金屬工藝學重點知識點

1、屬工-藝學第五 版上冊綱要強度：金屬材料在里的作用下，抵抗塑性變形和斷裂的能力。指標：屈服點（a S）、抗拉強度（a b）。塑性：金屬材料在力的作用下產(chǎn)生不可逆永久變形的能力。指標：伸長率（3）、斷面收縮率（如）硬度：金屬材料表面抵抗局部變形，特別是塑性變形壓痕、劃痕的能力。1 布氏硬度：HBS（淬火鋼球）。HBW（硬質合金球） 指標：2 洛氏硬度：HR （金剛石圓錐體、淬火鋼球或硬質和金球）3韋氏硬度習題：1什么是應力，什么是應變？答：試樣單位面積上的拉稱為應力，試樣單位長度上的伸長量稱為應變。5、下列符號所表示的力學性能指標名稱和含義是什么？答：a b:抗拉強度，材料抵抗斷裂的最大應力。a

2、 S：屈服強度，塑性材料抵抗塑性變形的最大應力。a 0.2 :條件屈服強度，脆性材料抵抗塑性變形的最大應力a -1 :疲勞強度，材料抵抗疲勞斷裂的最大應力。3 :延伸率，衡量材料的塑性指標。a k：沖擊韌性，材料單位面積上吸收的沖擊功。HRC洛氏硬度，HBS壓頭為淬火鋼球的布氏硬度。HBW壓頭為硬質合金球的布氏硬度。過冷度：理論結晶溫度與實際結晶溫度之差。冷卻速度越快，實際結晶溫度越低， 過冷度越大。純金屬的結晶包括晶核的形成和晶核的長大。同一成分的金屬，晶粒越細氣強度、硬度越高，而且塑性和韌性也越好。原因：晶粒越細，晶界越多，而晶界是一種原子排列向另一種原子排列的過度，晶 界上的排列是犬牙交

3、錯的，變形是靠位錯的變移或位移來實現(xiàn)的，晶界越多，要躍 過的障礙越多。1提高冷卻速度，以增加晶核的數(shù)目。.2在金屬澆注之前，向金屬液中加入變質劑進行變質處理，以增加外來晶核，還可以采用熱處理或塑性加工方法，使固態(tài)金屬晶粒細化3采用機械、超聲波振動，電磁攪拌等合金：兩種或兩種以上的金屬元素，或金屬與非金屬元素溶合在一起，構成具有金 屬特性的新物質。組成元素成為組員。1 f、固溶體：溶質原子溶入溶劑晶格而保持溶劑晶格類型|的金屬晶體。鐵碳合金組織可分為：2、金屬化合物：各組員按一定整數(shù)比結合而成、并具有金屬性質的均勻物質（滲碳體）3、機械混合物：結晶過程所形成的兩相混合組織,含碳量組成性能鐵素體6

4、00 C 0.006碳溶解于a -Fe中與純鐵相似強度硬（體心立%度低方）727 C 0.0218塑性韌性好%奧氏體1148 C 時碳溶解于強度硬度不高但是（面心立2.11 %塑性方）727C 時 0.77優(yōu)良%珠光體0.77 %鐵素體和滲碳體的機械有良好的機械性能混合物萊氏體4.3 %奧氏體和滲碳體的機械混合物特性占八、溫度含碳量含義A15380純鐵的熔點C11484.3共晶點：叩Lc 1148 Ld(A+Fe3CD12276.69滲碳體的熔點E11482.11碳在丫 -Fe中的最大溶解度F11486.69滲碳體的成分點G9120a -Fe = 丫 -Fe同素異晶轉變點S7270.77共析點

5、P7270.0218碳在a -Fe中的最大溶解度Q6000.006600C時碳在a -Fe中的最大溶解度AC 液相線ACE 固相線ECF共晶線，含碳量 2.11 %6.69 %的所有合金經(jīng)過此線都要發(fā)生共晶反應。GS奧氏體在冷卻過程中洗出鐵素體的幵始線。（A3線）ES碳在奧氏體中的溶解曲線。（Acm線）PS 共析線（A1線，共析反應：As= 727 C P ）根據(jù)含碳量的不同，可將鐵碳合金分為鋼（v 2.11 %）和鑄鐵（2.116.69 %）根據(jù)成分不同，鐵碳合金可分為：工業(yè)純鋼，碳鋼，白口鑄鐵。鋼的熱處理：將鋼在固態(tài)下，通過加熱、保溫和冷卻，以獲得預期的組織和性能的工藝。退火：將鋼加熱、保

6、溫，然后隨爐冷卻或埋入灰中使其緩慢冷卻的熱處理工藝。溫度材料備注完全退火亞共析鋼Ac3上3050C鑄鋼件和重要鍛件呈奧氏體化，初始形成的奧氏體晶 晶粒非常細小，緩慢冷卻時通過重 結晶獲得細小晶粒，并消除了內應 力球化退火過共析鋼Ac1上2030C過共析鋼初始形成的奧氏體內及晶界有少量 未完全溶解的滲碳體，隨后的冷卻 過程中，共析反應析出的滲碳體以 未溶解的滲碳體為核心，呈球狀析 出，分布在鐵素體基體上（球化體）去應力退火鋼500600C部分鑄件鍛件及焊接件正火：將鋼加熱到 Ac3上3050°C（亞共析鋼）或 Acm上3050°C（過共析鋼），保 溫后在空氣中冷卻的熱處理工藝

7、。1、取代部分完全退火。用處'2、用于普通結構件的最終熱處理。3、用于過共析鋼，以減少或消除二次滲碳體呈網(wǎng)狀析出。嚴淬火：將鋼加熱到 Ac3或Ac1上J 1、嚴格控制淬火加熱溫度3050C，保溫后在淬火介質中快速冷2 、合理選擇淬火介質卻，以獲得馬氏體的組織的熱處理工藝。3、正確選擇淬火方法回火：將鋼加熱到 Ac1下某個溫度，保溫后冷卻到室溫的熱處理工藝溫度目的低溫回250 C 下降低淬火鋼的內應各種刀具、模具、滾火力和動軸承和耐磨件脆性中溫回250500C使鋼獲得高彈性，保彈簧、發(fā)條、鍛?；鸪州^高的硬度和定的韌性高溫回500 C上淬火并高溫回火的用于承受循環(huán)應力的火符合熱處理工藝稱中

8、碳鋼重要件，連桿、調制處理曲軸、主軸、齒輪、重要螺釘表面淬火：通過快速加熱，使剛的表層很快達到淬火溫度，在熱量來不及傳到鋼件 心部時就立即淬火，從而表層獲得馬氏體組織，而心部保持原始組織。（電感應）化學熱處理：將鋼件置于適合的化學介質中加熱和保溫，使介質中的活性原子滲入鋼件表層，以改變鋼件表層的化學成分和組織，從而獲得所需的力學 性能或理化性能。（滲碳處理）:（1）碳素結構鋼：含碳量小于 0.38 %0 Q+三位數(shù)字（最低屈服點）碳素鋼：（2）優(yōu)質碳素結構鋼：兩位數(shù)字（平均含碳量的萬分數(shù)）（3）碳素工具鋼：T+位或兩位數(shù)字（平均含碳量的千分數(shù)）(1)合金結構鋼合金鋼(2)合金工具鋼(3)特殊性

9、能鋼鑄造：將熔煉的金屬澆注到相適應的鑄型空腔中，一獲得一定形狀、尺寸和性能的毛坯或零件的成形方法合金的鑄造性能：1合金的流動性合金在鑄造成形時12凝固特性獲得外形準確、內3收縮性部健全鑄件的能力。4吸氣性液態(tài)合金的充型：液態(tài)合金充滿鑄型型腔， 獲得形狀準確、輪廓清晰的鑄件的能力。1合金的流動性：液態(tài)合金本身的流動能力。(在常用鑄造合金中灰鑄鐵、硅黃銅的流動性最好，鑄鋼的流動性最差。合金成分越遠離共晶點，結晶溫度范圍就越寬，流動性越差)'.2澆注條件:澆注溫度：澆注溫度越高，合金的粘度下降，且因為過 熱度高，合金在鑄型中保持流動的時間較 長，故充型能力強。充型壓力：液態(tài)合金在流動方向上所

10、受的壓力。3澆注系統(tǒng)：澆注系統(tǒng)越復雜，則流動阻力越大，充型能力降低I 1、鑄型材料 3鑄型填充條件 2 、鑄型溫度、鑄型中的氣體凝固方式r i、鑄件結構、逐層凝固：灰鑄鐵、鋁硅合金，易于獲得緊實鑄件、糊狀凝固：球墨鑄鐵、錫青銅、鋁銅合金等3、中間凝固r1、液態(tài)收縮鑄件產(chǎn)生縮孔縮松的根本原因鑄造合金的收縮：2、凝固收縮3、固態(tài)收縮：鑄件產(chǎn)生應力、變形的根本原因順序凝固：主要用于必須補縮的場合，如鋁青銅、硅鋁合金和鑄鋼中同時凝固原則：主要用于灰鑄鐵、錫青銅等內應力的形成：1熱應力機械應力鑄件的變形和防止:1自然時效：將鑄件置于露天場地半年以上。人工時效：將鑄件加熱到550650 C進行去應力退火。

11、1、析出性氣孔鑄件中的氣孔2 、浸入性氣孔、反應性氣孔習題：2、什么是液態(tài)合金的充型能力？它與合金的流動性有何關系？不同成分的合金為 何流動性不通?答：液態(tài)合金充滿鑄型型腔，獲得形狀準確、輪廓清晰的鑄件的能力。液態(tài)合金的 流動性越好充型能力越強，越便于澆注出輪廓清晰，薄而復雜的鑄件?；瘜W成分不 同，凝固方式不同5、縮孔和縮松有何不同？為何縮孔比縮松容易防止?答：縮孔和縮松使鑄件的力學性能下降，縮松還可能使鑄件因滲漏而報廢。縮孔集 中在鑄件上部或者最后凝固的部位，而縮松分布在整個鑄件中所以縮孔比縮松容易 防止。鑄鐵：灰鑄鐵、可鍛鑄鐵、球墨鑄鐵、蠕墨鑄鐵?；诣T鐵：1、優(yōu)良的減震性，2、耐磨性好，3

12、、缺口敏感性小，4、鑄造性能優(yōu)良。（受化學成分和冷卻速度的影響）HT+三位數(shù)字（最低抗拉強度）可鍛鑄鐵：將白口鑄鐵坯件經(jīng)高溫根據(jù)黑心可鍛鑄鐵KTH+兩位數(shù)1石墨化退火而形成的一退火方白心可鍛鑄鐵字（最低抗拉種鑄鐵。（瑪鐵或瑪鋼）方式珠光可鍛鑄鐵強度和伸長率球墨鑄鐵：向出爐的鐵液中加入球化劑和孕育劑而得到的球狀石墨鑄鐵。（力學性能在在鑄鐵中最好）QT+兩組數(shù)字表示最低抗拉強度和伸長率。蠕墨鑄鐵：爐前處理時，先向鐵液中沖入蠕化劑（稀土硅鐵合金、稀土硅鈣合金或鎂鈦合金）。力學性能介于灰鑄鐵和球墨鑄鐵之間。RuT+三位數(shù)字（最低抗拉強度）按照化學成分鑄鋼可分為鑄造碳鋼和鑄造合金剛純銅俗稱紫銅。機械上廣

13、泛應用的是銅合金。三箱造型適合于兩端界面大中間界面小的造型整模造型適合最大界面在其端面的零件 分模造型適合形狀對稱的最大截面在其中間的零件型砂和芯沙統(tǒng)稱造型材料，必須具有一定強度、耐火性、透氣性、退讓性應盡量使分型面平直、數(shù)量少分型面的選擇2 應避免不必要的型芯和活塊，以簡化造型工藝應盡量使鑄件全部或大部分置于下箱要求的機械加工余量和最小鑄孔：設計鑄造工藝圖時，為鑄件預先增加要切去的金屬 層厚度工藝參數(shù)的選擇起模斜度：為了便于模樣從砂型中取出， 凡平行起模方向的模樣表面上所增加的斜度收縮率：為保證鑄件應有的尺寸，模樣尺寸必須比鑄件放大一個該合金的收縮量型芯頭：型芯的定位、支撐和排氣的部分。熔模

14、鑄造：用易熔材料制成模樣，在模樣表面包覆耐火涂料制成型殼，再將模樣熔化排出型殼，從而獲得無分型面的鑄型，經(jīng)高溫焙燒后即可填沙澆注特金屬型鑄造：將液態(tài)金屬澆入合金的鑄型中，并在重力下凝固成型以獲得鑄件的方法種易產(chǎn)生澆不足、冷隔裂紋及白口等缺陷。1噴刷涂料，2金屬型,應保持一定的工作溫度，3適合的出型時間。鑄壓力鑄造：高溫高壓下降液態(tài)或半液態(tài)合金快速壓入金屬鑄型中，并在壓力<下凝固以造獲得鑄件。不適合鋼鐵鑄鐵件等高熔點金屬。離心鑄造金屬的塑性加工：利用金屬的塑性，使其改變形狀、尺寸和改善性能，獲得型材、棒材、線材或鍛壓件的加工方法。 金屬塑性變形的實質是：晶體內部產(chǎn)生滑移的結果。在切應力的作

15、用下，晶體的一 部分相對另一部分沿著一定的晶面產(chǎn)生相對滑動， （位錯運動）造成晶 體的塑性變形晶粒內部缺陷：位錯對塑性變形影響最為顯著。 通常使用的金屬都是由大量微小晶粒組成的多晶體，其塑性變形后可以看成是由組 成多晶體的許多單個晶粒產(chǎn)生的變形（稱為晶內變形）的綜合效果。同時，晶粒之 間也有滑動和轉動（稱為晶間變形） 。每個晶粒內部都有許多滑移面，因此整塊金 屬的變形量可以比較大。低溫時，多晶體的晶間變形不可過大，夠則將引起金屬的 破壞。金屬在常溫下進過塑性變形后，內部組織將發(fā)生變化1：晶粒沿最大變形的方向伸長； 2 晶格與晶粒均發(fā)生扭曲，產(chǎn)生內應力； 3 晶粒間產(chǎn)生碎晶。 變形強化（加工硬化

16、） ：金屬的力學性能將隨其內部的改變而發(fā)生明顯變化。變形 程度增加時，金屬的強度及硬度升高，而塑性和韌性下降。其原因是由 于滑移面上的碎晶塊和附近的晶格的強烈扭曲，增大了滑移阻力，使繼 續(xù)滑移難以進行所致。在冷變形時，隨著變形程度的增加，金屬材料的 所有強度指標和強敵都有所提高，但塑性和韌性有所下降?；貜停豪渥冃螐娀且环N不穩(wěn)定的現(xiàn)象，將冷變形后的金屬加熱至一定溫度后，因 原子的活動能力增強，使原子回復平衡位置，晶內殘余應力大大減小。T 回 =（ 0.250.3 ）T 熔再結晶：當溫度繼續(xù)升高到該金屬熔點的 0.4 倍時，金屬原子獲得更過熱能，使塑 性變形后金屬被拉長的晶粒重新生核、結晶，變?yōu)?/p>

17、與變形前晶格結構相同的新等軸晶粒。T再=0.4T熔金屬的本質：可鍛性：材料在好，而碳鍛造過程中經(jīng)受狀組織和塑性變形而不幵晶粒細小裂的能力。加工條件：1化學成分的影響：純金屬比合金好，碳鋼中含碳量越低可鍛性越好，鋼中含有形成碳化物的元素金屬組織的影響：純金屬及固溶體的可鍛性化物的可鍛性差，鑄態(tài)柱粗晶粒結構的可鍛性不如而均勻組織的可鍛性好。變形溫度的影響：提高金屬變形時的溫度是改善金屬鍛性的有效措施。但加熱溫度過高 必將產(chǎn)生過熱、過燒、脫碳和嚴重氧化等缺 陷應變速率的影響：應變對時間的變化率應力狀態(tài)的影響：壓應力的數(shù)目越多，則金屬的塑性越好：拉應力的數(shù)目越多，貝y金 屬的塑性越差。可鍛性的優(yōu)劣常用

18、金屬的塑性和變形抗力來綜合衡量。合金成分越復雜，可鍛性越差鍛造自由鍛：只用簡單的通用性工具，或在鍛造設備上、下砧間直接是坯料變形而獲得 所需要的幾何形狀及內部質量鍛件的方法。自由鍛工序： 基本工序：鐓粗（使坯料高度減小、橫截面積增大）、拔長（使坯<料橫截面積減小、長度增加）、沖孔（在坯料上沖出透孔或不透孔）、扭轉（將坯料一部分相對另一部分繞軸線旋I 轉一定角度）、錯移（將坯料一部分相對另一部分錯移幵，但仍保持軸心平行）、切割（將坯料分成幾部分或部分地 割幵，或從坯料的外部隔掉一部分）輔助工序：進行基本工序之前的預變形工序精整工序：在完成基本工序之后，用以提高鍛件尺寸及位置精確的 工序。模

19、鍛：利用鍛模使坯料變形而獲得鍛件的鍛造方法?？煞譃椋哄N上模鍛，曲柄壓力機上模鍛，摩擦壓力機上模鍛，胎模鍛。胎模鍛：在自由鍛設備上使用可移動模具生產(chǎn)模鍛件的一種鍛造方法。主要有扣模、筒模及和模三種。鍛造工藝規(guī)程的制訂：1余塊、機械加工余量和鍛造公差：為了簡化零件的形狀和結構，便于鍛造為增 加的一部分金屬稱為余塊；成形時為了保證機械加工最終獲得所 需尺寸而允許保留的多余金屬稱機械加工余量；鍛造公差是鍛件 名義尺寸的允許變動量。2分模面：上、（1）應保證模鍛件能從模膛中取出。下?；虬肌⑼梗?）應使上、下兩模沿分模面的模膛輪廓一致，以便安裝模鍛和模的分界面生產(chǎn)中容易發(fā)現(xiàn)錯模現(xiàn)象，及時而方便的調整模鍛位

20、置（3）分模面應選在能使模膛深度最淺的位置上廣（4）選定的分模面應使零件上所增加的余塊最少<（5）分模面最好是一個平面，以便于模鍛的制造，并防止|鍛模錯動3鍛模斜度：為了使鍛件易于從模膛中取出，鍛件與模膛側壁接觸部位需要一 定斜度4:模鍛圓角半徑：模鍛件中斷面形狀和平面形狀變化部位棱角的圓角和拐角處 得圓角i 5連皮厚度：當模鍛件的孔徑大于 25mnfl寸，應將孔型鍛出坯料重量：G坯料=G鍛件+G燒損+G料頭沖壓沖壓是板料經(jīng)分離或成型而獲得制件的工藝統(tǒng)稱。（通常是冷態(tài)下進行的，又稱冷沖壓只有當板料厚度超過 810mm時才采用熱沖壓）1 可以沖壓出形狀復雜的零件，且廢料少2 沖壓件具有足夠

21、高的精度和較低的表面粗造的值，互換性好，沖I壓后一特點搬不需要機械加工。3 能獲得重量輕、材料消耗少、強度和剛度都較高的零件4 操作簡單，工藝過程便于機械化和自動化，生產(chǎn)率高，故零件成本低。沖模制造復雜，成本高，只有在大批量生產(chǎn)的條件下優(yōu)越性才顯得突出。沖壓所用原材料必須具有足夠剛塑性沖壓的基本工序：分離工序：是坯料的一部分與另一部分相互分離（落料、沖孔、切斷修整等）變形工序：使坯料的一部分相對另一部分產(chǎn)生位移而不破裂的工序（拉深、彎曲、翻邊、成形等）沖裁的變彈性變形階段落料及沖孔:沖裁：利用沖模將板料以封閉的輪廓與行過程 塑性J變形階段坯料分離的一種沖壓方法。斷裂分離階段（統(tǒng)稱沖裁）當沖裁件

22、斷面質量要求較高時，應選取較小的間隙值。對沖裁件截面質量無嚴格要求時，應盡量加大間隙，以利于提高沖模壽命落料：利用沖裁取得一定外形的制件或坯件的沖壓方法沖孔：將材料以封閉的輪廓分離幵來，獲得帶孔的制件的一種沖壓方法凹凸模間隙：當沖裁件斷面質量要求較高時，應選取較小的間隙。對沖裁件截面質量無嚴格要求時，應盡量可能加大間隙，以利于提高沖模壽命。凹凸模刃口尺寸的確定：設計落料模時，應先按落料件確定凹模刃口尺寸，取凹模作設計基準件，然后根據(jù)間隙確定凸模尺寸，即用縮小凸模刃口尺寸來保證間隙值。設計沖孔模時，先按沖孔件確定凸模刃口尺寸，取凸模作設計基準件，然后根據(jù)間隙確定凹模尺寸， 即用擴大凹模尺寸來保證

23、間隙值。沖模在工作中必有磨損，落料件尺寸會隨凹模刃口的磨損而增大，而沖孔尺寸 會隨凸模的磨損而減小。為了保證沖裁件的尺寸要求，并提高模具的使用壽命，落 料時凹模的尺寸應靠近落料件公差范圍內最小尺寸；沖孔時，選取凸模刃口的尺寸 靠近孔的公差范圍內的最大值。沖裁件的排樣：指沖裁件在有搭邊排樣：各個落料件之間均留有一點尺寸的搭邊 條料或帶料上的布置放法無搭邊排樣：利用落料件形狀的一個邊做另一個落料件的邊緣休整：利用休整模沿沖裁件外圓或內孔刮削一薄層金屬，以切掉沖裁件上的剪裂帶 和毛刺，從而提高沖裁件的尺寸精度，降低表面粗糙值（外圓休整，內孔休 整）。變r拉深：變形區(qū)在一拉一壓的 應力作用下，使板料成

24、形為空心件，而厚度基本*不變形 彎曲：將板料型材或管材在彎矩作用下彎成具有一定曲率和角度的制件的成 型方法工 翻邊：在坯料的平面部分或曲面部分的邊緣，沿一定曲線翻起豎立直邊的成 形方法c=序 成形：利用局部塑性變形使坯料或半成品獲得所要求形狀尺寸的加工過程 拉深與沖裁的區(qū)別：1沖裁的凹凸模必須具有一定刃口，拉深件的凹凸模必須具有 一定圓角；2沖裁的凹凸模間隙 c=mS，拉深的凹凸模間隙（1.11.2 ） a。拉深過程：直壁本身主要受軸向拉應力作用，厚度有所減小，而直壁與底部之間的過渡圓角部被拉薄得最為嚴重。為防止起皺，可采用設置壓邊圈來解決在多次拉深中，拉深系數(shù)應一次比一次略大一些?？偫钕禂?shù)

25、值等于各拉深系數(shù)值 的乘積。彎曲：彎曲時應盡可能使彎曲線與板料纖維垂直。若彎曲線與纖維方向一致，則容 易產(chǎn)生破裂，此時應增大彎曲半徑。彎曲時，板料產(chǎn)生的變形由塑性變形和彈性變形兩部分組成。外載荷去除后，塑性 變形保留下來，彈性變形消失使板料形狀和尺寸發(fā)生于加載時變形方向相反的變 化，從而消去一部分彎曲變形效果的想象稱為回彈。因此在設計彎曲模時必須使模 具的角度比成品件角度小一個回彈角，以保證成品件的彎曲角度精確。沖壓 1對沖1落料件外形和沖孔件孔型應力求簡單對稱。盡采用圓形矩形等規(guī)則形狀件裁件2沖裁件的結構尺寸必須考慮材料的厚度結構的要3沖裁件上直線與直線、曲線與直線交接處，均應圓弧連接，以避

26、免尖角工藝求處因應力集中而產(chǎn)生裂紋。性2對彎1彎曲件應盡量對稱，彎曲半徑不能小于材料允許的最小彎曲半徑件的2彎曲邊過短不易成形，故應使彎曲邊的平直部分H>23。如果要求H很要求小,則需先留出適當?shù)挠嗔恳栽龃?H,彎好后在切除增加的金屬3彎曲帶孔件時應避免孔的變形，3 對拉伸1拉深件的外形應簡單對稱，深度不宜過大，以便使拉深次數(shù)廣最少，容易成形J 的要求2拉深的圓角半徑在不增加工藝程序的情況下，最小允許半徑"半徑過小必將增加拉深次數(shù)和整形工作，也增加模具數(shù)量，并容易產(chǎn)生廢品和提咼成本焊接焊接：通過加熱或加壓（或兩者并用），用或者不用填充材料，使工件產(chǎn)生原子間結合的一種連接方法。陽極區(qū)2600K,陰極