工藝技術熱加工工藝基礎

熱加工工藝基礎1金屬材料導論2金屬液態(tài)成形3金屬塑性成形4金屬連接成形熱加工工藝2.1

金屬液態(tài)成形基礎概述知識點:常用金屬材料黑色金屬有色金屬粉末冶金鋼鑄鋼和鑄鐵銅及銅合金鋁及鋁合金硬質合金粉末高速鋼什么是金屬的液態(tài)成形:

即將液態(tài)金屬澆入與零件形狀相適應的鑄型空腔中，待其冷卻凝固，以獲得毛坯或零件的工藝方法,亦稱鑄造.金屬的液態(tài)成形的作用:

金屬的液態(tài)成形是制造毛坯、零件的重要方法之一。按鑄型材料的不同，金屬液態(tài)成形可分為砂型鑄造和特種鑄造（包括壓力鑄造、金屬型鑄造等）.其中砂型鑄造是最基本的液態(tài)成形方法，所生產的鑄件要占鑄件總量的80%以上.金屬液態(tài)成形基礎概述2.2 金屬液態(tài)成形金屬的液態(tài)成形2.1金屬液態(tài)成形的鑄造基礎2.2金屬的液態(tài)成形工藝2.3液態(tài)成形金屬件的工藝設計2.4液態(tài)金屬成形件的結構設計知識點：鑄造工藝基礎合金的鑄造性能性能物液態(tài)合金的充型能力鑄件的凝固與收縮鑄造缺陷分析氣孔鑄造內應力變形和裂紋縮孔和縮松砂型鑄造過程液態(tài)成型的優(yōu)點適于做復雜外形，特別是復雜內腔的毛坯對材料的適應性廣，鑄件的大小幾乎不受限制成本低，原材料來源廣泛，價格低廉,一般不需要昂貴的設備是某些塑性很差的材料(如鑄鐵等)制造其毛坯或零件的唯一成型工藝液態(tài)成型優(yōu)點液態(tài)成型的優(yōu)點工藝過程比較復雜，一些工藝過程還難以控制液態(tài)成形零件內部組織的均勻性、致密性一般較差液態(tài)成形零件易出現(xiàn)縮孔、縮松、氣孔、砂眼、夾渣、夾砂、裂紋等缺陷，產品質量不夠穩(wěn)定由于鑄件內部晶粒粗大，組織不均勻，且常伴有缺陷，其力學性能比同類材料的塑性成形低液態(tài)成型缺點液態(tài)合金的工藝性能液態(tài)合金的工藝性能表征為液態(tài)合金的鑄造性能通常是指合金的流動性、收縮性吸氣性及偏析等性能.合金鑄造性能是選擇鑄造金屬材料，確定鑄件的鑄造工藝方案及進行鑄件結構設計的依據(jù).合金的充型能能力液態(tài)金屬充滿滿鑄型型腔，，獲得尺寸精精確、輪廓清清晰的成型件件的能力充型能力的概概念:充型能力不足足澆不足冷隔夾砂氣孔夾渣充型能力的決決定因數(shù)合金的流動性性鑄型性質澆注條件鑄件結構等合金的充型能能力測試合金充型型能力的方法法:如右圖,將合合金液澆入鑄鑄型中，冷凝凝后測出充滿滿型腔的式樣樣長度。澆出出的試樣越長長，合金的流流動性越好,合金充型能力越好好.幾種不同合金金流動性的比比較*鑄鑄鐵鐵的的流流動動性性*鑄鑄鋼鋼的的流流動動性性實驗驗證證明明鑄鑄鐵鐵的的流流動動性性好好，，鑄鑄鋼鋼的的流流動動性性差差。。比較較下下面面幾幾種種合合金金流流動動性性能能合金金流流動合金金流流動動性性的的決決定定因因數(shù)數(shù)合金金的的種種類類:合合金金不不同同，，流流動動性性不不同同.化學學成成分分：同種種合合金金中中成成分分不不同同的的合合金金具具有有不不同同的的結結晶晶特特點點，，流流動動也也不不同同。結晶晶特特性性:恒溫溫下下結結晶晶，，流流動動性性較較好好；；兩兩相相區(qū)區(qū)內內結結晶晶，，流流動動性性較較差差.澆注注條條件件對對充充型型能能力力的的影影響響澆注注條件件澆注注溫溫度度充型型壓壓力力澆注注系系統(tǒng)統(tǒng)澆注注溫溫度度越越高高，，液液態(tài)態(tài)金金屬屬的的粘粘度度越越小小，，過過熱熱度度高高，，金金屬屬液液內內含含熱熱量量多多，，保保持持液液態(tài)態(tài)的的時時間間長長，，充充型型能能力力強強。。液態(tài)態(tài)金金屬屬在在流流動動方方向向上上所所受受的的壓壓力力稱稱為為充充型型壓壓力力。。充充型型壓壓力力越越大大,充充型型能能力力越越強強。。澆注注系系統(tǒng)統(tǒng)的的結結構構越越復復雜雜，，則則流流動動阻力力越越大大，，充充型型能能力力越越差差。。鑄型型充充填填條條件件對對充充型型能能力力的的影影響響鑄型型溫溫度度(不不能能過過高高)鑄型型蓄蓄熱熱系系數(shù)數(shù):即從從金金屬屬中中吸吸取取熱熱量量并儲儲存存的的能能力力鑄型型的的發(fā)發(fā)氣氣和和透透氣氣能能力力：：澆鑄鑄時時產產生生氣氣體體能能在在金金屬屬液液與與鑄鑄型型間間形形成成氣氣膜膜，，減減小小摩摩擦擦阻阻力力，，有有利利于于充充型型。。但但發(fā)發(fā)氣氣能能力力過過強強,透透氣氣能能力力又又差差時時,若若澆澆鑄鑄速速度度太太快快,則則型型腔腔中中的的氣氣體體壓壓力力增增大大，，充充型型能能力力減減弱弱。。鑄件件結結構構對對充充型型能能力力的的影影響響折算算厚厚度度：：折算算厚厚度度也也叫叫當當量量厚厚度度或或模模數(shù)數(shù),是是鑄鑄件件體體積積與與鑄鑄件件表表面面積積之之比比。。折折算算厚厚度度越越大大，，熱熱量量散散失失越越慢慢，，充充型型能能力力就就越越好好。。鑄鑄件件壁壁厚厚相相同同時時，，垂垂直直壁壁比比水水平平壁壁更更容容易易充充填填.(大大平平面面鑄鑄件件不不易易成成形形).復雜雜程程度度：：鑄件件結結構構越越復復雜雜，，流流動動阻阻力力就就越越大大，，鑄鑄型型的的充充填填就就越越困困難難。。液態(tài)態(tài)金金屬屬的的凝凝固固與與收收縮縮鑄件件的的凝凝固固過過程程：：在鑄件的

凝固方式有：逐層凝固,糊狀凝固,中間凝固.影響凝固固的主要要因素*合金的的結晶溫溫度范圍圍：合金的結結晶溫度度范圍越越小，凝凝固區(qū)域域越窄，越趨趨向于逐逐層凝固固。在鐵鐵碳合金金中普通通灰鑄鐵為為逐層凝凝固，高高碳鋼為為糊狀凝凝固。*鑄件的的溫度梯梯度：在合金結結晶溫度度范圍已已定的前前提下，，凝固區(qū)的寬寬窄取決決于鑄件件內外層層之間的的溫度差差。若鑄件內內外層之之間的溫溫度差由由小變大大，則其其凝固區(qū)相相應由寬寬變窄。。合金的收收縮合金的收收縮的過過程:合金從液液態(tài)冷卻卻至室溫溫的過程程中，其其體積或或尺寸縮縮減的現(xiàn)現(xiàn)象。合合金的收收縮給液液態(tài)成形形工藝帶帶來許多多困難，，會造成成許多鑄鑄造缺陷陷。（如如：縮孔孔、縮松松、裂紋紋、變形形等）。。合金收縮縮的三個個階段合金的收收縮合金收縮縮固態(tài)合金金冷卻液態(tài)合金金冷卻液態(tài)收縮縮凝固收縮縮縮孔:恒溫下結結晶縮松:兩兩相區(qū)結結晶線形收縮縮裂紋變形應力影響收縮縮的因素素鑄型條件件鑄件結構構澆注溫度度化學成分分(c含含量)合金收縮縮縮孔與縮縮松的形形成縮孔的形形成:純金屬、、共晶成成分和凝凝固溫度度范圍窄窄的合合金,澆澆注后在在型腔內內是由表表及里的的逐層凝凝固。在在凝固過過程中，，如得不不到合金金液的補補充，在在鑄件件最后凝凝固的地地方就會會產生縮縮孔.縮松的形形成原因因:鑄件最后后凝固的的收縮未未能得到到補足，，或者結結晶溫度度范圍寬寬的合金金呈糊狀狀凝固，，凝固區(qū)區(qū)域較較寬，液液、固兩兩相共存存，樹枝枝晶發(fā)達達，枝晶晶骨架將將合金液液分割開開的小液液體區(qū)難難以得到到補縮所所致?？s孔易出出現(xiàn)的部部位判斷縮孔孔出現(xiàn)的的方法A等溫線線法B內截截圓法消除縮孔孔和縮松松的方法法定向凝固固原則是鑄件讓讓遠離冒冒口的地地方先凝凝固，靠靠近冒口口的地方方次凝固固，最后后才是冒冒口本身身凝固。。實現(xiàn)以以厚補薄薄，將縮縮孔轉移移到冒口口中去。。原理合理布置置內澆道道及確定定澆鑄工工藝。方法合理應用用冒口、、冷鐵和和補貼等等工藝措措施。解決縮孔孔的方法法演示：冒口和冷冷鐵定向凝固固原則解決縮孔孔的方法法演示液態(tài)成形形內應力力、變形形與裂紋紋內應力熱應力機械應力力變形裂紋鑄件在凝凝固和冷冷卻的過過程中，，由于鑄鑄件的壁壁厚不均均勻，導導致不同同部位不不均衡的的收縮而而引起的的應力。。鑄件在固固態(tài)收縮縮時，因因受到鑄鑄型、型型芯、澆澆冒口、、砂箱等等外力阻阻礙而產產生的應應力。殘余熱應應力的存存在，使使鑄件處處在一種種非穩(wěn)定定狀態(tài)，，將自發(fā)發(fā)地通過過鑄件的的變形來來緩解其其應力，，以回到到穩(wěn)定的的平衡狀狀態(tài)。當熱應力力大到一一定程度度會導致致出現(xiàn)裂裂紋。熱應力的的形成過過程演示示熱應力的的消除方方法鑄件的結結構：鑄鑄件各部部分能自自由收縮縮工藝方面面：采用同時時凝固原原則時效處理理：人工時效效；自然然時效鑄件的結結構盡可可能對稱稱鑄件的壁壁厚盡可可能均勻勻鑄件的變變形原因因結論：厚部、心心部受拉拉應力，，出現(xiàn)內內凹變形形。薄薄部、表表面受壓壓應力，，出現(xiàn)外外凸變形形。鑄件的變變形的消消除方法法防止變形形的方法法：與防止應應力的方方法基本本相同。。帶有殘殘余應力力的鑄件件，變形形使殘余余應力減減小而趨趨于穩(wěn)定定。問題鑄造時所所受的應應力與變變形情況況。分析有有長、、短不不一的的兩根根彈簧簧，將將其固固定，，使其其達到到同等等長度度，即即其中中一彈彈簧被被拉長長，另另一彈彈簧被被壓縮縮，此此時所所受的的應力力狀態(tài)態(tài)？然然后將將其固固定約約束去去掉，，試分分析其其變形形趨勢勢？小結結合金工藝性能充型能力凝固方式應力與變形流動性澆注條件鑄型條件逐層凝固糊狀凝固中間凝固收縮性能液態(tài)收縮凝固收縮固態(tài)收縮知識點點：常用合金鑄件的生產鑄鐵可鍛鑄鐵熔煉鑄鋼件的熱處理鑄鋼的鑄造工藝鑄鋼的鑄造特性鑄鋼蠕墨鑄鐵球墨鑄鐵灰鑄鐵鑄造普通灰鑄鐵孕育鑄鐵鑄造的工藝特點鑄件的的生產產工藝藝鑄件的的生實際生生產中中，由由于鑄鑄鐵材材料(包括括灰口口鑄鐵鐵、可可鍛鑄鑄鐵、、球墨墨鑄鐵鐵)具具有優(yōu)優(yōu)良的的鑄造造性能能，且且資源源豐富富，冶冶煉方方便，，價格格低廉廉，鑄鑄鐵件件占液液態(tài)成成形件件中相相當大大的份份額。。鑄鐵通通常是是C%=2.5%~4.0%的鐵鐵碳合合金。。碳在鐵鐵碳合合金中中的存存在形形式有有：滲滲碳體體和石石墨根根據(jù)據(jù)碳在在鐵碳碳合金金中的的存在在形式式鑄鐵鐵可以以分為為：白口鑄鑄鐵：：灰口鑄鑄鐵：：麻口鑄鑄鐵普通灰灰口鑄鑄鐵可鍛鑄鑄鐵球墨鑄鑄鐵蠕墨鑄鑄鐵灰口鑄鑄鐵灰口鑄鑄鐵可以看看成是是在鋼鋼的基基體上上分布布著不不同形形態(tài)的的石墨墨。而而石墨墨的形形態(tài)、、大小小和分分布直直接影影響著著鑄鐵鐵的性性能。根據(jù)鑄鑄鐵中中石墨墨形態(tài)態(tài)的不不同，，灰口口鑄鐵鐵可以以分為為：普通灰灰口鑄鑄鐵：：石墨呈呈片狀狀可鍛鑄鑄鐵：：石墨呈呈團絮絮狀蠕墨鑄鑄鐵：：石墨呈呈蠕蟲蟲狀球墨鑄鑄鐵：：石墨呈呈球狀狀鑄鐵的的性能能鑄鐵之之所以以用得得如此此廣泛泛,是是因為為石墨墨的存存在，，石墨墨的存存在，，使鑄鑄鐵具具有鑄鑄鋼鋼所不不具備備的性性能。。鑄鐵的的優(yōu)點點良好的的鑄造造性能能，如如流動動性好好、收收縮小小良好的的切削削加工工性能能；高的耐耐磨性性；良好的的吸振振緩沖沖性能能；低的缺缺口敏敏感性性能。。石墨形形態(tài)對對鑄鐵鐵性能能的影影響石墨片片越圓圓整、、越細細小、、分布布越均均勻對對基體體割裂裂作用用越小小。鑄鐵的石墨墨化碳以石石墨的的形式式析出出的過過程。。通通常視視石墨墨化過過程充充分與與否，，會得得到不不同基基體的的鑄鐵鐵組織織。鑄鐵的基體體通常有：：*鐵素體灰灰口鑄鐵*鐵素體——珠光體灰灰口鑄鐵*珠光體灰灰口鑄鐵影響石墨化化的因素化學成分化學成分：：C是形成成石墨的元元素Si是是促進形成成石墨的元元素通常C%、Si%越高高，越容易易石墨化。。影響石墨化化的因素冷卻速度冷卻速度：：減小冷卻速速度可以促促進石墨化化，易得得到粗大的的石墨片和和鐵素體基基體；增大大冷卻速度度則阻礙石石墨化，此此時只有部部分碳以細細石墨片析析出，而另另一部分碳碳則以滲碳碳體析出，，得到鑄鑄光體基體體。影響石墨化化的因素：：壁厚普通灰口鑄鑄鐵件基體：F、P、F+P生產：鐵水熔煉好好后直接澆澆鑄牌號：HTXXXHT:表示灰口鑄鑄鐵中文拼拼音的代號號XXX:三位數(shù)字表表示最抵抗抗拉強度(MPa)石墨形態(tài)：：片狀問題1）灰口鑄鐵牌牌號為什么么不用含碳碳量多少表表示，而用用力學性能能表示？2）有一鑄件當當其強度不不夠時，可可否通過增增大截面解解決？灰口鑄鐵的的孕育處理提高和改善善灰口鑄鐵鐵的性能的途途徑改善基體組組織改變石墨形形態(tài)、數(shù)量量、大小和分布布灰口鑄鐵的的孕育處理理是提高和和改善灰口口鑄鐵的性性能的途徑徑行之有效效的方法。。常用的孕孕育劑是含含Si量為為75%的的硅鐵?；铱阼T鐵的的孕育處理理方法即將熔煉出出的鐵水在在澆鑄前前加入質量量分數(shù)為0.25%~0.60%的的孕育劑，，孕育劑在在鐵水中形形成大量彌彌散的石墨墨結晶核心心，使石墨墨化作用顯顯著提高，，從而得到到在細珠光光體上均勻分布著著細片狀石石墨的組織織?；铱阼T鐵的的孕育處理理選用碳、硅硅量低的鐵鐵水：原鐵鐵水含碳量量越低，石石墨越細小小，鑄鐵的強度、硬硬度就越高高。冷卻速度:對其組織織和性能影影響較小。。如下面的的圖：球墨鑄鐵件件的生產向高溫鐵水水中加入一一定量的球球化劑和孕孕育劑，直直接得到球球狀石墨的的鑄造合金金。球化劑：金金屬鎂或稀稀土鎂孕育劑：含含Si量為為75%或或95%的的硅鐵球墨鑄鐵件件主要特點：：石墨成球狀狀，對基體體的割裂作作用已降到到最低，力學性能比比灰鑄鐵有有顯著提高高?？赏ㄟ^熱處處理改善金金屬基體，，進一步提提高性能。。這一點與與灰鑄鐵不不同。球墨鑄鐵較較灰鑄鐵易易產生縮孔孔、縮松、、皮下氣孔、、夾渣等缺缺陷。石墨析出時時，發(fā)生膨膨脹，應適當提高高鑄型剛度度。球墨鑄鐵件件生產中應注注意的問題題：控制原鐵液液的化學成成分，與一一般灰鑄鐵鐵基本相同同；具有高C高高Si,中中Mn,低低S、P特特點。較高的鐵液液溫度，以以防止球化化處理、孕孕育處理后后鐵液溫度度過低，產產生澆不足足等缺陷球化處理、、孕育處理理。球墨鑄鐵的的牌號、性性能及用途途可鍛鑄鑄鐵可鍛鑄鐵生產：將白白口鑄鐵件件經長時間間的高溫石石墨化退火火，使白口口鑄鐵中的的滲碳體分分解，獲得得在鐵素體體或珠光體體的基體分分布著團絮絮狀石墨的的鑄鐵。黑心可鍛鑄鑄鐵(KTH,鐵鐵素體基體體)珠光體可鍛鍛鑄鐵(KTZ)白心可鍛鑄鑄鐵(KTB，很少少用)種類特點：強度度高σb=300-400Mpa，塑塑性（δ≤≤12%））和韌性（（αk≤≤30J/Cm2)好。石墨化退火火周期長，，40-70h,鑄鑄件成本本高。適用于制造造承受震動動和沖擊、、形狀復雜雜的薄壁小小件。鑄鋼按化學成分分：鑄造碳鋼：：以鑄造中中碳鋼用的的最多；而鑄造低碳碳鋼和鑄造造高碳鋼用用的少。鑄造合金鋼鋼：在碳鋼鋼的基礎上上加入少量量的合金元元素，如錳、鉻、、鉬、釩等等。ZGMn13為為鑄造耐磨磨鋼；ZG1Cr18Ni9為鑄造造不銹鋼。。按用途分類類：不銹鋼耐磨鋼……鑄鋼件的鑄鑄造工藝鑄鋼的熔點點高，鋼液液易氧化，，吸氣，流流動性差，，收縮大。。因此，鑄鑄造困難，，易產生澆澆不足、氣氣孔、縮松松縮孔、夾夾渣和粘砂砂等缺陷。。*要求型型砂的耐火火度高，有有良好的透透氣性和退退讓性。*應嚴格格控制澆注注溫度，防防止過高或或過低。*鑄鋼件件須熱處理理。9、靜夜四四無鄰，，荒居舊舊業(yè)貧。。。12月-2212月-22Thursday,December29,202210、雨中黃葉葉樹，燈下下白頭人。。。13:08:0713:08:0713:0812/29/20221:08:07PM11、以以我我獨獨沈沈久久，，愧愧君君相相見見頻頻。。。。12月月-2213:08:0713:08Dec-2229-Dec-2212、故人江海海別，幾度度隔山川。。。13:08:0713:08:0713:08Thursday,December29,202213、乍見見翻疑疑夢，，相悲悲各問問年。。。12月月-2212月月-2213:08:0713:08:07December29,202214、他他鄉(xiāng)鄉(xiāng)生生白白發(fā)發(fā)，，舊舊國國見見青青山山。。。。29十十二二月月20221:08:07下下午午13:08:0712月月-2215、比不了得就就不比，得不不到的就不要要。。。十二月221:08下下午12月-2213:08December29,202216、行動出成成果，工作作出財富。。。2022/12/2913:08:0713:08:0729December202217、做做前前，，能能夠夠環(huán)環(huán)視視四四周周；；做做時時，，你你只只能能或或者者最最好好沿沿著著以以腳腳為為起起點點的的射射線線向向前前。。。。1:08:07下下午午1:08下下午午13:08:0712月月-229、沒有失敗，，只有暫時停停止成功！。。12月-2212月-22Thursday,December29,202210、很多事情情努力了未未必有結果果，但是不不努力卻什什么改變也也沒有。。。13:08:0813:08:0813:0812/29/20221:08:08PM11、成功就是是日復一日日那一點點點小小努力力的積累。。。12月-2213:08:0813:08Dec-2229-Dec-2212、世間成事，，不求其絕對對圓滿，留一一份不足，可可得無限完美美。。13:08:0813:08:0813:08Thursday,December29,202213、不知知香積積寺，，數(shù)里里入云云峰。。。12月月-2212月月-2213:08:0813:08:08December29,202214、意意志志堅堅強強的的人人能能把把世世界界放放在在手手中中像像泥泥塊塊一一樣樣任任意意揉揉捏捏。。29十十二二月月20221:08:08下下午午13:08:0812月月-2215、楚塞