金屬工藝學(xué)復(fù)習(xí)資料

第一篇金屬材料導(dǎo)論金屬材料力學(xué)性能指標(biāo)的含義、表達(dá)措施（符號(hào)）強(qiáng)度包括抗拉強(qiáng)度σb、屈服點(diǎn)（或屈服強(qiáng)度）σs。塑性：定義，表征塑性好壞的指標(biāo)→伸長(zhǎng)率（δ）、斷面收縮率（）。硬度：布（HB）、洛（HR系列，最常用的為HRC）、維氏硬度(HV)材料的力學(xué)性能指標(biāo)沖擊韌性：沖擊韌度（ak）疲勞強(qiáng)度：σ-1純鐵的晶體構(gòu)造常見金屬的晶體構(gòu)造有體心立方(fcc)、面心立方（bcc）、密排六方（hcp）。純鐵的晶體構(gòu)造有體心立方（α-Fe、δ-Fe）面心立方（γ-Fe）。實(shí)際金屬的晶體缺陷點(diǎn)缺陷，包括空位、間隙原子、置換原子。線缺陷，重要是位錯(cuò)。面缺陷，重要有金屬晶體表面，晶界、相界、亞晶界等。金屬的結(jié)晶結(jié)晶速度與過冷度（△T）的關(guān)系：△T↑，結(jié)晶速度↑，晶粒越細(xì)。金屬結(jié)晶過程→形核和長(zhǎng)大。晶粒對(duì)金屬材料力學(xué)性能的影響：晶粒越細(xì)，金屬材料的強(qiáng)度、硬度越高，塑性、韌性越好。純金屬結(jié)晶過程中細(xì)化晶粒的措施⑴增大冷卻速度，增大過冷度⑵進(jìn)行變質(zhì)處理，增長(zhǎng)外來晶核⑶采用機(jī)械、超聲波振動(dòng)、電磁攪拌等。鐵碳合金及二元相圖合金、組元、相的基本概念鐵碳合金基本構(gòu)成相：F、A、Fe3C。按溶質(zhì)原子在溶劑晶格中所處的位置，固溶體分為間隙固溶體、置換固溶體鐵碳合金基本組織：固溶體：鐵素體（α或F）、奧氏體（γ或A）；混合物：珠光體（P）、萊氏體（Ld）化合物：滲碳體（Fe3C）鋼的分類按含碳量高下：低碳鋼（wc≤0.25%）、中碳鋼（0.25%≤wc≤0.60%）、高碳鋼（wc≥0.60%）工具鋼屬于高碳鋼。常用碳素工具鋼：T10A平均含碳量為1%的優(yōu)質(zhì)碳素工具鋼。鋼中雜質(zhì)元素：Si、Mn（有益元素），S、P（有害元素）零件選材的一般原則：滿足使用性能規(guī)定滿足工藝性能規(guī)定滿足經(jīng)濟(jì)性規(guī)定鋼的熱處理鋼的熱處理：是指在固態(tài)將鋼加熱到一定溫度，保溫一段時(shí)間，而后冷卻，以獲得所需組織和性能的工藝措施。鋼熱處理過程三階段：加熱、保溫和冷卻。馬氏體：C在α-Fe中過飽和固溶體。鋼的一般熱處理工藝：退火、正火、淬火、回火。退火、回火的目的淬火目的：獲得硬度高的馬氏體，提高鋼的強(qiáng)度和硬度。調(diào)質(zhì)處理：淬火+高溫回火鋼表面熱處理的目的：變化工件表面層組織，提高其表面的硬度、耐磨性。表面淬火的措施有：感應(yīng)加熱、火焰加熱、激光加熱表面淬火第二篇鑄造篇鑄造：是指將熔融的金屬液澆注入鑄型內(nèi)，待冷卻凝固后獲得所需形狀和性能的毛坯或零件的工藝過程。鑄造長(zhǎng)處：（1）原材料來源廣。（2）生產(chǎn)成本低。（3）鑄件形狀與零件靠近，尺寸不受限制鑄造合金鑄造性能包括合金的流動(dòng)性、收縮性、偏析和吸氣性能等。合金的充型能力：是指液態(tài)合金充斥鑄型型腔，獲得形狀完整、輪廓清晰鑄件的能力。充型能力局限性會(huì)產(chǎn)生澆局限性、冷隔等缺陷。液態(tài)合金流動(dòng)性與合金的充型能力間的關(guān)系合金的流動(dòng)性影響合金流動(dòng)性的原因有哪些？常用合金中鑄鐵和硅黃銅的流動(dòng)性最佳，鋁硅合金次之，鑄鋼最差。共晶成分的合金流動(dòng)性最佳。合金的流動(dòng)性影響合金流動(dòng)性的原因有哪些？常用合金中鑄鐵和硅黃銅的流動(dòng)性最佳，鋁硅合金次之，鑄鋼最差。共晶成分的合金流動(dòng)性最佳。合金的凝固方式逐層凝固、糊狀凝固、中間凝固方式。金屬凝固方式與鑄件質(zhì)量間的關(guān)系逐層凝固方式——合金的充型能力強(qiáng)，補(bǔ)縮性能強(qiáng)，便于防止縮孔和縮松，鑄件質(zhì)量高。糊狀凝固方式——合金液流動(dòng)性差，不易補(bǔ)縮，鑄件在鑄造工程中所產(chǎn)生的缺陷較多，難以獲得結(jié)晶堅(jiān)實(shí)的鑄件，鑄件質(zhì)量差。鑄造合金的收縮合金收縮的三個(gè)階段：液態(tài)收縮、凝固收縮、固態(tài)收縮鑄件產(chǎn)生縮孔、縮松的重要原因：液態(tài)收縮、凝固收縮合金產(chǎn)生應(yīng)力、變形和開裂的重要原因：固態(tài)收縮鑄件內(nèi)應(yīng)力鑄造應(yīng)力大體可分為熱應(yīng)力和機(jī)械應(yīng)力。熱應(yīng)力：由于鑄件壁厚不均勻或各部分冷卻速度不一樣，致使鑄件各部分的收縮不一樣步而引起的應(yīng)力。消除或減小熱應(yīng)力的措施：鑄件壁厚均勻，凝固方式采用同步凝固。機(jī)械應(yīng)力：鑄件的固態(tài)收縮受鑄型或型芯的機(jī)械阻礙而形成的應(yīng)力。防止機(jī)械應(yīng)力的措施：改善鑄型和型芯的退讓性石墨在灰口鑄鐵中存在的形態(tài)灰鑄鐵：片狀可鍛鑄鐵：團(tuán)絮狀蠕墨鑄鐵：蠕蟲狀球墨鑄鐵：球狀灰鑄鐵灰鑄鐵常用的孕育劑：含硅75%的硅鐵合金灰鑄鐵牌號(hào)表達(dá)法及意義：HTXXX其中“HT”表達(dá)灰鑄鐵；“XXX”表達(dá)其最小抗拉強(qiáng)度值。應(yīng)用：機(jī)床床身、機(jī)床導(dǎo)軌灰鑄鐵綜合性能最佳。砂型鑄造整模造型：合用于鑄件最大截面靠一端且為平面的鑄件。分模造型：常用于生產(chǎn)最大截面在中部（或圓形）的鑄件。挖砂造型：重要用于分型面不是平面的單件、小批鑄件的生產(chǎn)。假箱造型：用于成批生產(chǎn)需要挖砂造型的鑄件。活塊造型：重要用于生產(chǎn)帶有突出部分且難以起模的、單件、小批鑄件的生產(chǎn)。砂型鑄造造型措施按自動(dòng)化程度可分手工造型、機(jī)器造型。砂型鑄造最基本的工序→造型。特種鑄造及鑄件中的氣孔重要包括熔模鑄造、壓力鑄造、金屬型鑄造、離心鑄造等。熔模鑄造的工藝過程。壓型制造→型殼制造→焙燒、澆注等。析出性氣孔、侵入性氣孔、反應(yīng)性氣孔。鑄件構(gòu)造設(shè)計(jì)工藝性1.防止外形側(cè)凹2.去掉不必要圓角，盡量使分型面為平面3.盡量減少活塊的數(shù)量4.起模以便、簡(jiǎn)樸5.盡量不用或少用型芯第三篇金屬壓力加工壓力加工：在外力作用下，金屬發(fā)生塑性變形，從而獲得具有一定形狀、尺寸、組織和力學(xué)性能的工件的生產(chǎn)措施。塑性變形方式包括滑移和孿生。其中以滑移為主。加工硬化（形變強(qiáng)化）加工硬化（形變強(qiáng)化）：是指金屬通過冷變形后，伴隨形變量增長(zhǎng)，強(qiáng)度、硬度提高而塑性減少的現(xiàn)象。提高金屬塑性變形的措施有加熱（答復(fù)）和塑變（再結(jié)晶）。消除加工硬化采用再結(jié)晶退火。金屬的可鍛性可鍛性：衡量金屬通過塑性加工獲得優(yōu)質(zhì)鍛件難易程度的工藝性能。衡量金屬可鍛性的指標(biāo)：塑性和變形抗力金屬可鍛性的影響原因：金屬材料本質(zhì)（化學(xué)成分和組織）、變形條件（變形溫度、變形速度和應(yīng)力狀態(tài)）金屬材料的冷變形與熱變形再結(jié)晶溫度以上的變形稱為熱變形，再結(jié)晶溫度如下的變形稱為冷變形。再結(jié)晶溫度:T再=0.4T熔（K）。能判斷某金屬材料在某一溫度下加工是屬于熱加工還是冷加工！鑄造鑄造工藝包括自由鍛、模鍛、胎膜鍛。胎膜類型：扣模、套筒模、合模。鍛前對(duì)金屬預(yù)熱的目的是什么？模膛包括制坯模膛、模鍛模膛。其中模鍛模膛又包括預(yù)鍛模膛和終鍛模膛。防止錐面或斜面（鍛件構(gòu)造的工藝）防止相貫線防止凸臺(tái)、加強(qiáng)筋防止相貫線防止凸臺(tái)、加強(qiáng)筋做成組合件防止錐面或斜面防止加強(qiáng)筋、工字形、橢圓形等復(fù)雜表面防止叉形件內(nèi)部的臺(tái)階板料沖壓沖壓的基本工序：分離工序、變形工序。分離工序：落料、沖孔、切斷變形工序：彎曲、脹形、拉深、翻邊凸凹模間隙對(duì)沖壓件質(zhì)量和模具壽命的影響：間隙過大：沖壓件斷面質(zhì)量差，光亮帶小某些，剪裂帶和毛刺均較大，但模具壽命長(zhǎng)。間隙過小：沖壓件斷面質(zhì)量好，光亮帶增大，但毛刺也增大，模具磨損嚴(yán)重，壽命受影響。第四篇焊接焊接是指通過加熱或加壓，或者兩者并用，并且用或不用填充材料，借助金屬原子間的結(jié)合與擴(kuò)散，使分離的金屬材料牢固連接在一起。電弧焊焊接接頭的組織和性能焊接熱影響區(qū)：指焊縫附近因焊接熱作用而發(fā)生組織和性能變化的區(qū)域。焊接熱影響區(qū)包括熔合區(qū)、過熱區(qū)、正火區(qū)和部分相變區(qū)。熔化區(qū)是焊接接頭性能最微弱的區(qū)域。焊接應(yīng)力與變形產(chǎn)生的原因：焊件局部不均勻加熱，導(dǎo)致焊接過程的加熱和冷卻受到周圍冷金屬的拘束，不能自由膨脹和收縮。焊接變形焊接變形形式：尺寸收縮、角變形、彎曲變形、扭曲變形、波浪變形等。焊接變形的防止與消除的措施：焊縫對(duì)稱分布、采用反變形、采用對(duì)稱焊和分段倒退焊、采用多層多道焊、固定定位焊等。一般電焊條的構(gòu)成：焊芯和藥皮電焊條藥皮的作用：a.協(xié)助引弧，使電弧穩(wěn)定；b.產(chǎn)生熔渣和氣體，保護(hù)溶池金屬不被氧化；c.向焊縫內(nèi)滲透合金元素，提高焊縫強(qiáng)度。焊條的種類：堿性焊條和酸性焊條。焊接氣體保護(hù)焊：氬弧焊和二氧化碳?xì)怏w保護(hù)焊。電阻焊包括點(diǎn)焊、縫焊、對(duì)焊、凸焊。對(duì)焊形式：電阻對(duì)焊和閃光對(duì)焊。釬焊包括硬釬焊、軟釬焊。含碳量越低，焊接性能越好。低碳鋼焊接性能優(yōu)于中碳鋼和高碳鋼。焊接工件構(gòu)造工藝性第五篇切削加工基礎(chǔ)常見機(jī)床切削加工過程的主運(yùn)動(dòng)、進(jìn)給運(yùn)動(dòng)切削用量三要素：切削速度（vc）、切削深度（ap）、進(jìn)給量（f）。切削速度（vc）的計(jì)算：刀具材料刀具材料的性能規(guī)定：①較高硬度；②足夠強(qiáng)度和韌性；③很好的耐磨性；④較高的耐熱性或紅硬性；⑤很好的工藝性；⑥成本低，來源廣；常用刀具材料工具鋼（高碳鋼）：碳素工具鋼（T10A）、低合金工具鋼（9SiCr）高速鋼（W18Cr4V）、硬質(zhì)合金（YG、YT）刀具切削幾何參數(shù)三面：前刀面、主后刀面、副后刀面兩刃：主切削刃、副切削刃一尖：刀尖（兩刃的交點(diǎn)）刀具的構(gòu)造整體式、焊接式、機(jī)夾式金屬切削過程切屑的形成過程切屑的種類：帶狀切屑、節(jié)狀切屑、崩碎切屑。切削瘤的控制（影響原因、控制措施）切削熱切削熱的產(chǎn)生：（1）切屑層的金屬發(fā)生彈性變形、塑性變形而產(chǎn)生大量的熱（2）切屑與刀具前刀面產(chǎn)生的摩擦（3）工件與刀具后刀面產(chǎn)生的摩擦切削熱的傳導(dǎo)：絕大多數(shù)傳給切屑（50％～86％），以切屑形式散熱。刀具磨損刀具磨損過程的三個(gè)階段：初期磨損階段、正常磨損階段、急劇磨損階段。刀具耐用度的重要影響原因：刀具材料、刀具角度、與否加冷卻液刀具耐用度與切削三要素的關(guān)系：切削速度（V）↑，切削用量（f、αp）↑，切削溫度↑，刀具磨損↑，耐用度↓。其中切削速度（V）影響最大。金屬切削過程切削加工性：指材料加工的難易程度。切削液的作用：冷卻、潤(rùn)滑。切削液的類型：水基切削液（以冷卻作用為主）、油基切削液（以潤(rùn)滑為主）。粗加工：冷卻、降溫→水基切削液精加工：潤(rùn)滑，減小摩擦，提高表面質(zhì)量→油基切削液切削加工性切削加工性是指材料被切削加工的難易程度。切削用量的選用原則及切削用量怎樣選用？機(jī)床分類及機(jī)床型號(hào)表達(dá)的含義如CA6140C--類代號(hào)(車床類機(jī)床)A--構(gòu)造特性代號(hào)6--組代號(hào)(落地及臥式車床組)1--系代號(hào)(臥式車床系)40--主參數(shù)(最大工件回轉(zhuǎn)直徑的1/10)車削加工加工零件類型：回轉(zhuǎn)體零件主運(yùn)動(dòng)：工件的旋轉(zhuǎn)進(jìn)給運(yùn)動(dòng)：刀具移動(dòng)加工范圍：外圓面、孔、圓錐面、退刀槽、切斷、端面、倒角、內(nèi)螺紋、外螺紋、滾花、成形面。鉆削鉆孔工具：麻花鉆，麻花鉆工作部分由切削部分和導(dǎo)向部分構(gòu)成。鉆孔屬于粗加工，加工精度低，表面粗糙度較大。引偏：在切削力作用下，由于鉆頭剛度很差，導(dǎo)向性不好，很輕易彎曲，引起孔徑擴(kuò)大、孔軸偏斜、孔徑不圓等的現(xiàn)象。擴(kuò)孔和鉸孔對(duì)于孔徑不小于30mm的孔，先鉆后擴(kuò)。鉆孔、擴(kuò)孔、鉸孔加工精度比較：鉆孔（粗加工）＜擴(kuò)孔（半精加工）＜鉸孔（精加工）孔徑不不小于1mm的微小孔，電火花線切割鏜孔箱體類、殼體類零件上的孔或孔系的加工。鏜孔加工精度高，易保證各孔間的位置度。刨削加工刨削加工設(shè)備：牛頭刨、龍門刨加工范圍：平面、槽、成形面刨削加工精度低，表面質(zhì)量較差。屬于粗加工。刨削加工是平面加工重要措施之一。拉削加工加工設(shè)備：拉床加工刀具：多齒拉刀加工精度高，表面粗糙度小。銑削加工銑削加工是平面加工的重要工藝措施之一。加工設(shè)備：銑床（立式銑