材料成型技术基础复习重点资料讲解

材料成型技术基础复

习重点

1.1

1.常用的力学性能判据各用什么符号表示？它们的物理含义各是什么？

塑性，弹性，刚度，强度，硬度，韧性

1.2

金属的结晶：即液态金属凝固时原子占据晶格的规定位置形成晶体的过程。

细化晶粒的方法：生产中常采用加入形核剂、增大过冷度、动力学法等来细化晶粒，以改善金属材料性能。

合金的晶体结构比纯金属复杂，根据组成合金的组元相互之间作用方式不同，可以形成固溶体、金属化合物和机械混合物三种结构。

固溶强化：通过溶入某种溶质元素形成固溶体而使金属的强度、硬度升高的现象。

1.3

铁碳合金的基本组织有铁素体、奥氏体、渗碳体、珠光体和莱氏体

1.4

钢的牌号和分类

影响铸铁石墨化的因素主要有化学成分和冷却速度

1.5

塑料即以高聚物为主要成分，并在加工为成品的某阶段可流动成形的材料。

热塑性塑料：即具有热塑性的材料，在塑料整个特征温度范围内，能反复加热软化和反复加热硬化，且在软化状态通过流动能反复模塑为制品。

热固性塑料：即具有热固性的塑料，加热或通过其他方法，能变成基本不溶、不熔的产物。

橡胶橡胶是可改性或已被改性为某种状态的弹性体。

1.6

复合材料：由两种或两种以上性质不同的材料复合而成的多相材料。

通常是其中某一组成物为基体，而另一组成物为增强体，用以提高强度和韧性等。

1.8工程材料的发展趋势

据预测，21世纪初期，金属材料在工程材料中仍将占主导地位，其中钢铁仍是产量最大、覆盖面最广的工程材料，但非金属材料和复合材料的发展会更加迅速。

今后材料发展的总趋势是：以高性能和可持续发展为目标的传统材料的改造及以高度集成化、微细化和复合化为特征的新一代材料的开发。

2.0材料的凝固理论

凝固：由液态转变为固态的过程。

结晶：结晶是指从原子不规则排列的液态转变为原子规则排列的晶体状态的过程。

粗糙界面：微观粗糙、宏观光滑；

将生长成为光滑的树枝；

大部分金属属于此类

光滑界面：微观光滑、宏观粗糙；

将生长成为有棱角的晶体；

非金属、类金属（Bi、Sb、Si）属于此类

偏析：金属凝固过程中发生化学成分不均匀的现象

宏观偏析通常指整个铸锭或铸件在大于晶粒尺度的大范围内产生的成分不均匀的现象

2.1

铸件凝固组织：宏观上指的是铸态晶粒的形态、大小、取向和分布等情况，铸件的凝固组织是由合金的成分和铸造条件决定的。

铸件的宏观组织一般包括三个晶区：表面的细晶粒区、柱状晶粒区和内部等轴晶区。

3.0

金属塑性成形指利用外力使金属材料产生塑性变形，使其改变形状、尺寸和改善性能，从而获得各种产品的加工方法。

主要应用：

（1）生产各种金属型材、板材、线材等；

（2）生产承受较大负荷的零件，如曲轴、连杆、各种工具等。

3.1

金属塑性成形特点

（1）产品力学性能优于铸件和切削加工件；

（2）材料利用率高，生产率高；

（3）产品形状不能太复杂；

（4）易实现机械化、自动化，模具投资较大。

塑性与柔软性的区别是什么？

塑性反映材料产生永久变形的能力。

柔软性反映材料抵抗变形的能力。

影响塑性的内部因素

1．化学成分

（1）杂质

（2）合金元素对塑性的影响

2．组织结构

包括组元的晶格、晶粒的取向、晶界的特征等。

影响金属塑性的外部因素

1.变形温度

金属的塑性可能因为温度的升高明而得到改善。

2.变形速度

变形速度对塑性的影响比较复杂。当变形速度不大时，随变形速度的提高塑性是降低的；而当变形速度较大时，塑性随变形速度的提高反而变好。

3.变形程度

变形程度对塑性的影响，是同加工硬化及加工过程中伴随着塑性变形的发展而产生的裂纹倾向联系在一起的。

4.应力状态

5.变形状态

6.尺寸因素

7.周围介质

提高金属塑性的主要途径

(1)控制化学成分、改善组织结构，提高材料的成分和组织的均匀性；

(2)采用合适的变形温度—速度制度；

(3)选用三向压应力较强的变形过程，减小变形的不均匀性，尽量造成均匀的变形状态；

(4)避免加热和加工时周围介质的不良影响。

金属的加工硬化：即金属在低于再结晶温度加工时，由于塑性应变而产生的强度、硬度增加，塑性、韧性下降的现象。

回复：即将冷成形后的金属加热至一定温度后，使原子恢复到平衡位置，晶内残余应力大大减小的现象。

T回＝（0.25～0.3）T熔 K

生产中常利用回复消除加工硬化后工件的残余内应力。

再结晶：即塑性变形后金属被拉长的晶粒重新生核、结晶，变为等轴晶粒的现象。

T再＝0.4 T熔K

冷成形：即坯料在回复温度以下进行的塑性成形过程，变形过程中会出现加工硬化。

热成形：即金属在再结晶温度以上进行的塑性成形过程。

温成形：即金属在高于回复温度以上和低于再结晶温度范围内进行的塑性成形过程。

例1：已知铅的熔点为327℃，钨的熔点为3380℃。问：铅在20℃、钨在1000℃时变形各属哪种变形？为什么？

解：T铅再＝ 0.4T 熔＝ 0.4（327+273）

＝ 240°K ＝ -33℃ < 20℃

故铅在20℃属于热变形.

T 钨再＝ 0.4 T熔＝ 0.4（3380+273）

＝1461°K ＝ 1188℃>1000℃

T 钨回＝（0.25－0.3）T熔

＝（913－1096）K

＝（640－823）℃ < 1000℃

故钨在1000℃属于温变形。