金属工艺学复习资料

第一篇金属材料导论金属材料力学性能指标的含义、表达办法（符号）强度涉及抗拉强度σb、屈服点（或屈服强度）σs。塑性：定义，表征塑性好坏的指标→伸长率（δ）、断面收缩率（）。硬度：布（HB）、洛（HR系列，最惯用的为HRC）、维氏硬度(HV)材料的力学性能指标冲击韧性：冲击韧度（ak）疲劳强度：σ-1纯铁的晶体构造常见金属的晶体构造有体心立方(fcc)、面心立方（bcc）、密排六方（hcp）。纯铁的晶体构造有体心立方（α-Fe、δ-Fe）面心立方（γ-Fe）。实际金属的晶体缺点点缺点，涉及空位、间隙原子、置换原子。线缺点，重要是位错。面缺点，重要有金属晶体表面，晶界、相界、亚晶界等。金属的结晶结晶速度与过冷度（△T）的关系：△T↑，结晶速度↑，晶粒越细。金属结晶过程→形核和长大。晶粒对金属材料力学性能的影响：晶粒越细，金属材料的强度、硬度越高，塑性、韧性越好。纯金属结晶过程中细化晶粒的办法⑴增大冷却速度，增大过冷度⑵进行变质解决，增加外来晶核⑶采用机械、超声波振动、电磁搅拌等。铁碳合金及二元相图合金、组元、相的基本概念铁碳合金基本构成相：F、A、Fe3C。按溶质原子在溶剂晶格中所处的位置，固溶体分为间隙固溶体、置换固溶体铁碳合金基本组织：固溶体：铁素体（α或F）、奥氏体（γ或A）；混合物：珠光体（P）、莱氏体（Ld）化合物：渗碳体（Fe3C）钢的分类按含碳量高低：低碳钢（wc≤0.25%）、中碳钢（0.25%≤wc≤0.60%）、高碳钢（wc≥0.60%）工具钢属于高碳钢。惯用碳素工具钢：T10A平均含碳量为1%的优质碳素工具钢。钢中杂质元素：Si、Mn（有益元素），S、P（有害元素）零件选材的普通原则：满足使用性能规定满足工艺性能规定满足经济性规定钢的热解决钢的热解决：是指在固态将钢加热到一定温度，保温一段时间，而后冷却，以获得所需组织和性能的工艺办法。钢热解决过程三阶段：加热、保温和冷却。马氏体：C在α-Fe中过饱和固溶体。钢的普通热解决工艺：退火、正火、淬火、回火。退火、回火的目的淬火目的：获得硬度高的马氏体，提高钢的强度和硬度。调质解决：淬火+高温回火钢表面热解决的目的：变化工件表面层组织，提高其表面的硬度、耐磨性。表面淬火的办法有：感应加热、火焰加热、激光加热表面淬火第二篇锻造篇锻造：是指将熔融的金属液浇注入铸型内，待冷却凝固后获得所需形状和性能的毛坯或零件的工艺过程。锻造优点：（1）原材料来源广。（2）生产成本低。（3）铸件形状与零件靠近，尺寸不受限制锻造合金锻造性能涉及合金的流动性、收缩性、偏析和吸气性能等。合金的充型能力：是指液态合金充满铸型型腔，获得形状完整、轮廓清晰铸件的能力。充型能力局限性会产生浇局限性、冷隔等缺点。液态合金流动性与合金的充型能力间的关系合金的流动性影响合金流动性的因素有哪些？惯用合金中铸铁和硅黄铜的流动性最佳，铝硅合金次之，铸钢最差。共晶成分的合金流动性最佳。合金的流动性影响合金流动性的因素有哪些？惯用合金中铸铁和硅黄铜的流动性最佳，铝硅合金次之，铸钢最差。共晶成分的合金流动性最佳。合金的凝固方式逐级凝固、糊状凝固、中间凝固方式。金属凝固方式与铸件质量间的关系逐级凝固方式——合金的充型能力强，补缩性能强，便于避免缩孔和缩松，铸件质量高。糊状凝固方式——合金液流动性差，不易补缩，铸件在锻造工程中所产生的缺点较多，难以获得结晶坚实的铸件，铸件质量差。锻造合金的收缩合金收缩的三个阶段：液态收缩、凝固收缩、固态收缩铸件产生缩孔、缩松的重要因素：液态收缩、凝固收缩合金产生应力、变形和开裂的重要因素：固态收缩铸件内应力锻造应力大致可分为热应力和机械应力。热应力：由于铸件壁厚不均匀或各部分冷却速度不同，致使铸件各部分的收缩不同时而引发的应力。消除或减小热应力的方法：铸件壁厚均匀，凝固方式采用同时凝固。机械应力：铸件的固态收缩受铸型或型芯的机械妨碍而形成的应力。避免机械应力的方法：改善铸型和型芯的退让性石墨在灰口铸铁中存在的形态灰铸铁：片状可锻铸铁：团絮状蠕墨铸铁：蠕虫状球墨铸铁：球状灰铸铁灰铸铁惯用的孕育剂：含硅75%的硅铁合金灰铸铁牌号表达法及意义：HTXXX其中“HT”表达灰铸铁；“XXX”表达其最小抗拉强度值。应用：机床床身、机床导轨灰铸铁综合性能最佳。砂型锻造整模造型：合用于铸件最大截面靠一端且为平面的铸件。分模造型：惯用于生产最大截面在中部（或圆形）的铸件。挖砂造型：重要用于分型面不是平面的单件、小批铸件的生产。假箱造型：用于成批生产需要挖砂造型的铸件。活块造型：重要用于生产带有突出部分且难以起模的、单件、小批铸件的生产。砂型锻造造型办法按自动化程度可分手工造型、机器造型。砂型锻造最基本的工序→造型。特种锻造及铸件中的气孔重要涉及熔模锻造、压力锻造、金属型锻造、离心锻造等。熔模锻造的工艺过程。压型制造→型壳制造→焙烧、浇注等。析出性气孔、侵入性气孔、反映性气孔。铸件构造设计工艺性1.避免外形侧凹2.去掉不必要圆角，尽量使分型面为平面3.尽量减少活块的数量4.起模方便、简朴5.尽量不用或少用型芯第三篇金属压力加工压力加工：在外力作用下，金属发生塑性变形，从而获得含有一定形状、尺寸、组织和力学性能的工件的生产办法。塑性变形方式涉及滑移和孪生。其中以滑移为主。加工硬化（形变强化）加工硬化（形变强化）：是指金属通过冷变形后，随着形变量增加，强度、硬度提高而塑性减少的现象。提高金属塑性变形的方法有加热（回复）和塑变（再结晶）。消除加工硬化采用再结晶退火。金属的可锻性可锻性：衡量金属通过塑性加工获得优质锻件难易程度的工艺性能。衡量金属可锻性的指标：塑性和变形抗力金属可锻性的影响因素：金属材料本质（化学成分和组织）、变形条件（变形温度、变形速度和应力状态）金属材料的冷变形与热变形再结晶温度以上的变形称为热变形，再结晶温度下列的变形称为冷变形。再结晶温度:T再=0.4T熔（K）。能判断某金属材料在某一温度下加工是属于热加工还是冷加工！锻造锻造工艺涉及自由锻、模锻、胎膜锻。胎膜类型：扣模、套筒模、合模。锻前对金属预热的目的是什么？模膛涉及制坯模膛、模锻模膛。其中模锻模膛又涉及预锻模膛和终锻模膛。避免锥面或斜面（锻件构造的工艺）避免相贯线避免凸台、加强筋避免相贯线避免凸台、加强筋做成组合件避免锥面或斜面避免加强筋、工字形、椭圆形等复杂表面避免叉形件内部的台阶板料冲压冲压的基本工序：分离工序、变形工序。分离工序：落料、冲孔、切断变形工序：弯曲、胀形、拉深、翻边凸凹模间隙对冲压件质量和模具寿命的影响：间隙过大：冲压件断面质量差，光亮带小某些，剪裂带和毛刺均较大，但模具寿命长。间隙过小：冲压件断面质量好，光亮带增大，但毛刺也增大，模具磨损严重，寿命受影响。第四篇焊接焊接是指通过加热或加压，或者两者并用，并且用或不用填充材料，借助金属原子间的结合与扩散，使分离的金属材料牢固连接在一起。电弧焊焊接接头的组织和性能焊接热影响区：指焊缝附近因焊接热作用而发生组织和性能变化的区域。焊接热影响区涉及熔合区、过热区、正火区和部分相变区。熔化区是焊接接头性能最单薄的区域。焊接应力与变形产生的因素：焊件局部不均匀加热，造成焊接过程的加热和冷却受到周边冷金属的拘束，不能自由膨胀和收缩。焊接变形焊接变形形式：尺寸收缩、角变形、弯曲变形、扭曲变形、波浪变形等。焊接变形的避免与消除的方法：焊缝对称分布、采用反变形、采用对称焊和分段倒退焊、采用多层多道焊、固定定位焊等。普通电焊条的构成：焊芯和药皮电焊条药皮的作用：a.协助引弧，使电弧稳定；b.产生熔渣和气体，保护溶池金属不被氧化；c.向焊缝内渗入合金元素，提高焊缝强度。焊条的种类：碱性焊条和酸性焊条。焊接气体保护焊：氩弧焊和二氧化碳气体保护焊。电阻焊涉及点焊、缝焊、对焊、凸焊。对焊形式：电阻对焊和闪光对焊。钎焊涉及硬钎焊、软钎焊。含碳量越低，焊接性能越好。低碳钢焊接性能优于中碳钢和高碳钢。焊接工件构造工艺性第五篇切削加工基础常见机床切削加工过程的主运动、进给运动切削用量三要素：切削速度（vc）、切削深度（ap）、进给量（f）。切削速度（vc）的计算：刀具材料刀具材料的性能规定：①较高硬度；②足够强度和韧性；③较好的耐磨性；④较高的耐热性或红硬性；⑤较好的工艺性；⑥成本低，来源广；惯用刀具材料工具钢（高碳钢）：碳素工具钢（T10A）、低合金工具钢（9SiCr）高速钢（W18Cr4V）、硬质合金（YG、YT）刀具切削几何参数三面：前刀面、主后刀面、副后刀面两刃：主切削刃、副切削刃一尖：刀尖（两刃的交点）刀具的构造整体式、焊接式、机夹式金属切削过程切屑的形成过程切屑的种类：带状切屑、节状切屑、崩碎切屑。切削瘤的控制（影响因素、控制方法）切削热切削热的产生：（1）切屑层的金属发生弹性变形、塑性变形而产生大量的热（2）切屑与刀具前刀面产生的摩擦（3）工件与刀具后刀面产生的摩擦切削热的传导：绝大多数传给切屑（50％～86％），以切屑形式散热。刀具磨损刀具磨损过程的三个阶段：早期磨损阶段、正常磨损阶段、急剧磨损阶段。刀具耐用度的重要影响因素：刀具材料、刀具角度、与否加冷却液刀具耐用度与切削三要素的关系：切削速度（V）↑，切削用量（f、αp）↑，切削温度↑，刀具磨损↑，耐用度↓。其中切削速度（V）影响最大。金属切削过程切削加工性：指材料加工的难易程度。切削液的作用：冷却、润滑。切削液的类型：水基切削液（以冷却作用为主）、油基切削液（以润滑为主）。粗加工：冷却、降温→水基切削液精加工：润滑，减小摩擦，提高表面质量→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难易程度。切削用量的选用原则及切削用量如何选用？机床分类及机床型号表达的含义如CA6140C--类代号(车床类机床)A--构造特性代号6--组代号(落地及卧式车床组)1--系代号(卧式车床系)40--主参数(最大工件回转直径的1/10)车削加工加工零件类型：回转体零件主运动：工件的旋转进给运动：刀具移动加工范畴：外圆面、孔、圆锥面、退刀槽、切断、端面、倒角、内螺纹、外螺纹、滚花、成形面。钻削钻孔工具：麻花钻，麻花钻工作部分由切削部分和导向部分构成。钻孔属于粗加工，加工精度低，表面粗糙度较大。引偏：在切削力作用下，由于钻头刚度很差，导向性不好，很容易弯曲，引发孔径扩大、孔轴偏斜、孔径不圆等的现象。扩孔和铰孔对于孔径不不大于30mm的孔，先钻后扩。钻孔、扩孔、铰孔加工精度比较：钻孔（粗加工）＜扩孔（半精加工）＜铰孔（精加工）孔径不大于1mm的微小孔，电火花线切割镗孔箱体类、壳体类零件上的孔或孔系的加工。镗孔加工精度高，易确保各孔间的位置度。刨削加工刨削加工设备：牛头刨、龙门刨加工范畴：平面、槽、成形面刨削加工精度低，表面质量较差。属于粗加工。刨削加工是平面加工重要办法之一。拉削加工加工设备：拉床加工刀具：多齿拉刀加工精度高，表面粗糙度小。铣削加工铣削加工是平面加工的重要工艺办法之一。加工设备：铣床（立式铣