工程材料與熱加工復(fù)習(xí)知識(shí)點(diǎn)

1、強(qiáng)度是指金屬材料抵抗塑性變形和斷裂的能力。塑性常用的指標(biāo)有斷后伸長(zhǎng)率和斷面收縮率。硬度是指材料抵抗局部塑性變形壓痕或劃痕的能力硬度試驗(yàn)方法：布氏硬度：壓痕面積大，能反映較大范圍內(nèi)材料的平均硬度，測(cè)得結(jié)果較準(zhǔn)確穩(wěn)定。洛氏硬度：操作方便迅速，測(cè)量硬度范圍大壓痕小，測(cè)量結(jié)果不夠準(zhǔn)確。維氏硬度：準(zhǔn)確可靠，廣泛用于測(cè)量金屬鍍層，薄片材料和化學(xué)熱處理后的表面硬度。韌脆轉(zhuǎn)變溫度越低，材料的低溫抗沖擊性能越好。常見的晶格類型：1 .體心立方品格；2 .面心立方晶格；3 .密排立方品格。晶體缺陷：1 .點(diǎn)缺陷：晶格空位、間隙原子；2 .線缺陷：各種類型的位錯(cuò)；3 .面缺陷：晶界、亞晶界。根據(jù)溶質(zhì)原子在溶劑品格中

2、所占的位置不同，固溶體分為置換固溶體和間隙固溶體。置換固溶體可形成無限固溶體（原子半徑相差不大），間隙固溶體都是有限固溶體。與固溶體晶格類型相同的組元稱為溶劑。通過溶入溶質(zhì)元素，使固溶體強(qiáng)度和硬度提高的現(xiàn)象稱為固溶強(qiáng)化，使晶格發(fā)生畸變，增加了變形抗力，塑性韌性降低。冷卻速度越快，過冷度越大純金屬結(jié)晶過程是晶核形成和長(zhǎng)大的過程一般晶粒越細(xì)小，金屬的硬度強(qiáng)度越大，塑性韌性越高（細(xì)晶強(qiáng)化）細(xì)化晶粒提高金屬力學(xué)性能的方法：1 .增大過冷度;2 .變質(zhì)處理；3 .附加振動(dòng)。同素異構(gòu)（品）轉(zhuǎn)變：少數(shù)金屬在結(jié)晶后晶格類型隨溫度的改變而發(fā)生變化鐵碳合金相圖：特性點(diǎn)、特性線。各種鋼的含碳量及組成，性質(zhì)。含碳量對(duì)

3、鐵碳合金力學(xué)性能的影響：當(dāng)Wc<0.9%時(shí)，隨含碳量增加，鋼的強(qiáng)度和硬度直線上升，塑性和韌性不斷下降；當(dāng)Wc>0.9%時(shí)，隨含碳量增加，鋼的強(qiáng)度開始明顯下降，硬度仍在提高，塑性和韌性降低。單晶體塑性變形的基本方式是滑移和李生?；频膶?shí)質(zhì)是位錯(cuò)，是金屬塑性變形的主要方式。加工硬化（冷變形強(qiáng)化）：隨著冷變形程度增加，金屬?gòu)?qiáng)度和硬度升高，塑性和韌性下降的現(xiàn)象?；貜?fù)：利用回復(fù)現(xiàn)象可將已產(chǎn)生冷變形強(qiáng)化的金屬在較低的溫度下加熱，使其殘留應(yīng)力基本消除而保留了其強(qiáng)化的力學(xué)性能，這種處理稱為低溫去應(yīng)力退火。再結(jié)晶：破碎的被拉長(zhǎng)或壓扁的晶粒變?yōu)榫鶆蚣?xì)小的等軸晶粒。是通過形核和晶核長(zhǎng)大的方式進(jìn)行的，晶格

4、類型沒有改變。再結(jié)晶后金屬的強(qiáng)度硬度顯著降低，塑性韌性大大提高，冷變形強(qiáng)化得以消除。熱處理是指采用適當(dāng)方式對(duì)金屬材料或工件進(jìn)行加熱，保溫和冷卻。奧氏體形成：1.A晶核形成；2.A晶核長(zhǎng)大；3.殘余Fe3c溶解；4.A均勻化。過冷奧式體等溫轉(zhuǎn)變產(chǎn)物：珠光體、貝氏體、馬氏體（當(dāng)Wc<6.0%時(shí)，馬氏體的硬度和強(qiáng)度隨馬氏體含碳量的增加而升高）。鋼的退火：將工件加熱到適當(dāng)溫度，保溫一定時(shí)間然后緩慢冷卻的熱處理工藝。完全退火：將工件完全奧氏體化（加熱至Ac3點(diǎn)以上3050C）,保溫后緩慢冷卻，生產(chǎn)中為提高生產(chǎn)率，一般隨爐冷至600c左右，將工件出爐空冷。作用：1.降低硬度；2.消除殘留應(yīng)力；3.細(xì)

5、化晶粒。主要用于亞共析鋼的鑄件、鍛件、熱軋型材和焊件等，不適合過共析鋼。鋼的正火：是指將亞共析鋼加熱到Ac3點(diǎn)以上3050C,共析鋼加熱到Aci點(diǎn)以上3050C,共析鋼加熱到Accm點(diǎn)以上3050C,保溫后在空氣中冷卻的熱處理工藝。退火方式為空冷。調(diào)質(zhì)處理有回火、淬火。回火一般在淬火后隨即進(jìn)行。淬透性與工件尺寸、冷卻介質(zhì)無關(guān)。硫易使鋼開裂，稱為熱脆；磷使鋼塑性韌性急劇下降，稱為冷脆。固溶于奧氏體中的合金元素使奧氏體穩(wěn)定性增加（曲線右移，提高淬透性）。銘鴇鋁等碳化物也會(huì)使C曲線分離成兩個(gè)“鼻尖”，冷卻速度降低。加入鉆硅銘鍥硼元素可提高淬透性，還可提高鐵素體的韌性，鴇鋁銳鈦等碳化物形成元素可細(xì)化晶

6、粒，提高耐回火性,鋁鴇能防止產(chǎn)生第二類回火脆性。金屬腐蝕方式：電化學(xué)腐蝕（主要形式）、化學(xué)腐蝕如氧化防止電化學(xué)腐蝕方法：1 .室溫下獲得單相組織；2 .提高金屬基體的電極電位（如加入Cr）;3 .金屬表面形成鈍化膜。鑄鐵種類：1 .白口鑄鐵；2 .灰口鑄鐵：灰鑄鐵（優(yōu)良性能：1.鑄造性能好；2.減振性好；3.減磨性好；4.切削加工性能好；5.缺口敏感性低）、球墨鑄鐵、可鍛鑄鐵、蠕墨鑄鐵；3 .麻口鑄鐵。鋁合金：1 .形變（變形）鋁合金：能熱處理強(qiáng)化的鋁合金，不能熱處理強(qiáng)化的鋁合金；包括：1.防銹鋁合金；2.硬鋁合金；3.超硬鋁合金；4.鍛鋁合金2 .鑄造鋁合金。鋁合金的熱處理主要是固溶處理（淬

7、火）+時(shí)效處理。自然時(shí)效后的鋁合金在220250c短時(shí)間加熱（2-3min）然后快速水冷至室溫，合金會(huì)重新變軟，恢復(fù)到實(shí)效以前的狀態(tài)，如再將其在室溫中放置，仍能進(jìn)行時(shí)效硬化，稱這種現(xiàn)象為回歸現(xiàn)象”?；貧w現(xiàn)象的實(shí)際意義在于時(shí)效硬化的鋁合金可以重新變軟，以便于維修和中間加工。金屬的鑄造性能主要由流動(dòng)性、收縮性、吸氣性、氧化性、凝固溫度范圍、熱裂傾向性等來衡量。流動(dòng)性：金屬液本身的流動(dòng)能力，稱為流動(dòng)性，它是影響金屬液充型能力的主要因素之一。影響因素：1.金屬的種類和化學(xué)成分；2.澆注溫度；3.鑄型特點(diǎn)。收縮：鑄造金屬?gòu)囊簯B(tài)冷卻至室溫的整個(gè)過程中，產(chǎn)生的體積和尺寸縮減的現(xiàn)象。1 .液態(tài)收縮：金屬液從澆

8、注溫度冷卻到凝固開始溫度，使型腔內(nèi)液面降低。2 .凝固收縮：熔融金屬?gòu)哪涕_始溫度冷卻到凝固終止溫度，使型腔內(nèi)液面降低。3 .固態(tài)收縮：金屬在固態(tài)下從凝固終止溫度冷卻到室溫，固態(tài)下收縮。影響因素：1.化學(xué)成分；2.澆注溫度；3.鑄件結(jié)構(gòu)與鑄型條件?？s孔的形成原因：鑄件逐層凝固，并發(fā)生液態(tài)收縮，型腔內(nèi)外圍金屬液凝固，內(nèi)部液面不斷下降，形成縮孔?？s孔是容積較大的孔洞，一般隱藏在鑄件上部、最后凝固部位或厚壁處。縮松的形成原因：凝固層內(nèi)表面參差不齊，剩余的液體被分割成許多有殘留液相的小區(qū)，凝固后合金體積減小，形成綿松?？s松常出現(xiàn)在縮孔的下方或鑄件的軸線附近?？s孔與縮松的防止：1 .合理選擇鑄造合金；2

9、 .合理選用凝固原則（順序凝固、同時(shí)凝固）；1）順序凝固：在鑄件可能出現(xiàn)縮孔的熱結(jié)處，通過增設(shè)冒口或冷鐵等一些工藝措施，使鑄件按規(guī)定方向依次凝固。缺點(diǎn)：鑄件各部分溫差大應(yīng)力大，容易產(chǎn)生變形和裂紋，增加金屬的消耗，耗費(fèi)工時(shí)。主要用于凝固收縮大、結(jié)晶溫度范圍窄的合金以及壁厚差別較大的鑄件。2）同時(shí)凝固：采用工藝措施使型腔內(nèi)各部分金屬液沒有溫差或溫差很小，同時(shí)進(jìn)行凝固。主要用于凝固收縮小的合金，壁厚均勻的薄壁鑄件等。砂型鑄造：按起模緊砂方式分為手工造型和機(jī)器造型。鑄造工藝流程：1 .澆注位置的選擇：1）鑄件的重要加工面或主要工作面應(yīng)位于型腔底面或側(cè)面；2）鑄件上寬大的平面應(yīng)位于型腔下面；3）鑄件上的

10、薄壁應(yīng)位于型腔的下面或側(cè)面或傾斜；4）易形成縮孔的鑄件應(yīng)將截面較厚的部分放在型腔的上部或側(cè)面；5）應(yīng)減少型芯的數(shù)量。2 .鑄型分型面的選擇；3 .工藝參數(shù)的確立：1）切削加工余量；2）收縮余量；3）起模斜度：為使模樣容易從鑄件中取出或型芯自芯盒脫出，在平行于起模方向的模樣（或芯盒）壁上所增加的斜度。4）芯頭；5）孔與槽。4 .澆注系統(tǒng)：由澆口杯（盆）、直澆道、橫澆道、內(nèi)澆道組成；5 .冒口。冷隔與澆不到產(chǎn)生原因：澆注溫度過低；充型速度太慢或澆鑄時(shí)發(fā)生中斷；流動(dòng)性不好；澆道截面太小或位置不當(dāng)；鑄件設(shè)計(jì)不合理等。位置：冷隔常出現(xiàn)在遠(yuǎn)離澆注系統(tǒng)的寬大上表面或薄壁處，金屬液匯合處，激冷部位（冷鐵、芯撐

11、等）。澆不到常出現(xiàn)在遠(yuǎn)離澆注系統(tǒng)的部位及薄壁處。1.2.3.4.5.無損檢驗(yàn)方式:射線探傷；超聲波探傷；磁粉探傷；滲透探傷：分著色檢查和熒光檢查;滲漏試驗(yàn)：水壓試驗(yàn)、氣壓試驗(yàn)。金屬鑄造性能對(duì)鑄件結(jié)構(gòu)的要求：1 .鑄件壁厚應(yīng)適當(dāng)，最大臨界壁厚大約是其最小壁厚的三倍;2 .鑄件壁厚應(yīng)盡量均勻；3 .鑄件壁的連接應(yīng)合理：1）鑄件壁的轉(zhuǎn)角處應(yīng)有結(jié)構(gòu)圓角；2）筋或壁的連接應(yīng)避免交叉和銳角；3）厚壁與薄壁間的連接應(yīng)逐步過渡；4 .鑄件應(yīng)盡量避免有過大的水平面；5 .鑄件結(jié)構(gòu)應(yīng)有利于自由收縮。壓力鑄造工藝流程：向型腔噴射涂料、閉合壓鑄型、壓射金屬、打開壓鑄型、頂出鑄件。塑性加工包括鍛造、沖壓、擠壓、軋制、拉

12、拔等。鍛壓優(yōu)點(diǎn)：1 .改善金屬組織，提高力學(xué)性能；2 .板料沖壓件具有重量輕、精度高、剛度好的特點(diǎn);3 .現(xiàn)代化的鍛壓生產(chǎn)具有很高的生產(chǎn)效率。金屬的鍛壓性能：是指金屬經(jīng)受塑性變形而不開裂的能力。常用金屬的塑性和變形抗力來綜合衡量，塑性越好，變形抗力越小，則鍛壓性能越好。影響鍛壓性能的方面：1 .金屬的內(nèi)在因素：1）.化學(xué)成分；2）.組織結(jié)構(gòu)；2 .變形條件：1）.變形溫度；2）.變形速度；3）.應(yīng)力狀態(tài)；4）.胚料表面質(zhì)量。自由鍛工藝規(guī)程的制定：1 .繪制鍛件圖；2 .計(jì)算胚料重量和尺寸：M胚=乂鍛+M燒+M芯+M切3 .確定鍛造工序：1）基本工序：鍛粗、拔長(zhǎng)、沖孔、切割和彎曲等；2）輔助工序

13、；3）精整工序。4 .選擇鍛造設(shè)備；5 .確定胚料加熱，鍛件冷卻和熱處理方法。自由鍛零件的結(jié)構(gòu)工藝性要求：P260表10-9。模鍛零件的結(jié)構(gòu)工藝性：1 .模鍛件應(yīng)具有合理的分模面，模鍛斜度和圓角半徑；2 .模鍛件的輻板厚度不應(yīng)小于5mm；3 .在滿足使用性能要求的條件下，零件形狀應(yīng)力求簡(jiǎn)化、平直和對(duì)稱；4 .應(yīng)避免窄溝、深槽、深孔及多孔結(jié)構(gòu)，以便于制造模具和延長(zhǎng)模具壽命；5 .對(duì)復(fù)雜鍛件為減少余塊，簡(jiǎn)化模鍛工藝，在可能的條件下，采用鍛-焊或鍛-機(jī)械連接組合工藝。板料沖壓的基本工序：1 .分離工序：1).剪切；2).沖裁。2 .成型工序：1).彎曲；2).拉深；3).翻邊；4).縮口；5).局部

14、成形。焊接電弧由陰極區(qū)、弧柱和陽(yáng)極區(qū)三部分組成，陰極區(qū)到陽(yáng)極區(qū)表面的最短距離為弧長(zhǎng)。用直流弧焊電源焊接時(shí)，若工件接電源正極，焊條接電源負(fù)極，稱為正接，適于焊接厚件；若工件接電源負(fù)極，焊條接電源正極，稱為反接，適于焊接薄件。焊條的組成：1 .焊芯；2 .藥皮：1)提高電弧燃燒的穩(wěn)定性；2)防止空氣對(duì)熔化金屬的有害作用；3)保證焊縫金屬的脫氧；4)加入合金元素，提高焊縫金屬的力學(xué)性能。焊條的分類：按藥皮的性質(zhì)分為酸性焊條和堿性焊條。酸性焊條具有電弧穩(wěn)定、易脫渣、飛濺小，對(duì)油、銹、水的敏感性小，直流交流可用，操作性能好等特點(diǎn)，適于焊接低碳鋼和不重要的結(jié)構(gòu)件。堿性焊條特性與酸性焊條特性相反，一般采用直

15、流焊接電源，主要用于焊接重要的結(jié)構(gòu)件。焊條的選用(等強(qiáng)匹配、等成分匹配等)。焊接應(yīng)力與變形產(chǎn)生的原因：在焊接過程中對(duì)工件進(jìn)行局部不均勻的加熱和冷卻是產(chǎn)生焊接應(yīng)力與變形的根本原因。減小焊接應(yīng)力和變形的措施：1 .正確合理設(shè)計(jì)焊接結(jié)構(gòu)；2 .合理的焊接順序；3 .焊前預(yù)熱；4 .加熱“減應(yīng)區(qū)”；5 .錘擊焊縫；6 .焊后熱處理。預(yù)防和校正焊接變形的措施：1 .反變形法；2 .剛性固定法；3 .機(jī)械矯正法；4 .火焰矯正法。二氧化碳?xì)怏w保護(hù)焊（簡(jiǎn)稱CO2焊）利用CO2氣體作為保護(hù)氣體。特點(diǎn)：1 .焊接速度快，焊后不需要清渣；2 .脫硫作用良好，焊接接頭抗裂性好，裂紋傾向性??；3 .焊接熱影響區(qū)較小，

16、焊接變形?。? .成本低；5 .是明弧焊，便于觀察和操作，可適用于各種位置的焊接；6 .飛濺大，焊縫成形較差，焊接設(shè)備較復(fù)雜，維修不便。主要用于焊接低碳鋼和強(qiáng)度等級(jí)不高的低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼。氮弧焊：分為熔化極量弧焊和不熔化極（或鴇極）氮弧焊。特點(diǎn)：1 .可獲得質(zhì)量高、成形美觀的焊縫；2 .焊接熱影響區(qū)小，焊接變形小；3 .電弧穩(wěn)定，飛濺小，表面無熔渣；4 .是明弧焊接，故便于操作，可進(jìn)行全位置焊接，且易于實(shí)現(xiàn)機(jī)械化和自動(dòng)化；5 .氮弧焊設(shè)備和控制系統(tǒng)比較復(fù)雜，氮?dú)廨^貴，故焊接成本較高。焊接鋼材時(shí)，采用直流正接以減少鴇極燒損；焊接鋁鎂及其合金時(shí)，采用交流或直流反接電源。因極間正離子撞擊工作熔池表面，可使氧化膜破碎，有利于焊件金屬熔合和保證焊接質(zhì)量。壓焊：是指焊接過程中，必