机械制造基础复习

第一部分工程材料与热处理第一章材料的性能1、材料的性能包括哪两面的内容？使用性能、工艺性能2、分别表示四项力学性能的指标。强度（σb)、硬度（HBS、HRC）、塑性（δ、）冲击韧度（）第二章鉄碳合金1、常见金属的晶体结构有哪三种？体心立方晶格、面心立方晶格、密排六方晶格2、什么是过冷度？其表示符号是什么？3、细化晶粒可以通过什么途径实现？增大金属的过冷度、变质处理、振动4、什么是金属的同素异晶转变？金属在固态下随温度的改变，由一种晶格转变为另一种晶格的现象KVanTTT05、金属产生固熔强化的原因是什么？随着溶质原子的溶入晶格畸变增大位错运动的阻力滑移变形困难提高合金的强度和硬度6、鉄碳合金的基本组织有哪些？说明铁素体、奥氏体、渗碳体的主要性能，常温下综合机械性能最好的组织是什么？7、标出鉄碳相图各区域的组织（P28页图2—17），并能说明举例说明亚共析钢、共析钢、过共析钢的冷却结晶过程。8、说明室温下亚共析钢、共析钢、过共析钢的相各是什么，组织各是什么。9、什么是共晶反应，发生共晶反应的条件。第三节铁碳合金相图碳在a－Fe中的间隙固溶体，呈体心立方晶格。铁素体溶碳能力较差，在727ºC碳的质量分数最大，为0.0218％，室温时碳的质量分数约为0.0008％。铁素体的性能特点:强度和硬度低、塑性和韧性好。其机械性能与工业纯铁大致相同。铁素体（用F或α表示）一、铁碳合金的基本组织碳在-Fe中的间隙固溶体，呈面心立方晶格。奥氏体溶碳能力较大，在1148℃时溶碳量最大，其碳质量分数达2.11％，在727ºC时碳的质量分数为0.77%。奥氏体的性能特点:硬度较低，塑性较高，易于塑性变形。奥氏体，（用A或γ表示）第三节铁碳合金相图Fe3C是铁和碳的金属化合物，碳质量分数为6.69%。渗碳体根据生成条件不同有条状、网状、片状、粒状等形态，对铁碳合金的机械性能有很大影响。Fe3C的机械性能特点：硬而脆，塑性和韧性几乎等于零。渗碳体（Fe3C）由铁素体和渗碳体组成的机械混合物，其显微组织为铁素体与渗碳体层片相间。碳质量分数为0.77%。力学性能介于渗碳体与铁素体之间，强度、硬度较高，具有一定塑性，是一种综合力学性能较好的组织。珠光体（P）第三节铁碳合金相图是铁碳合金中的共晶混合物，碳质量分数为4.3%。莱氏体的性能特点和Fe3C相似：硬而脆，塑性和韧性几乎等于零。莱氏体（Ld）1500140013001200110010009008007006005004003002001000DFKESPGQ114812277270.770.0218A1538LL+AL+Fe3CⅠAF+AFA+Fe3CⅡP+Fe3CⅡFe3CFe2.11温度C4.3A+Fe3CⅡ+LdFe3CⅠ+LdLdLd'Fe3CⅠ+Ld'P+Fe3CⅡ+Ld'F+PF+Fe3CⅢ1.01.52.03.04.05.06.06.69P912DFKESPGQ114812277270.770.0218A1538LL+AL+Fe3CⅠAF+AFA+Fe3CⅡP+Fe3CⅡFe3CFe2.11温度C4.3A+Fe3CⅡ+LdFe3CⅠ+LdLdLd'Fe3CⅠ+Ld'P+Fe3CⅡ+Ld'F+PF+Fe3CⅢ1.01.52.03.04.05.06.06.69P912五、典型铁碳合金的结晶过程1、共析钢的结晶过程Ⅰ②①DFKESPGQ114812277270.770.0218A1538LL+AL+Fe3CⅠAF+AFA+Fe3CⅡP+Fe3CⅡFe3CFe2.11温度C4.3A+Fe3CⅡ+LdFe3CⅠ+LdLdLd'Fe3CⅠ+Ld'P+Fe3CⅡ+Ld'F+PF+Fe3CⅢ1.01.52.03.04.05.06.06.69P912五、典型铁碳合金的结晶过程2、亚共析钢的结晶过程Ⅱ①②③④DFKESPGQ114812277270.770.0218A1538LL+AL+Fe3CⅠAF+AFA+Fe3CⅡP+Fe3CⅡFe3CFe2.11温度C4.3A+Fe3CⅡ+LdFe3CⅠ+LdLdLd'Fe3CⅠ+Ld'P+Fe3CⅡ+Ld'F+PF+Fe3CⅢ1.01.52.03.04.05.06.06.69P912五、典型铁碳合金的结晶过程3、过共析钢的结晶过程Ⅲ①②③④第三章钢的热处理1、钢的热处理工艺由哪三个阶段组成？加热、保温和冷却2、钢在加热时由P转变为A经历的4个过程是什么？奥氏体晶核的形成奥氏体晶核的长大剩余渗碳体的溶解奥氏体的均匀化。3、说明共析钢过冷A在冷却过程中在各温度区间的等温转变产物。二、共析钢过冷奥氏体等温转变的产物C高温转变:温度：A1～550ºC组织：珠光体型中温转变温度：550ºC～MS组织：贝氏体低温转变温度：MS～Mf组织：马氏体共析钢过冷奥氏体的等温转变曲线（TTT曲线）PS上B下BTM+A残4、共析钢从A随炉缓冷得到的产物是什么？空冷得到的产物是什么？以大于VK冷却至室温得到的产物是什么？PST炉冷空冷油冷水冷炉冷V1空冷V2油冷V4水冷V5PST+M+A残M+A残5、什么是钢的退火？完全退火主要适用于什么钢？6、什么是钢的正火、淬火、回火？P43~47钢经淬火+低温回火后的组织是什么？回火马氏体淬火+中温回火后的组织是什么？回火托氏体淬火+高温回火后的组织是什么？回火索氏体第四章碳钢及合金钢1、碳钢1）碳素结构钢、优质碳素结构钢、碳素工具钢中典型钢种的牌号及主要用途。碳素结构钢：Q195~Q275，Q235优质碳素结构钢：1020354045506065正火、（淬火+回火）碳素工具钢：T7T8T9T10T11T12T13预备热处理：球化退火，最终热处理：淬火+低温回火2）优质碳素结构钢、碳素工具钢常用的热处理方法是什么？2、合金钢1）低合金结构钢、合金调质钢、合金渗碳钢、合金弹簧钢、低合金刃具钢、高速钢、不锈钢、铸铁中典型钢种的牌号及主要用途低合金结构钢：Q295Q345Q390Q420Q460主要用于制造桥梁、船舶、车辆、锅炉、高压容器、输油输气管道、大型钢结构等。合金调质钢：40Cr40MnB38CrMoAl40CrMnMo40CrNiMoA广泛用于制造要求综合机械性能好的零件如：机床主轴及各种轴类、齿轮等。热处理：调质合金渗碳钢：20Cr20MnV20CrMnTi20SiMnVB18Cr2Ni4WAA常用于受冲击和强烈的摩擦磨损条件下工作的机械零件。热处理：渗碳+淬火+低温回火合金弹簧钢：65Mn60Si2Mn50CrVA主要用于制造各种弹簧和弹性元件。低合金刃具钢：9SiCr用于低速刃具、量具也常用做冷冲模高速钢：W18Cr4V主要用来制作各种复杂刀具，如钻头、拉刀、成形刀具、齿轮刀具等。与合金刃具钢相比要求更高的热硬性。不锈钢：M型1Cr13F型1Cr17A型1Cr18Ni9Ti要求耐腐蚀零件：如化工装置中的各种管道、阀门和泵，热裂设备零件，医疗手术器械，防锈刃具和量具，等等。铸铁灰口铸铁：HT200主要用于基础件，如：机床床身、立柱、导轨，热处理：去应力退火，表面淬火球墨铸铁：QT400-17要求综合性能好，且有良好的铸造性能热处理：调质。可锻铸铁：KT300-6或KTZ500-4制造形状复杂、承受冲击和振动载荷的零件，如汽车拖拉机的后桥外壳、管接头、低压阀门等。蠕墨铸铁：RuT420高层建筑中高压热交换器、汽缸和缸盖、汽缸套、钢锭模、液压阀等铸件。13、选材能够按使用要求选出合适的材料例如：要求好的塑韧性，好的焊接性和足够的强度，用于桥梁、井架、压力容器等要求好的综合机械性能及良好的淬透性要求能承受冲击载荷、且表面高硬度、高耐磨，同时要求一定的淬透性。要求高硬度、高耐磨及一定的淬透性，用于刀具要求良好的抗腐蚀性，用于化工设备要求良好的铸造性能，用于机床床身。第二部分毛坯成形方法第八章铸造1、什么是收缩现象，收缩的三个阶段？避免缩孔与缩松的措施2、收缩性●收缩的概念铸造合金从液态冷却到室温的过程中，其体积和尺寸缩小的现象●收缩的三个阶段：■液态收缩：浇注温度→凝固开始温度■凝固收缩：凝固开始温度→凝固结束温度■固态收缩；凝固终止温度→室温外形尺寸减小■顺序凝固只要能使铸件实现向着冒口的“顺序凝固”，尽管合金的收缩较大也可获得没有缩孔的致密铸件。在某些厚大部位增设冷铁在铸件上可能出现缩孔的厚大部位开设冒口●避免缩孔与缩松的措施■顺序凝固原则的具体措施1、手工造型特点：整体模，分型面为平面应用：最大截面在一端整模造型特点：模样沿最大截面分为两半应用：最大截面在中部一般为对称分模造型特点：分型面是曲面应用：单件小批生产分型面不平的铸件挖砂造型●造型方法一、砂型铸造2、常用手工造型的方法特点：将铸件上妨碍起模的小凸台在制作模样做成活动的应用：单件小批生产带有凸台难以起模的铸件。活块造型特点：三箱造型麻烦，易错箱应用：铸件两端截面尺寸比中间部分大三箱造型手工造型方法根据铸件的形状、大小和生产批量选择1、手工造型●造型方法一、砂型铸造3、常用特种铸造的方法及主要用途。●金属型铸造●主要适用于有色金属铸件的大批量生产，如铝活塞、气缸盖、油泵壳体、铜瓦、衬套等。应用范围●压力铸造●广泛用于汽车、拖拉机等行业，如：发动机缸体、缸盖、箱体。应用范围●离心铸造●生产管套类铸件的主要方法应用范围●熔模铸造■最适于高熔点合金精密铸件的成批、大量生产；■主要用于形状复杂、难切削加工的小零件,如:燃气轮机叶片。3.应用范围第九章锻压1、什么是加工硬化现象？●加工硬化（形变强化）金属发生塑性变形，随变形度的增大，金属的强度和硬度显著提高，塑性和韧性明显下降。2、回复和再结晶对金属组织和性能有哪些影响？在生产中如何利用？●回复熔点回复）（TT3.0~25.0●此时材料的强度和硬度只略有降低，塑性有增高，但残余应力则大大降低。●工业上常利用回复过程对变形金属进行去应力退火、以降低残余内应力，保留加工硬化效果。2、塑性变形后的金属在加热时组织和性能的变化●再结晶熔点再）（TT4.0~35.0●再结晶后，加工硬化现象完全消除，金属的强度和硬度明显降低，而塑性和韧性大大提高．此时内应力全部消失，物理、化学性能基本上恢复到变形以前的水平。●生产中常用再结晶退火工艺来恢复金属塑性变形的能力，以便继续进行形变加工。2、塑性变形后的金属在加热时组织和性能的变化3、什么是金属的锻造性能？影响金属锻造性能的主要因素有哪些？衡量指标塑性变形抗力塑性变形抗力锻造性能影响因素1.化学成分金属的可锻性：衡量材料经受压力加工难易程度的工艺性能。化学成分：C%合金元素%锻造性能纯金属及单相固溶体合金：锻造性能碳化物弥散程度越高、晶粒越细小锻造性能2.金属组织控制始锻温度终锻温度但若温度过热、过烧、氧化、脱碳温度锻造性能比AE线低200℃左右约为800℃第一节锻压工艺基础四、金属的锻造性能3.变形温度单位时间内的变形量。当变形速度临界值C:变形速度越小，金属的锻造性能越好。当变形速度临界值C；变形速度越大，金属的锻造性能越好。对塑性差的金属锻件坯料宜用较小的变形速度.4.变形速度第一节锻压工艺基础四、金属的锻造性能4、自由段、模锻、板料冲压的主要应用。第十章焊接1、什么是直流弧焊机的正接法、反接法？应如何应用？●正接焊件接正极，焊条接负极。一般用于厚板的焊接。●反接焊件接负极，焊条接正极。一般用于薄板、铸铁及有色金属等焊件的焊接。2、焊芯、药皮的作用作为电极传导电流，产生电弧；熔化后作为填充金属与母材形成焊缝。●焊芯改善焊接工艺性能对焊缝起保护作用冶金处理（脱氧、去硫、渗合金）●药皮3、焊条电弧焊、埋弧焊、氩弧焊、电阻焊的主要用途。焊条电弧焊:焊接方法灵活，应用最广埋弧焊:适于大批量生产，可焊接中、厚钢板的直焊缝或大直径环缝，只适于平焊位置的焊接。氩弧焊：氩气价格较高，一般仅用于不锈钢、耐热钢以及铝、镁、铜、钛等有色金属的焊接。电阻焊：点焊：只适用于薄板的搭接，主要适用于焊接薄板壳体或型钢构件缝焊：只适用于薄板的搭接，主要用于焊接要求气密性或液密性的薄壁容器对焊：管类结构的