工程材料及成型基础知识点整理重点文档格式.docx
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碳含量
影响奥氏体晶粒长大的因素有加热温度禾n碳含量。
15.马氏体是碳在a-Fe中的过饱和固溶体，其力学性能的主要特点是具有高的硬度强度。
21.钢的淬硬性是指钢在淬火时获得淬硬层深度的能力
缩松主要出现在最后凝固部位。
好，收缩小。
一般灰铸铁的碳当量处在共晶点附近，究其原因是流动性_
影响合金充型性的因素是成分和浇注条件。
8、
9、
定向凝固原则主要适用于液态收缩大的合金，其目的是防止缩孔。
同时凝固原则主要适用于固态收缩大的合金，其目的是减少残余应力。
10、铸铁中缩孔和缩松是在液态收缩和凝固收缩两个阶段形成。
11、防止铸件变形的方法有：
设计时应使壁厚均匀，工艺上采用同时凝固原则。
12、粗大厚实的铸件冷却到室温时，铸件的表层呈压应力亠心部呈拉应力。
_
2、浇注位置的选择，主要保证铸件的质量;
而分型面的选择主要考虑简化操作。
3、铸件上质量要求高的面，在浇铸时应该尽量使其处于铸型的下面或—面
4、制定铸造工艺时，一般从保证质量发，确定浇铸位置：
从简化操作出发确定分型面。
1、钢锭经适当锻造后，力学性能大为改善，这是由于锻造后使晶粒细化，且使组织致密。
2、实际晶体的点缺陷表现为空位和间隙原子。
3、金属塑性变形后强度增加，塑性下降的现象称为冷变形强化。
4、锻造前金属加热的目的是提高塑性、降低变形抗力。
5、锻造流线的存在，使得材料的力学性能具有方向性，因此设计和制造零件时，应使零件
工作时最大的正应力方向与流线方向一致，最大剪应力方向与流线方向垂直。
6、合金材料的锻造性常采用材料的变形抗力（bS）和塑性两个指标来衡量。
7、锻造流线的明显程度与变形量有关，锻造流线使锻件的力学性能出现各向异T
1、锻造高度小、截面积大的工件一般采用镦粗工序,而锻造长而截面积小的工件如轴
时常采用拔长工序。
2.模膛根据其功能不同可分为制坯模膛和模锻模膛。
3.
及余块。
在绘制工件锻件图时，除了考虑锻件的余量以外，还要考虑锻件的公差
1.拉深时，为防止起皱及拉穿应控制压边力及拉深系数
2.拉深时诵常用拉伸系数控制变形程度，此值越小，变形程度越
尺寸。
冲孔工序中，凸模刃口尺寸取决于孔—尺寸，落料模凹模刃口尺寸取决于落料件的
4.弯曲变形程度受最小内弯半径的限制，一般旦性好的材料最小内弯半径可以小些；
变形方向与流线方向平行时，最小内弯半径可以小些。
5.拉深时通常用拉深系数来控制变形程度，此值越小，变形程度越大。
1、焊接接头中熔合区和过热区对焊接接头质量影响最大。
2、焊接电弧中阳极区产生的热量最多，而弧柱区温度最高。
3、消除焊接应力的有效方法是焊后进行去应力退火处理。
消除焊接热影响区粗晶的有效方法是焊后进行退火或正火。
4、在生产中减少焊接应力和变形的有效方法是焊前预热焊后缓冷（或去应力退火）
5、评价钢焊接性常用碳当量公式估算,45钢、20钢及T8钢中以20钢焊接性最好。
6、估计碳钢焊接性的主要依据是碳当量。
另外，工件厚度也有一定的影响，厚度越大，焊接性越差。
7、按焊接过程特点，焊接方法可分为熔焊丄焊和钎焊三大类。
1.埋弧焊话于批量焊接、平直焊缝及大环形焊缝。
2.按焊条药皮性质可分为酸性焊条和碱性焊条。
3.CO2气体保护焊适用于碳钢和普通低合金钢焊接。
4.焊接碳钢和低合金结构钢时应选用结构钢焊条焊接耐热钢和不锈钢等特殊性能钢时，为保证接头的特殊性能，应使焊缝和焊件具有相同或相近的成分
二、简答题
1.金属晶体的常见晶格有哪几种？
体心立方、面心立方、密排立方
2.固溶体有几种类型？
铁素体属何种固溶体？
固溶体：
有间隙固溶体和置换固溶体两类，铁素体属于间隙固溶体。
3.什么是细晶强化？
给出三种细化晶粒的措施。
通过细化晶粒来提高材料力学性能的方法称为细晶强化。
细化措施：
1）变质处理；
2）提高冷却速度3）振荡
6.为什么过冷度越大，结晶后得到的金属晶粒越细小？
过冷度越大，形核越迅速，晶粒越多，
自然就越细小
1.试用多晶体塑性变形的过程说明细晶强化的机理。
多晶体滑移阻力大，故强度比单晶体高，且晶粒越细，强度越高，硬度越大。
另一方面，因晶粒越细，变形被分散到更多的晶粒内进行，每个晶粒的变形也较均匀，所以塑性、韧性也较好。
2.
?
过冷度对铸件晶冷却速度越快,实际结晶温度就铸件的晶粒较细；
当冷却速度较慢时，铸件晶粒容晶粒就粗大。
在一定范围内，为什么冷变形度越大，再结晶后得到的金属晶粒越细小
粒大小影响是通过冷却速度实现的。
因为过冷度的大小与冷却速度密切相关，
实际结晶温度就越低，过冷度就越大；
反之冷却速度越慢，过冷度就越小，更接近理论结晶温度。
当冷却速度大时，易长大，表现为粗大的柱状晶。
由此可知，过冷度大，晶粒就细小；
过冷度小，但是，过冷度过于大的话，有可能激冷来不及凝固成晶体，形成非晶体。
冷变形强化;
细晶强
导线常用冷拔铜丝为材料，试分析冷拔的目的和冷拔后的处理。
冷拔的目的：
冷拔后的处理：
去应力退火。
4.简述金属材料强化的基本机理？
固溶强化：
即形成固溶体而强化，也就是合金化。
化：
晶粒细小，晶界增多，阻止位错滑移。
加工硬化：
增加位错和亚结构细化。
弥散强化：
第二相强化，成弥散分布。
沉淀硬化：
析出第二相强化。
5.何谓冷变形强化？
有何利弊？
金属进行塑性变形时金属的强度和硬度升高而其塑性和韧性下降的现象称为冷变形强化。
利弊：
材料的强度、硬度增加，但进一步变形困难。
1.纤维组织对材料的性能有何影响，举例说明在零件成形中如何利用这一特性。
纤维组织存在各向异性。
如齿轮毛坯的镦粗、轧制齿轮，重要轴类零件毛坯的拔长等。
基本相有：
铁素体、渗碳体。
基本组
室温下Fe-C合金中基本相有哪些？
基本组织有哪些？
织有：
铁素体、渗碳体、珠光体、莱氏体。
C<
0.2%）,制造机器零件（如机床
01.3%的铁碳合金工业上很少应P为主，终合性能好。
高碳钢组织为
根据铁碳合金相图分析说明制造汽车外壳多用低碳钢（主轴）多用中碳钢，制造工具（如锉刀）多用咼碳钢，而用的原因低碳钢组织以F为主，塑性好。
中碳钢组织以
P+渗碳体，硬度高。
01.3%时，渗碳体成网严重，性能变变脆。
4.为什么T12钢比T8钢硬度高，但强度低？
T12组织中渗碳体含量比T8高，故硬度高；
但渗碳体成网，强度低。
1.
20。
现有形状相同的三块平衡态铁碳合金，分别为20,T12,HT200请设法将它们区分开。
首先敲击，声音低沉的是HT200,然后剩下两个对划，有划痕的是
1.根据铁碳合金退火后室温下的显微组织，说明T8钢比40钢的强度、硬度高，但塑性、
（T、
韧性差的原因。
T8钢组织为P,Fe3C比40钢多，且分布合理，八HB高，但5、ak低
2.何谓调质处理?
卒火后高温回火的热处理方法为调质处理
3.简要说明钢为什么能通过热处理改变其性能？
钢铁材料能够进行热处理的依据是纯铁具有同素异构现象
4.试从工艺、组织形貌和性能等方面简述索氏体与回火索氏体有何不同？
工艺：
索氏体正火，
回火索氏体调质。
组织形貌：
索氏体中碳化物为片状，回火索氏体中碳化物为粒状。
性能：
回火索氏体的塑性和韧性优于索氏体。
5.试从工艺、组织形貌和性能等方面简述托氏体与回火托氏体的区别。
托氏体风冷，回火托氏体调质淬火+中温回火。
托氏体中碳化物为片状，回火托氏体中碳化物为粒状。
回火托氏体的塑性和韧性优于托氏体。
6.为什麽渗氮处理和表面淬火前应进行调质处理，而渗碳前不进行调质处理？
渗氮处理和表面淬火后心部组织不变，而渗碳后心部组织发生了改变。
8.淬火的目的是什么？
淬火方法有几种？
淬火的目的是获得M或B下组织，从而获得较高的强度和硬度。
淬火方法有：
单液淬火、双液淬火、分级淬火、等温淬火。
9.
C曲线左移；
过共析钢随C%增加，C曲
试述C%对钢C曲线的影响。
亚共析钢随C%增加，
线右移。
10.
低温回火、中温回火、高温回火。
M回+Cm+A残。
淬火+中温回火为获S回。
回火工艺的分类、目的、组织与应用。
回火工艺分为：
目的：
淬火+低温回火为获得高硬度和耐磨性，组织为
得高硬度弹性和韧性，组织为T回。
淬火+高温回火为获得良好的综合性能，组织为
1、试述灰铸铁、可锻铸铁及球墨铸铁主要区别。
主要区别在石墨形貌，灰铸铁中石墨为片状、可锻铸铁中石墨为团絮状及球墨铸铁中石墨为球状。
6、分别确定获得如下性能的钢件常用强化热处理方法及组织1.为使钢得到理想的耐磨性。
淬火+低温回火。
2.为使钢获得理想的弹性。
淬火+中温回火。
3.为保证钢的综合性能淬火
+高温回火。
8.
62—64HRC,问应在下列材料中选择哪种材料？
应选何种最终热处理。
20CrMnTi、QT600-1、T12A、60Si2Mn
锉刀要求
Q195、45、答：
T12A、
9.为什么常选灰铸铁制造机床床身？
灰铸铁具有良好的抗压、减振和减摩性。
10.请举出一个“以铸代锻、以铁代钢”的应用实例。
轻型汽车发动机曲轴用球铁代铸钢。
15.举例说明铝合金的应用？
主要应用于金属制品需要轻量化的部分。
如门窗、汽车摩托车零部件。
1.制造汽车、拖拉机变速箱齿轮，齿面硬度要求58-62HRC,心部要求30-45HRC,Ak:
40-50J,从下列材料中选择合适的材料（35,40,40Cr,20CrMnTi,60Si2Mn,1Cr18Ni9Ti）；
根据所选材料拟订加工工艺路线；
说明每一步热处理的作用。
1.20CrMnTi。
2.下料7锻造7正火（退火）7粗加工7渗碳+淬火+低温回火7精加工3.正火（退火）：
改善切削加工性能；
渗碳+淬火+低温回火：
提高表面硬度和耐磨性，保证心部良好的韧性。
1、限制铸件最小壁厚的原因是什么？
由于薄壁件中金属充型性低，易产生冷隔和浇不足。
2、灰铸铁的体收缩率比钢小的主要原因是什么？
因为灰铸铁凝固时的石墨析出膨胀
冒口和冷铁各有什么作用？
为实现顺序凝冒口作用：
提供补缩
2、金属型铸造为何能改善铸件的力学性能？
灰铸铁用金属型铸造时，①因为冷却速度快，晶粒细小、组织致密②白口
4.简述金属型铸造与砂型铸造的区别。
从以下三方面回答：
铸型不同；
工艺区别；
适应性不同
1、什么是冷变形强化？
说明其对金属组织及性能的影响。
随着冷变形的增加，其强度、硬
度增加，塑性下降的现象称为冷变形强化。
导致材料的强度、硬度增加，但进一步变形困难。
2、简述冷变形和热变形的区别？
冷热变形的主要区别是视金属变形后是否产生塑变强化。
3、吊车大钩，可用铸造、锻造、板料切割制造，问用何种方法制得的大钩拖重能力大？
为什么？
锻造，因为流线分布合理且组织致密、晶粒细小。
4、与相同材料的铸件相比,锻件的显著特点是什么？
试举出两个采用锻压件作毛坯的例子。
锻件显著优点：
强韧好、可靠性好
5、试举出几种齿轮毛坯的制造方法？
汽车变速齿轮应选哪一种毛坯？
锻造、铸造，受重载的重要齿轮采用锻造毛坯。
1、自由锻锻件图应考虑哪些问题？
①余块②加工余量③公差
2■简述预锻模膛与终锻模膛的主要区别。
模锻圆角和斜度大，可以没有飞边槽
3.选择锤上模锻分型面的原则有那些？
1）应保证模锻件能从模膛中取出来。
分模面应选在模
锻件的最大截面处；
2）使上下两模沿分模面的模膛轮廓一致；
3）使模腔的深度最小，而宽度
最大;
4）使零件上所加的余块最少；
5）分模面最好是一个平面
4.简述模锻与自由锻的区别。
模锻时，金属在锻模模膛内变形，金属流动受到模膛壁的限制；
而自由锻时，金属水平流动不受限制。
5.落料模磨损后，能否作为同样直径工件的拉深模？
为什么？
可以，因为落料模的凹凸模间
隙小于拉深模的凸凹模间隙。
1、熔焊、压焊、钎焊三者的区别？
熔焊被焊接接头处熔化，不施压。
压焊加热（被焊接
接头处达塑性或局部熔化状态）或不加热，必施压。
钎焊被焊件变化不大，仅钎料熔化
2、简述低碳钢焊接接头热影响区的组织和性能。
过热区：
粗大的过热组织，韧性差，易产生焊接裂纹。
正火区：
细小而均匀的组织，力学性能较好。
部分相变区：
晶粒大小不均匀，力学性能稍差
3、试举出五种熔焊方法，并按热影响区大7小排列。
如：
气焊、电渣焊、电弧焊、等离子弧焊、电子束焊
4、有很宽和很窄的两块钢板如果用相同规范在板中心堆焊一条焊缝，问哪块钢板焊后产生的变形和内应力大？
很宽的钢板变形和内应力大
5、为什么说焊接接头中熔合区是焊接接头中最薄弱的环节？
熔合区中晶粒粗大且合金化效果不大。
6、试列举三种预防焊接变形的措施。
刚性固定法、反变形法、合理焊接顺序、合理焊接工艺规范
1、比较钨极氩弧焊与熔化极氩弧焊的不同之处。
①电极材料不同②适应板厚不同
2.焊条药皮的作用是什么？
稳弧、保护、渗合金、脱
3.举出三种常见焊接接头的形式。
对接接头、角接接头、T型接头、搭接接头
4.熔化焊、压力焊、钎焊三者的区别是什么？
现要大批焊接：
（1）大型油灌环形焊缝，2）
硬质合金车刀刀头与碳素钢刀体间的焊接；
（3）圆管间的焊接A、煤气包环形焊缝；
B、汽
车油箱；
C、常见自行车车架的焊接；
问：
各选用何种焊接方法？
熔焊被焊接接头处熔
化，不施压。
压焊加热（被焊接接头处达塑性或局部熔化状态）或不加热，必施压
钎焊被焊件变化不大，仅钎料熔化。
大型油灌环形焊缝用埋弧焊。
硬质合金车刀刀头与碳素钢刀体间的焊接用硬钎焊（铜焊）。
圆管间的焊接用摩擦焊。
煤气包环形焊缝用埋弧焊。
汽车油箱用缝焊。
自行车车架的焊接用硬钎焊
指出下面零件的毛坯制造方法。
1）机床主轴：
锻造。
2）汽车覆盖件：
冲压。
3）批量生产
大直径铸铁污水管：
离心铸造。
4）壁厚小于30mm锅炉筒体的批量生产：
埋弧焊。
5）大批
量生产汽车发动机铝活塞：
挤压铸造。
6）麻花钻刀体部分和夹持部分的连接：
摩擦焊（答
焊接也可）。
7）齿轮箱体：
铸造。
8）45钢刀体与硬质合金刀片的连接：
硬钎焊。
9）受力
复杂的齿轮：
10）石油液化气罐：
冲压+（埋弧）焊。
11）汽轮机及燃汽轮机的叶片：
熔模铸造。
12）减速箱箱体：
铸造。
13）汽车半轴：
4）中压容器焊接。
15）起重
0、SP
吊钩：
16）壁厚为2mm的汽车油箱的批量生产：
冲压+缝焊。
17）成批生产汽轮机
叶片：
熔模铸造。
1-10练习简答题
1.简述金属键的基本结构，说明金属的性能和其之间的关系。
正离子间发生相对位置移动，
答：
金属键的基本结构为：
正离子+电子云；
金属是由金属键键合而成，因此其导电性、导热性及具有良好塑性均与该结构有关；
如金属键受外力作用时，
而金属键的结合形式不被破坏，因此具有良好塑性。
影响大分子柔顺性的因素主
2•何为柔顺性，影响柔顺性的因素有哪些？
答：
柔顺性是指大分子能由构象变化获得不同卷曲程度的特性。
要有主链结构、取代基及交联程度等。
3.简述晶界的结构及特性。
晶格畸变程度较大；
晶界
还使硬度、强度增高，同时能够协
多晶体中晶粒之间的过渡区称作晶界，晶界处原子十分混乱，是晶体的一种面缺陷，除增大金属的塑性变形抗力之外，调相邻晶粒间的塑性变形。
4.简述在那些情况下，零件的工作应力低于材料的屈服强度时，材料也会发生塑性变形甚至
断裂；
这种场合中应考虑材料的那些性能？
①当材料在高温或者低温下工作时。
高温应考虑材料的蠕变强度、持久强度；
低温应考
虑材料的冷脆转变温度等。
②当材料承、受动载荷时，比如交变载荷作用。
应考虑材料的疲
劳强度。
5.1合金元素对回火过程主要有哪些影响？
合金元素对回火过程的影响有提高回火稳定性，产生二次硬化现象，增大回火脆性。
5.2说明9SiCr刚的种类，大致化学成分，热处理方法及主要应用场合。
该刚属于工具钢中低合金刃具钢，其大致化学成分为3（C）=0.9%3（Si）,3（Cr）<
1.5%,
热处理方法为球话退火，猝火+低温回火，主要用于制造低俗加工刀具如铰刀，丝锥等。
5.3试分析石墨邢台对铸铁性能的影响。
石墨强度，韧性极低，相当于钢基体上的裂纹或空洞，他减小集体的有效截面，并引起应力集中。
普通灰铸铁和孕育铸铁的石墨呈片状，对基体的严重割裂作用就使其抗拉强度的塑性
都很低。
球墨铸铁的石墨呈球状，对基体的割裂作用显著降低，具有很高的强度，又有良好
的塑性和韧性，期综合机械性能接近于钢。
蠕墨铸铁的石墨形态为蠕虫状，虽与灰铸铁的片
状石墨类似，但石墨片的长厚比较小。
端部较钝，对基体的割裂作用都减小，它的强度接近
于球墨铸铁，且具有一定的韧性，较高的耐磨性。
可锻铸铁的石墨呈团絮状，对基体的割裂
作用较小，具有较高的强度，一定的延伸率。
5.4轴承合金在性能上有何要求？
在组织上有何特点？
轴承合金的性能要求一般有：
一定强度和疲劳抗力，足够的塑性和韧性，较小的摩擦系数，
良好的磨合能力和储油能力，良好的导热性、抗蚀性和低的膨胀系数；
为满足上述要求，轴
承合金的组织特点为软硬兼有，或者是软基体上均匀分布着硬质点，或者是硬基体上均匀分布着软质点。
6.1简评作为工程材料的高分子材料的优缺点（与金属材料比较）。
优点：
相对密度小，耐腐蚀性能较好，优良的电绝缘性能，优良的减振隔声性能，耐电弧性
和极小，易老化，热膨胀系数大，高温下易发生蠕变且最高使用温度不超过300C,导热性
差，易燃等。
6.2什么是橡胶的硫化处理？
其意义何在？
橡胶的主要原料为生胶。
生橡胶是由线性大分子
或者带支链的线形大分子构成，其力学性能差，基本无使用价值。
对生胶进行加工处理使其
成为有用橡胶制品的必要过程为硫化，硫化是指线性高分子通过铰链作用而形成的网状高分
子的工艺过程，其作用在于一定的温度和压力条件下促使橡胶内的链状分子铰链成网状分子，从而加强其拉力，硬度，老化，弹性等性能，使其具有实用价值。
因最初的天然橡胶制品仅用于硫磺作交联剂处理，因此，称橡胶的铰链过程为硫化”。
6.3陶瓷材料有哪些性能？
简述原因。
陶瓷材料的弹性模量，刚度，硬度，耐磨性，抗压强度等性能较好，但塑性，韧性和抗拉强度较差。
其原因可以从性能特征主要取决于其组成、结构特点的角度进行分析。
6.4简述热塑性和热固性塑料的异同点。
热塑性塑料的结构特征：
分子链质检仅互相缠绕，而没有通过化学键相连，其分子链结构通
常是线型和支链线型结构。
性能特征：
受热时软化、熔融，冷却时硬化，此过程可逆且可多次重复，为可回收塑料。
柔韧性好、阻尼性能好。
强度差，刚度低、耐热性差，最高使用温度一般只有120C左右，否则就会变形。
应用：
主要用于包装材料等日常生活用品。
热固性塑料：
分子链之间发生了化学交联反应，通过化学交联点互相连接，从而形成三维网
状的分子结构。
受热时软化但不能熔融，强热是发生分解，冷却时硬化，为不可回收塑料。
强度好，刚性大、柔韧性差、耐热耐磨，能在150〜200C的温度范围内长期使
用，其电绝缘性能优良。
主要用于隔热、耐磨、绝缘、耐高压等恶劣环境中使用，如超过手柄、高压电器等。
8•金属塑性成形（锻压）
1）分析比较加工余量和锻造公差的差别。
加工余量是指在零件表面上增加的公切削加工去除的余量，零件尺寸和加工余量之和组
成锻件的基本尺寸；
锻造公差则是允许锻件实际尺寸的最大变动量，一般以锻件基本尺寸为
中心对称布置。
2）如图所示零件，采用自由锻制坯，试改进零件结构不合理处。
举例说明锻压生产中如何合理地利用锻造流线。
HjiL…丄LJ*1.
3）
肋板和凸台结构不利于自由锻造成形。
改进方案为：
在去除肋板的同时，为保证强度和
刚度可适当增加圆筒壁厚；
此外，将凸台结构改为沉头孔结构，在自由锻中不成形留待切削加工成型。
4）举例说明锻压生产中如何合理地利用锻造流线。
锻造流线使金属性能呈现异向性；
沿着流线方向（纵向）抗拉强度较高，而垂直与流线方向（横向）抗拉强度较低。
生产中若能利用流线组织纵向强度高的特点，使锻件中的流线
组织连续分布并且与其受拉力方向一致，则会显著提高零件的承载能力。
例如，吊钩采用弯
曲工序成形时，就能使流线方向与吊钩
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