材料成形工藝基礎總結(jié)

1、第二章1 合金的鑄造性能 合金的充型能力、收縮、吸氣性。2 合金的充型能力是指液態(tài)合金充滿鑄型型腔，獲得尺寸正確、形狀完整、輪廓清晰的鑄件的能力。充型能力差易產(chǎn)生澆不到、冷隔、形狀不完整等缺陷。3 影響合金的充型能力的因素1）合金的流動性2）澆注溫度3）充型壓力4）鑄型條件4 合金的收縮概念 液態(tài)合金從澆注溫度逐漸冷卻、凝固，直至冷卻到室溫的過程中，其尺寸和體積縮小的現(xiàn)象，稱為收縮。收縮經(jīng)歷 液態(tài)收縮、凝固收縮、固態(tài)收縮三個階段。5鑄造內(nèi)應力分熱應力和機械應力。6順序凝固，是使鑄件按遞增的溫度梯度方向從一個部分到另一個部分依次凝固。7順序凝固可以有效地防止縮孔和宏觀縮松，主要適用于純金屬和結(jié)晶

2、溫度范圍窄、靠近共晶成分的合金，也適用于凝固收縮大的合金補縮。8縮孔和縮松的防止方法：順序凝固、加壓補縮、壓力鑄造、離心鑄造。9鑄件在凝固后繼續(xù)冷卻的過程中產(chǎn)生的固態(tài)收縮受到阻礙及熱作用，會產(chǎn)生鑄造內(nèi)應力。鑄造內(nèi)應力是鑄件產(chǎn)生變形和裂紋等缺陷的主要原因。鑄造內(nèi)應力分為熱應力和機械應力。熱應力使厚壁受拉應力，薄壁受壓應力。10 為預防熱應力，設計鑄件結(jié)構(gòu)盡量使鑄件的壁厚均勻，并在鑄造工藝上采用同時凝固原則。11 同時凝固原則，是從工藝上采取必要的措施，使鑄件各部分冷卻速度盡量一致。具體方法是將澆口開在鑄件的薄壁處，以減小該處的冷卻速度，而在厚壁處可放置冷鐵以加快冷卻速度。同時凝固原則，主要適用于

3、縮孔、縮松傾向較小的灰口鑄鐵等合金。12機械應力 鑄件收縮時受到鑄型、型芯等的機械阻礙而引起的應力稱為機械應力。13消除應力，時效處理，分為人工時效和自然時效。14鑄件的變形，厚壁部位受拉應力，有縮短的趨勢或向內(nèi)凹，薄壁部位受壓應力，有伸長的趨勢或向外凸。15 熱裂是凝固末期，金屬處于固相線附近的高溫下形成的。熱裂紋的形狀特征：裂紋短，縫隙寬，形狀曲折，縫內(nèi)呈氧化色，即鑄鋼件呈黑色，鋁合金呈暗灰色。防止措施：合理調(diào)整合金成分，合理設計鑄件結(jié)構(gòu)，采用同時凝固和改善型砂的退讓性。16 冷裂 較低溫度下形成，此時金屬處于彈性狀態(tài)，鑄造應力超過合金的強度極限時產(chǎn)生冷裂。形狀特征：裂紋細小，呈連續(xù)直線狀

4、，有時縫內(nèi)有輕微氧化色。凡能減小鑄造內(nèi)應力的因素均能防止冷裂。17合金的吸氣性，在熔煉和澆注合金時，合金會吸入大量氣體，這種吸收氣體的能力成為吸氣性。氣孔分侵入氣孔、析出氣孔、和反應氣孔。18侵入氣孔預防措施：減小型砂的發(fā)氣量、發(fā)氣速度，增加鑄型、型心的透氣性；或是在鑄型表面刷上涂料，使型砂與金屬液隔開，防止氣體的侵入。析出氣孔預防措施：減少合金的吸氣量。反應氣孔：清除冷鐵、型芯撐的表面油污、銹蝕并保持干燥。19 鑄鐵 含碳量大于2.11% 分白口鑄鐵（碳以滲碳體形式存在）、灰口鑄鐵（石墨）、麻口鑄鐵（自由滲碳體和石墨形式混合）。20 灰口鑄鐵分 普通灰口鑄鐵、可鍛鑄鐵、球墨鑄鐵、蠕墨鑄鐵。普

5、通灰口鑄鐵，石墨片狀，HT100，后面三位數(shù)字表示最低抗拉強度?？慑戣T鐵 石墨團絮狀，KT300-06,鐵素體可鍛鑄鐵，最低抗拉強度300MPa，最低伸長率6%，KTZ珠光體可鍛鑄鐵。球墨鑄鐵 石墨球狀，QT400-17。蠕墨鑄鐵，蠕蟲狀。21 鑄鋼 含碳量小于2.11%，分碳素鑄鋼和合金鑄鋼。碳素鑄鋼ZG200400，第一組數(shù)字表示厚度為100mm以下鑄件室溫時屈服點最小值，第二組表示鑄件的抗拉強度最小值。鑄鋼的鑄造特點：澆注溫度高，易氧化，流動性差、收縮大，鑄造困難，容易產(chǎn)生黏砂、縮孔、冷隔、澆不足、變形和裂紋。為細化晶粒、消除應力、提高鑄鋼件的力學性能，鑄后進行退火或正火熱處理。22鑄造

6、方法 1砂型鑄造2熔模鑄造3金屬型鑄造4壓力鑄造5離心鑄造6實型鑄造7低壓鑄造8擠壓鑄造23工藝參數(shù)的確定：a機械加工余量b收縮率c拔模斜度d鑄造圓角e型芯頭24鑄造方法：砂型鑄造、特種鑄造（熔模鑄造、金屬型鑄造、壓力鑄造、離心鑄造）25常用砂型：濕砂型、干砂型、化學硬化型 根據(jù)造型工序方法不同：手工造型、機器造型26普通灰口鑄鐵 片狀石墨，化學成分靠近共晶體，熔點低，具有良好流動性，不易產(chǎn)生縮孔等缺陷。但是粗片狀的石墨存在，導致力學性能降低，所以采用孕育處理，改變片狀石墨的大小和數(shù)量，石墨片越細小，越均勻，鑄鐵力學性能越好。孕育后組織是在珠光體基體上均勻分布的細小石墨片 HT以后三位灰口鑄鐵

7、的最低抗拉強度值27可鍛鑄鐵，又稱瑪鐵或瑪鋼，石墨團絮狀，團絮狀石墨的存在大大減輕了對基體的割裂作用，抗拉強度明顯提高，但可鍛鑄鐵不可鍛造。可鍛鑄鐵的鑄態(tài)組織為白口，沒有石墨化膨脹階段，收縮大，容易形成縮孔、縮松和裂紋缺陷，因此采用順序凝固原則，設置冒口和提高砂型的退讓性。其按基體組織不同分為鐵素體基體和珠光體基體 KT代表鐵素體可鍛鑄鐵，KTZ代表珠光體可鍛鑄鐵，后面第一組數(shù)字代表最低抗拉強度，第二組代表最低伸長率 28鐵素體可鍛鑄鐵 塑性和韌性較高，強度相對低，珠光體的強度硬度高，塑性差 前者用于制造受沖擊、震動的零件，如汽車前后橋殼、減速器殼，后者制造較高強度和耐磨性零件，如曲軸、連桿2

8、9球墨鑄鐵 石墨球狀，化學成分接近共晶點，力學性能較好，強度、塑性、韌性較高，良好的耐磨性，抗疲勞性能和減震性，流動性較好。為獲得球狀石墨，要球化處理，但球化劑阻礙石墨化，為防止白口組織現(xiàn)象，要進行孕育處理。 球墨鑄鐵一般要冒口和冷鐵，采用順序凝固原則， 進行退火 包底沖入法 QT 后面第一組數(shù)字代表最低抗拉強度，第二組代表最低延伸率30、主要加工表面應處于底面或側(cè)面。上部冷卻速度慢、晶粒較粗，上表面易形成砂眼、氣孔、渣孔等缺陷，下部晶粒細小，組織致密，缺陷少，質(zhì)量優(yōu)于上部。無法避免就加大加工余量。31設置結(jié)構(gòu)圓角原因：直角處會形成金屬的局部積聚而易行成縮孔、縮松；內(nèi)側(cè)應力集中嚴重而易產(chǎn)生裂紋

9、；樹枝晶直交、匯合點，晶粒結(jié)合力被削弱，使該處力學性能降低；避免雜質(zhì)聚集。32如何避免收縮：對于線性收縮較大的合金，在凝固過程中應盡量減少鑄造應力。由于收縮應力過大易產(chǎn)生裂紋。第三章1.加工硬化的利弊（1）加工硬化是強化金屬的重要方法之一，尤其是對純金屬及某些不能用熱處理方法強化的合金，例如冷拔鋼絲，冷卷彈簧等采用冷軋，冷拔，冷擠壓等工藝，就是利用加工硬化來提高低碳鋼，純銅，防銹鋁等工件強度和硬度。（2）加工硬化也給進一步加工帶來困難，且使工件在變形中容易產(chǎn)生裂紋，不利于壓力加工進行，通常采用熱處理退火工序消除加工硬化。（3）在實際生產(chǎn)中可利用回復處理，使加工硬化的金屬既保持較高的強度，適當提

10、高韌性，又降低了內(nèi)應力。2.纖維組織金屬在外力作用下發(fā)生塑性變形，晶粒沿變形方向伸長，分布在晶界上的夾雜物也沿著金屬的方向被拉長或壓扁，成為條狀。在再結(jié)晶時，金屬晶?；貜偷容S晶粒，而夾雜物依然成條狀保留下來，這樣就形成了纖維組織，也稱鍛造流線。3.纖維組織的作用纖維組織形成后，金屬力學性能將出現(xiàn)方向性，即在平行纖維組織方向上，材料抗拉強化度提高，在垂直方向上抗剪強度提高。4.消除纖維組織的方法纖維組織很穩(wěn)定，用熱處理或其他方法均難以消除，只能在通過鍛造方法使金屬在不同方向上變形，才能改變纖維組織的方向和分布。5.什么是金屬的鍛造性能以及如何評定金屬的鍛造性能是用來衡量金屬材料利用鍛壓加工方法成

11、型的難易程度， 是金屬的工藝性能之一。常用金屬的塑性和變形抗力來綜合衡量。6.影響金屬鍛造性能的因素（1）金屬的本質(zhì)，即金屬的化學成分和組織成分。（2）變形條件，即變形溫度，變形速度和變性時的應力狀態(tài)。7.終鍛模膛沿四周設有飛邊槽，其作用是（1）容納多余金屬，（2）飛邊槽橋部的高度小，對流向倉部的金屬形成很大的阻力，可迫使金屬充滿模膛，（3）飛邊槽中形成的飛邊能緩和上,下模間的沖擊，延長模具壽命。8.模型鍛造與自由鍛造相比具有一下特點*（1）由于有模具引導金屬的流動，鍛件的形狀可以比較復雜，（2）鍛件內(nèi)部的纖維組織比較完整，從而提高了零件的力學性能和使用壽命，（3）鍛件尺寸精度高，表面光潔，能

12、節(jié)約材料和節(jié)約切削加工工時，（4）生產(chǎn)率高，操作簡單，易于實現(xiàn)機械化，（5）所用鍛模價格昂貴，而且模具加工困難，制造周期長，所以模鍛適合大批量生。（6）需要能力較大的專用設備。9.自由鍛工序（1）鐓粗，（2）拔長，（3）沖孔，（4）擴孔，（5）彎曲，（6）扭轉(zhuǎn)。（7）錯移。10.自由鍛工藝規(guī)程的制定（1）鍛件圖的繪制，。（2）坯料的計算，（3）正確設計變形工序，（4）選擇設備。11.沖壓的基本工序1，分離工序，即沖裁修整。2，變形工序，即拉伸，彎曲和翻邊。12.間隙對斷面質(zhì)量的影響間隙過小，凸模刃口附近的裂紋比正常間隙向外錯開一段距離，導致上，下裂紋中間的材料隨著沖裁過程的進行將被第二次剪切，

13、并在斷面上形成第二光亮帶，中部留下撕裂面，毛刺增大。間隙過大，剪裂紋比正常間隙時遠離凸模刃口，材料受到拉伸力大，光亮帶變小，毛刺，塌角以及斜度也都增大。因此，間隙過大或過小都使沖裁件斷面質(zhì)量降低。23金屬三個變形階段：彈性變形階段、彈塑性變形階段、塑性變形階段和斷裂階段。24塑性變形的實質(zhì)：金屬的塑性是當外力增大到使金屬內(nèi)部產(chǎn)生的應力超過該金屬的屈服點時，使其內(nèi)部原子排列的相對位置發(fā)生變化而相互聯(lián)系不被破壞的性能。25單晶體的塑性變形 正應力只能使晶體產(chǎn)生彈性變形或斷裂，而不能使晶體產(chǎn)生塑性變形。在切應力作用下產(chǎn)生滑移，滑移是塑性變形的主要形式?；谱冃问峭ㄟ^晶體中位錯的移動來完成的。26金屬

14、的塑性變形對金屬組織和性能的影響（金屬塑性變形后組織性能會發(fā)生什么樣變化？）：金屬的塑性變形由金屬內(nèi)多晶體的塑性變形來實現(xiàn)。在塑性變形過程中金屬的結(jié)晶組織將發(fā)生變化，晶粒沿變形最大的方向伸長，晶格與晶粒發(fā)生扭曲，同時晶粒破碎。金屬強度硬度升高，塑性韌性下降。27金屬的塑性變形，分冷變形和熱變形。再結(jié)晶溫度28加工硬化 隨著塑性變形程度的增加，金屬的強度、硬度升高，塑性和韌性下降的現(xiàn)象。29產(chǎn)生加工硬化的原因；一由于經(jīng)過塑性變形晶體中的位錯密度升高，位錯移動所需的切應力增大。二在滑移面上產(chǎn)生許多晶格方向混亂的微小碎晶，它們的晶界是嚴重的晶格畸變區(qū)，這些因素增加了滑移阻力，加大了內(nèi)應力。30加工硬

15、化的優(yōu)缺點:優(yōu)點，是強化金屬的重要方法之一，尤其是對純金屬及某些不能用熱處理方法強化的合金。缺點,給進一步加工帶來困難，且使工件在變形過程中容易產(chǎn)生裂紋，不利于壓力加工的進行。熱處理退火消除加工硬化。31纖維組織是怎樣形成的？怎樣合理利用？用什么樣方法可以改變纖維組織？金屬在外力作用下發(fā)生塑性變形，晶粒沿變形方向伸長，分布在晶界上的夾雜物也沿著金屬的變形方向被拉長或壓扁，成為條狀。在再結(jié)晶時，晶粒恢復為等軸晶粒，而夾雜物依然是條狀保留下來，形成纖維組織。金屬力學性能出現(xiàn)方向性，平行纖維組織的方向上，抗拉強度提高，垂直纖維組織方向上，抗剪強度提高。使用時使工件正應力方向與纖維組織方向一致，切應力

16、方向與纖維組織方向垂直，而且使纖維組的分布與零件外形輪廓相符合，而不被切斷?？椑w維組織穩(wěn)定，熱處理方法和其他方法均難以消除，只能再通過鍛造方法使金屬在不同的方向上變形，才能改變纖維組織的方向和分布。32鍛造性能是用來衡量金屬材料利用鍛壓加工方法成型的難易程度，是金屬加工性能之一。用 金屬的塑性和變形抗力來綜合衡量。金屬的鍛造性能主要取決于金屬的本質(zhì)（1.金屬化學成分2金屬組織狀態(tài)）和金屬的變形條件（1變形溫度2變形速度3變形時應力狀態(tài)）。33始鍛溫度過高或終鍛溫度過低在鍛造是會產(chǎn)生什么樣的后果？寫出45號鋼鍛造溫度范圍加熱溫度過高，產(chǎn)生氧化、脫碳、過熱和過燒。始鍛溫度固相線一下100200度，

17、45鋼1200度。終鍛溫度高于再結(jié)晶溫度50100度，低于再結(jié)晶溫度時，使合金塑性下降，變形抗力增大，還引起不均勻變形并獲得不均勻的晶粒組織，并導致加工硬化，變形抗力大，易產(chǎn)生鍛造裂紋，損壞設備與工具。終鍛溫度過高，則在隨后的冷卻過程中晶粒繼續(xù)長大，得到粗大晶粒組織。45鋼始鍛溫度1200c，終鍛溫度800c。34自由鍛造工序 1鐓粗2拔長3沖孔4擴孔5彎曲6扭轉(zhuǎn)7錯移35終鍛模膛設有飛邊槽；容納多余金屬；飛邊槽橋部的高度小，對流向倉部的金屬形成很大阻力，迫使金屬充滿模鏜；飛邊槽中形成的飛邊能緩和上下模間的沖擊，延長模具壽命。第四章1 鑄鐵焊補時易產(chǎn)生的缺陷： （1）易產(chǎn)生白口組織。（2）易產(chǎn)

18、生裂紋。(3)易產(chǎn)生氣孔。 2 鑄鐵焊補方法：焊條電弧焊，氣焊，釬焊，細絲CO2焊等。常用焊條電弧焊。 3 焊補鑄鐵常用的焊條有：鑄鐵芯鑄鐵焊條，鋼芯石墨化鑄鐵焊條，鎳基鑄鐵焊條和銅基鑄鐵焊條。 4 焊接應力的形成原因： 焊接過程中對焊件進行局部的不均勻加熱，是產(chǎn)生焊接應力的根本原因。另外，焊縫金屬的收縮和金屬組織的變化以及焊件的剛性約束都會引起焊接應力的產(chǎn)生。 5 消除和防止焊接應力的措施: (1)在設計焊接結(jié)構(gòu)時，應選用塑性好的材料，避免焊縫密集交叉，焊縫截面過大以及焊縫過長。（2）在施焊中要選擇正確的焊接次序，以防止焊接應力及裂紋。（3）焊前對焊件進行預熱是防止焊接應力的最好工藝措施，這

19、樣可減弱焊件各部分溫差，從而顯著減小焊接應力。（4）焊接中采用小能量焊接方法或?qū)t熱狀態(tài)的焊縫進行錘擊，亦可減小焊接應力。（5）消除焊接應力最有效的方法是焊接后進行應力退火，即加熱到500600左右保溫冷卻至室溫。 6 幾種常見的變形形式及原因： （1）收縮變形：焊接后由焊縫的縱向和橫向收縮引起， （2)角變形: V型坡口對接焊后，焊縫橫截面形狀上下不對稱，由焊縫橫向收縮不均引起。 (3)彎曲變形：T型梁焊接時，焊縫布置不對稱，由焊縫縱向收縮引起。 (4)扭曲變形：工字梁焊接時，由于焊接順序和焊接方向不合理引起結(jié)構(gòu)上出現(xiàn)扭曲。 (5波浪邊形:薄板焊接時，由于焊接應力局部較大使薄板局部失穩(wěn)而引起

20、。 7 防止焊接變形措施： (1)焊接變形的主要原因是焊接應力，預防焊接應力的措施對防止焊接變形是十分有效的。(2)合理設計焊件結(jié)構(gòu)可有效防止焊接變形，(3)在焊接工藝上，對于不同的變形形式也可采取不同的措施防止焊接變形。另外，合理的焊接次序，也能有效防止焊接變形，對于?？p的焊接，為防止焊接變形，可采用分段焊接或逆向分段焊。 8 焊接變形的矯正：矯正過程的實質(zhì)是使結(jié)構(gòu)產(chǎn)生新的變形來抵消已產(chǎn)生的變形，常用矯正方法有：機械矯正法和火焰加熱矯正法。 9 常見焊接缺陷及其產(chǎn)生原因： （1）氣孔：焊接材料部清潔；弧長太長，保護效果差；焊接規(guī)范不恰當，冷速太快；焊接前清理不當。 （2）裂紋：熱裂紋：母材硫

21、磷含量高；焊縫冷速太快，焊接應力大；焊接材料選擇不當。 冷裂紋：母材淬硬傾向大；焊縫含氫量高；焊接殘余應力較大。 （3）夾渣：焊道間的熔渣未清理干凈；焊接電流太小，焊接速度太快；操作不當。 （4）咬邊：焊條角度和擺動不正確；焊接電流太大電弧太長。 （5）焊瘤：焊接電流太大，電弧太長，焊接速度太慢；焊接位置和云條不當。 （6）未焊透：焊接電流太小，焊接速度太快；坡口角度太小，縫隙過窄，鈍邊太厚。 10 選擇焊接方法需考慮的因素： （1）各種焊接方法的工藝特點和適用范圍；（2）焊接結(jié)構(gòu)所用材料的焊接性能和工件厚度；（3）生產(chǎn)批量，包括單件，小批量，大批量，大量生產(chǎn)等；（4）現(xiàn)場設備條件和工作環(huán)境。

22、18碳鋼的焊接：低碳鋼的含碳量小于0.4%，一般沒有淬硬、冷裂傾向，焊接性最好;中碳鋼含碳量在0.25%-0.6%只講用一定的淬硬傾向，焊接接頭容易產(chǎn)生低塑性的淬硬組織和冷裂紋，焊接性能較差;高碳鋼碳含量大于0.6%淬硬、冷裂傾向更大，焊接性極差。19. 鑄鐵焊補有哪些問題？可采用什么方法克服？ 1.易產(chǎn)生白口組織。由于焊補時為局部加熱，焊補區(qū)冷卻速度極快，不利于石墨析出，因此極易產(chǎn)生白口組織，其硬度很高，焊后很難進行機械加工。2.易產(chǎn)生裂紋。鑄鐵強度低塑性差，當焊接應力較大時，焊縫及熱影響區(qū)內(nèi)易產(chǎn)生裂紋。3.易產(chǎn)生氣孔。鑄鐵含碳量高，焊補時易產(chǎn)生co和CO2氣體，結(jié)晶速度快，熔池中的氣體來不

23、及溢出而形成氣孔。用熱焊法能有效防止白口組織和裂紋產(chǎn)生焊補質(zhì)量好，焊后可進行機械加工。冷焊法焊補時主要依靠焊條調(diào)整焊縫化學成分，以減少白口組織和裂紋傾向。20.為什么厚板焊接時要開坡口？常見坡口形式有那幾種？當板厚增大時，為了焊透，要開各種各樣的坡口，有Y型，X 型，U型，雙U型坡口。21.分析高強度低合金結(jié)構(gòu)鋼的焊接特點。為防止其焊接缺陷，應采取哪些措施？碳及合金元素含量較高，碳當量大于0.4%，焊接性較差，主要表現(xiàn)在：一方面熱影響區(qū)淬硬傾向明顯，熱影響區(qū)易產(chǎn)生馬氏體組織，硬度增高，塑性韌性下降；另一方面，焊接接頭產(chǎn)生冷裂紋傾向加劇。影響冷裂紋因素主要有三：一是焊縫及熱影響區(qū)的含氫量，而是熱影響區(qū)的淬硬程度，三是焊接接頭的殘余應力大小。因此，對于高強度低合金鋼焊接時，焊前一般需要預熱，預熱溫度大于150c，焊后還應進行熱處理，以消除內(nèi)應力。優(yōu)先選用抗裂性好的低氫型焊條；焊接時，要選擇合適的焊接規(guī)范以控制熱影響區(qū)的冷卻速度。第五章1金屬粉末的性能a物理性能b工藝性能2金屬粉末的化學成分一般是指主要金屬或