材料工程基礎(chǔ)考試要點(diǎn)_第1頁(yè)
材料工程基礎(chǔ)考試要點(diǎn)_第2頁(yè)
材料工程基礎(chǔ)考試要點(diǎn)_第3頁(yè)
材料工程基礎(chǔ)考試要點(diǎn)_第4頁(yè)
材料工程基礎(chǔ)考試要點(diǎn)_第5頁(yè)
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篩分法:38um以上。優(yōu)點(diǎn):統(tǒng)計(jì)量大,代表性強(qiáng),便宜,重量分布缺點(diǎn):下限38um,人為因素影響大,重復(fù)性差,不規(guī)則例子誤差大,速度慢顯微鏡法:光鏡0.25-250um電鏡0.001-5um優(yōu)點(diǎn):可直接觀察粒子形狀和團(tuán)聚情況,光鏡便宜缺點(diǎn):代表性差,重復(fù)性差,測(cè)量投影徑,速度慢沉降法:重力沉降10-300um離心沉降0.01-10um優(yōu)點(diǎn):重量分布,代表性強(qiáng),價(jià)格便宜缺點(diǎn)對(duì)于小粒子的測(cè)試速度慢,重復(fù)性差,非球形粒子誤差大,不適合混合物料,動(dòng)態(tài)范圍窄顆粒間的作用力:靜電引力,固相橋聯(lián)力,附著水分的毛細(xì)管力,磁性力,機(jī)械咬合力單顆粒:內(nèi)部沒(méi)有孔隙的致密材料顆粒,可以是非晶,單晶或者多晶體。二次顆粒:?jiǎn)晤w粒以弱結(jié)合構(gòu)成的顆粒聚集體,包含顆粒和孔隙。區(qū)別:密度,二次顆粒低于材料理論密度;結(jié)合,二次顆粒弱連接方式結(jié)合;破碎,一次粒子--斷鍵--高能量,二次顆粒--弱結(jié)合斷開(kāi)界面能--表面能粉體成型&模壓成型:?jiǎn)蜗颍p向,浮動(dòng)凹模壓制;等靜壓成型:冷(熱)等靜壓成型;粉末軋制成型:垂直,水平軋制傳統(tǒng)陶瓷和特種陶瓷的區(qū)別:a.突破了傳統(tǒng)陶瓷一粘土為主要材料的界限,一般以O(shè),N.SiC.B化物等位主要原料b傳統(tǒng)的受不同產(chǎn)地原料影響大,地域性強(qiáng),經(jīng)驗(yàn)性強(qiáng),特種成分人工配比,可比性好,重復(fù)性好c制備工藝精細(xì),超細(xì)微粉,現(xiàn)代化工藝d性能好,用于高溫,高載,電子,宇航等Cu(Ni)的冶煉:1).造S:硫化礦---冰銅2.)冰銅---粗銅2FeS+3O2——2FeO+2SO2FeO+SiO2——2FeO.SiO22Cu2S+3O2——2Cu2O+2SO2Cu2S+2Cu2O——6Cu+SO23) .火法精煉氧化階段4Cu+O2——2Cu2OCu2O+M——2Cu+MO還原階段Cu2O+H2——2Cu+H2OCu2O+CO——2Cu+CO24) ,電解精煉:進(jìn)一步提純,并回收稀貴金屬(CuSO4+H2SO4水溶液)吹氧氣是為了出去SFe和部分雜質(zhì)AL的冶煉:1)Al3O3拜耳法:適用于高品位鋁土礦燒結(jié)法:適用于低品位鋁土礦2) 鋁電解制備原鋁:熔鹽電解法冰晶石(Na3AlF6的作用a共晶溫度938,電解溫度950—970b它能夠熔解熔融的Al2O33) 電解精煉高純鋁:熔鹽電解法原理陽(yáng)極上比鋁不活波的金屬部溶解,陰極比鋁活潑的金屬無(wú)法在陰極析出結(jié)果:獲得了純度高于99.8的高純鋁鋼鐵冶煉的區(qū)別煉原料:鐵礦石+還原劑(CCO,H2)+造渣劑鐵反應(yīng):還原(Fe的還原,雜質(zhì)元素的還原)目的:FeO分離,造渣去雜產(chǎn)物:生鐵(高碳鐵合金,含SiMnSP雜質(zhì)元素,脆)本質(zhì):氧化鐵還原成煉原料:主料生鐵+廢鋼+鐵合金輔料造渣石(石灰石,白云石),熔劑(氟石),氧化劑(氧氣,鐵礦石),還原劑(硅鐵,鋁,教壇,電石)反應(yīng):氧化(氧化脫碳去雜)目的:脫碳去雜,合金化產(chǎn)物:碳鋼合金鋼(含有其他合金化組元的鋼)鋼本質(zhì):生鐵氧化脫碳成鋼砂型鑄造的優(yōu)缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn):a適應(yīng)性強(qiáng),不受材料,尺寸,批量等因素的限制,幾乎所有的逐漸都可以采用B設(shè)備簡(jiǎn)單,投資小,造型材料廉價(jià)易得,應(yīng)用最廣C模樣,型芯制備容易,課重復(fù)使用,引入機(jī)器造型可大批量生產(chǎn),效率高缺點(diǎn):a鑄件精度低,表面粗糙,加工余量打B鑄件缺陷多,力學(xué)性能低,不適于生產(chǎn)強(qiáng)度要求高的鑄件液態(tài)金屬的流動(dòng)性:a取決于合金成分:純金屬/共晶合金恒溫結(jié)晶,液固相界面光滑,無(wú)結(jié)晶糊狀區(qū)一一流動(dòng)性好其他成分合金:寬區(qū)結(jié)晶,液固相界面粗糙,有糊狀區(qū)一一流動(dòng)性差b受合金物理性質(zhì)影響:比熱容,密度大一一蓄熱多,保持液態(tài)時(shí)間長(zhǎng)一一流動(dòng)性好熱導(dǎo)率小一一傳熱慢,易保溫,兩相區(qū)小一一流動(dòng)性好結(jié)晶潛熱大一一需要的能量多,凝固慢一一流動(dòng)性好粘度小一一流動(dòng)性好金屬塑性成形加工概念:金屬塑性加工時(shí)利用金屬的塑性,通過(guò)外力使金屬鑄錠,金屬粉末或各種金屬坯料發(fā)生塑性變形,成為具有所需形狀,尺寸和性能的制品的加工方法特點(diǎn):材料利用率高生產(chǎn)率高產(chǎn)品質(zhì)量高,性能好,缺陷少加工精度和成型極限有限模具設(shè)備成本高分類:軋制(縱軋斜軋橫軋)擠壓(正擠反擠混合擠拉拔鍛造)沖壓加工(剪切彎曲拉深脹形)焊接的分類及特點(diǎn)分類熔焊:a電弧焊:熔化極(手工電弧焊,埋弧焊,氣電焊等)非熔化極(鎢極氬弧焊,等離子焊等)b其他焊接方法:氣焊,電渣焊,電子束焊,激光焊等)壓焊:a電阻焊(點(diǎn)焊,縫焊,對(duì)焊)b非電阻焊(冷壓焊,摩擦焊,擴(kuò)散焊,爆炸焊,超聲波焊等)釬焊:火焰釬焊,感應(yīng)釬焊,爐釬焊,電子束釬焊等(大于450硬釬焊,小于450軟釬焊)特點(diǎn)1)與鑄造,壓力加工等成性方法相比a可簡(jiǎn)化生產(chǎn)工藝:適合大型結(jié)構(gòu)件,復(fù)雜形狀件b能連接異種材料:節(jié)約材料,保證性能c可修復(fù)部分喪失功能機(jī)件d優(yōu)質(zhì)高效,成本低2)與鉚接相比:街頭性能好,重量輕,加工周期短結(jié)果:焊接結(jié)構(gòu)基本取代鉚接結(jié)構(gòu),部分替代鑄造和鍛造結(jié)構(gòu)HAZ(課本198頁(yè)圖12-13)和焊接接頭焊接接頭:焊縫(熔化結(jié)晶區(qū)域),熔合區(qū)(介于焊縫和HAZ間的薄層過(guò)渡區(qū))和HAZ(熱影響區(qū))過(guò)熱區(qū):1500--1100正火區(qū):1100--900部分相變區(qū):900--700等于不同區(qū)域經(jīng)歷了一次響應(yīng)加熱溫度的熱處理區(qū)別:a加熱冷卻速度高,動(dòng)力條件不良(部分相變,甚至抑制晶粒長(zhǎng)大和再結(jié)晶)b實(shí)際情況取決于母材化學(xué)成分(低碳鋼,低合金鋼不宜硬化,脆化)C工藝因素也有一定影響:預(yù)熱,適當(dāng)保持緩冷有利軋制溫度和鍛造溫度的范圍軋制溫度:確定開(kāi)軋溫度(取決于金屬的最高允許加熱溫度)和終軋溫度(取決于變形抗力和組織要求)區(qū)間(課本169圖11-2)原則:a開(kāi)軋溫度一般低于固相線NJE100-150--防止過(guò)熱過(guò)燒和脫碳b終軋溫度:亞共析鋼A3(GS)+50-100——終軋后迅速冷卻到相變溫度,獲得均勻,細(xì)晶組織 過(guò)共析鋼:A1(SK)+100-150——奧氏體區(qū)窄,不可能單向軋制鍛造溫度:始鍛溫度(一般為固相線一下150-250,還需考慮材料,鍛造設(shè)備和組織要求)和終鍛溫度(過(guò)高會(huì)出現(xiàn)晶粒粗大,魏氏組織,性能惡化;過(guò)低加工硬化嚴(yán)重,甚至開(kāi)裂-般稍高于奧氏體動(dòng)態(tài)再結(jié)晶溫度,既可以保證可鍛性,又可以保證組織性能原則上取Ar1+25-75)區(qū)間原則:a保證金屬可鍛性良好,成型工作時(shí)間較長(zhǎng)b保證獲得合格的鍛后組織。本質(zhì)晶粒度的主要作用?本質(zhì)粗細(xì)精鋼的區(qū)別本質(zhì)細(xì)精鋼:(1)晶粒度在5~8級(jí)者為本質(zhì)細(xì)晶鋼;(2)本質(zhì)細(xì)晶鋼加熱時(shí),A晶粒長(zhǎng)大傾向小;(3)本質(zhì)細(xì)晶鋼被加熱到950^以上的高溫時(shí)也可得到實(shí)際晶粒度很粗的A晶粒;(4)本質(zhì)細(xì)晶鋼在930?950°C以下加熱時(shí),A晶粒長(zhǎng)大傾向小,淬火加熱溫度范圍寬,工藝控制難度小,易掌握。本質(zhì)粗精鋼:(1)晶粒度在1~4級(jí)者為本質(zhì)粗精鋼;(2)本質(zhì)粗精鋼加熱時(shí),A晶粒長(zhǎng)大傾向大;(3)本質(zhì)粗精鋼在加熱溫度略高于臨界點(diǎn)時(shí)也可得到很細(xì)小的A晶粒;(4)本質(zhì)粗精鋼易過(guò)熱,要嚴(yán)格控溫比較難。馬氏體強(qiáng)化機(jī)制a相變強(qiáng)化:M相變時(shí),在晶體內(nèi)造成晶格缺陷密度很高的亞結(jié)構(gòu),這些缺陷的增加使強(qiáng)度提高。B固溶強(qiáng)化:過(guò)飽和間隙碳原子在@?相晶格中,造成晶格的正方畸變,形成一個(gè)很強(qiáng)的應(yīng)力場(chǎng),該應(yīng)力場(chǎng)阻礙位錯(cuò)的運(yùn)動(dòng),從而提高了M的強(qiáng)度和硬度。(C%《0.4強(qiáng)度上升)C時(shí)效強(qiáng)化:M形成后,在隨后的放置過(guò)程中,C和其他原子會(huì)向?yàn)殄e(cuò)線等缺陷處擴(kuò)散而產(chǎn)生偏聚,使為錯(cuò)難以運(yùn)動(dòng),從而造成M的強(qiáng)化。(C%增多,C原子的偏聚越多,M的強(qiáng)度越高)D其他強(qiáng)化因素:1.亞結(jié)構(gòu):C%<0.25時(shí),由于位錯(cuò)強(qiáng)化,是強(qiáng)度與C含量成直線關(guān)系;C%》0.25時(shí),出現(xiàn)欒晶,M硬度增長(zhǎng)速度更快,說(shuō)明欒晶有附加強(qiáng)化機(jī)制;C%相同時(shí),欒晶馬氏體的強(qiáng)度高于位錯(cuò)馬氏體的強(qiáng)度°2.A晶粒度:A晶粒越小,M板條束越細(xì),強(qiáng)度越高。綜上所述,碳鋼中M主要是以固溶強(qiáng)化達(dá)到高硬度的。上B和下B的比較:上B1.形成溫度:上B在較高范圍內(nèi)形成,例共析鋼約為550?350C。2。組織特征:F和CM(FeC)組成的二相非層片狀混合物。A)光鏡特征:羽毛狀(aBu中的F多呈條狀,自A晶界的一側(cè)或兩側(cè)向A晶內(nèi)延伸bFe3C分布于F條之間整體看呈羽毛狀c溫度很低時(shí),由羽毛狀變?yōu)椴灰?guī)則形狀)B)電鏡特征:為一束平行的自A晶界長(zhǎng)入晶內(nèi)的F條;束內(nèi)F有小位相差,束間角度差較大,CM分布在F條間,隨著A中C%增多,其形態(tài)由粒狀到鏈狀到桿狀)C)Bu中的F板條:寬度隨著T下降而變窄,F(xiàn)中C%處于過(guò)飽和狀態(tài)但接近于平衡狀態(tài)的濃度。Bu中的碳化物:為Fe3C,呈斷續(xù)桿狀,分布于F板條之間,器主軸方向與F板條平行,隨T下降也變細(xì)3。亞結(jié)構(gòu):Bu的F內(nèi)亞結(jié)構(gòu)為位錯(cuò)下B1.形成溫度:在低溫區(qū)形成,例共析鋼350C?Ms。2.組織特征:F和碳化物組成的二項(xiàng)竹葉狀混合物。A)光鏡特征:Bl大量在A晶內(nèi)沿某些晶面單獨(dú)或成堆的長(zhǎng)成黑色竹葉狀B)電鏡特征:Bl中的F針的一邊較平直,碳化物城細(xì)片狀或顆粒狀分布于其內(nèi),并成行排列,與F針長(zhǎng)軸方向成55~60夾角C)B中F:其形態(tài)與A的C%有關(guān)(C%較低時(shí)呈板條狀,C%高時(shí)呈竹葉狀,F(xiàn)中C%處于過(guò)飽和狀態(tài)且過(guò)飽和度隨T下降而升高:Bf的碳化物:B放的F片內(nèi)有短桿狀細(xì)小碳化物,并成排分布,其方向與F長(zhǎng)軸成55~60隨著T下降Fe2.4C更細(xì)3.亞結(jié)構(gòu):Bl中的F的亞結(jié)構(gòu)主要為纏結(jié)位錯(cuò),位錯(cuò)密度比Bu高,無(wú)攣晶.力學(xué)性能比較:Bu的強(qiáng)度和韌性《Bl。.三種冷卻轉(zhuǎn)變特征比較:見(jiàn)課件112頁(yè)表。列表比較各種退火工藝目的、流程、組織、應(yīng)用特點(diǎn)。見(jiàn)課件135頁(yè)表。Cct,ttt(一)粉體,顆粒,單顆粒,二次顆粒,精密鑄造粉體的壓制性:粉末壓縮性與成形性的總稱。壓縮性:代表粉末在壓制過(guò)程中被壓緊的能力,在標(biāo)準(zhǔn)模具中在規(guī)定的潤(rùn)滑條件下加以測(cè)定,用規(guī)定單位壓力下粉末的壓坯密度來(lái)表示,決定于顆粒塑性及其硬度成型性:粉末壓制后,壓坯保持其既定形狀的能力,用粉末得以成形的最小單位壓制壓力表示,取決與顆粒塑性及結(jié)構(gòu)粉末分級(jí):根據(jù)生產(chǎn)工藝的要求,把粉體材料按照某種粒度范圍,或按照特定顆粒類型進(jìn)行分選的操作過(guò)程造粒:將粉體加工成易于處理的粒徑和顆粒形狀等靜壓成型:借助高壓泵的作用吧流體介質(zhì)壓入耐高壓的缸體密閉容器內(nèi),高壓流體的靜壓直接作用在彈性膜套內(nèi)的粉末上,是粉末在同一時(shí)間內(nèi)各個(gè)方向均衡受壓而獲得密度分布均與和強(qiáng)度較高的壓坯特種陶瓷:采用高度精選的原料,具有能精確控制的化學(xué)組分,按照便于控制的制造技術(shù)加工,便于經(jīng)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),并具有優(yōu)良特性的陶瓷火法冶金:利用高溫從礦石中提取金屬或其他化合物的冶煉方法熔煉:爐料在高溫爐內(nèi)發(fā)生物理化學(xué)反應(yīng),生成粗金屬或金屬富集物以及爐渣的冶金過(guò)程。經(jīng)化學(xué)反應(yīng)熔煉后,由于前者與爐渣互溶度很小或密度懸殊,形成分層,使粗金屬或其富集物得以分離濕法冶金:利用浸出劑將礦石精礦等中的金屬組分溶解成溶液,或者使之變成新的固相析出,從而完成金屬的分離富集和提取的技術(shù),因?yàn)橐苯疬^(guò)程主要在浸出劑的水溶液中進(jìn)行,所以稱為濕法冶金浸出:利用浸出劑選擇性的從固體物料礦石精礦等重提取某些可溶性組分的過(guò)程鎮(zhèn)靜鋼:氧含量在0.002?0.003%,澆注后無(wú)碳氧反應(yīng)和反應(yīng)氣體析出,鋼液平靜凝固。沸騰鋼:只用弱脫氧劑不完全脫氧處理,鋼液含氧量高,澆注與凝固時(shí)放出大量灘氧氣體,引起鋼液沸騰14』兌碳:金屬中碳與被加熱氣氛中的O2,CO2,H2OH2反應(yīng)導(dǎo)致金屬表面含碳量下降過(guò)燒:金屬被加熱的溫度過(guò)高,導(dǎo)致晶界融化或在晶界上形成氧化層,導(dǎo)致鍛件開(kāi)裂過(guò)燒:加熱造成晶粒過(guò)分長(zhǎng)大,導(dǎo)致鍛后組織粗大出現(xiàn)魏氏組織焊接:通過(guò)加熱加壓或者既加熱又加壓,實(shí)施中加或不加填充金屬,使分離的兩部分固態(tài)金屬牢固的連接起來(lái)的加工方法熔焊:將兩塊被焊金屬連接處局部加熱融化成液體,同時(shí)大多數(shù)情況下不斷的向焊接部位加入融化狀態(tài)的填充金屬,冷凝后,是兩塊被焊金屬形成一體的焊接方法壓焊:利用加壓摩擦和擴(kuò)散等物理作用,克服兩個(gè)連接表面的不平度,擠走氧化膜及其污染物,使兩個(gè)連接表面的金屬原子相互接近到原子間結(jié)合距離,從而在固態(tài)下實(shí)現(xiàn)其連接的焊接方法20?釬焊:利用某些低熔點(diǎn)的金屬作為連接的媒介物,在加熱的條件下,這些金屬的熔體在連接界面上起流散浸潤(rùn)作用,并充滿連接間隙,然后冷卻結(jié)晶成結(jié)合面,從而將焊件連結(jié)成一體的焊接方法焊接焊頭:由焊縫(熔化結(jié)晶區(qū)域),熔合區(qū)(介于焊縫和HAZ之間的薄層過(guò)渡區(qū)),和HAZ(熱影響區(qū))三部分組成熱影響區(qū)(HAZ):焊縫周圍未融化,卻在加熱冷卻過(guò)程中發(fā)生了組織性能變化的母材區(qū)域金屬熱處理:將固態(tài)金屬通過(guò)特定的加熱和冷卻,使之發(fā)生組織轉(zhuǎn)變而獲得所需性能的一類工藝過(guò)程相:材料中具有同一聚集狀態(tài),同種晶體結(jié)構(gòu),相同成分,并有明確界面分開(kāi)的均勻組成體平衡相變:緩慢加熱冷卻時(shí),所發(fā)生的能夠獲得復(fù)合平衡相圖的平衡組織的相變,一般包括多形性轉(zhuǎn)變,共析轉(zhuǎn)變等非平衡相變:加熱冷卻速度很高,平衡相變被抑制,固體材料發(fā)生某些平衡相圖無(wú)法反映的轉(zhuǎn)變,獲得非平衡組織的相變慣習(xí)面:新相為針狀或片狀時(shí),其長(zhǎng)軸或主平面通常平行于母像的某一晶面,該晶面成為慣習(xí)面,通常以母相的晶面指數(shù)表示。加熱轉(zhuǎn)變:鋼在加熱過(guò)程中,由加熱前的組織轉(zhuǎn)變成奧氏體稱為鋼的加熱轉(zhuǎn)變。奧氏體:固溶了C的r-Fe形成的間隙固溶體,是面心立方點(diǎn)陣結(jié)構(gòu),順磁性,導(dǎo)熱性差。晶粒度:表示晶粒大小的一種尺度。起始晶粒度:指A形成過(guò)程剛結(jié)束時(shí)的晶粒度。實(shí)際晶粒度:指熱處理加熱終了時(shí)A的晶粒度。本質(zhì)晶粒度:是標(biāo)準(zhǔn)加熱條件下(930+-10°C,保溫3~8小時(shí))測(cè)定的A的晶粒度。本質(zhì)細(xì)晶鋼:晶粒度在5~8級(jí)。本質(zhì)粗精鋼:晶粒度在1~4級(jí)。過(guò)冷A:A在臨界點(diǎn)以上是穩(wěn)定相,當(dāng)冷卻到臨界點(diǎn)以下溫度,而又未發(fā)生分解轉(zhuǎn)變的A處于不穩(wěn)定的過(guò)冷狀態(tài),這種在臨界點(diǎn)一下存在的A,稱為過(guò)冷A。偽共析轉(zhuǎn)變:偏離共析成分的A快冷至E、SG、以下區(qū)域時(shí),不發(fā)生先共析相的析出而轉(zhuǎn)變?yōu)镻型組織,這種非共析成分的鋼發(fā)生的P轉(zhuǎn)變稱為偽共析轉(zhuǎn)變,相應(yīng)的P組織為偽共析P。熱處理:將金屬材料以一定速度加熱到預(yù)定溫度并保持預(yù)定時(shí)間,再以預(yù)定冷卻方式進(jìn)行冷

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