复习-材料工程基础

1、材料工程基础材料工程基础复习复习2011.5.19考试信息考试信息 考试形式：闭卷考试形式：闭卷 考试时间：考试时间：2011-5-31日日10:00-12:00 （15周周周周2上午上午3-4节）节） 考试地点：考试地点：4-4308 考试要求：务必带好个人证件（学生证、考试要求：务必带好个人证件（学生证、身份证），计算器身份证），计算器 答疑：主楼答疑：主楼301#，5月月24日日-27日上班时间日上班时间考试题型考试题型 1、名词解释、名词解释 2、选择题、选择题 3、简答题、简答题 4、综合分析题、综合分析题第一章第一章 材料的熔炼材料的熔炼 1.1 钢铁冶金钢铁冶金 1.2 铝冶金与

2、熔炼铝冶金与熔炼 1.3 铜冶金铜冶金重点：重点： 钢铁冶金的原理、原料、物理化学反应、钢铁冶金的原理、原料、物理化学反应、产品产品 氧化铝的生产、电解铝的生产氧化铝的生产、电解铝的生产 火法炼铜、铜锍、各个炼铜阶段的产物火法炼铜、铜锍、各个炼铜阶段的产物 火法冶金火法冶金：利用高温从矿石中提取金属或：利用高温从矿石中提取金属或其化合物的方法；其化合物的方法； 湿法冶金湿法冶金：利用：利用溶剂溶剂的化学作用，在水溶的化学作用，在水溶液或非水溶液中进行包括氧化、还原、中液或非水溶液中进行包括氧化、还原、中和、水解和络合等反应，对原料、中间产和、水解和络合等反应，对原料、中间产物或二次再生资源中的

3、金属进行提取和分物或二次再生资源中的金属进行提取和分离的冶金过程；离的冶金过程； 炼铁主要是炼铁主要是还原过还原过程程，炼钢主要是，炼钢主要是氧氧化过程化过程； 理论基础：氧化物理论基础：氧化物生成自由能生成自由能-温度的温度的关系图（关系图（Go-T图图) Go-T图提供的信息：图提供的信息： 氧化物位置氧化物位置低低的比位置高的的比位置高的稳定稳定，位置低的元素能，位置低的元素能还原还原位置高的元素，并且两者相距越远越好，相距位置高的元素，并且两者相距越远越好，相距越远反应进行得越彻底；越远反应进行得越彻底； 稳定性：稳定性：CaOMgOAl2O3SiO2MnOFeOP2O5 特殊线：特殊

4、线：2C+O2=2CO 交点对应温度：交点对应温度：C还原氧化物的最低温度还原氧化物的最低温度 从矿石中制取铁的过程称为炼铁；炼铁的从矿石中制取铁的过程称为炼铁；炼铁的炉子叫高炉；炉子叫高炉； 炼铁原料：铁矿石（炼铁原料：铁矿石（磁铁矿磁铁矿、赤铁矿赤铁矿、褐褐铁矿铁矿和和菱铁矿菱铁矿）、熔剂（）、熔剂（作用作用?)、燃料、燃料(焦焦炭，炭，作用？作用？） 产出：生铁、煤气、炉渣产出：生铁、煤气、炉渣 高炉原料高炉原料（1）铁矿石铁矿石： 含铁矿物含铁矿物+脉石脉石=机械混合物机械混合物 天然铁矿石按其主要矿物分为天然铁矿石按其主要矿物分为磁铁矿磁铁矿、赤铁矿赤铁矿、褐铁矿褐铁矿和和菱铁矿菱铁

5、矿等几种。等几种。 （2）熔剂）熔剂 熔剂的作用：熔剂的作用：降低脉石熔点、去硫降低脉石熔点、去硫 高炉冶炼条件下，脉石及灰分不能熔化，高炉冶炼条件下，脉石及灰分不能熔化，必须加入熔剂，使其与矿石脉石和灰分必须加入熔剂，使其与矿石脉石和灰分作用生成作用生成低熔点低熔点化合物，形成流动性好化合物，形成流动性好的炉渣，实现渣铁分离并自炉内顺畅排的炉渣，实现渣铁分离并自炉内顺畅排出 。 此 外 ， 一 定 碱 度 的 炉 渣 ， 如出 。 此 外 ， 一 定 碱 度 的 炉 渣 ， 如CaO/SiO2=1.01.2，可去除生铁中有害，可去除生铁中有害杂质杂质硫硫，提高生铁质量。，提高生铁质量。 （3

6、）燃料）燃料 焦炭焦炭是高炉冶炼的主要燃料，具有如下作用：是高炉冶炼的主要燃料，具有如下作用： (1)燃料燃料。燃烧后发热，产生冶炼所需热量。燃烧后发热，产生冶炼所需热量。 (2)还原剂还原剂。焦炭中的固定碳和它燃烧后生成的。焦炭中的固定碳和它燃烧后生成的CO都是都是铁矿石还原所需的还原剂。铁矿石还原所需的还原剂。 (3)料柱骨架料柱骨架。高炉内是充满着炉料和熔融渣、铁的一。高炉内是充满着炉料和熔融渣、铁的一个料柱，焦炭约占料柱体积的个料柱，焦炭约占料柱体积的1/31/2，对料柱透气性，对料柱透气性具有决定性的影响。特别是在高炉下部，矿石、熔剂具有决定性的影响。特别是在高炉下部，矿石、熔剂已经

7、熔化、造渣，变成液态渣和铁，只有焦炭仍保持已经熔化、造渣，变成液态渣和铁，只有焦炭仍保持固态，为渣、铁滴落和煤气上升以及炉缸内的渣、铁固态，为渣、铁滴落和煤气上升以及炉缸内的渣、铁正常流通和排出，提供了必要条件，使冶炼过程得以正常流通和排出，提供了必要条件，使冶炼过程得以顺利进行。焦炭的这一作用目前尚不能为其他燃料所顺利进行。焦炭的这一作用目前尚不能为其他燃料所代替。代替。 1）燃烧过程燃烧过程:CO2CO2 CO2在上升过程中：在上升过程中：CO2CCO 2）溶剂分解溶剂分解:CaCO3CaOCO2 3）铁的还原铁的还原:FeOCOCO2Fe(间接还原间接还原) FeOCFeCO （直接还原

8、）（直接还原） 4）增碳增碳：铁水在与焦碳的接触中会增碳扩散：铁水在与焦碳的接触中会增碳扩散 过程，过程， 使铁水被使铁水被C所饱和。所饱和。 5）其他元素的还原其他元素的还原: Mn，Si 部分被还原，被还原后进入铁水中部分被还原，被还原后进入铁水中 Al不被还原不被还原 ，只能和熔剂形成渣，只能和熔剂形成渣 6）去去S: FeSCaOCaSFeO 7）P还原：还原： Ca3(PO4)25C 3CaO2P5CO 8）造渣：）造渣：SiO2、Al2O3、CaO等等铁水中：铁水中： C饱和，溶有部分饱和，溶有部分Mn，Si，S以及全部的以及全部的P。高炉炼铁的主要反应：高炉炼铁的主要反应：炼钢过

9、程的物理化学原理炼钢过程的物理化学原理 脱脱C Si、Mn的氧化的氧化 脱脱P 脱脱S 脱脱O：沉淀脱氧、扩散脱氧沉淀脱氧、扩散脱氧 沉淀脱氧沉淀脱氧：将脱氧剂直接加到钢液中，使：将脱氧剂直接加到钢液中，使脱氧剂直接与钢液的氧化亚铁反应进行脱脱氧剂直接与钢液的氧化亚铁反应进行脱氧。氧。 优点：速度快优点：速度快 缺点：脱氧产物缺点：脱氧产物MnO、SiO2、Al2O3易残留易残留在钢液中。在钢液中。 扩散脱氧扩散脱氧：将脱氧剂加入到炉渣中，使脱：将脱氧剂加入到炉渣中，使脱氧剂与炉渣的氧剂与炉渣的FeO反应。按照分配定律，在反应。按照分配定律，在一定温度下，一定温度下，FeO在炉渣和钢液中的浓度

10、之在炉渣和钢液中的浓度之比是常数。当炉渣的比是常数。当炉渣的FeO减少后，钢液的减少后，钢液的FeO向渣中扩散，达到间接脱氧的效果。向渣中扩散，达到间接脱氧的效果。 缺点是速度慢，但钢液干净。缺点是速度慢，但钢液干净。 实际实际：锰铁沉淀预脱氧，再用碳粉和硅铁：锰铁沉淀预脱氧，再用碳粉和硅铁扩散脱氧，最后用铝进行沉淀脱氧。既保扩散脱氧，最后用铝进行沉淀脱氧。既保证质量，又缩短时间。证质量，又缩短时间。铝冶金 铝硅比：指铝土矿中的氧化铝和二氧化硅铝硅比：指铝土矿中的氧化铝和二氧化硅的质量比：即的质量比：即 A/S=矿石中氧化铝质量矿石中氧化铝质量/矿石中二氧化硅质量矿石中二氧化硅质量 写为：写为

11、：A/S= Al2O3/ SiO2 我国我国铝土矿特点是高铝、高硅、低铁；铝铝土矿特点是高铝、高硅、低铁；铝硅比较低，中低品位铝土矿居多；多数铝硅比较低，中低品位铝土矿居多；多数铝土矿是土矿是一水硬铝石型一水硬铝石型铝土矿。铝土矿。 A/S一般在一般在4-7之间之间拜耳法生产氧化铝的基本原理拜耳法生产氧化铝的基本原理 （l）用）用NaOH溶液溶出铝土矿，所得到的溶液溶出铝土矿，所得到的铝酸铝酸钠钠溶液在添加晶种、不断搅拌的条件下，溶液溶液在添加晶种、不断搅拌的条件下，溶液中的氧化铝呈中的氧化铝呈氢氧化铝氢氧化铝析出，即析出，即种分过程种分过程。 （2）分解得到的母液，经蒸发浓缩后在高温）分解得

12、到的母液，经蒸发浓缩后在高温下可用来溶出新的铝土矿，即下可用来溶出新的铝土矿，即溶出过程溶出过程。 交替使用这两过程，就能够每处理一批矿石得交替使用这两过程，就能够每处理一批矿石得到一批氢氧化铝，构成所谓的拜耳法循环。到一批氢氧化铝，构成所谓的拜耳法循环。 用反应方程式表示如下：用反应方程式表示如下：Al2O3（ 3 或或1 ）H2O2NaOH=2NaAl(OH)4溶出溶出分解分解 关键工序关键工序：浸出、晶种分解、分解母液蒸：浸出、晶种分解、分解母液蒸发与苛化、氢氧化铝煅烧发与苛化、氢氧化铝煅烧 苛性比值苛性比值k:铝酸钠溶液中铝酸钠溶液中Na2O与与Al2O3的的分子比；分子比； 苛化反应

13、、反苛化反应苛化反应、反苛化反应 铝电解过程金属铝从铝电解过程金属铝从析出？析出？产生产生CO2？火法炼铜 冰铜（冰铜（锍）锍）是在熔炼过程中产生的重金属硫化是在熔炼过程中产生的重金属硫化物为主的共熔体，是熔炼过程的主要产物之一，物为主的共熔体，是熔炼过程的主要产物之一，是以是以Cu2S-FeS系系为主并溶解少量其它为主并溶解少量其它金属硫化物金属硫化物（如（如Ni3S2、Co3S2、PbS、ZnS等）、贵金属（等）、贵金属（Au、Ag）、铂族金属、）、铂族金属、Se、Te、As、Sb、Bi等元素及等元素及微量脉石成分的多元系混合物。微量脉石成分的多元系混合物。第二章第二章 粉末材料制备粉末材

14、料制备 2.1 粉末冶金概述粉末冶金概述 2.2 粉末的制备粉末的制备 2.3 粉末的特性及表征粉末的特性及表征机 械 研 磨气 流 研 磨机 械 制 粉液 体 雾 化蒸 发 凝 聚物 理 制 粉气 相 沉 积还 原 化 合电 化 学 法化 学 制 粉粉 末 的 制 备球磨制粉包括四个基本要素：球磨制粉包括四个基本要素：球磨筒、球磨筒、磨球、研磨物料、研磨介质磨球、研磨物料、研磨介质A、动能准则：、动能准则：提高提高磨球磨球的动能的动能B、碰撞几率准则：、碰撞几率准则：提高提高磨球磨球的有效碰撞几率的有效碰撞几率球磨制粉的基本原则球磨制粉的基本原则)/(4 .422分转临界DVD是磨筒的直径是

15、磨筒的直径滚筒球磨的转速应有一个限定条件V临临1 V 实际实际 V临临2气流研磨法气流研磨法 通过通过气体传输粉料气体传输粉料的一种研磨方法。与机械的一种研磨方法。与机械研磨法不同的是，气流研磨研磨法不同的是，气流研磨不不需要磨球及其它辅需要磨球及其它辅助研磨介质。研磨腔内是粉末与气体的助研磨介质。研磨腔内是粉末与气体的两相混合两相混合物物。 根据粉料的化学性质，可采用不同的气源，如根据粉料的化学性质，可采用不同的气源，如陶瓷粉多采用空气，而金属粉末则需要用惰性气陶瓷粉多采用空气，而金属粉末则需要用惰性气体或还原性气体。由于体或还原性气体。由于不使用研磨球及研磨介质不使用研磨球及研磨介质，所以

16、气流研磨粉的化学所以气流研磨粉的化学纯度纯度一般比机械研磨法的一般比机械研磨法的要高。要高。双流雾化双流雾化: :指被雾化的液体流和喷射的介质流；指被雾化的液体流和喷射的介质流；气雾化、水雾化气雾化、水雾化单流雾化单流雾化：直接通过离心力、压力差或机械冲直接通过离心力、压力差或机械冲击力实现雾化。击力实现雾化。化学制粉法化学制粉法化学气相沉积法化学气相沉积法化学还原法化学还原法电化学制粉法电化学制粉法化学气相沉积制粉原理化学气相沉积制粉原理1、化学反应化学反应2、均相形核、均相形核3、晶粒生长、晶粒生长4、团、团 聚聚制粉过程包括四个步骤制粉过程包括四个步骤:粉体粒度测定粉体粒度测定筛分法筛分

17、法、激光衍射法、沉降法、显微镜观、激光衍射法、沉降法、显微镜观察法察法 Tylor(泰勒泰勒)筛制筛制 规定？定义规定？定义国际标准筛制：国际标准筛制：Tylor(泰勒泰勒) 标准单位：目（筛号）标准单位：目（筛号）目数目数为筛网上为筛网上1英寸（英寸（25.4mm）长度内的网孔数；）长度内的网孔数； 目数越大，网孔越细。由于网孔是网面上丝间的开孔，目数越大，网孔越细。由于网孔是网面上丝间的开孔，每每1英寸上的网孔数与丝的根数应相等，故网孔的实际尺寸英寸上的网孔数与丝的根数应相等，故网孔的实际尺寸还与丝的直径有关。还与丝的直径有关。 制定筛网标准时，应先规定制定筛网标准时，应先规定丝径丝径和和

18、网孔尺网孔尺寸寸，再按公式算出目数，列成表格就得到，再按公式算出目数，列成表格就得到标准筛系列，简称标准筛系列，简称筛制筛制。n2074.0得到比得到比200目粗的目粗的筛孔尺寸筛孔尺寸得到比得到比200目细的目细的筛孔尺寸筛孔尺寸主模系列:n2074. 0标准规则标准规则: 以200目的筛孔尺寸0.074mm为基准，乘或除模 或 ，则得到：n42n2n=1、2、3等整数等整数副模系列：n42074.0得到比得到比200目粗的目粗的筛孔尺寸筛孔尺寸得到比得到比200目细的目细的筛孔尺寸筛孔尺寸n42074. 0n=1、2、3等整数等整数第三章第三章 粉末材料的成形与固结粉末材料的成形与固结3.

19、1 粉末的成形与干燥粉末的成形与干燥3.2 粉末烧结粉末烧结3.3 胶凝固化胶凝固化成形成形压力成形压力成形增塑成形增塑成形料浆成形料浆成形模压成形模压成形等静压成形等静压成形挤压成形挤压成形注射成形注射成形注浆成形注浆成形热压铸成形热压铸成形流延成形流延成形成形成形是将松散的粉体加工成具有一定尺寸、形状以是将松散的粉体加工成具有一定尺寸、形状以及一定密度和强度的坯块。及一定密度和强度的坯块。颗粒密度颗粒密度 真密度、有效密度、表观密度、堆积密度真密度、有效密度、表观密度、堆积密度 松装密度、振实密度松装密度、振实密度粉末在压力下的运动行为粉末在压力下的运动行为 颗粒发生颗粒发生位移位移（滑动

20、与转动）与（滑动与转动）与重排；重排； 颗粒发生颗粒发生弹塑性变形；弹塑性变形； 颗粒断裂；颗粒断裂； 实际上此三个阶段常常相互交叉。实际上此三个阶段常常相互交叉。 脱模压力脱模压力：使压坯由模中脱出所需的压力。：使压坯由模中脱出所需的压力。它与压制压力、粉末性能、压坯密度和尺它与压制压力、粉末性能、压坯密度和尺寸、压模和润滑剂有关。寸、压模和润滑剂有关。 弹性后效弹性后效：在压制过程中，当除去压制压：在压制过程中，当除去压制压力并把压坯压出压模之后，由于内应力的力并把压坯压出压模之后，由于内应力的作用，压坯会发生作用，压坯会发生弹性膨胀弹性膨胀。 压坯强度压坯强度：模压成形模压成形温压成形温

21、压成形等静压成形等静压成形软模成形软模成形高能成形高能成形挤压成形挤压成形扎膜成形扎膜成形注射成形注射成形车坯成形车坯成形注浆成形注浆成形热压铸成形热压铸成形流延法成形流延法成形压力渗滤工艺与离心成形压力渗滤工艺与离心成形凝胶铸模成形凝胶铸模成形直接凝固成形直接凝固成形压力成形压力成形增塑成形增塑成形浆料成形浆料成形各种成形各种成形方法的方法的基基本原理本原理、优缺点优缺点及及应用应用。模压成形模压成形步骤：步骤： 原料准备（原料准备（粉末退火粉末退火、混合、筛分、混合、筛分、制粒、添加润滑剂和成形剂）制粒、添加润滑剂和成形剂） 装模装模 加压加压 保压保压 脱模脱模 粉末退火、粉末退火、粉末

22、混合、合批、粉末混合、合批、制粒制粒（造（造粒）、粒）、成形剂、润滑剂、成形剂、润滑剂、侧压力、外摩擦侧压力、外摩擦力力（摩擦压力损失）（摩擦压力损失）粉末烧结粉末烧结烧结烧结是陶瓷和粉末冶金工艺中是陶瓷和粉末冶金工艺中最重要最重要的工序。的工序。烧结烧结烧结原理烧结原理烧结驱动力烧结驱动力烧结时的物质迁移烧结时的物质迁移烧结的基本过程烧结的基本过程影响烧结的因素影响烧结的因素烧结工艺烧结工艺第四章第四章 金属的液态成形金属的液态成形与半固态成形与半固态成形4.1 液态成形液态成形4.2 半固态成形半固态成形4.3 快速凝固成形快速凝固成形液态成形合金性能液态成形合金性能 合金的充型能力合金的

23、充型能力：液态金属充满铸型型腔，：液态金属充满铸型型腔，获得形状完整、轮廓清晰的健全铸件的能获得形状完整、轮廓清晰的健全铸件的能力。力。 合金的流动性合金的流动性：液态合金的流动能力。一：液态合金的流动能力。一般流动性好的合金，其充型能力也强。般流动性好的合金，其充型能力也强。 合金的收缩合金的收缩 缩孔与缩松缩孔与缩松 铸造应力铸造应力 偏析及吸气性偏析及吸气性螺旋形标准试样测试合金的螺旋形标准试样测试合金的流动性流动性收缩包括以下三个阶段：收缩包括以下三个阶段： 液态收缩液态收缩 （浇注温度（浇注温度- -液相线）液相线） 凝固收缩凝固收缩 （液相线（液相线- -固相线）固相线） 固态收缩

24、固态收缩 （固相线（固相线- -室温室温 ）特点：体积收缩；特点：体积收缩； 浇注温度升高，液态收缩增加。浇注温度升高，液态收缩增加。 特点：体积收缩；结晶温度范围增大，凝固收缩增加。特点：体积收缩；结晶温度范围增大，凝固收缩增加。 特点：引起铸件外部尺寸变化。特点：引起铸件外部尺寸变化。 液态合金在凝固过程中，若其液态收缩和凝固液态合金在凝固过程中，若其液态收缩和凝固收缩所缩减的容积得不到补足，则在铸件最后凝固收缩所缩减的容积得不到补足，则在铸件最后凝固的部位形成一些孔洞。按孔洞的大小和分布，可将的部位形成一些孔洞。按孔洞的大小和分布，可将其分为其分为缩孔缩孔和和缩松缩松。防止方法与措施防止

25、方法与措施 铸件在凝固和冷却过程中，不同部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。位由于不均衡的收缩而引起的应力。热应力热应力收缩应力收缩应力（机械应力）（机械应力）铸件的固态收缩受到铸型或型芯的铸件的固态收缩受到铸型或型芯的机械阻碍而形成的内应力。机械阻碍而形成的内应力。相变应力相变应力合金由于发生固态相变，铸件各部合金由于发生固态相变，铸件各部分体积产生不均衡变化而引起的应分体积产生不均衡变化而引起的应力。它可能是瞬时应力，也可能是力。它可能是瞬时应力，也可能是残余应力。残余应力。 铸造工艺方法很多，通常分为铸造工艺方法很多，通常分为砂型铸造砂型铸造和和特种铸造特种铸

26、造。 将以型（芯）砂作为铸型材料，采用重力将以型（芯）砂作为铸型材料，采用重力浇注的铸造方法称为浇注的铸造方法称为砂型铸造砂型铸造，砂型铸造，砂型铸造是应用最广泛的一种铸造方法。是应用最广泛的一种铸造方法。 砂型铸造的生产过程砂型铸造的生产过程包括包括铸造工艺设计铸造工艺设计、生产准备生产准备和和工艺过程工艺过程三个环节。三个环节。液态成形方法液态成形方法砂型铸造生产工艺流程砂型铸造生产工艺流程金属型金属型铸造铸造熔模铸造熔模铸造实型铸造实型铸造连续铸造连续铸造离心铸造离心铸造低压铸造低压铸造压力铸造压力铸造常用铸造方法的比较常用铸造方法的比较 半固态成形半固态成形 半固态成形即半固态合金成形

27、，是介于半固态成形即半固态合金成形，是介于液态液态成形成形和和固态固态成形之间的一种成形方法。成形之间的一种成形方法。 半固态合金是将合金熔化后，待它冷却到液相线半固态合金是将合金熔化后，待它冷却到液相线温度以下，对合金进行温度以下，对合金进行搅拌搅拌，在搅拌力的作用下，在搅拌力的作用下，合金析出的树枝状晶被破坏，并在周围金属液的合金析出的树枝状晶被破坏，并在周围金属液的摩擦熔融作用下，晶粒和破碎的枝晶小块形成摩擦熔融作用下，晶粒和破碎的枝晶小块形成卵卵球球状的颗粒，分布在整个液态金属中。该合金即状的颗粒，分布在整个液态金属中。该合金即使固态组分达使固态组分达40%-60%，仍然像糊状悬浮液，

28、仍然像糊状悬浮液，具有一定的流动性。而在剪切力较小或为零时，具有一定的流动性。而在剪切力较小或为零时，它又具有固体性质，可以搬运储藏。它又具有固体性质，可以搬运储藏。 半固态合金的制备常用半固态合金的制备常用机械搅拌法机械搅拌法、电磁电磁搅拌法搅拌法和和应变激活工艺应变激活工艺。快速凝固成形快速凝固成形 定义：冷却速度大于定义：冷却速度大于102/s的凝固，称为的凝固，称为快速凝固。快速凝固。 实现快速凝固的条件实现快速凝固的条件 金属溶液必须被分散成液流或液滴，而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，以便散且至少在一个方向上的尺寸极小，以便散热；热；必须有能带走热量

29、的冷却介质。必须有能带走热量的冷却介质。第五章第五章 金属塑性加工金属塑性加工第第1节节 塑性加工原理塑性加工原理第第2节节 塑性加工工艺塑性加工工艺 定义定义：金属塑性加工是利用金属的金属塑性加工是利用金属的塑性塑性，通过，通过外力外力使金属铸锭、金属使金属铸锭、金属粉末或各种金属坯料发生塑性变形，粉末或各种金属坯料发生塑性变形，成为具有所需形状、尺寸和性能的成为具有所需形状、尺寸和性能的制品的加工方法。制品的加工方法。 金属金属塑性塑性加工加工体积体积成形成形板料板料成形成形轧制轧制挤压挤压拉拔拉拔锻造锻造剪切剪切弯曲弯曲拉伸拉伸胀形胀形各种工艺的各种工艺的定义、原理定义、原理及应用及应用

30、 塑性、塑性变形、加工硬化（应变硬化）、塑性、塑性变形、加工硬化（应变硬化）、回复、再结晶、静态再结晶、动态再结晶、回复、再结晶、静态再结晶、动态再结晶、冷变形、热变形、温变形冷变形、热变形、温变形第六章第六章 钢的热处理原理钢的热处理原理6.1 钢在加热时的转变钢在加热时的转变6.2 钢在冷却时的转变钢在冷却时的转变钢的热处理基本工艺路线:加热-保温-冷却普通热处理（普通热处理（“四把火四把火”）：）：退火、正火、淬火、回火退火、正火、淬火、回火表面热处理表面热处理化学热处理化学热处理奥氏体的形成过程四个基本过程：A 形核、A长大、剩余渗碳体溶解、A成分均匀化AAFPFAcAc31ACFeA

31、CFePcmAcAc 331亚共析钢亚共析钢过共析钢过共析钢奥氏体化：钢在加热时奥氏体的形成过程钢在加热时奥氏体的形成过程 某一具体热处理或热加工条件下奥氏体的晶粒度称某一具体热处理或热加工条件下奥氏体的晶粒度称为为实际晶粒度，它决定钢的性能；，它决定钢的性能； 钢在加热时奥氏体晶粒长大的倾向性用本质晶粒度钢在加热时奥氏体晶粒长大的倾向性用本质晶粒度来表示；来表示； 本质晶粒度：钢加热到钢加热到93010、保温、保温8h，冷却，冷却后测得的晶粒度。后测得的晶粒度。 如果测得的晶粒细小，则该钢称为如果测得的晶粒细小，则该钢称为本质细晶粒钢本质细晶粒钢，反之叫反之叫本质粗晶粒钢本质粗晶粒钢。本质细

32、晶粒钢在。本质细晶粒钢在930 以下以下加热时晶粒长大的倾向性小，适于进行热处理。本加热时晶粒长大的倾向性小，适于进行热处理。本质粗晶粒钢进行热处理时，需严格控制加热温度。质粗晶粒钢进行热处理时，需严格控制加热温度。共析钢等温转变曲线共析钢等温转变曲线(TTT曲线，或称曲线，或称C曲线）曲线）(1)高温转变（高温转变（P 转变）转变） A1 550扩散型相变扩散型相变，产物为，产物为P 型组织（型组织（F 和和Fe3C 交替交替排列的层片状组织）；排列的层片状组织）；组织粗细取决于组织粗细取决于 形成形成温度，越低温度，越低 ，P 越细；越细；根据片间距的大小可根据片间距的大小可将将 P 分分

33、P、S、T三类；三类；（2) 中温转变中温转变(B转变转变):550-Ms贝氏体贝氏体（B B）是渗碳体分布在）是渗碳体分布在碳过饱和的碳过饱和的F F基体上的两相混基体上的两相混合物；合物；半扩散型相变半扩散型相变，转变温度不，转变温度不同，形成的同，形成的B形态不同形态不同;550350 ，B上上，呈，呈羽毛羽毛状状，小片状渗碳体分布在成排，小片状渗碳体分布在成排的的 F 片之间片之间350 Ms ， B下下，黑色针状黑色针状共析钢过冷奥氏体的连续冷却转变曲线共析钢过冷奥氏体的连续冷却转变曲线（CCT曲线）曲线）M 转变（低温转变）：转变（低温转变）： Ms Mf1 1）马氏体转变的特点）

34、马氏体转变的特点非扩散型转变非扩散型转变，M 是是碳在碳在 -Fe 中的过饱中的过饱和固溶体和固溶体；M为体心正方晶格。为体心正方晶格。b. M 的形成速度很快，的形成速度很快，无孕育期无孕育期，是一个连续冷，是一个连续冷却的转变过程；却的转变过程； c. M形成时造成时会体积膨胀，在钢中造成很形成时造成时会体积膨胀，在钢中造成很大的内应力，严重时将使被处理零件开裂大的内应力，严重时将使被处理零件开裂;马氏体的形态特点马氏体的形态特点马氏体的形态有马氏体的形态有板条状板条状和和针状针状（片状）两种（片状）两种; ; w(c)1.0为针状为针状M（高碳高碳M、孪晶、孪晶M）呈竹叶状或凸透镜状）呈

35、竹叶状或凸透镜状 0.25 w(c) 1.0为板条马氏体和针状马氏体的为板条马氏体和针状马氏体的混合组织混合组织第七章第七章 钢的热处理工艺钢的热处理工艺 7.1 退火退火7.2 正火正火7.3 淬火淬火7.4 回火回火 7.5 表面热处理表面热处理 7.6 化学热处理化学热处理 “四把火四把火”的定义、种类、目的、应用的定义、种类、目的、应用退火分类：退火分类： 亚临界退火亚临界退火：低于临界温度：低于临界温度A1的退火；的退火； 不完全退火不完全退火：临界温度：临界温度A1A3(Acm)之间的之间的退火；退火； 完全退火完全退火：临界温度：临界温度A3(Acm)以上的退火；以上的退火； 退

36、火工艺退火工艺：完全退火（重结晶退火）、等温：完全退火（重结晶退火）、等温退火、球化退火退火、球化退火(不完全退火）、扩散退火不完全退火）、扩散退火（均匀化退火）、去应力退火（低温退火）、（均匀化退火）、去应力退火（低温退火）、中间退火（再结晶退火）中间退火（再结晶退火）正火（常化处理）正火（常化处理） 定义、目的、组织、应用范围定义、目的、组织、应用范围 注意：正火与完全退火的区别在于注意：正火与完全退火的区别在于冷却速冷却速度更快度更快，目的是使钢的组织，目的是使钢的组织正常化正常化，又称，又称常化处理常化处理。正火：正火：钢材或钢件加热到钢材或钢件加热到Ac3(对于亚共析对于亚共析钢钢)

37、和和 Accm(对于过共析钢对于过共析钢)以上以上30-50，保温适当时间，在静止的或轻微搅动的空保温适当时间，在静止的或轻微搅动的空气中均匀冷却，得到气中均匀冷却，得到含有珠光体组织含有珠光体组织的热的热处理方式；处理方式；正火后的组织正火后的组织：亚共析钢为：亚共析钢为F+S，共析钢，共析钢为为S，过共析钢为，过共析钢为S+Fe3CII。淬火淬火 定义、目的、温度范围、组织、应用定义、目的、温度范围、组织、应用 淬火冷却介质淬火冷却介质 淬火冷却方法、分类淬火冷却方法、分类 淬透性、淬硬性淬透性、淬硬性 淬透层深度淬透层深度 淬透性的测定方法淬透性的测定方法 末端淬火法末端淬火法 根据钢的

38、回火温度范围，可将回火分为三类。根据钢的回火温度范围，可将回火分为三类。 淬火加高温回火的热处理淬火加高温回火的热处理称作称作，简称，简称。广泛用于广泛用于各种结构件如轴、各种结构件如轴、齿轮齿轮等热处理。也可作为等热处理。也可作为要求较高精密件、量具等要求较高精密件、量具等预备热处理。预备热处理。 适用于各种适用于各种高碳高碳钢、渗碳件钢、渗碳件及及表表面淬火件面淬火件。 应用应用获得良好的综合力学性能，获得良好的综合力学性能，即在保持较高的强度同时，即在保持较高的强度同时，具有良好的塑性和韧性。具有良好的塑性和韧性。 提高提高 e及及 s，同时使工件具有同时使工件具有一定韧性一定韧性 。在

39、保留高硬度、在保留高硬度、高耐磨性的同时，高耐磨性的同时，降低内应力降低内应力。 回火目的回火目的S回回 T回回 M回回 回火组织回火组织500-650350-500150-250 回火温度回火温度 高温回火高温回火 中温回火中温回火 低温回火低温回火 适用于适用于弹簧热处理弹簧热处理回火脆性低温回火脆性低温回火脆性 “ “第一类回火脆性第一类回火脆性” “ “不可逆回火脆性不可逆回火脆性” 高温回火脆性高温回火脆性 “ “第二类回火脆性第二类回火脆性” “ “可逆回火脆性可逆回火脆性”形成原理及防止措施形成原理及防止措施 采用在采用在A A1 1A A3 3之间加热淬火（亚临界淬火），之间加

40、热淬火（亚临界淬火），使组织中残存少量使组织中残存少量铁素体铁素体，使，使P P、AsAs、SbSb、SnSn等杂等杂质优先跑到铁素体中，而不进入奥氏体中，淬火成质优先跑到铁素体中，而不进入奥氏体中，淬火成马氏体后几乎不含这些脆性杂质元素，因此可大大马氏体后几乎不含这些脆性杂质元素，因此可大大减轻高温回火脆性。减轻高温回火脆性。 第第8 8章章 材料的表面改性材料的表面改性 钢的表面淬火钢的表面淬火 钢的化学热处理：钢的化学热处理：渗碳、渗氮渗碳、渗氮 原理、方法原理、方法练习题举例练习题举例 湿法冶金、火法冶金、沉淀脱氧、扩散脱湿法冶金、火法冶金、沉淀脱氧、扩散脱氧、铝硅比氧、铝硅比 、苛性

41、比值、淬透性、苛性比值、淬透性 、马氏体、马氏体 、本质晶粒度本质晶粒度 、弹性后效、弹性后效 、塑性变形、塑性变形 、烧、烧结结 、调质、调质 、过冷奥氏体、过冷奥氏体 、淬硬性、奥氏体、淬硬性、奥氏体、过冷奥氏体过冷奥氏体. 高炉炼铁中焦炭的作用高炉炼铁中焦炭的作用 ？ 拜耳法生产氧化铝的基本原理及方程式拜耳法生产氧化铝的基本原理及方程式 ？ 粉末注射成形最大的缺点粉末注射成形最大的缺点 ？ “导致铁基粉末冶金技术革命的新技术导致铁基粉末冶金技术革命的新技术”的成形的成形方法方法 ？ 陶瓷和粉末冶金工艺中最重要的工序陶瓷和粉末冶金工艺中最重要的工序 ？ 螺旋形标准试样的长度测试合金的流动性

42、？螺旋形标准试样的长度测试合金的流动性？ 炼钢的最主要反应炼钢的最主要反应 ？ 真密度、有效密度、表观密度、堆积密度真密度、有效密度、表观密度、堆积密度 气体渗碳的加热温度范围气体渗碳的加热温度范围 ？ 末端淬火法末端淬火法 ？ 砂型铸造的工艺过程砂型铸造的工艺过程 ：制造模型和型芯盒：制造模型和型芯盒造型与制芯造型与制芯合型合型浇注浇注落砂和清理落砂和清理 淬火的目的淬火的目的 ？ 实型铸造、压力铸造、熔模铸造、金属型实型铸造、压力铸造、熔模铸造、金属型铸造铸造 制取的粉末颗粒大多具有表面凹形特征的制取的粉末颗粒大多具有表面凹形特征的研磨方法为研磨方法为 ？旋涡研磨？旋涡研磨 盘条盘条 热轧

43、无缝钢管典型流程？热轧无缝钢管典型流程？ 纵扎、斜扎、横扎纵扎、斜扎、横扎 正挤压、反挤压正挤压、反挤压 自由锻、锤上自由锻工序自由锻、锤上自由锻工序 冲压冲压 冰铜冰铜 ？粗铜？火法精炼铜？电解铜？粗铜？火法精炼铜？电解铜？ 粉末退火粉末退火 正火处理正火处理 的适用范围？的适用范围？ 珠光体型组织包括？珠光体型组织包括？P、S、T 贝氏体转变的类型贝氏体转变的类型 ？ 共析钢奥氏体化的基本过程共析钢奥氏体化的基本过程 ？ 单液淬火、双液淬火、分级淬火、等温淬单液淬火、双液淬火、分级淬火、等温淬火：应用范围火：应用范围 淬硬性淬硬性 ？决定因素？决定因素？ 铸造应力有哪几种？防止和消除？铸造应力有哪几种？防止和消除？ 提高球磨效率的基本原则？滚筒式球磨的提高球磨效率的基本原则？滚筒式球磨的转速限定条件转速限定条件 ？ 筛分析法原理？标准筛制的规定？激光衍筛分析法原理？标准筛制的规定？激光衍射法原理？射法原理？ 粉末在压力下的运动行为粉末在压力下的运动行为 ？ 模压过程？等静压成形