工程材料及成型技术基础概念_鞠鲁粤编

第一章工程材料

1）固体材料的主要性能包括力学性能、物理性能、化学性能、工艺性能

力学性能包括弹性、强度、塑性、硬度、韧性、疲劳强度、蠕变和磨损

2）材料强度是指材料在达到允许的变形程度或断裂前所能承受的最大应力

最常用的强度指标有屈服强度和抗拉强度

固态物质按原子的聚集状态分为晶体和非晶体

常见的晶格类型:体心立方格，面心立方格，密排六方晶格

3）晶格缺陷:点缺陷，面缺陷，线缺陷

4）细化液态金属结晶晶粒的方法:增加过冷度，变质处理，附加振动

5）合金:由两种或两种以上的金属或金属与非金属组成的具有金属性质的物质

组元:组成合金的最基本、最独立的物质

二元合金:由两种组元组成的合金

相:合金中成分相同、结构相同，并与其他部分以界面分开的均匀组成部分

组织:一种或多种相按一定方式相互结合所构成的整体

6）固态合金中的相可分为固溶体和金属化合物

固溶体分为间隙固溶体和置换固溶体

7）固溶强化:当溶质原子溶入溶剂晶格，使溶剂晶格发生畸变，导致固溶体强度、硬度提高，塑性和韧性略有下降的现象

弥散强化:金属化合物呈细小颗粒均匀分布在固溶体基体上时，使合金的强度、硬度、耐热性和耐磨性明显提高

8）铁碳合金的基本相有铁素体、奥氏体、渗碳体、珠光体、莱氏体和低温莱氏体

9）铸铁的类型

铸铁分为一般工程应用铸铁和特殊性能铸铁

一般工程性能铸铁按石墨形貌不同分为灰铸铁、可锻铸铁、球墨铸铁和蠕墨铸铁

10）影响石墨化的因素主要有化学成分和冷却速度

11）钢的热处理:将固态钢采用适当的方式进行加热、保温和冷却，以获得所需组织结构与性能的一种工艺

热处理分为普通热处理（退火、正火、淬火和回火）、表面热处理（表面淬火、渗碳、渗氮、碳氮共渗）及特殊热处理（形变热处理等）

12）铁碳合金相图（分析题）P32

第二章铸造成形

1）铸件的生产工艺方法

按充型条件不同分为重力铸造、压力铸造、离心铸造

按形成铸件的铸型分为砂型铸造、金属型铸造、熔模铸造、壳型铸造、陶瓷型铸造、消失模铸造、磁型铸造等

2）影响金属充型能力的因素和原因

①合金的流动性②浇注温度③充型能力④铸型中的气体⑤铸型的传热系数⑥铸型温度⑦浇注系统的结构⑧铸件的折算厚度⑨铸件复杂程度

影响原因①流动性好，易于浇出轮廓清晰，薄而复杂的铸件，有利于非金属夹杂物和气体的上浮和排除，易于对铸件补缩

②浇注温度越高，充型能力越强

③压力越大，充型能力越强，但压力过大或充型速度过高会发生喷射、飞溅和冷隔④铸型中的气体能产生气膜，减少摩擦阻力

⑤传热系数越大，铸型的激冷能力越强，金属液于其中保持液态的时间越短，充型能力下降

⑥温度越高，液态金属与铸型的温度就越小，充型能力越强

⑦结构越复杂，流动阻力越大，充型能力越差

⑧折算厚度大，散热慢，充型能力好

⑨结构复杂，流动阻力大，铸型充填困难

3）金属的凝固方式:逐层凝固方式，体积凝固方式，中间凝固方式

4）合金收缩的缺陷:缩孔、缩松、裂纹、变形和残余应力

合金收缩的阶段:液态收缩、凝固收缩、固态收缩

5）影响收缩的因素:化学成分的影响，浇注温度的影响，铸件结构和铸件条件的影响

6）防止缩孔的方法:定向凝固原则，同时凝固的原则

7）为使铸件实现定向凝固原则或同时凝固原则，可采取的工艺措施:

①正确布置浇注系统的引入位置，确定合理的浇注工艺

②采用冒口③采用补贴④采用不同蓄热系数的造型材料或冷铁

8）铸件的结构设计（出分析题）:看看常见的铸件结构设计，特别是不合理的结构

9）砂型铸造方法的类型和基本原理

砂型铸造方法主要有手工造型（用手工或手动工具完成紧砂、起模、修型的工序）和机器造型（用机器进行紧砂和起模）

气动微振压实造型（低压造型）:采用振动-压实-微振紧实砂型

高压造型:指压实比压超过0.7MPa的机器造型，压实机构以液压为动力。按工艺装备分为有箱、脱箱、无箱三种。

真空密封造型的原理:在特制砂箱内充填无水无粘结剂的型砂，用薄而富有弹性的塑料薄膜将砂箱密封后抽成真空，借助铸型内外的压力差使型砂紧实和成形。

气流冲击造型原理:利用气流冲击，使预填在砂箱内的型砂在极短的时间内完成冲击和紧实的过程。分

为低压气冲造型和高压气冲造型

消失模造型的原理:用泡沫聚苯乙烯塑料模样（包括浇冒口）代替普通模样，造好型后不取出模样就浇入金属液，在灼热液态金属的热作用下，泡沫塑料气化、燃烧而消失，金属液取代了原来泡沫塑料模所占的空间位置，冷却凝固后即可获得所需要的铸件

冷冻造型:采用普通的石英砂作为骨架材料，加入少量的水和粘土，按普通造型方法制好铸件后送入冷冻室，用液态氮或二氧化碳为制冷剂，冷冻铸型，借助包裹在砂粒表面的冷冻水分而实现砂粒的结合，使铸型有很高的强度和硬度

10）特种造型

金属型铸造:用铸铁、碳钢或低合金钢等金属材料制成铸型，在重力作用下，金属液充填金属型型腔，冷却成形而获得铸件

离心铸造:将金属液浇入旋转的铸型中，在离心力的作用下填充铸型而凝固成形。分为卧式离心铸造和立式离心铸造

压力铸造:在高压作用下，以很高的速度把液态或半液态金属压入压铸模型腔，并在压力下快速凝固而获得铸件。

低压铸造:浇注时金属液在低压作用下由下而上填充铸型型腔，并在压力下凝固而形成铸件

熔模铸造:属于精密铸造，分为型壳熔模铸造、填箱熔模铸造、石膏型熔模铸造

壳型铸造:用热法制造壳型，制壳的方法有翻斗法和吹砂法

陶瓷型铸造的原理:以耐火度高、热膨胀系数小的耐火材料为骨料，用水解的硅酸乙酯作粘结剂配制陶瓷型浆料，在碱性催化剂作用下用灌浆法成形，胶结、喷燃和烧结后，制成陶瓷型

磁性铸造:采用铁丸代替型砂及型芯砂，用磁场作用代替铸造粘结剂，用泡沫塑料消失模代替普通模样石墨型铸造:用高纯度的人造石墨经机械加工成形或以石墨砂作骨架材料添加其他附加物制成铸型，浇注凝固后获得铸件