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机械制造基础基本知识点期末复习总结

  机械工程材料 工程材料分类方法 按照材料的组成、 结合键的特点 金属材料、 陶瓷材料、 高分子材料、 复合材料  材料的性能 使用性能: 材料在使用过程中所表现的性能 力学性能: 材料受外力作用时表现的性能 强度: 材料在外力作用下抵抗变形和破坏的能力 塑性: 材料受力破坏前承受最大塑性变形的能力 硬度: 材料抵抗局部塑性变形的能力 冲击韧性: 材料抵抗冲击载荷作用而不被破坏的能力 疲劳强度 断裂韧性: 材料抵抗内部裂纹失稳扩展的能力 热疲劳 物理性能: 密度、 熔点、 热膨胀性、 导热性、 导电性、 磁性 化学性能: 耐腐蚀性、 抗氧...

  机械工程材料工程材料分类方法按照材料的组成、 结合键的特点金属材料、 陶瓷材料、 高分子材料、 复合材料材料的性能使用性能: 材料在使用过程中所表现的性能力学性能: 材料受外力作用时表现的性能强度: 材料在外力作用下抵抗变形和破坏的能力塑性: 材料受力破坏前承受最大塑性变形的能力硬度: 材料抵抗局部塑性变形的能力冲击韧性: 材料抵抗冲击载荷作用而不被破坏的能力疲劳强度断裂韧性: 材料抵抗内部裂纹失稳扩展的能力热疲劳物理性能: 密度、 熔点、 热膨胀性、 导热性、 导电性、 磁性化学性能: 耐腐蚀性、 抗氧化性、 工艺性能: 材料在加工过程中所表现的性能铸造性、 可锻性、 可焊性、 切削加工性能、 晶体缺陷表现形式以及对材料性能的影响点缺陷: 空位、 间隙原子、 置换原子线缺陷: 位错面缺陷: 晶界、 亚晶界晶粒的大小取决于晶核的形成速率和长大速度形核率与长大速度的比值 N/G 越大, 晶粒越细小晶粒大小对材料性能的影响, 细化晶粒的措施常温下, 晶粒越细, 晶界面积越大, 因而金属强度、 硬度越高, 同时塑性、 韧性越好, 称为细晶强化高温下, 晶界呈粘滞状态, 在外力作用下容易产生滑动和迁移, 因而细晶粒无益, 但晶粒太粗, 易产生应力集中。控制过冷度: 通常情况下, 冷却速度越快, 过冷度越大。 在正常铸造情况下, 随过冷度增大, 晶粒变细变质处理: 又称孕育处理。 是一种有意向液态金属中加入非自发形核物质从而细化晶粒的方法振动、 搅拌合金: 是指由两种或两种以上元素组成的具有金属特性的物质相: 金属或合金中, 凡成分相同、 结构相同, 并与其他部分有界面分开的均匀组成部分合金的相固溶体: 合金中晶体结构与组成元素之一的晶体结构相同的固相金属化合物: 合金中晶体结构与组成元素的晶体结构均不相同的固相固溶强化: 随溶质含量增加, 固溶体的强度、 硬度增加, 塑性、 韧性下降, 这种现象为固溶强化产生固溶强化的原因: 溶质原子使溶剂晶格发生畸变及对位错的钉扎作用, 阻碍了位错的运动共晶成分合金铸造性能好单相固溶体塑性好 塑性变形的基本方式滑移: 是指晶体的一部分沿一定的晶面和晶向相对于另一部分发生滑动位移的现象滑移只能在切应力的作用下发生滑移常沿晶体中原子密度最大的晶面和晶向发生一个滑移面和其上的一个滑移方向构成一个滑移系滑移系越多, 金属发生滑移的可能性越大, 塑性也越好滑移的同时伴随着晶体的转动若干条滑移线组成一个滑移带滑移是通过滑移面上位错的运动来实现的孪生: 是指晶体的一部分沿一定晶面和晶向相对于另一部分的切变冷、 热加工以再结晶温度来划分的低于再结晶温度的加工为冷加工高于再结晶温度的加工为热加工热加工可使铸态金属与合金中的气孔焊合, 使粗大的树枝晶或柱状晶破碎, 从而使组织致密, 成分均匀, 晶粒细化,力学性能提高冷加工对金属组织和性能的影响内部的晶粒也相应的被拉长或压扁。 还可使晶粒破碎为亚晶粒出现加工硬化产生残余内应力热加工对金属组织和性能的影响使晶粒细化消除铸态组织缺陷形成热加工纤维组织加工硬化: 金属发生冷塑性变形时, 随塑性变形量增加, 其强度、 硬度提高, 塑性、 韧性下降, 这一现象称为加工硬化原因: 晶体内部存在位错源, 变形时发生了位错增殖, 随变形量增加, 位错密度增大。 由于位错之间的交互作用, 使变形抗力增大随变形量增加, 亚结构细化, 亚晶界对位错运动有阻碍作用随变形量增加, 空位密度增大由于晶粒由有利位向转到不利位向而发生几何硬化, 因而使变形抗力增大对加工和使用的影响强度、 硬度和耐磨性上升, 塑性下降有利于金属性变形加工的均匀性提高安全性, 可防止超载时的断裂钢的热处理: 是指将钢在固态下加热、 保温和冷却, 以改变钢的结构组织, 从而获得所需要性能的一种工艺热处理原理: 钢的热处理时钢中组织转变的规律热处理工艺: 根据热处理原理指定的温度、 时间、 介质等参数普通热处理: 退火: 将钢加热至适当温度保温, 然后缓慢冷却(炉冷) 的热处理工艺目的: 调整硬度, 便于切削加工消除残余内应力, 防止在后续加工或热处理中发生变形和开裂细化晶粒, 提高力学性能, 或为最终热处理作组织准备正火: 是指将亚共析钢加热到 Ac3+(30~80) *C, 共析钢加热到 Ac1+(30~80) *C, 过共析钢加热到 ACcm+(30~80)*C, 保温后空冷的热工艺处理目的: 低、 中碳的亚共析钢: 调整硬度, 便于切削加工; 细化晶粒, 为淬火作组织准备; 消除残余内应力过共析钢: 消除网状二次渗碳体, 为球化退火作组织准备普通结构件: 增加珠光体量并细化晶粒, 提高强度、 硬度和韧性, 从而作为最终热处理淬火: 是指将钢加热到临界点以上, 保温后以大于 Vk 的速度冷却, 使奥氏体转变为马氏体的热处理工艺目的: 获得马氏体, 提高钢的力学性能常用介质: 水及水溶液、 油、 热浴(盐浴和碱浴) 回火: 是指将淬火钢加热到 A1 以下某温度保温后再冷却的热处理工艺目的: 减少或消除淬火内应力获得工艺所要求的力学性能稳定工件尺寸降低硬度, 缩短软化周期(高淬透性的钢) 表面热处理表面淬火: 不改变钢的化学成分及心部组织的情况下, 利用快速加热将表层奥氏体化后进行淬火以强化零件表面的热处理方法化学热处理: 将工件置于特定介质中加热保温, 使介质中活性原子渗入工件表层从而改变工件表层化学成分和组织,进而改变其性能的热处理工艺其他热处理: 真空热处理、 形变热处理、 控制气氛热处理、 激光热处理等正火、 退火比较正火冷却速度快, 所得 P 组织细密正火后的强度、 硬度、 韧性高正火生产周期短预备热处理最终热处理共析钢等温冷却转变的产物低碳钢用正火, 高碳钢用球化退火淬透性: 钢在淬火时获得淬硬层深度的能力淬硬性: 钢淬火后所能达到的最高硬度, 即硬化能力齿轮类零件选材汽车、 拖拉机齿轮(20CrMnTi/20MnVB) 备料锻造正火机械加工渗碳淬火+低温回火喷丸磨削装配机床齿轮(40Cr) 备料锻造正火粗机械加工调质精机械加工高频淬火+低温回火装配 合金钢性能特点强度高于碳素结构钢; 具有足够的塑性、 韧性及良好的焊接性能; 具有良好的耐蚀性和低的冷脆转变温度常用刃具材料碳素合金钢(水冷) T8、 T10低合金工具钢(油冷) 9SiCr高速工具钢(油冷) W18Cr4V: 下料‐‐锻造‐‐退火‐‐机加工‐‐淬火+回火喷砂磨削加工轴类零件选材机床主轴(45) 备料锻造正火‐‐粗机械加工调质精机械加工表面淬火+低温回火磨削装配汽轮机主轴珠光体耐热钢(20Cr3MoWV) 备料锻造第一次正火去氢处理第二次正火高温回火机械加工成品内燃机曲轴(45): 备料锻造正火‐‐粗机械加工调质精机械加工轴颈表面淬火+低温回火磨削装配(球墨铸铁): 备料熔炼正火高温回火‐‐机械加工轴颈表面淬火+低温回火装配铸铁分类铸铁名称石墨形态性能用途热处理基体组织牌号实例灰铸铁片状用于制造承受压力和振动的零部件。 如机床床身、 箱体、 壳体、 泵体、 缸体等1 消除内应力退火2 消除白口组织退火3 表面淬火FHT100F+PHT150PHT200可锻铸铁团絮状强度、 塑性、 韧性均比灰铸铁高, 接近于铸钢用于制造形状复杂且承受振动载荷的薄壁小型件FKTH300‐06表层 F, 心部PKTB350‐04PKTZ450‐06球墨铸铁球状塑性和韧性比灰铸铁和可锻铸铁高部分代替碳钢制造受力复杂, 强度、 韧性和耐磨性要求高的零件1 退火。 获得铁素体基体2 正火。 获得珠光体基体, 细化组织, 提高强度和耐磨性3 淬火加回火。 获得回火马氏体或回火索氏体基体4 等温淬火。 得到下贝氏体基体FQT400‐15F+PQT600‐3PQT700‐2蠕墨铸铁蠕虫状用于制造承受热循环载荷的零件FRuT300F+PRuT350PRuT450铸铁的组织由基体和石墨组成, 基体有铁素体、 珠光体、 铁素体加珠光体。 铸铁力学性能低、 耐磨性能好、 消振性能好、 铸造性能好、 切削性能好 铝合金的热处理: 固溶处理加时效形变铝合金和铸造铝合金铝合金细分类成分性能用途变形铝合金防锈铝合金主要是 Al‐Mn 和 Al‐Mg合金抗蚀性好, 塑性高, 易于变形加工,焊接性能好, 切削性能差用于制造需要弯曲、 冲压加工的零件及承受中等载荷的零件硬铝合金Al‐Cu‐Mg 合金, 且有少量锰强度、 硬度高, 加工性能良好, 耐蚀性低于防锈铝合金冲压件、 模锻件和铆接件超硬铝合金Al‐Zn‐Cu‐Mg 合金, 且有少量铬和锰热态塑性好, 耐蚀性差工作温度较低、 受力较大的结构件锻铝合金Al‐Cu‐Mg‐Si耐热性较好150~225 度工作的零件铸造铝合金Al‐Si 硅铝明铸造性能好, 具有优良的耐蚀性、耐热性和焊接性能低中强度且形状复杂的铸件Al‐Cu耐热性好, 强度较高, 密度大, 铸造性能、 耐蚀性差强度低于 Al‐Si 系在较高温度下工作的高强度零件Al‐Mg耐蚀性好, 强度高, 密度小, 铸造性能差, 耐热性低制造外形简单, 承受冲击载荷,在腐蚀性介质下工作的零件Al‐Zn铸造性能好, 强度较高可自然时效强化, 但密度大, 耐蚀性较差形状复杂、 受力较小的汽车、 飞机、 仪器类零件工程材料强化方式固溶强化(加合金元素); 热处理(时效强化); 冷变形(加工硬化); 变质处理(细晶强化) 失效: 零件在使用过程中, 由于尺寸、 形状或材料的组织与性能等变化而失去预定功能的现象失效形式: ; 变形失效; 断裂失效; 表面损伤失效; 材料老化失效产生原因: 设计不合理, 选材错误, 加工工艺不当, 装配使用不当材料成形工艺基础常用毛坯成形方法: 铸造、 锻造、 焊接铸造性能及其指标: 表示合金在铸造成形的整个工艺过程中, 容易获得外形正确、 内部健全铸件的性能。 流动性、收缩性两个原则: 顺序凝固原则; 同时凝固原则铸造的应力: 热应力、 机械阻碍应力、 相变应力(组织应力) 铸造工艺设计内容和步骤: 工艺分析; 选择造型方法; 确定浇注位置; 选择分型面; 确定主要工艺参数: 加工余量、起模斜度、 收缩余量、 芯头设计、 铸造圆角; 绘制铸造工艺图 示例 56 页铸造性能对铸件结构的要求: ; 铸件壁厚要适当; 铸件壁厚力求均匀; 铸件内壁应薄于外壁; 壁间连接要合理; 避免铸件收缩受阻; 防止铸件翘曲变形铸造工艺对铸件结构的要求: ; 铸件外形力求简单; 铸件内腔设计合理; 应考虑结构斜度锻造性能及其指标: 指金属经过锻造成形的能力。 塑性、 变形抗力锻压: 锻造、 冲压冲压基本工序类别工序变形特点分离工序冲裁落料用模具沿封闭轮廓线冲切板料, 冲下部分是工件冲孔用模具沿封闭轮廓线冲切板料, 冲下部分是废料, 得到的是孔剪切用剪床或模具切断板料, 切断线不封闭切口用模具将板料冲切成部分分离, 切口部分发生弯曲变形切边将变形后的半成品的边缘修切整齐或切成一定形状成形工序弯曲弯曲将胚料沿直线弯成各种形状卷圆将坯料端部卷圆拉深拉深将落料后的坯料制成各种空心零件变薄拉深 将拉深后的空心半成品进一步加工成侧壁厚度小于底部厚度的零件翻边孔翻边在预先冲孔的半成品上或未经冲孔的坯料上冲制成竖立的边缘外缘翻边将板料半成品的边缘沿曲线或圆弧翻出竖立的边缘缩口将空心毛坯或管状毛坯的口部缩小起伏在板料毛坯或半成品上压出筋条、 花纹或文字胀形将空心毛坯或管狀毛坯的一部分沿径向扩张成凸肚状



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