材料成型工艺思考题一.docVIP

材料成型工艺思考题（一） 什么是锻造？锻造与其他成形方法相比最显著的特点在哪里？ 答：锻造是利用金属的塑性，使坯料在工具（模具）的冲击或压力作用下，成为具有一定形状、尺寸和组织性能的工件的加工方法。 锻造的特点在于：（1） 综合力学性能好。钢锭的铸态组织经过塑性变形（锻造）和再结晶，粗大的树枝状结晶被击碎，并通过再结晶是晶粒细化、均匀。金属内部的疏松、孔隙被压实、焊合。高温下原子间的扩散作用，使枝晶偏析和晶间偏析得到不同程度的降低和消除，提高了金属材料的力学性能，尤其使塑性指标得到了较大的提高。（2）节约原材料。 锻造是在金属固态状态下，使体积发生位移，以获得所要求的形状和尺寸，没有像切削加工那也有大量的废屑，只有少量的工艺损耗，如余量、公差、料头料尾、料芯或飞边等。因此，与型材或棒料切削成形相比，材料利用率要高得多，但是比铸件的材料利用率要小。（3）生产效率高。单件、中小批量或有特殊要求的特大型锻件，在锻锤或水压机（油压机）上锻造成形仍然是一种适宜的锻造成形方法，其他方法无法替代。中小型、大批量的零件，采用模锻工艺在机械压力机、高速锤等设备上生产，具有非常高的效率。甚至可以直接成形零件（精密成形，净形生产）。 何谓电渣重熔冶炼？比较与其他冶炼方法的优势。 答：电渣重熔法实质上是二次冶炼法。熔炼时，按钢种要求先用小钢锭制成金属电极，然后将电极伸入水冷结晶器中通电熔化。熔化后的钢液通过电渣层过滤后流入金属熔池里。金属电极不断熔化，纯净钢液在结晶器内自上而下地凝固成钢锭，达到了第二次炼钢地目的。 电渣重熔法可获得组织均匀致密、夹杂物少和气体含量低的优质钢锭。但是生产效率低，生产成本要增加约40%。一般用于锻件质量要求特别高的锻件。 为什么要切除钢锭的冒口和底部，两处都有哪些缺陷？ 答：冒口：由于选择结晶的缘故，最后凝固的冒口部分杂质最多，其中熔点低的硫化物和磷化物居多。冒口钢液的密度小，在凝固过程中得不到补缩，最终形成大缩孔，且缩孔周围存在大量疏松。 底部沉淀区：上部钢液中最初形成的晶体因密度大而下沉，并将碰断的树枝状晶分枝一起向下堆积，并且钢液的补缩能力小，使沉淀的组织疏松，氧化物夹杂多。在化学成分上构成负偏析。 钢锭内部的主要缺陷有哪些，有什么危害，如何防止？ 答：大型钢锭的内部缺陷主要有：偏析、夹杂、缩孔和疏松、气泡（气体）等。 偏析的危害：（1）导致钢的化学成分不均匀，影响钢的力学性能。（2）杂质富集的区域，其值超过规定值，造成钢的报废。（3）给锻造和热处理工艺造成困难。 偏析的防止：（1）材料的化学成分。C、S、P易形成正偏析；Mn、Si、Ni、Cr促使偏析扩大化；Mo、V可减小偏析。（2）钢锭越大，偏析越严重。（3）钢锭的高径比大，偏析严重。故大型钢锭高径比一般取0.8~1.2。（4）钢锭的锥度增大，有利于减小偏析程度，但锥度过大会扩大负偏析。 夹杂的危害：（1）破坏基体金属的连续性，在应力作用下，夹杂处产生应力集中，引起显微裂纹。成为零件疲劳破坏的疲劳源。（2）低熔点夹杂物过多地分布在晶界上，锻造时会产生“热脆”现象。不利于钢锭的锻造性能和锻后的力学性能。 气体的危害：在冶炼过程中，氮、氢、氧等气体通过炉料溶入钢锭。氢在钢锭中以原子状态存在，也可能形成一部分分子状态的氢和氰化物。氢是钢中危害最大的气体，是引起“白点”和“氢脆”的主要原因，使锻件的力学性能明显下降。 气体的防止：可以采用真空精练脱气。 缩孔的防止：缩孔是在冒口区域形成的，同时含有大量的杂质，锻造时应将缩孔与冒口一起切除。 疏松的危害：疏松使钢锭组织致密度下降，影响锻件的力学性能。 疏松的防治：在锻造时应加大变形程度，以使锻件锻透，使孔隙焊合，消除疏松现象。 加热时坯料产生的内应力是指什么应力？哪个应力容易引起被加热坯料的开裂？为什么？ 答：加热时材料的内应力主要有：温度应力、组织应力和残余应力。 残余应力容易引起被加热坯料的开裂。由于钢锭外层冷的快，心部冷得慢，残余应力在钢锭的外层为压应力，心部为拉应力。其中心的拉应力正好与同位置温度应力同向，增加了钢锭加热是心部开裂的趋势。 何谓温度头？温度头大会造成什么后果？ 答：温度头：炉温与坯料表面的温差。 炉温与毛坯表面温度间的差别很大，即温度头大。这时的加热速度若达到最大值，由此引起的温度应力也可能最大。同时，由于钢料在低温时的塑性较差，特别是有蓝脆温度区及原有残余应力的存在，因此，钢在这个阶段产生裂纹的危险性最大 (这时的快速加热要特别注意)。 钢加热时常见的缺陷有哪些？有什么危害？如何防止？ 答：（1）裂纹。 （2）白点。白点的存在对钢的性能极为不利，它使钢的力学性能降低。热处理时易使零件产生淬火开裂，使用时易造成零件断裂。原因是白点处为应力集中点，在应变和重复载荷作用下，常常成为疲劳源而导致零件疲劳断