材料性能

材料性能（共8篇）

1.材料性能 篇一

第一章 材料的性能 1 材料的力学性能主要有哪些？ 强度，塑性，硬度，韧性及疲劳强度。2 简述低碳钢的应力－应变曲线（分为几个阶段，各特征点表示什么含义）。弹性变形阶段，屈服阶段，塑性变形阶段，颈缩阶段。（画图）第二章 材料的结构 1 体心立方晶格的密排面和密排方向各有那些？面心立方晶格呢？ {110}，<111>； {111}，<110> 2 与理想的晶体相比较，实际晶体在结构上有何特征？ ① 多晶体结构；②具有晶体缺陷。3 为何晶粒越细，金属的强度、硬度越高，塑性、韧性越好？ 金属的晶粒越细，晶界的总面积越大，位错阻碍越多，要协调的具有不同位向的晶粒越多，金属塑性变形的抗力越高，从而导致金属强度和硬度越高。金属晶粒越细，单位体积内晶粒数目越多，同时参与变形的晶粒数目也越多，变形越均匀，推迟了裂纹的形成和扩展，使得在断裂前发生较大的塑性变形，在强度和硬度同时增加的情 况下，金属在断裂前消耗的功增大，因而其韧性也较好，因此，金属的晶粒越细，其塑性和 韧性也越好。4 名词解释： 相 固溶体 金属化合物 固溶强化 弥散强化 相：金属或合金中，凡成分相同，结构相同，并与其它成分有界面分开的均匀组成部分。固溶体：合金中，其晶体结构与组成元素之一的晶体结构相同的固相称为固溶体。金属化合物： 合金中，其晶体结构与组成元素之一的晶体结构均不相同的固相称为金属化合 物。固溶强化：随溶质质量增加，固溶体的强度，硬度增加，塑性，韧性下降，这种现象称为固 溶强化。弥散强化：即沉淀强化。若合金中的第二相以细小弥散的微粒均匀分布在基体上，则可以显 著提高合金的强度，称为弥散强化。5 固态合金中的相分为几类？它们是如何定义的？（提示：晶格类型）固溶体：合金中，其晶体结构与组成元素之一的晶体结构相同的固相称为固溶体。金属化合物： 合金中，其晶体结构与组成元素之一的晶体结构均不相同的固相称为金属化合 物。6 铁素体、奥氏体和渗碳体哪些是固溶体，哪些是金属化合物，为什么？它们都是间隙型吗？ 铁素体，奥氏体是固溶体，渗碳体是金属化合物。按定义划分，渗碳体是间隙化合物。（未 完）第三章 材料的凝固 1 为什么过冷是液态结晶的必要条件？液态结晶有那两种基本的形核方式？哪种形核方式 需要的过冷度较小？在相同的过冷度下，哪种形核方式具有较高的形核率？ 只有“过冷”，才会存在相变驱动力，即能量条件。自发形核和非自发形核。非自发形核需要 的过冷度较小。非自发形核。2 金属结晶的基本规律是什么？ ① 能量条件：过冷度。②阶段性：形核、晶核长大。3 名词解释：细晶强化 通过细化晶粒而使金属材料力学性能（强度，塑性，硬度，韧性及疲劳强度）提高的方法称 为细晶强化。4 为了细化晶粒，是否应使液态金属冷得越快越好？试述理由。否。如果过冷度超过一定的限度后，晶粒可能变粗。5 什么是相图？制定相图的条件是什么？ 相图是表示合金系中各合金在极其缓慢的冷却条件下结晶过程的简明图解。6 哪些材料属于恒温凝固？哪些材料在某种温度范围内凝固？ 纯金属和共晶合金均为恒温凝固。7 在两相共存区，相成份的变化有何规律？ 各相成分沿着各自相关的线发生变化。8 工业条件下有可能产生哪两类成份偏析？应如何消除？ 微观偏析（枝晶偏析）：扩散退火；宏观偏析：大变形锻造（如高速钢之锻造）。9 碳在钢铁材料中有哪几种存在形态？ 游离态的石墨、化合态的渗碳体、固溶体的 A 和 F。石墨和渗碳体为碳在铁碳合金相图中的 主要存在形式。10 简述 Fe-Fe3C 相图中的两个基本反应，写出反应式并注明含碳量和温度。共析反应： 共晶反应： 生成珠光体，727 度 生成高温莱氏体，1148 度 11 指出下列组织的主要区别： ⑪高温莱氏体与低温莱氏体； 高温莱氏体：共晶奥氏体和共晶渗碳体的机械混合物 低温莱氏体：珠光体和共晶渗碳体 ⑫共晶渗碳体，共析渗碳体，一次渗碳体，二次渗碳体，三次渗碳体。共晶渗碳体：共晶反应产生的渗碳体 共析渗碳体：共析反应产生的渗碳体 一次渗碳体：由液相直接析出的渗碳体 二次渗碳体：奥氏体中析出的渗碳体 三次渗碳体：铁素体中析出的渗碳体 12 含碳量对碳钢的力学性能有何影响？ 从相的角度看，贴碳合金在室温下只有铁素体和渗碳体两个相，随含碳量增加，渗碳体的量 呈线性增加。从组织的角度看，随含碳量增加，组织中渗碳体不仅数量增加，而且形态也在 变化： 三次渗碳体（不连续的网状或片状）共析渗碳体（在珠光体中，片状）二次渗碳体（连续 网状）共晶渗碳体（存在低温莱氏体中，作为基体）一次渗碳体（粗条片状）13 熟练画出 Fe-Fe3C 相图，分析含碳量为 3.5%、0.4%和 1.3%的铁碳合金从液态缓冷至室 温的结晶过程，并画出该合金在室温下的显微组织示意图。14 依据 Fe-Fe3C 相图，说明产生下列现象的原因： ⑪1.4%C 的钢比 0.9%C 的钢的硬度高； ①随着含碳量↑，渗碳体含量↑，所以硬度↑ ⑫室温下，0.9%C 的钢比 1.3%C 的钢的抗拉强度高。② 当含碳量小于 0.9%时，随着含碳量↑，渗碳体含量↑，且弥散分布，起到弥散强化 的作用，所以强度升高，但含碳量超过 0.9％时，二次渗碳体结成连续的网状，不再起到弥 散强化的作用，而是主要表现为渗碳体的性能特点，也即脆性大、强度低，故强度↓。15 计算 0.6%C 的 Fe-C 二元合金平衡结晶时，其室温组织的相对量。16 试计算：室温下，珠光体中铁素体和渗碳体的相对含量。17 某优质碳素结构钢钢的试样经金相分析，其组织为铁素体加珠光体，其中珠光体的面积 约占 40%。试判断其钢号。18 计算平衡结晶时，3.2%C 的铁碳合金，室温下，其组织的相对量。第四章 金属的塑性变形与再结晶 1 简述金属发生塑性变形的机理。.塑性变形机理：金属原子在切应力的作用下，以位错运动方式产生滑移。2 何谓冷变形强化（形变强化、加工硬化、冷变形硬化）？原因何在？它在工程上 有何利弊？ 加工硬化：随着塑性变形量的增加，金属的强度、硬度升高、塑性、韧性下降，这种现象称 为加工硬化，又称为冷变形强化，或形变强化。产生加工硬化的原因： ① 晶体内部存在位错源，变形时发生了位错增值，随着变形量增加，位错密度 增加。由于位错之间的相互作用（堆积，缠结等），使变形抗力增加。② ③ ④ 随着形变量增加，亚结构细化，亚晶界对位错运动有阻碍作用。随着变形量增加，空位密度增加。由于晶粒由有利位向转到不利位向而发生几何硬化，因此使变形抗力增加。加工硬化是强化金属材料的重要手段之一。特别是对那些具有良好塑性且不能以热处理 强化的材料来说，尤为重要。但是，加工硬化会给金属的进一步加工带来困难。3 什么是锻造流线？它有何特性？它给材料的力学性能带来什么影响？.锻造可使铸态金属中的非金属夹杂物沿着变形方向伸长，形成彼此平行的宏观条纹，称为 流线，又称锻造流线。流线使金属材料的性能呈现明显的各向异性，拉伸时沿着流线伸长的方向（纵向）具有较好 的力学性能，垂直于与流线方向的力学性能较差。【在热加工时应力求使流线与零件工作时 的最大应力方向一致，而与冲击应力或切应力的方向垂直】 4 将弹簧钢丝冷绕成形后，为何要进行回复退火？ 消除应力；定型。回复退火又称去应力退火（250～300℃）。5 试分析再结晶与重结晶有何相同之处？有何不同之处？工业上如何利用再结晶？ 同：皆遵循结晶的基本规律。异：重结晶，相变过程；再结晶，不是相变过程。工业上，可利用再结晶消除加工硬化，恢复材料的塑性，以利于进一步变形。6 在 20℃的室温下，一块纯锡（熔点 232℃）被枪弹击穿。弹孔周围的晶粒有何特 征？试说明原因。为热加工，且发生了回复、再结晶，晶粒主要为等轴晶粒。7 金属塑性变形为何会造成残余应力？残余应力有何利弊？ 内应力是指平衡于金属内部的应力，它是由于金属在外力作用下，内部变形不均匀而引起的。利：有利于提高疲劳极限；弊：引起零件在加工、淬火过程中变形、开裂以及使金属耐腐蚀 性下降。8 将塑变后的金属置于再结晶温度下长时间保温或继续升到较高的温度，金属的晶粒为什么 会长大？对材料的力学性能会带来什么影响？ 再结晶完成后，若继续升高加热温度或延长加热时间，将发生晶粒长大，这是一个自发的过 程。晶粒的长大是通过晶界迁移进行的，是大晶粒吞并小晶粒的过程。晶粒粗大会使金属的 强度，尤其是塑性和韧性降低。第五章 钢的热处理 1 填空题 ⑪共析钢加热时，其 A 体化过程包括（奥氏体晶核形成 奥氏体晶核形成）、（奥氏体晶核长大 奥氏体晶核长大）、（残余 奥氏体晶核形成 奥氏体晶核长大 残余 奥氏体溶解）和（奥氏体成分均匀化 奥氏体成分均匀化）四个基本阶段。奥氏体溶解 奥氏体成分均匀化 ⑫当钢中发生过冷 A 体→M 体转变时，原 A 体中含碳量越高，则 Ms 越（低），转变后的 低 AR 量越（多）。多 ⑬亚共析钢的淬火温度范围是（Ac3+(30~50)度），共析钢和过共析钢的淬火温度范围是 度（Ac1+(30~50)度）。度 ⑭钢的淬透性越高，则 C 曲线的位置越（靠右 靠右），临界冷却速度越（小）。靠右 小 ⑮共析钢的临界冷却速度比亚共析钢（小），比过共析钢（小）。小 ⑯采用感应加热表面淬火时，所选择的电流频率越高，则工件的淬硬层深度越（浅），原因 浅 是（集肤效应 集肤效应）。集肤效应 集肤效应又叫趋肤效应，当交变电流通过导体时，电流将集中在导体表面流过，这种现象交 集肤效应。电流或电压以频率较高的电子在导体中传导时，会聚集于表层，而非平均分布于 整个导体的截面积中。频率越高，集肤效应越显著。2 试述选择过共析钢淬火加热温度范围的理由。过共析钢的淬火温度范围是（Ac1+(30~50)度）。过共析钢由于淬火前经过球化退火，因此淬火后组织为细晶马氏体加颗粒渗碳体和少量残余 奥氏体，分散分布的颗粒渗碳体对提高钢的硬度和耐磨性有利，如果将过共析钢加热到 Acm 以上，则由于奥氏体晶粒粗大，含碳量提高，使淬火后马氏体晶粒也粗大，且残余奥氏体量 增多，这使得钢的硬度、耐磨性下降，脆性和变形开裂倾向增加。3 判断下列说法是否正确，如不正确则请更正，并说明理由： ⑪除 Co 和≥2.5%Al 外，所有的 AE(Alloy Elements)都使 C 曲线左移，钢的淬透性随之下降。错误。右移，提高。⑫完全退火适用于过共析钢。错误。适用于亚共析钢。⑬对过共析钢进行正火的目的是调整硬度，改善切削加工性。错误。消除网状二次渗碳体，为球化退火做组织准备。⑭M 体的硬度主要取决于过冷 A 体的冷却速度。错误。主要取决于含碳量。⑮直径为 10mm 的 45 钢棒料，加热到 850℃投入盐水中，其显微组织为：马氏体。正确。⑯M 体转变时，钢的体积将因急剧冷却而会发生收缩。错误。膨胀。⑰在切削加工前对低碳钢进行正火处理可以调整其硬度，改善切削加工性。正确。⑱对工件进行表面淬火后，还须进行高温回火。错误。低温回火。4 试述下列组织在来源（获得的方法）、组织形貌和力学性能上有何不同？ M 体与 M 回； S 体与 S 回。M 体：过冷 A，硬而脆；M 回：M 体，硬且耐磨性好； S 体：正火，片状渗碳体；S 回：调质，颗粒状渗碳体，强度、硬度、塑性、韧性均好于 S 体。5 两把 T12 车刀，现将 1 号刀加热到 780℃，2 号刀加热到 950℃，保温后，水冷至室温。请分析： ⑪哪把车刀的 M 体组织粗大？ ⑫哪把车刀的 M 体含碳量较高？ ⑬哪把车刀中的 AR 较多？ ⑭你认为哪个淬火加热温度合适？为什么？ 前三问均为 2 号。第四问：1 号，部分奥氏体化。6 为什么对合金钢件，通常采用油冷方式进行淬火？而对碳钢件常用水冷方式淬火？ 答：合金钢临界冷却速度小。（补充？）7 在对工具钢毛坯件进行切削加工前，通常须进行何种热处理？目的是什么？得到何种组 织？ 碳素工具钢的预备热处理一般为球化退火，其目的是降低硬度（≤217HB），便于切削加工，并为淬火做组织准备。组织为铁素体基体＋细小均布的粒状渗碳体。8 为何经 M 体淬火后的钢必须进行回火？ ①减少或消除淬火内应力。②稳定零件的尺寸。③使 M+A’ 性能要求。预期组织，以满足零件的力学 9 分别述叙： ⑪45 钢在淬火前（正火状态）、淬火后和高温回火后的组织情况，及调质后的力学性能； ⑫T10 钢在淬火前（球化退火状态）、淬火后和低温回火后的组织情况，及低温回火后的力 学性能。答：（1）对于 45 号钢，淬火前（正火态）为铁素体＋索氏体；淬火后为淬火 M，高温回 火后为回火 S。调质后由于渗碳体为颗粒状，教材 91 页表 5-2 表明，回火 S 的强度、硬度、塑性、韧性均好于 S 体(通常又称为正火 S 体)。（2）对于 T10 钢，淬火前（球化退火态）为铁素体基体上分布着颗粒状的渗碳体【因为球 化退火还使得珠光体中的片状渗碳体也变为球状】；淬火后为细淬火 M【高碳 M】 + 颗粒 状＋少量残余奥氏体。低温回火后为回火 M ＋ 颗粒状 ＋ 少量残余奥氏体，低温回火后的 产物硬度高，耐磨性好。10 ⑪什么是调质？目的是什么？得到什么组织？ ⑫什么钢适合于调质？试述理由。答：（1）调质也即淬火＋高温回火。目的使获得良好的综合力学性能。得到回火 S。（2）含碳量 0.30~0.50%的中碳钢适合于调质处理，含碳量过低，则影响钢的强度指标，而含碳量过高则韧性不足。11 什么是淬火应力？对需要淬火的零件，在设计时有哪些要求？ 淬火应力包括热应力和相变应力。热应力是指工件在冷却过程中由于表面和心部的温差引起的工件体积胀缩不均匀所产生 的内应力。而组织应力则是指由于工件快速冷却时表层与心部相变不同时而产生的内应力。正确设计零件结构，尽量做到：(1)璧厚均匀，形状对称。(2)截面尺寸变化处，应用过渡段。(3)避免薄边、尖角。12 试比较下列钢的淬透性和淬硬性： ⑪20 钢与 60 钢； ⑫T8 钢与 T13 钢。（1）60 钢与 20 钢都是亚共析钢，但 60 钢更接近于共析钢，或者讲亚共析钢的 C 曲线随 着含碳量的增加，C 曲线右移，其临界冷却速度小些，故 60 钢的淬透性好些。【钢的淬透 性取决于过冷奥氏体稳定性的高低，表现为临界冷却速度的大小】20 钢淬火后得到的为低 碳 M，而 60 钢淬火产物则为低碳 M 和高碳 M 的混合物，故 60 钢的含碳量高些，故 60 钢 的淬硬性好些。【因为淬硬性取决于 M 的含碳量】（2）T8 钢为共析钢，故在碳钢中其淬透性最好【C 曲线最右】。T8 钢淬火产物则为低碳 M 和高碳 M 的混合物，T13 钢淬火产物全为高碳 M，故 T13 的淬硬性好于 T8 钢。13 为何过冷 A 体：①在等温冷却条件下 M 体转变量只与冷却温度有关？②在连续冷却条件 下，M 体转变量与冷却速度有关？ M 转变的特点之一为降温形成，在 Ms 以下，随温度下降，转变量增加，冷却中断，转变即 停止。而连续冷却时，冷却速度<临界冷却速度，可能会形成珠光体等。14 采用 20 钢进行高频感应淬火是否合适？为什么？采用 45 钢（或 65Mn、T10 钢）进行 渗碳处理是否合适？为什么？ 20 钢进行高频感应淬火不合适，因为含碳量过低会降低表面层的硬度和耐磨性。45 钢（65Mn、T10 钢等）均不适于进行渗碳处理，因为含碳量提高，将降低工件心部的韧性。15 表面淬火与渗碳处理有何相同？有何不同？各适合于处理什么钢？（提示：相同之处 ——工件的性能要求上；工艺上都需要淬火加低温回火。不同之处——表层化学成份；对象 上，中载与重载、冲击；工艺上，表面淬火与整体淬火。）第六章 工业用钢 1.熟练掌握各类合金钢的典型钢号、成份特点和主加 AE 的作用。典型钢号： {Q235(又称 A3 钢，武汉长江大桥)碳素结构钢} {45、65、65Mn 优质碳素结构钢} {Q345A~E（16Mn，南京长江大桥）低合金高强度结构钢} {20CrMnTi、18Cr2Ni4WA（渗碳钢）} {

45、40Cr、40CrNiMoA 调质钢} {65Mn、60Si2Mn、50CrVA 弹簧钢} {GCr15 滚动轴承钢} {ZGMn13 耐磨钢，A 钢} {W18Cr4V（0.7~0.8%C）W6Mo5Cr4V2（0.8～0.9%C）高速钢} {T7～13（A）碳素工具钢} {9SiCr、CrWMn 低合金工具钢} {Cr12 和 Cr12MoV 冷作模具钢} {5CrNiMo、5CrMnMo、3Cr2W8V 热作模具钢，中碳合金工具钢} {T10～12（A）、CrWMn、GCr15 可作量具用钢}、{Cr13 型(M 不锈钢)} {1Cr17（F 不锈钢）} {1Cr18Ni9 和 1Cr18Ni9Ti（A 不锈钢，无磁性）} {HT150、QT700-2 铸铁}、{ZG200-400 铸钢} 2.与普通碳素结构钢相比，低合金高强度结构钢有何优点？ ①强度高于碳素结构钢，从而可降低结构自重、节约钢材（因为加入了元素 Mn）； ②具有足够的塑性、韧性及良好的焊接性能（小于 0.2%C）； ③具有良好的耐蚀性和低的冷脆转变温度（含碳量低、锰还能降低钢的冷脆转变温度）。3.哪些钢按化学成份编号，哪些钢按力学性能编号？试分析原因。工程用钢（碳素结构刚、低合金高强度结构钢）、铸钢按力学性能编号。HT150（最低抗拉 强度）、QT700-2（最低抗拉强度和伸长率）铸铁、ZG200-400（最低屈服强度和最低抗拉 强度，MPa）。铸铁和铸钢强调其性能。此外，铸钢还可用化学成分表示。其他钢一般按化 学成分编号。4.渗碳钢、弹簧钢、调质钢的回火各有何特点？ 渗碳钢低温回火；弹簧钢中温回火；调质钢高温回火。5.试解释下列现象：⑪高速钢的钢锭在使用前必须反复锻造；⑫高速钢热锻后必须 缓冷；⑬高速钢淬火后必须进行三次高温回火。（1）高速钢反复锻造的目的：打碎莱氏体中的粗大碳化物。（2）淬透性好，而锻造温度在 A 区，相当于 A 化，快冷会产生 M，故热锻后须缓冷。（3）三次高温回火的主要目的是减少残余奥氏体量，稳定组织，并产生二次硬化（详见 p.118）。6.刃具钢、热作模具钢、冷作模具钢和量具钢在性能要求上有何不同？ 刃具钢：高红硬性；热作模具钢：导热性好、抗热疲劳性能；冷作模具钢：高硬度、韧性（或 冲击韧性）；量具：高的尺寸稳定性。7.如果热处理不当，为什么量具在长期的保存和使用过程中会发生尺寸变化？应如何防止？ 内应力和残余奥氏体。冷处理和低温时效（120～150℃）可防止之。8.试述强化金属材料的基本方法。（提示：四种。）固溶强化、弥散强化（或第二相强化）、细晶强化、加工硬化（或冷变形硬化、冷变形强化、形变强化）。9.试从合金化的角度分析：提高钢的耐蚀性的基本途径。（提示：电极电位，单相组织，钝 化作用）提高基体电极电位，获得均匀的单相组织，表面形成致密稳定的钝化膜。10.依据编号原则，判断下列钢铁材料的类别，估算其主要的化学成份或力学性能。并对其 中高级优质者给予注明。主 要 A E 含 量（%）序号 牌 号 材 料 类 别平均 C% 或 力 学 性 能 备 注 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 9SiCr Q345-D GCr15 40Cr 65Mn 20Cr 60Si2Mn W18Cr4V 1Cr18Ni9Ti 5CrNiMo Cr12 45 3Cr13 3Cr2W8 CrWMn ZGMn13 W6Mo5Cr4V2 T10A 50CrVA 低合金工具钢 低合金高强度钢 高碳铬轴承钢 合金调质钢 弹簧钢 合金渗碳钢 合金弹簧钢 高速钢 A 不锈钢 热锻磨具钢 冷做磨具钢 碳素调质钢 马氏体不锈钢 压铸模具用钢 低合金工具刚 耐磨钢 高速钢 碳素工具钢 合金弹簧钢 0.9% 0.16% 1.0% 0.4% 0.65% 0.2% 0.6% 0.75% 0.1% 0.5% 2.2% 0.45% 0.3% 0.3% 1% 1.2% 0.85% 1% 0.5% 1%Si;1%Cr 否 否 1.5%Cr 1%Cr 0.9%~1.2%Mn 1%Cr 2%Si;1%Mn 18%W;4%Cr;1%V 18%Cr;9%Ni;1%Ti 是 否 否 否 否 否 否 否 12%Cr 否 否 13%Cr 2%Cr;8%W;1%V 1%Cr;1%W;1%Mn 13%Mn 6%W;5%Mo;4%Cr;2%V 否 否 否 否 否 是 是 20 ZG200-400 铸钢 最低屈服强度 200MPa；最低抗 拉强度 400MPa 11.现有下列牌号的钢： ①20CrMnTi； ②W18Cr4V； ③5CrNiMo； ④60Si2Mn； ⑤Q345； ⑥1Cr13； ⑦40Cr； ⑧1Cr18Ni9Ti； ⑨GCr15； ⑩Cr12MoV。请按下列用途，选用上述钢号： ⑪制造普通车床的齿轮，应选用（40Cr）；⑫制造汽车板簧应选用（60Si2Mn）； ⑬制造滚动轴承应选用（GCr15）； ⑮制造大桥桁架应选用（Q345）； ⑭制造盘形铣刀应选用（W18Cr4V）； ⑯制造大尺寸冷作模具应选用（Cr12MoV）； ⑱制造热锻模钢应选用（5CrNiMo）； ⑰制造重载变速齿轮应选用（20CrMnTi）； ⑲制造手术刀应选用（1Cr13）； ⑳制造耐热（或耐酸）罐体应选用（1Cr18Ni9Ti）。12.制造下列零件，请选择材料（具体牌号），并拟定其加工路线：(1)沙发螺旋弹簧 材料：65Mn 加工路线：冷卷成型 去应力退火（250~300 度）(2)汽车板簧（轻型卡车的弹簧钢板）材料：60Si2Mn 加工路线：下料 锻造 淬火+中回 喷丸(3)连杆、主轴、普通齿轮 材料：45 钢 加工路线：下料 锻造 退火 粗加工 调质 精加工 表面淬火+低回 喷丸 磨削(4)普通车床变速齿轮 材料：45 钢；40Cr 表面淬火 加工路线：下料 锻造 退火 粗加工 调质 精加工 表面淬火+低回 喷丸 磨削(5)重载变速齿轮 材料：20Cr 渗碳 20CrMnTi 加工路线：下料 锻造 正火 机加工 渗碳 淬火+低回 喷丸 磨削(6)铣刀、齿轮滚刀 材料：高速钢（W18Cr4V;W6Mo5;Cr4V2）加工路线：下料 锻造 球化退火 机加工 淬火 三次高温回火 磨削(7)锉刀 材料：T12;T13 加工路线：下料 锻造 正火 球化退火 机加工 淬火 低回 校直(8)錾子 材料：T7;T8 加工路线：下料 锻造 淬火 中回 刃磨(9)精密量具 材料：GCr15 加工路线：下料 锻造 正火 球化退火 机加工 淬火 冷处理 低回 时效处理 磨削 第七章 铸铁 1 铸铁中 C 的主要存在形式有哪两种？据此，铸铁可分为几种？ 答：游离态石墨，化合态渗碳体； 灰口铸铁，白口铸铁，麻口铸铁 2 影响铸铁石墨化的主要因素是什么？铸铁中 C、Si 的含量范围是什么？ 答：化学成分和冷却速度； C 的含量大于 2.11%，Si 的含量大于 1.2%小于 3.0% 3 决定铸铁力学性能的两大因素是什么？ 答：基体组织和石墨形态及其分布 4 HT300、QT600-

3、KTH300-06 分别表示什么意思？ 答：HT300 表示普通灰铸铁，最低抗拉强度值为 300MPa QT600-3 表示球墨铸铁，最低抗拉强度值为 600MPa，最低伸长率为 3% KTH300-06 表示墨心可锻铸铁，最低抗拉强度值为 300MPa，最低伸长率为 6% 5 灰铸铁可否进行表面淬火？若能，其目的是什么？ 答：能，目的是提高其耐磨性 6 依据石墨的形态，铸铁可分为哪几种？可锻铸铁可以锻造否？ 答：四种，分别为灰铸铁（HT），可锻铸铁（KT），球墨铸铁（QT），蠕墨铸铁（RuT）； 可锻铸铁不可以进行锻造

2.材料性能 篇二

关键词：生土墙体材料,耐水性,力学性能,改性

0 前言

生土是人类最早使用的建筑材料之一,使用范围遍布世界各地, 其历史可追溯到距今8000 年前的新石器时期[1]。 用未经焙烧的生土作为主材修建的生土建筑也是各种建筑形式的始祖,主要分布在拉美、 非洲、南亚次大陆、亚洲各地、中东、欧洲南部等地[2]。 生土墙体材料具有取材方便,造价低廉,热工性能好,隔音、污染少,可循环利用等有利于生态平衡的优点,是生态化的建筑材料,可为居住空间创造舒适环境[2,3]。 目前,以生土作为墙体材料的建筑仍是我国部分村镇建筑的形式之一。 例如黄土高原的窑洞、粤北闽南的客家土楼、青藏高原的碉楼、云南的土掌房、新疆的穹顶土坯屋等等[2]。 由于耐水性能差、强度较低,生土墙体材料的广泛使用受到限制。 因此,如何对生土墙体材料进行改性,增强其耐水性能和力学性能, 提高生土建筑的使用年限,成为生土墙体材料应用发展必须首先解决的技术问题。

目前,国内外对生土材料改性技术研究和应用的主要方面集中在土壤固化方面, 应用于路基、挡墙等工程;在早期国外研究及应用中,土壤固化剂包含水泥、石灰、粉煤灰等无机结合料、混合物,随着研究的进一步深入,出现了各种液态固化剂、有机固化剂[3]。 基于相关研究,笔者对粘土掺入风化页岩作为掺合料部分取代,辅以改性剂进行改性,测试制品的抗压强度、水稳定性和热工性能[4]。 研究改性材料对生土墙体材料性能的改善程度,使改性后的墙体材料的性能能够达到国家标准[4,5]的要求,为生土墙体材料应用于村镇建设提供理论基础和实践依据。

1 原材料及试验方法

1.1 试验原材料

试验生土和风化页岩取自重庆璧山,二者基本物理性质见表1,化学成分见表2。 试验用水采用普通自来水,主要用于改性剂与土壤颗粒作用以及调节生土的稠度。

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采用重庆某公司生产的矿渣,经振磨40min得到如下细度,其化学组成见表3。

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采用重庆某电厂生产的粉煤灰,其化学组成见表4。

采用堆积焚烧的稻壳灰,其化学成分见表5。

试验中采用的水玻璃原液模数为2.42,通过添加Na OH分别配制成模数为1.5、2.0 的试样以备试验,其物理化学指标见表6。

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%

1.2 生土材料制品的制备

以风化页岩和土样的最佳含水量(根据GB/T50123—1999《土工试验方法标准 》 土工试验击实法测定最佳含水量) 为基础, 采用尺寸为240mm×120mm×55mm的模具进行挤塑成型[6,7]。 放置室温条件下自然风干至含水率小于0.5%后测试其抗压强度、抗折强度和水稳定性。

1.3 试验方法

生土墙体材料的抗压试验、抗折强度、热工性能按照国家标准规定的方法进行,水稳定性按非烧结砖耐水性的评价指标进行试验[8,9]。

2 改性材料对生土材料制品的性能影响

通过研究改性材料对生土材料制品性能的影响规律,以保证生土材料制品的力学性能在满足墙体材料要求的前提下,耐水性能达到最佳,从而得出改性材料对生土材料改性的最优掺量。 不同改性材料条件下,对应的最佳配比及对应制品的性能见表7。

注:Z5、F15、K15、D15-8、M2.42-8 分别表示以植物纤维、粉煤灰与石灰复掺、矿渣与石灰复掺、稻壳灰、水玻璃为改性材料制备的试件,K为未掺改性材料制备的试件。

各种改性材料对制品性能的改善效果见表7。改性材料都能使生土材料制品的力学性能得到不同程度的提高。 改性材料对制品抗压强度的改善效果顺序为: 稻壳灰>水玻璃>植物纤维>矿渣与石灰复掺>粉煤灰与石灰复掺。 因植物纤维具有良好的联结作用,对应的改性制品的抗折强度最高,抗折强度为2.70 MPa。 其中矿渣与石灰复掺时,因成型初期制品有开裂现象,使制品失去抗折强度。

改性材料对生土材料制品的耐水性的影响规律不明显。 粉煤灰与石灰复掺、矿渣与石灰复掺改性的制品浸泡24h不发生溃散, 且不完全失去强度,软化系数分别为0.3、0.2。 经其他改性材料改性的制品在浸泡过程中都出现不同程度的溃散直至失去强度,无法测定制品的软化系数。 因此,试验过程中增加测定耐水性的其他表征参数。 在潮湿空气中,粉煤灰与石灰复掺、矿渣与石灰复掺对应改性制品的吸湿率较小,干燥速率值较大,在空气作用下稳定性好。 吸湿率最大的是经稻壳灰改性的制品,且干燥速率值较小,在压力水作用下的耐水度最差。 相同条件下的水玻璃改性制品的耐水度较好,该现象与制品内的硅酸凝胶的良好吸湿性能和耐水性有关。 因此,对应制品在空气和抗压力水作用下的稳定性表现为: 粉煤灰与石灰复掺>矿渣与石灰复掺>水玻璃>植物纤维>稻壳灰。

由表7 可以看出,不同改性材料改性生土的导热系数与改性前相差不大, 所以对生土材料进行改性不会破坏其原有的热工性能。 但不同改性材料对生土材料热工性能的影响略有差异,经过化学改性材料改性后土样的导热系数比经物理改性土样的导热系数更大,其中掺植物纤维土样的导热系数接近原土样的导热系数。 在经化学改性材料处理的土样中,稻壳灰处理的试样导热系数最高,但相差不大。

3 改性生土材料制品X-射线衍射分析

改性材料对生土墙体材料制品的改善效果与生成的产物及产物存在的形式有关。 为进一步研究不同改性材料对生土材料制品性能的影响因素,对相应改性制品试样进行产物组成分析见图1。

改性生土材料制品的XRD图谱如图1 所示。结果表明, 植物纤维与土料之间未发生化学反应,制品仍保持生土和风化页岩原有的矿物成分高岭土、蒙脱石、石英。 粉煤灰与石灰、矿渣与石灰复掺改性制品内部有大量由改性剂与土料之间发生化学反应生成大量C-S-H凝胶, 增强制品密实度,明显提高制品力学性能和耐水性能。 同时水化产物在风干过程中发生碳化作用,25°~30°之间出现的峰较高、较尖锐,表现出Ca CO3的特征峰。 碳化生成的Ca CO3以方解石、球霰石和文石等形式存在。 稻壳灰与土料之间的主要反应产物仍是C-S-H凝胶,增强土颗粒之间的联接力,经稻壳灰改性的制品稍微有些碳化,图谱中方解石的特征峰比较强。 以水玻璃为改性剂制备生土材料制品内部改性产物主要为C-S-H凝胶。 在自然干燥过程中制品发生碳化作用,27°出现的峰较高、 较尖锐。 其中碳化生成的Ca CO3以球霰石形式存在并存在少量方解石。 矿渣与石灰复掺为改性剂的生土材料制品中的C-S-H凝胶中钙含量较高, 在碳化过程生成了较多的CaCO3。

4 改性生土材料制品微观形貌分析

各种改性制品自然风干至含水率小于1%的SEM照片见图2。 由图可以看出,掺植物纤维的改性制品比较致密,表面出现“绒毛”状,植物纤维与土料之间不发生化学反应,但植物纤维的强韧性使土料与植物纤维之间具备良好的机械啮合条件。 矿物掺合料复掺与土料之间发生化学反应生成大量CS-H凝胶,使土坯致密性良好。 由于粉煤灰的水化反应发生较为缓慢,在SEM照片中能明显的观察到粉煤灰微珠,其改性的土坯呈现出层状结构;矿渣与石灰复掺生成的水化产物包裹土粒,产生胶结作用, 其密实度比粉煤灰与石灰复掺改性制品高,故耐水性更好[10,11,12,13,14,15,16]。 稻壳灰与土料之间反应产物主要是C-S-H凝胶,有助于增强土粒联结力[17,18,19,20,21,22]。制品呈比较致密的层状结构、 表面覆盖呈絮凝状物质,较为疏松。 由于水玻璃自身在空气中干燥硬化形成无定形硅酸凝胶,能够填充土颗粒间隙,因此在SEM照片中能明显的观察到土颗粒表面的胶状物使土坯光洁、平滑,并出现白色颗粒,有利于改善生土材料制品的密实度,改善制品耐水性能。

对于掺植物纤维的制品内部密实程度相对于其他改性土样要低一些,以稻壳灰、水玻璃、粉煤灰与石灰复掺、 矿渣与石灰复掺为改性剂的制品,相同的成型条件下,因化学反应形成的水化产物填充内部空隙,使材料内部结构更加密实,从而反应到直观的导热系数相对增大,这与XRD分析、SEM照片结果一致[23,24,25]。

5 结论

(1)各种改性材料都使生土材料制品性能得到不同程度的改善。 其中对力学性能的改善效果顺序为:稻壳灰>水玻璃>植物纤维>矿渣与石灰复掺>粉煤灰与石灰复掺;改性制品在大气和抗压力水作用下的稳定性表现为: 粉煤灰与石灰复掺>矿渣与石灰复掺>水玻璃>植物纤维>稻壳灰。

3.装饰装修材料防火性能研究 篇三

木质层板吊顶的综合燃烧特性

1. 未作任何防火保护处理的木质层板吊顶遇火时，吊顶很快燃烧，并迅速扩展引起轰燃，其热释放速率峰值最高，但燃烧产生的烟气浓度却比较小。

2. 木龙骨表面及层板下表面单面涂刷防火涂料的木质层板吊顶遇火时，在高温的作用下，由于变形引起吊顶与墙面以及板与板之间的缝隙变大，火焰及高温烟气从缝隙中进入吊顶的内层并从背面开始传播，使得防火涂层失去了应有的保护作用。燃烧试验初期，吊顶表面防火涂层中残留的有机溶剂受热很快挥发燃烧，也增加了一定热释放量。试验结束时，龙骨基本保持完好，层板全被烧掉，燃烧过程中，烟气浓度较高。

3. 木龙骨及双面涂刷水基型阻燃处理剂的木质层板吊顶遇火时，热释放速率峰值较小，燃烧速度比较慢，也比较平稳，试验过程中，发烟量较小，试验结束时，龙骨基本保持完好，但层板大部份被烧掉。

4. 采用加压浸渍处理的难燃胶合板木质层板吊顶遇火时，热释放速率峰值最小，燃烧速度也比较慢，试验过程中，发烟量很小。试验结束时，龙骨基本保持完全好，除靠近火源的层板被烧掉外，离火源较远的部位层板仍保持完好。

室内软包的综合燃烧特性分析

经过调查分析，根据国内使用的软包材料的特点，确定了以下四个有代表性的试验方案： ①采用普通聚氨酯泡沫塑料和普通装饰织物作为软包装饰材料；②采用阻燃聚氨酯泡沫塑料和阻燃装饰织物作为软包装饰材料； ③采用阻燃聚氨酯泡沫塑料、隔火衬布和阻燃装饰织物作为软包装饰材料； ④采用阻燃装饰织物作为软包装饰材料。试验结果表明：

1. 采用普通聚氨酯泡沫塑料和普通装饰织物的软包，着火后能在极短的时间内达到最大释放速率，并发生轰燃，燃烧过程中烟浓度很高，整个软包可在两分钟左右全部烧光。

2. 采用阻燃聚氨酯泡沫塑料、隔火衬布和阻燃装饰织物作为软包，若着火后放热速度明显减慢，在较长的时间（约10 min）后才达到最大热释放速率，其最大热释放速率特征峰值也比较小，但其放热的过程较长。燃烧过程中在较长的时间内保持较高的烟浓度，未发生轰燃现象。

3. 采用阻燃吸音材料和阻燃装饰织物作为软包，着火后在较短的时间内达到最大热释放速率，但其最大热释放速率特征峰值较小，未发生轰燃。

以上结果不难看出，采用未经任何防火阻燃处理的聚氨酯泡沫塑料和装饰织物作为软包装饰材料，一旦失火，将会在极短的时间内发生轰燃，并伴有很高的烟浓度，其有毒气体CO的浓度也较高，因此其火灾危险性很大。采用阻燃聚氨酯泡沫塑料、隔火衬布和阻燃装饰织物作为软包装饰材料，由于隔火衬布受火后形成隔热保护层，阻止氧气进入并具有一定的隔热作用，因此燃烧速度明显减缓，防止了轰燃的发生。

窗帘的综合燃烧特性分析

未经防火阻燃处理的窗帘幕布大多属于易燃性材料，在实际火灾中，窗帘幕布往往容易着火而且火焰传播速度很快，使火焰从一个部位传播到其它部位，大大地加速了火势的发展。为了控制火灾的发生并减缓火势的发展速度，国内对窗帘幕布类织物的阻燃进行了很多研究，有些研究成果已在实际工程中应用，但不同窗帘幕布材料在发生火灾时对火灾的控制有多大，阻燃织物及阻燃处理技术对控制火灾的发生和发展是否有效，尚存在很多疑问。为了准确了解并掌握相关的情况，采用墙角火灾试验方法对窗帘幕布的综合燃烧特性进行了研究。经过调查分析，根据国内使用的窗帘幕布材料的特点，确定了以下四个有代表性的试验方案：①普通化纤窗帘的综合燃烧特性②阻燃化纤窗帘的综合燃烧特性③普通百页窗帘的综合燃烧特性④阻燃百页窗帘的综合燃烧特性。

从试验结果分析可以看出，无论是普通化纤窗帘还是普通聚丙烯百页窗帘，遇火时均能很快地燃烧。虽然其本身的热释放量不大，且发烟量也很小，但它们的火焰传播速度很快，在极短的时间内即可把火焰从起火地点传到其它部位，将可能引起其它可燃物燃烧，因而具有较大的火灾危险性。而经过阻燃处理的化纤窗帘和聚丙烯百页窗帘，遇火时均表现出优良的防火阻燃性能，不仅能有效地阻止火焰的传播和火灾的扩展，同时产生的烟气浓度也很小。因此，对窗帘幕布类材料实施防火阻燃處理，其防火效果是十分明显的。

网管的燃烧特性分析

试验结果表明：铝箔复合阻燃硬质聚氨酯泡沫塑料保温风管与阻燃橡塑泡沫塑料保温风管相比，燃烧的速度相对较慢，热释放速率峰值相对较小，达到最大热释放速率的时间也比较长，毒性烟气的浓度也相对较低。分析其原因之一是阻燃硬质聚氨酯泡沫塑料所有外露表面均与铝箔紧密复合，使得聚氨酯泡沫塑料与空气中的氧气不易接触，从而延缓了聚氨酯泡沫塑料的燃烧速度，原因之二可能是该风管采用了阻燃性能更好的硬质聚氨酯泡沫材料，或许两种可能性兼而有之。但该风管材料燃烧产生的烟浓度很大，持续的时间也比较长，同时试验过程中还会发生垮塌，具有很高温度的风管垮塌后极有可能引燃其它可燃材料。因此，这两种风管在火灾中的危险性各有其特点，应根据具体的使用场所来确定应当使用哪一种产品。

结束语

通过对室内装修材料综合燃烧特性试验分析表明，不断地加强对主要装修材料的研究分析，科学地、有针对性地优化对建筑室内外安全性装饰装修，才能从根本上消除因盲目蛮干而带来的恶果。

4.高性能钢铁材料研究 篇四

钢铁工业属于资源、资金和科技密集型产业，含括了地质、采矿、选矿、炼铁、炼钢、轧制和金属制品等系列工程，是生产、经营、科技和经济的综合体。钢铁制造过程在消耗大量原材料和能源的同时，也带动了机械、电力、化工、建材、交通、房地产和农副产品等部门和行业的发展。无论是在过去和现在，还是在将来相当长的历史时期内，钢铁工业的发展水平仍然是衡量一个国家工业化和现代化水平高低的重要标志之一。

随着航天、兵工、汽车等事业的飞速发展，对材料提出了更高的要求，不仅要求材料具有超高强度，而且要求具有高的韧性、高的抗剪切失稳能力，以保证各种部件的安全可靠运行。几十年来，先后发展了多种高性能的钢铁材料。高性能钢铁材料的含义是：在环境性、资源性和经济性的约束下，采用先进制造技术生产具有高洁净度、高均匀度、超细晶粒特征的钢材，强度和韧度比传统钢材提高，钢材使用寿命增加。满足21世纪国家经济和社会发展的需求，开发新一代高性能钢铁材料的生产技术及其加工技术，降低钢铁材料同比消耗，提高材料寿命、提高材料寿命，实现钢铁材料制备、加工和食用过程的节约化和技术化。1 高性能钢铁研究技术

在20世纪高性能钢铁研究的技术成就主要有：低成本高效化洁净钢生产技术、大板坯高速连铸技术、炉渣干法粒化技术、粉矿低温快速还原技术、高品质板带材关键生产技术、高品质特殊钢生产技术、基于氢冶金的熔融还原炼钢技术、微合金化钢技术、超细晶粒钢技术、氮合金化不锈钢技术、高质量特殊钢技术和钢材组织性能预报和材料信息化技术。钢铁材料本身在21世纪还会发生重要的变革，最终将会导致钢铁材料的性能显著提高，并将对整个社会发展起巨大的推动作用。高性能钢铁方面的成就

经过科研人员的不懈努力积累和创造，在钢铁材料科学和技术上取得了巨大的进步，开发出了微合金化钢、超细晶粒钢、氮合金化不锈钢、高质量特殊钢等高性能钢材。2.1微合金化钢

Nb、V、Ti和Al是常用的微合金强化元素。微合金化是一个笼统的概念，通常是指在原有主加元素的基础上再添加微量的Nb、V、Ti等碳氮化物形成元素，从而对钢的力学性能、耐蚀性、耐热性等性能起有利作用。2.2超细晶粒钢

超细晶粒钢是当今世界钢铁材料技术领域的研发热点。从20世纪90年代末开始，日本、韩国、中国和欧盟等国家先后投入巨资进行超细晶粒钢的研发。通过对晶粒细化理论的深入研究，已经研究出许多获得微米级晶粒细化的技术，并且对微米级超细晶粒钢进行了工业生产，使钢铁材料的性能有了很大程度上的提高。但是也存在一些不足之处，如超细晶粒钢的焊接技术尚未得到彻底解决，超细晶粒钢的均匀延伸性较低，特别是在晶粒达到1μm左右，甚至没有均匀延伸性，这些严重制约了超细晶粒钢的应用范围 2.3氮合金化不锈钢

应用氮合金化可以替代不锈钢的镍元素，降低成本，提高性能。从20世纪20年代开始，人们发现在不锈钢中氮可以提高强度，后来又陆续发现其对钢的耐蚀性能有益。阻碍氮作为合金元素使用的主要因素主要是氮的加入问题。随着加压 冶金技术的发展，氮可以较大含量固溶于钢中，并因此改善钢的性能。目前国外已开发了多种高氮钢的冶炼技术，包括等离子冶炼、加压感应炉冶炼、加压电渣重熔冶炼、粉末冶金以及利用先进的计算机合金设计方法进行的常压下高氮钢的冶炼等。

2.4高质量特殊钢

为了便于机械加工，按照传统冶金生产工艺流程生产出的特殊钢材，如冷镦钢、轴承钢、齿轮钢、弹簧钢、合结钢和碳结钢等需要先进行软化退火处理。利用轧制热进行在线软化退火处理，不需要离线重新加热，节能降耗效果显著。目前，许多国家相继开展了特殊钢的在线软化处理技术的研发，主要以高碳GCrl5轴承钢的控轧控冷和在线球化退火处理为主，而对于中碳钢和中碳合结钢的研究工作有限。

疲劳失效是钢制机械零部件的主要失效方式。影响疲劳性能的主要因素包括硬度、夹杂物和表面缺陷。通常改善疲劳性能的方法是减少易成为疲劳破坏源的夹杂物、表面缺陷和脱碳等。当采用工艺方法(如对线材或半产品采用车削、磨削等去皮技术)获得无表面缺陷和脱碳的光亮材后，进一步改善疲劳性能就需要控制杂质元素和夹杂物。2.5高性能钢材最新研究 2.5.1铌钢

析出铌可促进变形诱导铁素体相变，而且还可以阻止铁素体晶粒的长大。在通过合金化研究高性能钢铁材料研究方面，钢中Nb的作用机理研究机器高性能高铌钢的开发和应用得到了较广泛的重视，钢中溶解铌含量显著地提高了材料的非结晶温度，这就允许钢在较高的温度下进行轧制兵获得较高的强度和韧性。告铌钢可以降低轧机负荷，提高生产效率，并不需在钢中添加一些高贵的合金元素。为了开发和扩大高铌钢的应用，需要研究高铌钢中铌在基体及碳化物种的分配比例关系、铌对热变形行为、碳化钨吸储、相变动力学的影响，及与其他合金元素的作用，进一步提出高铌钢的组织性能控制的成分设计和工艺控制原则，以及高铌钢的焊接性能、低温断裂韧性和疲劳性能。

为此，国家成立了中信为合金化技术中心、上海大学铌钢研究中心等研究机构，以期望在高性能铌钢方面取得更大的研究成果和更广泛的应用推广 2.5.2厚大钢板

海军使用的合金钢和装甲钢板在服役过程中承受着复杂的载荷和环境，除具有高强度、良好焊接性能外，还要求在这些环境中具有高断裂韧性和疲劳性能。HSLA-80以上厚规格钢板制备技术的开发将为未来海军提供低成本高性能的钢铁材料，以满足海军舰艇的性能要求，并减轻舰艇重量，提高防护性能，抵御未来武器的威胁。2.5.3 非调质钢

中碳钢及中碳低合盒结构钢，多数是调质处理后，用以生产汽车、拖拉机、机床、建筑机械。由于调质热处理造成工件的生产周期延长、生产工艺复杂、能源消耗大、生产成本高，因而，为了简化生产工艺、缩短生产周期、节约能源、降低工件成本、提高工件质量，从70年代开始，世界各国均相继进行了微合金中碳非调质钢的研制，并先后建立了各自的钢号和标准。我国在非调质钢港面筋行了大量的研究工作，开发出了GF40SiMnVS、32Mn2SiV等高强高韧非调质钢。2.5.4抗大变形高性能管线钢热轧钢板 长距离天然气输送管道具有效率高、成本低、节能和环保的明显优势，由于管线必须经过地震区和冻土区，要求焊管材料除了具备较高的强韧性外，还必须有较大的塑性，具有抵抗高应变的能力。此外，这种高塑性高强韧性管线钢还必须具备优良的焊接性能，适合野外环缝焊接。2.5.5新一代高强韧性钢高效节能连续化生产技术

采用无缺陷连铸坯制造技术，开发和应用连铸坯热装热送及其相关技术，提高铸坯热送率和热送温度，降低铸坯加热温度，实现轧钢生产的节能目标；应用热卷板超细晶钢生产技术，在不添加或少添加合金元素的前提下，通过新型控轧控冷工艺获得超细晶组织以提高钢材的强韧性，从而达到高效节能、低成本、连续化和节能的生产汽车、油气输送管线、建筑、高强度标准件等用高附加值产品。3 研究和生产机构

高性能特种钢生产企业：东北特钢、宝钢、鞍钢、武钢等大型生产企业，保证了高性能钢铁的生产质量和数量，满足我国对高性能钢铁的需求。

高性能特种钢研究机构：钢铁研究总院、北京科技大学、东北大学、上海大学等，为搭建在高性能钢铁基础研究和推广应用等方面的新型行业技术平台，相关的科研和企业合作成立了先进钢铁材料国家工程中心、电工钢联合研发中心等研发机构。另外，科研机构与生产企业液多数建立起了战略合作伙伴关系，为在高性能钢铁方面的研究打下了良好的基础和平台。

国家为在高性能钢铁材料研究方面进行了大量的投入，包括国家自然科学基金、国家高技术研究发展计划、973、教育部重点基金项目以及大型飞机关键结构用先进钢铁材料等项目，为高性能钢铁材料方面的研究在国家层面上提供了平台、资金和人员。

经过多年的研究发展，我国已经相继开发性出了多种高性能的钢铁材料，典型代表是4340钢、l8Ni马氏体时效钢、HY180，AF1410，AerMetl00等二次硬化钢以及它们的改型，这些钢种都具有良好的强韧性配合，且在航空、航天方面得到广泛应用。随着各项应用的发展需求，需要开发出更高性能的高性能钢铁材料，促进我国各项科技事业的发展。4 高性能钢铁工业存在的问题

中国钢铁工业在技术发展方面取得了辉煌的业绩，同时也存在能源消耗高、生产效率偏低、资源消耗大、环境污染较严重、基础研究落后等问题，与21世纪钢铁工业与环境友好、资源循环、性能极限的特征存在很大差距，具体表现如下方面：

在资源消耗方面，首先我国虽然具有丰富的铁矿、煤炭资源，但铁矿石产量仅能维持1亿t的生产，2／3的铁矿石需要进口；其次我国钢铁工业水资源浪费现象严重。在钢铁生产流程中水主要消耗于设备冷却、除尘和炉渣处理。资源短缺将成为我国钢铁工业可持续发展面临的主要问题。

在环境方面，20世纪90年代以来，采用末端治理方针，吨钢环境负荷逐年降低，但与国际先进水平相比存在较大差距。

在劳动生产率方面，我国在转炉冶炼周期、连铸机拉速等方面与国际先进水平存在较大差距，使得我国劳动生产率仅为国际先进水平的1／2。

在基础研究方面，我国对钢铁生产和研究有几千年的历史，但是对钢铁的研究仍有一定的局限性，并且与国外的研究还存在着一定的差距。5 展望 必须看到，钢铁材料是一类不断发展的先进材科。无论是品种还是质量，21世纪的钢铁材料已经完全不同于从前的钢铁材料。伴随着需求变化和相关技术进展，2l世纪的钢铁材料将会以质量高和多样化的面貌出现在人类面前。为了适应未来的社会和经济发展，应不断地运用新技术、新工艺和新装备，研发出环境友好、性能优良、资源节约、成本低廉的先进钢铁材料与相关信息化技术。

在基础理论研究方面，开展钢的形变诱导相变、钢的析出强化理论与应用、氮的合金化原理及相变强化的研究；在计算材料学方面，开展冶金过程模拟钢的数据库、钢铁材料应用网络数据平台的建设；在钢铁材料应用技术方面，开展焊接技术和材料、腐蚀性能和机理研究的平台建设。

5.机械刀片材料应用性能（精选） 篇五

1、高的硬度和耐磨性

硬度是机械刀片材料应具备的基本特性。机械刀片要从工件上切下切屑，其硬度必须比工件材料的硬度大。切削金属所用机械刀片的切削刃硬度，一般都在60HRC以上。耐磨性是材料抵抗磨损的能力。一般来说，机械刀片 材料的硬度越高，其耐磨性就越好。组织中的硬质点(碳化物、氮化物等)的硬度越高，数量越多，颗粒越小，分 布越均匀，则耐磨性越好。耐磨性还与材料的化学成分、强度、显微组织及摩擦区的温度有关。可用公式表示材 料的耐磨性WR: WR=KICO.5E-0.8H1.43式中:日一一材料硬度(GPa)e硬度愈高，耐磨性愈好。

2、足够的强度和韧性

要使机械刀片在承受很大压力，以及在切削过程经常出现的冲击和振动条件下工作，而不产生崩刃和折断，机 械刀片材料就必须具有足够的强度和韧性。

3、高的耐热性(热稳定性)

耐热性是衡量机械刀片材料切削性能的主要标志。它是指机械刀片材料在高温条件下保持一定的硬度、耐磨性、强度和韧性的性能。

机械刀片材料还应具有在高温下抗氧化的能力以及良好的抗粘结和抗扩散的能力，即担卫艺材料应具有良好的 化学稳定性。

4、良好的热物理性能和耐热冲击性能

机械刀片材料的导热性愈好，切削热愈容易从切削区散走，有利于降低切削温度。机械刀片在断续切削或使用切削液时，常常受到很大的热冲击(温度变化剧烈)，因而机械刀片内部会产生裂纹 而导致断裂。机械刀片材料抵抗热冲击的能力可用耐热冲击系数只表示，R的定义是为:R=入ab(1-u)/Ea

式中:入一一导热系数;

ab一一抗拉强度;

目一一宁白松比;

E一一弹性模量;

a一一热膨胀系数。

导热系数大，使热量容易散走，降低机械刀片表面的温度梯度;热膨胀系数小，可减少热变形;弹性模量小，可 以降低因热变形而产生的交变应力的幅度;有利于材料耐热冲击性能的提高。耐热冲击性能好的机械刀片材料，在 切削加工时可以使用切削液。

5、良好的工艺性能

为了便于机械刀片的制造，要求机械刀片材料具有良好的工艺性能，如锻造性能、热处理性能、高温塑性变 形性能、磨削加工性能等。

6、经济性

6.钻井液配方材料性能 篇六

3、NH4-HPAN是淡黄色粉末，具有一定的抗温和抗盐能力。并且具有耐光、耐腐蚀的功能，由于NH4+在页岩中的镶嵌作用，具有一定的防塌效果。该产品有较强降低钻井液降滤失量和高温高压滤失量，抗温能力强，抗热稳定性好等作用，具有一定的抑制粘土水化和防塌能力，同事具有较好的抗盐以及抗污染的能力。

4、聚合氯化铝是一种无机高分子混凝剂，由于氢氧根离子的架桥作用和多价阴离子的聚合作用而生成分子量较大、电荷较高的无机高分子水处理剂。其混凝作用表现如下：a、水中胶体物质的强烈电中和作用。b、水解产物对水中悬浮的优良架桥吸附作用。c、对溶解性的选择性吸附作用。

5、XY27在钻井液中用作降粘剂（或叫絮凝剂）。在它的分子链中引入了一定比例的阳离子、阴离子、非阴离子官能团。由于阳离子基团的存在，大大提高了XY27抑制泥页岩分散、膨胀的能力，并能提高钻井液体系的抑制性。因此，XY27不仅能显著降低钻井液的粘度，而且能使钻井液的粘度保持稳定，表现出较强的抗岩屑污染能力。

6、氢氧化钠是白色的固体，极易溶解于水，呈碱性，可用于调节泥浆ph值。

7、高效润滑剂RH-3是专为钻井润滑设计的复合型润滑剂，添加到钻井液中可明显提高其抑止性和润滑性，添加本品后钻探阻力小，进尺快，可防止缩径泥包钻头、压差卡钻，有利于提高钻进效率，防止井塌，延长钻头寿命。⑴高润滑性，润滑系数降低率可达80%以上。⑵优良的抗磨性和极压性能。⑶抗高温，可在250 ℃以上应用。⑷高安全性，闪点在80℃以上，一般工作环境中无燃爆危险。⑸绿色环保，本品无毒，可生物降解，环境友好。⑹与基浆配伍性好，膨润土产地、性能的变化不影响润滑效果。⑺分散性好，在浆体中分散均匀，润滑平稳。

8、磺化沥青是棕褐色易碎薄片或流动性粉末，由于含有磺酸基，水化作用很强，当吸附在页岩界面上时，可阻止页岩颗粒的水化分散起到防塌作用。同时，不溶于水的部分又能填充孔喉和裂缝起到封堵作用，并可覆盖在页岩界面，改善泥饼质量。磺化沥青在钻井液中还起润滑和降低高温高压滤失量的作用，1是一种堵漏、防塌、润滑、减阻、抑制等多功能的有机钻井液处理剂。

2、润滑减阻，降低钻具的提升能力和扭距延长钻头使用期，预防和解除卡钻；

3、形成薄而坚韧的泥饼强化井壁。控制高温失水；

4、控制泥浆的高温剪切强度；

7.稻壳墙体材料基本性能研究 篇七

稻壳为大宗农业废料, 是稻谷加工过程中的主要副产品[1]。稻壳作为农业生产的副产品, 通常被用来作为农村的燃料或者作为废弃物处理, 既污染了环境又造成了浪费[2]。我国稻壳资源十分丰富, 稻壳的资源化利用不仅能够获得化工产品和洁净能源, 而且可以减少污染, 净化环境, 产生良好的经济效益和社会效益, 完全符合国家节能减排、废弃物资源化利用、国民经济可持续发展的政策[3]。长期以来, 国内外对稻壳的综合利用进行了广泛的研究, 也取得很多的研究成果。本文以稻壳改性水泥砂浆制备新型墙体材料, 系统地研究了该墙体材料的基本性能, 为制备高性能的新型建筑材料提供了一定的技术支持。

2 试验部分

2.1 材料与制备

2.1.1 原材料

稻壳:湖北省本地产, 使用前过筛除去杂质和灰尘;

水泥:P.O32.5普通硅酸盐水泥;

砂:普通河砂;

水:自来水。

2.1.2 制备

在砂浆的拌和过程直接掺入稻壳制备改性砂浆, 并按相应要求对试样进行养护28 d, 然后进行表征测试。

2.2 测试与表征

2.2.1 干制品密度

将试样制成70.7 mm×70.7 mm×70.7 mm的立方体, 在105℃下烘干至恒重, 按照GB5486.3-2001中的规定进行测试, 记录试样质量m, 计算试块体积V, 计算试样的密度为ρ=m/V, 单位g/cm3。

2.2.2 吸水率

吸水率试验方法参照GB/T11970—1997, 测试时间为48h, 公式如下:

W—砂浆吸水率, %;

m0—试样烘干后质量 (将养护至28 d龄期的试样放入电热鼓风干燥箱内, 在75℃下烘4 h) , g;

mg—试样吸水后的质量, g。

2.23保水率

参照DIN18555-7无机胶凝材料砂浆检验方法, 保水率测试为新拌砂浆经滤纸吸水5 min后保留的水量与吸水前含水量的比值。

2.2.4 力学性能

a.抗压强度

试样尺寸为70.7 mm×70.7 mm×70.7 mm, 参照GB/T50081-2002《普通混凝土力学性能试验方法标准》的检测方法进行测试。

b.抗折强度

试样尺寸为40 mm×40 mm×160 mm, 参照GB/T50081-2002《普通混凝土力学性能试验方法标准》的检测方法, 记录破坏荷载。

3 结果与讨论

3.1 干制品密度

表1所示为墙体材料干制品密度试验结果。由表1可以看出, 稻壳含量越多, 墙体干制品密度越低。其可能原因是稻壳的加入改变了墙体材料的孔隙, 使得孔隙增大, 最终使得制品密度减小。

3.2 吸水率

表2为墙体材料吸水率试验结果。由表2可以看出, 稻壳含量越多, 墙体材料吸水率越高。其可能原因是稻壳自身为吸水材料, 且由于稻壳的加入使得墙体材料孔隙率增大 (见表1) , 导致材料吸水率增大。

3.3 保水率

表3为墙体材料保水率试验结果。可以看出, 与空白样相比, 加入稻壳能在一定程度上增大保水率, 同时我们发现随着稻壳用量的进一步增加, 其保水率趋于稳定, 表明进一步增大稻壳用量, 对砂浆的保水率影响不大。可能原因是稻壳自身为吸水材料, 具有一定保水性, 且稻壳的加入使得材料孔隙率增大, 也使保水性有一定的增强。

3.4 力学性能测试

表4、表5分别为墙体材料抗压强度和抗折强度试验结果。由表4、表5可以看出, 随着稻壳的加入, 墙体材料的抗压、抗折强度均呈现规律性变化。稻壳含量越多, 抗压、抗折强度越低, 且当稻壳的含量增加到一定程度时, 对墙体材料的影响会进一步增强。其可能原因是因为稻壳的加入使得墙体材料孔隙率提高, 且稻壳材料密度较水泥、砂石骨料小, 并分散在砂浆内部, 使得砂浆体系的密实度降低, 导致材料的力学强度降低。

4 结论

本文以稻壳掺杂水泥砂浆制备墙体材料, 系统研究了该墙体砂浆的基本性能。研究结果表明:稻壳的掺入, 使墙体砂浆的干制品密度、堆积密度减小, 吸水率增大, 保水率增大。此外, 随着稻壳含量的不断增大, 墙体材料的力学强度会相应地减小, 这个研究结果为制备高性能的新型建筑材料提供了一定的技术支持。

参考文献

[1]王凯英, 王显利.环境友好型替代性材料稻壳在国内建筑行业的研究进展与应用[J].安徽农业科学, 2015, 43 (4) :249-251

[2]陈睿.稻壳砂浆轻质节能复合墙板的研究及应用[D].哈尔滨工业大学学位论文, 2010.

8.铝合金材料焊接性能的分析 篇八

【关键词】铝合金；焊接特性；主要问题

一、铝合金材料种类性能及其用途

（1）工业纯铝。工业纯铝指的是纯度达到99.0%～99.9%铝材料，及机械强度相比于铝合金来说要低很多，但是其导电性及导热性以及加工性能要高很多，因此，在一些导电材料及化工设备等场合下，工业纯铝有着广泛的用途。（2）Al-Cu系合金。铜铝合金时铝合金中最为常见的一种铝合金，其内部材料除了铜之外，还含有少量的Mn、Mg等材料，这种铝合金在工业上用途十分广泛，归功于其超高的强度，但是，这种材料的可焊接性较差，且抗腐蚀性也很难达到工业的要求，因此，一般铆接结构件多采用这种材料。（3）Al-Mn系合金。Al-Mn系合金是一种采用不同的冷作硬化方法获得的材料，是一种非热处理强化合金。其中Mn的含量大概只有1.5%，其强度比纯铝高，但其导电性及看腐蚀性等特性也不比纯铝差很多，因此，这种铝合金在工业上也是极为常见的一种材料。（4）Al-Si系合金。这种铝合金的熔点一般会随着Si的含量增加而下降。此种铝合金的结晶温度范围很宽其其熔点较低，因此其焊接性及铸造性很好，一般的铸造材料及焊条多采用这种铝合金。这种不易产生热裂纹而作为可热处理强化合金的重要填加材料使用。（5）Al-Mg系合金。合金中Mg含量的不同，其拉伸强度也有很大的差别，一般情况下，这种材料多用作为焊接材料的结构件。

二、铝合金材料的焊接特性分析

（1）热胀冷缩。铝的膨胀系数比一般的金属要高很多，是铜的两倍之多，同时铝材料的收缩性最高能达到百分之七十五，铝合金的主要成分是铝，因此，铝合金的热胀冷缩性能也比一般的金属材料要强很多。在铝合金的焊接过程中，其发生焊接变形是十分常见的，而结晶是铝合金材料还常常发生裂纹现象。（2）热容量及融化温度。铝合金的热容量要比一般的金属材料高很多，想要将其融化需要更多的热量。铝合金的融化温度因其纯铝的含量不同而不同，纯铝的熔点大概在600是摄氏度左右，一般的铝合金的熔点便在600度上下，但不管何种类型的铝合金，其熔点都要比铜的要低很多，所以，易融化时铝合金材料以的一大特性。所以，铝合金材料具有低熔点及高热容量的特性。在焊接工艺上对这两个特性要充分掌握才能生产出达到要求的材质。（3）与氧气易反应。铝的化学性中有极易氧化的特点，铝合金也具有这种特点，铝合金与氧气化合生成一种氧化膜，其粘附能力极强，其耐高温，严重影响到铝合金的焊接性能，所以，在铝合金材料的焊接前期必须要对这层氧化膜进行去除处理，如此，才能保证铝合金的正常焊接。（4）焊接热量使局部性能改变。焊接铝合金需要更多的热量，但是过多的热量将会是某些部位的机械性能发生改变，且热量越多，其影响程度越深，因此，在焊接件的焊缝部分的机械性能往往与其他部位有所不同，在产品设计时要特别注重这一部位的设计。

三、铝合金材料焊接的主要问题

在铝合金材料的焊接过程中常出现的问题主要有以下几种：（1）焊缝出现裂纹。出现裂纹是铝合金材料焊接最常见的缺陷之一，铝合金的结晶温度越宽其出现焊接裂纹的概率越大，有研究表明，铝合金的含铁量在6%以下很难出现裂纹。所以，焊接裂纹的控制很大程度上要取决于材料的选取。造成焊接裂纹产生的原因主要是合金成分的不同，因为纯铝的膨胀系数较大，这位铝合金在焊接过程中出现裂纹提供了条件。（2）焊接结晶组织的出现。焊接结晶组织的出现是铝合金焊接过程中又一常见问题，焊缝金属是激冷的结晶组织，因此会伴随着不平衡结晶而产生偏析。枝状晶轴间距愈小，偏析率愈小。反之，枝状晶轴间距愈大，偏析率亦愈大。靠近熔合线区的结晶组织是细网状组织，随着向焊道中心的接近而逐渐变成网状枝晶组织，并通过新晶核的形成进一步向着形成等轴枝晶的方向变化。（3）气孔的产生。气孔出现是各种焊接材料焊接过程中都会出现的问题，铝合金也不例外，气孔的产生机理十分复杂，其直接根源是氢气，因为铝合金材料在高温时溶解了大量的氢气，等焊接过程完毕，温度降低，氢气的溶解度下降，氢气上浮造成气孔的产生。（4）未焊透或未熔合。未焊透的原因多半是由焊接电流过低引起的，未融合产生的原因主要是在焊接过程中，铝合金母材还没有真正融化或者其表面的氧化膜没有清除干净而引起的。除了以上四种外，铝合金的焊接问题还有多种，如合金材料的丢失等，这些问题都严重影响到了焊接之后的铝合金的物理及化学性能，对生产出来的产品质量大打折扣。

参考文献

[1]王希靖，片山大圣，松绳朗.不同铝合金在激光焊接时的熔化和蒸发特性[J].焊接学报.1995，3（16）：29～35

[2]中国机械工程学会焊接学会.焊接手册（第2卷）材料的焊接[M].北京：机械工业出版社，1993：521～529