機(jī)械工程材料作業(yè)整理(共23頁)

1、作業(yè)(zuy)一何謂(hwi)失效？零件的失效方式有哪些？失效：在使用過程中因零件的外部形狀尺寸和內(nèi)部結(jié)構(gòu)發(fā)生變化而失去原有的設(shè)計(shj)功能，使其低效工作或無法工作或提前退役的現(xiàn)象稱為失效。 失效方式：（1）過量變形失效：a、過量彈性變形 b、過量塑性變形 （2）斷裂失效：a、韌性斷裂 b、脆性斷裂 c、低應(yīng)力斷裂 d、疲勞斷裂 e、蠕變斷裂 f、介質(zhì)加速斷裂 （3）表面損傷失效：a、磨損失效b、腐蝕失效c、表面接觸疲勞 （4）物理性能降級：電磁、熱等性能衰減2. 靜載性能指標(biāo)有哪些？它們分別與那種失效形式關(guān)聯(lián)？ 1、剛度和強(qiáng)度指標(biāo) 剛度：彈性模量強(qiáng)度：比例極限，彈性極限，屈服強(qiáng)度，抗拉強(qiáng)

2、度，斷裂強(qiáng)度 2、彈性和塑形指標(biāo) 彈性：彈性能塑形：斷后伸長率，斷面收縮率 3、硬度指標(biāo)失效形式 強(qiáng)度 ：斷裂、塑性變形塑性：塑性變形剛度：過量彈性變形硬度：磨損韌性和疲勞強(qiáng)度：斷裂3. 過量彈性變形、過量塑性變形而失效的原因是什么？如何預(yù)防？失效的責(zé)任主要在于設(shè)計者的考慮不周、計算錯誤或選材不當(dāng)，故防止措施主要應(yīng)從設(shè)計方面考慮。過量彈性變形產(chǎn)生變形的主要原因是材料剛度不夠。預(yù)防途徑：選擇合適的材料或結(jié)構(gòu)確定適當(dāng)?shù)钠ヅ涑叽绮捎脺p少變形影響的轉(zhuǎn)接件，比如在系統(tǒng)中采用軟管等柔性構(gòu)件，可顯著減少彈 性變形的有害影響。過量塑性變形產(chǎn)生變形的主要原因是材料的彈性極限，屈服強(qiáng)度不夠。預(yù)防途徑：降低實際應(yīng)力

3、：降低工作應(yīng)力；減少殘余應(yīng)力；降低應(yīng)力集中。提高材料的屈服強(qiáng)度：通過合金化、熱處理等方法。4. 何謂沖擊韌性？如何根據(jù)沖擊韌性來判斷材料的低溫脆性傾向？沖擊韌性是指材料在沖擊載荷作用下吸收塑性變形功和斷裂功的能力，即反映材料承受外來沖擊負(fù)荷而不斷裂的抵抗能力。沖擊韌性指標(biāo)的實際意義在于揭示材料的變脆傾向。 材料的沖擊吸收功隨溫度降低而降低，當(dāng)溫度低于韌脆轉(zhuǎn)變溫度時，材料由韌性狀態(tài)變?yōu)榇嘈誀顟B(tài)的現(xiàn)象，稱為低溫脆性。從試樣結(jié)果看（參見沈蓮機(jī)械工程材料第三版P10圖1-4）沖擊韌性高的材料的低溫脆性傾向小。但如果在低溫條件下使用的零件，設(shè)計要考慮沖擊韌性和韌脆轉(zhuǎn)變溫度。作業(yè)二何謂斷裂韌性？影響脆斷的

4、主要因素有哪些？材料抵抗裂紋擴(kuò)展斷裂的韌性性能稱為斷裂韌性。是材料抵抗脆性破壞的韌性參數(shù)。通常主要以斷裂韌度來衡量。影響脆斷的主要因素有：1、加載方式和材料本質(zhì)：冶金缺陷會引起冷脆，比如過熱引起晶粒異常長大，非金屬夾雜物顆粒沿晶界析出；有害雜質(zhì)元素沿晶界偏聚，減弱了晶界結(jié)合力等。2、溫度和加載速度(sd)：降低使用溫度和增加加載速度都會引起材料脆斷傾向增大。3、應(yīng)力(yngl)集中4、零件(ln jin)尺寸設(shè)計不合理壓力容器鋼的S=1000MPa，KIC =170MPam1/2 ; 鋁合金的S=400MPa，KIC =25MPam1/2 。試問這兩種材料制作壓力容器時發(fā)生低應(yīng)力脆斷時裂紋的臨

5、界尺寸是多少設(shè)裂紋的幾何形狀因子Y=1/2？哪一種材料更適合做壓力容器？解：裂紋的臨界尺寸ac=(KIC/Y*S)2壓力容器鋼: ac=(170/(1.77*1000) 2=0.0092m鋁合金: ac=(25/(1.77*400) 2=0.0012m由于壓力容器鋼的零件允許存在的裂紋最大尺寸大于鋁合金的，所以壓力容器鋼更適合做壓力容器。查資料，到現(xiàn)場（汽車系、機(jī)械系、材料系實驗室），從下列汽車零件中任選一種，分析它在使用中的主要失效形式，你選材時主要考慮哪些主要力學(xué)性能，為什么？變速箱齒輪，駕駛室外殼（車身），發(fā)動機(jī)中的活塞，發(fā)動機(jī)缸體，發(fā)動機(jī)缸蓋，曲軸，半軸，減振彈簧（鋼板彈簧）常見汽車零

6、件的工作條件及失效形式：1、齒輪工作條件、失效形式及性能要求齒輪是汽車中應(yīng)用最廣的零件之一，主要用于傳遞扭矩和調(diào)節(jié)速度。（1）工作條件1）由于傳遞扭矩，齒根承受較大的交變彎曲應(yīng)力；2）齒面相互滑動和滾動，承受較大的交變接觸力及強(qiáng)烈的摩擦；3）由于換檔、啟動或嚙合不良，齒部承受一定的沖擊；（2）主要失效形式1）疲勞斷裂 主要發(fā)生在齒根。它是齒輪最嚴(yán)重的失效形式；2）齒面磨損；3）齒面接觸疲勞破壞；4）過載斷裂；（3）性能要求1）高的彎曲疲勞強(qiáng)度2）高的接觸疲勞強(qiáng)度和耐磨性3）齒輪心部要有足夠的強(qiáng)度和韌性4) 較好的熱處理性能，熱處理變形小。2. 汽車發(fā)動機(jī)曲軸的工作條件、失效形式及性能要求（1）

7、工作條件1）承受彎曲、扭轉(zhuǎn)、剪切、拉壓、沖擊等交變應(yīng)力。2）曲軸頸與軸承發(fā)生滑動摩擦3）承受一定的沖擊載荷（2）主要失效形式1）疲勞斷裂 長期受扭轉(zhuǎn)和彎曲交變載荷作用2）磨損失效 軸頸嚴(yán)重磨損（3）對曲軸用材料性能要求1）高的強(qiáng)度；2）一定的沖擊韌度；3）足夠的彎曲、扭轉(zhuǎn)疲勞強(qiáng)度；4）足夠的剛度；軸徑表面有高的硬度和耐磨性。3、汽車彈簧零件的工作條件、失效形式及性能要求（1）工作條件1）彈簧在外力作用下，壓縮、拉伸、扭轉(zhuǎn)時材料將承受(chngshu)很大的彎曲應(yīng)力或扭轉(zhuǎn)應(yīng)力。2）緩沖、減震(jin zhn)或復(fù)原用的彈簧，承受很大的交變應(yīng)力和沖擊載荷的作用（2）主要失效(sh xio)形式1）

8、剛度不足引起的過度變形2）疲勞斷裂（3）對彈簧用材性能要求1）高的彈性極限和屈強(qiáng)比（s/b）2）高的疲勞強(qiáng)度3）好的表面質(zhì)量4）良好的耐蝕性和耐熱性4、半軸零件的工作條件、失效形式及性能要求（1）半軸的工作條件1）工作時主要受交變彎曲和扭轉(zhuǎn)應(yīng)力的復(fù)合作用；2）軸與軸上零件有相對運(yùn)動, 相互間存在摩擦和磨損；3）軸在高速運(yùn)轉(zhuǎn)過程中會產(chǎn)生振動, 使軸承受沖擊載荷；4）多數(shù)軸會承受一定的過載載荷。（2） 半軸的失效方式1）長期交變載荷下的疲勞斷裂（包括扭轉(zhuǎn)疲勞和彎曲疲勞斷裂）；2）大載荷或沖擊載荷作用引起的過量變形、斷裂；3）與其它零件相對運(yùn)動時產(chǎn)生的表面過度磨損。（3）半軸的性能要求1）綜合機(jī)械性

9、能： 足夠強(qiáng)度、塑性和一定韌性，以防過載斷裂、沖擊斷裂；2）高疲勞強(qiáng)度， 對應(yīng)力集中敏感性低，以防疲勞斷裂；3）表面要有高硬度、高耐磨性， 以防磨損失效；4）足夠淬透性，良好切削加工性能，價格便宜。5、活塞零件的工作條件、失效形式及性能要求（1）活塞的工作條件活塞在高溫、高壓、高速、潤滑不良的條件下工作。1）活塞直接與高溫氣體接觸，瞬時溫度可達(dá)2500K以上，因此，受熱嚴(yán)重，而散熱條件又很差，所以活塞工作時溫度很高，頂部高達(dá)600700K，且溫度分布很不均勻；2）活塞頂部承受氣體壓力很大，特別是做功行程壓力最大，汽油機(jī)高達(dá)35MPa，柴油機(jī)高達(dá)69MPa，這就使得活塞產(chǎn)生沖擊，并承受側(cè)壓力的作

10、用；3）活塞在氣缸內(nèi)以很高的速度(812m/s)往復(fù)運(yùn)動，且速度在不斷地變化，這就產(chǎn)生了很大的慣性力，使活塞受到很大的附加載荷?；钊谶@種惡劣的條件下工作，會產(chǎn)生變形并加速磨損，還會產(chǎn)生附加載荷和熱應(yīng)力，同時受到燃?xì)獾幕瘜W(xué)腐蝕作用。（2）活塞失效形式1）活塞頂面裂紋；2）活塞環(huán)槽過度磨損；3）活塞銷座裂紋，銷孔咬合；4）環(huán)岸和裙部脆斷。（3）活塞的性能要求1）要有足夠的強(qiáng)度、剛度、質(zhì)量小、重量輕，以保證最小慣性力。2）導(dǎo)熱性好、耐高溫、高壓、腐蝕，有充分 的散熱能力,受熱面積小。3）活塞與活塞壁間應(yīng)有較小的摩擦系數(shù)。4）溫度變化時，尺寸(ch cun)、形狀變化要小，和汽缸壁間要保持最小的間隙

11、。5）熱膨脹系數(shù)小，比重(bzhng)小，具有較好的減磨性和熱強(qiáng)度。6、發(fā)動機(jī)缸體零件的工作條件、失效(sh xio)形式及性能要求（1）發(fā)動機(jī)缸體的工作條件缸體通常在處于高溫、高載荷、磨損劇烈的狀態(tài)下工作，承受較大的熱沖擊作用和承受較大的壓力，同時工作在液體油的沉浸下，工作環(huán)境潮濕。（2）發(fā)動機(jī)缸體失效形式1）過量變形；2）缸體滲漏（3）發(fā)動機(jī)缸體的性能要求1）要有足夠高的剛度、強(qiáng)度、硬度，高的耐磨性；2）配氣機(jī)構(gòu)能夠準(zhǔn)時的進(jìn)氣排氣，氣缸內(nèi)密封性好，無漏油；3）缸體工作時內(nèi)部高壓高溫，因此需要有良好的散熱條件；4）良好的減震性；4）發(fā)動機(jī)缸體形狀復(fù)雜，因此要便于成型。7、發(fā)動機(jī)缸蓋零件的工作

12、條件、失效形式及性能要求（1）發(fā)動機(jī)缸蓋的工作條件缸蓋安裝在缸體的上面，從上部密封氣缸并構(gòu)成燃燒室。它經(jīng)常與高溫高壓燃?xì)庀嘟佑|，因此承受很大的熱負(fù)荷和機(jī)械負(fù)荷。（2）發(fā)動機(jī)缸蓋失效形式過量塑性變形，拆卸后重裝密封性下降；（3）發(fā)動機(jī)缸蓋的性能要求1）高的高溫強(qiáng)度；2）好的密封性；3）良好的導(dǎo)熱性；4）發(fā)動機(jī)缸蓋形狀復(fù)雜，因此要便于成型。8、汽車車身的工作條件、失效形式及性能要求（1）汽車車身的工作條件汽車車身既是外觀裝飾性的零件，又是封閉薄殼狀的受力零件。它主要起的是支撐作用以及防止在行駛過程中損壞和駕駛?cè)嗽跊_擊過程中受到傷害的作用。由于長期暴露在空氣中，所以要求有一定的防腐蝕作用，當(dāng)然其形狀

13、的設(shè)計也要符合一定的力學(xué)規(guī)律，即減少在行駛過程中的受力，用以降低損耗。（2）汽車車身的失效形式1）一般在長時間工作后由于受到內(nèi)部震動影響容易出現(xiàn)部分部位脫焊的狀況，直接導(dǎo)致失效；2）部分區(qū)域應(yīng)力集中發(fā)生非彈性變形、扭曲；3）磨損、銹蝕也是其常見的一種失效形式。（3）汽車車身的性能要求由于汽車車身具有材料薄、形狀復(fù)雜、結(jié)構(gòu)尺寸大和表面質(zhì)量要求高等特點，所以要求有以下性能：1）足夠的強(qiáng)度；2）良好的塑性和韌性，良好的沖壓性能；3）一定的剛性和尺寸穩(wěn)定性；4）良好的焊接性能；作業(yè)31、有一根軸向尺寸很大的軸（圓形截面桿件各截面中心點的連線叫軸線，沿這個方向叫軸向；自截面中心點放射(fngsh)方向叫

14、徑向。自桿件端點到軸線上某點的距離長短叫軸向尺寸），在500溫度下工作，承受交扭轉(zhuǎn)載荷和交變彎曲載荷，軸頸處（軸和軸承配合的部分）承受摩擦力和接觸壓應(yīng)力，試分析此軸的失效形式(xngsh)可能有幾種？設(shè)計時需要考核哪幾個力學(xué)性能指標(biāo)？答：根據(jù)其工作條件，此軸失效方式主要是疲勞斷裂和軸頸處磨損，也可能出現(xiàn)(chxin)沖擊過載斷裂，塑性變形或高溫蠕變。 從失效分析看，設(shè)計時需要考核力學(xué)性能指標(biāo)：高的疲勞強(qiáng)度，防止疲勞斷裂；優(yōu)良的綜合力學(xué)性能，即較高的屈服強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度、較高的韌性，防止塑性變形和沖擊過載斷裂；軸頸處具有高的硬度和耐磨性，防止磨損失效；高的蠕變抗力、耐蝕性等。實際晶體中的晶體缺陷有

15、哪幾種類型，它們分別對金屬材料力學(xué)性能有何影響？試分別舉一例在實際生產(chǎn)（生活）的應(yīng)用。答：實際晶體中偏離理想完整點陣的部位或結(jié)構(gòu)稱為晶體缺陷。根據(jù)缺陷在晶體中分布的幾何特點, 可將其分為3大類, 即點缺陷、線缺陷和面缺陷。點缺陷會使周圍的晶格發(fā)生畸變，進(jìn)而使位錯運(yùn)動時阻力增大，從而引起材料強(qiáng)度、硬度上升，塑性、韌性下降。生產(chǎn)中固溶強(qiáng)化就是利用此原理，比如熱處理（淬火）；加合金元素固溶于奧氏體、鐵素體、馬氏體中，產(chǎn)生固溶強(qiáng)化。位錯是一種及重要的晶體缺陷，它對金屬的塑性變形，強(qiáng)度與斷裂有很重要的作用，塑性變形就其原因就是位錯的運(yùn)動，而強(qiáng)化金屬材料的基本途徑之一就是阻礙位錯的運(yùn)動。深入了解位錯的基本

16、性質(zhì)與行為，對建立金屬強(qiáng)化機(jī)制將具有重要的理論和實際意義。金屬材料的強(qiáng)度與位錯在材料受到外力的情況下如何運(yùn)動有很大的關(guān)系。如果位錯運(yùn)動受到的阻礙較大，則材料強(qiáng)度、硬度就會較高。實際材料在發(fā)生塑性變形時，位錯的運(yùn)動是比較復(fù)雜的，位錯之間相互反應(yīng)、位錯受到阻礙不斷塞積、材料中的溶質(zhì)原子、第二相等都會阻礙位錯運(yùn)動，從而使材料出現(xiàn)加工硬化。比如生產(chǎn)中的表面噴丸強(qiáng)化技術(shù)。面缺陷原子排列不規(guī)則，常溫下晶界對位錯運(yùn)動起阻礙作用，塑性變形抗力提高，晶界有較高的強(qiáng)度和硬度。晶粒越細(xì)，材料的強(qiáng)度越高，這就是細(xì)晶強(qiáng)化。比如，生產(chǎn)中的孕育處理，加合金元素細(xì)化奧氏體和鐵素體晶粒及馬氏體針條等。何謂過冷度？為什么結(jié)晶需要

17、過冷度？它對結(jié)晶后晶粒大小有何影響？為什么？答：過冷度是指金屬其熔點（理論結(jié)晶溫度）與實際結(jié)晶溫度的差值，合金的過冷度等于其相圖中液相線溫度與實際結(jié)晶溫度的差值。過冷度是指平衡結(jié)晶溫度與實際結(jié)晶溫度之差稱為過冷度。根據(jù)熱力學(xué)第二定律，在等溫等壓條件下，一切自發(fā)過程都朝著使系統(tǒng)自由能降低的方向進(jìn)行。從液、固金屬自由能G與溫度T的關(guān)系曲線可知，二曲線相交點對應(yīng)的溫度稱為平衡結(jié)晶溫度。在低于平衡結(jié)晶溫度時，固體的自由能低于液體的自由能，液體結(jié)晶為固體為自發(fā)過程，所以要使液體結(jié)晶，就必須具有一定的過冷度，以提供結(jié)晶的驅(qū)動力，過冷度愈大，液體結(jié)晶的傾向愈大。過冷度愈大，冷卻速度越大，生核速率就越大，晶粒

18、就越細(xì)小作業(yè)四根據(jù)鐵碳相圖指出滲碳體的種類、形成過程及對鐵碳合金力學(xué)性能的影響。答：根據(jù)鐵碳相圖滲碳體一般分為5種一次滲碳體（從液體相中析出）其呈白色條帶狀分布在萊氏體之間。 二次滲碳體（從奧氏體中析出），沿奧氏體晶界網(wǎng)狀分布。沿原始奧氏體晶界析出且呈網(wǎng)狀分布，從而勾劃出奧氏體晶界，故成網(wǎng)狀的二次滲碳體。當(dāng)奧氏體轉(zhuǎn)變成珠光體后，二次滲碳體便呈連續(xù)網(wǎng)狀分布在珠光體的邊界上。 三次(sn c)滲碳體（從鐵素體中析出），其分布在鐵素體晶界上，但因量少、極分散，一般看不到。 共晶(n jn)滲碳體是由液態(tài)(yti)鐵碳合金中直接結(jié)晶出來的；由于液體原子活動能力強(qiáng)，故共晶滲碳體常以樹枝狀形態(tài)生長，而且比

19、較粗大；由于形成共晶滲碳體的液態(tài)合金碳含量較高（4.3%)，故合金中共晶滲碳體的量大。 共析滲碳體是由固態(tài)下（奧氏體中）形成的；以比較細(xì)小的片狀形式存在；由于形成共析滲碳體的合金的碳含量較低（0.77%），故共析滲碳體的量少。 滲碳體是鐵碳合金中的強(qiáng)化相。滲碳體對性能的影響，既取決于形貌，也取決于數(shù)量，隨著碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加，強(qiáng)度、硬度增加，塑性、韌性下降。二次滲碳體因呈連續(xù)網(wǎng)狀分布在珠光體的邊界上，所以會使材料脆性增加。一次滲碳體出現(xiàn)在過共晶鑄鐵，具有很高的硬度，脆性大，難以加工，強(qiáng)度也低于鋼。并根據(jù)Fe-Fe3C相圖分析下列各性能變化的原因：答：滲碳體是鐵碳合金中的強(qiáng)化相，隨著含碳量的增加

20、，滲碳體的量增加，所以材料的強(qiáng)度、硬度增加，塑性、韌性降低，當(dāng)含碳量大于1.0%,由于網(wǎng)狀滲碳體的出現(xiàn)，導(dǎo)致材料強(qiáng)度下降。當(dāng)含碳量大于2.11%,出項粗大的一次滲碳體，材料變得硬脆。畫出Fe -C狀態(tài)圖，填出圖中各區(qū)的相和組織。分析緩慢冷卻條件下T10鋼和含碳量為5.0%鐵的結(jié)晶（凝固）過程，要求分別畫出其冷卻曲線并寫出各溫度區(qū)間組織（相）轉(zhuǎn)變，以及其室溫組織。答：作圖略。參見課件和機(jī)械工程材料過共析鋼和過共晶鑄鐵的結(jié)晶過程。 T10室溫組織 P+Fe3C 過共晶鑄鐵室溫組織：Le+ Fe3CI應(yīng)用杠桿定律分別計算45鋼（含C=0.45%）,鐵素體（F）和Fe3C兩相各占多少（相對質(zhì)量分?jǐn)?shù)）？

21、有一鋼的金相觀察發(fā)現(xiàn)其 F:95%; Fe3C：5%；求鋼的含碳量？解：(1)45號鋼的室溫組織是為F（Wc=0.0218% C）+P（F+Fe3C）（Wc =0.77%C）所以45鋼的室溫相是F和Fe3C (Wc=6.69%)，根據(jù)杠桿定律：相的相對量：WF=(6.69-0.45)/(6.69-0.0218)=0.9357=93.6%WFe3C=1-93.6%=6.4% 或WFe3C =(0.45-0.0218)/(6.69-0.0218)=0.064=6.4%(2) 根據(jù)WF=(6.69-X)/(6.69-0.0218)=0. 95解得：X=6.69-0. 95*(6.69-0.0218)

22、=0.355答（1）鐵素體（F）和Fe3C兩相各占93.6%和6.4% （2）鋼的含碳量約為0.35 查資料，指出下列鋼的類別(libi)、成分、室溫(sh wn)顯微組織(zzh)及用途Q215-A-F；Q255-B；10鋼；40Cr；60Si2Mn；W18Cr4V答：Q215-A-F 普通碳素結(jié)構(gòu)鋼，顯微組織F+P。 其余見金屬工藝學(xué)P31Q255-B 普通碳素結(jié)構(gòu)鋼，顯微組織F+P。其余見金屬工藝學(xué)P31T10鋼 碳素工具鋼，顯微組織Fe3C+P。 其余見金屬工藝學(xué)P32 40Cr 合金結(jié)構(gòu)鋼，顯微組織F+P。 其余見金屬工藝學(xué)P34 60Si2Mn 合金結(jié)構(gòu)鋼，顯微組織 P（較多）+F

23、。其余見金屬工藝學(xué)P35 W18Cr4V合金工具鋼，顯微組織 P（大量）+F。其余見金屬工藝學(xué)P35 作業(yè)五在鋼中加入合金元素的主要目的是什么？答：改善鋼的熱處理工藝性能細(xì)化奧氏體晶粒提高淬透性提高回火抗力 (2)、合金元素提高鋼的使用性能1）合金元素使鋼強(qiáng)化（固溶強(qiáng)化、第二相強(qiáng)化、細(xì)晶強(qiáng)化）2）合金元素使鋼獲得特殊性能3）形成穩(wěn)定的單相組織4）形成致密氧化膜5）形成金屬間化合物請分別說出它們的代表鋼號及其使用零件。根據(jù)前面的作用，合金結(jié)構(gòu)鋼、合金工具鋼、特殊性能鋼中各選一種鋼號和零件。共析鋼奧氏體等溫轉(zhuǎn)變產(chǎn)物的形成條件、組織形態(tài)及性能各有何特點？ 答：其等溫轉(zhuǎn)變在不同溫度區(qū)間可能發(fā)生三種類型

24、：珠光體型轉(zhuǎn)變（高溫轉(zhuǎn)變）；貝氏體型轉(zhuǎn)變（中溫轉(zhuǎn)變）；馬氏體型轉(zhuǎn)變（低溫轉(zhuǎn)變）。 1)珠光體型轉(zhuǎn)變 轉(zhuǎn)變的產(chǎn)物為珠光體、索氏體和托氏體。其形成的條件為共析鋼在727550（實際溫度要低于該值）之間等溫轉(zhuǎn)變就行。溫度在727650之間，形成珠光體（層片之間距離比較大，如果在727附近保溫時間較長，會形成球狀珠光體）；在650600之間，形成索氏體（放大千倍可以分辨出片層狀）；在600550之間（用電子顯微鏡可以看出片層狀）。其中片層間距離越小，P的強(qiáng)度、硬度、塑性和韌性都越高。2)貝氏體型轉(zhuǎn)變 轉(zhuǎn)變產(chǎn)物為貝氏體。其形成的條件為共析鋼在230550（實際溫度要低于該值）之間等溫轉(zhuǎn)變。溫度在3505

25、50之間，形成上貝氏體。在光學(xué)顯微鏡下可以明顯見到成束的、自晶界向晶粒內(nèi)部生成的鐵素體條，它的分布具有羽毛狀特征，上貝氏體塑性和韌性較差，在生產(chǎn)中很少應(yīng)用；在350230之間形成下貝氏體，它容易被腐蝕，在顯微鏡下顯黑色狀。其具有較高的硬度和耐磨性，它的強(qiáng)度、韌度和塑性均高于上貝氏體。3)馬氏體型轉(zhuǎn)變 轉(zhuǎn)變產(chǎn)物為馬氏體和殘余奧氏體。其形成條件為共析鋼在230以下等溫轉(zhuǎn)變就行，當(dāng)奧氏體中W(C)1%時，得到的是片狀馬氏體（呈雙凸透鏡狀），具有高強(qiáng)度高硬度，但韌性很差，其特點是硬而脆；W(C)端部發(fā)藍(lán)處理（防銹）汽車鋼板彈簧：油淬+中溫回火車床主軸、變速箱齒輪見教材P35表1-8發(fā)動機(jī)曲軸：曲軸的熱

26、處理關(guān)鍵技術(shù)是表面強(qiáng)化處理。球墨鑄鐵曲軸一般均采用正火處理，為表面處理做好組織準(zhǔn)備，表面強(qiáng)化處理一般采用感應(yīng)淬火或氮化工藝+回火。鍛鋼曲軸則采用軸頸與圓角淬火工藝+回火。作業(yè)8金屬液態(tài)成形有何最突出的優(yōu)點？通常有哪些液態(tài)成形方法？答：金屬液態(tài)成形具有如下最突出的優(yōu)點：（1）可制造出內(nèi)腔、外形很復(fù)雜的毛坯。如各種箱體、機(jī)床床身、汽缸體、缸蓋等。（2）工藝靈活性大，適應(yīng)性廣。液態(tài)成型件的大小幾乎不限，其重量可由幾克到幾百噸，其壁厚可由0.5mm到1m左右。工業(yè)上凡能溶化成液態(tài)的金屬材料均可用于液態(tài)成型。對于塑性很差的鑄鐵，液態(tài)成型是生產(chǎn)其毛坯或零件的唯一(wi y)的方法。（3）液態(tài)(yti)成型

27、件成本(chngbn)較低。液態(tài)成型可直接利用廢機(jī)件和切屑，設(shè)備費(fèi)用較低。同時，液態(tài)成型件加工余量小，節(jié)約金屬。通常的液態(tài)成形方法：通常分為兩大類：砂型鑄造成形工藝和特種鑄造成形工藝（如：金屬型鑄造、熔模鑄造、壓力鑄造、低壓鑄造、實型鑄造、離心鑄造等）金屬鑄造工藝性能主要以何種物理特性來表征？其影響因素如何？請分別予以分析？答：金屬鑄造工藝性能主要以液態(tài)金屬的充型能力來表征。影響液態(tài)金屬充型能力的因素有：合金的流動性，鑄型性質(zhì)，澆注條件，鑄件結(jié)構(gòu)等。 合金的流動性是指金屬液的流動能力。流動性越好的金屬液，充型能力越強(qiáng)。 鑄型性質(zhì)的影響： （1）鑄型材料 鑄型的蓄熱系數(shù)大，充型能力越差。（2）鑄

28、型溫度 鑄型溫度越高，充型能力越強(qiáng)。（3）鑄型中的氣體 澆注條件的影響 （1）澆注溫度：一般T澆越高，液態(tài)金屬的充型能力越強(qiáng)。（2）充型壓力：壓力越大，充型能力越強(qiáng)。（3）澆注系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 結(jié)構(gòu)復(fù)雜，流動阻力大，充型能力差。鑄件結(jié)構(gòu)的影響：（1）鑄件壁厚 厚度大，熱量散失慢，充型能力就好。（2）鑄件復(fù)雜程度 結(jié)構(gòu)復(fù)雜，流動阻力大，充型困難。 3、鑄造凝固方式，根據(jù)合金凝固特性分成哪幾類？它們對鑄件質(zhì)量將分別產(chǎn)生什么影響？答： 鑄造凝固方式，根據(jù)合金凝固特性分成逐層凝固、糊狀凝固、中間凝固。合金的結(jié)晶溫度范圍愈小，凝固區(qū)域愈窄，愈傾向于逐層凝固；凝固區(qū)域愈寬，愈傾向于糊狀凝固；對于一定成分的合金，結(jié)

29、晶溫度范圍已定，凝固方式取決于鑄件截面的溫度梯度，溫度梯度越大，對應(yīng)的凝固區(qū)域越窄，越趨向于逐層凝固。對鑄件質(zhì)量影響較大的主要是液相和固相并存的凝固區(qū)域的寬窄，鑄件的凝固與鑄造缺陷的關(guān)系：一般說來，逐層凝固有利于合金的充型及補(bǔ)縮，便于防止縮孔和縮松；糊狀凝固時，難以獲得組織致密的鑄件，如果凝固和收縮得不到合理的控制，鑄件內(nèi)部就會出現(xiàn)縮孔、縮松、鑄造應(yīng)力、變形、裂紋等缺陷。4、 金屬液態(tài)成形中，其收縮過程分為哪幾個相互聯(lián)系的階段，對鑄件質(zhì)量將產(chǎn)生什么影響？答：金屬從液態(tài)冷卻到室溫，要經(jīng)歷三個相互聯(lián)系的收縮階段： 液態(tài)收縮從澆注溫度冷卻至凝固開始溫度之間的收縮。 凝固收縮從凝固開始溫度冷卻到凝固結(jié)

30、束溫度之間的收縮。固態(tài)收縮從凝固完畢時的溫度冷卻到室溫之間的收縮。收縮導(dǎo)致的鑄件缺陷：(1)縮孔和縮松 (2)鑄造應(yīng)力、變形和裂紋5、如何防止縮孔和縮松的產(chǎn)生？答：（1）縮孔形成機(jī)理是：純金屬、共晶成分合金和結(jié)晶溫度范圍窄的合金，在一般鑄造條件下按由表及里逐層凝固的方式凝固。由于金屬或合金在冷卻過程中發(fā)生的液態(tài)收縮和凝固收縮大于固態(tài)收縮，從而在鑄件最后凝固的部位形成尺寸較大的集中縮孔。（2）縮松的形成(xngchng)機(jī)理是：鑄件最后凝固的收縮未能得到補(bǔ)足，或者結(jié)晶溫度范圍(fnwi)寬的合金呈糊狀凝固，凝固區(qū)域較寬，液、固兩相共存，樹枝晶發(fā)達(dá)(fd)，枝晶骨架將合金液分割開的小液體區(qū)難以得到

31、補(bǔ)縮所致。不同的鑄造合金形成縮孔和縮松的傾向不同。逐層凝固合金(純金屬、共晶合金或窄結(jié)晶溫度范圍合金)的縮孔傾向大，縮松傾向小；糊狀凝固的合金縮孔傾向雖小，但極易產(chǎn)生縮松。由于采用一些工藝措施可以控制鑄件的凝固方式，因此，縮孔和縮松可在一定范圍內(nèi)互相轉(zhuǎn)化?？s孔和縮松的防止：防止鑄件產(chǎn)生縮孔的途徑：采用順序凝固。措施： 加冒口：使鑄件從遠(yuǎn)離冒口的部分到冒口之間建立一個遞增的溫度梯度，凝固從遠(yuǎn)離冒口的部分開始，逐漸向冒口方向順序進(jìn)行，最后是冒口本身凝固。這樣就能實現(xiàn)良好的補(bǔ)縮，使縮孔移至冒口，從而獲得致密的鑄件。防止鑄件產(chǎn)生縮松途徑：（1）選用近共晶成分和結(jié)晶范圍較窄的合金生產(chǎn)鑄件；（2）提高鑄件

32、溫度梯度：鑄件溫度梯度大，則其對應(yīng)的凝固區(qū)窄。措施：鑄件縮松處設(shè)置冒口，安放冷鐵或冷鐵與冒口聯(lián)用；采取細(xì)化品粒的措施；改進(jìn)鑄件在鑄型中的位置降低澆注溫度和澆注速度6、何謂鑄件熱應(yīng)力和機(jī)械應(yīng)力？它們對鑄件質(zhì)量將產(chǎn)生什么影響？如何防止鑄件變形？ 鑄件的固態(tài)收縮受到阻礙而引起的應(yīng)力，稱為鑄造應(yīng)力。熱應(yīng)力：由于鑄件各部分冷卻速度不同，以致在同一時期內(nèi)收縮不一致，而且各部分之間 存在約束作用，從而產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力，稱為熱應(yīng)力。鑄件冷卻至室溫后，這種熱應(yīng)力依然存在 ，故又稱為殘余應(yīng)力。機(jī)械應(yīng)力：是由于鑄件的收縮受到機(jī)械阻礙而產(chǎn)生的，是暫時性的，只要機(jī)械阻礙一經(jīng)消除，應(yīng)力也隨之消失。鑄造應(yīng)力的存在會帶來一系列不

33、良影響，諸如使鑄件產(chǎn)生變形、裂紋 ，降低承載能力，影響加工精度等。防止鑄件變形的途徑使鑄件各部分冷卻速度盡量一致： 減少鑄件的收縮的機(jī)械阻礙；措施： （1）采用同時凝固的原則；（2）工藝方面提高鑄型和型芯的退讓性，及早落砂、打箱以消除機(jī)械阻礙，將鑄件放入保溫坑中緩冷，都可減小鑄造應(yīng)力。（3）結(jié)構(gòu)設(shè)計方面應(yīng)盡量做到結(jié)構(gòu)簡單，壁厚均勻，薄、厚壁之間逐漸過渡，以減小各部分的溫差，并使各部分能比較自由地進(jìn)行收縮。 （4）可用自然時效、人工時效等方法消除。作業(yè)91、鑄鐵石墨化的意義是什么？影響鑄鐵石墨化的因素有哪些？答：意義：石墨化可將高硬度、性脆的白口鑄鐵轉(zhuǎn)化為具有較高強(qiáng)度及其他性能的灰鑄鐵、球鐵、可

34、鍛鑄鐵、蠕墨鑄鐵，拓展了鑄鐵的使用范圍。影響鑄鐵石墨化的因素：（1）化學(xué)成分的影響:通常促進(jìn)鑄鐵石墨化的元素有硅(Si)、鈦(Ti)、鎳(Ni)、銅 (Cu)、鋁(AD和鈷(Co)等。硅是強(qiáng)烈的石墨化元素， 既促進(jìn)石墨結(jié)晶，又促進(jìn)滲碳體分解。鉻(Cr)、銻 (Te)、硫(S)、釩(V)、錳(Mn)、鉬(Mo)、磷(P)、 鎢(W)、鎂(Mg)、硼(B)、氧(O)、氫(H)和氮(N)等 都是阻礙石墨化過程的元素，即促進(jìn)碳以碳化物形式存 在的元素。（2）冷卻速度(sd)的影響: 石墨(shm)從固溶體中析出時，冷卻速度對其有很大影響。冷卻速度大可阻止石墨化的進(jìn)展過程。(3)高溫下保溫時間(shji

35、n)的影響:可鍛鑄鐵在高溫下保溫時，石墨晶核在奧氏體/滲碳體界面處形核后依照雙重的鐵碳狀態(tài)圖，奧氏體中的含碳量在與滲碳體鄰近的界面處高于其與石墨鄰近的界面處，如此碳原子從濃度高處向濃度低處擴(kuò)散， 從而破壞了各界面處的平衡，完成石墨化過程。2、孕育鑄鐵將如何生產(chǎn)？孕育鑄鐵有何組織和性能特點？答：孕育鑄鐵生產(chǎn)：在澆注前向鐵液中加入少量孕育劑（如硅鐵和硅鈣合金），形成大量的、高度彌散的難熔質(zhì)點，成為石墨的結(jié)晶核心，促進(jìn)石墨的形核，得到細(xì)珠光體基體和細(xì)小均勻分布的片狀石墨。這種方法稱為孕育處理，孕育處理后得到的鑄鐵叫做孕育鑄鐵。 孕育鑄鐵組織和性能特點：組織是細(xì)珠光體基體和細(xì)小均勻分布的片狀石墨；性能

36、特點：強(qiáng)度和韌性都優(yōu)于普通灰鑄鐵，而且孕育處理使得不同壁厚鑄件的組織比較均勻，性能基本一致。故孕育鑄鐵常用來制造力學(xué)性能要求較高而截面尺寸變化較大的大型鑄件。3、蠕墨鑄鐵是如何獲得的？蠕墨鑄鐵有何組織和性能特點？說明蠕墨鑄鐵在汽車制造中的應(yīng)用。答：（1）蠕墨鑄鐵生產(chǎn)：目前，國內(nèi)外都是通過一定形式向一定成分的鐵水中加入適量的蠕化劑來獲得蠕墨鑄鐵。蠕化處理方式和球墨鑄鐵的處理工藝相似，但遠(yuǎn)比球化處理難以控制。這主要是由于鐵水中的蠕化元素殘留量范圍很窄造成的（2）蠕墨鑄鐵組織和性能特點蠕鐵的組織特點：基體組織：一般蠕墨鑄鐵基體組織具有強(qiáng)烈形成鐵索體的傾向，鑄態(tài)基體組織以鐵素體為主，與珠光體組成的混合

37、基體。蠕墨鑄鐵的石墨形態(tài)是蠕蟲狀，它比片狀石墨短、粗，對基體的割裂作用比片狀小，而且蠕蟲狀石墨的端部呈圓形，應(yīng)力集中小。主要性能：力學(xué)性能：由于蠕蟲狀石墨形態(tài)介于灰鑄鐵和球墨鑄鐵的石墨形態(tài)使其組織和性能處于球墨鑄鐵和灰鑄鐵之間，具有良好的綜合性能，即具有較高的強(qiáng)度和塑性、韌性，力學(xué)性能明顯優(yōu)于灰鑄鐵。蠕墨鑄鐵的蠕化率越高，斷面厚度對蠕化率的敏感性越小。蠕墨鑄鐵抗拉強(qiáng)度隨壁厚的增加而呈下降趨勢，但下降趨勢比較緩慢，即蠕墨鑄鐵抗拉強(qiáng)度的斷面敏感性小于灰鑄鐵。鑄造性能：流動性：蠕墨鑄鐵碳當(dāng)量高，接近共晶成份，又經(jīng)蠕化劑去硫去氧，因而具有良好的流動性。收縮性：蠕墨鑄鐵的線收縮率0911，與灰鑄鐵的相當(dāng)

38、。蠕墨鑄鐵的體收縮率與蠕化率有關(guān)，蠕化率高，體收縮小，蠕化率低，體收縮大。蠕墨鑄鐵體收縮處于灰鑄鐵與球墨鑄鐵之間。白口傾向：蠕墨鑄鐵在薄壁及尖角處的白口傾向比灰鑄鐵大，比球墨鑄鐵小。使用性能：耐磨性：蠕蟲狀石墨對機(jī)體的削弱不像片狀石墨那樣嚴(yán)重，而吸油、自潤滑、儲油性能又優(yōu)于球墨鑄鐵。一般認(rèn)為，蠕墨鑄鐵具有較好的“減磨”、“耐磨”綜合性能。減震性：若以灰鑄鐵10，則蠕墨鑄鐵為06，球墨鑄鐵為O35。切削性能：蠕墨鑄鐵的切削性能介于球墨鑄鐵和灰鐵鐵之間，耐熱疲勞性能：熱疲勞失效形式是開裂、龜裂和變形，決定材料耐疲勞性能的主要因素有材料的常溫、高溫強(qiáng)度與變形抗力以及導(dǎo)熱性、組織定性與抗氧化、抗生長性

39、能。蠕墨鑄鐵的耐變形能力優(yōu)于鐵素體球墨鑄鐵，耐開裂能力和耐龜裂能力比球墨鑄鐵差，但優(yōu)于灰鑄鐵。綜合考慮，在多種情況下，鐵素體蠕墨鑄鐵比球墨鑄鐵和灰鑄鐵更適合于制造耐熱疲勞的零件。具有綜合的耐熱疲勞性能是蠕墨鑄鐵的一大特色。（3）蠕墨鑄鐵在汽車制造中的應(yīng)用近幾年，蠕墨鑄鐵的應(yīng)用，特別是在歐洲，得到了長足的進(jìn)展。這是人們在發(fā)現(xiàn)蠕墨鑄鐵后，國外首次把它作為一種材料在發(fā)動機(jī)缸體等重要鑄件上廣泛使用。應(yīng)用的同時又掀起了相應(yīng)地進(jìn)一步深入研究的高潮。美國Ashland公司的MWSwartzlander把球鐵、等溫淬火球鐵(ADI)和最近應(yīng)用的蠕墨鑄鐵稱之為形成了“新的鐵時代”。例如寶馬汽車公司(BMW)的v

40、8柴油發(fā)動機(jī)缸體，戴姆勒克萊斯勒汽車公司的12升排量8缸發(fā)動機(jī)缸體，達(dá)夫公司的126升排量、功率為390kW的六缸發(fā)動機(jī)缸體都用蠕墨鑄鐵鑄造。愛森布呂公司在充分對比的基礎(chǔ)上，已開始在轎車發(fā)動機(jī)缸體上使用蠕墨鑄鐵。德國阿烏哥斯特坎潑公司年生產(chǎn)3萬6千噸蠕墨鑄鐵件，主要供奧迪、奔馳、大眾、寶馬、司科達(dá)等汽車公司的排氣管與增壓器殼體。美國福特(Ford)公司與辛特(Sinter)合作，在巴西已生產(chǎn)出10萬個蠕墨鑄鐵V6缸體。瑞典達(dá)勞斯(Daros)活塞環(huán)廠開發(fā)了蠕墨鑄鐵活塞環(huán)。福特汽車公司率先在其26升的V61ino柴油機(jī)上使用由蠕墨鑄鐵鑄造的發(fā)動機(jī)氣缸體，福特汽車公司采用蠕墨鑄鐵工藝后，在發(fā)動機(jī)性

41、能、尺寸、重量和成本方面將占有優(yōu)勢。歐寶公司對2升直列4缸氣缸體采用原灰鑄鐵工裝生產(chǎn)，并在原灰鑄鐵生產(chǎn)線上加工，對兩種材質(zhì)的成品氣缸體進(jìn)行噪音和震動性評價，結(jié)果表明，采用蠕墨鑄鐵氣缸體裝的發(fā)動機(jī)較灰鑄鐵氣缸體發(fā)動機(jī)相當(dāng)大的降低了噪音，而減震性得到了提高。東風(fēng)汽車公司對蠕墨鑄鐵(zhti)的研究和實踐始于1979年。于1984年5月正式在流水線上生產(chǎn)，成為我國第一家大量流水生產(chǎn)蠕墨排氣管鑄鐵件的工廠。據(jù)統(tǒng)計，近幾年來國內(nèi)蠕墨鑄鐵作為鑄造合金增長幅度較大，其主要原因是蠕墨鑄鐵在轎車發(fā)動機(jī)上的大規(guī)模應(yīng)用。我國山東汶上(wn shn)精良機(jī)械有限公司、戚墅堰機(jī)車工藝研究所等單位(dnwi)生產(chǎn)的火車用

42、內(nèi)燃機(jī)氣缸蓋，一汽無錫柴油機(jī)廠生產(chǎn)的汽車用內(nèi)燃機(jī)氣缸蓋已廣泛應(yīng)用蠕墨鑄鐵。4、球墨鑄鐵是如何獲得的？球墨鑄鐵有何組織和性能特點？說明球墨鑄鐵在汽車制造中的應(yīng)用。答：（1）球墨鑄鐵生產(chǎn)：通過在澆注之前，往鐵液中加入少量球化劑（通常為鎂、稀土鎂合金或含鈰的稀土合金）和孕育劑（通常為硅鐵），使鐵水凝固后形成球狀石墨而獲得的。（2）球墨鑄鐵組織和性能特點組織：珠光體+球狀石墨 性能：強(qiáng)度較高，具有一定疲勞強(qiáng)度和耐磨性能鐵素體+球狀石墨 性能：具有一定強(qiáng)度、良好的沖擊韌性和塑性奧氏體-貝氏體+球墨 性能：具有高強(qiáng)度、高韌性（3）說明球墨鑄鐵在汽車制造中的應(yīng)用球鐵應(yīng)用于汽車中的三個主要地方：(1)動力源一

43、發(fā)動機(jī)部件；(2)動力傳遞一一齒輪系、齒輪和軸套；(3)車物懸置、制動器和轉(zhuǎn)向裝置。動力源曲軸是承受連續(xù)變化的彎曲、扭轉(zhuǎn)和剪切載荷的零件，福特汽車公司的幾乎所有曲軸都用這種材料來制造。世界上大多數(shù)汽油機(jī)汽車都裝上球鐵曲軸來代替鍛鋼曲軸，這種應(yīng)用被認(rèn)為是價值工程的典型例子。東風(fēng)汽車公司采用鑄態(tài)珠光體球鐵制造曲軸，東風(fēng)汽車公司與南京汽車廠分別用鑄態(tài)鐵素體球鐵大量制造汽車底盤零件。裝有渦輪增壓器的排氣管的溫度提高到500一700，在這種條件下，氧化和蠕變強(qiáng)度變得重要了。具有優(yōu)良性能的球鐵正在取代灰鑄鐵應(yīng)用于排氣管，隨著溫度的提高，將更進(jìn)一步使用硅鋁合金球鐵。汽車動力傳遞方面，有將球鐵應(yīng)用于圓片離合器

44、、分速器箱、后軸和輪殼等的強(qiáng)烈的趨勢。瑞士Sehaffhausen的G.Fiseher鑄造廠在這方面有許多應(yīng)用，他們把鑄鋼件、鍛鋼件以及可鍛鑄鐵件轉(zhuǎn)變?yōu)榍蚰T鐵件。球鐵經(jīng)常用作懸置部件如彈簧掛鉤以及制動系統(tǒng)主要安全部件(制動卡鉗)和轉(zhuǎn)向關(guān)節(jié)。5、目前常用的液態(tài)成形工藝方法有哪些？各適用什么合金？并舉出各自在汽車零件生產(chǎn)上的應(yīng)用實例。答：（1）砂型鑄造鋼、鐵和大多數(shù)有色合金鑄件都可用砂型鑄造方法獲得。在汽車零件方面主要用于生產(chǎn)汽缸殼體、汽缸蓋、變速箱殼體、曲軸等毛坯生產(chǎn)。（2）壓力鑄造壓鑄合金主要適合有色金屬的鋅、鋁、鎂和銅。在汽車零件方面主要用于生產(chǎn)鋁合金汽車發(fā)動機(jī)缸體、缸蓋，變速箱殼體；鎂合

45、金汽車零件，如儀表盤,坐椅框架、變速箱殼、舵桿件、氣缸蓋、吸入分支管、門框、大的車體外部件、發(fā)動機(jī)箱體、支撐柱等。（3）金屬型鑄造金屬型合金主要適合于銅、鋁、鎂等有色合金鑄件。在汽車零件方面主要用于生產(chǎn)鋁合金活塞、鋁合金車輪、鋁合金汽車缸蓋等（4）熔模鑄造可用熔模鑄造法生產(chǎn)的合金種類有碳素鋼、合金鋼、耐熱合金、不銹鋼、精密合金、永磁合金、軸承合金、銅合金、鋁合金、鈦合金和球墨鑄鐵等。在汽車零件方面主要用于生產(chǎn)汽車保安件、汽車工字前軸等（5）消失模鑄造消失模鑄造法生產(chǎn)的合金種類有鑄鋼、鑄鐵、鋁合金、銅合金等。意大利菲亞特公司在都靈建成歐洲最大規(guī)模的消失模生產(chǎn)車間，年產(chǎn)量1.5萬噸。德國寶馬(bo

46、 m)公司建成年產(chǎn)20萬只各種規(guī)格鋁合金氣缸蓋的消失模生產(chǎn)線。美國通用的SMCO建成目前世界上最先進(jìn)、規(guī)模最大的消失模鑄造廠。國內(nèi)生產(chǎn)有汽車(qch)球鐵輪轂鑄件(zhjin)、汽車發(fā)動機(jī)缸體、鋁合金進(jìn)氣管等。作業(yè)101、何謂塑性變形？金屬塑性變形的實質(zhì)是什么？ 答：材料在外力作用下產(chǎn)生形變而在外力去除后不能恢復(fù)的那部分變形，稱為塑性變形?；虍?dāng)應(yīng)力超過材料的彈性極限，則產(chǎn)生的變形在外力去除后不能全部恢復(fù)，而殘留一部分變形，材料不能恢復(fù)到原來的形狀，這種殘留的變形是不可逆的塑性變形。金屬塑性變形的實質(zhì)是是晶體內(nèi)部產(chǎn)生了滑移。金屬變形時，晶內(nèi)各部分在切應(yīng)力作用下，沿原子排列最密的晶面（滑移面）和原

47、子排列最密的晶向（滑移方向）發(fā)生相對滑移，晶體中大量滑移線的滑移量就構(gòu)成了宏觀塑性變形。實際生產(chǎn)中是位錯運(yùn)動引起滑移。2、鉛在20、鎢在1000時變形屬于何種變形？為什么？（鉛的熔點是327，鎢的熔點,3380 ）答：金屬變形溫度在再結(jié)晶溫度以上稱為熱變形，以下稱為冷變形。 鉛的熔點327C,鉛的再結(jié)晶溫度=(327+273)0.4=258K = -33C。鎢的熔點3380C,鎢的再結(jié)晶溫度=(3380+273)0.4=1461K = 1188C。所以，鉛在20時變形，因其變形溫度在再結(jié)晶溫度以上屬于熱變形；鎢在1000時變形，因其變形溫度在再結(jié)晶溫度以下屬于冷變形。3、產(chǎn)生加工硬化的原因是什

48、么？加工硬化在金屬加工中有什么利弊？ 答：原因：隨著變形的增加，晶粒逐漸被拉長，直至破碎，這樣使各晶粒都破碎成細(xì)碎的亞晶粒，變形愈大，晶粒破碎的程度愈大，這樣使位錯密度顯著增加；同時細(xì)碎的亞晶粒也隨著晶粒的拉長而被拉長。因此，隨著變形量的增加，由于晶粒破碎和位錯密度的增加，金屬的塑性變形抗力將迅速增大，即強(qiáng)度和硬度顯著提高，而塑性和韌性下降產(chǎn)生所謂“加工硬化”現(xiàn)象。利弊：金屬的加工硬化現(xiàn)象會給金屬的進(jìn)一步加工帶來困難，如鋼板在冷軋過程中會越軋越硬，以致最后軋不動。另一方面人們可以利用加工硬化現(xiàn)象，來提高金屬強(qiáng)度和硬度，如冷拔高強(qiáng)度鋼絲就是利用冷加工變形產(chǎn)生的加工硬化來提高鋼絲的強(qiáng)度的。加工硬化

49、也是某些壓力加工工藝能夠?qū)崿F(xiàn)的重要因素。如冷拉鋼絲拉過?？椎牟糠?，由于發(fā)生了加工硬化，不再繼續(xù)變形而使變形轉(zhuǎn)移到尚未拉過?？椎牟糠?，這樣鋼絲才可以繼續(xù)通過模孔而成形。4、同種金屬材料分別經(jīng)過冷、熱變形，其組織和性能有何差異？何謂金屬再結(jié)晶？ 答：（1）冷變形：1）組織變化的特征：晶粒沿變形最大方向伸長；晶粒扭曲，產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力，變形織構(gòu)；晶粒間產(chǎn)生碎晶。2）性能變化的特征：隨著變形程度的增加，會其強(qiáng)度和硬度(yngd)不斷提高，塑性和韌性不斷下降的現(xiàn)象（加工硬化）。（2）熱變形(bin xng)：1）組織(zzh)變化的特征： 細(xì)化晶粒； 壓合了鑄造缺陷； 組織致密。2）性能變化的特征：無加工硬化現(xiàn)象；出現(xiàn)鍛造流線，金屬性能各向異性。金屬再結(jié)晶：當(dāng)溫度升高到該金屬熔點溫度的0.4倍時，金屬原子獲得更多