材料成型期末复习

材料成型期末复习总结— by JUCIC

CH1绪论

材料成型定义：借助于某些非切除性加工方法对材料进行加工获得所需要的零件或毛坯的方法。

材料加工方法：切除加工、成形加工、表面成形加工、热处理加工。

1、凝固成形问题和发展概况

凝固成形：充填铸型（机械过程）、冷却凝固（热过程）

○1凝固组织的形成与控制○2铸造缺陷的避免与控制○3铸件尺寸精度和表面粗糙度的控制。凝固成形缺陷：缩孔，疏松，气孔，裂纹，夹杂物，冷隔。

2、塑性成形问题和发展概况

塑性定义：指固体材料在外力作用下发生永久形变而不破坏其完整性的特性。

塑性成形：利用材料的塑性使其成形的工艺。

塑性指标：延伸率、断面收缩率。

金属塑性成形分类：○1体积成形，如锻造、挤压

○2平面成形，如冲裁、弯曲、拉深。

3、焊接成形问题和发展概况

定义：利用各种形式的能量使被连接的表面产生原子（分子）间的结合而成为一体的成形加工方法。

类型：熔焊、固相焊、钎焊（即锡焊）。

残余应力、残余变形。

缺陷：裂纹、未焊透、气孔、夹渣。

4、表面成形的基本问题和发展概况

表面涂层技术和表面改性技术。

CH2 材料凝固理论

(一)材料凝固概述

定义：将固体材料加热到液态，然后使其按规定的尺寸、形状及组织形态再次冷却至固态的过程。

(二)凝固的热力学基础

(三)形核

自发形核形核功

非自发形核—形核剂—晶粒的细化剂

(四)生长

(五)溶质再分配微观偏析宏观偏析

(六)6

(七)7

(八)凝固成形的应用

1.铸造生产过程中的凝固控制

○1充型能力控制

充型能力：液态金属充满型腔，获得形状完整、轮廓清晰铸件的能力。

充型能力与金属本身的流动能力（钢、铜、铝）、铸型性质（砂型、金属型）、铸件结构（形状复杂程度）及浇注条件（温度速度、浇注系统）有关。

缺陷：缩孔，缩松（冒口、冷铁），变形（使冷却速度均匀），组织偏析（控制结晶及晶格长大），裂纹（使冷却速度均匀），夹渣，气孔（干燥，排气），冷隔（改进浇注条件）。

○2收缩控制

液态收缩，凝固收缩，固态收缩。

○3应力控制

○4凝固组织控制

2.焊接生产过程中的凝固控制

熔池凝固组织控制措施：○1变质处理○2振动结晶○3优化焊接工艺参数

陶瓷与粉末合金工艺。

CH3材料成形热过程

热过程：从热变化的角度来描述一个材料成形的工艺过程。

(一)凝固成形热过程

凝固成形温度场P56

(二)塑性成形热过程

塑性成形温度场P61

(三)焊接成形热过程

熔焊，固相焊，钎焊。

焊接成形温度场P64：在焊接集中热源的作用下，被焊工件上（包括内部）各点在某一瞬时的温度分布。

○1点状热源作用在半无限大物体中

○2线状热源作用在无限大薄板中

○3面状热源作用在无限细长杆棒件中

焊接热循环P71

CH4材料成形理论基础

(一)金属冷态下的塑性变形

1、冷塑性变形机理

一、晶内变形（塑性变形的主要形式）

○1滑移：破坏晶体，穿过去（优先）○2孪生：不破坏晶体，擦过去

二、晶间变形（次要）

2、冷塑性变形对金属组织和性能的影响

一、组织变化

○1晶粒形状变化

○2晶粒内产生亚结构

○3晶粒位向改变

○4金相组织变化

二、性能变化

○1加工硬化：随着变形强度的增加，金属的强度、硬度增加，而塑性、韧性降低。

○2相变硬化（奥氏体马氏体）

(二)金属热态下的塑性变形

热塑性变形定义：在再结晶温度以上进行的塑性变形。如热锻、热轧、热挤压。

特点：回复、再结晶、加工硬化同时发生，加工硬化不断被回复和再结晶所抵消。

软化机理：○1动态回复○2动态再结晶○3静态回复○4静态再结晶○5亚动态再结晶

热塑性变形机理：晶内滑移、晶内孪生、晶界滑移、扩散蠕变。

热塑性变形对金属组织和性能的影响：P90

CH5凝固成形技术

凝固成形定义：俗称铸造，是将金属材料熔化成液态后浇注入与拟成形的零件形状及尺寸相适应的模型空腔（铸型）中，待液态金属冷却凝固后将铸型打开（或破坏）取出所形成的铸件毛坯，然后清理掉由于工艺需要而添加的部分（如浇口、冒口等）后，即可得到所需的铸件。

(一)凝固成形概述

(二)液态金属的获得

(三)凝固成形方法P112

1.砂型铸造

a)工艺设计

b)浇注位置选择原则

c)特点及适用范围：几乎适用于所有不同大小、结构的零部件生产。

2.金属型铸造

a)工艺过程

b)特点及适用范围

3.压力铸造

定义：在高压下（30-70MPa）快速地将液态或半夜态金属压入金属型腔中，并使

液态金属在压力下凝固，以获得铸件的凝固成型方法。

特点及适用范围：生产率高，，便于实现自动化、半自动化生产，铸件尺寸精度高，

表面光洁。但成本高。

4.低压铸造

压力介于金属型铸造和压力铸造之间，压力在30-70KPa之间。

5.熔模铸造

用易熔材料制成模型，然后在模型上涂挂耐火材料，经硬化之后，将模型熔化、排

出型外，从而获得无分型面的铸型。

6.离心铸造

特点及适用范围：