材料工程基础考试要点

筛分法：38um以上。优点：统计量大，代表性强，便宜，重量分布缺点：下限38um,人为因素影响大，重复性差，不规则例子误差大，速度慢显微镜法：光镜0.25-250um电镜0.001-5um优点：可直接观察粒子形状和团聚情况，光镜便宜缺点：代表性差，重复性差，测量投影径，速度慢沉降法：重力沉降10-300um离心沉降0.01-10um优点：重量分布，代表性强，价格便宜缺点对于小粒子的测试速度慢，重复性差，非球形粒子误差大，不适合混合物料，动态范围窄颗粒间的作用力：静电引力，固相桥联力，附着水分的毛细管力，磁性力，机械咬合力单颗粒：内部没有孔隙的致密材料颗粒，可以是非晶，单晶或者多晶体。二次颗粒：单颗粒以弱结合构成的颗粒聚集体，包含颗粒和孔隙。区别：密度，二次颗粒低于材料理论密度；结合，二次颗粒弱连接方式结合；破碎，一次粒子--断键--高能量，二次颗粒--弱结合断开界面能--表面能粉体成型&模压成型：单向，双向，浮动凹模压制；等静压成型：冷（热）等静压成型；粉末轧制成型：垂直，水平轧制传统陶瓷和特种陶瓷的区别：a.突破了传统陶瓷一粘土为主要材料的界限，一般以O,N.SiC.B化物等位主要原料b传统的受不同产地原料影响大，地域性强，经验性强，特种成分人工配比，可比性好，重复性好c制备工艺精细，超细微粉，现代化工艺d性能好，用于高温，高载，电子，宇航等Cu（Ni）的冶炼：1）.造S：硫化矿---冰铜2.）冰铜---粗铜2FeS+3O2——2FeO+2SO2FeO+SiO2——2FeO.SiO22Cu2S+3O2——2Cu2O+2SO2Cu2S+2Cu2O——6Cu+SO23） .火法精炼氧化阶段4Cu+O2——2Cu2OCu2O+M——2Cu+MO还原阶段Cu2O+H2——2Cu+H2OCu2O+CO——2Cu+CO24） ,电解精炼：进一步提纯，并回收稀贵金属（CuSO4+H2SO4水溶液）吹氧气是为了出去SFe和部分杂质AL的冶炼：1）Al3O3拜耳法：适用于高品位铝土矿烧结法：适用于低品位铝土矿2） 铝电解制备原铝：熔盐电解法冰晶石（Na3AlF6的作用a共晶温度938，电解温度950—970b它能够熔解熔融的Al2O33） 电解精炼高纯铝：熔盐电解法原理阳极上比铝不活波的金属部溶解，阴极比铝活泼的金属无法在阴极析出结果：获得了纯度高于99.8的高纯铝钢铁冶炼的区别炼原料：铁矿石+还原剂（CCO,H2）+造渣剂铁反应：还原（Fe的还原，杂质元素的还原）目的：FeO分离，造渣去杂产物：生铁（高碳铁合金，含SiMnSP杂质元素，脆）本质：氧化铁还原成炼原料：主料生铁+废钢+铁合金辅料造渣石（石灰石，白云石），熔剂（氟石），氧化剂（氧气，铁矿石），还原剂（硅铁，铝，教坛，电石）反应：氧化（氧化脱碳去杂）目的：脱碳去杂，合金化产物：碳钢合金钢（含有其他合金化组元的钢）钢本质：生铁氧化脱碳成钢砂型铸造的优缺点优点：a适应性强，不受材料，尺寸，批量等因素的限制，几乎所有的逐渐都可以采用B设备简单，投资小，造型材料廉价易得，应用最广C模样，型芯制备容易，课重复使用，引入机器造型可大批量生产，效率高缺点：a铸件精度低，表面粗糙，加工余量打B铸件缺陷多，力学性能低，不适于生产强度要求高的铸件液态金属的流动性：a取决于合金成分：纯金属/共晶合金恒温结晶，液固相界面光滑，无结晶糊状区一一流动性好其他成分合金：宽区结晶，液固相界面粗糙，有糊状区一一流动性差b受合金物理性质影响：比热容，密度大一一蓄热多，保持液态时间长一一流动性好热导率小一一传热慢，易保温，两相区小一一流动性好结晶潜热大一一需要的能量多，凝固慢一一流动性好粘度小一一流动性好金属塑性成形加工概念：金属塑性加工时利用金属的塑性，通过外力使金属铸锭，金属粉末或各种金属坯料发生塑性变形，成为具有所需形状，尺寸和性能的制品的加工方法特点:材料利用率高生产率高产品质量高，性能好，缺陷少加工精度和成型极限有限模具设备成本高分类：轧制（纵轧斜轧横轧）挤压（正挤反挤混合挤拉拔锻造）冲压加工（剪切弯曲拉深胀形）焊接的分类及特点分类熔焊：a电弧焊：熔化极（手工电弧焊，埋弧焊，气电焊等）非熔化极（钨极氩弧焊，等离子焊等）b其他焊接方法：气焊，电渣焊，电子束焊，激光焊等）压焊：a电阻焊（点焊，缝焊，对焊）b非电阻焊（冷压焊，摩擦焊，扩散焊，爆炸焊，超声波焊等）钎焊：火焰钎焊，感应钎焊，炉钎焊，电子束钎焊等（大于450硬钎焊，小于450软钎焊）特点1）与铸造，压力加工等成性方法相比a可简化生产工艺：适合大型结构件，复杂形状件b能连接异种材料：节约材料，保证性能c可修复部分丧失功能机件d优质高效，成本低2）与铆接相比：街头性能好，重量轻，加工周期短结果：焊接结构基本取代铆接结构，部分替代铸造和锻造结构HAZ（课本198页图12-13）和焊接接头焊接接头：焊缝（熔化结晶区域），熔合区（介于焊缝和HAZ间的薄层过渡区）和HAZ（热影响区）过热区：1500--1100正火区：1100--900部分相变区：900--700等于不同区域经历了一次响应加热温度的热处理区别：a加热冷却速度高，动力条件不良（部分相变，甚至抑制晶粒长大和再结晶）b实际情况取决于母材化学成分（低碳钢，低合金钢不宜硬化，脆化）C工艺因素也有一定影响：预热，适当保持缓冷有利轧制温度和锻造温度的范围轧制温度：确定开轧温度（取决于金属的最高允许加热温度）和终轧温度（取决于变形抗力和组织要求）区间（课本169图11-2）原则：a开轧温度一般低于固相线NJE100-150--防止过热过烧和脱碳b终轧温度：亚共析钢A3（GS）+50-100——终轧后迅速冷却到相变温度，获得均匀，细晶组织 过共析钢：A1（SK）+100-150——奥氏体区窄，不可能单向轧制锻造温度：始锻温度（一般为固相线一下150-250，还需考虑材料，锻造设备和组织要求）和终锻温度（过高会出现晶粒粗大，魏氏组织，性能恶化；过低加工硬化严重，甚至开裂-般稍高于奥氏体动态再结晶温度，既可以保证可锻性，又可以保证组织性能原则上取Ar1+25-75）区间原则：a保证金属可锻性良好，成型工作时间较长b保证获得合格的锻后组织。本质晶粒度的主要作用?本质粗细精钢的区别本质细精钢：（1）晶粒度在5~8级者为本质细晶钢；（2）本质细晶钢加热时，A晶粒长大倾向小；（3）本质细晶钢被加热到950^以上的高温时也可得到实际晶粒度很粗的A晶粒；（4）本质细晶钢在930〜950°C以下加热时，A晶粒长大倾向小，淬火加热温度范围宽，工艺控制难度小，易掌握。本质粗精钢：（1）晶粒度在1~4级者为本质粗精钢；（2）本质粗精钢加热时，A晶粒长大倾向大；（3）本质粗精钢在加热温度略高于临界点时也可得到很细小的A晶粒；（4）本质粗精钢易过热，要严格控温比较难。马氏体强化机制a相变强化：M相变时，在晶体内造成晶格缺陷密度很高的亚结构，这些缺陷的增加使强度提高。B固溶强化：过饱和间隙碳原子在@?相晶格中，造成晶格的正方畸变，形成一个很强的应力场，该应力场阻碍位错的运动，从而提高了M的强度和硬度。（C%《0.4强度上升）C时效强化：M形成后，在随后的放置过程中，C和其他原子会向为错线等缺陷处扩散而产生偏聚，使为错难以运动，从而造成M的强化。（C%增多，C原子的偏聚越多，M的强度越高）D其他强化因素：1.亚结构：C%<0.25时，由于位错强化，是强度与C含量成直线关系；C%》0.25时，出现栾晶，M硬度增长速度更快，说明栾晶有附加强化机制；C%相同时，栾晶马氏体的强度高于位错马氏体的强度°2.A晶粒度：A晶粒越小，M板条束越细，强度越高。综上所述，碳钢中M主要是以固溶强化达到高硬度的。上B和下B的比较：上B1.形成温度：上B在较高范围内形成，例共析钢约为550〜350C。2。组织特征:F和CM（FeC）组成的二相非层片状混合物。A）光镜特征：羽毛状（aBu中的F多呈条状，自A晶界的一侧或两侧向A晶内延伸bFe3C分布于F条之间整体看呈羽毛状c温度很低时，由羽毛状变为不规则形状）B）电镜特征：为一束平行的自A晶界长入晶内的F条；束内F有小位相差，束间角度差较大，CM分布在F条间，随着A中C%增多，其形态由粒状到链状到杆状）C）Bu中的F板条：宽度随着T下降而变窄，F中C%处于过饱和状态但接近于平衡状态的浓度。Bu中的碳化物：为Fe3C，呈断续杆状，分布于F板条之间，器主轴方向与F板条平行，随T下降也变细3。亚结构：Bu的F内亚结构为位错下B1.形成温度：在低温区形成，例共析钢350C〜Ms。2.组织特征：F和碳化物组成的二项竹叶状混合物。A）光镜特征：Bl大量在A晶内沿某些晶面单独或成堆的长成黑色竹叶状B）电镜特征：Bl中的F针的一边较平直，碳化物城细片状或颗粒状分布于其内，并成行排列，与F针长轴方向成55~60夹角C）B中F：其形态与A的C%有关（C%较低时呈板条状，C%高时呈竹叶状，F中C%处于过饱和状态且过饱和度随T下降而升高：Bf的碳化物：B放的F片内有短杆状细小碳化物，并成排分布，其方向与F长轴成55~60随着T下降Fe2.4C更细3.亚结构：Bl中的F的亚结构主要为缠结位错，位错密度比Bu高，无挛晶.力学性能比较：Bu的强度和韧性《Bl。.三种冷却转变特征比较：见课件112页表。列表比较各种退火工艺目的、流程、组织、应用特点。见课件135页表。Cct，ttt（一）粉体，颗粒，单颗粒，二次颗粒，精密铸造粉体的压制性：粉末压缩性与成形性的总称。压缩性：代表粉末在压制过程中被压紧的能力，在标准模具中在规定的润滑条件下加以测定，用规定单位压力下粉末的压坯密度来表示，决定于颗粒塑性及其硬度成型性：粉末压制后，压坯保持其既定形状的能力，用粉末得以成形的最小单位压制压力表示，取决与颗粒塑性及结构粉末分级：根据生产工艺的要求，把粉体材料按照某种粒度范围，或按照特定颗粒类型进行分选的操作过程造粒：将粉体加工成易于处理的粒径和颗粒形状等静压成型：借助高压泵的作用吧流体介质压入耐高压的缸体密闭容器内，高压流体的静压直接作用在弹性膜套内的粉末上，是粉末在同一时间内各个方向均衡受压而获得密度分布均与和强度较高的压坯特种陶瓷：采用高度精选的原料，具有能精确控制的化学组分，按照便于控制的制造技术加工，便于经行结构设计，并具有优良特性的陶瓷火法冶金：利用高温从矿石中提取金属或其他化合物的冶炼方法熔炼：炉料在高温炉内发生物理化学反应，生成粗金属或金属富集物以及炉渣的冶金过程。经化学反应熔炼后，由于前者与炉渣互溶度很小或密度悬殊，形成分层，使粗金属或其富集物得以分离湿法冶金：利用浸出剂将矿石精矿等中的金属组分溶解成溶液，或者使之变成新的固相析出，从而完成金属的分离富集和提取的技术，因为冶金过程主要在浸出剂的水溶液中进行，所以称为湿法冶金浸出：利用浸出剂选择性的从固体物料矿石精矿等重提取某些可溶性组分的过程镇静钢：氧含量在0.002〜0.003%，浇注后无碳氧反应和反应气体析出，钢液平静凝固。沸腾钢：只用弱脱氧剂不完全脱氧处理，钢液含氧量高，浇注与凝固时放出大量滩氧气体，引起钢液沸腾14』兑碳：金属中碳与被加热气氛中的O2,CO2,H2OH2反应导致金属表面含碳量下降过烧：金属被加热的温度过高，导致晶界融化或在晶界上形成氧化层，导致锻件开裂过烧：加热造成晶粒过分长大，导致锻后组织粗大出现魏氏组织焊接：通过加热加压或者既加热又加压，实施中加或不加填充金属，使分离的两部分固态金属牢固的连接起来的加工方法熔焊：将两块被焊金属连接处局部加热融化成液体，同时大多数情况下不断的向焊接部位加入融化状态的填充金属，冷凝后，是两块被焊金属形成一体的焊接方法压焊：利用加压摩擦和扩散等物理作用，克服两个连接表面的不平度，挤走氧化膜及其污染物，使两个连接表面的金属原子相互接近到原子间结合距离，从而在固态下实现其连接的焊接方法20•钎焊：利用某些低熔点的金属作为连接的媒介物，在加热的条件下，这些金属的熔体在连接界面上起流散浸润作用，并充满连接间隙，然后冷却结晶成结合面，从而将焊件连结成一体的焊接方法焊接焊头：由焊缝（熔化结晶区域），熔合区（介于焊缝和HAZ之间的薄层过渡区），和HAZ（热影响区）三部分组成热影响区（HAZ）：焊缝周围未融化，却在加热冷却过程中发生了组织性能变化的母材区域金属热处理：将固态金属通过特定的加热和冷却，使之发生组织转变而获得所需性能的一类工艺过程相：材料中具有同一聚集状态，同种晶体结构，相同成分，并有明确界面分开的均匀组成体平衡相变：缓慢加热冷却时，所发生的能够获得复合平衡相图的平衡组织的相变，一般包括多形性转变，共析转变等非平衡相变：加热冷却速度很高，平衡相变被抑制，固体材料发生某些平衡相图无法反映的转变，获得非平衡组织的相变惯习面：新相为针状或片状时，其长轴或主平面通常平行于母像的某一晶面，该晶面成为惯习面，通常以母相的晶面指数表示。加热转变：钢在加热过程中，由加热前的组织转变成奥氏体称为钢的加热转变。奥氏体：固溶了C的r-Fe形成的间隙固溶体，是面心立方点阵结构，顺磁性，导热性差。晶粒度：表示晶粒大小的一种尺度。起始晶粒度：指A形成过程刚结束时的晶粒度。实际晶粒度：指热处理加热终了时A的晶粒度。本质晶粒度：是标准加热条件下（930+-10°C，保温3~8小时）测定的A的晶粒度。本质细晶钢：晶粒度在5~8级。本质粗精钢：晶粒度在1~4级。过冷A：A在临界点以上是稳定相，当冷却到临界点以下温度，而又未发生分解转变的A处于不稳定的过冷状态，这种在临界点一下存在的A，称为过冷A。伪共析转变：偏离共析成分的A快冷至E、SG、以下区域时，不发生先共析相的析出而转变为P型组织，这种非共析成分的钢发生的P转变称为伪共析转变，相应的P组织为伪共析P。热处理：将金属材料以一定速度加热到预定温度并保持预定时间，再以预定冷却方式进行冷