金属材料加工知识集锦

1金属材料疲劳强度，以及影响疲劳强度的因素答：疲劳强度是指金属材料在无限多次交变载荷作用下而不破坏的最大应力称为疲劳强度或疲劳极限。实际上，金属材料不可能作无限多次交变载荷实验。一般性规定，钢在经受10e7非铁（有色）金属材料经受10e8交变载荷作用时不产生断裂时的最大应力称为疲劳强度。因素：材料，载荷种类，零件表面状态，工作温度2缺碳合金状态图以及加热和冷却时的组织转变答：自己看王爱珍版工程材料及成形技术P353什么是断裂韧性断裂韧性的的测量方法以及影响因素答：指材料阻止宏观裂纹失稳扩展能力的度量，也是材料抵抗脆性破坏的韧性参数。测量方法：看材料断裂韧性好不好的实验是冲击试验，现在基本都是V型缺口的，u型缺口已经很少用了。不同温度下材料的断裂韧性测量方法，一个是不同温度下的V型缺口冲击试验，还有一个就是落锤试验。影响因素：它和裂纹本身的大小、形状及外加应力大小无关。是材料固有的特性，只与材料本身、热处理及加工工艺有关。是应力强度因子的临界值。常用断裂前物体吸收的能量或外界对物体所作的功表示。4金属塑性变形的成形机理，以及回复和再结晶答：单晶体金屑的塑性变形有“滑移”与“挛晶”等不同方式。所谓滑移即晶体的一部分相对于另一部分沿一定的晶面发生相对的滑动。单晶体及其滑移变形形式。当施加的切应力较小时，单晶体只发生弹性变形，若这时将应力去除，由于原于间的引力作用，晶体则恢复原状。当增大切应力，使晶体的变形程度超过弹性变形阶段时，晶体的一部分相对另一部分则产生滑移而造成永久变形。晶体的滑移常沿着原子密度最大的晶面和晶向发生.这些品面或晶向称为滑移面或滑移方向。在切应力作用下，晶体有时还可以另一种形式发生塑性变形。即晶体的一部分相对另一部分，沿着一定晶面（挛晶面）产生一定角度的切变，这种变形形式叫做“挛晶”。经过挛晶变形后，在挛晶面两侧的晶体形成镜面对称。多晶体金属中每个晶粒的塑性变形形式与单晶体金属相似。但由于多晶体金属中每个晶粒所处的位向不同，滑移的先后次序不同。处1：软位向（滑移面和滑移方向与外力成45确）的晶粒先产生滑移.滑移时受到邻近位向不同品粒的阻碍，在晶界附近造成位错堆积。当外力增大致使应力集中达到一定程度时，软位向晶粒发生转动，滑移停止，并将形变传递到另•批晶粒中.然后次软位向晶粒开始发生滑移。以此类推，直到全部晶粒都发生滑移为止。不同位向晶粒将依次产生滑移，构成多晶体金属复杂的塑件变形。当加热温度较低时，因原子扩散能力尚小，只能引起金属内部某些空位、位错等缺陷作微量的迁移，使缺陷数量减少，品格畸变减轻，残余内应力部分消失，此阶段称为“回复。”当变形金屈加热到较高温度时，原子具有更大的扩散能力.这时组织中破碎拉长的晶粒会通过形核与长大的方式形成新的等轴晶粒，这些等抽晶粒完全代替碎晶后，即完成了再结晶。5什么是金属的超塑性，超塑性变形的含义答：金属和合金具有超常的均匀变形能力，其伸长率可以达到百分之几百、甚至百分之几千。凡金属在适当的温度下（大约相当于金属熔点温度的一半）变得像软糖一样柔软，而应变速度10毫米秒时产生本身长度三倍以上的延伸率，均属于超塑性。超塑性指某些金属在特定的条件下拉伸时获得极高的延伸率和优异的均匀变行能力，其极限延伸率可达百分之200--500，甚至高达1000--2000O超塑性变形的一般特点;1、大伸长率；2、无缩颈；3、低流动应力；4、易成形。6实现超塑性的条件答：实现超塑性的主要条件是一定的变形温度和低的应变速率，这时合金本身还要具有极为细小的等轴晶粒（直径五微米以下），这种超塑性称为超细晶粒超塑性。金属材料在常规条件下没有超塑性，要获得超塑性应具备以下条件：1、变行应在0.5--0.65T熔温度范围内进行2、应变速率较小，通常控制在：0.01--0.0001每秒范围内。3、材料应具有细微的等轴晶粒的两种组织，晶粒直径必须小于10um（超细晶粒），且在塑性变形过程中不显著长大！细晶超塑性是指在一定的恒温下，在应变速率和晶粒度都满足要求的条件下所呈现的细晶超塑性。又称为结构超塑性或恒温超塑性。相变超塑性是指在一定外力作用下，使金属或合金在相变温度附近反复加热和冷却，经过一定的循环次数后获得很大的伸长率。又称为动态超塑性。7按照磨损机理分，磨损方式主要有那些答：通常，按照磨损机理和磨损系统中材料与磨料、材料与材料之间的作用方式划分，磨损的主要类型可分为磨料磨损、粘着磨损、冲蚀磨损、疲劳磨损、腐蚀磨损和微动磨损等类型。8提高对粘着磨损和磨粒磨损的耐磨性，各应该采取什么措施答：改善粘着磨损耐磨性的途径：首先要注意摩擦副配对材料的选择，其基本原则是配对材料的粘着倾向应比较小，选用互溶性小的材料配对，选用表面易形成化合物的材料配对，金属与非金属材料配对等；采用表面化学热处理改变材料表面状态；控制摩擦滑动速度和接触压应力改善磨粒磨损耐磨性的途径：对于以切削作用为主要机理的磨粒磨损应增加材料硬度；根据机件服役条件，合理选择耐磨材料；采用渗碳、碳氮共渗等化学热处理，提高表面硬度，有效地提高磨粒磨损耐磨性。快速凝固的特点：（1）、物理性能组织细化、成分均匀、偏析减少不仅提高了合金元素的使用效率，还避免了一些会减低合金性能的有害相的产生，消除了微裂纹产生的隐患，因而改善了合金的强度、延性和韧性；固溶度的增大、过饱和固溶体的形成，不仅起到了很好的固溶强化的作用，也为第二相的析出、弥散强化提供了条件，位错、层错密度的提高还产生了位错强化的作用。此外，快速凝固过程形成的一些亚稳相也能起到很好的强化和韧化作用。（2）、物理性能快速凝固组织的微观组织结构特点还使它们具有一些常规铸态组织所没有的特殊的物理性能。方法：急冷法：通过增大散热强度，使液态金属以极快的速度降温，可实现快速凝固。深过冷法：深过冷法是指在尽可能消除异质晶核的前提下，使液态金属保持在液相线以下数百度，而后突然形核并获得快速凝固组织的一种工艺方法。焊接的分类，方法，特点，应用？根据工艺特点可分为熔化焊、压力焊、钎焊三大类。熔化焊可以应用于各种焊接结构。压力焊中的电阻对焊适用于焊接断面简单、直径小及强度要求不高的工件。点焊主要用于焊接薄板结构。缝焊用来焊接要求密封性好的薄壁容器。摩擦焊广泛应用于实心圆形工件、棒料及管子的对接。钎焊适用于异种金属或合金、金属与非金属的连接。低碳钢焊接时，焊接热影响区有哪些区段，怎样消除?有熔合区、过热区、相变重结晶区、不完全重结晶区。过热区的组织为魏氏组织，其他各区的组织基本相同，为铁素体加珠光体，其次有少量贝氏体和马氏体。特点：熔合区是产生裂纹、脆性破坏的发源地。过热区的奥氏体晶粒发生严重的长大现象，冷却之后使得到粗大的组织。相变重结晶区的塑性与韧性都比较好。不完全重结晶区晶粒大小不一，组织不均匀，因此力学性能也不均匀。综上可知：热影响区是焊接接头的薄弱地带，应尽量减轻其对焊接接头的影响，可米取以下措施：焊前预热，焊后热处理：去应力退火，用热输入量小、热能密度高的热源焊接，均可减小焊接热影响区。12快速原型制造的方法，种类和原理答：原理：将计算机内的三维实体模型进行分层切片得到各层截面的轮廓，计算机据此信息控制激光器(或喷嘴)有选择性地切割一层又一层的片状材料(或固化一层层的液态光敏树脂，烧结一层层的粉末材料，或喷射一层层的热熔材料或粘合剂等方法)形成一系列具有一个微小厚度的片状实体，再采用粘接、聚合、熔结、焊接或化学反应等手段使其逐层堆积成一体制造出所设计的三维模型或样件。种类：激光束RP可分为：立体光刻(SLA:Stereolithography)、选择激光沉积(SLS:SelectiveLaserSintering)分层制造(LOM:LaminatedObjectManufacturing)形状沉积制造(SDM:ShapeDeposition机械能RPM又可分为冲击颗粒制造(BPM:BallisticParticleManufacturing)三维打印(3DPrinting)熔化沉积造型(FDM:FusedDepositionModelling)自己发挥材料的强化方法及机理答：1)固溶强化由于位错与溶质原子的交互作用而产生的柯氏气团与点阵畸变所产生的应力场均阻碍位错的运动。柯氏气团对位错有钉扎作用，是固溶强化原因之一。2)弥散强化(沉淀强化)位错绕过、切过第二相粒子，需增加额外能量，同时，粒子周围的弹性应力场与位错交互作用，这些都阻碍了位错的运动。3)细晶强化可用晶界位错塞积模型来解释。晶粒越细，晶界处S/V越大，原子排列越不规则，杂质缺陷多，能量较高，对位错的阻碍变大，从而起到强化效果。5)加工硬化加工过程中，位错增殖，位错密度增加，从而造成位错塞积。金属表面强化技术按物理化学分类有哪些，各自特点；表面冶金强化有哪些方法，各自特点金属表面强化技术按物理化学过程进行如下分类：形变强化，如喷九、滚压、内孔挤压等。表面硬化(表面淬火)，如高频淬火、火焰淬火等。化学热处理强化(扩散法)，如渗碳、碳氮共渗、氮化、离子氮化、渗硼、渗硅、渗金属、渗硫等工艺。

薄膜强化，如电镀、磷化、氧化、化学气相沉积、物理气相沉积、离子注入等。表面冶金强化，如喷涂、喷焊、激光处理等。表面冶金强化有哪些方法？各自特点是什么？热喷涂特点：1.热喷涂的基材几乎不受限制，可以为金属、陶瓷、玻璃、木材、布、纸料。件变形小。涂层材料种类广泛，包括金属及其合金、塑料、陶瓷以及它们的复合材料。件变形小。喷涂零件不受尺寸大小和形状限制，整体和局部均可进行喷涂。除火焰喷涂外，喷涂过程母材受热温度低，使喷涂组织性能变化小，工堆焊喷焊特点：堆焊时基材的熔池较深且不规则。喷焊时基材表面熔化层薄而均匀，比喷涂产生的结合力大得多，且致密性好。两者均属于电弧焊。高能束强化特点：能量密度极高，对材料表面加热时具有加热速度快、加热精度高、节约能源、无二次污染等特点金属表面强化技术按物理化学分类有哪些，各自特点；表面冶金强化有哪些方法，各自特点一另一同学答案一、化学热处理强化化学热处理按渗入元素可分为渗碳、渗氮、碳氮共渗、渗铭、渗硼、渗铝、渗硅、渗锌等。物理过程：二、表面薄膜强化化学和电化学法、气相沉积法及离子注入法等三、表面形变强化表面形变强化是通过喷丸、滚压和冷挤压等工艺使金属表面层产生塑性变形，实现加工硬化的方法。四、表面硬化五、高能量密度表面强化激光表面强化、电子束表面强化等六、表面冶金强化1、热喷涂热喷涂是喷涂材料以粉末、棒材、线材等方式进入焊炬或焊源，经熔融或至少软化、雾化成微细颗粒后，通过高速喷射达到被处理工件表面上形成覆盖涂层的工艺。喷涂材料可为金属、陶瓷、金属陶瓷、甚至塑料。被处理材料基体温度一般小于200°C。热喷涂时表面需进行良好的顶处理。2、喷焊、堆焊喷焊不同于堆焊、因堆焊时基材的熔池较深且不规则。喷焊时基材表面熔化层薄而均匀，比喷涂产生的结合力大得多，且致密性好。由于喷焊时工件受热较大，易变形，不适于薄壁件及长杆件的处理。什么是粉末冶金，与普通熔炼法相比，其优点有哪些，并谈谈不足之处，列举粉末冶金的范围。粉末冶金是制取金属粉末以及将金属粉末或金属粉末与非金属粉末混合料经过成形和烧结来制造粉末冶金材料或粉末冶金制品的技术。粉末冶金工艺最基本的工序包括粉末制取、粉末成形和粉末烧结。能控制材料和制品的孔隙度，例如，粉末冶金多孔材料、含油轴承等；难熔金属材料相制品主要靠粉末冶金方法制取，例如，钨、钢等难熔金属及其合金；对金属与金属液态不互溶的体系，能制取金属与金属假合金型材料，例如，钨一铜假合金型电触头材料等；利用金属与非金属的组合效果制取组合型材料，例如，制作粉末冶金摩擦制品的摩擦材料、粉末冶金金属一石墨电刷等；能制取各种金属陶瓷材料和复合材料，例如，前者有硬质合金、金属陶瓷等，后者有粉末冶金弥散强化材料、粉末冶金纤维强化材料等。对材料加工而言，粉末冶金是制造机械零件的一种少切削、无切削的新工艺，可以大量减少切削加工量而节省机床，节约金属材料。什么是粉末冶金，粉末冶金的优势有哪些，不足之处是什么？---另一同学答案粉末冶金是制取金属或用金属粉末（或金属粉末与非金属粉末的混合物）作为原料，经过成形和烧结，制造金属材料、复合以及各种类型制品的工艺技术。优点：1、绝大多数难熔金属及其化合物、假合金、多孔材料只能用粉末冶金方法来制造。2、由于粉末冶金方法能压制成最终尺寸的压坯，而不需要或很少需要随后的机械加工，故能大大节约金属，降低产品成本。用粉末冶金方法制造产品时，金属的损耗只有1-5%，而用一般熔铸方法生产时，金属的损耗可能会达到80%。3、粉末冶金工艺在材料生产过程中并不熔化材料，也就不怕混入由坩埚和脱氧剂等带来的杂质，而烧结一般在真空和还原气氛中进行，不怕氧化，也不会给材料任何污染，故有可能制取高纯度的材料。4、粉末冶金法能保证材料成分配比的正确性和均匀性。5、粉末冶金适宜于生产同一形状而数量多的产品，用粉末冶金法制造能大大降低生产成本。缺点：1）制品内部总有孔隙；2）普通粉末冶金制品的强度比相应的锻件或铸件要低（约低20%~30%）；3）由于成形过程中粉末的流动性远不如液态金属，因此对产品结构形状有一定的限制；4）压制成形所需的压强高，因而制品受压制设备能力等限制；5）压模成本高，一般只适用于成批或大量生产。自己发挥分析比较液态成形，焊接，塑性成形这几种成形方法的各自特点及应用范围。答：1）1.可制成形状复杂，特别是具有复杂内腔的毛坯，如箱体，汽缸体。适应范围广。工业常用的材料（碳素钢、合金钢、铸铁、铜合金、铝合金）都可铸造，其中，铸铁件只能用铸造方法得到。铸件大小从几克到数百吨，如用于油田、矿山的重型零件等只能用铸造的方法制得；铸件的壁厚可由1mm到1