浙大机械制造基础考试复习讲解.docx

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浙大机械制造基础考试复习讲解

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

：

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

：

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（Q>300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：

D<7mm，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：

D>10-14mm，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