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一、填空题（每空1分，共20分）1. 机械设计时常用屈服强度和抗拉强度两种强度指标。
2. 纯金属的晶格类型主要有面心立方、体心立方和密排六方三种。
3. 实际金属存在点、线和面缺陷等三种缺陷。
4．F和A分别是碳在α-Fe 、γ-Fe 中所形成的间隙固溶体。
5. 加热是钢进行热处理的第一步，其目的是使钢获得奥氏体组织。
6． QT600-3中,QT表示球墨铸铁，600表示抗拉强度不小于600Mpa 。
7．金属晶体通过滑移和孪生两种方式来发生塑性变形。
8．设计锻件时应尽量使零件工作时的正应力与流线方向相同 ,而使切应力与流线方向相垂直。
9．电焊条由药皮和焊芯两部分组成。
10．冲裁是冲孔和落料工序的简称。
得分二、单项选择题（每小题1分，共15分）1．在铁碳合金相图中，碳在奥氏体中的最大溶解度为（ b ）。
a、0.77%b、2.11%c、0.02%d、4.0%2．低碳钢的焊接接头中，（ b ）是薄弱部分，对焊接质量有严重影响，应尽可能减小。
a、熔合区和正火区b、熔合区和过热区c、正火区和过热区d、正火区和部分相变区3．碳含量为Wc＝4.3％的铁碳合金具有良好的（ c ）。
a、可锻性b、可焊性c、铸造性能d、切削加工性4．钢中加入除Co之外的其它合金元素一般均能使其C曲线右移,从而（ b ）b、增加淬透性c、减少其淬透性d、增大其淬硬性a、增大VK5. 高碳钢淬火后回火时,随回火温度升高其（ a ）a、强度硬度下降,塑性韧性提高b、强度硬度提高 ,塑性韧性下降c、强度韧性提高,塑性硬度下降d、强度韧性下降,塑性硬度提高6．感应加热表面淬火的淬硬深度,主要决定于因素（ d ）a、淬透性b、冷却速度c、感应电流的大小d、感应电流的频率7．珠光体是一种（ b ）a、单相间隙固溶体b、两相混合物c、Fe与C的混合物d、单相置换固溶体8．灰铸铁的石墨形态是（ a ）a、片状b、团絮状c、球状d、蠕虫状9．反复弯折铁丝，铁丝会越来越硬，最后会断裂，这是由于产生了（ a ）a、加工硬化现象b、再结晶现象c、去应力退火d、扩散退火10．下列说法不正确的是（ c ）a. 调质处理 = 淬火+高温回火。
工程材料与成形技术基础主要内容1、工程材料的分类工程材料一般可分为金属材料、高分子材料、陶瓷材料和复合材料等几大类。
2、金属材料的主要性能（1）力学性能是金属材料重要的使用性能，主要有：弹性、塑性、刚度、强度、硬度、冲击韧性、疲劳强度、断裂韧性等，要求掌握各种性能的定义。
（2) 常用的力学性能指标有：弹性极限（σe ）、屈服强度（σs ，σ0.2 ）、抗拉强度（σb ）、延伸率（δ）、断面收缩率（φ）、冲击韧性（αk ）、硬度（HB ，HRC ，HV ）和疲劳强度（σ-1）等。
3、掌握金属材料的物理性能、化学性能和工艺性能的概念。
4、名词解释：（1）、合金（2）组元（3）固溶体（4）相图（5）金属化合物（6）结晶（7）晶体（8）晶格（9）晶面（10）晶胞（11）固溶强化（12）金属热处理（13）退火（14）正火（15）淬火（16）回火（17）调质处理5、铁碳合金的基本组织：铁素体、奥氏体、渗碳体、珠光体和莱氏体。
6、掌握铁碳合金相图中的特性点和特性线的含义,要求默画铁碳合金相图。
7、了解铁碳合金中典型合金的结晶过程分析。
8、掌握铁碳合金的成分、组织和性能的变化规律。
9、掌握金属热处理的定义及作用。
10、重点掌握常用的金属热处理工艺方法的定义、目的、特点及应用。
常用热处理工艺包括退火、正火、淬火、回火及表面热处理和表面化学热处理。
11、了解钢在加热和冷却时的转变过程。
12、掌握常用金属材料的分类。
重点掌握碳钢的分类（按质量、用途、含碳量）、铸铁的分类（两种分类法）和合金钢的分类。
13、掌握碳钢、铸铁、合金钢的编号方法、成分、性能和应用。
能正确选用螺栓、齿轮、轴、床身、箱体、弹簧、模具、刀具等典型零件的相关材料（名称和编号)。
14、了解机械零件选材的一般原则。
第二部分材料成形工艺基础一、铸造1、了解合金的铸造性能及相关影响因素。
2、了解常见铸件缺陷及产生的主要原因。
3、掌握砂型铸造的工艺过程及应用范围。
工程材料与成形技术基础
工程材料与成形技术基础
工程材料是指用于各种工程应用的材料，包括金属、塑料、陶瓷、复合材料等。
工程材料的特性决定着其适合的应用范围以及需要采取
何种成形技术来加工。
在选择和应用材料时，需考虑各项性能指标，
包括强度、硬度、韧性、耐腐蚀性、耐热性、导热性、导电性等。
工程材料的成形技术可分为两大类：热成形与冷成形。
热成形包
括锻造、轧制、挤压等，该类成形技术以高温、高压作用为主，可改
变材料的晶粒状态、结构和形状，从而提高材料的机械性能。
冷成形
包括拉伸、冲压、剪切、折弯等，该类成形技术以低温、低压作用为主，主要用于薄板、薄壁、小件等细密零部件的制造。
在应用材料时，需要根据其特性选择合适的成形技术进行加工，
以达到理想的效果。
例如，在生产中需要使用成本低廉、加工强度高
的材料，可以选择钢铁、铜、铝等金属材料，并采用锻造、挤压等热
成形技术进行加工。
而在制造精密零部件时，需要使用耐磨耗、耐腐
蚀性能好的材料，可以选择高强度塑料或钛合金等，并采用拉伸、冲
压等冷成形技术进行加工。
总之，工程材料与成形技术基础是工程领域中极为重要的一个方面。
只有深入了解各种材料的特性和成形技术的特点，才能在实践中
选择和应用合适的材料和成形技术，从而提高产品质量、降低生产成本。
工程材料及成形技术作业题库一. 名词解释1.间隙固溶体：溶质原子分布于溶剂的晶格间隙中所形成的固溶体。
2.过冷度：实际结晶温度Tn及理论结晶温度下Tm的差值称为过冷度3.再结晶：金属发生重新形核和长大而不改变其晶格类型的结晶过程。
4.同素异构性：同一金属在不同温度下具有不同晶格类型的现象。
5.晶体的各向异性：晶体由于其晶格的形状和晶格内分子间距的不同，使晶体在宏观上表现出在不同方向上各种属性的不同。
6.枝晶偏析：金属结晶后晶粒内部的成分不均匀现象。
7.本质晶粒度：指奥氏体晶粒的长大倾向。
8.淬透性：指钢淬火时获得马氏体的能力。
9.淬硬性：指钢淬火后所能达到的最高硬度。
10.临界冷却速度：钢淬火时获得完全马氏体的最低冷却速度。
11.热硬性：指金属材料在高温下保持高硬度的能力。
12.共晶转变：指具有一定成分的液态合金,在一定温度下,同时结晶出两种不同的固相的转变。
13.时效强化：固溶处理后铝合金的强度和硬度随时间变化而发生显著提高的现象。
14.固溶强化：因溶质原子溶入而使固溶体的强度和硬度升高的现象。
15.形变强化：着塑性变形程度的增加，金属的强度、硬度提高，而塑性、韧性下降的现象。
16.调质处理：指淬火及高温回火的热处理工艺。
17.过冷奥氏体：将钢奥氏体化后冷却至A1温度之下尚未分解的奥氏体。
18.变质处理：在金属浇注前添加变质剂来改变晶粒的形状或大小的处理方法。
19.C曲线：过冷奥氏体的等温冷却转变曲线。
20.孕育处理：在浇注前加入孕育剂，促进石墨化，减少白口倾向，使石墨片细化并均匀分布，改善组织和性能的方法。
21.孕育铸铁：经过孕育处理后的灰铸铁。
22.冒口：作为一种补给器，向金属最后凝固部分提供金属液…23.熔模铸造：熔模铸造又称"失蜡铸造"，通常是在蜡模表面涂上数层耐火材料，待其硬化干燥后，将其中的蜡模熔去而制成型壳，再经过焙烧，然后进行浇注，而获得铸件的一种方法，由于获得的铸件具有较高的尺寸精度和表面光洁度，故又称"熔模精密铸造"。
工程材料及成形技术基础一、工程材料的分类工程材料是指用于建筑、道路、桥梁、机械等工程领域的材料。
根据其性质和用途，可以分为以下几类：1. 金属材料：包括钢铁、铜、铝等，具有高强度和良好的可塑性。
2. 非金属材料：包括水泥、玻璃、陶瓷等，具有耐腐蚀性和耐高温性。
3. 复合材料：由两种或两种以上不同的材料组成，如玻璃钢等。
4. 塑料材料：包括聚乙烯、聚氯乙烯等，具有轻质和绝缘性能。
5. 纤维素材料：如木材、纸张等，具有良好的韧性和抗压能力。
二、工程材料的选用原则在选择工程材料时，需要考虑以下几个方面：1. 强度和刚度：根据使用环境和承受力量大小选择合适的强度和刚度。
2. 耐久性：考虑使用寿命长短以及环境因素对耐久性的影响。
3. 耐腐蚀性：根据使用环境选择具有良好耐腐蚀性的材料。
4. 经济性：在满足使用要求的前提下，尽可能选择成本低廉的材料。
5. 可加工性：考虑材料的可塑性和可加工性，以便进行成形和加工。
三、常用的成形技术1. 锻造：通过对金属材料进行高温加热和压制，使其产生塑性变形，从而得到所需形状和尺寸的零部件。
2. 拉伸：将金属材料拉伸至所需长度，并在拉伸过程中使其产生塑性变形，从而得到所需形状和尺寸的零部件。
3. 压力加工：将金属材料置于模具中，在施加压力的同时进行变形，从而得到所需形状和尺寸的零部件。
4. 焊接：通过将两个或多个金属材料相互连接，在连接处产生化学键或物理结合，从而得到所需结构和尺寸的零部件。
5. 铸造：通过将液态金属倒入模具中，在冷却凝固后得到所需形状和尺寸的零部件。
四、工程材料的应用1. 钢铁材料：广泛应用于建筑、桥梁、机械等领域，如钢结构、钢管等。
2. 水泥材料：主要用于建筑和道路建设，如混凝土、水泥砖等。
3. 陶瓷材料：主要用于制作陶器、瓷器等装饰品和工业领域中的耐腐蚀零部件。
4. 塑料材料：广泛应用于包装、电子设备外壳等领域。
5. 玻璃材料：主要用于建筑和装饰领域，如玻璃幕墙、玻璃门窗等。
工程材料及成形技术基础工程材料是工程技术的基础，它直接关系到产品的性能、质量和使用寿命。
工程材料的选择和应用对产品的设计、制造和使用具有重要的影响。
工程材料及成形技术基础是工程技术人员必须掌握的基础知识之一，本文将对工程材料及成形技术基础进行介绍。
首先，工程材料包括金属材料、非金属材料和复合材料。
金属材料主要包括钢铁、铝、铜、镁等，具有良好的导电性、导热性和机械性能，广泛应用于机械制造、建筑结构等领域。
非金属材料包括塑料、橡胶、陶瓷、玻璃等，具有较好的耐腐蚀性、绝缘性和轻质化特性，广泛应用于化工、电子、航空航天等领域。
复合材料是由两种或两种以上的材料组合而成，具有综合性能优良的特点，广泛应用于航空航天、汽车制造等高端领域。
其次，成形技术是指将原材料通过加工、成型、焊接等工艺，制成所需形状和尺寸的工艺技术。
常见的成形技术包括锻造、铸造、焊接、切割、冲压等。
锻造是利用模具将金属材料加热至一定温度后，通过冲击或挤压使其产生塑性变形，获得所需形状和尺寸的工艺技术。
铸造是将熔化的金属倒入模具中，冷却后得到所需形状和尺寸的工艺技术。
焊接是利用熔化的金属或非金属材料填充材料，将两个或两个以上的材料连接在一起的工艺技术。
切割是利用切割设备将原材料切割成所需形状和尺寸的工艺技术。
冲压是利用模具将金属材料冲压成所需形状和尺寸的工艺技术。
最后，工程材料及成形技术基础的学习和掌握对工程技术人员具有重要的意义。
只有深入了解和掌握工程材料的种类、性能、加工工艺等知识，才能更好地进行产品设计、制造和使用。
同时，只有熟练掌握成形技术，才能更好地实现对材料的加工和成型，提高产品的生产效率和质量。
总之，工程材料及成形技术基础是工程技术人员必须掌握的基础知识之一，它直接关系到产品的性能、质量和使用寿命。
通过对工程材料及成形技术基础的学习和掌握，可以更好地进行产品设计、制造和使用，提高产品的竞争力和市场占有率。
希望本文能够对工程技术人员的学习和工作有所帮助。
教案
学院机电工程学院
课程名称工程材料及成形技术基础适用专业机械类
课程类型专业基础课
2
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工程材料及成形技术基础课程教案。
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..。
《机械工程材料及成形技术基础》复习题一、名词解释题（每题3分，共30分）1、金属化合物；与组成元素晶体结构均不相同的固相2、固溶强化；随溶质含量增加，固溶体的强度、硬度提高，塑性、韧性下降的现象。
3、铁素体；碳在a-Fe中的固溶体4、加工硬化；随冷塑性变形量增加，金属的强度、硬度提高，塑性、韧性下降的现象。
5、球化退火；将工件加热到Ac1以上30——50摄氏度保温一定时间后随炉缓慢冷却至600摄氏度后出炉空冷。
6、金属键；金属离子与自由电子之间的较强作用就叫做金属键。
7、再结晶；冷变形组织在加热时重新彻底改组的过程.8、枝晶偏析；在一个枝晶范围内或一个晶粒范围内成分不均匀的现象。
9、正火；是将工件加热至Ac3或Accm以上30~50℃,保温一段时间后,从炉中取出在空气中冷却的金属热处理工艺。
10、固溶体。
合金在固态时组元间会相互溶解，形成一种在某一组元晶格中包含有其他组元的新相，这种新相称为固溶体二、简答题（每题8分，共48分）1、金属结晶的基本规律是什么？晶核的形成率和成长率受到哪些因素的影响？《P16》l 结晶的基本过程——晶核形成与晶核长大结晶时的冷却速度（即过冷度）随着过冷度的增大，晶核的形成率和成长率都增大，但形成率的增长比成长率的增长快，同时液体金属中难熔杂质以及振动和搅拌的方法也会增大形核率2、手锯锯条、普通螺钉、车床主轴分别用何种碳钢制造？手锯锯条：它要求有较高的硬度和耐磨性，因此用碳素工具钢制造。
如T9,T9A,T10,T10A,T11,T11A普通螺钉：它要保证有一定的机械性能，用普通碳素结构钢制造，如Q195,Q215,Q235车床主轴：它要求有较高的综合机械性能，用优质碳素结构钢，如30，35，40，45，503、金属经冷塑性变形后，组织和性能发生什么变化？《1》晶粒沿变形方向拉长，性能趋于各向异性，如纵向的强度和塑性远大于横向等。
《2》晶粒破碎，位错密度增加，产生加工硬化，即随着变形量的增加，强度和硬度显著提高，而塑性和韧性下降，《3》织构现象的产生，即随着变形的发生不仅金属中晶粒会被破碎拉长，而且各晶粒的晶格位向也会沿着变形的方向同时发生转动，转动结果金属中每个晶粒的晶格位向趋于大体一致，产生织构现象，《4》冷压力加工过程中由于材料各部分的变形不均匀或晶粒内各部分和各晶粒间的变形不均匀，金属内部会形成残余的内应力，这在一般情况下都是不利的，会引起零件尺寸不稳定。
