復(fù)習(xí)-材料工程基礎(chǔ)

1、考試題型考試題型 1、名詞解釋、名詞解釋 2、選擇題、選擇題 3、簡答題、簡答題 4、綜合分析題、綜合分析題第一章第一章 材料的熔煉材料的熔煉 1.1 鋼鐵冶金鋼鐵冶金 1.2 鋁冶金與熔煉鋁冶金與熔煉 1.3 銅冶金銅冶金重點：重點： 鋼鐵冶金的原理、原料、物理化學(xué)反應(yīng)、鋼鐵冶金的原理、原料、物理化學(xué)反應(yīng)、產(chǎn)品產(chǎn)品 氧化鋁的生產(chǎn)、電解鋁的生產(chǎn)氧化鋁的生產(chǎn)、電解鋁的生產(chǎn) 火法煉銅、銅锍、各個煉銅階段的產(chǎn)物火法煉銅、銅锍、各個煉銅階段的產(chǎn)物 火法冶金火法冶金：利用高溫從礦石中提取金屬或：利用高溫從礦石中提取金屬或其化合物的方法；其化合物的方法； 濕法冶金濕法冶金：利用：利用溶劑溶劑的化學(xué)作用，在

2、水溶的化學(xué)作用，在水溶液或非水溶液中進行包括氧化、還原、中液或非水溶液中進行包括氧化、還原、中和、水解和絡(luò)合等反應(yīng)，對原料、中間產(chǎn)和、水解和絡(luò)合等反應(yīng)，對原料、中間產(chǎn)物或二次再生資源中的金屬進行提取和分物或二次再生資源中的金屬進行提取和分離的冶金過程；離的冶金過程； 煉鐵主要是煉鐵主要是還原過還原過程程，煉鋼主要是，煉鋼主要是氧氧化過程化過程； 理論基礎(chǔ)：氧化物理論基礎(chǔ)：氧化物生成自由能生成自由能-溫度的溫度的關(guān)系圖（關(guān)系圖（Go-T圖圖) Go-T圖提供的信息：圖提供的信息： 氧化物位置氧化物位置低低的比位置高的的比位置高的穩(wěn)定穩(wěn)定，位置低的元素能，位置低的元素能還原還原位置高的元素，并且兩

3、者相距越遠越好，相距位置高的元素，并且兩者相距越遠越好，相距越遠反應(yīng)進行得越徹底；越遠反應(yīng)進行得越徹底； 穩(wěn)定性：穩(wěn)定性：CaOMgOAl2O3SiO2MnOFeOP2O5 特殊線：特殊線：2C+O2=2CO 交點對應(yīng)溫度：交點對應(yīng)溫度：C還原氧化物的最低溫度還原氧化物的最低溫度 從礦石中制取鐵的過程稱為煉鐵；煉鐵的從礦石中制取鐵的過程稱為煉鐵；煉鐵的爐子叫高爐；爐子叫高爐； 煉鐵原料：鐵礦石（煉鐵原料：鐵礦石（磁鐵礦磁鐵礦、赤鐵礦赤鐵礦、褐褐鐵礦鐵礦和和菱鐵礦菱鐵礦）、熔劑（）、熔劑（作用作用?)、燃料、燃料(焦焦炭，炭，作用？作用？） 產(chǎn)出：生鐵、煤氣、爐渣產(chǎn)出：生鐵、煤氣、爐渣 高爐原料

4、高爐原料（1）鐵礦石鐵礦石： 含鐵礦物含鐵礦物+脈石脈石=機械混合物機械混合物 天然鐵礦石按其主要礦物分為天然鐵礦石按其主要礦物分為磁鐵礦磁鐵礦、赤鐵礦赤鐵礦、褐鐵礦褐鐵礦和和菱鐵礦菱鐵礦等幾種。等幾種。 （2）熔劑）熔劑 熔劑的作用：熔劑的作用：降低脈石熔點、去硫降低脈石熔點、去硫 高爐冶煉條件下，脈石及灰分不能熔化，高爐冶煉條件下，脈石及灰分不能熔化，必須加入熔劑，使其與礦石脈石和灰分必須加入熔劑，使其與礦石脈石和灰分作用生成作用生成低熔點低熔點化合物，形成流動性好化合物，形成流動性好的爐渣，實現(xiàn)渣鐵分離并自爐內(nèi)順暢排的爐渣，實現(xiàn)渣鐵分離并自爐內(nèi)順暢排出 。 此 外 ， 一 定 堿 度 的

5、 爐 渣 ， 如出 。 此 外 ， 一 定 堿 度 的 爐 渣 ， 如CaO/SiO2=1.01.2，可去除生鐵中有害，可去除生鐵中有害雜質(zhì)雜質(zhì)硫硫，提高生鐵質(zhì)量。，提高生鐵質(zhì)量。 （3）燃料）燃料 焦炭焦炭是高爐冶煉的主要燃料，具有如下作用：是高爐冶煉的主要燃料，具有如下作用： (1)燃料燃料。燃燒后發(fā)熱，產(chǎn)生冶煉所需熱量。燃燒后發(fā)熱，產(chǎn)生冶煉所需熱量。 (2)還原劑還原劑。焦炭中的固定碳和它燃燒后生成的。焦炭中的固定碳和它燃燒后生成的CO都是都是鐵礦石還原所需的還原劑。鐵礦石還原所需的還原劑。 (3)料柱骨架料柱骨架。高爐內(nèi)是充滿著爐料和熔融渣、鐵的一。高爐內(nèi)是充滿著爐料和熔融渣、鐵的一個

6、料柱，焦炭約占料柱體積的個料柱，焦炭約占料柱體積的1/31/2，對料柱透氣性，對料柱透氣性具有決定性的影響。特別是在高爐下部，礦石、熔劑具有決定性的影響。特別是在高爐下部，礦石、熔劑已經(jīng)熔化、造渣，變成液態(tài)渣和鐵，只有焦炭仍保持已經(jīng)熔化、造渣，變成液態(tài)渣和鐵，只有焦炭仍保持固態(tài)，為渣、鐵滴落和煤氣上升以及爐缸內(nèi)的渣、鐵固態(tài)，為渣、鐵滴落和煤氣上升以及爐缸內(nèi)的渣、鐵正常流通和排出，提供了必要條件，使冶煉過程得以正常流通和排出，提供了必要條件，使冶煉過程得以順利進行。焦炭的這一作用目前尚不能為其他燃料所順利進行。焦炭的這一作用目前尚不能為其他燃料所代替。代替。 1）燃燒過程燃燒過程:CO2CO2

7、CO2在上升過程中：在上升過程中：CO2CCO 2）溶劑分解溶劑分解:CaCO3CaOCO2 3）鐵的還原鐵的還原:FeOCOCO2Fe(間接還原間接還原) FeOCFeCO （直接還原）（直接還原） 4）增碳增碳：鐵水在與焦碳的接觸中會增碳擴散：鐵水在與焦碳的接觸中會增碳擴散 過程，過程， 使鐵水被使鐵水被C所飽和。所飽和。 5）其他元素的還原其他元素的還原: Mn，Si 部分被還原，被還原后進入鐵水中部分被還原，被還原后進入鐵水中 Al不被還原不被還原 ，只能和熔劑形成渣，只能和熔劑形成渣 6）去去S: FeSCaOCaSFeO 7）P還原：還原： Ca3(PO4)25C 3CaO2P5C

8、O 8）造渣：）造渣：SiO2、Al2O3、CaO等等鐵水中：鐵水中： C飽和，溶有部分飽和，溶有部分Mn，Si，S以及全部的以及全部的P。高爐煉鐵的主要反應(yīng)：高爐煉鐵的主要反應(yīng)：煉鋼過程的物理化學(xué)原理煉鋼過程的物理化學(xué)原理 脫脫C Si、Mn的氧化的氧化 脫脫P 脫脫S 脫脫O：沉淀脫氧、擴散脫氧沉淀脫氧、擴散脫氧 沉淀脫氧沉淀脫氧：將脫氧劑直接加到鋼液中，使：將脫氧劑直接加到鋼液中，使脫氧劑直接與鋼液的氧化亞鐵反應(yīng)進行脫脫氧劑直接與鋼液的氧化亞鐵反應(yīng)進行脫氧。氧。 優(yōu)點：速度快優(yōu)點：速度快 缺點：脫氧產(chǎn)物缺點：脫氧產(chǎn)物MnO、SiO2、Al2O3易殘留易殘留在鋼液中。在鋼液中。 擴散脫氧擴

9、散脫氧：將脫氧劑加入到爐渣中，使脫：將脫氧劑加入到爐渣中，使脫氧劑與爐渣的氧劑與爐渣的FeO反應(yīng)。按照分配定律，在反應(yīng)。按照分配定律，在一定溫度下，一定溫度下，F(xiàn)eO在爐渣和鋼液中的濃度之在爐渣和鋼液中的濃度之比是常數(shù)。當(dāng)爐渣的比是常數(shù)。當(dāng)爐渣的FeO減少后，鋼液的減少后，鋼液的FeO向渣中擴散，達到間接脫氧的效果。向渣中擴散，達到間接脫氧的效果。 缺點是速度慢，但鋼液干凈。缺點是速度慢，但鋼液干凈。 實際實際：錳鐵沉淀預(yù)脫氧，再用碳粉和硅鐵：錳鐵沉淀預(yù)脫氧，再用碳粉和硅鐵擴散脫氧，最后用鋁進行沉淀脫氧。既保擴散脫氧，最后用鋁進行沉淀脫氧。既保證質(zhì)量，又縮短時間。證質(zhì)量，又縮短時間。鋁冶金 鋁

10、硅比：指鋁土礦中的氧化鋁和二氧化硅鋁硅比：指鋁土礦中的氧化鋁和二氧化硅的質(zhì)量比：即的質(zhì)量比：即 A/S=礦石中氧化鋁質(zhì)量礦石中氧化鋁質(zhì)量/礦石中二氧化硅質(zhì)量礦石中二氧化硅質(zhì)量 寫為：寫為：A/S= Al2O3/ SiO2 我國我國鋁土礦特點是高鋁、高硅、低鐵；鋁鋁土礦特點是高鋁、高硅、低鐵；鋁硅比較低，中低品位鋁土礦居多；多數(shù)鋁硅比較低，中低品位鋁土礦居多；多數(shù)鋁土礦是土礦是一水硬鋁石型一水硬鋁石型鋁土礦。鋁土礦。 A/S一般在一般在4-7之間之間拜耳法生產(chǎn)氧化鋁的基本原理拜耳法生產(chǎn)氧化鋁的基本原理 （l）用）用NaOH溶液溶出鋁土礦，所得到的溶液溶出鋁土礦，所得到的鋁酸鋁酸鈉鈉溶液在添加晶種

11、、不斷攪拌的條件下，溶液溶液在添加晶種、不斷攪拌的條件下，溶液中的氧化鋁呈中的氧化鋁呈氫氧化鋁氫氧化鋁析出，即析出，即種分過程種分過程。 （2）分解得到的母液，經(jīng)蒸發(fā)濃縮后在高溫）分解得到的母液，經(jīng)蒸發(fā)濃縮后在高溫下可用來溶出新的鋁土礦，即下可用來溶出新的鋁土礦，即溶出過程溶出過程。 交替使用這兩過程，就能夠每處理一批礦石得交替使用這兩過程，就能夠每處理一批礦石得到一批氫氧化鋁，構(gòu)成所謂的拜耳法循環(huán)。到一批氫氧化鋁，構(gòu)成所謂的拜耳法循環(huán)。 用反應(yīng)方程式表示如下：用反應(yīng)方程式表示如下：Al2O3（ 3 或或1 ）H2O2NaOH=2NaAl(OH)4溶出溶出分解分解 關(guān)鍵工序關(guān)鍵工序：浸出、晶種

12、分解、分解母液蒸：浸出、晶種分解、分解母液蒸發(fā)與苛化、氫氧化鋁煅燒發(fā)與苛化、氫氧化鋁煅燒 苛性比值苛性比值k:鋁酸鈉溶液中鋁酸鈉溶液中Na2O與與Al2O3的的分子比；分子比； 苛化反應(yīng)、反苛化反應(yīng)苛化反應(yīng)、反苛化反應(yīng) 鋁電解過程金屬鋁從鋁電解過程金屬鋁從析出？析出？產(chǎn)生產(chǎn)生CO2？火法煉銅 冰銅（冰銅（锍）锍）是在熔煉過程中產(chǎn)生的重金屬硫化是在熔煉過程中產(chǎn)生的重金屬硫化物為主的共熔體，是熔煉過程的主要產(chǎn)物之一，物為主的共熔體，是熔煉過程的主要產(chǎn)物之一，是以是以Cu2S-FeS系系為主并溶解少量其它為主并溶解少量其它金屬硫化物金屬硫化物（如（如Ni3S2、Co3S2、PbS、ZnS等）、貴金屬

13、（等）、貴金屬（Au、Ag）、鉑族金屬、）、鉑族金屬、Se、Te、As、Sb、Bi等元素及等元素及微量脈石成分的多元系混合物。微量脈石成分的多元系混合物。第二章第二章 粉末材料制備粉末材料制備 2.1 粉末冶金概述粉末冶金概述 2.2 粉末的制備粉末的制備 2.3 粉末的特性及表征粉末的特性及表征機 械 研 磨氣 流 研 磨機 械 制 粉液 體 霧 化蒸 發(fā) 凝 聚物 理 制 粉氣 相 沉 積還 原 化 合電 化 學(xué) 法化 學(xué) 制 粉粉 末 的 制 備球磨制粉包括四個基本要素：球磨制粉包括四個基本要素：球磨筒、球磨筒、磨球、研磨物料、研磨介質(zhì)磨球、研磨物料、研磨介質(zhì)A、動能準則：、動能準則：提

14、高提高磨球磨球的動能的動能B、碰撞幾率準則：、碰撞幾率準則：提高提高磨球磨球的有效碰撞幾率的有效碰撞幾率球磨制粉的基本原則球磨制粉的基本原則)/(4 .422分轉(zhuǎn)臨界DVD是磨筒的直徑是磨筒的直徑滾筒球磨的轉(zhuǎn)速應(yīng)有一個限定條件V臨臨1 V 實際實際 V臨臨2氣流研磨法氣流研磨法 通過通過氣體傳輸粉料氣體傳輸粉料的一種研磨方法。與機械的一種研磨方法。與機械研磨法不同的是，氣流研磨研磨法不同的是，氣流研磨不不需要磨球及其它輔需要磨球及其它輔助研磨介質(zhì)。研磨腔內(nèi)是粉末與氣體的助研磨介質(zhì)。研磨腔內(nèi)是粉末與氣體的兩相混合兩相混合物物。 根據(jù)粉料的化學(xué)性質(zhì)，可采用不同的氣源，如根據(jù)粉料的化學(xué)性質(zhì)，可采用不

15、同的氣源，如陶瓷粉多采用空氣，而金屬粉末則需要用惰性氣陶瓷粉多采用空氣，而金屬粉末則需要用惰性氣體或還原性氣體。由于體或還原性氣體。由于不使用研磨球及研磨介質(zhì)不使用研磨球及研磨介質(zhì)，所以氣流研磨粉的化學(xué)所以氣流研磨粉的化學(xué)純度純度一般比機械研磨法的一般比機械研磨法的要高。要高。雙流霧化雙流霧化: :指被霧化的液體流和噴射的介質(zhì)流；指被霧化的液體流和噴射的介質(zhì)流；氣霧化、水霧化氣霧化、水霧化單流霧化單流霧化：直接通過離心力、壓力差或機械沖直接通過離心力、壓力差或機械沖擊力實現(xiàn)霧化。擊力實現(xiàn)霧化?；瘜W(xué)制粉法化學(xué)制粉法化學(xué)氣相沉積法化學(xué)氣相沉積法化學(xué)還原法化學(xué)還原法電化學(xué)制粉法電化學(xué)制粉法化學(xué)氣相沉

16、積制粉原理化學(xué)氣相沉積制粉原理1、化學(xué)反應(yīng)化學(xué)反應(yīng)2、均相形核、均相形核3、晶粒生長、晶粒生長4、團、團 聚聚制粉過程包括四個步驟制粉過程包括四個步驟:粉體粒度測定粉體粒度測定篩分法篩分法、激光衍射法、沉降法、顯微鏡觀、激光衍射法、沉降法、顯微鏡觀察法察法 Tylor(泰勒泰勒)篩制篩制 規(guī)定？定義規(guī)定？定義國際標準篩制：國際標準篩制：Tylor(泰勒泰勒) 標準單位：目（篩號）標準單位：目（篩號）目數(shù)目數(shù)為篩網(wǎng)上為篩網(wǎng)上1英寸（英寸（25.4mm）長度內(nèi)的網(wǎng)孔數(shù)；）長度內(nèi)的網(wǎng)孔數(shù)； 目數(shù)越大，網(wǎng)孔越細。由于網(wǎng)孔是網(wǎng)面上絲間的開孔，目數(shù)越大，網(wǎng)孔越細。由于網(wǎng)孔是網(wǎng)面上絲間的開孔，每每1英寸上的

17、網(wǎng)孔數(shù)與絲的根數(shù)應(yīng)相等，故網(wǎng)孔的實際尺寸英寸上的網(wǎng)孔數(shù)與絲的根數(shù)應(yīng)相等，故網(wǎng)孔的實際尺寸還與絲的直徑有關(guān)。還與絲的直徑有關(guān)。 制定篩網(wǎng)標準時，應(yīng)先規(guī)定制定篩網(wǎng)標準時，應(yīng)先規(guī)定絲徑絲徑和和網(wǎng)孔尺網(wǎng)孔尺寸寸，再按公式算出目數(shù)，列成表格就得到，再按公式算出目數(shù)，列成表格就得到標準篩系列，簡稱標準篩系列，簡稱篩制篩制。n2074.0得到比得到比200目粗的目粗的篩孔尺寸篩孔尺寸得到比得到比200目細的目細的篩孔尺寸篩孔尺寸主模系列:n2074. 0標準規(guī)則標準規(guī)則: 以200目的篩孔尺寸0.074mm為基準，乘或除模 或 ，則得到：n42n2n=1、2、3等整數(shù)等整數(shù)副模系列：n42074.0得到比得

18、到比200目粗的目粗的篩孔尺寸篩孔尺寸得到比得到比200目細的目細的篩孔尺寸篩孔尺寸n42074. 0n=1、2、3等整數(shù)等整數(shù)第三章第三章 粉末材料的成形與固結(jié)粉末材料的成形與固結(jié)3.1 粉末的成形與干燥粉末的成形與干燥3.2 粉末燒結(jié)粉末燒結(jié)3.3 膠凝固化膠凝固化成形成形壓力成形壓力成形增塑成形增塑成形料漿成形料漿成形模壓成形模壓成形等靜壓成形等靜壓成形擠壓成形擠壓成形注射成形注射成形注漿成形注漿成形熱壓鑄成形熱壓鑄成形流延成形流延成形成形成形是將松散的粉體加工成具有一定尺寸、形狀以是將松散的粉體加工成具有一定尺寸、形狀以及一定密度和強度的坯塊。及一定密度和強度的坯塊。顆粒密度顆粒密度

19、真密度、有效密度、表觀密度、堆積密度真密度、有效密度、表觀密度、堆積密度 松裝密度、振實密度松裝密度、振實密度粉末在壓力下的運動行為粉末在壓力下的運動行為 顆粒發(fā)生顆粒發(fā)生位移位移（滑動與轉(zhuǎn)動）與（滑動與轉(zhuǎn)動）與重排；重排； 顆粒發(fā)生顆粒發(fā)生彈塑性變形；彈塑性變形； 顆粒斷裂；顆粒斷裂； 實際上此三個階段常常相互交叉。實際上此三個階段常常相互交叉。 脫模壓力脫模壓力：使壓坯由模中脫出所需的壓力。：使壓坯由模中脫出所需的壓力。它與壓制壓力、粉末性能、壓坯密度和尺它與壓制壓力、粉末性能、壓坯密度和尺寸、壓模和潤滑劑有關(guān)。寸、壓模和潤滑劑有關(guān)。 彈性后效彈性后效：在壓制過程中，當(dāng)除去壓制壓：在壓制過

20、程中，當(dāng)除去壓制壓力并把壓坯壓出壓模之后，由于內(nèi)應(yīng)力的力并把壓坯壓出壓模之后，由于內(nèi)應(yīng)力的作用，壓坯會發(fā)生作用，壓坯會發(fā)生彈性膨脹彈性膨脹。 壓坯強度壓坯強度：模壓成形模壓成形溫壓成形溫壓成形等靜壓成形等靜壓成形軟模成形軟模成形高能成形高能成形擠壓成形擠壓成形扎膜成形扎膜成形注射成形注射成形車坯成形車坯成形注漿成形注漿成形熱壓鑄成形熱壓鑄成形流延法成形流延法成形壓力滲濾工藝與離心成形壓力滲濾工藝與離心成形凝膠鑄模成形凝膠鑄模成形直接凝固成形直接凝固成形壓力成形壓力成形增塑成形增塑成形漿料成形漿料成形各種成形各種成形方法的方法的基基本原理本原理、優(yōu)缺點優(yōu)缺點及及應(yīng)用應(yīng)用。模壓成形模壓成形步驟：步

21、驟： 原料準備（原料準備（粉末退火粉末退火、混合、篩分、混合、篩分、制粒、添加潤滑劑和成形劑）制粒、添加潤滑劑和成形劑） 裝模裝模 加壓加壓 保壓保壓 脫模脫模 粉末退火、粉末退火、粉末混合、合批、粉末混合、合批、制粒制粒（造（造粒）、粒）、成形劑、潤滑劑、成形劑、潤滑劑、側(cè)壓力、外摩擦側(cè)壓力、外摩擦力力（摩擦壓力損失）（摩擦壓力損失）粉末燒結(jié)粉末燒結(jié)燒結(jié)燒結(jié)是陶瓷和粉末冶金工藝中是陶瓷和粉末冶金工藝中最重要最重要的工序。的工序。燒結(jié)燒結(jié)燒結(jié)原理燒結(jié)原理燒結(jié)驅(qū)動力燒結(jié)驅(qū)動力燒結(jié)時的物質(zhì)遷移燒結(jié)時的物質(zhì)遷移燒結(jié)的基本過程燒結(jié)的基本過程影響燒結(jié)的因素影響燒結(jié)的因素?zé)Y(jié)工藝燒結(jié)工藝第四章第四章 金屬

22、的液態(tài)成形金屬的液態(tài)成形與半固態(tài)成形與半固態(tài)成形4.1 液態(tài)成形液態(tài)成形4.2 半固態(tài)成形半固態(tài)成形4.3 快速凝固成形快速凝固成形液態(tài)成形合金性能液態(tài)成形合金性能 合金的充型能力合金的充型能力：液態(tài)金屬充滿鑄型型腔，：液態(tài)金屬充滿鑄型型腔，獲得形狀完整、輪廓清晰的健全鑄件的能獲得形狀完整、輪廓清晰的健全鑄件的能力。力。 合金的流動性合金的流動性：液態(tài)合金的流動能力。一：液態(tài)合金的流動能力。一般流動性好的合金，其充型能力也強。般流動性好的合金，其充型能力也強。 合金的收縮合金的收縮 縮孔與縮松縮孔與縮松 鑄造應(yīng)力鑄造應(yīng)力 偏析及吸氣性偏析及吸氣性螺旋形標準試樣測試合金的螺旋形標準試樣測試合金的

23、流動性流動性收縮包括以下三個階段：收縮包括以下三個階段： 液態(tài)收縮液態(tài)收縮 （澆注溫度（澆注溫度- -液相線）液相線） 凝固收縮凝固收縮 （液相線（液相線- -固相線）固相線） 固態(tài)收縮固態(tài)收縮 （固相線（固相線- -室溫室溫 ）特點：體積收縮；特點：體積收縮； 澆注溫度升高，液態(tài)收縮增加。澆注溫度升高，液態(tài)收縮增加。 特點：體積收縮；結(jié)晶溫度范圍增大，凝固收縮增加。特點：體積收縮；結(jié)晶溫度范圍增大，凝固收縮增加。 特點：引起鑄件外部尺寸變化。特點：引起鑄件外部尺寸變化。 液態(tài)合金在凝固過程中，若其液態(tài)收縮和凝固液態(tài)合金在凝固過程中，若其液態(tài)收縮和凝固收縮所縮減的容積得不到補足，則在鑄件最后凝

24、固收縮所縮減的容積得不到補足，則在鑄件最后凝固的部位形成一些孔洞。按孔洞的大小和分布，可將的部位形成一些孔洞。按孔洞的大小和分布，可將其分為其分為縮孔縮孔和和縮松縮松。防止方法與措施防止方法與措施 鑄件在凝固和冷卻過程中，不同部鑄件在凝固和冷卻過程中，不同部位由于不均衡的收縮而引起的應(yīng)力。位由于不均衡的收縮而引起的應(yīng)力。熱應(yīng)力熱應(yīng)力收縮應(yīng)力收縮應(yīng)力（機械應(yīng)力）（機械應(yīng)力）鑄件的固態(tài)收縮受到鑄型或型芯的鑄件的固態(tài)收縮受到鑄型或型芯的機械阻礙而形成的內(nèi)應(yīng)力。機械阻礙而形成的內(nèi)應(yīng)力。相變應(yīng)力相變應(yīng)力合金由于發(fā)生固態(tài)相變，鑄件各部合金由于發(fā)生固態(tài)相變，鑄件各部分體積產(chǎn)生不均衡變化而引起的應(yīng)分體積產(chǎn)生不

25、均衡變化而引起的應(yīng)力。它可能是瞬時應(yīng)力，也可能是力。它可能是瞬時應(yīng)力，也可能是殘余應(yīng)力。殘余應(yīng)力。 鑄造工藝方法很多，通常分為鑄造工藝方法很多，通常分為砂型鑄造砂型鑄造和和特種鑄造特種鑄造。 將以型（芯）砂作為鑄型材料，采用重力將以型（芯）砂作為鑄型材料，采用重力澆注的鑄造方法稱為澆注的鑄造方法稱為砂型鑄造砂型鑄造，砂型鑄造，砂型鑄造是應(yīng)用最廣泛的一種鑄造方法。是應(yīng)用最廣泛的一種鑄造方法。 砂型鑄造的生產(chǎn)過程砂型鑄造的生產(chǎn)過程包括包括鑄造工藝設(shè)計鑄造工藝設(shè)計、生產(chǎn)準備生產(chǎn)準備和和工藝過程工藝過程三個環(huán)節(jié)。三個環(huán)節(jié)。液態(tài)成形方法液態(tài)成形方法砂型鑄造生產(chǎn)工藝流程砂型鑄造生產(chǎn)工藝流程金屬型金屬型鑄造

26、鑄造熔模鑄造熔模鑄造實型鑄造實型鑄造連續(xù)鑄造連續(xù)鑄造離心鑄造離心鑄造低壓鑄造低壓鑄造壓力鑄造壓力鑄造常用鑄造方法的比較常用鑄造方法的比較 半固態(tài)成形半固態(tài)成形 半固態(tài)成形即半固態(tài)合金成形，是介于半固態(tài)成形即半固態(tài)合金成形，是介于液態(tài)液態(tài)成形成形和和固態(tài)固態(tài)成形之間的一種成形方法。成形之間的一種成形方法。 半固態(tài)合金是將合金熔化后，待它冷卻到液相線半固態(tài)合金是將合金熔化后，待它冷卻到液相線溫度以下，對合金進行溫度以下，對合金進行攪拌攪拌，在攪拌力的作用下，在攪拌力的作用下，合金析出的樹枝狀晶被破壞，并在周圍金屬液的合金析出的樹枝狀晶被破壞，并在周圍金屬液的摩擦熔融作用下，晶粒和破碎的枝晶小塊形成

27、摩擦熔融作用下，晶粒和破碎的枝晶小塊形成卵卵球球狀的顆粒，分布在整個液態(tài)金屬中。該合金即狀的顆粒，分布在整個液態(tài)金屬中。該合金即使固態(tài)組分達使固態(tài)組分達40%-60%，仍然像糊狀懸浮液，仍然像糊狀懸浮液，具有一定的流動性。而在剪切力較小或為零時，具有一定的流動性。而在剪切力較小或為零時，它又具有固體性質(zhì)，可以搬運儲藏。它又具有固體性質(zhì)，可以搬運儲藏。 半固態(tài)合金的制備常用半固態(tài)合金的制備常用機械攪拌法機械攪拌法、電磁電磁攪拌法攪拌法和和應(yīng)變激活工藝應(yīng)變激活工藝?？焖倌坛尚慰焖倌坛尚?定義：冷卻速度大于定義：冷卻速度大于102/s的凝固，稱為的凝固，稱為快速凝固?？焖倌獭?實現(xiàn)快速凝固的條

28、件實現(xiàn)快速凝固的條件 金屬溶液必須被分散成液流或液滴，而金屬溶液必須被分散成液流或液滴，而且至少在一個方向上的尺寸極小，以便散且至少在一個方向上的尺寸極小，以便散熱；熱；必須有能帶走熱量的冷卻介質(zhì)。必須有能帶走熱量的冷卻介質(zhì)。第五章第五章 金屬塑性加工金屬塑性加工第第1節(jié)節(jié) 塑性加工原理塑性加工原理第第2節(jié)節(jié) 塑性加工工藝塑性加工工藝 定義定義：金屬塑性加工是利用金屬的金屬塑性加工是利用金屬的塑性塑性，通過，通過外力外力使金屬鑄錠、金屬使金屬鑄錠、金屬粉末或各種金屬坯料發(fā)生塑性變形，粉末或各種金屬坯料發(fā)生塑性變形，成為具有所需形狀、尺寸和性能的成為具有所需形狀、尺寸和性能的制品的加工方法。制品

29、的加工方法。 金屬金屬塑性塑性加工加工體積體積成形成形板料板料成形成形軋制軋制擠壓擠壓拉拔拉拔鍛造鍛造剪切剪切彎曲彎曲拉伸拉伸脹形脹形各種工藝的各種工藝的定義、原理定義、原理及應(yīng)用及應(yīng)用 塑性、塑性變形、加工硬化（應(yīng)變硬化）、塑性、塑性變形、加工硬化（應(yīng)變硬化）、回復(fù)、再結(jié)晶、靜態(tài)再結(jié)晶、動態(tài)再結(jié)晶、回復(fù)、再結(jié)晶、靜態(tài)再結(jié)晶、動態(tài)再結(jié)晶、冷變形、熱變形、溫變形冷變形、熱變形、溫變形第六章第六章 鋼的熱處理原理鋼的熱處理原理6.1 鋼在加熱時的轉(zhuǎn)變鋼在加熱時的轉(zhuǎn)變6.2 鋼在冷卻時的轉(zhuǎn)變鋼在冷卻時的轉(zhuǎn)變鋼的熱處理基本工藝路線:加熱-保溫-冷卻普通熱處理（普通熱處理（“四把火四把火”）：）：退火、

30、正火、淬火、回火退火、正火、淬火、回火表面熱處理表面熱處理化學(xué)熱處理化學(xué)熱處理奧氏體的形成過程四個基本過程：A 形核、A長大、剩余滲碳體溶解、A成分均勻化AAFPFAcAc31ACFeACFePcmAcAc 331亞共析鋼亞共析鋼過共析鋼過共析鋼奧氏體化：鋼在加熱時奧氏體的形成過程鋼在加熱時奧氏體的形成過程 某一具體熱處理或熱加工條件下奧氏體的晶粒度稱某一具體熱處理或熱加工條件下奧氏體的晶粒度稱為為實際晶粒度，它決定鋼的性能；，它決定鋼的性能； 鋼在加熱時奧氏體晶粒長大的傾向性用本質(zhì)晶粒度鋼在加熱時奧氏體晶粒長大的傾向性用本質(zhì)晶粒度來表示；來表示； 本質(zhì)晶粒度：鋼加熱到鋼加熱到93010、保溫

31、、保溫8h，冷卻，冷卻后測得的晶粒度。后測得的晶粒度。 如果測得的晶粒細小，則該鋼稱為如果測得的晶粒細小，則該鋼稱為本質(zhì)細晶粒鋼本質(zhì)細晶粒鋼，反之叫反之叫本質(zhì)粗晶粒鋼本質(zhì)粗晶粒鋼。本質(zhì)細晶粒鋼在。本質(zhì)細晶粒鋼在930 以下以下加熱時晶粒長大的傾向性小，適于進行熱處理。本加熱時晶粒長大的傾向性小，適于進行熱處理。本質(zhì)粗晶粒鋼進行熱處理時，需嚴格控制加熱溫度。質(zhì)粗晶粒鋼進行熱處理時，需嚴格控制加熱溫度。共析鋼等溫轉(zhuǎn)變曲線共析鋼等溫轉(zhuǎn)變曲線(TTT曲線，或稱曲線，或稱C曲線）曲線）(1)高溫轉(zhuǎn)變（高溫轉(zhuǎn)變（P 轉(zhuǎn)變）轉(zhuǎn)變） A1 550擴散型相變擴散型相變，產(chǎn)物為，產(chǎn)物為P 型組織（型組織（F 和和

32、Fe3C 交替交替排列的層片狀組織）；排列的層片狀組織）；組織粗細取決于組織粗細取決于 形成形成溫度，越低溫度，越低 ，P 越細；越細；根據(jù)片間距的大小可根據(jù)片間距的大小可將將 P 分分P、S、T三類；三類；（2) 中溫轉(zhuǎn)變中溫轉(zhuǎn)變(B轉(zhuǎn)變轉(zhuǎn)變):550-Ms貝氏體貝氏體（B B）是滲碳體分布在）是滲碳體分布在碳過飽和的碳過飽和的F F基體上的兩相混基體上的兩相混合物；合物；半擴散型相變半擴散型相變，轉(zhuǎn)變溫度不，轉(zhuǎn)變溫度不同，形成的同，形成的B形態(tài)不同形態(tài)不同;550350 ，B上上，呈，呈羽毛羽毛狀狀，小片狀滲碳體分布在成排，小片狀滲碳體分布在成排的的 F 片之間片之間350 Ms ， B下

33、下，黑色針狀黑色針狀共析鋼過冷奧氏體的連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變曲線共析鋼過冷奧氏體的連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變曲線（CCT曲線）曲線）M 轉(zhuǎn)變（低溫轉(zhuǎn)變）：轉(zhuǎn)變（低溫轉(zhuǎn)變）： Ms Mf1 1）馬氏體轉(zhuǎn)變的特點）馬氏體轉(zhuǎn)變的特點非擴散型轉(zhuǎn)變非擴散型轉(zhuǎn)變，M 是是碳在碳在 -Fe 中的過飽中的過飽和固溶體和固溶體；M為體心正方晶格。為體心正方晶格。b. M 的形成速度很快，的形成速度很快，無孕育期無孕育期，是一個連續(xù)冷，是一個連續(xù)冷卻的轉(zhuǎn)變過程；卻的轉(zhuǎn)變過程； c. M形成時造成時會體積膨脹，在鋼中造成很形成時造成時會體積膨脹，在鋼中造成很大的內(nèi)應(yīng)力，嚴重時將使被處理零件開裂大的內(nèi)應(yīng)力，嚴重時將使被處理零件開裂;馬氏體的

34、形態(tài)特點馬氏體的形態(tài)特點馬氏體的形態(tài)有馬氏體的形態(tài)有板條狀板條狀和和針狀針狀（片狀）兩種（片狀）兩種; ; w(c)1.0為針狀為針狀M（高碳高碳M、孿晶、孿晶M）呈竹葉狀或凸透鏡狀）呈竹葉狀或凸透鏡狀 0.25 w(c) 1.0為板條馬氏體和針狀馬氏體的為板條馬氏體和針狀馬氏體的混合組織混合組織第七章第七章 鋼的熱處理工藝鋼的熱處理工藝 7.1 退火退火7.2 正火正火7.3 淬火淬火7.4 回火回火 7.5 表面熱處理表面熱處理 7.6 化學(xué)熱處理化學(xué)熱處理 “四把火四把火”的定義、種類、目的、應(yīng)用的定義、種類、目的、應(yīng)用退火分類：退火分類： 亞臨界退火亞臨界退火：低于臨界溫度：低于臨界溫

35、度A1的退火；的退火； 不完全退火不完全退火：臨界溫度：臨界溫度A1A3(Acm)之間的之間的退火；退火； 完全退火完全退火：臨界溫度：臨界溫度A3(Acm)以上的退火；以上的退火； 退火工藝退火工藝：完全退火（重結(jié)晶退火）、等溫：完全退火（重結(jié)晶退火）、等溫退火、球化退火退火、球化退火(不完全退火）、擴散退火不完全退火）、擴散退火（均勻化退火）、去應(yīng)力退火（低溫退火）、（均勻化退火）、去應(yīng)力退火（低溫退火）、中間退火（再結(jié)晶退火）中間退火（再結(jié)晶退火）正火（?；幚恚┱穑ǔ；幚恚?定義、目的、組織、應(yīng)用范圍定義、目的、組織、應(yīng)用范圍 注意：正火與完全退火的區(qū)別在于注意：正火與完全退火的區(qū)

36、別在于冷卻速冷卻速度更快度更快，目的是使鋼的組織，目的是使鋼的組織正?；；?，又稱，又稱?；幚沓；幚?。正火：正火：鋼材或鋼件加熱到鋼材或鋼件加熱到Ac3(對于亞共析對于亞共析鋼鋼)和和 Accm(對于過共析鋼對于過共析鋼)以上以上30-50，保溫適當(dāng)時間，在靜止的或輕微攪動的空保溫適當(dāng)時間，在靜止的或輕微攪動的空氣中均勻冷卻，得到氣中均勻冷卻，得到含有珠光體組織含有珠光體組織的熱的熱處理方式；處理方式；正火后的組織正火后的組織：亞共析鋼為：亞共析鋼為F+S，共析鋼，共析鋼為為S，過共析鋼為，過共析鋼為S+Fe3CII。淬火淬火 定義、目的、溫度范圍、組織、應(yīng)用定義、目的、溫度范圍、組織、

37、應(yīng)用 淬火冷卻介質(zhì)淬火冷卻介質(zhì) 淬火冷卻方法、分類淬火冷卻方法、分類 淬透性、淬硬性淬透性、淬硬性 淬透層深度淬透層深度 淬透性的測定方法淬透性的測定方法 末端淬火法末端淬火法 根據(jù)鋼的回火溫度范圍，可將回火分為三類。根據(jù)鋼的回火溫度范圍，可將回火分為三類。 淬火加高溫回火的熱處理淬火加高溫回火的熱處理稱作稱作，簡稱，簡稱。廣泛用于廣泛用于各種結(jié)構(gòu)件如軸、各種結(jié)構(gòu)件如軸、齒輪齒輪等熱處理。也可作為等熱處理。也可作為要求較高精密件、量具等要求較高精密件、量具等預(yù)備熱處理。預(yù)備熱處理。 適用于各種適用于各種高碳高碳鋼、滲碳件鋼、滲碳件及及表表面淬火件面淬火件。 應(yīng)用應(yīng)用獲得良好的綜合力學(xué)性能，獲得

38、良好的綜合力學(xué)性能，即在保持較高的強度同時，即在保持較高的強度同時，具有良好的塑性和韌性。具有良好的塑性和韌性。 提高提高 e及及 s，同時使工件具有同時使工件具有一定韌性一定韌性 。在保留高硬度、在保留高硬度、高耐磨性的同時，高耐磨性的同時，降低內(nèi)應(yīng)力降低內(nèi)應(yīng)力。 回火目的回火目的S回回 T回回 M回回 回火組織回火組織500-650350-500150-250 回火溫度回火溫度 高溫回火高溫回火 中溫回火中溫回火 低溫回火低溫回火 適用于適用于彈簧熱處理彈簧熱處理回火脆性低溫回火脆性低溫回火脆性 “第一類回火脆性第一類回火脆性” “不可逆回火脆性不可逆回火脆性” 高溫回火脆性高溫回火脆性

39、“第二類回火脆性第二類回火脆性” “可逆回火脆性可逆回火脆性”形成原理及防止措施形成原理及防止措施 采用在采用在A A1 1A A3 3之間加熱淬火（亞臨界淬火），之間加熱淬火（亞臨界淬火），使組織中殘存少量使組織中殘存少量鐵素體鐵素體，使，使P P、AsAs、SbSb、SnSn等雜等雜質(zhì)優(yōu)先跑到鐵素體中，而不進入奧氏體中，淬火成質(zhì)優(yōu)先跑到鐵素體中，而不進入奧氏體中，淬火成馬氏體后幾乎不含這些脆性雜質(zhì)元素，因此可大大馬氏體后幾乎不含這些脆性雜質(zhì)元素，因此可大大減輕高溫回火脆性。減輕高溫回火脆性。 第第8 8章章 材料的表面改性材料的表面改性鋼的表面淬火鋼的表面淬火鋼的化學(xué)熱處理：鋼的化學(xué)熱處理

40、：滲碳、滲氮滲碳、滲氮原理、方法原理、方法練習(xí)題舉例練習(xí)題舉例 濕法冶金、火法冶金、沉淀脫氧、擴散脫濕法冶金、火法冶金、沉淀脫氧、擴散脫氧、鋁硅比氧、鋁硅比 、苛性比值、淬透性、苛性比值、淬透性 、馬氏體、馬氏體 、本質(zhì)晶粒度本質(zhì)晶粒度 、彈性后效、彈性后效 、塑性變形、塑性變形 、燒、燒結(jié)結(jié) 、調(diào)質(zhì)、調(diào)質(zhì) 、過冷奧氏體、過冷奧氏體 、淬硬性、奧氏體、淬硬性、奧氏體、過冷奧氏體過冷奧氏體. 高爐煉鐵中焦炭的作用高爐煉鐵中焦炭的作用 ？ 拜耳法生產(chǎn)氧化鋁的基本原理及方程式拜耳法生產(chǎn)氧化鋁的基本原理及方程式 ？ 粉末注射成形最大的缺點粉末注射成形最大的缺點 ？ “導(dǎo)致鐵基粉末冶金技術(shù)革命的新技術(shù)導(dǎo)

41、致鐵基粉末冶金技術(shù)革命的新技術(shù)”的成形的成形方法方法 ？ 陶瓷和粉末冶金工藝中最重要的工序陶瓷和粉末冶金工藝中最重要的工序 ？ 螺旋形標準試樣的長度測試合金的流動性？螺旋形標準試樣的長度測試合金的流動性？ 煉鋼的最主要反應(yīng)煉鋼的最主要反應(yīng) ？ 真密度、有效密度、表觀密度、堆積密度真密度、有效密度、表觀密度、堆積密度 氣體滲碳的加熱溫度范圍氣體滲碳的加熱溫度范圍 ？ 末端淬火法末端淬火法 ？ 砂型鑄造的工藝過程砂型鑄造的工藝過程 ：制造模型和型芯盒：制造模型和型芯盒造型與制芯造型與制芯合型合型澆注澆注落砂和清理落砂和清理 淬火的目的淬火的目的 ？ 實型鑄造、壓力鑄造、熔模鑄造、金屬型實型鑄造、壓

42、力鑄造、熔模鑄造、金屬型鑄造鑄造 制取的粉末顆粒大多具有表面凹形特征的制取的粉末顆粒大多具有表面凹形特征的研磨方法為研磨方法為 ？旋渦研磨？旋渦研磨 盤條盤條 熱軋無縫鋼管典型流程？熱軋無縫鋼管典型流程？ 縱扎、斜扎、橫扎縱扎、斜扎、橫扎 正擠壓、反擠壓正擠壓、反擠壓 自由鍛、錘上自由鍛工序自由鍛、錘上自由鍛工序 沖壓沖壓 冰銅冰銅 ？粗銅？火法精煉銅？電解銅？粗銅？火法精煉銅？電解銅？ 粉末退火粉末退火 正火處理正火處理 的適用范圍？的適用范圍？ 珠光體型組織包括？珠光體型組織包括？P、S、T 貝氏體轉(zhuǎn)變的類型貝氏體轉(zhuǎn)變的類型 ？ 共析鋼奧氏體化的基本過程共析鋼奧氏體化的基本過程 ？ 單液淬火、雙液淬火、分級淬火、等溫淬單液淬火、雙液淬火、分級淬火、等溫淬火：應(yīng)用范圍火：應(yīng)用范圍 淬硬性淬硬性 ？決定因素？決定因素？ 鑄造應(yīng)力有哪幾種？防止和消除？鑄造應(yīng)力有哪幾種？防止和消除？ 提高球磨效率的基本原則？滾筒式球磨的提高球磨效率的基本原則？滾筒式球磨的轉(zhuǎn)速限定條件轉(zhuǎn)速限定條件 ？ 篩分析法原理？標準篩制的規(guī)定？激光衍篩分析法原理？標準篩制的規(guī)定？激光衍射法原理？射法原理？ 粉末在壓力下的運動行為粉