機械製造基礎重點整理修正版

2022-10-06 18:45:03 字數 4623 閱讀 5096

題型:名詞解釋、填空、單選、簡述、看圖、選做題

成績:平時30%,考試70%

不考:晶體、非鐵金屬、非金屬、表面/化學熱處理、毛坯選擇(即書上第2,6,7,8,13章)

注:這裡只整理了老師複習課上提到的重點,不代表不考其他內容。

以下是重點:(章節序號是指ppt上的,頁碼是書上的,藍色的內容**於網路)

【第1章金屬材料的機械效能】

p15-1:有一緊固螺栓使用後發現有塑性變形,試分析材料的哪些效能指標達不到要求?

屈服強度:產生屈服時(s點)的最小應力。表徵抗塑性變形的能力。

彈性變形:外力去除後能夠自行恢復的變形。

塑性變形:外力去除後不能完全自動恢復而保留下來的變形,又稱永久變形。

抗拉強度:材料能承受的最大應力(b點)。表徵材料抵抗斷裂的能力。

【第4章鋼的熱處理】

過冷奧氏體:因相變和擴散都需要時間,過冷到a1線以下的奧氏體不能立即發生轉變,暫時處於不穩定狀態奧氏體。不同過冷度下,過冷奧氏體可能轉變為貝氏體、馬氏體等介穩定組織。

p59-2:過冷奧氏體在不同溫度等溫轉變時,可獲得哪些轉變產物?

高溫[750℃(a1)~550珠光體(p)[實際上還有索氏體(s)和屈氏體(t)]

中溫[550℃~240℃(ms貝氏體(b)

低溫[240℃(ms)~-40℃(mf馬氏體(m)

退火:將金屬構件加熱到高於或低於臨界點(ac1或ac3)的某一溫度,保持一定時間,隨後緩慢冷卻,從而獲得接近平衡狀態的組織與效能的金屬熱處理工藝。

特點:冷卻速度慢,得到珠光體。

目的:軟化鋼件、消除內應力、細化晶粒、改變碳化物的形態及分布。

分類:完全退火:ac3以上保溫,完全轉變為奧氏體,然後緩冷。

適用物件:亞共析鋼

等溫退火:加熱保溫後,快速冷卻至低於ar1,保溫使奧氏體全部分解,再空冷。

適用物件:合金工具鋼、高合金鋼

球化退火:使碳化物球化。加熱到ac1+20~30℃,保溫,各工藝按不同方式冷卻。

適用物件:共析鋼、過共析鋼

擴散退火(均勻化退火):高溫加熱ac3+150~200℃,長時間保溫,慢速冷卻。

適用物件:合金鋼、重要鑄鋼件

應用:消除鑄造過程中的組織不均勻性(如枝晶偏析)

枝晶偏析:在乙個晶粒內化學成份分布不均勻的現象。

去應力退火(低溫退火):加熱到ar1以下某一溫度,緩冷。

應用:消除鑄件、鍛件、焊接件以及切削加工後的殘餘應力。

正火:將鋼件加熱到上臨界點(ac3或acm)以上40~60℃或更高的溫度,保溫達到完全奧氏體化後,在空氣中冷卻的簡便、經濟的熱處理工藝。

特點:空冷,得到索氏體。晶粒較細小,強度、硬度比退火略高。

目的:晶粒細化,均勻組織,調整硬度。

適用範圍:

普通結構零件的最終熱處理。

亞共析鋼淬火前的預備熱處理。

低碳鋼提高強度與硬度。

過共析鋼以消除網狀fe3c。

用於消除魏氏組織(針狀鐵素體)。

淬火:將鋼件加熱到奧氏體化溫度(ac3或ac1以上)並保持一定時間,然後以大於臨界冷卻速度冷卻,以獲得非擴散型轉變組織,如馬氏體、貝氏體和奧氏體等的熱處理工藝。

特點:在冷卻劑中以適當速度冷卻,得到馬氏體(主要)、貝氏體。

目的:使過冷奧氏體轉變為馬氏體或貝氏體,配合不同溫度的回火,以提高鋼的強度、硬度、耐磨性、疲勞強度及韌性等。

淬火方法:

1.單液淬火:加熱、保溫後,在一種冷卻介質中冷卻。

2.雙液淬火:加熱、保溫後,先水冷,溫度降至300℃時再油冷。

3.馬氏體分級淬火:在略高於ms點熱浴中保溫,再放在空氣/油/硝鹽浴中冷卻。

用於:高碳、高合金鋼

4.貝氏體等溫淬火:加熱、保溫後,在高於ms點的鹽浴中使a-體轉變為b下-體。

用於:尺寸不大、形狀複雜、要求高的彈簧、小齒輪、絲錐等

5.冷處理:淬火後,放入更低溫度(<0℃)冷卻。

用於:要求高硬度、高耐磨性的零件

6.區域性淬火:區域性加熱+全部冷卻、或:全部加熱+區域性冷卻

用於:區域性要求高硬度、高耐磨性的零件

7.預冷淬火:加熱、保溫後,先在a1以上空冷,再淬入冷卻介質。

目的:減少淬火變形。

回火:將淬火後的鋼,在ac1以下加熱、保溫後冷卻下來的熱處理工藝。

目的:降低脆性,消除或減少內應力。

獲得工件所要求的機械效能。

穩定工件尺寸。

對退火難以軟化的某些合金鋼,採用高溫回火將硬度降低,以利切削加工。

回火工藝:

1.低溫回火:

溫度:150-250℃

組織:回火馬氏體

硬度:hrc58-64

目的:消除部分應力,獲得回火馬氏體

適用範圍:要求高硬度、高耐磨性的零件

2.中溫回火:

溫度:350-500℃

組織:回火屈氏體(彈性極限和屈服強度高,也具有一定的韌性)

硬度:hrc35-45

目的:①消除內應力;②獲得高的彈性極限、屈服強度及適當的韌性

適用範圍:彈性零件

3.高溫回火(調質處理):

溫度:500-650℃

組織:回火索氏體(綜合機械效能最好,即強度、塑性和韌性都比較好)

硬度:hb200-350(hrc25-35)(0.3-0.5%c)

目的:要求綜合機械效能良好的零件。不能用正火代替。

調質處理:淬火+高溫回火

p60-5:正火與退火相比有何異同?

異: 組織:正火得到索氏體;退火得到珠光體。

加熱溫度:正火加熱到奧氏體化溫度;退火根據目的不同,溫度可高可低。

冷卻速度、冷卻方式:正火空冷;退火緩冷(隨爐冷卻)。

目的:正火消除過熱組織;退火消除成分偏析,去除內應力。

強度、硬度:正火組織的強度和硬度略大於退火組織。

同: 屬於熱處理,細化晶粒,改善材料效能,適用範圍廣。

p60-6:亞共析鋼採用完全退火,過共析鋼採用球化退火,為什麼?等溫退火?

球化退火:

碳素工具鋼、合金工具鋼、軸承鋼等鋼材經軋制、鍛造後空冷,所得組織是片層狀珠光體與網狀滲碳體,硬而脆,難以切削加工,淬火時容易變形和開裂。經球化退火,得到球狀珠光體組織,滲碳體呈球狀顆粒,瀰散分布在鐵素體基體上,硬度低,便於切削加工,淬火時奧氏體晶粒不易長大,使工件變形和開裂少。

完全退火:

只適用於亞共析鋼,不宜用於過共析鋼。因為過共析鋼緩冷後會析出網狀二次滲碳體,使鋼的強度、塑性和韌性大大降低。所謂「完全」是指退火時鋼的內部組織全部進行了重結晶。

通過完全退火來細化晶粒,均勻組織,消除內應力,降低硬度,便於切削加工,並為加工後零件的淬火作準備。

等溫退火:

與完全退火加熱溫度完全相同,只是冷卻的方式有差別。等溫退火是以較快的速度冷卻到a1以下某一溫度,保溫一定時間使奧氏體轉變為珠光體組織,然後空冷。合金鋼的奧氏體比較穩定,採用等溫退火可大大縮短退火週期。

【第5章機械工程材料】

鋼牌號的含義,如:

q235:最低屈服強度為235mpa的碳素結構鋼(q>300則為低合金高強度鋼)

45:含碳量為0.45%的優質碳素結構鋼。(數字表示萬分之幾)

t8:含碳量為0.8%的碳素工具鋼。(數字表示千分之幾)

4種鑄鐵(ht、kt、qt、rut)的形狀結構:

灰鑄鐵(ht):碳以片狀石墨形式存在

球墨鑄鐵(qt):碳以球狀石墨形式存在

可鍛鑄鐵(kt):碳以團絮狀石墨形式存在

蠕墨鑄鐵(rut): 碳以蠕蟲狀石墨形式存在

合金鋼:為了改善鋼的效能,有意加入一定合金元素的鋼。

合金元素對鋼的影響:

使a1、a3線下降,奧氏體區擴大;cr、w、mo、v、ti、al、si則相反。

2.除mn外,使奧氏體化過程減慢,並阻礙奧氏體晶粒的長大,細化晶粒。

3.除co外,提高過冷奧氏體穩定性,c曲線右移。

使ms、mf點下降。

5.減慢回火時組織分解和轉變的速度、增加回火抗力、回火穩定性,回火時硬度下降少。

6.產生固溶強化,提高強度硬度、降低塑性韌性。

7.沉澱強化(「沉澱型」的「二次硬化」)。

8.提高淬透性(主要cr)。

9.提高紅硬性。

10.提高耐磨性。

11.其他:改善焊接效能、改善切削效能、增加尺寸穩定性。

了解以下材料在效能與應用上的區別:

彈簧鋼:

要求:具有高的彈性極限(σe),保證彈性變形能力和承載能力;

具有高的疲勞強度(σ-1),以免在交變應力作用下產生疲勞斷裂,保證壽命;

具有足夠的衝擊韌性,防止受衝擊時發生脆性斷裂。

si、mn、cr:提高淬透性、強化鐵素體

w、v:增加高溫強度、細化晶粒

常用型號:50v:小汽車彈簧;65mn:汽車座墊彈簧;55si2mn、60si2mna:汽車板彈簧

製造方法:冷成型、熱成型

冷成型彈簧:d<7mm,白鋼絲直接冷卷成型;使用65,70,75,85,t8,t9,65mn等,大都用碳鋼;成型後要200-300℃去應力退火。

熱成型彈簧:d>10-14mm,成型後淬火+中溫回火(400-500℃)。

【第6章鑄造、鍛壓與焊接】

p181-2:鑄件產生縮孔、縮松的原因和防止方法:

縮孔的基本原因:液態收縮、凝固收縮(金屬從液態凝固、冷卻時產生體積和尺寸的縮減)。

縮孔:鑄件在凝固中,由於補縮不良而產生的孔洞。逐層凝固易產生縮孔。(左圖)

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