材料成型重点.doc

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1、1 合金的铸造性能合金的充型能力、收缩、吸气性。2 合金的充型能力是指液态合金充满铸型型腔,获得尺寸正确、形状完整、轮廓清晰的铸件的能力.充型能力差易产生浇不到、冷隔、形状不完整等缺陷.3 影响合金的充型能力的因素1）合金的流动性2）浇注温度3）充型压力4）铸型条件4 合金的收缩概念 液态合金从浇注温度逐渐冷却、凝固，直至冷却到室温的过程中，其尺寸和体积缩小的现象，称为收缩.收缩经历 液态收缩、凝固收缩、固态收缩三个阶段。5 乘天地之正,御六气之辩，以游与无穷，是为逍遥！铸造内应力分热应力和机械应力。6顺序凝固，是使铸件按递增的温度梯度方向从一个部分到另一个部分依次凝固。7顺序凝固可以有效地防

2、止缩孔和宏观缩松，主要适用于纯金属和结晶温度范围窄、靠近共晶成分的合金，也适用于凝固收缩大的合金补缩。8缩孔和缩松的防止方法:顺序凝固、加压补缩、压力铸造、离心铸造.9铸件在凝固后继续冷却的过程中产生的固态收缩受到阻碍及热作用，会产生铸造内应力。铸造内应力是铸件产生变形和裂纹等缺陷的主要原因。铸造内应力分为热应力和机械应力。热应力使厚壁受拉应力，薄壁受压应力。10为预防热应力，设计铸件结构尽量使铸件的壁厚均匀，并在铸造工艺上采用同时凝固原则.11 同时凝固原则,是从工艺上采取必要的措施，使铸件各部分冷却速度尽量一致.具体方法是将浇口开在铸件的薄壁处，以减小该处的冷却速度，而在厚壁处可放置冷铁以

3、加快冷却速度。同时凝固原则，主要适用于缩孔、缩松倾向较小的灰口铸铁等合金。12机械应力 铸件收缩时受到铸型、型芯等的机械阻碍而引起的应力称为机械应力。13消除应力，时效处理，分为人工时效和自然时效。14铸件的变形,厚壁部位受拉应力，有缩短的趋势或向内凹,薄壁部位受压应力,有伸长的趋势或向外凸。15 热裂是凝固末期，金属处于固相线附近的高温下形成的.热裂纹的形状特征：裂纹短，缝隙宽，形状曲折，缝内呈氧化色,即铸钢件呈黑色，铝合金呈暗灰色.防止措施:合理调整合金成分，合理设计铸件结构，采用同时凝固和改善型砂的退让性.16 冷裂 较低温度下形成,此时金属处于弹性状态，铸造应力超过合金的强度极限时产生

4、冷裂.形状特征：裂纹细小,呈连续直线状，有时缝内有轻微氧化色。凡能减小铸造内应力的因素均能防止冷裂。17合金的吸气性,在熔炼和浇注合金时,合金会吸入大量气体，这种吸收气体的能力成为吸气性。气孔分侵入气孔、析出气孔、和反应气孔.18侵入气孔预防措施:减小型砂的发气量、发气速度，增加铸型、型心的透气性；或是在铸型表面刷上涂料，使型砂与金属液隔开，防止气体的侵入。析出气孔预防措施：减少合金的吸气量.反应气孔:清除冷铁、型芯撑的表面油污、锈蚀并保持干燥。19 铸铁 含碳量大于2.11% 分白口铸铁（碳以渗碳体形式存在）、灰口铸铁（石墨）、麻口铸铁（自由渗碳体和石墨形式混合）。20 灰口铸铁分 普通灰口

5、铸铁、可锻铸铁、球墨铸铁、蠕墨铸铁。普通灰口铸铁，石墨片状，HT100，后面三位数字表示最低抗拉强度.可锻铸铁 石墨团絮状,KT30006,铁素体可锻铸铁，最低抗拉强度300MPa，最低伸长率6,KTZ珠光体可锻铸铁。球墨铸铁 石墨球状,QT40017。蠕墨铸铁，蠕虫状。21 铸钢 含碳量小于2.11%，分碳素铸钢和合金铸钢。碳素铸钢ZG200400,第一组数字表示厚度为100mm以下铸件室温时屈服点最小值，第二组表示铸件的抗拉强度最小值.铸钢的铸造特点:浇注温度高，易氧化,流动性差、收缩大,铸造困难，容易产生黏砂、缩孔、冷隔、浇不足、变形和裂纹。为细化晶粒、消除应力、提高铸钢件的力学性能,铸

6、后进行退火或正火热处理。22铸造方法 1砂型铸造2熔模铸造3金属型铸造4压力铸造5离心铸造6实型铸造7低压铸造8挤压铸造23金属三个变形阶段:弹性变形阶段、弹塑性变形阶段、塑性变形阶段和断裂阶段.24塑性变形的实质：金属的塑性是当外力增大到使金属内部产生的应力超过该金属的屈服点时,使其内部原子排列的相对位置发生变化而相互联系不被破坏的性能。25单晶体的塑性变形 正应力只能使晶体产生弹性变形或断裂，而不能使晶体产生塑性变形.在切应力作用下产生滑移，滑移是塑性变形的主要形式。滑移变形是通过晶体中位错的移动来完成的。26金属的塑性变形对金属组织和性能的影响：金属的塑性变形由金属内多晶体的塑性变形来实

7、现。在塑性变形过程中金属的结晶组织将发生变化，晶粒沿变形最大的方向伸长，晶格与晶粒发生扭曲,同时晶粒破碎.27金属的塑性变形，分冷变形和热变形.再结晶温度28加工硬化 随着塑性变形程度的增加，金属的强度、硬度升高，塑性和韧性下降的现象。29产生加工硬化的原因;一由于经过塑性变形晶体中的位错密度升高，位错移动所需的切应力增大。二在滑移面上产生许多晶格方向混乱的微小碎晶，它们的晶界是严重的晶格畸变区，这些因素增加了滑移阻力，加大了内应力。30加工硬化的优缺点:优点，是强化金属的重要方法之一,尤其是对纯金属及某些不能用热处理方法强化的合金。缺点，给进一步加工带来困难，且使工件在变形过程中容易产生裂纹

8、,不利于压力加工的进行。热处理退火消除加工硬化.31纤维组织：金属在外力作用下发生塑性变形，晶粒沿变形方向伸长,分布在晶界上的夹杂物也沿着金属的变形方向被拉长或压扁,成为条状。在再结晶时，晶粒恢复为等轴晶粒，而夹杂物依然是条状保留下来，形成纤维组织。金属力学性能出现方向性，平行纤维组织的方向上，抗拉强度提高，垂直纤维组织方向上,抗剪强度提高。纤维组织稳定，热处理方法和其他方法均难以消除，只能再通过锻造方法使金属在不同的方向上变形，才能改变纤维组织的方向和分布。32锻造性能是用来衡量金属材料利用锻压加工方法成型的难易程度,是金属加工性能之一。用 金属的塑性和变形抗力来综合衡量.金属的锻造性能主要

9、取决于金属的本质和金属的变形条件。33加热温度过高，产生氧化、脱碳、过热和过烧.始锻温度固相线一下100200度，45钢1200度.终锻温度高于再结晶温度50100度，低于再结晶温度时，使合金塑性下降,变形抗力增大，还引起不均匀变形并获得不均匀的晶粒组织，并导致加工硬化，变形抗力大，易产生锻造裂纹，损坏设备与工具。终锻温度过高，则在随后的冷却过程中晶粒继续长大，得到粗大晶粒组织。34自由锻造工序 1镦粗2拔长3冲孔4扩孔5弯曲6扭转7错移35终锻模膛设有飞边槽；容纳多余金属；飞边槽桥部的高度小,对流向仓部的金属形成很大阻力，迫使金属充满模镗;飞边槽中形成的飞边能缓和上下模间的冲击，延长模具寿命

10、.36焊条由焊芯和药皮组成 焊芯作用:起导电和填充焊缝金属的作用,是组成焊缝金属的主要材料，它的化学成分及质量将直接影响焊缝质量 药皮作用：提高电弧燃烧的稳定性；防止空气对熔化金属的有害作用；保证焊缝金属的脱氧,去硫和渗入合金元素，提高焊缝金属的力学性能。37焊接性 包括一工艺焊接性;二使用焊接性.实际生产中,对于碳钢、低合金钢，常用碳当量估算其焊接性。 第二章1什么是液态合金的充型能力？他与合金的流动性有何关系？不同化学成分的合金为何流动性不同？为什么铸钢的充型能力比铸铁差？液态合金的充型能力是指液态合金充满铸型型腔，获得正确尺寸、形状完整、轮廓清晰的铸件能力.合金流动性越好,液态合金充型能

11、力越强。不同成分的铸造合金具有不同的结晶特点，对流动性影响不同。合金结晶去越大，流动性越差。凡能形成高熔点夹杂物的元素均会降低合金流动性。液态铸钢充型能力比铸铁差，所以铸钢充型能力比铸铁差2合金的铸造性能是指哪些性能?铸造性能不良,可能会引起哪些铸造内应力？合金的铸造性能主要指合金的充型能力、收受、吸气性等。铸造性能不良可能会产生孔眼、冷隔、黏砂、夹砂、裂纹、形状尺寸不定等缺陷。3既然提高浇注温度可提高液态合金的充型能力，单为什么又要防止浇注温度过高？浇注温度过高，会使液态合金的吸气性和总收缩量增大，增加了铸件产生气孔、缩孔等缺陷的可能性，因此在保证流动性的前提下，浇注温度不宜过高。4什么是顺

12、序凝固原则？什么是同时凝固原则？各采取什么措施来实现？上述两种凝固原则各适用哪种场合？所谓顺序凝固，就是铸件按递增的温度梯度方向从一个部分一次凝固。同时凝固时指铸件不按温度梯度同时凝固。在铸件可能出现缩孔的热节处，通过增设冒口或冷铁等措施来实现顺序凝固,顺序凝固适用于必须补缩的场合，即适用于纯金属和结晶温度范围窄、靠近共晶成分的合金,也适用于凝固收缩大的金属补缩。同时凝固的具体方法是将浇口开在铸件所谓薄壁处以减小该处的冷却速度,而在厚壁处可放置冷铁一加快其冷却速度，它主要适用于缩孔、缩松倾向较小的灰口铸铁等合金。铸件在凝固后继续冷却过程中产生的固态收缩收到阻碍及热作用5铸件产生铸造应力的主要原

13、因是什么?如何减小或消除铸造内应力？铸造内应力，它是铸件长生变形和裂纹的主要原因.可以通过采用同时凝固原则来消除热应力,采用时效处理来消除机械应力6什么是铸件热裂纹和冷裂纹？防止裂纹的主要措施有哪些？热烈是金属凝固末期，金属处于固相线附近高温下形成的。在金属凝固末期,固体骨架已经形成,但树状晶体人残留少量液体，此时合金如果收缩，就可能将液膜拉裂，形成裂纹。合理调整合金成分，合理设计铸件结构，采用同时凝固原则，改善型砂退让性可避免热裂纹。冷裂纹在较低温度下形成，此时金属处于弹性状态，当铸造应力超过合金强度极限时产生冷裂纹。严格控制含磷量，在浇注后不要过早落砂克避免冷裂纹7 铸件的气孔有哪几种?析

14、出气孔产生的原则是什么？铸件的气孔有侵入气孔、析出气孔、反应气孔。溶解于金属液中的气体在冷却和凝固过程中,由于气体的溶解度下降而从合金中析出,在铸件中形成的气孔称为析出气孔10下列铸件大批量生产时采用什么铸造方法？铝合金活塞 砂型铸造 缝纫机头 机械或砂型铸造 汽轮机叶片 金属铸造 发动机钢背铜套 离心铸造 车床床身 砂型铸造 煤气管道 离心铸造 齿轮滚刀 熔膜铸造 第四章 1 铸铁焊补时易产生的缺陷：（1）易产生白口组织.（2)易产生裂纹。(3)易产生气孔. 2 铸铁焊补方法：焊条电弧焊,气焊，钎焊，细丝CO2焊等。常用焊条电弧焊。 3 焊补铸铁常用的焊条有：铸铁芯铸铁焊条，钢芯石墨化铸铁焊

15、条，镍基铸铁焊条和铜基铸铁焊条。 4 焊接应力的形成原因: 焊接过程中对焊件进行局部的不均匀加热，是产生焊接应力的根本原因.另外，焊缝金属的收缩和金属组织的变化以及焊件的刚性约束都会引起焊接应力的产生. 5 消除和防止焊接应力的措施: （1)在设计焊接结构时,应选用塑性好的材料，避免焊缝密集交叉，焊缝截面过大以及焊缝过长。（2)在施焊中要选择正确的焊接次序,以防止焊接应力及裂纹。（3）焊前对焊件进行预热是防止焊接应力的最好工艺措施，这样可减弱焊件各部分温差，从而显著减小焊接应力。(4)焊接中采用小能量焊接方法或对红热状态的焊缝进行锤击，亦可减小焊接应力。（5)消除焊接应力最有效的方法是焊接后进

16、行应力退火，即加热到500600左右保温冷却至室温。 6 几种常见的变形形式及原因： （1）收缩变形：焊接后由焊缝的纵向和横向收缩引起， （2）角变形: V型坡口对接焊后,焊缝横截面形状上下不对称，由焊缝横向收缩不均引起。 (3）弯曲变形：T型梁焊接时，焊缝布置不对称，由焊缝纵向收缩引起。 (4)扭曲变形：工字梁焊接时,由于焊接顺序和焊接方向不合理引起结构上出现扭曲。 (5波浪边形：薄板焊接时，由于焊接应力局部较大使薄板局部失稳而引起. 7 防止焊接变形措施： (1)焊接变形的主要原因是焊接应力，预防焊接应力的措施对防止焊接变形是十分有效的。(2）合理设计焊件结构可有效防止焊接变形，(3)在焊

17、接工艺上，对于不同的变形形式也可采取不同的措施防止焊接变形。另外，合理的焊接次序，也能有效防止焊接变形,对于常缝的焊接,为防止焊接变形，可采用分段焊接或逆向分段焊。8 焊接变形的矫正： 矫正过程的实质是使结构产生新的变形来抵消已产生的变形，常用矫正方法有：机械矫正法和火焰加热矫正法。9 常见焊接缺陷及其产生原因：（1）气孔：焊接材料部清洁;弧长太长,保护效果差；焊接规范不恰当，冷速太快；焊接前清理不当。（2）裂纹：热裂纹：母材硫磷含量高；焊缝冷速太快，焊接应力大；焊接材料选择不当。 冷裂纹：母材淬硬倾向大；焊缝含氢量高;焊接残余应力较大. (3）夹渣：焊道间的熔渣未清理干净；焊接电流太小,焊接

18、速度太快；操作不当。 (4）咬边：焊条角度和摆动不正确；焊接电流太大电弧太长。 （5）焊瘤：焊接电流太大，电弧太长，焊接速度太慢；焊接位置和云条不当。 （6)未焊透：焊接电流太小，焊接速度太快；坡口角度太小，缝隙过窄，钝边太厚。 10 选择焊接方法需考虑的因素：(1)各种焊接方法的工艺特点和适用范围；(2）焊接结构所用材料的焊接性能和工件厚度；（3）生产批量,包括单件，小批量，大批量，大量生产等;（4）现场设备条件和工作环境。1 焊接的特点:（1）节省金属材料,结构重量轻(2)可用于制造重型,复杂的机器零部件（3)焊接接头具有良好的力学性能和密封性（4)能够制造双金属结构，使材料的性能得到充分

19、利用（5)焊接结构不可拆卸,维修不便；存在焊接应力和应变,且组织性能不均匀，会产生焊接缺陷2 焊接方法的分类:1熔焊（属液相焊接)2压焊（属固相焊接）3钎焊（属固液相焊接）3 焊接的基本原理:借助加热，加压，或同时实施加热和加压,以实现原子结合4 焊接化学冶金过程:焊接过程中，焊接区内各种物质之间在高温下相互作用的过程5 焊接化学冶金的特点:焊接化学冶金反应过程从焊接材料被加热。熔化开始，经熔滴过度，最后到达熔池中。该过程是分区域(药皮反应区，熔滴反应区，熔池反应区）连续进行的，不同的焊接方法有不同的反应区药皮反应区：将显著改变焊接区气相的氧化性熔滴反应去:是冶金反应最激烈的部位，对焊缝成分的

20、影响最大熔池反应区:(1)温度分布极不均匀（2）反应过程不仅在液体金属与气，渣界面上进行,而且也在液态金属与固态金属和液态熔渣的界面上进行6 为保证焊缝质量，可采用的措施1减小有害元素进入熔池，其主要措施是机械保护,如焊条电弧焊的焊条药皮，埋弧焊的焊剂，气体保护焊的保护气体2清除已进入熔池中的有害元素，增添合金元素7焊接电弧:指在电极与工件之间的气体介质中长时间而稳定的放电现象，即在局部气体介质中有大量电子(或离子)流通过的导电现象7 焊接电弧组成：阴极区（约2400K），阳极区(2600K），弧柱区（电弧中心区60008000K）8 正接法：焊件接电源正极，焊条接电源负极，此时,阳极区在被焊

21、件上，温度高，适用于焊接较厚的焊件9 反接法：焊件接电源负极，焊条接电源正极，此时，阳极区在焊条上，阴极区在工件上,因阴极区温度较低，故适用于焊接较薄的焊件10 焊条由焊芯和药皮组成11 焊芯作用：起导电和填充焊缝金属的作用,是组成焊缝金属的主要材料，它的化学成分及质量将直接影响焊缝质量12 药皮作用：提高电弧燃烧的稳定性；防止空气对熔化金属的有害作用；保证焊缝金属的脱氧，去硫和渗入合金元素,提高焊缝金属的力学性能。13 焊接接头由焊缝和热影响区组成。热影响区分为熔合区、过热区、正火区和部分相变区.熔合区：位于液固两相线之间,成分组织极不均匀，组织中有未融化但受热而长大的组大组织和部分铸铁组织

22、，导致强度塑性和韧性极差。过热区：在固相线至1100摄氏度之间,晶粒急剧长大，得到粗大晶粒的过热组织,塑性、冲击韧性显著下降，产生裂纹。正火区：被加热到Ac3线稍高的温度，金属发生重结晶,冷却得到均匀细小的正火组织,力学性能良好。部分相变区：被加热到Ac1-Ac3线之间,珠光体和部分铁素体发生重结晶使晶粒细化，得到较粗大的铁素体晶粒，力学性能比母材差。14 影响热影响区的因素：焊接方法、焊接规范、接头形式、焊接加热温度和冷却速度。15 改善热影响区性能的方法:选适当的冷却速度和进行焊后热处理.16 金属焊接性:在一定焊接工艺条件下,获得优质焊接接头的难易程度，以及在使用过程中安全运行的能力.即

23、工艺焊接性和使用可靠性.17 焊接的评定方法：估算法和试验法。18 碳钢的焊接:低碳钢的含碳量小于0.4，一般没有淬硬、冷裂倾向，焊接性最好;中碳钢含碳量在0.25-0。6%只讲用一定的淬硬倾向,焊接接头容易产生低塑性的淬硬组织和冷裂纹，焊接性能较差；高碳钢碳含量大于0.6%淬硬、冷裂倾向更大,焊接性极差.1 铸铁焊补时易产生的缺陷：(1）易产生白口组织。（2)易产生裂纹。(3）易产生气孔。 2 铸铁焊补方法：焊条电弧焊，气焊，钎焊,细丝CO2焊等。常用焊条电弧焊。 3 焊补铸铁常用的焊条有：铸铁芯铸铁焊条，钢芯石墨化铸铁焊条，镍基铸铁焊条和铜基铸铁焊条. 4 焊接应力的形成原因： 焊接过程中

24、对焊件进行局部的不均匀加热,是产生焊接应力的根本原因.另外,焊缝金属的收缩和金属组织的变化以及焊件的刚性约束都会引起焊接应力的产生。 5 消除和防止焊接应力的措施: （1)在设计焊接结构时，应选用塑性好的材料，避免焊缝密集交叉，焊缝截面过大以及焊缝过长。（2）在施焊中要选择正确的焊接次序，以防止焊接应力及裂纹.(3）焊前对焊件进行预热是防止焊接应力的最好工艺措施，这样可减弱焊件各部分温差，从而显著减小焊接应力。(4）焊接中采用小能量焊接方法或对红热状态的焊缝进行锤击，亦可减小焊接应力。(5)消除焊接应力最有效的方法是焊接后进行应力退火,即加热到500600左右保温冷却至室温。 6 几种常见的变

25、形形式及原因： （1）收缩变形：焊接后由焊缝的纵向和横向收缩引起， （2)角变形: V型坡口对接焊后，焊缝横截面形状上下不对称，由焊缝横向收缩不均引起。 (3）弯曲变形：T型梁焊接时，焊缝布置不对称，由焊缝纵向收缩引起。 （4）扭曲变形：工字梁焊接时,由于焊接顺序和焊接方向不合理引起结构上出现扭曲。 （5)波浪边形：薄板焊接时,由于焊接应力局部较大使薄板局部失稳而引起。 7 防止焊接变形措施： （1）焊接变形的主要原因是焊接应力，预防焊接应力的措施对防止焊接变形是十分有效的。（2）合理设计焊件结构可有效防止焊接变形,(3）在焊接工艺上，对于不同的变形形式也可采取不同的措施防止焊接变形。另外，合

26、理的焊接次序,也能有效防止焊接变形，对于常缝的焊接,为防止焊接变形,可采用分段焊接或逆向分段焊。8 焊接变形的矫正：矫正过程的实质是使结构产生新的变形来抵消已产生的变形，常用矫正方法有:机械矫正法和火焰加热矫正法。 9 常见焊接缺陷及其产生原因： （1）气孔：焊接材料部清洁;弧长太长,保护效果差;焊接规范不恰当，冷速太快；焊接前清理不当。 (2)裂纹：热裂纹：母材硫磷含量高；焊缝冷速太快，焊接应力大；焊接材料选择不当。 冷裂纹：母材淬硬倾向大；焊缝含氢量高；焊接残余应力较大。 （3）夹渣：焊道间的熔渣未清理干净；焊接电流太小，焊接速度太快；操作不当。 （4）咬边：焊条角度和摆动不正确；焊接电流太大电弧太长。 （5)焊瘤：焊接电流太大，电弧太长，焊接速度太慢；焊接位置和云条不当。 (6）未焊透：焊接电流太小，焊接速度太快；坡口角度太小，缝隙过窄，钝边太厚。 10 选择焊接方法需考虑的因素： （1）各种焊接方法的工艺特点和适用范围；（2）焊接结构所用材料的焊接性能和工件厚度；（3）生产批量，包括单件,小批量，大批量，大量生产等；（4）现场设备条件和工作环境.