各種加工工藝簡介及其缺陷

1、主要內(nèi)容 鑄鑄 造造 鍛鍛 造造 焊焊 接接 熱熱 處處 理理 電電 鍍鍍 切切 削削 加加 工工原材料（錠料、軋材）凝固成形塑性成形焊接成形毛坯切削加工零件機(jī)器裝配切削加工凝固成形塑性成形焊接成形切削加工表面加工 材料加工概述材料加工概述 零件或材料的四種加工方法：零件或材料的四種加工方法： 1.成形加工：凝固成形、塑性成形、焊接成形、粉末壓制、塑料成形；成形加工：凝固成形、塑性成形、焊接成形、粉末壓制、塑料成形； 2.切除加工：車、銑、刨、鉆、磨、電火花、電解、超聲加工、激光加工等；切除加工：車、銑、刨、鉆、磨、電火花、電解、超聲加工、激光加工等； 3.表面成形加工：表面形變、淬火強(qiáng)化、化

2、學(xué)強(qiáng)化、表面鍍層、氣相沉積鍍膜；表面成形加工：表面形變、淬火強(qiáng)化、化學(xué)強(qiáng)化、表面鍍層、氣相沉積鍍膜； 4.熱處理加工：退火、正火、淬火、回火；熱處理加工：退火、正火、淬火、回火； 材料基本加工要素及流程材料基本加工要素及流程鑄造（鑄造（Foundry）的定義）的定義 鑄造是一種液態(tài)金屬成形的方法，即將金屬加鑄造是一種液態(tài)金屬成形的方法，即將金屬加熱到液態(tài)，使其具有流動(dòng)性，然后澆入到具有一定熱到液態(tài)，使其具有流動(dòng)性，然后澆入到具有一定形狀的型腔的鑄型中，液態(tài)金屬在重力場(chǎng)或外力場(chǎng)形狀的型腔的鑄型中，液態(tài)金屬在重力場(chǎng)或外力場(chǎng)（壓力、離心力、電磁力等）的作用下充滿型腔，（壓力、離心力、電磁力等）的作用

3、下充滿型腔，冷卻并凝固成具有型腔形狀的鑄件。冷卻并凝固成具有型腔形狀的鑄件。鑄鑄 造造鑄造方法分類Classfication of foundry Methodsv砂型鑄造砂型鑄造Sand CastingSand Castingv 手工造型手工造型 Hand MoldingHand Moldingv 機(jī)器造型機(jī)器造型 Machine MoldingMachine Moldingv 震壓造型震壓造型 Vibration RammingVibration Rammingv 微震壓實(shí)造型微震壓實(shí)造型 Vibratory squeezing MoldingVibratory squeezing Mol

4、dingv 高壓造型高壓造型 High Pressure MoldingHigh Pressure Moldingv 射壓造型射壓造型 Shooting and Squeezing Shooting and Squeezing MoldingMoldingv 空氣沖擊造型空氣沖擊造型 Air Impacting MoldingAir Impacting Moldingv 拋砂造型拋砂造型 Impeller RammingImpeller Ramming特種鑄造特種鑄造Special CastingSpecial Casting 熔模鑄造熔模鑄造 Fusible Pattern MoldingF

5、usible Pattern Molding 金屬型鑄造金屬型鑄造 Permanent Mold CastingPermanent Mold Casting 壓力鑄造壓力鑄造 Pressure Die CastingPressure Die Casting 低壓鑄造低壓鑄造 Low Pressure Die Low Pressure Die CastingCasting 離心鑄造離心鑄造 Centrifugal Casting Centrifugal Casting 實(shí)型鑄造實(shí)型鑄造 Evaporative Pattern Evaporative Pattern Casting Casting

6、 鑄鑄造造方方法法 鑄鑄件件材材質(zhì)質(zhì) 鑄鑄件件重重量量 表表面面光光潔潔度度 鑄鑄件件復(fù)復(fù)雜雜程程度度 生生產(chǎn)產(chǎn)成成本本 適適用用范范圍圍 工工藝藝特特點(diǎn)點(diǎn) 砂砂型型鑄鑄造造 各各種種材材質(zhì)質(zhì) 幾幾十十克克很很大大 差差 簡簡單單 低低 最最常常用用的的鑄鑄造造方方法法 手手工工造造型型:單單件件、小小批批量量和和難難以以使使用用造造型型機(jī)機(jī)的的形形狀狀復(fù)復(fù)雜雜的的大大型型鑄鑄件件 機(jī)機(jī)械械造造型型：適適用用于于批批量量生生產(chǎn)產(chǎn)的的中中、小小鑄鑄件件 手手工工：靈靈活活、易易行行，但但效效率率低低，勞勞動(dòng)動(dòng)強(qiáng)強(qiáng)度度大大，尺尺寸寸精精度度和和表表面面質(zhì)質(zhì)量量低低 機(jī)機(jī)械械：尺尺寸寸精精度度和和表

7、表面面質(zhì)質(zhì)量量高高，但但投投資資大大 金金屬屬型型鑄鑄造造 有有色色合合金金 幾幾十十克克20 公公斤斤 好好 復(fù)復(fù)雜雜鑄鑄件件 金金屬屬模模的的費(fèi)費(fèi)用用較較高高 小小批批量量或或大大批批量量生生產(chǎn)產(chǎn)的的非非鐵鐵合合金金鑄鑄件件，也也用用于于生生產(chǎn)產(chǎn)鋼鋼鐵鐵鑄鑄件件（ 鑄鑄件件精精度度、表表面面質(zhì)質(zhì)量量高高，組組織織致致密密，力力學(xué)學(xué)性性能能好好，生生產(chǎn)產(chǎn)率率高高。 熔熔模模鑄鑄造造 鑄鑄鋼鋼及及有有色色合合金金 幾幾克克幾幾公公斤斤 很很好好 任任何何復(fù)復(fù)雜雜程程度度 批批量量生生產(chǎn)產(chǎn)時(shí)時(shí)比比完完全全用用機(jī)機(jī)加加工工生生產(chǎn)產(chǎn)便便宜宜 各各種種批批量量的的鑄鑄鋼鋼及及高高熔熔點(diǎn)點(diǎn)合合金金的的小

8、小型型復(fù)復(fù)雜雜精精密密鑄鑄件件，特特別別適適合合鑄鑄造造藝藝術(shù)術(shù)品品、精精密密機(jī)機(jī)械械零零件件 尺尺寸寸精精度度高高、 表表面面光光潔潔， 但但工工序序繁繁多多，勞勞動(dòng)動(dòng)強(qiáng)強(qiáng)度度大大 陶陶瓷瓷型型鑄鑄造造 鑄鑄鋼鋼及及鑄鑄鐵鐵 幾幾公公斤斤幾幾百百公公斤斤 很很好好 較較復(fù)復(fù)雜雜 昂昂貴貴 模模具具和和精精密密鑄鑄件件 尺尺寸寸精精度度高高、表表面面光光潔潔，但但生生產(chǎn)產(chǎn)率率低低 石石膏膏型型鑄鑄造造 鋁鋁、鎂鎂、鋅鋅合合金金 幾幾十十克克幾幾十十公公斤斤 很很好好 較較復(fù)復(fù)雜雜 高高 單單件件到到小小批批量量 低低壓壓鑄鑄造造 有有色色合合金金 幾幾十十克克幾幾十十公公斤斤 好好 復(fù)復(fù)雜雜（

9、可可用用砂砂芯芯） 金金屬屬模模的的制制作作費(fèi)費(fèi)用用高高 小小批批量量，最最好好是是大大批批量量的的大大、中中型型有有色色合合金金鑄鑄件件， 可可生生產(chǎn)產(chǎn)薄薄壁壁鑄鑄件件 鑄鑄件件組組織織致致密密，工工藝藝出出品品率率高高，設(shè)設(shè)備備較較簡簡單單，可可采采用用各各種種鑄鑄型型，但但生生產(chǎn)產(chǎn)效效率率低低 差差壓壓鑄鑄造造 鋁鋁、鎂鎂合合金金 幾幾克克幾幾十十公公斤斤 好好 復(fù)復(fù)雜雜（可可用用砂砂芯芯） 高高性性能能和和形形狀狀復(fù)復(fù)雜雜的的有有色色合合金金鑄鑄件件 壓壓力力可可控控，鑄鑄件件成成型型好好，組組織織致致密密，力力學(xué)學(xué)性性能能好好，但但生生產(chǎn)產(chǎn)效效率率低低 壓壓力力鑄鑄造造 鋁鋁、鎂鎂合

10、合金金 幾幾克克幾幾十十公公斤斤 好好 復(fù)復(fù)雜雜（可可用用砂砂芯芯） 金金屬屬模模的的制制作作費(fèi)費(fèi)用用很很高高 大大量量生生產(chǎn)產(chǎn)的的各各種種有有色色合合金金中中小小型型鑄鑄件件、薄薄壁壁鑄鑄件件、耐耐壓壓鑄鑄件件 鑄鑄件件尺尺寸寸精精度度高高、表表面面光光潔潔，組組織織致致密密，生生產(chǎn)產(chǎn)率率高高，成成本本低低。但但壓壓鑄鑄機(jī)機(jī)和和鑄鑄型型成成本本高高 離離心心鑄鑄造造 灰灰鐵鐵、球球鐵鐵 幾幾十十公公斤斤幾幾噸噸 較較好好 一一般般為為圓圓筒筒形形鑄鑄件件 較較低低 小小批批量量到到大大批批量量的的旋旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)體體形形鑄鑄件件、 各各種種直直徑徑的的管管件件 鑄鑄件件尺尺寸寸精精度度高高、表表面面

11、光光潔潔，組組織織致致密密，生生產(chǎn)產(chǎn)率率高高 連連續(xù)續(xù)鑄鑄造造 鋼鋼、有有色色 很很大大 較較差差 長長形形連連續(xù)續(xù)鑄鑄件件 低低 固固定定截截面面的的長長形形鑄鑄件件，如如鋼鋼錠錠、鋼鋼管管等等 組組織織致致密密，力力學(xué)學(xué)性性能能好好，生生產(chǎn)產(chǎn)率率高高 消消失失模模鑄鑄造造 各各種種 幾幾克克幾幾噸噸 較較好好 較較復(fù)復(fù)雜雜 較較低低 不不同同批批量量的的較較復(fù)復(fù)雜雜的的各各種種合合金金鑄鑄件件 鑄鑄件件尺尺寸寸精精度度較較高高， 鑄鑄件件設(shè)設(shè)計(jì)計(jì)自自由由度度大大，工工藝藝簡簡單單，但但模模樣樣燃燃燒燒影影響響環(huán)環(huán)境境 各種鑄造方法的比較各種鑄造方法的比較鑄造的優(yōu)點(diǎn)鑄造的優(yōu)點(diǎn)：1）適應(yīng)性強(qiáng)，

12、工藝靈活性大。鑄件的合金成分、尺寸、）適應(yīng)性強(qiáng)，工藝靈活性大。鑄件的合金成分、尺寸、形狀、重量和生產(chǎn)批量等幾乎不受限制；對(duì)于不宜塑性形狀、重量和生產(chǎn)批量等幾乎不受限制；對(duì)于不宜塑性成形和焊接的材料，鑄造生產(chǎn)方法具有特殊的優(yōu)勢(shì)。成形和焊接的材料，鑄造生產(chǎn)方法具有特殊的優(yōu)勢(shì)。2）成形能力強(qiáng)。最適于生產(chǎn)復(fù)雜形狀，特別是具有復(fù)）成形能力強(qiáng)。最適于生產(chǎn)復(fù)雜形狀，特別是具有復(fù)雜內(nèi)腔的毛坯或零件。雜內(nèi)腔的毛坯或零件。3）經(jīng)濟(jì)性好。鑄造用原料大都來源廣泛，鑄件生產(chǎn)成）經(jīng)濟(jì)性好。鑄造用原料大都來源廣泛，鑄件生產(chǎn)成本低。本低。 鑄造的缺點(diǎn)：鑄造的缺點(diǎn)： 2 2）鑄件的機(jī)械性能較低，其力學(xué)性能一般不如鍛件。）鑄件的

13、機(jī)械性能較低，其力學(xué)性能一般不如鍛件。 3 3）生產(chǎn)工序較多，工藝過程較難控制，致使鑄件的廢品生產(chǎn)工序較多，工藝過程較難控制，致使鑄件的廢品 率較高率較高。 4 4）工作條件較差）工作條件較差, ,工人的勞動(dòng)強(qiáng)度較大。工人的勞動(dòng)強(qiáng)度較大。 1 1）鑄件的組織疏松、晶粒粗大，內(nèi)部易產(chǎn)生縮孔、縮松、）鑄件的組織疏松、晶粒粗大，內(nèi)部易產(chǎn)生縮孔、縮松、氣孔等鑄造缺陷。氣孔等鑄造缺陷。 應(yīng)用：形狀復(fù)雜，受力簡單的制件應(yīng)用：形狀復(fù)雜，受力簡單的制件熔融金屬的充型凝固過程熔融金屬的充型凝固過程1. 液態(tài)金屬的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)液態(tài)金屬的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)1）液態(tài)金屬的結(jié)構(gòu)：）液態(tài)金屬的結(jié)構(gòu)：固態(tài)金屬經(jīng)加熱變?yōu)槿廴跔顟B(tài)即得固

14、態(tài)金屬經(jīng)加熱變?yōu)槿廴跔顟B(tài)即得液態(tài)金屬，是由眾多短程有序的原子集團(tuán)組成，其結(jié)構(gòu)液態(tài)金屬，是由眾多短程有序的原子集團(tuán)組成，其結(jié)構(gòu)與原有固體結(jié)構(gòu)相似，但熱運(yùn)動(dòng)劇烈，溫度越高，熱運(yùn)與原有固體結(jié)構(gòu)相似，但熱運(yùn)動(dòng)劇烈，溫度越高，熱運(yùn)動(dòng)越劇烈，原子集團(tuán)越小，游動(dòng)越快。動(dòng)越劇烈，原子集團(tuán)越小，游動(dòng)越快。2）液態(tài)金屬的性質(zhì)：）液態(tài)金屬的性質(zhì)：具有易流動(dòng)性和無定型性。具有易流動(dòng)性和無定型性。2. 液態(tài)金屬的凝固液態(tài)金屬的凝固 液態(tài)金屬由液態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)楣虘B(tài)的過程，包括形核和長液態(tài)金屬由液態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)楣虘B(tài)的過程，包括形核和長大兩個(gè)過程。得到的凝固組織（鑄態(tài)晶粒形態(tài)、大小、大兩個(gè)過程。得到的凝固組織（鑄態(tài)晶粒形態(tài)、大小、分布、

15、缺陷等）取決于成分、冷卻速度、形核條件等。分布、缺陷等）取決于成分、冷卻速度、形核條件等。鑄造成型的基本原理鑄造成型的基本原理3. 鑄件的凝固方式鑄件的凝固方式 在鑄件凝固過程中，鑄件斷面上存在三個(gè)區(qū)域，即固相在鑄件凝固過程中，鑄件斷面上存在三個(gè)區(qū)域，即固相區(qū)、凝固區(qū)和液相區(qū)。其中凝固區(qū)對(duì)鑄件質(zhì)量有較大影響。區(qū)、凝固區(qū)和液相區(qū)。其中凝固區(qū)對(duì)鑄件質(zhì)量有較大影響。鑄件的凝固方式也可根據(jù)凝固區(qū)的寬窄來劃分，如圖鑄件的凝固方式也可根據(jù)凝固區(qū)的寬窄來劃分，如圖1-1。a) 逐層凝固逐層凝固b) 中間凝固中間凝固c) 糊狀凝固糊狀凝固圖圖1-1 鑄件的凝固方式鑄件的凝固方式1）逐層凝固：）逐層凝固：純純金

16、屬或共晶成分的金屬或共晶成分的合金的凝固，如圖合金的凝固，如圖1-1a；2）糊狀凝固：）糊狀凝固：結(jié)結(jié)晶溫度范圍很寬的晶溫度范圍很寬的合金的凝固，如圖合金的凝固，如圖1-1c；3）中間凝固：）中間凝固：介于逐層凝固和糊狀凝固之間，大多數(shù)合介于逐層凝固和糊狀凝固之間，大多數(shù)合金為此凝固方式，如圖金為此凝固方式，如圖1-1b所示。所示。 鑄件質(zhì)量與凝固方式有關(guān)，逐層凝固時(shí)，合金充型能鑄件質(zhì)量與凝固方式有關(guān)，逐層凝固時(shí)，合金充型能力強(qiáng)（流動(dòng)性好），便于防止縮孔、縮松。而糊狀凝固時(shí)，力強(qiáng)（流動(dòng)性好），便于防止縮孔、縮松。而糊狀凝固時(shí)，充型能力差，易產(chǎn)生縮松。充型能力差，易產(chǎn)生縮松。4. 影響鑄件凝固方

17、式的因素影響鑄件凝固方式的因素1）合金的結(jié)晶溫度范圍）合金的結(jié)晶溫度范圍: 結(jié)晶溫度范圍越小，凝固區(qū)域結(jié)晶溫度范圍越小，凝固區(qū)域越窄，越傾向于逐層凝固。低碳鋼，近共晶成分鑄鐵傾越窄，越傾向于逐層凝固。低碳鋼，近共晶成分鑄鐵傾向于逐層凝固，高碳鋼、遠(yuǎn)離共晶成分鑄鐵傾向于糊狀向于逐層凝固，高碳鋼、遠(yuǎn)離共晶成分鑄鐵傾向于糊狀凝固。凝固。2）鑄件斷面的溫度梯度：）鑄件斷面的溫度梯度：在合金的結(jié)晶溫度范圍已定時(shí)，在合金的結(jié)晶溫度范圍已定時(shí)，若鑄件斷面的溫度梯度由小變大，則凝固區(qū)由寬變窄，傾向若鑄件斷面的溫度梯度由小變大，則凝固區(qū)由寬變窄，傾向于逐層凝固。于逐層凝固。金屬與合金的鑄造性能金屬與合金的鑄造性

18、能 鑄造性能鑄造性能是指合金是否易于通過鑄造方法成形并獲得是指合金是否易于通過鑄造方法成形并獲得鑄件的能力；用鑄件的能力；用充型能力、收縮性充型能力、收縮性等來衡量。等來衡量。充型能力充型能力 充型能力：充型能力：熔融金屬或合金充滿鑄型型腔，獲得形熔融金屬或合金充滿鑄型型腔，獲得形狀完整、輪廓清晰鑄件的能力。狀完整、輪廓清晰鑄件的能力。影響合金充型能力的因素有：影響合金充型能力的因素有：圖圖1-2 螺旋形標(biāo)準(zhǔn)試樣螺旋形標(biāo)準(zhǔn)試樣1. 金屬或合金的流動(dòng)性金屬或合金的流動(dòng)性 流動(dòng)性是熔融金屬的流動(dòng)能流動(dòng)性是熔融金屬的流動(dòng)能力，合金的流動(dòng)性用澆注流動(dòng)性力，合金的流動(dòng)性用澆注流動(dòng)性試樣的方法來衡量，一般

19、采用如試樣的方法來衡量，一般采用如圖圖1-2所示的螺旋形試樣。流動(dòng)所示的螺旋形試樣。流動(dòng)距離越長，表明流動(dòng)性越好。距離越長，表明流動(dòng)性越好。決定合金流動(dòng)性的主要因素有：決定合金流動(dòng)性的主要因素有：1）合金的種類。）合金的種類。2）合金的成分）合金的成分。同種合金，成分不同，其結(jié)晶特點(diǎn)不同，。同種合金，成分不同，其結(jié)晶特點(diǎn)不同，流動(dòng)性也不同。流動(dòng)性也不同。3）雜質(zhì)和含氣量。）雜質(zhì)和含氣量。固態(tài)夾雜物使粘度增加，流動(dòng)性下降；固態(tài)夾雜物使粘度增加，流動(dòng)性下降；如灰鐵中的如灰鐵中的MnS；含氣量越少，流動(dòng)性越好。；含氣量越少，流動(dòng)性越好。2. 澆注條件澆注條件1）澆注溫度）澆注溫度 提高澆注溫度，有利

20、于降低金屬液的粘度，提高澆注溫度，有利于降低金屬液的粘度，延長保持液態(tài)的時(shí)間，增強(qiáng)充型能力。但澆注溫度不宜延長保持液態(tài)的時(shí)間，增強(qiáng)充型能力。但澆注溫度不宜過高，否則金屬液吸氣增多，氧化加劇，收縮量增加，過高，否則金屬液吸氣增多，氧化加劇，收縮量增加，反而增大了產(chǎn)生鑄造缺陷的傾向。故在保證充型能力的反而增大了產(chǎn)生鑄造缺陷的傾向。故在保證充型能力的前提下溫度應(yīng)盡量低。前提下溫度應(yīng)盡量低。2）充型壓力）充型壓力 壓力越大，充型能力越強(qiáng)。壓力越大，充型能力越強(qiáng)。3. 鑄型條件鑄型條件1）鑄型的蓄熱能力越強(qiáng)，充型能力越差；）鑄型的蓄熱能力越強(qiáng)，充型能力越差；2）鑄型溫度越高，充型能力越好；）鑄型溫度越高

21、，充型能力越好；3）鑄型中的氣體阻礙充型；）鑄型中的氣體阻礙充型；4.鑄件結(jié)構(gòu)鑄件結(jié)構(gòu) 當(dāng)鑄件壁厚過小、壁厚急劇變化、結(jié)構(gòu)復(fù)雜當(dāng)鑄件壁厚過小、壁厚急劇變化、結(jié)構(gòu)復(fù)雜或有大的水平面時(shí)，都會(huì)造成充型的困難?；蛴写蟮乃矫鏁r(shí)，都會(huì)造成充型的困難。合金的收縮合金的收縮1、合金的收縮：、合金的收縮：合金從液態(tài)冷卻至常溫的過程中，體積或合金從液態(tài)冷卻至常溫的過程中，體積或尺寸縮小的現(xiàn)象。通常用體收縮率或線收縮率來表示：尺寸縮小的現(xiàn)象。通常用體收縮率或線收縮率來表示： 體收縮率體收縮率%100%10010010ttVVVVV線收縮率線收縮率%100%10010010ttlllll式中式中 、 合金在合金在

22、、 時(shí)的體積（時(shí)的體積（ ）；）； 、 合金在合金在 、 時(shí)的長度（時(shí)的長度（ ）；）； 、 合金在合金在 至至 溫度范圍內(nèi)的體收縮系數(shù)溫度范圍內(nèi)的體收縮系數(shù)0V1V0t1t3m和線收縮系數(shù)（和線收縮系數(shù)（ ）0l1l0t0t1t1tmlVC01合金的收縮過程可分為三個(gè)階段：如圖合金的收縮過程可分為三個(gè)階段：如圖1-3所示。所示。1 1）液態(tài)收縮：）液態(tài)收縮：指合金從澆注溫度冷卻到液相線溫度過程中指合金從澆注溫度冷卻到液相線溫度過程中的收縮。的收縮。2 2）凝固收縮：）凝固收縮：指合金在液相線和固相線之間凝固階段的收指合金在液相線和固相線之間凝固階段的收縮。結(jié)晶溫度范圍越大，收縮率越大?？s。結(jié)

23、晶溫度范圍越大，收縮率越大。液態(tài)和凝固收縮時(shí)金液態(tài)和凝固收縮時(shí)金屬液體積縮小，是形成縮孔和縮松的基本原因。屬液體積縮小，是形成縮孔和縮松的基本原因。 3 3）固態(tài)收縮：）固態(tài)收縮：指合金指合金從固相線溫度冷卻到室從固相線溫度冷卻到室溫時(shí)的收縮。用線收縮溫時(shí)的收縮。用線收縮率表示。它對(duì)鑄件形狀率表示。它對(duì)鑄件形狀和尺寸精度影響很大，和尺寸精度影響很大，是鑄造應(yīng)力、變形和裂是鑄造應(yīng)力、變形和裂紋等缺陷產(chǎn)生的基本原紋等缺陷產(chǎn)生的基本原因因 。圖圖1-3 鑄造合金收縮過程示意圖鑄造合金收縮過程示意圖I液態(tài)收縮液態(tài)收縮 II凝固收縮凝固收縮 III固態(tài)收縮固態(tài)收縮a) 合金狀態(tài)圖合金狀態(tài)圖 b) 一定溫

24、度范圍合金一定溫度范圍合金 c) 共晶合金共晶合金 a) b) c) 2. 2. 影響合金收縮的因素影響合金收縮的因素1 1）化學(xué)成分；）化學(xué)成分；2 2）澆注溫度越高，過熱度越大，收縮越大；）澆注溫度越高，過熱度越大，收縮越大；3 3）鑄件結(jié)構(gòu)和鑄型條件：鑄件結(jié)構(gòu)造成各部分）鑄件結(jié)構(gòu)和鑄型條件：鑄件結(jié)構(gòu)造成各部分冷卻速度不同，產(chǎn)生內(nèi)部應(yīng)力阻礙收縮；鑄型和冷卻速度不同，產(chǎn)生內(nèi)部應(yīng)力阻礙收縮；鑄型和型芯對(duì)鑄件的收縮也會(huì)產(chǎn)生阻礙。型芯對(duì)鑄件的收縮也會(huì)產(chǎn)生阻礙。 收縮是造成縮孔、縮松、應(yīng)力、變形和裂紋收縮是造成縮孔、縮松、應(yīng)力、變形和裂紋的基本原因；充型能力不好，鑄件易產(chǎn)生澆不到、的基本原因；充型能

25、力不好，鑄件易產(chǎn)生澆不到、冷隔、氣孔、夾雜、縮孔、熱裂等缺陷。冷隔、氣孔、夾雜、縮孔、熱裂等缺陷。鑄件的組織與性能鑄件的組織與性能縮孔和縮松縮孔和縮松 凝固結(jié)束后在鑄件某些部位出現(xiàn)的孔洞。大凝固結(jié)束后在鑄件某些部位出現(xiàn)的孔洞。大而集中的孔洞稱為而集中的孔洞稱為縮孔縮孔，細(xì)小而分散的孔洞稱，細(xì)小而分散的孔洞稱縮縮松松?？s孔縮松可使鑄件力學(xué)性能大大降低，以致?？s孔縮松可使鑄件力學(xué)性能大大降低，以致成為廢品。成為廢品。 縮孔產(chǎn)生的基本原因是合金的液態(tài)收縮和凝縮孔產(chǎn)生的基本原因是合金的液態(tài)收縮和凝固收縮值大于固態(tài)收縮值，且得不到補(bǔ)償?？s孔固收縮值大于固態(tài)收縮值，且得不到補(bǔ)償。縮孔產(chǎn)生的部位在鑄件最后凝

26、固區(qū)域，此區(qū)域也稱熱產(chǎn)生的部位在鑄件最后凝固區(qū)域，此區(qū)域也稱熱節(jié)。節(jié)。 （1 1）縮孔的形成）縮孔的形成 金屬在恒溫或很窄的溫度范金屬在恒溫或很窄的溫度范圍內(nèi)結(jié)晶，鑄件壁以逐層凝固方式凝固。圍內(nèi)結(jié)晶，鑄件壁以逐層凝固方式凝固。形成過形成過程如圖程如圖1-41-4所示。所示。1. 1. 縮孔和縮松的形成縮孔和縮松的形成圖圖1-4 縮孔形成過程示意圖縮孔形成過程示意圖（2 2）縮松的形成）縮松的形成 其基本原因也是液態(tài)收縮和凝其基本原因也是液態(tài)收縮和凝固收縮大于固態(tài)收縮。但主要出現(xiàn)在糊狀凝固的合固收縮大于固態(tài)收縮。但主要出現(xiàn)在糊狀凝固的合金中，或斷面較大的鑄件壁中。形成過程如圖金中，或斷面較大的鑄

27、件壁中。形成過程如圖1-51-5所示。所示。 一般出現(xiàn)在鑄件壁的軸線區(qū)域、熱節(jié)處、冒口一般出現(xiàn)在鑄件壁的軸線區(qū)域、熱節(jié)處、冒口根部和內(nèi)澆口附近，也常分布在集中縮孔的下方。根部和內(nèi)澆口附近，也常分布在集中縮孔的下方。 圖圖1-5 縮松形成過程示意圖縮松形成過程示意圖（3 3）縮孔縮松的形成規(guī)律）縮孔縮松的形成規(guī)律1 1）合金的液態(tài)收縮和凝固收縮越大（如鑄鋼、白）合金的液態(tài)收縮和凝固收縮越大（如鑄鋼、白口鐵等），鑄件越易形成縮孔?？阼F等），鑄件越易形成縮孔。2 2）合金的澆注溫度越高，液態(tài)收縮越大，越易形）合金的澆注溫度越高，液態(tài)收縮越大，越易形成縮孔。成縮孔。3 3）結(jié)晶溫度范圍寬的合金，傾向于

28、糊狀凝固，易）結(jié)晶溫度范圍寬的合金，傾向于糊狀凝固，易形成縮松。純金屬和共晶成分合金傾向于逐層凝形成縮松。純金屬和共晶成分合金傾向于逐層凝固，易形成縮孔。固，易形成縮孔。2. 2. 縮孔和縮松的防止縮孔和縮松的防止 縮孔的存在會(huì)顯著降低鑄件的力學(xué)性能；縮松對(duì)鑄件縮孔的存在會(huì)顯著降低鑄件的力學(xué)性能；縮松對(duì)鑄件承載能力的影響比集中縮孔要小，但它易影響鑄件的致密性承載能力的影響比集中縮孔要小，但它易影響鑄件的致密性和物理、化學(xué)性能。和物理、化學(xué)性能。 相比較而言，集中縮孔的防止與消除比縮松要容易。相比較而言，集中縮孔的防止與消除比縮松要容易。防止縮孔和縮松的基本原則是：防止縮孔和縮松的基本原則是：

29、按照順序凝固原則來控制鑄件的凝固過程，通過采用按照順序凝固原則來控制鑄件的凝固過程，通過采用合理的工藝條件，使縮松轉(zhuǎn)化為縮孔，并使縮孔移至冒口合理的工藝條件，使縮松轉(zhuǎn)化為縮孔，并使縮孔移至冒口中。中。鑄造應(yīng)力鑄造應(yīng)力鑄造應(yīng)力鑄造應(yīng)力: : 鑄件的固態(tài)收縮受到阻礙而引起的內(nèi)應(yīng)力?？设T件的固態(tài)收縮受到阻礙而引起的內(nèi)應(yīng)力?？煞譃闊釕?yīng)力和收縮應(yīng)力。分為熱應(yīng)力和收縮應(yīng)力。熱應(yīng)力熱應(yīng)力：由于鑄件壁厚不均勻及散熱條件的差異，不同部：由于鑄件壁厚不均勻及散熱條件的差異，不同部位位冷卻速度不同，由此引起不均衡收縮所造成的應(yīng)力，即冷卻速度不同，由此引起不均衡收縮所造成的應(yīng)力，即為熱應(yīng)力。為熱應(yīng)力。 熱應(yīng)力是鑄件上

30、冷卻較慢的厚壁處或心部受拉應(yīng)力，熱應(yīng)力是鑄件上冷卻較慢的厚壁處或心部受拉應(yīng)力，冷卻較快的薄壁處或表面受壓應(yīng)力。鑄件的壁厚差越大，冷卻較快的薄壁處或表面受壓應(yīng)力。鑄件的壁厚差越大，合金的線收縮率和彈性模量越大，熱應(yīng)力越大。合金的線收縮率和彈性模量越大，熱應(yīng)力越大。收縮應(yīng)力收縮應(yīng)力：鑄件在固態(tài)收縮時(shí)，因受到鑄型、型芯等外力：鑄件在固態(tài)收縮時(shí)，因受到鑄型、型芯等外力的阻礙而產(chǎn)生的應(yīng)力，成為收縮應(yīng)力。的阻礙而產(chǎn)生的應(yīng)力，成為收縮應(yīng)力。 收縮應(yīng)力常表現(xiàn)為拉應(yīng)力或切應(yīng)力。形成應(yīng)力的原因收縮應(yīng)力常表現(xiàn)為拉應(yīng)力或切應(yīng)力。形成應(yīng)力的原因消除，應(yīng)力也隨之消除，所以收縮應(yīng)力是一種臨時(shí)應(yīng)力。消除，應(yīng)力也隨之消除，所以

31、收縮應(yīng)力是一種臨時(shí)應(yīng)力。減小和消除鑄造應(yīng)力的措施：減小和消除鑄造應(yīng)力的措施：1 1）合理設(shè)計(jì)鑄件結(jié)構(gòu)。盡量避免牽制收縮的結(jié)構(gòu)，如壁厚）合理設(shè)計(jì)鑄件結(jié)構(gòu)。盡量避免牽制收縮的結(jié)構(gòu)，如壁厚均勻，壁之間連接均勻等。均勻，壁之間連接均勻等。 2 2）盡量選用線收縮率小、彈性模量小的合金。）盡量選用線收縮率小、彈性模量小的合金。3 3）采用同時(shí)凝固的工藝。主要用于收縮較小的普通灰鑄鐵，）采用同時(shí)凝固的工藝。主要用于收縮較小的普通灰鑄鐵，壁厚均勻的薄壁鑄件，傾向于糊狀凝固的、氣密性要求不壁厚均勻的薄壁鑄件，傾向于糊狀凝固的、氣密性要求不高的錫青銅鑄件等。高的錫青銅鑄件等。4 4）設(shè)法改善鑄型、型芯的退讓性，

32、合理設(shè)置澆冒口。）設(shè)法改善鑄型、型芯的退讓性，合理設(shè)置澆冒口。5 5）對(duì)鑄件進(jìn)行時(shí)效處理。自然時(shí)效、人工時(shí)效（去應(yīng)力退）對(duì)鑄件進(jìn)行時(shí)效處理。自然時(shí)效、人工時(shí)效（去應(yīng)力退火）和共振時(shí)效。火）和共振時(shí)效。 鑄件的變形與裂紋鑄件的變形與裂紋1.1.鑄件的變形鑄件的變形 殘留鑄造應(yīng)力超過鑄件材料的屈服極限時(shí)產(chǎn)生的翹曲殘留鑄造應(yīng)力超過鑄件材料的屈服極限時(shí)產(chǎn)生的翹曲變形變形。這種情況常見于厚薄不均勻、截面不對(duì)稱及細(xì)長形。這種情況常見于厚薄不均勻、截面不對(duì)稱及細(xì)長形狀的桿類、板類和輪類鑄件等，表現(xiàn)為不均勻的塑性變形。狀的桿類、板類和輪類鑄件等，表現(xiàn)為不均勻的塑性變形。如圖如圖1-6所示的框架鑄件，圖所示的框

33、架鑄件，圖1-7的的T形梁，當(dāng)剛度不夠時(shí)，形梁，當(dāng)剛度不夠時(shí)，將產(chǎn)生如圖所示的變形。將產(chǎn)生如圖所示的變形。圖圖1-6框架鑄件的變形框架鑄件的變形圖圖1-7T形梁的變形形梁的變形 防止鑄造應(yīng)力的方法也是防止變形的根本方法；防止鑄造應(yīng)力的方法也是防止變形的根本方法；同時(shí)在工藝上還可以采用反變形法，提早落砂去應(yīng)力同時(shí)在工藝上還可以采用反變形法，提早落砂去應(yīng)力退火消除機(jī)械應(yīng)力。退火消除機(jī)械應(yīng)力。 2.2.鑄件的裂紋：鑄件的裂紋： 當(dāng)鑄造應(yīng)力超過金屬的強(qiáng)度極限時(shí)，鑄件便產(chǎn)生裂當(dāng)鑄造應(yīng)力超過金屬的強(qiáng)度極限時(shí)，鑄件便產(chǎn)生裂紋?？煞譃闊崃押屠淞选＜y?？煞譃闊崃押屠淞选?1）熱裂）熱裂 在凝固末期高溫下形成的裂

34、紋。裂紋表面被氧在凝固末期高溫下形成的裂紋。裂紋表面被氧化而呈氧化色，裂紋沿晶粒邊界產(chǎn)生和發(fā)展，外形曲折而化而呈氧化色，裂紋沿晶粒邊界產(chǎn)生和發(fā)展，外形曲折而不規(guī)則；裂紋短，縫隙寬。不規(guī)則；裂紋短，縫隙寬。產(chǎn)生原因：凝固末期，合金絕大部分已成固體，但強(qiáng)度和產(chǎn)生原因：凝固末期，合金絕大部分已成固體，但強(qiáng)度和塑性很低，當(dāng)鑄件受到機(jī)械阻礙產(chǎn)生很小的鑄造應(yīng)力就能塑性很低，當(dāng)鑄件受到機(jī)械阻礙產(chǎn)生很小的鑄造應(yīng)力就能引起熱裂。分布在應(yīng)力集中處或熱節(jié)處。引起熱裂。分布在應(yīng)力集中處或熱節(jié)處。防止熱裂的措施：防止熱裂的措施： 應(yīng)盡量選用凝固溫度范圍小、熱裂傾向小的合金；應(yīng)盡量選用凝固溫度范圍小、熱裂傾向小的合金；

35、提高鑄型、型芯的退讓性，減小機(jī)械應(yīng)力；提高鑄型、型芯的退讓性，減小機(jī)械應(yīng)力；合理設(shè)計(jì)澆道、冒口；合理設(shè)計(jì)澆道、冒口；對(duì)于鑄鋼、鑄鐵件，嚴(yán)格控制硫含量，防止熱脆性。對(duì)于鑄鋼、鑄鐵件，嚴(yán)格控制硫含量，防止熱脆性。2 2）冷裂）冷裂 是鑄件處于彈性狀態(tài)即在低溫時(shí)形成的裂紋。是鑄件處于彈性狀態(tài)即在低溫時(shí)形成的裂紋。其表面光滑，具有金屬光澤或呈微氧化色，裂紋穿過晶其表面光滑，具有金屬光澤或呈微氧化色，裂紋穿過晶粒而發(fā)生，外形規(guī)則，常是圓滑曲線或直線。粒而發(fā)生，外形規(guī)則，常是圓滑曲線或直線。 防止方法是盡量減少鑄造應(yīng)力。防止方法是盡量減少鑄造應(yīng)力。 常見的鑄件缺陷及防止措施常見的鑄件缺陷及防止措施鑄件常見

36、的缺陷有：砂眼、縮孔、毛刺、粘砂、冷隔及鑄件常見的缺陷有：砂眼、縮孔、毛刺、粘砂、冷隔及澆不足等。澆不足等。（1）砂眼砂眼：鑄件表面或內(nèi)部有充塞：鑄件表面或內(nèi)部有充塞著砂粒的孔眼，稱為砂眼。著砂粒的孔眼，稱為砂眼。防止措施防止措施：1) 澆口棒應(yīng)清潔，不粘有砂粒等雜澆口棒應(yīng)清潔，不粘有砂粒等雜質(zhì)質(zhì)2) 模組焊接處不應(yīng)有縫隙或溝槽模組焊接處不應(yīng)有縫隙或溝槽3) 脫蠟時(shí)應(yīng)將型殼澆杯邊緣修平、脫蠟時(shí)應(yīng)將型殼澆杯邊緣修平、去掉散砂，防止散砂掉入型腔去掉散砂，防止散砂掉入型腔4) 最好采用翻邊澆口杯最好采用翻邊澆口杯（2）縮孔縮孔：鑄件內(nèi)部有大而不規(guī)：鑄件內(nèi)部有大而不規(guī)則的、孔壁粗糙的孔洞，稱縮孔。則的

37、、孔壁粗糙的孔洞，稱縮孔。防止措施防止措施：1) 鑄件結(jié)構(gòu)要符合鑄造原則鑄件結(jié)構(gòu)要符合鑄造原則2) 合理地設(shè)置澆注系統(tǒng)合理地設(shè)置澆注系統(tǒng)3) 合理組模合理組模4) 型殼和金屬液澆注溫度要合適型殼和金屬液澆注溫度要合適5) 澆注時(shí)要澆滿，或加保溫劑澆注時(shí)要澆滿，或加保溫劑（3）毛刺毛刺：鑄件表面上有分散或：鑄件表面上有分散或密集的微小突刺。密集的微小突刺。防止措施防止措施：1) 面層涂料應(yīng)有足夠高的粉液比面層涂料應(yīng)有足夠高的粉液比2) 改善涂料與易熔模潤濕性改善涂料與易熔模潤濕性3) 面層涂層應(yīng)足夠厚，撒砂粒度面層涂層應(yīng)足夠厚，撒砂粒度和涂料粘度、涂層厚度相適應(yīng)和涂料粘度、涂層厚度相適應(yīng)4) 涂

38、料應(yīng)充分?jǐn)嚢柰苛蠎?yīng)充分?jǐn)嚢瑁?）粘砂粘砂：鑄件表面上粘附一層金：鑄件表面上粘附一層金屬與型殼的化合物或型殼材料。屬與型殼的化合物或型殼材料。防止措施防止措施：1) 要正確選擇型殼耐火材料要正確選擇型殼耐火材料2) 面層制殼耐火材料要純面層制殼耐火材料要純3) 合金在熔煉及澆注時(shí)，應(yīng)盡可能合金在熔煉及澆注時(shí)，應(yīng)盡可能避免氧化并充分脫氧，去除金屬液避免氧化并充分脫氧，去除金屬液中的氧化物中的氧化物 4) 在可能條件下，適當(dāng)降低金屬液在可能條件下，適當(dāng)降低金屬液的澆注溫度的澆注溫度5) 改善型殼散熱條件，防止局部過改善型殼散熱條件，防止局部過熱熱（5）冷隔冷隔：鑄件上有未完：鑄件上有未完全融合的縫隙

39、，其交接的全融合的縫隙，其交接的邊緣是圓滑的。邊緣是圓滑的。防止措施防止措施： 適當(dāng)提高金屬液澆注適當(dāng)提高金屬液澆注溫度和型殼溫度，增加金溫度和型殼溫度，增加金屬液壓頭，防止斷流；改屬液壓頭，防止斷流；改進(jìn)澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)，增加澆進(jìn)澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)，增加澆注系統(tǒng)橫截面積等。注系統(tǒng)橫截面積等。（6）澆不足澆不足：鑄件局部未被充滿，造成鑄：鑄件局部未被充滿，造成鑄件件“缺肉缺肉”，其末端呈圓弧狀。澆不到的鑄，其末端呈圓弧狀。澆不到的鑄件即為廢品件即為廢品防止措施防止措施：1) 適當(dāng)提高金屬液澆注溫度和型殼溫度適當(dāng)提高金屬液澆注溫度和型殼溫度2) 澆注速度不可過慢，澆注過程中應(yīng)避免澆注速度不可過慢，澆注過程

40、中應(yīng)避免液流中斷液流中斷3) 正確設(shè)置澆注系統(tǒng)，保證足夠壓頭高度，正確設(shè)置澆注系統(tǒng)，保證足夠壓頭高度，并盡可能縮短金屬液流程并盡可能縮短金屬液流程4) 對(duì)太薄的鑄件，在允許的情況下，可適對(duì)太薄的鑄件，在允許的情況下，可適當(dāng)增加壁厚。對(duì)不能增厚的薄壁件，可采用當(dāng)增加壁厚。對(duì)不能增厚的薄壁件，可采用離心澆注、低壓澆注或真空吸鑄離心澆注、低壓澆注或真空吸鑄5) 型殼焙燒要充分，以保證透氣性好，發(fā)型殼焙燒要充分，以保證透氣性好，發(fā)氣少氣少6) 必要時(shí)，可在鑄件最高處設(shè)排氣孔必要時(shí)，可在鑄件最高處設(shè)排氣孔 金屬的塑性成形加工的基本方法有鍛造、金屬的塑性成形加工的基本方法有鍛造、沖壓、軋制、擠壓、拉拔等。

41、其中，鍛造和沖沖壓、軋制、擠壓、拉拔等。其中，鍛造和沖壓合稱鍛壓。壓合稱鍛壓。鍛壓的概念鍛壓的概念： 鍛壓是對(duì)坯料施加外力，使其產(chǎn)生塑性變鍛壓是對(duì)坯料施加外力，使其產(chǎn)生塑性變形，改變形狀、尺寸及改善性能，用以制造機(jī)形，改變形狀、尺寸及改善性能，用以制造機(jī)械零件、毛坯或原材料的成型加工方法。械零件、毛坯或原材料的成型加工方法。鍛鍛 造造鍛壓的基本生產(chǎn)方式 軋制軋制使金屬坯料在旋轉(zhuǎn)軋輥的壓力作用使金屬坯料在旋轉(zhuǎn)軋輥的壓力作用下，產(chǎn)生連續(xù)塑性變形，改變其性能，獲下，產(chǎn)生連續(xù)塑性變形，改變其性能，獲得所要求的截面形狀的加工方法得所要求的截面形狀的加工方法。 擠壓擠壓將金屬坯料置于擠壓筒中加壓，使將金屬

42、坯料置于擠壓筒中加壓，使其從擠壓模的?？字袛D出，橫截面積減小，其從擠壓模的模孔中擠出，橫截面積減小，獲得所需制品的加工方法。獲得所需制品的加工方法。 3 3）自由鍛）自由鍛用簡單的通用性工具，或在鍛用簡單的通用性工具，或在鍛造設(shè)備的上、下砧間，使坯料受沖擊力造設(shè)備的上、下砧間，使坯料受沖擊力作用而變形，獲得所需形狀的鍛件的加作用而變形，獲得所需形狀的鍛件的加工方法。工方法。4 4）拉拔）拉拔坯料在牽引力作用下通過拉拔模坯料在牽引力作用下通過拉拔模的模孔拉出，產(chǎn)生塑性變形，得到截面的?？桌?，產(chǎn)生塑性變形，得到截面細(xì)小、長度增加的制品的加工方法，拉細(xì)小、長度增加的制品的加工方法，拉拔一般是在冷態(tài)

43、下進(jìn)行。拔一般是在冷態(tài)下進(jìn)行。 5) 5) 模鍛模鍛利用模具使金屬坯料在模膛內(nèi)受利用模具使金屬坯料在模膛內(nèi)受沖擊力或壓力作用，產(chǎn)生塑性變形而獲得鍛沖擊力或壓力作用，產(chǎn)生塑性變形而獲得鍛件的加工方法。件的加工方法。 6) 6) 板料沖壓板料沖壓用沖模使板料經(jīng)分離或變形用沖模使板料經(jīng)分離或變形得到制件的加工方法。得到制件的加工方法。 在上述的六種金屬塑性加工方法中，軋?jiān)谏鲜龅牧N金屬塑性加工方法中，軋制、擠壓和拉拔主要用于生產(chǎn)型材、板材、制、擠壓和拉拔主要用于生產(chǎn)型材、板材、線材、帶材等；自由鍛、模鍛和板料沖壓總線材、帶材等；自由鍛、模鍛和板料沖壓總稱鍛壓，主要用于生產(chǎn)毛坯或零件。稱鍛壓，主要用于

44、生產(chǎn)毛坯或零件。 壓力加工基本方式示意圖壓力加工基本方式示意圖鍛壓加工的特點(diǎn) (1)(1)改善金屬組織、提高力學(xué)性能改善金屬組織、提高力學(xué)性能 鍛壓的同時(shí)可消除鑄造缺陷，均勻成分，鍛壓的同時(shí)可消除鑄造缺陷，均勻成分，使組織致密，并細(xì)化晶粒。使組織致密，并細(xì)化晶粒。 可以形成并能控制金屬的纖維組織方向，可以形成并能控制金屬的纖維組織方向，使其沿零件輪廓連續(xù)分布，從而提高零件的力使其沿零件輪廓連續(xù)分布，從而提高零件的力學(xué)性能。學(xué)性能。(2)(2)節(jié)約金屬材料節(jié)約金屬材料 比如在熱軋鉆頭、齒輪、齒圈及冷軋絲杠時(shí)，其形狀比如在熱軋鉆頭、齒輪、齒圈及冷軋絲杠時(shí)，其形狀及尺寸精度和表面粗糙度已接近或達(dá)到成

45、品零件的要求，及尺寸精度和表面粗糙度已接近或達(dá)到成品零件的要求，節(jié)省了切削加工設(shè)備和材料的消耗。工時(shí)，能源等。節(jié)省了切削加工設(shè)備和材料的消耗。工時(shí)，能源等。(3)(3)較高的生產(chǎn)率較高的生產(chǎn)率 比如在生產(chǎn)六角螺釘時(shí)采用模鍛成形就比切削加工比如在生產(chǎn)六角螺釘時(shí)采用模鍛成形就比切削加工效率約高效率約高5050倍。倍。 (4) 鍛壓主要生產(chǎn)承受重載荷零件的毛坯，鍛壓主要生產(chǎn)承受重載荷零件的毛坯，如機(jī)器如機(jī)器中的主軸、齒輪等，中的主軸、齒輪等，但不能獲得形狀復(fù)雜的毛坯或但不能獲得形狀復(fù)雜的毛坯或零件。零件。鍛造的概念鍛造的概念 鍛造是對(duì)金屬坯料施加外力（沖擊力或靜壓鍛造是對(duì)金屬坯料施加外力（沖擊力或靜

46、壓力）的力）的 作用使之產(chǎn)生塑性變形，獲得所需形狀作用使之產(chǎn)生塑性變形，獲得所需形狀、尺寸及性能的毛坯的制造方法。、尺寸及性能的毛坯的制造方法。 鍛造分為兩大類鍛造分為兩大類：自由鍛和模鍛：自由鍛和模鍛。 鍛造生產(chǎn)可優(yōu)化金屬的材質(zhì)，提高金屬的使鍛造生產(chǎn)可優(yōu)化金屬的材質(zhì)，提高金屬的使用性能。常用于重要零件毛坯的制造。用性能。常用于重要零件毛坯的制造。自由鍛自由鍛 自由鍛的概念自由鍛的概念： 自由鍛是將加熱的金屬坯料置于鍛錘或壓力自由鍛是將加熱的金屬坯料置于鍛錘或壓力機(jī)的下砧鐵上，對(duì)其進(jìn)行錘擊或靜壓使之產(chǎn)生塑機(jī)的下砧鐵上，對(duì)其進(jìn)行錘擊或靜壓使之產(chǎn)生塑性變形獲得所需鍛件的制造方法。性變形獲得所需鍛件

47、的制造方法。自由鍛特點(diǎn)及應(yīng)用自由鍛特點(diǎn)及應(yīng)用 自由鍛的適應(yīng)性強(qiáng)，靈活性大，生產(chǎn)周期短，自由鍛的適應(yīng)性強(qiáng)，靈活性大，生產(chǎn)周期短，成本低。缺點(diǎn)是鍛件尺寸精度低，加工余量大，成本低。缺點(diǎn)是鍛件尺寸精度低，加工余量大，金屬材料消耗多，生產(chǎn)率低，勞動(dòng)強(qiáng)度大、條件金屬材料消耗多，生產(chǎn)率低，勞動(dòng)強(qiáng)度大、條件差 ， 要 求 操 作 者 的 技 術(shù) 水 平 較 高 。差 ， 要 求 操 作 者 的 技 術(shù) 水 平 較 高 。 自由鍛適合于單件、小批和大型鍛件的生產(chǎn)。自由鍛適合于單件、小批和大型鍛件的生產(chǎn)。模模 鍛鍛 模鍛的概念模鍛的概念： 模鍛是在高強(qiáng)度金屬鍛模上預(yù)先制出于鍛件模鍛是在高強(qiáng)度金屬鍛模上預(yù)先制出于

48、鍛件形狀一致的模膛，使坯料在模膛內(nèi)受壓變形，由形狀一致的模膛，使坯料在模膛內(nèi)受壓變形，由于模膛對(duì)金屬坯料流動(dòng)的限制，因而鍛造終了時(shí)于模膛對(duì)金屬坯料流動(dòng)的限制，因而鍛造終了時(shí)能得到和模膛形狀相符的鍛件。能得到和模膛形狀相符的鍛件。 分類：分類： 按設(shè)備類型模鍛可分為錘上模鍛、胎模鍛、按設(shè)備類型模鍛可分為錘上模鍛、胎模鍛、壓力機(jī)上模鍛等。壓力機(jī)上模鍛等。模鍛與自由鍛相比，具有以下特點(diǎn)：模鍛與自由鍛相比，具有以下特點(diǎn)： 生產(chǎn)率高、易于機(jī)械化，可成批大量生產(chǎn)；生產(chǎn)率高、易于機(jī)械化，可成批大量生產(chǎn)； 鍛件尺寸精度高、表面粗糙度值小，可以減鍛件尺寸精度高、表面粗糙度值小，可以減 少機(jī)械加工余量和余塊的數(shù)量

49、，節(jié)省金屬材料和少機(jī)械加工余量和余塊的數(shù)量，節(jié)省金屬材料和加工工時(shí)。加工工時(shí)。 但與自由鍛相比較但與自由鍛相比較, 模鍛時(shí)金屬坯料的熱變形完模鍛時(shí)金屬坯料的熱變形完全是在模具的模膛內(nèi)進(jìn)行的。通過鍛模對(duì)坯料整體全是在模具的模膛內(nèi)進(jìn)行的。通過鍛模對(duì)坯料整體鍛打成形，需要的變形力較大，故需要能力較大的鍛打成形，需要的變形力較大，故需要能力較大的專用設(shè)備且模具模具費(fèi)用昂貴。但它可鍛造形狀復(fù)專用設(shè)備且模具模具費(fèi)用昂貴。但它可鍛造形狀復(fù)雜的鍛件雜的鍛件, 因此，模鍛適用于因此，模鍛適用于150以下的中、小型以下的中、小型鍛件的大批量生產(chǎn)。鍛件的大批量生產(chǎn)。塑性成形的實(shí)質(zhì)塑性成形的實(shí)質(zhì) 具有一定塑性的金屬坯

50、料在外力作用下，當(dāng)具有一定塑性的金屬坯料在外力作用下，當(dāng)內(nèi)應(yīng)力達(dá)到一定的條件，就會(huì)發(fā)生塑性變形；由內(nèi)應(yīng)力達(dá)到一定的條件，就會(huì)發(fā)生塑性變形；由于金屬材料都是晶體，故要說明塑性變形的實(shí)質(zhì)，于金屬材料都是晶體，故要說明塑性變形的實(shí)質(zhì)，必須從其晶體結(jié)構(gòu)來說明。必須從其晶體結(jié)構(gòu)來說明。1. 單晶體的塑性變形單晶體的塑性變形 單晶體的塑性變形有兩種方式：單晶體的塑性變形有兩種方式：滑移和孿生滑移和孿生。1）滑移滑移：晶體內(nèi)的一部分相對(duì)另一部分，沿原：晶體內(nèi)的一部分相對(duì)另一部分，沿原子排列緊密的晶面作相對(duì)滑動(dòng)。其變形過程子排列緊密的晶面作相對(duì)滑動(dòng)。其變形過程1-8所所示。示。 晶體在晶面上的滑移，是通過位錯(cuò)

51、的不斷運(yùn)晶體在晶面上的滑移，是通過位錯(cuò)的不斷運(yùn)動(dòng)來實(shí)現(xiàn)的動(dòng)來實(shí)現(xiàn)的 ，如圖，如圖1-9所示。所示。a) 未變形前未變形前 b) 彈性變形彈性變形 c) 彈、塑性變形彈、塑性變形 d) 塑性變形后塑性變形后圖圖1-8單晶體的滑移單晶體的滑移圖圖1-9 位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)形成滑移的示意圖位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)形成滑移的示意圖 2 2）孿生孿生：亦叫孿晶，是晶體的一部分相對(duì)于另一：亦叫孿晶，是晶體的一部分相對(duì)于另一部分沿一定晶面和一定方向發(fā)生切變，結(jié)果是晶體部分沿一定晶面和一定方向發(fā)生切變，結(jié)果是晶體的變形部分與未變形部分呈鏡面對(duì)稱。如圖的變形部分與未變形部分呈鏡面對(duì)稱。如圖1-101-10所所示。示。圖圖1-10 晶體的

52、雙晶變晶體的雙晶變形形2. 多晶體的塑性變形多晶體的塑性變形 多晶體是由大量的大小、形狀、晶格排列位多晶體是由大量的大小、形狀、晶格排列位向各不相同的晶粒所組成，故它的塑性變形很復(fù)向各不相同的晶粒所組成，故它的塑性變形很復(fù)雜，可分為雜，可分為晶內(nèi)變形晶內(nèi)變形和和晶間變形晶間變形。晶粒內(nèi)部的塑。晶粒內(nèi)部的塑性變形稱為晶內(nèi)變形；晶粒之間相互移動(dòng)或轉(zhuǎn)動(dòng)性變形稱為晶內(nèi)變形；晶粒之間相互移動(dòng)或轉(zhuǎn)動(dòng)稱為晶間變形。稱為晶間變形。 多晶體的晶內(nèi)變形仍以多晶體的晶內(nèi)變形仍以滑移和孿生兩種方式滑移和孿生兩種方式進(jìn)行，進(jìn)行，但多晶體每個(gè)晶粒都處于其他晶粒的包圍但多晶體每個(gè)晶粒都處于其他晶粒的包圍之中，它的變形必然要

53、與其相鄰的晶?；ハ鄥f(xié)調(diào)之中，它的變形必然要與其相鄰的晶?；ハ鄥f(xié)調(diào)配合。此外，由于各晶粒之間位向的不同和晶界配合。此外，由于各晶粒之間位向的不同和晶界的存在，也使得多晶體的塑性變形比單晶體要復(fù)的存在，也使得多晶體的塑性變形比單晶體要復(fù)雜的多。雜的多。冷變形強(qiáng)化與再結(jié)晶冷變形強(qiáng)化與再結(jié)晶 金屬塑性變形時(shí)，在不同的溫度下，對(duì)金屬組織和性金屬塑性變形時(shí)，在不同的溫度下，對(duì)金屬組織和性能產(chǎn)生不同的影響。主要討論加工硬化、回復(fù)和再結(jié)晶。能產(chǎn)生不同的影響。主要討論加工硬化、回復(fù)和再結(jié)晶。 1. 冷變形強(qiáng)化（加工硬化）冷變形強(qiáng)化（加工硬化） 指金屬在低于再結(jié)晶溫度以下進(jìn)行塑性變形時(shí)，金屬指金屬在低于再結(jié)晶溫度

54、以下進(jìn)行塑性變形時(shí)，金屬的強(qiáng)度和硬度升高，塑性和韌性下降的現(xiàn)象，如圖的強(qiáng)度和硬度升高，塑性和韌性下降的現(xiàn)象，如圖1-111-11所所示；變形程度越大，冷變形強(qiáng)化現(xiàn)象越嚴(yán)重。示；變形程度越大，冷變形強(qiáng)化現(xiàn)象越嚴(yán)重。圖圖1-11 常溫下塑性變形對(duì)低碳鋼力學(xué)性能的影響常溫下塑性變形對(duì)低碳鋼力學(xué)性能的影響 冷變形強(qiáng)化的原因是冷變形強(qiáng)化的原因是：在塑性變形過程中，在滑移面上：在塑性變形過程中，在滑移面上產(chǎn)生了許多晶格方向混亂的微小碎晶，滑移面附近的晶格也產(chǎn)生了許多晶格方向混亂的微小碎晶，滑移面附近的晶格也產(chǎn)生了畸變，增加了繼續(xù)滑移的阻力，使繼續(xù)變形困難。產(chǎn)生了畸變，增加了繼續(xù)滑移的阻力，使繼續(xù)變形困難。

55、 對(duì)某些不能通過熱處理來強(qiáng)化的金屬，可用低溫變形對(duì)某些不能通過熱處理來強(qiáng)化的金屬，可用低溫變形來提高金屬強(qiáng)度指標(biāo)，如用冷軋、冷拔和冷擠來提高低碳來提高金屬強(qiáng)度指標(biāo)，如用冷軋、冷拔和冷擠來提高低碳鋼、純銅、防銹鋁等所制型材和鍛壓件的強(qiáng)度和硬度。鋼、純銅、防銹鋁等所制型材和鍛壓件的強(qiáng)度和硬度。2.2.回復(fù)回復(fù) 將冷變形后的金屬在較低溫度加熱時(shí)，金屬原子獲得將冷變形后的金屬在較低溫度加熱時(shí)，金屬原子獲得熱能，金屬位錯(cuò)密度降低，畸變明顯減弱，殘余內(nèi)應(yīng)力顯熱能，金屬位錯(cuò)密度降低，畸變明顯減弱，殘余內(nèi)應(yīng)力顯著下降，但金屬的纖維組織和力學(xué)性能變化不大，這一過著下降，但金屬的纖維組織和力學(xué)性能變化不大，這一過

56、程稱為回復(fù)。程稱為回復(fù)。 回復(fù)作用可以降低內(nèi)應(yīng)力，但力學(xué)性能變化不大，強(qiáng)回復(fù)作用可以降低內(nèi)應(yīng)力，但力學(xué)性能變化不大，強(qiáng)度稍降低，塑性稍提高。度稍降低，塑性稍提高。 3. 再結(jié)晶再結(jié)晶 冷變形金屬被加熱到較高溫度時(shí)，由于原子擴(kuò)散能力冷變形金屬被加熱到較高溫度時(shí)，由于原子擴(kuò)散能力增強(qiáng)，可使顯微組織發(fā)生變化，被拉長的碎化的變形晶粒增強(qiáng)，可使顯微組織發(fā)生變化，被拉長的碎化的變形晶粒通過重新生核和生長，又變?yōu)榫鶆蚣?xì)小的等軸晶粒，同時(shí)通過重新生核和生長，又變?yōu)榫鶆蚣?xì)小的等軸晶粒，同時(shí)冷變形強(qiáng)化消失，這一過程稱為再結(jié)晶。冷變形強(qiáng)化消失，這一過程稱為再結(jié)晶。 再結(jié)晶過程：再結(jié)晶過程：先在變形金屬中出現(xiàn)再結(jié)晶核

57、心（小先在變形金屬中出現(xiàn)再結(jié)晶核心（小晶塊或破碎物），結(jié)晶核心周圍的畸變晶格中的原子向晶塊或破碎物），結(jié)晶核心周圍的畸變晶格中的原子向再結(jié)晶核心聚集，從不穩(wěn)定狀態(tài)向穩(wěn)定狀態(tài)過渡，有秩再結(jié)晶核心聚集，從不穩(wěn)定狀態(tài)向穩(wěn)定狀態(tài)過渡，有秩序地排列起來，而形成新的具有正常晶格結(jié)構(gòu)的晶粒，序地排列起來，而形成新的具有正常晶格結(jié)構(gòu)的晶粒，直至新晶粒完全形成，再結(jié)晶結(jié)束。如果繼續(xù)升溫或保直至新晶粒完全形成，再結(jié)晶結(jié)束。如果繼續(xù)升溫或保溫，再結(jié)晶晶粒還會(huì)聚合長大，即二次再結(jié)晶。溫，再結(jié)晶晶粒還會(huì)聚合長大，即二次再結(jié)晶。 再結(jié)晶使內(nèi)應(yīng)力全部消除，強(qiáng)度降低，塑性增加。再結(jié)晶使內(nèi)應(yīng)力全部消除，強(qiáng)度降低，塑性增加。圖圖

58、1-121-12所示為變形后的金屬在加熱時(shí)組織和性能的變化。所示為變形后的金屬在加熱時(shí)組織和性能的變化。 圖圖1-12 變形后的金屬在加熱時(shí)組織和性能的變化變形后的金屬在加熱時(shí)組織和性能的變化1內(nèi)應(yīng)力曲線內(nèi)應(yīng)力曲線2晶粒度曲線晶粒度曲線3強(qiáng)度曲線（變形抗力）強(qiáng)度曲線（變形抗力）4延伸率曲線延伸率曲線 再結(jié)晶的最低溫度稱為再結(jié)晶溫度，一般純金屬的再再結(jié)晶的最低溫度稱為再結(jié)晶溫度，一般純金屬的再結(jié)晶溫度為：結(jié)晶溫度為： 再結(jié)晶處理：再結(jié)晶處理： 利用金屬再結(jié)晶過程消除低溫變形后的冷變利用金屬再結(jié)晶過程消除低溫變形后的冷變形強(qiáng)化，恢復(fù)金屬的良好塑性，以利于后繼的冷變形加工。形強(qiáng)化，恢復(fù)金屬的良好塑性

59、，以利于后繼的冷變形加工。4. 冷變形和熱變形冷變形和熱變形 熔再TT4 . 0冷變形：冷變形：指金屬在其再結(jié)晶溫度以下進(jìn)行塑性變形。如冷指金屬在其再結(jié)晶溫度以下進(jìn)行塑性變形。如冷沖壓、冷彎、冷擠、冷鐓、冷軋和冷拔，能獲得較高的硬沖壓、冷彎、冷擠、冷鐓、冷軋和冷拔，能獲得較高的硬度及表面質(zhì)量。度及表面質(zhì)量。熱變形：熱變形：指金屬在其再結(jié)晶溫度以上進(jìn)行塑性變形。如鍛指金屬在其再結(jié)晶溫度以上進(jìn)行塑性變形。如鍛造、熱擠和軋制等造、熱擠和軋制等，能消除冷變形強(qiáng)化的痕跡，保持較低，能消除冷變形強(qiáng)化的痕跡，保持較低的塑性變形抗力和良好的塑性。的塑性變形抗力和良好的塑性。 鍛造比和鍛造流線（纖維組織）鍛造比

60、和鍛造流線（纖維組織） 1. 鍛造流線的形成鍛造流線的形成 在金屬鑄錠中含有的夾雜物多分布在晶界上，在鍛在金屬鑄錠中含有的夾雜物多分布在晶界上，在鍛造時(shí)，晶粒沿變形方向伸長，塑性夾雜物也隨著變形一造時(shí)，晶粒沿變形方向伸長，塑性夾雜物也隨著變形一起被拉長，呈帶狀分布；脆性夾雜物被打碎呈碎粒狀或起被拉長，呈帶狀分布；脆性夾雜物被打碎呈碎粒狀或鏈狀分布；通過再結(jié)晶過程，晶粒細(xì)化，而夾雜物卻依鏈狀分布；通過再結(jié)晶過程，晶粒細(xì)化，而夾雜物卻依然呈條狀和鏈狀被保留下來，形成鍛造流線。然呈條狀和鏈狀被保留下來，形成鍛造流線。 鍛造流線使金屬的鍛造流線使金屬的力學(xué)力學(xué)性能呈現(xiàn)性能呈現(xiàn)各向異各向異性，性，平行于