工程材料復(fù)習(xí)

工程材料復(fù)習(xí)工程材料復(fù)習(xí)工程材料復(fù)習(xí)V:1.0精細(xì)整理，僅供參考工程材料復(fù)習(xí)日期：20xx年X月加工硬化：隨著塑性變形的增加，金屬的硬度、強(qiáng)度迅速增加；塑性、韌性迅速下降的現(xiàn)象！淬透性：鋼在淬火后獲得淬硬層深度大小的能力，即獲得馬氏體多少的能力。熱硬性：又叫紅硬性，鋼在高溫下保持高硬度的能力。變質(zhì)處理：在液態(tài)金屬結(jié)晶前，特意加入某些難熔的固態(tài)顆粒，造成大量可以成為非自發(fā)晶核的固態(tài)質(zhì)點(diǎn)，使結(jié)晶時(shí)的晶核數(shù)目大大增加，從而提高了形核率，細(xì)化晶粒，這種處理方式叫做變質(zhì)處理。同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變：由于條件（溫度或者壓力）變化引起金屬晶體結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)變，成為同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變。固溶強(qiáng)化：通過溶入某種溶質(zhì)元素形成固溶體而使金屬的強(qiáng)度、硬度升高的現(xiàn)象稱為固溶強(qiáng)化。珠光體：由鐵素體和滲碳體組成的機(jī)械混合物。鐵素體和滲碳體呈層片狀。珠光體有較高的強(qiáng)度和硬度，但塑性較差。調(diào)質(zhì)處理：淬火后加高溫回火。共晶反應(yīng)：指一定成分的液體合金，在一定溫度下，同時(shí)結(jié)晶出成分和晶格均不相同的兩種晶體的反應(yīng)。材料常用的塑性指標(biāo)有延伸率和材料收縮率兩種，其中用斷面收縮率表示塑性變形更接近材料的真是變形，在拉伸曲線上可以確定的塑性指標(biāo)是延伸率。金屬的結(jié)晶過程主要由形核和晶核成長(zhǎng)兩個(gè)基本過程組成。常溫下，金屬單晶體的塑性變形方式為滑移和孿生兩種，其中主要的變形方式是滑移。二元金屬的杠桿定律中，杠桿的斷電是所求的兩個(gè)相的成分，杠桿的質(zhì)點(diǎn)是合金的成分。F的晶體結(jié)構(gòu)是體心立方晶格，A的晶體結(jié)構(gòu)是面心立方晶格。工業(yè)用鋼按質(zhì)量分為普通鋼，優(yōu)質(zhì)鋼和高級(jí)優(yōu)質(zhì)鋼。鋼的熱處理工業(yè)由加熱，保溫，冷卻三個(gè)階段所組成。除Co元素以外，其他所有的合金元素都是C曲線向右移動(dòng)，是鋼的臨界冷卻速度減小，淬透性提高。除Co元素以外，其它合金元素溶于奧氏體后，均能增加過冷奧氏體的穩(wěn)定性。60Si2Mn是彈簧鋼，可制造汽車板簧；GCr15是滾動(dòng)軸承鋼，可制造滾動(dòng)軸承；9SiCr是低合金刃具鋼，可制造低速切削刃具。鑄造狀態(tài)下，灰口鑄鐵的集體有F+P，P和F三種。玻璃鋼是玻璃纖維和樹脂組成的復(fù)合材料。鋼合金俺其合金化系列可分為黃銅，青銅和白銅三類。零件失效的三種基本類型是變形失效，斷裂失效和表面損傷失效。在作疲勞試驗(yàn)時(shí)，式樣承受的載荷為交變載荷。金屬化合物的性能特點(diǎn)是硬度高，熔點(diǎn)高。能使單晶體產(chǎn)生塑性變形的應(yīng)力為切應(yīng)力。在發(fā)生L→α+β共晶反應(yīng)時(shí)，三相的成分為均確定。鋼的質(zhì)量等級(jí)的分類是按鋼的雜志S、P的含量區(qū)分的。奧氏體向珠光體的轉(zhuǎn)變屬于擴(kuò)散型轉(zhuǎn)變。過冷奧氏體是冷卻到A1溫度下，尚未轉(zhuǎn)變的奧氏體。制造鉗工用手用鋸條應(yīng)當(dāng)選用T12鋼經(jīng)淬火和低溫回火。HMn58-2是特殊黃銅的牌號(hào)，它表示含Cu量為58%，而含Mn量為2%。塑料的使用溫度應(yīng)為＜Tg。電爐爐絲與電源線的接線座應(yīng)用陶瓷材料最合適。發(fā)動(dòng)機(jī)啟發(fā)選用4Cr9Si2。適合制作變速箱齒輪的鋼是20CrMnTi?；瘜W(xué)熱處理與其他熱處理方法的根本區(qū)別是鋼成分變化。大小不變或變化緩慢的載荷稱為靜載荷，突然增加的載荷稱為沖擊載荷，大小和方向隨時(shí)間周期性變化的載荷稱為交變載荷。常見的金屬晶格類型是體心立方晶格，面心立方晶格，密排六方晶格。金屬在固態(tài)下隨溫度的改變，由一種晶格轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪环N晶格的現(xiàn)象稱為同素異晶轉(zhuǎn)變。固溶體根據(jù)溶質(zhì)原子在晶格中位置的不同可分為間隙固溶體和置換固溶體兩類。結(jié)晶時(shí)，細(xì)化晶粒的途徑有提高冷卻速度，進(jìn)行變質(zhì)處理，震動(dòng)。工具鋼按用途可分刃具鋼，模具鋼，量具鋼?；瘜W(xué)熱處理都是通過分解，吸收和擴(kuò)散三個(gè)基本過程完成的。影響石墨化的主要因素是化學(xué)成分和冷卻速度兩個(gè)方面。玻璃鋼是玻璃纖維和樹脂組成的復(fù)合材料。不銹鋼按其金相顯微組織不同，常用的有以下三類：鐵素體不銹鋼，馬氏體不銹鋼，奧氏體不銹鋼。碳在白口鑄鐵中主要以滲碳體形式存在，而再灰口鑄鐵中主要以石墨形式存在。機(jī)床輕載主軸（載荷小，沖擊不大，磨損較輕）用45鋼制造并進(jìn)行正貨或調(diào)質(zhì)熱處理。機(jī)床中載主軸（載荷中等，磨損較嚴(yán)重）用45或40Cr制造并進(jìn)行調(diào)質(zhì)+表面淬火熱處理。機(jī)床重載主軸（載荷大，磨損和沖擊嚴(yán)重）用20CrMnTi制造并進(jìn)行滲碳+淬火+低溫回火熱處理。銅合金按其合金化系列可分為青銅，白銅和黃銅三類。高分子材料的接合鍵是共價(jià)鍵和分子鍵。再結(jié)晶和重結(jié)晶都有形核與長(zhǎng)大兩個(gè)過程，主要區(qū)別在于有沒有晶體結(jié)構(gòu)的改變。能使單晶體產(chǎn)生塑性變形的應(yīng)力為切應(yīng)力。珠光體是一種機(jī)械混合物。不能進(jìn)行鍛造的鐵碳合金是亞共晶白口鑄鐵。鋼經(jīng)調(diào)質(zhì)處理后獲得的組織是回火索氏體。若合金元素能使C曲線右移，鋼的淬透性將提高。合金滲碳鋼滲碳后必須進(jìn)行淬火+低溫回火。40Cr鋼屬于調(diào)質(zhì)鋼。鑄鐵中碳以石墨形態(tài)析出的過程稱為石墨化。用來合成高分子材料的低分子化合物稱為單體。橋梁構(gòu)件選用16Mn。適合制作手術(shù)刀的鋼是4Cr13。適合制作滾動(dòng)軸承的鋼是GCr15。有一碳鋼制支架剛度不足，有人要用熱處理方法；有人要另選合金鋼；有人要改變兩件載面形狀解決。哪種方法合理為什么答：改變零件載面形狀的方法合理。用熱處理方法和另選合金鋼都不合理。因?yàn)榱慵膭偠热Q于兩個(gè)方面：一是材料的彈性模量，另一個(gè)是零件的載面形狀，而材料的彈性模量是相對(duì)穩(wěn)定的力學(xué)性能指標(biāo)外（即這一質(zhì)變對(duì)材料的組織狀態(tài)不敏感），用熱處理方法無法改變，對(duì)于同一合金系當(dāng)成分改變時(shí)，材料的彈性模量也不變化。在制造齒輪時(shí)，有時(shí)采用噴丸法（即將金屬丸噴射到零件表面上）使齒輪得以強(qiáng)化，試分析原因。答：高速金屬丸噴射到零件表面上，使工件表面層產(chǎn)生塑性變形，形成一定厚度的加工硬化層，使齒面的強(qiáng)度、硬度升高。分析鉗工鋸T8，T10，T12等鋼材料時(shí)比鋸10,20鋼費(fèi)力，鋸條容易磨鈍的原因。答：T8，T10,T12屬于碳素工具鋼，含碳量為%，%,%，鋼中滲碳體含量高，鋼的硬度較高；而10,20鋼為優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼，屬于低碳鋼，鋼中滲碳體含量少，鋼的硬度較低，因此鉗工鋸T8，T10,T12等鋼料時(shí)比鋸10,20鋼費(fèi)力，鋸條容易磨鈍?；瘜W(xué)成分和冷卻速度對(duì)鑄鐵石墨化和基體組織有何影響化學(xué)成分：1，碳和硅。碳和硅是強(qiáng)烈促進(jìn)石墨化的元素，鑄鐵中碳和硅的含量越高，就越容易充分進(jìn)行石墨化。由于共晶成分的鑄鐵具有最佳的鑄造性能。因此，將灰鑄鐵的碳當(dāng)量均配制到4%左右。2，錳。錳是阻止石墨化的元素，但錳與硫化合成硫化錳，減弱了硫的有害作用，結(jié)果又間接促進(jìn)石墨化得作用。故鑄鐵中有適量的錳是必要的。3，硫。硫是強(qiáng)烈阻礙石墨化的元素，它不僅強(qiáng)烈的促使白口化，而且還會(huì)降低鑄鐵的流動(dòng)性和力學(xué)性能，所以硫是有害元素，必須嚴(yán)格控制其含量。4，磷。磷是弱促進(jìn)石墨化的元素，同時(shí)能提高鐵液的流動(dòng)性，但磷得含量過高會(huì)增加鐵的脆性，使鑄鐵在冷卻過程中易開裂，所以也應(yīng)嚴(yán)格控制其含量。冷卻速度：生產(chǎn)實(shí)踐證明，在同一成分的鑄鐵件中，其表面和薄壁部分易出現(xiàn)白口組織，而內(nèi)部和厚壁處則容易進(jìn)行石墨化。由此可見，冷卻速度對(duì)石墨化影響很大。冷卻速度越慢，原子擴(kuò)散時(shí)間充分，也就越有利于石墨化的進(jìn)行。冷卻速度主要決定于澆注溫度、鑄件壁厚和鑄型材料。擬用T10制造形狀簡(jiǎn)單的車刀，工藝路線為：鍛造-熱處理-機(jī)加工-熱處理-磨加工。1、試寫出各熱處理工序的名稱并指出各熱處理工序的作用2、指出最終熱處理后的顯微組織及大致硬度3、指定最終熱處理工藝規(guī)定（溫度、冷卻介質(zhì)）答：1、工藝路線為：鍛造-退火-機(jī)加工-淬火后低溫回火-磨加工退火處理可細(xì)化組織，調(diào)整硬度，改善切削加工性；淬火及低溫回火可獲得高硬度和耐磨性以及去除內(nèi)應(yīng)力。2、最終熱處理后的顯微組織為回火馬氏體，大致的硬度60HRC3、T10車刀的退火為球化退火，加熱溫度為A1線以上20~30℃，保溫、緩冷；淬火溫度為780℃左右。冷卻介質(zhì)為水；回火溫度為150~為什么細(xì)晶粒鋼強(qiáng)度高，塑性，韌性也好答：晶界是阻礙位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)的，而各晶粒位向不同，互相約束，也阻礙晶粒的變形。隱刺，金屬的晶粒越細(xì)，其晶界總面積越大，每個(gè)晶粒周圍不同去想的晶粒數(shù)便越多，對(duì)塑性變形的抗力也越大。因此，金屬的晶粒越細(xì)，強(qiáng)度越高。同時(shí)，晶粒越細(xì)，金屬單位體積中的晶粒數(shù)便越多，變形時(shí)同樣的變形量便可分散在更多的晶粒中發(fā)生，產(chǎn)生較均勻的變形，而不致造成局部的應(yīng)力集中，引起裂紋的過早產(chǎn)生和發(fā)展。因此，塑性和韌性也越好。產(chǎn)生加工硬化的原因是什么加工硬化在金屬加工中有什么利弊答：1、隨著變形的增加，晶粒逐漸被拉長(zhǎng)，直至破碎，這樣使各晶粒都破碎成細(xì)碎的亞晶粒，變形越大，晶粒破碎的程度越大，這樣使位錯(cuò)密度顯著增加；同時(shí)細(xì)碎的亞晶粒也隨著晶粒的拉長(zhǎng)而被拉長(zhǎng)。因此，隨著變形量的增加，由于晶粒破碎和位錯(cuò)密度的增加，金屬的塑性變形抗力將迅速增大，即強(qiáng)度和硬度顯著提高，而塑性和韌性下降產(chǎn)生所謂“加工硬化”現(xiàn)象。2、金屬的加工硬化現(xiàn)象會(huì)給金屬的進(jìn)一步加工帶來困難，如鋼板在冷軋過程中會(huì)越扎越硬，一直最后軋不動(dòng)。另一方面人們可以利用加工硬化現(xiàn)象，來提高金屬?gòu)?qiáng)度和硬度，如冷拔高強(qiáng)度鋼絲就是利用冷加工變形產(chǎn)生的加工硬化來提高鋼絲的強(qiáng)度的。加工硬化也是某些壓力加工工藝能夠?qū)崿F(xiàn)的重要因素。如冷拉鋼絲拉過?？椎牟糠?，由于發(fā)生了加工硬化，不再繼續(xù)變形而使變形轉(zhuǎn)移到尚未拉過?？椎牟糠?，這樣鋼絲才可以繼續(xù)通過?？锥尚?。用40Cr鋼制造模數(shù)為3的齒輪，其加工工藝路線為：下料（棒料）→鍛造毛坯→熱處理1→粗加工齒形→熱處理2→精加工齒形→熱處理3→磨削。請(qǐng)說明各熱處理工藝的名稱、目的、加熱溫度范圍及冷卻方式。答：熱處理1：安排在鍛造之后，粗加工之前，應(yīng)使預(yù)備熱處理，其目的是消除前道工序（鍛造）的缺陷，均勻化和細(xì)化組織，消除內(nèi)應(yīng)力，降低硬度，改善切削加工性能。達(dá)到此目的可采用完全退火或正火，由于所用材料為40Cr中碳合金鋼，根據(jù)含碳量可以確定為正火。加熱溫度為Ac3+30~50℃，保溫后空冷。熱處理2：齒輪工作時(shí)承受沖擊，要求齒輪根部有高的綜合力學(xué)性能，熱處理2應(yīng)為調(diào)質(zhì)處理，因?yàn)殇摰拇阃感杂邢?，調(diào)質(zhì)處理組織的深度是一定的，為了避免把寶貴的調(diào)質(zhì)處理組織層切除，調(diào)質(zhì)處理應(yīng)放在粗加工之后進(jìn)行，后續(xù)精加工是為了修正調(diào)質(zhì)處理引起的變形。淬火加熱溫度為Ac3+30~50℃（約850℃），保溫后油冷，淬火后進(jìn)行高溫（約500℃）回火。熱處理3：齒輪工作時(shí)輪齒表面承受磨擦和擠壓，輪齒表面要求有高的硬度，熱處理3應(yīng)為表面淬火，并隨后進(jìn)行低溫回火(由于所用材料為中碳鋼，不應(yīng)采用滲碳處理）。熱處理3后工件表面硬度很高，難于切削加工，所以應(yīng)安排在精加工之后進(jìn)行，最后的尺寸精度由磨削來完成。表面淬火可采用感應(yīng)加熱淬火，淬火加熱溫度為Ac3以上80~150℃，實(shí)際由通電加熱時(shí)間控制。加熱后水溶液噴射淬火，回火溫度為180~200℃。生產(chǎn)中也可以采用自回火，即工作淬火冷卻到200℃左右時(shí)停止噴水，利用工件內(nèi)部的余熱來達(dá)到回火的目的。用9SiCr鋼制成圓板牙，其工藝路