Ti-36Nb-2Ta-3Zr-0.35O 合金在热加工与冷加工过程中的组织演变

Trans. Nonferrous Met. Soc. China 26(2016) 1310?1316

Microstructural evolution during hot and cold deformation of

Ti?36Nb?2Ta?3Zr?0.35O alloy

Wei-dong ZHANG1, Yong LIU1, Hong WU1, Bin LIU1, Zi-jin CHEN1, Hui-ping TANG2

1. State Key Laboratory of Powder Metallurgy, Central South University, Changsha 410083, China;

2. State Key Laboratory of Porous Metal Materials,

Northwestern Institute of Nonferrous Metals Research, Xi’an 710012, China

Received 9 November 2015; accepted 12 April 2016

Abstract: The Ti?36Nb?2Ta?3Zr?0.35O (mass fraction, %) (TNTZO) alloy was produced by cold isostatic pressing and sintering from elemental powders, followed by hot and cold deformation. The effects of deformation process on microstructures and mechanical properties were investigated using the SEM, TEM, OM and the universal material testing machine. Results show that the alloy can be easily hot forged and cold swaged due to the fine-grained microstructure. Only after cold swaging by 85%, the alloy shows the typical “marble-like” structure. And the cold deformation is accompanied by stress-induced α"phase transformations. Moreover, both the strength and the ductility of the alloy are significantly improved by hot and cold working.

Key words: gum metal; hot forge; cold swage; microstructure; dislocation-free; stress-induced martensitic transformation

1 Introduction

β-Type titanium alloys are one of the most attractive

implant materials due to their light mass, high corrosion

resistance, biocompatibility and mechanical properties.

However, the elastic modulus of Ti alloys is much higher

than that of human bone (~30 GPa), giving rise to the

so-called “stress shielding effect”. Thus, Mo, Nb, Ta, Zr

and Sn alloying elements have been selected to develop

titanium alloys with a low elastic modulus and high

strength for implant applications [1?5].

In 2003, SAITO et al [6] firstly developed a

multifunctional Ti?23Nb?0.7Ta?2Zr?1.0O alloy (mole

fraction, %), called “gum metal”. Gum metal possesses

many attractive properties, such as high strength, low

modulus, and superplasticity at room temperature. It is

important that the unique properties are obtained after

substantial cold working. The gum metal was prepared

through sintering, hot deformation, solution treatment

and cold deformation [6], but other routes have been

attempted to obtain similar alloys. GUO et al [7] gave a

summary of some of the key studies carried out since the

discovery of the alloys. Some studies attempted the

variations of different hot and cold deformations, for

example, cold rolling [8?10] and cold forging [11].

TALLING et al [8] also attempted to produce the alloys

by casting. BESSE et al [12] used the cold crucible

semi-levitation melting (CCLM) technique to produce

the alloy, but did not obtain the same properties as gum

metal.

Although many studies have been conducted on the

processing and properties of gum metal, many issues

remain unresolved, for example, the relationship between

the process and the microstructures. The aim of the

present work was to investigate the evolutions of

microstructures during the hot and cold deformation

of the Ti?36Nb?2Ta?3Zr?0.35O alloy and the

corresponding tensile properties.

2 Experimental

Pure titanium powder and other elemental powders

according to the nominal composition of Ti?36Nb?2Ta?

3Zr?0.35O (mass fraction, %) were blended in an

attrition mixer for0.5h.Oxygen was calculated

Foundation item: Project (2014CB644002) supported by the National Key Fundamental Research and Development Project of China; Project (51301203) supported by the National Natural Science Foundation of China; Project (2015CX004) supported by the Innovation-driven Plan in Central

South University, China; Project supported by the Outstanding Graduate Project of Advanced Non-ferrous Metal Structural Materials and

Manufacturing Collaborative Innovation Center, China

Corresponding author: Yong LIU; Tel: +86-731-88836939; E-mail: yonliu@https://www.360docs.net/doc/d014738481.html,

DOI: 10.1016/S1003-6326(16)64251-6

机械制造基础课堂习题(热加工工艺基础)参考答案20120410

《机械制造基础》课堂习题参考答案 (热加工工艺基础——第一章铸造) 一、选择题 1、 D 2、B 3、A 4、A 5、B 6、C 7、B 8、A 9、B 10、D 11、C 12、B 13、B 14、B 15、C 16、A17、C 18、B 19、C 20、B 21、B 22、A23、B 24、B 25、A 二、判断题 1、╳常见的铸件缺陷砂眼产生的原因是型砂和芯砂的强度不够;砂型和型芯的紧实度不够;合型时局部损坏,浇注系统不合理,冲坏了砂型。 2、╳易形成缩孔,共晶成分合金一般在恒温下结晶,是逐层凝固方式,易形成集中孔洞,即缩孔。 3、╳应改为:要适中,因紧实度太高,易出现气孔,退让性又不好,易产生铸造应力等。 4、√ 5、√影响铸件凝固方式的因素:合金的结晶温度范围、铸件的温度梯度等。 6、√铸钢件均需经过热处理后才能使用。因为在铸态下的铸钢件内部存在气孔、裂纹、缩孔和缩松、晶粒粗大、组织不均及残余内应力等缺陷,这些缺陷大大降低了其力学性能,因此铸钢件必须进行正火或退火。 7、╳浇注时铸件朝上的表面因产生缺陷的机率较大,其余量应比底面和侧面大。 8、√有色金属铸件,由于表面光洁平整,其加工余量应比铸铁小。 9、√为使砂型易于从模样内腔中脱出,铸孔内壁起模斜度比外壁拔模斜度大,通常为3~10°。 10、╳因为共晶合金是在恒温下结晶其凝固方式为逐层凝固,容易形成缩孔。 11、√ 12、√ 13、╳确定铸件的浇注位置的重要原则是使其重要受力面朝下. 14、╳铸件的所有表面不一定应留有加工余量。 15、√ 三、填空题 1、逐层凝固;糊状凝固;中间凝固 2、缩孔;裂缝 3、合金的流动性;浇注条件;铸型的结构 4、液态收缩;凝固收缩;固态收缩 5、充型能力(流动性) 6、收缩性 7、冷却速度 8、拔模斜度;角度或宽度 9、立式;卧式

金属热加工工艺复习(完全体)资料

金属热加工工艺复习(完全体) 一名词解释: 1.金属液态成形:是一种将金属(一般为合金)浇入铸型型腔,冷却凝固后获得零件 或毛坯的成形工艺。 2.铸造:熔炼金属,制造铸型,并将熔融金属在重力、压力、离心力、电磁力等外力 场的作用下充满铸型,凝固后获得一定形状与性能零件和毛坯生产过程。 3.直浇道窝:在直浇道底部设有半圆形或圆锥台形的窝坑,称为直浇道窝。 4.流动性:指熔融金属的流动能力。它是影响熔融金属充型能力的主要因素之一。 5.冷铁:为增加铸件的局部冷却速度,在砂型、砂芯表面或型腔中安放的激冷物。 6.补贴:为增加冒口补缩效果,沿冒口补缩距离,向着冒口方向铸件断面逐渐增厚的 多余金属。 7.浇注位置:浇注状态下铸件在铸型内所处的位置。 8.分型面:是指两半型(一般为上、下)或多个铸型(多箱造型)相互接触配合的表 面。 9.特种铸造:是指有别于砂型铸造工艺的其它铸造工艺。 10.离心铸造:是将金属液浇入旋转的铸型中,在离心力作用下填充铸型而凝固成形的 一种铸造方法。 11.熔模铸造:又称失蜡铸造,用易熔材料(蜡或塑料等)制成精确的可熔性型壳熔模, 并进行蜡模组合,涂以若干层耐火涂料,经干燥、硬化成整体型壳,加热型壳熔失模型,经高温焙烧成耐火型壳,在型壳中浇注铸件的方法。 12.锻造温度:是指开始锻造的温度(始锻温度)和结束锻造的温度(终锻温度)之间 的一段温度区间。 13.始锻温度:锻造温度的上限。 14.终锻温度:锻造温度的下限。 15.锻造成形:锻造成型是一种利用锻压机械对金属坯料施加压力,使其产生 塑性变形以获得具有一定机械性能、一定形状和尺寸锻件的加工方法。 16.自由锻:自由锻造是利用冲击力或压力使金属在上下砧面间各个方向自由变形,不 受任何限制而获得所需形状及尺寸和一定机械性能的锻件的一种加工方法,简称自 由锻。 17.胎膜锻:胎模锻是在自由锻设备上使用简单的活动模具(称为胎模)生产锻件的方 法 18.模锻:模型锻造简称为模锻,是将加热到锻造温度的金属坯料放到固定在模锻设备 上的锻模模膛内,使坯料承受冲击功或静压力产生塑性变形而获得锻件的方法。 19.拉深:变形区在一拉一压的应力状态作用下,使板料(浅的空心坯)成形为空心件(深 的空心件)而厚度基本不变的加工方法。 20.分模面:是指锻模上模与下模的分界面 21.分模线:分模面预锻件表面的交线称锻件的分模线。分模线是锻件最基本的结构要 素。 22.芯轴扩孔:是将芯轴穿过空心坯料而放在“马架”上,坯料转过一个角度压下一次, 逐渐将坯料的壁厚压薄、内外径扩大。因此,这种扩孔也称为马架上扩孔。

熔炼工初级职业技能鉴定考试题库{大纲 试题 答案}

[熔炼工(初级)]考试考核大纲 本大纲依据《熔炼工职业标准》规定的基础理论知识部分和对初级工工作要求(技能要求、相关知识)部分制定。 一、考核内容 (一) 基础理论知识 1.职业道德:(1)诚实守信的基本内涵;(2)企业员工遵纪守法的具体要求。 2.质量管理:(1)全面质量管理的基本方法;(2)关键工序的管理。 3.合金材料:(1)汽车常用的金属材料种类(铸铁、铝合金); (2)合金的牌号,性能与选用。 4.机械识图:(1)表面粗糙度;(2)位置公差的定义;(3)识图知识。 5.电工基本知识:(1)熔炼设备常用电器及电气传动知识; (2)安全用电知识。 (二)熔炼理论 1.铸铁及其熔炼:(1)影响铸铁铸态组织的因素;(2)铸铁的结晶及组字形成; (3)特种性能铸铁; (4)铸铁的熔炼。 2.铸钢及其熔炼:(1)铸钢分类;(2)铸钢熔炼。 3.铸造非铁特合金及其熔炼:(1)铸造铝合金;(2)铸造铝合金熔炼。 (三)熔炼操作技能 1.常用铸造合金材料的牌号及特性。 2.常用炉衬材料及保温知识。 (四)熔炼工艺 1.熔炼工具:(1)装配工具种类;(2)工具适用范围。 2.铝合金熔炼及精炼设备设备选择。 3.熔炼工艺参数选择。 4.精炼工艺参数选择。 二、考试题型及题量 1、理论(120分钟): ①单项选择题(40题,共40分); ②判断题(35题,共35分); ③简答题(3题,15分); ④计算题(2题,共10分)。 2、实作(100分): 工具涂料配置、涂刷及密度当量分析(时间120分钟)。 三、推荐教材目录 1《铸造合金及其熔炼》机械工业出版社

职业技能鉴定理论考试复习题 熔炼工(初级) 一、单选题(100题): 1.在市场经济条件下职业道德具有( C )的社会功能。 A鼓励人们自由择业 B遏制牟利最大化 C 促进人们的行为规范 D 最大限度地克服人们受到利益驱动 2.职业道德通过( A )起着增强企业凝聚的作用。 A 协调员工之间的关系 B 增加职工福利 C 为员工创造发展空间 D 调节企业与社会关系 3.为了促进企业的规范化发展,需要发挥企业文化的( D )功能。 A 娱乐 B 主导 C 决策 D 自律 4.文明礼貌的职业道德规范要求员工做到( B )。 A 忠于职守 B 待人热情 C 办事公道 D 讲究卫生 5.对待职业和岗位,( D )并不是爱岗敬业所要求的。 A 树立职业理想 B 干一行爱一行专一行 C 遵守企业规章制度 D 一职定终身 6.下列关于诚信的表述,不恰当的一项是( B )。 A 诚信是市场经济的基础 B商品交换的目的就是诚实守信 C 重合同就是守信用 D 诚信是职业道德的根本 7.下列选项中不是办事公道具体要求的一项是( B )。 A 热爱、坚持真理 B 服从上级 C 不谋私利 D 公平公正 8.下列选项中,( C )是团结互相道德规范要求的中心环节。 A 平等尊重 B 顾全大局 C 互相学习 D 加强协作 9.职工对企业诚实守信应该做到的是( B )

材料热加工工艺模拟现状及趋势

材料热加工工艺模拟现状及趋势 作者:房贵如 当前,金属材料仍是应用范围最为广泛的机械工程材料,材料热加工(包括铸造、锻压、焊接、热处理等)是机械制造业重要的加工工序,也是材料与制造两大行业的交叉和接口技术。材料经热加工才能成为零件或毛坯,它不仅使材料获得一定的形状、尺寸,更重要的是赋予材料最终的成份、组织与性能。由于热加工兼有成形和改性两个功能,因而与冷加工及系统的材料制备相比,其过程质量控制具有更大的难度。因此,对材料热加工过程进行工艺模拟进而优化工艺设计,具有更为迫切的需求。近二十多年来,材料热加工工艺模拟技术得到迅猛发展,成为该领域最为活跃的研究热点及技术前沿。 引言 1 使金属材料热加工由“技艺”走向“科学”,彻底改变热加工的落后面貌 金属材料热加工过程是极其复杂的高温、动态、瞬时过程,难以直接观察。在这个过程中,材料经液态流动充型、凝固结晶、固态流动变形、相变、再结晶和重结晶等多种微观组织变化及缺陷的产生与消失等一系列复杂的物理、化学、冶金变化而最后成为毛坯或构件。我们必须控制这个过程使材料的成分、组织、性能最后处于最佳状态,必须使缺陷减到最小或将它驱赶到危害最小的地方去。但这一切都不能直接观察到,间接测试也十分困难。 长期以来,基础学科的理论知识难以定量指导材料加工过程,材料热加工工艺设计只能建立在“经验”基础上。近年来,随着试验技术及计算机技术的发展和材料成形理论的深化,材料成形过程工艺设计方法正在发生着质的改变。材料热加工工艺模拟技术就是在材料热加工理论指导下,通过数值模拟和物理模拟,在试验室动态仿真材料的热加工过程,预测实际工艺条件下材料的最后组织、性能和质量,进而实现热加工工艺的优化设计。它将使材料热加工沿此方向由“技艺”走向“科学”,并为实现虚拟制造迈出第一步,使机械制造业的技术水平产生质的飞跃。 2 是预测并保证材料热加工过程质量的先进手段,特别对确保关键大件一次制造成功,具有重大的应用背景和效益 我国重大机电设备研制、生产的一个难点是大件制造;大件制造的关键又是热加工。我国在

制造工艺详解——铸造

制造工艺详解——铸造 铸造是人类掌握比较早的一种金属热加工工艺,已有约6000年的历史。中国约在公元前1700~前1000年之间已进入青铜铸件的全盛期,工艺上已达到相当高的水平。 一、铸造的定义和分类 铸造的定义:是将液体金属浇铸到与零件形状相适应的铸造空腔中,待其冷却凝固后,获得具有一定形状、尺寸和性能金属零件毛坯的成型方法。 常见的铸造方法有砂型铸造和精密铸造,详细的分类方法如下表所示。 砂型铸造:砂型铸造——在砂型中生产铸件的铸造方法。钢、铁和大多数有色合金铸件都可用砂型铸造方法获得。由于砂型铸造所用的造型材料价廉易得,铸型制造简便,对铸件的单件生产、成批生产和大量生产均能适应,长期以来,一直是铸造生产中的基本工艺。 精密铸造:精密铸造是用精密的造型方法获得精确铸件工艺的总称。它的产品精密、复杂、接近于零件最后形状,可不加工或很少加工就直接使用,是一种近净形成形的先进工艺。 铸造方法分类 二、常用的铸造方法及其优缺点 1. 普通砂型铸造

制造砂型的基本原材料是铸造砂和型砂粘结剂。最常用的铸造砂是硅质砂,硅砂的高温性能不能满足使用要求时则使用锆英砂、铬铁矿砂、刚玉砂等特种砂。应用最广的型砂粘结剂是粘土,也可采用各种干性油或半干性油、水溶性硅酸盐或磷酸盐和各种合成树脂作型砂粘结剂。 砂型铸造中所用的外砂型按型砂所用的粘结剂及其建立强度的方式不同分 为粘土湿砂型、粘土干砂型和化学硬化砂型3种。 砂型铸造用的是最流行和最简单类型的铸件已延用几个世纪.砂型铸造是用来制造大型部件,如灰铸铁,球墨铸铁,不锈钢和其它类型钢材等工序的砂型铸造。其中主要步骤包括绘画,模具,制芯,造型,熔化及浇注,清洁等。 工艺参数的选择 加工余量:所谓加工余量,就是铸件上需要切削加工的表面,应预先留出一定的加工余量,其大小取决于铸造合金的种类、造型方法、铸件大小及加工面在铸型中的位置等诸多因素。 起模斜度:为了使模样便于从铸型中取出,垂直于分型面的立壁上所加的斜度称为起模斜度。 铸造圆角:为了防止铸件在壁的连接和拐角处产生应力和裂纹,防止铸型的尖角损坏和产生砂眼,在设计铸件时,铸件壁的连接和拐角部分应设计成圆角。 型芯头:为了保证型芯在铸型中的定位、固定和排气,模样和型芯都要设计出型芯头。 收缩余量:由于铸件在浇注后的冷却收缩,制作模样时要加上这部分收缩尺

热加工工艺基础论文

热加工工艺基础(论文) 题目:爆炸焊接技术的展望 专业名称:机械设计制造及其自动化 指导老师:樊老师 学院:船山学院 班级:09机械01班 学号:20099410102 学生姓名:X X 2011年12月6日 论铸造与焊接工艺的优劣 摘要:铸造和焊接的工艺是机械工业中不可或缺的加工方式,可以根据两工艺的应用种类、范围、力学分析、工序及缺陷分析和控制综合对比两种工艺的特点,以便更好地了解这两种工艺,为以后的学习奠定基础。 本人通过查阅大量文献资料和实验结论总结了以上两种工艺的特点以及分析两种工艺的优劣。总结分析表明:其中铸造的原材料大都来源广泛,价格较低,工艺装备及设备的投资费用较低,在各类机械产品中,铸件质量占整机质量的比重很大;焊接应用几乎不受限制,主要用来制造机器零件、部件和工具等,有连接性能好,省料、省工、成本低,重量轻,简化工艺。主要缺点是:铸造的铸件组织疏松,力学性能较差;铸造工序多,难以精确控制;焊接的结构是不可拆卸的,不便更换、修理部分零件,接头的力学性能不如母材,而且会产生残余应力和焊接变形等缺陷。 Abstract:casting and welding processes is indispensable in the mechanical industry, processing methods can be applied in accordance with the two types of processes, scope, mechanics analysis, processes and error control integrated seamless and compares the two craft character in order to better understand how the two craft, lay the foundation for future learning. I passed a substantial literature information available and experimental conclusions summarized above two technics characterized by two technics of analysis as well as disadvantages. Summary: the casting of raw materials analysis shows that most widely, sources at a lower price, technical equipment and equipment investment in low-cost, quality castings in all types of machinery products accounted for a great proportion of the whole machine quality; welding applications, which are used for virtually unrestricted manufacturing machine parts, components and tools, such as good performance, and materials that are linked up and low-cost, light weight, and streamline processes. The main disadvantage is that foundry casting organizations: Osteoporosis is a relatively poor performance, and mechanics; casting process, it will be difficult to control the exact structure; welding of inconvenience which can not be demolished, replacement, repair part of the joints, spare parts and materials, and mechanical performance rather than a residual stress and welding deformation such deficiencies. 关键词:铸造;焊接;工艺种类;加工工艺;应用范围;力学分析;误差分析与控制Keywords:Casting; welding; technology types; processing technology; application; mechanical analysis; error analysis and control 一、焊接与铸造工艺的种类

机械制造基础习题集(热加工工艺基础习题与答案)20111030

机械制造基础习题集(热加工工艺基础) 专业班级:______________学生姓名:______________成绩:______________ 一、选择题1、D 2、C 3、D 4、 B 5、D 6、C 7、A 8、A 9、A 10、A 11、B 12、C 13、A 14、C 15、B 16、A 17、B 18、D 19、B 20、A 1、阶梯轴在直径相差不大时,应采用的毛坯是()。 A、铸件 B、焊接件 C、锻件 D、型材 2、卡车驾驶室的外壳应选用()。 A、锻件和型材 B、铸件和冲压件 C、焊接件和冲压件 D、型材和焊接件 3、滑动轴承生产时,采用的铸造方法应是()。 A、溶模铸造 B、压力铸造 C、金属型铸造 D、离心铸造 4、铸件缩孔常产生的部位是()。 A、冒口 B、最后凝固区 C、浇口 5、采用一般的工艺方法,下列金属材料中,焊接性能较好的是()。 A、铜合金 B、铝合金 C、可锻铸件 D、低碳钢 6、板料在冲压弯曲时,弯曲圆弧的弯曲方向应与板料的纤维方向()。 A、垂直 B、斜交 C、一致 7、合金液体的浇注温度越高,合金的流动性()。 A、愈好 B、愈差 C、愈小 D、愈大 8、为下列批量生产的零件选择毛坯:小轿车的偏心轴应选()。 A、锻件 B、铸件 C、焊接件 D、冲压件 E、型材 9、在铸造生产的各种方法中,最基本的方法是()。 A、砂型铸造 B、金属型铸造 C、离心铸造 D、熔模铸造 10、缝焊接头型式一般多采用()。 A、对接 B、角接 C、T字接 D、搭接 11、在下列合金中,流动性最差的合金是()。 A、灰铸铁 B、铸钢 C、铜合金 D、铝合金 12、铸件的壁或肋的连接应采用()。 A、锐角连接 B、直角连接 C、圆角连接 D、交叉连接 13、下列冲压基本工序中,属于变形工序的是()。 A、拉深 B、落料 C、冲孔 D、切口 14、对铝合金最合适的焊接方法是()。 A、电阻焊 B、电渣焊 C、氩弧焊 D、手工电弧焊 15、在铸铁的熔炼设备中,应用最为广泛的是()。 A、电弧炉 B、冲天炉 C、工频炉 D、反射炉 16、影响铸铁性能最主要的因素是()。

《工程材料和热加工工艺基础》基础题

一章、力学性能 一、填空: 1.材料的硬度分为布氏硬度、洛氏硬度和维氏硬度,其符号分别是HBW 、HR和 HV。 2.金属抗拉强度的符号是Rm ,塑性的指标主要有断后伸长率和断面收缩率。 3.大小、方向或大小和方向都随时发生周期性变化的载荷称为交变载荷。(考证真题) 二、选择: 1.500HBW5/750表示直径为 5 mm的硬质合金压头、在750 Kgf 载荷作用下、保持1~15 S测的硬度值为 500。(考证真题) 2.拉伸试验可测定材料的AC。 A.强度 B.硬度 C.塑性 D.韧性 3.下列力学性能中,C适于成品零件的检验,可不破坏试样。 A. b σ B.A k C.HRC 4.疲劳实验时,试样承受的载荷为 B 。(考证真题) A.静载荷 B.交变载荷 C.冲击载荷 D.动载荷 5.常用塑性的判断依据是 A 。(考证真题) A.断后伸长率和断面收缩率 B.塑性和韧性 C.断面收缩率和塑性 D.断后伸长率和塑性 6.适于测试硬质合金、表面淬火钢及薄片金属硬度的方法是C。(考证真题) A.布氏硬度 B.洛氏硬度 C.维氏硬度 D.以上都可以 7.不适于成品与表面薄片层硬度测量的方法是A。(考证真题) A.布氏硬度 B.洛氏硬度 C.维氏硬度 D.以上都不宜 8.用金刚石圆锥体作为压头可以用来测试B。(考证真题) A.布氏硬度 B.洛氏硬度 C.维氏硬度 D.以上都可以 9.表示金属抗拉强度的符号是C。 A.R eL B.R s C.R m D. 1- σ

10.金属在静载荷作用下,抵抗变形和破坏的能力称为C。 A.塑性 B.硬度 C.强度 D.弹性 三、判断 1.塑性变形能随载荷的去除而消失。(错) 2.所有金属在拉伸实验时都会出现屈服现象。(错) 3.一般情况下,硬度高的材料耐磨性好。(对) 4.硬度测试时,压痕越大(深),材料硬度越高。(错) 5.材料在受力时,抵抗弹性变形的能力成为刚度。(对) 四、计算 某厂购入一批40钢,按标准规定其力学性能指标为:R eL ≥340MPa,Rm≥540MPa,A ≥19%,Z≥45%。验收时取样制成d 0=10mm L =100mm的短试样进行拉伸试验,测得 F eL =31.4KN,Fm=41.7KN,L 1 =62mm,d 1 =7.3mm。请判断这批钢材是否合格。 屈服强度R eL =4F eL /πd 2 抗拉强度Rm=4Fm/πd 2 断后伸长率A=(L ―L 1 )/L 断面收缩率Z=(S ―S 1 )/S =(d 2-d 1 2)/d 2 二章、金属的晶体结构与结晶 一、解释 晶体:晶格:晶胞: 二、填空、选择、 1.金属常见的晶格有体心立方晶格、面心立方晶格、密排六方晶格三种类型。 2.晶体的内部晶格位相完全一致的晶体称为单晶体。外形成多面体的小晶体称为 晶粒;晶粒与晶粒间的界面称为晶界;由许多晶粒组成的晶体称为多晶体。 3.实际属的金晶体缺陷有点缺陷、线缺陷与面缺陷三类。(考证真题) 4.单位体积中包含位错线的总长度称为位错密度。(考证真题) 5.金属结晶过程是一个晶核形成和长大的过程。 6.金属晶粒越细,其力学性能越好。 7.常温下晶粒尺寸越大,金属的变形抗力越差。(考证真题) 8.细化晶粒的办法有提高过冷度、调质处理、附加振动三种。

几种耐磨材料的研究与进展

几种耐磨材料的研究与进展 摘要:为了了解国内耐磨材料的研究与进展情况,本文对近年来耐磨自润滑发展进行了研究。研究表明:(1)在耐磨材料研究和发展中,应充分分析典型磨损工况,了解各种磨损机理所占比重,从而确定对耐磨材料的要求,以进行合理的合金和组织设计。(2)耐磨钢的发展方向在于通过合金化强化基体,提高其起始硬度和屈服强度,以改善低冲击、低应力磨损条件下的耐磨性,扩大其应用范围,并防止变形[1]。(3)低、中合金耐磨钢通过合金设计和适当热处理,获得具有较高硬度,足够韧性,良好耐磨性的组织,可在较大冲击、较高应力的磨料磨损工况条件下使用。 关键词:耐磨材料自润滑摩擦磨损 引言 材料的破坏有3种形式:即断裂、腐蚀和磨损。材料磨损尽管不象另外两种形式那样,很少引起金属工件灾难性的危害,但其造成的经济损失却是相当惊人的。据早期统计,由磨损造成的经济损失,美国约150亿美元/年,西德约100亿马克/年,前苏联约120亿卢布/年。在各类磨损中,磨料磨损又占有重要的地位,在金属磨损总量中占50%,在冶金矿山、建材、电力、农机、煤炭等行业磨料磨损尤为严重因此,研究和发展用于磨料磨损条件下的耐磨材料,以减少金属磨损,对国民经济有重要的意义[2]。 根据各类磨损机理与材料性能的关系,可提出对耐磨材料的常规要求:a、较高硬度、一定塑性;b、足够韧性和脆断抗力;c、高的应变疲劳和剥层疲劳抗力;d、高的淬透性和获得足够深的淬透层;e、良好的工艺性和生产工艺方便易行[3]。 1Fe-20Ni-3.5C自润滑材料 镍基合金具有优良的热稳定性和抗腐蚀性能,在高温发动机和高温结构材料中具有极其重要的应用,近年来的研究表明,含石墨的镍基合金具有良好的自润滑性能,但由于镍的资源较短缺,价格居高不下,限制了材料的应用。用熔炼法制备了Fe含量为20%~60%(质量分数)的镍-铁-石墨-硅合金,该合金具有良好的自润滑性能并显著降低了材料成本,其实验结果表明随着铁含量的增加,合金的自润滑性能逐渐提高, 其中铁含量为60%时,合金干摩擦因数相对较低。进一步增加Fe的含量可以使材料价格进一步降低,但对合金的摩擦磨损性能和机械性能的影响需要进行研究.研究采用熔炼法制备了Fe-20Ni-3.5C合金.随着 铁含量的增加,合金析出碳化物的可能性变大,有可能减少固体润滑剂石墨的含量.硅是一种石墨化元素,可以抑制碳化物的生成,促使碳原子结晶成为石墨,提高合金中固体润滑组元的含量,而且可以固溶于奥 氏体中提高材料的强度,改善材料的摩擦磨损性能.但硅含量的增加会使合金变脆,机械性能降低.因此必须以Fe-20Ni-3.5C合金为基础,研究添加不同含量的硅对合金的凝固组织、力学性能和摩擦磨损性能的影响及其规律: 1)采用熔炼法制备出不同硅含量的Fe-20Ni-3.5C固体自润滑材料,合金组织致密,石墨分布均匀,随着硅含量的增加,结晶的石墨形态由细片状逐渐变为粗片状石墨,当硅含量增至3.5%时,石墨的生长形态趋于等轴球状; 2)随着添加硅量的增加,固溶于合金基体中的硅原子含量增加而碳含量降低,合金的硬度和抗拉强度先提高后降低,冲击韧性则随着合金硬度的降低而升高.当加入Si量达到3.5%时,由于合金基体硬度的降低及石墨的球状化,冲击韧性大幅度提高; 3)合金的磨损率随合金硬度值的提高而降低.硬度的提高,减轻了粘着磨损,降低了磨损率,其中 Fe-20%Ni-3.5%-2.5%Si具有较小的摩擦因数和较低的磨损率,其摩擦因数稳定在0.23左右,磨损形式主要以疲劳磨损为主[4]。 2稀土低合金耐磨钢焊条 在对高锰钢的研究中已经发现:在高应力状态下(如强烈冲击或挤压载荷),高锰钢产生加工硬化,

机械制造基础(热加工工艺基础)复习题

《机械制造基础(热加工工艺基础)》复习题 一.选择题(每小题5|分) 1.铸件缩孔常产生的部位是()。 A 冒口 B 最后凝固区 C 浇口 2.在铸造生产的各种方法中,最基本的方法是()。 A.砂型铸造 B金属型铸造 C 离心铸造 D熔模铸造 3.下列冲压基本工序中,属于变形工序的是()。 A 拉深 B 落料 C 冲孔 D 切口 4.机床床身的成形方法通常为()。 A 锻压 B 焊接 C 冷冲压 D 铸造 5.减速器箱体的成形方法通常为()。 A 锻压 B 焊接 C 铸造 D冷冲压 6.为防止铸件产生内应力,型砂应具有一定的()。 A.透气性 B耐火性 C 强度 D退让性 7.板料在冲压弯曲时,弯曲园弧的弯曲方向应与板料的纤维方向()。 A 垂直 B斜交 C 一致 8.焊采用一般的工艺方法,下列金属材料中焊接性能较好的是()。 A 铜合金 B铝合金 C 可锻铸铁 D 低碳钢 二.填空题(每小题5分) 1.拉深变形后制件的直径与其毛坯直径之比称作。 2.手工电弧焊焊条焊芯的作用是和。 3.皮带轮在批量生产时应采用毛坯。 4.金属的焊接方法主要可分为、和三大类。 5.影响铸铁石墨化及组织、性能的因素是和。 62拉深工艺的主要缺陷是和。 7.生产机床床身一般应采用毛坯。 8.超塑性成型的主要工艺方法有、、和等。三.名词解释(每个5分) 1.落料 2.拔模斜度

3.最小弯曲半径 4.离心铸造 5.爆炸成形 6.烙铁钎焊 四.简答题(每题10分) 1.在落料和冲孔等冲裁工序中,凹模和凸模之间的间隙主要取决于什么? 2.缩孔和缩松是怎么形成的?如何防止? 3.什么叫碳当量?它有何作用? 4.什么叫铸造应力?减少和消除铸造应力的方法有哪些? 5.在板料的拉深工艺中,如何防止拉穿和起皱褶这样的缺陷? 6.什么叫焊接性?影响焊接性的因素有哪些? 五.综合题(15分) 1.试指出图中哪种焊接方案是合理的,说明理由。 2.试编制图中冲压零件的工艺规程。

(完整版)金属工艺学题库及答案

金属材料热处理与加工应用题库及答案 目录 项目一金属材料与热处理 (2) 一、单选(共46题) (2) 二、判断(共2题) (4) 三、填空(共15题) (4) 四、名词解释(共12题) (5) 五、简答(共6题) (5) 项目二热加工工艺 (7) 一、单选(共32题) (7) 二、判断(共18题) (8) 三、填空(共16题) (9) 四、名词解释(共5题) (9) 五、简答(共14题) (10) 项目三冷加工工艺 (13) 一、填空(共3题) (13) 二、简答(共2题) (13)

项目一金属材料与热处理 一、单选(共46题) 1.金属α-Fe属于(A)晶格。 A.体心立方 B.面心立方 C.密排六方晶格 D.斜排立方晶格 2.铁与碳形成的稳定化合物Fe3C称为:(C) A.铁素体 B.奥氏体 C.渗碳体 D.珠光体 3.强度和硬度都较高的铁碳合金是:(A )。 A.珠光体 B.渗碳体 C.奥氏体 D.铁素体 4.碳在γ-Fe中的间隙固溶体,称为:(B)。 A.铁素体 B.奥氏体 C.渗碳体 D.珠光体 4.硬度高而极脆的铁碳合金是:(C)。 A.铁素体 B.奥氏体 C.渗碳体 D.珠光体 5.由γ-Fe转变成α-Fe是属于:(D )。 A.共析转变 B.共晶转变 C.晶粒变 D.同素异构转变 6.铁素体(F)是:(D)。 A.纯铁 B.混合物 C.化合物 D.固溶体 7.金属结晶时,冷却速度越快,其实际结晶温度将:(B)。 A.越高 B.越低 C.越接近理论结晶温度 D.固溶体 8.为细化晶粒,可采用:(B)。 A.快速浇注 B.加变质剂 C.以砂型代金属型 D.固溶体 9.晶体中的位错属于:(C)。 A.体缺陷 B.面缺陷 C.线缺陷 D.点缺陷 10.下列哪种是高级优质钢:(C)。 A.10号钢 B.T7 C.T8A D.30Cr 11.优质碳素结构钢“45”,其中钢的平均含碳量为:(C )。 A.45% B.0.045% C.0.45% D.4.5% 12.优质碳钢的钢号是以(A )命名。 A.含碳量 B.硬度 C.抗拉强度 D.屈服极限 13.优质碳素钢之所以优质,是因为有害成分(B )含量少。 A.碳 B.硫 C.硅 D.锰 14.碳素工具钢的钢号中数字表示钢中平均含碳量的(C)。 A.十分数 B.百分数 C.千分数 D.万分数 15.碳钢中含硫量过高时,将容易引起(B)。 A.冷脆 B.热脆 C.氢脆 D.兰脆 16.选用钢材应以(C)为基础。 A.硬度 B.含碳量 C.综合机械性能 D.价格 17.属于中碳钢的是(B )。 A.20号钢 B.30号钢 C.60号钢 D.70号钢 18.下列金属中,焊接性最差的是(D )。 A.低碳钢 B.中碳钢 C.高碳钢 D.铸铁

金属工艺学热加工工艺基础部分作业题

金属工艺学热加工工艺基础部分作业题 铸造部分 1、什么是合金的铸造性能?它可以用哪些性能来衡量?铸造性能不好,会引起哪些缺陷?合金的流动性受到哪些因素影响? 2、铸件的凝固方式有哪些?合金的收缩经历哪几个阶段?缩孔和缩松的产生原因是什么?防止缩孔和缩松的方法有哪些? 3、热应力和机械应力产生的原因是什么?什么是顺序凝固原则?什么是同时凝固原则?各有何应用?热裂和冷裂的特征是什么? 4、机器造型的工艺特点是什么?铸造方法分为哪几类? 5、什么是浇注位置?什么是分型面?选择浇注位置的原则及其原因?什么是起模斜度? 6、常见特种铸造方法有哪些?熔模铸造、金属型铸造、压力铸造、低压铸造和离心铸造都主要适合生产哪些合金铸件? 金属塑性加工部分 1、什么是始锻温度?什么是终锻温度?什么是锻造温度范围? 2、什么是锻造比?纤维组织有何特点?影响金属可锻性的因素有哪些? 3、自由锻的工序有哪些?基本工序有哪些? 4、自由锻、模锻设备主要有哪些?各有何应用?分模面选择原则是什么? 5、怎样确定落料模和冲孔模刃口尺寸? 6、拉深时的废品有哪些?如何防止?什么是拉深系数?有何意义? 7、弯曲的最小弯曲半径是多少?如何控制弹复现象保证弯曲精度? 焊接部分 1、按焊接过程的特点不同,焊接方法分为哪几类? 2、焊接接头由哪些部分组成,各有何特点? 3、焊条药皮有哪些作用?焊芯和焊丝有哪些作用?如何正确选用焊条?下列焊条型号或牌号的含义是什么?E4303,J422,J507 4、点焊和缝焊各有哪些用途?闪光对焊和电阻对焊有什么相同点和不同点? 5、钎焊时,钎剂的作用是什么?什么是软钎焊?什么是硬钎焊?各有哪些用途? 6、埋弧焊、氩弧焊、CO2气体保护焊、电阻焊各有何应用? 7、什么是金属焊接性?间接评价金属焊接性的方法有哪些? 铸造部分 一、判断题: 1、铸造的实质使液态金属在铸型中凝固成形。………………………………………() 2、随着铸造生产的发展,砂型铸造将逐步被特种铸造所取代。……………………() 3、活块造型、三箱造型也适用于机器造型。…………………………………………() 4、为了提高铸件的刚度和强度,通常采用的措施是:增设加强肋而不是增加壁厚。() 5、铸件加工余量完全取决于铸造合金的种类和铸件的最大尺寸。…………………() 6、当浇注条件和铸件结构相同时,同一化学成分的液态合金在金属型和砂型中具有相同的充型能力。…………………………………………………………………………………() 7、型芯只能确定铸件的内部形状。………………………………………………………() 8、铸造合金固态收缩是引起铸件产生缩孔的根本原因。………………………………() 9、离心铸造只能生产空心铸件。…………………………………………………………() 10、砂型铸造时,分型面只能有一个。………………………………………………() 11、浇注位置是指造型时模样在铸型中所处的位置,它影响铸型的质量。…………() 12、在同一合金系中,共晶合金的流动性最好。…………………………………………() 13、从凝固机理上看,铸件产生缩孔和缩松的主要原因是合金液态收缩量与凝固收缩量之

简述常用热处理工艺的原理与特点

简述常用热处理工艺的原理与特点。 热处理是指材料在固态下,通过加热、保温和冷却的手段,以获得预期组织和性能的一种金属热加工工艺。 热处理工艺原理 1、正火:将钢材或钢件加热到临界点AC3或ACM以上的适当温度保持一定时间后在空气中冷却,得到珠光体类组织的热处理工艺。 2、退火:将亚共析钢工件加热至AC3以上20—40度,保温一段时间后,随炉缓慢冷却(或埋在砂中或石灰中冷却)至500度以下在空气中冷却的热处理工艺。 3、淬火:将钢奥氏体化后以适当的冷却速度冷却,使工件在横截面内全部或一定的范围内发生马氏体等不稳定组织结构转变的热处理工艺。 4、回火:将经过淬火的工件加热到临界点AC1以下的适当温度保持一定时间,随后用符合要求的方法冷却,以获得所需要的组织和性能的热处理工艺。 5、调质处理:一般习惯将淬火加高温回火相结合的热处理称为调质处理。调质处理广泛应用于各种重要的结构零件,特别是那些在交变负荷下工作的连杆、螺栓、齿轮及轴类等。调质处理后得到回火索氏体组织,它的机械性能均比相同硬度的正火索氏体组织更优。它的硬度取决于高温回火温度并与钢的回火稳定性和工件截面尺寸有关,一般在HB200—350之间。 特点:金属热处理是机械制造中的重要工艺之一,金球的热处理工艺与其他加工工艺相比,热处理一般不改变工件的形状和整体的化学成分,而是通过改变工件内部的显微组织,或改变工件表面的化学成分,赋予或改善工件的使用性能。 比较钢材与非金属材料热处理的异同点。 热处理有金属材料热处理和非金属材料热处理 相同点:热处理的原理基本一样,都是一般不改变工件的形状和整体的化学成分,而是通过改变工件内部的显微组织,或改变工件表面的化学成分,赋予或改善工件的使用性能。 不同点: 1.钢的表面热处理有两大类:一类是表面加热淬火热处理,另一类是化学热处理。 非金属材料的表面热处理:喷漆、着(染)色、抛光、化学镀后再电镀(如ABS)等。 2.金属材料热处理包括:退火、正火、淬火和回火。 非金属材料热处理包括碳纤维预氧化、碳化、石墨化设备,石墨化烧结等;复合材料成形以及空间环境模拟,包括热压罐,热压机,KM系列模拟罐,用户分布于汽车、模具、工具、碳纤维加工和其他高端应用领域。

工程材料和热加工工艺基础客观题(机制11)

第一篇工程材料 一、判断题(对的在题前的括号中打“√”,错的打“×”) ()1. 奥氏体的晶粒大小除了与加热温度和保温时间有关外,还与奥氏体中碳的质量分数及合金元素的质量分数有关。 ()2. 马氏体的硬度主要取决于马氏体中的碳的质量分数。 ()3. 固溶强化是指因形成固溶体而引起合金强度、硬度升高的现象。“√” ()4. 奥氏体中碳的质量分数愈高,淬火后残余奥氏体的量愈多。()5. 同一钢材在相同加热条件下水淬比油淬的淬透性好。 ()6. 感应加热时的淬硬层深度主要取决于电流频率。频率愈高,则淬硬层愈浅。“√” ()7. 钢的表面淬火和表面化学热处理,本质上都是为了改变表面的成分和组织,从而提高其表面性能。 ()8. 钢的含碳量越高,则其淬火加热温度越高。 ()9. 金属多晶体是由许多内部晶格位向相同,而相互间位向不同的小晶体组成的。 ()10. 因为单晶体具有各向异性的特征,所以实际应用的金属晶体在各个方向上的性能也是不相同的。“×” ()11. 在其它条件相同时,金属模浇注的铸件晶粒比砂模浇注的铸件晶粒更细。“√” ()12. 在其它条件相同时,高温浇注的铸件晶粒比低温浇注的铸件晶粒更细。“×” ()13. 在其它条件相同时,铸成薄件的晶粒比铸成厚件的晶粒更细。“×” ()14. 在其它条件相同时,浇注时采用振动的铸件晶粒比不采用振动的

铸件晶粒更细“√” ()15. 铸造合金常用共晶或接近共晶成分的合金,要进行塑性变形的合金常用具有单相固溶体成分的合金。 ()16. 合金中的固溶体一般说塑性较好,而金属化合物的硬度较高。()17. 过冷奥氏体的冷却速度越快,钢冷却后的硬度越高。 ()18. 第一类回火脆性是可逆的,第二类回火脆性是不可逆的。 ()19. 随奥氏体中碳的质量分数的增高,马氏体转变后,其中片状马氏体增加,板条状马氏体减少。 ()20. 孕育铸铁的强度、硬度比普通灰铸铁明显提高。 ()21. 凡是由液体凝固成固体的过程都是结晶。“×” ()22. 灰铸铁经过球化退火可获得球墨铸铁。 ()23. 为了提高硬铝的强度和硬度,应进行淬火加时效处理。 ()24. 除钴以外,大多数合金元素都使C曲线右移,从而提高钢的淬透性。 ()25. 奥氏体中的碳的质量分数愈高,则马氏体转变的开始温度和终止温度愈低。 ()26. 机械零件在承受交变应力时,只要该应力的绝对值小于它的屈服强度,就不会发生疲劳破坏。× ()27. 金属的同素异晶转变过程也是一种再结晶的过程。“×” ()28. 灰口铸铁件壁越厚,强度愈高。 ()29. 灰口铸铁的机械性能主要取决于石墨,而球墨铸铁的性能主要取决于基体。 ()30. 渗C和渗N都是常用的化学热处理都是要改变零件表面的化学成份,都需安排后续热处理。 ()31. 所有加入钢中的合金元素都可以不同程度地细化晶粒。“×”

金属工艺学各章习题及思考题

第一篇机械工程材料基础 金属材料的力学性能 1.机器零件或构件工作时,通常不允许发生塑性变形,所以多以σS作为强度设计的依据。(判断) 2.一般来说,硬度越高,耐磨性越好,强度也越高。(判断) 3.材料的δ值越大,其塑性就越好。(判断) 4.材料承受小能量的多次重复冲击的能力,主要取决于冲击韧度值,而不是决定于强度。(判断) 5.金属材料发生疲劳断裂前有显著的塑性变形,且断裂是突然发生的,因此危险性很大。(判断) 6.锉刀硬度的测定方法常用()。(单选) A、HBS硬度测定法 B、HBW硬度测定法 C、HRB硬度测定法 D、HRC硬度测定法 7.表示金属材料屈服点的符号是()。(单选) A、σe B、σS C、σb D、σ-1 8.下列可用来作为金属材料塑性好坏的判据的是()。(单选) A、σb B、ψ C、HBS D、HRC 9.HRC硬度测定法中,所用压头是()。(单选) A、φ1、588mm钢球 B、1200金钢石圆锥 C、锥面夹角为136°的金刚石正四棱锥体 D、硬质合金球 10.下列说法错误的是()。(单选) A、金属材料的强度、塑性等可通过拉伸试验来测定 B、普通铸铁可以进行压力加工 C、布氏硬度实验测定的数据准确、稳定、数据重复性好 D、疲劳强度常用来作为受循环交变载荷作用的零件选材、检验的依据 铁碳合金 1.金属结晶时,冷却速度越快,则晶粒越细。(判断) 2.金属的同素异晶转变过程实质上也是一种结晶过程。(判断) 3.固溶强化是指因形成固溶体而引起的合金强度、硬度升高的现象。(判断) 4.碳的质量分数对碳钢力学性能的影响是:随着钢中碳的质量分数的增加,其钢的硬度、强度增加,塑性、韧性也随着增加。(判断) 5.钢中磷的质量分数增加,其脆性增加(判断)

机械制造基础工程材料及热加工工艺基础绝密

绝对最全!!!!!!! 工程材料与热加工 拒绝盗版! 第1章材料的力学性能 一、选择题 1.金属材料在静载荷作用下,抵抗变形和破坏的能力称为__C____。 A. 塑性 B. 硬度 C. 强度 D. 弹性 2.在测量薄片工件的硬度时,常用的硬度测试方法的表示符号是___C___。 A. HBS B. HRC C. HV D. HBW 3.做疲劳试验时,试样承受的载荷为__B_____。 A. 静载荷 B. 交变载荷 C. 冲击载荷 D. 动载荷 二、填空题 1.金属塑性的指标主要有断后伸长率和断面收缩率两种。 2.金属的性能包括物理性能、化学性能、工艺性能和力学性能。 3.常用测定硬度的方法有压入法、刻划法和回跳法测试法。 4.材料的工艺性能包括铸造性能、锻造性能、焊接性能、切削加工性、热处理性等。 5.零件的疲劳失效过程可分为疲劳裂纹产生、疲劳裂纹扩展、瞬时断裂三个阶段。 三、判断题 1.用布氏硬度测试法测量硬度时,压头为钢球,用符号HBS表示。 ( √) 2.材料的断裂韧度大于材料的应力场强度因子的,材料的宏观裂纹就会扩展而导致材料的断裂。 ( ×) 四、概念及思考题 1.硬度,硬度的表示方法。 答:(1)硬度:材料在表面局部体积内抵抗变形(特别是塑性变形)、压痕或刻痕的能力;(2)硬度的表示方法:①布氏硬度:HBS(钢头:淬火钢球)或HBW (钢头:硬质合金球)②洛氏硬度:HR ③维氏硬度:HV 2.韧性,冲击韧性。3.疲劳断裂4.提高疲劳强度的途径。 第2章金属的晶体结构与结晶 一、名词解释 晶体:是指原子(离子、分子)在三维空间有规则地周期性重复排列的物体; 晶格:是指原子(离子、分子)在空间无规则排列的物体; 晶胞:通常只从晶格中选取一个能完全反应晶格特征的、最小的几何单元来分析晶体中原子的排列规律,这个最小的几何单元成为晶胞; 晶粒:多晶体中每个外形不规则的小晶体; 晶界:晶粒与晶粒间的界面;

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