金属材料论文

金属材料论文（精选8篇）

1.金属材料论文 篇一

项目一

常用金属材料

课题四

有色金属

【课题名称】

有色金属和非金属材料 【教学目标与要求】

一、知识目标

1）了解铜、铝等有色金属的分类、牌号及性能。

2）了解常用工程塑料、橡胶、陶瓷和复合材料的组成、分类及特性

二、能力目标

1）能看懂有色金属牌号的含义，了解其主要特性。2）了解常用非金属材料的种类及特性。

三、素质目标

了解常用机械零件有色金属和非金属材料的种类及主要特性。

四、教学要求

熟悉有色金属的种类、牌号及主要特性，了解非金属材料的主要种类和特性。【教学重点】

常用有色金属的牌号及特性，非金属材料的分类及特性 【难点分析】

有色金属及非金属材料种类繁多，不易记忆，应当抓住常用的几种材料作为讲课重点，其余的材料需要时会查阅相关材料即可。课程讲授的过程中应防止出现又多又乱的问题。【分析学生】

本次课的内容并不困难，但是内容多而乱，应当从常用的材料出发，避免内容过多过乱而没有突出应用的重点。同时，还应当从学生能见到和想到的实际出发，加深印象，达到理论联系实际的效果。【教学思路设计】

内容多而不难，属于常识性介绍，要抓住常用的应用材料，理论联系实际来教学，以提高教学效果。应多举学生能见到和想到的实例。【教学安排】

2学时（90分钟）【教学过程】

一、有色金属

钢铁被称为黑色金属，除此之外的金属材料都呈现出其他颜色，如铝为白色，铜为紫黄色等，被称为有色金属。工业上常用的有色金属为铜、铝、镁、锌 等。

1.铜及铜合金

1）纯铜 由于呈紫色，又名紫铜。其熔点比钢低，为1083 C,密度比钢大，为8.9 g/cm3（钢的熔点为1538 C，密度为7.8 g/cm3），可以感到铜比钢重。纯铜由电解加工得到，主要应用于冶炼铜合金作为原材料。

2）铜合金 是以铜为基础加入锌或锡等金属熔炼而成的。铜合金按其成分不同可分为黄铜、青铜和白铜三种，按加工方法不同可分为压力加工铜合金和铸造铜合金两类。

① 黄铜 由铜和锌组成。常用的加工黄铜有H62、H70，H是“黄”字汉语拼音的首位字母。H6262表示含铜量为62％，其余38％为锌。锌的含量越高，黄铜的颜色越白，其硬度越大，但越脆、不易弯曲，如低价位的黄铜导线很硬且易折断，但其价格较低廉。黄铜常用做电线、板、管材或电气元件。在黄铜中加入锡、硅等其他元素，可作成具有特殊性能要求的材料，如加入锡可增加黄铜的耐蚀性。

铸造黄铜牌号如ZCuZn38、ZCuZn40Mn2，Z的含义为铸造。ZCuZn40Mn2表示Zn含量为40％，锰的含量为2％，其余为铜的铸造黄铜。

② 青铜 由铜和锡等金属组成。由于呈青色而得名青铜。其牌号用Q表示，如QSn4-3，表示锡含量为4％，锌含量3％，其余为铜的锡青铜。锡青铜具有较好的塑性和适当的强度，且有较好的耐磨性，常用来制造滑动轴承和蜗轮的齿面。

铸造青铜的牌号如ZCuSn10Zn2，表示锡含量为20％、锌含量为2％，其余为铜的铸造青铜。而压力加工的青铜又按其含不同的金属分为锡青铜、铝青铜、铍青铜和硅青铜等不同种类。青铜以铸造青铜的应用最多。

2.铝和铝合金

铝及其合金的应用仅次于钢铁，其密度仅为2.72 g/cm3，为铁的1/3，是一种银白色的轻金属。铝具有良好的导热性和导电性，且易与氧形成Al2O3保护薄膜。纯铝由电解方法得到，主要应用于制造铝合金。铝合金是以铝为基础加入多种合金元素（如铜、锌、镁等）而组成的。铝合金的强度比纯铝高，所以应用较广，可以分为变形铝合金和铸造铝合金两大类。

1）变形铝合金 由压力加工制造而成，其外形主要有棒材、管材和板材。按组成的合金元素不同分为防锈铝、硬铝、超硬铝和锻铝等，如飞机大梁和起落架选用超硬铝，而外壳用硬铝即可。

2）铸造铝合金 用于制造内燃机气缸体、活塞、外壳等零件。其牌号如ZAlSi12，表示硅含量为12％的铸造铝合金。铸造铝合金按成分不同分为Al-Si系、Al-Cu系、Al-Mg系和Al-Zn系四类，分别用代号1～4表示。如代号ZL102表示铸铁铝合金第一类铝硅系中的02号铸造铝合金。每一类的特性因合金元素不同而不同，必要时可查阅相关资料。

3.滑动轴承合金

滑动轴承合金是指作为滑动轴承轴瓦和内衬的合金，常称为巴氏合金。滑动轴承合金由多种合金组成，耐磨损，摩擦系数小，具有较高的强度和硬度，易储存润滑油和良好的磨合性，目前被广泛应用。

二、非金属材料

非金属材料在机械零件中的应用越来越广泛，如汽车中的零件有40％是由工程塑料制成的。常用的非金属材料有工程塑料、橡胶、陶瓷和复合材料。

1.工程塑料 1）组成 以高分子化合物树脂为基础，加入其他添加剂制成。2）分类 按塑料的功能分为通用塑料(用于制造日常生活用品、包装材料)、工程塑料(用于制造机械零件，如有机玻璃、尼龙、ABS塑料)和特种塑料（如医用塑料）。

3）特性 质轻、耐腐蚀、绝缘性好，成形简单。

4）应用 机械零部件、耐磨件、耐蚀件、密封件及透明件。其用途广泛，可以说生活中离不开塑料，如PPR塑料管材已代替传统的镀锌管用做住宅的上下水管，不仅寿命长，而且不易形成水垢，提高了自来水的品质；又如，建筑外墙贴上塑料泡沫，起到保温节约能源的作用。

2.橡胶

以生胶（天然和合成两种）为基础加入配合剂制成。常用的配合剂有硫化剂等，起定型、防老化及软化作用。

1）特性 高弹性是其最主要的特性，耐磨和优良的电绝缘性也是其重要的特性。

2）应用 如轮胎、V带、管道与输送带、电工绝缘材料和制动件等。

3.陶瓷

陶瓷是以天然的硅酸盐泥土为原料，经过成形、烧结而成的。其主要特性是具有极高的硬度和极低的韧性，能承受极高的温度而不变形，可应用于火箭喷嘴等在高温条件下工作的零件。陶瓷的应用极为广泛，在化工、电子、机械等行业中都应用很广。在生活中也离不开陶瓷，如生活用具、水龙头的阀片等。

按应用条件不同可将陶瓷分为传统陶瓷、特种陶瓷和金属陶瓷三种。

4.复合材料

复合材料是由两种以上的材料组合而成的。例如，新型自来水铝塑管代替了传统的铁管，它是由铝管外套上一层塑料管组合成的。用于装饰材料的铝塑板不仅能够减轻建筑的重量，而且还不会生锈。

复合材料按其组成的成分不同可以分为以塑料为基体、以金属为基本、以橡胶为基本的多种复合材料。

复合材料的主要特性依所组合的材料不同而不同，主要具有强度高、减摩性好、抗振性好、吸声效果好和保温性好等优点。使用时应根据工作条件来选择相应的复合材料的种类和牌号。

三、小结

1）有色金属以铜和铝的合金应用最广，最常用的是铸造青铜、铸造铝合金及轴承合金，但其价格较高。

2）非金属材料以工程塑料和橡胶应用最广，随着复合材料的应用，其独特的优点在有些地方有代替钢材的趋势。

3）有色金属的分类和牌号很多，使用时可查相关资料。

四、布置作业

2.金属材料论文 篇二

1 玻璃—金属封接工艺

张露露、杨学林、倪世兵研究认为,玻璃和金属材料的封接工艺对金属表面实施预氧化操作,在达到预氧化标准之后能够实现二者的连接,分析Kovar合金的性质可知,其热膨胀系数十分接近于玻璃,能够显著降低两种材料的连接热应力阻碍。玻璃-金属封接工艺结合过程中需要解决的重点问题是两种化学材料的不相容和热应力的问题,玻璃是典型的非金属材料,其内部结构是共价键连接结构,金属材料的结合方式是电子云,因此阻碍了二者的结合。

石芳兰认为,玻璃和金属的热膨胀系数差距很大,即使两种物质能够在润湿的条件下连接,也会在冷却的时候受到应力影响,可能会导致玻璃发生炸裂。为了解决玻璃材料和金属材料两种不同物质的物理化学性质不相容的状况,需要首先对两种材料的性质进行改变,由此实现熔融玻璃和金属的润湿铺展。为了解决玻璃材料和金属材料之间的封接应力难题,研究学者将研究重点放在两种材料的热膨胀系数商,开始寻找热膨胀系数接近的金属材料和玻璃材料,例如,常使用的Fe-Co-Ni系列膨胀合金和封接玻璃。

2 陶瓷—金属封接工艺

樊洋经过研究实践认为,陶瓷和金属材料连接使用的封接工艺其连接原理主要是对陶瓷材料的表面实施固定操作来拉近两种材料的性质相似性,例如,通过涂膏方式、烧结方式、电镀方式等,经过以上操作的实施,能够在陶瓷表面形成一种十分相近于金属材料的金属化层,提升二者连接的紧密性,由此才能实现二者的融合,保证陶瓷表面达到能够和金属材料钎焊连接的要求。根据近年来的研究显示,很多研究将关注点放在无机非金属材料和金属材料的连接上,在该过程中的连接问题可能会受到化学不相容或者热应力问题的阻碍。就目前来看,很多工厂针对用陶瓷和金属材料之间的连接使用烧结金属粉末法。分析陶瓷-金属封接工艺的重要环节可知,陶瓷表面金属化层的质量才是重点,决定了二者的连接质量。

许天才、彭晓东、姜军伟等人认为,无机非金属材料和金属材料在进行金属化操作的过程中,其中的Mo颗粒会发生状态的变化,从原先的状态变成骨架结构,其中金属粉中的玻璃能够填满整个骨架结构,不留空隙,填充完整。同时会将其和95%的陶瓷玻璃相连接在一起,利用毛细作用将其放入到陶瓷材料之中,由此能够拉近两种材料的属性,形成两者之间强度较高、十分细密的金属化层。当其中玻璃相的含量偏高的时候,网络骨架结构中会出现很多内闭合的气孔,国内研究学者针对以上内容的研究和分析焦点都在研究陶瓷表面的金属化分析上,重点研究内容是注重无机非金属材料金属化强度的提升。由于受到制作工艺局限性的影响,陶瓷会出现表面或者内部缺陷的状况,导致在实现金属和陶瓷连接过程中呈现出强度不集中的现象。

3 陶瓷—金属活性钎焊

戴晓云认为陶瓷-金属活性钎焊的连接主要是通过活性元素的使用来完成陶瓷反应连接的过程,该种连接方式能够显著降低连接工艺的复杂程度,分析陶瓷-金属活性钎焊工艺的具体过程可知,在传统钎焊方法的指引下,利用活性成分来增加钎料对不同物质的亲和能力,例如,常见的活性成分包含氧化物、硅酸盐等。

武高辉主要针对Si C陶瓷的活性钎焊过程进行了研究,分析工艺过程的温度控制和保温时间等因素,最后分析了该工艺的应用对接头力学的影响作用,研究认为,当钎焊温度提升的时候,其强度会提升,弯曲强度很高,如果保温时间很久,会增加钎料和陶瓷之间的反应厚度,因此导致连接过程出现脆性金属间化合物,降低了连接质量。

4 陶瓷—金属过渡液相扩散焊

张盼、何宇航、张琪等人认为陶瓷-金属的活性钎焊工艺能够实现无机非金属材料和金属材料之间的连接,且连接可靠性较强,但该过程会出现接头受到高温高应力无法适应的状况,原因在于活性钎焊过程中连接的温度很低,如果一味提升钎焊温度的话,还会造成热应力的增加。

吴健松、肖应凯、梁海群等人指出,陶瓷和金属材料之间扩散焊进行的过程中,其中间层具有强大的复合能力,其整体结构是由一个很薄的熔点很低的金属铺置在厚度很高的核心层上面,由于金属或者合金的熔点偏低,当薄层受热融化后会流向高熔点的材料,在接触的时候发生反应,导致溶液消失,因此其中间合金或者中间层的性质主要决定物是高熔点位置的核心材料。

5 结论

无机非金属和金属材料的物理化学性是不相容的,同时还受到材料热应力的阻碍。

首先,玻璃材料和金属的连接需要对玻璃实施预氧化,提升材料的湿润度,从而使用Kovar合金等来拉近金属材料和无机非金属材料的热膨胀系数,降低二者连接过程的热应力问题。其次,陶瓷材料和金属材料的连接需要对陶瓷进行二次加工,对其实施涂膏、烧结、电镀等过程之后,在陶瓷的表面形成一种有利于二者连接的金属化层,有助于陶瓷和金属材料的连接,顺利完成钎焊。第三,陶瓷-金属活性钎焊过程需要使用活性元素来帮助连接完成,极大程度降低工艺的复杂程度。第四,陶瓷-金属过渡液相扩散焊工艺需要中间层的增加,降低钎焊的应力阻碍,提升接头处的性能和高温。可见无机非金属材料和金属材料的连接中,不同连接工艺都存在优势和缺陷,因此实际的工业生产活动和科学研究中,需要根据实际需求来适当选择连接方式。

摘要：无机非金属材料的广泛应用原因在于材料自身的优势,当前无机非金属材料的应用领域已经拓展至各种行业,但无机非金属材料同时还具有很多缺陷。例如,无机非金属材料的塑韧性非常差,因此对材料的制作和利用难度较高,只能够制作出复杂程度较低的结构;由于无机非金属材料的冷加工性能很差,因此材料在应用的过程当中常会被很多因素限制。对比无机非金属材料,金属材料具备良好的强度和韧性,材料加工性能良好,能够一定程度弥补无机非金属材料应用过程中的很多不足,因此研究界开始将研究重点放在无机非金属材料和金属材料的连接上,以求拓展材料连接的应用范围。

关键词：无机非金属材料,金属材料,连接

参考文献

[1]张露露,杨学林,倪世兵.金属材料工程专业“无机非金属材料”教学探索[J].中国电力教育,2013(20):80-81.

[2]石芳兰.无机非金属材料的研制及性能表征[J].中国建材科技,2015(6):77-78.

[3]樊洋.非金属管材的连接方法研究[J].石化技术,2016,02:163.

[4]许天才,彭晓东,姜军伟,等.钛合金连接异种材料新技术的研究应用[J].稀有金属,2014(4):711-719.

[5]戴晓云.无机非金属材料的抗菌性能研究[J].轻工标准与质量,2014(3):79-80.

[6]武高辉.金属基复合材料发展的挑战与机遇[J].复合材料学报,2014(5):1228-1237.

[7]张盼,何宇航,张琪,等.高分子材料导电性能改善研究进展[J].包装学报,2014(4):31-38.

[8]吴健松,肖应凯,梁海群.改进的水热法在无机非金属材料制备中的应用[J].化学通报,2012(4):306-311.

[9]刘攀,唐伟,张斌彬,等.高频感应燃烧-红外吸收光谱法在测定无机非金属样品中碳、硫的应用[J].理化检验(化学分册),2016(4):487-496.

3.金属材料的力学性能 篇三

【关键词】金属材料；力学；性能

在机械加工领域，常研究的金属材料的力学性能主要包括以下几个方面：材料强度与塑性、材料硬度、冲击韧性与疲劳强度。通过对金属材料力学性能的研究，在满足零部件加工性能的同时，更好更合理的选材。

一、强度与强度指标

金属材料在机械加工时，承受静载荷的作用，其抵抗塑性变形或断裂的能力称之为强度。载荷就是金属材料在使用及加工过程中所承受的各种外力，其中载荷分为静载荷、冲击载荷、交变载荷。顾名思义静载荷就是力的大小和方向均不发生变化的载荷，而冲击载荷就是冲击力比较大，作用在工件上的时间比较短、速度比较快，交变载荷与静载荷相反，力的大小和方向随时间发生周期性的变化。我们所研究的强度指标就是在静载荷作用下研究的。

屈服强度是用来表示金属材料强度指标最有效的形式。当金属材料受力达到一定程度出现屈服现象时，发生塑性变形并且变形能力不随力增加而改变，此时所对应的应力称之为屈服强度。

在机械加工领域，常用到的材料一般不允许存在塑性变形，这就决定了屈服强度是我们设计零部件和选材的最主要依据。

二、塑性与塑性指标

金属材料在机械加工时承受载荷作用时发生变形，当载荷增加一定程度时发生断裂，在断裂前所承受的最大塑性变形的能力我们称之为材料塑性。拉伸试验是我们获得金属材料的强度和塑性指标最有效的试验。首先把被测材料加工成标准试样，将试样安装在拉伸试验机上通过缓慢施加拉伸载荷，获得拉伸载荷与式样伸长量的关系，即拉伸曲线。

三、硬度和硬度试验

金属材料的硬度就是指金属材料抵抗局部塑性变形和破坏的能力。金属材料的力学性能中最重要的指标之一就是硬度。与拉伸试验相比，硬度试验相对操作比较简单，可以直接在零部件表面进行试验，比较直观，应用比较广泛。硬度试验方法种类比较多，最常用的有以下三种试验方法。

1、布氏硬度试验法

（1）布氏硬度试验原理

布氏试验就是先使用硬质合金球做压头压入金属表面，在施加一定的压力，在规定时间后消除试验力，最后测量压痕表面直径，根据试验压力，作用时间，压痕直径，带入公式，通过计算公式得出其硬度值。通过实验我们可以得出以下结论：布氏硬度值与压痕直径成正比例关系。

（2）布氏硬度特点及适用范围

由于在布氏硬度实验过程中，所用到的试验力和压头直径都比较大，所以压痕也比较大，测量起来比较直观准确，故能准确反映出硬度值。但是也存在一定缺陷，由于壓痕比较大，对金属表面的损伤程度也比较大，对于测量零部件表面质量要求比较高或薄壁零部件不适用布氏硬度试验。

2、洛氏硬度试验法

（1）洛氏硬度实验原理

洛氏硬度实验原理与布氏硬度试验相比，不同点在于把硬质合金球形压头改为金刚石圆锥压头，不是通过压痕直径来测量，而是通过压痕深度来测量硬度值。对于不同标尺下的硬度值必须转化为同一标尺才能进行比较。

（2）洛氏硬度特点及适用范围

由于洛氏硬度试验压头采用金刚石锥头，压痕较小，对零部件的损坏程度比较小，适用于测量一些薄壁及表面质量要求比较高的零部件，但存在一定的局限性，测量的硬度值不够准确。

3、维氏硬度试验法

维氏硬度试验压头区别于布氏和洛氏硬度，采用金刚石四棱锥体，维氏硬度试验压痕比较不明显，故可以测量薄壁零部件，但在实验过程中，对压痕对角线的测量比较复杂，增加试验难度。

四、冲击韧性与疲劳强度

由于金属材料在实际使用加工过程中所承受的载荷是多样的，也可能是多种载荷的叠加，常见的的载荷有静载荷，动载荷和交变载荷，只对静载荷研究远不够，对于冲击和疲劳载荷的研究意义重大。

1、冲击韧性

冲击载荷的研究只要通过冲击韧性来获得，冲击韧性主要通过弯曲试验获得。冲击抗力是通过冲击韧度来衡量，主要由材料的强度和塑性决定。

2、疲劳强度

实际生产中常会遇到这种现象，虽然材料承受力远低于屈服极限，但较长时间工作后也会发生断裂，这种现象就是金属疲劳。金属材料出现疲劳破坏时会出现以下特征：（1）疲劳断裂前不出现明显征兆，突然破坏。（2）引起疲劳破坏的应力并不是很大，往往远低于材料的屈服强度。（3）疲劳破坏需要经过三个阶段：裂纹形成、裂纹扩展、整体断裂。

五、结论

4.金属和金属材料复习课教学设计 篇四

一、教学目标

1.了解金属的物理性质，认识金属材料在生产、生活和社会发展中的重要作用；掌握金属的一些重要化学性质。

2.通过比较学习，帮助学生形成获取信息和处理信息的能力，并构建出与金属材料相关联的知识体系。

3.激励学生的合作参与意识,在探究活动中增进合作、增进友谊。并使学生体会到化学学科不是孤立的，它影响到方方面面,我们的生产生活离不开化学。

二、教学要点 1.金属的化学性质

2.有关金属活动性顺序的解题思路

三、教学过程

师：同学们，前面我们学习了金属和金属材料，这部分内容与我们的生产、生活有密切的关系。现在我们一起对这部分知识进行回顾和总结。

首先请同学们独立完成学案上的“自我诊断”。

生：参照“自我诊断”，测评自己对复习目标的达成度。对于出现的疑问，采取看书或小组内交流的形式解决。

(设计意图：使学生通过回顾教材内容，从知识、技能、方法等方面搞好自我排查，发现自己的不足与存在的问题)师（出示一根铁丝和铜丝）：你能区别开铁丝和铜丝吗？你是利用了它们的什么性质把它们区别开的？

生：小组内讨论、交流，在此基础上选派代表发言。

（设计意图：通过发散性思维训练，培养学生综合分析问题和解决问题问题的能力。）师（提出问题）：相同质量的金属镁和锌分别跟足量的稀硫酸充分反应，你能用图象表示该反应的情况吗（横坐标表示的是稀硫酸的质量，纵坐标表示的是氢气的质量）？

生：在小组内合作交流的基础上完成任务，并将结论填写在学案上。

师（实物投影学生完成的任务）：引导学生总结曲线的斜率和高度分别是由什么决定的。（设计意图：通过进行学法指导，使学生意识到及时总结解题规律的重要性。）师：通过刚才的系统复习，请同学们尝试总结本单元的知识网络，并将其写在学案上。生：在小组内合作交流的基础上完成任务，小组选代表到黑板前展示本组完成的知识网络，并且提出自己的疑问和困惑，其他学生答疑、补充、评价。

（设计意图：解决各组的疑难问题，生成完整的知识网络，培养学生的展示交流与思辨能力。）

师：请同学们打开学案，完成“知能应用”中的内容。

生：自主解答后组内交流（或者班内展示），解决做题过程中遇到的疑难问题。（设计意图：使所学知识得以强化，特别是解决生活、社会中遇到的有关问题，做到“从化学走向社会”。在这个过程中，教师要注意引导学生总结解题方法和思路及涉及的知识点，并进一步提升为这一类问题的解题方法和思路。）

师：发放达标测试题，实施达标测试。

生：学生小组内交流、讨论，并将小组内不能解决的问题拿到全班同学面前进行讨论、解决。并根据各自的课堂表现，对自己从知识与技能掌握、学习方法运用、复习效率等方面进行评价，找出优缺点，有利于改进今后的复习。

5.金属材料焊接 试题 篇五

一、填空题

1．金属材料焊接性的好坏，主要取决于材料的（），且与结构的复杂程度、（）和焊接方法，采用的焊接材料、焊接工艺条件及结构的（）也有密切的关系。

2．判断焊接性最简单的间接法是法（）。3．（）焊接裂纹试验，又称小铁研法，主要用于碳素钢和低合金钢焊接接头的冷裂纹抗裂性能试验。

4．焊接性的评价主要包括两方面内容：一是评定焊接接头（），为制定合理的焊接工，提供依据；二是评定焊接接头（）。

5．焊后为改善焊接接头的组织和性能或消除残余应力而进行的热处理，称（）。6．碳当量只考虑

对焊接性的影响，没有考虑（）、（）、（）、（）、（）和构件使用要求等因素的影响。

7．金属的焊接性包括（）和（）两方面的内容。8．低合金钢的主要特点是（）、（）和良好，（）及其他性能较好。

9．含碳量为（）一的碳素钢称为中碳钢。中碳钢与低碳钢相比较，含碳量较高，（）较高，焊接性较（）差。

10．高碳钢导热性比低碳钢差，致使焊接区和未加热部分之间产生显著的（），因此在焊接中，引起很大的（），熔池急剧冷却，产生裂纹的倾向较大。11．低合金结构钢焊接过程中一个重要的特点是热影响区有较大的淬硬倾向，其主要的影响因素是（）和（）。

12．低合金结构钢焊接时，易出现（）、（）、（）等问题。13．Q345钢在低温下或在刚度和厚度均较大的结构上进行小工艺参数、小焊道的焊接时，有可能出现（）或（）。

14．Q390钢属于（）MPa级的低合金结构钢，当钢板厚度大于（）mm或在0℃以下施焊时，则应预热至（）℃，焊后采用（）℃的消除应力热处理。

15．我国的低合金结构钢可分为四类，即（）、（）、（）和（）。

16．低碳钢焊接时，焊接方法或焊接材料选择不当，焊接热影响区会出现（）组织，降低热影响区的（）。

17．按空冷后室温组织的不同，不锈钢可分为（）、（）、（）、（）和（）五大类，其中（）应用最广泛。

18．在施焊中，若焊接工艺选择不当，奥氏体不锈钢会产生（）和（）等问题。

19．奥氏体不锈钢最危险的一种破坏形式是（），它既可产生在焊缝或热影响区，又会产生在熔合线上，如产生在熔合线上又称为（）。

20．不锈钢具有抗腐蚀能力的必要条件是含铬量为（）组织。

21．为避免晶间腐蚀，奥氏体不锈钢中加入的稳定剂元素有（）和（）。22．对奥氏体不锈钢焊接接头进行固溶处理的加热温度为（），使碳重新溶入奥氏体中，然后迅速冷却，从而稳定（）。

23．奥氏体不锈钢较易产生热裂纹的原因是（）、（）、（）。

24．焊接不锈复合钢板，一般先焊（）焊缝，再焊基层与覆层交界处的（），最后焊接（）焊缝。

25．不锈钢的主要腐蚀形式有（）、（）、（）、（）和

（）五种。

26．按碳在组织中存在的状态及形式的不同，铸铁可分为（）、（）、（）和球墨铸铁等。

27．灰铸铁中的碳以（）的形式分布于金属基体中，断口呈（）色。28．铸铁的焊接裂纹一般为（），产生温度在400℃以下，产生部位为焊缝或热影响区。

29．铝及其合金焊接时，焊缝中容易产生（）气孔。

30．焊前清理是保证铝及铝合金焊接质量的重要工艺措施，清理方法可采用（）或（）。

31．采用钨极氩弧焊工艺焊接铝及其合金时，应采用交流电流，这样对熔池表面铝的氧化膜有（）作用。

32．气焊黄铜时，为了减少（）的蒸发，焊接火焰应采用（），当选用含硅焊丝时，熔池表面会覆盖一层薄膜，可防止锌的蒸发。

33．焊接铝及铝合金前的化学清洗方法可分为（）法和（）法两种。34．焊接铝及铝合金前进行机械清理时一般不宜用（）或（）打磨。35．采用钨极氩弧焊工艺焊接钛及钛合金时，按焊接环境类有（）焊接和（）焊接两种。36．铝为（）晶格，无同素异构转变，无“延一脆”变，具有优异的低温（），在低温下能保持良好的（）性能。

37．两种金属焊接时，电磁性相差越大，焊接电弧越（），焊缝成形也就越（）。

38．低碳钢与低合金钢焊接时，在（）母材金属侧容易产生淬硬组织。39．采用焊条电弧焊工艺焊接低碳钢与低合金钢时，为了保证异种焊缝金属和母材金属等的强度，应按（）钢的强度级别来选择焊条。

40．为了确保低碳钢与低合金钢的焊接质量，在焊接过程中，应合理选择焊前（）和焊后的（）处理，选择合适的填充材料（焊条），以及正确选择焊接参数等。

二、选择题 1．（）是防止低碳钢产生冷裂纹、热裂纹和热影响区出现淬硬组织的最有效的措施。

A．预热

B．减少热输入

C．采取直流反接电源

D．焊后热处理 2．弯曲试验是测定焊接接头弯曲时的（）的一种试验方法。A．抗拉强度

B．塑性

C．硬度

D．冲击韧性 3．（）是防止延迟裂纹的重要措施。

A．焊前预热

B．后热

C．采用低氢型碱性焊条

D．采用奥氏体不锈钢焊条

4．熔池中的低熔点共晶体是形成（）的主要原因之一

A．热裂纹

B．冷裂纹

C．未熔合D．未焊透 5．斜Y形坡口对接裂纹试验方法的试件两端开（）坡口。A．X形

B．U形

C．V形

D．斜Y形

6．采用焊条电弧焊工艺焊接30钢时应选用的焊条型号是（）。A．E4303

B．E5015

C．E5003

7．需要消除焊后残余应力的焊件，焊后应进行（）热处理。

A．后热

B．高温回火

C．正火

D．正火加回火 8．金属焊接性的使用性能主要是指（）。

A．焊接接头在使用中的可靠性

B．焊接接头出现各种缺陷的可能性 C．焊接接头的承载能力

9．中碳钢焊接时，应采用的焊接工艺措施是（）。A．小电流，慢焊速

B．小电流，快焊速

C．大电流，慢焊速

D．大电流，快焊速

10．采用焊条电弧焊工艺焊接18MnMoNb钢时应选用的焊条型号是（）。A．E5015

B．E7015

C．E308 – 15 11．采用焊条电弧焊工艺焊接Q345钢时应选用的焊条型号是（）。A．E4303

B． E5015

B．E5016

D．E7015 12．Q345钢属于（）MPa级的低合金结构钢。

A．300

B．350

C．400

D．600 13．低合金结构钢的合金元素总量小于（）。

A．3%

B．5%

C．10%

D．20% 14．采用低碳焊丝焊接奥氏体不锈钢，其目的是防止（）的产生。A．热裂纹

B．晶间腐蚀

C．气孔 15．不锈钢产生晶间腐蚀的危险温度区是（）。

A．250～450℃

B．450～850℃

C．850～10500C 16．含铬量大于（）的钢称为不锈钢。A．8%

B．12%

C．16% 17．奥氏体不锈钢焊接接头中的贫铬区是指含铬量小于（）的区域。A．6%

B．12%

C．18% 18．奥氏体不锈钢进行固溶处理的目的是（）。

A．防止热裂纹

B．防止晶间腐蚀

C．防止气孔 19．奥氏体不锈钢中常加入钛、铌等元素的目的是（）。

A．防止热裂纹

B．防止晶间腐蚀

C．防止气孔 20．（）是使不锈钢产生晶间腐蚀的最有害的元素。A．铬

B．镍

C．碳

21．当奥氏体不锈钢形成（）双相组织时，其抗晶间腐蚀的能力将大大提高。A．奥氏体十珠光体

B．珠光体十铁素体

C．奥氏体十铁素体

D．奥氏体十马氏体

22．在焊接奥氏体不锈钢时，加大冷却速度的目的是（）。A．避免产生淬硬现象

B．形成双相组织 C．缩短焊接接头在危险区停留的时间

D．进行均匀化处理

23．ICr18Ni9Ti+Q235不锈复合钢板焊接时，基层应选用（）焊条，过渡层应选用（）焊条，覆层应选用（）焊条。

A．E309-15

B．E4315

C．E347-15 24．2Cr13是（）型不锈钢。

A．马氏体

B．铁素体

C．奥氏体 25．1Cr18Ni9Ti是（）型不锈钢。

A．马氏体

B．铁素体

C．奥氏体

D．奥氏体十铁素体

26．（）的加热温度是奥氏体不锈钢晶间腐蚀的“危险温度区”（或称“敏化温度区”）。

A．150～450℃

B．450～850℃

C．850～950℃

D．950～1050℃

27．超低碳奥氏体不锈钢中碳的质量分数为（）。

A．≤0.14%

B．≤0.10%

C．≤0.06%

D．0.03% 28．热焊灰铸铁的预热温度是（）℃。

A．300～400

B．400～500

C．600～700 29．下列材料，在焊补时最容易产生白口缺陷的是（）。

A．奥氏体不锈钢

B．灰铸铁

C．低合金结构钢

30．为避免在焊缝中产生（）缺陷，铸铁焊补时常在铸铁焊条中加入较多的碳和硅元素。

A．气孔

B．白口

C．裂纹 31．灰铸铁焊接时，危害最严重的缺陷是（）。

A．气孔和白口

B．白口和裂纹

C．白口和夹渣

D．裂纹和气孔

32．灰铸铁中的碳是以（）的形式分布于金属基体中的。A．片状石墨

B．团絮状石墨

C．球状石墨

D．Fe3C 33．焊接铝及其合金时，使焊缝产生气孔的气体是（）。A．H2

B．N2

C．CO 34．采用钨极氩弧焊工艺焊接铝及铝合金采用交流焊的原因是（）。A．飞溅小

B．成本低

C．设备简单

D．具有阴极破碎作用和防止钨极熔化

35．焊接紫铜时，母材和填充金属难以熔合的原因是紫铜（）。A．导热性好

B．导电性好

C．熔点高

D．有锌蒸发出来

36．采用熔化极氩弧焊工艺焊接铝及铝合金采用的电源及极性是（）。A．直流正接

B．直流反接

C．交流焊

D．直流正接或交流焊 37．钛及钛合金焊接后酸洗时，为了防止发生增氢现象，酸洗温度一般控制在（）℃以下。

A．40

B．60

C．30 38．异种金属焊接接头各区域化学成分的不均匀程度，不仅取决于焊件和填充材料各自的原始成分，同时也随着（）而变化。A．焊接电流

B．坡口形式 C．.焊接工艺

D．焊接速度

39．异种钢接头的焊缝由母材和填充材料金属混合而成，由于（）的熔入而使焊缝稀释。

A．母材

B．填充材料 C．母材十填充材料

D．焊剂

40．焊接异种钢时，为防止碳迁移，应选用V，Ti，Nb含量（）的珠光体焊条作为过渡层。

A．较低

B．为零

C．较高

D．略低

三、判断题

1．金属材料的焊接性与使用的焊接方法无关。（）

2．用斜Y形坡口焊接裂纹试验方法进行再热裂纹试验时：须对试件进行预热，以保证不产生冷裂纹。（）

3．焊前预热的目的是为了提高焊缝的硬度。（）

4．焊接接头的弯曲试验按弯曲试样受拉面在焊缝中的位置不同可分为正弯、背弯和侧弯。（）

5．中碳钢由于含碳量较高，所以，抗热裂纹的能力很强。（）6．低合金结构钢的含碳量和所含合金元素量越高，其淬硬倾向越小。（）7．高碳钢气焊过程中易产生热裂纹。（）

8．低合金高强度结构钢焊接时，随着碳当量的增大，预热温度要相应提高。（）9．低合金结构钢都属于强度钢。（）

10．低碳沸腾钢不宜用做承受动载或在严寒条件下工作的！要结构。（）11．1Cr18Ni9Ti属于马氏体不锈钢。（）12．ICr13属于马氏体不锈钢。（）13．焊前预热的目的是为了减小熔合比。（）14．焊前预热的温度与母材的化学成分无关。（）15．焊接前的预热有助于减小焊接应力。（）

16．低合金高强度结构钢按其抗拉强度不同可分为Q295钢、Q345钢等五种。（）17．低合金高强度结构钢强度级别增大，淬硬冷裂纹倾向减小。（）

18．低合金高强度结构钢焊接时产生热裂纹的可能性比产生冷裂纹的可能性小得多。

（）

19．焊接时需要预热的材料，其焊接性较差，且预热温度越高，焊接性越差。（）20．低合金结构钢选择焊条时应遵循“与母材等强度”的原则。（）21．晶间腐蚀是奥氏体不锈钢主要的腐蚀形式。（）22．“奥氏体十铁素体”的双相组织抗晶间腐蚀的能力要比单相奥氏体强。（）23．焊缝组织的含碳量越多，产生晶间腐蚀的倾向越大。（）24．小电流、快焊速是焊接奥氏体不锈钢的主要焊接工艺。（）

25．同直径的奥氏体不锈钢焊条的焊接电流要比低碳钢焊条的焊接电流低20%左右。

（）

26．进行奥氏体不锈钢多层焊时，一定要保持层间温度差才能太小，这样才能得到高质量的焊接接头。

(27．预热是防止奥氏体不锈钢焊缝产生热裂纹的主要措施。（）28．在“奥氏体十铁素体”双相组织中，铁素体越多越好。（）

29．双相组织的焊缝不仅具有较高的抗晶间腐蚀能力，还舅有较高的抗热裂纹的能力。（）

30．经过固溶处理后的奥氏体不锈钢焊接接头，即使在危隆温度区内工作，也不会产生晶间腐蚀。（）

31．1Cr18Ni9Ti不锈钢中的钛可起到防止晶间腐蚀的作用。（）

32．采用焊条电弧焊工艺焊接奥氏体不锈钢时，焊条要多作横向摆动，以便获得一定宽度的焊缝。（）

33．可通过焊件的缓慢冷却过程细化晶粒，从而提高奥氏不锈钢焊缝的抗腐蚀性。（）

34．灰铸铁是一种焊接性较差的材料。（）

35．焊前预热、焊后保温缓冷是焊补灰铸铁防止产生白口铸铁组织和裂纹的主要工艺措施。（）

36．冷焊法是焊补灰铸铁时获得优质焊缝的最好的焊接方法。（）

37．奥氏体不锈钢和珠光体耐热刚焊接时,焊缝的成分和组织决定与母材料的熔和比。（）

38．钢与铜焊接时，热影响区形成的裂纹为渗透裂纹。（）39．12CrlMoV钢和20钢焊条电弧焊时，应该选用E5015焊条。（）

40．焊接铸铁与低碳钢异种材料接头时，为防止裂纹应该选择硫、磷含量低的焊条，适当加入脱硫能力强的物质，减少融合比，改善焊缝形状，采用小电流、窄焊道不摆动等措施。（）

四、名词解释

1、消氢处理

2、焊后热处理

3、热裂纹

4、冷裂纹

5、气孔

6、晶间腐蚀

7、固溶处理

8、稳定化处理

9、危险温度区

10、贫铬区

11、刀状腐蚀

五、简答

1、什么是金属材料的焊接性？

2、什么是碳当量法？

3、低碳钢的焊接工艺要点？

4、低合金结构钢的焊接性？

5、奥氏体不锈钢产生晶间腐蚀的原因？

6、防止奥氏体不锈钢产生晶间腐蚀的措施？

7、防止灰口铸铁产生白口铸铁组织的措施？

8、铝及铝合金的焊接性？

9、异种金属材料焊接的主要问题？

6.浅析金属材料的分析方法 篇六

1 传统分析方法

迄今为止, 金属材料已经广泛的应用于生产和社会实践中, 人们也在想方设法的认识和掌握金属材料的成分, 所以对金属材料的分析方法也在不断更新和变化, 下面就一一介绍各种分析方法。

1.1 分光光度法

主要是根据Lambert-Beer定律, 来定量分析金属元素表征的方法, 其原理是利用不同波长的光, 通过在含金属溶液中的连续折射, 产生不同的吸收强度, 利用横纵坐标, 绘出吸收光谱曲线, 我们在定量分析溶液中的金属离子, 进而计算出含量和浓度。值得一提的是, 此方法在运用时, 显色剂的选择至关重要。通过实验, 证明显色剂采用氯偶氮安替比林, 分析效果比较显著。

1.2 滴定分析法

和其他方法相比, 这种方法比较传统, 应用原理是采用标准浓度的试剂, 对金属离子含量进行测定, 待完全反应后, 即达到滴定终点, 这个化学计量点恰恰是待测金属离子和标准试剂完全反应的那个点。这种方法非常通用, 即便捷又简单。

1.3 原子光谱分析法

(1) 原子吸收光谱法。

其原理是基态原子的外围电子吸收紫外光和可见光之间的谱线, 并分析吸收强度, 最终得出定量分析金属材料成分的方法, 目前应用比较广泛的是火焰原子吸收光谱法。

(2) 原子发射光谱法。

其原理是在一定条件下, 元素的离子或原子受激发, 会产生光谱线, 这种光谱线具有一定的特征, 由内向外发射, 利用该光谱线, 来定量分析金属材料的方法。这种方法在对硫碳等金属材料的分析上, 效果比较显著。

1.4 射线荧光光谱法

其原理是是利用金属原子吸收金属原子内层电子跃迁或外层电子减速运动时所产生的电磁辐射波, 并对相应的特征谱线进行发射的分析方法。此方法具有非常广泛的应用范围, 因其简单和快捷, 使用比较普遍。但因为受到基体效应的影响, 使该方法对样品的均一性要求较高, 所以在一定程度上需要不断的校正, 有比较严格的操作要求。

1.5 电化学分析法

其原理是利用金属材料的电化学性质与金属材料的含量及组成有着密切的相关性, 进而演变和发展成分析金属材料成分的方法。此方法的缺点是操作不方便, 同时受外界环境影响较大, 分析金属材料成分时具有较低的准确度, 目前运用较少。

2 最新研制的分析金属材料成分的方法

前几种传统的方法各有利弊, 但在准确度上还有待于进一步提升, 在此基础上几种新的方法应运而生。

2.1 电感耦合等离子体质谱法

作为金属元素分析法, 此方法具有相当高的灵敏度, 主要用于定量测定各种微量元素, 如测量金属材料中的各种稀土金属、难溶金属、贵金属和稀土金属等。

2.2 激光诱导等离子体光谱法

此方法目前刚刚兴起, 具有简单的购置和装置, 操作起来非常方便, 能够同时测量金属材料中含有的多种元素, 即满足了在线分析和测量所需, 又使测量效率进一步提高, 主要应用在不锈钢中微量元素的测量上。

2.3 电感耦合等离子原子发射光谱法

作为一种新型的分析方法, 其原理是根据受激后金属元素所生成的电子跃迁通过作用于谱线而有不同强度的表现, 此测量方法灵敏度高、应用范围广。

2.4 石墨炉原子吸收法

作为一种新型原子吸收分析法, 此方法操作简单快捷、分析速度快, 主要应用于对航空材料中微量元素铅的测量, 和常规测量结果相比较相差甚微。

3 金属材料分析方法的未来发展趋势

伴随着金属材料越来越广泛的应用, 它具有越来越强的复杂性, 所以采取简单便捷的方法来测量各种痕量元素就显得至关重要。传统方法由于受外界环境影响大、灵敏度差及操作复杂, 已经逐渐被新型的分析方法所取代。而未来的发展趋势是, 金属材料的分析方法会更加高精度、方便和快捷。

4 结语

随着社会经济文化的不断进步和发展, 各行各业、各个领域对金属材料的需求也日益增加。本文详细介绍了金属材料的各种分析方法, 同时对传统分析方法和新型分析方法两种不同方法的特点和性能进行了分析和比较, 同时结合以往的研究经验, 在现有金属材料分析方法的基础上, 对未来发展趋势做了展望。

摘要：金属材料在计算机硬件、机械、航空等各个领域, 都有着非常广泛的应用。金属材料涵盖了各种特种金属、金属间化合物、合金及纯金属等等。目前对金属材料成分的分析, 有着各种各样的方法, 主要视金属材料类型而定。本文着重介绍了金属材料分析方法中, 常用的传统的分析方法和几种最新研制的分析方法, 同时对未来的发展趋势作了展望。

关键词：分析方法,成分,金属材料

参考文献

[1]聂月生.对金属材料室温拉伸试验影响因素的分析与探讨[J].广西质量监督导报, 2008 (9) .

[2]徐松.金属材料磨损失效及防护的探讨[J].现代经济信息, 2010 (1) .

[3]凌翎.金属材料拉伸试验的缺口效应[J].科技促进发展:应用版, 2010 (10) .

[4]冯小波, 刘小丽.金属材料热处理节能新技术及应用[J].科技创新导报, 2010 (14) .

7.金属材料磨损问题及其防护探讨 篇七

关键词：金属材料 磨损 防护

中图分类号：TO407 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2014）04（a）-0080-01

材料科学是众多基础科学里面的重中之重，材料科学的健康推动着工业企业的正常发展，然而金属材料又是材料科学里的最重要的材料之一，所以金属材料的磨损问题一直受到相关行业的青睐，磨损、断裂与腐蚀是金属材料失效的三种主要形式，然而磨损失效又是这三种形式当中最常出现的，因此，怎么样来应对金属材料的磨损失效是金属材料防护的关键，同时也成为工业领域发展的不可或缺的一部分。

1 磨损的基本含义及其过程

1.1 磨损的含义

构件表面相接触并作相对运动时，表面逐渐有微小的颗粒物分离出来形成松散的尺寸与形状均不相同的碎屑，使表面材料逐渐损失，即导致机件尺寸变化和质量的损失，这一表面损失的过程就是磨损。

1.2 磨损的过程

跑合阶段：出现在摩擦副的初始运动阶段，由于物体的表面存在着粗糙度，微凸体的接触面小，接触应力较大，磨损速度则快；在一定程度的载荷作用力下，摩擦表面渐渐磨平，实际的接触面积逐步增大，磨损速度则变慢。

稳定磨损阶段：出现在磨损副的正常运行阶段，经过了跑合之后，摩擦表面加工硬化，微型几何形状改变，实际接触面积增大，压强减小，从而创造了弹性接触的条件，磨损初步稳定，其磨损量与时间成正比，随时间的增长而缓慢增多。

剧烈磨损阶段：出现在摩擦副的后期运动阶段，由于摩擦条件发生了很大的变化，比如金属自身的组织条件发生变化或者是温度在短期内迅速升高，这样直接加剧的了材料磨损的速度，此时机械效率降低，精度下降，机体出现非正常的噪音或者是振动，最终导致零件完全失效。

2 金属材料磨损的利弊

总的来说磨损的坏处远远大于好处，金属材料磨损的好处主要体现在“研磨”，这种磨损可以使零件表面的粗糙度降低，使刀刃变得锋利，又如大部分机动型摩托车的发动机也必须在一段磨合时期过后，发动机的马力才能发挥到最大。

实际上，不同金属材料副表面之间的相互摩擦和相互运动时无法避免的，其危害主要有以下几个方面：第一就是破坏材料的美观度，材料在磨损过后直接发生了物体形变，变得扭曲，其美观度下降；第二就是加速材料的腐蚀，磨损后残留的大量碎屑如果尚未及时清除会与金属发生一系列的化学反应进而加快材料的腐蚀；第三就是影响成品的质量，即成品的尺寸精度和表面质量等；第四就是耗费了大量的材料，增大了成品的成本，浪费了国家资源，原本可用的材料在经过磨损后大大降低了其可用性；第五就是减少机器的使用寿命，降低其安全可靠性，很多机器在剧烈磨损后报废，影响了工业的正常运行，严重的还会导致意外事故的发生，影响人身安全，造成巨大的经济损失。

3 金属材料磨损失效的主要形式

3.1 磨粒磨损失效

由于金属的磨粒磨损导致金属材料的相应性能失效，这是材料磨损失效的普遍形式。磨粒沿着一个固体表面相对运动产生磨损，当磨粒运动方向与固体表面平行时，磨粒与表面接触处的应力较低，固体表面将会留下擦伤及微小的犁沟印迹；当磨粒运动方向与固体表面处于垂直状态时，这时将会产生高应力碰撞，在固体表面会留下深深的沟槽。

3.2 疲劳磨损失效

由于金属材料的摩擦副表面在相对滑动时一般会忽视周期负荷的作用，长此以往的工作势必会让接触应力加大，当这一接触应力过大时，则会使得金属材料发生巨大形变，金属材料功能由此失效。可见疲劳磨损失效是一种长期的不正当负荷导致的失效，有着很大的安全隐患，会造成金属材料变形或者使金属表面出现裂痕。

3.3 黏着磨损失效

由于黏着磨损导致金属性能失效，当摩擦副接触时，接触首先发生在少数几个独立的微凸体上，所以在一定方向的载荷作用下，微凸体的局部压力就可能超过材料的屈服压力而发生塑性形变，继而使两摩擦表面产生粘着，在相对滑动的过程中，如果粘着点发生在界面，则磨损轻微；要是在界面以下，则会形成游离磨粒，这两种作用会是接触面温度迅速上升，导致金属局部融化，而当冷却后，接触面就会固相焊接，再一次的金属表面滑动时，切向力会断开黏接点，金属磨屑产生。

3.4 微动磨损失效

微动磨损是指在互相压紧的金属表面间由于小振幅产生的一种复合形式的磨损，大部分的机器中，容易产生磨损的要属相对滑动的金属材料，相对固定的金属材料则会产生相对轻微的磨损，被氧化的磨屑在磨损过程中起着磨粒作用，使摩擦表面形成麻点，这些麻点是应力集中的跟云，也是零件受动载失效的根源，透过磨屑的颜色可以判断是不是属于微动磨损，铁屑为红色，则振动时会引起微动磨损。

3.5 腐蚀磨损失效

金属在工作的过程中受与外界空气和水汽的接触，化学性质相对活泼的金属则极易与其发生反应，这一过程会难以避免的产生大量的磨损物，而磨损物又与会继续腐蚀材料，产生一连贯的金属失效现象。

4 金属材料磨损的防护方法

4.1 提高金属本身的耐磨型

利用机械方法让金属表面层发生塑性形变，从而形成高硬度、高强的硬化层，或者利用固态相变，通过快速加热的手段对零件表层进行激光淬火、感应淬火、火焰淬火等，这样可以提高材料的抗疲劳性和耐磨型，另外，还可以使用外来元素的固态扩散渗入，从而将金属表面的成分发生根本性质的变化，具体措施如：利用工件表层金属的重新融化和凝固，在融化后参入合金材料后再冷凝从而加大硬度，进而增强耐磨性，还有离子注入、电镀等。

4.2 改善机械工作的环境

机器工作的环境直接影响着金属的磨损程度，所以必须改善机器运行的工作条件，优化设备运行结构，适当合理地控制好机械运行时间，及时清除金属磨损的碎屑物；在不同的工作环境中，应该选择不同抗磨损性质的材料，提高材料使用的针对性，因为在抗磨性质相差悬殊的情况下势必会导致一方材料的迅速磨损，其相对磨损程度的加大，因此，相对性质的金属材料在相对运动的过程中不易被磨损。

4.3 定期维修保养金属材料

除了上述措施后，还应该对机器零件定时维修保养，对磨损程度大的材料进行更换，以此提高整体金属材料的使用期限，提高机械设备的可靠性安全性。

5 结语

总之，金属材料磨损不可避免，但是必须采取针对性的措施来增强金属的抗磨性和使用寿命，才能防止重大经济损失的出现，提高能源的可持续性发展。

参考文献

[1]张剑锋.磨损与抗磨技术[M].天津科技翻译出版公司，2011.

8.百度金属材料试卷[范文] 篇八

1、常见的金属晶格类型有___________、___________和___________。

2、金属的机械性能主要包括强度、硬度、塑性、韧性、疲劳强度等指标，其中衡量金属材料在静载荷下机械性能的指标有___________、___________、___________。衡量金属材料在交变载荷和冲击载荷作用下的指标有___________和___________。

3、常用的回火方法有低温回火、___________ 和 ___________。

4、工程中常用的特殊性能钢有_________、_________、_________。

5、根据铝合金成分和工艺特点，可将铝合金分为___________和__________两大类。

6、按冶炼浇注时脱氧剂与脱氧程度分，碳钢分为_________、_________、_________和_________。

7、钢在一定条件下淬火后，获得一定深度的淬透层的能力，称为钢的淬透性。淬透层通常以工件______到______的深度来表示。

8、冷塑性变形的内应力，按作用范围，可分为____________、____________、____________。

9、铸铁中____________________________的过程称为石墨化，影响石墨化的主要因素有___________ 和 ___________。

10、根据共析钢的“C”曲线，过冷奥氏体在A1温度以下等温转变的组织产物可分为三大类，即___________型组织、___________型组织和___________型组织等。

二、选择题（30分，每题2分）

1、拉伸试验时．试样拉断前能承受的最大标拉应力称为材料的（）。A 屈服点 B 抗拉强度 C 弹性极限 D 刚度

2、金属的（）越好，其锻造性能就越好。A 硬度 B 塑性 C 弹性 D 强度

3、根据金属铝的密度，它属于（）。A 贵金属 B 重金属 C 轻金属 D 稀有金属

4、位错是一种（）。

A 线缺陷 B 点缺陷 C 面缺陷 D 不确定

5、晶体中原子一定规则排列的空间几何图形称（）。A 晶粒 B 晶格 C 晶界 D 晶相

6、实际生产中，金属冷却时（）。

A 理论结晶温度总是低于实际结晶温度 B 理论结晶温度总是等于实际结晶温度 C 理论结晶温度总是大于实际结晶温度 D 实际结晶温度和理论结晶温度没有关系

7、零件渗碳后，一般需经过（）才能达到表面硬度高而且耐磨的目的。A 淬火+低温回火 B 正火 C 调质 D 淬火+高温回火

8、从灰铸铁的牌号可以看出它的（）指标。A 硬度 B 韧性 C 塑性 D 强度

9、机械制造中，T10钢常用来制造（）A 容器 B 刀具 C 轴承 D 齿轮

10、钢经表面淬火后将获得：（）

A 一定深度的马氏体 B全部马氏体 C 下贝氏体 D上贝氏体

11、GCrl5SiMn钢的含铬量是：（）A 15％ B 1．5％ C 0.15％ D 0.015％

12、铅在常温下的变形属：()A 冷变形 B 热变形 C 弹性变形 D 既有冷变形也有热变形

13、黄铜、青铜和白铜的分类是根据：（）A合金元素 B密度 C颜色 D主加元素

14、用于制造柴油机曲轴，减速箱齿轮及轧钢机轧辊的铸铁为（）A 可锻铸铁 B 球墨铸铁 C 灰口铸铁 D 白口铸铁

15、从金属学的观点来看，冷加工和热加工是以（）温度为界限区分的。A 结晶 B 再结晶 C 相变 D 25℃

三、名词解释（12分，每题3分）

1、加工硬化

2、回复

3、合金

4、热处理

四、简答题（20分，每题4分）

1、铁碳合金中基本相是那些？其机械性能如何？

2、写出下列牌号数字及文字的含意，Q235-F、KTZ450-06、H68、LF5。例如：HT100：表示灰铸铁，其最低抗拉强度为100MPa。

3、提高零件疲劳寿命的方法有那些？

4、试述正火的主要应用场合。

5、试述热变形对金属组织和性能的影响。五 综述题（8分）

用20CrMnTi制造汽车变速箱齿轮，要求齿面硬度HRC58-60，中心硬度HRC30-45，试写出加工工艺路线，并说明各热处理的作用目的。参考答案： 一 填空

1、体心立方晶格 面心立方晶格 密排立方晶格

2、强度 硬度 塑性 疲劳强度 冲击韧性

3、中温回火 高温回火

4、不锈钢 耐热钢 耐磨刚

5、变形铝合金 铸造铝合金

6、沸腾钢 镇静钢 连铸坯 半镇静钢

7、表面 半马氏体层

8、宏观（第一类）内应力 晶间（第二类）内应力 晶格畸变（第三类）内应力

9、碳以石墨形式析出 冷却速度 化学成分

10、珠光体 贝氏体 马氏体 二 选择题 B 2 D 3 C 4 A 5 B 6 C 7 A 8 D 9 B 10 A 11 B 12 B 13 D 14 B 15 C 三 名词解释

1、答：金属材料随着冷塑变形程度的增大，强度和硬度逐渐升高，塑性和韧性逐渐降低的现象称为加工硬化或冷作硬化。

2、答：回复是指冷塑性变形金属在加热温度较低时，金属中的一些点缺陷和位错的迁移，使晶格畸变逐渐降低，内应力逐渐减小的过程。

3、答：将两种或两种以上的金属或金属与非金属熔合在一起，获得的具有金属性质的物质，称为合金

4、答：热处理是通过加热和冷却固态金属的操作方法来改变其内部组织结构，并获的所需性能的一种工艺。

四、简答题（16分，每题4分）

1、答：

基本相有：铁素体 奥氏体 渗碳体 铁素体的强度和硬度不高，但具有良好的塑性和韧性。奥氏体的硬度较低而塑性较高，易于锻压成型。渗碳体硬度很高而塑性和韧性几乎为零，脆性大。

2、答：

Q235-F：表示普通碳素结构钢，其屈服强度为235MPa，F表示是沸腾钢。

KTZ450-06：表示珠光体基体的可锻铸铁，其表示最低抗拉强度为450MPa，最小伸长率为6%。H68：表示含铜68%的黄铜。LF5：表示防锈铝，其序数号为5。

3、答：

（1）设计上减少应力集中，转接处避免锐角连接；（2）减小零件表面粗糙度；

（3）强化表面，在零件表面造成残余压应力，抵消一部分拉应力，降低零件表面实际拉应力峰值，从而提高零件的疲劳强度。

4、答：正火主要用于：

（1）改善低碳钢和低碳合金钢的切削加工性；

（2）作为普通结构零件或大型及形状复杂零件的最终热处理；（3）作为中碳和低合金结构钢重要零件的预备热处理；（4）消除过共析钢中的网状二次渗碳体。

5、答：

（1）改变铸锭和坯料的组织和性能；（2）产生热变形纤维组织（流线）；（3）可能产生带状组织；（4）可能产生热组织与魏氏组织。五 综述题（8分）答：

加工工艺路线为：下料®锻造®正火®机械粗加工®渗碳+淬火+低温回火®喷丸®磨齿 正火处理可使同批毛坯具有相同的硬度（便于切削加工），并使组织细化，均匀； 渗碳后表面含碳量提高，保证淬火后得到高的硬度，提高耐磨性和接触疲劳强度； 喷丸处理是提高齿轮表层的压力使表层材料强化，提高抗疲劳能力。

1.快速凝固耐热铝合金的研究进展

1.快速凝固耐热铝合金颇具吸引力，由于其质量轻、价格便宜、室温和高温性能优异，可部分取代钛合金、常规耐热铝合金和钢等材料，使构件质量和成本大幅度下降．因此在航空、航天、兵器和交通等领域具有广阔的应用前景.2.快速凝固技术一般指以大于105～106K／s的冷却速率进行液相凝固成固相，是一种非平衡凝固过程．往往生成亚稳相(非晶、准晶、微晶和纳米晶)，使粉末和材料具有特殊的性能和用途.3.快速凝固技术增加了过渡族、镧系金属元素在铝中的过饱和固溶度。可使舢基体形成高度弥散、具有热稳定性的金属间化合物粒子。由于这些弥散相在高温下是稳定的．位错需要较大的应力才能克服这些第二相粒子继续向前移。从而阻碍了材料中位错运动。

4快凝耐热铝合金优良的室温和高温力学性能。较好的抗腐蚀、抗疲劳性能和良好的热稳定

性，主要得益于这些高度弥散、热力学稳定、与基体共格或者半共格的第二相粒子.5弥散相的大小、分布、数量和晶体结构对耐热铝合金的性能有决定性的影响.6在选择基体中添加的过渡族元素和稀土元素应依据以下原则：①添加的合金元素应在液态铝中有较大的溶解度。而在固态铝中平衡固溶度较小、非平衡固溶度较大。这样才能使快凝粉末中含有大量的过饱和固溶体并在之后的热挤压成形时形成大量的弥散相。②合金化元素在固态铝中的扩散系数应较小。

7.快速凝固粉末冶金法的主要工序是雾化制粉和粉坯热挤压或热锻。粉末的制备最常用的方法是超音速气体雾化法。热挤压或热锻是通过压头(冲头)对预压粉坯产生静水压力(冲压力)，使粉末在热和力作用下发生变形，通过咬合和粘结而牢固地结合在一起.8喷射成形是利用惰性气体将合金熔体雾化成大量细小的液滴，然后沉积到接收基板上。通过控制接收基板的形状和运动方式可以得到不同形状的沉积批件。与传统的快速凝固工艺相比，该技术特点是凝固速率快、晶粒细小，产品速成形，省去了制粉、粉末筛分、混料、去除陶瓷夹杂、除气、装套、焊封、抽真空和热等静压等过程。大大节约能耗。从而，以较少工序直接从液态金属(合金)制取整体致密、组织细化、成分均匀、偏析减少、结构完整并接近零件实际形状的材料和坯件。

9在快速凝固耐热铝合金的发展过程中也存在诸如断裂韧性差，存在明显的中温脆性、疲劳和蠕变强度低、生产成本高等问题[2“。在以后的发展中，应着力从以下几个方面人手：①优化合金的成分．开发出高性能的新型合金。发挥其潜能。②注重理论研究。进一步探讨其耐热机理、中温脆性等原因，提高其综合性能。③与先进的生产技术结合，优化工艺。降低成本，推进其实用化进程。

2.快速凝固耐热铝合金的组织及性能

1.工业通用铝合金，在150 ℃以上的工作环境中，由于起强化作用的合金元素，例如Cu,Mg等，在铝基体中扩散速度较高，使析出相长大而失去强化作用，无法继续使用,虽然其他合金元素如Fe,Co,Ni等，高温下在铝中的扩散速度较低，但在铝中的固溶度也小，限制了这些合金元素的使用。70年代以来，快速凝固(以下简称快凝)技术的发展，为扩大合金元素的过饱和固溶度，研制弥散强化型耐热铝合金开辟了一条新路。

2.快凝耐热铝合金主要是Al-Fe和以Al-Fe为基的三、四元合金，以及以Al-Cr为基的合金。

3.合金受热强度下降的原因有两方面：一是亚稳相转变成平衡相，弥散强化作用减弱；二是晶粒长大和相粗化.4.由于弥散相沿晶分布，改变了合金再结晶温度并抑制了晶粒的生长，使合金具有较高的热稳定性。其中合金元素钒能降低弥散相颗粒与基体间的界面能，减小颗粒粗化驱动力。

3.高性能快速凝固铝合金材料在汽车中的应用

1.快速凝固条件下冷速达到／s，远高于常规铸造工艺，因此引起一些组织结构上的新特征。主要表现为：超细化的微观组织；提高合金的固溶度极限；成分的高度均匀、少偏析或无偏析；形成新的亚稳相；增加缺陷密度等。

2.快速凝固高硅铝合金的制备主要有两种方法，即快速凝固粉末冶金方法(RS／PM)和喷射沉积法(SF)．快速凝固粉末冶金法的关键工序是雾化制粉和粉坯热挤压或热锻．快速凝固喷射沉积法是在雾化的基础上发展起来的，它是把雾化后的熔滴直接喷射到冷金属基底，在基底沉积，依靠金属基底的热传导，使熔滴迅速凝固而形成高度致密的预制坯。该法的主要特点是：除具有快速凝固的一般特征，还具有把雾化制粉过程和金属成形结合起来，简化生产工艺，降低生产成本．而 且解决了RS／PM法中粉末表面氧化的问题，消除了原始颗粒界面(PPB)对合金性能的不利影响．但采用喷射成形时凝固速度相对比传统RS／PM工艺低，从而造成合金中耐热强化相长大，力学性能有所降低。

4快速凝固雾化法制备铝硅合金粉末工艺研究

1.用传统铸造工艺生产的铝硅合金由于粗大的硅相的存在严重割裂了基体的连续性，合金的强度、韧性显著下降,当硅量超过14wt％时，即使变质处理也无法消除硅相的不利影响。采用快速凝固新技术制备的高硅铝合金，具有高耐磨性和和低膨胀系数，同时抗拉强度也很高，是制造坦克发动机等产品的重要材料.2.在快速凝固A1～Si系合金中，由于提高了冷却速度，有效地扩大了硅在a相中的固溶度，抑制了硅相的生核和生长。这样，即使硅含量高达45wt％以上合金组织仍十分细小，无大块状初生硅相的出现。因此，它可显著地改善合金的耐磨性和热膨胀性，同时合金的抗拉强度也得到很大提高。例如，含硅20wt％的Al—Si系合金中，初生硅尺寸仅1—8微米，当加入一定量的Cu、Mg、Fe等合金元素后，合金可得到明显的弥散强化和沉淀强化。该合金在常温条件下其抗拉强度可达500MPa以上，150℃时的抗拉强度在400MPa以上，延伸率仍保持在1％左右，密度为2．89／cm3。因而它是理想的坦克发动机轻质材料。

3.雾化制粉是快速凝固粉末冶金法的关键工序。化工艺参数对粉体质量的影响：

1）化学成分的影响，合金成分对粉体粒度的影响是通过其改变液体金属粘度而产生的。

2）过热度的影响：在一定温度范围内，随着过热度的增大，粉体平均粒度减小，细粉总含量增大。

3）喷嘴结构的影响：使用不同a角度的喷嘴，会改变雾化介质对金属液的作用力，从而改变雾化粉体的粒度大小和形状。

4）气体间隙的影响：喷嘴间隙的减少使喷射气流的速度加大，有利于粉体的细化。实验还表明了过窄的间隙由于使气流阻力加大，严重影响了喷雾气体的流量，而使液体金属碎化动量减小，从而，使液滴的粘附严重，不利于金属液的碎化。5）气体压力和流量的影响：压力对粒度平均尺寸影响不大，在同一气体喷嘴间隙下，流量增大时，气体的流速与动能相应增高，对金属液的冲击及碎化作用变 大，得到的细粉就会更多，粉体的特性就越好。

5半固态加工技术的研究新进展、应用及前景

1.半固态金属成形技术具有高效、节能、近净成形及成形件性能高等许多优点。

2.MIT最近的实验研究认为，影响形成非枝晶半固态浆料的重要因素是合金的快速冷却和热传导。

3.为了成功的推动半固态金属成形技术在我国的应用，半固态技术还需要在以下几个方面进行深入研究：

(1)分析半固态浆料中非枝晶组织的形成规律，进一步研究半固态金属变形时的微观机群，尤其是符合实际生产状况的动态组织性能的研究。

(2)进一步细化半固态合金加工件的微观组织，有效的制备半固态原始浆料中的固相组分的尺寸和数量。

(3)半固态加工模具的设计和表面处理工艺。

(4)研究半固态金属加工过程中计算机应用利自动化过程控制，并进行半固态技术加工的数值模拟研究，为优化成形工艺提供依据。

(5)开发连续制备半固态金属浆料铸坯自动化生产线和半固态成形自动化生产线。

6半固态加工Al-Cu合金的组织及性能的研究

1.细化晶粒是提高铸件强度和韧性的重要途径。根据霍尔－佩奇公式....当外力应力和其它条件一定时，位错数目n 是与引起塞积的障碍――晶界到位错源的距离成正比。晶粒越大，则这个距离越大，n 也就越大，所以应力集中也越大；晶粒小，则n 也小，应力集中也小。因此，在同样外加应力下，大晶粒的位错塞积所造成的应力集中激发相邻晶粒发生塑性变形的机会比小晶粒要大得多。小晶粒的应力集中小，则需要在较大的外加应力下才能使相邻晶粒发生塑性变形。这就是为什么晶粒越细、屈服强度越高的主要原因。

当金属晶粒细小而均匀时，不仅强度提高，而且通常具有较好的塑性和韧性。这是由于晶粒越细小，在一定体积内的晶粒数越多，在同样的变形量下，变形分 散在更多的晶粒内进行，晶粒内部和晶界附近的应变相差越小，变形较均匀，因 此引起应力集中减小。使材料在断裂之前能承受较大的变形量，所以可以得到较 大的延伸率和断面收缩率。此外，晶粒越细，晶界越曲折，越不利于裂纹的传播，从而在断裂过程中可以吸收了更多的能量，表现出较高的韧性。

2.细化晶粒的基本途径在于尽可能地提高晶核的形成速率，并同时减小晶体的成 长速度，以使大量晶核在没有显著长大的条件下便相互干扰而凝固结束。

3半固态加工主要是通过对合金熔体进行机械或电磁搅拌，使熔体产生部分固相粒子，进而对这种糊状熔体进行铸造或各种热加工的一种材料制备新工艺.4金属半固态加工就是在金属凝固过程中，对其施以剧烈的搅拌，充分破碎树枝状的初生固相，得到一种在液态金属母液中均匀地悬浮着呈一定球状初生固相的固-液混合浆料(固相组分一般为50% 左右)，即流变浆料，利用这种流变浆料直接进行成形加工的方法称之为半固态金属的流变成形（Rheoforming）；如果将流变浆料凝固成锭，按需要将此金属锭切成一定大小，然后加热（即坯料的二次加热）至金属的半固态温度区，这时的金属锭一般称为半固态金属坯料。利用金属的半固态坯料进行成形加工，这种方法称之为触变成形（Thixoforming）。半固态金属的上述两种成形方法合称为金属的半固态成形或半固态加工（Semi-solid Forming or Processing of Metals）.目前在国际上，通常将 半固态加工简称为SSM.5金属半固态成形技术具有一系列的优点: 1)SSM充型平稳，无湍流和喷溅，减轻了合金的氧化和裹气，提高了铸件 的致密性。

2)半固态金属浆料或坯料不存在宏观偏析，因而铸件也不存在宏观偏析，其性能更加均匀。

3)SSM成形件表面平整光滑，铸件内部致密，内部气孔，偏析等缺陷较少，晶粒细小，力学性能高，可接近或达到变形材料的力学性能。

6.半固态加工的机械搅拌作用使Al-40Cu 合金的CuAl2 相的尺寸和形貌得到改善，从而提高该合金的机械性能。

7.半固态加工改善了 Al-20Cu 合金的组织, 即合金的晶粒形态由普通铸造的树枝晶转变为蔷薇状或者球状，同时合金晶粒尺寸也减小。