第一篇：粉末冶金材料綜合設(shè)計(jì)

粉末冶金材料綜合設(shè)計(jì)

一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康耐ㄟ^本綜合實(shí)驗(yàn)，使學(xué)生掌握粉末冶金的基本工藝，熟悉粉末成形和燒結(jié)過程研究方法及測試原理，培養(yǎng)學(xué)生進(jìn)行粉末冶金研究的基本思路和初步能力，為今后從事粉末冶金相關(guān)研究與生產(chǎn)及粉末冶金分析測試等工作打下基礎(chǔ)。

二、實(shí)驗(yàn)原理

三、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與方案

1．實(shí)驗(yàn)內(nèi)容

給出不同性能要求Fe、Mg、Al、Cu基粉末冶金材料，并給出實(shí)驗(yàn)室可供選擇的設(shè)備條件，要求學(xué)生根據(jù)材料及相應(yīng)的性能要求設(shè)計(jì)粉末冶金工藝并付諸實(shí)驗(yàn)，研究粉末成形性及燒結(jié)規(guī)律，最后檢測材料基本性能。

2．實(shí)驗(yàn)方案

兩種Fe、Mg、Al、Cu基粉末冶金材料：

1、燒結(jié)含油軸承，含油率20%左右；

2、燒結(jié)過濾器，孔隙度60%左右

學(xué)生從上述兩種材料中選擇一種，查閱相關(guān)文獻(xiàn)，提出實(shí)驗(yàn)過程及相關(guān)參數(shù)，分組討論，實(shí)驗(yàn)，撰寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告并討論。

四、實(shí)驗(yàn)設(shè)備與材料

1．實(shí)驗(yàn)設(shè)備：壓機(jī)、球磨機(jī)、氫氣燒結(jié)爐、模具、精密天平、研缽、卡尺

2．實(shí)驗(yàn)材料：Fe、Mg、Al、Cu基粉末

五、實(shí)驗(yàn)基本要求

1.先根據(jù)所選材料查閱相關(guān)文獻(xiàn)，制定出實(shí)驗(yàn)過程及工藝參數(shù)并分組討

論；

2.根據(jù)所制定的實(shí)驗(yàn)過程熟悉所涉及設(shè)備功能及操作過程和安全注意事

項(xiàng)；

3.認(rèn)真記錄實(shí)際實(shí)驗(yàn)過程現(xiàn)象及參數(shù)；

六、實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求

1．根據(jù)所選材料，設(shè)計(jì)出相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)過程及參數(shù)；

2．記錄實(shí)際實(shí)驗(yàn)過程現(xiàn)象及參數(shù)；

3．測量燒結(jié)前坯體尺寸和密度，測量燒結(jié)體尺寸、密度和孔隙度；

4．分析討論影響最終材料性能的因素。鋼的熔煉與質(zhì)量檢驗(yàn)

1.1 實(shí)驗(yàn)?zāi)康匿摰馁|(zhì)量與冶煉過程有著密切的關(guān)系，用感應(yīng)電爐可以獲得含氣體和夾雜物較少的鋼或合金，鋼中非金屬夾雜物的種類、顆粒大小、數(shù)量及分布特征和鋼的低倍缺陷是評判鋼質(zhì)量好壞的重要指標(biāo)。不同的鋼種中存在的非金屬夾雜物和低倍缺陷種類不同。本實(shí)驗(yàn)通過冶煉和澆注不同的鋼種，使學(xué)生掌握感應(yīng)電爐的冶煉工藝過程，了解打結(jié)坩堝的基本操作。同時(shí)，使學(xué)生掌握鋼中非金屬夾雜物金相檢驗(yàn)方法和鋼低倍檢驗(yàn)的原理及檢驗(yàn)步驟，進(jìn)一步加深對鋼中非金屬夾雜物和低倍缺陷的認(rèn)識，研究不同鋼種中易出現(xiàn)的非金屬夾雜物和低倍缺陷種類。

1.2 實(shí)驗(yàn)原理

1.3 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與方法實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：

(1)分別冶煉 Q235、C45 和低合金鋼等幾個(gè)不同的鋼種。

(2)分別對各鋼種進(jìn)行金相和低倍檢驗(yàn)，觀察不同鋼種中存在的夾雜物和低倍缺陷種類。實(shí)驗(yàn)裝置與步驟：

(1)感應(yīng)電爐熔煉實(shí)驗(yàn)

使用廢鋼鐵料，各種鐵合金如：錳鐵、硅鐵、鉻鐵、釩鐵等等。

使用各種造渣材料如：石灰、螢石、硅鐵粉、碳粉等等，也使用發(fā)熱劑。

（2）金相檢驗(yàn)實(shí)驗(yàn)

金相法實(shí)驗(yàn)備有暗場及偏光裝置的金相顯微鏡、顯微硬度計(jì)、10%HNO3 酒精溶液等。

1.4、實(shí)驗(yàn)基本要求

1.先根據(jù)所選材料查閱相關(guān)文獻(xiàn)，制定出實(shí)驗(yàn)過程及工藝參數(shù)并分組討

論；

2.根據(jù)所制定的實(shí)驗(yàn)過程熟悉所涉及設(shè)備功能及操作過程和安全注意事

項(xiàng)；

3.認(rèn)真記錄實(shí)際實(shí)驗(yàn)過程現(xiàn)象及參數(shù)；

1.5 實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求

(1)用熔煉所得鋼樣制樣，將制好的試樣不經(jīng)腐蝕在金相顯微鏡的明場、暗場、偏光下觀察，必要時(shí)作顯微硬度測定和化學(xué)腐蝕實(shí)驗(yàn)配合鑒定。先在明場100 至150 倍下觀察夾雜物的分布特征，然后在明場400 至500 倍下觀察夾雜物的反光性、組織、色彩。暗場下觀察夾雜物透明程度（透明、半透明、不通明）和色彩。偏光下觀察夾雜物的各向同性或異性以及透明度和顏色。對各種條件下觀察到的現(xiàn)象作好詳細(xì)記錄。

(2)綜合觀察結(jié)果，對照附表，確定夾雜物類型。

(3)根據(jù)夾雜物類別、顆粒大小、數(shù)量及分布特征，根據(jù)國際規(guī)定的評級圖譜，對夾雜物進(jìn)行評級。

(4)用肉眼或借助放大鏡（15 倍以下）觀察試樣的試驗(yàn)面，對照國際規(guī)定的低倍組織缺陷評級圖分辨試樣面上是否有低倍缺陷。若有，做好記錄，并判斷出缺陷的種類和級別。

(5)分析不同鋼種中存在的非金屬夾雜物和低倍缺陷種類。

第二篇：粉末冶金材料學(xué)

1.粉末冶金技術(shù)的特點(diǎn)（優(yōu)越性）能制造熔鑄法無法獲得的材料和制品

1、難熔金屬及其碳化物、硼化物和硅化物；

2、孔隙可控的多孔材料

3、假合金

4、復(fù)合材料；5 微、細(xì)晶（準(zhǔn)晶）和過飽和固溶的塊體金屬和制品； 能制造性能優(yōu)于同成分熔鑄金屬的粉末冶金材料

1、制造細(xì)晶粒、均勻組織和加工性能好的稀有金屬坯錠；

2、制造成分偏析小、細(xì)晶、過飽和固熔的高性能合金；

具有高的經(jīng)濟(jì)效益

1、少無切削；

2、工序短，效率高；

3、設(shè)備通用性好，適合于大批量生產(chǎn)； 2.粉末冶金材料的分類

1、機(jī)械材料和零件；

2、多孔材料及制品；

3、硬質(zhì)工具材料

4、電接觸材料；

5、粉末磁性材料；

6、耐熱材料；

7、原子能工程材料；

3.粉末冶金材料的孔隙產(chǎn)生過程及其存在形態(tài)

產(chǎn)生過程： 顆粒間隙（松裝粉末聚集體或粉末成形素坯）燒結(jié)形成孔隙。存在形態(tài)：開孔：與外表面連通的孔隙，半開孔：孔隙只有一端與外表面連通的孔隙，閉孔：與外表面不連通的孔隙，連通孔：互相連通的孔隙

4.孔隙對材料性能影響的基本理論；

減小承載面積；應(yīng)力集中劑（減小孔隙尺寸、孔隙球化、孔隙內(nèi)表面圓滑處理能有效降低應(yīng)力集中，從而提高強(qiáng)度和韌性）應(yīng)力松弛劑：裂紋遇到孔隙后被磨鈍，提高斷裂水平

5.哪些力學(xué)性能對孔隙形狀敏感：強(qiáng)度、彈性模量、延伸率、斷裂韌性、沖擊韌性、硬度

7.固溶強(qiáng)化機(jī)理 ：晶體中有合金元素，固溶原子與晶體中缺陷的交互作用，溶質(zhì)元素使基體（溶劑）金屬的塑性變形抗力、強(qiáng)度、硬度增大，延性和韌性降低

8.影響固溶度（合金溶解度）的因素：晶格因素，相對尺寸因素，化學(xué)親和力，電子濃度因素

9.什么是金屬材料熱處理? 將固態(tài)金屬或合金采用適當(dāng)?shù)姆绞竭M(jìn)行加熱、保溫和冷卻，以改變金屬或合金的內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)，使材料滿足使用性能要求。

10.加熱奧氏體化時(shí)影響粒度的因素：加熱溫度和保溫時(shí)間，加熱速度，合金元素，原始組織 11.剛冷卻時(shí)等溫轉(zhuǎn)變的基本類型及對應(yīng)組織結(jié)構(gòu)的名稱

共析鋼等溫轉(zhuǎn)變：珠光體，貝氏體，馬氏體；亞共析鋼等溫轉(zhuǎn)變：奧氏體，鐵素體，珠光體；過共析鋼等溫轉(zhuǎn)變：奧氏體，滲碳體，珠光體 12.燒結(jié)鋼熱處理的工藝特點(diǎn)及注意事項(xiàng)

工藝特點(diǎn)：奧氏體化溫度高：致密鋼為AC+30～50℃，燒結(jié)鋼為AC+100～200℃，密度的要求：燒結(jié)鋼密度過低（＜6.0g/cm3）淬火無任何效果，淬透性比致密鋼差

注意事項(xiàng)：(1)孔隙率＞10%易腐蝕，不能在鹽浴中加熱(2)表面熱處理前應(yīng)進(jìn)行封孔處理：滾壓、精整、或氮化、硫化處理(3)加熱時(shí)應(yīng)氣氛保護(hù)或添加保護(hù)性填料(4)淬火介質(zhì)不能用水。13.燒結(jié)鋼淬透性的影響因素：孔隙度，合金元素，氧、碳含量

14.身高結(jié)鋼合金化的特點(diǎn)：

1、孔隙的影響： 密度低于6.5g/cm3，合金的強(qiáng)化作用很弱；

2、某些強(qiáng)化效果好合金元素，如Cr、Mn易氧化，常以中間合金粉或預(yù)合金粉引入；

3、銅和磷常用，4、燒結(jié)鋼中常用的合金元素除碳外，主要有Cu、Ni、Mo、Cr、P等 15.C含量對燒結(jié)Fe-C系結(jié)構(gòu)與性能的影響

珠光體隨C含量而增大而增大，滲碳體隨C含量而增大而增大強(qiáng)度有極大值，塑性（延伸率、斷面收縮率）單調(diào)下降；由于碳分布不均勻，一般燒結(jié)鋼顯微組織為：珠光體+鐵素體+少量滲碳體+孔隙+夾雜 16.常見燒結(jié)碳鋼顯微組織：鐵素體，珠光體，滲碳體

17．影響燒結(jié)碳鋼化合碳含量的因素：

1、石墨加入量，2、燒結(jié)氣氛

3、燒結(jié)溫度

4、燒結(jié)時(shí)間

5、氧含量 6.提高粉末冶金材料密度的方法 ： 復(fù)壓復(fù)燒，溶浸、粉末冶金熱鍛 18.燒結(jié)鋼牌號的標(biāo)準(zhǔn)及識別:

1、燒結(jié)鐵：FTG10—

10、FTG10—

15、FTG10—20；

2、燒結(jié)低碳鋼FTG30—

10、FTG30—

15、FTG30—20；

3、燒結(jié)中碳鋼：FTG60—

15、FTG60—20、FTG60—25；燒結(jié)高碳鋼：FTG90—20、FTG90—

25、FTG90--30 19．20．Fe-Cu系燒結(jié)時(shí)Cu、C含量對銅鋼尺寸的影響

1、與Fe-Cu二元系燒結(jié)尺寸變化區(qū)別較大；

2、碳降低Fe-Cu的熔點(diǎn)、降低Cu在γ–Fe中的溶解度，增加液相含量，促進(jìn)收縮；

3、C加入可顯著改變Fe-Cu-C系燒結(jié)尺寸變化

4、有一個(gè)尺寸穩(wěn)定區(qū)：C＜1%；1% ＜ Cu ＜3%；

21．22．23．24.鉬、鎳、錳、鉻在燒結(jié)鋼中的作用及工藝注意事項(xiàng)

Mo的作用：固溶強(qiáng)化、主要是細(xì)化晶粒，提高淬透性和防止回火脆性 引入Mo應(yīng)注意的事項(xiàng)：Mo在鐵中的擴(kuò)散系數(shù)遠(yuǎn)低于C，選用共還原Fe-Mo合金粉或Mo-Fe中間合金粉替代Mo粉 鎳是擴(kuò)互溶產(chǎn)生固溶強(qiáng)化，在一定添加量內(nèi)鎳可提高強(qiáng)度而不降低韌性。注意事項(xiàng)：鎳在奧氏體鐵中的擴(kuò)散系數(shù)低于碳和銅，選用細(xì)鎳粉并在較高溫度下燒結(jié)（1200℃）；當(dāng)鎳含量超過2 ～3%時(shí)，鎳和碳對收縮同時(shí)起作用，溫度越高收縮也越大；引入少量的銅可控制這種過大的收縮。Mn的作用：固溶強(qiáng)化；提高鋼的淬透性 引入Mn應(yīng)注意：錳與氧親合力強(qiáng)，在一般燒結(jié)氣氛下易氧化且難以還原，應(yīng)以含碳的母合金形式引入Cr的作用

：提高鋼的強(qiáng)度，還可以改善鋼的抗氧化性和抗腐蝕性。當(dāng)含量較少時(shí)，Cr主要是通過穩(wěn)定過冷奧氏體改善組織而其強(qiáng)化作用 引入Cr應(yīng)注意：易氧化，采用混合粉燒結(jié)時(shí)Cr以Fe-Cr中間合金或σ相粉形式加入到配料中；燒結(jié)時(shí)嚴(yán)格控制氣氛的露點(diǎn)或真空燒結(jié) 25.磷鋼的燒結(jié)機(jī)制

燒結(jié)鋼中加入P可改善和提高強(qiáng)度和韌性1）固溶強(qiáng)化；2）與Fe在1050℃共晶反應(yīng)，形成液相，促進(jìn)致密化；3）鐵在鐵素體中的擴(kuò)散系數(shù)比在奧氏體中的擴(kuò)散系數(shù)大100倍左右。而P有縮小奧氏體相區(qū)的作用，使鐵在鐵素體相區(qū)或鐵素體+奧氏體雙相區(qū)燒結(jié)，故P能促進(jìn)鐵的擴(kuò)散，加速鐵的致密化和孔隙球化4）加P可使Fe-P合金收縮明顯，可分別或同時(shí)加入Cu和石墨來抑制收縮 26．采用銅，錫元素混合粉為原料制備錫青銅合金，燒結(jié)時(shí)應(yīng)注意的事項(xiàng)

1、低密度制品（＜7g/cm3）用混合粉；高密度制品（＞7g/cm3）用合金粉；

2、為改善錫青銅的性能，一般會引入其它合金元素如P、Zn、Ni等

27．鋅黃銅燒結(jié)為什么優(yōu)先采用合金粉，合金粉燒結(jié)時(shí)的注意事項(xiàng)

1、鋅在燒結(jié)時(shí)易揮發(fā)，故常用霧化合金粉，但仍存在燒損。注意事項(xiàng)：1）氣氛干燥；2）采用含鋅的填料密封；3）提高升溫和降溫速度

4、燒結(jié)溫度一般控制在固相線以下100℃左右，5、通過復(fù)壓復(fù)燒將孔隙率降至3～6%，冷鍛和熱鍛都可降至密度提高至97～98%； 28.什么是鎳銀合金？

將黃銅中的鋅用鎳替代10%～20%就得到鎳黃銅，Cu-NI-Zn三元合金呈銀白色，故又稱鎳銀合金。29.什么是燒結(jié)鋁，燒結(jié)鋁的基本工藝過程

鋁合金 包括兩個(gè)大類：鑄造鋁合金和變形鋁合金，工藝過程：制粉、混料、壓制、燒結(jié)和后處理等 30.粉末冶金熱鍛對粉末冶金原料的要求

1）優(yōu)先霧化預(yù)合金粉，保證成分均勻，有利于合金化和熱處理強(qiáng)化。2）合金元素的選擇要考慮其與氧的親和力。如Cr、Mn、V、Ti、Al等合金元素不宜，當(dāng)Cr、Mn含量小于1%，進(jìn)行防氧化處理措施后也可應(yīng)用；常用的合金元素為Cu、Mo和Ni等。3）原料粉的純度要高，氧含量和非金屬夾雜物含量低。31.鐵基粉末冶金結(jié)構(gòu)材料燒結(jié)工藝及各工藝環(huán)節(jié)的氣氛控制

鐵基粉末冶金零件(主要是燒結(jié)鋼)通常是采用鐵、石墨和合金元素的混合粉經(jīng)壓制和燒結(jié)制成。在燒結(jié)過程中的完成燒結(jié)體與氣氛的反應(yīng)以及合金化，并決定最終的組織結(jié)構(gòu)。只有制定合理的燒結(jié)工藝，才能獲得合格的燒結(jié)鋼產(chǎn)品。氣氛控制：1．預(yù)熱區(qū)Ⅰ段：為了有利于潤滑劑的燒除，此區(qū)需要氧化性氣氛。通常采用的是放熱型氣氛或混有空氣的氮、空氣混合氣體。2．預(yù)熱區(qū)Ⅱ段：預(yù)熱區(qū)Ⅱ段是氧化物還原區(qū)，此段需要還原性氣氛。通常采用吸熱性氣氛或還原性氮基氣氛。3．燒結(jié)區(qū)：燒結(jié)區(qū)是高溫區(qū)。兩個(gè)以上組元的壓坯在此區(qū)域?qū)l(fā)生合金化反應(yīng)。因此這一區(qū)的氣氛必須要有維持燒結(jié)零件成分的作用。對燒結(jié)鋼而言，需要維持一定的碳勢，通常采用可控碳勢氣氛，如吸熱性氣氛或添加有甲烷的氮基氣氛，并通過調(diào)節(jié)氣氛中CO2、H2O或CH4的含量來維持一定的碳勢。4．預(yù)冷區(qū)：對燒結(jié)鋼而言，這一區(qū)為重新滲碳區(qū)。在燒結(jié)區(qū)產(chǎn)生脫碳的燒結(jié)零件，可在這—區(qū)域采用滲碳性氣氛．如CO、CH4含量較高的吸熱性氣氛或含甲烷的氮基氣氛，恢復(fù)或增加燒結(jié)鋼零件的碳含量。5．冷卻區(qū)：這一區(qū)的氣氛主要起保護(hù)作用，防止燒結(jié)零件氧化(變黑或變藍(lán))，以便獲得正常的顯微結(jié)構(gòu)、性能穩(wěn)定、再現(xiàn)性好的燒結(jié)零件。通常采用氮?dú)夂陀休p度還原的燒結(jié)氣氛。

32.鐵基粉末冶金零件的水蒸氣表面處理的熱力學(xué)和動力學(xué)原理：

3FeO+H2O=Fe3O4+H2；Fe+H2O=FeO+H2；3Fe+4H2O=Fe3O4+4H2（低于570℃）根據(jù)熱力學(xué)原理△Z＝RTlnKp，Kp=pH2O/pH2反應(yīng)取決于蒸汽壓與氫的氣壓比和溫度。在570℃下，只要不斷地通入水蒸氣，反應(yīng)便會連續(xù)地朝生成Fe3O4的方向進(jìn)行，因?yàn)樗魵庵胁淮嬖跉洹恿W(xué)：水蒸汽首先吸附于鐵的表面，發(fā)生氧和氫的分解反應(yīng)，氧原子具有很強(qiáng)的活性，與鐵反應(yīng)生成Fe3O4的速度很快。由于Fe3O4膜比較致密．在鐵的表面形成連續(xù)的氧化膜。33．燒結(jié)減磨材料常用的潤滑劑

石墨，硫和硫化物，硒化物和碲化物，氟化物，六方氮化硼，一些有機(jī)物 34.燒結(jié)含油軸承自潤滑的原理

1）熱的作用：軸旋轉(zhuǎn)時(shí)，因摩擦使軸承升溫，導(dǎo)致潤滑油粘度降低并同時(shí)受熱膨脹，油便從孔隙中滲出滲出形成油膜、維持潤滑。軸停止工作，軸承溫度降低，油因冷卻而收縮，在毛細(xì)管吸力下進(jìn)入軸承內(nèi)的孔隙內(nèi)儲存起來2）泵的作用：軸旋轉(zhuǎn)時(shí)，把潤滑油從一個(gè)方向壓入孔隙，油通過軸承內(nèi)的孔隙通道滲至較遠(yuǎn)處后又益處到工作面，使?jié)櫥筒粩嘌h(huán)使用、35.鋼背軸瓦復(fù)合減摩材料的種類：

1）銅鉛合金（鉛青銅）；2）多孔銅鎳合金，孔隙中浸漬巴氏合金；3）多孔錫青銅浸漬易熔減摩合金（或浸漬氟塑料、浸油）；

36.鋼背-燒結(jié)銅鉛合金雙金屬帶材生產(chǎn)工藝：粉末冶金+壓力加工+機(jī)械加工

1）制粉：霧化法制取鉛青銅粉。鉛含量可達(dá)50%以上，粉末粒度控制在0.40mm左右；2）鋼帶去銹，調(diào)平，根據(jù)需要可以電鍍銅或錫；3）布粉，布粉厚度在0.4至1.5mm之間，可預(yù)先在鋼帶上涂膠以穩(wěn)定粉末；4）還原氣氛下預(yù)燒，溫度780～850℃，保溫時(shí)間15～20分鐘；5）軋制，精確控制壓下量，以保證全致密，但壓下量過大會導(dǎo)致二次燒結(jié)出汗；6）二次燒結(jié)，工藝同預(yù)燒；7）二次精軋制至預(yù)定尺寸；8）后加工成軸瓦、軸套：下料、打彎、成形、整形和機(jī)械加工；9）電鍍Cu-Sn、Pb-Sn-Cu或Pb-In合金保護(hù)膜，膜厚0.05mm。

37.DU和DX復(fù)合減摩材料的性能

DU：1）可在干燥條件下工作，2）在-200～280℃范圍內(nèi)減摩性能和耐蝕性基本不變，3）強(qiáng)度高，可承受高的動負(fù)荷和靜負(fù)荷；4）滑動平穩(wěn)，5）對絕大多數(shù)溶劑和和許多工業(yè)液體（包括水和油）與氣體都是穩(wěn)定的，6）可用于粉塵濃度高的場所，7）適用于轉(zhuǎn)動、擺動、往復(fù)運(yùn)動和滑動等，8）也可在液體潤滑條件下使用

DX：1）不適用于干摩擦，2）涂潤滑脂后壽命比DU長，3）適用范圍不及DU廣，3）在聚甲醛減摩層加入固體潤滑劑，如Pb、PbI2，以改進(jìn)減摩性能； 38.摩擦材料的分類：

1）石棉摩擦材料2）半金屬摩擦材料3）粉末冶金摩擦材料4）碳-碳摩擦材料 39.粉末冶金摩擦材料的組成及各組元的作用

1.基體組元：其成分、結(jié)構(gòu)決定了摩擦材料的強(qiáng)度、耐熱性和耐磨性

2、潤滑組元：其成分、結(jié)構(gòu)決定了摩擦材料的強(qiáng)度、耐熱性和耐磨性

3、摩擦組元：提高摩擦系數(shù)，消除摩擦對偶件表面從燒結(jié)摩擦片轉(zhuǎn)移過來的金屬，減少對偶表面的擦傷和磨損。摩擦組元不是對配偶件的磨料磨損，而是保證與對偶件達(dá)到最佳嚙合，并使對偶表面保持良好的性能。40.低熔點(diǎn)金屬用作潤滑組元的自調(diào)節(jié)原理 在無潤滑摩擦狀態(tài)下，鉛由于摩擦溫升而融化，形成潤滑膜，降低摩擦系數(shù)，同時(shí)降低摩擦面的溫度，降溫后鉛又凝固，使摩擦系數(shù)回升至原有水平。稱之為低熔點(diǎn)金屬用作潤滑組元的自調(diào)節(jié)原理。41.粉末冶金摩擦材料的制造工藝

1）鋼背的加工：銅基20鋼，鐵基合金鋼。2）鋼背涂覆：銅基鍍銅（10～15微米）+鍍錫（3～5微米）；鐵基鍍銅+鍍鎳或直接鍍銅，鈍化處理，使用時(shí)再酸洗。3）混料：一次混入或逐級混（銅基：Sn→SiO2→Pb→Fe→Cu→石墨；鐵基： 石棉粉→SiO2→BaSO4→Cu→Fe→石墨）、4）壓制：（1）將粉末直接壓在鋼背上（薄離合器片）：鐵基300～600MPa，銅基150～300MPa；（2）先將粉料壓型后再與鋼背疊合（制動片）5）燒結(jié)：壓力：銅基逐步加壓至1MPa。燒結(jié)溫度750～850℃ ；鐵基逐步加壓至1.5～1.8MPa，燒結(jié)溫度1030～1100℃；6）燒結(jié)后處理與檢測 42.粉末冶金多孔材料的主要用途

冶金和化學(xué)工業(yè)的高溫、高壓過濾和分離材料，催化反應(yīng)的催化劑的載體，航空與液壓系統(tǒng)的油類的過濾與凈化，液態(tài)金屬如鈉、鋰和鉍的過濾；航空發(fā)動機(jī)和火箭高溫部件的冷卻部件等。43.金屬粉末多孔材料粉末常見的固結(jié)工藝

1、模壓成型與燒結(jié)

2、等靜壓制

3、松裝燒結(jié)

4、粉末增塑擠壓

5、粉漿澆注 44.泡沫金屬材料制備方法及用途

1、化學(xué)鍍和電鍍

2、液態(tài)金屬發(fā)泡法

3、熔鹽澆鑄法

4、粉末冶金法

用途：泡沫金屬主要用于：催化劑載體、多孔電極、阻火器、過濾器、消音減震器和熱交換器等。45.多孔材料汞壓入法孔徑測定的基本原理 潤濕現(xiàn)象

46.過濾精度及影響過濾精度的因素

1、過濾精度又稱凈化精度，可用過濾時(shí)透過多孔體的最大固體微粒的尺寸表示，也可用過濾時(shí)過濾元件所能截留的最小固體微粒的尺寸表示。過濾精度取決于過濾元件的孔徑大小。

2、過濾精度受原料粉末粒度、生產(chǎn)工藝（成形壓力、添加劑含量、燒結(jié)溫度等）和過濾過程等影響 47．影響多孔材料透過性能的因素

1、粉末性能

2、孔隙度

3、材料厚度

4、工作條件

5、制造工藝參數(shù) 48.常見粉末冶金多孔材料的種類

金屬粉末多孔材料，金屬纖維多孔材料，泡沫金屬材料

49.粉末冶金多孔材料用作熱交換材料進(jìn)行冷卻的方式有哪些

1、發(fā)散冷卻

2、發(fā)汗冷卻

3、自發(fā)汗冷卻

50.接觸電阻：接觸電阻是指兩接觸元件在接觸部位產(chǎn)生的電阻。R=E/I接觸電阻包括兩部分：收縮電阻Rc和膜電阻Rf R=Rc+Rf 51.解釋觸頭材料熔焊現(xiàn)象

熔焊是指觸頭閉合后出現(xiàn)熔化而使開關(guān)不再斷開的現(xiàn)象，必須用外力才能拉開觸頭。觸頭熔焊分靜熔焊和動熔焊兩種。靜熔焊：觸頭閉合時(shí)，由于觸頭本身的電阻和接觸電阻的存在，使觸頭表面局部熔融而發(fā)生的熔焊。動熔焊：觸頭接通時(shí)，由于動觸頭打擊靜觸頭產(chǎn)生彈跳而引起電弧所產(chǎn)生的熔焊。52.電觸頭的破壞形式

1、起弧

2、氧化

3、熔焊

4、橋接 53.電觸頭材料的分類及實(shí)例

1、按電流、電壓等級分類：1）高、中壓觸頭材料：主要用于各類高壓重負(fù)載斷路器（如空氣斷路器、油斷路器、SF6斷路器及真空斷路器）的觸頭材料 2）低壓觸頭材料：分兩類：保護(hù)電器觸頭，控制電器觸頭3）弱電觸頭材料

2、按制造方法分類：1）熔煉加工觸頭材料：包括銅及其合金，銀及其合金，金基合金，鉑族合金；2）燒結(jié)觸頭材料：包括各類假合金、金屬-氧化物觸頭材料以及難熔金屬鎢、鉬觸頭。

3、按材料組合類型分類

1）金屬-金屬 2）金屬-金屬氧化物 3）金屬-無氧難熔化合物 4）金屬-減磨材料 54.壓制燒結(jié)法制備電觸頭材料常用工藝技術(shù)

固相燒結(jié)材料：Ag-Ni，Ag-Fe，Ag（Cu）-石墨，低W的Ag-W和Cu-W，活化燒結(jié)材料：W、Mo觸頭；液相燒結(jié)材料：高W的Cu-W、Ag-W或高WC的Ag-WC觸頭

55.采用壓制-燒結(jié)-復(fù)壓-復(fù)燒或退火工藝制備銀基觸點(diǎn)的注意事項(xiàng)

銀基觸點(diǎn)不能僅依靠提高壓力來提高密度，因?yàn)闊Y(jié)時(shí)銀粉會釋放氣體，當(dāng)素坯致密度過高時(shí)，孔隙通透性差會影響氣體排放而產(chǎn)生張力使坯體膨脹。必須選擇適當(dāng)?shù)某尚螇毫蜔Y(jié)溫度，以保證足夠的燒結(jié)收縮以便于用同一模具復(fù)壓，該工藝獲得的觸點(diǎn)仍有一定的孔隙度，性能不高。56.壓制-燒結(jié)-擠壓工藝的優(yōu)點(diǎn)

1）擠壓后致密度高達(dá)99%，材料的物理機(jī)械性能和耐電弧燒損等電性能大為提高；2）材料成分及質(zhì)量較其它方法（如合金內(nèi)氧化法和共沉淀法）易于控制，產(chǎn)品性能的穩(wěn)定性和一致性好；3）復(fù)合體系中的第二組元，如石墨、鎳、氧化物等成纖維狀排布，且纖維排列方向垂直于觸點(diǎn)使用面，耐電弧燒蝕性大大提高。57.Ag-C觸點(diǎn)為什么要進(jìn)行表面脫碳處理

由于Ag-C觸頭抗熔焊性好，難焊接，在用壓制-燒結(jié)法制取時(shí)，均覆以純銀焊接層。燒結(jié)擠壓法沒有純銀覆層，所以要采用脫碳處理，使焊接表面燒出而獲得純銀覆層。58.溶浸法適合制造哪些觸點(diǎn)

該工藝可制備幾乎無孔的觸點(diǎn)，適用于高鎢或鉬的W-Ag、W-Cu、Mo-Cu及高碳化鎢的WC-Ag、WC-Cu等高壓觸點(diǎn)。

59.CdO在銀基觸點(diǎn)中的作用和機(jī)理

CdO使觸頭抗熔焊、耐電弧燒損；原因：（1）受熱分解而吸收大量的熱，靠Cd的揮發(fā)去冷卻基體并熄滅電弧；（2）CdO的存在提高了表面熔融物的粘度，防止融化的銀被電弧吹離（3）CdO相當(dāng)于夾雜聚集在固-液界面，使形成的熔焊物變脆，減少熔焊的危險(xiǎn)； 60.與W-Cu觸頭材料相比，Cu-Cr合金有哪些優(yōu)點(diǎn)

既保留了難熔組元-良導(dǎo)電金屬類材料的某些優(yōu)點(diǎn)，又使電流分段能力大為提高；由于Cu和Cr蒸氣壓相當(dāng)，起弧時(shí)二者熔化與蒸發(fā)的量也大致相等，凝固后觸頭材料表面較為光滑平整，成分與熔化前相同，能保持開斷能力不下降；由于Cr與氧的親和力大，吸氧作用好，能使真空度維持在較低的恒定值，有利于觸點(diǎn)介質(zhì)具有較高的介電強(qiáng)度。

61.高性能粉末冶金材料及技術(shù)的特點(diǎn)

1、粉末冶金技術(shù)獲得高性能的基本方法是全致密化：熱壓、熱等靜壓、熱擠壓、粉末熱鍛以及各種粉末坯錠的熱加工；

2、在全致密化的過程中同時(shí)實(shí)現(xiàn)近終成形（近凈成形），節(jié)省貴重金屬用量，減少能耗

3、化學(xué)成分設(shè)計(jì)上的靈活性和微觀組織結(jié)構(gòu)的完整性方面優(yōu)于熔鑄合金。62.霧化粉末成分偏析現(xiàn)象及原因

a)溫度過冷：形成枝晶，枝晶間距與冷卻速度有關(guān)；b)成分過冷：凝固部分的成分不同于殘留的液相，液相內(nèi)含有過剩的溶質(zhì)，形成微偏析，典型的微偏析是晶內(nèi)偏析。

過冷層深形成枝晶凝固，過冷層薄形成胞狀組織 63.粉末冶金熱致密化的流動工藝模型

流動模工藝：比HIP經(jīng)濟(jì)的固結(jié)工藝，利用金屬內(nèi)膜在熱壓溫度下軟化，將壓力均勻傳遞到粉末上，達(dá)到近似HIP的效果。(1)可采用普通壓機(jī)，壓力比HIP高6～10倍；(2)熱壓溫度比HIP低（約1000℃左右），致密化時(shí)間可縮至1秒以內(nèi)；(3)合金晶粒極為細(xì)小，特別適合RSP粉；(4)流動模采用NI-Cr連續(xù)固溶體，其熔點(diǎn)和軟化溫度可調(diào)，模具可多次使用且能回收利用； 64.什么是氧化物彌散強(qiáng)化型高溫合金

氧化物彌散強(qiáng)化（ODS）高溫合金是一類由熱穩(wěn)定性好的超細(xì)氧化物質(zhì)點(diǎn)（大小為幾十個(gè)納米以內(nèi)、間距約100納米）均勻彌散在普通高溫合金基體中起補(bǔ)充強(qiáng)化作用的合金，該合金兼有沉淀強(qiáng)化和彌散強(qiáng)化兩種機(jī)制，合金經(jīng)熱加工后晶粒具有與定向凝固合金相似的織構(gòu)特征。65.ODS高溫合金的制造工藝過程

（1）粉末原料制備：a、選擇還原法 b、預(yù)合金粉末部分氧化法 c、機(jī)械合金化法（2）固結(jié)-熱機(jī)械加工

66.高速鋼中合金元素及作用

鎢 鎢是造成高速鋼紅硬性的主要元素，而且是強(qiáng)碳化物形成元素。鎢部分固溶于基體，而且與碳原子的親和力強(qiáng)，能提高回火馬氏體的分解溫度；同時(shí)鎢的原子半徑大，能提高鐵的自擴(kuò)散激活能，改善鋼的回火穩(wěn)定性。鎢的碳化物在淬火加熱時(shí)很難溶解，對晶粒長大起阻礙作用，能提高淬火加熱溫度以提高奧氏體的合金度；回火時(shí)從奧氏體中析出碳化物，彌散分部在馬氏體基體內(nèi)，與碳化釩一起造成鋼的二次硬化效應(yīng)。部分碳化物留在回火α相中，提高鋼的紅硬性和抗回火性。鎢的不利影響是大幅降低鋼的導(dǎo)熱性和增加碳化物的不均勻分布。

鉬 鉬與鎢同族，晶體結(jié)構(gòu)與原子半徑相近，化學(xué)性質(zhì)相同，在鋼中的作用也一樣。鉬也是強(qiáng)碳化物形成元素，能提高鋼的硬度和紅硬性，造成二次硬化。可取替代鎢。含鉬鋼的特點(diǎn)是碳化物偏析程度輕，熱塑性好。由于碳化物(Fe，Mo)6C溶于奧氏體溫度比(Fe，W)6C低，淬火加熱時(shí)易出現(xiàn)晶粒長大，過熱敏感型高；同時(shí)鉬高速鋼的氧化脫碳傾向也大。

鉻 鉻的主要作用是提高淬透性，含量都在4%左右，鉻主要生成Cr23C6型碳化物，而且與鎢鉬形成復(fù)式碳化物，防止鎢鉬的碳化物轉(zhuǎn)變成穩(wěn)定的WC和MoC使其以M6C型碳化物存在于鋼中。M6C在淬火加熱時(shí)易溶于奧氏體，提高鋼的合金度，增強(qiáng)二次硬化效應(yīng)和鋼的紅硬性。鉻幾乎全部溶于奧氏體，提高其穩(wěn)定性和淬透性。鉻還能提高鋼的抗氧化、脫碳和抗腐蝕性。當(dāng)鉻的含量超過4%，將增加殘余奧氏體的量，使淬火后硬度降低。高鉻鋼的殘余奧氏體回火穩(wěn)定性好，增加回火工序的困難。

釩 釩是造成鋼的紅硬性好的主要元素之一，因?yàn)樗纬煞€(wěn)定的VC，回火后以細(xì)彌散質(zhì)點(diǎn)析出，硬化作用比鎢更強(qiáng)。鎢靠溶于固溶體中來提高馬氏體回火穩(wěn)定性的。VC的顯微硬度高，對提高耐磨性作用顯著，但釩能降低鋼的被磨削性能。超硬型高速鋼含有較多的釩，如W12Cr4V4Mo 鈷 鈷不形成碳化物，絕大部分溶于固溶體中。鈷能提高萊氏體熔化溫度，是形成碳化物元素更多地溶入奧氏體，增大合金度，從而顯著提高鋼的硬度和紅硬性。鈷還能促進(jìn)鋼在回火過程中析出彌散度高的碳化物，提高回火硬度。但是，鈷降低鋼的淬透性，而且增加鋼的脆性，脫碳傾向也大。

碳 碳不僅與合金元素形成碳化物，同時(shí)還對鋼起固溶強(qiáng)化和提高淬透性的作用。高速鋼的碳含量必須嚴(yán)格控制：碳低，不能形成足夠數(shù)量的碳化物，降低淬火加熱時(shí)溶于奧氏體的碳與合金元素的含量，導(dǎo)致硬度和紅硬性不足；碳高，增加碳化物的不均勻性，降低鋼的塑性。67.不銹鋼中合金元素的種類及作用

(1)鉻 鉻對耐腐性起主要作用。一是使鋼在氧化性介質(zhì)中鈍化，形成致密的氧化薄膜，防止氧向深層擴(kuò)散；二是提高Fe的電極電位使其由負(fù)變正，提高抗電化學(xué)腐蝕能力。11.7%r是不銹鋼的最低Cr含量，電極電位隨Cr含量增加按n/8規(guī)律跳躍式增大；Cr含量超過12.7%，鋼為單一的鐵素體組織。

(2)鎳 鎳是形成穩(wěn)定奧氏體的主要元素。不含Cr時(shí)，Ni含量需超過24%才能獲得低碳的奧氏體組織。Ni與Cr配合使用來提高耐蝕性，加入鎳是為了得到單一的奧氏體組織，從而提高其耐腐蝕性和工藝性；控制Ni的含量也可得到奧氏體-鐵素體雙相組織，可通過熱處理強(qiáng)化；

第三篇：粉末冶金材料學(xué)

粉末冶金材料學(xué)

一、填空題

1、液相沉淀法在粉末冶金中的應(yīng)用主要有以下四種：金屬置換法、溶液氣體還原法、從熔鹽中沉淀法、輔助金屬浴法。

2、多相反應(yīng)一個(gè)突出特點(diǎn)就是反應(yīng)中反應(yīng)物間具有界面。按界面的特點(diǎn)，多相反應(yīng)一般包括五種類型：固氣反應(yīng)、固液反應(yīng)、固固反應(yīng)、液氣反應(yīng)、液液反應(yīng)。

3、霧化法制粉過程中，根據(jù)霧化介質(zhì)對金屬液流作用的方式不同，霧化具有多種形式：平行噴射、垂直噴射、互成角度的噴射。從液態(tài)金屬制取快速冷凝粉末有傳導(dǎo)傳熱和對流傳熱兩種機(jī)制，其中基于傳導(dǎo)傳熱的方法有：熔體噴紡法、熔體沾出法；基于對流傳熱機(jī)制有：超聲氣體霧化法、離心霧化法、氣體霧化與旋轉(zhuǎn)盤霧化相結(jié)合的霧化法。

粉體顆粒粒度測定方法中的比表面粒徑包括以下三種：吸附法、透過法、潤濕熱法。

鋼的合金化基本原則是

多元適量、復(fù)合加入

。細(xì)化晶粒對鋼性能的貢獻(xiàn)是

既提高強(qiáng)度又提高塑韌性。

7、在鋼中，常見碳化物形成元素有

Ti、Nb、V、W、Mo、Cr 按強(qiáng)弱順序排列，列舉5個(gè)以上）。鋼中二元碳化物分為兩類：rc/rM ≤ 0.59為簡單點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)，有 MC 和 M2C 型，其性能特點(diǎn)是 硬度高、熔點(diǎn)高、穩(wěn)定性好 ；

rc/rM > 0.59為 復(fù)雜點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)，有 M3C、M7C3

和

M23C7

型。

8、選擇零件材料的一般原則是

力學(xué)性能、工藝性能

、經(jīng)濟(jì)性

和環(huán)境協(xié)調(diào)性等其它因素。

9、奧氏體不銹鋼1Cr18Ni9晶界腐蝕傾向比較大，產(chǎn)生晶界腐蝕的主要原因是

在晶界上析出了Cr23C6，為防止或減輕晶界腐蝕，在合金化方面主要措施有

加入Ti、Nb 等強(qiáng)碳化物形成元素

、降低鋼中的含C量。

10、影響鑄鐵石墨化的主要因素有

化學(xué)成分、冷卻速度

。球墨鑄鐵在澆注時(shí)要經(jīng)過

孕育

處理和

球化

處理。QT600-3是 球墨鑄鐵。

11、對耐熱鋼最基本的性能要求是

熱強(qiáng)性

、抗氧化性。

12、鐵基固溶體的形成有一定規(guī)律，影響組元在置換固溶體中溶解情況的因素有：

點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)

、電子因素、原子半徑。

13、提高鋼淬透性的主要作用是

獲得均勻的組織，滿足力學(xué)性能要求、能采取比較緩慢的冷卻方式以減少變形、開裂傾向。

14、鋼的強(qiáng)化機(jī)制主要有 固溶強(qiáng)化、位錯(cuò)強(qiáng)化、細(xì)晶強(qiáng)化、沉淀強(qiáng)化。其中

細(xì)晶強(qiáng)化

對鋼性能的貢獻(xiàn)是既提高強(qiáng)度又改善塑、韌性。

15、提高鋼淬透性的作用是 獲得均勻的組織，滿足力學(xué)性能要求、能采取比較緩慢的冷卻方式以減少變形、開裂傾向。

16、滾動軸承鋼GCr15的Cr質(zhì)量分?jǐn)?shù)含量為

1.5%左右。滾動軸承鋼中

碳化物不均勻性主要是指

碳化物液析、碳化物帶狀、碳化物網(wǎng)狀。

17、選擇零件材料的一般原則是 滿足力學(xué)性能要求

、良好的工藝性能、經(jīng)濟(jì)性

和環(huán)境協(xié)調(diào)性等其它因素。

18、凡是擴(kuò)大γ區(qū)的元素均使Fe-C相圖中S、E點(diǎn)向

左下

方移動，例

Mn、Ni 等元素（寫出2個(gè)）；凡封閉γ區(qū)的元素使S、E點(diǎn)向

左上

方移動，例 Cr、Mo 等元素（寫出2個(gè)）。S點(diǎn)左移意味著

共析碳含量降低。

19、QT600-3是

球墨鑄鐵

，“600”表示

抗拉強(qiáng)度不小于600MPa，“3”表示

延伸率不小于3%

20、H68是

黃銅，LY12是

硬鋁，QSn4-3是

錫青銅。

21、在非調(diào)質(zhì)鋼中常用微合金化元素有 Ti、V

等（寫出2個(gè)），這些元素的主要作用是

細(xì)晶強(qiáng)化

和

沉淀強(qiáng)化。

22、鋁合金熱處理包括固溶處理和

時(shí)效硬化

兩過程，和鋼的熱處理最大的區(qū)別是

沒有同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變。

23、影響球磨的因素為：球磨筒的轉(zhuǎn)速、裝球量、球料比、球的大小、研磨介質(zhì)、被研磨物料的性質(zhì)。

24、鋼的電化學(xué)腐蝕的主要形式有：均勻腐蝕、晶間腐蝕、點(diǎn)腐蝕、應(yīng)力腐蝕、腐蝕磨損。

25、影響熔鹽電解過程和電流效率的主要因素有： 電解質(zhì)成分、電介質(zhì)溫度、電流密度和 極間距離。

1、當(dāng)量球直徑：是指用與顆粒具有相同特征參量的球體直徑來表征單顆粒的尺寸大小。

2、圓形度：與顆粒具有相等投影面積的圓的周長對顆粒投影像的實(shí)際周長之比。

3、電能效率：在電解過程中，一定質(zhì)量的物質(zhì)，在理論上所需的電能量與實(shí)際消耗的電能量之比。

4、球形度：與顆粒相同體積的相當(dāng)球體的表面積對顆粒的實(shí)際表面積之比。

5、淬硬性：指在理想的淬火條件下，以超過臨界冷卻速度所形成的馬氏體組織能夠達(dá)到的最高硬度，也稱可硬性。

6、纖維強(qiáng)化材料：將具有高強(qiáng)度的纖維或晶須加到金屬基體中，使金屬得到強(qiáng)化，這樣的材料稱為纖維強(qiáng)化材料。

7、二次顆粒：由多個(gè)一次顆粒在沒有冶金鍵合而結(jié)合成粉末顆粒稱為二次顆粒。

8、二流霧化法：由霧化介質(zhì)流體與金屬液流構(gòu)成的霧化體系稱為二流霧化。

9、蠕變極限： 是試樣在一定溫度下和在規(guī)定的持續(xù)時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的蠕變變形量或第二階段的蠕變速率等于某規(guī)定值時(shí)的最大應(yīng)力。

10、n/8規(guī)律：是固溶體電極電位隨鉻量的變化規(guī)律。固溶體中的鉻量達(dá)到12.5％原子比（即1/8）時(shí)，鐵固溶體電極電位有一個(gè)突然升高，當(dāng)鉻量提高到25％原子比（2/8）時(shí),電位有一次突然升高，這現(xiàn)象稱為二元合金固溶體電位的n/8規(guī)律。

11、淬透性：指在規(guī)定條件下，決定鋼材淬硬深度和硬

度分布的特性，也就是鋼在淬火時(shí)能獲得馬氏體的能力。

12、極化：在實(shí)際電解過程中，分解電壓比理論分解電壓大，而且，電流密度愈高，超越的數(shù)值就愈大，就每一個(gè)電極來說，其偏離平衡電位值也愈多，這種偏離平衡電位的現(xiàn)象稱為極化。

13、臨界轉(zhuǎn)速：機(jī)械研磨時(shí)，使球磨筒內(nèi)小球沿筒壁運(yùn)動能夠正好經(jīng)過頂點(diǎn)位置而不發(fā)生拋落

14、顆粒分布：

15、硬質(zhì)合金：是以高硬度難熔金屬的碳化物（WC、TiC）微米級粉末為主要成分，以鈷（Co）或鎳（Ni）、鉬（Mo）為粘結(jié)劑，在真空爐或氫氣還原爐中燒結(jié)而成的粉末冶金制品，具有高強(qiáng)度和高耐磨性的特點(diǎn)。

16、松裝密度：粉末自由充滿規(guī)定的容積內(nèi)所具有的粉末重量成為松裝密度。

17、均相反應(yīng)：在同一個(gè)相中進(jìn)行的反應(yīng)，即反應(yīng)物和生成物或者是氣相的，或者是均勻液相的。、還原法制取鎢粉的過程機(jī)理是什么？影響鎢粉粒度的因素有哪些。氫還原。總的反應(yīng)式：WO3+3H2====W+3H2O。鎢具有4種比較穩(wěn)定的氧化物

WO3+0.1H2====WO2.9+0.1H2O

WO2.9+0.18H2?====?WO2.72+0.18H2O WO2.72+0.72H2?====WO2+0.72H2O??? WO2+2H2?====W+2H2O? 影響因素：⑴原料：三氧化鎢粒度、含水量、雜質(zhì)⑵氫氣：氫氣的濕度、流量、通氣方向；⑶還原工藝條件：還原溫度、推舟速度、舟中料層厚度；⑷添加劑

彌散強(qiáng)化的機(jī)理及其影響因素是什么？它在金屬基復(fù)合材料中有何意義。

機(jī)理：彌散強(qiáng)化機(jī)構(gòu)的代表理論是位錯(cuò)理論。在彌散強(qiáng)化材料中，彌散相是位錯(cuò)線運(yùn)動的障礙，位錯(cuò)線需要較大的應(yīng)力才能克服障礙向前移動，所以彌散強(qiáng)化材料的強(qiáng)度高。位錯(cuò)理論有多種模型用以討論屈服強(qiáng)度、硬化和蠕變。影響因素：

1、彌散相和基體的性質(zhì)；

2、彌散相的幾何因素和形態(tài)；

3、彌散相與基體之間的作用；

4、壓力加工；

5、生產(chǎn)方法。意義：

1、再結(jié)晶溫度高，組織穩(wěn)定；

2、屈服強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度高；

3、隨溫度提高硬度下降得少；

4、高溫蠕變性能好；

5、疲勞強(qiáng)度高；

6、高的傳導(dǎo)性。

3、簡述提高耐熱鋼熱強(qiáng)性的途徑。

提高鋼熱強(qiáng)性的途徑：強(qiáng)化基體（固溶體強(qiáng)化）、強(qiáng)化晶界（晶界強(qiáng)度增加）、彌散強(qiáng)化（碳化物彌散硬化）。?固溶體強(qiáng)化是耐熱鋼高溫強(qiáng)化的重要方法之一，加入合金元素，以增加原子之間的結(jié)合力，可使固溶體強(qiáng)化，外來原子溶入固溶體使晶格畸變，能提高強(qiáng)度；耐熱鋼中加入微量的硼或鋯或稀土元素后，可以凈化晶界，提高晶界的強(qiáng)度；碳化物相沉淀在位錯(cuò)上，能阻礙位錯(cuò)的移動，穩(wěn)定的碳化物彌散分布在固溶體內(nèi)，就能顯著地提高鋼的強(qiáng)度和硬度。

4、球墨鑄鐵的強(qiáng)度和塑韌性都要比灰口

鑄鐵好。

答案要點(diǎn)：灰鐵：G形態(tài)為片狀，易應(yīng)力集中，產(chǎn)生裂紋，且G割裂基體嚴(yán)重，使材料有效承載面積大為減小。而球鐵：G形態(tài)為球狀，基體是連續(xù)的，相對而言，割裂基體的作用小，基體可利用率可達(dá)70~90%；且球狀G應(yīng)力集中傾向也大為減小。因此鋼的熱處理強(qiáng)化手段在球鐵中基本都能采用，所以其強(qiáng)度和塑韌性都要比灰口鑄鐵好。鋁合金的晶粒粗大，不能靠重新加熱熱處理來細(xì)化。答案要點(diǎn)：

由于鋁合金不象鋼基體在加熱或冷卻時(shí)可以發(fā)生同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變，因此不能像鋼一樣可以通過加熱和冷卻發(fā)生重結(jié)晶而細(xì)化晶粒。

6、在一般鋼中，應(yīng)嚴(yán)格控制雜質(zhì)元素S、P的含量。答案要點(diǎn)：

S能形成FeS，其熔點(diǎn)為989℃，鋼件在大于1000℃的熱加工溫度時(shí)FeS會熔化，所以易產(chǎn)生熱脆；P能形成Fe3P，性質(zhì)硬而脆，在冷加工時(shí)產(chǎn)生應(yīng)力集中，易產(chǎn)生裂紋而形成冷脆。

7、試總結(jié)Ni元素在合金鋼中的作用，并簡要說明原因。答案要點(diǎn)：

1）↑基體韌度 → Ni↓位錯(cuò)運(yùn)動阻力，使應(yīng)力松弛； 2）穩(wěn)定A，→ Ni↓A1，擴(kuò)大γ區(qū)，量大時(shí)，室溫為A組織； 3）↑淬透性→↓ΔG，使“C”線右移，Cr-Ni復(fù)合效果更好； 4）↑回火脆性 → Ni促進(jìn)有害元素偏聚； 5）↓Ms，↑Ar → ↓馬氏體相變驅(qū)動力。

8、試總結(jié)Si元素在合金中的作用，并簡要說明原因。1）↑σ，↓可切削性 → 固溶強(qiáng)化效果顯著； 2）↑低溫回火穩(wěn)定性 → 抑制ε-K形核長大及轉(zhuǎn)變； 3）↑抗氧化性 → 形成致密的氧化物；

（2分）

4）↑淬透性 → 阻止K形核長大，使“C”線右移，高C時(shí)作用較大； 5）↑淬火溫度 → F形成元素，↑A1 ；

6）↑脫C、石墨化傾向 → Si↑碳活度，含Si鋼脫C傾向大。（2分）試從合金化原理角度分析9Mn2V鋼的主要特點(diǎn)。1）Mn↑淬透性，D油 = ~30mm；

2）Mn↓↓ MS，淬火后AR較多，約20~22%，使工件變形較小； 3）V能克服Mn的缺點(diǎn)，↓過熱敏感性，且能細(xì)化晶粒；

4）含0.9%C左右，K細(xì)小均勻，但鋼的硬度稍低，回火穩(wěn)定性較差，宜在200℃以下回火；

5）鋼中的VC使鋼的磨削性能變差。9Mn2V廣泛用于各類輕載、中小型冷作模具。

從合金化角度考慮，提高鋼的韌度主要有哪些途徑。1）加入Ti、V、W、Mo等強(qiáng)碳化物形成元素，細(xì)化晶粒； 2）提高回火穩(wěn)定性，加入Ti、V等強(qiáng)碳化物形成元素和Si元素； 3）改善基體韌性，主要是加入Ni元素；

4）細(xì)化碳化物，如加入Cr、V等元素使K小、勻、圓；

5）降低或消除鋼的回火脆性，主要是Mo、W元素比較有效；（2分）

11、高錳鋼（Z

GMn13）在Acm以上溫度加熱后空冷得到大量的馬氏體，而水冷卻可得到全部奧氏體組織。答案要點(diǎn)：高錳鋼在Acm以上溫度加熱后得到了單一奧氏體組織，奧氏體中合金度高（高C、高M(jìn)n），使鋼的Ms低于室溫以下。如快冷，就獲得了單一奧氏體組織，而慢冷由于中途析出了大量的K，使奧氏體的合金度降低，Ms上升，所以空冷時(shí)發(fā)生相變，得到了大量的馬氏體。

12、簡述高速鋼中W、V、Cr合金元素的主要作用。高速鋼在淬火加熱時(shí)，如產(chǎn)生欠熱、過熱和過燒現(xiàn)象，在金相組織上各有什么特征。高速鋼的鑄態(tài)組織為：黑色組織（混合型）+白亮組織（M和AR）+萊氏體，高速鋼鑄態(tài)組織圖（略）。

W：提高紅硬性、耐磨性的主要元素；V：提高紅硬性、耐磨性的重要元素，一般高速鋼都含V，V能有效細(xì)化晶粒，且VC也細(xì)小；Cr：提高淬透性和抗氧化性，改善切削性，一般都含4%左右。欠熱：晶粒很細(xì)小，K很多；過熱：晶粒較大，K較少；過燒：晶界有熔化組織，即魚骨狀或黑色組織。

高速鋼有很好的紅硬性，但不宜制造熱錘鍛模。

答案要點(diǎn)：高速鋼雖有高的耐磨性、紅硬性，但韌性比較差、在較大沖擊力下抗熱疲勞性能比較差，高速鋼沒有能滿足熱錘鍛模服役條件所需要高韌性和良好熱疲勞性能的要求。

15、試定性比較40Cr、40CrNi、40CrNiMo鋼的淬透性、回火脆性、韌度和回火穩(wěn)定性，并簡要說明原因。

淬透性：40Cr ＜ 40CrNi ＜ 40CrNiMo；Cr-Ni-Mo復(fù)合作用更大。回脆性：40CrNiMo ＜40Cr ＜ 40CrNi；Cr、Ni↑脆性，Mo有效↓。韌

度：40Cr ＜ 40CrNi ＜ 40CrNiMo；Ni↑韌性，Mo細(xì)化晶粒。回穩(wěn)性：40Cr、40CrNi ＜ 40CrNiMo；Mo↑回穩(wěn)性。Ni影響不大。

16、高速鋼的熱處理工藝比較復(fù)雜，試回答下列問題： 1）淬火加熱時(shí)，為什么要預(yù)熱?

2）高速鋼W6Mo5Cr4V2的AC1在800℃左右，但淬火加熱溫度在1200~1240℃，淬火加熱溫度為什么這樣高? 3）高速鋼回火工藝一般為560℃左右，并且進(jìn)行三次，為什么? 4）淬火冷卻時(shí)常用分級淬火，分級淬火目的是什么? 1）高速鋼合金量高，特別是W，鋼導(dǎo)熱性很差。預(yù)熱可減少工件加熱過

程中的變形開裂傾向；縮短高溫保溫時(shí)間，減少氧化脫碳；可準(zhǔn)確地控制爐溫穩(wěn)定性。

2）因?yàn)楦咚黉撝刑蓟锉容^穩(wěn)定，必須在高溫下才能溶解。而高速鋼淬火目的是獲得高合金度的馬氏體，在回火時(shí)才能產(chǎn)生有效的二次硬化效果。

3）由于高速鋼中高合金度馬氏體的回火穩(wěn)定性非常好，在560℃左右回火，才能彌散析出特殊碳化物，產(chǎn)生硬化。同時(shí)在560℃左右回火，使材料的組織和性能達(dá)到了最佳狀態(tài)。一次回火使大部分的殘留奧氏體發(fā)生

了馬氏體轉(zhuǎn)變，二次回火使第一次回火時(shí)產(chǎn)生的淬火馬氏體回火，并且使殘留奧氏體更多地轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體，三次回火可將殘留奧氏體控制在合適的量，并且使內(nèi)應(yīng)力消除得更徹底。4）分級淬火目的：降低熱應(yīng)力和組織應(yīng)力，盡可能地減小工件的變形與開裂。

一、填空題

1、液相沉淀法在粉末冶金中的應(yīng)用主要有以下四種：金屬置換法、溶液氣體還原法、從熔鹽中沉淀法、輔助金屬浴法。

2、多相反應(yīng)一個(gè)突出特點(diǎn)就是反應(yīng)中反應(yīng)物間具有界面。按界面的特點(diǎn)，多相反應(yīng)一般包括五種類型：固氣反應(yīng)、固液反應(yīng)、固固反應(yīng)、液氣反應(yīng)、液液反應(yīng)。

3、霧化法制粉過程中，根據(jù)霧化介質(zhì)對金屬液流作用的方式不同，霧化具有多種形式：平行噴射、垂直噴射、互成角度的噴射。從液態(tài)金屬制取快速冷凝粉末有傳導(dǎo)傳熱和對流傳熱兩種機(jī)制，其中基于傳導(dǎo)傳熱的方法有：熔體噴紡法、熔體沾出法；基于對流傳熱機(jī)制有：超聲氣體霧化法、離心霧化法、氣體霧化與旋轉(zhuǎn)盤霧化相結(jié)合的霧化法。

粉體顆粒粒度測定方法中的比表面粒徑包括以下三種：吸附法、透過法、潤濕熱法。

鋼的合金化基本原則是

多元適量、復(fù)合加入

。細(xì)化晶粒對鋼性能的貢獻(xiàn)是

既提高強(qiáng)度又提高塑韌性。

7、在鋼中，常見碳化物形成元素有

Ti、Nb、V、W、Mo、Cr 按強(qiáng)弱順序排列，列舉5個(gè)以上）。鋼中二元碳化物分為兩類：rc/rM ≤ 0.59為簡單點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)，有 MC 和 M2C 型，其性能特點(diǎn)是 硬度高、熔點(diǎn)高、穩(wěn)定性好 ；

rc/rM > 0.59為 復(fù)雜點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)，有 M3C、M7C3

和

M23C7

型。

8、選擇零件材料的一般原則是

力學(xué)性能、工藝性能

、經(jīng)濟(jì)性

和環(huán)境協(xié)調(diào)性等其它因素。

9、奧氏體不銹鋼1Cr18Ni9晶界腐蝕傾向比較大，產(chǎn)生晶界腐蝕的主要原因是

在晶界上析出了Cr23C6，為防止或減輕晶界腐蝕，在合金化方面主要措施有

加入Ti、Nb 等強(qiáng)碳化物形成元素

、降低鋼中的含C量。

10、影響鑄鐵石墨化的主要因素有

化學(xué)成分、冷卻速度

。球墨鑄鐵在澆注時(shí)要經(jīng)過

孕育

處理和

球化

處理。QT600-3是 球墨鑄鐵。

11、對耐熱鋼最基本的性能要求是

熱強(qiáng)性

、抗氧化性。

12、鐵基固溶體的形成有一定規(guī)律，影響組元在置換固溶體中溶解情況的因素有：

點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)

、電子因素、原子半徑。

13、提高鋼淬透性的主要作用是

獲得均勻的組織，滿足力學(xué)性能要求、能采取比較緩慢的冷卻方式以減少變形、開裂傾向。

14、鋼的強(qiáng)化機(jī)制主要有 固溶強(qiáng)化、位錯(cuò)強(qiáng)化、細(xì)晶強(qiáng)化、沉淀強(qiáng)

化。其中

細(xì)晶強(qiáng)化

對鋼性能的貢獻(xiàn)是既提高強(qiáng)度又改善塑、韌性。

15、提高鋼淬透性的作用是 獲得均勻的組織，滿足力學(xué)性能要求、能采取比較緩慢的冷卻方式以減少變形、開裂傾向。

16、滾動軸承鋼GCr15的Cr質(zhì)量分?jǐn)?shù)含量為

1.5%左右。滾動軸承鋼中碳化物不均勻性主要是指

碳化物液析、碳化物帶狀、碳化物網(wǎng)狀。

17、選擇零件材料的一般原則是 滿足力學(xué)性能要求

、良好的工藝性能、經(jīng)濟(jì)性

和環(huán)境協(xié)調(diào)性等其它因素。

18、凡是擴(kuò)大γ區(qū)的元素均使Fe-C相圖中S、E點(diǎn)向

左下

方移動，例

Mn、Ni 等元素（寫出2個(gè)）；凡封閉γ區(qū)的元素使S、E點(diǎn)向

左上

方移動，例 Cr、Mo 等元素（寫出2個(gè)）。S點(diǎn)左移意味著

共析碳含量降低。

19、QT600-3是

球墨鑄鐵

，“600”表示

抗拉強(qiáng)度不小于600MPa，“3”表示

延伸率不小于3%

20、H68是

黃銅，LY12是

硬鋁，QSn4-3是

錫青銅。

21、在非調(diào)質(zhì)鋼中常用微合金化元素有 Ti、V

等（寫出2個(gè)），這些元素的主要作用是

細(xì)晶強(qiáng)化

和

沉淀強(qiáng)化。

22、鋁合金熱處理包括固溶處理和

時(shí)效硬化

兩過程，和鋼的熱處理最大的區(qū)別是

沒有同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變。

23、影響球磨的因素為：球磨筒的轉(zhuǎn)速、裝球量、球料比、球的大小、研磨介質(zhì)、被研磨物料的性質(zhì)。

24、鋼的電化學(xué)腐蝕的主要形式有：均勻腐蝕、晶間腐蝕、點(diǎn)腐蝕、應(yīng)力腐蝕、腐蝕磨損。

25、影響熔鹽電解過程和電流效率的主要因素有： 電解質(zhì)成分、電介質(zhì)溫度、電流密度和 極間距離。

二、名詞解釋

1、當(dāng)量球直徑：是指用與顆粒具有相同特征參量的球體直徑來表征單顆粒的尺寸大小。

2、圓形度：與顆粒具有相等投影面積的圓的周長對顆粒投影像的實(shí)際周長之比。

3、電能效率：在電解過程中，一定質(zhì)量的物質(zhì)，在理論上所需的電能量與實(shí)際消耗的電能量之比。

4、球形度：與顆粒相同體積的相當(dāng)球體的表面積對顆粒的實(shí)際表面積之比。

5、淬硬性：指在理想的淬火條件下，以超過臨界冷卻速度所形成的馬氏體組織能夠達(dá)到的最高硬度，也稱可硬性。

6、纖維強(qiáng)化材料：將具有高強(qiáng)度的纖維或晶須加到金屬基體中，使金屬得到強(qiáng)化，這樣的材料稱為纖維強(qiáng)化材料。

7、二次顆粒：由多個(gè)一次顆粒在沒有冶金鍵合而結(jié)合成粉末顆粒稱為二次顆粒。

8、二流霧化法：由霧化介質(zhì)流體與金屬液流構(gòu)成的霧化體系稱為二流霧化。

9、蠕變極限： 是試樣在一定溫度下和在規(guī)定的持續(xù)時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的蠕變變形量或第二階段的蠕變速率等于某規(guī)定值時(shí)的最大應(yīng)力。

10、n/8

規(guī)律：是固溶體電極電位隨鉻量的變化規(guī)律。固溶體中的鉻量達(dá)到12.5％原子比（即1/8）時(shí)，鐵固溶體電極電位有一個(gè)突然升高，當(dāng)鉻量提高到25％原子比（2/8）時(shí),電位有一次突然升高，這現(xiàn)象稱為二元合金固溶體電位的n/8規(guī)律。

11、淬透性：指在規(guī)定條件下，決定鋼材淬硬深度和硬度分布的特性，也就是鋼在淬火時(shí)能獲得馬氏體的能力。

12、極化：在實(shí)際電解過程中，分解電壓比理論分解電壓大，而且，電流密度愈高，超越的數(shù)值就愈大，就每一個(gè)電極來說，其偏離平衡電位值也愈多，這種偏離平衡電位的現(xiàn)象稱為極化。

13、臨界轉(zhuǎn)速：機(jī)械研磨時(shí)，使球磨筒內(nèi)小球沿筒壁運(yùn)動能夠正好經(jīng)過頂點(diǎn)位置而不發(fā)生拋落

14、顆粒分布：

15、硬質(zhì)合金：是以高硬度難熔金屬的碳化物（WC、TiC）微米級粉末為主要成分，以鈷（Co）或鎳（Ni）、鉬（Mo）為粘結(jié)劑，在真空爐或氫氣還原爐中燒結(jié)而成的粉末冶金制品，具有高強(qiáng)度和高耐磨性的特點(diǎn)。

16、松裝密度：粉末自由充滿規(guī)定的容積內(nèi)所具有的粉末重量成為松裝密度。

17、均相反應(yīng)：在同一個(gè)相中進(jìn)行的反應(yīng)，即反應(yīng)物和生成物或者是氣相的，或者是均勻液相的。

三、簡答題、還原法制取鎢粉的過程機(jī)理是什么？影響鎢粉粒度的因素有哪些。氫還原。總的反應(yīng)式：WO3+3H2====W+3H2O。鎢具有4種比較穩(wěn)定的氧化物

WO3+0.1H2====WO2.9+0.1H2O

WO2.9+0.18H2?====?WO2.72+0.18H2O WO2.72+0.72H2?====WO2+0.72H2O??? WO2+2H2?====W+2H2O? 影響因素：⑴原料：三氧化鎢粒度、含水量、雜質(zhì)⑵氫氣：氫氣的濕度、流量、通氣方向；⑶還原工藝條件：還原溫度、推舟速度、舟中料層厚度；⑷添加劑

彌散強(qiáng)化的機(jī)理及其影響因素是什么？它在金屬基復(fù)合材料中有何意義。

機(jī)理：彌散強(qiáng)化機(jī)構(gòu)的代表理論是位錯(cuò)理論。在彌散強(qiáng)化材料中，彌散相是位錯(cuò)線運(yùn)動的障礙，位錯(cuò)線需要較大的應(yīng)力才能克服障礙向前移動，所以彌散強(qiáng)化材料的強(qiáng)度高。位錯(cuò)理論有多種模型用以討論屈服強(qiáng)度、硬化和蠕變。

影響因素：

1、彌散相和基體的性質(zhì)；

2、彌散相的幾何因素和形態(tài)；

3、彌散相與基體之間的作用；

4、壓力加工；

5、生產(chǎn)方法。意義：

1、再結(jié)晶溫度高，組織穩(wěn)定；

2、屈服強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度高；

3、隨溫度提高硬度下降得少；

4、高溫蠕變性能好；

5、疲勞強(qiáng)度高；

6、高的傳導(dǎo)性。

3、簡述提高耐熱鋼熱強(qiáng)性的途徑。

提高鋼熱強(qiáng)性的途徑：強(qiáng)化基體（固溶體強(qiáng)化）、強(qiáng)化晶界（晶界強(qiáng)度增加）、彌散強(qiáng)化（碳化物彌散硬化）。?固溶體強(qiáng)化是耐熱鋼高溫強(qiáng)化的重要方法之一，加入合金元素，以增加原子之間的結(jié)合力，可使

固溶體強(qiáng)化，外來原子溶入固溶體使晶格畸變，能提高強(qiáng)度；耐熱鋼中加入微量的硼或鋯或稀土元素后，可以凈化晶界，提高晶界的強(qiáng)度；碳化物相沉淀在位錯(cuò)上，能阻礙位錯(cuò)的移動，穩(wěn)定的碳化物彌散分布在固溶體內(nèi)，就能顯著地提高鋼的強(qiáng)度和硬度。

4、球墨鑄鐵的強(qiáng)度和塑韌性都要比灰口鑄鐵好。

答案要點(diǎn)：灰鐵：G形態(tài)為片狀，易應(yīng)力集中，產(chǎn)生裂紋，且G割裂基體嚴(yán)重，使材料有效承載面積大為減小。而球鐵：G形態(tài)為球狀，基體是連續(xù)的，相對而言，割裂基體的作用小，基體可利用率可達(dá)70~90%；且球狀G應(yīng)力集中傾向也大為減小。因此鋼的熱處理強(qiáng)化手段在球鐵中基本都能采用，所以其強(qiáng)度和塑韌性都要比灰口鑄鐵好。鋁合金的晶粒粗大，不能靠重新加熱熱處理來細(xì)化。答案要點(diǎn)：

由于鋁合金不象鋼基體在加熱或冷卻時(shí)可以發(fā)生同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變，因此不能像鋼一樣可以通過加熱和冷卻發(fā)生重結(jié)晶而細(xì)化晶粒。

6、在一般鋼中，應(yīng)嚴(yán)格控制雜質(zhì)元素S、P的含量。答案要點(diǎn)：

S能形成FeS，其熔點(diǎn)為989℃，鋼件在大于1000℃的熱加工溫度時(shí)FeS會熔化，所以易產(chǎn)生熱脆；P能形成Fe3P，性質(zhì)硬而脆，在冷加工時(shí)產(chǎn)生應(yīng)力集中，易產(chǎn)生裂紋而形成冷脆。

7、試總結(jié)Ni元素在合金鋼中的作用，并簡要說明原因。答案要點(diǎn)： 1）↑基體韌度 → Ni↓位錯(cuò)運(yùn)動阻力，使應(yīng)力松弛； 2）穩(wěn)定A，→ Ni↓A1，擴(kuò)大γ區(qū)，量大時(shí)，室溫為A組織； 3）↑淬透性→↓ΔG，使“C”線右移，Cr-Ni復(fù)合效果更好； 4）↑回火脆性 → Ni促進(jìn)有害元素偏聚； 5）↓Ms，↑Ar → ↓馬氏體相變驅(qū)動力。

8、試總結(jié)Si元素在合金中的作用，并簡要說明原因。答案要點(diǎn)：

1）↑σ，↓可切削性 → 固溶強(qiáng)化效果顯著； 2）↑低溫回火穩(wěn)定性 → 抑制ε-K形核長大及轉(zhuǎn)變； 3）↑抗氧化性 → 形成致密的氧化物；

（2分）

4）↑淬透性 → 阻止K形核長大，使“C”線右移，高C時(shí)作用較大； 5）↑淬火溫度 → F形成元素，↑A1 ；

6）↑脫C、石墨化傾向 → Si↑碳活度，含Si鋼脫C傾向大。（2分）試從合金化原理角度分析9Mn2V鋼的主要特點(diǎn)。1）Mn↑淬透性，D油 = ~30mm；

2）Mn↓↓ MS，淬火后AR較多，約20~22%，使工件變形較小； 3）V能克服Mn的缺點(diǎn)，↓過熱敏感性，且能細(xì)化晶粒；

4）含0.9%C左右，K細(xì)小均勻，但鋼的硬度稍低，回火穩(wěn)定性較差，宜在200℃以下回火；

5）鋼中的VC使鋼的磨削性能變差。9Mn2V廣泛用于各類輕載、中小型冷作模具。

從合金化角度考慮，提高鋼的韌度主要有

哪些途徑。

1）加入Ti、V、W、Mo等強(qiáng)碳化物形成元素，細(xì)化晶粒； 2）提高回火穩(wěn)定性，加入Ti、V等強(qiáng)碳化物形成元素和Si元素； 3）改善基體韌性，主要是加入Ni元素；

4）細(xì)化碳化物，如加入Cr、V等元素使K小、勻、圓；

5）降低或消除鋼的回火脆性，主要是Mo、W元素比較有效；（2分）

11、高錳鋼（ZGMn13）在Acm以上溫度加熱后空冷得到大量的馬氏體，而水冷卻可得到全部奧氏體組織。

答案要點(diǎn)：高錳鋼在Acm以上溫度加熱后得到了單一奧氏體組織，奧氏體中合金度高（高C、高M(jìn)n），使鋼的Ms低于室溫以下。如快冷，就獲得了單一奧氏體組織，而慢冷由于中途析出了大量的K，使奧氏體的合金度降低，Ms上升，所以空冷時(shí)發(fā)生相變，得到了大量的馬氏體。

12、簡述高速鋼中W、V、Cr合金元素的主要作用。高速鋼在淬火加熱時(shí)，如產(chǎn)生欠熱、過熱和過燒現(xiàn)象，在金相組織上各有什么特征。高速鋼的鑄態(tài)組織為：黑色組織（混合型）+白亮組織（M和AR）+萊氏體，高速鋼鑄態(tài)組織圖（略）。

W：提高紅硬性、耐磨性的主要元素；V：提高紅硬性、耐磨性的重要元素，一般高速鋼都含V，V能有效細(xì)化晶粒，且VC也細(xì)小；Cr：提高淬透性和抗氧化性，改善切削性，一般都含4%左右。欠熱：晶粒很細(xì)小，K很多；過熱：晶粒較大，K較少；過燒：晶界有熔化組織，即魚骨狀或黑色組織。

高速鋼有很好的紅硬性，但不宜制造熱錘鍛模。

高速鋼雖有高的耐磨性、紅硬性，但韌性比較差、在較大沖擊力下抗熱疲勞性能比較差，高速鋼沒有能滿足熱錘鍛模服役條件所需要高韌性和良好熱疲勞性能的要求。

15、試定性比較40Cr、40CrNi、40CrNiMo鋼的淬透性、回火脆性、韌度和回火穩(wěn)定性，并簡要說明原因。

淬透性：40Cr ＜ 40CrNi ＜ 40CrNiMo；Cr-Ni-Mo復(fù)合作用更大。回脆性：40CrNiMo ＜40Cr ＜ 40CrNi；Cr、Ni↑脆性，Mo有效↓。韌

度：40Cr ＜ 40CrNi ＜ 40CrNiMo；Ni↑韌性，Mo細(xì)化晶粒。回穩(wěn)性：40Cr、40CrNi ＜ 40CrNiMo；Mo↑回穩(wěn)性。Ni影響不大。

16、高速鋼的熱處理工藝比較復(fù)雜，試回答下列問題： 1）淬火加熱時(shí)，為什么要預(yù)熱?

2）高速鋼W6Mo5Cr4V2的AC1在800℃左右，但淬火加熱溫度在1200~1240℃，淬火加熱溫度為什么這樣高? 3）高速鋼回火工藝一般為560℃左右，并且進(jìn)行三次，為什么? 4）淬火冷卻時(shí)常用分級淬火，分級淬火目的是什么? 1）高速鋼合金量高，特別是W，鋼導(dǎo)熱性很差。預(yù)熱可減少工件加熱過

程中的變形開裂傾向；縮短高溫保溫時(shí)間，減少氧化脫碳；可準(zhǔn)確地控制爐溫穩(wěn)定性。

2）因?yàn)楦咚黉撝刑蓟锉容^穩(wěn)定，必須在高溫下才能溶解

。而高速鋼淬火目的是獲得高合金度的馬氏體，在回火時(shí)才能產(chǎn)生有效的二次硬化效果。

3）由于高速鋼中高合金度馬氏體的回火穩(wěn)定性非常好，在560℃左右回火，才能彌散析出特殊碳化物，產(chǎn)生硬化。同時(shí)在560℃左右回火，使材料的組織和性能達(dá)到了最佳狀態(tài)。一次回火使大部分的殘留奧氏體發(fā)生了馬氏體轉(zhuǎn)變，二次回火使第一次回火時(shí)產(chǎn)生的淬火馬氏體回火，并且使殘留奧氏體更多地轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體，三次回火可將殘留奧氏體控制在合適的量，并且使內(nèi)應(yīng)力消除得更徹底。

4）分級淬火目的：降低熱應(yīng)力和組織應(yīng)力，盡可能地減小工件的變形與開裂。

第四篇：粉末冶金基礎(chǔ)知識

粉末冶金是制取金屬粉末并通過成形和燒結(jié)等工藝將金屬粉末或與非金屬粉末的混合物制成制品的加工方法，既可制取用普通熔煉方法難以制取的特殊材料，又可制造各種精密的機(jī)械零件，省工省料。但其模具和金屬粉末成本較高，批量小或制品尺寸過大時(shí)不宜采用。

粉末冶金材料和工藝與傳統(tǒng)材料工藝相比，具有以下特點(diǎn)：

1．粉末冶金工藝是在低于基體金屬的熔點(diǎn)下進(jìn)行的，因此可以獲得熔點(diǎn)、密度相差懸殊的多種金屬、金屬與陶瓷、金屬與塑料等多相不均質(zhì)的特殊功能復(fù)合材料和制品。

2．提高材料性能。用特殊方法制取的細(xì)小金屬或合金粉末，凝固速度極快、晶粒細(xì)小均勻，保證了材料的組織均勻，性能穩(wěn)定，以及良好的冷、熱加工性能，且粉末顆粒不受合金元素和含量的限制，可提高強(qiáng)化相含量，從而發(fā)展新的材料體系。

3．利用各種成形工藝，可以將粉末原料直接成形為少余量、無余量的毛坯或凈形零件，大量減少機(jī)加工量。提高材料利用率，降低成本。

粉末冶金的品種繁多，主要有：鎢等難熔金屬及合金制品；用Co、Ni等作粘結(jié)劑的碳化鎢（WC）、碳化鈦（TiC）、碳化鉭（TaC）等硬質(zhì)合金，用于制造切削刀具和耐磨刀具中的鉆頭、車刀、銑刀，還可制造模具等；Cu合金、不銹鋼及Ni等多孔材料，用于制造燒結(jié)含油軸承、燒結(jié)金屬過濾器及紡織環(huán)等。隨著粉末冶金生產(chǎn)技術(shù)的發(fā)展，粉末冶金及其制品將在更加廣泛的應(yīng)用。粉末冶金是將金屬粉末（或摻入部分非金屬粉末）經(jīng)過成形和燒結(jié)，制成金屬材料或機(jī)械零件的一種加工工藝方法．它既可以直接制成符合裝配要求的零件，也可以生產(chǎn)一般冶煉方法難以生產(chǎn)的金屬材料和制品．粉末冶金廣泛的應(yīng)用于機(jī)械、冶金、化工、交通、運(yùn)輸、以及航空航天工業(yè)。

粉末冶金的生產(chǎn)工藝過程客分為以下五個(gè)階段：

一）制粉

制粉是將原料制成粉末的過程。常用的制粉方法有機(jī)械法和氧化物還原法。１。機(jī)械法 是利用球磨或利用動力（如氣流或液流）使金屬物料碎塊間產(chǎn)生碰撞、摩擦獲得金屬粉末的方法。

２。氧化物還原法 是用固體或液體還原劑還原金屬氧化物制成粉末的方法。

二）混料

混料是將各種所需的粉末按一定的比例混合，并使其均勻化制成坯粉的過程。分干式、半干式和濕式三種，分別用于不同要求。

１。干式 用于各組元密度相近且混合均勻程度要求不高的情況。

２。半干式 用于各組元密度相差較大和要求均勻程度較高的情況。混料時(shí)加入少量的液體（如機(jī)油）。

３。濕式 混料時(shí)加入大量的易揮發(fā)液體（如酒精），并同時(shí)伴以球磨，提高混料均勻程度，增加各組元間的接觸面積和改善燒結(jié)性能。為改善混料的成形性，在混料重要添加增塑劑。

三）成形

成形是將混合均勻的混料，裝入壓模重壓制成具有一定形狀、尺寸和密度的型坯的過程。壓形常用的方法喲以下兩種：

１。常溫加壓成形 在機(jī)械壓力下使粉末顆粒間產(chǎn)生機(jī)械噬合力和原子間吸附力，從而形成冷焊結(jié)合，制成形坯。優(yōu)點(diǎn)是對設(shè)備、模具材料無特殊要求，操作簡便；缺點(diǎn)是粉末顆粒間結(jié)合力較弱，形坯容易損壞，形坯由于是在常溫下成形，因此需要施加較大的壓力克服由于粉末顆粒產(chǎn)生塑性變形而造成的加工硬化現(xiàn)象。另外，常溫加壓成形的形坯的密度較低，因此其孔隙度較大。

２。加熱加壓成形 高溫下粉末顆粒變軟，變形抗力減小，用較小的壓力就可以獲得致密的形坯。

四）燒結(jié)

燒結(jié)是通過焙燒，使形坯顆粒間發(fā)生擴(kuò)散、熔焊、再結(jié)晶等過程，使粉末顆粒牢固地焊合在一起，使孔隙減小密度增大，最終得到“晶體結(jié)合體”。從而獲得所需要的具有一定物理及力學(xué)性能的過程

五）后處理

粉末冶金制品經(jīng)燒結(jié)后可以直接使用；但當(dāng)制品的性能要求較高時(shí)，還常常需要進(jìn)行后處理。

常用的后處理方法有以下幾種：

１。整形 將燒結(jié)后的零件裝入與壓模結(jié)構(gòu)相似的整形模內(nèi)，在壓力機(jī)上再進(jìn)行一次壓形，以提高零件的尺寸精度和減少零件的表面粗糙度，用于消除在燒結(jié)過程中造成的微量變形。

２。侵油 將零件放入１００－２００℃熱油重或在真空下使油滲入粉末零件孔隙中的過程，經(jīng)浸油后的零件可提高耐磨性，并能防止零件生銹。

３。蒸汽處理 鐵基零件在５００－６００℃水蒸氣中處理，使零件內(nèi)外表面形成一層硬而致密的氧化膜，從而提高零件的耐磨性和防止零件生銹。

４。硫化處理 將零件放置在１２０℃的熔融硫槽內(nèi)，經(jīng)十幾分鐘后取出，并在氫氣的保護(hù)下再加熱到７２０℃，使零件表面孔隙形成硫化物。硫化處理能大大提高零件的減磨性和改善加工性能。

另外，粉末冶金制品還可以進(jìn)行切削加工，壓力加工，焊接，以及各種熱處理和表面鍍覆。

第五篇：粉末冶金概述

粉末冶金產(chǎn)品與工藝流程概述

粉末冶金是用金屬粉末（或金屬粉末與非金屬粉末的混合物）作為原料，經(jīng)過成形和燒結(jié)制造金屬材料、復(fù)合材料以及各種類型制品的工藝過程。粉末冶金工藝一般都是如下步驟：制粉、成形、燒結(jié)、后處理。

制粉主要可以歸納為兩大類：機(jī)械法和物理化學(xué)法。機(jī)械法是將原材料機(jī)械粉碎，不改變其化學(xué)成分；物理化學(xué)法是借助化學(xué)或物理的作用，改變原材料的化學(xué)成分或聚集狀態(tài)而獲得粉末。粉末的生產(chǎn)方法有很多，從工業(yè)規(guī)模上來說，應(yīng)用最廣泛的是還原法、霧化法和電解法。在制得的粉末里加入其他添加劑，混合均勻，便制成了需要的粉末。

制粉之后先要進(jìn)行粉末的預(yù)處理，其包括：粉末退火、篩分、混合、制粒、加潤滑劑等。再之后就是成形與燒結(jié)。成形和燒結(jié)有很多種方法，通過不同種方法的組合就形成了很多種工藝。

⑴．粉末→熱壓→粉末冶金成品：粉末加壓燒結(jié)，在加壓的同時(shí)使粉末加熱到正常燒結(jié)溫度或更低一些，經(jīng)過較短時(shí)間燒結(jié)成致密而均勻的制品。

⑵．粉末→松裝燒結(jié)→粉末冶金成品：金屬粉末不經(jīng)成形而松散(或振實(shí))裝在耐高溫的模具內(nèi)直接進(jìn)行的粉末燒結(jié)。松裝燒結(jié)主要用來制取透過性大、凈化精度要求不很高的多孔材料。

⑶．粉末→粉漿澆注→燒結(jié)→粉末冶金成品：將粉末與水（或其他液體如甘油、酒精）制成一定濃度的均勻無聚集顆粒的懸浮粉漿，注入具有所需形狀的石膏模中，待石膏模將粉漿中液體吸干后，取出注件后小心去除多余料再進(jìn)行干燥。最后經(jīng)過燒結(jié)制得成品。

⑷．粉末→壓制→燒結(jié)→浸透→粉末冶金成品：金屬粉末在壓模中經(jīng)過一定的壓力壓制成形后燒結(jié)，再經(jīng)過熔浸又稱浸透，讓坯塊內(nèi)孔隙為金屬液填充制得致密材料。這樣的工藝一般又叫做溶浸燒結(jié)，為了提高多孔毛坯的強(qiáng)度等性能，在高溫下把多孔毛坯與能潤濕它的固態(tài)表面的液體金屬或合金相接觸，由于毛細(xì)管作用力，液態(tài)金屬會充填毛坯中的孔隙。這種工藝適合于制造鎢銀、鎢銅、鐵銅等合金材料或制品。

⑸．粉末→壓制→燒結(jié)→熱處理→粉末冶金成品：粉末在經(jīng)過壓制和燒結(jié)之后通過熱處理來改善金屬材料的物理性能已達(dá)到產(chǎn)品需求。（熱處理是將材料放在一定的介質(zhì)內(nèi)加熱、保溫、冷卻，通過改變材料表面或內(nèi)部的組織結(jié)構(gòu),來控制其性能的一種綜合工藝過程。

金屬熱處理是機(jī)械制造中的重要工藝之一，與其他加工工藝相比，熱處理一般不改變工件的形狀和整體的化學(xué)成分，而是通過改變工件內(nèi)部的顯微組織，或改變工件表面的化學(xué)成分，賦予或改善工件的使用性能。其特點(diǎn)是改善工件的內(nèi)在質(zhì)量，而這一般不是肉眼所能看到的。為使金屬工件具有所需要的力學(xué)性能、物理性能和化學(xué)性能，除合理選用材料和各種成形工藝外，熱處理工藝往往是必不可少的。鋼鐵是機(jī)械工業(yè)中應(yīng)用最廣的材料，鋼鐵顯微組織復(fù)雜，可以通過熱處理予以控制，所以鋼鐵的熱處理是金屬熱處理的主要內(nèi)容。另外，鋁、銅、鎂、鈦等及其合金也都可以通過熱處理改變其力學(xué)、物理和化學(xué)性能，以獲得不同的使用性能。）

⑹．粉末→壓制→燒結(jié)→電鍍→粉末冶金成品：粉末在經(jīng)過壓制燒結(jié)后制得的金屬產(chǎn)品為改善其外觀與性能在外層再電鍍一層金屬。電鍍的目的是在基材上鍍上金屬鍍層，改變基材表面性質(zhì)或尺寸。電鍍能增強(qiáng)金屬的抗腐蝕性(鍍層金屬多采用耐腐蝕的金屬)、增加硬度、防止磨耗、提高導(dǎo)電性、光滑性、耐熱性和表面美觀。

⑺．粉末→壓制→預(yù)燒結(jié)→高溫?zé)Y(jié)→鍛打→拉絲→粉末冶金成品：先進(jìn)行壓制成形后，進(jìn)行預(yù)燒結(jié)，即將試樣在氮?dú)獗Ｗo(hù)下升溫(升溫速度為5℃/min)，升溫到400℃時(shí)保溫1h脫蠟;溫度到1380℃時(shí)，保溫1h使燒結(jié)物體致密化后，冷卻至室溫。再進(jìn)行高溫?zé)Y(jié)，鍛打使結(jié)構(gòu)致密，拉絲使得金屬材料橫截面積被壓縮,并獲得所要求的橫截面積形狀和尺寸，制得成品。

⑻．粉末→壓制→預(yù)燒結(jié)→復(fù)壓→復(fù)燒→粉末冶金成品：復(fù)壓復(fù)燒使得材料制品密度得到很大的提高，材料強(qiáng)度和伸長度得到提高。

⑼．粉末→壓制→燒結(jié)→精整→浸油→粉末冶金成品：金屬塑性加工后，為滿足用戶對產(chǎn)品在表面質(zhì)量、尺寸、外形和某些性能方面的最終要求而進(jìn)行的一系列作業(yè)。主要包括火焰清理、熱加工后的冷卻、卷取、切斷、矯直、缺陷的物理檢測和修磨(見表面缺陷清理)、標(biāo)志、包裝等工序。再經(jīng)過浸油得到成品。

⑽．粉末→壓制→燒結(jié)→鍛造→熱處理→粉末冶金成品 ⑾．粉末→壓制→燒結(jié)→軋制→粉末冶金成品 ⑿．粉末→壓制→燒結(jié)→擠壓→粉末冶金成品

⒀．粉末→等靜壓制→燒結(jié)→粉末冶金成品：等靜壓制對粉末（或壓坯）表面或?qū)ρb粉末（或壓坯）的軟模零件表面施以各向大致相等壓力的壓制成形燒結(jié)成成品。

⒁．粉末→軋制→燒結(jié)→粉末冶金成品：將金屬粉末通過一個(gè)特制的漏斗喂入轉(zhuǎn)動的壓輥縫中，即可壓軋出具有一定厚度和連續(xù)長度且有適當(dāng)強(qiáng)度的板帶材料，在經(jīng)過燒結(jié)既可以得到成品。這種方法可以進(jìn)行連續(xù)操作，能夠軋制出成分精確的帶材，且工藝過程短，節(jié)約能源，成材率較高。

⒂．粉末→擠壓→燒結(jié)→粉末冶金成品：粉末在壓力作用下，通過規(guī)定的壓模嘴擠成坯塊或制品，再經(jīng)過燒結(jié)就制得成品。

粉末冶金工藝中的成形是要制得一定形狀和尺寸的壓坯，使其具有一定的密度和強(qiáng)度以方便后續(xù)的操作。燒結(jié)是使得粉末顆粒體之間發(fā)生粘結(jié)，燒結(jié)體的強(qiáng)度增加，密度提高。后處理工序如鍛打、拉絲、精整、熱處理、電鍍等是為了使產(chǎn)品更加符合客戶需要，產(chǎn)品性能得到更多的提高。