材料工程基础复习2.docVIP

一 材料的熔炼 1、高炉炼铁的原料及作用 （1）铁矿石 炼铁的目的：从铁的氧化物中还原出铁，并使还原出的铁与脉石分开 （2）熔剂 作用：1低脉石的熔点 2去硫 （3）燃料 作用：1 提供能量 2 充当还原剂 焦炭是高炉冶炼的主要燃料 2、炼铁和炼钢的目的及任务 炼铁的目的：从铁的氧化物中还原出铁，并使还原出的铁与脉石分开 炼钢的目的：除去生铁中多余的碳和大量杂质元素，使其化学成分达到钢的要求。 炼钢过程的基本任务： （1）四脱（碳、硅、锰、氧） （2）二去（炉渣、气体） （3）升温合金化 （4）降低有害元素硫磷含量 3、炼钢的基本过程 炼钢过程通过供氧、造渣、加合金、搅拌、升温等手段完成炼钢基本任务。氧气顶吹转炉炼钢过程，主要是降碳、升温、脱磷、脱硫以及脱氧和合金化等高温物理化学反应的过程 4、拜耳法生产氧化铝的基本原理及工艺流程 基本原理： （1）高温下，NaOH溶液与矿石反应浸出矿石中的氧化铝水合物，得到铝酸钠溶液； （2）铝酸钠在降温和稀释条件下添加晶种，不断搅拌进行晶种分解，析出Al(OH)3; （3）氢氧化铝经煅烧后便得到氧化铝。 工艺流程： （1）铝土矿的侵出 （2）铝酸钠溶液的晶种分解 （3）氢氧化铝的煅烧 （4）母液的蒸发与苛化 5、铝冶金的特点 不能通过各种化学处理直接得到初金属。因为铝的化学性质活波，容易与氧卤族元素形成稳定化合物。所以需将铝矿石用各种办法获得纯净的化合物，然后再经过熔盐电解的方法得到纯金属。 二 金属的液态成形与半固态成形 1、液态成形的基本过程 液态成形（铸造）概念：将材料熔化成一定成分和一定温度的液体，然后在重力或外力作用下浇入到具有一定形状、尺寸大小的型腔中，经凝固冷却后便形成所需要的零件的技术。 金属液态成形的基本过程是充填铸型和冷却凝固。 2、合金的充型能力及影响因素 基本概念：液态金属充满铸型型腔，获得形状完整、轮廓清晰的健全铸件的能力。 （1）合金的流动性：合金的流动性越好，充型能力越强，越便于浇注轮廓清晰、形状完整、薄而复杂的铸件。 （2）浇注条件：包括浇注温度、充型压力和浇注系统结构等 浇注温度：在一定温度范围内，浇注温度越高，合金的粘度越小，充型能力越好。 充型压力：充型压力越大，充型能力越好。 铸型的性质及结构： 凡能增大液态合金流动阻力、降低流速和加快其冷却的因素，均会降低其充型能力； 铸件的壁愈薄，结构形状愈复杂，液态合金的充型能力愈差。 铸造过程（合金收缩）中形成的缺陷及预防措施 （1）液态合金冷却：液态收缩与凝固收缩→缩孔、缩松 预防措施：①合理的布置内浇道及确定浇注工艺 ②合理应用顺序凝固、冒口、冷铁和补贴等工艺措施 （2）固态合金冷却：固态收缩→应力、变形、裂纹 预防措施：预防产生热应力的基本措施是减小铸件各部分之间的温度差，使其均匀冷却。 具体为： （1）选择弹性模量较小的合金作为铸造合金； （2）设计铸件结构时，力求使其壁厚均匀； （3）采用合理的铸造工艺，使铸件的凝固符合同时凝固原则。 4、铸造应力及分类 铸件完全凝固后就进入了固态收缩阶段，若铸件的固态收缩收到阻碍，将在铸件内部产生应力，称为铸造应力。 按照产生的机理，铸造应力可分为热应力、收缩应力、和相变应力。 热应力：铸件在凝固和冷却的过程中，由于铸件的壁厚不均匀，导致不同部位不均衡的收缩而引起的应力。 机械应力：机械应力是因铸件的收缩受到铸型或型芯等的机械阻力而形成的应力。 相变应力：合金由于发生固态相变，铸件各部分体积产生不均匀变化而引起的应力称为相变应力。 砂型铸造的生产过程 根据零件的形状和尺寸设计并制作模样和芯盒，配制好型砂和芯砂，用模样和型砂造型，用芯盒和芯砂造芯，合箱后便得到铸型，将熔融的金属浇入铸型，冷凝后落砂清理便得铸件。 6、整体式金属型铸造特点 金属型铸造是用自由浇注的方法将熔融金属浇入由铸铁或钢制造的铸型中而获得铸件的一种铸造方法。 整体式金属型铸造特点： 铸型无分型面，结构简单，只适用于形状简单、无分型面的铸件 低压铸造及熔模铸造的概念 熔模铸造是液态金属在重力作用下浇入由蜡模熔失后形成的中空型壳并在其中成形从而获得精密铸件的方法，又称为失蜡铸造。 压力铸造简称压铸。它是在高压下(比压约为5～150 MPa)将液态或半液态合金快速地压入金属铸型中，并在压力下凝固，以获得铸件的方法。 8、砂型铸造的工艺设计（主要分型面和浇注位置的选择） 工艺设计： （1）铸造工艺图的绘制 （2）分型面的选择 （3）浇注位置的确定 （4）工艺参数的确定 分型面的选择： 保证模样能顺利的从铸型中取出 尽量减少分型面的数量 尽量使分型面是一个平直的面 使铸件的全部或大部分置入同一砂箱 使铸件的全部或大部分置入下箱 尽量使型芯和活块的数量减少 浇注位置的确定： （1）铸件的重要加工面或质量