金屬材料加工知識集錦

1金屬材料疲勞強(qiáng)度，以及影響疲勞強(qiáng)度的因素答：疲勞強(qiáng)度是指金屬材料在無限多次交變載荷作用下而不破壞的最大應(yīng)力稱為疲勞強(qiáng)度或疲勞極限。實(shí)際上，金屬材料不可能作無限多次交變載荷實(shí)驗(yàn)。一般性規(guī)定，鋼在經(jīng)受10e7非鐵（有色）金屬材料經(jīng)受10e8交變載荷作用時(shí)不產(chǎn)生斷裂時(shí)的最大應(yīng)力稱為疲勞強(qiáng)度。因素：材料，載荷種類，零件表面狀態(tài)，工作溫度2缺碳合金狀態(tài)圖以及加熱和冷卻時(shí)的組織轉(zhuǎn)變答：自己看王愛珍版工程材料及成形技術(shù)P353什么是斷裂韌性斷裂韌性的的測量方法以及影響因素答：指材料阻止宏觀裂紋失穩(wěn)擴(kuò)展能力的度量，也是材料抵抗脆性破壞的韌性參數(shù)。測量方法：看材料斷裂韌性好不好的實(shí)驗(yàn)是沖擊試驗(yàn)，現(xiàn)在基本都是V型缺口的，u型缺口已經(jīng)很少用了。不同溫度下材料的斷裂韌性測量方法，一個(gè)是不同溫度下的V型缺口沖擊試驗(yàn)，還有一個(gè)就是落錘試驗(yàn)。影響因素：它和裂紋本身的大小、形狀及外加應(yīng)力大小無關(guān)。是材料固有的特性，只與材料本身、熱處理及加工工藝有關(guān)。是應(yīng)力強(qiáng)度因子的臨界值。常用斷裂前物體吸收的能量或外界對物體所作的功表示。4金屬塑性變形的成形機(jī)理，以及回復(fù)和再結(jié)晶答：單晶體金屑的塑性變形有“滑移”與“攣晶”等不同方式。所謂滑移即晶體的一部分相對于另一部分沿一定的晶面發(fā)生相對的滑動(dòng)。單晶體及其滑移變形形式。當(dāng)施加的切應(yīng)力較小時(shí)，單晶體只發(fā)生彈性變形，若這時(shí)將應(yīng)力去除，由于原于間的引力作用，晶體則恢復(fù)原狀。當(dāng)增大切應(yīng)力，使晶體的變形程度超過彈性變形階段時(shí)，晶體的一部分相對另一部分則產(chǎn)生滑移而造成永久變形。晶體的滑移常沿著原子密度最大的晶面和晶向發(fā)生.這些品面或晶向稱為滑移面或滑移方向。在切應(yīng)力作用下，晶體有時(shí)還可以另一種形式發(fā)生塑性變形。即晶體的一部分相對另一部分，沿著一定晶面（攣晶面）產(chǎn)生一定角度的切變，這種變形形式叫做“攣晶”。經(jīng)過攣晶變形后，在攣晶面兩側(cè)的晶體形成鏡面對稱。多晶體金屬中每個(gè)晶粒的塑性變形形式與單晶體金屬相似。但由于多晶體金屬中每個(gè)晶粒所處的位向不同，滑移的先后次序不同。處1：軟位向（滑移面和滑移方向與外力成45確）的晶粒先產(chǎn)生滑移.滑移時(shí)受到鄰近位向不同品粒的阻礙，在晶界附近造成位錯(cuò)堆積。當(dāng)外力增大致使應(yīng)力集中達(dá)到一定程度時(shí)，軟位向晶粒發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)，滑移停止，并將形變傳遞到另?批晶粒中.然后次軟位向晶粒開始發(fā)生滑移。以此類推，直到全部晶粒都發(fā)生滑移為止。不同位向晶粒將依次產(chǎn)生滑移，構(gòu)成多晶體金屬復(fù)雜的塑件變形。當(dāng)加熱溫度較低時(shí)，因原子擴(kuò)散能力尚小，只能引起金屬內(nèi)部某些空位、位錯(cuò)等缺陷作微量的遷移，使缺陷數(shù)量減少，品格畸變減輕，殘余內(nèi)應(yīng)力部分消失，此階段稱為“回復(fù)?！碑?dāng)變形金屈加熱到較高溫度時(shí)，原子具有更大的擴(kuò)散能力.這時(shí)組織中破碎拉長的晶粒會(huì)通過形核與長大的方式形成新的等軸晶粒，這些等抽晶粒完全代替碎晶后，即完成了再結(jié)晶。5什么是金屬的超塑性，超塑性變形的含義答：金屬和合金具有超常的均勻變形能力，其伸長率可以達(dá)到百分之幾百、甚至百分之幾千。凡金屬在適當(dāng)?shù)臏囟认拢ù蠹s相當(dāng)于金屬熔點(diǎn)溫度的一半）變得像軟糖一樣柔軟，而應(yīng)變速度10毫米秒時(shí)產(chǎn)生本身長度三倍以上的延伸率，均屬于超塑性。超塑性指某些金屬在特定的條件下拉伸時(shí)獲得極高的延伸率和優(yōu)異的均勻變行能力，其極限延伸率可達(dá)百分之200--500，甚至高達(dá)1000--2000O超塑性變形的一般特點(diǎn);1、大伸長率；2、無縮頸；3、低流動(dòng)應(yīng)力；4、易成形。6實(shí)現(xiàn)超塑性的條件答：實(shí)現(xiàn)超塑性的主要條件是一定的變形溫度和低的應(yīng)變速率，這時(shí)合金本身還要具有極為細(xì)小的等軸晶粒（直徑五微米以下），這種超塑性稱為超細(xì)晶粒超塑性。金屬材料在常規(guī)條件下沒有超塑性，要獲得超塑性應(yīng)具備以下條件：1、變行應(yīng)在0.5--0.65T熔溫度范圍內(nèi)進(jìn)行2、應(yīng)變速率較小，通?？刂圃冢?.01--0.0001每秒范圍內(nèi)。3、材料應(yīng)具有細(xì)微的等軸晶粒的兩種組織，晶粒直徑必須小于10um（超細(xì)晶粒），且在塑性變形過程中不顯著長大！細(xì)晶超塑性是指在一定的恒溫下，在應(yīng)變速率和晶粒度都滿足要求的條件下所呈現(xiàn)的細(xì)晶超塑性。又稱為結(jié)構(gòu)超塑性或恒溫超塑性。相變超塑性是指在一定外力作用下，使金屬或合金在相變溫度附近反復(fù)加熱和冷卻，經(jīng)過一定的循環(huán)次數(shù)后獲得很大的伸長率。又稱為動(dòng)態(tài)超塑性。7按照磨損機(jī)理分，磨損方式主要有那些答：通常，按照磨損機(jī)理和磨損系統(tǒng)中材料與磨料、材料與材料之間的作用方式劃分，磨損的主要類型可分為磨料磨損、粘著磨損、沖蝕磨損、疲勞磨損、腐蝕磨損和微動(dòng)磨損等類型。8提高對粘著磨損和磨粒磨損的耐磨性，各應(yīng)該采取什么措施答：改善粘著磨損耐磨性的途徑：首先要注意摩擦副配對材料的選擇，其基本原則是配對材料的粘著傾向應(yīng)比較小，選用互溶性小的材料配對，選用表面易形成化合物的材料配對，金屬與非金屬材料配對等；采用表面化學(xué)熱處理改變材料表面狀態(tài)；控制摩擦滑動(dòng)速度和接觸壓應(yīng)力改善磨粒磨損耐磨性的途徑：對于以切削作用為主要機(jī)理的磨粒磨損應(yīng)增加材料硬度；根據(jù)機(jī)件服役條件，合理選擇耐磨材料；采用滲碳、碳氮共滲等化學(xué)熱處理，提高表面硬度，有效地提高磨粒磨損耐磨性?？焖倌痰奶攸c(diǎn)：（1）、物理性能組織細(xì)化、成分均勻、偏析減少不僅提高了合金元素的使用效率，還避免了一些會(huì)減低合金性能的有害相的產(chǎn)生，消除了微裂紋產(chǎn)生的隱患，因而改善了合金的強(qiáng)度、延性和韌性；固溶度的增大、過飽和固溶體的形成，不僅起到了很好的固溶強(qiáng)化的作用，也為第二相的析出、彌散強(qiáng)化提供了條件，位錯(cuò)、層錯(cuò)密度的提高還產(chǎn)生了位錯(cuò)強(qiáng)化的作用。此外，快速凝固過程形成的一些亞穩(wěn)相也能起到很好的強(qiáng)化和韌化作用。（2）、物理性能快速凝固組織的微觀組織結(jié)構(gòu)特點(diǎn)還使它們具有一些常規(guī)鑄態(tài)組織所沒有的特殊的物理性能。方法：急冷法：通過增大散熱強(qiáng)度，使液態(tài)金屬以極快的速度降溫，可實(shí)現(xiàn)快速凝固。深過冷法：深過冷法是指在盡可能消除異質(zhì)晶核的前提下，使液態(tài)金屬保持在液相線以下數(shù)百度，而后突然形核并獲得快速凝固組織的一種工藝方法。焊接的分類，方法，特點(diǎn)，應(yīng)用？根據(jù)工藝特點(diǎn)可分為熔化焊、壓力焊、釬焊三大類。熔化焊可以應(yīng)用于各種焊接結(jié)構(gòu)。壓力焊中的電阻對焊適用于焊接斷面簡單、直徑小及強(qiáng)度要求不高的工件。點(diǎn)焊主要用于焊接薄板結(jié)構(gòu)。縫焊用來焊接要求密封性好的薄壁容器。摩擦焊廣泛應(yīng)用于實(shí)心圓形工件、棒料及管子的對接。釬焊適用于異種金屬或合金、金屬與非金屬的連接。低碳鋼焊接時(shí)，焊接熱影響區(qū)有哪些區(qū)段，怎樣消除?有熔合區(qū)、過熱區(qū)、相變重結(jié)晶區(qū)、不完全重結(jié)晶區(qū)。過熱區(qū)的組織為魏氏組織，其他各區(qū)的組織基本相同，為鐵素體加珠光體，其次有少量貝氏體和馬氏體。特點(diǎn)：熔合區(qū)是產(chǎn)生裂紋、脆性破壞的發(fā)源地。過熱區(qū)的奧氏體晶粒發(fā)生嚴(yán)重的長大現(xiàn)象，冷卻之后使得到粗大的組織。相變重結(jié)晶區(qū)的塑性與韌性都比較好。不完全重結(jié)晶區(qū)晶粒大小不一，組織不均勻，因此力學(xué)性能也不均勻。綜上可知：熱影響區(qū)是焊接接頭的薄弱地帶，應(yīng)盡量減輕其對焊接接頭的影響，可米取以下措施：焊前預(yù)熱，焊后熱處理：去應(yīng)力退火，用熱輸入量小、熱能密度高的熱源焊接，均可減小焊接熱影響區(qū)。12快速原型制造的方法，種類和原理答：原理：將計(jì)算機(jī)內(nèi)的三維實(shí)體模型進(jìn)行分層切片得到各層截面的輪廓，計(jì)算機(jī)據(jù)此信息控制激光器(或噴嘴)有選擇性地切割一層又一層的片狀材料(或固化一層層的液態(tài)光敏樹脂，燒結(jié)一層層的粉末材料，或噴射一層層的熱熔材料或粘合劑等方法)形成一系列具有一個(gè)微小厚度的片狀實(shí)體，再采用粘接、聚合、熔結(jié)、焊接或化學(xué)反應(yīng)等手段使其逐層堆積成一體制造出所設(shè)計(jì)的三維模型或樣件。種類：激光束RP可分為：立體光刻(SLA:Stereolithography)、選擇激光沉積(SLS:SelectiveLaserSintering)分層制造(LOM:LaminatedObjectManufacturing)形狀沉積制造(SDM:ShapeDeposition機(jī)械能RPM又可分為沖擊顆粒制造(BPM:BallisticParticleManufacturing)三維打印(3DPrinting)熔化沉積造型(FDM:FusedDepositionModelling)自己發(fā)揮材料的強(qiáng)化方法及機(jī)理答：1)固溶強(qiáng)化由于位錯(cuò)與溶質(zhì)原子的交互作用而產(chǎn)生的柯氏氣團(tuán)與點(diǎn)陣畸變所產(chǎn)生的應(yīng)力場均阻礙位錯(cuò)的運(yùn)動(dòng)。柯氏氣團(tuán)對位錯(cuò)有釘扎作用，是固溶強(qiáng)化原因之一。2)彌散強(qiáng)化(沉淀強(qiáng)化)位錯(cuò)繞過、切過第二相粒子，需增加額外能量，同時(shí)，粒子周圍的彈性應(yīng)力場與位錯(cuò)交互作用，這些都阻礙了位錯(cuò)的運(yùn)動(dòng)。3)細(xì)晶強(qiáng)化可用晶界位錯(cuò)塞積模型來解釋。晶粒越細(xì)，晶界處S/V越大，原子排列越不規(guī)則，雜質(zhì)缺陷多，能量較高，對位錯(cuò)的阻礙變大，從而起到強(qiáng)化效果。5)加工硬化加工過程中，位錯(cuò)增殖，位錯(cuò)密度增加，從而造成位錯(cuò)塞積。金屬表面強(qiáng)化技術(shù)按物理化學(xué)分類有哪些，各自特點(diǎn)；表面冶金強(qiáng)化有哪些方法，各自特點(diǎn)金屬表面強(qiáng)化技術(shù)按物理化學(xué)過程進(jìn)行如下分類：形變強(qiáng)化，如噴九、滾壓、內(nèi)孔擠壓等。表面硬化(表面淬火)，如高頻淬火、火焰淬火等?；瘜W(xué)熱處理強(qiáng)化(擴(kuò)散法)，如滲碳、碳氮共滲、氮化、離子氮化、滲硼、滲硅、滲金屬、滲硫等工藝。

薄膜強(qiáng)化，如電鍍、磷化、氧化、化學(xué)氣相沉積、物理氣相沉積、離子注入等。表面冶金強(qiáng)化，如噴涂、噴焊、激光處理等。表面冶金強(qiáng)化有哪些方法？各自特點(diǎn)是什么？熱噴涂特點(diǎn)：1.熱噴涂的基材幾乎不受限制，可以為金屬、陶瓷、玻璃、木材、布、紙料。件變形小。涂層材料種類廣泛，包括金屬及其合金、塑料、陶瓷以及它們的復(fù)合材料。件變形小。噴涂零件不受尺寸大小和形狀限制，整體和局部均可進(jìn)行噴涂。除火焰噴涂外，噴涂過程母材受熱溫度低，使噴涂組織性能變化小，工堆焊噴焊特點(diǎn)：堆焊時(shí)基材的熔池較深且不規(guī)則。噴焊時(shí)基材表面熔化層薄而均勻，比噴涂產(chǎn)生的結(jié)合力大得多，且致密性好。兩者均屬于電弧焊。高能束強(qiáng)化特點(diǎn)：能量密度極高，對材料表面加熱時(shí)具有加熱速度快、加熱精度高、節(jié)約能源、無二次污染等特點(diǎn)金屬表面強(qiáng)化技術(shù)按物理化學(xué)分類有哪些，各自特點(diǎn)；表面冶金強(qiáng)化有哪些方法，各自特點(diǎn)一另一同學(xué)答案一、化學(xué)熱處理強(qiáng)化化學(xué)熱處理按滲入元素可分為滲碳、滲氮、碳氮共滲、滲銘、滲硼、滲鋁、滲硅、滲鋅等。物理過程：二、表面薄膜強(qiáng)化化學(xué)和電化學(xué)法、氣相沉積法及離子注入法等三、表面形變強(qiáng)化表面形變強(qiáng)化是通過噴丸、滾壓和冷擠壓等工藝使金屬表面層產(chǎn)生塑性變形，實(shí)現(xiàn)加工硬化的方法。四、表面硬化五、高能量密度表面強(qiáng)化激光表面強(qiáng)化、電子束表面強(qiáng)化等六、表面冶金強(qiáng)化1、熱噴涂熱噴涂是噴涂材料以粉末、棒材、線材等方式進(jìn)入焊炬或焊源，經(jīng)熔融或至少軟化、霧化成微細(xì)顆粒后，通過高速噴射達(dá)到被處理工件表面上形成覆蓋涂層的工藝。噴涂材料可為金屬、陶瓷、金屬陶瓷、甚至塑料。被處理材料基體溫度一般小于200°C。熱噴涂時(shí)表面需進(jìn)行良好的頂處理。2、噴焊、堆焊噴焊不同于堆焊、因堆焊時(shí)基材的熔池較深且不規(guī)則。噴焊時(shí)基材表面熔化層薄而均勻，比噴涂產(chǎn)生的結(jié)合力大得多，且致密性好。由于噴焊時(shí)工件受熱較大，易變形，不適于薄壁件及長桿件的處理。什么是粉末冶金，與普通熔煉法相比，其優(yōu)點(diǎn)有哪些，并談?wù)劜蛔阒?，列舉粉末冶金的范圍。粉末冶金是制取金屬粉末以及將金屬粉末或金屬粉末與非金屬粉末混合料經(jīng)過成形和燒結(jié)來制造粉末冶金材料或粉末冶金制品的技術(shù)。粉末冶金工藝最基本的工序包括粉末制取、粉末成形和粉末燒結(jié)。能控制材料和制品的孔隙度，例如，粉末冶金多孔材料、含油軸承等；難熔金屬材料相制品主要靠粉末冶金方法制取，例如，鎢、鋼等難熔金屬及其合金；對金屬與金屬液態(tài)不互溶的體系，能制取金屬與金屬假合金型材料，例如，鎢一銅假合金型電觸頭材料等；利用金屬與非金屬的組合效果制取組合型材料，例如，制作粉末冶金摩擦制品的摩擦材料、粉末冶金金屬一石墨電刷等；能制取各種金屬陶瓷材料和復(fù)合材料，例如，前者有硬質(zhì)合金、金屬陶瓷等，后者有粉末冶金彌散強(qiáng)化材料、粉末冶金纖維強(qiáng)化材料等。對材料加工而言，粉末冶金是制造機(jī)械零件的一種少切削、無切削的新工藝，可以大量減少切削加工量而節(jié)省機(jī)床，節(jié)約金屬材料。什么是粉末冶金，粉末冶金的優(yōu)勢有哪些，不足之處是什么？---另一同學(xué)答案粉末冶金是制取金屬或用金屬粉末（或金屬粉末與非金屬粉末的混合物）作為原料，經(jīng)過成形和燒結(jié)，制造金屬材料、復(fù)合以及各種類型制品的工藝技術(shù)。優(yōu)點(diǎn)：1、絕大多數(shù)難熔金屬及其化合物、假合金、多孔材料只能用粉末冶金方法來制造。2、由于粉末冶金方法能壓制成最終尺寸的壓坯，而不需要或很少需要隨后的機(jī)械加工，故能大大節(jié)約金屬，降低產(chǎn)品成本。用粉末冶金方法制造產(chǎn)品時(shí)，金屬的損耗只有1-5%，而用一般熔鑄方法生產(chǎn)時(shí)，金屬的損耗可能會(huì)達(dá)到80%。3、粉末冶金工藝在材料生產(chǎn)過程中并不熔化材料，也就不怕混入由坩堝和脫氧劑等帶來的雜質(zhì)，而燒結(jié)一般在真空和還原氣氛中進(jìn)行，不怕氧化，也不會(huì)給材料任何污染，故有可能制取高純度的材料。4、粉末冶金法能保證材料成分配比的正確性和均勻性。5、粉末冶金適宜于生產(chǎn)同一形狀而數(shù)量多的產(chǎn)品，用粉末冶金法制造能大大降低生產(chǎn)成本。缺點(diǎn)：1）制品內(nèi)部總有孔隙；2）普通粉末冶金制品的強(qiáng)度比相應(yīng)的鍛件或鑄件要低（約低20%~30%）；3）由于成形過程中粉末的流動(dòng)性遠(yuǎn)不如液態(tài)金屬，因此對產(chǎn)品結(jié)構(gòu)形狀有一定的限制；4）壓制成形所需的壓強(qiáng)高，因而制品受壓制設(shè)備能力等限制；5）壓模成本高，一般只適用于成批或大量生產(chǎn)。自己發(fā)揮分析比較液態(tài)成形，焊接，塑性成形這幾種成形方法的各自特點(diǎn)及應(yīng)用范圍。答：1）1.可制成形狀復(fù)雜，特別是具有復(fù)雜內(nèi)腔的毛坯，如箱體，汽缸體。適應(yīng)范圍廣。工業(yè)常用的材料（碳素鋼、合金鋼、鑄鐵、銅合金、鋁合金）都可鑄造，其中，鑄鐵件只能用鑄造方法得到。鑄件大小從幾克到數(shù)百噸，如用于油田、礦山的重型零件等只能用鑄造的方法制得；鑄件的壁厚可由1mm到1