金属工艺学复习要点

1、 第一篇 金属材料材料导论第一章 金属材料的主要性能第一节 金属材料的力学性能力学性能的定义：材料在外力作用下，表现出的性能。一、 强度与塑性概念：应力；应变拉伸实验 F（N） b S k Fe e S O L（mm） Le1.强度：定义：塑性变形、断裂的能力。衡量指标：屈服强度、抗拉强度。（1） 屈服点：定义：发生屈服现象时的应力。公式：sFs/Ao （MPa）（2）抗拉强度：定义：最大应力值。公式：bFb/Ao2.塑性：定义：发生塑性变形，不破坏的能力。衡量指标：伸长率、断面收缩率。（1）伸长率：定义：公式：（L1L0）/L0 100（2）断面收缩率：定义：公式：（A0A1）/A0100总

2、结： 、越大，塑性越好，越易变形但不会断裂。二、 硬度硬度：定义：抵抗更硬物体压入的能力。衡量：布氏硬度、洛氏硬度等。1.布氏硬度：HB（1）应用范围：铸铁、有色金属、非金属材料。（2）优缺点： 精确、方便、材料限制、非成品检验和薄片。2.洛氏硬度： HRC用的最多一定锥形的金刚石（淬火钢球），在规定载荷和时间后，测出的压痕深度差即硬度的大小（表盘表示）。（1）应用范围：钢及合金钢。（2）优缺点：测成品、薄的工件，无材料限制，但不精确。总结：数值越大，硬度越高。 第二章 铁碳合金 第一节 纯铁的晶体结构及其同素异晶转变一、金属的结晶结晶：液态金属凝结成固态金属的现象。实际结晶温度金属以实际冷却

3、速度冷却结晶得到的结晶温度Tn。一、金属结晶的过冷现象：金属的实际结晶温度总是低于理论结晶温度，Tn长大速率。（2）变质处理（孕育处理）：在液态金属中，加入一些细小的金属粉末（变质剂）（3）机械振动（4）热处理（5）压力加工二、纯金属的晶体结构纯金属的晶格类型：1.体心立方晶格：纯铁（-Fe）2.面心立方晶格；Fe三、纯铁的同素异晶转变纯铁：Fe（912）Fe（1394）-Fe（1538）L 第二节 铁碳合金的基本组织一、固溶体：定义：溶质原子进入溶剂中，依然保持晶格类型的金属晶体。1.铁素体F：CFe中形成的固溶体。2.奥氏体A：CFe中形成的固溶体。二、金属化合物 Fe3C硬度极高，而塑性

4、、韧性极低。三、机械混合物：1. 珠光体P：FFe3C两相，机械混合物。 0.77C。机械性能：2025、b800850MPa、 HBS280260。 第三节 铁碳合金状态图一、FeFe3C合金状态图的分析：1.点（特性点）：C； E ；S。2.线（特性线）：（1）ECF（2）PSK线；（3）ES线；（4）GS线； 3.分类：含碳量分类： 钢：0.0218C2.11 钢分类： 共析钢： 亚共析钢：过共析钢。二、三类钢在室温下的组织 第四节 工业用钢简介要求：1.掌握碳钢的分类、牌号、性能和用途。一、钢的分类碳钢的分类、编号和用途：分类：低碳钢：0.25C 中碳钢：0.25C0.60% 高碳钢：

5、0.60C1.4 用途： 碳素结构钢：碳素工具钢：二、碳素钢：碳素钢分如下三类：（1）普通碳素结构钢： Q235As235MPa。通常用于制造型材、螺钉、铁钉、铁丝、建筑材料等。（2）优质碳素结构钢：（3）.碳素工具钢： 优质碳素工具钢：T数字。 高级优质碳素工具钢：T数字A。举例：T7、T8、。含义：0.7C、0.80C、三、合金钢：合金钢：低合金钢、合金钢。1.合金结构钢起首两位数字表示平均含碳量的万分之几。例：12CrNi3：0.12C、Cr1.5、3Ni 第四章 钢的热处理要求：1.掌握普通热处理：退火、正火、淬火、回火的目的、种类、方法及应用。 热处理：钢在固态范围内，通过加热、保温

6、、冷却，改变金属材料的内部组织，改变材料的力学性能。分类： 普通热处理：退火、正火、淬火、回火。热处理 第二节 退火和正火一、退火：把钢加热到一定温度，保温一定时间，然后缓慢冷却（炉冷）的热处理工艺法。目的：提高钢的塑性和韧性；消除钢的内应力；均匀组织；为随后的热处理做准备。退火的种类：（1）完全退火：（亚共析钢） AC3+3050 组织分析：PFAAPF （重结晶退火）。（2）球化退火：（过共析钢） AC1+2030 二、正火：AC3线或ACCm线以上3050经过保温后，随空气冷却的一种工艺。 第三节 淬火和回火一、淬火：在固态范围内，把钢加热到一定的温度保温一定时间，以大于或等于临界冷却速

7、度冷却下来的一种热处理工艺。）目的：获得马氏体组织，从而提高钢的硬度和耐磨性。 二、回火：定义：将淬火后的钢加热到Ac1以下某一温度，保温一定时间，然后冷却的一种工艺。目的：降低材料的脆性、消除内应力；获得要求的力学性能；稳定工件尺寸；降低合金钢的硬度，使之易被切削。（1）低温回火（150250）： 应用于需要高硬度，高耐磨的材料零件。例如：刃具、量具、模具、滚动轴承等。（2）中温回火（350500）：应用于需要较高弹性、韧性的材料零件等。例如：弹簧、板簧、发条、冲击工具等。（3）高温回火（500650）组织： 应用于受交变载荷作用的材料零件等。例如：轴、丝杠、齿轮、连杆等。淬火高温回火：调质

8、处理。 第二篇 铸造第一章 铸造工艺基础 第二节 铸件的凝固与收缩一、铸件的凝固方式1. 逐层凝固：2. 糊状凝固：3. 中间凝固：大多数的凝固均是这样。二、铸造合金的收缩合金的收缩经历三阶段：每个收缩阶段会形成什么缺陷（1） 液态收缩（2） 凝固收缩（3） 固态收缩三、铸件中的缩孔与缩松1. 缩孔与缩松的形成（1） 缩孔 它是集中在铸件上部或最后凝固部位容积较大的孔洞。（2） 缩松 分散在铸件某区域内的细小缩孔。2. 缩孔和缩松的防止（1） 定向凝固：设置冒口。（2） 安放冷铁。 第三节 铸造内应力、变形和裂纹一、内应力的形成1.热应力减少热应力的基本途径是尽量减少各个部位间的温度差，使其均

9、匀地冷却。2.机械应力它是合金的固态收缩受到铸型或型芯的机械阻碍而形成的内应力。二、铸件的变形与防止防止铸件变形的措施：使铸件壁厚均匀、形状对称，采用同时凝固和反变形。也可采用时效处理：自然时效和人工时效。 第二章 常用合金铸铁的生产第一节 铸铁件生产灰铸铁的分类： 灰口铸铁：C以片状石墨形式存在，G片。可锻铸铁：C以团絮石墨状形式存在，G絮。球墨铸铁：C以球状石墨形式存在，G球。蠕墨铸铁：一、灰铸铁2. 影响铸铁组织和性能的因素（G石墨）（1）化学成分：（2）冷却速度：3.灰铸铁的孕育处理（变质处理）：变质剂：硅铁75。孕育处理组织性能4.灰铸铁的牌号（1）灰铸铁的牌号 HT250： 二、可

10、锻铸铁牌号三、 球墨铸铁牌号四、蠕墨铸铁牌号 第三章 砂型铸造 第一节 造型方法的选择一、手工造型1.单件、小批生产：2.成批生产二、机器造型第二节 浇注位置和分型面的选择浇注位置是指浇注时铸型分型面所处的空间位置，而铸型分型面是指铸型组元间的结合面。一 铸件浇注位置选择原则: 1铸件重要的加工面应朝下， 若做不到,可放侧面或倾斜 2 铸件的大平面应朝下 3 面积大的薄壁部分放下面或侧面有利于金属充填,防止浇不足 4 易形成缩孔的铸件,厚的部分放在铸型上部或侧面,便于安置冒口,以补缩. 二 铸型分型面的选择原则 分型面选择的合理可以简化造型操作,提高劳动生产率. 1 便于起模,故分型面应选择在

11、铸件最大截面处 2 应尽量减少分型面和活块数量(中小件) 3应尽量使铸件的重要加工面或大部分加工面和加工基准面位于同一砂型中 4 尽量采用平直分型面,以简化操作及模型制造5 尽量减少型芯和便于下芯,合型及检验位置第三节 工艺参数的选择 二、起模斜度的作用四、型芯（型芯及芯头的作用） 第四章 特种铸造要求：1.熟悉特种铸造工艺。第一节 熔模铸造一、熔模铸造的工艺过程1.蜡模制造2.型壳制造3.焙烧和浇注二、熔模铸造的特点和适用范围优点：（1）型腔表面极为光滑（2）能生产高熔点的黑色金属铸件（3）生产批量不受限制。第二节 金属型铸造第三篇 金属压力加工 第二节 塑性变形对金属组织和性能的影响 1

12、加工硬化：随变形程度的增大，强度和硬度上升而塑性下降的现象。2 冷变形、热变形： 冷变形：在再结晶温度以下的变形。 热变形：在再结晶温度以上的变形。 T再0.4T熔加工硬化：塑性变形程度越高，强度和硬度就升高。消除方法：再结晶退火。 3 纤维组织：平行纤维方向：塑、韧性 垂直纤维方向：塑、韧性 第三节 金属的可锻性 金属的可锻性是衡量材料在经受压力加工时获得优质制品难以程度的工艺程度。 一可锻性的衡量指标 塑性和变形抗力二影响可锻性的因素 1.变形温度的影响锻造温度：温度过低：导致锻件破裂报废。温度过高：将产生过热、过烧、脱碳和严重氧化等缺陷。第二章 锻造第一节 锻造方法一、自由锻1. 自由锻

13、工序（1） 基本工序镦粗、拔长、冲孔、弯曲、扭转、错移。二、模锻1. 锤上模锻（1） 模锻模膛（2） 制坯模膛第二节 锻造工艺规程的制订一、绘制锻件图二、坯料重量和尺寸的确定三、锻造工序的确定四、锻造工艺规程中的其它内容 模锻件选分模面： 原则：a、 保证锻件能完整地从模膛中取出 b、 使模膛浅而宽，便于加工、利于金属流动 c、 应使上、下模膛沿分模面的轮廓一致，便于检查上、下模错移d、 分 模面应使锻件上敷料最少 e、 分模面尽量选平面 第三章 板料冲压板料冲压是利用冲模使板料产生分离或变形的加工方法。第一节 分离工序 一、落料及冲孔（通称冲裁）1. 冲裁变形过程2. 凹凸模间隙3. 凹凸模

14、刃口尺寸的确定冲孔模： 2） 以凸模为基准，加上间隙，设计凹模 落料模： b）以凹模尺寸为基准，减去间隙，设计冲模4. 冲裁件的排样第二节 变形工序一、拉深1. 拉深中的废品2.防止拉穿的方法二、弯曲 回弹现象第四篇 焊接第一章 电弧焊焊接：用加热或加压的方法，通过材料的原子扩散，使其连接成一个整体的工艺过程。焊接分三类：熔化焊：压力焊：钎焊：第二节 焊接接头的组织与性能焊接接头的组织和性能2.焊接热影响区（1）熔合区（2）过热区（3）正火区（4）部分相变区第三节 焊接应力与变形 一 产生应力与变形原因 根本原因：加热不均,冷却速度也不相同。各处热胀冷缩不同，又是整体，各部分互相限制二 焊接变

15、形基本形式1）收缩变形2）角变形3）弯曲变形4）波浪变形； 5）扭曲变形 三 防止和减少焊接变形措施1 合理结构设计 1） 尽量减少焊缝，焊缝长度，截面厚的件两面开坡口。 2） 焊缝对称 3）避免密集交叉 4）利用型材、冲压件代替，减少焊缝。2 工艺措施 2) 反变形法:焊前使焊件处于反变形位置,以抵消焊后变形. 3) 刚性固定法: 将工件固定夹紧, 或点焊在工作台上, 焊后变形大大减少，这种方法适于塑性好的低碳钢件. 4) 选择合理的焊接顺序: 对称两侧都有焊缝,尽量使收缩能互相抵消. 5) 焊前预热:第四节 焊条电弧焊二、电焊条1.焊条芯：导电、填充焊缝。2.药皮：稳定电弧、保护、排除渣子

16、。3.焊条的种类、型号和牌号 第五节 埋弧焊二、埋弧焊的特点（1）生产率高（2）焊接质量高而且稳定（3）节省金属材料（4）改善了劳动条件三、埋弧焊的应用 第六节 气体保护焊一、氩弧焊1.不熔化极氩弧焊2.熔化极氩弧焊二、二氧化碳气体保护焊CO2气体保护焊应用 第二章 其它常用焊接方法第一节 电阻焊一、点焊二、缝焊三、对焊 第三节 钎焊一、硬钎焊二、软钎焊第三章 常用金属材料的焊件第一节 金属材料的焊件性二、钢材焊接性的估算方法根据经验：W（C）当量0.4时，钢材塑性良好W（C）当量0.40.6时，钢材塑性下降，淬硬倾向明显，焊接性能相对较差。第二节 碳钢的焊接一、低碳钢的焊接二、中、高碳钢的焊

17、接焊接的特点：第五篇 金属切削加工第一章 金属切削的基础知识第一节 切削运动及切削要素一、零件表面的形状及切削要素切削运动包括主远动和进给运动二、切削用量1. 切削速度2. 进给量3. 背吃刀量第二节 刀具材料及刀具构造一、刀具材料1. 对刀具材料的基本要求（1）较高的硬度（2）足够的强度和韧度（3）较好的耐磨性（4）较高的耐热性（5）较好的工艺性2. 常用的刀具材料高速钢硬质合金第三节 金属切削过程一、切屑种类1. 切屑种类（1） 带状切屑（2） 节状切屑（3） 崩碎切屑五、切削液的选用1. 切削液的作用和种类常用的切削液有以下两大类：（1） 水基切削液：主要起冷却作用，也有一定的润滑作用。

18、（2） 油基切削液：主要起润滑作用，也有一定的冷却作用。 第三章 常用加工方法综述 车削的加工特点及其应用一、车削的工艺特点1.易于保证工件各加工面的位置精度2.切削过程比较平稳3.适用于有色金属零件的加工4.刀具简单二、车削的应用加工精度可达IT8IT7，表面粗糙度Ra值为1.60.8m。普通车床的工艺：1.打中心孔；2.车外圆；3.车端面；4.钻孔；5.镗孔；6.铰孔；7.切槽、切断；8.车螺纹；9.车锥体；10.滚花；11.车成形面；钻、镗削的工艺特点及其应用一、钻削的工艺特点1容易产生“引偏）：指加工时由于钻头弯曲而引起的孔径扩大、孔不圆或孔的轴线歪斜等。1） 预钻锥形定心坑2） 用钻套为钻头导向3） 钻头的主切削刃刃磨对称二、钻削的应用三、扩孔和铰孔1. 扩孔2. 铰孔四、镗孔刨、拉削的加工特点及其应用一、 刨削的工艺特点1. 通用性好2. 生产率较低二、 刨削的应用 牛头刨床的工艺范围： 刨水平面、刨斜面、刨垂直面、刨槽。 三、 拉削（1） 生产率高（2） 加工精度高、表面粗糙度较