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1、质量控制及失效分析刘锦云西华大学 2013 材料加工质量控制 开卷考试内容如下： 下面 为闭卷 考试内容：第一章1-1何谓产品质量？说明产品质量与工作质量的关系？产品质量：在商品经济范畴内，企业依据特定的标准，对产品进行规划、设计、制造、检测、计量、运输、储存、销售、售后服务、生态回收等全过程的必要的信息披露。质量控制与质量改进是相辅相成的，两者之间既有联系又有区别。质量控制是质量改进的基础和前提；质量改进是质量控制的延伸和发展。两者的共同点：服从于组织质量方针和目标，以及贯穿落实于质量形成全过程。1-2指出质量管理的基本过程1-3说明质量策划的基本过程。 向管理者提出组织质量方针和质量目标的

2、建议； 分析顾客的要求并形成设计规范； 对产品设计进行质量和成本方面的评审； 制定质量标准和准备产品规格； 控制策划过程和制订保证质量合格的程序； 研究质量控制和检验方法； 进行工序能力研究； 分析质量成本； 研究并实施对供应商的评估和质量控制； 对组织进行质量审核； 开展动员和培训活动。1-4何谓质量控制？并指出其目的。质量控制：为达到质量要求所采取的作业技术和活动。目的：监视过程，并排除质量环节的所有阶段中会导致不满意的因素，以取得经济效益1-5说明质量管理的八项基本原则？ 1）以顾客为关注焦点。2）领导作用。3）全员参与。4）过程方法。5）管理的系统方法。6）持续改进。7）基于事实的决策

3、方法。8）与供方互利的关系1-6何谓全面质量管理，指出全面质量管理的工作程序？全面质量管理：在全社会的推动下，企业中所有部门、所有组织、所有人员都以产品质量为核心，把专业技术、管理技术、数理统计技术等集合在一起，建立起一套科学、严密、高效的质量保证体系，控制生产过程中影响产品质量的因素，以优质的工作及最经济的办法提供满足用户需要的产品的全部活动。P阶段的四个步骤：分析现状，找出质量问题；分析产生质量问题的各种因素；找出产生质量问题的主要因素；针对该主要因素采取措施和制订计划，并预计可达到的效果。D阶段，执行措施或计划。C阶段，调查采取措施的效果。A阶段两个步骤。总结经验，把成功和失败的经验教训

4、都规定到相应的标准和制度、规定中，防止再次发生失误。提出尚未解决的问题。1-7说明质量管理和质量控制的基础工作包括哪些？1-8何谓质量管理体系？指出ISO 9000族核心标准的构成。质量体系：在质量方面指挥和控制组织个管理体系。为实施质量管理所需要的组织结构、程序、过程和资源。ISO 9000; ISO 9001;ISO 9004;ISO 190111-9分析比较全面质量管理（TQM）与ISO 9000质量管理体系的异同。相同点： 两者的管理理论和统计理论基础一致。两者均认为：产品质量形成于产品全过程，要求质量体系贯穿于质量形成的全过程； 在实现方法上，两者都使用了PDCA质量环运行模式； 两

5、者都要求对质量实施系统化的管理，都强调企业“一把手”对质量的管理； 两者的最终目的一致，都是为了提高产品质量，满足顾客的需求； 都强调任何一个过程都是可以不断改进、不断完善的。不同点: 目标不一致。TQM的目标是改变形状，其作业只限于一次，目标实现后，管理活动结束，下一次活动虽然是在上一次活动结果的基础上进行的，但不是重复与上次相同的作业。ISO 9000 活动的目标是维持标准形状，其目标值为定值，管理活动是重复相同的方法和作业，使实际工作结果与标准值的偏差尽量减少。 工作中心不同。TQM以人为中心，ISO 9000 以标准为中心。 执行标准及检查方式不同。TQM执行企业标准，内部人员进行考核

6、和评价（方针目标讲评，QC小组成果发布等）。ISO 9000 系列标准是国际公认的质量管理体系标准，供世界各国共同遵守，由公正的第三方对质量体系进行认证，并接受认证机构的监督和检查。1-10说明质量管理体系（ISO 9000）认证的主要步骤包括哪些？1 准备申请。认证公司评估申请认证企业的需要后，给申请企业一个正式报价单，列出认证所需要的费用。2 正式申请。填写申请表，并递交认证公司，认证公司将指派一位主任审核员担任审核过程中主要的审核工作。3 预监督审核。认证企业代表与主任审核员一起审核，确定审核日期。4 审核。先经初审，正式审核由主任审核员执行。审核过程包括：对申请认证企业的质量系统进行取

7、样，对质量管理体系的实施和效果进行核实。在主任审核员审核完毕，通常会提出一些建议。5 认证/确认。根据主任审核员的建议，所申请的认证企业被认证机构正式确认后，将获得证书。6 持续审核。获得认证后，主任审核员每年将定期拜访，促进体系改进，并确保体系符合标准要求。1-11常用的质量管理和质量控制的工具有哪些?分层法；排列图法；因果分析图法；调查表法；直方图法；散布图法；控制图法。1-12何谓质量检验？说明质量检验的分类方法.质量检验：对实体的一种或多种质量特性进行诸如测量、检查、试验、度量，并将结果与规定的质量要求进行比较，以确定各个质量特性的符合性的活动。1） 按产品生产流程顺序分类: 进货检验

8、（入厂检验）; 工序检验: 首件检验、巡回检验、固定检验。成品检验2） 按质量检验的地点分类: 集中检验; 现场检验; 流动检验3） 按质量检验的方法分类: 理化检验; 感官检验; 试验性使用鉴别4） 按被检验产品的数量分类: 全数检验抽样检验免检5） 按质量特性的数据性质分类: 计量值检验计数值检验6） 按被检验后样品的状况分类: 破坏性检验非破坏性检验7） 按检验目的分类: 生产检验。验收检验. 监督检验。验证检验。仲裁检验8） 按供需关系分类: 第一方检验。第二方检验。第三方检验。9） 按检验人员分类: 自检。互检。专检。10） 按检验组成部分分类: 逐批检验。周期检验。1-13结合实际

9、案例谈一谈质量管理和质量控制以及质量检验的重要性。第二章2-1常用的钢材如何分类？各类有何性能特点和应用？2-2常用的非铁金属及其合金有哪几类？各类有何性能特点和应用？2-3金属材料的外观检验有哪些内容？内在缺陷的无损检测有哪些方法？包括:包装检验、标志检验、规格尺寸检验、数理检验和表面质量检验。包括:X射线法、磁性法、超声法等。2-4材料的化学成分检验有哪两类方法？它们之间有何区别和联系？最传统且较准确的方法：化学分析法，在实验室里进行。在现场使用的方法：光谱分析和火花鉴别法。零件的表面、局部或微区成分：俄歇能谱仪、离子探针、电子探针等。由表向内部呈梯度分布的成分：剥层分析法。2-5硬度试验

10、有哪些方法？静拉伸试验有哪些性能指标？分类：压入法、刻划法、回跳法。正弹性模量E、屈服强度s 、抗拉强度b 、伸长率、断面收缩率。2-6宏观组织检验有哪些方法？光学金相检验的内容有哪些？宏观组织：(1)酸蚀法: 热酸蚀、冷酸蚀及电解侵蚀法（2）印痕法检验:硫印法; 磷印法光学：（1）取样（2）试样的制备（3）显微组织的显示2-7材料检验中常用的电子显微镜有哪些？各有何作用？透射电子显微镜:在光学显微镜下无法确认的组织在电子显微镜下都能得到可靠的辨认。扫描电子显微镜:可进行显微组织观察; 可进行特殊试样的观察; 可进行微区成分分析; 可进行动态分析2-8定量金相分析的内容有哪些？在试样上测定其组

11、织参量，并运用体视学的基本关系推断材料在三维空间的组织参量。2-9裂纹分析和端口分析的主要内容是什么？二者有何联系？裂纹分析：（1）裂纹产生部位（裂纹源区）的分析（2）裂纹走向的观察与分析（3）裂纹末端（4）裂纹微观分析时需要注意的其它内容断口分析的内容: （1）断口的颜色与光泽; （2）断口上的花纹; （3）断口的粗糙程度（4）断口与最大正应力的交角; （5）断口上的材料缺陷、加工过程中的缺陷;2-10钢铁中的典型显微组织有哪些？各有何特征及性能？铁素体：白亮色块状。珠光体：铁素体与渗碳体的混合物，一般呈片状，高倍可显示，低倍暗色块状，球化退火后为粒状。碳化物：碳钢中为渗碳体Fe3C，合金钢

12、中还有各种合金碳化物，可用彩色金相区别。第三章3-1指出制造产品（铸件）质量所包括的具体内容。3-2说明砂型铸造前期应如何进行质量控制？3-3指出如何保证铸件设计的质量？3-4铸造熔炼所得的熔液体的质量包括哪些项目？如何进行质量控制？3-5铸件的质量检验项目一般包括哪些主要内容？3-6指出铸件常见的缺陷（至少五项）。1）、气孔2）、粘砂3）、夹砂4）、白口5)缩孔与缩松6）内应力、变形与裂纹3-7影响锻件质量的主要工艺因素有哪些？形温度;变形程度和变形方式;变形速度;加热速度;冷却速度;应力状态;锻后热处理3-8指出锻件成品件的主要检验项目。（1）外观质量检验：全检，目测表面有无裂纹、折叠、压

13、伤、斑点、表面过烧等。表面微细裂纹用磁粉、着色等检测。（2）几何形状及尺寸检验：按图纸要求检验。（3）内在质量检验： 宏观组织检验：低倍腐蚀、断口、硫印等。 微观组织检验：晶粒度、非金属夹杂物、脱碳层、碳化物不均匀度等。 力学性能检验：硬度、拉力、冲击、疲劳等。 化学成分检验。 无损检测：磁粉、渗透、涡流、超声波等。3-9说明常见的焊接缺陷（至少五项）。裂纹;孔穴;固体夹杂;未熔合及未焊透;形状和尺寸不良;其他缺陷包括：飞溅、电弧擦伤3-10若考虑焊件的使用，指出焊件检验应包括哪些主要环节？3-11指出焊前检验的主要项目。焊接前的质量控制项目：母材质量确认；焊接材料管理；焊接结构设计鉴定；焊接

14、坡口制备质量检查；焊接试板检查；能源检查；辅机具检查；工具检查；焊接环境检查；焊接预热检查；焊工资格检查。3-12指出焊前过程的主要检验项目。焊接过程质量控制项目：焊接规范的检验；焊接材料复核；焊接顺序检查；焊道表面质量检查；后热检查；焊后热处理检查。3-13指出焊接接头检验的主要检验方法。 焊接接头的宏观检验。焊接断口检验。焊接接头的光学金相分析。焊接接头的电子显微分析。3-14指出焊接检验常用的无损检验方法，并说明X射线检验的基本原理。磁粉检测（磁粉探伤）;超声检测; 射线检测; 涡流检测; 液体渗透检测原理：利用射线通过物质被不同程度吸收的原理检测金属构件中的缺陷。1-射线源，2-被检测

15、零件，3-零件内缺陷（气孔）4-照相底片5-透射到底片上的射线强度感光，并冲洗后底片的黑度。缺陷的类型、形状、大小和部位等，可从底片上的影像加以判断。3-15何谓焊接件的耐压试验和致密性试验。第四章4-1热处理前的质量检查包括哪些项目？（1） 待热处理零件的供货状态核查零件供货状态有：铸造、锻造、热挤压、冷拔、焊接、机械加工等。（2）待热处理零件的基本数据核查 材料牌号 化学成分 力学性能金相组织（3）热处理前的加工方式核查内容：核查待热处理零件的前期加工方式是否与技术文件要求一致。热处理前的加工方式有：冲压或轧制，冷轧或冷挤压，焊接方法，切削加工方法和切削量，热校正或冷校正的校正量。（4）预

16、备热处理的类型核查内容：核查待热处理零件前期的预备热处理类型和工艺参数是否与技术文件要求一致，并考察其是否合理。预备热处理类型有：正火、球化退火、去应力退火、调质等。（5）待热处理件的外观、形状和尺寸核查4-2分析铸造、锻造、焊接各供货状态下的热处理零件可能出现的缺陷，并说明这些缺陷对热处理零件性能的危害。4-3热处理加热质量控制包括哪些方面？加热时控制晶粒大小的意义是什么？如何实现控制加热时的晶粒大小？（1）加热质量控制内容及要求 表面质量：零件加热后表面无氧化和脱碳现象，无表面腐蚀。 内部组织质量：控制晶粒大小、具体组织组成物的数量和均匀性、碳化物组织状态等。不允许有欠热、过热或过烧现象。

17、（2） 表面变形：避免炉内温度不均或零件放置不当造成温度不均而产生的变形和开裂。晶粒大小的控制：选择合理的加热温度和加热时间；选择合理的加热速度；选择适当的原始组织；适当控制第二相颗粒的形态。4-4热处理加热时出现表面裂纹的原因有哪些？淬火温度过高所形成裂纹的特征： 裂纹沿晶界分布； 组织中晶粒粗大或马氏体呈粗针状。加热时可能出现裂纹的零件： 导热性差的工具钢； 形状复杂、厚薄悬殊的零件； 淬火出现问题又返回重新进行热处理的零件。4-5防止热处理加热时零件出现氧化和脱碳的方法有哪些？其原理是什么？防止措施： 改变加热时与零件表面接触的介质的性质，采用盐浴炉、可控气氛炉、真空炉加热零件。 将加热

18、零件与介质隔离，如涂料、包套、装箱等。4-6检验某T12钢原料金相组织，发现了大量网状碳化物。这些网状碳化物对钢的性能有何影响？制定消除这些网状碳化物的热处理工艺。钢的韧性、强度、接触疲劳寿命会明显降低。正火后球化退火消除。以调质处理（800加热，水-油冷，560回火2h）代替球化退火，再低温淬火（750加热，水-油冷）+280300回火，碳化物细化，韧性和耐磨性提高，4-7淬火后的残留奥氏体对零件性能有何影响？如何控制残留奥氏体的量？导致硬度不足、强度降低、磨损、时效变形、磨削开裂等弊病回火；冷处理；自然时效和人工时效。4-8零件渗碳后有哪些淬火方法？说明渗碳后淬火方法的选择原则。4-9氮化

19、处理后氮化层常见的缺陷有哪些？如何控制这些缺陷的产生？1）氮化组织缺陷的控制白层：去除方法：将零件浸入氰化钠水溶液中，在8090加热约8h。网状和粗大波纹状氮化物防止方法： 提高氮化件表面的光洁度； 氮化零件不允许有尖角； 严格氮化前热处理工艺，使晶粒尽量均匀细小； 严格控制炉气中含水量，控制液氨的含水量； 选择氮化温度的下限温度进行渗氮处理。 鱼骨状氮化物防止方法： 严格调质处理的工艺过程，获得合格的调质组织。 经常检查炉子的密封性，防止漏气和跑气，保证炉压平稳，分解率稳定，严格控制氨气含水量。2）氮化表面裂纹挠曲变形防止措施： 渗氮前进行消除应力处理； 正确装炉。尺寸增大防止措施：通过实验

20、掌握其变形规律，渗氮前机械加工时把渗氮而引起的尺寸变化进行补缩修正。3）氮化表面裂纹的控制防止方法： 氮化前消除零件的尖角； 消除应力集中； 预处理调质时，在满足淬透的前提下，尽量缓和冷却； 氮化时防止表面氮量过高，可增加氨分解率，或在氮化后半阶段适当减少氨流量。4）渗氮层硬度不足补救措施：再次渗氮（渗氮温度过高不能补救）。重复渗氮时间一般按10h渗氮0.10mm估算。4-10碳氮共渗后常见的组织缺陷有哪些？如何控制这些缺陷的产生？4-11分析通常淬火变形的原因。简述减小淬火热应力的方法。体积变形；几何形状变形；热应力和组织应力引起的变形。方法： 选择适当的淬火温度。 提高淬火油温度减小温差。

21、 采用分级淬火。热应力小，组织应力也小。 采用等温淬火。热应力小，组织应力也小。 Ar1分级预冷淬火。先在700盐浴中分级预冷一段时间（约30120s），再淬火。 采用亚温淬火。4-12什么是热处理质量体系？建立热理质量体系应包括哪些内容？1. 硬度：根据零件承受的载荷，考虑安全系数，提出对材料的强度要求，再根据强度与硬度的关系，确定零件热处理后应具有的硬度值。2. 其他力学性能指标 强度与韧度合理配合。 正确处理材料强度、结构强度和系统强度的关系。 组合件的强度匹配要合理。 表面强化零件，心、表强度应合理匹配。 环境介质的影响。3. 硬化层深度 以磨损失效为主的零件，一般硬化层不宜过厚。如工

22、模具表面硬化层过深会引起崩刃或断裂。 以疲劳破坏为主要失效模式的零件，应达到最佳硬化率。 如渗碳和碳氮共渗齿轮，最佳硬化率为0.10.15。 为了热处理节能，硬化层不宜过深。4. 显微组织的控制标准：按国家标准或行业标准进行评定，在技术要求中要标明合格品应有的显微组织级别。5. 热处理允许畸变量：根据零件特点和工艺过程（热处理后有无精加工工序）与机加工部门协商，提出合理的允许畸变量。6. 零件结构对热处理工艺性能的影响 零件截面力求均匀，以减少过渡区的应力集中与开裂倾向。 零件应尽量保持结构与材料成分和组织的对称性，以减少由于冷却不均匀引起的畸变。必要时可开工艺孔，调整不同部位的冷却速度。 零

23、件应尽量避免尖锐棱角、沟槽等，台阶处要有圆角过渡。 尽量减少零件上的孔、槽和筋（尤其是深孔、深槽、粗筋）。4-13产品设计中热处理质量保证的目标是什么？热处理技术要求即零件的组织与性能指标有哪些方面？为了保证热处理质量，在确定这些指标时候应注意哪些问题？热处理工艺设计质量控制目标：以低成本和高效率生产出高质量的热处理产品。热处理工艺设计的原则 工艺的先进性。 工艺要可靠、合理、可行。 工艺的经济性：合理利用能源、充分利用现有设备等。 工艺的安全性：采取必要的安全防范措施、尽量不采用有毒作业和对环保有严重影响的工艺方法。 尽量采用机械化、自动化程度高的工艺设备，可提高劳动生产率、利于工艺过程的控

24、制，保证质量稳定可靠。4-14热处理流程的优化设计应考虑哪些问题？ 热处理工序的安排要合理，充分考虑冷热加工工艺之间的衔接。 尽可能采用新技术、简化热处理工艺，如锻造余热淬火或正火。 尽可能缩短生产周期，如感应淬火时，可感应回火或自回火。 有时为了提高产品质量，延长工件使用寿命，需要增加热处理工序，如工模具钢球化退火前的正火，淬火后的多次回火及表面的化学热处理。对于形状复杂易畸变的工件，热处理后再进行精加工4-15热处理工艺文件有哪几种？其作用是什么？热处理技术文件有：热处理工艺卡、热处理作业指导书、热处理零件明细表、工艺守则、热处理安全守则等。（1） 热处理工艺卡或作业指导书工艺卡：将工艺设

25、计中所确定的工艺规范用表格形式表示出来的工艺文件。表中应有：零件草图、钢号、技术要求、工艺参数和所需设备、工装等。热处理作业指导书：包括工艺卡中的内容，还需说明作业要求或特别注意事项，用于进行质量检验的质量管理图表（2） 热处理零件明细表汇总了需要热处理的零件，可概括地反映产品中零件的数量和尺寸、选用材料的牌号和热处理工艺的名称。（3） 热处理工艺守则或工艺说明书工艺守则：热处理工艺应遵循的准则，通用性的技术文件。内容：工艺的作用，工艺参数，可以选用的设备和工装，操作方法，无公害与防护，以及该工艺所能达到的质量标准及质量检验方法。 4-16为了保证热处理质量，热处理设备管理应做好哪些工作？ 选

26、择设备应满足热处理工艺的要求。如表面质量要求高的零件，应该选择有保护介质的加热炉或真空炉；形状复杂工件要考虑装炉和冷却方式以减少畸变。 根据生产批量选择设备。 根据设备的工作特性，扩大设备的应用范围，提高生产效率，节约能源，降低成本。 热处理设备能源的选择应从生产成本、能源供应、操作与控制的可能性、环境保护等因地制宜地综合考虑。4-17金属热处理缺陷主要有哪些种？针对一种热处理缺陷分析热处理质量控制过程中可能存在的问题。第一类热处理缺陷：热处理裂纹。最危险的缺陷，不可挽救，只能报废。第二类热处理缺陷：热处理变形。一定量的微小变形允许。总变形超过限度就成为热处理缺陷。一般可用校正修复，但耗时费工

27、。第三类热处理缺陷：残余应力、组织不合格、性能不合格、脆性及其他缺陷。一般需专用仪器和方法检测，漏检可能性较大。热处理前，可能因为设计不良、原材料缺陷、毛坯缺陷等原因，热处理时产生或扩展成热处理缺陷，其责任不在热处理。设计不良：零件设计中选材不当、热处理技术要求不当、截面急剧变化、锐角过渡、打标记处应力集中等，都可能导致热处理缺陷。原材料缺陷：化学成分波动和不均匀、杂质元素偏多、严重偏析、非金属夹杂物、疏松、带状组织、折叠、发纹、白点、微裂纹、氧化脱碳、划痕等。热处理前的加工（铸造、锻造、焊接、机械加工）缺陷：裂纹、组织不良、外观缺陷等。4-18计算机技术在热处理质量管理与控制中有哪些作用？

28、进行热处理工艺优化设计； 对热处理工艺过程进行控制； 进行质量检验； 对质量档案进行管理并可进行质量信息检索； 对工序质量进行数理统计分析。第五章5-1指出表面处理除油质量的主要评定方法。（1）水膜法清洗后的试样（工件）浸入干净的水中，取出后立即检查，其表面应带有一层连续的水膜，如水膜破裂，表明油污未除净。（2）擦拭法清洗后的试样（工件）用白布或白纸擦拭，白布或白纸上若留有污迹，表明清洗不良。（3）试纸法取标准G型极性溶液0.1mL，滴于被检表面，展开约20mm4mm，用A型验油纸（白色稍带黄色）紧贴其上约1min，取下试纸检查，若显示均匀、连续的红棕色，则清洗合格。若红棕色不均匀、不连续，则

29、表明除油不干净。（4）称重法试样用乙醚清洗后称重，再沾油污，用清洗剂除油，洗净、干燥后再称重。前后两次质量的差值，即为油污残留量。残留量越多，清洗效果越差。（5）镀铜法清洗后的试样放入含硫酸铜15g/L，硫酸0.9g/L的水溶液中，在室温下浸20s。试样干净表面上将化学沉积一层铜，而有残留油污部分则无铜沉积。（6）喷雾法试样经清洗、酸浸、水洗、干燥后，垂直置于蓝色溶液雾中，在试样表面液滴将要滴落时，停止喷雾。将试样平置，并稍加热，使表面状态固定。无蓝色覆盖的区域表明带有出来油污。用带网格的透明评定板，评估未覆盖蓝色区域所占的比例。（7）荧光法试样涂布含有荧光染料的油污，进行清洗后，再在紫外光下进行检查。用带网格的透明评定板评估含有荧光区域所占的百分数。5-2指出镀层厚度检验的主要方法。（1）量具法千分尺、游标卡尺、塞规等进行测量。（2）磁性法用磁性测厚仪进行测量。磁性金属底材表面涂层。（3）涡流法用涡流测厚仪进行测量。非磁性金属底材表面涂层。（4）金相法测量截面上镀层的厚度。（5）计时流液法用能使镀层溶解的溶液流注在镀层的局部表面上，根据局部镀层溶解完毕所需的时间，来计算镀层的厚度。