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《材料成形技术基础》总复习思考题一、基本概念加工硬化、轧制成形、热塑性成形、冷塑性成形、变形速度、塑性变形能力（可锻性）、自由锻造、模型锻造、敷料（余块）、锻造比、镦粗、拔长、冲孔、落料、拉深、拉深系数、反挤压成形、正挤压。
二、是非判断1、塑性是金属固有的一种属性，它不随变形方式或变形条件的变化而变化。
（）2、对于塑性较低的合金材料进行塑性加工时拟采用挤压变形方式效果最好。
（）3、自由锻是生产单件小批量锻件最经济的方法，也是生产重型、大型锻件的惟一方法。
（）4、锻件图上的敷料或余块和加工余量都是在零件图上增加的部分，但两者作用不同。
（）5、模膛深度越深，其拔模斜度就越大。
（）6、对正方体毛坯进行完全镦粗变形时，可得到近似于圆形截面的毛坯。
（）7、对长方体毛坯进行整体镦粗时，金属沿长度方向流动的速度大于横向流动的速度。
（）8、塑性变形过程中一定伴随着弹性变形。
（）9、金属在塑性变形时，压应力数目越多，则表现出的塑性就越好。
（）10、金属变形程度越大，纤维组织越明显，导致其各向异性也就越明显。
（）11、金属变形后的纤维组织稳定性极强，其分布状况一般不能通过热处理消除，只能通过在不同方向上的塑性成形后才能改变。
（）12、材料的变形程度在塑性加工中常用锻造比来表示。
（）13、材料的锻造温度范围是指始锻温度与终锻温度之间的温度。
（）14、加热是提高金属塑性的常用措施。
（）15、将碳钢加热到250℃后进行的塑性变形称为热塑性变性。
（）16、自由锻造成形时，金属在两砧块间受力变形，在其它方向自由流动。
（）17、镦粗、拔长、冲孔工序属于自由锻的基本工序。
（）18、模锻件的通孔可以直接锻造出来。
（）19、可锻铸铁可以进行锻造加工。
（）20、始锻温度过高会导致锻件出现过热和过烧缺陷。
（）21、热模锻成形时，终锻模膛的形状与尺寸与冷锻件相同。
（）22、金属的锻造性与材料的性能有关，而与变形的方式无关。
（）23、模锻件的精度取决于终锻模膛的精度。
二、铸造1．零件结构分析：筒壁过厚；圆角过渡，易产生应力集中。
2．铸造方法：砂型铸造（手工造型）及两箱造型。
3．选择浇注位置和分型面4．确定工艺参数(1) 铸件尺寸公差：因精度要求不高，故取CT15(2) 要求的机械加工余量（RMA ）：余量等级取H 级。
参考表2-6，余量值取5mm ，标注为GB/T 6414－CT15－RMA5(H)(3) 铸件线收缩率：因是灰铸铁件及受阻收缩，取0.8%(4) 起模斜度：因铸件凸缘端为机加工面，增加壁厚式，斜度值1°(5) 不铸出的孔：该铸件6个φ18孔均不铸出(6) 芯头形式：参考图2-39，采用水平芯头零件结构的铸造工艺性：1、基本原则：1) 铸件的结构形状应便于造型、制芯和清理2) 铸件的结构形状应利于减少铸造缺陷3) 对铸造性能差的合金其铸件结构应从严要求2、铸造性能要求：1) 铸件壁厚应均匀、合理（外壁＞内壁＞肋（筋））2) 铸件壁的连接（圆角过渡、避免交叉和锐角、避免壁厚突变 ）3) 防止铸件变形（结构尽量对称）4) 避免较大而薄的水平面5) 减少轮形铸件的内应力 （避免受阻收缩）3、铸造工艺要求：1）外形铸件外形分型面应尽量少而平；避免局部凸起或凹下侧凹和凸台不应妨碍起模；垂直于分型面的非加工面应具有结构斜度2）内腔尽量采用开放式、半开放式结构；应利于型芯的固定、排气和清理3）大件和形状复杂件可采用组合结构三、塑性成形金属塑性成形的方法：锻造、冲压、挤压、轧制、拉拔自由锻1、零件结构分析2、绘制锻件图 （余块、余量、公差）3、确定变形工序（镦粗、冲孔、芯轴、拔长、弯曲、切肩、锻台阶）4、计算坯料质量（mo= (md+mc+mq) (1+δ)）和尺寸 （首工序镦粗：D0≥0.8 拔长：D0≥ 零件结构的自由锻工艺性1）应避免锥形或楔形，尽量采用圆柱面和平行面，以利于锻造2）各表面交接处应避免弧线和曲线，尽量采用直线或圆，以利于锻制3）应避免肋板或凸台，以利于减少余块和简化锻造工艺4）大件和形状复杂的锻件，可采用锻—焊，锻—螺纹联接等组合结构模锻1、零件结构分析（分模面、结构斜度、圆角过渡、腹板厚度）2、绘制锻件图（余块、机械加工余量、锻件公差、模锻斜度、模锻圆角）3、确定变形工步（镦粗、拔长、滚压、弯曲、预锻、终锻）4、修整工序选择（切边、冲连皮、校正、热处理（正火或退火）、清理） 30V max Dy零件结构的模锻工艺性1）应有合理的分模面，以保证锻件从模膛中取出又利于金属填充、减少余块和易于制模2）与分模面垂直的非加工面应有结构斜度，以利于从模膛中取出锻件（圆角过渡，利金属流动，防应力集中）3）应避免肋的设置过密或高宽比过大，利于金属充填模膛4）应避免腹板过薄，以减小变形抗力以及利于金属填充模膛5）应尽量避免深孔或多孔结构，以利于制模和减少余块6）形状复杂性件宜采用锻—焊、锻—螺纹联接等组合结构，以利于模具和减少余块冲压（冲裁、弯曲、拉深、缩口、起伏和翻孔）冲裁：落料模：D凹≈（Dmin）D凸≈（D凹-Zmin）冲孔模：d凸≈（dmax）d凹≈（d凸+Zmin）弯曲：工件内侧圆角半径≥凸模圆角半径、弯曲件毛坯长度拉伸：拉深间隙、拉伸模尺寸、毛坯直径、拉深次数冲压工序：1）带孔平板件：单工序：先落料后冲孔，连续模：先冲孔后落料2）带孔的弯曲件或拉深件：热处理、拉深/弯曲、冲孔3）形状复杂的弯曲件：先弯两端、两侧，后弯中间模具：单工序模、复合模、连续模1、零件结构分析：孔边距过小,宜加大2、冲裁间隙：取大间隙Z/2=(10%～12.5%)δ故Z=0.30～0.38mm模具刃口尺寸：落料模：D凹≈（Dmin）=33.2 D凸≈（D凹-Zmin）=32.9冲孔模：d凸≈（dmax）=26.7 d凹≈（d凸+Zmin）=273、冲压工序选择工序类型：平板件，冲孔和落料工序工序顺序：大批量，先冲孔后落料4、模具类型：精度要求不高且为大批量生产，采用连续模零件结构的冲压工艺性1）材料：尽量选用价格较低的材料2）精度和表面质量：3）冲压件的形状和尺寸1）冲裁件：①形状尽可能简单、对称②圆弧过渡、避免锐角③注意孔形、孔径、孔位2）弯曲件：①形状②h、a、c≥2δ、l≥r+(1~2)δ、R/r≥0.5δ③冲孔槽防止孔变形④位置3）拉深件：①形状②转角l≥R/r+0.5δ、R≥2~4δ、r≥2δ③位置④组合工艺、切口工艺四、连接成形焊接头力学性能：相变重结晶区、焊缝金属区、母材、不完全重结晶区、熔合区、过热区焊接残余应力：调节1）设：减少焊缝的数量和尺寸并避免焊缝密集和交叉；采用刚性较小的接头2）工：合理的焊接顺序（先内后外、先短后长、交叉处不起头收尾）、降低焊接接头的刚性、加热减应区、锤击焊缝、预热和后热2、消除：1）去应力退火2)机械拉伸法3)温差拉伸法4)振动法3、焊接残余变形控制和矫正：（收缩变形、角变形、弯曲变形、扭曲变形、失稳变形）1）设：尽量减少焊缝的数量和尺寸，合理选用焊缝的截面形状2、合理安排焊缝位置2）工：反变形法、刚性固定法、合理选用焊接方法和焊接规范、选用合理的装配焊接顺序材料的焊接性：（材料的化学成分、焊接方法、焊接材料、焊件结构类型、服役要求）焊接性评价:碳当量、冷裂纹敏感系数公式金属材料的焊接：1、碳钢：（①淬硬组织、裂纹；②预热和后热；③低氢型焊条、碱度较高的焊剂；④去应力退火或高温回火）1）低碳钢、强度低的低合金结构钢：各种方法，无需采用任何工艺措施方便施焊2）中碳钢：①易②③④小电流、低焊速和多层焊。
1铸件的凝固方式及其影响因素（1）逐层凝固方式2）糊状凝固方式3）中间凝固方式影响因素（1）合金的结晶温度范围：结晶温度范围越小，凝固区域越窄，越倾向丁•逐层凝固。
低碳钢近共品成分铸铁倾向于逐层凝固，高碳钢、远共品成分铸铁倾向于糊状凝固。
（2）逐渐的温度梯度：在合金的结品温度范围已定时，若铸件的温度梯度山小到大，则凝固区由宽变窄，倾向于逐层凝固。
2铸造性能含义及其包括内容，充型能力含义，影响合金流动性因素（合金种类、成分、浇注条件、铸型条件）：铸造性能是表示合金铸造成形获得优质铸件的能力，合金的铸造性能主要指合金的流动性、收缩性和吸收性等。
充型能力：液态合金充满铸熨型腔，获得形状完整轮廓淸晰的铸件的能力影响合金流动性因索1）合金的种类。
灰铸铁、硅黄铜流动性最好，铝合金次之，铸钢最差。
2）合金的成分。
同种合金，成分不同，其结晶特点不同，流动性也不同。
3）浇注温度越高，保持液态的时间越长，流动性越好;温度越高，合金粘度越低，阻力越小, 充型能力越强。
在保证充型能力的前提下温度应尽量低。
生产中薄琏件常采用较高温度, 厚舉•件采用较低浇注温度。
4） 1•铸型的蒂热能力越强，充型能力越差2.铸型温度越高，充型能力越好3.铸型中的气体阻碍充型3合金的收缩三阶段，缩孔、缩松、应力、变形、裂纹产生阶段1.收缩。
合金从液态冷却至常温的过程中，体积或尺寸缩小的现象。
合金的收缩过程可分为三阶段1）液态收缩2）凝固收缩3）固态收缩1）缩孔的形成形成条件，金属在恒温或很窄的温度范围内结晶，铸件壁以逐层凝固方式凝固。
缩孔产牛的基本原因是合金的液态收缩和凝固收缩值大于固态收缩值，口得不到补偿。
缩孔产生的部位在铸件最后凝固区域，次区域也称热节。
2）缩松的形成铸件最后凝固的收缩未能得到补足，或者结晶温度范围宽的合金呈糊状凝固，凝固区域鮫宽，液、固两相共存，树枝晶发达，枝晶骨架将合金液分割开的小液体区难以得到补缩所致。
一般出现在铸件壁的轴线区域、热节处、冒口根部和内浇口附近，也常分布在集屮缩孔的下方。
1.塑性成形是利用金属的塑性，在外力作用下使金属发生塑性变形，从而获得所需要形状和性能产品的一种加工方法2.单晶体：晶格位向相同的一群同类型晶胞聚合在一起，组成单晶体。
3.各向异性：单晶体由于不同晶面和晶向上原子排列不同，使原子的密度和原子间的结合力强弱不同，因而在不同方向上其机械、物理和化学性能不同。
4.多晶体：工业用金属是由许多尺寸很小，位向不同的小的单晶体组成。
5.滑移：在剪应力的作用下，晶体的一部分相对于另一部分，沿着一定的晶面和晶向产生移动。
产生滑移的晶面和晶向，分别称为滑移面和滑移方向。
6.滑移系：通常每一种晶格有几个可能产生滑移的晶面，即同时存在几个滑移面；而每一个滑移面，又同时存在几个滑移方向。
一个滑移面和其上一个滑移方向，构成一个滑移系。
7.单晶体塑性变形的另一种方式叫双晶，又叫孪晶。
8.孪生：单晶体在剪应力作用下，晶体一部分对应一定的晶面（双晶面），沿一定的方向，进行相对移动。
结果使晶体的变形部分与未变形部分以双晶面为对称面互相对称。
9.冷成形—冷塑性成形、冷变形：金属在回复、再结晶温度以下的一种成形方法，通常在变形过程中会出现位错密度上升、发生加工硬化的现象。
10.热成形—热塑性成形、热变形：金属在再结晶温度以上进行的成形方法，通常变形过程材料软化占优势。
11.加工硬化—应变硬化：金属在低于再结晶温度时，由于塑性应变而产生塑性降低、强度和硬度增加的现象。
12.静态回复：当加热温度不高时，晶体内只有间隙原子和空位的运动。
这时变形金属晶粒的外形无明显变化，仍呈纤维状，只消除了晶格畸变，其机械性能几乎无变化，物理化学性能则大部分恢复。
随着温度的升高，原子具有了较大的活动能力，位错开始运动。
实质上是原子从高能态的混乱排列向低能态的规则排列转变的过程，结果是晶体的内应力大大下降，强度稍有下降，塑性稍有提高。
13.静态再结晶：变形金属加热到较高温度时，由于原子获得了更大的活动能力，首先在变形晶粒的晶界或滑移带、峦晶带等变形剧烈的地区产生晶核，即为一些原子规则排列的小晶块，然后晶核逐渐长大，成为具有正常晶格的新晶粒，新晶粒长大到彼此边界相遇，过程结束，这一生核、长大的过程称为再结晶。
工程材料与成型技术基础1.材料强度是指材料在达到允许的变形程度或断裂前所能承受的最大应力。
2.工程上常用的强度指标有屈服强度和抗拉强度。
3.弹性模量即引起单位弹性变形所需的应力。
4.载荷超过弹性极限后，若卸载，试样的变形不能全部消失，将保留一部分残余成形，这种不恢复的参与变形，成为塑性变形。
5.产生塑性变形而不断裂的性能称为塑性。
6.抗拉强度是试样保持最大均匀塑性变形的极限应力，即材料被拉断前的最大承载能力。
7.发生塑性变形而力不增加时的应力称为屈服强度。
8.硬度是指金属材料表面抵抗其他硬物体压入的能力，是衡量金属材料软硬程度的指标。
9.硬度是检验材料性能是否合格的基本依据之一。
10.11.布氏硬度最硬，洛氏硬度小于布氏硬度，维氏硬度小于前面两种硬度。
12.冲击韧性：在冲击试验中，试样上单位面积所吸收的能量。
13.当交变载荷的值远远低于其屈服强度是发生断裂，这种现象称为疲劳断裂。
14.疲劳度是指材料在无限多次的交变载荷作用而不会产生破坏的最大应力。
熔点。
16.晶格：表示金属内部原子排列规律的抽象的空间格子。
晶面：晶格中各种方位的原子面。
晶胞：构成晶格的最基本几何单元。
17.体心立方晶格:α-Fe 、鉻（Cr）、钼（Mo）、钨（W）。
面心立方晶格：铝（Al）、铜（Cu）、银（Ag）、镍(Ni)、金（Au）。
密排六方晶格：镁（Mg）、锌（Zn）、铍（Be）、镉（Cd）。
18.点缺陷是指长、宽、高三个方向上尺寸都很小的缺陷，如：间隙原子、置换原子、空位。
19.线缺陷是指在一个方向上尺寸较大，而在另外两个方向上尺寸很小的缺陷，呈线状分布，其具体形式是各种类型的位错。
20.面缺陷是指在两个方向上尺寸较大，而在另一个方向上尺寸很小的缺陷，如晶界和亚晶界。
21.原子从一种聚集状态转变成另一种规则排列的过程，称为结晶。
结晶过程由形成晶核和晶核长大两个阶段组成。
22.纯结晶是在恒温下进行的。
23.实际结晶温度Tn低于理论结晶温度Tm的现象，称为过冷，其差值称为过冷度ΔT,即ΔT=Tm﹣Tn。
第一章金属的液态成型绝对考点：一.金属的凝固1.凝固的三个区域：固相区凝固区液相区2.铸件的凝固方式：逐层凝固糊状凝固中间凝固（了解各种方式的图）3.影响凝固方式的因素：（1）合金的温度范围合金的结晶温度范围愈小，凝固区愈窄，愈倾向于逐层凝固合金的性质合金的凝固温度越低，热导率越高，接近潜热越大，铸件内部温度均匀化能力越大，而冷镦的激冷作用变小，故温度梯度小。
（2）铸件的温度梯度铸型的蓄热能力铸型蓄热能力越强，激冷能力越强，铸件温度（影响因素）梯度越大浇注温度浇注温度越高，因带入铸型中热量增多，铸件温度梯度越小二.液态合金的工艺性能1.合金的充型能力熔融合金充满铸型型腔，获得形状完整，轮廓清晰铸件的能力。
影响合金充型能力的主要因素：（1）合金的流动性：1）合金种类合金的流动性与合金的熔点，导热率，合金液的粘度等物理性能有关。
2）合金的成分同种合金中，成分不同的铸造合金具有不同的结晶特点，对流动性的影响也不同。
3）杂质与含气量熔融合金中出现的固态夹杂物，将使合金液的粘度增加，合金的流动性下降。
（2）浇注条件：（判断）1)浇注温度浇注温度越高，液态合金所含热量越多，在同样冷却条件下，保持液态时间长，流动性好。
2）充型压力熔融合金在流动方向上受压力越大，充型越好3）铸型条件铸型阻力及铸型对合金的冷却作用，都有影响。
（3）铸型条件1）铸型的蓄热能力2）铸型温度3）铸型中的气体4）铸件结构2.合金的收缩影响收缩的因素：（1）化学成分（2）浇注温度：浇注温度越高，过热度越大，合金的也太收缩增加。
（注意！）（3）铸件结构和铸型条件三.铸造性能对铸件质量的影响1.缩孔与缩松1）缩孔与缩松的防止措施：按照定向凝固原则进行凝固合理的确定内浇道位置及浇注工艺（考点）合理的应用冒口，冷铁和补贴等工艺措施：P9图1-112.铸造应力（判断）定义：铸件在凝固，冷却过程中，由于各部分体积变化不一致，彼此制约而使其固态收缩收到阻碍引起的内应力。
一、二元相图的建立合金的结晶过程比纯金属复杂;常用相图进行分析;相图是用来表示合金系中各金在缓冷条件下结晶过程的简明图解;又称状态图或平衡图..合金系是指由两个或两个以上元素按不同比例配制的一系列不同成分的合金.. 组元是指组成合金的最简单、最基本、能够独立存在的物质..多数情况下组元是指组成合金的元素..但对于既不发生分解、又C..不发生任何反应的合物也可看作组元; 如Fe-C合金中的Fe3相图由两条线构成;上面是液相线;下面是固相线..相图被两条线分为三个相区;液相线以上为液相区L ;固相线以下为固溶体区;两条线之间为两相共存的两相区L+ ..3 枝晶偏析合金的结晶只有在缓慢冷却条件下才能得到成分均匀的固溶体..但实际冷速较快;结晶时固相中的原子来不及扩散;使先结晶出的枝晶轴含有较多的高熔点元素如Cu-Ni合金中的Ni; 后结晶的枝晶间含有较多的低熔点元素;如Cu-Ni合金中的Cu..在一个枝晶范围内或一个晶粒范围内成分不均匀的现象称作枝晶偏析..与冷速有关而且与液固相线的间距有关..冷速越大;液固相线间距越大;枝晶偏析越严重枝晶偏析会影响合金的力学、耐蚀、加工等性能..生产上常将铸件加热到固相线以下100-200℃长时间保温;以使原子充分扩散、成分均匀;消除枝晶偏析;这种热处理工艺称作扩散退火..2、二元共晶相图当两组元在液态下完全互溶;在固态下有限互溶;并发生共晶反应时所构成的相图称作共晶相图..以 Pb-Sn 相图为例进行分析..1 相图分析①相：相图中有L、、三种相; 是溶质Sn在 Pb中的固溶体; 是溶质Pb在Sn中的固溶体..②相区：相图中有三个单相区： L、、；三个两相区： L+ 、L+ 、+ ..③液固相线：液相线AEB;固相线ACEDB..A、B分别为Pb、Sn的熔点..④固溶线: 溶解度点的连线称固溶线..相图中的CF、DG线分别为Sn在 Pb中和 Pb在 Sn中的固溶线..固溶体的溶解度随温度降低而下降..⑤共晶线：水平线CED叫做共晶线..在共晶线对应的温度下183 ℃;E点成分的合金同时结晶出C点成分的固溶体和D点成分的固溶体;形成这两个相的机械混合物LE C+D在一定温度下;由一定成分的液相同时结晶出两个成分和结构都不相同的新固相的转变称作共晶转变或共晶反应..一、铁碳合金的组元和相C1. 组元：Fe、 Fe32. 相⑴铁素体——碳在-Fe中的固溶体称铁素体;用F或表示碳在–Fe中的固溶体用表示;体心立方间隙固溶体..铁素体的溶碳能力很低;在727℃时最大为0.0218%;室温下仅为0.0008%..铁素体的组织为多边形晶粒;性能与纯铁相似..2 奥氏体碳在 -Fe中的固溶体称奥氏体..用A或表示..是面心立方晶格的间隙固溶体..溶碳能力比铁素体大;1148℃时最大为2.11%..组织为不规则多面体晶粒;晶界较直..强度低、塑性好;钢材热加工都在区进行;碳钢室温组织中无奥氏体..3 渗碳体Fe3C含碳6.69%;用Fe3C或Cm表示..Fe3C硬度高、强度低 b35MPa;脆性大;塑性几乎为零..由于碳在 -Fe中的溶解度很小;因而常温下碳在铁碳合金中主要以Fe3C或石墨的形式存在..重要知识点五个重要的成份点: P、S、E、C、F四条重要的线: ECF、PSK、ES、GS三个重要转变: 共晶转变反应式、共析转变反应式、包晶转变本节略二个重要温度: 1148 ℃、727 ℃第一节退火和正火一般零件的工艺路线为：毛坯铸造或锻造→退火或正火→机械粗加工→淬火+回火或表面热处理→机械精加工..退火与正火常作为预备热处理;其目的是为消除毛坯的组织缺陷;或为以后的加工作准备；淬火和回火工艺配合可强化钢材;提高零件使用性能;作为最终热处理..一、退火将工件加热到适当温度;保温一定时间;缓慢冷却热处理工艺目的根据不同情况;退火的作为可归纳为降低硬度;改善钢的成形和切削加工性能；均匀钢的化学成分和组织；消除内应力等..①调整硬度以便进行切削加工；②消除残余内应力;以防止钢件在淬火时产生变形或开裂;③细化晶粒;改善组织;提高力学性能;为最终热处理作准备..1、退火类型1 完全退火完全退火是将工件完全奥氏体化后缓慢冷却;获得接近平衡组织的退火工艺..工艺加热温度为Ac3以上20℃~30℃;保温时间依工件的大小和厚度而定;使工件热透;保证全部得到均匀化的奥氏体;冷却方式可采用随炉缓慢冷却;实际生产时为提高生产率;退火冷却至600℃左右即可出炉空冷..2球化退火工艺球化退火的加热温度为Ac1以上20℃~30℃;采用随炉缓冷;至500℃~600℃后出炉空冷；3去应力退火去除工件塑性变形加工、切削加工或焊接造成的内应力及铸件内存在的残余内应力而进行的退火工艺..工艺去应力退火加热温度较宽;但不超过AC1点;一般在500℃~650℃之间;铸铁件去应力退火温度一般为500℃ ~ 550℃；焊接工件的去应力退火温度一般为500℃ ~600℃..去应力退火的保温时间也要根据工件的截面尺寸和装炉量决定..去应力退火后的冷却应尽量缓慢;以免产生新的应力..4扩散退火为减少铸件或锻坯的化学成分和组织不均匀性;将其加热到略低于固相线固相线以下 100℃～200℃的温度;长时间保温10h～15h;并进行缓慢冷却的热处理工艺;称为扩散退火或均匀化退火..二、正火1、正火的概念工艺正火处理的加热温度通常在Ac3或Accm以上30℃~50℃..对于含有V、Ti、Nb等碳化物形成元素的合金钢;采用更高的加热温度AC3 + 100℃~150℃..正火冷却方式常用的是将钢件从加热炉中取出在空气中自然冷却..对于大件也可采用吹风、喷雾和调节钢件堆放距离等方法控制钢的冷却速度;达到要求的组织和性能..第二节钢的淬火将亚共析钢加热到Ac3以上;共析钢与过共析钢加热到Ac1以上;低于Accm的温度;保温后以大于Vk的速度快速冷却;使奥氏体转变为马氏体或贝氏体的热处理工艺叫淬火..马氏体强化是钢的主要强化手段;因此淬火的目的就是为了获得马氏体;提高钢的机械性能..淬火是钢的最重要的热处理工艺也是热处理中应用最广的工艺之一..1、淬火温度的确定淬火温度即钢的奥氏体化温度;是淬火的主要工艺参数之一..选择淬火温度的原则是获得均匀细小的奥氏体组织..亚共析钢的淬火温度一般为Ac3以上30~50℃;淬火后获得均匀细小的马氏体组织..温度过高;奥氏体晶粒粗大而得到粗大的马氏体组织;而使钢的机械性能恶化;特别是塑性和韧性降低；淬火温度低于Ac3;淬火组织中会保留未溶铁素体;使钢的强度硬度下降..4、钢的淬透性1淬透性与淬硬性的概念钢的淬透性是指奥氏体化后的钢在淬火时获得马氏体的能力也称为淬透层深度;其大小用钢在一定条件下淬火获得的淬硬层深度来表示..淬硬层深度指由工件表面到半马氏体区50%M + 50%P的深度..淬硬性是指钢淬火后所能达到的最高硬度;即硬化能力..淬透性与淬硬层深度的关系同一材料的淬硬层深度与工件尺寸、冷却介质有关..工件尺寸小、介质冷却能力强;淬硬层深.. 淬透性与工件尺寸、冷却介质无关..它只用于不同材料之间的比较;通过尺寸、冷却介质相同时的淬硬层深度来确定的..2淬透性的测定及其表示方法同一材料的淬硬层深度与工件的尺寸;冷却介质有关;工件尺寸小、冷却能力强;淬硬层深;工件尺寸小、介质冷却能力强;淬硬层深;而淬透性与工件尺寸、冷却介质无关;它只用于不同材料之间的比较;是在尺寸、冷却介质相同时;用不同材料的淬硬层深度进行比较的..淬透性常用末端淬火法测定如下图所示;将标准化试样奥氏体化后;对末端进行喷水冷却..然后从水冷段开始;每隔一定距离测量一个硬度值;即可得到试样沿轴向的硬度分布曲线;称为钢的淬透性曲线..即用 表示J 表示末端淬透性；d 表示半马氏体区到水冷端的距离；HRC 为半马氏体区的硬度..3 影响淬透性的因素钢的淬透性取决于临界冷却速度V K ; V K 越小;淬透性越高..V K 取决于C 曲线的位置;C 曲线越靠右;V K 越小..凡是影响C 曲线的因素都是影响淬透性的因素;即除Co 外;凡溶入奥氏体的合金元素都使钢的淬透性提高；奥氏体化温度高、保温时间长也使钢的淬透性提高..影响淬硬层深度的因素淬透性 冷却介质 工件尺寸对于截面承载均匀的重要件;要全部淬透..如连杆、模具等..对HRC J d于承受弯曲、扭转的零件可不必淬透淬硬层深度一般为半径的1/2-1/3;如轴类、齿轮等..淬硬层深度与工件尺寸有关;设计时应注意尺寸效应..第三节钢的回火回火——将淬火钢加热到Ac1以下的某温度保温后冷却的热处理工艺..1、回火的目的消除或减少淬火内应力;防止工件变形或开裂；获得工艺所要求的力学性能；稳定工件尺寸..淬火马氏体和残余奥氏体都是非平衡组织;有自发向平衡组织铁素体加渗碳体转变的倾向..回火可使马氏体和残余奥氏体转变为平衡或接近平衡的组织;防止使用时变形..对于未经淬火的钢;回火是没有意义的;而淬火钢不经回火一般也不能直接使用;为避免淬火件在放置过程中发生变形或开裂;钢件经淬火后应及时回火..3、回火工艺1低温回火<250℃低温回火后得到回火马氏体组织..其目的是降低钢的淬火应力和脆性;回火马氏体具有高的硬度一般为58~64HRC、强度和良好耐磨性..低温回火特别适用于刀具、量具、滚动轴承、渗碳件及高频表面淬火等工求高硬度和耐磨性的工件..2中温回火350-500℃中温回火时发生如下变化;得到T回组织;即为在保持马氏体形态的铁素体基体上分布着细粒状渗碳体的组织..使钢具有高的弹性极限;较高的强度和硬度一般为35 ~ 50HRC;良好的塑性和韧性..中温回火主要用于各种弹性元件及热作模具..3高温回火>500℃高温回火后得到回火索氏体组织;即为在多边性铁素体基体上分布着颗粒状Fe3C的组织 ..工件淬火并高温回火的复合热处理工艺称为调质..高温回火主要适用于中碳结构钢或低合金结构钢制作的曲轴、连杆、螺栓、汽车半轴、等重要的机器零件..4、回火时的性能变化回火时力学性能变化总的趋势是随回火温度提高;钢的强度、硬度下降;塑性、韧性提高..5、回火脆性淬火钢的韧性并不总是随温度升高而提高..在某些温度范围内回火时;会出现冲击韧性下降的现象..1低温回火脆性淬火钢在250℃～350℃范围内回火时出现的脆性叫做低温回火脆性..几乎所有的钢都存在这类脆性..这是一种不可逆回火脆性;目前尚无有效办法完全消除这类回火脆性..所以一般都不在250℃～350℃这个温度范围内回火..2高温回火脆性淬火钢在500℃～650℃范围内回火时出现的脆性称为高温回火脆性;称为第二类回火脆性..这种脆性主要发生在含Cr、Ni、Si、Mn等合金元素的结构钢中..这种脆性与加热、冷却条件有关..加热至600℃以上后;以缓慢的冷却速度通过脆化温度区时;出现脆性；快速通过脆化区时;则不出现脆性..此类回火脆性是可逆的;在出现第二类回火脆性后;重新加热至600℃以上快冷;可消除脆性..第四节钢的表面淬火钢的表面热处理有两大类：一类是表面加热淬火热处理;通过对零件表面快速加热及快速冷却使零件表层获得马氏体组织;从而增强零件的表层硬度;提高其抗磨损性能..另一类是化学热处理;通过改变零件表层的化学成分;从而改变表层的组织;使其表层的机械性能发生变化..1、表面淬火表面具有高的强度、硬度和耐磨性;不易产生疲劳破坏;而心部则要求有足够的塑性和韧性..采用表面淬火可使钢的表面得到强化;满足工件这种“表硬心韧”的性能要求..1 表面淬火目的使表面具有高的硬度、耐磨性和疲劳极限;心部在保持一定的强度、硬度的条件下;具有足够的塑性和韧性..适用于承受弯曲、扭转、摩擦和冲击零件2 表面淬火用材料0.4-0.5%C的中碳钢..含碳量过低;则表面硬度、耐磨性下降含碳量过高;心部韧性下降；铸铁提高其表面耐磨性..3 预备热处理工艺对于结构钢为调质或正火..前者性能高;用于要求高的重要件;后者用于要求不高的普通件..目的①为表面淬火作组织准备②获得最终心部组织..表面淬火后的回火采用低温回火;温度不高于200℃..目的为降低内应力保留淬火高硬度耐磨性..表面淬火+低温回火后的组织：表层组织为M回；心部组织为S回调质或F+S正火..第五节化学热处理化学热处理是将钢件置于一定温度的活性介质中保温;使一种或几种元素渗入它的表面;改变其化学成分和组织;达到改进表面性能;满足技术要求热处理过程..目的1、提高渗层硬度和耐磨性;如渗碳、氮等；2、提高零件接触疲劳强度和提高抗擦伤能力;渗氮等；3、提高零件抗氧化、耐高温性能;如渗入铝、铬等；4、提高零件抗蚀性;如渗入硅、铬等..化学热处理基本过程1介质的分解—即加热时介质中的化合物分子发生分解并释放出活性原子；2工件表面的吸收—即活性原子向固溶体中溶解或与钢中某些元素形成化合物；3原子向内部扩散—即溶入的元素原子在浓度梯度的作用下由表层向钢内部的扩散..1、渗碳原理渗碳是指向钢表面渗入碳原子的过程..渗碳是为了使低碳钢工件含碳量为0.1%～0.25%表面获得高的碳浓度0.85%～1.05%;从而提高工件表面的硬度、耐磨性及疲劳强度;同时保持心部良好的韧性和塑性..若采用中碳以上的钢渗碳;则将降低工件心部的韧性..渗碳主要用于那些对耐磨性要求较高、同时承受较大冲击载荷的零件..2渗碳件用钢一般采用碳质量分数为0.1%~0.25%的低碳钢或低碳合金钢;20、20Cr、20CrMnTi等..可使渗碳件表面高硬度、耐磨;心部高强韧性、承受较大冲击..3渗碳后的热处理及性能渗碳缓冷后组织：表层为P+网状Fe3CⅡ; 心部为F+P；中间为过渡区..渗碳后必须经淬火+低温回火后才能满足使用性能的要求..热处理后使渗碳件表面具有马氏体和碳化物的组织;表面硬度58~64HRC..而心部根据采用钢材淬透性的大小和零件尺寸大小;获得低碳马氏体或其他非马氏体组织;具有心部良好强韧性..常用方法是渗碳缓冷后;重新加热到Ac1+30-50℃淬火+低温回火..表层：M回+颗粒状碳化物+A’少量; 心部：淬透时;M回+F..2、渗氮渗氮是在一定温度下于一定介质中使氮原子渗入工件表层的化学热处理工艺..方法主要有气体渗氮和离子渗氮等..1气体渗氮渗氮温度一般为500~560℃;时间一般为20~50小时;采用氨气NH3 作渗氮介质..氨气在450℃以上温度时即发生分解;产生活性氮原子： 2NH3——3H2+2N2渗氮的特点渗氮件的表面硬度高达;相当于65HRC～72HRC..并可保持到560～600℃而不降低..氮化后钢件不需其他热处理;渗氮件的变形小..渗氮后具有良好的耐腐蚀性能..这是由于渗氮后表面形成致密的氮化物薄膜;气体渗氮所需时间很长;渗氮层也较薄一般为0.3-0.6mm;38CrMoAl钢制压缩机活塞杆为获得0.4-0.6mm的渗氮层深度气体渗氮保温时间需60h左右..氮化缺点工艺复杂;成本高;氮化层薄..用于耐磨性、精度要求高的零件及耐热、耐磨及耐蚀件..第六节铸铁一、铸铁的成分、组织和性能特点1、铸铁的成分特点a. 含碳量理论上含C：2.11%~ 6.69% 的铁碳合金都属于铸铁; 但工业上常用铸铁的含碳量一般在：2.50%~4.00%之间..三、铸铁的分类1、灰口铸铁普通铸铁石墨呈片状;典型灰口铸铁;这类铸铁机械性能不高;但生产工艺简单;价格低廉;工业上所用铸铁几乎全部属于这类铸铁..灰口铸铁又根据第三阶段石墨化程度的不同分为：铁素体灰铁、 F+P灰铁、珠光体灰铁2、白口铸铁炼钢生铁第一、二、三阶段石墨化过程完全被抑制;Fe-C合金完全按照Fe-Fe3CC形式存在组织中存在莱氏体组织;断口呈白亮结晶而得到的铸铁;以Fe3色;故得名白口铸铁..白口铸铁硬脆;主要作为炼钢原料..3、可锻铸铁韧性铸铁;玛钢C分解而得到团石墨呈团絮状;用白口铸铁经长时间高温退火后;Fe3絮状石墨组织的铸铁..由于石墨呈团絮状;对基体的割裂作用比片状石墨小一些;故机械性能尤其冲击韧性高于灰口铸铁..可锻铸铁由于生产工艺复杂;成本较高;应用很少..4、球墨铸铁石墨组织呈球状;这种铸铁强度高;生产工艺比可锻铸铁简单;且可通过热处理进一步提高强度..球墨铸铁既保持了铸铁的特点;又具钢的高强度、高韧性;故应用越来越多..1球化处理与孕育处理Ⅰ球化处理铁水浇铸前;加入一定量的球化剂镁;硅铁-镁;铜-镁系;以促使石墨结晶时生长成为球状的工艺;称为球化处理..Ⅱ孕育处理变质处理球化处理只能在铁水中有石墨核心产生时;才能促使石墨生长成球状;而球化剂都是阻碍石墨化的元素;所以必须进行孕育处理变质处理;往铁水中加入变质剂75% Si-Fe..第七节铝及铝合金1性能特点纯铝银白色金属光泽;密度小2.72;熔点低660.4℃;导电导热性能优良..耐大气腐蚀;易于加工成形 ..具有面心立方晶格..铝合金一般具有有限固溶型共晶相图..可将铝合金分为变形铝合金和铸造铝合金两大类..3形变铝合金的牌号、性能变形铝及铝合金牌号表示方法;国标规定;变形铝及铝合金可直接引用国际四位数字体系牌号或采用国标规定的四位字符牌号..GB 3190-82中的旧牌号表示方法为防锈铝合金：LF +序号硬铝合金： LY +序号超硬铝合金：LC +序号锻铝合金： LD +序号4铸造铝合金牌号、分类Al- Si系：代号为ZL1+两位数字顺序号Al-Cu系：代号为ZL2+两位数字顺序号Al-Mg系：代号为ZL3+两位数字顺序号Al-Zn系：代号为ZL4+两位数字顺序号二、铜及铜合金1性能特点纯铜呈紫红色;又称紫铜;具有面心立方晶格;无同素异构转变;无磁性..纯铜具有优良的导电性和导热性;在大气、淡水和冷凝水中有良好的耐蚀性..塑性好..2黄铜以Zn为主要合金元素的铜合金称为黄铜..黄铜按化学成分可分为普通黄铜和特殊黄铜..按工艺可分为加工黄铜和铸造黄铜..单相黄铜塑性好;常用牌号有H80、H70、H 68..适于制造冷变形零件;如弹壳、冷凝器管等..三七黄铜两相黄铜热塑性好; 强度高..常用牌号有H59、H62..适于制造受力件;如垫圈、弹簧、导管、散热器等..四六黄铜3青铜青铜主要是指Cu-Sn合金..加工青铜的牌号为：Q +主加元素符号及其平均百分含量 + 其他元素平均百分含量.. QSn4-3含4%Sn 3%Zn 常用青铜有锡青铜、铝青铜、铍青铜、硅青铜、铅青铜等..常用牌号有：QSn4-3、QSn6.5-0.4、ZCuSn10Pb1轴承合金制造滑动轴承的轴瓦及其内衬的耐磨合金称为轴承合金..滑动轴承是许多机器设备中对旋转轴起支撑..由轴承体和轴瓦两部分组成..与滚动轴承相比滑动轴承具有承载面积大;工作平稳;无噪音及拆装方便等优点..一、组织性能要求速旋转时;轴瓦与轴颈发生强烈摩擦;承受轴颈施加的交变载荷和冲击力..⑴足够的强韧性;承受交变冲击载荷；⑵较小的热膨胀系数;良好的导热性和耐蚀性;以防止轴与轴瓦之间咬合；⑶较小的摩擦系数;良好的耐磨性和磨合性;以减少轴颈磨损;保证轴与轴瓦良好的跑合..为满足上述性能要求;轴承合金的组织应是软的基体上分布着硬的质点..当轴旋转时;软的基体或质点被磨损而凹陷;减少了轴颈与轴瓦的接触面积;有利于储存润滑油..软基体或质点还能起嵌藏外来硬杂质颗粒的作用;以避免擦伤轴颈..这类组织承受高负荷能力差；属于这类组织的有锡基和铅基轴承合金;又称为巴氏合金babbitt alloy1、锡基轴承合金以锡为主并加入少量锑、铜等元素组成的合金熔点较低;是软基体硬质点组织类型的轴承合金..锡基轴承合金具有较高的耐磨性、导热性、耐蚀性和嵌藏性;摩擦系数和热膨胀系数小;但疲劳强度较低;工作温度不超过150 ℃;价格高..广泛用于重型动力机械;如气轮机、涡轮机和内燃机等大型机器的高速轴瓦..2、铅基轴承合金以铅为主加入少量锑、锡、铜等元素的合金;软基体硬质点型轴承合金;ZChPbSb16Sn16Cu2..铅基轴承合金的强度、硬度、耐蚀性和导热性都不如锡基轴承合金;但其成本低;高温强度好;有自润滑性..常用于低速、低载条件下工作的设备;如汽车、拖拉机曲轴的轴承等..。
一、二元相图的建立合金的结晶过程比纯金属复杂，常用相图进行分析，相图是用来表示合金系中各金在缓冷条件下结晶过程的简明图解，又称状态图或平衡图。
合金系是指由两个或两个以上元素按不同比例配制的一系列不同成分的合金。
组元是指组成合金的最简单、最基本、能够独立存在的物质。
多数情况下组元是指组成合金的元素。
但对于既不发生分解、又不发生任何反应的合物也可看作组元，如Fe-C合金中的Fe3C。
相图由两条线构成，上面是液相线，下面是固相线。
相图被两条线分为三个相区，液相线以上为液相区L ，固相线以下为α固溶体区，两条线之间为两相共存的两相区(L+ α）。
（3) 枝晶偏析合金的结晶只有在缓慢冷却条件下才能得到成分均匀的固溶体.但实际冷速较快,结晶时固相中的原子来不及扩散，使先结晶出的枝晶轴含有较多的高熔点元素（如Cu-Ni合金中的Ni）, 后结晶的枝晶间含有较多的低熔点元素，如Cu-Ni合金中的Cu）。
在一个枝晶范围内或一个晶粒范围内成分不均匀的现象称作枝晶偏析。
与冷速有关而且与液固相线的间距有关.冷速越大，液固相线间距越大，枝晶偏析越严重枝晶偏析会影响合金的力学、耐蚀、加工等性能。
生产上常将铸件加热到固相线以下100-200℃长时间保温,以使原子充分扩散、成分均匀,消除枝晶偏析,这种热处理工艺称作扩散退火.2、二元共晶相图当两组元在液态下完全互溶，在固态下有限互溶,并发生共晶反应时所构成的相图称作共晶相图。
以Pb-Sn 相图为例进行分析.（1) 相图分析①相：相图中有L、α、β三种相,α是溶质Sn在Pb中的固溶体,β是溶质Pb在Sn中的固溶体。
②相区：相图中有三个单相区：L、α、β；三个两相区：L+α、L+β、α+ β。
③液固相线:液相线AEB，固相线ACEDB。
A、B分别为Pb、Sn的熔点。
④固溶线: 溶解度点的连线称固溶线.相图中的CF、DG线分别为Sn在Pb中和Pb在Sn中的固溶线。
固溶体的溶解度随温度降低而下降。
