机械制造基础考试重点

机械制造基础考试重点常见金属的晶体结构：体心立方晶格面心立方晶格密排六方晶格。

单晶体的概念：单晶体在不同方向上的物理、化学和力学性能不相同，即为各向异性。

而实际金属是多晶体结构，故宏观上看就显示出各向同性的性能。

晶体中的缺陷：这些晶体缺陷分为点缺陷、线缺陷和面缺陷三大类。

纯金属的冷却曲线和冷却现象：金属由液态转变为固态晶体的过程叫做结晶。

纯金属由液态向固态的冷却过程，可用冷却过程中所测得的温度与时间的关系曲线———冷却转变曲线来表示，这种方法称热分析法。

理论晶温度Ｔ0与实际结晶温度Ｔ1之差ΔＴ＝Ｔ0－Ｔ1 称为“过冷度”。

过冷度并不是一个恒定值，液体金属的冷却速度越大，实际结晶温度Ｔ就越低，即过冷度ΔＴ就越大。

实际金属总是在过冷情况下进行结晶的，所以过冷是金属结晶的一个必要条件。

金属的结晶过程液态纯金属在冷却到结晶温度时，其结晶过程是：先在液体中产生一批晶核（形核），已形成的晶核不断长大。

晶粒大小与金属力学性能的关系：在常温下的细晶粒金属比粗晶粒金属具有较高的强度、硬度、塑性和韧性。

生产中，细化晶粒的方法如下：（1）增加过冷度结晶时增加过冷度ΔＴ会使结晶后晶粒变细。

变质处理（3）附加振动合金：合金是由两种或两种以上的金属元素或金属与非金属组成的具有金属特性的物质。

相：是指合金中成分、结构均相同的组成部分，相与相之间具有明显的界面。

固溶体：合金在固态下，组元间仍能互相溶解而形成的均匀相，称为固溶体。

置换固溶体（2）间隙固溶体金属在固态下由于温度的改变而发生晶格类型转变的现象，称为同素异构转变。

纯铁在７７０°Ｃ时发生磁性转变。

（２）铁碳合金的分类１）工业纯铁ｗ＜０．０２１８％。

１）工业纯铁ｗc＜０．０２１８％。

２）钢０．０２１８％＜ｗc ＜２．１１％。

钢又分为：ａ．亚共析钢：０．０２１８％＜ｗc ＜０．７７％；ｂ．共析钢：ｗc＝０．７７％；ｃ．过共析钢：０．７７％＜ｗc ＜２．１１％。

３）白口铸铁２．１１％＜ｗc ＜６．６９％。

白口铸铁又分为：ａ．亚共晶白口铸铁：２．１１％＜ｗc ＜４．３％；ｂ．共晶白口铸铁：ｗc＝４．３％ｃ．过共晶白口铸铁：４．３％＜ｗc＜６．６９％碳的质量分数对平衡组织的影响由Fe－Fe3Ｃ相图可知，随着碳的质量分数的增加，铁碳合金显微组织发生如下变化：Ｆ→Ｆ＋Fe3ＣⅢ→Ｆ＋Ｐ→Ｐ→Ｐ＋Ｆｅ3ＣⅢ→Ｐ＋FeＣⅢ＋Ｌｄ′→Ｌｄ′→Ｌｄ′＋Ｆe3Ｃ在高碳钢Fe3C呈球状时，可改善切削加工性。

当钢加热到高温得到单相Ａ组织时，可锻性好。

低碳钢中铁素体多可锻性好，随着碳的质量分数增加金属可锻性下降。

白口铸铁不能锻造。

低碳钢的液相线与固相线距离很小，则有较好的铸造性能。

液相线与固相线的距离最小。

碳的质量分数增加，钢的塑性下降，可焊性下降，应优先选用低碳钢。

硫→热脆磷→冷脆脱氧程度F→Z→T2。

碳素钢分类按碳的质量分数可分为低碳钢（wc ＜０．２５％）、中碳钢（ｗc＝０．２５％～０．６０％）、高碳钢（ｗc ＞０．６０％）。

按钢的冶金质量和钢中有害杂质元素硫、磷的质量分数分普通质量钢（ｗs ＝０．０３５％～Ｓ０．０５０％，ｗp ＝０．０３５％～０．０４５％）；优质钢（ｗs、ｗp 均≤０．０３５％）；高级优质钢（ｗs ＝０．０２０％～０．０３０％，ｗp ＝０．０２５％～０．０３０％）。

按用途分为结构钢、工具钢。

灰铸铁。

HT100 球墨铸铁QT400-18 可锻铸铁KTH300-0.6 蠕墨铸铁KTC450-0.6.奥氏体的形成：第一阶段是奥氏体的形核与长大，第二阶段是剩余渗碳体的溶解，第三阶段是奥氏体成分均匀化。

奥氏体晶粒的长大及影响因素：钢在加热时，奥氏体的晶粒大小直接影响到热处理后钢的性能。

加热时奥氏体晶粒细小，冷却后组织也细小；反之，组织则粗大。

钢材晶粒细化，既能有效地提高强度，又能明显提高塑性和韧性，这是其它强化方法所不及的。

因此，在选用材料和热处理工艺上，如何获得细的奥氏体晶粒，对工件使用性能和质量都具有重要意义。

晶粒度：是表示晶粒大小的一种量度。

过冷奥氏体的等温曲线图：冷却到临界温度以下，则处于热力学的不稳定状态，称为“过冷奥氏体”。

由过冷奥氏体开始转变点连接起来的曲线称为等温转变开始线；由转变终了点连接起来的曲线称为等温转变终了线。

由于曲线形状颇似字母“Ｃ”故也称为“Ｃ曲线图”。

★过冷奥氏体等温转变产物的组织与性能１）珠光体转变———高温转变（Ａ～５５０°Ｃ）在Ａ～５５０°Ｃ温度区间，过冷奥氏体的转变产物为珠光体型组织，都是由铁素体和渗碳体的层片组成的机械混合物。

奥氏体向珠光体转变是一种扩散型相变，它通过铁、碳原子的扩散和晶格改组来实现。

高温转变区虽然转变产物都是珠光体，但由于过冷度不同，铁素体和渗碳体的片层间距也不同。

转变温度越低，即过冷度越大，片间距越小，其塑性变形抗力越大，强度、硬度越高。

根据片间距的大小，将珠光体分为以下三种：ａ．珠光体过冷奥氏体在Ａ～６５０°Ｃ之间等温转变，形成粗片状（片间距ｄ＞０．４μｍ）珠光体，一般在光学显微镜下放大５００倍才能分辨出片层状特征，其硬度大约在１７０～２３０ＨＢＳ左右，以符号Ｐ表示。

ｂ．索氏体过冷奥氏体在６５０～６００°Ｃ之间等温转变为细片状（ｄ＝０．２～０．４μｍ）珠光体，称为索氏体，以符号Ｓ表示。

它要在高倍（１０００倍以上）显微镜下才能分辨出片层状特征，硬度大约２３０～３２０ＨＢＳ左右。

ｃ．屈氏体过冷奥氏体在６００～５５０°Ｃ之间等温转变为极细片状（ｄ＜０．２μｍ）珠光体，称为屈氏体，以符号Ｔ表示。

它只能在电子显微镜下放大２０００倍以上才能分辨出片层状结构，硬度为３５～４０ＨＲＣ左右。

马氏体转变称为非扩散型转变马氏体实质上是碳在α-Fe中的过饱和固溶体，马氏体的组织形态两种即片状与板状。

化学热处理是将金属或合金工件置于一定温度的活性介质中加热和保温，使介质中一种或几种活性原子渗入工件表面，以改变表面层的化学成分和组织，使表面层具有不同于心部的性能的一种热处理工艺。

钢的渗碳将钢件在渗碳介质中加热并保温使碳原子渗入表层的化学热处理工艺，称为渗碳。

渗碳的目的是提高工件表面的硬度和耐磨性，同时保持心部的良好韧性。

渗碳后都应进行淬火＋低温回火。

钢的氮化氮化是在一定温度（一般在Ａｃ1 以下），使活性氮原子渗入工件表面的化学热处理工艺，也称渗氮.热处理零件的结构工艺性避免尖角避免厚薄悬殊的截面采用封闭、对称结构采用组合结构合金钢的分类按合金元素总的质量分数分为低合金钢（ｗme ＜５％）、中合金钢（ｗme ＝５％～１０％）、高合金钢（ｗme ＞１０％）；按钢中主要合金元素种类不同，又可分为锰钢、铬钢、硼钢、铬镍钢、铬锰钢等；按用途分合金结构钢、合金工具钢、特殊性能钢；按正火后组织分铁素体钢、奥氏体钢、莱氏体钢等。

合金工具钢按用途分为合金刃具钢、合金模具钢、合金量具钢。

合金刃具钢刃具钢是用来制造各种切削刀具的钢，如车刀、铣刀、钻头等，对刃具钢的性能要求是：高的硬度、高耐磨性、高的红硬性（红硬性是指钢在高温下保持高硬度的能力）、一定的韧性和塑性。

高速钢：是一种红硬性、耐磨性较高的高合金工具钢，它的红硬性高达６００°Ｃ，可以进行高速切削，故称为高速钢。

合金模具钢根据工作条件的不同，模具钢又可分为冷作模具钢和热作模具钢。

合金量具钢。

要进行冷处理。

☆特殊性能钢特殊性能钢是指具有特殊的物理、化学性能的钢。

其种类较多，常用的特殊性能钢有不锈钢、耐热钢和耐磨钢。

常用不锈钢目前常用的不锈钢，按其组织状态主要分为马氏体不锈钢、铁素体不锈钢和奥氏体不锈钢三大类。

耐热钢是抗氧化钢和热强钢的总称。

钢的耐热性包括高温抗氧化性和高温强度两方面的综合性能。

耐磨钢耐磨钢是指在冲击和磨损（只能是在冲击和磨损下）条件下使用的高锰钢。

有色金属工业纯铝：轻金属。

铝的密度较小（约２．７×１０３ｋｇ／m3）☆根据铝合金的成分及工艺特点，可分为变形铝合金和铸造铝合金两类。

当铝合金加热到α相区，保温后在水中快速冷却，其强度和硬度并没有明显升高，而塑性却得到改善，这种热处理称为固溶热处理。

变形铝合金按其主要性能特点可分为防锈铝、硬铝、超硬铝与锻铝等。

铜及铜合金铜是贵重有色金属，工业纯铜又称紫铜纯铜。

有良好的导电、导热性，其晶体结构为面心立方晶格，因而塑性好，容易进行冷热加工。

同时纯铜有较高的耐蚀性，在大气、海水及不少酸类中皆能耐蚀。

但其强度低，强度经冷变形后可以提高，但塑性显著下降。

黄铜是以锌为主要合金元素的铜锌合金。

按化学成分分为普通黄铜和特殊黄铜两类。

当ｗcu ＜３２％时为单相黄铜，单相黄铜塑性好，适宜于冷、热压力加工；当ｗcu ≥３２％后，组成双相黄铜，适宜于热压力加工。

青铜：青铜包含锡青铜、铝青铜、铍青铜、硅青铜和铅青铜等。

钛及其合金钛及其合金具有质量轻、比强度高、良好的耐蚀性。

因而钛及其合金已成为航空、航天、机械工程、化工、冶金工业中不可缺少的材料。

纯钛是灰白色轻金属。

密度为４．５４ｇ/cm3纯钛焊接性能好、低温韧性好、强度低、塑性好，易于冷压力加工。

钛合金可分为三类：α钛合金、β钛合金和（α＋β）钛合金。

（α＋β）钛合金：应用最广。

★尺寸公差（简称公差）最大极限尺寸减最小极限尺寸之差，或上偏差减下偏差之差（是个没有符号的绝对值），称为尺寸公差。

公差是允许尺寸的变动量。

孔公差ＴD ＝Ｄmax －Ｄmin ＝ＥＳ－ＥＩ轴公差Ｔd＝ｄmax －ｄmin ＝ｅｓ－ｅｉ★铁铁碳合金相图分析。

亚共析钢0.0218%＜wc＜0.77% L→L+A→A→A+F→F+P亚共析钢冷却过程，依次与液相线，固定相线同素异转变线，共析线想交于1 2 3 4 点★钢的热处理：钢的热处理是指将钢在固态下进行加热、保温和冷却，以改变其内部组织，从而获得所需要性能的一种工艺方法。

退火正火普通热处理淬火回火热处理火焰加热表面淬火感应加热（高频、中频、低频）表面热处理渗碳氮化化学热处理碳氮共渗其他★钢的正火钢的正火将钢材或钢件加热到Ａｃ1 或Ａｃ㎝以上３０～５０°Ｃ，保温一定的时间，出炉后在空气中冷却的热处理工艺称为正火。

正火与退火的主要区别是：正火的冷却速度较快，过冷度较大，因此正火后所获得的组织比较细，强度和硬度比退火高一些。

正火是成本较低和生产率较高的热处理工艺。

目的：对于要求不高的结构零件，可作最终热处理改善低碳钢的切削加工性作为中碳结构钢的较重要工件的预先热处理消除过共析钢中二次渗碳体。

钢的淬火淬火是将钢件加热到Ａｃ3 或Ａｃ1 以上３０～５０°Ｃ，保温一定时间，然后以大于淬火临界冷却速度冷却获得马氏体或贝氏体组织的热处理工艺。

☆亚共析钢淬火加热温度为Ａｃ3 以上３０～５０°Ｃ。