材料成型技术基础复习重点资料讲解

第一章：金属旳液态成型一、充型：1.充型概念：液态合金填充铸型旳过程，简称充型。

2.充型能力：液态合金充斥铸型型腔，获得形状完整、轮廓清晰铸件旳能力。

⏹充型能力局限性时，会产生浇局限性、冷隔、夹渣、气孔等缺陷⏹影响充型能力旳重要原因⏹⑴合金旳流动性—液态合金自身旳流动能力a 化学成分对流动性旳影响—纯金属和共晶合金旳成分旳流动性好b工艺条件对流动性旳影响—浇注温度、充型能力、铸型阻力c流动性旳试验⏹⑵工艺条件：a 、浇注温度一般T浇越高，液态金属旳充型能力越强。

b、铸型填充条件—铸型旳许热应力c、充型压力：态金属在流动方向上所受旳压力越大，充型能力越强。

d、铸件复杂程度:构复杂，流动阻力大，铸型旳充填就困难e、浇注系统旳旳构造浇注系统旳构造越复杂，流动阻力越大，充型能力越差。

f、折算折算厚度也叫当量厚度或模数，为铸件体积与表面积之比。

折算厚度大，热量散失慢，充型能力就好。

铸件壁厚相似时，垂直壁比水平壁更轻易充填。

——影响铸型旳热互换影响动力学旳条件（充型时阻力旳大小），必须在保证工艺条件下金属旳流动性好充型能力才好。

二、冷却⑴影响凝固旳方式旳原因：a.合金旳结晶温度范围—合金旳结晶温度范围愈小，凝固区域愈窄，愈倾向于逐层凝固。

金属和共晶成分旳合金是在恒温下结晶旳。

由表层向中心逐层推进(称为逐层凝固)方式，固体层内表面比较光滑，流动阻力小，流动性好。

b.铸件旳温度梯度—在合金结晶温度范围已定旳前提下，凝固区域旳宽窄取决与铸件内外层之间旳温度差。

若铸件内外层之间旳温度差由小变大，则其对应旳凝固区由宽变窄。

⑵凝固:a.逐层凝固—充型能力强，便于防止缩孔、缩松。

灰铸铁和铝硅合金等倾向于逐层凝固。

b.糊状凝固—充型能力差，难以获得结晶紧实旳铸件球铁倾向于糊状凝固。

c.中间凝固—⑶收缩:a.液态收缩从浇注温度到凝固开始温度之间旳收缩。

由温度下降引起。

T浇—T液用体收缩率表达b.凝固收缩从凝固开始到凝固终止温度间旳收缩。

《材料成形工艺基础》要点第一章金属的液态成形第一节液态成形理论基础1.三种凝固方式（逐层、糊状、中间）及其影响因素（结晶温度范围、温度梯度）2.合金的流动性及其影响因素（合金成分）a)为什么共晶合金的流动性好？3.合金的充型能力对铸件质量的影响（浇不足、冷隔）4.影响充型能力的主要因素（合金的流动性、浇注条件、铸型条件）5.合金收缩的三个阶段（液态、凝固、固态）6.缩孔、缩松产生的原因、规律（逐层：缩孔；糊状：缩松；位置：最后凝固部位）7.缩孔与缩松防止（定向凝固原则；措施：加冒口、冷铁）8.铸造应力产生的原因和种类（热应力、机械应力或收缩应力）9.热应力的分布规律（厚：拉；薄：压）及防止（同时凝固原则）10.铸造残余应力产生的原因（热应力）及消除措施（时效处理）11.铸件变形与裂纹产生的原因（故态收缩，残余应力）12.变形防止办法（同时凝固；反变形；去应力退火）13.热裂纹与冷裂纹的特征第二节液态成形方法1.常用手工造型方法（五种最基本的方法：整模、分模、活块、挖砂、三箱）的特点和应用（重在应用）2.机器造型：实现造型机械化的两个主要方面（紧砂、起模）3.熔模铸造的原理（理解）、特点（理解）和应用。

a)为什么熔模铸件精度高，表面光洁？b)为什么熔模铸造适合于形状复杂的铸件？c)为什么熔模铸造适合于难于加工的合金铸件？4.金属型铸造的原理（理解）、特点（理解）和应用。

a)为什么金属型铸件精度高，表面光洁？b)为什么金属型铸造更适合于非铁合金铸件的生产？5.压力铸造的原理（理解）、特点（理解）和应用。

6.低压铸造的原理（理解）、特点（理解）和应用。

7.离心铸造的原理（理解）、特点（理解）和应用。

第三节液态成形件的工艺设计1.浇注位置的概念及其选择原则（重在理解和应用）2.分型面的选择原则（重在理解和应用）3.铸造成形工艺参数（加工余量、拔模或起模斜度、收缩率）4.铸造工艺图（能用规定的符号和表达方式正确画出）第四节液态成形件的结构设计1.铸件壁厚设计（大于最小壁厚；小于临界壁厚；壁厚均匀；由薄到厚均匀过渡）a)为什么要大于最小壁厚？b)为什么要小于临界壁厚？c)壁厚不均匀会产生什么问题？2.铸件壁间连接（圆角；避免锐角）3.铸件筋条设计（避免十字交叉）4.铸件外形设计和铸件内腔设计（理解；重在应用）5.结构斜度的设计（结构斜度与起模斜度的区别；重在应用）第二章金属的塑性成形第一节塑性成形工艺基础1.常用的六类塑性成形方法（轧制、拉拔、挤压、自由锻、模锻、板料冲压）2.与铸造比较，塑性成形法的最显著的特点（性能好，但形状不能太复杂）3.塑性变形对金属组织和性能的影响（冷变形条件下和热变形条件下；纤维组织及其性能特点）4.金属可锻性的衡量指标（塑性、变形抗力）及影响因素（成分；组织；温度）5.金属加热缺陷（过热、过烧、脱碳、过渡氧化）与碳钢始锻温度（低于固相线200℃）第二节热锻成形工艺1.自由锻基本工序（镦粗、拔长、冲孔、弯曲、切割、扭转）2.自由锻件结构工艺性3.模锻的基本原理（理解）及特点4.胎模锻的概念及特点（理解）第三节板料冲压1.两大类基本工序（分离工序和变形工序）2.冲裁的概念；冲裁变形过程（弹性变形阶段、塑性变形阶段、断裂分离阶段）及冲裁件断面特征（塌角或圆角带；光亮带；断裂带）3.切断的概念4.弯曲变形的特点（内：压；外：拉）；弯曲的质量问题（弯裂；回弹）；弯裂的防止办法（限制最小弯曲半径；弯曲线与纤维方向垂直）；回弹的防止办法（模具角度比弯曲件角度小一个回弹角值）5.拉深的概念；拉深和冲裁工序所使用的凸、凹模之间的区别（间隙大小；圆角）拉深件质量问题（拉裂与起皱）6.拉深系数的概念及计算7.三类冲模的概念四种挤压方式第三章材料的连接成形第一节焊接成形工艺基础1.三大类焊接方法（熔化焊；压焊；钎焊）；2.熔焊的冶金特点（理解）及保证焊接质量的基本措施（保护焊接区；渗加合金元素；脱氧脱硫）；3.焊接接头的概念（焊缝加热影响区）；4.焊接热影响区的概念（焊接过程中，焊缝两侧受焊接热作用而发生组织与性能变化的区域）；5.低碳钢焊接热影响区的组成及其特点（熔合区；粗晶，性能差；过热区：粗晶，性能差；正火区：细晶，性能好；部分相变区：性能稍差）；6.焊接应力与变形产生的原因（局部加热）；7.防止和减少焊接应力的措施（焊前预热；焊接次序；焊后缓冷；焊后去应力退火）；8.焊接变形的形式（收缩变形；角变形；弯曲变形；扭曲变形；波浪变形）；9.防止和减小焊接变形的措施（刚性固定；反变形；焊接次序；焊前预热；焊后缓冷；矫正）；10.焊接缺陷的种类及其检验方法（理解）；第二节焊接方法1.焊条的组成及作用（焊芯和药皮；焊芯：作电极和焊缝的填充金属；药皮：稳定电弧燃烧；保护焊接区；渗加合金元素；脱氧脱硫）；a)为什么焊条药皮中要加脱氧剂？2.两种重要的焊条（J422、J507）；焊条选用原则（重在应用）3.埋弧焊的原理（理解）、特点和应用范围（水平位置焊接长直焊缝；大直径环形焊缝）b)埋弧焊的生产率为什么高于焊条电弧焊？c)埋弧焊与焊条电弧焊相比，为什么可以节省材料？d)埋弧焊为什么不能实现全位置焊接？4.氩弧焊的原理、特点及其应用；5.二氧化碳气体保护焊的原理、特点及其应用（注意与氩弧焊比较理解）e)二氧化碳保护焊时焊丝的成分有何要求，为什么？6.电渣焊的原理（电阻热）及其应用。

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。

材料成型技术基础知识点总结第一章铸造铸造是一种制造零件的方法，它将液态金属填充到型腔中，待其凝固冷却后，获得所需形状和尺寸的毛坯或零件。

填充铸型的过程称为充型，而液态合金充满型腔，形成轮廓清晰、形状和尺寸符合要求的优质铸件的能力被称为充型能力。

影响充型能力的因素包括金属液本身的流动能力（合金流动性）、浇注条件（浇注温度、充型压力）以及铸型条件（铸型蓄热能力、铸型温度、铸型中的气体、铸件结构）。

流动性是熔融金属的流动能力，是液态金属固有的属性。

影响合金流动性的因素包括合金种类（与合金的熔点、导热率、合金液的粘度等物理性能有关）、化学成份（纯金属和共晶成分的合金流动性最好）以及杂质和含气量（杂质增加粘度，流动性下降；含气量少，流动性好）。

金属的凝固方式包括逐层凝固方式、体积凝固方式或称“糊状凝固方式”以及中间凝固方式。

收缩是液态合金在凝固和冷却过程中，体积和尺寸减小的现象。

收缩能使铸件产生缩孔、缩松、裂纹、变形和内应力等缺陷。

合金的收缩可分为三个阶段：液态收缩、凝固收缩和固态收缩。

液态收缩和凝固收缩通常以体积收缩率表示，是铸件产生缩孔、缩松缺陷的基本原因。

合金的固态收缩通常用线收缩率来表示，是铸件产生内应力、裂纹和变形等缺陷的主要原因。

影响收缩的因素包括化学成分（碳素钢随含碳量增加，凝固收缩增加，而固态收缩略减）、浇注温度（浇注温度愈高，过热度愈大，合金的液态收缩增加）、铸件结构（铸型中的铸件冷却时，因形状和尺寸不同，各部分的冷却速度不同，结果对铸件收缩产生阻碍）以及铸型和型芯对铸件的收缩也产生机械阻力。

缩孔和缩松是铸件凝固结束后常常在某些部位出现孔洞，按照孔洞的大小和分布可分为缩孔和缩松。

缩孔的形成主要出现在金属在恒温或很窄温度范围内结晶，铸件壁呈逐层凝固方式的条件下。

缩松的形成主要出现在呈糊状凝固方式的合金中或断面较大的铸件壁中，是被树枝状晶体分隔开的液体区难以得到补缩所致。

合金的液态收缩和凝固收缩越大，浇注温度越高，铸件的壁越厚，缩孔的容积就越大。

材料成型基础考试知识点（模具塑工）1、液态金属的结构液态金属是由许多“原子集团”组成，其中原子呈与原固体“显微晶体”类似的规则排列。

热运动剧烈，原子集团时散时聚，空位较多。

可将液态金属的结构总结为：“近程有序，远程无序”+“能量起伏、结构起伏、成分起伏”。

液态金属结构特点1）液态金属是由游动的原子集团构成。

2）液态金属中的原子热运动强烈，原子所具有的能量各不相同，且瞬息万变，这种原子间能量的不均匀性，成为能量起伏。

3）由于液态原子处于能量起伏之中，原子团是时聚时散，时大时小，此起彼伏的，成为结构起伏。

4）对于多元素液态金属而言，同一种元素在不同原子团中的分布量不同，也随着原子的热运动瞬息万变，这种现象称为成分起伏。

2、液态金属的充形能力和流动性1）充形能力：液态金属充满型腔，获得形状完整、轮廓清晰的铸件的能力。

2）流动性：液态金属本身的流动能力。

影响充形能力的因素：液态金属的流动性（金属）、铸型、浇筑条件、铸件结构。

3、铸件的凝固方式金属或合金在铸型中凝固时，可以分为三个典型的区域：1）液相区2）固液两相区3）固相区三种凝固方式：逐层凝固、体积凝固、中间凝固1）逐层凝固：铸件凝固过程中，液体和固体之前有明显的界限分开，液体向固体转变。

固体逐层加厚，这种方式称为逐层凝固。

（纯金属是典型的逐层凝固）2）体积凝固：宽结晶温度范围的合金在凝固过程中，液体和固体之前的凝固区域很宽，甚至贯穿铸件的整个断面，这种方式称为体积凝固。

3）中间凝固：介于上两者之前的凝固方式。

影响凝固方式的因素：1）结晶温度范围的影响：结晶温度范围增加，凝固由逐层凝固向体积凝固发展；结晶范围范围剑侠，凝固由体积凝固向逐层凝固发展。

2）温度梯度的影响：温度梯度增加，凝固向逐层凝固发展；温度梯度减小，凝固向体积凝固发展。

4、铸造合金的收缩铸造合金从液态冷却到室温的过程中，其体积和尺寸缩减的现象称为收缩，他主要包括液态收缩、凝固收缩和固态收缩三个阶段。

材料成形技术基础知识点复习-杨大壮按照制造前后质量变化情况,现代制造过程分类一般分为质量不变过程,质量减少过程,质量增加过程。

机械制造技术是以设计为心的产品技术和以工艺为核心的过程技术构成的。

1、液态金属充满铸型型腔,获得完整、轮廓清晰的铸件的能力称为液态金属充填铸型能力。

流动性指熔融金属的流动能力。

一般用铸件最小壁厚来表征液态金属的充型能力,用螺旋形试样长短来表征液态金属的流动性。

2、影响液态金属充型能力的因素有金属的流动性、铸型性质、浇注条件、铸件结构四个方面。

3、收缩的定义及铸造合金收缩过程(液态、凝固、固态)铸件在液态、凝固和固态冷却过程所产生的体积和尺寸减小现象称为收缩。

液态金属浇入铸型后,从浇注温度冷却到室温都经历液态收缩,凝固收缩,固态收缩三个互相关联的收缩阶段。

4、液态金属凝固过程,由于液态收缩和凝固收缩,往往在铸件最后凝固的部位出现大而集的孔洞,称缩孔;细小而分散的孔洞称分散性缩孔,简称缩松。

缩孔产生的基本原因是液态收缩和凝固收缩值大于固态收缩值且得不到补偿。

缩孔产生的部位在铸件最后凝固区域、两壁相交处等热节处。

基本条件是金属在恒温或很窄的温度范围内结晶,铸件由表及里逐层凝固。

缩松产生的基本条件是金属的结晶温度范围较宽,呈体积凝固方式。

缩松常存在于铸件的心区域、厚大部位、冒口根部和内浇道附近。

防止方法:①采用顺序凝固原则②加压补缩5、铸件在凝固和随后的冷却过程,固态收缩收到阻碍而引起的内应力,称为铸造应力。

分类(形成原因):热应力(残余),相变应力,机械阻碍应力(临时)防止和减小的措施:①合理设计铸件结构②尽量选用线收缩率小、弹性模量小的合金③采用同时凝固的工艺④合理设置浇冒口,缓慢冷却⑤若铸件已存在残余应力,可采用人工时效自然时效或振动时效等方法消除产生的缺陷(热裂、冷裂、变形)6/主要气体(H2、N2、O2)金属在熔炼过程会溶解气体。

在浇注过程,因浇包未烘干、铸型浇铸系统设计不当,铸型透气性差以及浇注速度控制不当或型腔内气体不能及时排出等,都会使气体进入金属液,增加金属气体的含量,这就构成了金属的吸气性。

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。

材料成型技术基础第2章铸造1、铸造的定义、优点、缺点：铸造指熔融金属、制造铸型并将熔融金属浇入铸型凝固后，获得具有一定形状、尺寸和性能的金属零件或毛坯的成型方法。

优点：铸造的工艺适应性强，铸件的结构形状和尺寸几乎不受限制；工业上常用的合金几乎都能铸造；铸造原材料来源广泛，价格低廉，设备投资少；铸造适于制造形状复杂、特别是内腔形状复杂的零件或毛坯，尤其是要求承压、抗振或耐磨的零件。

缺点：铸件的质量取决于成形工艺、铸型材料、合金的熔炼与浇注等诸多因素，易出现浇不到、缩孔、气孔、裂纹等缺陷，且往往组织疏松，晶粒粗大。

2、充型能力的定义、影响它的三个因素：金属液的充型能力指金属液充满铸型型腔，获得轮廓清晰、形状准确的铸件的能力。

影响因素：①金属的流动性；②铸型条件；③浇注条件。

3、影响流动性的因素；纯金属和共晶成分合金呈逐层凝固流动性最好；影响充型能力的铸型的三个条件；浇注温度和压力对充型能力是如何影响的：影响流动性的因素：①合金成分：纯金属和共晶成分的合金，结晶过程呈逐层凝固方式，流动性好；非共晶成分的合金，呈中间凝固方式，流动性较差；凝固温度范围过大，铸件断面呈糊状凝固方式，流动性最差。

结晶温度范围越窄，合金流动性越好。

②合金的质量热容、密度和热导率：合金质量热容和密度越大、热导率越小，流动性越好。

影响充型能力的铸型的三个条件：①铸型的蓄热系数：铸型从其中金属液吸收并储存热量的能力。

蓄热系数越大，金属液保持液态时间短，充型能力越低。

（在型腔喷涂涂料，减小蓄热系数）②铸型温度：铸型温度越高，有利于提高充型能力。

③铸型中的气体：铸型的发气量过大且排气能力不足，就会使型腔中气压增大，阻碍充型。

浇注温度和压力对充型能力的影响：①浇注温度：提高浇注温度，延长保持液态的时间，从而提高流动性。

温度不能过高，否则金属液吸气增多，氧化严重，增大了缩孔、气孔、粘砂等缺陷倾向。

②充型压力（流动方向上的压力）：充型压力越大，流动性越好。

第一章铸造1 铸造通常是将液态金属浇注到与零件的形状、尺寸相适应的铸型型腔中，待其冷却凝固后，以获得毛坯或零件的生产方法。

2 铸造的特点（1）较强的适应性（铸件形状、质量、尺寸、材料不受限制）（2）良好的经济性（3）铸件力学性能较差、质量不够稳定（4）铸造生产条件和环境差（铸造生产过程中、混沙、造型、清沙过程中产生大量的粉尘，熔炼浇注温度很高，铸造过程中还有大量的烟雾、刺激性气体产生，工人劳动强度很大）3 铸件被广泛应用于国防军工、航空航天、矿山冶金、交通运输工具、石化通用设备、农业机械、建筑机械等领域。

4 液态金属的充型能力：液态金属充满铸型型腔，获得形状完整、轮廓清晰的铸件的能力5 影响充型能力的主要因素有：液态金属的流动性、铸型性质、浇注条件以及铸件结构等6 金属的凝固方式：逐层凝固、体积凝固、中间凝固。

7 铸件在冷却过程中，体积和尺寸缩小的现象叫做收缩，收缩性是铸造合金固有的物理性质。

8 金属从液态冷却到室温，要经历三个相互联系的收缩阶段（1）液态收缩-----从浇注温度冷却至凝固开始温度之间的收缩（2）凝固收缩-----从凝固开始温度冷却至凝固结束温度之间的收缩（3）固体收缩-----从凝固完毕时的温度冷却至室温之间的收缩9 影响铸件收缩的主要因素有：化学成分、浇注温度、铸件结构、铸型条件等。

10 铸造的内应力分为：热应力、相变应力、收缩应力。

(1)热应力是铸件在凝固和冷却过程中，不同部位由于收缩不均衡而引起的应力（2）相变应力是由于固态相变，各部分体积发生不均衡变化引起的应力（3）收缩应力是由于铸型、型芯等阻碍铸件的收缩产生的应力，收缩应力一般使铸件产生拉伸或剪切应力。

11热裂是在铸件凝固末期高温下形成的裂纹；12冷裂是铸件在低温时形成的裂纹。

13防止冷裂和热裂的主要方法是减小铸造内应力。

14灰口铸铁的性能特点：熔点较低，凝固温度范围小，流动性好，凝固收缩小，具有良好的铸造性能，综合机械性能低，抗压强度比抗拉强度高3-4倍。

铸造：将熔融的液体浇注到与零件的形状相适应的铸型型腔中,冷却后获得逐渐的工艺方法。

1、铸造的实质利用了液体的流动形成。

2、铸造的特点A 适应性大(铸件分量、合金种类、零件形状都不受限制)；B 成本低C 工序多，质量不稳定，废品率高D 力学性能较同样材料的锻件差。

力学性能差的原因是：铸造毛胚的晶粒粗大,组织疏松, 成份不均匀3、铸造的应用铸造毛胚主要用于受力较小，形状复杂(特别是腔内复杂)或者简单、分量较大的零件毛胚。

1、铸件的凝固(1)铸造合金的结晶结晶过程是由液态到固态晶体的转变过程.它由晶核的形成和长大两部份组成。

通常情况下,铸件的结晶有如下特点：A 以非均质形核为主B 以枝状晶方式生长为主.结晶过程中，晶核数目的多少是影响晶粒度大小的重要因素，因此可通过增加晶核数目来细化晶粒. 晶体生长方式决定了最终的晶体形貌，不同晶体生长方式可得到枝状晶、柱状晶、等轴晶或者混合组织等.(2)铸件的凝固方式逐渐的凝固方式有三种类型:A 逐层凝固B 糊状凝固C 中间凝固2、合金的铸造性能(1)流动性合金的流动性即为液态合金的充型能力，是合金本身的性能。

它反映了液态金属的充型能力，但液态金属的充型能力除与流动性有关，还与外界条件如铸型性质、浇注条件和铸件结构等因素有关，是各种因素的综合反映。

生产上改善合金的充型能力可以从一下各方面着手：A 选择挨近共晶成份的趋于逐层凝固的合金,它们的流动性好；B 提高浇注温度，延长金属流动时间；C 提高充填能力D 设置出气冒口，减少型内气体，降低金属液流动时阻力。

(2)收缩性A 缩孔、缩松形成与铸件的液态收缩和凝固收缩的过程中.对于逐层凝固的合金由于固液两相共存区很小甚至没有，液固界面泾渭分明，已凝固区域的收缩就能顺利得到相邻液相的补充，如果最后凝固出的金属得不到液态金属的补充，就会在该处形成一个集中的缩孔。

适当控制凝固顺序，让铸件按远离冒口部份最先凝固，然后朝冒口方向凝固, 最后才是冒口本身的凝固(即顺序凝固方式) ,就把缩孔转移到最后凝固的部位—- 冒口中去，而去除冒口后的铸件则是所要的致密铸件。

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形技术1、金属液态成形有液态浇注、液态冲压和液态模锻等。

2、铸造成形（即液态浇注）的优点：1)可获得形状复杂的零件毛坯，如：发动机机体、机床箱体和床身、燃气轮机的蜗轮片、复杂工艺品等。

2)适应性广。

各种金属、铸件均可铸造；3)成本低。

所用原材料来源广，价格低，可回收利用；4)机械切削加工量少。

因为铸件的尺寸和形状与零件非常接近。

一、金属液态成形原理主要指金属的铸造性能。

金属的铸造性能包括金属的流动性、充型能力、收缩、偏析、吸气性等。

（一）金属的流动性1、定义：指金属液本身的流动性。

2、影响因素：金属种类、化学成分、凝固方式3、锰和硫会形成高熔点夹杂物，降低金属流动性。

磷形成低熔点夹杂物，提高金属流动性。

（二）金属的充型能力1、定义：金属液充满铸型型腔，获得轮廓清晰、形状准确的铸件的能力。

2、影响因素：金属流动性、浇注条件、铸型条件。

1)金属流动性：流动性越好，充型能力越强；否则会浇不足、冷隔。

2)浇注条件：①浇注温度（正比；温度过高会使吸气量和总收缩量增大，易产生气孔、缩孔）②充型压力：液态金属在流动方向上所受到的压力。

（正比，压力铸造和离心铸造可增加充型压力）3）铸型条件：包括铸型材料、结构、其中气体含量。

3、“高温出炉，低温回炉”的原理：高温出炉可以使一些难熔的固体质点熔化；低温浇注能使一些尚未熔化的质点及气体在浇包镇静阶段有机会上浮而使铁水净化，从而提高金属流动性。

（三）收缩1、定义：金属由液态向固态的冷却中，其体积和尺寸减小的现象。

2、包括液态收缩（缩孔——顺序凝固原则）和凝固收缩（缩松）、固态收缩（内应力，有变形和裂纹）。

体积收缩线收缩同时凝固原则3、影响因素：化学成分、浇注温度、铸件结构、铸型条件。

4、缩孔：液态金属充满铸型后，铸件在凝固过程中由于补缩不良而产生的洞孔。

✓预防缩孔措施：遵循“顺序凝固”原则，即在造型工艺上人为地设置冒口、冷铁，按照一定的冷却顺序，使缩孔移到铸件的外面或消失。

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。

1.11.常用的力学性能判据各用什么符号表示？它们的物理含义各是什么？塑性，弹性，刚度，强度，硬度，韧性1.2金属的结晶：即液态金属凝固时原子占据晶格的规定位置形成晶体的过程。

细化晶粒的方法：生产中常采用加入形核剂、增大过冷度、动力学法等来细化晶粒，以改善金属材料性能。

合金的晶体结构比纯金属复杂，根据组成合金的组元相互之间作用方式不同，可以形成固溶体、金属化合物和机械混合物三种结构。

固溶强化：通过溶入某种溶质元素形成固溶体而使金属的强度、硬度升高的现象。

1.3铁碳合金的基本组织有铁素体、奥氏体、渗碳体、珠光体和莱氏体1.4钢的牌号和分类影响铸铁石墨化的因素主要有化学成分和冷却速度1.5塑料即以高聚物为主要成分，并在加工为成品的某阶段可流动成形的材料。

热塑性塑料：即具有热塑性的材料，在塑料整个特征温度范围内，能反复加热软化和反复加热硬化，且在软化状态通过流动能反复模塑为制品。

热固性塑料：即具有热固性的塑料，加热或通过其他方法，能变成基本不溶、不熔的产物。

橡胶橡胶是可改性或已被改性为某种状态的弹性体。

1.6复合材料：由两种或两种以上性质不同的材料复合而成的多相材料。

通常是其中某一组成物为基体，而另一组成物为增强体，用以提高强度和韧性等。

1.8工程材料的发展趋势据预测，21世纪初期，金属材料在工程材料中仍将占主导地位，其中钢铁仍是产量最大、覆盖面最广的工程材料，但非金属材料和复合材料的发展会更加迅速。

今后材料发展的总趋势是：以高性能和可持续发展为目标的传统材料的改造及以高度集成化、微细化和复合化为特征的新一代材料的开发。

2.0材料的凝固理论凝固：由液态转变为固态的过程。

结晶：结晶是指从原子不规则排列的液态转变为原子规则排列的晶体状态的过程。

粗糙界面：微观粗糙、宏观光滑；将生长成为光滑的树枝；大部分金属属于此类光滑界面：微观光滑、宏观粗糙；将生长成为有棱角的晶体；非金属、类金属（Bi、Sb、Si）属于此类偏析：金属凝固过程中发生化学成分不均匀的现象宏观偏析通常指整个铸锭或铸件在大于晶粒尺度的大范围内产生的成分不均匀的现象2.1铸件凝固组织：宏观上指的是铸态晶粒的形态、大小、取向和分布等情况，铸件的凝固组织是由合金的成分和铸造条件决定的。

材料成型》基础知识点1.简述铸造生产中改善合金充型能力的主要措施。

（1）适当提高浇注温度。

（2）保证适当的充型压力。

（3）使用蓄热能力弱的造型材料。

如砂型。

（4）预热铸型。

（5）使铸型具有良好的透气性。

2.简述缩孔产生的原因及防止措施。

凝固温度区间小的合金充满型腔后，由于逐层凝固，铸件表层迅速凝固成一硬壳层，而内部液体温度较高。

随温度下降，凝固层加厚，内部剩余液体由于液态收缩和补充凝固层的凝固收缩，体积减小，液面下降，铸件内部产生空隙，形成缩孔。

措施：（1）使铸件实现“定向凝固”，按放冒口。

（2）合理使用冷铁。

3.简述缩松产生的原因及防止措施。

出现在呈糊状凝固方式的合金中或断面较大的铸件中，被树枝状晶体分隔开的液体区难以得到补缩所致。

措施：（1）、尽量选用凝固区域小的合金或共晶合金。

（2）、增大铸件的冷却速度，使铸件以逐层凝固方式进行凝固。

（3）、加大结晶压力。

（不清楚）4.缩孔与缩松对铸件质量有何影响？为何缩孔比缩松较容易防止？缩孔和缩松使铸件的有效承载面积减少，且在孔洞部位易产生应力集中，使铸件力学性能下降；缩孔和缩松使铸件的气密性、物理性能和化学性能下降。

缩孔可以采用顺序凝固通过安放冒口，将缩孔转移到冒口之中，最后将冒口切除，就可以获得致密的铸件。

而铸件产生缩松时，由于发达的树枝晶布满了整个截面而使冒口的补缩通道受阻，因此即使采用顺序凝固安放冒口也很无法消除。

5.什么是定向凝固原则？什么是同时凝固原则？各需采用什么措施来实现？上述两种凝固原则各适用于哪种场合？定向凝固就是在铸件上可能出现缩孔的厚大部位安放冒口，使铸件上远离冒口的部位先凝固然后是靠近冒口的部位凝固，最后才是冒口本身的凝固。

同时凝固，就是采取必要的工艺措施，使铸件各部分冷却速度尽量一致。

实现定向凝固的措施是：设置冒口；合理使用冷铁。

它广泛应用于收缩大或壁厚差较大的易产生缩孔的铸件，如铸钢、高强度铸铁和可锻铸铁等。

实现同时凝固的措施是：将浇口开在铸件的薄壁处，在厚壁处可放置冷铁以加快其冷却速度。

材料成型技术基础复习提纲整理第一章绪论1、现代制造过程的分类（质量增加、质量不变、质量减少）。

2、那几种机械制造过程属于质量增加（不变、减少）过程。

（1)质量不变的基本过程主要包括加热、熔化、凝固、铸造、锻压（弹性变形、塑性变形、塑性流动）、浇灌、运输等。

（2）质量减少过程材料的4种基本去除方法：切削过程；磨料切割、喷液切割、热力切割与激光切割、化学腐蚀等；超声波加工、电火花加工和电解加工；落料、冲孔、剪切等金属成形过程。

（3）材料经过渗碳、渗氮、氰化处理、气相沉积、喷涂、电镀、刷镀等表面处理及快速原型制造方法属于质量增加过程。

第二章液态金属材料铸造成形技术过程1、液态金属冲型能力和流动性的定义及其衡量方法液态金属充满铸型型腔，获得形状完整、轮廓清晰的铸件的能力，称为液态金属充填铸型的能力，简称液态金属的充型能力。

液态金属的充型能力通常用铸件的最小壁厚来表示。

液态金属自身的流动能力称为“流动性”。

液态金属流动性用浇注流动性试样的方法来衡量。

在生产和科学研究中应用最多的是螺旋形试样。

2、影响液态金属冲型能力的因素（金属性质、铸型性质、浇注条件、铸件结构）（1）金属的流动性：流动性好的液态金属，充型能力强，易于充满薄而复杂的型腔，有利于金属液中气体、杂质的上浮并排除，有利于对铸件凝固时的收缩进行补缩。

流动性不好的液态金属，充型能力弱，铸件易产生浇不足、冷隔、气孔、夹杂、缩孔、热裂等缺陷。

（2）铸型性质：铸型的蓄热系数b(表示铸型从其中的金属液吸取并储存在本身中热量的能力)愈大，铸型的激冷能力就愈强，金属液于其中保持液态的时间就愈短，充型能力下降。

（3）浇注条件：浇注温度对液态金属的充型能力有决定性的影响。

浇注温度越高，充型能力越好。

在一定温度范围内，充型能力随浇注温度的提高而直线上升，超过某界限后，由于吸气，氧化严重，充型能力的提高幅度减小。

液态金属在流动方向上所受压力(充型压头)越大，充型能力就越好。

材料成型技术基础第二章铸造一、铸造的定义、优点、缺点：铸造指熔融金属、制造铸型并将熔融金属浇入铸型凝固后，获得具有一定形状、尺寸和性能的金属零件或毛坯的成型方法。

优点：铸造的工艺适应性强，铸件的结构形状和尺寸几乎不受限制；工业上常用的合金几乎都能铸造；铸造原材料来源广泛，价格低廉，设备投资少；铸造适于制造形状复杂、特别是内腔形状复杂的零件或毛坯，尤其是要求承压、抗振或耐磨的零件。

缺点：铸件的质量取决于成形工艺、铸型材料、合金的熔炼与浇注等诸多因素，易出现浇不到、缩孔、气孔、裂纹等缺陷，且往往组织疏松，晶粒粗大。

二、充型能力的定义、影响它的三个因素：金属液的充型能力指金属液充满铸型型腔，获得轮廓清晰、形状准确的铸件的能力。

影响因素：①金属的流动性；②铸型条件；③浇注条件。

三、影响流动性的因素；纯金属和共晶成分合金呈逐层凝固流动性最好；影响充型能力的铸型的三个条件；浇注温度和压力对充型能力是如何影响的：影响流动性的因素：①合金成分：纯金属和共晶成分的合金，结晶过程呈逐层凝固方式，流动性好；非共晶成分的合金，呈中间凝固方式，流动性较差；凝固温度范围过大，铸件断面呈糊状凝固方式，流动性最差。

结晶温度范围越窄，合金流动性越好。

②合金的质量热容、密度和热导率：合金质量热容和密度越大、热导率越小，流动性越好。

影响充型能力的铸型的三个条件：①铸型的蓄热系数：铸型从其中金属液吸收并储存热量的能力。

蓄热系数越大，金属液保持液态时间短，充型能力越低。

（在型腔喷涂涂料，减小蓄热系数）②铸型温度：铸型温度越高，有利于提高充型能力。

③铸型中的气体：铸型的发气量过大且排气能力不足，就会使型腔中气压增大，阻碍充型。

浇注温度和压力对充型能力的影响：①浇注温度：提高浇注温度，延长保持液态的时间，从而提高流动性。

温度不能过高，否则金属液吸气增多，氧化严重，增大了缩孔、气孔、粘砂等缺陷倾向。

②充型压力（流动方向上的压力）：充型压力越大，流动性越好。