浙大机械制造基础考试复习

题型：名词解释、填空、单选、简述、看图、选做题成绩：平时30%，考试70%不考：晶体、非铁金属、非金属、表面/化学热处理、毛坯选择（即书上第2,6,7,8,13章）注：这里只整理了老师复习课上提到的重点，不代表不考其他内容。【第1章金属材料的机械性能】P15-1：有一紧固螺栓使用后发现有塑性变形，试分析材料的哪些性能指标达不到要求？屈服强度s：产生屈服时(s点)的最小应力。表征抗塑性变形的能力。弹性变形：外力去除后能够自行恢复的变形。塑性变形：外力去除后不能完全自动恢复而保留下来的变形，又称永久变形。抗拉强度b：材料能承受的最大应力(b点)。表征材料抵抗断裂的能力。屈服点：材料发生弹性形变与塑性形变的分界点。钢的拉伸曲线：oe段：弹性变形阶段es段：屈服阶段（弹-塑性阶段）s点后出现水平段，载荷保持不变，试样继续伸长。sb段：强化阶段bk段：缩颈阶段k处：断裂【第4章钢的热处理】P59-1：热处理加热时的奥氏体晶粒大小与哪些因素有关？1.加热温度：温度越高，晶粒长大越明显。2.保温时间：保温时间长，奥氏体晶粒粗大。3.合金元素：阻止奥氏体晶粒长大：能形成稳定碳化物元素（钛、钒、锆、钨、铬等）形成不溶于奥氏体的氧化物及氮化物的元素（铝）促进石墨化的元素（硅、镍、钴）在结构自由存在的元素（铜）加速奥氏体长大：锰、磷4.原始组织：接近平衡状态的组织有利于获得细奥氏体晶粒。过冷奥氏体：因相变和扩散都需要时间，过冷到A1线以下的奥氏体不能立即发生转变，暂时处于不稳定状态奥氏体。不同过冷度下，过冷奥氏体可能转变为贝氏体、马氏体等介稳定组织。P59-2：过冷奥氏体在不同温度等温转变时，可获得哪些转变产物？高温[750℃(A1)～550℃]→珠光体(P)[实际上还有索氏体(S)和屈氏体(T)]中温[550℃～240℃(Ms)]→贝氏体(B)低温[240℃(Ms)～-40℃(Mf)]→马氏体(M)退火：将金属构件加热到高于或低于临界点（Ac1或Ac3）的某一温度，保持一定时间，随后缓慢冷却，从而获得接近平衡状态的组织与性能的金属热处理工艺。特点：冷却速度慢，得到珠光体。目的：软化钢件、消除内应力、细化晶粒、改变碳化物的形态及分布。分类：完全退火：Ac3以上保温，完全转变为奥氏体，然后缓冷。适用对象：亚共析钢等温退火：加热保温后，快速冷却至低于Ar1，保温使奥氏体全部分解，再空冷。适用对象：合金工具钢、高合金钢球化退火：使碳化物球化。加热到Ac1+20~30℃，保温，各工艺按不同方式冷却。适用对象：共析钢、过共析钢扩散退火（均匀化退火）：高温加热Ac3+150~200℃，长时间保温，慢速冷却。适用对象：合金钢、重要铸钢件应用：消除铸造过程中的组织不均匀性（如枝晶偏析）枝晶偏析：在一个晶粒内化学成份分布不均匀的现象。去应力退火（低温退火）：加热到Ar1以下某一温度，缓冷。应用：消除铸件、锻件、焊接件以及切削加工后的残余应力。正火：将钢件加热到上临界点(Ac3或Acm)以上40~60℃或更高的温度，保温达到完全奥氏体化后，在空气中冷却的简便、经济的热处理工艺。特点：空冷，得到索氏体。晶粒较细小，强度、硬度比退火略高。目的：晶粒细化，均匀组织，调整硬度。适用范围：普通结构零件的最终热处理。亚共析钢淬火前的预备热处理。低碳钢提高强度与硬度。过共析钢以消除网状Fe3C。用于消除魏氏组织（针状铁素体）。淬火：将钢件加热到奥氏体化温度（Ac3或Ac1以上）并保持一定时间，然后以大于临界冷却速度冷却，以获得非扩散型转变组织，如马氏体、贝氏体和奥氏体等的热处理工艺。特点：在冷却剂中以适当速度冷却，得到马氏体(主要)、贝氏体。目的：使过冷奥氏体转变为马氏体或贝氏体，配合不同温度的回火，以提高钢的强度、硬度、耐磨性、疲劳强度及韧性等。淬火方法：1.单液淬火：加热、保温后，在一种冷却介质中冷却。2.双液淬火：加热、保温后，先水冷，温度降至300℃时再油冷。3.马氏体分级淬火：在略高于Ms点热浴中保温，再放在空气/油/硝盐浴中冷却。用于：高碳、高合金钢4.贝氏体等温淬火：加热、保温后，在高于Ms点的盐浴中使A-体转变为B下-体。用于：尺寸不大、形状复杂、要求高的弹簧、小齿轮、丝锥等5.冷处理：淬火后，放入更低温度（0℃）冷却。用于：要求高硬度、高耐磨性的零件6.局部淬火：局部加热+全部冷却、或：全部加热+局部冷却用于：局部要求高硬度、高耐磨性的零件7.预冷淬火：加热、保温后，先在A1以上空冷，再淬入冷却介质。目的：减少淬火变形。回火：将淬火后的钢，在AC1以下加热、保温后冷却下来的热处理工艺。目的：降低脆性，消除或减少内应力。获得工件所要求的机械性能。稳定工件尺寸。对退火难以软化的某些合金钢，采用高温回火将硬度降低，以利切削加工。回火工艺：1.低温回火：温度：150-250℃组织：回火马氏体硬度：HRC58-64目的：消除部分应力，获得回火马氏体适用范围：要求高硬度、高耐磨性的零件2.中温回火：温度：350-500℃组织：回火屈氏体（弹性极限和屈服强度高，也具有一定的韧性）硬度：HRC35-45目的：①消除内应力；②获得高的弹性极限、屈服强度及适当的韧性适用范围：弹性零件3.高温回火（调质处理）：温度：500-650℃组织：回火索氏体（综合机械性能最好，即强度、塑性和韧性都比较好）硬度：HB200-350（HRC25-35）（0.3-0.5%C）目的：要求综合机械性能良好的零件。不能用正火代替。调质处理：淬火+高温回火P60-5：正火与退火相比有何异同？异：组织：正火得到索氏体；退火得到珠光体。加热温度：正火加热到奥氏体化温度；退火根据目的不同，温度可高可低。冷却速度、冷却方式：正火空冷；退火缓冷（随炉冷却）。目的：正火消除过热组织；退火消除成分偏析，去除内应力。强度、硬度：正火组织的强度和硬度略大于退火组织。同：属于热处理，细化晶粒，改善材料性能，适用范围广。P60-6：亚共析钢采用完全退火，过共析钢采用球化退火，为什么？等温退火？球化退火：碳素工具钢、合金工具钢、轴承钢等钢材经轧制、锻造后空冷，所得组织是片层状珠光体与网状渗碳体，硬而脆，难以切削加工，淬火时容易变形和开裂。经球化退火，得到球状珠光体组织，渗碳体呈球状颗粒，弥散分布在铁素体基体上，硬度低，便于切削加工，淬火时奥氏体晶粒不易长大，使工件变形和开裂少。完全退火：只适用于亚共析钢，不宜用于过共析钢。因为过共析钢缓冷后会析出网状二次渗碳体，使钢的强度、塑性和韧性大大降低。所谓“完全”是指退火时钢的内部组织全部进行了重结晶。通过完全退火来细化晶粒，均匀组织，消除内应力，降低硬度，便于切削加工，并为加工后零件的淬火作准备。等温退火：与完全退火加热温度完全相同，只是冷却的方式有差别。等温退火是以较快的速度冷却到A1以下某一温度，保温一定时间使奥氏体转变为珠光体组织，然后空冷。合金钢的奥氏体比较稳定，采用等温退火可大大缩短退火周期。【第5章机械工程材料】钢牌号的含义，如：Q235：最低屈服强度为235MPa的碳素结构钢(Q300则为低合金高强度钢)45：含碳量为0.45%的优质碳素结构钢。(数字表示万分之几)T8：含碳量为0.8%的碳素工具钢。(数字表示千分之几)4种铸铁(HT、KT、QT、RuT)的形状结构：灰铸铁(HT)：碳以片状石墨形式存在球墨铸铁(QT)：碳以球状石墨形式存在可锻铸铁(KT)：碳以团絮状石墨形式存在蠕墨铸铁(RuT):碳以蠕虫状石墨形式存在合金钢：为了改善钢的性能，有意加入一定合金元素的钢。合金元素对钢的影响：1.Ni、Co、Mn使A1、A3线下降，奥氏体区扩大；Cr、W、Mo、V、Ti、Al、Si则相反。2.除Mn外，使奥氏体化过程减慢，并阻碍奥氏体晶粒的长大，细化晶粒。3.除Co外，提高过冷奥氏体稳定性，C曲线右移。4.Co、Al使Ms、Mf点下降。5.减慢回火时组织分解和转变的速度、增加回火抗力、回火稳定性，回火时硬度下降少。6.产生固溶强化，提高强度硬度、降低塑性韧性。7.沉淀强化（“沉淀型”的“二次硬化”）。8.提高淬透性（主要Cr）。9.提高红硬性。10.提高耐磨性。11.其他：改善焊接性能、改善切削性能、增加尺寸稳定性。了解以下材料在性能与应用上的区别：材料分类合金元素作用应用45优质碳素结构钢齿轮、轴65优质碳素结构钢冷成型弹簧60Si2Mn合金弹簧钢Si/Mn强化铁素体汽车板弹簧9SiCr合金刀具钢-低合金工具钢Cr提高淬透性低速手工刀具W18Cr4V合金刀具钢-高速钢V提高耐磨性、热硬性耐高温刀具2Cr13不锈钢Cr防腐蚀受冲击载荷的零件、盛酸液或食品的容器16Mn低合金钢Mn提高强度、硬度、淬性无缝钢管弹簧钢：要求：具有高的弹性极限(σe)，保证弹性变形能力和承载能力；具有高的疲劳强度(σ-1)，以免在交变应力作用下产生疲劳断裂，保证寿命；具有足够的冲击韧性，防止受冲击时发生脆性断裂。Si、Mn、Cr：提高淬透性、强化铁素体W、V：增加高温强度、细化晶粒常用型号：50V：小汽车弹簧；65Mn：汽车座垫弹簧；55Si2Mn、60Si2MnA：汽车板弹簧制造方法：冷成型、热成型冷成型弹簧：D7mm，白钢丝直接冷卷成型；使用65，70，75，85，T8，T9，65Mn等，大都用碳钢；成型后要200-300℃去应力退火。热成型弹簧：D10-14mm，成型后淬火+中温回火（400-500℃）。【第6章铸造、锻压与焊接】P181-2：铸件产生缩孔、缩松的原因和防止方法：缩孔的基本原因：液态收缩、凝固收缩（金属从液态凝固、冷却时产生体积和尺寸的缩减）。缩孔：铸件在凝固中，由于补缩不良而产生的孔洞。逐层凝固易产生缩孔。（左图）缩松：铸件某一区域中分散而细小的缩孔。（右图）防止方法：1.采用顺序凝固原则：使铸件按规定方向按薄壁--厚壁--到冒口的顺序依次凝固，让缩孔转移到冒口中去，从而获得致密的铸件的原则。实施方法：内浇道+冒口+冷铁。2.加压补缩：铸型置于压力罐中，浇注后使铸件在压力下凝固，可显著减少显微缩松。3.选择合适的合金：不同成分的合金，凝固方式不同，总体积收缩量不同；共晶成分的铁碳合金凝固区间最小，收缩量最小。实际生产中碳、硅含量应在4.3％附近。分型面的选择原则：图见ppt58-60页分型面：铸型组元间的接合面。基本原则：保证质量的前提下，尽可能简化工艺。1.铸件全部或大部置于下箱：加工面及基准面应尽量放在同一砂箱中，避免错箱而影响质量。2.分型面尽量少而平。3.应尽量减少分型面数量，最好只有一个分型面。4.应尽量减少型芯和活块的数量，以简化制模、造型、合箱等工序。5.为便于造型、下芯、合箱及检验型腔尺寸，应尽量使型腔和主要型芯处于下箱。6.分型面应选在铸件最大截面处、选用平直面作为分型面。P182-5：普通砂型铸造、压力铸造、离心铸造的原理：砂型铸造：在砂型中生产铸件的铸造方法。造型方法：手工造型、机器造型手工造型：特点：操作技术要求高，劳动强度大，生产率低，造型质量不稳定。应用：单件、小批生产，特别是大型复杂铸件。机器造型：特点：生产率高；劳动条件较好；铸件精度较高；表面质量较好；设备投资较大；产品变换适应性差。适用：两箱造型、成批、大量生产各类铸件。压力铸造：金属在高压（5~150兆帕）下高速充型，并凝固。优点：生产率高，操作简便；获得形状复杂的薄壁件；铸件精度高、表面粗糙度低，可少切削、无切削；铸件晶粒细小，组织致密，力学性能好。缺点：设备投资大。用于铸钢、铸铁件时，铸型的寿命很低。内部有气孔和缩松，不宜大余量切削，不宜热处理。应用：铝、锌、镁等非铁合金，中、小型铸件的大量生产。离心铸造：将金属液浇入绕水平、倾斜或立轴旋转的铸型中，在离心力作用下凝固成铸件。特点：铸件多是简单的圆筒体，不用型芯即可形成圆筒内孔。优点：生产管、筒状铸件，成本低；生产率高；铸件组织致密，力学性能高；能生产双金属铸件。缺点：成分偏析，内表面粗糙且尺寸不易控制，设备投资大。应用：各类铸造合金及各种尺寸铸件的成批、大量生产，尤其适于空心回转体类铸件。常用铸造方法比较：