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指合金中具有同一化学成分、同一结构原子聚集状态,并以界面相互分开的、均匀的组成部分。
19.组元:
组成合金的最基本的独立单元叫组元
20.固溶体:
合金在固态下,组元间仍能相互溶解而形成的均匀相,称为固溶体。
21.加工硬化:
22.起始晶粒度:
珠光体转化为奥氏体刚结束,奥氏体晶粒边界刚刚相互接触时晶粒的大小。
本质晶粒度:
根据标准实验方法,加热至930+-10摄氏度,保存8小时后奥氏体晶粒大小。
实际晶粒度:
指在实际热处理条件下所获得的奥氏体晶粒大小。
23.调质处理:
把淬火加高温回火以得到回火索氏体组织的复合热处理工艺
24.淬透性:
是指钢在淬火时获得淬硬层深度的能力(即钢经淬火后获得马氏体的能力)。
25.水韧处理:
是将钢加热至1050~1100摄氏度保温,使碳化物全部溶解,然后迅速水冷,形成单相奥氏体组织。
26.耐热性:
128
27.石墨化:
铸铁自液态冷却至室温,谈结晶成石墨的过程。
28.热脆、冷脆:
当对钢进行压力加工时,如果始锻温度为1000-1200摄氏度,则共晶体(FeS+Fe)融化钢的晶粒间联系被破坏,钢材变脆开裂的现象为热脆。
而磷含量较高时,钢在较低温度进行加工,就易变脆开裂,称为冷脆。
29.铸造硬度:
30.浇注位置:
铸件的烧注位置是指烧注时铸型分型面所处的空间位置。
31.分型面:
铸型分型面是指铸型组元间的结合面
32.自由锻:
是将加热好的金属坯料,放在锻造设备的上、下砧铁之间,施加冲击力或压力,使之产生塑性变形,从而获得所需锻件的一种加工方法。
33.敷料:
是为了简化锻件形状,便于锻造,在加工余量之外又增加的一部分金属。
34.焊接电弧:
是在焊条端部与焊条之间的空气电离区内产生的一种强烈而持久的放电现象,实质上,电弧是在一定条件下电荷通过两电极间气体空间的一种导电过程。
35.焊接接头:
焊缝以及其周围受不同程度加热和冷却的母材是焊缝的热影响区,统称为焊接接头
36焊接热影响区:
是焊缝两侧因焊接热作用而发生的组织性能变化区域。
37.熔合区:
是焊缝和基本金属的交界区,相当于加热到固相线和液相线之间,焊接过程中母材部分熔化,所以也成为半熔化区
38过热区:
被加热到Ac3以上100-200摄氏度区间
39.正火区:
被加热到Ac3至Ac3以上100-200摄氏度区间
40.部分相变区:
相当于加热到Ac1-Ac3温度区间。
41:
焊条选用原则:
等强度原则,同成分原则,抗裂缝原则,抗气孔原则,低成本原则。
42.选材原则:
材料使用性能,材料工艺性能,材料经济性能。
二.名词区分
1.α-Fe与α-相:
a-Fe:
温度在912°
C以下的纯铁,晶格类型为体心立方
a相:
是碳溶于a-Fe形成的间隙固溶体
2.重结晶与再结晶:
重结晶:
固态金属或合金在加热(或冷却)到相变温度时,由一种晶体结构转变为另一种晶体结构的现象。
再结晶:
指经冷塑性变形的金属加热到一定温度时,通过形核长大形成同轴无畸变的新晶粒的过程。
3.淬透性与淬硬性:
是指钢在淬火时获得淬硬层深度的能力(即钢经淬火后获得马氏体的能力)淬硬性是指钢淬火后所能达到的最高硬度。
淬透性好的钢淬硬性不一定好,淬硬行好的钢其淬透性也不一定好。
4.二次淬火与二次硬化:
(P104)
5.热加工与冷加工:
在再结晶温度以上进行的塑性变形成为热加工,在再结晶温度以下进行的塑性变形成为冷加工。
这种简单的划分不是绝对的,还要以变形过程中产生的硬化作用能否被再结晶软化作用所抵消为标准。
6.冲孔与落料:
二者区别在于冲孔是在板料上冲出孔洞,被分离的部分为废料,而周边是带孔的成品;
落料是被分离的部分是成品,周边是废料。
7.一二三次渗碳体:
从液体中析出一次渗碳体,从奥氏体中析出二次渗碳体,从铁素体中析出三次渗碳体。
8.固溶体与化合物(结构):
合金组元相互作用形成的晶格类型和特征完全不同于任一组元的新相即为金属化合物其结构特点是与其组元具有完全不同的晶格类型,
9.奥氏体,过冷奥氏体,残余奥氏体:
奥氏体:
碳溶于γ-Fe中所形成的间隙固溶
残余奥氏体:
奥氏体在冷却过程中发生相变后在环境温度下残存的奥氏体。
三、
组织:
A:
奥氏体
P:
珠光体
M:
马氏体
B:
贝氏体
Ld:
莱氏体
S:
索氏体
T:
屈氏体
F:
铁素体
力学性能:
HBS:
布氏硬度
HBW:
布氏硬度计采用硬质合金头作为压头用HBW表示
HV:
维氏硬度
HRC:
洛氏硬度
αk:
冲击韧性
δ:
伸长率表示试样被拉断前相对塑性变形量
ψ:
断面收缩率表示拉伸试样被拉断时截面积的相对减缩量
δ-1:
金属材料承受周期性交变载荷时抵抗断裂的能力称为疲劳强度
δs:
屈服强度是指在静拉伸过程中开始产生弹性变形时的应力,即拉伸曲线上S点载荷大小与试棒原始面积之比。
δb:
拉伸强度是静拉伸过程中试样被拉断前的最大应力。
即拉伸曲线上B点载荷大小与试棒原始面积之比。
四.简答题:
1.硬度测试种类和使用范围
种类:
1.布氏硬度(HBS)(硬质合金球用HBW表示)布氏硬度常用于测定铸铁、非铁合金及退火钢的硬度。
HBS只能测定硬度值小于450HBS以下的金属材料,否则钢球会变形,测得的结果不准确;
但也不能测定厚度小于1~2mm的薄板材料,否则钢球就会压穿试样。
布氏硬度计也可采用硬质合金球作为压头,用HBW表示,用于测量硬度较高的材料。
在不能用布氏硬度测定时,可用洛氏硬度测定。
2.洛氏硬度(HRC)洛氏硬度测试压痕小,直接读数,操作方便,可测低硬度、高硬度的材料,应用广泛,用于测试各种钢铁原材料、非铁合金、经淬火后工件、表面热处理工件及硬质合金等。
如用锥角为120°
的金刚石压头,F=1741N(150Kgf),测得淬火钢硬度为58,洛氏硬度表示为58HRC。
3.维氏硬度(HV)测定维氏硬度时可任意选用载荷,可测定硬度高的材料,也可测定硬度低的材料,也可测定较薄的工件的硬度,所以,维氏硬度测试的硬度范围较大,可以从5HV~1000HV。
2.什么是屈强比,其大小表明什么意思?
屈服强度/抗拉强度越大,表示强度利用率越高。
越小表示强度利用率越低,安全性小
3.常见3种晶格类型(原子半径,配位数,致密度,常见元素等)
(1)体心立方晶格
②原子半径:
晶胞中最近的两原子之间距离的一半(图2-2-3)
③致密度:
指晶胞内原子实际占有的体积与晶胞体积之比。
④配位数:
8;
(2)面心立方晶格
12
(3)密排六方晶格
4.画出110晶面图
5.点缺陷中空位和原子如何形成
在实际晶体结构中,晶格的某些结点往往未被原子所占据,这种空着的结点位置称为空位。
同时有可能在个别劲歌空隙处出现多余的原子,这种不占据正常晶格结点位置,而处在晶格空隙之间的原子称为间隙原子。
6.含碳量对铁碳合金组织和性能的影响
7.铁碳合金相图与C曲线有什么作用(温度,转变时间,组织)
相图:
可得知热处理的加工温度,铁水浇铸温度,锻造始锻温度与终锻温度
“c”曲线:
综合反映了过冷奥氏体在不同温度下的等温转变过程,即转变开始及终了时间,转变产物类型,转变温度,转变量的关系等。
8滑移变形有什么特点
1)滑移只在切应力τ作用下发生
2)滑移距离为原子间距的整数倍
3)花一场眼睛体中原子的密排面和密排方向进行
9.为什么晶体的临界切应力比理论小几个数量级
晶体滑移时,通过位错的运动,并不需要晶体的上部分原子相对于下部分原子一起整体位移,而仅需位错中心附近的少量原子作微量的调整即可因此所需的临界切应力比理论小几个数量级
10.为什么细小晶粒不仅强度硬度高,而且塑性韧性好
这是因为,晶粒越细,单位体积金属中的晶粒越多。
在总变形量一定的条件下,变形被分散到更多的晶粒内进行,这样每个晶粒的变形量减少而不至于长生太大的应力集中而导致晶体破坏。
此外,晶粒越细,晶界越多,越不利于裂纹的传播,从而使晶体在断裂前能承受较大塑性变形,表现出良好的塑性韧性。
11.如何合理利用热变形中的流线
为最大限度的发挥材料的性能潜力,合理利用流线的性能特点,在热变形时应力求使流线与零件服役时的最大拉应力方向一致,而与切应力或冲击力的方向垂直。
12.过冷奥氏体冷却转变产物有哪3类,它们的形成温度、组织、性能?
①珠光体型组织A1~550℃之间的转变产物为珠光体。
则塑性变形抗力愈大,因而强度、硬度愈高由于渗碳体片变薄,使得塑性和韧性也有所提高,组织:
铁素体(Fe)与渗碳体(Fe3C)的机械混合物②贝氏体型组织
550℃~Ms之间的转变产物为贝氏体,贝氏体是含碳略过饱和的铁素体与碳化物(或Fe3C)的两相混合物。
上贝氏体(B上)强度、韧性较,低下贝氏体(B下)具有较高的强度、硬度、塑性和韧性相配合的优良力学性能
③马氏体型组织
在Ms线与Mf线之间,为马氏体型转变,所以,低碳马氏体板条有较高的强度和硬度,而且也有一定的塑性和韧性。
碳在α-Fe中显著过饱和的间隙固溶体
13.合金元素如何影响C曲线
合金元素影响C曲线的位置和形状。
除钴和铝,大多数溶于奥氏体的合金元素都使过冷奥氏体的稳定性增大,即C曲线右移。
碳化物形成元素铬、钼、钒等还使C曲线形状发生变化,形成上下两个C曲线。
上部C曲线是高温珠光体转变区,下部C曲线是中温贝氏体转变区。
14.如何选择淬火加热温度\
淬火加热温度选择应以得到细小而均匀的奥氏体晶粒为原则,以便淬火后得到细小的马氏体。
碳钢的加热温度可利用铁碳合金状态图来选择。
亚共析钢淬火加热温度为Ac3以上30~50℃,共析钢、过共析钢淬火加热温度为Ac1以上30~50℃,如图3-46所示。
淬火后,亚共析钢可得到马氏体加少量残余奥氏体组织。
如淬火加热温度低于Ac3,则有一部分铁素体未转变为奥氏体,淬火后出现铁素体,造成硬度不足;
如加热到Ac3以上过高温度时,奥氏体晶粒粗大,淬火后马氏体粗大,力学性能降低。
过共析钢淬火后可得到马氏体加残余奥氏体及粒状渗碳体。
有二次渗碳体的颗粒存在,会使钢的耐磨性明显提高。
如果淬火加热温度超过Accm,则淬火后得到粗片状马氏体组织,而残余奥氏体的含量也增多,使钢的硬度和耐磨性降低。
对于合金钢,因大多数合金元素阻碍奥氏体晶粒长大(除Mn、P外),所以淬火加热温度可比同类碳钢稍高些,这样可使合金元素充分溶解和均匀化,以便淬火取得较好的效果。
另外,淬火加热过程中要防止氧化、脱碳、应避免工件与氧化气氛直接接触,可采用盐浴加热淬火,真空加热淬火等来保证工件表面质量,以提高工件的使用寿命。
15.以切削加工性为主,如何选择退火、正火
16.回火工艺的种类特点(温度,组织,应用)(74)
(1)低温回火(150~250℃)
这种回火主要降低钢中的残余内应力和脆性,而保持钢经淬火后所得到的高硬度和耐磨性,主要用于共析钢、过共析钢的工具、模具、量具、滚动轴承、渗碳件及表面淬火的工件,对低碳钢淬火后经低温回火处理后,可获得较高的综合力学性能。
低温回火后的组织为回火马氏体、残余奥氏体及渗碳体,58~64HRC。
(2)中温回火(350~500℃)
在此温度回火可得到回火屈氏体组织(由细片状铁素体和细粒状渗碳体组成),35~45HRC。
回火屈氏体具有较高的弹性极限和屈服极限,并具有一定的韧性,主要用于各种弹性元件的处理。
(3)高温回火(500~650℃)
由于回火温度较高,使渗碳体颗粒进一步长大,回火后的组织为回火索氏体(由多边形铁素体和粒状渗碳体组成),25~35HRC。
回火索氏体具有良好的综合力学性能(即强度、塑性和韧性配合都较好),把淬火后高温回火称为调质处理。
高温回火广泛用于各种重要的结构零件,特别是在交变载荷下工件的零件,如连杆、螺栓、齿轮及轴类等零件。
钢回火后的组织。
在以上温度范围没有250~350℃这一回火温度,因为钢在这一温度范围进行回火将出现低温回火脆性,所以生产上很少采用250~350℃的回火工艺。
一般碳钢中,随着回火温度的升高,强度、硬度下降,塑性、韧性上升
17.感应加热表面淬火的原理(76)
感应加热表面淬火的原理,将工件置于感应线圈中,当感应线圈中通入一定频率的交流电时,工件表层在交变磁场的作用下,将相应产生相同频率但方向相反的感应电流。
这种感应电流在工件中分布是不均匀的,工件表层电流密度大于心部电流密度,这种现象称为集肤效应。
集肤效应随电流频率的升高而加强,由于钢本身具有电阻,因而集肤在工件表层的电流,可使表层迅速地加热到淬火温度,而心部仍未被加热,立即喷水(合金钢浸油)快速冷却,从而在工件表层获得具有一定深度的淬硬层,即达到表面淬火地目的。
根据电流频率不同,感应加热可分为高频、中频、工频加热三种。
18.账务典型材料的成分特点。
19.如何一石墨形态对铸体分类(134)
20灰铸铁的性能与特点(137)
一般灰铸铁的抗拉强度只有碳素结构钢的1/3。
这是因为灰铸铁在凝固冷却过程中析出比体积(比容)较大的石墨,从而使铸铁的收缩率减少;
由于石墨片分割了金属基体,从而使切屑容易脆断,使得灰铸铁的切削加工性良好,但使得灰铸铁的抗拉强度、塑性和韧性极低;
由于石墨能起润滑作用以及石墨脱落后的孔洞能起储油作用,故使灰铸铁有优良的减摩性,并具有良好的减震性及低的缺口敏感性。
21.判断碳钢常存在的其他元素(137)
灰铸铁中的主要元素除Fe外,还有C、Si、Mn、S、P,其含量对铸铁的组织与性能有很大的影响。
碳质量分数一般为2.5%~4.0%。
碳质量分数低有利于提高强度和硬度,但碳质量分数过低易出现白口组织,并降低流动性能;
碳质量分数过高则降低强度和硬度,一般根据力学性能要求确定。
含硅量一般为1.0%~3.0%。
硅有1/3碳当量作用,一般根据力学性能要求确定。
含锰量一般为0.5%~1.2%。
含锰量低则强度和硬度低;
含锰量过高则不利于石墨化。
硫、磷是铸铁中的有害元素。
硫使铸铁产生热脆,而磷使铸铁产生冷脆。
熔炼时应尽可能降低铁水中硫、磷的含量,以改善铸造性能。
一般灰铸铁中含硫量控制在0.15%;
含磷量控制在0.12%以下。
22.如何提高金属耐蚀性(131)
(1)提高金属的电极电位。
如加入13%Cr时,可显著提高金属的电极电位,提高抵抗电化学腐蚀的能力。
(2)形成纯化膜。
加入Cr、Al、Si等合金元素,可形成致密稳定的氧化物纯化膜,可提高抵抗电化学腐蚀的能力。
(3)改变金属组织。
加入某些合金元素可使钢形成单相铁素体或单相奥氏体组织,使钢基体的电极电位一致,可提高抵抗电化学腐蚀的能力。
23.合金收缩的阶段,缩孔,缩孔,缩松,内应力,裂痕各产生在哪个阶段。
(194)
合金收缩的三个阶段即液态收缩、凝固收缩和固态收缩。
(1)液态收缩是合金从浇注温度t浇(A点)冷却至开始凝固(液相线)温度(B点)之间的收缩。
金属液体的过热度越高,液态收缩越大。
(2)凝固收缩是合金从开始凝固(B点)至凝固结束(固相线)之间的收缩。
结晶温度范围越宽,凝固收缩越大。
在凝固阶段若合金体积收缩得不到金属液的及时补充,则会形成缩孔、缩松等缺陷。
液态收缩和凝固收缩,一般表现为铸型空腔内金属液面的下降,是铸件产生缩孔或缩松的基本原因。
恒温下凝固的合金有确定的体收缩率,仅包括液、固状态改变的收缩。
而在一定温度范围内凝固的合金其凝固收缩较为复杂,包括液、固状态改变和温度改变2部分引起的收缩。
(3)固态收缩是合金在固态下冷却至室温的收缩。
它将使铸件的形状、尺寸发生变化,是铸件产生内应力、裂纹和变形等缺陷的主要原因。
常用的金属材料中,铸钢收缩最大,有色金属次之,灰铸铁最小。
灰铸铁收缩小主要是因析出石墨而引起体积膨胀的结果。
固态收缩常用线收缩率来表示。
24.浇注位置和分型面选择原则(209)
1.浇注位置的选择原则
铸件的浇注位置是指浇注时铸型分型面所处的空间位置。
确定浇注位置的原则是要控制铸件的凝固和充型效果,保证铸件的质量。
确定浇注位置的选择原则如下:
(1)铸件的重要加工面应朝下或处于侧面。
(2)铸件的平直面朝下。
(3)铸件的薄壁部分朝下。
(4)铸件的厚大部分朝上,便于补缩。
(5)浇注位置应有利于减少型芯,便于安放型芯。
2.分型面的选择原则
(1)应使铸件全部或大部位于同一铸型内。
(2)尽量减少分型面。
(3)尽量使分型面平直。
(4)尽量使型腔和主要型芯位于下砂箱。
25.自由锻件和结构工艺性注意问题(239)
由于锻造是在固态下成形的,锻件的形状、结构所能达到的复杂程度远不如铸件,而且自由锻所使用的工具一般又都是简单的通用性工具,锻件的形状和尺寸要求主要靠工人的操作技能来保证。
因此,对自由锻件结构工艺性总的要求是,在满足使用要求的前提下,锻件形状应尽量简单和规则。
1、避免锥面或斜面;
2、避免圆柱面与圆柱面相交;
3、避免非规则截面和非规则外形;
4、避免肋板和凸台等结构;
5、截面有急剧变化或形状复杂的零件。
26.对冲孔和落料膜如何设置凸凹膜刃口
在设计冲孔模具时,应使凸模刃口等于所要求孔的尺寸,凹模刃口尺寸则是孔尺寸加上2倍间隙值。
设计落料模具时,则应使凹模刃口尺寸为成品尺寸凸模则减去2倍的间隙值。
27.焊接热影响区中各区性能特点(263)
焊接热影响区是指焊缝两侧因焊接热作用而发生组织性能变化的区域。
由于焊缝附近各点受热情况不同,热影响区可分为熔合区、过热区、正火区和部分相变区等。
(1)熔合区是焊缝和基本金属的交界区,相当于加热到固相线和液相线之间,焊接过程中母材部分熔化,所以也称为半熔化区。
熔化的金属凝固成铸态组织,未熔化金属因加热温度过高而成为过热粗晶。
在低碳钢焊接接头中,熔合区虽然很窄(约0.1~1mm),但因强度、塑性和韧性都下降,而此处接头断面发生变化,引起应力集中,在很大程度上决定着焊接接头的性能。
(2)过热区被加热到Ac3以上100~200℃至固相线温度区间,奥氏体晶粒急剧长大,形成过热组织,因而过热区的塑性及韧性降低。
对于易淬火硬化钢材,此区脆性更大。
(3)正火区被加热到Ac3至Ac3以上100~200℃区间,金属发生重结晶,冷却后得到均匀而细小的铁素体和珠光体组织,其机械性能优于母材。
(4)部分相变区相当于加热到Ac1~Ac3温度区间。
珠光体和部分铁素体发生重结晶,使晶粒细化;
部分铁素体来不及转变,冷却后晶粒大小不匀,因此力学性能稍差。
28.焊条的组成和作用(264)
焊条由焊芯和药皮两部分组成。
焊芯是金属丝,药皮是压涂在焊芯表面的涂料层。
(1)焊芯一是作为电极传导电流,二是熔化后作为填充金属与母材形成焊缝。
焊芯的化学成分和杂质含量直接影响焊缝质量。
生产中有不同用途的焊丝(焊芯),如焊条焊芯、埋弧焊焊丝、CO2焊焊丝、电渣焊焊丝等。
(2)药皮是压涂在焊芯表面上的涂料层,它由多种矿石粉、铁合金粉和粘结剂等原料按一定比例配制而成。
其主要作用是:
(1)改善焊接工艺性
(2)机械保护作用
(3)冶金处理作用
29.焊条选用的原则(265)
(1)等强度原则
(2)同成分原则
(3)抗裂缝原则
(4)抗裂缝原则
(5)低成本原则
30.焊接结构工艺设计问题(281)
1.焊缝布置
焊缝布置是否合理,直接影响结构件的焊接质量和生产率。
因此,设计焊缝位置时应考虑下列原则:
(1)焊缝要布置在便于施焊的位置。
(2)焊缝布置应避免密集或交叉。
(3)焊缝布置应尽量对称。
(4)焊缝布置应尽量避开最大应力位置或应力集中位置,特别是要避开应力集中部位。
(5)焊缝布置应避开机械加工表面。
(6)尽量减少焊缝数量及长度,缩小不必要的焊缝截面尺寸。
2.焊接方法的选择
各种焊接方法都有其各自特点及适用范围,选择焊接方法时要根据焊件的结构形状及材质、焊接质量要求、生产批量和现场设备等,在综合分析焊件质量、经济性和工艺可能性之后,确定最适宜的焊接方法。
1、焊条电弧焊
2、气焊
3、埋弧焊
4、氩弧焊
5、CO2焊
6、电渣焊
7、点焊
8、缝焊
9、对焊
10、钎焊
3.焊接接头设计
焊接接头设计包括焊接接头形式设计和坡口形式设计。
设计接头形式主要考虑焊件的结构形状和板厚、接头使用性能要求等因素。
设计坡口形式主要考虑焊缝能否焊透、坡口加工难易程度、生产率、焊条消耗量、焊后变形大小等因素。
(1)焊接接头形式。
(2)焊接接头坡口形式。
31.材料选择的一般原则(288)
(1)材料的使用性能
(2)材料的工艺性能
(3)材料的经济性
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