工程材料复习参考(终结版).doc

工程材料复习参考（最新更新）1、 现代技术的三大支柱：材料、能源、信息2、 工程材料按用途分：建筑材料，机械工程材料、电工材料3、 按化学成分、结合键的特点分：金属材料、非金属材料、复合材料4、 金属材料分为两大类：黑色金属 铁锰铬及其合金 有色金属 除黑金属以外的金属及其合金5、 构成原子的结合键：金属键 离子键 共价键 以及分子键6、 金属键结合力强7、 在金属元素中 约有90%以上的金属晶体结构都属于 体心立方晶格 面心立方晶格 密排六方晶格8、 金属的缺陷 点缺陷 线缺陷 面缺陷 （点缺陷有 空位 间隙原子 置换原子，线缺陷有 位错）位错密度的提高是金属强化的重要途径之一9、 常见的面缺陷有 晶界和亚晶界10、 结晶的实质 原子由近程有序状态转变成长程有序状态的过程11、 液态转变成固态晶体称为一级结晶 固态转变另一种固态晶体称为二级结晶或重结晶12、 结晶的条件是 具有一定的过冷度 过冷度越大 冷却速度越快 结晶越容易进行13、 影响晶体形核和长大的因素是冷却温度和难溶杂质14、 控制晶粒大小的方法 增加过冷度 变质处理15、 变质处理 变质剂的作用增加晶核数目 孕育剂的作用强烈的阻碍晶核的长大或改善组织形态16、 晶体的同素异构 金属如：Fe Ti Co Mn Sn 在固态下的晶体结构随外界条件（温度 压力）而变化的现象17、 铁的同素异构转变 -Fe 1394 r-Fe 912 -Fe体心立方 面心立方 体心立方18、 材料的力学行为 弹性变形、塑性变形、断裂19、 力学性能：强度、塑性、硬度、韧性、疲劳强度、断裂韧性、高低温性能20、 弹性模量（刚度） E=/，是衡量材料抵抗弹性变形的指标21、 强度分为：弹性强度e、屈服点s、抗拉强度b 、疲劳强度-122、 塑性指标：延伸率和断面收缩率23、 常用的硬度有：布氏HBS（淬火钢球 测量退火、正火、调制刚件及铸件、有色金属450；硬质合金球650）半成品检验、洛氏HRC、维氏HV成品检验24、 抵抗大能量一次冲击的能力主要取决于材料的塑性，而抵抗小能量多次冲击的能力主要取决于材料的强度25、 大多数情况下金属单晶体塑性变形的方式是滑移 滑移的实质是滑移面上的位错运动造成的，在切削力的作用下，晶体的一部分相对于另一部分沿一定的晶面和晶向产生滑动26、 多晶体 两个晶粒的试样在拉伸时的变形呈“竹节”27、 金属的晶粒愈细，晶界总面积便愈大，每个晶粒周围不同取向的晶粒也越多，对塑性变形的抗力就愈大，金属强度就愈高。28、 塑性变形可以使金属的组织和性能发生变化的四个方面：1.晶粒沿变形方向拉长，性能趋于各向异性2.织构现象的产生3.位错密度增加，产生冷变形强化4.残余应力29、 残余内应力分为：宏观残余内应力（工件变形）；微观残余内应力（工件内部产生微裂纹）；晶格畸变（使工件强度、硬度升高，塑性、韧性和抗腐蚀性下降）30、 回复：当冷变形金属的加热温度不太高时，晶粒的大小和形状不能发生明显变化，故金属的强度塑性、硬度等力学性能不发生明显变化，但是残余内应力和电阻会显著下降，抗腐蚀性得到改善（去应力退火）（要保持冷变形强化状态，只需消除残余内应力时，就可采用回复处理，进行一次250-300的低温退火）31、 再结晶发生形核和长大过程，但新旧晶粒的晶格类型不变，故不属于相变过程，再结晶的晶粒变为等轴晶粒，特点是细而均匀32、 临界变形度：变形度在2%-10%范围内，因变形量小且极不均匀，形核率低，再结晶后的晶粒非常粗大，这一范围的变形度称为临界变形度，当变形度超过临界变形度后，随着变形度的增加，晶格畸变愈严重，形核率大大提高，故再结晶后的晶粒变细。33、 （了解）相：具有相同的物理化学性能并与该系统的其余部分以界面分开的物质部分。34、 合金在固态下，组元间会相互溶解，形成在某一组元晶格中包含有其他组元的固相，这种固相称为固溶体。间隙固溶体只能形成有限固溶体。35、 固溶强化比原来强度高硬度高，变形抗力增大36、 包晶、共晶、匀晶、析晶（要知道相图的名称）37、 成分至于共晶点的合金是共晶合金38、 铁和碳发生相互作用，形成固溶体和金属间化合物属于固溶体的相有F、A，属于化合物的有渗碳体39、 共晶和共析的反应方程式L4.3% 1148 A2.11% + Fe3C（可逆号）A0.77% 727 F0.0218% + Fe3C（可逆号）共晶反应的产物是莱氏体Ld,是由奥氏体和渗碳体组成的。莱氏体冷至共析温度一下，将转变为珠光体与渗碳体的混合物，称为低温莱氏体Ld 。40、 共析的产物是珠光体P，是铁素体和渗碳体组成的共析混合物41、 钢的含碳量0.0218%-2.11%，根据室温组织不同可以分为：亚共析钢（平衡组织是铁素体和珠光体）、共析钢（平衡组织是珠光体）、过共析钢（平衡组织是珠光体和二次渗碳体）杠杆定律渗碳体6.69%、珠光体0.77%、铁素体0.0218%42、 当钢的含碳量小于0.9%时，随着含碳量的增加，钢的强度、硬度几乎呈直线上升，而塑性韧性不断降低。当钢中含碳量大于0.9%时，因出现明显的网状渗碳体，而导致钢的脆性大幅度增加，强度开始下降，而硬度仍继续增加43、 共析线PSK、A1；GS、A3；ES、Acm 44、 为保证工业用钢具有足够的强度及一定的塑性和韧性，其含碳量一般都在1.3%以下45、 共析钢加热成奥氏体的四个阶段：奥氏体形核、晶核的长大、残留渗碳体的溶解、奥氏体的均匀化46、 本质晶粒度 表示钢在规定的条件下奥氏体晶粒的长大倾向（具体工艺：93010，保温3-8小时后测定的奥氏体晶粒的大小）47、 在实际生产中，由于加热温度过高，而使奥氏体晶粒明显长大的现象，称为过热。金属或合金在热处理加热时，由于加热温度接近其固相线附近，晶界氧化和开始部分熔化的现象，称之为过烧。48、 钢中加入合金元素，Mn、P促进奥氏体长大，大多数都阻止奥氏体晶粒的长大如：Ti、V、Nb、W、Mo等49、 TTT曲线（C曲线）叫做 过冷奥氏体等温转变曲线50、 钢在高温时形成的奥氏体，过冷至Ar1以下，称为热力学尚不稳定的过冷奥氏体共析钢在C曲线图上面，在不同温度时的等温转变有三个转变区：珠光体转变区（产物：珠光体、索氏体、托氏体，珠光体组织中层片间距愈小，相界面积愈多，其塑性变形的抗力愈大，强度、硬度愈高。同时，由于渗碳体片变薄，使其塑性和韧性有所改善，珠光体的转变属于扩散型）贝氏体转变区（羽毛状上贝氏体（塑性变形抗力较低，脆）和暗黑色针片状下贝氏体（组织中的片状铁素体细小，碳的过饱和度大，位错密度高，而且碳化物沉积在铁素体内弥散分布，因此硬度高、韧性好，具有较好的综合力学性能）转变属于半扩散型）马氏体转变区（马氏体（由于温度很低，碳来不及扩散，全部保留在-Fe中，C在-Fe中形成的过饱和固溶体，此转变属非扩散型转变。）过冷奥氏体快速冷却至Ms（230）则开始发生马氏体转变，直至Mf（-50）转变结束。马氏体组织形态主要有板条状和片状两种，主要由钢的含碳量决定，小于.0.2%时呈板条状，大于1%时呈片状或针状，0.2%-1%时是由板条状和片状马氏体混合组成）51、 合金元素加入钢中对C曲线的影响极为显著。除Co和大于2.5%的Al外，所有溶入奥氏体的合金元素均使C曲线右移，增加过冷奥氏体的稳定性52、 改善金属材料的性能途径1.合金化2.进行热处理3.细晶强化4.冷变形强化53、 退火的目的1.消除残余内应力，防止工件变形、开裂2.改善组织，细晶强化3.调整硬度，改善切削性能常用的退火方法有：1.完全退火2.等温退火3.球化退火（过共析钢）退火前先正火，可消除网状二次渗碳体，以保证球化退火时渗碳体全部球粒化4.去应力退火54、 过共析钢的淬火温度为Ac1以上30-50.淬火后获得细小的、均匀的马氏体加未溶粒状渗碳体组织。未溶粒状渗碳体的存在有利于提高淬火钢的耐磨性55、 常用的淬火冷却介质有：水、盐水、油56、 淬火方法有：单液淬火、双液淬火、分级淬火（可以获得马氏体）、等温淬火（不能获得马氏体，获得的是下贝氏体，高强度、硬度、韧性、塑性，可做弹簧、工具模。等温淬火以后一般不必回火）57、 钢的淬硬层深度和硬度的分布的特征称为淬透性58、 钢的表面至内部马氏体组织占50%处的距离称为淬硬层深度59、 回火的方式有：低温回火、中温回火、高温回火（写工艺路线时要用到）60、 合金元素对钢回火转变的影响：1.提高回火稳定性2.产生二次硬化3.回火脆性61、 金属材料的表面处理：钢的化学热处理、钢的表面淬火热处理62、 要求工件热处理以后的外力内应力变形很小，如精密齿轮、精密机床主轴要渗氮处理，渗氮前要进行调质热处理（调质在粗加工后，精加工之前），也可以用淬火处理63、 球化退火前要正火处理，正火细化晶粒、改善切削性能。64、 固溶强化不属于热处理65、 题 P76（4）、（5）1、 高周疲劳时，材料疲劳抗力的指标主要为疲劳强度（-1）2、 低周疲劳时，材料的疲劳抗力不单与强度有关，而且与塑性有关，即材料具有良好的强韧性 3、 一般钢铁材料的硬度控制在170230HBS，以达到改善切削加工的目的 4、 铸造最好采用的成分是选用共晶或接近共晶成分的合金。若是锻造成形，最好选用呈固溶体的合金。如果是焊接成形，最适宜的材料是低碳钢或低碳合金钢。5、 高强度、大截面、形状复杂的零件，都需要选用合金钢6、 车床传输齿轮，汽车齿轮的工艺路线铸造1、 常见毛坯种类：铸件、锻件、焊接件、冲压件、型材、粉末冶金、工程塑料2、 合金的铸造性能：充型能力、收缩、吸气性3、 影响合金的充型能力一共四个方面：合金的流动性、浇注条件、铸型性质、铸型结构4、 合金的收缩分成那三个阶段：液体收缩、凝固收缩、固态收缩；容易形成缩松的凝固方式是糊状凝固、缩孔的凝固方式是逐层凝固5、 缩孔和缩松的防范措施：按照定向凝固原则进行凝固；合理地确定内浇道位置及浇注工艺；合理地应用冒口、冷铁和补贴等工艺措施6、 铸造应力分为热应力和收缩应力，热应力是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7、 消除铸造型应力：合理地设计铸件结构；尽量选用线性收缩率小、弹性模量小的合金；采用同时凝固的工艺；设法改善铸型、型芯的退让性，合理的设置浇冒口等；对铸件进行时效热处理是消除铸造应力的有效措施8、 时效处理有哪些？ 自然时效、热时效和共振时效。其中热时效又称为人工时效（去应力退火：将铸件加热到550650摄氏度，保温24h，随炉冷却至150200摄氏度，然后出炉）9、 铸件中的气孔可以分为：侵入气孔、析出气孔、反应气孔10、 铸件特种铸造的方法有：熔模铸造、金属型铸造、压力铸造、（低压铸造、离心铸造）11、 浇注位置的选择：铸件的重要加工面应朝下或位于侧面；铸件宽大平面应朝下；面积较大的薄壁部分应置于铸型下部或垂直；易形成缩孔的铸件，应将截面较厚的部分位于上部或侧面，便于安装冒口，使铸件自下而上（朝冒口方向）定向凝固。12、 分型面选择：1.便于起模，使造型工艺简单。 （1）为起模方便，分型面应选在铸件的最大截面处。 （2）分型面的选择应尽量减小型芯和活块的数量，以简化制模、造型、合型工序。 （3）分型面应尽量平直。 （4）尽量减少分型面。2.尽量将铸件重要加工面或大部分加工面、加工基准面放在同一沙箱中，以避免产生错箱、披缝和毛刺，降低铸件精度和增加清理工作。3.使形箱和主要芯位于下箱，便于下芯、合型和检查型腔尺寸。13、 机构分析题： 表1-4-3、图1-4-3、5、6、7、8、12、14、171、 什么叫变形抗力？塑性加工时，作用在工具表面单位面积上变形力的大小称为变形抗力，变形抗力取决于工件的受力状况和变形条件下材料的真实应力。应力状态对塑性变形的影响：在应力状态中，压应力个数愈多、数值愈大，则金属的塑性愈高。反之，拉应力个数愈多、数值愈大，则金属的塑性越低。（例：P56 图2-1-3）2、 锻造的常用方法：自由锻、胎膜锻和模锻3、 自由锻的基本工序：镦粗、拔长、冲孔、扩孔、弯曲和锻接4、 冲压主要分成：分离和成形两大工序。分离主要包括：冲裁、剪切、切边、切口、剖切，成形主要是弯曲、拉深、翻变、成形、旋压焊接1、 什么是焊接？焊接是指通过加热或加压，或两者并用，并且用或不用填充材料，使焊接打到原子结合的一种加工方法2、 焊接方法有哪三类？熔焊、压力焊、钎焊3、 焊接接头组织与性能：焊缝、熔合区、热影响区，热影响区包括：过热区、正火区、部分相变区4、 金属的焊接性：在一定的焊接工艺条件下，获得优质焊接接头的难易程度5、 焊接变形的基本形式：收缩变形、角变形、弯曲变形、扭曲变形、波浪形变形 P936、 长焊缝采用分段退焊法7、 减少和消除焊接残余应力的措施：结果设计要避免焊缝密集交叉；将焊件预热到350400摄氏度再进行焊接，是一种减少焊接应力的有效方法；锤击焊缝；去应力退火8、 钨极氩弧焊一般只适用于焊接厚度0.54mm的薄板；溶化极氩弧焊适用于焊接325mm的中厚板；二氧化碳气体保护焊适用于厚度在30mm以下的低碳钢和强度级别不高的低合金结构焊接件9、 常见的焊接材料有：焊条、焊丝、焊剂和气体等10、 E5015（J507）属于直流焊接是低氢性碱性焊条、E5016（J506）也是低氢性碱性焊条是交直流焊接都可以用的11、 焊缝有哪些形式？对接焊缝、角焊缝和塞焊缝12、 焊缝布置的要求13、 焊缝的接头形式：对接接头、T形接头、角接接头、搭接接头14、 常见的坡口形式：V形坡口、X形坡口、U形坡口、双U形坡口15、 焊接质量无损检验的方法有：磁粉探伤、着色探伤、荧光探伤、超声波探伤、射线探伤、气密性实验、气压实验、水压试验 公差1、 尺寸精度的有20个等级，IT1等级最高，IT18最低，基准制分为基孔制和基轴制，优先选用基孔制，但滚动轴承与轴承座相配合时选择基轴制，与轴配合选择基孔制，孔和轴配合种类有间隙配合、过盈配合、过渡配合机械制造基础1、 传统的机械加工，还是先进的制造工艺而言，基本组成部分都是机床和刀具以及机械制造工艺来联系，制造工艺是用来连接机床、刀具和工人之间的关系2、 机械加工系统是一种典型的制造系统，它由机床、夹具、刀具、被加工工件、操作人员及加工工艺等组成3、 机械加工工艺系统是直接改变毛坯的形状和尺寸的过程，每个工序包括安装、工位、公布、走刀；安装包括定位和夹紧两个过程，工步是指在一个工序内，加工表面、切削刀具、切屑速度和进给量都不变的情况下说完成的加工内容称为工步 4、 机械加工是的方法：材料成形法、材料去除法和材料累加法5、 常用的金属切削方法：车削（柔性最好）、钻削、镗削、铣削、磨削和刨削6、 车削运动：主运动和进给运动7、 切削三要素 切削速度ve、进给量f、背吃刀量ap8、 超声波加工属于力学加工、电镀加工属于电化学加工、线切割加工属于电物理加工P109、 选择性激光烧结法（Selective Laser Sintering）、分层实体制造法（Laminated Object Manufacturing）、熔化堆积造型法（Fused Deposit Manufacturing）10、 形成平面、直线成形表面和圆柱面的两条发生线母线和导线可以互换，而有些表面的母线和导线是不可以互换的，如圆锥面、螺旋面11、 发生线的形成方法：成形法、轨迹法、展成法、相切法。展成法和相切法的区别在于刀尖的运动轨迹不同。展成法的刀具旋转速度V1和刀具中心的移动速度V2之间彼此关联，满足刀具与共建的纯滚动特定关系，刀刃上的一个点在纯滚动中对工件发生线的点对应点进行切削，是一一对应关系；而相切法的刀具旋转速度V1和道具中心的移动速度V2之间彼此独立，没有特定关系，相切法中刀具的旋转速度V1通常远大于其中心的移动速度V2，刀刃上的一个点对工件发生线上多个不同的点进行切削，不是一一对应的关系12、 复合运动和简单运动：由复合成形运动分解成的各个部分，虽然都是直线运动或旋转运动，与简单运动相像，但本质是不同的。前者是复合运动的一部分，各个部分必须保持严格的相对运动关系，是互相关联而不是独立的；简单运动之间是互相独立，没有严格的相对运动关系。复合运动举例：加工锥螺纹是的表面成形运动13、 典型表面：平面、外圆面、内孔面、渐开线齿面（P33）14、 刀具按用途来分可以分为切刀、孔加工刀具、铣刀、拉刀、螺纹刀具、齿形刀具、自动化加工刀具15、 常用刀具材料：碳素工具钢、合金工具钢、高速钢、硬质合金。W18Cr4V属于钨系高速钢，可以做各种刀具，耐热性可以达600摄氏度，硬度是6265HRC。YG8、YG3属于钨钴类的硬质合金，牌号中的数字越大，表示含钴量越大多，其硬度也越高，适合于粗加工。YT30、YT15属于钨钛钴类的硬质合金，不适宜切削含含Ti元素的不锈钢，牌号中的数字越大，表示TiC含量越多，其强度越低 16、 天然金刚石不适合切削铁族材料17、 外圆车道切削部分的结构要素：前刀面、后刀面、副后刀面、主切削刃、副切削刃、刀尖，俗称，一点两线三面18、 加工低碳钢的时候前角选择大一些，加工铸铁的时候前角选择小一些；刃切倾角影响切屑的流向，负刃倾角时，切削会损伤已加工表面；主偏角的取值范围，切削淬火钢件、冷硬铸铁时，宜选用小偏角，车细长轴是刚性不足，宜取大的主偏角19、 磨削某一个平面，要求这个平面要与已加工的平面保持高度一致；一个已加工好的光轴上已经加工好一个键槽，现在要加工另外一个键槽，要求这个键槽与已加工的键槽呈180度对称，同时保证图示的尺寸；一个六方体已经加工好了，现在要在这个六方体上铣一个槽不通的定位问题，通的定位问题；一个套类零件，内孔加工好了，某一个端面也加工好了，现在要求加工另外一个端面，和外圆表面20、 切削的种类：带状切削、节状切削、粒状切削、崩碎切削；带状切屑形成的条件：用较高的切削速度，较小的切削厚度，较大的刀具前角切削塑性金属材料时，容易产生带状切削。21、 积屑瘤形成在第二变形区（摩擦区）22、 切削力的来源：一是三个变形区内工件材料的弹、塑性变形产生抗力；二是工件、切削与刀具摩擦产生的阻力23、 车削中切削力可以分为主切削力FC、进给抗力Ff、切深抗力Fp24、 工件材料的成分、阻止和性能是影响切削力的主要因素。工件材料的强度、硬度愈高，切削力愈大。强度、硬度相近的材料中，塑性、韧性大的，或加工硬化严重的，切削力大，举个例子：1Cr18Ni9Ti和正火45钢，由于奥氏体不锈钢的塑韧性大，故切削力比正火45钢要大25、 切削用量对切削力的影响：切削用量中对切削力影响最大的是ap，其次是f。ap增大时，变形系数不变，故FC随ap的增大而成比例的增大；而f增大时，由于会有所减少，故FC随f的增大不成比例的增大，其影响程度比ap小。切削速度Vc对切削力的影响主要是通过Vc对积屑瘤的影响而产生的。在产生积屑瘤的速度范围内，速度较低时，随着Vc的增大，积屑瘤高度增加，刀具实际工作前角oe增大，故切削力逐渐减小。26、 零件的加工质量包括机械加工精度和加工表面质量27、 机械加工精度包括尺寸精度、形状精度、位置精度。形状误差应限制在位置公差之内，而位置误差应限制在尺寸公差之内。一般情