北京科技大学材料成形自动控制基础复习要点
北京科技大学材料成型自动控制基础书本重点 chenyang
材料成形自动控制理论基础总结版1.自动控制是采用自动检测、信号调节、电动执行等自动化装置组成的闭环控制系统，它使各种被控变量保持在所要求的给定值上。
2.过程自动化是指在生产过程中，由多个自动控制系统组合成的复杂过程控制系统。
3.生产过程实现自动化的目的是：保证生产过程安全稳定；维持工序质量，用有限资源制造持久耐用的精美产品；在人力不能胜任的复杂快速工作场合中实现自动操作；把人从繁重枯燥的体力劳动中解放出来；不轻易受人的情绪和技术水平影响，按要求控制生产过程。
4.轧制生产过程的特点：(1)需要模型计算。
(2)控制项目众多。
(3)调节速度快。
(4)参数之间相互耦合影响。
(5) 控制结果综合性强。
5.轧制过程技术现状：(1) 轧钢生产日益连续化。
(2)轧制速度不断提高。
(3)生产过程计算机控制。
(4) 产品质量和精度高标准交货。
(5)操作者具有较高技术水平。
6.轧制自动化目前可以分为对过程的自动控制和对工艺过程的计算机系统控制两部分。
7.计算机控制内容又分为计算机配置方式、信息跟踪方式和动态在线控制算法以及分布计算机通讯网络四大部分。
8.中国冶金自动化的发展：(1) 在基础控制方面，以PLC、DCS、工业控制计算机为代表的计算机控制取代了常规模拟控制。
(2)在控制算法上，重要回路控制一般采用PID算法。
(3)在电气传动方面，用于节能的交流变频技术普遍采用；国产大功率交直流传动装置在轧线上得到成功应用。
(4)在过程控制方面，计算机过程控制系统普及率有较大幅度提高。
9.自动控制是利用控制系统使被控对象或是生产过程自动按照预定的目标运转所进行的控制活动。
10.开环控制系统：输出量不会返回影响过程的直接控制系统。
11.闭环控制系统：将输出量反馈回来影响输人量的控制系统，或称为反馈控制系统。
12.自动控制系统：如果将自动检测信号与设定值进行比较，得到与目标信号的偏差，再利用运算控制器自动完成偏差信号调节和控制信号输出，最后由电动执行器完成调节任务，使偏差得到消除，就成为自动控制系统。
材料成型技术基础-总复习-知识点归纳
二、铸造1．零件结构分析：筒壁过厚；圆角过渡，易产生应力集中。
2．铸造方法：砂型铸造（手工造型）及两箱造型。
3．选择浇注位置和分型面4．确定工艺参数(1) 铸件尺寸公差：因精度要求不高，故取CT15(2) 要求的机械加工余量（RMA ）：余量等级取H 级。
参考表2-6，余量值取5mm ，标注为GB/T 6414－CT15－RMA5(H)(3) 铸件线收缩率：因是灰铸铁件及受阻收缩，取0.8%(4) 起模斜度：因铸件凸缘端为机加工面，增加壁厚式，斜度值1°(5) 不铸出的孔：该铸件6个φ18孔均不铸出(6) 芯头形式：参考图2-39，采用水平芯头零件结构的铸造工艺性：1、基本原则：1) 铸件的结构形状应便于造型、制芯和清理2) 铸件的结构形状应利于减少铸造缺陷3) 对铸造性能差的合金其铸件结构应从严要求2、铸造性能要求：1) 铸件壁厚应均匀、合理（外壁＞内壁＞肋（筋））2) 铸件壁的连接（圆角过渡、避免交叉和锐角、避免壁厚突变 ）3) 防止铸件变形（结构尽量对称）4) 避免较大而薄的水平面5) 减少轮形铸件的内应力 （避免受阻收缩）3、铸造工艺要求：1）外形铸件外形分型面应尽量少而平；避免局部凸起或凹下侧凹和凸台不应妨碍起模；垂直于分型面的非加工面应具有结构斜度2）内腔尽量采用开放式、半开放式结构；应利于型芯的固定、排气和清理3）大件和形状复杂件可采用组合结构三、塑性成形金属塑性成形的方法：锻造、冲压、挤压、轧制、拉拔自由锻1、零件结构分析2、绘制锻件图 （余块、余量、公差）3、确定变形工序（镦粗、冲孔、芯轴、拔长、弯曲、切肩、锻台阶）4、计算坯料质量（mo= (md+mc+mq) (1+δ)）和尺寸 （首工序镦粗：D0≥0.8 拔长：D0≥ 零件结构的自由锻工艺性1）应避免锥形或楔形，尽量采用圆柱面和平行面，以利于锻造2）各表面交接处应避免弧线和曲线，尽量采用直线或圆，以利于锻制3）应避免肋板或凸台，以利于减少余块和简化锻造工艺4）大件和形状复杂的锻件，可采用锻—焊，锻—螺纹联接等组合结构模锻1、零件结构分析（分模面、结构斜度、圆角过渡、腹板厚度）2、绘制锻件图（余块、机械加工余量、锻件公差、模锻斜度、模锻圆角）3、确定变形工步（镦粗、拔长、滚压、弯曲、预锻、终锻）4、修整工序选择（切边、冲连皮、校正、热处理（正火或退火）、清理） 30V max Dy零件结构的模锻工艺性1）应有合理的分模面，以保证锻件从模膛中取出又利于金属填充、减少余块和易于制模2）与分模面垂直的非加工面应有结构斜度，以利于从模膛中取出锻件（圆角过渡，利金属流动，防应力集中）3）应避免肋的设置过密或高宽比过大，利于金属充填模膛4）应避免腹板过薄，以减小变形抗力以及利于金属填充模膛5）应尽量避免深孔或多孔结构，以利于制模和减少余块6）形状复杂性件宜采用锻—焊、锻—螺纹联接等组合结构，以利于模具和减少余块冲压（冲裁、弯曲、拉深、缩口、起伏和翻孔）冲裁：落料模：D凹≈（Dmin）D凸≈（D凹-Zmin）冲孔模：d凸≈（dmax）d凹≈（d凸+Zmin）弯曲：工件内侧圆角半径≥凸模圆角半径、弯曲件毛坯长度拉伸：拉深间隙、拉伸模尺寸、毛坯直径、拉深次数冲压工序：1）带孔平板件：单工序：先落料后冲孔，连续模：先冲孔后落料2）带孔的弯曲件或拉深件：热处理、拉深/弯曲、冲孔3）形状复杂的弯曲件：先弯两端、两侧，后弯中间模具：单工序模、复合模、连续模1、零件结构分析：孔边距过小,宜加大2、冲裁间隙：取大间隙Z/2=(10%～12.5%)δ故Z=0.30～0.38mm模具刃口尺寸：落料模：D凹≈（Dmin）=33.2 D凸≈（D凹-Zmin）=32.9冲孔模：d凸≈（dmax）=26.7 d凹≈（d凸+Zmin）=273、冲压工序选择工序类型：平板件，冲孔和落料工序工序顺序：大批量，先冲孔后落料4、模具类型：精度要求不高且为大批量生产，采用连续模零件结构的冲压工艺性1）材料：尽量选用价格较低的材料2）精度和表面质量：3）冲压件的形状和尺寸1）冲裁件：①形状尽可能简单、对称②圆弧过渡、避免锐角③注意孔形、孔径、孔位2）弯曲件：①形状②h、a、c≥2δ、l≥r+(1~2)δ、R/r≥0.5δ③冲孔槽防止孔变形④位置3）拉深件：①形状②转角l≥R/r+0.5δ、R≥2~4δ、r≥2δ③位置④组合工艺、切口工艺四、连接成形焊接头力学性能：相变重结晶区、焊缝金属区、母材、不完全重结晶区、熔合区、过热区焊接残余应力：调节1）设：减少焊缝的数量和尺寸并避免焊缝密集和交叉；采用刚性较小的接头2）工：合理的焊接顺序（先内后外、先短后长、交叉处不起头收尾）、降低焊接接头的刚性、加热减应区、锤击焊缝、预热和后热2、消除：1）去应力退火2)机械拉伸法3)温差拉伸法4)振动法3、焊接残余变形控制和矫正：（收缩变形、角变形、弯曲变形、扭曲变形、失稳变形）1）设：尽量减少焊缝的数量和尺寸，合理选用焊缝的截面形状2、合理安排焊缝位置2）工：反变形法、刚性固定法、合理选用焊接方法和焊接规范、选用合理的装配焊接顺序材料的焊接性：（材料的化学成分、焊接方法、焊接材料、焊件结构类型、服役要求）焊接性评价:碳当量、冷裂纹敏感系数公式金属材料的焊接：1、碳钢：（①淬硬组织、裂纹；②预热和后热；③低氢型焊条、碱度较高的焊剂；④去应力退火或高温回火）1）低碳钢、强度低的低合金结构钢：各种方法，无需采用任何工艺措施方便施焊2）中碳钢：①易②③④小电流、低焊速和多层焊。
《材料成形技术基础》复习要点 (2)
复习思考题《材料成形技术基础》复习要点第一章绪论1.材料成形的方法有、、、等。
第二章材料凝固理论1.概念：凝固。
2.凝固是将固体材料加热到态，然后使其按预定的尺寸、形状及组织形态，再次冷却至态的过程。
3.是将固体材料加热到液态，然后使其按预定的尺寸、形状及组织形态，再次冷却至固态的过程。
4.函数与过程经历的历程无关，只与研究体系所处的状态有关。
5.状态函数与过程经历的历程无关，只与研究体系所处的有关。
6.内能U是状态函数。
7.焓H是状态函数。
8.熵S是状态函数。
9.吉布斯自由能G是状态函数。
10.亥姆霍兹自由能A是状态函数。
11.功W是状态函数。
12.自发过程是指系统从态自发移向态的过程。
13.在没有外界影响下，自发过程不可逆转。
14.在没有外界影响下，自发过程可以逆转。
15.即使有外界影响，自发过程也不可逆转。
16. 有外界影响时，自发过程可以逆转。
17. 自发过程两个判据是 和 。
18. 自由能最低原理指 条件下，体系的自由能永不增大，自发过程的方向力图 体系的自由能，平衡的标志是体系的自由能 。
19. 吉布斯自由能判据（自由焓判据）指 条件下，一个只做体积功的体系，其自由焓永不 ，自发过程的方向是使体系自由焓 ，当自由焓减到 时，体系达到平衡。
20. 概念：自发过程；自由能最低原理。
21. 如图示，a ）-d)分别处于什么润湿状态？22. 根据杨氏方程LGLS SG σσσθ-=cos ，说明当LG LS SG σσσ、、满足什么条件时，接触界面表现为润湿（不润湿）。
23. 由于自发形核是自行发生的形核，因此比非自发形核容易。
24. 非自发形核依靠外来质点形核，比自发形核容易。
25. 由于非自发形核依靠外来质点形核，因此没有自发形核容易进行。
26. 形核剂应具备的基本条件是 、 、 、 。
27. 凝固时，形核剂应具备的基本条件是什么？28. 粗糙界面的晶体生长要比光滑界面容易。
29. 光滑界面的晶体生长要比粗糙界面容易。
材料成型复习提纲(完整版)
题型与比例：选择题20%，填空题30% ，是非题20%，其他30%第一章1.铸件的凝固方式有：逐层凝固、糊状凝固、中间凝固2.合金的结晶温度范围越小，凝固区域越窄，越倾向于逐层凝固。
3.液态金属本身的流动性能力称为流动性。
4.液态合金充满型腔，获得形状完整，轮廓清晰的铸件的能力，称为充型能力。
5.影响合金流动性的因素：1.合金的种类2.合金的成分3.浇注的条件4.铸型的充填条件6.灰铸铁、硅黄铜的流动性最好，铝合金次之，铸钢最差。
7.收缩是铸造合金从浇注、凝固直至冷却到室温的过程中，其体积或尺寸缩减的现象。
收缩是合金的物理本性，在铸造过程中，因收缩可能会导致铸件产生缩孔、缩松、应力、变形和裂纹等缺陷。
8.缩孔是在铸件最后凝固的部分形成容积较大而且集中的空洞。
9.缩松是细小而分散的空洞。
10.定向凝固（顺序凝固）在铸件上可能出现缩孔的厚大部位安放冒口，在远离冒口的部分安放冷铁，使铸件上远离冒口的部位先凝固，靠近冒口的部位后凝固，冒口本身最后凝固。
11.铸造内应力按产生的原因不同，分为热应力、收缩应力、相变应力。
热应力主要是铸件冷却中，由于冷却速度不同而引起不均衡收缩所产生的应力。
热应力使冷却较慢的厚壁处或心部受拉伸，冷却较快的薄壁处或表面受压缩。
12.一般铸件冷却到弹性状态后，收缩受阻才会产生收缩应力，而且收缩应力表现为拉应力或切应力。
13.同时凝固：采取措施使铸件各部分无温差或温差尽量小，几乎同时进行凝固。
自然时效：将铸件置于露天场地半年以上，让其缓慢地发生变形，内应力消除。
热时效（人工时效）又称去应力退火，将铸件加热到550~650°C，保温2~4h，随炉慢冷至150~220°C，然后出炉。
14.热裂一般是在凝固末期，金属处于固相线附近的高温时形成的。
热裂纹的特征是裂纹短，缝隙较宽，形状曲折，裂口表面氧化较严重15.冷裂的特征是裂纹细小，呈连续直线状，具有金属光泽或微氧化色。
材料成型及控制相关知识
材料成型及控制相关知识
材料成型及控制相关知识
材料成型指的是将原材料通过加工和加热等手段使其达到所需形状和
性能的过程，一般包括以下几个方面的知识：
1. 材料选择：选择适合的材料是材料成型的关键。
材料的选择需要考
虑产品的使用环境、性能要求、成本等多方面因素，从而选择出最为
合适的材料。
2. 材料准备：将选定的材料进行粉碎、筛选、预干等处理，使其在成
型过程中能够更好地流动和成型，并达到所需的物理性能。
3. 成型工艺：选择适合的成型工艺是材料成型的关键。
通常包括压制、注塑、挤出等多种方法，需要根据产品的形状和性能要求来选择最为
合适的成型工艺。
4. 成型设备：成型设备是材料成型的基础，需要根据成型工艺的不同
选择不同的设备，如有些产品适宜采用注塑成型，有些则适宜采用挤
出成型等。
5. 控制参数：在成型过程中需要控制的参数包括温度、压力、速度等
多个方面，需要根据产品的要求进行相应的调整和控制，以保证产品的质量达到所需标准。
6. 检测和修整：成型后的材料需要进行检测和修整，以保证其符合产品的要求，这需要根据产品的不同进行相应的检测方法和技术，如力学性能测试、X射线检测等。
总之，材料成型及控制相关知识是非常广泛和复杂的一个领域，需要掌握和应用多方面的技术和知识，以保证成型后的产品质量和性能达到所需标准。
材料成型控制工程基础考试重点
一、传递函数：对于线性系统，设其输入量为Xr（t），输出量为X0（t），则它的传递函数G （s）是指初始条件为0时，输出量的拉氏变换X0（s）对输入量的拉氏变换Xr（s）之比，即Gs）=X0(s)/Xr(s)。
二、卷积定理：L[Xr(t)*g(t)]=Xr (s)*G（s）两个时间函数之卷积的拉氏变换就等于他们各自拉氏变换的乘积三、鲁棒性：在存在扰动和未建模动态条件下，也就是系统的实际动态与应用数学模型之间误差较大时，系统仍能保持稳定性，基本维持原有设计中控制性能的能力。
它的研究可以从“稳定鲁棒性”和“性能鲁棒性”两方面来区分。
四、极点配置：使闭环控制系统具有预先设定的特征值是控制系统设计方法之一，称为极点配置。
五、比例度Q：使调节器的输出变化达到全量程时输入偏差改变了满量程的百分比。
Q大则比例带宽，Q小则比例带窄。
六、衰减率：衡量振荡过程衰减程度的另一种指标是衰减率，它是指每经过一个周期以后，波动幅度衰减的百分数，即￥=Y1—Y2/Y1。
￥<0则，Y2>Y1,调节过程是发散振荡的；=0，Y2=Y1,调节过程是等幅振荡的；1>￥>0,则Y2<Y1，调节过程是衰减振荡的；=1时，则Y2=0，调节过程是非周期过程。
七、超调量Q%：最大动态偏差Y1占被调量稳态变化幅值Y（无穷大）的百分数。
它反映系统的平稳性，超调量越大说明系统过度过程越平稳。
一般调速系统Q%可允许在10~35%之间。
对轧钢而言，初轧机要求Q%小于10%，连轧机小于2~5%，卷取机的张力控制不允许有超调量。
八、古典控制理论的控制策略包括：PID控制，smith控制，解耦控制；现代控制理论的策略主要包括：自适应控制，变结构控制；智能控制理论的策略主要包括：模糊控制，专家控制，神经网络控制。
九、古典控制理论研究对象是单输入单输出定常反馈系统，数学基础是拉氏变换，数学模型是传递函数设计分析方法基于频率法和图解法；现代控制理论适用于多输入多输出，时变参数，分布参数，随机参数非线性等复杂控制系统的分析设计，数学基础是矩阵理论，数学模型是状态空间法。
北京科技大学材科基第二学期复习重点(共21张PPT)
• 临界晶核半径、临界形核功、形核率 • 晶核长大
• 液固界面结构(光滑、粗糙) • 晶核长大方式
• 固溶体的结晶
• 平衡凝固、非平衡凝固 • 平衡分配系数、Scheil方程、成分过冷
• 共晶凝固和包晶凝固
共二十一页
第十一章 凝固(nínggù)
• 相关公式
CLC0fLk01
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8. (本题20分) 用成分-自由能曲线表述二元过饱和固溶体脱溶驱动力和 形核驱动力。说明脱溶可能的贯序，解释产生这些贯序可能的原因。 下图为铝铜合金不同过渡相的转变曲线图，回答以下问题：①合金
经固溶处理后，在室温放置多少时间才开始出现G.P.区？②在什么 温度G.P.区出现最快？需要多少时间？③G.P.区能出现的最高温 度是多少？④q’’相出现的最高温度是多少？⑤在130 C时效
• 奇异晶界、邻位晶界 • 小角晶界和大角晶界：能量、偏析、迁移 • 取向差 • 相界—共格、半共格、非共格 • 体缺陷
共二十一页
第八章 固体中原子的扩散
• 扩散机制—间隙、空位、换位
• 扩散系数—微观意义、影响因素 • 扩散激活能 • 扩散方程的解
•误差函数解、高斯解、三角函数解、数值(shùzí)解、平方根关系
C S k 0 C 01 fSk 0 1
mLC01k0 GL DL k0 v
共二十一页
第十二章 固态转变
• 合金脱溶 • 脱溶贯序
• 时效 • 共析转变、块状转变
• 连续型转变—调幅分解、无序—有序转变 • 无扩散型相变 • 回复和再结晶
• 组织、性能变化、驱动力 • 再结晶基本规律、动力学及影响因素(yīn sù)
高；Σ3孪晶界是共格的，很稳定，能量很低，甚至低于小角晶界；杂质偏析少，迁移率
材料制备加工理论题复习提纲（北科大）
材料制备加⼯理论题复习提纲（北科⼤）材料制备加⼯（宋⽼师上课部分）第⼀章材料加⼯成形的⽅法1.概述：根据化学成分和显微结构分为：⾦属材料、⽆机粉⾦属材料、⾼分⼦材料、复合材料成形。
2.⾦属材料的精确成形包括：铸造、塑性成形、焊接。
3.⾦属塑性成形：利⽤⾦属在外⼒作⽤下所产⽣的塑性形变来获得具有⼀定形状、尺⼨和⼒学性能的材料。
（⼀般作⽤⼒有冲击⼒和压⼒）4.⾦属塑性成形包括：轧制：⾦属坯料在两个回转轧辊之间受压变形⽽形成各种产品的成形⼯艺。
挤压：⾦属坯料在挤压模内被挤出模孔⽽变形的成形⼯艺。
拉拔：将⾦属坯料拉过拉拔模的模孔⽽变形的成形⼯艺。
锻压：⾦属坯料在上下砥铁间受冲击⼒或压⼒⽽变形的成形⼯艺称为⾃由锻，坯料在⼀定形状的锻模模膛内受冲击⼒或挤压⼒⽽变形的成形⼯艺称模锻，⾦属板料在冲模之间受压产⽣分离或变形的成形⼯艺称冲压。
5.焊接与其他连接⽅法的重要区别是通过原⼦之间的结合⽽实现连接。
6.材料成形加⼯技术的发展趋势：精密成形-材料制备与成形⼀体化-复合成型-数字化成形-材料成形⾃动化-绿⾊清洁⽣产。
第⼆章钢铁材料⽣产⼯艺1.炼铁：矿⽯到钢材可分为两个流程：（长流程）⾼炉-转炉-轧机流程；（短流程）直接还原或熔融还原-电炉-轧机流程。
2.设备：⾼炉本体和五个辅助设备系统3.原料：铁矿⽯和熔剂（作⽤：1.使还原出来的铁与脉⽯和⽯灰⽯实现良好分离，并顺利从炉缸中流出，即渣铁分离。
2.使⼀定数量和⼀定物理、化学性能的炉渣去除有害杂质硫，确保⽣铁质量。
）、⾼炉燃料（焦炭：在风⼝前燃烧，提供冶炼所需热量；固体碳及其氧化物co充当还原剂；在⾼温区焦炭作为⽀撑料柱⾻架，同时保证⽓路流通；铁⽔渗碳。
、煤粉）4.铁矿粉造块⽅法：烧结法和球团法。
5.⾼炉冶炼原理：⽤CO和H2还原铁氧化物（间接还原）T<570℃时，CO作还原剂：3Fe2O3+CO=2Fe3O4+CO2Fe3O4+CO=3FeO+CO2FeO+CO=Fe+CO2当温度⼤于570℃时，⽤H2作还原剂3Fe2O3+H2=2Fe3O4+H2OFe3O4+H2=3FeO+H2OFeO+H2=Fe+H2O间接还原时⽤⽓体作为还原剂，可逆反应，还原剂不能充分利⽤，需要⼀定过量的还原剂。
材料成型技术基础复习
1.塑性成形是利用金属的塑性，在外力作用下使金属发生塑性变形，从而获得所需要形状和性能产品的一种加工方法2.单晶体：晶格位向相同的一群同类型晶胞聚合在一起，组成单晶体。
3.各向异性：单晶体由于不同晶面和晶向上原子排列不同，使原子的密度和原子间的结合力强弱不同，因而在不同方向上其机械、物理和化学性能不同。
4.多晶体：工业用金属是由许多尺寸很小，位向不同的小的单晶体组成。
5.滑移：在剪应力的作用下，晶体的一部分相对于另一部分，沿着一定的晶面和晶向产生移动。
产生滑移的晶面和晶向，分别称为滑移面和滑移方向。
6.滑移系：通常每一种晶格有几个可能产生滑移的晶面，即同时存在几个滑移面；而每一个滑移面，又同时存在几个滑移方向。
一个滑移面和其上一个滑移方向，构成一个滑移系。
7.单晶体塑性变形的另一种方式叫双晶，又叫孪晶。
8.孪生：单晶体在剪应力作用下，晶体一部分对应一定的晶面（双晶面），沿一定的方向，进行相对移动。
结果使晶体的变形部分与未变形部分以双晶面为对称面互相对称。
9.冷成形—冷塑性成形、冷变形：金属在回复、再结晶温度以下的一种成形方法，通常在变形过程中会出现位错密度上升、发生加工硬化的现象。
10.热成形—热塑性成形、热变形：金属在再结晶温度以上进行的成形方法，通常变形过程材料软化占优势。
11.加工硬化—应变硬化：金属在低于再结晶温度时，由于塑性应变而产生塑性降低、强度和硬度增加的现象。
12.静态回复：当加热温度不高时，晶体内只有间隙原子和空位的运动。
这时变形金属晶粒的外形无明显变化，仍呈纤维状，只消除了晶格畸变，其机械性能几乎无变化，物理化学性能则大部分恢复。
随着温度的升高，原子具有了较大的活动能力，位错开始运动。
实质上是原子从高能态的混乱排列向低能态的规则排列转变的过程，结果是晶体的内应力大大下降，强度稍有下降，塑性稍有提高。
13.静态再结晶：变形金属加热到较高温度时，由于原子获得了更大的活动能力，首先在变形晶粒的晶界或滑移带、峦晶带等变形剧烈的地区产生晶核，即为一些原子规则排列的小晶块，然后晶核逐渐长大，成为具有正常晶格的新晶粒，新晶粒长大到彼此边界相遇，过程结束，这一生核、长大的过程称为再结晶。
材科成型成型及控制工程 材料科学与基础
晶粒取向及晶界的影响。 不同时性和相互协调性、细晶强化 4、理解加工硬化、细晶强化、第二相强化、固溶强化产生的原 因和它的实用意义 。
第六章 塑性变形与再结晶
三、塑性变形对金属组织与性能的影响。
• 纤维组织、亚结构细化、形变织构； • 加工硬化、残余应力。 四、回复、再结晶、晶粒长大中金属组织与性能的变化特点。
第一章 原子结构和晶体结构
决定材料性能的两个根本性问题：原子间的结合键和晶体结构 。 1、结合键 原子结合成分子或固体时，原子间产生的相互作用力，称为结 合键。 结合键分为5类： 离子键、共价键、金属键、分子键及氢键。 2、晶体结构 （1）基本概念： 空间点阵、晶格、晶胞、晶体、非晶体、单晶体、多晶体、 晶格常数、配位数、致密度（堆垛密度）；晶面、晶向、 晶面指数、晶向指数、晶面族、晶向族；各向异性、各向 同性
（ 3）掌握金属中常见的 bcc， fcc， hcp三种典型的 晶格类型。
晶格常数 原子半径 原子个数
配位数
体心立方 a
3 a 4
面心立方 a
2 a 4
密排六方 c/a=1.633
1 a 2
2
8
4
12
6
12
致密度
八面体间隙 四面体间隙 原子堆垛方式
0.68
0.155r(6)
0.74
0.414r(4)
第四章 固态扩散
一、基本概念 扩散系数、扩散激活能 二、扩散定律 dc J D( ) • 菲克第一定律： dx 适用于稳定扩散： 扩散速率与浓度梯度成正比，且
扩散方向与浓度梯度方向相反。
2 c c • 菲克第二定律： D 2 x t
适用于非稳定扩散。
扩散的真正驱动力是扩散物质的化学势梯度，
材料成型设备控制基础复习资料
1.单片机、PLC与继电器的区别答：单片机是利用半导体集成技术，将中央处理单元和一定的数据存储器、程序存储器、定时/计数器、并行输入/输出接口和串行通信接口等多个功能部件集中在一块芯片上，是一台具有完整计算功能的大规模集成电路。
PLC具有如下特点：①可靠性高②丰富的I/O接口模块③采用模块化结构④编程简单易学⑤安装简单，维修方便⑥体积小，质量小，能耗低。
而继电器却是体积大，耗电多，可靠性差。
2.开环、闭环的特点答：开环系统的特点：因为无须对被控量进行检测和反馈，系统结构和控制过程均较简单。
在某些被控量无法检测时，开环控制系统也有其优越性。
同时，开环控制系统还没有稳定性问题。
闭环控制系统的特点：①有两种传输信号的通道，由给定值至被控量的通道称为前向通道；由被控量至系统输入端的通道称为反馈通道。
二者构成了一个闭合回路②由于系统的控制作用是通过给定值与反馈量的差值进行的，故这种控制常被称为按偏差控制，又称为反馈控制。
反馈控制的作用是使偏差减小③作用在反馈环内前向通道上的扰动所引起的被控量的偏差值，都会得到减小或消除，使得系统的被控量基本不受该扰动的影响④闭环控制系统存在稳定性问题3.最常见的控制电路有哪些答：①自锁②互锁③联锁④多地⑤制动控制⑥顺序控制4.抗干扰的方法，干扰产生的原因答：硬件方法：接地技术、屏蔽技术、硬件“看门狗”技术、虑波技术和隔离技术软件方法：软件冗余技术、软件陷阱技术、软件“看门狗”技术产生原因1.来自电网的干扰高频串扰电压跌落浪涌及波形畸变2.来自微机控制系统外的空间的干扰3.系统自身内部的干扰4.从信号传输线传入的干扰其他类型的干扰5.RS232、RS485、USB的特点答：RS232：RS232标准接口线有25根线，4根数据线，11根控制线，3根定时线，7根备用和未定义线，9根常用线。
其传送距离最大约为15m，最高传送速率为20kbit/s,所以适合本地设备之间的通信。
RS485：通信距离远、通信速率高、成本低USB：①连接简单快捷②支持多设备连接③无须外接电源④较强的纠错能力⑤速度快6.PID的基本理论，智能PID控制有哪些类型答：PID调节器：按照偏差的比例，积分和微分进行控制的调节器智能PID控制类型：模糊PID控制、专家PID控制、智能PID自学习控制、基于神经网络的PID控制7.三相异步电动机的特性，启动、调速、制动方法答：特点：结构简单、运行可靠、坚固耐用、价格便宜、维修方便启动1。
材料成型自动控制基础
材料成型自动控制基础材料成型自动控制是一种通过自动化技术对材料成型过程进行控制的方法。
它可以提高加工效率，降低能耗，改善产品质量以及减少人力投入。
本文将介绍材料成型自动控制的基础知识，包括传感器、执行器、控制算法以及控制系统结构等。
传感器是材料成型自动控制系统中的重要组成部分。
传感器能够将物理量转换成电信号，并将其传输给控制器。
在材料成型过程中，传感器可以用于测量温度、压力、湿度、位移等参数。
这些传感器的输出信号可以用来判断加工状态是否正常，从而实现对加工过程的控制。
执行器是材料成型自动控制系统中的另一个重要组成部分。
执行器接收控制器发出的信号，并根据信号来执行相应的动作。
例如，在注塑成型过程中，执行器可以控制注塑机的开闭模和喷嘴的开闭。
在挤塑成型过程中，执行器可以控制挤出机的螺杆转速和压力。
控制算法是材料成型自动控制系统中的核心。
控制算法根据传感器的反馈信号和控制要求，计算出执行器的控制信号。
常见的控制算法包括比例积分控制、PID控制、模糊控制以及自适应控制等。
这些算法可以根据具体的加工要求来选择和优化。
控制系统结构是指材料成型自动控制系统中各组件之间的连接和关系。
常见的控制系统结构包括开环控制和闭环控制。
开环控制是指控制器根据预设的控制信号直接发送给执行器，无须考虑系统的反馈信号。
闭环控制是指控制器根据传感器的反馈信号与控制要求进行比较，计算出控制信号后再发送给执行器。
闭环控制可以更好地保证加工质量和稳定性。
在材料成型自动控制过程中，还需要考虑到控制系统的响应时间和稳定性。
响应时间是指系统从接收输入信号到产生输出信号的时间。
稳定性是指系统在受到扰动时能够保持稳定的特性。
为了提高响应时间和稳定性，可以对控制系统进行模型建立和参数调整。
总之，材料成型自动控制是一种提高加工效率、降低能耗、改善产品质量的重要方法。
它包括传感器、执行器、控制算法以及控制系统结构等基础知识。
了解这些基础知识可以帮助我们更好地理解和应用材料成型自动控制技术。
《材料成型》基础知识点
《材料成型》基础知识点《材料成型》基础知识点1.简述铸造生产中改善合金充型能力的主要措施。
（1）适当提高浇注温度。
（2）保证适当的充型压力。
（3）使用蓄热能力弱的造型材料。
如砂型。
（4）预热铸型。
（5）使铸型具有良好的透气性。
2.简述缩孔产生的原因及防止措施。
凝固温度区间小的合金充满型腔后，由于逐层凝固，铸件表层迅速凝固成一硬壳层，而内部液体温度较高。
随温度下降，凝固层加厚，内部剩余液体由于液态收缩和补充凝固层的凝固收缩，体积减小，液面下降，铸件内部产生空隙，形成缩孔。
措施：（1）使铸件实现“定向凝固”，按放冒口。
（2）合理使用冷铁。
3.简述缩松产生的原因及防止措施。
出现在呈糊状凝固方式的合金中或断面较大的铸件中，被树枝状晶体分隔开的液体区难以得到补缩所致。
措施：（1）、尽量选用凝固区域小的合金或共晶合金。
（2）、增大铸件的冷却速度，使铸件以逐层凝固方式进行凝固。
（3）、加大结晶压力。
（不清楚）4.缩孔与缩松对铸件质量有何影响？为何缩孔比缩松较容易防止？缩孔和缩松使铸件的有效承载面积减少，且在孔洞部位易产生应力集中，使铸件力学性能下降；缩孔和缩松使铸件的气密性、物理性能和化学性能下降。
缩孔可以采用顺序凝固通过安放冒口，将缩孔转移到冒口之中，最后将冒口切除，就可以获得致密的铸件。
而铸件产生缩松时，由于发达的树枝晶布满了整个截面而使冒口的补缩通道受阻，因此即使采用顺序凝固安放冒口也很无法消除。
5.什么是定向凝固原则？什么是同时凝固原则？各需采用什么措施来实现？上述两种凝固原则各适用于哪种场合？定向凝固就是在铸件上可能出现缩孔的厚大部位安放冒口，使铸件上远离冒口的部位先凝固然后是靠近冒口的部位凝固，最后才是冒口本身的凝固。
同时凝固，就是采取必要的工艺措施，使铸件各部分冷却速度尽量一致。
实现定向凝固的措施是：设置冒口；合理使用冷铁。
它广泛应用于收缩大或壁厚差较大的易产生缩孔的铸件，如铸钢、高强度铸铁和可锻铸铁等。
材料成型技术基础复习重点
1.11.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。
北科大材科基资料第一章
第一章原子结构与键合本章在近十年的考试中几乎没涉及。
在第一遍和最后一遍复习时认真看一下就行了。
1.1 原子结构1.2 原子间的键合金属键：由金属中的自由电子与金属正离子相互作用而构成的键合。
离子键：当一正电性元素和一负电性元素相接触时，由于电子一失一得，使它们各自变成正离子和负离子，二者靠静电作用相互结合，这种结合方式叫离子键。
共价键：由两个或多个电负性相差不大的原子间通过共用电子对而形成的化学键，其特点是：相邻原子各出一个电子，作为二者共有，两个正离子即靠运动于其间的这对共用电子的作用而结合起来。
金属键和离子键无饱和性和方向性；共价键有方向性和饱和性。
1.3 高分子链第二章固体结构本章主要掌握空间点阵与晶体结构的定义、关系；三种经典的晶体结构；常见的（课本上的）几种物质结构；固溶体与合金相的定义。
５到９节和第一章的要求一样。
２.１晶体学基础１.空间点阵：将晶体看成完整无缺的理想晶体，并将其中的每个质点抽象为规则排列于空间的几何点，称之为阵点，这些阵点在空间呈周期性规则排列，并具有相同的物理和几何环境，这种由它们在三维空间规则排列的阵列称为空间点阵，简称点阵。
２.晶向：连接原子中心的直线所代表的方向。
３.晶面：晶体中由原子或者分子构成的平面。
４.空间格子：用许多平行的直线将所有阵点连接起来，构成一个三维空间格架，称为空间格子。
５.晶胞（单胞，基胞）：在空间点阵中选取一个具有代表性的基本单元（最小六面体）作为点阵的组成单元，称为单胞。
６.简单单胞：一个单胞平均只有一个阵点，这种单胞叫做简单单胞。
７.点阵参数：为了描述晶胞的形状和大小，常采用平行六面体的三条棱边的边长ａ，ｂ，ｃ及楞间夹角α，β，γ六个参数来表达，这六个表征点阵特征的参量，叫点阵参数。
８.晶面族：晶体中原子或分子排列相同的晶面的组合称为晶面族。
在立方晶系中具有相同指数的晶向和晶面相互垂直。
９.晶带：所有平行或相交于某一晶向直线的晶面构成一个晶带。
北京科技大学材料学院材科基考研章节考点分析
结构与缺陷2002年一.名词解释（1）点阵畸变（2）柏氏矢量（5分）二.画立方（111）面、（435）面。
写出立方晶系空间点阵特征。
（10分）四.画图并简述形变过程中位错增殖的机制。
（10分）十二、简述金属晶体中缺陷的类型（单考生做）。
（10分）2003年一、名词解释（1）刃型位错和螺形位错模型（2）晶界与界面能（10分）三、点阵参数？正方和立方的空间点阵特征是？画出立方（12-3）面（12分）十一、什么是固溶体？影响固溶体的原因有哪些？固溶体与其纯溶剂组元相比，其结构、力学性能和物理性能发生了哪些变化？（12分）十五、根据缺陷相对于晶体尺寸和其影响范围的大小，缺陷可以分为哪几类？简述这几类缺的特征。
（12分）2004年一、简述 2金属键 3中间相 4布喇菲点阵 7位错（12分）二、单相金属或合金各晶粒间的界面一般称之为晶界，通常晶界又分为小角度晶界和大角度晶界两大类，试问：划分为两类晶界的依据是什么？并讨论构成小角度晶界的结构模型。
（10分）三、分别画出立方的（110）、（112）晶面和[110]、[111]晶向。
（10分）四、讨论晶体结构和空间点阵之间的关系。
（10分）五、什么是固溶体？讨论影响固溶体溶解度的主要因素。
（10分）十四、叙述常见的金属晶体中的内外界面。
(10分)2005年一、什么是晶面族？{111}晶面族包含哪些晶面？二、面心立方结构金属的[110]和[111]晶向间的夹角是多少？{100}面间距是多少？三、面心立方结构和密排六方结构金属中的原子堆垛方式和致密度是否有差异？请加以说明。
（20分）四、解释间隙固溶体和间隙相的含义，并加以比较。
五、为什么固溶体的强度比金属高？（15分）六、晶体内若有较多的线缺陷（位错）或面缺陷（晶界、孪晶界等），其强度会明显升高，这些现象称为什么？强度提高的原因是什么？上述两类缺陷是怎样进入晶体的？举例说明如何提高这些缺陷的数目？（15分）2006年一、（以面心立方晶胞为例）描述晶体结构（晶胞）特征的常用参数有哪些？二、在体心立方晶胞中画出一个最密排方向并标明晶向指数；再画出过该方向的两个不同的低指数（简单）晶面，写出对应的晶面指数。
材料成型技术基础复习提纲整理
材料成型技术基础复习提纲整理第一章绪论1、现代制造过程的分类（质量增加、质量不变、质量减少）。
2、那几种机械制造过程属于质量增加（不变、减少）过程。
（1)质量不变的基本过程主要包括加热、熔化、凝固、铸造、锻压（弹性变形、塑性变形、塑性流动）、浇灌、运输等。
（2）质量减少过程材料的4种基本去除方法：切削过程；磨料切割、喷液切割、热力切割与激光切割、化学腐蚀等；超声波加工、电火花加工和电解加工；落料、冲孔、剪切等金属成形过程。
（3）材料经过渗碳、渗氮、氰化处理、气相沉积、喷涂、电镀、刷镀等表面处理及快速原型制造方法属于质量增加过程。
第二章液态金属材料铸造成形技术过程1、液态金属冲型能力和流动性的定义及其衡量方法液态金属充满铸型型腔，获得形状完整、轮廓清晰的铸件的能力，称为液态金属充填铸型的能力，简称液态金属的充型能力。
液态金属的充型能力通常用铸件的最小壁厚来表示。
液态金属自身的流动能力称为“流动性”。
液态金属流动性用浇注流动性试样的方法来衡量。
在生产和科学研究中应用最多的是螺旋形试样。
2、影响液态金属冲型能力的因素（金属性质、铸型性质、浇注条件、铸件结构）（1）金属的流动性：流动性好的液态金属，充型能力强，易于充满薄而复杂的型腔，有利于金属液中气体、杂质的上浮并排除，有利于对铸件凝固时的收缩进行补缩。
流动性不好的液态金属，充型能力弱，铸件易产生浇不足、冷隔、气孔、夹杂、缩孔、热裂等缺陷。
（2）铸型性质：铸型的蓄热系数b(表示铸型从其中的金属液吸取并储存在本身中热量的能力)愈大，铸型的激冷能力就愈强，金属液于其中保持液态的时间就愈短，充型能力下降。
（3）浇注条件：浇注温度对液态金属的充型能力有决定性的影响。
浇注温度越高，充型能力越好。
在一定温度范围内，充型能力随浇注温度的提高而直线上升，超过某界限后，由于吸气，氧化严重，充型能力的提高幅度减小。
液态金属在流动方向上所受压力(充型压头)越大，充型能力就越好。
材料成型及控制工程复习资料
充型能力: 液态合金充满铸型型腔获得形状完整,轮廓清晰的铸件的能力充型能力不足:易产生1)浇不足: 不能得到完整的零件;2)冷隔:没完整融合缝隙或凹坑, 机械性能下降;3）气孔、夹渣等缺陷。
影响合金充型能力的因素:1.合金的流动性2.浇注条件3.铸型条件4.铸件结构流动性对铸件质量影响: ①流动性好,易于浇出轮廓清晰,薄而复杂的铸件；②流动性好,有利于液态金属中的非金属夹杂物和气体上浮、排除；③流动性好,易于对液态金属在凝固中产生的收缩进行补缩；影响流动性的因素: ①纯金属流动性好:一定温度下结晶,凝固层表面平滑,对液流阻力小;②共晶成分流动性好:恒温凝固,固体层表面光滑,且熔点低,过热度大;③非共晶成分流动性差: 结晶在一定温度范围内进行,初生树枝状晶阻碍液流。
铸件的凝固方式：层状(低碳钢、灰铸铁、铝硅合金)、糊状（高碳钢.锡青铜、铝铜合金、球墨铸铁）、中间收缩的三阶段：(1)液态收缩(2)凝固收缩(3)固态收缩收缩对铸件质量的影响：缩孔和缩松①缩孔的形成：在铸件最后凝固的地方出现一些空洞,容积大而集中的孔洞----缩孔，缩孔总是出现在铸件上部或最后凝固的部位。
②②判断缩孔出现的方法：A等温线法B内截圆法影响收缩的因素：1.化学成分2浇注温度3铸件结构和柱形条件易形成缩孔的合金：铸钢.白口铸铁.铝青铜防止缩孔和缩松措施：1.按定向凝固原则进行凝固2.合理确定内浇注位置及浇注工艺3.合理的应用冒口、冷铁、补贴等工艺措施、顺序（定向）凝固:顺序（定向）凝固就是在铸件上可能出现缩孔的厚大部位通过安放冒口、冷铁等工艺措施，使铸件上远离冒口的部位先凝固，然后是靠近冒口部位凝固，最后才是冒口本身的凝固。
铸造应力: 1）热应力：铸件在凝固和冷却过程中，不同部位由于不均衡的收缩而引起的应力。
2）机械应力：铸件在固态收缩时，因受到铸型、型芯、浇冒口、箱挡等外力的阻碍而产生的应力。
热应力使铸件的厚壁或心部受拉伸，薄壁或表层受压缩。
北京科技大学材料成形自动控制基础复习要点
第一、二章1.系统定义：由相互作用和相互依赖的若干组成部分结合成的具有特定功能的有机整体。
(1) 包含若干部分(2) 各个部分之间存在某种联系(3) 具有特定的功能。
控制对象：泛指任何被控物体（不含控制器）。
控制：使某个控制对象中一个或多个输出量随着时间的推移按照某种预期的方式进行变化。
实现：靠控制系统去完成。
开环系统：不存在稳定性问题，控制精度无法保证。
闭环系统：可实现高精度控制，但稳定性是系统设计的一个主要问题。
2.实现闭环控制的三个步骤一是对被控量(即实际轧出厚度或压下位置)的正确测量与及时报告；二是将实际测量的被控量与希望保持的给定值进行比较、PID计算和控制方向的判断；三是根据比较计算的结果，发出执行控制的命令，使被控量恢复到所希望保持的数值上。
闭环控制系统的基本组成和要求（1）被控对象（2）被控量（3）干扰量(或叫扰动量)（4）自动检测装置(或叫自动检测环节) （5）给定量(或叫给定值)（6）比较环节（7）调节器（8）执行控制器古典控制策略主要包括：PID控制、Smith控制和解耦控制。
古典控制策略的应用要满足下面几个条件：(1) 系统应为线性定常系统；(2)系统的数学模型应比较精确；(3) 系统的运行环境应比较稳定。
PID算法的特点PID算法综合了系统动态过程中的过去、现在以及将来的信息PID算法适应性好，有较强的鲁棒性PID算法有一套完整的参数设计与整定方法PID控制能获得较高的性价比对PID算法的缺陷进行了许多改良形成具有实用价值的复合控制策略PID控制的显著缺点是不适于具有大时滞的被控系统( G(s)e- s )变参数及变结构的被控系统系统复杂、环境复杂、控制性能要求高的场合3.PID控制完全依靠偏差信号调节会带来很大调节延迟。
对偏差信号进行比例、积分和微分调节运算称为PID控制，它可以提高控制品质。
这是将偏差放大或通过微分给与短时间的强烈输出，加快启动，减少死区。
积分是将偏差累积起来，进行调整，达到消除静差的目的。
北京科技大学机械工程材料与成形工艺(机械)期末复习总结
工程材料与成形技术基础概念定义原理规律小结一、材料部分材料在外力作用下抵抗变形和断裂的能力称为材料的强度。
材料在外力作用下显现出的塑性变形能力称为材料的塑性。
拉伸过程中，载荷不增加而应变仍在增大的现象称为屈服。
拉伸曲线上与此相对应的点应力σ，S称为材料的屈服点。
称为材料的抗拉强度，它表明了试样被拉断前所能承载的最大应力。
拉伸曲线上D点的应力σb硬度是指材料抵抗其他硬物压入其表面的能力，它是衡量材料软硬程度的力学性能指标。
一般情况下，材料的硬度越高，其耐磨性就越好。
韧性是指材料在塑性变形和断裂的全过程中吸收能量的能力，它是材料塑性和强度的综合表现。
材料在交变应力作用下发生的断裂现象称为疲劳断裂。
疲劳断裂可以在低于材料的屈服强度的应力下发生，断裂前也无明显的塑性变形，而且经常是在没有任何先兆的情况下突然断裂，因此疲劳断裂的后果是十分严重的。
工艺性能是指金属材料接受某种加工过程的难易程度。
主要是铸造性能；锻造性；焊接性；热处理性能；切削加工性。
晶体的结构：在晶体中，原子(或分子)按一定的几何规律作周期性地排列；晶体表现出各向异性；具有的凝固点或熔点。
而在非晶体中，原子(或分子)是无规则地堆积在一起。
常见的有体心立方晶格、面心立方晶格和密排六方晶格。
体心立方晶格的致密度比面心立方晶格结构的小。
晶体的缺陷（低要求）：1)点缺陷2)线缺陷3)面缺陷1）点缺陷—空位和间隙原子在实际晶体结构中，晶格的某些结点，往往未被原子所占据，这种空着的位置称为空位。
同时又可能在个别空隙处出现多余的原子，这种不占有正常的晶格位置，而处在晶格空隙之间的原子称为间隙原子。
2）线缺陷—位错晶体中，某处有一列或若干列原子发生有规律的错排现象，称为位错。
其特征是在一个方向上的尺寸很长，而另两个方向的尺寸很短。
晶体中位错的数量通常用位错密度表示，位错密度是指单位体积内，位错线的总长度。
3）面缺陷——晶界和亚晶界实际金属材料是多晶体材料，则在晶体内部存在着大量的晶界和亚晶界。
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第一、二章1.系统定义：由相互作用和相互依赖的若干组成部分结合成的具有特定功能的有机整体。
(1) 包含若干部分(2) 各个部分之间存在某种联系(3) 具有特定的功能。
控制对象：泛指任何被控物体（不含控制器）。
控制：使某个控制对象中一个或多个输出量随着时间的推移按照某种预期的方式进行变化。
实现：靠控制系统去完成。
开环系统：不存在稳定性问题，控制精度无法保证。
闭环系统：可实现高精度控制，但稳定性是系统设计的一个主要问题。
2.实现闭环控制的三个步骤一是对被控量(即实际轧出厚度或压下位置)的正确测量与及时报告；二是将实际测量的被控量与希望保持的给定值进行比较、PID计算和控制方向的判断；三是根据比较计算的结果，发出执行控制的命令，使被控量恢复到所希望保持的数值上。
闭环控制系统的基本组成和要求（1）被控对象（2）被控量（3）干扰量(或叫扰动量)（4）自动检测装置(或叫自动检测环节) （5）给定量(或叫给定值)（6）比较环节（7）调节器（8）执行控制器古典控制策略主要包括：PID控制、Smith控制和解耦控制。
古典控制策略的应用要满足下面几个条件：(1) 系统应为线性定常系统；(2)系统的数学模型应比较精确；(3) 系统的运行环境应比较稳定。
PID算法的特点PID算法综合了系统动态过程中的过去、现在以及将来的信息PID算法适应性好，有较强的鲁棒性PID算法有一套完整的参数设计与整定方法PID控制能获得较高的性价比对PID算法的缺陷进行了许多改良形成具有实用价值的复合控制策略PID控制的显著缺点是不适于具有大时滞的被控系统( G(s)e- s )变参数及变结构的被控系统系统复杂、环境复杂、控制性能要求高的场合3.PID控制完全依靠偏差信号调节会带来很大调节延迟。
对偏差信号进行比例、积分和微分调节运算称为PID控制，它可以提高控制品质。
这是将偏差放大或通过微分给与短时间的强烈输出，加快启动，减少死区。
积分是将偏差累积起来，进行调整，达到消除静差的目的。
减少比例放大或增加对象变动的阻尼可以减少震荡幅度，但也降低系统响应频率。
自适应控制基本思想：在控制系统的闭环回路之外建立一个由参考模型和自适应机构组成的附加调节回路。
系统用参考模型的输出代表系统的理想输出，当系统运行过程中发生参数或特性的变化时，输出与期望输出之间的误差进入自适应机构，由自适应机构进行运算后，制订出改变控制器参数的策略，或对控制对象产生等效的附加控制，使输出与期望输出趋于一致。
变结构控制变结构控制策略与其它控制策略的根本区别在于：控制器的结构是不固定的，可根据控制对象所处的状态改变。
神经网络控制的特点(1)具有对大量信息的分布存贮能力和并行处理能力；(2)具有对多种形式信息(如图像、语音、数字等)的处理和利用能力；(3)具有很强的处理非线性问题的能力；(4)具有对不确定问题的自适应和自学习能力。
神经网络控制应用方式基本分为两类：单神经元和神经网络。
4.自动控制自动控制是采用自动检测、信号调节（包括数字调节器、计算机）、电动执行等自动化装置，组成的闭环控制系统，它使各种被控变量（如流量、温度、张力、轧机辊缝和轧机转速等）保持在所要求的给定值上。
过程自动化是指在生产过程中，由多个自动控制系统组合的复杂过程控制系统。
5.自动控制目的生产过程实现自动化的目的是：提高工序质量，用有限资源，制造持久耐用的精美产品；在人力不能胜任的复杂快速工作场合中实现自动操作；把人从繁重枯燥的体力劳动中解放出来；不轻易受人的情绪和技术水平的影响，稳定工序质量。
实现自动化大批量生产，提供质量好、性能稳定、价格具有竞争力的产品，为企业生存发展提供更大的空间。
6.现代钢铁生产过程的特点控制项目众多、调节速度快、参数之间相互耦合影响、控制结果综合性强。
7.轧制过程技术现状与自动化发展：轧钢生产日益连续化、轧制速度的不断提高、生产过程计算机控制、产品质量和精度高标准交货、操作者具有高度水平。
8.中国冶金自动化的发展在基础控制方面，以PLC，DCS，工业控制计算机为代表的计算机控制取代了常规模拟控制，在冶金企业全面普及。
近年来发展起来的现场总线、工业以太网等技术逐步在冶金自动化系统中应用，分布控制系统结构替代集中控制成为主流。
在控制算法上，重要回路控制一般采用PID算法，智能控制、先进控制在电炉电极升降控制、连铸结晶器液位控制，加热炉燃烧控制，轧机轧制力控制等方面有了初步应用，取得一定成果。
在电气传动方面，用于节能的交流变频技术普遍采用；国产大功率交直流传动装置在轧线上得到成功应用。
在过程控制方面，计算机过程控制系统普及率有较大幅度提高。
第三章轧制控制计算机系统的数学模型数学模型是计算机自动控制系统设定计算的工具。
与先进工艺、精良设备、精心保养、严格原料等因素一道，成为轧制自动化控制系统的基础。
其合理与否、对生产过程产量的高低、产品质量的优劣和生产事故的多少等均有重要的影响。
轧制数学模型的基本特点1.生产过程由多个环节组成，初始环节偏差影响后续环节2.由于轧制过程表面摩擦、前后张力随机变化，模型参数不可能跟踪变化，这样即便静态模型准确，使用也不很准确。
3.随着通讯、微电子、自动化等高新技术不断发展，以及高新技术进一步应用于冶金工业去创造新工艺、开发新产品，计算机技术支持下的建模和模拟都是经常使用的有效手段。
数学模型的分类1)确定性模型和随机性模型2) 静态模型和动态模型，3)线性模型和非线性模型4) 耦合模型5）离散模型和连续模型，模型的自学习也叫作模型的自适应修正。
进行模型自学习的目的是为了消除和减弱一些变化或干扰因素造成的模型误差，保持和提高数学模型的计算精度。
1.BP网络：其基本思想是，学习过程由信号的正向传播与误差的反向传播两个过程组成。
正向传播时，输入样本从输入层传入，经隐层逐层处理后传向输出层。
若输出层的实际输出与期望输出（教师信号）不符，则转向误差的反向传播阶段。
误差的反向传播是将输出误差以某种形式通过隐层向输入层逐层反传，并将误差分摊给各层的所有单元，从而获得各层单元的误差信号，此误差信号即作为修正各单元权值的依据。
这种信号正向传播与误差反向传播的各层权值调整过程是周而复始地进行。
权值不断调整的过程，也就是网络的学习训练过程。
此过程一直进行到网络输出的误差减少到可以接受的程度，或进行到预先设定的学习次数为止。
BP神经网络包含输入层、输出层和一个隐层2.为什么要预测轧制压力和变形抗力：热轧轧制压力的预报计算计算是个老问题。
在热轧生产中，如何准确地预测在具体生产条件下的轧制压力重要，如果轧制压力太大，会导致轧辊的断裂甚至电机的烧毁；如果轧制压力太小，会导致轧制能力的浪费。
通过准确地预报轧制力可使工厂的技术人员确定合适的轧制工艺。
金属塑性变形抗力是表征钢材压力加工性能的一个基本量，正确确定不同变形条件下金属的变形抗力，是制定合理的轧制工艺规程的必要条件。
3.自学习的流程1) 采集实际数据(1)同时数据。
在同一时刻采集所有机架的有关数据(2)同点数据。
在轧件同一点上采集所有机架的有关数据2) 检查实际测量数据检查各种实测数据的合理性，对实际数据进行极限值检查，判断设定值与实际值的偏差是否超过了给定的限制值。
如果数据异常时，就输出报警，对本块钢不再进行数学模型的自学习，以避免由于测量数据的异常而造成的错误自学习。
主要检查的数据有：PDI数据、带坯的厚度、宽度、温度、精轧温度、轧制力、轧制功率、轧机速度、电流、电压等3) 计算实际测量数据的平均值采用如下算法对实际数据计算平均值即去掉一个最大值，去掉一个最小值，然后取其平均值。
4) 更新自学习系数首先计算各个自学习项目的“瞬时值”，然后进行指数平滑法的修正，最后更新自学习系数。
即把新的自学习系数存储到学习文件中，供下次轧制时使用。
4常用数学模型：初等模型、简单的优化模型、数学规划模型、微分方程模型、差分方程模型、统计回归模型。
第四章轧制过程计算机控制系统轧制过程计算机控制的发展（1）系统结构逐步分散化（2）控制功能不断完善(3)控制范围不断扩大(4)控制速度不断提高工业控制计算机特点(1)可靠性高(2)有开放式的总线结构(3)软件采用组态软件(4)采用专用键盘和面板PLC的主要模块1）CPU模块2）信号模块3）特殊功能模块4）接口模块5）电源模块6）编程设备L0级也称数字传动级，它包括各种DDC/PLC控制的执行设备，这些执行设备本身成为各自独立又有通讯的闭环自动控制系统，可以对调节器进行比例、积分、微分等各种算法设置L1级是SCC操作过程控制级，主要是在程序控制下，进行轧制过程如AGC/AFC等具体控制，即所有相关设备工作的状态控制。
人工操作也可进行干预。
L2 级称为模型控制级（Pattern Integraded Calculation)，主要按照产品要求和原料情况，制定压下规程，并按照各工艺环节的数学模型进行预报运算，包括各架辊缝、转速设定，厚度AGC、板形AFC等计算比较。
同时接受L1级控制的结果，进行轧件跟踪、滤波辨识、自学习修正模型系数，特别是控制轧制节奏。
L3级（Procdut Control System）生产控制级，它主要进行全系统生产的计划和调度，安排L2级和L1级进行工作。
这一级又可以按企业的规模和管理范围的大小，分成几级，例如分成车间管理、工厂管理和公司管理级。
PCS级的计算机都是通讯能力强大的通用计算机，要求数据处理和内外存的容量大。
L3级还完成资源调度，质量控制，材料设计、合同跟踪等相应功能，以实现整个热轧生产线的生产控制、调度与管理。
L4级是公司管理级，主要完成合同跟踪、成本核算、生产计划编制、各生产部门协调安排，作业计划的下发（L3 级），跟踪生产情况和质量情况等。
第五章连续铸钢生产过程控制1.实现连铸生产过程自动化的意义:(1)提高产品的质量(2)提高生产率(3)减少人为干扰因素(4)实现现代化管理(5)改善工作环境、降低劳动强度。
2.连铸机的主要装置:(1)结晶器：钢水→铸坯外壳(2)结晶器振动装置：防止坯壳与结晶器粘结，改善铸坯表面质量(3)二次冷却装置：铸坯加速凝固(4)拉坯矫直装置：克服结晶器与二冷区的阻力，拉出铸坯；调节拉速；保证铸坯质量。
3. 连续铸钢检测技术：(1)钢包钢水温度检测(2)浸入式水口混入钢渣检测(3)无氧化浇注的微气量检测(4)结晶器钢水液面检测(5)坯壳与结晶器壁间摩擦力检(6)铸坯拉漏检测(7)铸坯短边凹度检测(8)铸坯凝固外壳厚度检测(9)铸坯表面缺陷检测（10）拉矫辊检测。
4.连续铸钢自动控制：(1)钢包钢水脱氧自动控制(2)保护渣自动加入控制(3)结晶器锥度及宽度自动控制(4)全自动浇注系统①中间罐液位控制②结晶器液位控制③拉速控制(5)火焰切割毛刺自动清理系(6)自动打印装置（7）钢坯搬运吊车的自动化。