机械工程与热处理重点内容

1.按 材料 关于××同志的政审材料调查表环保先进个人材料国家普通话测试材料农民专业合作社注销四查四问剖析材料 的化学成分分类;金属材料,无机非金属材料,高分子材料,复合材料 2.按使用性能分类;结构材料,功能材料 3.什么是材料的使用性能和 工艺 钢结构制作工艺流程车尿素生产工艺流程自动玻璃钢生产工艺2工艺纪律检查制度q345焊接工艺规程 性能?a使用性能是指材料制成零件或物件后为保证正常工作及一定使用寿命应具备的性 能,包括力学性能,物理性能,化学性能b工艺性能是指材料在加工成零件或物件的过程中材料应具备的适应加工的性能;包括铸造切削加工性能,断崖焊接热处理性能 4.锻造性能;流动性,收缩性,偏析。主要取决与材料的塑形和变形抗力,塑形越好,变形抗力越小,锻造性能就越好 5.切削加工性能,材料的切削的难易程度称为切削加工性能,一般用切削速度、加工 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 面粗糙度和刀具使用寿命来衡量。 影响切削加工性能 6.金属常见的三种晶体结构?bcc和fcc结构的的密排面和密排方向?体心立方晶体bcc面心立方晶体fcc密排六方晶格hcp。 Bcc的密排面{110}密排方向<111>fcc的密排面{111}密排方向<110> 7.晶体的各向异性;在晶体中,不同晶面和晶向上原子排列方式和密度不同,则原子间结合力大小也不同,因而金属晶体 不同方向上性能不同,这种性质叫晶体的各向异性 8.晶体中存在的几类缺陷;点缺陷,线缺陷,面缺陷 9.相和组织的概念。相是指合金中具有同一化学成分、同一结构和原子聚集状态,并以界面互相分开的均匀的组成部分。 组织是指用肉眼或显微镜观察道德不同组成相的形状、尺寸、分布及各相之间的组合状态 10.固态合金中的相结构可分为:固溶体和金属化合物两大类 11.固溶体的分类;按溶质原子在溶剂晶格中的位置,固溶体可分为置换固溶体和间隙固溶体,按溶质原子在固溶体中的溶 解度分为有限固溶体和无限固溶体 12.固溶强化:通过形成固溶体是金属强度和硬度提高的现象 13.金属化合物一般的性能特点:熔点一般较高,硬度高,脆性大,合金中含有金属化合物时其强度硬度耐磨性提高而塑性 和韧性有所下降 14.液态金属结晶条件:温度必须低于T。,也就是说要有一定的过冷度 15.纯金属的结晶过程:液态金属结晶是由形核和长大两个密切联系的基本过程来实现的。液态金属结晶时首先形成晶核, 这些晶核不断长大,同时又形成新的晶核并逐渐长大,直至液体金属消失 16.什么是同素异构转变,以及纯铁同素异构转变温度?金属在固态下随温度的改变,由一种晶格转变为另一种晶格的现象 称为同素异构转变。纯Fe:1538°C开始结晶→δ-Fe(bcc)→1394°Cγ-Fe(fcc)→912°Cα-Fe(bcc) 17.铸锭的结构:a细等轴晶区,由于模壁温度低,外层液态金属冷却速度快,过冷度大,形成大量的晶核,同时,模壁也能 起非自发晶核的作用,所以在表层形成一层厚度不大晶粒很细的细等轴晶区b柱状晶区c粗等轴晶区 18.细化晶粒的 措施 《全国民用建筑工程设计技术措施》规划•建筑•景观全国民用建筑工程设计技术措施》规划•建筑•景观软件质量保证措施下载工地伤害及预防措施下载关于贯彻落实的具体措施 :a增大金属的过冷度,如采用冷却能力强的模子b变质处理,就是向液体金属中假如孕育剂或变质剂, 以细化晶粒,改善组织,变质剂的作用是增加非自发晶核的数量或者阻碍晶体的长大c振动d电磁搅拌 19.Fe-Fe3C相图中存在五种相a液相L,是铁和碳的液溶体bδ相,又称高温铁素体,是碳在δ-Fe中的间隙固溶体,呈体 心立方晶格,在1394°C以上存在cα相,也称铁素体,用F或α表示,是碳在α-Fe中的间隙固溶体,呈体心立方晶格dγ相,常称奥氏体,用符号A或γ表示,是碳在γ-Fe中的间隙固溶体,呈面心立方晶格强度较低,硬度不高,易于塑性变形eFe3C相,是一个化合物相,其形态有条状,网状,片状,粒状等 20.铁碳相图中七类合金的结晶过程,室温组织,组成相以及相对含量?⑴共析钢(ω c=0.77%)L→L+A→A→P+A→P室温组织全部是珠光体P,组成相为F和Fe3C。F(%)=(6.69-0.77)/6.69=88% Fe3C(%) =1-88%=12% ⑵.亚共析钢(0.0218%~0.77%)L→L+δ→L+δ+A→L+A→A→A+F→A+F+P→F+P ⑶过共析钢(0.77%<ωc ≤2.11%)L→L+A→A→A+Fe3CⅡ→A+Fe3CⅡ+P→P+Fe3CⅡ室温组织是P和Fe3CⅡ,组成相为F和Fe3C ⑷.共晶白口铸铁(ωc=4.3%)L→L+A→Ld→Ld+Fe3CⅡ→L’d 室温组织为L’d(P+Fe3CⅡ+Fe3C),组成相为F和Fe3C ⑸亚共晶白口铸铁(2.11%<ωc≤4.3%)L→L+A→A+Ld→Ld+Fe3CⅡ→L’d+Fe3CⅡ+P 室温组织为P+Fe3CⅡ+L’d,组成相为F和Fe3C ⑹过共晶白口铸铁(4.3%<ωc≤6.69%)L→L+Fe3CⅠ→L+Ld+Fe3CⅠ→Ld+Fe3CⅠ→L’d+Fe3CⅠ室温组织为L’d+Fe3CⅠ,组成相为F和Fe3C ⑺工业纯铁,室温组织为铁素体 21.铁碳合金在退火状态下强度与含碳量的关系?随着碳含量的增加,由于硬度高的Fe3C增多,硬度低的F减少,所以合 金的硬度增大,当ωc达到0.85%~0.9%时,硬度达到最大 22.铁碳相图在铸、锻、选材方面的应用?⑴根据Fe-Fe3C相图可以确定合金的浇筑温度,一般在液相线以上50°C~100°C, 共晶白口铸铁铸造性能最好,它的凝固温度区间最小,因而流动性好,分散缩孔少,可获得致密的铸件,所以铸铁在生产上总选在共晶成分附近⑵钢处于奥氏体区时强度较低,塑性较好,因此锻造活轧制悬在单向奥氏体区内进行,一般始锻,始轧温度控制在固相线以下100°C~200°C范围内(约1150~1250°C),终锻温度在800~850°C⑶Fe-Fe3C相图所表明的成分-组织-性能规律,为钢铁材料的选用提供了根据,建筑结构和各种型钢需用塑性,任性好的材料,因此选用碳含量较低的钢材,各种机械零件需要强度塑性韧性都较好的材料,应选择碳含量适中的中碳钢,各种工具需用强度高耐 磨性好的材料,则选高碳钢 23.金属塑性变形的方式:滑移和孪生 24.什么是滑移系,以及三种常见的晶体结构的滑移系?一个花一面与其上的一个滑移方向构成一个滑移系。体心立方晶格, 滑移面{110}*6,滑移方向<111>*2,滑移系6*2=12;面心立方晶格{111}*4,<110>*3,4*3=12;密排六方晶格{0001}*1, <1110>*3,1*3=3 25.什么是细晶强化?通过细化晶粒而是金属材料力学性能提高的方法,称为细晶强化。金属的晶粒越细,同体积的晶界越 多,因而变形抗力越大,金属的强度越大,另外,金属晶粒越细,在外力作用下,有利于滑移和能够参与滑移的晶粒数目也就越多,使一定的变形量分散在更多的晶粒中,这样会减少集中,表现出塑性的提高 26、塑性变形对金属组织和性能的影响? a产生加工硬化的现象b使金属产生各向异性c影响金属的物理、化学性能d产生残留内应力 27、加工硬化:随着塑性变形量的增加,金属的强度、硬度升高,塑性、韧性下降,这种现象称为加工硬化。 28、什么是再结晶?纯金属再结晶温度的计算 当变形金属被加热到较高温度时,由于原子活动能力增大,晶粒的形状开始发生变化,被拉长及破碎的晶粒通过重新形核,长大,变成新的均匀、细小的等轴晶粒的过程称为再结晶T再=(0.35~0.40)T熔点,单位为K 29、冷加工:凡在金属的再结晶温度以下进行的塑性变形称为冷加工 热加工:在再结晶温度以上进行的塑性变形称为热加工 30、热处理:热处理是将固态金属或合金在一定介质中加热、保温和冷却,以改变材料整体或表面组织,从而获得所需性能的一种热加工工艺。 31、奥氏体形成的过程? 奥氏体形核→奥氏体晶核长大→残留渗碳体溶解→奥氏体均匀化 32、细化奥氏体晶粒的措施有哪些? (1)加热温度越高,保温时间越长,奥氏体晶粒越粗大,故要同时严格控制加热温度和保温时间(2)加热速度越快,过热度越大,可获得细小的起始晶粒,必须短时保温才能最终获得细小的γ晶粒(3)碳含量超过共析成分时尚有一部分未溶碳化物存在,阻碍晶粒长大(4)合金元素Ti、Zr、V、Nb、Al等,当其形成弥散稳定的化合物时,由于分布在晶界上,因而阻碍其迁移,阻止奥氏体晶粒长大,有利于获得本质细晶粒钢 33、共析钢过冷奥氏体等温转变的产物? 在A1~550℃温度范围内等温停留,将发生A→P,因转变温度高,也称高温转变。在“鼻温”至Ms点范围内等温停留,将发生贝氏体转变,又称中温转变。在较低的温度区间内发生马氏体转变,又称低温转变。 34、珠光体的组织形态以及力学性能? 珠光体有两种形态:一种是片状珠光体,另一种是球状或粒状珠光体。在奥氏体化过程中剩余Fe3C溶解和碳浓度均匀化比较安全的条件下,得到片状珠光体,反之得到粒状或球状珠光体。片状珠光体的性能主要取决于其片层间距,间距越小,则强度和硬度越高,塑性和韧性也越好。形成粒状珠光体时,转变温度较低,渗碳体颗粒越细小,则钢的强度、硬度越高。在相同硬度下,粒状珠光体比片状珠光体力学性能优越得多。 35、马氏体的组织形态以及力学性能? 钢中的马氏体有两种基本形态:板条马氏体和片状马氏体。当Wc<0.25%时,基本上形成板条马氏体,又称位错马氏体;当Wc>0.25%时,几乎只形成片(针)状马氏体,又称孪晶马氏体。马氏体最主要的力学性能特点就是具有高硬度、高强度,马氏体的硬度主要取决于含碳量,板条马氏体具有一定的韧性,而片状马氏体韧性很差,表现为硬而脆,马氏体的塑性和韧性主要取决于它的亚结构。 36、贝氏体的组织形态和力学性能? 根据转变温度不同,可将贝氏体分为上贝氏体和下贝氏体两种。上贝氏体:大约在550℃~350℃之间形成,由许多平行排列的铁素体条,以及条之间不连续的短杆状渗碳体组成。下贝氏体:大约在350℃~Ms之间形成,呈黑色针状或竹叶状。贝氏体的力学性能主要决于其组织形态,上贝氏体形成温度高,其铁素体条粗大,塑性变形抗力较低,同时,渗碳体分布在铁素体条之间,易引起脆断,因此上贝氏体强度和韧性均差。下贝氏体形成温度较低,铁素体细小,分布均匀,铁素体内碳的过饱和度大,位错密度高,碳化物细小、弥散,所以下贝氏体不仅强度高,而且韧性也很好,表现为具有良好的综合力学性能。 37、钢在回火过程中的组织转变? 100℃以上回火(马氏体分解)回火马氏体(残留γ转变200~300℃)回火马氏体或下贝氏体(碳化物的转变300~400℃)回火托氏体(渗碳体聚集长大和α相的再结晶400℃以上)回火索氏体 38、什么是退火,正火,淬火,回火,以及其目的? 退火:(1)完全退火:T:Ac3以上20~30℃。主要用于亚共析钢,其目的是细化晶粒,降低硬度以改善切削加工性能和消除 内应力。得到的组织为铁素体+珠光体(2)等温退火:T:“鼻温”。等温退火的加热工艺与完全退火相同,之所以采取等温退火是由于能够有效缩短退火时间,提高生产效率,并获得均匀的组织和性能。(3)球状退火:T:Ac1以上20~30℃。主要用于过共析钢和合金工具钢,其目的是降低硬度,均匀组织,改善切削性能,为淬火做组织准备,可获得粒状珠光体。(4)均匀化退火:T:Ac3或Accm以上150~300℃。铸锭或铸件在凝固过程中不可避免的要产生枝晶偏析等化学成分不均匀现象,为达到化学成分的均匀化,必须进行均匀化退火。(5)去应力退火:主要用来消除因变形加工及铸造、焊接过程中引起的残留内应力,以提高工件的尺寸稳定性,防止变形和开裂。(6)再结晶退火:T:低于A1主要目的是消除加工硬化,提高塑形,改善切削加工及成型性能 正火:(1)正火是加热温度在AC3或ACcm以上30度~50度,即处完全奥氏体化状态,保温时间的确定要保证奥氏体成分大致均匀(2)目的:对于中、低碳钢来说:①调整硬度,消除内应力,便于机加工②细化组织,为淬火做组织准备,或作为追中的热处理。对于高碳钢(过共析钢)主要为了消除网状碳化物 淬火:将钢加热到AC1或AC3以上,保温时间,然后快速冷却获得马氏体或下贝氏体组织的热处理工艺称为淬火。 淬火加热温度的选择应以得到细而均匀的奥氏体晶粒为原则,以便冷却后获得细小的马氏体组织,亚共析钢的淬火温度通常为AC3以上30度~50度,过共析钢的淬火加热通常为AC1以上30度~50度 回火:(1)低温回火:温度范围在150度~250度之间,回火的目的是降低应力和脆性,获得回火马氏体组织,使钢具有高的硬度、强度和耐磨性,低温回火一般用来处理要求高硬度和高耐磨的工件,如工具、刃具、量具、滚动轴承等。(2)中温回火:温度范围在350度~500度之间,回火后的组织为回火托氏体,中温回火后具有很高的弹性极限,所以主要用于各种弹簧件。(3)高温回火:温度范围为500度~650度之间,得到回火索氏体组织,高温回火使工件的强度,塑形,韧性有较高的配合,既具有高的综合力学性能。 调质处理:一般把结构钢的淬火加高温回火的热处理称为“调质处理” 39、什么是钢的淬透性和淬硬性?决定于什么? 钢的淬透性是指钢在淬火时获得马氏体的能力,是钢本身的固有属性。钢的淬硬性是指淬火后马氏体所能达到的最高温度,主要决定于马氏体的碳含量。 40、什么是回火脆性? 淬火钢回火时的冲击韧度并不总是随回火温度的升高而简单的增加的,有些钢在250度~400度和450度~650度的范围内回火时,其冲击韧度比在低温度回火时还显著下降,这种现象称为回火脆性,在250度~400度回火时出现的脆性称为低温回火脆性,而在450度~650度范围内回火出现的脆性称为高温回火脆性。 41、钢的化学热处理种类:渗碳,渗氮,碳氮共渗。 42、合金元素对回火转变的影响有哪些? ①提高钢的回火稳定性:碳化物形成元素Si可提高钢的低温回火稳定性,使相同回火温度下合金钢的硬度高于碳钢。②组织碳化物析出及聚集长大,合金元素加入不影响Fe3C型碳化物开始析出温度,但会降低Fe3C的析出速度,并且当回火温度足够高时,合金元素自身将参与扩散,重新分配,会开始析出特殊碳化物,此时钢硬度出现回升现象,称为二次硬化。③合金元素对回火脆性的影响,合金钢比碳钢的回火脆性更显著。 43、钢的典型牌号,热处理工艺,得到的组织,主要用途? (1)普通碳素结构钢:Q235和Q345,一般以热轧空冷状态供应,不进行专门热处理。Q235:塑形好,有一定的强度,用于制造受力不大的零件,如螺钉,螺母,垫圈等,焊接件冲压件及桥梁建筑等金属结构件。Q345:用于制造桥梁,车辆,船舶,压力容器,建筑结构。(2)渗碳钢的最后热处理是在渗碳后进行的,对于在渗碳温度下仍保持细小奥氏体晶粒,渗碳后不需要机加工的零件,可在渗碳后直接淬火+低温回火,如20CrMnTi。而对于渗碳是容易过热的钢种,如20Cr,渗碳后应先正火消除热处理组织,在进行淬火+低温回火。组织心部为低碳回火马氏体,表面为高碳回火马氏体+合金渗碳体+少量残留奥氏体。典型牌号和用途:20,20Cr,用于制造齿轮,小轴,活塞等。(3)调质钢的最终热处理采用淬火+高温回火,回火温度为500~650℃,得到回火索氏体组织,可在具有良好塑性的情况下保证足够的强度。为避免回火脆性,回火后可快冷,对大尺寸的零件可通过加入Mo,W来避免,典型牌号和用途:45(碳素调质钢)、40Cr、40CrNiMo,40Cr,做重要调质件,如轴类,连杆螺栓,进气阀和重要齿轮等。40CrNiMo:用于制造大截面,重荷载的零件,如汽轮机主轴,叶轮,航空发动机主轴等。(4)弹簧钢。按弹簧的加工工艺不同,可分为冷成形弹簧和热成形弹簧两种,对于大型弹簧或复杂形状的弹簧,采用热轧成形后淬火+中温回火,获得回火托氏体组织,保证高的弹性极限,疲劳极限以及一定的塑韧性。典型牌号:65Mn(碳素弹簧钢),60Si2Mn(5)滚动轴承钢,最终热处理通常采用淬火(820℃~840℃)+冷处理(-60℃~-80℃)【冷处理:减小残留γ,稳定尺寸】+低温回火,得到回火马氏体+细小均匀分布的碳化物+少量残留奥氏体。淬火温度要求十分严格,过筒会引起γ晶粒长大出现过热,过低则γ中的Cr与C溶解不足,影响硬度。典型牌号:C1Cr15(含Cr15‰)(6)低合金工具钢,预备热处理为球化退火,最终热处理为淬火+低温回火,其组织为回火马氏体+未溶碳化物+残留奥氏体,典型牌号与用途:9SiCr,用于制造丝锥,板牙等。(7)碳素工具钢,预备热处理为球化退火,目的是降低硬度,改善切削加工性能,为后面淬火做组织准备,最终热处理为淬火+低温回火,淬火温度为780℃,回火温度为180℃,组织为回火马氏体+粒状渗碳体+ 少量残留奥氏体,典型牌号:T7,T8,T12(8)高速钢,预备热处理淬火+多次回火,得到的组织为回火马氏体+少量碳化物+未溶碳化物。典型牌号和用途:W18Cr4V,制作高速切削的车刀。高速钢锻造后必须进行球化退火,多次回火的目的是为了充分消除残留奥氏体(9)模具刚。冷作模具钢:淬火+低温回火,Cr12 热作模具刚:淬火+高温回火,得到回火索氏体,获得良好的综合力学性能,5CrNiMo 44、什么是石墨化?分几个阶段? 铸铁组织中石墨形成的过程称为石墨化过程 可分为两个阶段:石墨化第一阶段,包括从过共晶的铁液中直接析出的初生石墨,在共晶转变过程中共晶石墨及奥氏体冷却析出的二次石墨;石墨化第二阶段,包括共析转变过程中形成的共析石墨。 45、常用的铸铁类型,典型牌号和用途? (1)灰铸铁:灰铸铁有良好的减振性能和耐磨性能,在干摩擦状态下石墨本身就是润滑剂能起减摩作用,在有润滑的摩擦情况下,石墨脱落后的空洞可以储存和吸附润滑油,是工作表面保持良好的润滑条件,珠光体灰铸铁的强度,硬度和耐磨性均优于铁素体灰铸铁,孕育铸铁(HT300,HT350)的力学性能是灰铸铁中的佼佼者,孕育铸铁是在浇铸前向铁液中加入少量的硅铁、硅钙粉等孕育剂。进行孕育处理,使之得到细片状石墨的灰铸铁。 典型牌号和用途:HT300,HT350,索氏体或托氏体为基体。用于制造齿轮,凸轮,机床卡盘,机床机身,各种泵的壳体等。 (2)可锻铸铁:利用灰铸铁的=优良的铸造性能先铸成白口铸铁铸件,然后经石墨化退火处理,将Fe3C分解为絮状的石墨,即可获得可锻铸铁 用于制造汽车,拖拉机的前后轿壳,减速器壳,转向机构等。 (3)球墨铸铁:球墨铸铁与片状石墨和絮状石墨相比,圆球状石墨对机体的割裂和应力集中作用最小,因此具有良好的力学性能,此外还具有生产周期短,生产工艺简单,不受铸件尺寸限制等优点,产生球墨铸铁时必须要进行脱硫处理,球化处理(浇铸前必须往铁液中加入能使石墨结晶成球状的球化剂)和孕育处理(球化处理后加入石墨化元素而进行的处理) 常见的基体组织有铁素体,铁素体+珠光体,珠光体 另外也可获得贝氏体,马氏体索氏体和奥氏体等组织 回火马氏体为基体的球墨铸铁具有高强度,高硬度,以下贝氏体为基的球墨铸铁具有良好的综合力学性能。 46、什么是失效,以及失效的主要形式? 机械零件的失效是指零件在使用过程中由于某种原因而丧失原 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 功能的现象,零件失效的形式主要有三种:即过量变形、断裂和表面损伤失效。(1)过量变形失效:①过量弹性变形失效②过量塑性变形失效③蠕变变形失效(2)断裂失效:①韧性断裂失效②低温脆性断裂失效③疲劳断裂失效④蠕变断裂失效⑤环境破断失效(3)表面损伤失效:①磨损失效②腐蚀失效③表面疲劳失效 47、零件选材的一般原则:①使用性能原则②工艺性能原则③经济性与环保性原则 48、典型零件的选材及工艺路线? ㈠齿轮类零件 (1)机床齿轮。一般选用中碳钢,如45钢。工艺路线:下料→锻造→正火→粗加工→调质→半精加工→表面淬火、低温回火→精磨。(正火:也可选用完全退火,但正火更经济,而且得到的珠光体组织较细。目的:①调整硬度,消除内应力,便于机加工②细化组织,为淬火做组织准备或作为最终热处理)(调质:淬火+高温回火得到回火索氏体)(表面淬火、低温回火:心部为索氏体组织,表面得到回火马氏体,目的是使表面具有足够高的硬度和耐磨性,心部具有良好的韧性)(2)渗碳齿轮,可选用20Cr。工艺路线:下料→锻造→正火→切削加工→渗碳、淬火及低温回火→喷丸→磨削加工。(渗碳:使表面具有高强度和耐磨性。淬火:表面得到高碳马氏体,心部为低碳马氏体。低温回火:表面为高碳回火马氏体+少量碳化物+残留γ。喷丸:提高疲劳强度) ㈡轴类零件,车床主轴可选45钢 工艺路线:锻造→正火→粗加工→调质→半精加工→表面淬火+低温回火(轴颈和锥孔处用于提高硬度和耐磨性,以及消除内应力表面得到低温回火马氏体+少量残留奥氏体)→精磨 ㈢工具模钢 (T8,T10,T12)(GCr15,9SiCr,W18)(Cr12,w18Cr4v) 用9SiCr做锯条:工艺路线:下料→锻造→球化退火(目的:降低硬度,均匀组织,改善切削性能,为淬火做组织准备)→粗加工→淬火及低温回火(得到高碳马氏体残留奥氏体)→磨削加工