关键工程材料及成型重点技术基础概念鞠鲁粤编

1、第一章工程材料1）固体材料的重要性能涉及力学性能、物理性能、化学性能、工艺性能力学性能涉及弹性、强度、塑性、硬度、韧性、疲劳强度、蠕变和磨损2）材料强度是指材料在达到容许的变形限度或断裂前所能承受的最大应力最常用的强度指标有屈服强度和抗拉强度固态物质按原子的汇集状态分为晶体和非晶体常用的晶格类型:体心立方格，面心立方格，密排六方晶格）晶格缺陷:点缺陷，面缺陷，线缺陷）细化液态金属结晶晶粒的措施:增长过冷度，变质解决，附加振动）合金:由两种或两种以上的金属或金属与非金属构成的具有金属性质的物质组元:构成合金的最基本、最独立的物质二元合金:由两种组元构成的合金相:合金中成分相似、构造相似，并与其她

2、部分以界面分开的均匀构成部分组织:一种或多种相按一定方式互相结合所构成的整体6）固态合金中的相可分为固溶体和金属化合物固溶体分为间隙固溶体和置换固溶体7 ）固溶强化:当溶质原子溶入溶剂晶格，使溶剂晶格发生畸变，导致固溶体强度、硬度提高，塑性和 韧性略有下降的现象弥散强化:金属化合物呈细小颗粒均匀分布在固溶体基体上时，使合金的强度、硬度、耐热性和耐磨性 明显提高8）铁碳合金的基本相有铁素体、奥氏体、渗碳体、珠光体、莱氏体和低温莱氏体9）铸铁的类型铸铁分为一般工程应用铸铁和特殊性能铸铁一般工程性能铸铁按石墨形貌不同分为灰铸铁、可锻铸铁、球墨铸铁和蠕墨铸铁）影响石墨化的因素重要有化学成分和冷却速度1

3、1）钢的热解决:将固态钢采用合适的方式进行加热、保温和冷却，以获得所需组织构造与性能的一种工艺热解决分为一般热解决（退火、正火、淬火和回火）表面热解决（表面淬火、渗碳、渗氮、碳氮共渗） 及特殊热解决（形变热解决等）12）铁碳合金相图（分析题）P32第二章锻导致形1 ）铸件的生产工艺措施按充型条件不同分为重力锻造、压力锻造、离心锻造按形成铸件的铸型分为砂型锻造、金属型锻造、熔模锻造、壳型锻造、陶瓷型锻造、消失模锻造、磁 型锻造等2）影响金属充型能力的因素和因素合金的流动性浇注温度充型能力铸型中的气体铸型的传热系数铸型温度浇注系统的构 造铸件的折算厚度铸件复杂限度影响因素流动性好，易于浇出轮廓清晰

4、，薄而复杂的铸件，有助于非金属夹杂物和气体的上浮和排 除，易于对铸件补缩浇注温度越高，充型能力越强压力越大，充型能力越强，但压力过大或充型速度过高会发生喷射、飞溅和冷隔铸型中的气体能 产气愤膜，减少摩擦阻力传热系数越大，铸型的激冷能力越强，金属液于其中保持液态的时间越短，充型能力下降温度越高，液态金属与铸型的温度就越小，充型能力越强构造越复杂，流动阻力越大，充型能力越差折算厚度大，散热慢，充型能力好构造复杂，流动阻力大，铸型充填困难）金属的凝固方式:逐级凝固方式，体积凝固方式，中间凝固方式）合金收缩的缺陷:缩孔、缩松、裂纹、变形和残存应力合金收缩的阶段:液态收缩、凝固收缩、固态收缩）影响收缩的

5、因素:化学成分的影响，浇注温度的影响，铸件构造和铸件条件的影响）避免缩孔的措施:定向凝固原则，同步凝固的原则7）为使铸件实现定向凝固原则或同步凝固原则，可采用的工艺措施：对的布置浇注系统的引入位置，拟定合理的浇注工艺采用冒口采用补贴采用不同蓄热系数的造型材料或冷铁8）铸件的构造设计（出分析题）：看看常用的铸件构造设计，特别是不合理的构造9）砂型锻造措施的类型和基本原理砂型锻造措施重要有手工造型（用手工或手动工具完毕紧砂、起模、修型的工序）和机器造型（用机 器进行紧砂和起模）气动微振压实造型（低压造型）：采用振动-压实-微振紧实砂型高压造型指压实比压超过0.7MPa的机器造型，压实机构以液压为动

6、力。按工艺装备分为有箱、脱箱、 无箱三种。真空密封造型的原理:在特制砂箱内充填无水无粘结剂的型砂，用薄而富有弹性的塑料薄膜将砂箱密封 后抽成真空，借助铸型内外的压力差使型砂紧实和成形。气流冲击造型原理:运用气流冲击，使预填在砂箱内的型砂在极短的时间内完毕冲击和紧实的过程。分 为低压气冲造型和高压气冲造型消失模造型的原理:用泡沫聚苯乙烯塑料模样（涉及浇冒口）替代一般模样，造好型后不取出模样就浇 入金属液，在灼热液态金属的热作用下，泡沫塑料气化、燃烧而消失，金属液取代了本来泡沫塑料模所占 的空间位置，冷却凝固后即可获得所需要的铸件冷冻造型:采用一般的石英砂作为骨架材料，加入少量的水和粘土，按一般造

7、型措施制好铸件后送入冷 冻室，用液态氮或二氧化碳为制冷剂，冷冻铸型，借助包裹在砂粒表面的冷冻水分而实现砂粒的结合，使 铸型有很高的强度和硬度10 ）特种造型金属型锻造:用铸铁、碳钢或低合金钢等金属材料制成铸型，在重力作用下，金属液充填金属型型腔，冷却成形而获得铸件离心锻造:将金属液浇入旋转的铸型中，在离心力的作用下填充铸型而凝固成形。分为卧式离心锻造和 立式离心锻造压力锻造:在高压作用下，以很高的速度把液态或半液态金属压入压铸模型腔，并在压力下迅速凝固而 获得铸件。低压锻造:浇注时金属液在低压作用下由下而上填充铸型型腔，并在压力下凝固而形成铸件熔模锻造:属于精密锻造，分为型壳熔模锻造、填箱熔模

8、锻造、石膏型熔模锻造壳型锻造:用热法制造壳型，制壳的措施有翻斗法和吹砂法陶瓷型锻造的原理:以耐火度高、热膨胀系数小的耐火材料为骨料，用水解的硅酸乙酯作粘结剂配制陶 瓷型浆料，在碱性催化剂作用下用灌浆法成形，胶结、喷燃和烧结后，制成陶瓷型磁性锻造:采用铁丸替代型砂及型芯砂，用磁场作用替代锻造粘结剂，用泡沫塑料消失模替代一般模样石墨型锻造:用高纯度的人造石墨经机械加工成形或以石墨砂作骨架材料添加其她附加物制成铸型，浇 注凝固后获得铸件真空吸铸:使型腔内导致负压使金属液充型凝固差压锻造:使液态金属在压差作用下，浇注到预先有一定压力的型腔内，凝固后获得铸件半固态金属锻造:运用压铸、挤压、模锻等常规工艺

9、加工金属的半固态浆料。第三章锻压成形1）单晶体的塑性变形重要通过滑移和孪生进行的。滑移是指在切力作用下，晶体一部分相对于晶体的另一部分沿滑移面做整体滑动。孪生是指在切力作用下，晶体的一部分原子相对于另一部分原子沿某个晶面转动，使未转动部分与转 动部分的原子排列呈镜面对称。2）冷变形金属随热解决温度的提高，经历答复，再结晶及晶粒长大三个阶段低温退火（应力退火）:当加热温度较低时，冷变形金属的纤维组织没有明显变化，其力学性能也变化 不大，但残存应力明显减少，这一阶段称为答复，实际生产中这种答复解决称为低温退火再结晶退火:显微组织发生明显变化，被拉长而呈纤维状的晶粒又变为等轴状晶粒，同步加工硬化与残

10、 存应力完全消除，这一过程称为再结晶，实际生产中将再结晶解决称为再结晶退火3）金属及合金的锻造性重要取决于材料的本质及其变形条件4）锻造措施自由锻、模锻及胎模锻自由锻工序分为基本工序、辅助工序、精整工序。基本工序重要有镦粗、拔长、冲孔、扩孔、弯曲、 扭转、错移和切割等5）自由锻件的构造工艺性规定（图和文字）6）锻模模膛分为模锻模膛，制坯模膛和切断模膛）板料冲压的基本工序:分离工序及变形工序8）弯曲是将金属材料沿弯曲曲线弯成一定的角度和形状的工艺措施弯曲构造工艺性：最小弯曲半径。弯曲件的最小弯曲半径不能不不小于材料许可的最小半径，,否则会导致弯曲处外层 材料的破裂。弯曲件的直边高度弯曲件孔边距。带孔件弯曲时，为避免孔被拉成椭圆，孔不能离弯曲太近。弯曲件半径较小的弯边交接处，容易因应力集中而产生裂纹，应事先在交接处钻出工艺孔，避免裂 纹产生。）拉深:将平面板料冲压成多种空心开口件的冲压工序拉深的重要质量问题:起皱，拉裂）拉深系数m是指每次拉深后筒形件直径与拉深前