金屬工藝學復習資料

第一篇金屬材料導論金屬材料力學性能指標的含義、表達辦法（符號）強度涉及抗拉強度σb、屈服點（或屈服強度）σs。塑性：定義，表征塑性好壞的指標→伸長率（δ）、斷面收縮率（）。硬度：布（HB）、洛（HR系列，最慣用的為HRC）、維氏硬度(HV)材料的力學性能指標沖擊韌性：沖擊韌度（ak）疲勞強度：σ-1純鐵的晶體構造常見金屬的晶體構造有體心立方(fcc)、面心立方（bcc）、密排六方（hcp）。純鐵的晶體構造有體心立方（α-Fe、δ-Fe）面心立方（γ-Fe）。實際金屬的晶體缺點點缺點，涉及空位、間隙原子、置換原子。線缺點，重要是位錯。面缺點，重要有金屬晶體表面，晶界、相界、亞晶界等。金屬的結晶結晶速度與過冷度（△T）的關系：△T↑，結晶速度↑，晶粒越細。金屬結晶過程→形核和長大。晶粒對金屬材料力學性能的影響：晶粒越細，金屬材料的強度、硬度越高，塑性、韌性越好。純金屬結晶過程中細化晶粒的辦法⑴增大冷卻速度，增大過冷度⑵進行變質解決，增加外來晶核⑶采用機械、超聲波振動、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成相：F、A、Fe3C。按溶質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低：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。慣用碳素工具鋼：T10A平均含碳量為1%的優(yōu)質碳素工具鋼。鋼中雜質元素：Si、Mn（有益元素），S、P（有害元素）零件選材的普通原則：滿足使用性能規(guī)定滿足工藝性能規(guī)定滿足經(jīng)濟性規(guī)定鋼的熱解決鋼的熱解決：是指在固態(tài)將鋼加熱到一定溫度，保溫一段時間，而后冷卻，以獲得所需組織和性能的工藝辦法。鋼熱解決過程三階段：加熱、保溫和冷卻。馬氏體：C在α-Fe中過飽和固溶體。鋼的普通熱解決工藝：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，提高鋼的強度和硬度。調質解決：淬火+高溫回火鋼表面熱解決的目的：變化工件表面層組織，提高其表面的硬度、耐磨性。表面淬火的辦法有：感應加熱、火焰加熱、激光加熱表面淬火第二篇鍛造篇鍛造：是指將熔融的金屬液澆注入鑄型內，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。鍛造優(yōu)點：（1）原材料來源廣。（2）生產成本低。（3）鑄件形狀與零件靠近，尺寸不受限制鍛造合金鍛造性能涉及合金的流動性、收縮性、偏析和吸氣性能等。合金的充型能力：是指液態(tài)合金充滿鑄型型腔，獲得形狀完整、輪廓清晰鑄件的能力。充型能力局限性會產生澆局限性、冷隔等缺點。液態(tài)合金流動性與合金的充型能力間的關系合金的流動性影響合金流動性的因素有哪些？慣用合金中鑄鐵和硅黃銅的流動性最佳，鋁硅合金次之，鑄鋼最差。共晶成分的合金流動性最佳。合金的流動性影響合金流動性的因素有哪些？慣用合金中鑄鐵和硅黃銅的流動性最佳，鋁硅合金次之，鑄鋼最差。共晶成分的合金流動性最佳。合金的凝固方式逐級凝固、糊狀凝固、中間凝固方式。金屬凝固方式與鑄件質量間的關系逐級凝固方式——合金的充型能力強，補縮性能強，便于避免縮孔和縮松，鑄件質量高。糊狀凝固方式——合金液流動性差，不易補縮，鑄件在鍛造工程中所產生的缺點較多，難以獲得結晶堅實的鑄件，鑄件質量差。鍛造合金的收縮合金收縮的三個階段：液態(tài)收縮、凝固收縮、固態(tài)收縮鑄件產生縮孔、縮松的重要因素：液態(tài)收縮、凝固收縮合金產生應力、變形和開裂的重要因素：固態(tài)收縮鑄件內應力鍛造應力大致可分為熱應力和機械應力。熱應力：由于鑄件壁厚不均勻或各部分冷卻速度不同，致使鑄件各部分的收縮不同時而引發(fā)的應力。消除或減小熱應力的方法：鑄件壁厚均勻，凝固方式采用同時凝固。機械應力：鑄件的固態(tài)收縮受鑄型或型芯的機械妨礙而形成的應力。避免機械應力的方法：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：團絮狀蠕墨鑄鐵：蠕蟲狀球墨鑄鐵：球狀灰鑄鐵灰鑄鐵慣用的孕育劑：含硅75%的硅鐵合金灰鑄鐵牌號表達法及意義：HTXXX其中“HT”表達灰鑄鐵；“XXX”表達其最小抗拉強度值。應用：機床床身、機床導軌灰鑄鐵綜合性能最佳。砂型鍛造整模造型：合用于鑄件最大截面靠一端且為平面的鑄件。分模造型：慣用于生產最大截面在中部（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。假箱造型：用于成批生產需要挖砂造型的鑄件。活塊造型：重要用于生產帶有突出部分且難以起模的、單件、小批鑄件的生產。砂型鍛造造型辦法按自動化程度可分手工造型、機器造型。砂型鍛造最基本的工序→造型。特種鍛造及鑄件中的氣孔重要涉及熔模鍛造、壓力鍛造、金屬型鍛造、離心鍛造等。熔模鍛造的工藝過程。壓型制造→型殼制造→焙燒、澆注等。析出性氣孔、侵入性氣孔、反映性氣孔。鑄件構造設計工藝性1.避免外形側凹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.起模方便、簡樸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，從而獲得含有一定形狀、尺寸、組織和力學性能的工件的生產辦法。塑性變形方式涉及滑移和孿生。其中以滑移為主。加工硬化（形變強化）加工硬化（形變強化）：是指金屬通過冷變形后，隨著形變量增加，強度、硬度提高而塑性減少的現(xiàn)象。提高金屬塑性變形的方法有加熱（回復）和塑變（再結晶）。消除加工硬化采用再結晶退火。金屬的可鍛性可鍛性：衡量金屬通過塑性加工獲得優(yōu)質鍛件難易程度的工藝性能。衡量金屬可鍛性的指標：塑性和變形抗力金屬可鍛性的影響因素：金屬材料本質（化學成分和組織）、變形條件（變形溫度、變形速度和應力狀態(tài)）金屬材料的冷變形與熱變形再結晶溫度以上的變形稱為熱變形，再結晶溫度下列的變形稱為冷變形。再結晶溫度: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！鍛造鍛造工藝涉及自由鍛、模鍛、胎膜鍛。胎膜類型：扣模、套筒模、合模。鍛前對金屬預熱的目的是什么？模膛涉及制坯模膛、模鍛模膛。其中模鍛模膛又涉及預鍛模膛和終鍛模膛。避免錐面或斜面（鍛件構造的工藝）避免相貫線避免凸臺、加強筋避免相貫線避免凸臺、加強筋做成組合件避免錐面或斜面避免加強筋、工字形、橢圓形等復雜表面避免叉形件內部的臺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、翻邊凸凹模間隙對沖壓件質量和模具壽命的影響：間隙過大：沖壓件斷面質量差，光亮帶小某些，剪裂帶和毛刺均較大，但模具壽命長。間隙過?。簺_壓件斷面質量好，光亮帶增大，但毛刺也增大，模具磨損嚴重，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合與擴散，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)涉及熔合區(qū)、過熱區(qū)、正火區(qū)和部分相變區(qū)。熔化區(qū)是焊接接頭性能最單薄的區(qū)域。焊接應力與變形產生的因素：焊件局部不均勻加熱，造成焊接過程的加熱和冷卻受到周邊冷金屬的拘束，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。焊接變形的避免與消除的方法：焊縫對稱分布、采用反變形、采用對稱焊和分段倒退焊、采用多層多道焊、固定定位焊等。普通電焊條的構成：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.產生熔渣和氣體，保護溶池金屬不被氧化；c.向焊縫內滲入合金元素，提高焊縫強度。焊條的種類：堿性焊條和酸性焊條。焊接氣體保護焊：氬弧焊和二氧化碳氣體保護焊。電阻焊涉及點焊、縫焊、對焊、凸焊。對焊形式：電阻對焊和閃光對焊。釬焊涉及硬釬焊、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。焊接工件構造工藝性第五篇切削加工基礎常見機床切削加工過程的主運動、進給運動切削用量三要素：切削速度（vc）、切削深度（ap）、進給量（f）。切削速度（vc）的計算：刀具材料刀具材料的性能規(guī)定：①較高硬度；②足夠強度和韌性；③較好的耐磨性；④較高的耐熱性或紅硬性；⑤較好的工藝性；⑥成本低，來源廣；慣用刀具材料工具鋼（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）刀具的構造整體式、焊接式、機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（影響因素、控制方法）切削熱切削熱的產生：（1）切屑層的金屬發(fā)生彈性變形、塑性變形而產生大量的熱（2）切屑與刀具前刀面產生的摩擦（3）工件與刀具后刀面產生的摩擦切削熱的傳導：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階段：早期磨損階段、正常磨損階段、急劇磨損階段。刀具耐用度的重要影響因素：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（以潤滑為主）。粗加工：冷卻、降溫→水基切削液精加工：潤滑，減小摩擦，提高表面質量→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如何選用？機床分類及機床型號表達的含義如CA6140C--類代號(車床類機床)A--構造特性代號6--組代號(落地及臥式車床組)1--系代號(臥式車床系)40--主參數(shù)(最大工件回轉直徑的1/10)車削加工加工零件類型：回轉體零件主運動：工件的旋轉進給運動：刀具移動加工范疇：外圓面、孔、圓錐面、退刀槽、切斷、端面、倒角、內螺紋、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向部分構成。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，導向性不好，很容易彎曲，引發(fā)孔徑擴大、孔軸偏斜、孔徑不圓等的現(xiàn)象。擴孔和鉸孔對于孔徑不不大于30mm的孔，先鉆后擴。鉆孔、擴孔、鉸孔加工精度比較：鉆孔（粗加工）＜擴孔（半精加工）＜鉸孔（精加工）孔徑不大于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，易確保各孔間的位置度。刨削加工刨削加工設備：牛頭刨、龍門刨加工范疇：平面、槽、成形面刨削加工精度低，表面質量較差。屬于粗加工。刨削加工是平面加工重要辦法之一。拉削加工加工設備：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辦法之一。加工設備：銑床（立式銑