机械制造基础复习

第一局部 工程材料与热处理,第一章 材料的性能,1、材料的性能包括哪两面的内容？,使用性能、工艺性能,2、分别表示四项力学性能的指标。,强度（b)、,硬度（,HBS、HRC）、,塑性（,、）,冲击韧度（）,第二章 鉄碳合金,1、常见金属的晶体结构有哪三种？,体心立方晶格、,面心立方晶格、密排六方晶格,2、什么是过冷度？其表示符号是什么？,3、细化晶粒可以通过什么途径实现？,增大金属的过冷度、变质处理、振动,4、什么是金属的同素异晶转变？,金属在固态下随温度的改变，由一种晶格转变为另一种晶格的现象,5、金属产生固熔强化的原因是什么？,随着溶质原子的溶入 晶格畸变 增大位错运动的阻力,滑移变形困难 提高合金的强度和硬度,6、鉄碳合金的基本组织有哪些？说明铁素体、奥氏体、渗碳体的主要性能，常温下综合机械性能最好的组织是什么？,7、标出鉄碳相图各区域的组织（P28页 图217），并能说明举例说明亚共析钢、共析钢、过共析钢的冷却结晶过程。,8、说明室温下亚共析钢、共析钢、过共析钢的相各是什么，组织各是什么。,9、什么是共晶反响，发生共晶反响的条件。,第三节 铁碳合金相图,碳在,aFe,中的间隙固溶体，呈体心立方晶格。,铁素体溶碳能力较差，在727C碳的质量分数最大，为0.0218，室温时碳的质量分数约为 0.0008。,铁素体的性能特点:,强度和硬度低、塑性和韧性好。,其机械性能与工业纯铁大致相同。,铁素体（用F 或,表示）,一、铁碳合金的基本组织,碳在,-Fe中的间隙固溶体，呈面心立方晶格。,奥氏体溶碳能力较大，在1148时溶碳量最大，其碳质量分数达2.11，在727C时碳的质量分数为0.77%。,奥氏体的性能特点:,硬度较低，塑性较高，易于塑性变形。,奥氏体，（用A或,表示）,第三节 铁碳合金相图,F,e 3,C是铁和碳的金属化合物，,碳质量分数为6.69%。,渗碳体根据生成条件不同有条状、网状、片状、粒状等形态，对铁碳合金的机械性能有很大影响。,Fe,3,C的机械性能特点：,硬而脆，塑性和韧性几乎等于零。,渗碳体（F,e 3,C）,由铁素体和渗碳体组成的机械混合物，其显微组织为铁素体与渗碳体层片相间。,碳质量分数为0.77%。,力学性能介于渗碳体与铁素体之间，强度、硬度较高，具有一定塑性，是一种综合力学性能较好的组织。,珠光体（P）,第三节 铁碳合金相图,是铁碳合金中的共晶混合物，,碳质量分数为4.3%。,莱氏体的,性能特点和Fe,3,C相似：,硬而脆，塑性和韧性几乎等于零。,莱氏体（L,d,）,1500,1400,1300,1200,1100,1000,900,800,700,600,500,400,300,200,100,0,D,F,K,E,S,P,G,Q,1148,1227,727,0.77,0.0218,A,1538,L,L+A,L+Fe,3,C,A,F+A,F,A+Fe,3,C,P+Fe,3,C,Fe,3,C,Fe,2.11,温度,C,4.3,A+Fe,3,C,+L,d,Fe,3,C,+L,d,L,d,L,d,Fe,3,C,+L,d,P+Fe,3,C,+L,d,F+P,F+Fe,3,C,1.0 1.5 2.0 3.0 4.0 5.0 6.0 6.69,P,912,D,F,K,E,S,P,G,Q,1148,1227,727,0.77,0.0218,A,1538,L,L+A,L+Fe,3,C,A,F+A,F,A+Fe,3,C,P+Fe,3,C,Fe,3,C,Fe,2.11,温度,C,4.3,A+Fe,3,C,+L,d,Fe,3,C,+L,d,L,d,L,d,Fe,3,C,+L,d,P+Fe,3,C,+L,d,F+P,F+Fe,3,C,1.0 1.5 2.0 3.0 4.0 5.0 6.0 6.69,P,912,五、典型铁碳合金的结晶过程,1、共析钢的结晶过程,D,F,K,E,S,P,G,Q,1148,1227,727,0.77,0.0218,A,1538,L,L+A,L+Fe,3,C,A,F+A,F,A+Fe,3,C,P+Fe,3,C,Fe,3,C,Fe,2.11,温度,C,4.3,A+Fe,3,C,+L,d,Fe,3,C,+L,d,L,d,L,d,Fe,3,C,+L,d,P+Fe,3,C,+L,d,F+P,F+Fe,3,C,1.0 1.5 2.0 3.0 4.0 5.0 6.0 6.69,P,912,五、典型铁碳合金的结晶过程,2、亚共析钢的结晶过程,D,F,K,E,S,P,G,Q,1148,1227,727,0.77,0.0218,A,1538,L,L+A,L+Fe,3,C,A,F+A,F,A+Fe,3,C,P+Fe,3,C,Fe,3,C,Fe,2.11,温度,C,4.3,A+Fe,3,C,+L,d,Fe,3,C,+L,d,L,d,L,d,Fe,3,C,+L,d,P+Fe,3,C,+L,d,F+P,F+Fe,3,C,1.0 1.5 2.0 3.0 4.0 5.0 6.0 6.69,P,912,五、典型铁碳合金的结晶过程,3、过共析钢的结晶过程,第三章 钢的热处理,1、钢的热处理工艺由哪三个阶段组成？,加热,、,保温,和,冷却,2、钢在加热时由P转变为A经历的4个过程是什么？,奥氏体晶核的形成,奥氏体晶核的长大,剩余渗碳体的溶解,奥氏体的均匀化。,3、说明共析钢过冷A在冷却过程中在各温度区间的等温转变产物。,二、共析钢过冷奥氏体等温转变的产物,C,高温转变:,温度：A,1,550C组织：珠光体型,中温转变,温度：550CM,S,组织：贝氏体,低温转变,温度：M,S,M,f,组织：马氏体,共析钢过冷奥氏体的等温转变曲线（,TTT曲线）,P,S,上,B,下,B,T,M+A,残,4、共析钢从A随炉缓冷得到的产物是什么？空冷得到的产物是什么？以大于VK冷却至室温得到的产物是什么？,P,S,T,炉冷,空冷,油冷,水冷,炉冷V,1,空冷V,2,油冷V,4,水冷V,5,P,S,T+M+A,残,M+A,残,5、什么是钢的退火？完全退火主要适用于什么钢？,6、什么是钢的正火、淬火、回火？,P4347,钢经淬火+低温回火后的组织是什么？,回火马氏体,淬火+中温回火后的组织是什么？,回火托氏体,淬火+高温回火后的组织是什么？,回火索氏体,第四章 碳钢及合金钢,1、碳钢,1）碳素结构钢、优质碳素结构钢、碳素工具钢中典型钢种的牌号及主要用途。,碳素结构钢：Q195Q275，Q235,优质碳素结构钢：,10 20 35 40,45,50 60 65,正火、（淬火+回火）,碳素工具钢：,T7 T8 T9T 10 T11,T12,T13,预备热处理：球化退火，最终热处理：淬火+低温回火,2）优质碳素结构钢、碳素工具钢常用的热处理方法是什么？,2、合金钢,1）低合金结构钢、合金调质钢、合金渗碳钢、合金弹簧钢、低合金刃具钢、高速钢、不锈钢、铸铁中典型钢种的牌号及主要用途,低合金结构钢：Q295,Q345,Q390 Q420 Q460,主要用于制造桥梁、船舶、车辆、锅炉、高压容器、输油输气管道、大型钢结构等。,合金调质钢：,40Cr,40MnB,38CrMoAl,40CrMnMo,40CrNiMoA,广泛用于制造要求综合机械性能好的零件,如：机床主轴及各种轴类、齿轮等。,热处理：调质,合金渗碳钢：,20Cr,20MnV,20CrMnTi,20SiMnVB,18Cr2Ni4WA,A,常用于受冲击和强烈的摩擦磨损条件下工作的机械零件。,热处理：渗碳+淬火+低温回火,合金弹簧钢：,65Mn 60Si2Mn,50CrVA,主要用于制造各种弹簧和弹性元件。,低合金刃具钢：,9SiCr,用于低速刃具、量具,也常用做冷冲模,高速钢：,W18Cr4V,主要用来制作各种复杂刀具，如钻头、拉刀、成形刀具、齿轮刀具等。与合金刃具钢相比要求更高的热硬性。,不锈钢：M 型 1Cr13 F 型 1Cr17 A 型 1Cr18Ni9Ti,要求耐腐蚀零件：如化工装置中的各种管道、阀门和泵，热裂设备零件，医疗手术器械，防锈刃具和量具，等等。,铸铁,灰口铸铁：HT200,主要用于基础件，如：机床床身、立柱、导轨，,热处理：去应力退火，外表淬火,球墨铸铁：QT400-17,要求综合性能好，且有良好的铸造性能,热处理：调质。,可锻铸铁：KT 300-6或KTZ 500-4,制造形状复杂、承受冲击和振动载荷的零件，如汽车拖拉机的后桥外壳、管接头、低压阀门等。,蠕墨铸铁：RuT420,高层建筑中高压热交换器、汽缸和缸盖、汽缸套、钢锭模、液压阀等铸件。,1,3、选材,能够按使用要求选出适宜的材料,例如：要求好的塑韧性，好的焊接性和足够的强度，用于桥梁、井架、压力容器等,要求好的综合机械性能及良好的淬透性,要求能承受冲击载荷、且外表高硬度、高耐磨，同时要求一定的淬透性。,要求高硬度、高耐磨及一定的淬透性，用于刀具,要求良好的抗腐蚀性，用于化工设备,要求良好的铸造性能，用于机床床身。,第二局部 毛坯成形方法,第八章 铸造,1、什么是收缩现象，收缩的三个阶段？防止缩孔与缩松的措施,2、收缩性,收缩的概念,铸造合金从液态冷却到室温的过程中，其体积和尺寸缩小的现象,收缩的三个阶段：,液态收缩：,浇注温度 凝固开始温度,凝固收缩：,凝固开始温度凝固结束温度,固态收缩；,凝固终止温度室温,外形尺寸减小,顺序凝固,只要能使铸件实现向着冒口的,“顺序凝固”,，尽管合金的收缩较大也可获得没有缩孔的致密铸件。,在某些厚大部位增设冷铁,在铸件上可能出现缩孔的厚大部位开设冒口,防止缩孔与缩松的措施,顺序凝固原则的具体措施,1、手工造型,特点：整体模，分型面为平面,应用：最大截面在一端,整模造型,特点：模样沿最大截面,分为两半,应用：最大截面在中部,一般为对称,分模造型,特点：分型面是曲面,应用：单件小批生产分型面,不平的铸件,挖砂造型,造型方法,一、砂型铸造,2、常用手工造型的方法,特点：将铸件上妨碍起模的小凸台在制作模样做成活动的,应用：单件小批生产带有凸台难以起模的铸件。,活块造型,特点：三箱造型麻烦，易错箱,应用：铸件两端截面尺寸比中间部分大,三箱造型,手工造型方法,根据铸件的形状、大小和生产批量选择,1、手工造型,造型方法,一、砂型铸造,3、常用特种铸造的方法及主要用途。,金属型铸造,主要适用于,有色金属铸件,的大批量生产，如铝活塞、气缸盖、油泵壳体、铜瓦、衬套等。,应用范围,压力铸造,广泛用于汽车、拖拉机等行业，如：发动机缸体、缸,盖、箱体。,应用范围,离心铸造,生产,管套类铸件,的主要方法,应用范围,熔模铸造,最适于高熔点合金精密铸件的成批、大量 生产；,主要用于形状复杂、难切削加工的小零件,如:燃气轮,机叶片。,3.应用范围,第九章 锻压,1、什么是加工硬化现象？,加工硬化（形变强化）,金属发生塑性变形，随变形度的增大，,金属的强度和硬度显著提高，塑性和韧性明显下降,。,2、回复和再结晶对金属组织和性能有哪些影响？在生产中如何利用？,回复,此时材料的强度和硬度只略有降低，塑性有增高，但剩余应力则大大降低。,工业上常利用回复过程对变形金属进行,去应力退火,、以降低剩余内应力，保存加工硬化效果。,2、塑性变形后的金属在加热时组织和性能的变化,再结晶,再结晶后，加工硬化现象完全消除，金属的强度和硬度明显降低，而塑性和韧性大大提高此时内应力全部消失，物理、化学性能基本上恢复到变形以前的水平。,生产中常用,再结晶退火工艺,来恢复金属塑性变形的能力，以便继续进行形变加工。,2、塑性变形后的金属在加热时组织和性能的变化,3、什么是金属的锻造性能？影响金属锻造性能的主要因素有哪些？,衡量指标,塑性,变形抗力,塑性,变形抗力,锻造性能,影响因素,1.化学成分,金属的可锻性：,衡量材料经受压力加工难易程度的工艺性能。,化学成分：C%合金元素%,锻造性能,纯金属及单相固溶体合金：,锻造性能,碳化物弥散程度越高、晶粒越细小,锻造性能,2.金属组织,控制,始锻温度,终锻温度,但若温度,过热、过烧、,氧化、脱碳,温度,锻造性能