材料工程基础.docx

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材料工程基础

高硬度，高耐磨，低温回火

过共析 球化退火

合金元素，淬透性（获得马氏体的能力）

含碳量，淬硬性（获得马氏体最高硬度）

20络锰钛

模型锻造，

正火（细化晶粒，改善锻造组织，调整硬度便于加工）

渗碳（提高表面碳浓度，为获得高硬度准备）

淬火（获得马氏体，高硬度高耐磨）

低温回火（表面得到高碳回火马氏体，高硬度高耐磨，消除淬火应力，降低脆性）

45钢

模型锻造

完全退火（细化晶粒，改善锻造组织，调整硬度便于加工）

淬火（获得马氏体）

高温回火（获得回火马氏体，综合机械性能强，降低脆性，消除应力）

T10、T12（高碳）

模型锻造

球化退火（细化晶粒，改善锻造组织，调整硬度便于加工）

淬火（马氏体）

低温回火（高碳回火马氏体，降低淬火应力，降低脆性）

回火马氏体，残余奥氏体，炭化物

钨18铬4钒

球化退火（细化晶粒，改善锻造组织，调整硬度便于加工）

淬火（油冷，保证得到马氏体，降低淬火应力）

（马氏体，残余奥氏体（大量），炭化物）

回火三次（减少残余奥氏体）

回火马氏体，残余奥氏体，炭化物

740℃水冷

（1）

铁素体，马氏体，残余奥氏体

840℃水冷

（2）

马氏体，残余奥氏体

840℃炉冷（3）

铁素体，珠光体

硬度213

温度高，晶粒粗大（粗晶组织）

淬火温度高于Accm，碳化物溶解多，Ms下降，残余奥氏体增加，不利于高硬度高耐磨，淬火应力大，开裂严重，高温氧化脱碳严重

770℃～780℃左右，未溶炭化物颗粒在晶界阻止晶粒长大，起到细晶作用

铸造性能差的合金易产生缩孔、缩松、浇不到、冷隔、气孔、裂纹等铸造缺陷。

根据金属流动方向和凸模运动方向的不同，挤压可为正挤压、反挤压、复合挤压、径向挤压四种。

马氏体相变的主要特点为马氏体相变是无扩散型相变，马氏体相变的速度极快，马氏体转变发生在一定温度范围内。

通常将塑料物料、注射机、模具称为塑料注射成型三要素，而将成型温度、压力、周期称为三原则。

泡沫塑料的发泡方法通常有物理发泡法、化学发泡法、机械发泡法三种。

自由锻的基本工序有镦粗、拔长、冲孔、扩孔、弯曲、错移、扭转、切断。

胚料加热时，应尽量提高始锻温度，但要避免过热和过烧缺陷。

等离子弧形成时受到热收缩效应、机械收缩效应、电磁收缩效应三个压缩作用。

传统硅酸盐陶瓷主要使用天然矿物原料，而现代陶瓷主要使用化工原料。

溶液反应法制备多组元粉体步骤：

各种金属离子盐水溶液制备、复盐制备、固液分离（热析、冷凝、雾干等）、煅烧。

陶瓷烧结过程也是一个物质传递过程，其传递方式有：

蒸发和凝聚传质、扩散传质、粘性和塑性传质、溶解-沉淀传质。

利用火法冶金提取金属或其他化合物时通常包括矿石储备、冶炼和精炼三个基本过程。

消除过共析钢网状二次渗碳体应进行正火处理；消除冷拉钢丝的加工硬化应进行再结晶退火热处理。

常用的金属压力加工方法包括锻造、冲压、轧制、拉拔、挤压。

橡胶加工时所需的添加剂主要有硫化剂、硫化促进剂、增强剂、填充剂、防老剂、润滑剂等。

热塑性塑料的成型方法主要有注射成型、挤压成型、压延成型、吹塑成型、模压成型等。

合金铸造时，从浇注温度冷却到常温要经历液态收缩、凝固收缩和固态收缩。

各种化学热处理都是将工件加热到一定温度后，经历分解、吸收和扩散三个基本过程。

焊接变形的基本形式有收缩变形、角变形、弯曲变形、波浪变形、扭曲变形和错边等。

新型陶瓷技术有粉体、成型、烧结、后加工。

玻璃的主要特征是各向同性，介稳性，无固定熔点、性质连续性及可逆性。

我国的化工原料分六级，符号A.R为分析纯。

新型陶瓷配方所采用原料，按功能分为主要原料、添加剂和助溶剂三大类。

玻璃成形方法有四种，即压制、吹制、拉制、拉丝成纤。

玻璃制备工艺的四大工序为配合料的制备、玻璃的融制、

玻璃的成型和玻璃的退火与淬火。

不论是现代（新型）陶瓷、传统硅酸盐陶瓷其显微组织结构通常是由主晶相、玻璃相、气相构成的多晶多相聚合体。

用各种工艺方法，控制一定的工艺参数，可以得到不同结构的薄膜，如单晶薄膜、多晶薄膜、非晶态薄膜、亚微米级的超薄膜以及晶体取向外延薄膜等。

玻璃成形方法有拉制、压制、吹制和拉丝成纤四种。

目前钢化玻璃有两种制造方法，一种是将玻璃进行高温淬火，另一种是表面离子交换的化学方法。

常用的测量粉体比表面积方法有吸附法和气体透过法。

FRP工字型、方管、圆管等结构型材通常用拉挤成型方法生产。

机械行业中广泛使用的含油轴承通常采用粉末冶金方法生产。

下列焊接方法中只适宜于平焊的是埋弧焊。

压力铸造生产的铸件不能热处理，也不能在高温下使用（气孔）。

用氧化铝制作外径50mm，内径30mm，长度1000mm陶瓷管，最佳成型方法为挤压。

碳化硅陶瓷有多种烧结方法，其中反应烧结制品尺寸精度高。

电功能陶瓷在烧结后，为使功能显现，通常采用上银电极。

钢化玻璃制造过程，正确的顺序为：

玻璃液形成-玻璃液均化-玻璃液澄清-玻璃液冷却-玻璃表面离子交换。

Zr0.96Y0.04O2是稀土材料。

纳米材料制备技术方法很多，这些方法有时用英文缩写符号表示，SHS是代表自蔓延高温合成技术，RTM树脂传递模塑。

电阻焊和滚焊必须用搭接。

下列铸造方法，使用无分型面铸型的是熔模制造。

生产工字钢、角钢等型材通常用的方法是轧制。

硅酸盐陶瓷形状复杂制品，用注浆成型方法最佳。

氧化硅陶瓷用反应烧结方法烧结，制品尺寸不变。

玻璃制备过程分为以下几个阶段，正确顺序为：

成分设计与配合料制备-玻璃熔制-玻璃成型-玻璃退火与淬火。

在Al2O3陶瓷上打Φ10mm的圆孔，采用激光+磨削方法。

化学镀镍后PTCR陶瓷元件表面全部被镍所覆盖，若要形成两电极面，应采用外圆磨削加工加工手段。

为获得透明AL2O3陶瓷，烧结气氛是H2.

用Sol-gel方法制备纳米微粒，形成凝胶后都要经热处理，合理的热处理制度制定依据通常采用DTA+TG。

微波烧结方法使制品烧结温度梯度最小。

对外形复杂的ZrO2陶瓷零件表面精加工，应采用超声加工加工手段。

陶瓷涡轮叶片最佳成型方法为注射

透明氧化铝陶瓷烧结方法还原气氛烧结

计算题（表格，纵）

原料（分子式）Pb3O4La2O3ZrO2TiO2

分子比（x）0.91×1/30.09×1/20.650.35

分子量（M）685.57325.82123.2279.90

相对重量（xM=W）207.9614.6680.0927.97

重量％（W/ΣW×100％）62.894.4324.228.46

结果628.9g44.3g242.2g84.6g

简述炼钢的基本过程

炼钢的基本过程包括：

（1）多余碳和杂质元素的氧化，

（2）造渣脱磷和脱硫，（3）脱氧及合金化。

从铁-渗碳体相图分析，什么成分合金具有较好的流动性？

为什么？

共晶成分合金具有较好的流动性。

因为共晶成分合金的结晶是在恒高温下进行的，在液态金属装填过程中，由表向里呈逐层凝固，在这种情况下，已凝固的硬壳表面比较光滑，对液态合金的阻力小，其他成分合金（纯金属除外）的结晶是在一个温度范围内进行的，即经过了液、固共存的两相区。

由于初生树枝晶对液态合金流动的阻碍，使其流动性比共晶合金差。

同时，共晶合金与其他成分合金相比凝固温度最低，这样在同样的浇注温度下，液态合金的过热度最高，推迟了合金的凝固。

什么是刚的淬透性、淬硬性和淬硬深度？

其影响因素分别是什么？

钢的淬硬性：

钢在淬火时能获得马氏体的能力。

钢的淬硬性：

淬火后形成的马氏体组织所能达到的最高硬度

淬硬深度：

通常将由工件表面测量至半马氏体区（50％马氏体和50％非马氏体）的垂直距离作为淬硬深度。

影响淬透性的因素：

奥氏体化学成分，奥氏体化条件。

影响淬硬性的因素：

主要取决于马氏体的含碳量。

影响淬硬深度因素：

钢的淬透性，工件的形状、尺寸、冷却介质的冷却能力等外界因素。

什么事复合材料缠绕成型？

什么是复合材料模压成型？

将浸过树脂胶液的连续纤维或布带，按照一定规律吵扰到芯模上，然后固化脱模称为增强塑料制品的工艺过程称为缠绕成型；将定量的模塑料或颗粒状树脂与短纤维的混合物放入敞开的金属对模中，闭合后加热使其熔化，并在压力下充满模腔、形成与模腔相同现状的制品，再经加热使树脂进一步发生交联反应而固化，或冷却使树脂硬化，脱模后得到复合材料制品的工艺过程为模压成型。

简述烧成与烧结的区别。

烧成除了包括烧结过程外还包括其他物理化学反应

烧结仅指陶瓷致密化过程。

包括均匀细致的晶粒尺寸，和低气孔率。

什么是玻璃的退火热处理？

为何要进行？

将玻璃加热到退火点，缓慢冷却到室温。

因为陶瓷材料由高温冷却时，表面和心部冷却速率和热收缩的差异，会产生内应力，及热应力，可以通过退火热处理减小或消除。

下图为二块低碳钢冷轧钢板，用手工电弧焊焊接成一整体，试一次标出焊缝一侧的焊接热影响区内各区域的名称，并说明各区域的组织和性能。

焊缝-过热-正火-部分相变-再结晶

过热区：

过热或粗晶组织，机械性能较差

正火区：

细晶区，机械性能优于母材

部分相变区：

由细晶珠光体、铁素体和粗晶铁素体组成，机械性能较母材差

再结晶区：

再结晶等轴细晶，机械性能提高。

金属的锻造性能通常用什么指标来衡量？

影响锻造性能的因素有哪些？

浸塑的锻造性能通常用金属材料的塑性和变形抗力两个因素来综合衡量，塑性越好，变形抗力越小，可锻性越好。

金属段造性的影响因素：

1.金属本质的影响，即化学成分和组织结构的影响，2.变形条件的影响，主要包括变形温度的影响、变形速度的影响和变形方式的影响，润化条件和环境的影响。

复合材料根据基体常分为哪几种？

如何解决金属基复合材料的基体与纤维的化学不相容性？

复合材料根据机体常可分为聚合物基复合材料、金属基复合材料和陶瓷基复合材料、

解决途径：

对纤维进行表面处理，优化工艺方法和工艺参数。

试述粉末冶金制品的烧结机理，何谓固相烧结和液相烧结？

粉末冶金烧结的机理是：

粉末的表便能大，结构缺陷多，出于活性状态的原子也多，它们力图将本身的能量降低。

将压肧加热到高温，为粉末原子所贮存的能量释放创造了条件，由此引起粉末物质的迁移，使粉末体的接触面积增大，导致孔隙减少，密度增高，强度增加，形成了烧结。

如果烧结发生在低于其组成成分熔点的温度，则产生固相烧结。

如果烧结发生在两种组成成分熔点之间，则产生液相烧结。

简述共析钢奥氏体化过程

奥氏体形核，核长大，残余渗碳体溶解，奥氏体均匀化

画出共析钢的TTT图？

简述影响TTT图的主要因素。

主要因素

（1）碳含量亚共析钢随含碳量的增加，C曲线右移，过共析钢随含碳量的增加，C曲线左移，出现先共析析出线，随含碳量的增加，Ms下降；

（2）合金元素除Co外，溶于A中的合元增加，C曲线右移；（3）奥氏体化条件随着加热温度升高，保温时间延长，C曲线右移，Ms下降。

列出三种使钢表面获得高硬度及耐磨性，而心部又有良好塑性与韧性的表面热处理方法及相应的三种材料类别。

（1）低碳钢进行渗碳+淬火+低温回火

（2）氮化钢进行调制+氮化

（3）中碳钢进行表面淬火+低温回火

平时使用的钢锯条一折就断，而退货后的钢锯条却不容易折断，是什么原因？

退火后的钢锯条还能用吗？

为什么？

因为平时使用的钢锯条是经过淬火+低温回火处理，硬度高但脆性大，而退火后的刚锯条硬度降低，脆性小，但硬度低了，不能再使用

熔化焊、压力焊和钎焊各是如何实现原子间结合而达到焊接目的的？

熔化焊是将焊件的被链接处局部加热至熔化状态，形成共同的熔池，冷却凝固后形成牢固的焊接接头；压力焊是在压力作用下，在被焊的分离金属结合面处产生塑性变形而使金属连接成为整体的；钎焊是利用熔点比被焊金属熔点低的金属作为钎料，将钎料与固态弓箭表面发生原子间的互相扩散、溶解和化合而连接成整体的。

干胶制品生产过程包括哪四个步骤？

塑炼、混炼、成型和硫化。

什么是陶瓷烧结？

描述烧成制度对陶瓷性能影响？

烧结添加剂起何作用？

一种或多种固体粉末未经过成型，当加热到一定温度后便开始收缩，在低于熔点温度下即变成致密的，坚硬的烧结体，这种过程称为“烧结”。

烧结添加剂作用：

与烧结相形成固溶体、化合物或液相，降低烧结温度，扩大烧结温度范围。

但假如量要合适，否则会起阻碍烧结作用。