一、计算题1. 某企业仓库积压了一批退火状态的碳钢,因管理不善,不知道此批碳钢的化学成分。现抽出一根棒料,经金相分析发现其组织为珠光体和铁素体,其中铁素体的体积分数占80%,问此批碳钢碳的质量分数大约是多少?
设铁素体、珠光体和钢的碳质量分数分别为x、y、z。
根据题意y=100%-x=100%-80%=20%,根据杠杆原理有:
y/x=z/(0.77-z),即z=0.15%
答:由计算可知这批材料碳的质量分数为0.15%。
2. 已知一块钢箔片碳的质量分数为0.077%,质量为1.1745g,送到炉内进行15~20min渗碳,在无氧化的情况下取出称重,此时重量为1.1859g,求炉内碳势?
设炉内碳势为x,因炉内碳势应为钢箔片原碳的质量分数与新渗入的碳的质量分数之和,所以:
x=[(1.1859-1.1745)/1.1859]×100%+0.077%=1.038%
答:炉内碳势应为1.038%。
3. 试计算体心立方铁受热而变为面心立方铁时出现的体积变化?(在转变温度下体心立方铁的点阵参数是2.863
,而面心立方铁的点阵参数是3.591
)?
体心立方铁的体积=
面心立方铁的体积=
但是面心立方铁含有4个原子,而体心立方铁只含有2个原子。两个体心立方铁才含有4个原子,总体积为
因此,体积变化=
答:铁在加热时反而出现了收缩。
4. 设有同一种钢的两个试样,试样a为圆棒,其直径由15mm经机械加工至直径11mm;试样b为一矩形棒,截面由125mm×175mm经机械加工至截面为75mm×200mm,试问机械加工后哪一个硬度更高?如果都在4.50℃再结晶退火,硬度还有区别吗?
断面收缩率能够反映材料的机械加工变形程度
答:由计算可知,圆形棒的机械加工变形程度大于矩形棒,所以由于加工硬化作用,机械加工后圆形棒的硬度高。再结晶回火后,由于变形金属的组织和性能又回到冷塑性变形前的状态,所以硬度没什么区别。
二、简答题1. 何为冶金产品标准?它是如何分级的?它们有什么作用?
金属材料属于冶金产品,因此从事金属材料生产、订货、运输、使用、保管和检验必须依据统一的技术标准—冶金产品标准。对从事金属材料的工作人员必须掌握标准的有关内容。我国冶金产品使用的标准分为国家标准(代号为“国标‘GB’”)、行标(原冶金工业部标准“YB”、原第一机械工业部标准“JB”等)和企业标准三级。国家标准有强制性和推荐性之分,热处理质量检验类标准基本上属于推荐性的技术标准。这一类标准,既有热处理工艺标准,对不同的热处理工艺提出相应的质量要求;又有经过不同的热处理后的组织、性能检验标准,用于指导理化测试的操作和判别。当发生质量争议,甚至质量事故时,标准规定的检验方法和评判依据,是最后仲裁的底线。
2. 如何进行金属材料验收?它包括哪些内容?
金属材料的验收是指收货单位按照一定的程序和手续,对到库材料进行品种、规格、数量和质量等的检查,以验证其是否符合要求的一项技术工作。
金属材料的验收,一般应包括对材料的包装、标志、数量、外观质量和内部质量等几方面的检验。
3. 什么是锻造余热淬火?它有哪些优点?
锻件的常规热处理大多数是在锻件冷却到室温后,再按工艺规程将锻件重新加热进行热处理。而锻造余热淬火是锻造后利用锻件自身的热量直接进行淬火热处理,它将锻压加工和热处理紧密结合在一起,使锻件的余热得到充分的利用,除节约能源外还可使锻件获得良好的综合力学性能。研究表明,与普通热处理相比,钢经锻热淬火后可使各项力学性能有大幅度提高:硬度提高10%、抗拉强度提高3%~10%、伸长率提高10%~40%、冲击韧度提高20%~30%。此外,经锻造余热淬火后,钢材具有很高的回火抗力,强化效果可保持到600℃以上。
4. 简述形变热处理的强化机理。
一般认为形变热处理获得强化的原因有下列几种:
(1)细化奥氏体晶粒、改变淬火后马氏体形态及其结构 由于奥氏体晶粒的细化,使得马氏体变得很细,晶界增加。形变热处理也可使马氏体亚结构发生变化,如位错密度的增加等。当形变温度高于铁原子能进行自扩散的温度时,伴随着变形过程发生回复和再结品过程。变形温度越高,回复、再结品过程越容易进行。特别是在高温形变热处理时,该因素特别明显。如处理不当会发生聚合再结晶,不仅使上述强化因素消失,甚至可能发生一些缺陷。此时应选择合适的变形温度和变形量,严格控制变形后淬火前的停留时间,尽可能变形后立即淬火。
(2)使钢碳化物变细、分布弥做均匀这不仅使强度提高,而且韧性也有提高。如含有Cr、Mo、V等碳化物形成元素的合金钢,在低温形变热处理时,由于在亚稳定奥氏体形成过程中直接析出细小而弥散的合金碳化物,因而在形变热处理后,其屈服强度增加率达每1%形变量8.8MPa,而不含碳化物形成元素的Fe-Ni-C合金屈服强度每1%形变量4.9MPa。
(3)改变脆性相的数量及分布 由此减弱结构钢的可逆和不可逆回火脆性。如高温形变热处理,由于奥氏体状态的塑性变形,改变了奥氏体的品界结构,显著减弱了可逆和不可逆的回火脆性。
5. 什么是非调质钢?它是如何强化的?它具有哪些优点?
1995年10月10日我国国家技术监督局发布了GB/T15712-1995《非调质机械结构钢》标准,并于1996年3月1日开始实施。该标准规定了这种钢的名称为非调质机械结构钢。该标准对“非调质机械结构钢”定义为:是在中碳钢中添加微量合金元素(V,Ti,Nb和N等),通过控温轧制(锻制)、控温冷却、在铁素体和珠光体中弥散析出碳(氮)化合物为强化相,使之在轧制(锻制)后不经调质处理,即可获得碳素结构钢或合金结构钢经调质热处理后所能达到的力学性能的钢种。
非调质钢的强化方式是沉淀强化、细化铁素体晶粒强化和固溶强化。起沉淀强化作用的元素主要是钒,这是由于钒在1100℃可完全溶入奥氐体,在钢冷却时析出细小、弥散的VC或V(C,N),提高铁素体的强度。铌沉淀强化的作用是次要的,其主要作用是阻碍奥氐体的再结晶,含铌钢在通常的热加工条件下不发生再结晶,在热加工时晶粒被拉长,增加奥氐体晶界面积;另外,由于形变诱发析出Nb(C,N)质点阻止奥氐体发生静态再结晶。在钢冷却过程中,先共析铁素体不但可以在奥氐体晶界上形核,还能在奥氐体晶粒内的位错阵列上形核,因而细化了铁素体晶粒,并使其分布均匀。钛的主要作用是细化奥氐体晶粒,使钢在加热或热加工时保持细小的奥氐体晶粒。锰的作用如下:固溶于铁素体中引起固溶强化,提高铁素体的强度;由于增加过冷奥氐体的稳定性而增加相变的过冷度,细化铁素体和珠光体;促进钒在高温下溶解而提高钒的沉淀强化作用。应该强调指出,细化铁素体晶粒在提高强度的同时又改善了钢的韧性,是非调质钢最有效的强韧化措施。
非调质钢是一种高效节能钢,经热锻或热轧后其力学性能即达到中碳调质钢的水平,省去了淬火、高温回火工序,因而也省去了热处理设备,简化了生产工艺,降低了能耗,提高了材料利用率,改善了零件质量,降低了制造成本(25%~38%),具有良好的经济效益和社会效益。
6. 谈谈当前国内外新一代金属材料的研制和应用都有哪些突破和进展。
目前国内外新一代钢材的研制及应用主要在以下几个方面有所突破:
(1)低碳马氏体及其应用 低碳马氏体是低碳低合金钢经强烈淬火急冷后得到的一种显微组织结构,具有优良的综合力学性能以及良好的机械加工性和可焊性。近20年来,我国开展了低碳马氏体及其应用研究工作,取得了很大的成绩。例如,低碳马氏体的强度比中碳调质钢高1/3以上,且综合性能良好,用来代替某些中碳调质钢(如用于制造高强度螺栓等),可使构件重量大大减轻;低碳马氏体还具有很高的耐磨性能,可用来制造某些要求耐磨性好的零件(如拖拉机履带板等)。总之,低碳马氏体在石油、煤炭、铁道、汽车、拖拉机等部门应用广泛,收到了提高性能、减轻重量、延长使用寿命、简化工艺、节约能源、节约合金元素、降低成本等技术经济效果。
(2)空冷贝氏体钢 贝氏体钢能够空冷自硬,并将冶金热加工工序与产品成型制造工序相连接,具有良好的强韧性配合、生产工序简单、节约能源、污染少、成本低等优点,因而引起广泛的重视。当前国际上空冷贝氏体钢系列有两类:一类是以英国P.B.Pickering为首于20世纪50年代发明的Mo-B系贝氏体钢,但因钼的价格昂贵而使其发展受到限制;另一类是以我国清华大学方鸿生教授为首于20世纪70年代初期发明的Mn-B系贝氏体钢,现己发展有低碳、中低碳、中碳、中高碳系列十多个钢种,应用到耐磨钢球、衬板、齿板、冲击锤、刮板、截齿、离心铸管、汽车前轴、连杆、液压支架等,取得了很好的技术效果和显著的经济效益,成为贝氏体钢发展的重要方向。目前我国Mn-B系贝氏体钢己达到年产15万t的规模,在“九五”末期将达到70万t/年,占到全国特殊钢产量的5%~10%。
(3)无莱氏体高速钢 大连铁道学院戚正风教授等研制成功无莱氏体高速钢,其合金元素与一般高速钢相同,含碳量则降低到钢液凝固时不形成共晶碳化物(莱氏体)、而又能在淬火回火后整体具有足够的强度、韧性与硬度的水平。这种钢加工成刀具后,通过渗碳,可使表层得到大于或等于70HRC的高硬度和600℃×4次回火后仍能保持67HRC的热硬性,同时得到55HRC高强韧性的心部,可使刀具使用寿命提高几倍。
(4)奥氏体—贝氏体球墨铸铁(A-B球铁) 20世纪70年代我国与美国、芬兰等国家同时研制成功A-B球铁并获得了实际应用,由于A-B球铁既具有较高的强度和硬度,又具有良好的塑性和韧性,因而被广泛用于汽车、拖拉机、内燃机的齿轮、连杆、轴类等结构件以及矿山磨球、锤头等耐磨零件。到了20世纪80年代以后,国内外又从A-B球铁化学成分与热处理工艺两个方面深入进行研究。前者通过提高合金成分来得到铸态A-B球铁,以期取消成本高、工效低的等温淬火工艺;后者则努力完善热处理工艺,提高机械化和自动化水平,以提高生产效率。
7. 简述真空热处理的优点及作用。
真空热处理具有无污染、无氧化脱碳、变形小等一系列优点。研究表明,真空在热处理具有如下作用:
(1)防止金属氧化 工件只要在10-1Pa的真空度下,金属的氧化速度就极慢,在真空度小于1.33×10-2Pa的真空下加热金属,虽然都高于金属氧化物的分解压力,也可得到无氧化的光亮表面。
(2)表面净化作用金属表面在真空热处理时,如果炉内氧的分压小于氧化物分解压,金属表面氧化物分解,生成的氧气被真空泵排除,如果金属表面有油污被加热分解为氢气、水蒸气和二氧化碳等,也可被真空泵排出炉外,起到脱脂净化作用。
(3)脱气作用在真空热处理过程中,由于金属零件内外具有压差,溶解在金属中的气体会向金属表面进行扩散,并在表面脱附逸出。温度越高,脱气效果越好。
(4)加热速度缓慢 工件在真空中主要依靠辐射方式进行传热,其加热速度比盐浴和炉气中慢,所以加热时间需要适当延长,降低了生产率。但工件截面温差小,工件变形比其他加热方式小。
8. 什么是离子注入?它可应用于哪些材料?
离子注入就是在真空中把气体或固体蒸气源离子化,通过加速后把离子直接注入到固体材料表面,从而改变材料表面(包括近表面数十到数千
的深度)的成分和结构,达到改善性能之目的。可通过离子注入进行表面改性的材料除金属材料以外,目前已扩展到高分子材料和陶瓷材料。
9. 什么是铸造?它有何特点?
铸造是将所需的金属熔化成液体,浇注到铸型中,待其冷却凝固后获得铸件(毛坯)。因此,铸造也可以称为液态成形。铸造主要有以下特点:
1)由于是液态成形,铸造可以生产形状很复杂的铸件。
2)铸件大小几乎不受限制,质量从几克到几百吨,壁厚从1mm到1m以上都可以铸造。
3)可用于铸造的金属与合金的种类很多。从原理上讲,所有金属与合金都可以熔化成液体,能够用于铸造。但是金属材料的铸造性能有差别,实际生产中主要使用那些容易铸造的合金,如铸铁。
4)铸造所用原材料价格较低,所以铸件生产成本较低。
10. 压力加工的基本生产方式有哪些?简述其应用情况。
压力加工的基本生产方式有:自由锻造、模型锻造、轧制、挤压、拉拔、板料冲压等。
一般的金属型材,如棒材、板材、管材和线材等大都是通过轧制、挤压和拉拔等形式制成的。如汽车外壳钢板、建筑钢筋、钢轨。拉拔通常是轧制或挤压的后步工序,主要用来生产各种细丝(拉丝)和薄管(拔管),如电线、电缆、钢绞线等。由于锻造可以改善金属内部的组织结构和力学性能,所以工程上的承受载荷的重要零部件必须要用锻造方式制造。如机器的主轴、重要的齿轮、炮弹的弹头、汽车的前桥等。
11. 什么是焊接?简述其应用情况。
焊接成形是将金属局部熔化,通过焊缝的凝固把单个的构件连接组合在一起,形成一个完整的毛坯或零件。因此,焊接是一种永久性连接金属部件的工艺方法。焊接成形技术的本质是利用加热或加压,使分离的金属部件形成原子间的结合,从而形成新的金属结构。
焊接是使两个分离的固态物质借助于原子间结合力而连接在一起的连接方法。焊接是一种高速高效的连接方法,通过金属间(也可以用于金属和非金属间)的压结、熔合、扩散、合金化、再结晶等现象,而使零件永久地结合。许多大型零件很难用铸造、锻造等工艺方法制造,却可以采用焊接工艺通过复杂的拼接和搭建而得以实现。它广泛地用于制造桥梁、船舶、车辆、压力容器、建筑物等大型工程结构。焊接也可用于批量制造各种结构较复杂的薄壳类零件。用焊接的方法制造零件,由于拼接的方法灵活,其优越性有时是其他工艺方法无法比拟的。
12. 怎样简单地判断钢铁材料的焊接性能?铸铁能否焊接?
钢铁材料的焊接性能一般是指焊缝及热影响区是否容易形成裂纹,焊接接头是否出现脆性等。由于很多高压管、罐、船体、桥梁等重要结构件都是用焊接方式连接起来的,一旦出现质量问题,将造成灾难性的事故。如1943年,美国一个电站的蒸汽管道,在500℃温度下工作了5年后突然发生爆炸,经检查发现,断裂发生于焊缝热影响区。因此材料的焊接性能一直是一个非常重要的工艺指标。
人们通过大量的实验结果发现钢的焊接性能与其成分关系很大,尤其是含碳量。当含碳量高时,焊接区容易产生裂纹,合金元素含量增加也容易产生开裂现象,因此可以用合金成分的碳当量(CE)概念来表示焊接性能的好坏,常用的碳当量(CE)的经验计算公式为
CE=C+Mn/6+(Ni+Cu)/15+(Cr+Mo+V)/5
式中的元素符号代表这些元素在钢中的质量分数。经验表明,当碳当量(CE)小于0.4%时,钢材焊接冷裂倾向不大,焊接性良好;碳当量(CE)在0.4%~0.6%之间时,钢材焊接冷裂倾向较显著,焊接性较差,焊接时需要预热钢材和采取其他工艺措施来防止裂纹;当碳当量(CE)大于0.6%时,钢材焊接冷裂严重,焊接性能很差,基本上不适合于焊接,或者只有在严格的工艺措施下和较高的预热温度下才能进行焊接操作。
为了得到较高的强度,一个最有效的办法就是提高钢中的含碳量,但由于含碳量高导致焊接性能降低,因此低合金高强钢必须是低碳的(一般碳的质量分数小于0.25%),如16Mn、15MnVN、20CrMnTi钢等。一些高碳工具钢,如T7~T13(碳的质量分数为0.7%~1.3%)和铸铁零件,通常是不能焊接的。开发和使用高强度钢铁材料,用于制造工程结构件,必须考虑焊接性能。
13. 什么是粉末冶金?它和熔炼相比有何优缺点?
粉末冶金是一种以金属粉末或金属与非金属粉末的混合物为原料,经过成形和烧结而制取金属材料、复合材料及其制品的工艺过程。它既是制取金属材料的一种冶金方法,又是制造机器零件的一种加工方法。
与熔炼方法相比,粉末冶金具有一系列的优点:
(1)可制取多组元无偏析的金属材料、复合材料 粉末冶金采用粉末混合方法,可使成分均匀,烧结时温度低于熔炼温度,基体金属不熔化,所以能获得无偏析的多组元材料和颗粒或纤维强化复合材料。
(2)可制取多孔材料 粉末颗粒间有孔隙存在并且分布均匀,控制粉末的粒度、成形压力和烧结工艺,就可控制孔隙的大小及材料的孔隙度,从而制得各种多孔材料。多孔材料主要用于过滤、热交换和减磨材料(含油轴承)。
(3)可生产硬质合金与难熔金属材料 常用的难熔金属有钨、钼、钽、铌、锆、钛等,它们的碳化物、氮化物具有极高的硬度,是硬质合金的主要原料。这些难熔金属及其碳化物、氮化物的熔点一般在1800℃以上,采用熔炼方法会遇到熔化和炉衬(或坩埚)材料的困难,而采用粉末冶金工艺,烧结温度仅为基体金属熔点的2/3到3/4,工艺上问题较少。因此,粉末冶金是制取难熔金属材料的最好方法。
当然粉末冶金也有其局限性:金属粉末的生产成本较高,模具费用也较高,受设备的限制产品的尺寸不宜过大,由于粉末的流动性较差等因素。产品的形状也不能太复杂等。
14. 简述选材的使用性原则及其应用。
答使用性原则是指材料的使用性能应满足使用要求,因为它是保证零件的设计功能实现、安全耐用的必要条件,是选材的最重要的原则。使用性能主要是指零件在使用状态下材料应该具有的力学性能、物理性能和化学性能。对大量机器零件和工程构件,则主要是力学性能。对一些特殊条件下工作的零件,则必须根据要求考虑到材料的物理、化学性能。下面谈谈根据使用性能选材的步骤:
1)通过对零件工作条件的全面分析,确定零件的使用性能。如交变载荷下要求较高的疲劳强度,冲击载荷下工作则要求具有一定的韧性,经常摩擦环境中应具有高硬度和耐磨性,酸碱等腐蚀介质中工作则要求耐蚀性等。
2)进行失效分析,确定零件的主要使用性能。失效分析好似一面镜子,不断反映产品所固有的,以及质量控制中的最薄弱的环节。通过失效分析找出导致失效的主导因素,可以直接准确地确定零件必备的主要使用性能。
3)利用使用性能与实验室性能的相应关系,将使用性能具体转化为实验室力学性能指标;再根据零件的几何形状、尺寸及工作中所承受的载荷,计算出零件中的应力分布;由工作应力、使用寿命或安全性与实验室性能指标的关系,确定对实验室性能指标要求的具体数值;利用手册根据使用性能选材。
15. 简述选材的工艺性原则及其应用。
答材料的工艺性能可定义为材料经济地适应各种加工工艺而获得规定的使用性能和外形的能力。选材时要特别考虑材料的工艺性能,因为光是材料的使用性能符合要求,不能加工成所要求的形状也不能使用。如钢材的抗拉强度若接近1500MPa,进行机械加工就很困难了。用SiN陶瓷刀具进行车、刨都还勉强,钻孔、攻内螺纹就几乎不可能了。所以,对于要使用高强度的钢材,都是在加工时令其处于低强度状态,达到要求的形状以后再通过热处理使其达到高强度。一般来说,可根据以下几个方面来考虑材料的工艺性。
(1)铸造性能包含流动性、收缩性、疏松及偏析倾向、吸气性、熔点高低等。一般来说凡是相图上液—固相线间距越小、越接近共晶成分的合金均具有较好的铸造性能。因此,铸铁、铸造铝合金、铸造铜合金的铸造性能优良。在应用最广泛的钢铁材料中,铸铁的铸造性能优于铸钢,中、低碳钢的铸造性能又优于高碳钢,所以高碳钢极少用于铸件。
(2)压力加工性能指材料的塑性和变形抗力(包括变形温度范围、产生缺陷的可能性以及加热、冷却要求等)。一般情况下,铸铁不可压力加工,而钢可以压力加工,但工艺性能有较大差异,即随着钢中碳及合金元素含量的增高,其压力加工性能变差。所以,高碳钢或高碳高合金钢一般只进行热压力加工,且热加工性能也较差,如高铬钢、高速钢等。变形铝合金和大多数铜合金,像低碳钢一样具有较好的压力加工性能。
(3)焊接性能包括焊接应力、变形及晶粒粗化倾向,焊缝脆性、裂纹、气孔及其他缺陷倾向等。钢铁材料的焊接性能随着碳及合金元素的含量升高而变差。所以,钢比铸铁、碳钢比合金钢易于焊接,且低碳钢的焊接性能最好。铝合金、铜合金的焊接性能一般不好,应采用一些高级的焊接方法,如氩弧焊或特殊措施进行焊接。
(4)机械加工性能指切削抗力、零件表面粗糙度、排除切屑难易程度及刀具磨损量等。一般来说,材料的硬度越高,加工硬化越强,切屑不易断排,刀具越容易磨损,其机械加工性能就越差。
(5)热处理性能指材料的热敏感性、氧化、脱碳倾向、淬透性、回火脆性、淬火变形和开裂倾向等。这些性能均与材料的化学成分与组织有关,是选材和制定生产工艺的重要依据。
16. 举例说明为什么在选材时必须考虑能源和环保因素?
为了人类社会的可持续发展,使我们的子孙后代仍能在地球上生存下去,能源和环保是选材时必须考虑的两个重要因素。
例如,1973年石油禁运导致的能源危机,迫使美国政府以法律的形式规定了汽车的耗油量上限,这样就促使美国的汽车公司研究强度更高的材料以减轻汽车的重量,这时材料的比强度就成为选材的重要条件之一。
再比如建筑物窗户所用材料,除考虑美观、安全外,节能也是重要的一方面,自古以来都用木窗。考虑到环境保护,20世纪60年代用钢窗代替了木窗,20世纪80年代又用铝合金代替了钢窗,近年来又有用塑钢窗代替铝合金窗的趋势。在隔热保温方面塑钢优于铝合金,铝合金又优于钢。窗户的隔热好,就容易做到室内冬暖夏凉,减少使用空调、暖气,达到节能的效果。
在材料设计和制造上必须考虑到废弃材料的回收、再生利用。这样一方面可以减轻地球的环境负担,另一方面变废为宝,也可避免资源枯竭。在材料使用上,也应尽量采用这种可回收利用的材料。在日常生活中,司空见惯的一次性筷子与塑料包装袋的使用就是一个突出的问题。如果每个人在材料使用上都有环境意识,人类社会就会得到可持续发展。另外,从环境保护角度选材还包括材料制造、使用过程中要尽量减少环境污染等问题。
17. 试分析选择船身材料时应考虑哪些因素?为什么?
首先应对船的使用特点、船身的结构特点和受力情况进行分析:船是水中的运输工具。船身是一壳体。在漂浮时,其重力与所受浮力平衡,但力沿船体长度方向的分布并不相等,所以有纵向弯曲应力。常常是甲板受拉应力,底板受压应力。在航行时,船身作为一个壳体很容易产生扭曲,在穿过波浪时,由于浮力分布不断变化,弯曲应力也在变化。
然后确定选择材料的主要考虑因素:
船身产生的弯曲变形必须在一定的限度内,而弯曲变形的大小又与船的尺寸有关。若L表示船的长度,D为船的深度,则对于给定的弯矩来说L/D越大,弯曲变形就越大。若船的重量和尺寸都已确定,则弯曲变形的挠度δ∝1/EI。式中:E为材料的弹性模量,I为试样的截面系数,这表明应该选择弹性模量大的材料,若材料的弹性模量低,从截面尺寸上可以进行补偿。
船身自重应有所限制,因为船作为一种运输工具,自重越轻,工效越高。考虑重量选材,首先就是选择密度低的材料,但是还要兼顾其弹性模量,否则由于截面尺寸的增加,总重量并不一定能减轻。应该说明的是,并不是所有的船都能从减轻船身重量中得到好处,这取决于船是希望承载大,还是希望容积大。若是希望容积大,则减轻重量就意义不大。因为如果要保持船只经受海上风浪的特性,船的吃水深度只能在很窄的范围内变化。船的容积大是为了装一些密度低的货物,这样就有可能虽然舱已装满,但还没有达到吃水深度,因此减小船身自重就没必要了。
要考虑使用过程中维护与保养方便,船的工作环境比较差,腐蚀是个大问题,所选材料的防腐问题越容易解决越好。
18. 简述机械零件冷、热加工工艺与热处理工艺的区别。
机械零件的加工就是把材料制备成具有一定形状、尺寸和性能的制品的过程。主要是指材料的成形加工、内部组织结构的控制以及表面处理等。
所有的机械加工(车、铣、刨、磨、钻、插、滚、拉、钳等)以及铸造、锻造、焊接等热加工,均是以获得零件的结构外形、尺寸精度为主要目的的加工工艺方法。其中,区分冷加工和热加工的方法是看材料在加工时的温度,在其再结晶温度以下进行的加工是冷加工,而在再结晶温度以上的加工则属于热加工。至于热处理工艺,基本上不塑造或改变零件的外形,仅改变材料内部组织与性能。因此,热处理工艺是提高零件的可靠性与使用寿命的重要保证。