工程材料及成形技術基礎課程

1、課程名稱 ：工程材料及成形技術基礎總學時 ： 64/48學時 (理論學時56/40)適用專業(yè)：機械設計制造及其自動化、機械電子工程/汽車服務工程一、課程的性質與任務工程材料及成型技術基礎是研究機械零件的材料、性能及成形方法的綜合性課程，是高等工科師范院校機械工程專業(yè)必修的專業(yè)基礎課，其內容包括工程材料和成形技術基礎兩部分。本課程是在修完高等數學、大學物理（含實驗）和機械制圖等課程的基礎上開設的。其任務是使學生掌握工程材料及成形技術的基本知識，為后繼學習機械設計、模具制造工藝、先進制造技術和畢業(yè)設計等課程，培養(yǎng)專業(yè)核心能力；為今后從事職業(yè)學校機械類專業(yè)相關課程的教學，奠定必要的專業(yè)基礎。本課程教

2、學開設了實驗教學。通過實驗教學，在鞏固和驗證課程的基本理論知識的同時，拓展學生的創(chuàng)新思維，著重培養(yǎng)學生實踐動手能力和創(chuàng)新能力。二、課程教學基本要求1、獲得有關材料學的基本理論與工程材料的一般知識，掌握常用工程材料的成分、熱加工工藝與組織、性能及應用之間的相互關系，熟悉常用工程材料的種類、牌號與特點，使學生具備合理選用工程材料、熱處理方法、妥善安排熱處理工藝路線的基本能力。2、初步掌握工程材料主要成形方法的基本原理與工藝特點，獲得具有初步選擇常用工程材料、成形方法的能力和進行工藝分析的能力。3、具有綜合運用工藝知識，初步分析零件結構工藝性的能力。4、初步了解新材料、新技術、新工藝的特點和應用。四

3、、本課程的教學內容 緒 論一、材料科學的發(fā)展與地位：材料科學的發(fā)展通常是和人類文明聯系在一起的。古代文明：人類的發(fā)展史上，最先使用的工具是石器 ；新石器時代(公元前6000年公元前5000年)燒制成陶器；東漢時期發(fā)明了瓷器；到了西漢時期, 煉鐵技術又有了很大的提高，采用煤作為煉鐵的燃料，這要比歐洲早1700多年。在河南鞏縣漢代冶鐵遺址中，發(fā)掘出20多座冶鐵爐和鍛爐。爐型龐大，結構復雜，并有鼓風裝置和鑄造坑?？梢姰斈晟a規(guī)模之壯觀。 三次產業(yè)革命：產業(yè)經濟迅猛發(fā)展是以新材料的發(fā)現為依托的。如：半導體材料等。知識經濟時代：進入21世紀，被稱為現代科學技術四大支柱領域的材料、信息、能源和生物工程得到

4、了前所未有的重視和發(fā)展。材料作為人類生產和社會發(fā)展的物質基礎，占有十分重要的地位。我國在新材料新工藝的研究和應用方面取得重大成果：航空、航天事業(yè)迅速崛起，帶動航空、航天材料的發(fā)展。 飛船 運載火箭 衛(wèi)星殲10戰(zhàn)斗機 北京奧運會主會場“鳥巢”結構設計奇特新穎，鋼結構最大跨度達到343米。如果使用普通鋼材，厚度至少要達到220毫米。這樣一來，“鳥巢”鋼材重量將超過8萬噸。從工程的實際需求出發(fā)，Q460是最好的選擇。需要的大約是4.3萬噸高質量鋼材 低合金高強度鋼 。二、材料分類： 材料按工業(yè)工程來分類：機械工程材料，土建工程材料，電子材料等等；本課程主要涉及的是機械工程材料三、金屬材料及其學習方法

5、金屬材料的性能均其化學成分、顯微組織及加工工藝之間的關系 四、這門課的主要內容： 工程材料：金屬材料（主要）、非金屬材料（次要） 主線：性能與化學成分、組織和熱處理工藝之間關系 成型技術：鑄、鍛、焊；非金屬材料實驗： 性能測試、材料熱處理 工程材料結構與性能 1.1 材料原子(或分子)的相互作用 各種工程材料是由各種不同的元素組成，由不同的原子、離子或分子結合而成。原子、離子或分子之間的結合力稱為結合鍵。一般可把結合鍵分為離子鍵、共價健、金屬鍵和分子鍵四種。一、離子鍵當周期表中相隔較遠的正電性元素原子和負電性元素原子接觸時，前者失去最外層價電子變成帶正電荷的正離子，后者獲得電子變成帶負電荷的滿

6、殼層負離子。正離子和負離子由靜電引力相互吸引；同時當它們十分接近時發(fā)生排斥，引力和斥力相等即形成穩(wěn)定的離子鍵。NaCl、CaO、Al2O3等由離子鍵組成。離子鍵的結合力很大，因此離子晶體的硬度高，強度大，熱膨脹系統小，都是良好的絕緣體。在離子鍵結合中，由于離子的外層電子比較牢固地被束縛，可見光的能量一般不足以使其受激發(fā)，因而不吸收可見光，所以典型的離子晶體是無色透明的。二、共價鍵處于周期表中間位置的三、四、五價元素，原子既可能獲得電子變?yōu)樨撾x子，也可能丟失電子變?yōu)檎x子。當這些元素原子之間或與鄰近元素原子形成分子或晶體時，以共用價電子形成穩(wěn)定的電子滿殼層的方式實現結合。這種由共用價電子對產生的

7、結合鍵叫共價鍵。最具有代表性的共價晶體為金剛石。金剛石由碳原子組成，每個碳原子貢獻出4個價電子與周圍的4個碳原子共有，形成4個共價鍵，構成正四面體：一個碳原子在中心，與它共價的另外4個碳原子在4個頂角上。硅、鍺、錫等元素也可構成共價晶體。屬于共價晶體的還有SiC、Si3N4、BN等化合物。三、金屬鍵周期表中、族元素的原子在滿殼層外有一個或幾個價電子。原子很容易丟失其價電子而成為正離子。被丟失的價電子不為某個或某兩個原子所專有或共有，而是為全體原子所公有。這些公有化的電子叫做自由電子，它們在正離子之間自由運動，形成所謂電子氣。正離子在三維空間或電子氣中呈高度對稱的規(guī)則分布。正離子和電子氣之間產生

8、強烈的靜電吸引力，使全部離子結合起來。這種結合力就叫做金屬鍵。在金屬晶體中，價電子彌漫在整個體積內，所有的金屬離子皆處于相同的環(huán)境之中，全部離子(或原子)均可被看成是具有一定體積的圓球，所以金屬鍵無所謂飽和性和方向性。 金屬由金屬鍵結合，因此金屬具有下列特性：1. 良好的導電性和導熱性。金屬中有大量自由電子存在，當金屬的兩端存在電勢差或外加電場時，電子可以定向地流動，使金屬表現出優(yōu)良的導電性。金屬的導熱性很好，一是由于自由電子的活動性很強，二是依靠金屬離子振動的作用而導熱。2. 正的電阻溫度系數。 即隨溫度升高電阻增大。絕大多數金屬具有超導性，即在溫度接近于絕對零度時電阻突然下降，趨近于零。3

9、. 不透明并呈現特有的金屬光澤。 金屬中的自由電子能吸收并隨后輻射出大部分投射到表面的光能。4. 良好的塑性變形能力，金屬材料的強韌性好。 金屬鍵沒有方向性，原子間也沒有選擇性，所以在受外力作用而發(fā)生原子位置的相對移動時，結合鍵不會遭到破壞。四、分子鍵原子或分子之間是靠范特瓦爾斯力結合起來，這種結合鍵叫分子鍵。在含氫的物質，特別是含氫的聚合物中，一個氫原子可同時和兩個與電子親合能力大的、半徑較小的原子(如F、O、N等)相結合, 形成所謂氫鍵。氫健是一種較強的、有方向性的范特瓦爾斯鍵。其產生的原因是由于氫原子與某一原子形成共價健時，共有電子向那個原子強烈偏移，使氫原子幾乎變成一半徑很小的帶正電荷

10、的核， 因而它還可以與另一個原子相吸引。1.2 晶體材料的原子排列1.2.1 理想晶體結構常見的金屬晶體結構：體心立方晶格： 純鐵（912度以下）Cr、M。、W、V、K等。（2）面心立方晶格Cu、A1、Au、排六方晶格Be、Mg、Zn1.2.2 實際晶體結構單晶體與多晶體單晶體：結晶方位完全一致的晶體稱為“單晶體”： 單晶體具有各向異性多晶體：實際金屬結構是有許多單晶體組成：晶粒。多晶粒組成的晶體結構稱為多晶體。多晶體呈現各向同性2晶體缺陷(I)點缺陷：間隙原子；置換原子；(2)線缺陷：即位錯，在晶體中，有一列或若干列原子發(fā)生了有規(guī)律的錯排現象。 (3)面缺陷：金屬中的晶界和亞晶界1.3 合金

11、的晶體結構 1.3.1 合金的相、組織及其關系相是指合金中具有相同的物理、化學性能，并與其余部分以界面分開的物質部分固態(tài)合金中有兩類基本相：固溶體和金屬化合物組織：將一小塊金屬材料用金相砂紙磨光后進行拋光, 然后用侵蝕劑侵蝕, 即獲得一塊金相樣品。在金相顯微鏡下觀察，可以看到金屬材料內部的微觀形貌。這種微觀形貌稱做顯微組織(簡稱組織)。是合金的微觀形態(tài)。1.3.2 固溶體置換固溶體 間隙固溶體 1.3.3 金屬間化合物：金屬化合物一般熔點較高, 硬度高, 脆性大。合金中含有金屬化合物時, 強度、硬度和耐磨性提高, 而塑性和韌性降低 。 Fe3C是鋼鐵中的一種重要的間隙化合物，又稱為滲碳體具有復

12、雜的斜方晶格，它作為強化相對鋼鐵材料的性能有重大的影響。1.3.4 合金性能實際金屬的強化機制 1 固溶體與固溶強化點缺陷2位錯強化 線缺陷3細晶強化 面缺陷4化合物與第二相強化 體缺陷1.4 高聚物的結構 1.4.1 大分子鏈的結構線型結構： 線型結構是由許多鏈節(jié)聯成一條長鏈體型結構： 體型結構是分子鏈與分子鏈之間有許多鏈節(jié)相互交聯在一起，形成網狀或立體結構1.5 陶瓷的結構 1.7.工程材料的力學性能常見的有強度(屈服強度、斷裂強度、疲勞強度等)、硬度、塑性、沖擊韌性和斷裂韌性等。強度：是指在外力作用下材料抵抗變形和斷裂的能力，是材料最重要、最基本的力學性能指標之一。屈服強度：表示材料抵抗

13、微量塑性的能力抗拉強度：反映了材料產生最大均勻變形的抗力塑性：材料在外力作用下，產生塑性變形而不斷裂的性能稱為塑性。硬度：在外力作用下材料抵抗局部塑性變形的能力。（1）布氏硬度: HB /HBS（2）洛氏硬度: HRC/HRB/HRA （3）維氏硬度: HV 性能指標工程意義：結合材料的拉伸試驗引出材料的抗拉強度和屈服強度的概念，這兩個指標在工程設計中的意義。一個是設計機械零件的強度指標，一個是安全性指標（配合延伸率）。硬度是材料局部強度的指標。疲勞是材料在循環(huán)作用下的安全指標。斷裂韌性也是材料安全性指標，這一指標更注重材料缺陷方面的安全性。 第二章 金屬材料的凝固與固態(tài)相變2.1 純金屬的結

14、晶2.1.1 凝固的基本概念結晶：原子由近程有序狀態(tài)轉變?yōu)殚L程有序狀態(tài)的過程。過冷度概念: 理論結晶溫度T0與開始結晶溫度Tn之差叫做過冷度，用T表示。結晶的必要和充分條件是具有一定的過冷度2.1.2 金屬的結晶金屬的結晶過程：形核和長大兩個過程。自發(fā)形核（均質形核）、非自發(fā)形核（異質形核）影響形核和長大的因素：(1)過冷度的影響 (2)難熔雜質的影響晶粒大小及控制方法。 增大過冷度2)變質處理2.1.3 材料的同素異構現象晶體的同素異構：有些晶體隨著外界條件(如溫度、壓力)的變化而具有不同類型的晶體結構，稱為同素異構現象。鐵發(fā)生同素異構轉變，不僅晶體結構發(fā)生變化，而且體積也發(fā)生改變，這是鋼鐵

15、可進行熱處理主要原因。2.2 合金的凝固 2.2.1 二元合金相圖與凝固勻晶相圖；兩組元在液態(tài)和固態(tài)均能無限互溶所構成的相圖稱為二元勻晶相圖。杠桿定律： 設合金的質量為Q合金 , 其中 Ni質量分數為b%, 在 T1溫度時, L相中的 Ni質量分數為a%, 相中的Ni質量分數為c%。則合金中含Ni的總質量=L相中含Ni的質量+ 相中含Ni的質量 即因為 所以 化簡后得 c-b為線段 bc的長度; b-a為線段 ab的長度。 故得： 或 這個式子與力學中的杠桿定律相似, 因而亦被稱作杠桿定律。由杠桿定律不難算出合金中液相和固相在合金中所占的質量分數（即相對質量）分別為： 運用杠桿定律時要注意,

16、它只適用于相圖中的兩相區(qū), 并且只能在平衡狀態(tài)下使用。杠桿的兩個端點為給定溫度時兩相的成分點, 而支點為合金的成分點。2.共晶相圖：兩組元在液態(tài)無限互溶，在固態(tài)有限溶解(或不溶)，并在結晶時發(fā)生共晶轉變所構成的相圖稱為二元共晶相圖共晶反應式2.2.2 合金的性能與相圖的關系1合金的使用性能與相圖的關系；2合金的工藝性能與相圖的關系2.2.3 鑄錠(件)的凝固2.3 鐵碳合金平衡態(tài)的相變基礎2.3.1 FeFe3C相圖1鐵碳合金的相結構與性能2相圖分析3.相圖中重要三條水平線 2.3.2 鐵碳合金在平衡狀態(tài)下的相變；2.4 鋼在加熱時的轉變 2.4.1 鋼在實際加熱時的轉變點2.4.2 奧氏體的

17、形成過程及影響因素1奧氏體的形成過程；2奧氏體形成的影響因素2.5 鋼在冷卻時的轉變 鋼在奧氏體化后的冷卻過程決定了冷卻后鋼的組織類型和性能。熱處理時常用的冷卻方式有兩種：一是等溫冷卻；二是連續(xù)冷卻。 過冷奧氏體的轉變可分為三種基本類型，即珠光體型轉變(擴散型轉變)、貝氏體型轉變(過渡型或半擴散型轉變)和馬氏體型轉變(無擴散型轉變)。2.5.1 過冷奧氏體等溫轉變圖C曲線的左邊一條線為過冷奧氏體轉變開始線，右邊一條線為過冷奧氏體轉變終了線。該曲線下部還有兩條水平線，分別表示奧氏體向馬氏體轉變的開始溫度Ms線和轉變結束溫度Mf線。1含碳量的影響2合金元素的影響3 奧氏體化溫度和保溫時間的影響2.

18、5.2 過冷奧氏體連續(xù)冷卻轉變圖 2.5.3 過冷奧氏體的轉變產物及性能珠光體類型組織、貝氏體類型組織和馬氏體類型 第三章 金屬材料的塑性變形3.1 單晶體和多晶體的塑性變形 3.1.1單晶體的塑性變形單晶體的塑性變形有兩種,即滑移和孿生?；剖侵冈谇袘ψ饔孟?，晶體的一部分沿一定晶面（滑移面）和晶向（滑移方向）相對于另一部分發(fā)生的滑動。 滑移是通過位錯的運動來實現的。 孿生是指在切應力作用下，晶體的一部分沿一定的晶面（孿晶面）和晶向（攣晶方向）相對于另一部分所發(fā)生的切變表現為各向同性特性3.1.2 多晶體金屬塑性變形的特點 1.晶粒取向對塑性變形的影響2晶界對塑性變形的影響細晶強化是金屬的一

19、種很重要的強韌化手段。表現為各向異性特性。大量的圖標見講稿。3.2 金屬的形變強化3.2.1 形變強化現象金屬經過冷態(tài)下的塑性變形后其性能發(fā)生很大的變化，最明顯的特點強度隨塑性變形的增加而大為提高，其塑性卻隨之有較大的降低：這種現象稱為“形變強化”，也稱為加工硬化或冷作硬化。3.2.2 塑性變形后金屬的組織結構變化3.2.3 塑性變形產生的殘余應力3.3 塑性變形金屬在加熱時組織和性能的變化 3.3.1 回復加工硬化后的金屬，在加熱到一定溫度后原子獲得熱能，使原子得以恢復正常排列，消除了晶格扭曲可使加工硬化得到部分消除。這一過程稱為“回復”，這時的溫度稱為回復溫度。3.3.2 再結晶當溫度繼續(xù)

20、升高到該金屬熔點熱力學溫度的0.4倍時，金屬原子獲得更多的熱能，則開始以某些碎晶或雜質為核心結晶成新晶粒，從而消除了殘余應力和加工硬化現象。這個過程稱為再結晶，這時的溫度稱為最低再結晶溫度利用金屬的形變強化可提高金屬的強度，這是工業(yè)生產中強化金屬材料的一種手段。在塑性加工生產中，加工硬化給金屬繼續(xù)進行塑性變形帶來困難，應加以消除。常采用加熱的方法使金屬發(fā)生再結晶，從而再次獲得良好塑性。3.3.3 晶粒長大3.3.4 冷變形和熱變形凡在金屬的再結晶溫度以下進行的塑性變形稱為冷加工；而在再結晶溫度以上進行的塑性變形稱為熱加工。熱加工通常不會帶來強化效果。3.5 金屬纖維組織及其應用 為了獲得具有最

21、好力學性能的零件，在設計和制造零件時，都應使零件在工作中產生的最大正應力方向與纖維方向一致，最大切應力方向與纖維方向垂直，并使纖維分布與零件的輪廓相符合，盡量使纖維組織不被切斷。3.4 塑性加工性能及影響因素 3.4.1 塑性加工性能及其指標塑性加工性能常用金屬的塑性和變形抗力來綜合衡量。3.4.2 塑性加工性能的影響因素1金屬的本質：2加工條件：第四章金屬材料熱處理金屬材料的熱處理是金屬材料在固態(tài)下，通過適當的方式進行加熱、保溫和冷卻改變材料內部組織結構，從而改善材料性能的一種工藝方法，也稱之為金屬材料的改性處理。4.1 退火與正火 在機械零件或工具的加工制造過程中，退火與正火常作為預備熱處

22、理。4.1.1 退火退火是將鋼加熱到預定溫度，保溫一定時問后緩慢冷卻(通常隨爐冷卻)，獲得接近于平衡組織的熱處理工藝。1完全退火2.球化退火3.擴散退火（均勻化退火）4.去應力退火4.1.2 正火正火是將鋼加熱到Ac3(亞共析鋼)或Accm(共析和過共析鋼)以上3050 ，保溫適當時間后在靜止空氣中冷卻的熱處理工藝。4.2 鋼的淬火 淬火是將鋼加熱到Ac3或Ac1以上3050度，經過保溫后在冷卻介質中迅速冷卻的熱處理工藝。目的：淬火可以使鋼件獲得馬氏體和貝氏體組織，以提高鋼的力學性能。淬火是強化鋼件的最主要的而且是最常用的熱處理方法。亞共析鋼的淬火加熱溫度為加熱到Ac3以上3050度。淬火后的

23、組織為均勻細小的馬氏體。過共析鋼的淬火加熱溫度為Ac1以上3050度，淬火后的組織為均勻細小的馬氏體和粒狀二次滲碳體，有利于增加鋼的硬度和耐磨性。4.2.2 淬火冷卻介質4.2.3 淬火冷卻方法1單介質淬火法2雙介質淬火3 馬氏體分級淬火4貝氏體等溫淬火5冷處理4.3 鋼的表面淬火 表面淬火方法是將淬火零件表層金屬迅速加熱至相變溫度以上而心部末被加熱然后迅速冷卻，使零件表層獲得馬氏體而心部仍為原始組織的“外硬內韌”狀態(tài)。表面淬火法所用零件材料的含碳量:0.400. 50。4.3.1 感應加熱表面淬火感應加熱是將鋼件置于通人交變電流的線圈中，由于電磁感應，鋼件產生頻率相同、方向相反的交變電流。由

24、于集膚效應，集中在鋼件表層的高密度電流在具有較大電阻的鋼件表層呈渦旋流動并產生熱效應，將鋼件表層迅速加熱至淬火溫度而鋼件中心電流幾乎為零溫度變化很小，這時經噴水冷卻鋼件表面快冷淬火，得到一定深度的馬氏體層。低溫回火。4.3.2 火焰加熱表面淬火火焰加熱表面淬火法是用乙炔氧或其他可燃氣體燃燒時形成的高溫火焰將工件表面加熱到相變溫度以上，然后立即噴水淬火冷卻的方法。4.4 鋼的回火 回火就是把經過淬火的零件重新加熱到低于Ac1，的某一溫度，適當保溫后，冷卻到室溫的熱處理工藝。4.4.1 回火目的4.4.2 回火組織轉變及性能變化1鋼在回火時的組織轉變2. 回火后的組織和性能(1)回火馬氏體(250

25、 以下)是由淬火馬氏體分解的極細小的高度彌散的碳化物分布在針狀的低過飽和固溶體基體上，并保持共格關系。 (2)回火托氏體(350450 )是由高度彌散的滲碳體分布在鐵索體基礎上 (3)回火索氏體(500650 )是由較細的滲碳體顆粒分布在鐵索體基體上。硬度和強度隨回火溫度升高而下降其塑性和韌性隨回火溫度升高而提高。其原因是由于回火溫度的提高，產生馬氏體分解滲碳體析出和聚集長大，固溶強化消失，彌散強化減弱，內應力消除。4.4.3 回火工藝及應用1低溫回火2.中溫回火3高溫回火4.4.4 回火脆性第一類回火脆性；第二類回火脆性4.5鋼的淬透性 鋼的淬透性；淬透層的深度；鋼的淬硬性鋼的淬透性的影響因

26、素：影響鋼的淬透性主要是鋼的臨界冷卻速度淬透性與選材的關系。4.7 鋼的化學熱處理 化學熱處理是將鋼件置于一定溫度的活性介質中保溫，使介質中的一種或幾種元素原子滲入工件表面，以改變鋼件表層化學成分和組織，進而達到改進表面性能，滿足技術要求的熱處理工藝。化學熱處理基本過程：化學介質的分解即活性原子的產生；活性原子被鋼件表面吸收和溶解；活性原子由表面向內部擴散，形成一定的擴散層。4.7.1 滲碳將鋼放入滲碳的介質中加熱并保溫，使活性碳原子滲入鋼的表層的工藝稱為滲碳。 注意和表面淬火的區(qū)別1滲碳方法；2滲碳工藝參數滲碳時主要工藝參數是加熱溫度和保溫時間。加熱溫度高可以使?jié)B碳速度加快，但溫度過高會使鋼

27、件品粒粗大，滲碳溫度一般在900950度。而滲碳后零件表面含碳量最好在0.85。105范圍內。滲碳后的組織 常用于滲碳的鋼為低碳鋼和低碳合金鋼，如20、20Cr、20CrMnTi、12CrNi3等。滲碳后緩冷組織自表面至心部依次為：過共析組織（珠光體+碳化物）、共析組織（珠光體）、亞共析組織（珠光體+鐵素體）的過渡區(qū)，直至心部的原始組織。3.滲碳后的熱處理滲碳后的工件表面為過共析鋼組織，其硬度和耐磨性滿足不了零件要求，必須進行淬火和低溫回火。滲碳件在淬火后必須要進行低溫回火，回火溫度為150200度，以減少應力和脆性?；鼗鸷罅慵砻娼M織為回火馬氏體和滲碳體4.7.2 滲氮滲氮是在一定溫度下(一

28、般在Ac1，溫度下)使活性氯原子滲人工件表面的化學熱處理工藝4.8熱處理零件的結構工藝性及技術條件標注第六章 金 屬 材 料6.1 工業(yè)用鋼概述 6.1.1 鋼中雜質 錳、硅、硫、磷在鋼中的分布、對性能的影響。6.1.2 鋼的分類與編號 1鋼的分類：（10min）1）.按化學成分分類 ；2）.按質量分類；3）按用途分類2.鋼的編號 （20min）按碳含量、合金元素的種類和數量以及質量級別來編號：1.普通碳素結構鋼 Q253-A.F2.優(yōu)質碳素結構鋼 45、40Mn3.碳素工具鋼 T8或T10A4.鑄造碳鋼 3合金鋼的編號1）.低合金結構鋼 Q353-C2）.合金結構鋼 60Si2Mn3）.合金

29、工具鋼 5CrMnMo4）.特殊性能鋼6.2 合金元素在鋼中的作用 6.2.1 合金元素對鋼中基本相的影響（15min） 1形成合金鐵素體2形成碳化物6.2.2 合金元素對鐵碳相圖的影響 （10min）6.2.3 合金元素對熱處理及性能的影響 （15min）1對鋼在加熱時奧氏體化的影響2對過冷奧氏體分解的影響3對回火轉變的影響6.3 結構鋼 6.3.1 普通結構鋼 （10min）普通碳素結構鋼和低合金高強度結構鋼1成分特點2熱處理特點普通結構鋼使用時一般不進行熱處理，大多數是在熱軋狀態(tài)下或熱軋后正火狀態(tài)下使用。其組織為鐵素體和少量珠光體普通碳素結構鋼：一般工程用熱軋鋼板、鋼帶、型鋼、棒鋼等低合

30、金高強度結構鋼：這類材料是用來制造橋梁、船舶、大型鋼結構6.3.2優(yōu)質結構鋼 （40min）硫、磷含量均控制在0.035以下1性能要求2.成分特點3.熱處理特點機器零件制造工藝流程一般為：下料 毛坯成形(通常為鍛造) 預備熱處理 粗加工 最終熱處理 精加工 裝配。6.4 工具鋼 6.4.1 性能要求6.4.2 成分特點6.4.3 鍛造及熱處理特點6.5 特殊性能鋼 特殊性能鋼是指具有特殊的物理、化學性能的鋼，如不銹鋼、耐熱鋼和耐磨鋼等6.5 特殊性能鋼 特殊性能鋼是指具有特殊的物理、化學性能的鋼，如不銹鋼、耐熱鋼和耐磨鋼等.6.6 鑄鐵 6.6.1 鑄鐵的石墨化 （20min）6.6.2 常用

31、鑄鐵（50min）1.鑄鐵的組織、分類與牌號鑄鐵的性能除了與成分及基體組織有關外，更主要的是取決于石墨的形態(tài)(形狀、大小、數量、分布等)，因此，工業(yè)鑄鐵一般根據石墨的形態(tài)來進行分類。2.成分特點3鑄鐵性能特點4熱處理特點5鑄鐵的應用6.6.3 合金鑄鐵 （20min）1耐磨鑄鐵2耐熱鑄鐵3耐蝕鑄鐵6.7鋁及其合金 6.7.1 純鋁6.7.2 鋁合金的分類形變鋁合金和鑄造鋁合金兩大類形變鋁合金又可分為防銹鋁合金、硬鋁合金、超硬鋁合金和鍛造鋁合金。鋁硅鑄造鋁合金：又稱為硅鋁明6.8銅及其合金 6.8.1 純銅6.8.2 黃銅黃銅是以鋅作為主要合金元素的銅合金通常把銅鋅二元合金稱為普通黃銅，用“黃”

32、字漢語拼音字首“H”表示，其后附以數字表示平均含銅量。6.8.3 青銅6.9 軸承合金錫基軸承合金6.10新型金屬材料 形狀記憶合金第七章 鑄造（金屬液態(tài)成形） 7.1 砂型鑄造（60min）砂型鑄造的工藝過程包括：混砂、造型和造芯、烘干、合箱、熔化與澆注、鑄件的清理和檢驗等工序。液態(tài)成形（鑄造）的優(yōu)點： （1）適應性廣，工藝靈活性大（材料、大小、形狀幾乎不受限制）（2）最適合形狀復雜的箱體、機架、閥體、泵體、缸體等（3）成本較低（鑄件與最終零件的形狀相似、尺寸相近）主要問題：組織疏松、晶粒粗大，鑄件內部常有縮孔、縮松、氣孔等缺陷產生，導致鑄件力學性能，特別是沖擊性能較低。分類：鑄造從造型方法

33、來分，可分為砂型鑄造和特種鑄造兩大類。其中砂型鑄造工藝如圖7-1所示。 圖7-1 HYPERLINK /jpkc/20/one.files/1-01.swf 砂型鑄造工藝流程圖7.1.1 造型方法造型是砂型鑄造的重要工序，有手工造型和機器造型兩類。1.手工造型 手工造型特點：操作方便靈活、適應性強，模樣生產準備時間短。但生產率低，勞動強度大，鑄件質量不易保證。只適用于單件小批量生產。各種常用手工造型方法的特點及其適用范圍見下表：表 常用手工造型方法的特點和應用范圍 造型方法 主要特點 適用范圍 按砂箱特征區(qū)分 鑄型由上型和下型組成，造型、起模、修型等操作方便 適用于各種生產批量，各種大、中、小

34、鑄件 鑄型由上、中、下三部分組成，中型的高度須與鑄件兩個分型面的間距相適應。三箱造型費工，應盡量避免使用 主要用于單件、小批量生產具有兩個分型面的鑄件 在車間地坑內造型，用地坑代替下砂箱，只要一個上砂箱，可減少砂箱的投資。但造型費工，而且要求操作者的技術水平較高 常用于砂箱數量不足，制造批量不大的大、中型鑄件 鑄型合型后，將砂箱脫出，重新用于造型。澆注前，須用型砂將脫箱后的砂型周圍填緊，也可在砂型上加套箱 主要用在生產小鑄件，砂箱尺寸較小 按模樣特征區(qū)分 模樣是整體的，多數情況下，型腔全部在下半型內，上半型無型腔。造型簡單，鑄件不會產生錯型缺陷 適用于一端為最大截面，且為平面的鑄件 模樣是整體

35、的，但鑄件的分型面是曲面。為了起模方便，造型時用手工挖去阻礙起模的型砂。每造一件，就挖砂一次，費工、生產率低 用于單件或小批量生產分型面不是平面的鑄件 為了克服挖砂造型的缺點，先將模樣放在一個預先作好的假箱上，然后放在假箱上造下型，省去挖砂操作。操作簡便，分型面整齊 用于成批生產分型面不是平面的鑄件 將模樣沿最大截面處分為兩半，型腔分別位于上、下兩個半型內。造型簡單，節(jié)省工時 常用于最大截面在中部的鑄件 鑄件上有妨礙起模的小凸臺、肋條等。制模時將此部分作成活塊，在主體模樣起出后，從側面取出活塊。造型費工，要求操作者的技術水平較高 主要用于單件、小批量生產帶有突出部分、難以起模的鑄件 用刮板代替

36、模樣造型。可大大降低模樣成本，節(jié)約木材，縮短生產周期。但生產率低，要求操作者的技術水平較高 主要用于有等截面的或回轉體的大、中型鑄件的單件或小批量生產 2.機器造型：機器造型是指用機械設備實現緊砂和起模的造型方法。機器造型特點： 大批量生產砂型的主要方法，能夠顯著提高勞動生產率，改善勞動條件，并提高鑄件的尺寸精度、表面質量，使加工余量減小。1）.基本原理 圖7-2所示為頂桿起模式震壓造型機的工作過程。圖7-2 HYPERLINK /jpkc/20/12.files/zyzx.swf 震壓造型機的工作過程填砂震擊緊砂輔助壓實起模 2）.工藝特點 機器造型工藝是采用模底板進行兩箱造型。模底板是將模

37、樣、澆注系統沿分型面與底板聯結成一個整體的專用模具。造型后，底板形成分型面，模樣形成鑄型空腔。3.造芯 用途：當制作空心鑄件，或鑄件的外壁內凹，或鑄件具有影響起模的外凸時，經常要用到型芯，制作型芯的工藝過程稱為造芯。型芯可用手工制造，也可用機器制造。形狀復雜的型芯可分塊制造，然后粘合成形。注意：為了提高型芯的剛度和強度，需在型芯中放入芯骨；為了提高型芯的透氣性，需在型芯的內部制作通氣孔；為了提高型芯的強度和透氣性，一般型芯需烘干使用。7.1.2砂型鑄造工藝目的：為了獲得健全的合格鑄件，減小鑄型制造的工作量，降低鑄件成本，在砂型鑄造的生產準備過程中，必須合理地制訂出鑄造工藝方案，并繪制出鑄造工藝

38、圖。鑄造工藝圖：在零件圖中用各種工藝符號表示出鑄造工藝方案的圖形，其中包括：鑄件的澆注位置；鑄型分型面；型芯的數量、形狀、固定方法及下芯次序；加工余量；起模斜度；收縮率；澆注系統；冒口；冷鐵的尺寸和布置等。鑄造工藝圖是指導模樣（芯盒）設計、生產準備、鑄型制造和鑄件檢驗的基本工藝文件。依據鑄造工藝圖，結合所選造型方法，便可繪制出模樣圖及合箱圖。圖7-3為支座的鑄造工藝圖、模樣圖及合箱圖。圖7-3 支座的鑄造工藝圖、模樣圖及合型圖a)零件圖 b)鑄造工藝圖（左）和模樣圖（右） c)合型圖（一）澆注位置的選擇 澆注位置：澆注時鑄件在鑄型中所處的位置，選擇原則如下：1鑄件的重要加工面應朝下或位于側面

39、圖7-4所示為車床床身鑄件的澆注位置方案。由于床身導軌面是重要表面，不允許有明顯的表面缺陷，而且要求組織致密，因此應將導軌面朝下澆注。圖7-4車床床身的澆注位置圖7-5為起重機卷揚筒的澆注位置方案。采用立式澆注，由于全部圓周表面均處于側立位置，其質量均勻一致、較易獲得合格鑄件。圖7-5卷揚筒的澆注位置1 鑄件的大平面應朝下 型腔的上表面除了容易產生砂眼、氣孔、夾渣等缺陷外，大平面還常容易產生夾砂缺陷。因此，對平板、圓盤類鑄件的大平面應朝下。2 面積較大的薄壁部分置于鑄型下部或使其處于垂直或傾斜位置 可以有效防止鑄件產生澆不足或冷隔等缺陷。圖7-6為油盤鑄件的合理澆注位置。圖7-6 薄壁件的澆注

40、位置3 對于容易產生縮孔的鑄件，應將厚大部分放在分型面附近的上部或側面 以便在鑄件厚壁處直接安置冒口，使之實現自下而上的定向凝固。如前述之鑄鋼卷揚筒，澆注時厚端放在上部是合理的；反之，若厚端在下部，則難以補縮。（二）鑄型分型面的選擇 鑄型分型面的選擇恰當與否會影響鑄件質量，使制模、造型、造芯、合箱或清理等工序復雜化，甚至還可增大切削加工的工作量。分型面的選擇原則：1便于起模，使造型工藝簡化 盡量使分型面平直、數量少，避免不必要的活塊和型芯。圖7-7為一起重臂鑄件，按圖中所示的分型面為一平面，故可采用較簡便的分模造型；如果選用彎曲分型面，則需采用挖砂或假箱造型，而在大量生產中則使機器造型的模底板

41、的制造費用增加。圖7-7 起重臂的分型面應盡量使鑄型只有一個分型面，以便采用工藝簡便的兩箱造型。多一個分型面，鑄型就增加一些誤差，使鑄件的精度降低。圖7-8a所示的三通，其內腔必須采用一個T字型芯來形成，但不同的分型方案，其分型面數量不同。當中心線ab呈垂直時（圖7-8b），鑄型必須有三個分型面才能取出模樣，即用四箱造型。當中心線cd呈垂直時（圖7-8c），鑄型有兩個分型面，必須采用三箱造型。當中心線ab和cd都呈水平位置時（圖7-8d），因鑄型只有一個分型面，采用兩箱造型即可。顯然，圖7-8d是合理的分型方案。圖7-8 三通的分型方案圖7-9所示支架分型方案是避免用活塊的例子。按圖中方案I，

42、凸臺必須采用四個活塊制出，而下部兩個活塊的部位較深，取出困難。當改用方案II時，可省去活塊，僅在A處稍加挖砂即可。圖7-9 支架的分型方案鑄件的內腔一般是由型芯形成的，有時可用型芯簡化模樣的外形，制出妨礙起模的凸臺、側凹等。但制造型芯需要專門的工藝裝備，并增加下芯工序，會增加鑄件成本。因此，選擇分型面時應盡量避免不必要的型芯。如圖7-10所示的輪形鑄件，由于輪的圓周面外側內凹，在批量不大的生產條件下，多采用三箱造型。但在大批量生產條件下，采用機器造型，需要改用圖中所示的環(huán)狀型芯，使鑄型簡化成只有一個分型面，這種方法盡管增加了型芯的費用，但可通過機器造型所取得的經濟效益得到補償。圖7-10 使用

43、型芯減少分型面2盡量使鑄件全部或大部置于同一砂箱，以保證鑄件精度 如圖7-11所示。圖7-11 車床床身鑄件3盡量使型腔及主要型芯位于下型 這樣便于造型、下芯、合箱和檢驗鑄件壁厚。但下型型腔也不宜過深，并盡量避免使用吊芯和大的吊砂。如圖7-12所示。圖7-12 機床支架注意：選擇分型面的上述諸原則，對于某個具體的鑄件來說難以全面滿足，有時甚至互相矛盾。因此，必須抓住主要矛盾、全面考慮，至于次要矛盾，則應從工藝措施上設法解決。（三）工藝參數的確定 在鑄造工藝方案初步確定之后，還必須選定鑄件的機械加工余量、起模斜度、收縮率、型芯頭尺寸等具體參數。1. 加工余量和最小鑄出孔 在鑄件上為切削加工而加大

44、的尺寸稱為機械加工余量。數值取決于：鑄件生產批量、合金的種類、鑄件的大小、加工面與基準面之間的距離及加工面在澆注時的位置等。采用機器造型，鑄件精度高，余量可減?。皇止ぴ煨驼`差大，余量應加大。鑄鋼件因表面粗糙，余量應加大；非鐵合金鑄件價格昂貴，且表面光潔，余量應比鑄鐵小。鑄件的尺寸愈大或加工面與基準面之間的距離愈大，尺寸誤差也愈大，故余量也應隨之加大。澆注時鑄件朝上的表面因產生缺陷的機率較大，其余量應比底面和側面大?；诣T鐵的機械加工余量見下表?；诣T鐵的機械加工余量 （mm） 鑄件最大尺寸 澆注時位置 加工面與基準面之間的距離 50 50120 120260 260500 500800 80012

45、50 120 頂面 底、側面 3.54.5 2.53.5 4.04.5 3.03.5 120260 頂面 底、側面 4.05.0 3.04.0 4.55.0 3.54.0 5.05.5 4.04.5 260500 頂面 底、側面 4.56.0 3.54.5 5.06.0 4.04.5 6.07.0 4.55.0 6.57.0 5.06.0 500800 頂面 底、側面 5.07.0 4.05.0 6.07.0 4.55.0 6.57.0 4.55.5 7.08.0 5.06.0 7.59.0 6.57.0 8001250 頂面 底、側面 6.07.0 4.05.5 6.57.5 5.05.5

46、7.08.0 5.06.0 7.58.0 5.56.0 8.09.0 5.57.0 8.510 6.57.5 鑄件的孔、槽：一般來說，較大的孔、槽應當鑄出，以減少切削加工工時，節(jié)約金屬材料，并可減小鑄件上的熱節(jié)；較小的孔則不必鑄出，用機加工較經濟。最小鑄出孔的參考數值見下表。對于零件圖上不要求加工的孔、槽以及彎曲孔等，一般均應鑄出。表 鑄件毛坯的最小鑄出孔 （mm） 生產批量 最小鑄出孔的直徑d 灰鑄鐵件 鑄鋼件 大量生產 1215 成批生產 1530 3050 單件、小批量生產 3050 50 2. 起模斜度 為了使模樣（或型芯）易于從砂型（或芯盒）中取出，凡垂直于分型面的立壁，制造模樣時必

47、須留出一定的傾斜度，此傾斜度稱為起模斜度，如圖7-13所示。在鑄造工藝圖上，加工表面上的起模斜度應結合加工余量直接表示出，而不加工表面上的斜度（結構斜度）僅需用文字注明即可。圖7-13 起模斜度3. 收縮率 鑄件冷卻后的尺寸比型腔尺寸略為縮小，為保證鑄件的應有尺寸，模樣尺寸必須比鑄件放大一個該合金的收縮率。鑄造收縮率K表達式為：式中 模樣或芯盒工作面的尺寸，單位為mm；鑄件的尺寸，單位為mm。通常，灰鑄鐵的鑄造收縮率為0.7%1.0%，鑄造碳鋼為1.3%2.0%，鑄造錫青銅為1.2%1.4%。4. 型芯頭 型芯頭可分為垂直芯頭和水平芯頭兩大類，如圖7-14所示。圖7-14 型芯頭的構造a）垂直

48、芯頭 b）水平芯頭（四）鑄造工藝設計的一般程序 鑄造工藝設計：在生產鑄件之前，編制出控制該鑄件生產工藝的技術文件。鑄造工藝設計主要是畫鑄造工藝圖、鑄件毛坯圖、鑄型裝配圖和編寫工藝卡片等，它們是生產的指導性文件，也是生產準備、管理和鑄件驗收的依據。因此，鑄造工藝設計的好壞，對鑄件的質量、生產率及成本起著決定性的作用。一般大量生產的定型產品、特殊重要的單件生產的鑄件，鑄造工藝設計訂得細致，內容涉及較多。單件、小批生產的一般性產品，鑄造工藝設計內容可以簡化。在最簡單的情況下，只須繪制一張鑄造工藝圖即可。鑄造工藝設計的內容和一般程序見表。表 鑄造工藝設計的內容和一般程序項目 內容 用途及應用范圍 設計

49、程序 鑄 造 工 藝 圖 在零件圖上用規(guī)定的紅、蘭等各色符號表示出：澆注位置和分型面，加工余量，收縮率，起模斜度，反變形量，澆、冒口系統，內外冷鐵，鑄肋，砂芯形狀、數量及芯頭大小等 是制造模樣、模底板、芯盒等工裝以及進行生產準備和驗收的依據 適用于各種批量的生產 產品零件的技術條件和結構工藝性分析 選擇鑄造及造型方法 確定澆注位置和分型面 選用工藝參數 設計澆冒口、冷鐵和鑄肋 型芯設計 鑄 件 圖 把經過鑄造工藝設計后，改變了零件形狀、尺寸的地方都反映在鑄件圖上 是鑄件驗收和機加工夾具設計的依據。適用于成批、大量生產或重要鑄件的生產 在完成鑄造工藝圖的基礎上，畫出鑄件圖 鑄 型 裝 配 圖 表

50、示出澆注位置，型芯數量、固定和下芯順序，澆冒口和冷鐵布置，砂箱結構和尺寸大小等 是生產準備、合箱、檢驗、工藝調整的依據 適用于成批、大量生產的重要件，單件的重型鑄件 通常在完成砂箱設計后畫出 鑄造工藝卡片 說明造型、造芯、澆注、打箱、清理等工藝操作過程及要求 是生產管理的重要依據 根據批量大小填寫必要條件 綜合整個設計內容 （五）實例分析 以C6140車床進給箱體為例分析毛坯的鑄造工藝方案如下：C6140車床進給箱體，該件質量約35Kg，如圖1-31所示，該零件沒有特殊質量要求的表面，僅要求盡量保證基準面D不得有明顯鑄造缺陷，以便進行定位。它的材料為鑄造性能優(yōu)良的灰鑄鐵（HT150），勿需考慮

51、補縮。在制訂鑄造工藝方案時，主要應著眼于工藝上的簡化。圖7-15 車床進給箱體零件圖1.分型面 進給箱體的分型面，有如圖1-32所示的三個方案供選擇：方案I：分型面在軸孔的中心線上。此時，凸臺A因距分型面較近，又處于上型，若采用活塊，型砂易脫落，故只能用型芯來形成，槽C可用型芯或活塊制出。本方案的主要優(yōu)點是適于鑄出軸孔，鑄后軸孔的飛邊少，便于清理。同時，下芯頭尺寸較大，型芯穩(wěn)定性好，不容易產生偏芯。其主要缺點是基準面D朝上，使該面較易產生氣孔和夾渣等缺陷，且型芯的數量較多。方案II：從基準面D分型，鑄件絕大部分位于下型。此時，凸臺A不妨礙起模，但凸臺E和槽C妨礙起模，也需采用活塊或型芯來克服。

52、它的缺點除基準面朝上外，其軸孔難以直接鑄出。軸孔若擬鑄出，因無法制出型芯頭，必須加大型芯與型壁的間隙，致使飛邊清理困難。方案III：從B面分型，鑄件全部置于下型。其優(yōu)點是鑄件不會產生錯型缺陷；基準面朝下，其質量容易保證；同時，鑄件最薄處在鑄型下部，金屬液易于充滿鑄型。缺點是凸臺E、A和槽C都需采用活塊或型芯，而內腔型芯上大下小穩(wěn)定性差；若擬鑄出軸孔，其缺點與方案II相同。圖7-16 車床進給箱體分型面的選擇方案上述諸方案各有其優(yōu)缺點，需結合具體生產條件，找出最佳方案。大批量生產條件下，為減少切削加工工作量，九個軸孔需要鑄出。此時，為了使下芯、合箱及鑄件的清理簡便，只能按照方案I從軸孔中心線處分

53、型。為了便于采用機器造型、盡量避免活塊，故凸臺和凹槽均應用型芯來形成。為了克服基準面朝上的缺點，必須加大D面的加工余量。單件、小批量生產條件下，因采用手工造型，使用活塊造型較型芯更為方便。同時，因鑄件的尺寸允許偏差較大，九個軸孔不必鑄出，留待直接切削加工而成。此外，應盡量降低上型高度，以便利用現有砂箱。顯然，在單件生產條件下，宜采用方案II或方案III。2. 鑄造工藝圖 分型面確定后，便可繪制出鑄造工藝簡圖，采用分型方案I時的鑄造工藝圖如圖7-17所示。圖7-17 車床進給箱體鑄造工藝圖（局部）7.2 特種鑄造（40min）7.2.1 熔模鑄造熔模鑄造又名“失蠟鑄造”，是用易熔的蠟質材料制作模

54、型，用造型材料將其包覆若干層后形成型殼，再將其中蠟模熔化到出，烘干后澆入金屬液而獲得鑄件的方法。圖7-18 熔模鑄造示意圖（一）熔模鑄造的工藝過程1制造蠟模 蠟模材料常用50%石蠟和50%硬脂酸配制而成。如圖1-34a所示。為提高生產率，常把數個蠟模熔焊在蠟棒上，成為蠟模組，如圖1-34b所示。 2制造型殼 在蠟模組表面浸掛一層以水玻璃和石英粉配制的涂料，然后在上面撒一層較細的硅砂，并放入固化劑（如氯化銨水溶液等）中硬化。使蠟模組外面形成由多層耐火材料組成的堅硬型殼（一般為410層），型殼的總厚度為57mm，如圖1-34c所示。3熔化蠟模（脫蠟） 通常將帶有蠟模組的型殼放在8090的熱水中，使

55、蠟料熔化后從澆注系統中流出。4型殼的焙燒 把脫蠟后的型殼放入加熱爐中，加熱到800950，保溫0.52h，燒去型殼內的殘蠟和水分，并使型殼強度進一步提高。5澆注 將型殼從焙燒爐中取出后，周圍堆放干砂，加固型殼，然后趁熱（600700）澆入合金液，并凝固冷卻。6脫殼和清理 用人工或機械方法去掉型殼、切除澆冒口，清理后即得鑄件。熔模鑄造的特點是：（1）鑄件精度高、表面質量好，是少、無切削加工工藝的重要方法之一，其尺寸精度可達IT11IT14，表面粗糙度為Ra12.51.6m。如熔模鑄造的渦輪發(fā)動機葉片，鑄件精度已達到無加工余量的要求。（2）可制造形狀復雜鑄件，其最小壁厚可達0.3mm，最小鑄出孔徑

56、為0.5mm。對由幾個零件組合成的復雜部件，可用熔模鑄造一次鑄出。（3）鑄造合金種類不受限制，用于高熔點和難切削合金，更具顯著的優(yōu)越性。（4）生產批量基本不受限制，既可成批、大批量生產，又可單件、小批量生產。缺點：工序繁雜，生產周期長，原輔材料費用比砂型鑄造高，生產成本較高，鑄件不宜太大、太長，一般限于25kg以下。產品：生產汽輪機及燃氣輪機的葉片，泵的葉輪，切削刀具，以及飛機、汽車、拖拉機、風動工具和機床上的小型零件。7.3.2金屬型鑄造金屬型鑄造是將金屬液澆注到金屬鑄型中獲得鑄件的方法鑄造（金屬液態(tài)成形）：將液態(tài)金屬在重力或外力作用下充填到型腔中，待其凝固冷卻后，獲得所需形狀和尺寸的毛坯或

57、零件的方法。1、金屬型的結構與材料 根據分型面位置的不同，金屬型可分為垂直分型式、水平分型式和復合分型式三種結構，其中垂直分型式金屬型開設澆注系統和取出鑄件比較方便，易實現機械化，應用較廣，如圖7-19所示。圖7-19 垂直分型式金屬型圖7-20所示為鑄造鋁合金活塞用的垂直分型式金屬型，它由兩個半型組成。上面的大金屬芯由三部分組成，便于從鑄件中取出。當鑄件冷卻后，首先取出中間的楔片及兩個小金屬芯，然后將兩個半金屬芯沿水平方向向中心靠攏，再向上拔出。制造金屬型的材料熔點一般應高于澆注合金的熔點。如澆注錫、鋅、鎂等低熔點合金，可用灰鑄鐵制造金屬型；澆注鋁、銅等合金，則要用合金鑄鐵或鋼制金屬型。金屬

58、型用的芯子有砂芯和金屬芯兩種。圖7-20 鋁合金活塞的金屬型簡圖2、金屬型的鑄造工藝措施由于金屬型導熱速度快，沒有退讓性和透氣性，為了確保獲得優(yōu)質鑄件和延長金屬型的使用壽命，必須采取下列工藝措施：（1）加強金屬型的排氣（2）表面噴刷防粘砂涂料（3）預熱金屬型（4）開 型因金屬型無退讓性，除在澆注時正確選定澆注溫度和澆注速度外，澆注后，如果鑄件在鑄型中停留時間過長，易引起過大的鑄造應力而導致鑄件開裂。因此，鑄件冷凝后，應及時從鑄型中取出。通常鑄鐵件出型溫度為780950左右，開型時間為1060s。3、金屬型鑄件的結構工藝性（1）鑄件結構一定要保證能順利出型，鑄件結構斜度應較砂型鑄件為大。（2）鑄

59、件壁厚要均勻，壁厚不能過?。ˋl-Si合金24mm，Al-Mg合金為35mm）。（3）鑄孔的孔徑不能過小、過深，以便于金屬型芯的按放和抽出，4、金屬型鑄造的特點及應用范圍金屬型鑄造的特點是：（1）尺寸精度高（IT12IT16）、表面粗糙度小（Ra12.56.3m），機械加工余量小。（2）鑄件的晶粒較細，力學性能好。（3）可實現一型多鑄，提高了勞動生產率，且節(jié)約造型材料。但金屬型的制造成本高，不宜生產大型、形狀復雜和薄壁鑄件；由于冷卻速度快，鑄鐵件表面易產生白口，切削加工困難；受金屬型材料熔點的限制，熔點高的合金不適宜用金屬型鑄造。用途：銅合金、鋁合金等鑄件的大批量生產，如活塞、連桿、汽缸蓋等；

60、鑄鐵件的金屬型鑄造目前也有所發(fā)展，但其尺寸限制在300mm以內，質量不超過8kg，如電熨斗底板等。7.2.3 低壓鑄造一、比壓3070MPa，充型時間0.010.2sec。（一）壓鑄機和壓鑄工藝過程壓鑄機分類：根據壓室工作條件不同，分為冷壓室壓鑄機和熱壓室壓鑄機兩類。熱壓室壓鑄機的壓室與坩堝連成一體，而冷壓室壓鑄機的壓室是與坩堝分開的。冷壓室壓鑄機又可分為立式和臥式兩種，目前以臥式冷壓室壓鑄機應用較多，其工作原理如圖7-21所示。壓鑄鑄型：定型、動型，將定量金屬液澆入壓室，柱塞向前推進，金屬液經澆道壓入壓鑄模型腔中，經冷凝后開型，由推桿將鑄件推出。冷壓室壓鑄機，可用于壓鑄熔點較高的非鐵金屬，如