機械制造基礎(chǔ)考點(全)

1、工程材料應(yīng)用基礎(chǔ)第一章1. 實際金屬晶體存在的缺陷（三大缺陷，點線面）分別對金屬性能影響，特別是機械性能。 晶體缺陷有點缺陷、線缺陷、面缺陷三種缺陷。 點缺陷包括空位、間隙原子、置換原子。 線缺陷包括刃型位錯、螺型位錯。 面缺陷包括晶體的表面、晶界、亞晶界。晶界、亞晶界愈多，位錯密度愈大，金屬強度愈高。它們對力學(xué)性能的影響：使得金屬塑性、硬度以及抗拉壓力顯著降低等等。 2. 用金屬鍵的結(jié)合方式解釋金屬具有良好的導(dǎo)電性，導(dǎo)熱性，塑性。 金屬中大多原子以金屬鍵結(jié)合，金屬原子外層電子較少，原子相互靠近作用時，失去最外層電子成為正離子。脫離的電子成為自由的公有化電子云，正離子和電子云通過靜電相互作用結(jié)

2、合。 導(dǎo)電性：電子定向移動產(chǎn)生，金屬兩端有很小電位差就可形成電流 導(dǎo)熱性：借助原子振動能的傳遞產(chǎn)生，金屬一部分受熱獲得能量，借助自由電子運動迅速 將能量傳給相近正離子，至整塊金屬。 塑性：外力作用下，原子層相對移動引起，由于自由電子運動，移動后的正離子層仍被自由電子連在一起，故能永久變形而不產(chǎn)生裂紋。第二章 1. 什么叫加工硬化，產(chǎn)生原因及防止措施。加工硬化：隨著變形程度的增加，金屬的強度 、硬度顯著升高，而塑形、韌性顯著下降的現(xiàn)象。原因：金屬在塑性變形時，晶粒發(fā)生滑移，出現(xiàn)位錯的纏結(jié)，使晶粒拉長、破碎和纖維化，金屬內(nèi)部產(chǎn)生了殘余應(yīng)力。晶粒內(nèi)部嵌鑲塊進一步細碎，位向差增大。內(nèi)部滑移面移動、增殖

3、、堆積，嵌鑲塊及其邊界晶格畸變，隨變形程度增加，晶粒趨向一致，產(chǎn)生織構(gòu)。措施：進行中間退火 2. 什么是冷加工，熱加工，怎么區(qū)分。再結(jié)晶溫度以上加工變形為熱加工，以下則是冷加工。T再=0.4T熔（單位為K） 鎢熔點3140度，在1100度時加工變形屬于（ 冷變形）（ 理由：用絕對溫度273K去比，（3140+273）*0.4<1100+273） 錫熔點232度，在室溫下的變形屬于（熱變形）理由同第三、四章 1. 什么是合金相圖用圖解的方法表示合金系中合金狀態(tài)、溫度和成分之間的關(guān)系。 2. 合金相圖共晶轉(zhuǎn)變（書P54）共晶轉(zhuǎn)變是在一定的溫度下,一定成分的液體同時結(jié)晶出兩種一定成分的固相的反

4、應(yīng)3. 鐵素體，奧氏體，滲碳體晶體結(jié)構(gòu)和性能特點。 鐵素體 是碳溶于-Fe中的間隙固溶體，為體心立方結(jié)構(gòu)，性能與純鐵基本相同,強度、硬度低，塑形、韌性好。奧氏體 是碳溶于-Fe中的間隙固溶體，為面心立方結(jié)構(gòu)，塑性很好，且具有順磁性滲碳體 是鐵和碳形成的間隙化合物，復(fù)雜晶格結(jié)構(gòu)（Fe3C），含碳量為6.69%，不發(fā)生同素異晶轉(zhuǎn)變，硬度高，塑性差，伸長率接近零，低溫下具有一定鐵磁性。 4. 什么叫同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變把純鐵這樣同一元素或同一合金，在固態(tài)下隨溫度變化而具有不同晶體結(jié)構(gòu)形態(tài)的轉(zhuǎn)變 5. 純鐵同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變體的名稱，晶體結(jié)構(gòu)，冷卻曲線，轉(zhuǎn)變溫度點。（p65)液態(tài)純鐵在1538時進行結(jié)晶，得到具有體

5、心立方晶格的-Fe;繼續(xù)冷卻到1394時發(fā)生同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變，-Fe轉(zhuǎn)變?yōu)槊嫘牧⒎骄Ц竦?Fe；再冷卻到912時又發(fā)生同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變，-Fe轉(zhuǎn)變?yōu)轶w心立方晶格的-Fe；如再繼續(xù)冷卻到室溫，晶格的類型將不再發(fā)生變化。6.畫出鐵滲碳體狀態(tài)圖，填寫各區(qū)組織組成物，寫出共晶反應(yīng)式，指出固溶體和化合物。（P67）7. 計算鋼在室溫下平衡組織中的組成物重量百分比包括三種鋼（亞共析鋼，共析鋼，過共析鋼）。(P69)第五章 1 鋼的熱處理:鋼在固態(tài)下加熱到預(yù)定溫度，保溫一定時間，然后以預(yù)定方式冷卻速度 下來的一種熱加工工藝。 鋼的淬透性： 鋼在一定條件下淬火時獲得馬氏體（淬透層）的能力，鋼的固有屬性。 （主要與鋼的

6、過冷奧氏體穩(wěn)定性和鋼的臨界冷卻速度有關(guān)。） 鋼的淬硬性： 指鋼在淬火時硬化能力，用淬成馬氏體可能得到的最高硬度表示。主要取決于馬氏體中的含碳量，碳含量越高，則鋼的淬硬性越高 2. 淬火的目的，干什么用的（結(jié)合回火）鋼件加熱到Ac1或Ac2以上，保溫一段時間，快速冷卻（通常大于臨界冷卻速度Vk），以獲得馬氏體（或下貝氏體）組織的熱處理工藝。低溫回火加淬火提高硬度和耐磨性 （高碳鋼工件，模具、刀具) 中溫回火加淬火提高彈性 (中、高碳鋼，彈簧） 高溫回火加淬火提高韌性和綜合能力 （低、中碳鋼工件，軸、齒輪）3. 為什么亞共析鋼的淬火溫度為Ac3+（3050）度，而過共析鋼為Ac1+(3050)度。

7、 亞共析鋼的淬火溫度為Ac3+（3050）度，淬火后組織為均勻的馬氏體。若低于Ac3，淬火組織出現(xiàn)鐵素體，使淬火鋼出現(xiàn)軟點。過共析鋼為Ac1+(3050)度，淬火后組織為影針馬氏體和顆粒狀二次滲碳體。滲碳體硬度比馬氏體高，提高硬度和耐磨性。若加熱高于Accm,淬火厚得粗針狀馬氏體和較多殘余奧氏體，使淬火硬度降低，脆性增加。 4. 分析題 例：9Mn2V要求硬度HRc5558，我們一般加熱到790度油淬，并200-220度回火，但模具使用一段時間發(fā)生脆裂。后改加熱790度，過冷到260-280度等溫，硬度下降到50HRc但不發(fā)生脆裂壽命增加，請分析什么原因（從熱處理后的組織性能分析）。第六，、七

8、、八章 1. 合金鋼的合金元素對鋼的熱處理的影響合金元素主要存在形式：（1）溶于固溶體的相中，即合金鐵素體、合金奧氏體、合金馬氏體。（2）合金碳化物或特殊碳化物。(合金滲碳體比一般滲碳體穩(wěn)定，退火、正火、淬火時不易溶解、聚積，阻礙奧氏體晶粒長大，得良好組織。（3）游離態(tài)存在。合金元素對熱處理工藝性能的影響：主要表現(xiàn)在對加熱、冷卻和回火過程中相變的影響上。合金元素影響鋼加熱時組織轉(zhuǎn)變 （奧氏體形成速度和奧氏體晶粒的大小）合金元素影響鋼冷卻時組織轉(zhuǎn)變 （對珠光體、馬氏體，除鈷以外，不同程度延緩其相變；對馬氏體 ，除Co、Al外，大多數(shù)降低轉(zhuǎn)變溫度，增加殘余奧氏體量）合金元素對回火時轉(zhuǎn)變的影響 （增

9、加鋼的回火抗力，提高回火穩(wěn)定性。產(chǎn)生二次硬化現(xiàn)象；增大回火脆性 ） （P115） 2. 為什么合金元素可提高鋼的回火穩(wěn)定性回火穩(wěn)定性是在回火過程中鋼抵抗回火軟化能力的大小叫回火穩(wěn)定性。合金元素會阻礙馬氏體分解，阻礙碳化物的聚積，所以將它回火轉(zhuǎn)化溫度提高，碳化物難以聚集保持分散的穩(wěn)定狀態(tài)。碳鋼在同一溫度回火時碳鋼的硬度沒有合金鋼高強度高，在相同硬度時合金鋼回火溫度高，因此它的消除內(nèi)應(yīng)力徹底，塑性、韌性好，所以合金鋼比碳鋼好。 3. 什么是合金：是由兩種或兩種以上的金屬與金屬或非金屬經(jīng)一定方法所合成的具有金屬特性的物質(zhì)。一般通過熔合成均勻液體和凝固而得。根據(jù)組成元素的數(shù)目，可分為二元合金

10、、三元合金和多元合金4. 合金元素主要指非碳化物元素Si,Mn,Ni溶于鐵素體產(chǎn)生固溶強化的原理。溶于固溶體的相中，即形成合金鐵素體、合金奧氏體、合金馬氏體，對這些固溶體類相產(chǎn)生有效的固溶強化效果，同時增加固溶體的穩(wěn)定性。（元素的原子半徑與鐵相差越大，或晶格結(jié)構(gòu)與鐵素體不同，該元素強化效果愈顯著） 5. 工藝題 20CrMnTi做齒輪，調(diào)質(zhì)鋼40Cr做軸，它的生產(chǎn)過程（路線）各熱處理的名稱，熱處理的目的。例20CrMnTi（書上123頁）。工藝路線：下料-鍛造-正火-機械加工齒形-滲碳（920度）-預(yù)冷淬火（860度）-低溫回火（200度）-噴丸-磨削加工正火：后組織為F+S，目的改善鍛造下的

11、不正常組織，降低硬度，利于切削加工。滲碳：提高表面含碳量，為后熱加工后，提高表面硬度和耐磨性加熱淬火：細化晶粒，消除表面網(wǎng)狀碳化物。低溫回火2-3h：（表層為回火馬氏體+殘余奧氏體+碳化物；心部為鐵素體+細珠光體+低碳回 火馬氏體；過渡層為M回+A；）表層有高硬度和耐磨性；心部有較高強度和沖擊韌性噴丸：清潔工件表面氧化皮，在工件表面形成一層壓應(yīng)力，提高齒輪疲勞強度。 6說明各種合金鋼的名稱和常用熱處理方法。（20CrMnTi,40Cr,Cr12MoV,55SiMn,W6Mo5Cr4V2,9MnCr,T12鋼，T10,60Si2Mn,GCr15） 7. 分析題：分析20CrMnTi（滲碳鋼），經(jīng)

12、常作汽車拖拉機的齒輪，而機床傳動齒輪常用調(diào)質(zhì)鋼（40Cr,45Cr中碳鋼）分析原因汽車拖拉機在路途上顛動，搖晃，要求心部機械性能好，有一定強度和韌性，表面耐磨、高硬度，所以用滲碳鋼，其外硬里韌，可以用低含碳鋼滲碳后滿足。零件合金化可提高其淬透性和強韌性，Cr可大大提高淬透性，且強化鐵素體，Ti等碳化物元素可通過形成細小彌散的穩(wěn)定碳化物細化晶粒，防止高溫滲碳時奧氏體晶粒長大，提高強度、韌度，故用中淬透性合金滲碳鋼20crMnTi。 機床齒輪受交變載荷作用，要求較高機械綜合能力，所以調(diào)質(zhì)鋼，它是淬火加高溫回火處理的結(jié)構(gòu)鋼。有整體均勻、良好綜合力學(xué)性能的回火索氏體組織，中碳合金鋼調(diào)質(zhì)后達到強韌性的最

13、佳配合。Cr提高淬透性，使表面尺寸較大零件也能淬透，高溫回火后截面得均勻回火索氏體，保證良好綜合性能。（組織性能表示出來，用數(shù)據(jù)）。熱加工工藝基礎(chǔ)第一篇 鑄造1. 鑄造常見缺陷、原因 (氣孔、粘砂、夾砂、砂眼、脹砂、冷隔、澆不足、縮松、縮孔、缺肉，肉瘤等 )冷隔和澆不足 （液態(tài)金屬流動性差，充型能力不足，或充型條件較差，在型腔被填滿之前，金屬液便停止流動，將使鑄件產(chǎn)生澆不足或冷隔缺陷） 縮孔和縮松（合金液態(tài)收縮和凝固收縮未能得到補充）、裂紋（冷裂紋是鑄件處于彈性狀態(tài)，鑄造應(yīng)力超過合金強度極限）、變形（熱應(yīng)力下，薄處受壓應(yīng)力，厚處為拉應(yīng)力，若應(yīng)力超過材料強度，開裂，不足以開裂，則產(chǎn)生塑形變形）、

14、 內(nèi)應(yīng)力（鑄造內(nèi)應(yīng)力和殘余內(nèi)應(yīng)力）（是變形和裂紋的主要原因）（熱應(yīng)力為鑄件壁厚不均勻，各部冷卻速度不同，同一時期收縮不一致；機械阻礙應(yīng)力是金屬固態(tài)收縮遇機械阻礙產(chǎn)生） ：根本原因是鑄件凝固冷卻過程中的收縮。 氣孔（氣體含量超過溶解度，以分子狀態(tài)于金屬液中，并在凝固前氣泡來不及排除)1. 鑄造合金的充型能力和鑄造熱應(yīng)力液態(tài)金屬充滿鑄型型腔，獲得形狀完整、輪廓清晰的鑄件的能力叫充型能力。鑄造熱應(yīng)力為鑄件壁厚不均勻，各部冷卻速度不同，同一時期內(nèi)，鑄件各部分收縮不一致造成。2. 判別鑄件裂紋的性質(zhì)和防止措施（冷、熱裂紋）熱烈紋（高溫下形成，硫是增大熱裂紋的有害元素）：裂紋短、縫隙寬、縫內(nèi)呈氧化顏色。防

15、止措施：提高型砂或芯砂的退讓性，減少機械阻礙應(yīng)力，同時嚴格控制鑄鋼、鑄鐵中硫的含量，避免鐵液氧化。冷裂紋（出現(xiàn)在應(yīng)力集中處，大型復(fù)雜鑄件易形成）：外形常為連續(xù)直線狀，而且穿過晶粒而不是沿著晶界斷裂，冷裂紋斷口表面干凈，具有金屬光澤（較低溫度下形成）防止措施：磷能增加鋼的冷脆性，控制含量，灰鑄鐵一樣，鑄鋼件可以焊補冷裂紋；灰鑄鐵焊接性較差。4. 給鑄件名稱選擇鑄造合金，說明選擇理由。例：水龍頭（耐磨）選可鍛鑄鐵，汽車發(fā)動機曲軸選球墨鑄鐵，鍛錘機架（受沖擊力大）選鑄鋼，滑動軸承（耐磨）選鑄造青銅（經(jīng)濟價廉），車床床身和尾架（支撐架，受力不復(fù)雜，形狀復(fù)雜）選灰鐵150/200，縫紉機頭（支撐架，受力

16、不復(fù)雜，形狀復(fù)雜）選灰鐵100/150，火車輪（沖擊力沖擊交變載荷）選鑄鋼件，減速器渦輪（磨損大）選鑄造青銅，自來水三通選黑心可鍛鑄鐵曲軸、發(fā)動機選球墨鑄鐵鍛錘件選鑄鋼5. 工藝題 給鑄件圖選擇澆鑄位置和分型面澆鑄位置： 鑄件重要加工面朝下，難朝下則向側(cè)面；鑄件大平面應(yīng)朝下；面積較大薄壁部分置于鑄型下部或處于傾斜或垂直位置；若鑄件圓周表面質(zhì)量要求高，應(yīng)立鑄（三箱或平作立澆）分型面：盡量使分型面平直、數(shù)量少；避免不必要的型芯和活塊，簡化工藝；盡量使鑄件全部或大部位于下箱。第二篇 鍛壓 1. 什么是板料沖壓，工序中彎曲，拉深易產(chǎn)生的缺陷和防止措施。利用安裝在沖床上的沖模，使板料產(chǎn)生分離或變形的加工

17、方法叫板料沖壓。拉深：拉穿和起皺 選擇合適的拉深系數(shù)、防止起皺用壓板壓住板料，但壓力不能太大。彎曲：彎裂 、彎曲回彈 使彎曲時彎曲方向和板料組織方向一致，且彎曲半徑不小于最小彎曲半徑；設(shè)計彎曲模具時，模具的角度比成品件角度小一個回彈角。 2. 工藝題 自由鍛件、板料沖壓件制定變形工序并畫出工序簡圖（自由鍛件帶孔的件先鐓粗在沖孔再其它）。自由鍛例：齒輪毛坯：下料-鐓粗-鐓擠凸臺-沖孔-滾圓-平整 圓環(huán) 下料-鐓粗-沖孔-芯軸擴孔-平整端面第三篇 焊接 1 名詞 焊接電?。簝呻姌O間氣體介質(zhì)中產(chǎn)生的強烈而持久的放電現(xiàn)象，放電過程中產(chǎn)生大量熱和強光，是焊接回路的負載，把電能轉(zhuǎn)為熱能。 2. 氬弧焊焊接

18、特點及應(yīng)用范圍，氬氣是惰性氣體，以單原子形式存在，在高溫時不發(fā)生分解，不與金屬起任何化學(xué)反應(yīng)。在焊接過程中，不會使被焊金屬氧化，或使合金元素?zé)龘p。氬氣保護可隔絕空氣，利于保護；氬弧焊的電弧燃燒穩(wěn)定，熱量集中，電弧熱量損失少，弧柱溫度高，焊接生產(chǎn)效率高，氬弧焊為明弧施焊，操作、觀察方便；電極損耗小，弧長容易保持，焊接時無熔劑、涂藥層 ；不受焊件位置限制，可進行全位置焊接。（保護效果好；電弧穩(wěn)定；熱量集中；焊縫成形美觀，質(zhì)量好；易操作；焊接熱影響區(qū)小）設(shè)備成本較高；氬氣電離勢高，引弧困難，需要采用高頻引弧及穩(wěn)弧裝置；氬弧焊產(chǎn)生的紫外線、臭氧對焊工有危害，所以要加強防護；焊接時需有防風(fēng)措施。氬弧焊的

19、應(yīng)用范圍： 用來焊接各類合金鋼，還可用作焊接容易氧化的有色金屬，如鋁、鎂，以及鋯、鉭、鉬等稀有金屬，是一些化學(xué)性能活潑的金屬，用其他電弧焊焊接非常困難，而用氬弧焊則可容易地得到高質(zhì)量的焊縫。另外，在碳鋼和低合金鋼的壓力管道焊接中，現(xiàn)在也越來越多地采用氬弧焊打底，以提高焊接接頭的質(zhì)量。3. 焊接影響區(qū)，焊接變形的形式防止變形的措施焊接熱影響區(qū)：在焊接熱循環(huán)作用下，焊縫兩側(cè)處于固態(tài)的母材發(fā)生明顯的組織和性能變化的區(qū)域，稱為焊接熱影響區(qū)。 變形： 收縮變形、角變形、彎曲變形、扭曲變形、波浪變形 防止措施：采用反變形法、加裕量法、剛性夾持法、選擇合理焊接次序、焊前預(yù)熱焊件、焊后去應(yīng)力退火、對焊后變形構(gòu)件矯正。4. 選擇焊接方法和焊接材料 （上課舉的例子，見最后)。 5. 工藝5題 焊縫布置 （給出不合理的改成合理的，上課的例子，書146頁）。焊縫避免過分密集；盡量減少焊縫數(shù)量；避開焊接結(jié)構(gòu)的最大應(yīng)力處；構(gòu)件截面改變處設(shè)計成平緩過渡，不要形成尖角；設(shè)計結(jié)構(gòu)盡量采用應(yīng)力集中小的對接接頭；焊縫避開加工表面；滿足使用下，減少結(jié)構(gòu)剛度。例：焊接20,ZG35,16Mn,15MnV鋼時各應(yīng)選什么樣的焊條？ 答：20:J422,J423,J424（酸性） ZG35:J506,J507,J