热加工复习题

1河南理工大学材料12级金属一班热加工复习资料2名词解释1塑性：指材料在载荷作用下产生塑性变形而不断裂的能力，常用的指标有两个：伸长率和断面收缩率。2强度：材料在载荷作用下，抵抗变形和断裂的能力，常用的金属材料的强度指标有屈服强度(σs)和抗拉强度(σb)。3硬度：材料局部表面抵抗其它物体压入变形的能力，最常用的指标：布氏硬度(HBS、HBW)，洛氏硬度(HRA、HRB、HRC)，维氏硬度(HV)。4.疲劳强度：材料抵抗交变载荷的作用而不断裂的能力，常用的指标：疲劳强度(σ-1)。5晶体：物体内部的原子(或分子)在三维空间中，按一定规律作周期性排列的固体。非晶体：物体内部的原子呈散乱分布6单晶体:晶体是由一个晶格排列方位完全一致的晶粒组成。晶体具有各向异性。7多晶体：晶体是由许多颗晶格排列方位不相同的晶粒组成。晶体具有各向同性。8金属的结晶：晶体物质由液态转变成固态的过程，也指物质中的原子由近程有序排列向远程有序排列的过程。9合金：由两种或两种以上的金属元素或金属与非金属元素，通过熔炼后所获得的具有金属特性新的物质。10组元：组成合金的最基本的独立物质，如Fe、Fe3C。11合金系：由两个或两个以上组元按不同比例所配制成的一系列不同成分的合金。12相：化学成分、物理性能及结构相同的并与其他部分有界面分开的部分。13组织：用肉眼或用放大镜、显微镜观察到的具有独特微观形貌特征的部分。14固溶体：由两种组元相互溶解后组成的仍保留其中一组元晶格类型的新物质。15置换固溶体：溶质原子部分取代溶剂晶格上的原子所形成的固溶体。16间隙固溶体：溶质原子溶入溶剂晶格之中形成的固溶体。只能形成有限固溶体。17固溶强化：由于溶质原子的溶入而产生的晶格畸变，使固溶体的强度、硬度提高的现象，称固溶强化。18金属间化合物：合金组元间发生相互作用而形成的一种具有金属特性的物质。金属化合物的晶格类型和性能完全不同于作任一组元，熔点高、硬度高、脆性大，主要作强化相用。19合金相图：表明在平衡条件下，合金的组成相和温度、成分之间关系的简明图解。20同素异构转变：少数金属在结晶后的固态下，晶格类型随温度(或压力)变化的特性。纯铁具有同素异构转变的特征，是钢铁材料能够通过热处理改善性能的重要依据，21热处理：将固态金属或合金，通过不同方式的加热、保温和冷却，以获得所需组织结构与性能的工艺方法22退火：将钢加热、保温，然后(随炉冷却或埋入灰中)缓慢冷却。目的：降低硬度，便于机加工；细化晶粒，提高塑性和韧性；消除应力。包括：低碳钢：完3全退火、中碳高：球化退火。23正火：将钢加热到Ac3线以上30~50℃(亚共析钢)或Accm以上30~50℃(过共析钢)，保温后在空气中冷却。应用：(1)取代部分完全退火；(2)用于普通结构件的最终热处理；(3)用于过共析钢，减少或消除网状二次渗碳体，为球化处理作准备。24淬火：将钢加热到Ac3或Ac1线以上30~50℃，保温后在淬火介质中快速冷却(γ-Fe向a-Fe同素异晶转变)，以获得马氏体(M)组织(碳在α-Fe中的严重过饱和固溶体)。25冷处理：是指工件淬火冷却到室温后，继续在一般制冷设备或低温介质中冷却的工艺。冷处理的主要目的是消除和减少残余奥氏体，稳定工件尺寸，获得更多的马氏体。如量具、精密轴承、精密丝杠、精密刀具等。26淬透性：是指在规定条件下钢试样淬硬深度和硬度分布表征的材料特性。27淬硬性：是钢在理想条件下淬火所能达到的最高硬度来表征的材料特性28回火：将钢重新加热到Ac1线以上某温度，保温后冷却的热处理工艺。目的：消除淬火内应力，降低脆性，防止产生裂纹。29表面热处理：是指为改变工件表面的组织和性能，仅对其表面进行热处理的工艺。30钢的化学热处理：将钢件置于一定温度的活性介质中保温，使一种或几种元素渗入它的表面，改变其化学成分和组织，达到改进表面性能，满足技术要求的热处理工艺。包括：渗碳、氮化、碳氮共渗、渗硼、渗铝等。31表面工程：是指零件表面预处理后，通过表面涂覆、表面改性或多种表面技术复合处理，改变固体金属表面或非金属表面的形态、化学成分、组织结构和应力状况，以获得所需要的表面性能的系统工程。32喷丸：利用高速喷射的砂丸或铁丸，对工件表面进行撞击，使之产生形变硬化层并引进残余压应力，以提高零件的部分力学性能和改变表面状态的工艺方法。33合金结构钢：是指低碳(WC0.20%)、低合金(合金元素总量3%)，具有高的屈服强度、良好的韧性和塑性，其屈服强度比碳钢提高30%~50%以上，被广泛用于桥梁、船舶、车辆、建筑、锅炉、高压容器、输油输气管通等。34调质钢：是指具有高的强度和良好的塑性与韧性，常用于制造一些要求具有良好综合力学性能的重要零件、如轴类、齿轮等的钢。碳含量0.3－0.5%，并含有一种或几种合金元素，具有较低或中等的合金化程度。钢中合金元素的作用主要是提高钢的淬透性和保证零件在高温回火后获得预期的综合性能。35渗碳钢：是指表面具有高的硬度、耐磨性和接触疲劳强度，心部具有较高的强度和足够的韧性，如汽车、拖拉机上的变速箱齿轮，内燃机上的凸轮、活塞销和部分量具等的钢。其成分特点是低的含碳量，一般为0.1%～0.25%；主要合金元素有Ni、Cr、Mn等，辅助合金元素有W、Mo、V、Ti等。36弹簧钢：是指有高的抗拉强度、高的屈强比和高的疲劳强度，还有较好的淬透性和低的脱碳敏感性，在冷热状态下容易卷绕成型的钢。碳素弹簧钢的碳含量（质量分数）一般在0.62%-0.90%。按照其锰含量又分为一般锰含量（质量分数）(0.50%-0.80%）如65、70、85和较高锰含量（质量分数）(0.90-1.20%），如65Mn两类。合金弹簧钢是在碳素钢的基础上，通过适当加入一种或几种合金元素来提高钢的力学性能、淬透性和其他性能，以满足制造各种弹簧所需性能的钢。37铸铁：含碳量在2％以上的铁碳合金。工业用铸铁一般含碳量为2％～4％。4碳在铸铁中多以石墨形态存在，有时也以渗碳体形态存在。除碳外，铸铁中还含有1％～3％的硅，以及锰、磷、硫等元素。合金铸铁还含有镍、铬、钼、铝、铜、硼、钒等元素。38有色金属：是指非铁金属及其合金。有色金属分为普通有色金属，包括铜、铝、锌、锡、锑、镍、镁等；稀有有色金属，包括钛、钨、稀土等。39铸造工艺：是指应用铸造有关理论和系统知识生产铸件的技术和方法。包括造型材料制备、造型、制芯、金属熔炼、浇注和凝固控制等。40铸造工艺图：是指在将要铸造的零件图上，用标准规定的红、蓝色线条及符号表示出相应内容的图样，是铸造行业所特有的一种图样。41金属塑性成形：利用金属在外力作用下所产生的塑性变形，来获得具有一定形状、尺寸和力学性能的原材料、毛坯或零件的生产方法，也称为压力加工。42滑移：晶体的一部分相对另一部分沿一定的晶面发生相对滑移。43孪晶：晶体的一部分相对另一部分沿一定的晶面发生相对转动。44焊接：是指一种永久性不可拆卸的连接金属材料的工艺方法。或者是指一种以加热方式接合金属或其他热塑性材料如塑料的制造工艺及技术。金属的焊接，按其工艺过程的特点分有熔焊,压焊和钎焊三大类。45切削加工：是指利用切削刃具与工件间的相对运动，使切削刃具从毛坯(工件)表面去除多余的材料层，以获得符合设计要求的工件或零件的加工方法。46积屑瘤：是指在一定范围的切削速度下切削塑性金属时，由于切屑和前刀面的剧烈摩擦，使切屑底部的一部分金属因一定的温度和压力作用下被阻滞，继而粘结在工作刃附近，形成积屑瘤。47精密加工：是指加工精度达1-0.1µm，表面粗糙度值Ra达0.1-0.01µm的加工技术。包括：精整加工和光整加工。48特种加工：是指将电、磁、声、光等物理能量、化学能量或其组合直接施加在被除数加工部位上，从而使材料被去除、变形或改变性能的加工方法。49机械加工工艺过程：是指采用机械加工方法，改变毛坯的形状、尺寸和表面质量等，使其成为产品零件的过程。规定零件制造工艺过程和操作方法等的工艺文件称为机械加工工艺规程。50工艺过程：是指在生产过程中，直接改变原材料(毛坯)的形状、尺寸、性能，使之变为成品的过程。51工序：是指一个(组)工人在同一工作地点(机床)，对一个(组)工件连续完成的那部分工艺过程。52生产过程是指由原材料制成各种零件，并装配成机器的全过程。原材料的运输、保管，生产准备、毛坯制造、机械加工、装配、检验、试车、油漆、包装等。53单件生产：是指单个地制造不同结构或不同尺寸的产品，少重复或不重复的生产。54成批生产：是指成批制造相同的工件，生产呈周期性的重复。按批量分为大批、中批和小批生产55机械加工工艺规程：规定零件制造工艺过程和操作方法等的工艺文件称为机械加工工艺规程。56设计基准：在零件图上用以确定其它点、线、面位置的基准，称为设计基准。例如轴套零件，各外圆和内孔的设计基准是零件的轴心线，端面A是端面B、C的设计基准，内孔的轴线是外圆径向跳动的基准。57工艺基准：零件在加工、检测和装配中所用的基准。工艺基准又可进一步分5为：工序基准、定位基准、测量基准和装配基准。一、回答问题1?答：晶体缺陷有：点缺陷、线缺陷、面缺陷、体缺陷。其实正是有了缺陷金属材料才能有着我们需要的良好的使用性能，比如，位错（线缺陷）的滑移和孪生是我们晶体材料能够变形的主要原因。没有位错晶体几乎没法变形（建议百度晶须），但是位错密度太大又会阻碍变形。固溶强化能显著提高金属的强度和硬度，主要就是因为存在着点缺陷（置换原子和间隙原子）。2?答：合金相图又称合金平衡图或合金状态图，它表示平衡状态下合金系中不同成分合金同温度下由哪些平衡相(或组织)组成，以及合金相之间平衡关系的图形。根据合金相图，不仅可以看到不同成分的合金在室温下平衡组织，而且还可以了解它以极缓慢冷却速度冷却到室温所经历的各种相变过程，同时相图还能预测合金性能的变化规律。3?磷和硫作为钢铁的一般杂质时，对钢铁性能有什么影响?答：成分：理论上，铸钢是含碳小于2.11%的铁-碳合金；（实际中小于0.7%）；铸铁是含碳大于2.11%小于6.69%的铁-碳合金。组织：铸钢在常温下由不同比例的铁素体、渗碳体组成。铸铁在常温下由不同比例的莱氏体及石墨组成。磷（p）:一般来说，磷是钢中的有害元素。它来源于矿石和生铁等炼钢原料。磷能提高钢的强度，但使塑性和韧性降低，特别是使钢的脆性转折温度急剧上升，即提高钢的冷脆性（低温变脆）。由于磷的有害影响，同时考虑到磷有较大的偏析，因而对其含量要严格的控制。但是在含碳量比较低的钢种中，磷的冷脆危害比较小。在这种情况下，可以用磷来提高钢的强度，如鞍钢生产的高强度钢就需要加入磷。另外，在适当的情况下，还利用磷的其他一些有益作用，如增加钢的抗大气腐蚀能力，如集装箱用钢；提高磁性，如电工硅钢；改善钢材的易切削加工性，减少热轧薄板的粘结等。硫（S）:一般来说，硫是有害元素，它主要来自于炼铁、炼钢时加入的原材料和燃烧产物，二氧化硫。硫最大的为危害是引起钢在热加工时开裂，即产生所谓的热脆。硫能提高钢材的切削加工性，这是硫的有益作用。4现有低碳钢齿轮和中碳钢齿轮各一只，为了使齿轮表面具有高的硬度和耐磨性，问各应进行什么热处理?比较热处理后它们在组织与性能上的异同点。答：低碳钢齿轮，采用渗碳后淬火的处理方式即可强化齿面；中碳钢齿轮可以做氮化处理再淬火，或者直接用中高频加热表面淬火的方式强化（视具体材质和模数大小而变）。低碳钢渗碳淬火后表面强度和耐磨性显著提高，心部保留一较高抗冲击性能；渗碳淬火层为细马氏体组织，心部基体为铁素体、珠光体类型的平衡组织。中碳钢氮化处理后表层应为少量化合物与扩散层组成的渗层组织，心部则为调制处理的回火索氏体组织（或有少量游离铁素体）。5何谓过冷度？为什么结晶需要过冷度？它对结晶后晶粒大小有何影响？6答：过冷度即为：熔融金属平衡状态下的相变温度与实际相变温度的差值。纯金属的过冷度等于其熔点与实际结晶温度的差值，合金的过冷度等于其相图中液相线温度与实际结晶温度的差值。每一种物质都有自己的平衡结晶温度或者称为理论结晶温度，但是，在实际结晶过程中，实际结