工程材料与机械制造基础考试复习教材

《工程材料与机械制造基础考试复习教材》由会员分享，可在线阅读，更多相关《工程材料与机械制造基础考试复习教材（147页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。

1、 第1章 材料的种类与性能 金属材料的性能 工艺性能 使用性能 切削加工性能 焊接性能 锻造性能 铸造性能 化学性能 物理性能 力学性能 第1章 材料的种类与性能 金属材料的力学性能 硬 度 弹 性 强 度 塑 性 冲击韧性 第1章 材料的种类与性能 高温性能： 蠕变：材料在长时间恒温、恒应 力作用下，发生缓慢塑性变形的现象 。 应力松弛：承受弹性变形的零件 ，在工作过程中总变形量不变，但随 时间的延长，工作应力逐渐衰减的现 象。 第1章 材料的种类与性能 疲劳：在多次重复或交变应力作用 下，使金属材料在远小于金属的屈服强 度时发生断裂的现象。 疲劳强度：材料经交变应力无数次 循环作用而不发生

2、断裂的最大应力-1。 第2章 材料的组织结构 晶格：描述原子在晶体中排列规律的三维空间几何点阵。 晶胞：晶格中能够代表晶格特征的最小几何单元。 晶格参数：描述晶胞大小与形状的几何参数。包括晶胞的三个棱 边长度a、b、c和三棱边夹角、。 晶向：通过两个或两个以上原子中心的直线，代表晶格空间的一 定方向。 体心立方晶格：晶胞是一个立方体，在晶胞的中心和每个顶角各 有一个原子。 面心立方晶格：晶格属于立方晶系，在晶胞的8个顶角和6个面的 中心各有一个原子。 密排六方晶格：晶格属于六方棱柱体，在六棱柱晶胞的12个项角 上各有一个原子，两个端面的中心各有一个原子，晶胞内部有 三个原子。 第2章 材料的组

3、织结构 晶体缺陷： n1.点缺陷 （零维维缺陷）：空位，间间隙原子 ，杂质杂质 （置换换）原子 n2.线缺陷（一维缺陷）：位错 n3.面缺陷（二维缺陷）：晶界，亚晶界 第2章 材料的组织结构 合金：两种或两种以上的金属元素或金属元素 与非金属元素组成的具有金属性质的新金属 。 组元：组成合金最基本、能独立存在的物质（ 可以是化学元素也可以是稳定的化合物）。 合金系 ：有相同组元而成分比例不同的一 系列合金。 相：在合金中，化学成分一致、物理状态相同 ，与其他部分有明显界面的部分。 固溶体：一种组元均匀的溶解在另一组元中而 形成的晶体相。 金属化合物：合金中各组元原子按一定整数比 结合而形成的晶

4、体相。 第2章 材料的组织结构 纯金属结晶的特点： 1、等温结晶； 2、转变时有过冷现象； 3、由生核和长大两个基本过程组成。 金属的力学性能与晶粒大小 同素异构现象：金属在固态下随着温度的变化 ，由一种晶格转变为另一种晶格的现象。 第2章 材料的组织结构 共晶反应：从某种成分固定的合金溶液中，在 恒温下同时结晶出两种成分和结构都不同的 固相的反应。 共析反应：由一种固相在恒温下同时转变成两 种新（相互关联）的固相的反应。 第2章 材料的组织结构 铁 素 体 铁碳合金的基本相 奥 氏 体 渗 碳 体 珠 光 体 莱 氏 体 第3章 钢的热处理及表面改性 钢的热处理：将钢在固态下、在一定的介质中

5、施以不 同的加热、保温和冷却来改变钢的组织，从而获得 所需性能的一种工艺。 钢热处理的目的： 、充分发挥材料的潜力，提高零件使用性能，延长 使用寿命。 、改善材料的加工性能。 过过冷A转变类转变类 型： n高温转变转变 ：A1 550，过过冷A P 型组织组织 n中温转变转变 ：550 MS，过过冷A 贝贝氏体 ( B ) n低温转变转变 ：MS Mf， 过过冷A 马马氏体 ( M ) 第3章 钢的热处理及表面改性 退火：将金属或合金加热到适当温度，保温一定时间 ，随炉缓慢冷却的热处理工艺。组织为F+S。 正火：将钢件加热至Ac3或Accm以上3050，保温使 之完全A化后在空气中冷却的热处理

6、工艺。 淬火：将钢件加热到Ac3或Ac1以上3050，保温后 急冷，以获得M、下B的非平衡组织的热处理工艺。 回火：淬火钢重新加热至A1线以下某一温度，保温后 冷却的热处理工艺。 回火(高温、中温、低温）的目的：降低脆性；消除或 减少内应力 ，防止变形和开裂；获得工件所要求的 力学性能 ；稳定组织。 回火的种类类和应应用 调质调质 ：淬火后高温回火 组织组织 ：回火索氏体。 主要目的：使材料有较较好的综综合的 机械性能。 2、 回火 第4章 钢铁材料及其用途 Ws0.055 Wp0.045 Ws0.040 Wp0.040 Ws0.030 Wp0.035 按钢的 质量分类 普 通 碳 素 钢 优

7、 质 碳 素 钢 高级优质 碳素钢 第4章 钢铁材料及其用途 3.我国合金钢牌号的表示方法 字母+数字+元素符号+数字+字母 第4章 钢铁材料及其用途 表示某些专门用途钢。如G为滚动轴承 钢，Y为易切削钢。 表示含碳量。合金结构钢为两位数字，表 示万分之一。合金工具钢为一位数字表示 千分之一，如含碳量大于1%可省略。 表示所含合金元素及其含量。数字表示 百分之一，小于1.5%可省略。 表示冶金质量。A为高级优质钢，E为 特级优质钢。 铸铁的石墨化及铸铁的分类 石墨化：碳以石墨的形式析出。即铸铁中石墨形成的过程。 石墨化过程充分与否，会得到不同基体的铸铁组织。 铸铁的基体有：*铁素体 *铁素体珠

8、光体 *珠光体 第4章 钢铁材料及其用途 铸铁的分类 灰口铸铁 第一阶段石墨化过程充分进行而得到的铸 铁，碳主要以石墨形式存在，断口呈灰暗色。 灰口铸铁 灰 铸 铁 可锻铸铁 蠕墨铸铁 球墨铸铁 第4章 钢铁材料及其用途 铸铁的分类 灰铸铁（HT-235） 显微组织中，石墨呈片状的铸铁。工艺简 单，价格低廉。 可锻铸铁（KT300-06） 显微组织中，石墨呈团絮状的铸铁。生产 工艺时间长，成本高。不能锻造。 球墨铸铁（QT400-18） 球墨铸铁的石墨呈球状。生产工艺比可锻 铸铁简单，力学性能较好。 蠕墨铸铁 （RuT340） 显微组织中，石墨呈蠕虫状的铸铁。 第4章 钢铁材料及其用途 零件失

9、效方式 断 裂 变 形 表面损伤 过量塑性变形 脆性断裂 疲劳断裂低应力断裂 蠕变断裂应力腐蚀断裂 过量弹性变形 韧性断裂 磨损 腐蚀 接触疲劳 设计不合理 选材不合理 加工工艺不当 安装使用不当 第6章 失效与选材 选材的一般原则：使用性、工艺性、经济性 。 蠕 变 变 形 第7章 铸造 n 金属的液态成形： 将液态金属浇注、压射或吸入与零 件形状相适应的铸型空腔中，待其冷却 凝固，以获得一定形状和性能的金属成 型工艺铸造。 第7章 铸造 n7.1 液态金属成形理论基础 7.1.1 液态合金的充型能力 合金的流动性 ）流动性的概念及对铸件质量的影响 流动性：熔融金属的流动能力。 充型能力：液

10、态合金充满铸腔，获得形状完整、轮廓清晰 铸件的能力。 7.1 液态金属成形理论基础 ）影响流动性的因素 （）合金种类 （）化学成分 （3）合金的物理性质 （4）液态合金的温度 7.1 液态金属成形理论基础 3 液态金属的凝固与收缩 n 铸件的凝固过程： n 在凝固过程中，其截面一般存 在三个区域，即液相区、凝固区、 固相区。对铸件质量影响较大的主 要是液相和固相并存的凝固区的宽 窄。 7.1 液态金属成形理论基础 3 合金的凝固与收缩 ）凝固方式及 影响因素 （）凝固方式 a）逐层凝固； b）糊状凝固； c）中间凝固。 7.1 液态金属成形理论基础 合金的收缩 合金收缩 固态合金冷却 液态合金

11、冷却 液态收缩 凝固收缩 缩孔:恒温下结晶 缩松:两相区结晶 固态收缩 线形收缩 裂纹 变形 应力 7.1 液态金属成形理论基础 ）影响收缩的因素 n （）化学成 分 铸钢收缩最大 ，铸铁最小。 n （）浇注温 度 合金的浇注温 度越高，液态收缩 量越大。 n （）结构与 铸型条件 铸件各 部分形状、尺寸不 同，冷却速度不同 ，收缩比不一致； 铸型和型芯对铸件 产生阻碍，实际收 缩率小于自由收缩 率。 铸型条件 铸件结构 浇注温度 化学成分(c含量) 合金收缩 7.1 液态金属成形理论基础 ）收缩对铸件的影响 n （）缩孔与缩松 缩孔的形成: 凝固温度范围窄的 金属，浇注后在型腔内由表及里逐层

12、凝 固。凝固过程中，如得不到合金液的补充，在铸件最后凝固的 地方产生缩孔。 7.1 液态金属成形理论基础 （）缩孔与缩松 顺序凝固原则：通过设置冷铁和冒口位置 等措施。保证铸件各部按照远离冒口的位置最 先凝固，然后朝冒口的方向顺序凝固，使冒口 最后凝固的凝固原则。防止铸件缩孔。 7.1 液态金属成形理论基础 （）铸造应力、变形和裂纹 铸造应力：铸件在固态收缩 阶段引起的应力。分为机械应力 、热应力和相变应力。 相变应力：铸件在冷却时， 因相变引起不均匀的体积变化所 产生的应力。 7.1 液态金属成形理论基础 （）铸造应力、变形和裂纹 热应力：由于铸件壁厚不均各部分的冷却速度不一致 ，收缩量不同

13、铸件内部彼此相互制约引起的应力。 同时凝固原则：通过设置冷铁、布置浇口位置等措施使 铸件各部分之间没有温差或温差尽可能小的凝固过程。防止铸 件产生热应力。 铸件的结构： 铸件各部分能自由收缩 工艺方面：采用同时凝固原则 人工时效 时效处理： 自然时效 铸件的结构尽可能对称 铸件的壁厚尽可能均匀 7.1 液态金属成形理论基础 （五）浇注系统和冒口 浇注系统： 液体金属流 入铸型型腔的通 道。 7.2 砂型铸造 1. 铸造结构的工艺性 铸件的结构应满足简化制 模、造型、制芯、清理等过程 ，降低操作技术要求，以实现 优质、高产、低消耗为原则。 7.5 铸件结构设计 铸件结构的工艺性 减少分型面 7.

14、5 铸件结构设计 铸件结构的工艺性 n减少型芯 7.5 铸件结构设计 铸件结构的工艺性 n减少型芯 7.5 铸件结构设计 铸件结构的工艺性 n壁厚均匀 7.5 铸件结构设计 铸件结构的工艺性 便于起模，减少活块等 7.5 铸件结构设计 铸件结构的工艺性 n垂直面应有起模斜度 7.5 铸件结构设计 铸件结构的工艺性 n连接、转角处应有圆角 7.5 铸件结构设计 8.1 压力加工理论基础 n8.1.1 金属的塑性变形与再结晶 第8章 压力加工 n1. 金属塑性变形的实质 金属在外力作用下产生变形。其 变形过程包括弹性变形阶段和弹 塑性变形阶段。只有在弹塑性变 形阶段的塑性变形部分才能用于成 形加工

15、。 8.1.2 金属的纤维组织及锻造比 锻造比：增加锻造比可改 善金属的组织与性能。 拔长：截面比Y拔 = F0/F 镦粗：高度比Y镦= H0/H 8.1 压力加工理论基础 8.1.3 金属的可锻性及影响因素 金属的可锻性(锻造性能): 是衡量材料压力加工难易程度的 工艺性能。包括塑性和变形抗力 两个指标。 8.1 压力加工理论基础 8.1.3 金属的可锻性及影响因素 n 、金属的本质 n （1）化学成分 纯金属的锻 造性能优于其合金的锻造性能。 n （2）金属的组织结构 单相 固溶体组织具有良好的锻造性能 。细晶粒组织的锻造性能优于粗 晶粒组织。 8.1 压力加工理论基础 8.1.3 金属的可锻性及影响因素 、变形条件 （）变形温度范围 （）变形速度 （）应力