机械制造基础考点(全)

1、工程材料应用基础第一章 1. 实际金属晶体存在的缺陷（三大缺陷，点线面）分别对金属性能影响，特别是机械性能。 晶体缺陷有点缺陷、线缺陷、面缺陷三种缺陷。点缺陷包括空位、间隙原子、置换原子。线缺陷包括刃型位错、螺型位错。面缺陷包括晶体的表面、晶界、亚晶界。晶界、亚晶界愈多，位错密度愈大，金属强度愈高。它们对力学性能的影响：使得金属塑性、硬度以及抗拉压力显著降低等等。2. 用金属键的结合方式解释金属具有良好的导电性，导热性，塑性。金属中大多原子以金属键结合，金属原子外层电子较少，原子相互靠近作用时，失去最外层电子成为正离子。脱离的电子成为自由的公有化电子云，正离子和电子云通过静电相互作用结合。导电

2、性：电子定向移动产生，金属两端有很小电位差就可形成电流导热性：借助原子振动能的传递产生，金属一部分受热获得能量，借助自由电子运动迅速 将能量传给相近正离子，至整块金属。塑性：外力作用下，原子层相对移动引起，由于自由电子运动，移动后的正离子层仍被自由电子连在一起，故能永久变形而不产生裂纹。第二章1. 什么叫加工硬化，产生原因及防止措施。加工硬化：随着变形程度的增加，金属的强度 、硬度显著升高，而塑形、韧性显著下降的现象。原因：金属在塑性变形时，晶粒发生滑移，出现位错的缠结，使晶粒拉长、破碎和纤维化，金属内部产生了残余应力。晶粒内部嵌镶块进一步细碎，位向差增大。内部滑移面移动、增殖、堆积，嵌镶块及

3、其边界晶格畸变，随变形程度增加，晶粒趋向一致，产生织构。 措施：进行中间退火2. 什么是冷加工，热加工，怎么区分。再结晶温度以上加工变形为热加工，以下则是冷加工。T再=0.4T熔（单位为K）钨熔点3140度，在1100度时加工变形属于（ 冷变形）（ 理由：用绝对温度273K去比，（3140+273）*0.4<1100+273）锡熔点232度，在室温下的变形属于（热变形）理由同第三、四章1. 什么是合金相图用图解的方法表示合金系中合金状态、温度和成分之间的关系。2. 合金相图共晶转变（书P54）共晶转变是在一定的温度下,一定成分的液体同时结晶出两种一定成分的固相的反应3. 铁素体，奥氏体，

4、渗碳体晶体结构和性能特点。铁素体 是碳溶于-Fe中的间隙固溶体，为体心立方结构，性能与纯铁基本相同,强度、硬度低，塑形、韧性好。奥氏体 是碳溶于-Fe中的间隙固溶体，为面心立方结构，塑性很好，且具有顺磁性渗碳体 是铁和碳形成的间隙化合物，复杂晶格结构（Fe3C），含碳量为6.69%，不发生同素异晶转变，硬度高，塑性差，伸长率接近零，低温下具有一定铁磁性。4. 什么叫同素异构转变把纯铁这样同一元素或同一合金，在固态下随温度变化而具有不同晶体结构形态的转变5. 纯铁同素异构转变体的名称，晶体结构，冷却曲线，转变温度点。（p65)液态纯铁在1538时进行结晶，得到具有体心立方晶格的-Fe;继续冷却到

5、1394时发生同素异构转变，-Fe转变为面心立方晶格的-Fe；再冷却到912时又发生同素异构转变，-Fe转变为体心立方晶格的-Fe；如再继续冷却到室温，晶格的类型将不再发生变化。6.画出铁渗碳体状态图，填写各区组织组成物，写出共晶反应式，指出固溶体和化合物。（P67）7. 计算钢在室温下平衡组织中的组成物重量百分比包括三种钢（亚共析钢，共析钢，过共析钢）。(P69)第五章 1 钢的热处理:钢在固态下加热到预定温度，保温一定时间，然后以预定方式冷却速度 下来的一种热加工工艺。钢的淬透性： 钢在一定条件下淬火时获得马氏体（淬透层）的能力，钢的固有属性。 （主要与钢的过冷奥氏体稳定性和钢的临界冷却速

6、度有关。）钢的淬硬性： 指钢在淬火时硬化能力，用淬成马氏体可能得到的最高硬度表示。主要取决于马氏体中的含碳量，碳含量越高，则钢的淬硬性越高2. 淬火的目的，干什么用的（结合回火）钢件加热到Ac1或Ac2以上，保温一段时间，快速冷却（通常大于临界冷却速度Vk），以获得马氏体（或下贝氏体）组织的热处理工艺。低温回火加淬火提高硬度和耐磨性 （高碳钢工件，模具、刀具)中温回火加淬火提高弹性 (中、高碳钢，弹簧）高温回火加淬火提高韧性和综合能力 （低、中碳钢工件，轴、齿轮）3. 为什么亚共析钢的淬火温度为Ac3+（3050）度，而过共析钢为Ac1+(3050)度。亚共析钢的淬火温度为Ac3+（3050）

7、度，淬火后组织为均匀的马氏体。若低于Ac3，淬火组织出现铁素体，使淬火钢出现软点。过共析钢为Ac1+(3050)度，淬火后组织为影针马氏体和颗粒状二次渗碳体。渗碳体硬度比马氏体高，提高硬度和耐磨性。若加热高于Accm,淬火厚得粗针状马氏体和较多残余奥氏体，使淬火硬度降低，脆性增加。4. 分析题 例：9Mn2V要求硬度HRc5558，我们一般加热到790度油淬，并200-220度回火，但模具使用一段时间发生脆裂。后改加热790度，过冷到260-280度等温，硬度下降到50HRc但不发生脆裂寿命增加，请分析什么原因（从热处理后的组织性能分析）。第六，、七、八章 1. 合金钢的合金元素对钢的热处理的

8、影响合金元素主要存在形式：（1）溶于固溶体的相中，即合金铁素体、合金奥氏体、合金马氏体。（2）合金碳化物或特殊碳化物。(合金渗碳体比一般渗碳体稳定，退火、正火、淬火时不易溶解、聚积，阻碍奥氏体晶粒长大，得良好组织。（3）游离态存在。合金元素对热处理工艺性能的影响：主要表现在对加热、冷却和回火过程中相变的影响上。合金元素影响钢加热时组织转变 （奥氏体形成速度和奥氏体晶粒的大小）合金元素影响钢冷却时组织转变 （对珠光体、马氏体，除钴以外，不同程度延缓其相变；对马氏体 ，除Co、Al外，大多数降低转变温度，增加残余奥氏体量）合金元素对回火时转变的影响 （增加钢的回火抗力，提高回火稳定性。产生二次硬化

9、现象；增大回火脆性 ） （P115）2. 为什么合金元素可提高钢的回火稳定性回火稳定性是在回火过程中钢抵抗回火软化能力的大小叫回火稳定性。合金元素会阻碍马氏体分解，阻碍碳化物的聚积，所以将它回火转化温度提高，碳化物难以聚集保持分散的稳定状态。碳钢在同一温度回火时碳钢的硬度没有合金钢高强度高，在相同硬度时合金钢回火温度高，因此它的消除内应力彻底，塑性、韧性好，所以合金钢比碳钢好。3. 什么是合金：是由两种或两种以上的金属与金属或非金属经一定方法所合成的具有金属特性的物质。一般通过熔合成均匀液体和凝固而得。根据组成元素的数目，可分为二元合金、三元合金和多元合金4. 合金元素主要指非碳化物元素Si,

10、Mn,Ni溶于铁素体产生固溶强化的原理。溶于固溶体的相中，即形成合金铁素体、合金奥氏体、合金马氏体，对这些固溶体类相产生有效的固溶强化效果，同时增加固溶体的稳定性。（元素的原子半径与铁相差越大，或晶格结构与铁素体不同，该元素强化效果愈显著）5. 工艺题 20CrMnTi做齿轮，调质钢40Cr做轴，它的生产过程（路线）各热处理的名称，热处理的目的。例20CrMnTi（书上123页）。工艺路线：下料-锻造-正火-机械加工齿形-渗碳（920度）-预冷淬火（860度）-低温回火（200度）-喷丸-磨削加工正火：后组织为F+S，目的改善锻造下的不正常组织，降低硬度，利于切削加工。 渗碳：提高表面含碳量，

11、为后热加工后，提高表面硬度和耐磨性加热淬火：细化晶粒，消除表面网状碳化物。低温回火2-3h：（表层为回火马氏体+残余奥氏体+碳化物；心部为铁素体+细珠光体+低碳回 火马氏体；过渡层为M回+A；）表层有高硬度和耐磨性；心部有较高强度和冲击韧性 喷丸：清洁工件表面氧化皮，在工件表面形成一层压应力，提高齿轮疲劳强度。6说明各种合金钢的名称和常用热处理方法。（20CrMnTi,40Cr,Cr12MoV,55SiMn,W6Mo5Cr4V2,9MnCr,T12钢，T10,60Si2Mn,GCr15）7. 分析题：分析20CrMnTi（渗碳钢），经常作汽车拖拉机的齿轮，而机床传动齿轮常用调质钢（40Cr,4

12、5Cr中碳钢）分析原因汽车拖拉机在路途上颠动，摇晃，要求心部机械性能好，有一定强度和韧性，表面耐磨、高硬度，所以用渗碳钢，其外硬里韧，可以用低含碳钢渗碳后满足。零件合金化可提高其淬透性和强韧性，Cr可大大提高淬透性，且强化铁素体，Ti等碳化物元素可通过形成细小弥散的稳定碳化物细化晶粒，防止高温渗碳时奥氏体晶粒长大，提高强度、韧度，故用中淬透性合金渗碳钢20crMnTi。 机床齿轮受交变载荷作用，要求较高机械综合能力，所以调质钢，它是淬火加高温回火处理的结构钢。有整体均匀、良好综合力学性能的回火索氏体组织，中碳合金钢调质后达到强韧性的最佳配合。Cr提高淬透性，使表面尺寸较大零件也能淬透，高温回火

13、后截面得均匀回火索氏体，保证良好综合性能。（组织性能表示出来，用数据）。热加工工艺基础第一篇 铸造 1. 铸造常见缺陷、原因 (气孔、粘砂、夹砂、砂眼、胀砂、冷隔、浇不足、缩松、缩孔、缺肉，肉瘤等 )冷隔和浇不足 （液态金属流动性差，充型能力不足，或充型条件较差，在型腔被填满之前，金属液便停止流动，将使铸件产生浇不足或冷隔缺陷）缩孔和缩松（合金液态收缩和凝固收缩未能得到补充）、裂纹（冷裂纹是铸件处于弹性状态，铸造应力超过合金强度极限）、变形（热应力下，薄处受压应力，厚处为拉应力，若应力超过材料强度，开裂，不足以开裂，则产生塑形变形）、 内应力（铸造内应力和残余内应力）（是变形和裂纹的主要原因）

14、（热应力为铸件壁厚不均匀，各部冷却速度不同，同一时期收缩不一致；机械阻碍应力是金属固态收缩遇机械阻碍产生） ：根本原因是铸件凝固冷却过程中的收缩。 气孔（气体含量超过溶解度，以分子状态于金属液中，并在凝固前气泡来不及排除)1. 铸造合金的充型能力和铸造热应力液态金属充满铸型型腔，获得形状完整、轮廓清晰的铸件的能力叫充型能力。铸造热应力为铸件壁厚不均匀，各部冷却速度不同，同一时期内，铸件各部分收缩不一致造成。2. 判别铸件裂纹的性质和防止措施（冷、热裂纹）热烈纹（高温下形成，硫是增大热裂纹的有害元素）：裂纹短、缝隙宽、缝内呈氧化颜色。防止措施：提高型砂或芯砂的退让性，减少机械阻碍应力，同时严格控

15、制铸钢、铸铁中硫的含量，避免铁液氧化。冷裂纹（出现在应力集中处，大型复杂铸件易形成）：外形常为连续直线状，而且穿过晶粒而不是沿着晶界断裂，冷裂纹断口表面干净，具有金属光泽（较低温度下形成）防止措施：磷能增加钢的冷脆性，控制含量，灰铸铁一样，铸钢件可以焊补冷裂纹；灰铸铁焊接性较差。4. 给铸件名称选择铸造合金，说明选择理由。例：水龙头（耐磨）选可锻铸铁，汽车发动机曲轴选球墨铸铁，锻锤机架（受冲击力大）选铸钢，滑动轴承（耐磨）选铸造青铜（经济价廉），车床床身和尾架（支撑架，受力不复杂，形状复杂）选灰铁150/200，缝纫机头（支撑架，受力不复杂，形状复杂）选灰铁100/150，火车轮（冲击力冲击交

16、变载荷）选铸钢件，减速器涡轮（磨损大）选铸造青铜，自来水三通选黑心可锻铸铁曲轴、发动机选球墨铸铁锻锤件选铸钢5.工艺题 给铸件图选择浇铸位置和分型面浇铸位置： 铸件重要加工面朝下，难朝下则向侧面；铸件大平面应朝下；面积较大薄壁部分置于铸型下部或处于倾斜或垂直位置；若铸件圆周表面质量要求高，应立铸（三箱或平作立浇）分型面：尽量使分型面平直、数量少；避免不必要的型芯和活块，简化工艺；尽量使铸件全部或大部位于下箱。第二篇 锻压1. 什么是板料冲压，工序中弯曲，拉深易产生的缺陷和防止措施。利用安装在冲床上的冲模，使板料产生分离或变形的加工方法叫板料冲压。拉深：拉穿和起皱 选择合适的拉深系数、防止起皱用

17、压板压住板料，但压力不能太大。 弯曲：弯裂 、弯曲回弹 使弯曲时弯曲方向和板料组织方向一致，且弯曲半径不小于最小弯曲半径；设计弯曲模具时，模具的角度比成品件角度小一个回弹角。2. 工艺题 自由锻件、板料冲压件制定变形工序并画出工序简图（自由锻件带孔的件先镦粗在冲孔再其它）。自由锻例：齿轮毛坯：下料-镦粗-镦挤凸台-冲孔-滚圆-平整圆环 下料-镦粗-冲孔-芯轴扩孔-平整端面第三篇 焊接1 名词 焊接电弧：两电极间气体介质中产生的强烈而持久的放电现象，放电过程中产生大量热和强光，是焊接回路的负载，把电能转为热能。2. 氩弧焊焊接特点及应用范围，氩气是惰性气体，以单原子形式存在，在高温时不发生分解，

18、不与金属起任何化学反应。在焊接过程中，不会使被焊金属氧化，或使合金元素烧损。氩气保护可隔绝空气，利于保护；氩弧焊的电弧燃烧稳定，热量集中，电弧热量损失少，弧柱温度高，焊接生产效率高，氩弧焊为明弧施焊，操作、观察方便；电极损耗小，弧长容易保持，焊接时无熔剂、涂药层 ；不受焊件位置限制，可进行全位置焊接。（保护效果好；电弧稳定；热量集中；焊缝成形美观，质量好；易操作；焊接热影响区小） 设备成本较高；氩气电离势高，引弧困难，需要采用高频引弧及稳弧装置；氩弧焊产生的紫外线、臭氧对焊工有危害，所以要加强防护；焊接时需有防风措施。氩弧焊的应用范围： 用来焊接各类合金钢，还可用作焊接容易氧化的有色金属，如铝

19、、镁，以及锆、钽、钼等稀有金属，是一些化学性能活泼的金属，用其他电弧焊焊接非常困难，而用氩弧焊则可容易地得到高质量的焊缝。另外，在碳钢和低合金钢的压力管道焊接中，现在也越来越多地采用氩弧焊打底，以提高焊接接头的质量。3. 焊接影响区，焊接变形的形式防止变形的措施焊接热影响区：在焊接热循环作用下，焊缝两侧处于固态的母材发生明显的组织和性能变化的区域，称为焊接热影响区。变形： 收缩变形、角变形、弯曲变形、扭曲变形、波浪变形防止措施：采用反变形法、加裕量法、刚性夹持法、选择合理焊接次序、焊前预热焊件、焊后去应力退火、对焊后变形构件矫正。4. 选择焊接方法和焊接材料 （上课举的例子，见最后)。5. 工艺5题 焊缝布置 （给出不合理的改成合理的，上课的例子，书146页）。焊缝避免过分密集；尽量减少焊缝数量；避开焊接结构的最大应力处；构件截面改变处设计成平缓过渡，不要形成尖角；设计结构尽量采用应力集中小的对接接头；焊缝避开加工表面；满足使用下，减少结构刚度。例：焊接20,ZG35,16Mn,15MnV钢时各应选什么样的焊条？答：20:J422,J423,J424（酸性）ZG35:J506,J507,J60