机械制造基础复习

机械制造基础复习大纲

金属材料,非金属材料

钢铁材料和有色金属

使用性能和工艺性能

使用性能包括物理性能（如比重、熔点、导电性、导热性、热膨胀性、磁性等），化学性能（耐用腐蚀性、抗氧化性），力学性能也叫机械性能.

包括铸造性能、锻造性能、焊接性能、冲压性能、切削加工性能和热处理工艺性能等。

4 金属材料的力学性能指标有哪些？什么区别？代表性各自如何？

主要有强度、塑性、硬度、冲击韧度和疲劳强度等。

强度指材料抵抗塑性变形和断裂的能力。

塑性是材料在静载荷作用下产生塑性变形而不破坏的能力。评定指标是伸长率和断面收缩率。

硬度指金属材料抵抗外物压入其表面的能力，也是衡量金属材料软硬程度的一种力学性能指标。

指金属材料抵抗冲击负荷的能力，可用摆锤冲击试验机来测定金属材料的冲击值。

疲劳强度—机械零件在周期性或非周期性动载荷（称为疲劳载荷）的作用下工作发生断裂时的应力，用表示。

5 拉伸试验的曲线？结论？什么材料没有明显的屈服现象？

1、oe段：弹性变形阶段

2、es段：塑性变形阶段

3、S点：屈服点

4、b点：出现缩颈现象，

拉伸力达到最大值，

试样即将断裂。

脆性材料

6 布氏硬度等适用性如何？

（1）测量值较准确，重复性好，可测

组织不均匀材料（铸铁）

（2）可测的硬度值不高

（3）不测试成品与薄件

（4）测量费时，效率低

7 金属的三典型晶体结构是什么。

8 合金的晶体结构类型有哪些？性能各自如何？

根据合金中各组元之间结合方式的不同，合金的组织可分为固溶体.金属化合物和混合物三类。

强度硬度较高，熔点较低

金属由液态转变为固态晶体的过程称为结晶。

结晶过程是金属内的原子从液态的无序的混乱排列转变成固态的有规律排列。经历了形核——长大——形核——长大... 的过程。

晶核形成：自发形核与非自发形核

晶核长大：金属液中的原子不断向晶核表面迁移，使晶核不断长大，与此同时，不断有新的晶核产生并长大，直至金属液全部消失。

晶核数目越多－晶粒越多－晶粒越细小，从而提高材料的力学性能。

（1）提高过冷度：（>107℃/s 非晶态金属）实验测出：冷却速度越大，生核速率越大>长大速率。

（2）变质处理（孕育处理）：在液态金属中，加入一些细小的金属粉末（变质剂）（孕育剂）形成非自发晶核，使晶核数目增多，晶粒变细小。

10 常用的强化材料性能的方法有哪些？

加工硬化固溶强化变质处理

11 晶粒细小力学性能如何？如何细化晶粒？

一般说，同一成分的金属晶粒越细，其强度越高，硬度也越高，塑性、韧性也越好。晶核越多，晶粒越细。

①增加过冷度②进行变质处理③附加振动

12 铁碳合金的基本组织是什么？力学性能如何？

1.铁素体（F）

碳溶于中的固溶体，它保持体心立方晶格结构。溶解度（0.008%∼0.02%），故性质接近纯铁，强度、硬度低，塑性、韧性好。

2.奥氏体（A）

碳溶于中的固溶体，保持面心立方晶格结构。溶解度（0.77%∼2.11%），其强度和硬度略高于铁素体，塑性、韧性较好。

3.渗碳体（Fe3C）

铁和碳组成的金属化合物，复杂斜方晶体结构。含碳量为 6.69%，其硬度很高，塑性、韧性几乎为零，脆性极大，在一定条件下分解为铁和石墨。

4.珠光体P （F+Fe 3C）

珠光体是铁素体和渗碳体的机械混合物。其显微组织珠光体强度较高，塑性、韧性和硬度介于渗碳体和铁素体之间。

5.莱氏体Ld

727℃以上为高温Ld （A+ Fe 3C）

727℃以下为低温Ld’（P+ Fe 3C）

力学性能与Fe 3C 相似，硬而脆

13 绘制铁碳合金相图。能够填写各点字母和数据；解释ECF PSK 线的含义。

ECF线（共晶线）。含碳量在2.11%～6.69%的铁碳合金，冷却到此线时（1148度），将发生共晶反应，同时结晶出奥氏体和渗碳体的共晶混合物莱氏体。PSK线（共析线）。含碳量在0.02%～6.69%的铁碳合金，冷却到此线时（7270C），将发生共析反应，从奥氏体中同时结晶出铁素体和渗碳体的共析混合物珠光体。即A1线。

14 含碳量对铁碳合金组织和力学性能有什么影响？

1、铁碳合金在室温下的组织都是由铁素体和渗碳体两相组成的。随着含碳量增

加，铁素体不断减少，渗碳体逐渐增加。

2、当钢中碳的质量分数小于0.9%时，随着钢中含碳量增加，组织中渗碳体量

不断增多，铁素体不断减少，钢的强度硬度升高，而塑性与韧性下降。

15 铁碳合金相图结论对铸造、锻造、焊接、选材等有什么用处？

16 热处理的含义。

热处理：将固态金属或合金在一定介质中加热、保温和冷却，以改变其整体或表面组织，从而获得所需性能的工艺方法。热处理的三个阶段：加热、保温、冷却。

17 钢热处理加热的目的是什么？保温呢？冷却呢？

得到A 得到组织均匀的A A转变为其它物质

18 钢热处理冷却方式有哪两类。

1）连续冷却。2）等温冷却。

19 钢的整体热处理有哪些方法？有什么区别，适应什么场合？退火正火的区别？淬火的加热温度？淬硬性和淬透性的区别？钢热处理淬火后为什么要回火？有哪几类回火，得到产物有什么区别？

常用的整体热处理有退火，正火、淬火和回火

1.退火

退火是将组织偏离平衡状态的金属或合金加热到适当温度，保持一定时间，然后缓慢冷却得到接近平衡状态组织的热处理工艺。退火常在零件制造过程中对铸件、锻件、焊件接进行，以便于以后的切削加工或为淬火作组织准备。

退火的目的：

1）降低钢的硬度，提高塑性，以利于切削加工及冷变形加工；

2）消除钢中的残余内应力，以防工件变形和开裂；

3）改善组织，细化晶粒，改变钢的性能或为以后热处理做准备。

2.正火

正火是将工件加热到A c3（亚共析钢）或A ccm（过共析钢）以上30～500C，保温适当时间，在自由流通的空气中冷却，得到珠光体类组织的热处理工艺。

正火主要应用于：

1）对不太重要的零件，可细化晶粒，组织均匀，提高机械性能，作为最终热处理；

2）对低碳钢或低碳合金钢，可提高硬度，改善切削加工性；

3）对于过共析钢或工具钢，可减少二次渗碳体，并使其不呈连续网状碳化物，便于球化退火。

3.淬火

淬火是将钢加热到相变温度以上，保温一定时间，然后快速冷却以获得马氏体或下贝氏体组织的热处理工艺。淬火可提高工件的硬度和耐磨性，一般淬火后的工件再配合适当温度的回火，可获得较好的综合力学性能，如刀具、模具、轴和齿轮。淬火质量取决于加热温度和冷却方式。

1）淬火加热温度。根据钢材的化学成分决定，亚共析钢在A c3以上30～500C，此时钢的组织为细颗粒的奥氏体，淬火后获得细小的马氏体。若温度低于A c3，