工程材料復(fù)習(xí)資料

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復(fù)習(xí)資料20XX年XX月20XX年XX月多年的企業(yè)咨詢顧問經(jīng)驗(yàn)，經(jīng)過實(shí)戰(zhàn)驗(yàn)證可以落地執(zhí)行的卓越管理方案，值得您下載擁有工程材料和成形技術(shù)基礎(chǔ)概念定義原理規(guī)律小結(jié)壹、材料部分材料在外力作用下抵抗變形和斷裂的能力稱為材料的強(qiáng)度。材料在外力作用下顯現(xiàn)出的塑性變形能力稱為材料的塑性。拉伸過程中，載荷不增加而應(yīng)變?nèi)栽谠龃蟮默F(xiàn)象稱為屈服。拉伸曲線上和此相對(duì)應(yīng)的點(diǎn)應(yīng)力外,稱為材料的屈服點(diǎn)。拉伸曲線上D點(diǎn)的應(yīng)力氣稱為材料的抗拉強(qiáng)度，它表明了試樣被拉斷前所能承載的最大應(yīng)力。硬度是指材料抵抗其他硬物壓入其表面的能力，它是衡量材料軟硬程度的力學(xué)性能指標(biāo)。壹般情況下，材料的硬度越高，其耐磨性就越好。韌性是指材料在塑性變形和斷裂的全過程中吸收能量的能力，它是材料塑性和強(qiáng)度的綜合表現(xiàn)。材料在交變應(yīng)力作用下發(fā)生的斷裂現(xiàn)象稱為疲勞斷裂。疲勞斷裂能夠在低于材料的屈服強(qiáng)度的應(yīng)力下發(fā)生，斷裂前也無明顯的塑性變形，而且經(jīng)常是在沒有任何先兆的情況下突然斷裂，因此疲勞斷裂的后果是十分嚴(yán)重的。在晶體中，原子（或分子）按壹定的幾何規(guī)律作周期性地排列；晶體表現(xiàn)出各向異性；具有的凝固點(diǎn)或熔點(diǎn)。而在非晶體中，原子（或分子）是無規(guī)則地堆積在壹起。常見的有體心立方晶格、面心立方晶格和密排六方晶格。體心立方晶格的致密度比面心立方晶格結(jié)構(gòu)的小。金屬的結(jié)晶都要經(jīng)歷晶核的形成和晶核的長(zhǎng)大倆個(gè)過程。由倆種或倆種之上的金屬、或金屬和非金屬，經(jīng)熔煉、燒結(jié)或其他方法組合而成且具有金屬特性的物質(zhì)稱為合金；合金中具有同壹化學(xué)成分且結(jié)構(gòu)相同的均勻部分稱為相。通過溶入溶質(zhì)元素形成固溶體，使金屬材料的變形抗力增大，強(qiáng)度、硬度升高的現(xiàn)象稱為固溶強(qiáng)化，它是金屬材料強(qiáng)化的重要途徑之壹。（馬氏體型轉(zhuǎn)變、合金化）金屬自液態(tài)經(jīng)冷卻轉(zhuǎn)變?yōu)楣虘B(tài)的過程是原子從排列不規(guī)則的液態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榕帕幸?guī)則的晶態(tài)的過程，稱為金屬的結(jié)晶過程。金屬?gòu)囊挤N固態(tài)過渡為另壹種固態(tài)的轉(zhuǎn)變即相變，稱為二次結(jié)晶或重結(jié)晶。實(shí)驗(yàn)證明，在壹般的情況下，晶粒長(zhǎng)大對(duì)材料力學(xué)性能不利，使強(qiáng)度、塑性、韌性下降。晶粒越細(xì)，金屬的強(qiáng)度、塑性和韌性就越好。因此，晶粒細(xì)化是提高金屬力學(xué)性能的最重要途徑之壹。相圖：是表示合金在緩慢冷卻的平衡狀態(tài)下相或組織和溫度、成分間關(guān)系的圖形，又稱為平衡相圖或狀態(tài)圖。二元合金系中倆組元在液態(tài)和固態(tài)下均能無限互溶，且由液相結(jié)晶出單相固溶體的相圖稱為二元?jiǎng)蚓鄨D。在壹定溫度下，由壹定成分的液相同時(shí)結(jié)晶出成分壹定的倆個(gè)固相的過程稱為共晶轉(zhuǎn)變。合金系的倆組元在液態(tài)下無限互溶，在固態(tài)下有限互溶，且在凝固過程中發(fā)生共晶轉(zhuǎn)變的相圖稱為二元共晶相圖。共晶反應(yīng)：在壹定溫度下，已結(jié)晶的壹定成分的固相和剩余的壹定成分的液相發(fā)生轉(zhuǎn)變生成另壹固相的過程稱為包晶轉(zhuǎn)變。倆組元在液態(tài)下無限互溶，固態(tài)下有限互溶，且發(fā)生包晶轉(zhuǎn)變的構(gòu)成的相圖，叫二元包晶相圖。在恒定的溫度下，壹個(gè)有特定成分的固相分解成另外倆個(gè)和母相成分不相同的固相的轉(zhuǎn)變稱為共析轉(zhuǎn)變，發(fā)生共析轉(zhuǎn)變的相圖稱為共析相圖。共析反應(yīng)：鐵碳相：（要掌握）鐵碳相：（要掌握）鐵素體-碳溶于a-Fe中的間隙固溶體，以符號(hào)F表示。體心立方晶格奧氏體-碳溶于Y-Fe中的間隙固溶體，以符號(hào)人表示。面心立方晶格滲碳體-是壹種具有復(fù)雜晶格結(jié)構(gòu)的間隙化合物，分子式為Fe3C。珠光體一是鐵素體和滲碳體組成的倆相機(jī)械混合物，常用符號(hào)「表示。萊氏體-是奧氏體和滲碳體組成的倆相機(jī)械混合物，常用符號(hào)Ld表示。壹般機(jī)械零件和建筑結(jié)構(gòu)主要選用低碳鋼和中碳鋼制造。如果需要塑性、韌性好的材料，就應(yīng)選用碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)小于0．25％的低碳鋼；若需要強(qiáng)度、塑性及韌性都好的材料，應(yīng)選用碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.3％~0.55％的中碳鋼；而壹般彈簧應(yīng)選用碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.6％~0.85％的鋼。對(duì)于各種工具，主要選用高碳鋼來制造，其中需要具有足夠的硬度和壹定的韌性的沖壓工具，可選用碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.7％~0.9％的鋼制造；需要具有很高硬度和耐磨性的切削工具和測(cè)量工具，壹般可選用碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1.0％~1.3％的鋼制造。鋼在高溫時(shí)為奧氏體組織，而奧氏體的強(qiáng)度低、塑性好，有利于塑性變形。因此，鋼材的軋制或鍛壓，壹般都是選擇在奧氏體區(qū)的適當(dāng)溫度范圍內(nèi)進(jìn)行。鋼在熱處理時(shí)，首先要將工件加熱，使之轉(zhuǎn)變成奧氏體組織，這壹過程也稱為奧氏體化。奧氏體晶粒越細(xì)，其冷卻產(chǎn)物的強(qiáng)度、塑性和韌性越好。隨著合金中碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加，合金的熔點(diǎn)越來越低，所以鑄鋼的熔化溫度和澆注溫度都要比鑄鐵高得多。共晶成分的鐵碳合金，不僅其結(jié)晶溫度最低，其結(jié)晶溫度范圍亦最?。榱悖?。因此，共晶合金有良好的鑄造性能。熱處理是將金屬或合金在固態(tài)下經(jīng)過加熱、保溫和冷卻等三個(gè)步驟，以改變其整體或表面的組織，從而獲得所需性能的壹種工藝。C曲線（等溫轉(zhuǎn)變曲線，也稱為“1口”曲）表明了過冷奧氏體轉(zhuǎn)變溫度、轉(zhuǎn)變時(shí)間和轉(zhuǎn)變產(chǎn)物之間的關(guān)系。左邊壹條為轉(zhuǎn)變開始線，右邊壹條為轉(zhuǎn)變終了線。.珠光體型轉(zhuǎn)變一一高溫轉(zhuǎn)變（A「550℃）:珠光體^）、索氏體岱）和托氏體⑴。.貝氏體型轉(zhuǎn)變一中溫轉(zhuǎn)變（550℃?Ms）下貝氏體強(qiáng)度和硬度高（50—60HRC）,且且具有良好的塑性和韌度。.馬氏體型轉(zhuǎn)變一低溫轉(zhuǎn)變（Ms?Mf）馬氏體是碳在a-Fe中的過飽和固溶體。產(chǎn)生很強(qiáng)的固

溶強(qiáng)化效應(yīng)，使馬氏體具有很高的硬度。在c曲線的下面仍有倆條水平線，上面壹條為馬氏體轉(zhuǎn)變開始的溫度線（以Ms表示），下面壹條為馬氏體轉(zhuǎn)變終了的溫度線（以Mf表示）。800退火：將，鋼加熱到700切削加工性能正火將奧氏體時(shí)間^然粗洋用體5220HRG，消除殘余于業(yè)共析￥□理工藝。B酢硬度:、改善而得到珠光淬火是以在空氣中冷卻鋼或黑^那于過共析鋼）點(diǎn)之上30-50℃^溫壹定時(shí)間后，為目的的熱處理工藝，勺熱處理工藝提高鋼的強(qiáng)度和硬度。上貝氏體40-45HRC火夠淬火鋼重新加熱和耐磨性？獲得優(yōu)異綜合力窗 最常用的淬火冷卻介質(zhì)是水和油。提高鋼的硬度過冷奧氏1」Ac1以P分也為過冷奧氏體轉(zhuǎn)變800退火：將，鋼加熱到700切削加工性能正火將奧氏體時(shí)間^然粗洋用體5220HRG，消除殘余于業(yè)共析￥□理工藝。B酢硬度:、改善而得到珠光淬火是以在空氣中冷卻鋼或黑^那于過共析鋼）點(diǎn)之上30-50℃^溫壹定時(shí)間后，為目的的熱處理工藝，勺熱處理工藝提高鋼的強(qiáng)度和硬度。上貝氏體40-45HRC火夠淬火鋼重新加熱和耐磨性？獲得優(yōu)異綜合力窗 最常用的淬火冷卻介質(zhì)是水和油。提高鋼的硬度過冷奧氏1」Ac1以P分也為過冷奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)橹楣怏w的開始線和終了線贏線，西冷卻到達(dá)此線時(shí)，奧氏體化溫度8asy過冷奧氏體便:終止向珠光體的轉(zhuǎn)變，壹舲到M.s點(diǎn)又開始發(fā)生馬氏體轉(zhuǎn)輪鼻一：泉v1相當(dāng)于：爐冷（退軸轉(zhuǎn)變產(chǎn)物為珠洸體'V2和v3相當(dāng)于乂不同速度白勺空冷（正火廠聯(lián)變產(chǎn)物為索氏體和托氏，本。v4相當(dāng)于油冷，轉(zhuǎn)變產(chǎn)物為托氏體、馬氏體和殘余奧氏，體V5相當(dāng)于水冷，轉(zhuǎn)變產(chǎn)物為馬氏體和殘留奧氏體。l(p調(diào)質(zhì)處理：淬火后再進(jìn)行高溫回火處理。調(diào)質(zhì)處理得到的是回火索氏體組織，具有良好的綜合力學(xué)性能。力學(xué)性能和正火相比，不僅強(qiáng)度高，而且塑性和韌性也較好。冷處理：把淬冷至室溫的鋼繼續(xù)冷卻到-70—80℃（或更低的溫度）保持壹段時(shí)間，使殘余奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體。時(shí)效：將淬火后的金屬工件，置于室溫或低溫加熱下保持適當(dāng)時(shí)間，以提高金屬?gòu)?qiáng)度(和硬度)的熱處理工藝。表面淬火：將工件表面層淬硬到壹定深度，而心部仍保持未淬火狀態(tài)的壹種局部淬火法。表面硬度高、耐磨性好，而心部韌性好?；瘜W(xué)熱處理：將工件置于壹定的介質(zhì)中加熱和保溫，使介質(zhì)中的活性原子滲人工件表層，改變其表面層的化學(xué)成分、組織和性能的熱處理工藝。分為滲碳、氮化、碳氮共滲、滲硼、滲鋁等。主要目的是提高工件的表面硬度、耐磨性以及疲勞強(qiáng)度，有時(shí)也用于提高零件的抗腐蝕性、抗氧化性?？煽貧夥諢崽幚恚合驙t內(nèi)通人壹種或幾種壹定成分的氣體，通過對(duì)這些氣體成分的控制，使工件在熱處理過程中不發(fā)生氧化和脫碳。形變熱處理：將形變和相變結(jié)合在壹起的壹種熱處理新工藝。能獲得形變強(qiáng)化和相變強(qiáng)化的綜合作，是壹種既能夠提高強(qiáng)度，又能夠改善塑性和韌性的最有效的方法。激光熱處理：(1)激光加熱表面淬火；(2)激光表面合金化。氣相沉積技術(shù)：利用氣相中發(fā)生的物理、化學(xué)反應(yīng)，生成的反應(yīng)物在工件表面形成壹層具有特殊性能的金屬或化合物的涂層。鋼的牌號(hào)：普通碳素結(jié)構(gòu)鋼如Q235—A。優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼：倆位數(shù)字表示平均碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)，單位為萬分之壹如鋼號(hào)45。碳素工具鋼："T"后跟碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)的千分之幾如“T8”。鑄鋼ZG270--500表示屈服強(qiáng)度為270MPa、抗拉強(qiáng)度為500MPa的鑄鋼。合金結(jié)構(gòu)鋼該類鋼的鋼號(hào)由“數(shù)字+合金元素+數(shù)字”三部分組成。前倆位數(shù)字表示鋼中平均碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)的萬分之幾；合金元素用化學(xué)元素符號(hào)表示，元素符號(hào)后面的數(shù)字表示該元素平均質(zhì)量分?jǐn)?shù)。當(dāng)其平均質(zhì)量分?jǐn)?shù)＜1.5％時(shí)，壹般只標(biāo)出元素符號(hào)而不標(biāo)數(shù)字。合金工具鋼：編號(hào)前用壹位數(shù)字表示平均碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)的千分?jǐn)?shù)，如9CrSi鋼，表示平均碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.9%（當(dāng)平均碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)之1%時(shí)，不標(biāo)出其碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)，合金元素Cr、Si的平均質(zhì)量分?jǐn)?shù)都小于1.5％的合金工具鋼。高速鋼（高合金工具鋼）的鋼號(hào)中壹般不標(biāo)出碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)，僅標(biāo)出合金元素的平均質(zhì)量分?jǐn)?shù)的百分?jǐn)?shù)，如W6Mo5Cr4V2。滾動(dòng)軸承鋼高碳鉻軸承鋼屬于專用鋼，該類鋼在鋼號(hào)前冠以“G”，其后為Cr+數(shù)字來表示，數(shù)字表示鉻質(zhì)量分?jǐn)?shù)的千分之幾。例如GCrl5鋼，表示的平均質(zhì)量分?jǐn)?shù)鉻為1.5%的滾動(dòng)軸承鋼。特殊性能鋼特殊性能鋼的碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)也以千分之幾表示。如‘9518"表示該鋼平均碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.9%;1Cr18Ni9Ti表示該鋼平均碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.1%左右，鉻平均質(zhì)量分?jǐn)?shù)鉻為18%,鎳平均質(zhì)量分?jǐn)?shù)鉻為9%,鈦平均質(zhì)量分?jǐn)?shù)鉻為1%左右。但當(dāng)鋼的碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)40.03%及40.08%時(shí)，鋼號(hào)前應(yīng)分別冠以00及0表示。如00Crl8Nil0,0Crl9Ni9等。合金元素在鋼中的作用： 1．強(qiáng)化鐵素體--溶于鐵素體，產(chǎn)生固溶強(qiáng)化作用；2．形成合金碳化物；3．阻礙奧氏體晶粒長(zhǎng)大；4、提高鋼的淬透性；5．提高回火穩(wěn)定性。滲碳鋼通常是指經(jīng)滲碳、淬火、低溫回火后使用的鋼，碳在0.10%~0.25%之間。調(diào)質(zhì)鋼壹般指經(jīng)過調(diào)質(zhì)處理后使用的碳素結(jié)構(gòu)鋼和合金結(jié)構(gòu)鋼，碳0.27%~0.50%之間。鑄鐵是碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)大于2.11%的鐵碳合金。主要由鐵、碳、硅、錳、硫、磷以及其他微量元素組成。鑄鐵具有優(yōu)良的鑄造性、切削加上性、減摩性、吸震性和低的缺口敏感性，加之其熔煉鑄造工藝簡(jiǎn)單，價(jià)格低廉，所以鑄鐵是機(jī)械制造業(yè)中最重要的材料之壹。鑄鐵力學(xué)性能標(biāo)注部分為壹組數(shù)據(jù)時(shí)表示其抗拉強(qiáng)度值為倆組數(shù)據(jù)時(shí)，第壹組表示抗拉強(qiáng)度值，第二組表示伸長(zhǎng)率值，倆組數(shù)字之間用“一”隔開。有色金屬及其合金又都非鐵材料，是指除鐵、鉻、錳之外的其他所有金屬材料。純鋁為面心立方晶格，無同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變。純鋁不能熱處理強(qiáng)化，冷加工是提高純鋁強(qiáng)度的唯壹手段。鋁合金的強(qiáng)化：固態(tài)鋁無同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變，因此不能象鋼壹樣借助于熱處理相變強(qiáng)化。合金元素對(duì)鋁的強(qiáng)化作用主要表現(xiàn)為固溶強(qiáng)化、時(shí)效強(qiáng)化和細(xì)化織織強(qiáng)化。鈦及其合金的主要特點(diǎn)是比強(qiáng)度高、耐腐蝕。。鈦具有同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變，在882．5℃以下為密排六方晶格的a—Ti相，在該溫度之上為體心立方晶格的B——Ti相。合金元素可提高鈦的強(qiáng)度，也影響到鈦的同素異晶轉(zhuǎn)變溫度。鈦合金的熱處理方法有退火、淬火+時(shí)效和化學(xué)熱處理等。銅及其合金按其表面顏色，分為純銅、黃銅、青銅和白銅，其中后三種為銅合金。黃銅是以鋅為主加元素的銅合金，只含鋅黃銅稱為普通黃銅。白銅是以鎳為主加元素的銅合金；青銅是除鋅和鎳以外的其他元素作為主加元素的銅合金?；瑒?dòng)軸承合金是用來制造滑動(dòng)軸承中的軸瓦及內(nèi)襯的合金，應(yīng)具備以下基本性能：⑴常溫下具有足夠的強(qiáng)度、硬度、沖擊韌性和疲勞極I限⑵耐磨性好，和軸的摩擦系數(shù)小，熱膨脹系數(shù)小，導(dǎo)熱性能好.(3)有良好的磨合性和抗蝕性能。軸承合金的組織特點(diǎn)應(yīng)是在軟基體上均勻分布著硬質(zhì)點(diǎn)或硬基體上分布著軟質(zhì)點(diǎn)。高分子材料是由相對(duì)分子質(zhì)量104之上的(有機(jī))化合物構(gòu)成的材料。它是以聚合物為基本組分的材料，所以又稱聚合物材料或高聚物材料。線型和支鏈型聚合物加熱能變軟、而冷卻能變硬的可逆的物理特性，稱為“熱塑性”。網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的聚合物不易溶于溶劑，加熱時(shí)不熔融，具有良好的耐熱性和強(qiáng)度，但其彈性差、塑性低、脆性大，只能在形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)之前進(jìn)行壹次成型，不能重復(fù)使用。這種性質(zhì)稱為“熱固性”。高聚物的壹些力學(xué)性能，如抗拉強(qiáng)度，抗沖擊強(qiáng)度、彈性模量、硬度等，都隨分子量的增加而增加。結(jié)晶度越高，分子鏈排列越緊密，分子間的作用力就越強(qiáng)，硬度、強(qiáng)度和彈性模量增加，但伸長(zhǎng)率相應(yīng)地減小。塑料制品是指以有機(jī)合成樹脂為主要成分，添加多種起不同作用的添加劑，然后經(jīng)過加熱、加壓而制成的產(chǎn)品。工程塑料的成形（主要有注塑、擠壓、吹塑、壓延、澆注等方法）注塑成形注塑機(jī)的工作原理和打針用的注射器相似，它是借助螺桿（或柱塞）的推力，將已塑化好的熔融狀態(tài)（即粘流態(tài)）的塑料注射入閉合好的模腔內(nèi)，經(jīng)固化定型后取得制品的工藝過程。合成纖維是由合成高分子為原料通過拉絲工藝而制成的。橡膠的突出特點(diǎn)是在很寬的溫度（-40~150℃）范圍內(nèi)具有高彈性，所以又稱高彈體，它仍有較好的抗撕裂、耐疲勞特性，在使用中經(jīng)多次彎曲、拉伸、剪切和壓縮不受損傷，且仍具有不透水、不透氣、耐酸堿和絕緣等性能。膠粘劑（或粘合劑）指能把同種的或不同種的固體材料連接在壹起的媒介物質(zhì)。是采用合成高分子化合物作為主劑，配合各種固化劑、增塑劑、稀釋劑、填料以及其他助劑等配制而成。涂料屬于壹種特殊的液態(tài)物質(zhì)，它能夠涂覆到物體的表面上，固化后形成壹層連續(xù)致密的保護(hù)膜或特殊功能膜。涂料壹般由不揮發(fā)成分和稀釋劑倆大部分組成，涂料經(jīng)涂覆后，稀釋劑逐漸揮發(fā)，留下不揮發(fā)成分固化成膜。陶瓷材料可定義為：經(jīng)高溫處理工藝所合成的無機(jī)非金屬材料。生產(chǎn)工藝包括：原料制備—坯料成形—燒結(jié)三大步驟。陶瓷材料具有高硬度、高耐磨性、耐腐蝕性、耐高溫、絕緣性能及其他壹些特殊的功能復(fù)合材料是指由倆種或倆種之上異質(zhì)、異形、異性的材料，以宏觀或微觀的方式復(fù)合形成的新型材料，它壹般由基體組元和增強(qiáng)體或功能組元所組成。在工程上，復(fù)合材料主要是為了克服金屬、高聚物及陶瓷等傳統(tǒng)的單壹材料的某些不足，實(shí)現(xiàn)材料強(qiáng)度、韌性、質(zhì)量以及穩(wěn)定性等方面綜合性能的全面改善和提高。如鋼筋混凝土、玻璃鋼。結(jié)構(gòu)復(fù)合材料是指用于結(jié)構(gòu)零件的復(fù)合材料，壹般是由高強(qiáng)度、高模量的增強(qiáng)體和強(qiáng)度低、韌性好、低模量的基體組成。復(fù)合材料的性能：1．高的比強(qiáng)度和比模量。2．抗疲勞性能和抗斷裂性能良好。3．減摩和減振性能。4．高溫性能優(yōu)良。、成形技術(shù)部分金屬材料成型和工藝性--包括鑄造、壓力加工、焊接和機(jī)械加工等四種成形和加工方法。造--是熔煉金屬、制造鑄型且將熔融金屬流入鑄型、凝固后獲得壹定形狀和性能的鑄件成形方法。（將液態(tài)金屬澆注到和零件形狀相適應(yīng)的鑄型型腔中，待其冷卻凝固，以獲得毛坯或零件的生產(chǎn)方法。）鑄造的方法很多，目前應(yīng)用最為普遍的是砂型鑄造。其它鑄造方法統(tǒng)稱為特種鑄造。常用的特種鑄造方法有：熔模鑄造、金屬型鑄造、壓力鑄造、低壓鑄造、離心鑄造、陶瓷型鑄造、連續(xù)鑄造等。鑄造生產(chǎn)特點(diǎn)：適應(yīng)性強(qiáng),成本低廉.不足之處：鑄造組織的晶粒比較粗大，且內(nèi)部常有縮孔、縮松、氣孔、砂眼等鑄造缺陷，因而鑄件的機(jī)械性能壹般不如鍛件.合金的收縮：體收縮率是鑄件產(chǎn)生縮孔或縮松的根本原因。線收縮率是鑄件產(chǎn)生應(yīng)力、變形、裂紋的根本原因。液態(tài)合金在冷凝過程中，若其液態(tài)收縮和凝固收縮所縮減的容積得不到補(bǔ)充，則在鑄件最后凝固的部位形成壹些孔洞。大而集中的稱為縮孔，細(xì)小而分散的稱為縮松。防止鑄件變形的方法：1）使鑄件壁厚盡可能均勻；2）采用同時(shí)凝固的原則；3）采用反變形法。鑄件的裂紋和防止1、熱裂熱裂的形狀特征是：裂紋短、縫隙寬、形狀曲折、縫內(nèi)呈氧化色。熱裂的防止：①應(yīng)盡量選擇凝固溫度范圍小，熱裂傾向小的合金。②應(yīng)提高鑄型和型芯的退讓性，以減小機(jī)械應(yīng)力。③對(duì)于鑄鋼件和鑄鐵件，必須嚴(yán)格控制硫的含量，防止熱脆性。2、冷裂冷裂的特征是：裂紋細(xì)小，呈連續(xù)直線狀，縫內(nèi)有金屬光澤或輕微氧化色。冷裂的防止：1）使鑄件壁厚盡可能均勻；2）采用同時(shí)凝固的原則；3）對(duì)于鑄鋼件和鑄鐵件，必須嚴(yán)格控制磷的含量，防止冷脆性。金屬型鑄造--將液態(tài)金屬澆入金屬型，獲得鑄件的生產(chǎn)方法。獲得熔模鑄造--在易熔模樣表面包覆若干層耐火材料，待其硬化干燥后，將模樣熔去制成中空型殼，經(jīng)澆注而獲得鑄件的壹種成形工藝方法。低壓鑄造--是在0.2~0.7大氣壓的低壓下將金屬液注入型腔，且在壓力下凝固成形，以獲得鑄件的方法。壓力鑄造--液態(tài)金屬在高壓作用下快速壓入金屬鑄型中，且在壓力下結(jié)晶，以獲得鑄件的成形工藝方法。連鑄--是將熔融的金屬，不斷澆入壹種叫做結(jié)晶器的特殊金屬型中，凝固（結(jié)殼）了的鑄件連續(xù)不斷地從結(jié)晶器的另壹端拉出，以獲得任意長(zhǎng)或特定的長(zhǎng)度的鑄件。冒口--是在鑄型中設(shè)置的壹個(gè)儲(chǔ)存補(bǔ)縮用金屬液的空腔。澆注系統(tǒng)--引導(dǎo)金屬液進(jìn)入鑄型型腔的壹系列通道的總稱。型芯--功用是形成鑄件的內(nèi)腔、孔洞和形狀復(fù)雜阻礙起模部分的外形。芯頭的作用：1）定位作用；2）固定作用；3）排氣作用。分型面—是指鑄件組元間的結(jié)合面，即分開鑄型便于起模的結(jié)合面。分型面的選擇1.分型面應(yīng)選在鑄件的最大截面處。2.應(yīng)盡量使鑄件的全部或大部置于同壹砂箱，以保證鑄件的尺寸精度。3.應(yīng)盡量減少分型面的數(shù)量，且盡可能選擇平面分型。4.為便于造型、下芯、合箱及檢驗(yàn)鑄件壁厚，應(yīng)盡量使型腔及主要型芯位于下箱。鑄件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)■、鑄件壁厚的設(shè)計(jì)1合理設(shè)計(jì)鑄件壁厚-在砂型鑄造條件下，臨界Wa3x最小壁厚在最小壁厚和臨界壁厚之間就是適宜的鑄件壁厚。2．鑄件壁厚應(yīng)均勻、避免厚大截面件壁的連接1．鑄件的結(jié)構(gòu)圓角；2．避免銳角連接3．厚壁和薄壁間的聯(lián)接要逐步過渡；4．減緩筋、輻收縮的阻礙。件外形的設(shè)計(jì)1．避免外部側(cè)凹、凸起；2．分型面應(yīng)盡量為平直面；3．凸臺(tái)、筋條的設(shè)計(jì)應(yīng)便于起模。件內(nèi)腔的設(shè)計(jì)1．應(yīng)盡量減少型芯的數(shù)量，避免不必要的型芯。2．便于型芯的固定、排氣和清理。壓力加工:是在外力作用下，使金屬坯料產(chǎn)生塑性變形，從而獲得具有壹定形狀、尺寸和機(jī)械性能的原材料、毛坯或零件的加工方法。工業(yè)生產(chǎn)中所用不同截面的型材、板材、線材等原材料大多是經(jīng)過軋制、擠壓、拉拔等方法生產(chǎn)的；而各種機(jī)器零件的毛坯或成品，如軸、齒輪、連桿、汽車大梁、油箱等多數(shù)是采用自由鍛、模鍛和沖壓方法生產(chǎn)出來的。金屬的可鍛性--是金屬材料在壓力加工時(shí)成形的難易程度。用金屬材料的塑性和變形抗力來衡量，塑性愈大，變形抗力愈小，金屬材料的可塑性愈好。1.可鍛性的衡量指標(biāo)1）塑性：材料的塑性越好，其可鍛性越好。2）變形抗力：材料的變形抗力越小，其可鍛性越好。2.影響可鍛性的因素1）金屬的本質(zhì)―①化學(xué)成分：Me越低，材料的可鍛性越好。②組織狀態(tài)：純金屬和固溶體具有良好的可鍛性。2）變形條件①變形溫度：T溫越高，材料的可鍛性越好。②變形速度：V變?cè)叫?，材料的可鍛性越好。③?yīng)力狀態(tài)：三向壓應(yīng)力一塑性最好、變形抗力最大。三向拉應(yīng)力—塑性最差、變形抗力最大。生產(chǎn)中常以改變變形條件（變形溫度,變形速度,應(yīng)力狀態(tài)）做為手段，來提高金屬材料的可鍛性，以利于金屬坯料的壓力加工成形。力學(xué)性能高1）組織致密；2）晶粒細(xì)化；3）壓合鑄造缺陷；4）使纖維組織合理分布。金屬材料的冷加工硬化現(xiàn)象就是在加工過程中，金屬內(nèi)部位錯(cuò)密度增大而引起的金屬材料硬化。金屬在塑性變形過程中，鋼的組織和性能都會(huì)發(fā)生變化。其中最重要的是加工硬化。加工硬化也稱形變強(qiáng)化或冷作硬化。它是金屬在塑性變形過程中，隨著亞晶粒的增多和位錯(cuò)密度的增加，位錯(cuò)間的交互作用增強(qiáng)，位錯(cuò)滑移發(fā)生困難，使金屬塑性變形的抗力增大，其強(qiáng)度和硬度顯著升高，塑性和韌性下降。金屬的加工硬化現(xiàn)象是工業(yè)生產(chǎn)中用以提高金屬?gòu)?qiáng)度、硬度和耐磨性的重要手段之壹。冷變形金屬若要在消除殘余內(nèi)應(yīng)力的同時(shí)仍保持冷變形強(qiáng)化狀態(tài)的話，就能夠采取回復(fù)處理，進(jìn)行壹次250~300'C的低溫退火。當(dāng)冷變形金屬加熱溫度高于回復(fù)階段溫度后，原子的擴(kuò)散能力進(jìn)壹步增強(qiáng)，塑性變形時(shí)被破碎、拉長(zhǎng)的晶粒全部被轉(zhuǎn)變成均勻細(xì)小的等軸晶粒，位錯(cuò)密度降低，內(nèi)應(yīng)力完全消除，使冷變形造成的加工硬化消失，金屬的性能又恢復(fù)到金屬變形前的性能。這個(gè)過程稱為“再結(jié)晶”或再結(jié)晶退火。再結(jié)晶不發(fā)生相變。各種純金屬的最低再結(jié)晶溫度和其熔點(diǎn)之間存在如下關(guān)系：T再=（0.35~0.40）T熔金屬在再結(jié)晶溫度以下的塑性變形稱為冷加工；金屬在再結(jié)晶溫度之上的塑性變形稱為熱加工。自由鍛:將金屬坯料放在上、下砥鐵之間，施以沖擊力和靜壓力，使其產(chǎn)生變形的加工方法.模鍛:將金屬坯料放在具有壹定形狀的鍛模模膛內(nèi)，施以沖擊力或靜壓力而使金屬坯料產(chǎn)生變形的加工方法.軋制:金屬坯料在壹對(duì)回轉(zhuǎn)軋輥的孔隙（或孔型）中，靠摩擦力的作用．連續(xù)進(jìn)入軋輥而產(chǎn)生變形的加工方法。擠壓:將金屬坯料放入擠壓筒內(nèi)，用強(qiáng)大的壓力使坯料從模孔中擠出而變形的加工方法稱為。拉拔:將金屬坯料拉過拉拔模的?？锥冃蔚募庸し椒ā０辶蠜_壓:利用沖模使板料產(chǎn)生分離或變形的加工方法.沖裁--使坯料沿封閉輪廓分離的工序。（落料-沖下的為工件，以凹模為設(shè)計(jì)基準(zhǔn)。沖孔-沖下的為廢料，以凸模為設(shè)計(jì)基準(zhǔn)）。拉深--使坯料在凸模的作用下壓入凹模，獲得空心體零件的沖壓工序。壓力加工方法的主要優(yōu)點(diǎn)在于通過金屬材料的塑性變形改善金屬的內(nèi)部組織。金屬材料經(jīng)過塑性變形后，能壓合鑄坯的內(nèi)部缺陷（如微裂紋、縮松、氣孔等），使其組織致密，通過再結(jié)晶可使晶粒細(xì)化，提高金屬的機(jī)械性能，從而在保證機(jī)械零件強(qiáng)度和韌性的前提下，減少零件的截面尺寸和重量，節(jié)省金屬材料和加工工時(shí)。壓力加工方法的不足之處，是壓力加工只適用于加工塑性金屬材料，對(duì)于脆性材料如鑄鐵、青銅等則無能為力；而且不適于加工形狀太復(fù)雜的零件。自由鍛件結(jié)構(gòu)工藝性1.避免斜面和錐度，2.避免曲面相交，3.避免加強(qiáng)筋和凸臺(tái)，4.采用組合工藝。金屬焊接是借助原子間的結(jié)合，使分離的倆部分金屬形成不可拆卸的連接的工藝方法。焊接過程中必須采用加熱、加壓或同時(shí)加熱又加壓等手段．促進(jìn)金屬原子接觸、擴(kuò)散、結(jié)晶，以達(dá)到焊接的目的。金屬焊接按其過程特點(diǎn)可分為三大類。1．熔焊：將工件需要焊接的部位加熱至熔化狀態(tài)，壹般須填充金屬且形成共同的熔池，待冷卻凝固后，使分離工件連接成整體的焊接工藝稱為熔焊。有電弧焊（手工電弧焊、埋弧自動(dòng)焊、氣體保護(hù)焊）、電渣焊、電子束焊、激光焊、等離子弧焊等。2.壓焊：在壓力（或同時(shí)加熱）作用下，被焊的分離金屬結(jié)合面處產(chǎn)生塑性變形（有的伴隨有熔化結(jié)晶過程）而使金屬連接成整體的工藝稱為壓焊。有電阻焊、摩擦焊、冷壓焊、超聲波焊、爆炸焊、高頻焊、擴(kuò)散焊等。3．釬焊：熔點(diǎn)低于被焊金屬的釬料熔化后，填充到被焊金屬結(jié)合面的空隙之中，釬料凝固而將倆部分金屬連接成整體的焊接工藝稱為釬焊。有軟釬焊、硬釬焊（釬料的熔點(diǎn)在450℃之上）。焊接技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)：壹是相同結(jié)構(gòu)．采用焊接工藝和鉚接相比，能夠節(jié)省金屬材料、節(jié)省制造工時(shí)，接頭密封性好。以焊代鉚，不鉆孔，不用輔助材料，節(jié)省劃線、鉆孔等工序。二是對(duì)某些結(jié)構(gòu)能夠來用鑄焊或鍛焊聯(lián)合結(jié)構(gòu)，取代整鑄或整鍛結(jié)構(gòu)，從而做到以小拼大，以簡(jiǎn)拼繁，它不僅節(jié)省金屬材料，仍簡(jiǎn)化了坯料準(zhǔn)備工藝，從而降低了制造成本。三是便于制造雙金屬結(jié)構(gòu)，如切削刀具的切削部分（刀片）和夾固部分（刀柄和刀體）可用不同材料制造后焊接成整體。也可用此法制造電氣工程中使用的過渡接頭（如鋁和銅）等。重量輕、加工裝配簡(jiǎn)單。焊接應(yīng)力變形大，接頭易產(chǎn)生裂紋、夾渣、氣孔等缺陷。焊接接頭金屬組織和性能1.焊接熱循環(huán)2.焊接接頭金屬組織和性能的變化1）焊縫區(qū)熔池金屬冷卻結(jié)晶所形成的鑄態(tài)組織。2）焊接熱影響區(qū)焊縫倆側(cè)的母材，由于焊接熱的作用，其組織和性能發(fā)生變化的區(qū)域。①熔合區(qū)：是焊縫和母材金屬的交界區(qū)。（0.1-1mm）加熱溫度：T液~T固強(qiáng)度、塑性、韌性極差，是裂紋和局部脆斷的發(fā)源地。②過熱區(qū)：在熱影響區(qū)內(nèi)具有過熱組織或晶粒顯著粗大的區(qū)域。（1-3mm）加熱溫度：T固~11000c塑性和韌性很低，是裂紋的發(fā)源地。③正火區(qū)：在熱影響區(qū)內(nèi)相當(dāng)于受到正火處理的區(qū)域。（1.2-4mm）加熱溫度：1100℃~AC3；力學(xué)性能優(yōu)于母材。④部分相變區(qū)：在熱影響區(qū)內(nèi)發(fā)生部分相變的區(qū)域。加熱溫度：aC3~aq；力學(xué)性能較母材稍差。力學(xué)性能最差的區(qū)域：熔合區(qū)和過熱區(qū)。3）減小和消除焊接熱影響區(qū)的方法：①小電流、快速焊接；②采用先進(jìn)的焊接方法；③焊前預(yù)熱、焊后熱處理（正火。碳鋼的焊接.低碳鋼的焊接C<0.25%；Ce<0.4%；焊接性良好.中碳鋼的焊接C<0.25~0.60%；Ce<0.4%Ce=0.4%~0.60%焊接性由良好較差。一問題：焊縫區(qū)易產(chǎn)生熱裂紋；熱影響區(qū)易產(chǎn)生冷裂紋。措施：焊前預(yù)熱（150~250℃），焊后緩冷。選用低氫型焊條。焊件開坡口，且采用細(xì)焊條、小電流、多層焊。.高碳鋼的焊接C>0.60%；CE>0.60%；焊接性差。問題：焊縫區(qū)易產(chǎn)生熱裂紋；熱影響區(qū)易產(chǎn)生冷裂紋。措施：焊前預(yù)熱（250~350℃），焊后緩冷。選用低氫型焊條。焊件開坡口，且采用細(xì)焊條、小電流、多層焊。避免選用高碳鋼作為焊接結(jié)構(gòu)件。金屬材料的焊接性1.金屬材料的焊接性指被焊金屬采用壹定的焊接方法、焊接材料、工藝參數(shù)及結(jié)構(gòu)形式條件下，獲得優(yōu)質(zhì)焊接接頭的難易程度。焊接性②使用焊接性：2.影響焊接性的因素1)焊接方法；2)焊接材料；3)焊件化學(xué)成分；4)工藝參數(shù)。3.焊接性的評(píng)定方法--碳當(dāng)量估算法C—影響最顯著一基本元素其它元素—折合成碳的相當(dāng)含量對(duì)焊接性的影響CE=C+Mn/6+Cr+Mo+V/5+Ni+Cu/15CE<0.4%—具有良好的焊接性；CE=0.4%~0.6%—焊接性較差；CE>0.6%—焊接性差。三、材料和成形工藝選擇部分機(jī)械零件的失效形式每種機(jī)械零件都具有壹定的功能，比如承受載荷、傳遞力或能量等，如果喪失其所規(guī)定的功能即發(fā)生了失效。主要有三類：(1)過量變形失效-是指零件在工作過程中受力產(chǎn)生的變形量超過了允許值，從而使機(jī)器設(shè)備無法正常工作或雖能正常工作但達(dá)不到預(yù)期的效果的現(xiàn)象。(2)斷裂失效-零件在工作的過程中發(fā)生斷裂的現(xiàn)象稱斷裂失效。(3表面損傷失效-主要是指零件表面的磨損、接觸疲勞和腐蝕。材料表面處理主要分倆類：表面強(qiáng)化和表面防護(hù)。常用的工藝方法有：表面熱處理、氣相沉積、熱噴涂、堆焊、氧化磷化處理、電鍍化學(xué)鍍、涂裝等。預(yù)處理-壹般包括除油、除銹、粗化、活化和拋光。除油--目的是去除材料表面的油脂和污物，常用堿性除油工藝。除銹--目的是去除金屬材料表面的氧化物，從而顯露出清凈金屬表面。常用方法有化學(xué)法（如酸洗）和機(jī)械法（如打磨、切削和噴砂）。常用表面強(qiáng)化性處理方法1、熱噴涂—將噴涂材料加熱熔化，以高速氣流霧化成極細(xì)顆粒，且以壹定速度噴射到事先準(zhǔn)備好的工件表面上，形成涂層。2、堆焊和噴焊堆焊：將合金絲或焊條熔化堆結(jié)在工件表面形成冶金結(jié)合層的方法。噴焊：是對(duì)經(jīng)預(yù)熱的自溶性合金粉末涂層再加熱至1000~1300℃,顆粒熔化生成涂層，使顆粒間和基體表面達(dá)到良好結(jié)合的方法。3、電火花表面強(qiáng)化技術(shù)是通過火花放電的作用，把作為電極的導(dǎo)電材料熔滲進(jìn)金屬工件的表層，形成合金化的表面強(qiáng)化層，使工件的物理化學(xué)和機(jī)械性能得到改善的工藝．4、氣相沉積是利用氣相中發(fā)生的物理、化學(xué)反應(yīng)，生成的反應(yīng)物在工件表面形成壹層具有特殊性能的金屬或化合物的涂層。常用表面防護(hù)性處理方法鋼鐵的氧化處理:將鋼鐵零件浸在濃堿溶液中煮沸，在金屬表面生成穩(wěn)定的四氧化三鐵（Fe3O4）的過程。因四氧化三鐵氧化膜呈藍(lán)黑色，所以又稱其為“發(fā)藍(lán)”。發(fā)藍(lán)是提高黑色金屬防護(hù)能力的壹種簡(jiǎn)便而又經(jīng)濟(jì)的方法。鋼鐵的磷化處理是將零件浸入磷酸鹽溶液中化學(xué)處理，在金屬表面生成難溶于水的磷酸鹽膜的過程。簡(jiǎn)稱“磷化”。磷化也是金屬氧化方法之壹，因此磷酸鹽膜也是壹種化學(xué)轉(zhuǎn)化膜。磷化是鋼鐵表面防護(hù)的常用方法之壹，應(yīng)用愈來愈廣泛。有色金屬如鋅、鋁、銅、錫等都能夠進(jìn)行磷化處理。鋁及鋁合金零件在電解液中進(jìn)行電化學(xué)氧化，其工藝象電鍍的逆過程，因零件作為陽極，故也稱鋁陽極氧化。鋁及鋁合金的化學(xué)氧化是不用外來電流而僅把工件置入適當(dāng)溶液中，使其表面生成人工氧化膜。壹般是將鋁件浸在含有堿溶液和堿金屬的鉻酸鹽溶液中，鋁和溶液互相作用。很快便生成Al2O3和Al(OH)3的薄膜.鋁及鋁合金氧化膜的著色鋁及鋁合金經(jīng)氧化處理后，得到新鮮的氧化膜層，它具有多孔性、吸附能力強(qiáng)，容易染上各種顏色，具有良好的裝飾效果。鍍層裝飾技術(shù)能在制品表面形成具有金屬特性的鍍層，這是壹種較典型的表面裝飾技術(shù)。金屬鍍層不僅能提高制品的耐蝕性和耐磨性，而且能夠增強(qiáng)制品表面的色彩、光澤和肌理的裝飾效果，因此能保護(hù)和美化表面，由于有優(yōu)異的鍍層，常常使制品的品位和檔次得到提高。按鍍層的表面狀態(tài)可分成鏡面鍍層和粗面鍍層倆類。按鍍層裝飾技術(shù)可分為電鍍、化學(xué)鍍、真空蒸發(fā)沉積鍍、氣相鍍等。鍍層裝飾的金屬有Cu、Ni、Cr、Fe、Zn、Sn、Al、Pb、Au、Ag、Pt及其合金。電鍍-是將金屬工件浸入要鍍金屬鹽溶液中且作為陰極，通以直流電，在直流電場(chǎng)作用下，金屬鹽溶液中的陽離子在工件表面上沉積形成電鍍層。化學(xué)鍍是壹種在無外加電流的情況下,利用仍原劑在具有催化活性的表面進(jìn)行氧化仍原反應(yīng)而沉積出鍍層的方法。溶液中壹般含有主鹽，提供形成鍍層的主要成分；仍原劑，仍原主鹽中的離子；絡(luò)合劑，拓寬鍍液工作的pH值范圍，提高沉積速度，改善鍍層光潔致密性,防止鍍液中沉淀的析出，增加其穩(wěn)定性且延長(zhǎng)使用壽命；穩(wěn)定劑，抑制鍍液自發(fā)分解；和緩沖劑。涂料及其涂裝工藝涂料舊稱油漆。準(zhǔn)確的名稱應(yīng)為“有機(jī)涂料”，簡(jiǎn)稱涂料。所謂涂料就是涂敷在物體表面，經(jīng)過物理變化、化學(xué)變化、能夠形成具有壹定附著力和機(jī)械強(qiáng)度的薄膜，起著裝飾、保護(hù)及其他作用的液體或粉末狀的有機(jī)高分子膠體混合物的總稱。所形成的薄膜稱為涂膜或漆膜。涂料的性質(zhì)即色彩、光澤、涂膜的硬度、附著性、耐蝕性、耐候性等。涂料的作用:對(duì)于工業(yè)產(chǎn)品來說，涂料具有保護(hù)作用、裝飾作用、特殊作用三大功能。1．保護(hù)作用:涂料在產(chǎn)品表面所形成的壹層硬薄膜能夠?qū)⑽镔|(zhì)和空氣、水分、陽光、微生物以及其它腐蝕介質(zhì)隔離開，既可防止產(chǎn)品表面化學(xué)性銹蝕或腐朽變質(zhì)，起到壹種屏蔽作用，又可避免產(chǎn)品表面直接受到機(jī)械外力的摩擦和沖擊碰撞而損壞，起到壹定的機(jī)械保護(hù)作用。2．裝飾作用:涂料的裝飾作用主要是通過色彩、光澤、紋理三個(gè)方面實(shí)現(xiàn)的。3．特殊作用:在壹些特定的場(chǎng)合涂料具有其特殊的作用。如電器的絕緣往往借助于絕緣漆；為了防止海洋微生物的粘附，保護(hù)船底的光滑平整，使用船底防污漆；高溫條件下的超溫報(bào)警可用示溫涂料；在戰(zhàn)場(chǎng)上為了偽裝武器設(shè)備，則用偽裝涂料；其它諸如導(dǎo)電涂料、防紅外線涂料、反雷達(dá)涂料等的功能，均屬涂料的特殊作用。材料和成形工藝的選擇壹般可遵循四條基本原則：使用性能足夠、工藝性能良好、經(jīng)濟(jì)性合理和環(huán)保性原則。根據(jù)使用性能選材：根據(jù)工作條件、失效（喪失正常工作能力）形式，提出對(duì)使用性能的要求，作為選材的主要依據(jù),保證產(chǎn)品內(nèi)在質(zhì)量。金屬制品的失效形式有變形、斷裂和表面損傷三種基本類型。根據(jù)工藝性能選材：滿足零件工藝性能的要求，提高加工成品率；鑄造性能：金屬構(gòu)件中，承載不大，受力簡(jiǎn)單而結(jié)構(gòu)復(fù)雜，尤其有復(fù)雜內(nèi)腔結(jié)構(gòu)的，選擇鑄造成型。鍛造性能：承載較大、受力復(fù)雜的構(gòu)件進(jìn)行鍛造成型。焊接性能：壹般體積較大，要求氣密性好，能承受壹定的壓力，如容器、輸送管道、蒸汽鍋爐等產(chǎn)品及工程結(jié)構(gòu)，采用焊接成形。切削加工:材料的切削加工性能是指材料進(jìn)行切削加工時(shí)的難易程度。評(píng)價(jià)材料的切削加工性能能夠從切削后工件的表面粗糙度、切削速度、斷屑能力及刀具磨損等方面加以考慮。金屬的硬度對(duì)其切削加工性能有較大的影響。經(jīng)驗(yàn)證明，當(dāng)材料硬度處于170—230HBS時(shí)切削加工性能最好。硬度低時(shí)切削速度低，斷屑能力差；硬度高時(shí)，對(duì)刀具的磨損較嚴(yán)重。熱處理工藝性:對(duì)大多數(shù)金屬材料來說，熱處理是保證材料達(dá)到最終使用性能要求的重要工藝手段。如果材料的熱處理工藝性能不好，容易產(chǎn)生嚴(yán)重的變形和開裂，使所有的前期加工報(bào)廢，造成極大的浪費(fèi)和損失。熱處理工藝性包括淬硬性、淬透性、變形開裂傾向、回火穩(wěn)定性、回火脆性等，對(duì)于要求截面力學(xué)性能均勻的零件，通常考慮淬透性更多壹些。壹般含Mn、Cr、Ni、B等合金元素的合金鋼淬透性比較好，能夠用在壹些尺寸較大的重要零件上。碳鋼的淬透性較差，只適合制作尺寸較小，形狀簡(jiǎn)單、強(qiáng)韌性要求不高的零件。熱處理時(shí)的變形和開裂是壹個(gè)比較復(fù)雜的問題。除了和熱處理工藝有關(guān)外，也應(yīng)從零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面加以考慮，比如零件上應(yīng)避免尖角或截面突變，應(yīng)采用封閉、對(duì)稱式結(jié)構(gòu)等。選材的經(jīng)濟(jì)性原則：滿足使用性能和工藝性能要求的條件下，符合造型要求，避稀貴就價(jià)廉、避遠(yuǎn)就近、盡量采用標(biāo)準(zhǔn)化、系列化材料,降低成本，獲得大的經(jīng)濟(jì)效益。環(huán)保性原則以無毒無害材料代替有毒有害材料；盡可能循環(huán)重復(fù)利用，廢棄物綜合利用；減少材料成形過程及廢物對(duì)環(huán)境的污染。合理選擇毛坯在機(jī)器制造業(yè)中常用的毛坯有鑄件、鍛件、焊接件、各種軋制型材件及粉末坯件。在滿足使用性能要求的前提下，選擇零件毛坯的形式時(shí)主要考慮零件的外形尺寸特點(diǎn)、加工工藝性及生產(chǎn)批量等方面，使其易于加工效率高、材料和能源消耗少，總的加工成本低等。壹般形狀復(fù)雜的零件，如箱體等，常用鑄件毛坯；外形相對(duì)簡(jiǎn)單的零件則制成鍛件；單件或小批量生產(chǎn)時(shí)，采用自由鍛件毛坯能夠縮短生產(chǎn)周期、節(jié)省模具費(fèi)用；而大批量生產(chǎn)時(shí)，多采用模鍛件或精密鑄件毛坯以減少機(jī)械加工工時(shí)，提高生產(chǎn)效率。焊接件常用于要求尺寸大、質(zhì)量小、剛性大的零件。材料和成形工藝選擇的具體方法和依據(jù)1、依據(jù)零件的結(jié)構(gòu)特征選擇軸類—采用鍛造成形，中碳鋼（如45）或中碳合金鋼（如40Cr1盤類（齒輪）--中碳鋼鍛造或鑄造，小齒輪可用圓鋼或沖壓或擠壓。箱體類—鑄件。支架類—小批量用焊接。2、依據(jù)生產(chǎn)批量選擇單件小批量—鑄造手工砂型；鍛件自由鍛或胎膜鍛；焊接件手工或半自動(dòng)；薄板用鈑金、鉗工。大批量—分別采用機(jī)器造型、模鍛、埋弧自動(dòng)焊及板料沖壓。各種批量的工藝方法見表13-4。3、依據(jù)最大經(jīng)濟(jì)性選擇-多方案比較。4、依據(jù)力學(xué)性能要求選擇1）以綜合力學(xué)性能為主的選材壹般軸類、連桿、重要螺栓和低速輕載齒輪承受循環(huán)載荷和沖擊載荷，失效主要是過量變形和斷裂，需要較高的強(qiáng)度和疲勞極限和良好的塑性和韌性。壹般零件選調(diào)質(zhì)或正火的中碳鋼；淬火且低溫回火的低碳鋼；正火或等溫淬火狀態(tài)的球墨鑄鐵。重要零件選合金調(diào)質(zhì)鋼或經(jīng)控制鍛造的合金非調(diào)質(zhì)鋼或超高強(qiáng)鋼。2）以抗磨損性能為主的選材—磨損為主要失效形式受力較小、不受大的沖擊或振動(dòng)，摩擦劇烈的零件-如鉆套頂尖冷沖模切削刀具等，主要要求高硬度。壹般選淬火低溫回火的高碳鋼或高碳合金鋼；鑄件可用耐磨鑄鐵。同時(shí)受磨損和交變應(yīng)力或沖擊載荷的零件—要求較高的耐磨性及較高的強(qiáng)度塑性和韌性，即表硬里韌。優(yōu)先滿足心部強(qiáng)韌性，再用表面硬化方法滿足耐磨性。如機(jī)床齒輪、凸輪軸，選用中碳鋼或中碳合金鋼，正火或調(diào)質(zhì)后表面淬火或滲氮。有較高沖擊的汽車變速齒輪可選低碳鋼或低碳合金鋼，滲碳淬火及低溫回火。3）以抗疲勞為主的選材—發(fā)動(dòng)機(jī)軸、滾動(dòng)軸承、彈簧可選用:低碳鋼或低碳合金鋼淬火及低溫回火;中碳鋼或中碳合金鋼調(diào)質(zhì)或淬火及中溫回火，超高強(qiáng)鋼等溫淬火及低溫回火，提高抗疲勞性能?？捎帽砻娲慊稹B碳、滲氮、噴丸、滾壓等表面強(qiáng)化處理提高疲勞抗力。4）以防過量變性為主的選材-如機(jī)床主軸導(dǎo)軌、鏜桿、機(jī)座防止過量彈性變形選用彈性模量高的材料。防止過量塑性變形選用屈服點(diǎn)高的材料。1）鑄造成形球墨鑄鐵是鑄造曲軸最常用的材料，在轎車發(fā)動(dòng)機(jī)中應(yīng)用很廣泛。常用的鑄造曲軸用的球墨鑄鐵有QT600-2、QT700-2、QT900-2等。壹般汽車發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸選用的球墨鑄鐵強(qiáng)度應(yīng)不低于600MPa，制造農(nóng)用柴油發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸的球墨鑄鐵強(qiáng)度則不應(yīng)低于800MPa。典型軸類零件的選材1）鑄造成形:壹般在調(diào)質(zhì)或正火后采用中頻感應(yīng)淬火對(duì)軸頸進(jìn)行表面強(qiáng)化處理。某些汽車、拖拉機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)的曲軸軸頸也有采用氮碳共滲處理，以提高曲軸的疲勞強(qiáng)度和耐磨性。鑄造質(zhì)量是影響鑄造曲軸質(zhì)量的關(guān)鍵因素，必須保證鑄造毛坯球化良好且無鑄造缺陷。正火的目的是通過增加組織中珠光體的含量且使其細(xì)化來提高其強(qiáng)度、硬度和耐磨性；高溫回火的目的在于消除正火過程中造成的內(nèi)應(yīng)力。鑄造曲軸的工藝路線為：鑄造壹正火（或調(diào)質(zhì)）壹矯直壹切削加工壹去應(yīng)力退火壹軸頸氣體滲氮（或氮碳共滲）壹矯直壹精加工壹零件2）鍛造成形:如機(jī)床主軸是機(jī)床的重要零件之壹，在進(jìn)行切削加工時(shí)，高速旋轉(zhuǎn)的主軸承受彎曲、扭轉(zhuǎn)和沖擊等多種載荷，要求它具有足夠的剛度、強(qiáng)度、耐疲勞、耐磨損以及精度穩(wěn)定等性能。根據(jù)機(jī)床主軸所選用的材料和熱處理方式，能夠?qū)⑵浞譃樗姆N類型：局部淬火主軸、滲碳主軸、滲氮主軸和調(diào)質(zhì)（正火）主軸，對(duì)壹般的中等載荷、中等轉(zhuǎn)速，沖擊載荷不大的主軸，選用45鋼或40Cr、40MnB中碳合金鋼等即可滿足要求，對(duì)軸頸、錐孔等有摩擦的部位要進(jìn)行表面硬化處理。當(dāng)載荷較大，同時(shí)要承受較大的疲勞載荷和沖擊載荷的主軸，則應(yīng)采用20CrMnTi合金滲碳鋼或38CrMoAl滲氮鋼制造，且進(jìn)行相應(yīng)的滲碳或滲氮化學(xué)熱處理。壹般選用45鋼或40Cr鋼制造，鍛造成形機(jī)床主軸加工工藝路線為：火壹磨削加工壹零件下料壹鍛造壹正火壹粗加工壹調(diào)質(zhì)壹半精加工壹局部表面淬火+低溫火壹磨削加工壹零件可使軸得到較高的綜合力學(xué)性能和疲勞強(qiáng)度.硬度可達(dá)220—250HBS，調(diào)質(zhì)后組織為回火索氏體。在軸頸和錐孔處進(jìn)行表面淬火和低溫回火處理后，硬度52HBC，能夠滿足局部高硬度和高耐磨性的要求。典型齒輪選材舉例對(duì)齒輪材料提出的性能要求如下：1）高的表面硬度和耐磨性；2）足夠高的齒心強(qiáng)度和韌性；3）高的接觸疲勞強(qiáng)度和彎曲疲勞強(qiáng)度。此外，仍要求材料有較好的加工工藝性能，如切削加工性好、淬透性好、熱處理變形小等。例如：機(jī)床齒輪的工作條件較好、載荷不大、轉(zhuǎn)速中等、工作平穩(wěn)、少有強(qiáng)烈的沖擊。除了要有高的接觸疲勞強(qiáng)度、彎曲強(qiáng)度、表面硬度和耐磨性等要求外，仍應(yīng)能保證高的傳動(dòng)精度和小的工作噪聲。壹般情況下能夠選用45鋼或40Cr、40MnB中碳合金鋼制造，后者的淬透性更好。機(jī)床齒輪的工藝路線壹般為：