金属部分整理复习题

1、名词解释炉外精炼（二次冶金）：指对氧气转炉、电弧炉生产的钢液进行处理，使钢水稳定温度、进行成分微调（CAS）、降低其中的H、O、N和夹杂，或使夹杂物变性，提高钢质量的一种高新技术。 2.铝的精炼方法铝的吸附精炼：指在熔体中加入吸附剂（各种气体、液体和固体精炼剂等），与熔体中的气体和固态夹杂物发生物理化学的、物理或机械的作用，达到除气、除渣的方法。 吸附精炼的方法：吹气精炼、氯盐精炼、熔剂精炼、熔体过滤（包括陶瓷管过滤和氧化铝球过滤，滤掉夹杂物） （1）吹气精炼：吹气精炼是指向熔体中不断吹入气泡，在气泡上浮过程中将氧化物夹杂和氢带出液面的一种精炼方法。铝的非吸附精炼：指不用吸附剂，而通过物理的作

2、用（如真空、超声波、比重差等），改变金属气或金属夹杂物系统的平衡状态，从而实现气体和固态夹杂物的分离。非吸附精炼的方法：静置处理、真空处理、超声波处理、预凝固处理、在线精炼系统包括FILD（无烟在线处理）和SNIF（惯性悬浮离心喷头）等。 （1）真空处理：真空处理是将铝液置于真空中进行净化的方法。3.铸造熔模铸造（精密铸造）：指用易熔性材料制作模样，在模样上包覆多层耐火材料，经酸化、干燥制成壳，然后熔失模样再将空心壳高温焙烧后，浇注合金液于其中而获得铸件的方法。 金属型铸造：指用自由浇注的方法将熔融金属浇入由铸铁或钢制造的铸型中而获得铸件的一种铸造方法。压力铸造：液态或半液态金属浇入压铸机压室

3、，使它在高压和高速下充填铸型，并在高压下结晶凝固而获得铸件的一种铸造方法。实型铸造：用泡沫聚苯乙烯塑料模代替木模或金属模，在其上涂一层涂料，干燥后造型，造型后不取出模样而直接浇注金属液，在金属液作用下模样汽化消失，金属液取代了模样，冷却凝固后即可获得铸件的方法。离心铸造：将金属液浇注入离心铸造机的旋转铸型中，使之在离心力的作用下充填型腔并凝固成型的方法。4.金属液的变质处理：向熔融液中加入变质剂，细化组织。5.半固态合金：熔体冷却到液相线以下，对合金进行搅拌，在搅拌力的作用下，凝固的树枝晶被破坏，并在熔体的摩擦熔融下，晶粒和破碎的枝晶小块形成卵球状颗粒分布在整个液态金属中，具有一定的流动性，又

4、在剪切力较小或为零时，它具有固体性质，可以搬运、贮藏。 冷却到双相区搅拌掺有固态的悬液。 6.快速凝固：指冷却速度大于102K/S的凝固过程称为快速凝固。7.轧制孔型：在轧辊上加工出轧槽，将两个或两个以上的轧辊轧槽对应装配起来，形成孔型。轧制时通过一系列孔型，达到所要求的尺寸。孔型设计：设计孔型设计和每个孔型形状、尺寸以及孔型的配置和轧辊的导卫装置总称。8.塑性加工挤压加工：指对放在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一种塑形加工方法。可挤压性指数：对于不同的材料类型，以某种材质的指数为100时的相对值。9.锻造自由锻造：用简单工具或锻压设备的上下砧之间

5、直接使坯料塑性变形，获得具有一定形状尺寸、性能的方法。锤上自由锻液压机上自由锻模型锻造：采用专用模具，使金属坯料产生塑性变形，获得所需尺寸、形状和性能锻件的加工方法。 胎膜锻造：在自由锻设备上，利用固定和不固定的专用模具（胎模）进行锻造的加工方法。锤上模锻：使用专用模具在模锻锤上塑变锻造。摩擦压力机模锻曲柄压力机上模锻特种锻造：辊锻：将坯料用一对装有模具、转向相反的锻辊曳入，产生塑性变形，获得具有一定形状、尺寸和性能锻件的工艺方法。 摆动辗压：是一种连续、局部、递增的成形方法。 冷锻:钢类件室温下的锻造。 （4）温锻:金属材料在室温以上、再结晶温度以下的锻造。 10.拉拔配模：是指根据坯料尺寸

6、，成品形状、尺寸与质量要求，确定拉拔道次及各道次模孔形状与尺寸。拉拔加工一般需要多道次加工才能完成。三过程：确定拉力大小、拉拔配模、拉拔润滑。拉拔工具 ：1拉拔模 2. 芯头 11.冲压成形：用模具和冲压设备使板材产生塑性变形获得形状、尺寸、性能合乎要求的冲压件的加工方法，多在室温下进行。旋压成形（冲压）：指利用辊轮、压头等工具对随旋压模转动的坯料作进给运动并施加压力，使其径向尺寸产生显著变化，形成所需形状、尺寸零件的冲压加工方法。脱氧方法沉淀脱氧：是将脱氧剂直接加入到钢液中，直接与钢液的氧化亚铁反应进行脱氧。扩散脱氧：将脱氧剂加在炉渣中，使脱氧剂和炉渣的氧化亚铁反应。半固态成形方法流变成形：

7、利用半固态金属制备器批量制备、或连续制备糊状浆料，并直接加工成形（铸造、挤压、轧制、模锻等）的方法。 触变成形：指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，可以搬运、切块、储藏，（或等轴细晶的预铸锭），使用时重新加热到半固态温度范围，装入成型机进行成形（铸造、挤压、轧制、模锻）的成形方法。简答题1、焊接（焊条的国家标准规定、埋弧焊、材料的焊接性评价及影响因素）答：焊条的国家标准规定： 焊条型号是国家标准中规定的焊条代号。 标准规定，焊条型号由字母“E”和四位数字组成 焊条牌号是焊条生产行业统一的焊条代号。 焊条牌号前的字母表示焊条类别，“”代表数字，前二位数字代表焊缝金属抗拉强度，

8、末尾数字表示焊条的药皮类型和焊接电流种类 如J422、J507等.（2）埋弧焊特点及应用： 1、生产率高，节省焊接材料。 2、焊接质量好。 3、劳动条件好。 4、不适用于立焊、横焊、仰焊和不规则形状焊缝。另外，焊前的准备工作量较大，对焊件坡口加工、接缝装配均匀性等要求较高。 5、不适于焊接3mm以下厚度的薄板。 6、难以焊接Al、Ti等氧化性极强金属及合金。 7、设备费用一次性投资较大。 焊接性的评价： 碳钢 C0.25% 焊接性良好 C=0.25-0.6% 稍差 C0.6% 焊接性较差 低合金钢 Ce0.4% 焊接性好 Ce=0.4-0.6% 稍差 Ce0.6% 较差（4） 焊接性的影响因素

9、： 材料 （化学成分、组织状态等）内因 焊接方法外因 构件类型外因 使用要求外因焊接：指通过适当的物理-化学过程（加热、加压或两者并用）使两个分离的固态物体产生原子（分子）间结合力而连接成一体的连接方法。2、金属材料的常规热处理：是指在固态下加热、保温和冷却，通过改变金属材料内部的组织结构，使其获得所需性能的工艺。3、化学表面改性（主要的方法、原理、目的、举例）化学表面改性：是通过原子扩散、化学反应等方法使被处理材料的表面成分、组织、形貌发生改变，从而使表面获得不同于基体材料性能的工艺方法。钢材化学表面改性的原理：一定温度下的活性介质中保温介质中的元素渗入工件表面改变表层的化学成分和组织。 化

10、学表面改性的方法：渗碳、渗氮、碳氮共渗、渗硼、渗硫、渗金属、多元共渗。化学表面改性举例1：钢的渗碳渗碳的目的：钢件在渗碳介质中加热保温后，活性碳原子渗入表面，增加表层的含碳量,并形成一定碳浓度梯度。如使低碳（Wc=0.15%0.30%）钢件表面获得高碳浓度（Wc约等于1.0%）。后续进行适当淬火回火处理，可得到高硬度、耐磨性及疲劳强度的表面及良好的塑韧性心部性能。 渗碳的方法：气体渗C、固体渗C法、真空渗C与离子渗C 举例：离子渗碳基本原理 与离子氮化相似。在真空条件下，以工件为阴极，施以直流电，产生辉光放电， 碳离子轰击工件表面，将工件表面加热并被表面吸收，然后向内扩散。化学表面改性举例2：

11、钢的氮化1）原理：一般在Ac1温度以下，使活性氮原子渗入工件表面，形成富氮硬化层的化学热处理工艺。可使钢的表面硬度达HV10001200。适于38CrMoAl及某些中碳钢调质钢。2）氮化的目的： 优异性能：硬度 HV 1000-1200，耐磨、提高抗咬合性； 提高疲劳强度、降低缺口敏感性； 提高耐蚀性、变形很小。 3）氮化工艺：普通气体氮化、离子氮化举例：气体氮化基本原理（课件63页）Fe-N相图：g-Fe4N、e-Fe2-3N、x-Fe2N氨气通入加热的密封容器，氨气在450与铁接触分解 2NH33H2+2N, 产生活性氮原子向钢件内扩散。N向钢内扩散，由FeN相图决定生成的相 4、金属基复

12、合材料的主要制备方法有哪些？请选择一种方法为例，详细说明工艺过程。方法：粉末冶金复合法、液态金属浸润法（常压铸造法、液体金属搅拌法、真空加压铸造法、挤压铸造法、连续铸造法）、喷雾共沉积法、热浸镀与反向凝固法、扩散粘结法（热压法、热等静压法、热轧法）、轧制复合法（粉末轧制法、块（带）材轧制复合法）。粉末冶金 ：利用金属为原料，经过成型制胚制得所需材料的工艺。工艺过程：1）原料：基体金属与强化颗粒均为粉料，且越细越好，但必须大于1微米，否则易聚难分散；2）混合：球磨机混合法；3）压粉（压密）：相当于成形工艺；4）脱气：为除去粉末、颗粒表面水分与吸附气体，防止烧结后材料内部气孔（相当于干燥）；5）压

13、粉坯的致密化：冷等静压、挤压法；6）烧结（固化）：常压、热压、真空热压、热等静压、热塑性变形烧结；塑性加工：赋予材料一定形状（热加工温度下 变形）。5、镀膜（PVD、CVD；溅射镀膜、离子镀膜的原理+运用+好处）1）化学气相沉积（CVD）：利用流经衬底表面的气态物料的化学变化，生成固态物质，在衬底表面形成薄膜的方法。 2）物理成模：利用蒸发、溅射沉积或复合的技术，不涉及到化学反应，成模过程基本是一个物理过程而完成薄膜生长过程的技术，以PVD为代表。溅射镀膜：是指在真空室中，利用荷能粒子轰击镀料表面，使被轰击出的粒子在基片上沉积的技术。溅射镀膜的原理：溅射镀膜基于高能粒子轰击靶材时的溅射效应。整

14、个溅射过程是建立在辉光放电的基础上，使气体放电产生正离子，并被加速后轰击靶材的离子离开靶，沉积成膜的过程。 溅射镀膜的运用：（1）采用Cr、Cr-CrN等合金靶，在N2、CH4等气氛中进行反应溅射镀膜，可以在各种工件上镀Cr（425-840HV）、CrC、CrN（1000-3500HV），可代替电镀Cr。（2）用TiC、TiN等超硬镀层涂覆刀具、模具等表面，摩擦系数小、化学稳定性好，具优良的耐磨、耐热、抗氧化、抗冲蚀，在提高其工件特性的同时，大幅度提高寿命，一般可达3-10倍。（3）用TiC、TiN，Al2O3具有良好的耐蚀性。（4）可制取优异的固体润滑膜MoS2.（5）可制备聚四氟乙烯膜。溅

15、射镀膜的好处：1、镀膜过程中无相变现象，使用的薄膜材料非常广泛；2、沉积粒子能量大，并对衬底有清洗作用，薄膜附着性好；3、薄膜密度高、杂质少；4、膜厚可控性、重复性好；5、可制备大面积薄膜；6、设备复杂，需高压，沉积速率低。离子镀膜：真空蒸发与溅射结合的镀膜技术，在镀膜的同时，采用带能离子轰击基片表面和膜层，使镀膜与离子轰击改性同时进行的镀膜技术。离子镀膜的原理：利用气体放电产生等离子体，同时，将膜层材料蒸发，一部分物质被离化，在电场作用下轰击衬底表面（清洗衬底），一部分变为激发态的中性粒子，沉积于衬底表面成膜。离子镀膜的运用：离子镀在航空工业及其他部门的应用潜力是很大的，除用离子镀来制作固体

16、润滑膜、沉积耐热膜、镀防腐蚀材料外，还有许多，比如镀导电膜、硬化膜、装饰膜以及用于精密焊接、精微密封、表面修补等。 （百度百科）离子镀膜的好处：镀层附着性能好、绕镀能力强、镀层质量好、清洗过程简化、可镀材料广泛。（百度百科）6、焊接（焊接材料、方法、条件、出现的问题）焊接材料：焊条、焊丝、焊剂、电极、气体等。焊接方法：熔化焊压焊钎焊焊接条件：1）板厚、接头形式、坡口形状尺寸、拘束状态 2）环境温度、湿度、焊接材料类型焊接常出现的质量问题：1）焊接接头常出现的问题： 裂纹、气孔、夹杂、未熔合、未焊透形状缺陷：咬边、焊瘤、烧穿。焊接变形：是影响结构质量的主要因素 纵、横向缩短 角变形 弯曲变形 扭

17、曲变形 波浪变形7、钢的淬透性及评价，实验装置；钢的热处理淬火：亚共析、过共析温度怎么定，为什么这样定？钢的淬透性及评价，实验装置 1）淬透性：获得M的能力叫淬透性用规定条件下获得的淬硬层深度来表示。常用端淬曲线或园棒淬硬层深度评价。淬硬层深度的计算依据：50%M淬透性是钢的一种属性，决定因素是临界冷速。实验装置：（课件60页）淬火A化温度确定： 亚共折钢 Ac3以上30-50 过共折钢 Ac1以上 合金钢 比碳钢略高温度 高合金钢（工具钢） 很高淬火加热温度。 文字表述：为了获得马氏体，首先必须将钢加热到临界温度以上，以获得奥氏体。碳钢的淬火温度可以利用Fe-Fe3C相图来选择。通常，对于亚

18、共析钢，淬火加热温度为Ac3以上，对于过共析钢为Ac1以上。为了防止碳钢奥氏体晶粒粗大，淬火温度不宜太高，只允许超出临界点3050。对于合金钢，通常采用比碳钢略高的淬火温度。对于高合金钢，如高合金工具钢，通常采用很高的淬火加热温度。8、锻造（方法、工艺、原理、应用、工艺过程怎么定？（锻件工艺规范如何制定？）自由锻造：用简单工具或锻压设备的上下砧之间直接使坯料塑性变形，获得具有一定形状尺寸、性能的方法。锤上自由锻 ：通常是在空气锤和空气蒸汽锤上进行。主要工序：镦粗、拔长、冲孔、扩孔、弯曲、错移等。工艺制定： 锻件图（根据零件图）确定坯料质量和尺寸 确定变形工艺和变形比（金属流动特点） 选择设备（

19、据变形面积、材料、变形温度等） 确定加热、冷却规范、热处理规范。（材料种类、 具体见相关手册） 液压机上自由锻：大型锻件的加工通常是在油压机或水压机上进行。特点：锻件质量要求高、工艺过程复杂、生产费用高。模型锻造：采用专用模具，使金属坯料产生塑性变形，获得所需尺寸、形状和性能锻件的加工方法。 胎膜锻造：在自由锻设备上，利用固定和不固定的专用模具（胎模）进行锻造的加工方法。 工艺制定：变形步骤选择、锻件图设计、胎模设计、选择设备应用：胎模锻主要用于中小锻件和中小批量生产。 锤上模锻：使用专用模具在模锻锤上塑变锻造。模锻工艺过程制定： 1）选择模锻工艺方案 2）设计模锻件图。模锻件图根据零件图加工

20、余量绘制。内容：分模位置及形状选择，公差，余量确定，模锻斜度，圆角，技术条件确定。 3）选择设备 4）设计锻模。 模具设计要求：获得尺寸精度高、性能好的锻件；锻模材料本身具有足够强度和寿命；合理的结构；正确的预锻型槽和终锻型槽结构。工艺过程： 备料加热制坯模锻切边热处理表面清理验查摩擦压力机模锻曲柄压力机上模锻平锻机上模锻特种锻造辊锻原理：将坯料用一对装有模具、转向相反的锻辊曳入，产生塑性变形，获得具有一定形状、尺寸和性能锻件的工艺方法。摆动辗压：是一种连续、局部、递增的成形方法。特点：变形力小、能耗低、常规的1/5-1/20；制件质量好；无震动、低噪音；模具寿命长；投资小、设备费用低。应用：

21、辗制薄盘类、锥齿轮、万向节、非轴对称件冷锻：钢类件室温下的锻造。应用：有色金属、低碳钢、低合金钢件。适用于自行车、汽车等小零件温锻：金属材料在室温以上、再结晶温度以下的锻造。特点：变形力小、能耗小、工序少、易实现复杂件的成形。9、从加热温度、冷却速度、材料结构、热处理目的四个方面比较分析热处理四种工艺。答：1、退火：将金属或合金加热到适当温度，保温一定时间，然后缓慢冷却以获得近平衡状态组织结构的热处理工艺方法。 目的：1）使金属材料软化，使其易于冷成形和切削加工 2）改变金材的其它性能和改变金材的组织 A、改善偏折、组织不均匀性、减少有害气体等。 B、产生球化组织（过共析钢） C、改善电性能，

22、改善尺寸稳定性退火温度及冷却速度：（1）亚临介退火:（低于临介温度A1） （2）不完全退火:（在A1A3（ACM）之间的退火 （3）完全退火: A3（Acm）以上的退火 完全退火a、加热到A3（ACM）以上，缓冷的退火工艺b、目的：细化晶粒，降低钢的硬度，改善切削加工性，消除加工过程内应力。c、适用范围：中碳钢锻件。球化退火a、Ac1以下长时间保温b、Ac1和Ar1间交替加热/冷却c、Ac1以上慢冷,或Ar1略下等温d、渗碳体未全溶的温度以适当冷速冷却,防止网状渗C体形成,然后再加热,按前a)b)进行 适用范围: 1）0.6% C以上的碳钢、模具钢、轴承钢.2）中、低碳钢,改善冷变形的加工性能

23、 组织结构：获得F基体上分布的球状渗C体组织。中间退火 a、Ac1(11-22)温度下保温适当时间空冷. b、目的: 消除加工硬化,恢复韧性. 去应力退火 a、消除制造过程中的殘留应力的工艺。 b、相变温度以下保温后均匀冷却。 2、正火：Ac3(Accm)以上30-50, 保温, 空冷, 获得含均匀珠光体组织的热处理工艺。 目的：改善力学性能，细化晶粒,均匀化成分和组织. 如铸铁: 使枝晶组织断开和细化,从而使成分均匀化 锻件: 去除热轧产生的带状组织,细化锻造产生的粗大晶粒,去除锻造产生的混晶.加热温度：亚共析钢加热到Ac3以上，过共析钢加热到Accm以上。冷却速度：冷却速度显著影响珠光体的

24、量和珠光体的片间距。所以，加热后的冷却以保证获得珠光体为依据。材料结构：含珠光体均匀组织淬火：A化后，通过淬入水、油、聚合物溶液、熔盐等介质中实现快冷, 获得 M 体组织的工艺方法. 目的：1）获得M体组织,硬化 2）淬火后的处理. 淬火 + 低温回火 （高硬度和耐磨性） 淬火 + 中温回火 （获得高弹性极限） 淬火 + 高温回火 （获得良好强韧性配合） 加热温度： 亚共折钢 Ac3以上30-50 过共折钢 Ac1以上 合金钢 比碳钢略高温度 高合金钢（工具钢） 很高淬火加热温度。 冷却速度：必须将钢以大于临界冷速进行冷却。 当 冷速 Vc时，全M；当冷速 Vc时，M + 非M 材料结构：M

25、体组织4、回火：回火是指钢淬火后再加热到相变点以下保温后以适当的方式冷却的一种热处理工艺。 目的：提高钢的韧性和塑性。回火温度及结构组织：随回火温度升高，钢的室温硬度（强度）下降，塑性上升。 a、低温回火（150250）：得到回火马氏体为主。主要适用于，中、高C钢制造的工模具、零件等。 b、中温回火（350-500），得到回火屈化体，主要适用弹簧热处理。 c、高温回火（500-650）调质处理。得到回火索氏体，具良好综合性能。适用于连杆、螺栓、齿轮等要求强韧性的。冷却速度：回火后快冷。回火后的冷速一般不影响钢的性能，但是，当钢在375575回火后慢冷，则会使钢的韧性下降，特别是当钢中含有碳化物

26、形成元素时，更易发生。所以，通常采用回火后快冷，以抑制回火脆性。这一回火脆性称为高温回火脆性。10、凝固问题（成分过冷和凝固结构关系）（成分过冷区大小、宽窄和凝固结构关系，5张图）成分过冷：凝固时由于溶质再分配造成固液界面前沿溶质浓度变化，引起理论凝固温度的改变而在液固界面前液相内形成的过冷。关系：成分过冷区的宽度，它随凝固速度的增加而减小，随液体中溶质的扩散系数的增大而增大；成分过冷区的宽度和成分过冷度的大小直接影响凝固时缩松、热裂等缺陷的形成。 成分过冷对凝固过程的影响：（GL凝固过程中固-液界面前沿液相中的温度梯度； v固-液界面向前推进速度，即晶体生长速度；GL/ v值是控制晶体长大形态的重要判据） 无成分过冷的平面生长 平面生长的条件：图 界面前方无成分过冷时的平面生长局部不稳定界面最终稳定界面窄成分过冷区的胞状生长生长条件： 图 a）窄成分过冷区的形成 b）平界面在成分过冷作用下失去稳定 c）稳定的胞状界面形态的形成成分过冷区逐渐加宽的