金属材料考试复习资料

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1、1工程材料的主要性能分为（1） 使用性能和（2）工艺性能。（1）又包括力学性能、物 理性能和化学性能等。2金属的变形包括 弹性变形和 塑性变形。3通过拉伸试验可测得的强度指标主要有屈服强度和抗拉强度：可测得的塑性指标有 延伸率和 断面收缩率。4常见的金属晶格类型有体心立方晶格、面心立方晶格和密排六方晶格三种类型。a - Fe 属于体心立方晶格,Y - Fe属于面心立方晶格,6 - Fe属于体心立方晶格。5实际金属的晶体缺陷有点缺陷（空位或间隙原子）、线缺陷（位错）和面缺陷（晶界）。6金属的理论结晶温度与实际结晶温度之差称为过冷度。金属的冷却速度越快，过冷度越大， 获得的晶粒越细。7细化金属材料

2、的晶粒，可使金属的强度、硬度宝高，塑性、韧性宝高；在生产中常用 的细化晶粒的方法有增大过冷度、变质处理、机械搅拌和振动：压力加工再结晶：热处理。8合金的晶体结构有固溶体和金属化合物,其中固溶体具有良好的塑性，金属化合物具有高 的硬度和脆性。9在铁碳合金的基本组织中，珠光体属于复相结构，它由铁素体和渗碳体按一定比例组成， 珠光体用符号P表示。10铁碳合金相结构中，属于固溶体的有铁素体和奥氏体：其中铁素体是碳在a - Fe中形成 的固溶体。11铁碳合金的力学性能随含碳量的增加，其强度和硬度增高，而塑性和韧性降低。但当 w1.0%时，强度随其含碳量的增加而降低。12铁碳合金中，共析钢wC为077%,

3、室温平衡组织为P；亚共析钢wC为077%，室温平衡 组织为P+E;过共析钢wC为077%,室温平衡组织为P+EeC;共晶白口生铁wC为43%, 室温平衡组织为煜；亚共晶白口生铁wC为43%,室温平衡组织为 透$申；过共晶白 口生铁wC为43%，室温平衡组织为Fe3Cf+Ld,o13按碳的质量分数的不同.碳素钢可分为高碳钢、中碳钢和低碳钢三类；钢硫、磷杂质质量 分数的不同，钢可分为普通钢、优质钢、高级优质钢和特级优质钢三类。二、简答题与应用题1材料的常用力学性能指标有那些？若某种材料的零件在使用过程中突然发生断裂,是由于 那些力学性能指标不足所造成的？（1）常用力学性能指标有:强度、塑性、刚度、

4、硬度、冲击韧性、疲劳强度。（2）零件在使用过程中突然发生断裂，是由于强度、塑性、冲击韧性、疲劳强度等力学性能 指标不足所造成的。2. 画出低碳钢的应力-应变曲线，并简述拉伸变形的几个阶段。esbk段：塑性变形s 点:屈服点b 点：最大应力点k 点：断裂点3图1-1所示为三种不同材料的拉伸载荷（拉力）-变形量（伸长量）曲线（试样尺寸相同） 试比较这三种材料的抗拉强度、屈服强度和塑性的大小。屈服强度： 132塑性： 3215. 零件的失效形式有哪些？影响失效的基本因素有哪些？（1）断裂、塑性变形、过量弹性变形、磨损、腐蚀等。（2）设计因素、材质因素、工艺因素和安装使用不当。6. 什么是同素异晶转变

5、？请绘出纯铁的冷却曲线，并指出同素异晶转变温度和晶格类型 。1）固态下随着温度的变化，金属的晶体结构从一种晶格类型转变为另一种晶格类型的过程。一、填空题1. 液态金属的充型能力主要取决于合金的流动性。流动性不好的合金铸件易产生浇丕足和 冷隔、气孔、夹渣等铸造缺陷。2. 影响液态合金流动性的主要因素有合金的化学成分、合金的物理性质、合金的温度、不 溶杂质和气体等。合金的凝固温度范围越宽，其流动性越差。3任何一种液态金属注入铸型以后，从浇注温度冷却至室温都要经历三个相互联系的收缩 阶段，即液态收缩、凝固收缩和固态收缩。导致铸件产生缩孔和缩松的根本原因是液 态收缩和凝固收缩：导致铸件产生应力、变形、

6、裂纹的原因是固态收缩。4. 铸件在凝固过程中所造成的体积缩减如得不到液态金属的补充，将产生缩孔或缩松。凝 固温度范围窄的合金，倾向于“逐层凝固”因此易产生缩孔；而凝固温度范围宽的合金， 倾向于“糊状凝固”因此易产生缩松。5. 准确地估计铸件上缩孔可能产生的位置是合理安排冒口和冷铁的主要依据。生产中确定 缩孔位置的常用方法有画等温线法、内切圆法和计算机模拟凝固法等。6. 顺序凝固原则主要适用于逐层凝固的合金,其目的是消除缩孔;同时凝固原则主要适用 于 糊状凝固的合金，其目的是减小应力。7铸件在冷却收缩过程中，因壁厚不均等因素造成铸件各部分收缩的不一致引起内应力， 这种应力称之为热应力;铸件收缩受

7、到铸型、型芯及浇注系统的机械阻碍而产生的应力称为 机械应力。8砂型铸造制造铸型的过程，可分为手工造型和机器造型。各种机器造型机械按紧实型砂 的特点不同分为震压造型、微震压实、高压造型、抛砂造型等。9. 特种铸造主要包扌舌熔模铸造、金属型铸造、压力铸造和离心铸造等。10. 在大批量生产条件下，下列铸件宜选用的铸造方法是：机床床身 砂型铸造，铝活塞 压力铸造,铸铁污水管离心铸造，汽轮机叶片压力铸造二、简答题与应用题：1. 什么是液态合金的充型能力？影响液态合金充型能力的因素有哪些？1）液态合金的充型能力是液体金属充满铸型型腔，获得尺寸精确、轮廓清晰的成形件（铸 件）的能九2）影响液态合金充型能力的

8、因素有合金的流动性、浇注条件、铸型充填条件2什么是合金的铸造性能？衡量合金铸造性能的主要指标是什么？其是如何影响的？（1）合金在铸造生产条件下，获得优质铸件的难易程度。（2）流动性和收缩。合金的流动性越好、收缩越小，铸造性能越好。一、填空题1单晶体的塑性变形是通过滑移和孪晶的方式完成的;多晶体的塑性变形包括晶内变形和晶 间变形。2冷成形后的金属将产生加工硬化现象,表现为金属材料的强度和硬度提高，而塑性和韧性 降低。3. 产生加工硬化的金属在加热到较高的温度时要发生回复和再结晶。4由于锻造流线的存在，金属的力学性能具有各向异性,一般平行锻造流线方向的抗拉强度、 塑性和韧性比垂直方向要高。5.金属

9、在锻造时加热的目的是提高可锻性（或提高塑性，降低变形抗力）。6自由锻的基本工序有镦粗、拔长、冲孔、弯曲、扭转、错移;其中最常用的是镦粗、拔长、和冲孔三种。7锻模模膛通常分为制坯模膛和模锻模膛，其中又可分为拔长模膛、 滚压模膛、弯曲模膛和切断模膛，又可分为预锻模膛和终锻模膛。8.冲压的基本工序包扌舌分离和变形。其中又分为落料、冲孔、剪切等:又分为拉深、 弯曲、翻边等。9冲压模具按照冲床的一次行程所完成工序的多少可分为简单冲模、连续冲模和复合冲模， 其中在模具的同一位置上同时可以完成两道以上工序的模具称为复合冲模。10. 压力加工的基本生产方式有轧制、挤压、拉拔、自由锻、模锻、板料冲压，对于大型重

10、 要件应釆用自由锻方法生产。11. 单晶体塑性变形的实质是晶体内部的滑移和孪晶，而名晶体塑性变形的实质是晶粒内部 产生滑移和孪晶；晶粒之间进行滑动和转动。二、简答题与应用题1.何谓金属的塑性成形（压力加工）？为什对某些重要的机械零件要釆用塑性成形制坯？ （1）在外力作用下使金属坯料产生塑性变形，获得具有一定形状、尺寸和力学性能的毛坯 或零件的成形工艺方法。（2）这是因为塑性成形制坯使材料的力学性能提高。（a）细化晶粒、改善组织；（b）压合 铸造缺陷；（c）使纤维组织不被切断，并沿制件外形合理分布。2什么是热塑性成形和冷塑性成形？生产中如何选用？（1）在再结晶温度以上的变形为热塑性成型，在再结晶

11、温度以下的变形成为冷塑性成形。（ 2）生产中应根据材料的塑性及对零件的要求进行选用：材料的塑性较好，要求变形后部 分提高强度、硬度时选用冷塑性成形；要求材料的可锻性好、变形抗力小时选用热塑性成 形。3热处理能否消除压力加工后的纤维组织，釆用何种方法可以改变纤维方向？（ 1）不能。（2）可以釆用压力加工（塑性成形）的方法改变纤维方向。1.按照实现焊接过程手段的不同，焊接方法可分为熔化焊、压力焊和钎焊三大类。埋弧自动焊属于熔化焊。2. 焊接接头由(1)焊缝 和(2)焊接热影响区 组成,(2)又可分为 熔合区， 过 热区，正火区和 部分相变区 等四个区域，其中对焊接接头性能影响最大的区域是熔 合区和

12、过热区。4. 焊接时，产生焊接应力和变形的主要原因是：在焊接过程中，对工件进行局部加热和快 速冷却。5. 生产中常见的焊接变形形式有：收缩变形、角变形、弯曲变形、扭曲变形、波浪形变形 等五种。减小和预防焊接变形的工艺方法有：加裕量法、反变形法、刚性固定法、选择合 理的焊接次序等。矫正焊接变形的方法有：机械矫正法和火焰矫正法。6. 根据钎料熔点的不同，钎焊可分为：软钎焊和硬钎焊两类，在焊接硬质合金车刀时， 常用硬钎焊;而在焊接电器元件时，常用软钎煌。7. 焊接时往往都要对被焊工件进行加热。熔化焊加热的目的是熔化母材和焊接材料：压力 焊加热的目的是使母材处于塑性状态；钎焊加热的目的是熔化钎料、润湿

13、母材。10.焊接时一般都要对被焊区域进行保护，以防有害气体的侵入。手工电弧焊采用熔渣保 护；埋弧自动焊采用焊剂保护；氩弧焊的保护措施是氩气保护；而在钎焊过程中则利用熔剂来进行保护。1. 减少焊接应力的工艺措施有哪些？如何消除焊接应力？1) 减少焊接应力的工艺措施：( 1)合理选择焊接顺序；( 2)锤击或碾压焊缝；(3) 采用小能量、多层焊；(4)焊前预热、焊后缓冷。2) 消除焊接应力：焊后去应力退火2. 试分析焊接工人在焊接厚焊件时，为什么有时用园头小锤对处于红热状态的焊缝进行敲 击？答：因为厚大焊件强度大，在焊接过程中不易变形，焊接应力较大，致使工件产生裂纹的 倾向较大。所以在焊接过程中，常

14、用园头小锤对处于红热状态的焊缝进行敲击，使其产生 塑性变形，以减小应力，减小其产生裂纹的倾向。3. 焊接热影响区的宽窄对焊接接头的性能有什么影响？如何减少和消除焊接热影响区？ 答： 1)焊接接头包括焊缝和焊接热影响区。热影响区的宽窄对焊接接头的质量起着决定性 的作用。热影响区越宽，焊接接头产生裂纹的倾向越大，承载能力越差。2)减小和消除热影响区的方法有： 小电流、快速焊接； 采用先进的焊接方法； 焊前预热、焊后热处理(正火)4. 钎焊与熔化焊相比，其焊接过程的实质有什么不同？钎焊时所用的熔剂起什么作用？ 答： 1)熔焊是将被焊工件局部加热到熔化状态，彼此产生原子间的结合形成共同的接头， 实现永

15、久的连接。而钎焊是用低熔点的金属做钎料，将工件和钎料加热到高于钎料熔点而 低于母材熔点的温度，利用液态钎料湿润母材，填充接头间隙并与母材相互扩散，冷却凝 固后实现连接，其两被焊工件之间无原子间的结合。2)钎焊时所用熔剂的作用： 清理作用去除表面氧化皮 降低表面张力改善液态钎料对焊件的湿润性，增强毛细管作用。 保护作用5. 简述熔焊冶金过程特点及保证焊接质量的措施。( 1)熔焊冶金过程特点a. 熔池金属温度高于一般冶金温度；b. 熔池金属冷却快，处于液态的时间短；c. 空气对焊缝的影响严重。2）保证焊接质量的工艺措施a. 减少有害气体进入熔池；b. 渗入合金元素；c. 清除已进入熔池的有害元素。3. 切削刀具材料应具备较高的硬度： 有足够的强度和韧性： 有较好的耐磨性: 较高的耐热性：有较好的工艺性等性能。常用的刀具材料有：（1）碳素工具钢： 合金工具钢：高速钢：硬质合金4. 可加工内圆表面的切削加工方法有：钻、扩、铰、车、镗、拉、铣、磨、珩磨，其中在 实体上加工孔时，必须首先进行钻削加工。5. 可加工平面的切削加工方法有：刨、铣、车（端面）磨、拉、研磨，其中刨