拉断前所能承受的最大应力值，用σb表示。 对于大多数机械零件，工作时不允许产生塑性变形，所以屈服强度是零件强度设计的依据；对于因断裂而失效的零件，而用抗拉强度作为其强度设计的依据。 1.1.2 塑性 塑性是指金属材料在外力作用下产生塑性变形而不断裂的能力。 工程中常用的塑性指标有伸长率和断面收缩率。伸长率指试样拉断后的伸长量与原来长度之比的百分率，用符号δ表示。断面收缩率指试样拉断后，断面缩小的面积与原来截面积之比，用 表示。 伸长率和断面收缩率越大，其塑性越好；反之，塑性越差。良好的塑性是金属材料进行压力加工的必要条件，也是保证机械零件工作安全，不发生突然脆断的必要条件。 1.1.3 硬度

材料成型技术基础知识点总结

第一章铸造 1.铸造：将液态金属在重力或外力作用下充填到型腔中，待其凝固冷却后，获得所需形状和尺寸的毛坯或零件的方法。 2.充型：溶化合金填充铸型的过程。 3.充型能力：液态合金充满型腔，形成轮廓清晰、形状和尺寸符合要求的优质铸件的能力。 4.充型能力的影响因素： 金属液本身的流动能力（合金流动性） 浇注条件：浇注温度、充型压力 铸型条件：铸型蓄热能力、铸型温度、铸型中的气体、铸件结构 流动性是熔融金属的流动能力，是液态金属固有的属性。 5.影响合金流动性的因素： （1）合金种类：与合金的熔点、导热率、合金液的粘度等物理性能有关。 （2）化学成份：纯金属和共晶成分的合金流动性最好； （3）杂质与含气量：杂质增加粘度，流动性下降；含气量少，流动性好。 6.金属的凝固方式： ①逐层凝固方式 ②体积凝固方式或称“糊状凝固方式”。 ③中间凝固方式 7.收缩：液态合金在凝固和冷却过程中，体积和尺寸减小的现象称为合金的收缩。 收缩能使铸件产生缩孔、缩松、裂纹、变形和内应力等缺陷。 8.合金的收缩可分为三个阶段：液态收缩、凝固收缩和固态收缩。 液态收缩和凝固收缩，通常以体积收缩率表示。液态收缩和凝固收缩是铸件产生缩孔、缩松缺陷的基本原因。 合金的固态收缩，通常用线收缩率来表示。固态收缩是铸件产生内应力、裂纹和变形等缺陷的主要原因。 9.影响收缩的因素 （１）化学成分：碳素钢随含碳量增加，凝固收缩增加，而固态收缩略减。 （２）浇注温度：浇注温度愈高，过热度愈大，合金的液态收缩增加。 （３）铸件结构：铸型中的铸件冷却时，因形状和尺寸不同，各部分的冷却速度不同，结果对铸件收缩产生阻碍。 （4）铸型和型芯对铸件的收缩也产生机械阻力 10.缩孔及缩松：铸件凝固结束后常常在某些部位出现孔洞，按照孔洞的大小和分布可分为缩孔和缩松。大而集中的孔洞称为缩孔，细小而分散的孔洞称为缩松。 缩孔的形成：主要出现在金属在恒温或很窄温度范围内结晶，铸件壁呈逐层凝固方式的条件下。 缩松的形成：主要出现在呈糊状凝固方式的合金中或断面较大的铸件壁中，是被树枝状晶体分隔开的液体区难以得到补缩所致。 合金的液态收缩和凝固收缩越大，浇注温度越高，铸件的壁越厚，缩孔的容积就越大。 缩松大多分布在铸件中心轴线处、热节处、冒口根部、内浇口附近或缩孔下方。

现代工程材料成形与机械制造基础-第二版 -册-部分题库与答案

1.分析图示轨道铸件热应力的分布，并用虚线表示出铸件的变形方向。工艺上如何解决？ 轨道上部较下部厚，上部冷却速度慢，而下部冷却速度快。因此，上部产生拉应力，下部产生压应力。变形方向如图。 反变形法 5.如图一底座铸铁零件，有两种浇注位置和分型面方案，请你选择一最佳方案，并说明理由。 方案(Ⅱ)最佳.。 理由：方案(Ⅰ)是分模造型，上下铸件易错边，铸件尺寸精度差。 方案(Ⅱ)是整模造型, 铸件尺寸精度高。内腔无需砂芯成型，它是靠 上、下型自带砂芯来成形。 6.下图为支架零件简图。材料HT200，单件小批量生产。 （1）选择铸型种类 （2）按模型分类应采用何种造型方法？ （3）在图中标出分型面、浇注位置、加工余量 (1) 砂型铸造，(2)整模造型 （3）分型面、浇注位置、加工余量：见图 9.如图，支架两种结构设计。 （1）从铸件结构工艺性方面分析，何种结构较为合理？简要说明理由。 （2）在你认为合理的结构图中标出铸造分型面和浇注位置。

(1）（b）结构较为合理。因为它可省去悬臂砂芯。 （2）见图。分型面。浇注位置(说明：浇注位置上、下可对调） `12.如图所示铸件结构是否合理？如不合理，请改正并说明理由。 铸件上部太厚，易形成缩孔，壁厚不均匀易造成热应力。可减小上部壁厚，同时设加强筋。 无结构圆角，拐弯处易应力、开裂。设圆角。 3.某厂铸造一个Φ1500mm的铸铁顶盖，有图示两个设计方案，分析哪个方案的结构工艺性 好，简述理由。 (a)图合理 (b)图结构为大的水平面，不利于金属液体的充填，易造成浇不足、冷隔等缺陷；不利于金属夹杂物和 气体的排除，易造成气孔、夹渣缺陷；大平面型腔的上表面，因受高温金属液的长时间烘烤，易开裂使铸件产生夹砂结疤缺陷。 7.图示铸件的两种结构设计，应选择哪一种较为合理？为什么？

机械工程材料及其成型技术期末考试试题及其答案( 内容超好)

一、名词解释 1、固溶体:溶质原子溶入溶剂中形成均匀单一的结晶相 2、退火把钢加热到ＡＣ１以上或以下的温度保温一段时间，随炉缓慢冷却的热处理加工工艺 3、焊接性: 金属材料在一定的焊接工艺条件下获得优质焊接接头的难易程度 4.可锻性(金属塑形变形能力);金属材料经过塑形加工时,其成形难易程度的工艺指标(随着含碳量增加，可锻性下降。因为含碳量越高强度硬度越高，塑性韧性越差。) 5.冲压成形技术:利用冲模使得板料产生分离或者变形以获得零件加工的方法 冲压成形基本工序:分离工序(落料,冲孔,切断,修整)和变形工序(弯曲拉深翻边) 6.焊接接头组成:焊缝区熔合区焊接热影响区(过热区(热影响区性能最差) 正火区(热影响区综合性能最好的) 部分相变区) 7. 焊接应力产生原因: 焊接过程中受到不均匀的加热和冷却 减小焊接应力和变形:反变形法刚性固定法合理的焊接顺序 8.相:成份,结构,性能相同并与其他部分有界面分开的均匀组成部分 9.药皮>产生熔渣气体保护熔池金属不被氧化,机械保护作用稳定电弧 焊条焊芯,>>填充金属用作电弧电极 二、填空题 1、钢的高温回火温度范围在____５００－６５０℃ _____________，回火后的组织为______回火索氏体S回________(低 温回火(150-250℃)…回火马氏体,中温回火350-500回火托氏体)。 2、填出下列力学性能指标的符号：屈服强度_σs ，洛氏硬度Ｃ 标尺_HRC ______，冲击韧性_____Ak___。 3、常见金属的晶格类型有____体心立方___________ 、 ___________面心立方晶格____、__密排六方__________等。α-Fe属 于_____体心立方_____晶格，γ-Fe属于___面心立方_______晶格。 4、钢的热处理是通过钢在固态下的___加热____、____保温___

材料成型工艺基础部分(中英文词汇对照)

材料成型工艺基础部分0 绪论 金属材料：metal material (MR) 高分子材料：high-molecular material 陶瓷材料：ceramic material 复合材料：composition material 成形工艺：formation technology 1 铸造 铸造工艺：casting technique 铸件：foundry goods （casting） 机器零件：machine part 毛坯：blank 力学性能：mechanical property 砂型铸造：sand casting process 型砂：foundry sand 1.1 铸件成形理论基础 合金：alloy 铸造性能：casting property 工艺性能：processing property 收缩性：constringency 偏析性：aliquation 氧化性：oxidizability

吸气性：inspiratory 铸件结构：casting structure 使用性能：service performance 浇不足：misrun 冷隔：cold shut 夹渣：cinder inclusion 粘砂：sand fusion 缺陷：flaw, defect, falling 流动性：flowing power 铸型：cast (foundry mold) 蓄热系数：thermal storage capacity 浇注：pouring 凝固：freezing 收缩性：constringency 逐层凝固：layer-by-layer freezing 糊状凝固：mushy freezing 结晶：crystal 缩孔：shrinkage void 缩松：shrinkage porosity 顺序凝固：progressive solidification 冷铁：iron chill 补缩：feeding

材料成形工艺基础复习题

1.三种凝固方式（逐层、糊状、中间）及其影响因素（结晶温度范围、温度梯度） 2.合金的流动性及其影响因素（合金成分） a)为什么共晶合金的流动性好？ 3.合金的充型能力对铸件质量的影响（浇不足、冷隔） 4.影响充型能力的主要因素（合金的流动性、浇注条件、铸型条件） 5.合金收缩的三个阶段（液态、凝固、固态） 6.缩孔、缩松产生的原因、规律（逐层：缩孔；糊状：缩松；位置：最后凝固部位） 7.缩孔与缩松防止（定向凝固原则；措施：加冒口、冷铁） 8.铸造应力产生的原因和种类（热应力、机械应力或收缩应力） 9.热应力的分布规律（厚：拉；薄：压）及防止（同时凝固原则） 10.铸造残余应力产生的原因（热应力）及消除措施（时效处理） 11.铸件变形与裂纹产生的原因（故态收缩，残余应力） 12.变形防止办法（同时凝固；反变形；去应力退火） 13.热裂纹与冷裂纹的特征 第二节液态成形方法 1.常用手工造型方法（五种最基本的方法：整模、分模、活块、挖砂、三箱）的特点和应 用（重在应用） 2.机器造型：实现造型机械化的两个主要方面（紧砂、起模） 3.熔模铸造的原理（理解）、特点（理解）和应用。 a)为什么熔模铸件精度高，表面光洁？ b)为什么熔模铸造适合于形状复杂的铸件？ c)为什么熔模铸造适合于难于加工的合金铸件？ 4.金属型铸造的原理（理解）、特点（理解）和应用。 a)为什么金属型铸件精度高，表面光洁？ b)为什么金属型铸造更适合于非铁合金铸件的生产？ 5.压力铸造的原理（理解）、特点（理解）和应用。 6.低压铸造的原理（理解）、特点（理解）和应用。 7.离心铸造的原理（理解）、特点（理解）和应用。 第三节液态成形件的工艺设计 1.浇注位置的概念及其选择原则（重在理解和应用）

材料成型工艺基础习题答案

材料成型工艺基础（第三版）部分课后习题答案第一章 ⑵.合金流动性决定于那些因素？合金流动性不好对铸件品质有何影响？ 答：①合金的流动性是指合金本身在液态下的流动能力。决定于合金的化学成分、结晶特性、粘度、凝固温度范围、浇注温度、浇注压力、金属型导热能力。 ②合金流动性不好铸件易产生浇不到、冷隔等缺陷，也是引起铸件气孔、夹渣、縮孔缺陷的间接原因。 ⑷.何谓合金的收縮？影响合金收縮的因素有哪些？ 答：①合金在浇注、凝固直至冷却至室温的过程中体积和尺寸縮减的现象，称为收縮。 ②影响合金收縮的因素：化学成分、浇注温度、铸件结构和铸型条件。 ⑹.何谓同时凝固原则和定向凝固原则？试对下图所示铸件设计浇注系统和冒口及冷铁，使其实现定向凝固。 答：①同时凝固原则：将内浇道开在薄壁处，在远离浇道的厚壁处出放置冷铁，薄壁处因被高温金属液加热而凝固缓慢，厚壁出则因被冷铁激冷而凝固加快，从而达到同时凝固。 ②定向凝固原则：在铸件可能出现縮孔的厚大部位安放冒口，使铸件远离冒口的部位最先凝固，靠近冒口的部位后凝固，冒口本身最后凝固。 第二章 ⑴ .试从石墨的存在和影响分析灰铸铁的力学性能和其他性能特征。 答：石墨在灰铸铁中以片状形式存在，易引起应力集中。石墨数量越多，形态愈粗大、分布愈不均匀，对金属基体的割裂就愈严重。灰铸铁的抗拉强度低、塑性差，但有良好的吸震性、减摩性和低的缺口敏感性，且易于铸造和切削加工。石墨化不充分易产生白

口，铸铁硬、脆，难以切削加工；石墨化过分，则形成粗大的石墨，铸铁的力学性能降低。 ⑵.影响铸铁中石墨化过程的主要因素是什么？相同化学成分的铸铁件的力学性能是否 相同？ 答：①主要因素：化学成分和冷却速度。 ②铸铁件的化学成分相同时铸铁的壁厚不同，其组织和性能也不同。在厚壁处冷却速度较慢，铸件易获得铁素体基体和粗大的石墨片，力学性能较差；而在薄壁处，冷却速度较快，铸件易获得硬而脆的白口组织或麻口组织。 ⑸.什么是孕育铸铁？它与普通灰铸铁有何区别？如何获得孕育铸铁？ 答：①经孕育处理后的灰铸铁称为孕育铸铁。 ②孕育铸铁的强度、硬度显著提高，冷却速度对其组织和性能的影响小，因此铸件上厚大截面的性能较均匀；但铸铁塑性、韧性仍然很低。 ③原理：先熔炼出相当于白口或麻口组织的低碳、硅含量的高温铁液，然后向铁液中冲入少量细状或粉末状的孕育剂，孕育剂在铁液中形成大量弥散的石墨结晶核心，使石墨化骤然增强，从而得到细化晶粒珠光体和分布均匀的细片状石墨组织。 ⑻.为什么普通灰铸铁热处理效果不如球墨铸铁好？普通灰铸铁常用的热处理方法有哪 些？其目的是什么？ 答：①普通灰铸铁组织中粗大的石墨片对基体的破坏作用不能依靠热处理来消除或改进；而球墨铸铁的热处理可以改善其金属基体，以获得所需的组织和性能，故球墨铸铁性能好。 ②普通灰铸铁常用的热处理方法：时效处理，目的是消除内应力，防止加工后变形；软化退火，目的是消除白口、降低硬度、改善切削加工性能。

机械工程材料及其成型技术考试试题及其答案

. 一、名词解释（每小题3分，共15分） 1、固溶体 2、退火 3、同素异构转变 4、铸造工艺图 5、焊接性 二、填空题（每空0.5分，共20分） 1、钢的高温回火温度范围在_________________，回火后的组织为 ______________。 2、填出下列力学性能指标的符号：屈服强度________，洛氏硬度Ｃ标尺________，冲击韧性________。 3、常见金属的晶格类型有_______________ 、_______________、____________等。α-Fe属于__________晶格，γ-Fe属于__________晶格。 4、钢的热处理是通过钢在固态下的_______、_______和_______的操作来改变其__________，从而改善钢的_________的一种工艺方法。 5、自由锻的基本工序有__________、__________、__________、__________、__________等。 6、在亚共析碳钢中，钢的力学性能随含碳量的增加其强度提高而______下降，这是由于平衡组织中_______增多而_______减少的缘故。 7、焊条焊芯的作用是________________和__________________。 8、金属的冷塑性变形会导致其__________提高，_________下降，这种现象称为加工硬化。 9、金属的可锻性就金属的本身来说主要取决于金属的___________和 ____________。 10、零件常用的毛坯类型包括_____________ 、_____________ 、 _____________、_____________、_____________等。 资料word . 11、铸件的收缩过程可以划分为____________、___________和___________三个阶段。 12、锻压是指锻造和_________的总称，锻造按成型方式分为___________和 ___________两类。 三、判断题（）分，对的在括号里打“√”，错的打“╳”1分，共13每小题1、淬火钢随着回火温度的升高，钢的硬度值显著降低，这种现象称为回火脆性。 ( ) 2、灰铸铁通过球化退火可以转变为球墨铸铁。 ( ) 3、钢氮化处理后必须经过淬火才能获得高硬度。 ( ) 4、越接近共晶成分的合金，流动性越好。 ( )