材料工程基础复习资料知识点.docx

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材料工程基础复习资料知识点

第一章材料的熔炼

熔炼：

将原材料加热到熔点以上，使其熔化为液态，再冷凝为固体的制取过程。

1.1钢铁冶金：

炼铁主要是还原过程，炼钢主要是氧化过程

1、钢铁冶金

1）、高炉炼铁生产过程：

①还原：

矿石中的铁被还原；

②造渣：

高温下石灰石分解形成的氧化钙与酸性脉石形成炉渣；

③传热和渣底反应：

被还原的矿石降落使温度升高加速反应将全部氧化铁还原成氧化亚铁，风口区残余的氧化亚铁还原成铁，与炉渣一起进入炉缸。

2）、高炉炼铁原料：

铁矿石、燃料和熔剂

焦炭：

它是把炼焦的煤粉或是几种煤粉的混合物装在炼焦炉内，隔绝空气加热到1000~1100度，干馏后留下的多孔块状产物。

作用是提供热量和还原剂。

3）、直接还原炼铁方法：

用煤或天然气等还原剂直接将铁矿石在固态还原成海绵铁

煤基回转窑直接还原

气基竖炉直接还原

熔融还原炼铁方法：

用铁矿石和普通烟煤作原料，在汽化炉的流化床中，将直接、还原得到海绵铁进一步加热熔化，在熔融汽化炉的炉底形成铁水与炉渣的熔池。

4）、炼钢过程中的理化过程：

①：

碳被氧气直接氧化：

在温度高于1100℃条件下2C＋O2→2CO

间接氧化:

在温度低于1100℃条件下2Fe＋O2→2FeO

C＋FeO→Fe＋CO

②硅、锰的氧化：

a.直接氧化反应：

Si＋O2→Si02

2Mn＋O2→2MnO

b.间接氧化，但主要是间接反应：

Si＋2FeO→Si02＋2Fe

Mn＋FeO→MnO＋Fe

③脱磷：

磷是以磷化铁（Fe2P）形态存在，炼钢利用炉渣中FeO及CaO与其化合生成磷酸钙渣去除Fe2P＋5FeO＋4CaO→（CaO）4·P2O5＋9Fe

④脱硫：

硫是以FeS形式存在，利用渣中足够的CaO，把其中FeS去除。

反应式为FeS+CaO-->FeO+CaS

⑤脱氧（再还原）：

通常采用的脱氧剂有：

锰铁、硅铁和铝等。

Me+FeO-->MeO+Fe

5）、炼钢炉：

转炉炼钢：

最早使用。

利用空气或氧气进行氧化，可采用低吹、侧吹、顶吹。

电炉炼钢：

电弧炉炼钢：

依靠电极把电流引入熔炼室，在电极与金属炉料之间产生电弧使炉料熔化。

感应炼钢：

在螺旋形的感应线圈中输入交流电，使置于坩锅中的炉料内部产生感应电流，生热，熔化金属。

平炉炼钢：

容量大

6）、连续铸造：

钢铁的连续铸造：

Occ连铸技术

钢锭的液芯轧制

1.2、铝冶金：

两个环节：

一是从含铝的矿石中制取纯净的氧化铝

二是采用熔盐电解氧化铝的到纯铝

1）、生产氧化铝：

拜耳法（湿碱法）：

1

铝土矿的浸出：

2

铝酸钠溶液的晶种分解:

3氢氧化铝的煅烧

4母液的蒸发与苛化

烧结法

5

生料烧结

6熟料溶出：

7铝酸钠溶液的脱硅

8

碳酸化分解：

2）、生产AL

熔盐电解法：

氧化铝、冰晶石、氟化盐

通过熔盐电解氧化铝。

用氧化铝、冰晶石及其他氟化盐等作为电解质，把其放入有碳素阳极和阴极所组成的电解槽中，然后通入直流电，结果在阴极得到液体铝；在阳极得到氧，它使碳阳极氧化而析出气体CO2和CO。

1.3、铜冶金

根据矿石的类型不同，从铜矿中提取铜有火法冶金和湿法冶金两种方法。

火法冶金主要用于硫化铜矿的冶炼，湿法冶金主要用于处理氧化铜矿。

1）、火法炼铜：

1造锍熔炼2吹炼3火法精炼4电解精炼

1造锍熔炼

（1）锍是金属硫化物的共熔体，铜锍就是铜的硫化物和铁的硫化物的共熔体（习惯性称为冰铜）。

（2）造锍熔炼的目的在于首先使炉料中的铜尽可能全部进入冰铜，部分铁以硫化亚铁形式也进入冰铜，使大部分铁氧化成氧化亚铁与脉石矿物造渣，使冰铜与炉渣分离。

造锍熔炼必须遵循两个原则：

使炉料中有足够的硫来形成冰铜；使炉渣中含二氧化硅接近饱和，以便使冰铜炉渣不致混熔。

（4）铜的传统造锍熔炼方法有鼓风炉熔炼、反射炉熔炼和电炉熔炼，目前闪速炉和熔池熔炼

2冰铜吹炼：

在一定压力下将空气送到液体冰铜中，使冰铜中的硫化亚铁氧化变成氧化亚铁与加入的石英熔剂造渣，而硫化亚铜则经过氧化后又与硫化亚铜相互反应变成粗铜。

温度1200～1250℃

3粗铜火法精炼

4电解精炼

将火法精炼铜作为阳极，相间地装入电解槽中，用硫酸铜和硫酸的水溶液作电解质，引入直流电后，阳极铜进行电化学溶解，纯铜在阴极上析出，铜中的杂质和有价元素根据其电化学性质不同，或者进入阳极泥，或者保留在电解液中，从而实现铜和杂质的分离

玻璃基本过程

1.4真空冶金

概念：

真空冶金是在低于标准大气压条件下进行的冶金作业。

优点：

可以实现大气中无法进行的冶金过程，能防止金属氧化，分离沸点不同的物质，除去金属中的气体或杂质，增强金属中碳的脱氧能力，提高金属和合金的质量。

缺点：

成本高、技术复杂、应用范围受限

1.5单晶材料制备

单晶材料的制备简称晶体生长：

是将物质的非晶态、多晶态或者能够形成该物质的反应物通过一定的物理化学手段转变为单晶状态的过程。

制备方法：

按单晶体原子的来源不同分为：

熔体法、溶液法、气相法、固相法。

原理概述：

首先将结晶物质通过熔化或溶解的方式转变为熔体或溶液，然后控制其热力学条件使晶相生成并长大。

相应的晶体生长方法有熔体法、常温溶液法、高温溶液法、及其他相关方法。

制备关键：

避免多余晶核的形成，保证唯一晶核的长大，要求材料纯度高，以避免非均匀形核；过冷度低以防止形成其他晶核。

A、熔体法：

从结晶物熔体中生长晶体。

1过冷度是熔体法晶体生长的驱动力。

2温度梯度，越趋近生长界面，熔体温度越低。

增大晶体温度剃度，减小熔体温度梯度可提高晶体生长速度。

3提拉法；坩埚下降法、泡生法、水平区熔法；浮区法。

B．溶液法：

在具有过饱和度的溶液中，溶质在籽晶面上长大形成较大的单晶体。

为了保持过饱和度，可采用循环泵，使调节好过饱和度的母液循环流动到放置籽晶的容器里，也可以加压以提高溶解度。

1必要条件：

溶液的浓度大于该温度下的平衡浓度。

2驱动力：

溶液浓度大于饱和浓度的程度。

即过饱和度。

3关键：

把溶液状态控制在亚稳定区内。

4常温溶液（水、重水、液态有机物为溶剂的溶液）法：

降温法、流动法、蒸发法、电解溶剂法、凝胶法；

高温溶液法：

在高温条件下溶于适当的助溶剂中形成溶液，在其过饱和的情况下制取单晶。

包括助溶剂挥发法、缓冷法、籽晶降温法、溶液提拉法。

C．水热法/高压溶液法：

利用高温高压的水溶液，使在大气条件下难溶或不溶于水的物质通过溶解或反应生成该物质的过饱和溶液，进而生长为晶体的方法。

D．高温高压法

E．焰熔法：

利用氢气和氧气在燃烧过程中产生高温，使疏松的原料粉末撒下通过氢氧焰熔融，并落在一个冷却的结晶杆上结成单晶。

1.6玻璃的熔炼与凝固：

玻璃：

一种熔融的无机产物，冷却时固化为刚性的非晶态固体。

特性：

各向同性；无固定熔点；亚稳性；变化的可逆性；可变性。

分类：

单质玻璃、有机玻璃、无机玻璃。

常见：

普通玻璃、光学玻璃、石英玻璃、玻璃纤维、钢化玻璃。

动力学条件：

熔体的冷却速度（即粘度增加速度）；该速度与熔体数量成反比

制备过程：

1原料：

主：

氧化物（酸性、碱性、二价金属、四价金属）；辅助：

澄清剂、着色剂、脱色剂、乳浊剂、助溶剂。

2配合料制备：

干燥、粉碎、过筛、除铁、输送

3玻璃的熔制：

将配合料经过高温加热熔化形成的均匀、无气泡并符合成形要求的玻璃液的过程。

A、五个阶段：

硅酸盐形成、玻璃形成、玻璃液澄清、玻璃液均化、玻璃液冷却。

B、熔制设备：

玻璃熔窑（坩埚窑、池窑）

4澄清和均化冷却：

去除气孔杂质（使用澄清剂或搅拌）；消除条纹不均匀体。

5成形：

将熔融玻璃液转变为具有固定几何形状制品。

A、方法：

热塑成型和冷成型。

有：

压制法、拉制法、吹制法、压延法、浇铸法、烧结法、浮法。

B、供料方法：

液流法、真空吸料法、滴料法。

6退火及后加工：

目的：

消除或减少玻璃种的热应力至允许值的热处理。

步骤：

加热保温慢冷快冷

玻璃制品的加工：

热加工、冷加工。

热加工：

利用玻璃粘度随温度改变的特性，以及导热系数小而表面张力收缩的作用来进行。

烧口、火抛光、火焰切割与钻孔

第二章粉末材料的制备

粉体：

粉末质粒与质粒之间的间隙所构成的集合。

*粉末：

最大线尺寸介于0.1～500μm的质粒。

*粒度与粒径：

表征粉体质粒空间尺度的物理量。

粉体颗粒的粒度及粒径的表征方法：

1.网目值表示——（目数越大粒径越小）直接表征，如果粉末颗粒系统的粒径相等时可用单一粒度表示。

2.投影径——用显微镜测试，对于非球形颗粒测量其投影图的投影径。

3.轴径——被测颗粒外接立方体的长L、宽B、高T。

4.球当量径——把颗粒看做相当的球，并以其直径代表颗粒的有效径的表示方法。

（容易处理）

5.测定：

筛分析法；激光衍射法；沉降法。

*粉体的工艺特性：

流动性、填充性、压缩性和成形性。

*粉体的基本物理特性：

1.粉体的能量——具备较同质的块状固体材料高得多的能量。

2.分体颗粒间的作用力——高表面能，固相颗粒之间容易聚集（分子间引力、颗粒间异性静电引力、固相侨联力、附着水分的毛细管力、磁性力、颗粒表面不平滑引起的机械咬合力）。

3.粉体颗粒的团聚。

*粉体制备方法：

1.机械制粉法：

通过机械破碎、研磨或气流研磨方法将大块材料或粗大颗粒细化。

捣磨法、切磨法、涡旋磨法、球磨法、气流喷射粉碎法、高能球磨法。

1球磨制粉：

球磨筒、磨球、研磨物质、研磨介质。

研磨方式：

滚筒式；振动式；搅拌式/高能球磨。

2气流研磨法：

粉料随着高速气流的流动获得动能，通过粉末颗粒间的相互摩擦，撞击或颗粒与制粉装置间的撞击使粗大颗粒细化。

A．类型：

旋涡研磨；冷流冲击；流态化气流磨。

B．特点：

超细粉体，粒度均匀；可研磨低熔点物料；粉末杂质含量少；针对不同性质的粉末，可使用空气、氮气、氩气等惰性气体。

2.物理制粉法：

采用蒸发凝聚成粉，或液体雾化的方法使材料的聚集状态发生改变。

1雾化法：

通过高压雾化介质（气体或水强烈冲击液流），或通过离心力使之破碎、冷却凝固来实现。

A．过程：

大的液珠受到外力作用破碎成数个小液滴；液体颗粒破碎的同时，发生颗粒间相互接触，再次成为一个较大的液体颗粒，并且液体颗粒形状向球形转化；液体颗粒冷却形成小的固体颗粒。

B．分类：

双流雾化法：

被雾化的液体流和喷射的介质流。

气雾化、水雾化

单流雾化法：

直接通过离心力、压力差或机械冲击力实现。

离心雾化法：

旋转电极法；旋转锭模法；旋转盘法；

C．特性：

主要用于金属或合金，可熔氧化物陶瓷；是一种快速凝固技术，能增加金属元素的固溶度；降低成分偏析，粉末成分均匀；冷速提高，晶粒细化。

2物理蒸发冷凝法：

用于制备超微金属粉末。

采用不同的能量输入方式，使金属汽化，然后在冷凝壁上沉积，从而获得金属粉末。

电阻加热方式；等离子体加热方式；激光加热；电子束加热；高频感应加热

3.化学合成法——指由离子、原子、分子通过化学反应成核和长大、聚集来获得微细颗粒的方法

1气相沉淀法：

捅过某种方法使气相物质发生气固相变或气相化学反应，生成金属或陶瓷粉体。

A．步骤：

化学反应、均相形核、晶粒生长、团聚。

B．分类：

热分解法；气相还原法；复合反应法

2还原-化合法：

碳还原法：

用固态碳还原多种金属氧化物。

气体还原法：

氢气、转化天然气（氢气和CO）、各种煤气。

应用：

钨粉的生产。

金属热还原法：

手写P90

还原-化合法：

生产难熔金属化合物。

3电化学法：

电解。

水溶液电解法、熔盐电解法、有机电解质电解、液体金属电解

第三章高分子材料的聚合

1、高分子材料分类：

1、按聚合物的来源：

天然和合成

2、按性能和用途：

塑料、橡胶、纤维、胶粘剂

3、按热行为：

热塑性和热固性

4、按主链结构：

碳链、杂链和元素有机聚合物

2、单体，引发剂

3、热塑性塑料是指在特定温度范围内具有可反复加热软化、冷却硬化特性的塑料品种；

4、热固性塑料是指在特定温度下加热或通过加入固化剂可发生交联反应，变成不溶、不熔塑料制品。

橡胶的特性是在室温下弹性高，弹性模量小。

合成纤维的弹性模量较大，在较宽的温度范围内，机械性能变化不大。

塑料的弹性模量、粘度和延展性都与温度有直接的关系。

引发剂：

容易分解成自由基的化合物，分子结构上具有弱键

5、聚合反应的分类：

A．按元素组成和结构变化

1加聚反应：

单体相互间加成而聚合起来的反应。

2缩聚反应：

除形成聚合物外，还有低分子副产物产生。

B．按反应机理：

1连锁聚合反应：

概念：

用物理或化学方法产生活性中心，并且一个个向下传递的连续反应称为连锁反应。

特点：

连锁聚合反应中的自由基聚合，链引发缓慢，而链增长和终止极快。

结果转化率随聚合时间延长而不断增加。

体系的组成：

单体和高聚物，很少有中间产物。

其中，链增长活性中心为自由基，这种聚合反应称自由基聚合。

以离子形式激活单体的连锁聚合反应称为离子聚合。

配位聚合。

2逐步聚合反应：

绝大多数缩聚反应和合成聚氨酯的反应都属于逐步聚合反应。

特征：

在由单体生成高分子聚合物的过程中，反应是逐步进行的。

每一步的反应速率和活化能大致相同。

聚合物的相对分子质量的增加是逐步的。

6、自由基聚合的方法：

1本体聚合：

仅仅是单体本身加少量引发剂或催化剂、热、光、辐射的作用下进行的聚合，根据单体对聚合物的溶解情况可有均相聚合和非均相聚合两种。

均相聚合：

最后得到透明固体聚合物。

非均相聚合：

得到不透明的白色颗粒状物

2溶液聚合：

由单体、引发剂、溶剂组成的聚合体系

溶剂对引发剂有诱导分解作用，链自由基对溶剂有链转移反应

3悬浮聚合：

一般是以单体小液滴状态悬浮在水中进行的聚合。

悬浮聚合体系一般由单体、引发剂、水、分散剂四个基本组分组成

4乳液聚合：

单体在水介质中由乳化剂分散成乳液状态进行的聚合。

最简单的配方由单体、水、水溶性引发剂、乳化剂四组分组成

7、缩聚反应方法：

1熔融缩聚：

普遍用来生产聚酰胺、聚酯和聚氨酯。

不加溶剂，单体和产物都处于熔融状态，反应温度高于缩聚产物熔点10～20℃。

2溶液缩聚：

将单体溶于一种溶剂或混合溶剂中进行的缩聚反应

3界面缩聚：

常温常压下，两种单体分别溶于两种不互溶的溶剂中，在两相界面处进行的缩聚反应。

第四章金属的液态成形与半固态成形

1、液态成形：

将材料熔化成一定成分和一定温度的液体，然后再重力或外力作用下浇入到具有一定形状、尺寸大小的型腔中，经凝固冷却后便形成所需要的零件的技术。

特点：

（1）适应性强，工艺灵活性大

（2）成形件尺寸精度高

（3）成本低廉

（4）零件力学性能较差，尺寸均一性差

（5）液态成形过程劳动强度大，生产条件较差，生产率较低

2、液态成形合金性能：

1合金的充型能力：

液体充满铸型，获得形状完整，轮廓清晰铸件的能力

影响因素：

（1）合金的流动性（指合金本身的流动能力）：

流动性好，则充型能力强。

流动性与合金成分、温度、杂质含量及物理性能有关。

（2）浇注条件：

包括浇注温度（正比）、充型压力（正比）和浇注系统结构（复杂，越小）

（3）铸型性质及结构：

铸型材料的导热率和比热容越大，铸型的蓄热能力越大，合金液的激冷能力越强，合金充型能力变差。

预热铸型能减小金属液与铸型的温差，充型能力提高。

排气能力差充型能力差。

铸件壁厚过小，铸型充型困难

2合金的收缩：

液态合金在凝固、冷却过程中，其体积和尺寸缩小的现象。

纯金属收缩：

在恒温下结晶，其凝固收缩小，结晶温度范围越大的合金，凝固收缩越大，液态收缩和凝固收缩一般表现为液体体积减小，是缩孔、缩松形成的主要原因

缩孔：

在铸件上部或最后凝固部位出现的容积较大的孔洞，其形状极不规则，孔壁粗糙并带有树枝晶。

缩松：

当合金的结晶温度范围很宽或铸件断面上的温度梯度小时，凝固过程中有较宽的糊状凝固两相并存的区域。

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，最后形成了分散性孔洞即缩松。

防止缩孔与缩松的措施：

结晶温度范围窄的合金采取顺序凝固方式，冒口最后凝固；结晶温度范围宽的合金采取同时凝固方式；铸件在压力下凝固或用热等静压法也能消除

3铸造应力：

逐渐凝固后，温度继续下降收缩受阻，产生变形和裂纹。

收缩应力、热应力、相变应力。

4合金的偏析和吸气性

微观偏析：

枝晶偏析、胞状偏析、晶界偏析（晶粒范围内的化学成分不均匀现象，通过高温扩散退火和晶粒化孕育处理而消除）

宏观偏析：

正偏析、反（逆）偏析、重力偏析等（铸件各部件之间化学成分的差异产生，加快冷速或调整铸件各处的温度差及降低有害元素的含量等措施能防止宏观偏析）

合金的吸气性

1）析出气体——防排溶原则

2）浸入气体：

在浇注过程中裹入的气体，空腔气体未顺排除

区别：

前者遍布整个截面，后者尺寸大，多出现在铸件表面。

3）反应性气体：

3、液态成形方法:

A．砂型铸造：

用型（芯）砂制作成铸型的一种最常用的铸造生产方法。

特点：

优点：

（1）砂型铸造的适应性强，不受铸件材质、尺寸、质量和生产批量的限制，几乎所有的铸件都可以采用砂型铸造。

（2）砂型铸造设备简单，投资小，造型材料来源广泛，价格低（3）砂型铸造的铸型模样制备容易，所用木模样可重复使用。

砂型虽然只能一次性使用，造型工作量大，但是大批量生产时可采用机器造型，以提高生产效率；其型（芯）砂经技术处理后可反复多次使用。

不足：

（1）砂型铸造的铸件精度低、表面粗糙，一般需留较大的加工余量。

（2）砂型铸造影响铸件质量的因素多，易产生铸造缺陷；铸件力学性能较低，对力学性能要求高的零件不宜采用砂型铸造。

（3）劳动强度大、条件差。

B．特种铸造

分类：

（1）熔模铸造（失蜡铸造）：

是用易熔材料（蜡）制成模样，在模样上涂挂若干层耐火材料，硬化后熔去模样制成型壳，再经焙烧、浇注得到铸件的一种方法。

（2）金属型铸造:

利用金属材料（如铸铁）制成铸型，依靠重力作用将熔融金属浇入铸型中制造铸件的一种铸造方法。

（3）压力铸造:

在压铸机上将熔融的金属在高压下快速压入金属型，并在压力下凝固而获得铸件的一种铸造方法。

（4）实型铸造（消失模铸造）:

用泡沫聚苯乙烯塑料模代替木模或金属模，在其上涂覆一层涂料，干燥后造型，造型后不取出模样就浇入金属液，在金属液作用下模样汽化消失，金属液取代了模样，冷凝后获得铸件的方法。

（5）离心铸造:

离心铸造是将金属液浇入离心铸造机的旋转铸型中，使之在离心力的作用下充填铸型并凝固成形的方法。

简述顺序凝固原则和同时凝固原则，并说明各自适用的场合（合金及铸件结构条件）。

顺序凝固原则：

在铸件上从远离冒口或浇口到冒口或浇口之间建立一个递增的温度梯度，从而实现由远离冒口的部分向冒口的方向顺序地凝固。

顺序凝固原则适用于收缩大或壁厚差别较大，易产生缩孔的合金铸件。

同时凝固原则：

即采用相应工艺措施使铸件各部分温度均匀，在同一时间内凝固。

同时凝固适用于各种合金的薄壁铸件。

4、半固态成型

概念：

利用金属材料在固液共存状态下所特有的流变特性进行成形的技术。

首先要制造含有一定体积比例的非枝晶固相的固液混合浆料，成形方法有流变成形和触变成形两种

半固态金属料浆的制备

1机械搅拌法：

特点：

装置简单、操作与控制简单。

适用于：

实验室研究、小批量料浆制备。

不足：

搅拌棒强度与寿命有限、搅拌棒熔蚀

2电磁搅拌法

半固态金属成形原理与工艺方法

1．流变成形：

利用半固态金属制备器批量制备或连续制备糊状浆料，直接进行加工成形。

2．触变成形：

将用浆料连续制备器生产的半固态浆料铸成一定形状的铸锭的成形方法。

3．铸锻成形：

将液态金属浇入金属模中，在高压下凝固并产生半固态塑性流动变形的成形方法，是金属凝固（铸造）和塑性变形（锻压）两个过程的复合。

包括：

液态模锻、液态挤压、连续铸挤、液态轧制。

4．复合铸造：

对处于液固两相区的金属进行强烈的搅拌，同时加入陶瓷颗粒或短纤维增强相，形成复合材料半固态浆料，将这种浆料进行成形。

半固态金属成形工艺特点

1应用范围广

2铸件质量高，力学性能好，尺寸精度高。

3减小了对成形装置的热冲击，节约能源和材料

4便于自动化，提高劳动生产率

5生产成本低

5、快速凝固成型

概念：

特点：

无溶质分配的凝固；凝固形成平面、无偏析的等轴晶；形成组织特殊的晶态合金；非晶态组织；准晶态组织。

实现快速凝固成型的基本条件及三项技术：

基本条件：

①金属溶液必须被分散成液流或液滴，而且至少在一个方向上的尺寸极小，以便散热；②必须有能带走热量的冷却介质。

三项技术：

大冷却速度凝固、大生长速度快速凝固、大过冷度快速凝固

第五章金属塑性加工

一、概述

金属塑性加工：

金属铸锭、金属粉末或各种金属坯料通过外力的作用产生塑性变形，获得具有所需形状、尺寸和性能的加工方法。

金属塑性加工的特点：

1）材料利用率高

利用率可达60％～70％（85％～90％）

2）力学性能好

3）尺寸精度高净成形和近净成形

4）生产效率高

5）模具、设备费用昂贵

3.2金属塑性加工基本原理

1、塑性变形机理

2、加工硬化、回复和再结晶

3、冷变形、热变形和温变形

4、塑性成形基本原理

1）最小阻力定律

2）体积不变规则

5、材料的塑性成形性

材料的塑性成形性：

是衡量材料在外力作用下发生塑性变形而不易产生裂纹的能力。

材料的塑性成形性取决于材料的性质和变形条件：

1）材料性质的影响

2）变形条件的影响

4.3金属原材料的成形加工

一、轧制：

是借助于旋转的轧辊与金属坯料接触产生的摩擦将金属咬入轧辊缝隙，再在轧辊的压力作用下使金属在长、宽、高三个方向完成塑性变形过程。

分类

1按轧制温度分类：

热轧、冷轧

2按轧件与轧辊的相对运动分类：

纵轧、斜轧、横轧

3按轧制产品分类：

半成品轧制、成品轧制

4按轧制产品的成形特点分类：

一般轧制、特殊轧制、周期轧制

旋压轧制、弯曲成形

二、挤压：

对放在容器（挤压筒）内的金属坯料施加外力，使之从特定的模孔中流出，获得所需断面形状和尺寸的塑性成形方法。

特点：

1）可以提高金属的变形能力

2）制品综合质量高（力学性能高、零件精度高、表面粗糙度低）

3）产品范围广

4）生产灵活性大，工艺流程简单，设备投资少

挤压方法：

正挤压：

金属挤压时，制品流出方向与挤压轴运动方向相同的挤压。

反挤压：

金属挤压时，制品流出方向与挤压轴运动方向相反的挤压。

复合挤压

静液挤压：

金属坯料不直接与挤压筒内表面产生接触，两者之间介以高压介质，施加于挤压轴上的挤压力通过高压介质传递到坯料上而实现挤压。

三、拉拔：

在外加拉力的作用下，迫使金属通过模孔产生塑性变形，以获得与模孔形状、尺寸相同的制品的加工方法。

拉拔方法：

空拉、长芯杆拉拔、固定芯头拉拔、游动芯头拉拔、顶管、扩径拉拔

3.4毛坯或零件的成形加工

一、锻造

锻造：

借助锻锤、压力机等设备对坯料施加压力，使其产生塑性变形，获得所需形状、尺寸和一定组织性能的锻件。

锻造的目的：

（1）成形：

解决零件的成形要求；

（2）改性：

通过形变改善材料的内部组织与性能。

方法：

1、自由锻造：

用简单通用的工具，或在锻压设备上、下砧之间直接使坯料产生塑性变形，获得具有一定形状、尺寸和性能锻件的加工方法。

方法包括：

锻锤自由锻：

中小型锻件；液压机自由锻：

大型锻件

优点：

所用工具简单、通用性强、灵活性大、适合单