材料成型基础复习重点

A 未变形区B 剧烈变形区C 已变形区D 弹性区半熔化区过热区正火区部分相变区热影响区焊缝区热作用区1、零件的四种加工方法：成形加工:凝固成形、塑性成形、焊接成形、粉末压制、塑料成形；切削加工：车、铣、刨、钻、磨、电火花、电解、超声加工、激光加工等；表面成形加工：表面形变、淬火强化、化学强化、表面镀层、气相沉积镀膜；热处理加工：退、正、淬、回火；2、金属材料成型方法：液态金属铸造成型、固态金属塑性成型、金属材料焊接成型3、材料成型作用：使材料形状发生改变;达到合格的尺寸精度;达到合格的表面精度、形位精度等;达到零件的使用性能的要求4、材料成型特点:1)多在热态下通过模具成型,生产周期短,质量稳定,能一次成型外形和内腔复杂的制件2)材料利用率高3)生产效率高4)产品性能好5)成型加工零件的尺寸精度较切削加工低，表面粗糙度值大。

5、成型方法的选用原则：根据材料的种类选择成型方法；根据材料的力学性能选择成型方法；根据零件的结构形状选择成型方法；根据零件的生产批量选择毛坯的成型方法；尽量根据本企业的生产和设备条件，不同的成型工艺方案，需要不同的装备、模具、生产条件等，应对各种方法进行技术经济分析，选择性价比高的成型方法。

6、质量增加过程的特征是加工材料在过程结束时的质量比过程开始时的最终质量有所增加。

化学热处理：渗碳、渗氮、氰化处理、气相沉积、喷涂、电镀、刷镀等。

装配与连接：焊接，粘接等。

7、质量减少过程（材料的4种去除方法）：1）切削过程2）磨料切割、喷液切割、热力切割与激光切割、化学腐蚀等；3）超声波加工、电火花加工和电解加工4）落料、冲孔、剪切等金属成形过程。

8、铸造的特点1）适应性广。

适应铸铁，碳钢，有色金属等材料；铸件大小，形状和重量几乎不受限制；壁厚1mm到1m ，质量零点几克到数百吨（三峡的水轮机叶轮重达430T）。

2）可复杂成形。

适合形状复杂，尤其是有复杂内腔的毛坯或零件。

3）成本较低。

可直接利用成本低廉的废机件和切屑，设备费用较低；在金属切削机床中，铸件占机床总重量75%以上，而生产成本仅占15-30%（4）但也存在一些不足，如组织缺陷，力学性能偏低，质量不稳定，工作环境较差。

因此，铸件多数做为毛坯用。

组织疏松、晶粒粗大，铸件内部常有缩孔、缩松、气孔等缺陷产生，导致铸件力学性能，特别是冲击性能较低.（发展了铸锻联合工艺）污染环境。

铸造生产会产生粉尘、有害气体和噪声对环境的污染，比起其他机械制造工艺来更为严重，需采取措施进行控制（特种铸造工艺）9、铸造的定义：将液态金属浇注到与零件形状相适应的铸型型腔中，待其冷却凝固后，获得具有一定形状、尺寸和性能的金属零件或毛坯的成形方法。

10、铸造的工艺：原材料-熔化-控制调整成分-浇注-凝固-出模-清理、检验等11、生产方法分类可分为砂型铸造和特种铸造。

按合金分类可分为铸铁、铸钢、铝合金铸造、铜合金铸造、镁合金铸造、钛合金铸造等。

12、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主要取决于金属自身的流动能力，还受外部条件，如铸型性质、浇注条件、铸件结构等因素的影响，是各种因素的综合反映。

13、流动性定义：液态合金充满型腔，形成轮廓清晰，形状和尺寸符合要求的优质铸件的能力。

14、液态金属流动性通常用螺旋形试样来测试。

15、影响合金流动性的因素（1）合金的流动性主要取决于它本身的化学成分。

纯金属和共晶成分的合金，由于是在恒温下进行结晶，液态合金从表层逐渐向中心凝固，固液界面比较光滑，对液态合金的流动阻力较小，同时，共晶成分合金的凝固温度最低，可获得较大的过热度，推迟了合金的凝固，故流动性最好；其它成分的合金是在一定温度范围内结晶的，由于初生树枝状晶体与液体金属两相共存，粗糙的固液界面使合金的流动阻力加大，合金的流动性大大下降，合金的结晶温度区间越宽，流动性越差。

（2）浇注条件对金属流动性的影响1）浇注温度，一般T浇越高，液态金属的充型能力越强。

2）充型压力，液态金属在流动方向上所受的压力越大，充型能力越强。

3）浇注系统的的结构浇注系统的结构越复杂，流动阻力越大，充型能力越差。

（3）铸型性质和铸件结构对金属流动性的影响1）铸型的阻力影响金属液的充型速度，铸型与金属的热交换强度影响金属液保持流动的时间。

2）折算厚度，也叫当量厚度或模数，为铸件体积与表面积之比。

折算厚度大，热量散失慢充型能力好。

铸件壁厚相同时，垂直壁比水平壁更容易充填。

3）铸件复杂程度铸件结构复杂，流动阻力大，铸型的充填就困难。

16、金属凝固包括晶核形成及晶体长大两个过程。

17、铸件凝固方式：逐层凝固、糊状凝固、中间凝固18、影响铸件凝固方式的主要因素：1）合金的结晶温度范围合金的结晶温度范围愈小，凝固区域愈窄，愈倾向于逐层凝固。

如两条相线之间的距离很大，则趋于糊状凝固；如两条相线间距离较小，则趋于中间凝固方式。

2）铸件的温度梯度在合金结晶温度范围已定的前提下，凝固区域的宽窄取决与铸件内外层之间的温度差。

增大温度梯度，可以使合金的凝固方式向逐层凝固转化；反之，铸件的凝固方式向糊状凝固转化。

19、收缩的三个基本阶段金属由浇注温度冷却到室温经历了液态收缩、凝固收缩和固态收缩液态收缩和凝固收缩是铸件产生缩孔和缩松的基本原因。

固态收缩对铸件的形状和尺寸精度影响很大，是铸造应力、变形和裂纹等缺陷产生的基本原因。

20、体收缩率是铸件产生缩孔或缩松的根本原因。

线收缩率是铸件产生应力、变形、裂纹的根本原因。

21、铸件在铸型中收缩时受到的阻力：铸型表面的摩擦阻力；热阻力；机械阻力22、收缩的影响因素1）化学成分不同成分的合金其收缩率一般也不相同。

在常用铸造合金中铸刚的收缩最大，灰铸铁最小2）浇注温度合金浇注温度越高，过热度越大，液体收缩越大3）铸件结构与铸型条件铸件冷却收缩时，因其形状、尺寸的不同，各部分的冷却速度不同，导致收缩不一致，且互相阻碍，又加之铸型和型芯对铸件收缩的阻力，故铸件的实际收缩率总是小于其自由收缩率。

这种阻力越大，铸件的实际收缩率就越小。

23、.缩孔：金属液在铸模中冷却和凝固时，在铸件厚大部位及最后凝固部位形成一些容积较大的孔洞。

产生原因：先凝固区域堵住液体流动的通道，后凝固区域收缩所缩减的容积得不到补充。

24、缩松：金属液在铸模中冷却和凝固时，在铸件的厚大部位及最后凝固部位形成一些分散性的小孔洞。

产生原因：当合金的结晶温度范围很宽或铸件断面温度梯度较小时，凝固过程中有较宽的糊状凝固两相并存区域。

随着树枝晶长大，该区域被分割成许多孤立的小熔池，各部分熔池内剩余液态合金的收缩得不到补充，最后形成了形状不一的分散性孔洞即缩松。

另外，缩松还可能由凝固时被截留在铸件内的气体无法排除所致。

不过，缩松内表面应该是光滑，近似球状。

25、缩孔缩松的防止定向凝固：通过在铸件上可能出现疏松的后大部位危害：显著降低铸件的机械性能，造成铸件渗漏等。

26、铸造应力：铸件凝固冷却过程中，若收缩受阻，则在铸件内会产生铸造应力。

是铸件产生变形和裂纹的基本原因。

（机械应力、热应力、相变应力）27、防止和减小铸造应力的措施①合理设计铸件结构，形状简单、对称、壁厚均匀。

②尽量选用线收缩率小、弹性模量小的合金。

③采用同时凝固的工艺所谓同时凝固即采取一些工艺措施，使铸件各部分温差很小，几乎同时进行凝固④合理设置浇冒口，缓慢冷却，以减小铸件各部分温差；采用退让性好的型、芯砂。

⑤若铸件已存在残余应力，可采用人工时效、自然时效或振动时效等方法消除28、铸件的裂纹（热裂：凝固后期因机械应力超强而产生。

防止措施: a合理设计铸件结构b改善铸型和型心的退让性c限制铸钢和铸铁中的S含量d选用结晶温度区间小的合金。

冷裂：继续冷却至室温形成的裂纹。

防止措施：a减少铸造应力b降低合金中P的含量c去应力退火d设计铸件时应避免应力集中29、裂纹和变形的防止：采用正确的铸造工艺（正确设计浇注系统、补缩系统等）；铸件形状设计要求简单、对称和厚薄均匀；对铸件进行热处理。

30、气体的析出：1）以原子态扩散到金属表面，然后脱离吸附(蒸发)。

2）与金属内某元素形成化合物，以非金属夹杂物形式排出；3）以气泡形式从金属液中逸出。

若金属液温度较高，气泡能上浮到液面，气体逸出。

31、气孔：侵入气孔、析出气孔、反应气孔32、铸件的化学成分偏析微观偏析：（1）晶内偏析(2)晶界偏析宏观偏析：正偏析、逆偏析33、砂型铸造的特点①可以制造形状复杂的毛坯或零件②加工余量小，金属利用率高③适应性强，应用面广，用于制造常用金属及合金的铸铁件④铸件的成本低⑤铸件的晶粒比较粗大，组织疏松，常存在气孔、夹渣等铸造缺陷，机械性能比锻件差⑥铸造生产工序多，铸件质量不够稳定，废品率较高⑦铸件表面较粗糙，多用于制造毛坯。

34、常用的手工造型方法：两箱造型、多箱造型、脱箱造型、刮板造型、地坑造型35、机器造型：震实造型、微震实造型、高压造型、抛砂造型、气冲造型36、铸件分型面的选择1）全部或大部分铸件，或加工基准面与重要的加工面处于同一半型内。

2）减少分型面的数目，分型面数量少，既能保证铸件精度，又能简化造型操作。

3) 分型面应尽量选用平面，平直的分型面可简化造型工艺过程和模板制造，容易保证铸件精度。

4）型腔及主要型芯位于下型。

37.铸造工艺参数的确定：机加工余量、最小铸出孔、起模斜度、铸造圆角、收缩率38、特种铸造：熔模铸造、金属型铸造、消失模铸造、陶瓷型铸造、磁型铸造、压力铸造、低压铸造、离心铸造、挤压铸造39、铸造工艺过程的铸件结构设计1）简化或减少分型面2）应尽量不用或少用型芯3）铸件结构应方便起模4）有利于型芯的固定和排气5）避免变形和裂纹6）有利于防止夹渣、气孔7）有利于铸件清理40、颗粒状材料兼有液体和固体的双重特性，即整体具有一定的流动性和每个颗粒本身的塑性41、粉末压制的特点①能够生产出其他方法不能或很难制造的制品②材料的利用率很高，接近100%③虽然用其他方法也可以制造，但用粉末冶金法更便宜。

④一般说来，金属粉末的价格较高，粉末冶金的设备和模具投资较大，零件几何形状受一定限制，因此粉末冶金适宜于大批量生产的零件。

42、粉末压制生产技术流程原材料粉末＋添加剂→配混→压制成形→烧结→制品/其他处理加工→制品43、金属粉末的制取：矿物还原法，雾化法，机械粉碎法、电解法44、影响金属粉末的基本性能的因素包括：成分、粒径分布、颗粒形状和大小及技术特征45、压制成形的方法：钢模压制、流体等静压制、三向压制、粉末锻造、挤压、振动压制、高能率成形等。

46、烧结方法①固相烧结：烧结过程中各组元均不形成液相②液相烧结：烧结时部分组元形成液相。

在液相表面张力的作用下，粉粒相互靠紧，故烧结速度快，制品强度高。