常用的毛坯成形方法有鑄造、鍛造、粉末冶金、沖壓、焊接、非金屬材料成形和快速成形等。1.鑄造鑄造液態金屬充填型腔後凝固成形的成形方法，要求熔融金屬流動性好、收縮性好，鑄造材料利用率高，適用於製造各種尺寸和批量且形狀複雜尤其具有複雜內腔的零件，如支座、殼體、箱體、工具機床身等。
2.鍛造鍛造是固態金屬在壓力下塑性變形的成形方法，要求金屬的塑性較好、變形抗力小。鍛造方法適用於製造受力較大、組織緻密、質量均勻的鍛件，如轉軸、齒輪、曲軸和叉杆等。
自由鍛鍛造工裝簡單、準備周期短，但產品形狀簡單，是單件生產和大型鍛件的唯一鍛造方法；胎模鍛是在自由鍛裝置上採用胎模進行鍛造的方法，可鍛造較為複雜、中小批量的中小型鍛件；模鍛的鍛件可較複雜，材料利用率和生產率遠高於自由鍛，但只能鍛造批量較大的中小型鍛件。3.粉末冶金粉末冶金是通過成形、燒結等工序，利用金屬粉末和（或）非金屬粉末間的原子擴散、機械楔合、再結晶等獲得零件或毛坯的。
要求粉料的流動性好，壓縮性大。粉末冶金材料利用率和生產率高，製品精度高，適合於製造有特殊效能要求的材料和形狀較複雜的中、小型零件。如製造減磨材料、結構材料、摩擦材料、硬質合金、難熔金屬材料、特殊電磁性材料、過濾材料等板、帶、棒、管、絲各種型材，以及齒輪、鏈輪、棘輪、軸套類等各種零件；可以製造重量僅百分之幾g的小製品，也可製造近2t重的大型坯料。
4.沖壓沖壓是借助衝模使金屬產生分離或變形的成形方法，要求金屬塑性成形時塑性好、變形抗力小。沖壓可獲得各種尺寸且形狀較為複雜的零件，材料利用率和生產率高。
沖壓廣泛應用於汽車、儀表行業，是大批量製造質量輕、剛度好的零件和形狀複雜的殼體的首選成形方法。5.焊接焊接是通過加熱和（或）加壓使被焊材料產生共同熔池或塑性變形或原子擴散而實現連線的，要求材料在焊接時的淬硬傾向以及產生裂紋和氣孔等缺陷的傾向較小。
焊接可獲得各種尺寸且形狀較複雜的零件，材料利用率高，採用自動化焊接可達到很高的生產率，適用於形狀複雜或大型構件的連線成形，也可用於異種材料的連線和零件的修補。6.塑料成形塑料成形可在較低的溫度下（一般在400℃以下）採用注射、擠出、模壓、澆注、燒結、真空成形、吹塑等方法製成製品。
由於塑料的原料**豐富易得，製取方便，成形加工簡單，可以少無切削加工，成本低廉，效能優良，所以塑料在民經濟中得到廣泛的應用。7.陶瓷成形陶瓷成形通常採用注漿成形法、可塑成形法、模壓成形法等。
陶瓷的密度低，比重只有鋼的1/3，彈性模量高、缺口敏感性小，耐高溫，膨脹係數低，硬度高，摩擦係數較低，熱穩定性和化學穩定性好、電效能好，屬耐高溫耐腐蝕絕緣材料。陶瓷成形的特點是在製備過程中需經過高溫處理，其製備工藝路線，加工和質量控制難度大。因此，先進陶瓷製品的成本較高。
8.複合材料成形複合材料是由基體材料和增強材料復合而成的一類多相材料。複合材料保留了組成材料的各自的優點，獲得單一材料無法具備的優良綜合性能。
它的成形特徵是材料與結構一次成形，即在形成複合材料的同時也就得到了結構件。一特點使構件的零件數目減少，整體化程度提高；同時由於減少甚至取消了接頭，避免或減少了鉚、焊等工藝從而減輕了構件質量，改善並提高了構件的耐疲勞性和穩定性。由於複合材料材料成形和結構成形是一次完成的，因此其成形的關鍵是在成形過程中既要保證零件的外部公差，又要保證零件的內部質量。
常用的材料成形方法比較見表7-1表7－，集中縮孔各種可複雜較高低～高型腔較複雜尤其是內腔複雜的製件，如箱體、殼體、床身、支座等自由鍛固態金屬塑性變形變形抗力較小，塑性較好各種簡單較低低傳動軸、齒輪坯、炮筒等模鍛中小件可較複雜較高較高或高受力較大或較複雜，且形狀較複雜的製件，如齒輪、閥體、叉杆、曲軸等沖壓各種可較複雜較高較高或高重量輕且剛度好的零件以及形狀較複雜的殼體，如箱體、罩殼、汽車覆蓋件、儀表板、容器等粉末冶金粉末間原子擴散、再結晶，有時重結晶粉末流動性較好，壓縮性較大中小件可較複雜高較高精密零件或特殊效能的製品，如軸承、金剛石工具，硬質合金，活塞環、齒輪等焊接通過金屬熔池液態凝固，或塑性變形或原子擴散實現連線淬硬、裂紋、氣孔等傾向較小各種可複雜較高低～高形狀複雜或大型構件的連線成形，異種材料間的連線，零件的修補等塑料成形採用注射、擠出、模壓、澆注、燒結、真空成形、吹塑等方法製成製品流動性好、收縮性、吸水性、熱敏性小各種可複雜較高較高或高一般結構零件、一般耐磨傳動零件，減磨自潤滑零件，耐腐蝕零件等。如化工管道、儀表殼罩等陶瓷成形陶瓷材料通過製粉、配料、成形、高溫燒結獲得製品坯體結構均勻並有一定的致密度中小件可較複雜較高低～較高高硬度，耐高溫、耐腐蝕絕緣零件，如刀具、高溫軸承、幫浦、閥複合材料成形基體材料和增強材料復合而成的一類多相材料，材料與結構一次成形纖維有高強度和剛度，有合理的含量、尺寸和分布；基體有一定的塑性、韌性各種可複雜較高低～較高高比強度、比模量、化學穩定性和電效能好，如船、艇、車身及配件，管道、閥門、儲罐、高壓氣瓶等快速成形通過離散獲得堆積的路徑和方式，通過堆積材料疊加起來成形三維實體有利於快速精確地加工原型零件；當原形直接用作製件、模具時，原型的力學效能和物理化學效能要滿足使用要求；各種可複雜高單件成形速度快產品設計、方案論證、產品展示、工業造型、模具、家用電器、汽車、航空航天、軍事裝備、材料、工程、醫療器具、體器官模型、生物材料組織等
7．與自由鍛相比，模鍛有哪些特點。
模型鍛造是金屬在外力作用下產生塑性變形並充滿模膛而獲得鍛件的方法。
常用模鍛裝置有模鍛錘、熱模鍛壓力機、平鍛機和摩擦壓力機等。
與自由鍛相比，模鍛件尺寸精度高，機械加工餘量小，鍛件的纖維組織分布更為合理，可進一步提高零件的使用壽命。模鍛生產率高，操作簡單，容易實現機械化和自動化。但裝置投資大，鍛模成本高，生產準備周期長，且模鍛件的質量受到模鍛裝置噸位的限制，因而適用於中、小型鍛件(一般＜150 kg)的成批和大量生產。
8．簡述焊接接頭的組成。
焊接接頭包括焊縫、熔合區和熱影響區三部分
9．簡述焊接變形的基本形式。
縱向和橫向的收縮變形，彎曲變形，扭曲變形，角變形。
10. 預防和減少焊接變形常採用的工藝措施有哪些？
（1）結構件本身的結構設計要合理，即盡量遵守焊縫設計三原則：焊縫數盡量少、焊縫截面盡量小、焊縫位置要對稱。
（2）選擇線能量較低的焊接方法，包括採用多層焊和利用co2自動焊代替氣焊或手工電弧焊。
（3）選擇合理的焊接順序，使工件受熱均勻。
（4）對形狀複雜、組成件多的結構件採用多層部件裝焊法，多步驟裝點，多步驟焊接，多次整理。
（5）消除殘餘應力，保證結構件的長期穩定性：
a、對有壓形和校平工序的零件採取措施，使其施力處的金屬組織均勻。
b、對800℃以上的加熱應慎重，避免引起材料的相變。
c、嚴禁用火焰成形法加工零件或加工裝焊成形後的某一部位。
d、結構件在加工前應進行回火處理或天然時效。
（6）對簡單零件盡量採用機械矯正。
（7）對兩端有約束的部件間的變形，應用機械手段調整並保持一定的施力時間。
二、綜合題
1．畫出鐵碳合金相圖中鋼的部分，用冷卻曲線分析20鋼的結晶過程。
2．汽車傳動齒輪擔負傳遞動力、改變運動速度和方向的任務，齒面要求耐磨，同時心部要有足夠的強韌性。現選擇45鋼採用如下加工工藝進行加工，下料—鍛造—熱處理—粗加工—熱處理—精加工—熱處理—精磨；問：
（1）選擇各熱處理工序，並分析其目的；
（2）指出齒輪表面組織和心部組織；
（3）如改用20crmnti代替45鋼，其熱處理工藝又有那些改變。
3．將一t12 鋼小試樣分別加熱到780c和860c，經保溫後以大於vk的速度冷卻至室溫，試問：（t12鋼ac1=730c，accm=830c）
（1）哪個溫度淬火後晶粒粗大？
（2）哪個溫度淬火後未溶碳化物較多？
（3）哪個溫度淬火後殘餘奧氏體量較多？
（4）哪個淬火溫度合適？為什麼？
4．分別指出下列鋼的種類、大致成分、最終熱處理方法及組織。
（1）20crmnti；（2）q345；（3）65mn；（4）w18cr4v。
5．圖1所示t型鑄件，試分析熱應力的分布情況，並畫出熱應力引起的變形。
圖16．試分析圖2 所示t 型梁焊接時可能出現的變形方向，並說明在工藝上防止變形所採取的措施。
圖2 焊接t 型梁
7．何謂金屬的焊接性？如何用碳當量法來評定鋼材的焊接性？試計算下表所列鋼材的碳當量ceq、比較它們焊接性的好壞。
碳當量(carbon equivalent)法：鋼材的化學成分對焊接熱影響區的淬硬及冷裂傾向有直接影響，因此可以利用鋼材的化學成分來分析其冷裂紋敏感性。對鋼材中的各種元素而言，碳是對鋼材冷裂紋敏感性影響最顯著的乙個。
因此，人們就將各種元素對鋼材冷裂紋敏感性的影響程度都按相當若干含碳量折合並疊加起來求得所謂碳當量(ce或ceq)，用ce或ceq來估計鋼材冷裂紋傾向的大小。由於世界各國和各研究單位所採用的試驗方法和鋼材的合金體系不同，所以各自建立了許多碳當量公式。ceq越大，冷裂紋傾向也越大。
但用ceq估計焊接性是比較粗略的，這是因為公式中只包括了幾種元素，而實際鋼材中還有其它元素；在不同含量和不同合金系統中某元素作用的大小不可能是相同的；元素之間的相互影響也不能用簡單的公式來反映。所以，碳當量法一般僅限於從理論上對鋼材焊接性進行初步分析，而且在應用時，應特別注意公式的適用範圍。
8．簡述分型面選擇的一般原則，並在圖3中畫出鑄件的分型面。
圖3 水管堵頭
9．分析如圖4 所示零件的結構工藝性，並對其不合理之處進行改進。
a.焊接件b. 鑄件保持h 不變
c.焊接件d. 自由鍛件
圖410．分析圖5 所示毛坯件哪一種結構設計更合理，簡要說明原因？
(1) 鑄件2) 焊接件
(3) 鍛件
圖5 毛坯結構工藝性
工程材料複習題
一 填空 1 屈服強度是表示金屬材料抵抗微量塑性變形的能力。3 fe的晶格型別為體心立方晶格 4 fe的晶格型別為麵心立方晶格 5 隨著固溶體中溶質原子含量增加，固溶體的強度 硬度 公升高 6 金屬的結晶包括形核和長大兩個基本過程。7 金屬的實際結晶溫度 低於 其理論結晶溫度，這種想象稱為過冷。8 ...
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一.單項選擇題 1.針 片狀骨料含量多，會使混凝土的c a 用水量減少b 流動性提高 c 強度降低d 水泥用量減少 2.非承重牆，應優先選用c a.燒結普通磚b.燒結多孔磚 c.燒結空心磚d.石膏板 3.石灰漿在空氣中逐漸硬化，是由於d a.碳化作用b.結晶作用 c.陳伏作用d.結晶和碳化作用 4....
工程材料複習題
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