金
属
工
艺
学
第
五
版
上
册纲要
强度：金属材料在里的作用下，抵抗塑性变形和断裂的能力。指标：屈服点（σs）、抗拉强度（σb）。
塑性：金属材料在力的作用下产生不可逆永久变形的能力。指标：伸长率（δ）、断面收缩率（ψ）
硬度：金属材料表面抵抗局部变形，特别是塑性变形压痕、划痕的能力。
1布氏硬度：HBS（淬火钢球）。HBW（硬质合金球）
指标： 2洛氏硬度：HR（金刚石圆锥体、淬火钢球或硬质和金球）
3韦氏硬度
习题：
1什么是应力，什么是应变？
答：试样单位面积上的拉称为应力，试样单位长度上的伸长量称为应变。
5、下列符号所表示的力学性能指标名称和含义是什么？
答：σb：抗拉强度，材料抵抗断裂的最大应力。
σs：屈服强度，塑性材料抵抗塑性变形的最大应力。
σ0.2：条件屈服强度，脆性材料抵抗塑性变形的最大应力
σ-1：疲劳强度，材料抵抗疲劳断裂的最大应力。
δ：延伸率，衡量材料的塑性指标。
αk：冲击韧性，材料单位面积上吸收的冲击功。
HRC：洛氏硬度，HBS：压头为淬火钢球的布氏硬度。HBW：压头为硬质合金球的布氏硬度。
过冷度：理论结晶温度与实际结晶温度之差。冷却速度越快，实际结晶温度越低，过冷度越大。
纯金属的结晶包括晶核的形成和晶核的长大。
同一成分的金属，晶粒越细气强度、硬度越高，而且塑性和韧性也越好。
原因：晶粒越细，晶界越多，而晶界是一种原子排列向另一种原子排列的过度，晶界上的排列是犬牙交错的，变形是靠位错的变移或位移来实现的，晶界越多，要跃过的障碍越多。
1提高冷却速度，以增加晶核的数目。
2在金属浇注之前，向金属液中加入变质剂进行变质处理，以增加外来晶核，还可以采用热处理或塑性加工方法，使固态金属晶粒细化。
3采用机械、超声波振动，电磁搅拌等
合金：两种或两种以上的金属元素，或金属与非金属元素溶合在一起，构成具有金属特性的新物质。组成元素成为组员。
1、固溶体：溶质原子溶入溶剂晶格而保持溶剂晶格类型的金属晶
体。
铁碳合金组织可分为： 2、金属化合物：各组员按一定整数比结合而成、并具有金属性质
的均匀物质（渗碳体）
3、机械混合物：结晶过程所形成的两相混合组织。
ACD
ACEF——固相线
ECF——共晶线，含碳量2.11﹪~6.69﹪的所有合金经过此线都要发生共晶反应。GS——奥氏体在冷却过程中洗出铁素体的开始线。（A3线）
ES——碳在奥氏体中的溶解曲线。（Acm线）
PSK——共析线（A1线，共析反应：As≒727℃ P）
根据含碳量的不同，可将铁碳合金分为钢（﹤2.11﹪）和铸铁（2.11~6.69﹪）。
根据成分不同，铁碳合金可分为：工业纯钢，碳钢，白口铸铁。
钢的热处理：将钢在固态下，通过加热、保温和冷却，以获得预期的组织和性能的工艺。
正火：将钢加热到Ac3上30~50℃（亚共析钢）或Acm上30~50℃（过共析钢），保温后在空气中冷却的热处理工艺。
1、取代部分完全退火。
用处 2、用于普通结构件的最终热处理。
3、用于过共析钢，以减少或消除二次渗碳体呈网状析出。
淬火：将钢加热到Ac3或Ac1上 1、严格控制淬火加热温度
30~50℃，保温后在淬火介质中快速冷 2、合理选择淬火介质
却，以获得马氏体的组织的热处理工艺。 3、正确选择淬火方法
表面淬火：通过快速加热，使刚的表层很快达到淬火温度，在热量来不及传到钢件心部时就
立即淬火，从而表层获得马氏体组织，而心部保持原始组织。（电感应）
化学热处理：将钢件置于适合的化学介质中加热和保温，使介质中的活性原子渗入钢件表层，以改变钢件表层的化学成分和组织，从而获得所需的力学性能或理化性能。（渗
碳处理）
（1）碳素结构钢：含碳量小于0.38﹪。Q+三位数字（最低屈服点）
碳素钢：（2）优质碳素结构钢：两位数字（平均含碳量的万分数）
（3）碳素工具钢：T+一位或两位数字（平均含碳量的千分数）
（1）合金结构钢
合金钢（2）合金工具钢
（3）特殊性能钢
铸造：将熔炼的金属浇注到相适应的铸型空腔中，一获得一定形状、尺寸和性能的毛坯或零件的成形方法
合金的铸造性能： 1合金的流动性
合金在铸造成形时 2凝固特性
获得外形准确、内 3收缩性
部健全铸件的能力。 4吸气性
液态合金的充型：液态合金充满铸型型腔，获得形状准确、轮廓清晰的铸件的能力。
1合金的流动性：液态合金本身的流动能力。（在常用铸造合金中灰铸铁、硅黄铜
的流动性最好，铸钢的流动性最差。合金成分越远离共晶点，结
晶温度范围就越宽，流动性越差）
1浇注温度：浇注温度越高，合金的粘度下降，且因为过热度高，
合金在铸型中保持流动的时间较长，故充型能力强。
2浇注条件：
2充型压力：液态合金在流动方向上所受的压力。
3浇注系统：浇注系统越复杂，则流动阻力越大，充型能力降低
1、铸型材料
3铸型填充条件 2、铸型温度
3、铸型中的气体
4、铸件结构
凝固方式 1、逐层凝固：灰铸铁、铝硅合金，易于获得紧实铸件
2、糊状凝固：球墨铸铁、锡青铜、铝铜合金等
3、中间凝固
1、液态收缩铸件产生缩孔缩松的根本原因
铸造合金的收缩： 2、凝固收缩
3、固态收缩：铸件产生应力、变形的根本原因
顺序凝固：主要用于必须补缩的场合，如铝青铜、硅铝合金和铸钢中。
同时凝固原则：主要用于灰铸铁、锡青铜等
内应力的形成： 1热应力
2机械应力
铸件的变形和防止： 1自然时效：将铸件置于露天场地半年以上。
2人工时效：将铸件加热到550~650℃进行去应力退火。
1、析出性气孔
铸件中的气孔 2、浸入性气孔
3、反应性气孔
习题：
2、什么是液态合金的充型能力？它与合金的流动性有何关系？不同成分的合金为何流动性不通？
答：液态合金充满铸型型腔，获得形状准确、轮廓清晰的铸件的能力。液态合金的流动性越好充型能力越强，越便于浇注出轮廓清晰，薄而复杂的铸件。化学成分不同，凝固方式不同。
5、缩孔和缩松有何不同？为何缩孔比缩松容易防止？
答：缩孔和缩松使铸件的力学性能下降，缩松还可能使铸件因渗漏而报废。缩孔集中在铸件
上部或者最后凝固的部位，而缩松分布在整个铸件中所以缩孔比缩松容易防止。
铸铁：灰铸铁、可锻铸铁、球墨铸铁、蠕墨铸铁。
灰铸铁：1、优良的减震性，2、耐磨性好，3、缺口敏感性小，4、铸造性能优良。（受化学
成分和冷却速度的影响）HT+三位数字（最低抗拉强度）
可锻铸铁：将白口铸铁坯件经高温根据黑心可锻铸铁 KTH+两位数石墨化退火而形成的一退火方白心可锻铸铁字（最低抗拉
种铸铁。（玛铁或玛钢）方式珠光可锻铸铁强度和伸长率球墨铸铁：向出炉的铁液中加入球化剂和孕育剂而得到的球状石墨铸铁。（力学性能在在铸铁中最好）QT+两组数字表示最低抗拉强度和伸长率。
蠕墨铸铁：炉前处理时，先向铁液中冲入蠕化剂（稀土硅铁合金、稀土硅钙合金或镁钛合金）。
力学性能介于灰铸铁和球墨铸铁之间。RuT+三位数字（最低抗拉强度）
按照化学成分铸钢可分为铸造碳钢和铸造合金刚
纯铜俗称紫铜。机械上广泛应用的是铜合金。
三箱造型适合于两端界面大中间界面小的造型
整模造型适合最大界面在其端面的零件
分模造型适合形状对称的最大截面在其中间的零件
型砂和芯沙统称造型材料，必须具有一定强度、耐火性、透气性、退让性。
1应尽量使分型面平直、数量少
分型面的选择 2应避免不必要的型芯和活块，以简化造型工艺
3应尽量使铸件全部或大部分置于下箱
1要求的机械加工余量和最小铸孔：设计铸造工艺图时，为铸件预先增
加要切去的金属层厚度
工艺参数的选择 2起模斜度：为了便于模样从砂型中取出，凡平行起模方向的模样表面
上所增加的斜度
3收缩率：为保证铸件应有的尺寸，模样尺寸必须比铸件放大一个该合
金的收缩量
4型芯头：型芯的定位、支撑和排气的部分。
熔模铸造：用易熔材料制成模样，在模样表面包覆耐火涂料制成型壳，再将模样熔化排出型壳，从而获得无分型面的铸型，经高温焙烧后即可填沙浇注
特金属型铸造：将液态金属浇入合金的铸型中，并在重力下凝固成型以获得铸件的方法种易产生浇不足、冷隔裂纹及白口等缺陷。1喷刷涂料，2金属型应保持一定的工作温度，3适合的出型时间。
铸压力铸造：高温高压下降液态或半液态合金快速压入金属铸型中，并在压力下凝固以造获得铸件。不适合钢铁铸铁件等高熔点金属。
离心铸造
金属的塑性加工：利用金属的塑性，使其改变形状、尺寸和改善性能，获得型材、棒材、线材或锻压件的加工方法。
金属塑性变形的实质是：晶体内部产生滑移的结果。在切应力的作用下，晶体的一部分相对另一部分沿着一定的晶面产生相对滑动，（位错运动）造成晶体的塑性变形
晶粒内部缺陷：位错对塑性变形影响最为显著。
通常使用的金属都是由大量微小晶粒组成的多晶体，其塑性变形后可以看成是由组成多晶体的许多单个晶粒产生的变形（称为晶内变形）的综合效果。同时，晶粒之间也有滑动和转动（称为晶间变形）。每个晶粒内部都有许多滑移面，因此整块金属的变形量可以比较大。低温时，多晶体的晶间变形不可过大，够则将引起金属的破坏。
金属在常温下进过塑性变形后，内部组织将发生变化1：晶粒沿最大变形的方向伸长；2晶格与晶粒均发生扭曲，产生内应力；3晶粒间产生碎晶。
变形强化（加工硬化）：金属的力学性能将随其内部的改变而发生明显变化。变形程度增加时，金属的强度及硬度升高，而塑性和韧性下降。其原因是由于滑移面上的碎晶
块和附近的晶格的强烈扭曲，增大了滑移阻力，使继续滑移难以进行所致。在冷
变形时，随着变形程度的增加，金属材料的所有强度指标和强敌都有所提高，但
塑性和韧性有所下降。
回复：冷变形强化是一种不稳定的现象，将冷变形后的金属加热至一定温度后，因原子的活动能力增强，使原子回复平衡位置，晶内残余应力大大减小。T回=（0.25~0.3）T熔
再结晶：当温度继续升高到该金属熔点的0.4倍时，金属原子获得更过热能，使塑性变形后金属被拉长的晶粒重新生核、结晶，变为与变形前晶格结构相同的新等轴晶粒。T再=0.4T 熔。
化学成分的影响：纯金属比合金好，碳钢中含碳量越
金属的本质：低可锻性越好，钢中含有形成碳化物
的元素
可锻性：材料在金属组织的影响：纯金属及固溶体的可锻性好，而碳锻造过程中经受化物的可锻性差，铸态柱状组织和塑性变形而不开粗晶粒结构的可锻性不如晶粒细小裂的能力。而均匀组织的可锻性好。
加工条件： 1变形温度的影响：提高金属变形时的温度是改善金
属锻性的有效措施。但加热温度过高必将产生过热、
过烧、脱碳和严重氧化等缺陷
2 应变速率的影响：应变对时间的变化率
3应力状态的影响：压应力的数目越多，则金属的塑
性越好：拉应力的数目越多，则金属的塑性越差。可锻性的优劣常用金属的塑性和变形抗力来综合衡量。
合金成分越复杂，可锻性越差。
锻造
自由锻：只用简单的通用性工具，或在锻造设备上、下砧间直接是坯料变形而获得所需要的几何形状及内部质量锻件的方法。
自由锻工序：基本工序：镦粗（使坯料高度减小、横截面积增大）、拔长（使坯料横截面
积减小、长度增加）、冲孔（在坯料上冲出透孔或不透孔）、扭转（将
坯料一部分相对另一部分绕轴线旋转一定角度）、错移（将坯料一
部分相对另一部分错移开，但仍保持轴心平行）、切割（将坯料分
成几部分或部分地割开，或从坯料的外部隔掉一部分）
辅助工序：进行基本工序之前的预变形工序
精整工序：在完成基本工序之后，用以提高锻件尺寸及位置精确的工序。模锻：利用锻模使坯料变形而获得锻件的锻造方法。
可分为：锤上模锻，曲柄压力机上模锻，摩擦压力机上模锻，胎模锻。
胎模锻：在自由锻设备上使用可移动模具生产模锻件的一种锻造方法。主要有扣模、筒模及和模三种。
锻造工艺规程的制订：
1余块、机械加工余量和锻造公差：为了简化零件的形状和结构，便于锻造为增加的一部分金属称为余块；成形时为了保证机械加工最终获得所需尺寸而允许保
留的多余金属称机械加工余量；锻造公差是锻件名义尺寸的允许变动量。 2分模面：上、（1）应保证模锻件能从模膛中取出。
下模或凹、凸（2）应使上、下两模沿分模面的模膛轮廓一致，以便安装模锻和模的分界面生产中容易发现错模现象，及时而方便的调整模锻位置
（3）分模面应选在能使模膛深度最浅的位置上
（4）选定的分模面应使零件上所增加的余块最少
（5）分模面最好是一个平面，以便于模锻的制造，并防止锻模错动3锻模斜度：为了使锻件易于从模膛中取出，锻件与模膛侧壁接触部位需要一定斜度4:模锻圆角半径：模锻件中断面形状和平面形状变化部位棱角的圆角和拐角处得圆角5连皮厚度：当模锻件的孔径大于25mm时，应将孔型锻出
坯料重量：G坯料=G锻件+G烧损+G料头
冲压
冲压是板料经分离或成型而获得制件的工艺统称。（通常是冷态下进行的，又称冷冲压只有当板料厚度超过8~10mm时才采用热冲压）
1可以冲压出形状复杂的零件，且废料少
2冲压件具有足够高的精度和较低的表面粗造的值，互换性好，冲压后一特点搬不需要机械加工。
3能获得重量轻、材料消耗少、强度和刚度都较高的零件
4操作简单，工艺过程便于机械化和自动化，生产率高，故零件成本低。冲模制造复杂，成本高，只有在大批量生产的条件下优越性才显得突出。冲压所用原材料必
须具有足够刚塑性
冲压的基本工序：分离工序：是坯料的一部分与另一部分相互分离（落料、冲孔、
切断修整等）
变形工序：使坯料的一部分相对另一部分产生位移而不破裂的工
序（拉深、弯曲、翻边、成形等）
冲裁的变弹性变形阶段落料及冲孔：冲裁：利用冲模将板料以封闭的轮廓与行过程塑性变形阶段
坯料分离的一种冲压方法。断裂分离阶段（统称冲裁）当冲裁件断面质量要求较高时，应选取较小的间隙值。对冲裁件
截面质量无严格要求时，应尽量加大间隙，以利于提高冲模寿命落料：利用冲裁取得一定外形的制件或坯件的冲压方法
冲孔：将材料以封闭的轮廓分离开来，获得带孔的制件的一种冲压方法凹凸模间隙：当冲裁件断面质量要求较高时，应选取较小的间隙。对冲裁件截面质量无严格
要求时，应尽量可能加大间隙，以利于提高冲模寿命。
凹凸模刃口尺寸的确定：
设计落料模时，应先按落料件确定凹模刃口尺寸，取凹模作设计基准件，然后根据间隙确定凸模尺寸，即用缩小凸模刃口尺寸来保证间隙值。设计冲孔模时，先按冲孔件确定凸模刃口尺寸，取凸模作设计基准件，然后根据间隙确定凹模尺寸，即用扩大凹模尺寸来保证间隙值。
冲模在工作中必有磨损，落料件尺寸会随凹模刃口的磨损而增大，而冲孔尺寸会随凸模的磨损而减小。为了保证冲裁件的尺寸要求，并提高模具的使用寿命，落料时凹模的尺寸应靠近落料件公差范围内最小尺寸；冲孔时，选取凸模刃口的尺寸靠近孔的公差范围内的最大值。
冲裁件的排样：指冲裁件在有搭边排样：各个落料件之间均留有一点尺寸的搭边。
条料或带料上的布置放法无搭边排样：利用落料件形状的一个边做另一个落料件的边缘
休整：利用休整模沿冲裁件外圆或内孔刮削一薄层金属，以切掉冲裁件上的剪裂带和毛刺，从而提高冲裁件的尺寸精度，降低表面粗糙值（外圆休整，内孔休整）。
变拉深：变形区在一拉一压的应力作用下，使板料成形为空心件，而厚度基本不变
形弯曲：将板料型材或管材在弯矩作用下弯成具有一定曲率和角度的制件的成型方法
工翻边：在坯料的平面部分或曲面部分的边缘，沿一定曲线翻起竖立直边的成形方法
序成形：利用局部塑性变形使坯料或半成品获得所要求形状尺寸的加工过程
拉深与冲裁的区别：1冲裁的凹凸模必须具有一定刃口，拉深件的凹凸模必须具有一定圆角；
2冲裁的凹凸模间隙c=mδ，拉深的凹凸模间隙c=（1.1~1.2）σ。
拉深过程：直壁本身主要受轴向拉应力作用，厚度有所减小，而直壁与底部之间的过渡圆角部被拉薄得最为严重。为防止起皱，可采用设置压边圈来解决。
在多次拉深中，拉深系数应一次比一次略大一些。总拉深系数值等于各拉深系数值的乘积。弯曲：弯曲时应尽可能使弯曲线与板料纤维垂直。若弯曲线与纤维方向一致，则容易产生破裂，此时应增大弯曲半径。
弯曲时，板料产生的变形由塑性变形和弹性变形两部分组成。外载荷去除后，塑性变形保留下来，弹性变形消失使板料形状和尺寸发生于加载时变形方向相反的变化，从而消去一部分弯曲变形效果的想象称为回弹。因此在设计弯曲模时必须使模具的角度比成品件角度小一个回弹角，以保证成品件的弯曲角度精确。
冲压 1对冲 1落料件外形和冲孔件孔型应力求简单对称。尽采用圆形矩形等规则形状件裁件 2冲裁件的结构尺寸必须考虑材料的厚度
结构的要 3冲裁件上直线与直线、曲线与直线交接处，均应圆弧连接，以避免尖角工艺求处因应力集中而产生裂纹。
性
2对弯 1弯曲件应尽量对称，弯曲半径不能小于材料允许的最小弯曲半径件的 2弯曲边过短不易成形，故应使弯曲边的平直部分H>2δ。如果要求H很
要求小，则需先留出适当的余量以增大H，弯好后在切除增加的金属
3弯曲带孔件时应避免孔的变形，
3对拉伸 1拉深件的外形应简单对称，深度不宜过大，以便使拉深次数最少，容易成形
的要求 2拉深的圆角半径在不增加工艺程序的情况下，最小允许半径…半径过小必将增加拉深次数和整形工作，也增加模具数量，并容易产生废品
和提高成本
焊接
焊接：通过加热或加压（或两者并用），用或者不用填充材料，使工件产生原子间结合的一种连接方法。
阳极区2600K，阴极区2400K，电弧中心区6000~8000K
阳极区占总热量的43%，阴极区占36%，其余21%左右的热量是在弧柱中产生的。
焊接热影响区：力学性能：正火区>部分相变区>过热区>熔合区
焊接应力与变形：
压应力：当焊缝及相邻区金属处于加热阶段时都会膨胀，但受到焊件冷金属的阻碍，不能自由生长而受压。
残余拉应力（焊接应力）：压应力使处于塑性变形状态的金属产生压缩变形，冷却到室温时，其收缩又收到周围冷金属的阻碍，不能缩短到自由缩短所应达到的位置反变形法，刚性夹持法，正确选择焊接参数和焊接次序。机械矫正法，火焰解热矫正法。焊条电弧焊的焊接过程：电弧在焊条与被焊工件之间燃烧，电弧热使工件和焊芯共同熔化形成熔池，同时也使焊条的药皮熔化和分解。
药皮：作用：提高电弧燃烧的稳定性，防止空气对熔化金属的有害作用，对熔池焊条：的脱氧和加入合金元素，可以保证焊缝金属的化学成分和力学性能。
焊芯：组正焊缝金属的主要材料。
酸性焊条：适合各种电源，操作性好，电弧稳定，成本低。焊缝强度稍低，不宜焊接承受重载和要求高强度的重要结构
碱性焊条：一般要求采用直流电源，焊缝强度高、抗冲击能力强，但操作性差，电弧不够稳定，成本高。故只适合焊接重要构件。
焊 1低碳钢和低合金钢构件，一般要求焊缝金属与母材等强度（等强度原则）
条 2同一强度等级的酸性焊条或碱性焊条的选定，应依据焊接件的结构形状，钢板厚的度、载荷性质和钢材的抗裂性能而定。
选 3低碳钢和低合金钢焊接，可按异种钢接头中的强度较低的刚才来选用焊条
用 4铸钢件的含碳量一般都比较高，而且厚度较大，形状复杂，很容易产生裂纹，一原则选用碱性焊条，并采取适当的工艺措施（如预热）进行焊接
5焊接耐热钢或不锈钢等有特殊性能要求的钢材，应选用相应的专用焊条。
氩弧焊：以氩气作为保护气体的气体保护焊。（可分为钨极氩弧焊和熔化极氩弧焊）
焊 1焊缝布置应尽量分散。
缝 2焊缝的位置应尽量对称布置。
的 3焊缝应尽量避免最大应力断面和应力集中位置。
布 4焊缝应尽量避开机械加工表面。
置 5焊缝位置应便于焊接操作。
《工程材料及热加工工艺基础》复习要领 第一篇工程材料 一、基本概念 晶体、非晶体、晶格、晶胞、晶面、晶向、单晶休、多晶休、晶粒、晶界、结晶、同素界晶转变（重结晶）、过冷度、变质处理（孕育处理）、组元、相、固溶体、金属化合物、机械混合物、固溶强化、共晶反应、共析反应、热脆、冷脆、钢的热处理、化学热处理、索氏体、屈氏体（托氏体）、贝氏体、马氏体、临界冷却速度、红硬性、球化处理、石墨化退火 二、基本知识点 1.评定金属材料各项力学性能（强度、硬度、塑性、韧性等）的具体指标的物理意义及表示符号 2.单晶体与多晶体的区别 3.金属中常见的三种品格类型（分类、原子数、致密度） 4.结品的必要条件:具有一定的过冷度 5.结晶的-?般规律 6.晶粒大小对机械性能的影响及细化晶粒的主要方法 7.三种合金（固溶体，金属化合物，机械混合物）的结构、分类、晶格类型特点及力学性能特点 &铁碳合金基本组织的概念、成分、组织结构和性能特征 9.铁碳合金相图中特性点的物理意义、温度、含碳量 10.铁碳合金相图中的特性线的物理意义 11.铁碳合金的分类 12.碳的含量与铁碳合金力学性能间的关系 13.钢的结品过程及组织转变（会绘制冷却曲线及室温下组织示意图） 14.共晶、共析反应式 15?常用热处理工艺的概念、目的、加热温度范围、冷却方式 16.钢的分类、编号及应用 17.铸铁种类、牌号表示法、性能特点及应用 18.能对简单或典型零件的材料进行选择 第二篇铸造 一、基本概念 充型能力、收缩、定向凝固（顺序凝固）、同时凝固 二、基本知识点 1.影响充型能力的因素及充型能力对铸件质量的影响
2.合金的收缩阶段及其对铸件质量的影响（缩孔、缩松、铸造内应力、变形和裂
《金属工艺学》复习资料 一、填空： 1.合金的收缩经历了(液态收缩)、(凝固收缩)、(固态收缩)三个阶段。 2.常用的热处理方法有（退火）、（正火）、（淬火）、（回火）。 3.铸件的表面缺陷主要有（粘砂）、（夹砂）、（冷隔）三种。 4.根据石墨的形态，铸铁分为（灰铸铁）、（可锻铸铁）、（球墨铸铁）、（蠕墨铸铁）四种。 5.铸造时，铸件的工艺参数有（机械加工余量）、（起模斜度）、（收缩率）、（型芯头尺寸）。 6.金属压力加工的基本生产方式有（轧制）、（拉拔）、（挤压）、（锻造）、（板料冲压）。 7.焊接电弧由（阴极区）、（弧柱）和（阳极区）三部分组成。 8.焊接热影响区可分为（熔合区）、（过热区）、（正火区）、（部分相变区）。 9.切削运动包括（主运动）和（进给运动）。 10.锻造的方法有（砂型铸造）、（熔模铸造）和（金属型铸造）。 11.车刀的主要角度有（主偏角）、（副偏角）、（前角）、（后角）、（刃倾角）。 12.碳素合金的基本相有（铁素体）、（奥氏体）、（渗碳体）。 14.铸件的凝固方式有（逐层凝固）、（糊状凝固）、（中间凝固）三种。 15.铸件缺陷中的孔眼类缺陷是（气孔）、（缩孔）、（缩松）、（夹渣）、（砂眼）、（铁豆）。 17.冲压生产的基本工序有（分离工序）和（变形工序）两大类。 20.切屑的种类有（带状切屑）、（节状切屑）、（崩碎切屑）。 21.车刀的三面两刃是指（前刀面）、（主后刀面）、（副后刀面）、（主切削刃）、（副切削刃）。 二、名词解释： 1.充型能力：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，成为液态合金的充型能力。2．加工硬化：随着变形程度增大，金属的强度和硬度上升而塑性下降的现象称为加工硬化。
塑性加工金属塑性变形 1.加工硬化：在冷变形时，随着变形程度的增加，金属材料的所有强度指标和硬度指标都有所提高，但塑性和韧性有所下降的现象。 2.回复：将冷变形后的金属加热至一定温度后，因原子的活动能力增强，使原子恢复到平衡位置，晶体内残余应力大大减小的现象。 3.再结晶：当温度升高到该金属熔点的0.4倍时，金属原子获得更多的热能，使塑性变形后金属被拉长了的晶粒重新生核、结晶，变为与变形前晶格结构相同的新等轴晶粒的过程。4、冷变形：是金属在再结晶温度以下所进行的变形或加工，如钢的冷拉或冷冲压等；热变形：是金属在再结晶温度以上所进行的变形或加工，如钢的热轧、热锻等。 5.可锻性：材料在锻造过程中经受塑性变形而不开裂的能力。6.锻造比：锻造时变形程度的一种表示方法，通常用变形前后的截面比、长度比、或高度比来表示。7.锻造：自由锻与模锻的生产与应用。与自由锻相比，模锻尺寸精度高，机械加工余量小，锻件的显微组织分布更为合理，可进一步提高零件的使用寿命。模锻生产率高，操作简单，容易实现机械化和自动化。但设备投资大，模锻成本高，生产准备周期长，且模锻件的质量受到模锻设备吨位的限制，因而适用于中小型锻件的成批和大量生产。 1.切削运动：包括主运动和进给运动。朱运动使刀具和工件之间产生相对运动，促使道具前刀面接近工件而实现切削。他的速度最高，消耗功率最大。进给运动使刀具与工件之间附加的相对运动，与主运动配合，即可连续地切削，获得具有所需几何特性的已加工表面。 2.切削三要素：切削速度：切削刃上选定点相对于工件主运动的瞬时速度(m/s)；进给量：刀具在紧急运动方向上相对工件的位移量（mm/z）；背吃刀量：在通过切削刃上选定点并垂直于该点主运动方向的切削层尺寸平面中，垂直于进给运动放向测量的切削尺寸（mm）。 3.切削层参数：切削层公称横接面积：切削层在切削尺寸平面里的实际横接面积；切削公称宽度：主切削刃截形上两个极限点间的距离；切削层公称厚度：很截面积与公称宽度之比 4.刀具材料基本要求：较高硬度、足够强度和韧性承受切削力和冲击和震动、较好耐磨性、较高耐热性、较好工艺性。常用材料：碳素工具钢、合金工具钢、高速钢、硬质合金及陶瓷材料。5、车刀切削部分组成：前面：道具上切削流过的表面；后面：刀具上与工件上切削中产生的表面相对的表面。切削刃：指刀具前面上拟作切削刃的刃，有主切削刃和副切削刃之分。6、刀具几何角度和作用：主偏角（一般45、60、75、90度）、副偏角（5—15）：影响切削层截面的形状和参数，切削分力的变化并和副偏角一起影响已加工表面的粗糙度、前角（5-15）、后角（8-12）：减少道具后面与工件表面的摩擦，并配合前角改变切削刃的锋利与强度、刃倾角（负5—+5）：影响刀头的强度、切削和排屑方向 5.切削过程：切削塑形金属是，材料受到道具的作用以后，开始产生弹性变形。随着刀具继续切入，金属内部的应力、应变继续加大。当应力达到材料的屈服点时，产生塑形变形。刀具再继续前进，应力进而达到材料的断裂强度，金属材料被挤裂，并沿着刀具的前面流出而成为切屑。 6.切屑种类：带状切屑、节状切屑、崩碎切屑 7.切削力切削功率的计算：P18 8.切屑热的来源：在切屑过程中，由于绝大部分的切削功都转变成热量，所以有大量的热产生，这些热称之为切削热。主要来源：切屑变形所产生的热量；切屑和刀具的前面之间的摩擦所产生的热量；工件与刀具后面之间的摩擦所产生的热量。 9.切屑热的分布：切屑热产生以后，由切屑、工件、刀具及周围的介质传出、各部分传出的比例取决于工件材料、切削速度、刀具材料及刀具几何形状等。车削时的切屑热主要由切屑传出。 10.切屑热对切削的影响：传入切削及介质中的热量越多，对加工越有利；传入刀具的热量虽然不是很多，但由于刀具切削部分体积很小，因此刀具的温度可达到很高。温度升高以后会加速刀具的磨损；传入刀具的热量，可能使工件变形，产生形状和尺寸的误差。 1、铣削的工艺特点：1）生产率较高。2）铣削时容易产生振动。3）刀齿散热条件好。应用：铣削时，主运动是铣刀的回转运动，进给运动是工件的直线运动或曲线运动。铣刀可以用来加工平面、成形面、齿轮、沟槽，还可以进行孔加工，如钻孔、扩孔等。 铣削可分为粗铣、半精铣、精铣。 1、外圆加工方案的分析及其应用： （1）粗车除淬硬钢以外，各种零件的加工都适用。当零件的外圆面要求精度低、表面粗糙度值较大时，只粗车即可。（2）粗车—半精车对于中等精度和粗糙度要求的末淬硬工件的外圆面，均可采用此方案。（3）粗车—半精车—磨（粗磨或半粗磨）此方案最适于加工精度稍高、粗糙度值较小，且淬硬的钢件外圆面，也广泛用于加工未淬硬的钢件或铸件。（4）粗车—半精车—粗磨—精磨此方案的适用范围基本上与（3）相同，只是外圆面要求的精度更高、表面粗糙度值更小，需将磨削分为粗磨和精磨，才能达到要求。（5）粗车—半精车—粗磨—精磨—研磨（或超级光磨或镜面磨削）此方案可达到很高的精度和很小的表面粗糙度值，但不宜用于加工塑性大的有色金属零件。（6）粗车—精车—精细车此方案主要适用于精度要求高的有色金属零件的加工。塑性加工金属塑性变形 1.加工硬化：在冷变形时，随着变形程度的增加，金属材料的所有强度指标和硬度指标都有所提高，但塑性和韧性有所下降的现象。 2.回复：将冷变形后的金属加热至一定温度后，因原子的活动能力增强，使原子恢复到平衡位置，晶体内残余应力大大减小的现象。 3.再结晶：当温度升高到该金属熔点的0.4倍时，金属原子获得更多的热能，使塑性变形后金属被拉长了的晶粒重新生核、结晶，变为与变形前晶格结构相同的新等轴晶粒的过程。4、冷变形：是金属在再结晶温度以下所进行的变形或加工，如钢的冷拉或冷冲压等；热变形：是金属在再结晶温度以上所进行的变形或加工，如钢的热轧、热锻等。 5.可锻性：材料在锻造过程中经受塑性变形而不开裂的能力。6.锻造比：锻造时变形程度的一种表示方法，通常用变形前后的截面比、长度比、或高度比来表示。7.锻造：自由锻与模锻的生产与应用。与自由锻相比，模锻尺寸精度高，机械加工余量小，锻件的显微组织分布更为合理，可进一步提高零件的使用寿命。模锻生产率高，操作简单，容易实现机械化和自动化。但设备投资大，模锻成本高，生产准备周期长，且模锻件的质量受到模锻设备吨位的限制，因而适用于中小型锻件的成批和大量生产。 11.切削运动：包括主运动和进给运动。朱运动使刀具和工件之间产生相对运动，促使道具前刀面接近工件而实现切削。他的速度最高，消耗功率最大。进给运动使刀具与工件之间附加的相对运动，与主运动配合，即可连续地切削，获得具有所需几何特性的已加工表面。 12.切削三要素：切削速度：切削刃上选定点相对于工件主运动的瞬时速度(m/s)；进给量：刀具在紧急运动方向上相对工件的位移量（mm/z）；背吃刀量：在通过切削刃上选定点并垂直于该点主运动方向的切削层尺寸平面中，垂直于进给运动放向测量的切削尺寸（mm）。 13.切削层参数：切削层公称横接面积：切削层在切削尺寸平面里的实际横接面积；切削公称宽度：主切削刃截形上两个极限点间的距离；切削层公称厚度：很截面积与公称宽度之比 14.刀具材料基本要求：较高硬度、足够强度和韧性承受切削力和冲击和震动、较好耐磨性、较高耐热性、较好工艺性。常用材料：碳素工具钢、合金工具钢、高速钢、硬质合金及陶瓷材料。5、车刀切削部分组成：前面：道具上切削流过的表面；后面：刀具上与工件上切削中产生的表面相对的表面。切削刃：指刀具前面上拟作切削刃的刃，有主切削刃和副切削刃之分。6、刀具几何角度和作用：主偏角（一般45、60、75、90度）、副偏角（5—15）：影响切削层截面的形状和参数，切削分力的变化并和副偏角一起影响已加工表面的粗糙度、前角（5-15）、后角（8-12）：减少道具后面与工件表面的摩擦，并配合前角改变切削刃的锋利与强度、刃倾角（负5—+5）：影响刀头的强度、切削和排屑方向 15.切削过程：切削塑形金属是，材料受到道具的作用以后，开始产生弹性变形。随着刀具继续切入，金属内部的应力、应变继续加大。当应力达到材料的屈服点时，产生塑形变形。刀具再继续前进，应力进而达到材料的断裂强度，金属材料被挤裂，并沿着刀具的前面流出而成为切屑。 16.切屑种类：带状切屑、节状切屑、崩碎切屑 17.切削力切削功率的计算：P18 18.切屑热的来源：在切屑过程中，由于绝大部分的切削功都转变成热量，所以有大量的热产生，这些热称之为切削热。主要来源：切屑变形所产生的热量；切屑和刀具的前面之间的摩擦所产生的热量；工件与刀具后面之间的摩擦所产生的热量。 19.切屑热的分布：切屑热产生以后，由切屑、工件、刀具及周围的介质传出、各部分传出的比例取决于工件材料、切削速度、刀具材料及刀具几何形状等。车削时的切屑热主要由切屑传出。 20.切屑热对切削的影响：传入切削及介质中的热量越多，对加工越有利；传入刀具的热量虽然不是很多，但由于刀具切削部分体积很小，因此刀具的温度可达到很高。温度升高以后会加速刀具的磨损；传入刀具的热量，可能使工件变形，产生形状和尺寸的误差。 1、铣削的工艺特点：1）生产率较高。2）铣削时容易产生振动。3）刀齿散热条件好。应用：铣削时，主运动是铣刀的回转运动，进给运动是工件的直线运动或曲线运动。铣刀可以用来加工平面、成形面、齿轮、沟槽，还可以进行孔加工，如钻孔、扩孔等。 铣削可分为粗铣、半精铣、精铣。 2、外圆加工方案的分析及其应用： （1）粗车除淬硬钢以外，各种零件的加工都适用。当零件的外圆面要求精度低、表面粗糙度值较大时，只粗车即可。（2）粗车—半精车对于中等精度和粗糙度要求的末淬硬工件的外圆面，均可采用此方案。（3）粗车—半精车—磨（粗磨或半粗磨）此方案最适于加工精度稍高、粗糙度值较小，且淬硬的钢件外圆面，也广泛用于加工未淬硬的钢件或铸件。（4）粗车—半精车—粗磨—精磨此方案的适用范围基本上与（3）相同，只是外圆面要求的精度更高、表面粗糙度值更小，需将磨削分为粗磨和精磨，才能达到要求。（5）粗车—半精车—粗磨—精磨—研磨（或超级光磨或镜面磨削）此方案可达到很高的精度和很小的表面粗糙度值，但不宜用于加工塑性大的有色金属零件。（6）粗车—精车—精细车此方案主要适用于精度要求高的有色金属零件的加工。
属 工 -艺 学 第 五 版 上 强度：金属材料在里的作用下，抵抗塑性变形和断裂的能力。指标：屈服点（b s）、抗拉强度（b b）塑性：金属材料在力的作用下产生不可逆永久变形的能力。指标：伸长率（S）、断面收缩率（ 3 硬度：金属材料表面抵抗局部变形，特别是塑性变形压痕、划痕的能力。 1布氏硬度：HBS （淬火钢球）。HBW （硬质合金球） 指标：-2洛氏硬度：HR （金刚石圆锥体、淬火钢球或硬质和金球） 3韦氏硬度 习题： 1什么是应力，什么是应变？ 答：试样单位面积上的拉称为应力，试样单位长度上的伸长量称为应变。 5、下列符号所表示的力学性能指标名称和含义是什么？
答：b b:抗拉强度，材料抵抗断裂的最大应力。 （7 S :屈服强度，塑性材料抵抗塑性变形的最大应力。 6：条件屈服强度，脆性材料抵抗塑性变形的最大应力 7 -1 ：疲劳强度，材料抵抗疲劳断裂的最大应力。 S：延伸率，衡量材料的塑性指标。 a k :冲击韧性，材料单位面积上吸收的冲击功。 HRC洛氏硬度，HBS压头为淬火钢球的布氏硬度。HBW压头为硬质合金球的布氏硬度。 过冷度：理论结晶温度与实际结晶温度之差。冷却速度越快，实际结晶温度越低，过冷度越大。纯金属的结晶包括晶核的形成和晶核的长大。 同一成分的金属，晶粒越细气强度、硬度越高，而且塑性和韧性也越好。 原因：晶粒越细，晶界越多，而晶界是一种原子排列向另一种原子排列的过度，晶界上的排列是犬牙交错的，变形是靠位错的变移或位移来实现的，晶界越多，要跃过的障碍越多。 M提高冷却速度，以增加晶核的数目。 J 2在金属浇注之前，向金属液中加入变质剂进行变质处理，以增加外来晶核，还可以采用热处理或塑性加工方法，使固态金属晶粒细化。 3采用机械、超声波振动，电磁搅拌等 合金：两种或两种以上的金属元素，或金属与非金属元素溶合在一起，构成具有金属特性的新物质。组成元素成为组员。 U、固溶体：溶质原子溶入溶剂晶格而保持溶剂晶格类型的金属晶体。 铁碳合金组织可分为：2、金属化合物：各组员按一定整数比结合而成、并具有金属性质的均匀物质 （渗 < 碳体） 3、机械混合物：结晶过程所形成的两相混合组织。
广西大学金属工艺学 复习重点
铸造 1金属工艺学是一门传授有关制造金属零件工艺方法的综合性技术基础课。是2铸造到今天为止仍然是毛坯生产的主要方法。是 3铸造生产中，最基本的工艺方法是离心铸造。否 4影响合金的流动性因素很多，但以化学成分的影响最为显著。是 5浇注温度过高，容易产生缩孔。是 6为防止热应力，冷铁应放在铸件薄壁处。否 7时效处理是为了消除铸件产生的微小缩松。否 8浇注温度越高，形成的缩孔体积就越大。是 9热应力使铸件薄壁处受压缩。是 10铸造中，手工造型可以做到三箱甚至四箱造型。是 二、单选题 1液态合金的流动性是以（ 1）长度来衡量的． ①. 螺旋形试样②. 塔形试样 ③. 条形试样④. 梯形试样 2响合金的流动性的最显著的因素是（2 ） ①. 浇注温度②. 合金本身的化学成分 ③. 充型压力④. 铸型温度 3机器造型（ 1） ①. 只能用两箱造型②. 只能用三箱造型 ③. 可以用两箱造型，也可以用三箱造型④. 可以多箱造型
4铸件的凝固方式有（ 1） ①. 逐层凝固，糊状凝固，中间凝固②. 逐层凝固，分层凝固，中间凝固③. 糊状凝固，滞留凝固，分层凝固④. 过冷凝固，滞留凝固，过热凝固5缩孔通常是在（4） ①. 铸件的下部②. 铸件的中部 ③. 铸件的表面④. 铸件的上部 6（3 ）不是铸造缺陷 ①. 缩松②. 冷裂 ③. 糊状凝固④. 浇不足 7浇注车床床身时，导轨面应该（1） ①. 放在下面②. 放在上面 ③. 放在侧面④. 可随意放置 8三箱造型比两箱造型更容易（2 ） ①. 产生缩孔和缩松②. 产生错箱和铸件长度尺寸的不精确 ③. 产生浇不足和冷隔④. 产生热应力和变形 9关于铸造，正确的说法是（ 2） ①. 能加工出所有的机械零件②. 能制造出内腔形状复杂的零件 ③. 只能用铁水加工零件④. 砂型铸造可加工出很薄的零件 10关于热应力，正确的说法是（3 ） ①. 铸件浇注温度越高，热应力越大②. 合金的收缩率越小，热应力越大
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（ k· F ?L（mm） ?L e 1.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：σs＝F s/A o（MPa） （2）抗拉强度： 定义：最大应力值。 公式：σb＝F b/A o 2.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：δ＝（L1－L0）/L0×100％ （2）断面收缩率： 定义： 公式：Ψ＝（A0－A1）/A0×100％ 总结：δ、Ψ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 金 属 工 艺 学 第 五 版 上 册纲要 强度：金属材料在里作用下，抵抗塑性变形和断裂能力。指标：屈服点（σs）、抗拉强度（σb）。 塑性：金属材料在力作用下产生不可逆永久变形能力。指标：伸长率（δ）、断面收缩率（ψ）硬度：金属材料表面抵抗局部变形，特别是塑性变形压痕、划痕能力。 1布氏硬度：HBS（淬火钢球）。HBW（硬质合金球） 指标：2洛氏硬度：HR（金刚石圆锥体、淬火钢球或硬质和金球） 3韦氏硬度 习题： 1什么是应力，什么是应变？ 答：试样单位面积上拉称为应力，试样单位长度上伸长量称为应变。 5、下列符号所示力学性能指标名称和含义是什么？ 答：σb：抗拉强度，材料抵抗断裂最大应力。 σs：屈服强度，塑性材料抵抗塑性变形最大应力。 σ0.2：条件屈服强度，脆性材料抵抗塑性变形最大应力 σ-1：疲劳强度，材料抵抗疲劳断裂最大应力。 δ：延伸率，衡量材料塑性指标。 αk：冲击韧性，材料单位面积上吸取冲击功。 HRC：洛氏硬度，HBS：压头为淬火钢球布氏硬度。HBW：压头为硬质合金球布氏硬度。 过冷度：理论结晶温度与实际结晶温度之差。冷却速度越快，实际结晶温度越低，过冷度越大。 纯金属结晶涉及晶核形成和晶核长大。 同一成分金属，晶粒越细气强度、硬度越高，并且塑性和韧性也越好。 因素：晶粒越细，晶界越多，而晶界是一种原子排列向另一种原子排列过度，晶界上排列是犬牙交错，变形是靠位错变移或位移来实现，晶界越多，要跃过障碍越多。 1提高冷却速度，以增长晶核数目。 2在金属浇注之前，向金属液中加入变质剂进行变质解决，以增长外来晶核，还可以采用热解决或塑性加工办法，使固态金属晶粒细化。 3采用机械、超声波振动，电磁搅拌等 合金：两种或两种以上金属元素，或金属与非金属元素溶合在一起，构成具备金属特性新物质。构成元素成为成员。 1、固溶体：溶质原子溶入溶剂晶格而保持溶剂晶格类型金属晶体。铁碳合金组织可分为： 2、金属化合物：各成员按一定整数比结合而成、并具备金属性质 均匀物质（渗碳体） 3、机械混合物：结晶过程所形成两相混合组织。 铸造将液态金属浇注到具有与零件形状、尺寸相适应的铸型型腔中，待其冷却凝固，以获得毛坯或零件的生产方法 液态合金的充型能力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 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。缩孔多呈倒圆锥形，内表面粗糙，通常隐藏在铸件的内层，但在某些情况下，可暴露在铸件的上表面，呈明显的凹坑。 缩松分散在铸件某区域内的细小缩孔，称为缩松。当缩松与缩孔的容积相同时，缩松的分布面积要比缩孔大得多。缩松的形成原因也是由于铸件最后凝固区域的收缩未能得到补足，或者，因合金呈糊状凝固，被树枝状晶体分隔开的小液体区难以得到补缩所致。 热应力它是由于铸件的壁厚不均匀、各部分的冷却速度不同，以致在同一时期内铸件各部分收缩不一致而引起的。 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 热裂热裂是在高温下形成的裂纹。其形状特征是：缝隙宽、形状曲折、缝内呈氧化色 结晶：金属的结晶就是金属液体转变为晶体的过程，亦即金属原子由无序到有序的排列过程。 热处理：就是将钢在固态下，通过加热、保温和冷却，以改变钢的组织，从而获得所需性能的工艺方法。 冷裂冷裂是在低温下形成的裂纹。其形状特征是：裂纹细小、呈连续直线状，有时缝内呈轻微的氧化色 可锻铸铁可锻铸铁又称为玛铁。它是将白口铸铁经石墨化退火而形 成的一种铸铁。 球墨铸铁球墨铸铁是上世纪40年代末发展起来的一种铸造合金， 它是向出炉的铁水中加入球化剂和孕育剂而得到的球状石墨铸铁。 起模斜度为了使模样（或型芯）便于从砂型（或芯盒）中取出，凡 垂直于分型面的立壁在制造模样时，必须留出一定的倾斜度（图2-36）， 此倾斜度称为起模斜度。 熔模铸造用易熔材料制成模样，然后在模样上涂挂耐火材料，经硬 化之后，再将模样熔化以排出型外，从而获得无分型面的铸型。由于 模样广泛采用蜡质材料来制造，故又常将熔模铸造称为“失蜡铸造”。 金属型铸造将液态合金浇人金属铸型、以获得铸件的一种铸造方法。由于金属铸型可反复使用多次（几百次到几千次），故有永久型铸造之称 压力铸造简称压铸。它是在高压下（比压约为5～150MPa）将液态或半液态合金快速地压人金属铸型中，并在压力下凝固，以获得铸件的方法 离心铸造将液态合金浇人高速旋转（250～1500 r/min）的铸型，使金属液在离心力作用下充填铸型并结晶 利用金属在外力作用下所产生的塑性变形，来获得具有一定形状、尺寸和力学性能的原材料、毛坯或零件的生产方法，称为金属压力加工，又称金属塑性加工。轧制金属坯料在两个回转轧辊的孔隙中受压变形，以获得各种产品的加工方法。拉拔金属坯料被拉过拉拔模的模孔而变形的加工方法。 挤压金属坯料在挤压模内被挤出模孔而变形的加工方法。 锻造金属坯料在抵铁或锻模模膛内变形而获得产品的方法。 金属工艺学第五版上册纲要b）。σ强度：金属材料在里的作用下，抵抗塑性变形和断裂的能力。指标：屈服点（s）、抗拉强度（σψ）塑性：金属材料在力的作用下产生不可逆永久变形的能力。指标：伸长率（δ）、断面收缩率（硬度：金属材料表面抵抗局部变形，特别是塑性变形压痕、划痕的能力。1布氏硬度：HBS （淬火钢球）。HBW（硬质合金球） 指标：2洛氏硬度：HR（金刚石圆锥体、淬火钢球或硬质和金球） 3韦氏硬度 习题： 1什么是应力，什么是应变？ 答：试样单位面积上的拉称为应力，试样单位长度上的伸长量称为应变。 5、下列符号所表示的力学性能指标名称和含义是什么？ ：抗拉强度，材料抵抗断裂的最大应力。bσ答： s：屈服强度，塑性材料抵抗塑性变形的最大应力。σ 0.2：条件屈服强度，脆性材料抵抗塑性变形的最大应力σ -1：疲劳强度，材料抵抗疲劳断裂的最大应力。σδ：延伸率，衡量材料的塑性指标。 k：冲击韧性，材料单位面积上吸收的冲击功。α HBW：压头为硬质合金球的布氏硬度。：洛氏硬度，HBS：压头为淬火钢球的布氏硬度。HRC过冷度：理论结晶温度与实际结晶温度之差。冷却速度越快，实际结晶温度越低，过冷度越大。纯金属的结晶包括晶核的形成和晶核的长大。同一成分的金属，晶粒越细气强度、硬度越高，而且塑性和韧性也越好。原因：晶粒越细，晶界越多，而晶界是一种原子排列向另一种原子排列的过度，晶界上的排列是犬牙交错的，变形是靠位错的变移或位移来实现的，晶界越多，要跃过的障碍越多。1提高冷却速度，以增加晶核的数目。 2在金属浇注之前，向金属液中加入变质剂进行变质处理，以增加外来晶核，还可以采用热处理或塑性加工方法，使固态金属晶粒细化。 3采用机械、超声波振动，电磁搅拌等 合金：两种或两种以上的金属元素，或金属与非金属元素溶合在一起，构成具有金属特性的新物质。组成元素成为组员。 铸造将液态金属浇筑到铸型中，待其冷却凝固，已获得一定形状尺寸和性能的毛坯或零件的成型方法 影响浇筑要素流动性+充型能力+越复杂件 温度+粘度—流动时间+充型能力+ 低压离心+ 逐层凝固糊状（结晶温度范围宽）中间 缩孔集中在上部或最后凝固部位面积较大的孔洞 缩松分散在铸件某区域内的小孔 安防冒口和冷铁实现顺序凝固 热应力由于壁厚不均匀冷却速度不同同一时间内收缩不一致引起浇道开在薄壁处厚壁处放冷铁 机械应力厚薄均匀对称预先反变形量 析出性气孔侵入性气孔反应性气孔 灰铸铁片状石墨塑韧性-- 分珠光体铁素体三种 可锻铸铁白口铸铁石墨化退火团絮状塑韧性+ 黑心KTH 珠光体KTZ 白心KTP 球墨铸铁铁液加球化剂孕育剂不可锻造 蠕墨铸铁短片状端圆头略强于灰铸铁 浇筑位置重要加工面朝下大平面朝下将面积较大的薄壁至于下部或处于垂直倾斜圆周表面高要求时立柱 分型面选择平直数量少避免不必要的型芯活快大部分下箱起模斜度方便取出平行起模方向的表面增加斜度 避免起模方向有外部侧凹分型面为平面凸台筋板便于起模垂直分型面不加工表面有结构斜度少用型芯 壁厚合适均匀内<外连接转角处圆角轮辐筋板奇数交错时错开细长时工字件加强筋 熔模铸造用易溶材料制成模样在模样表面包覆若干耐火涂料制成的型壳再将模样熔化排除型壳获得无分型面的铸件经高温焙烧后即可填砂浇筑制造压型蜡模压制组装蜡模侵涂料撒砂硬化脱蜡焙烧浇筑 金属型铸造将液体金属浇入金属的铸件在重力作用下凝固压力铸造高压下将液太或半液太合金快速压入金属铸型中并在压力下凝固 离心铸造将金属浇入高速旋转的铸型使其在离心作用下填充铸型并结晶 消失模铸造用泡沫塑料制成的模样制造铸型浇筑时模样气化消失焊接是通过加热加压使工件产生原子间结合的一种连接方式正接电源正极焊条负极 熔合区交接过渡区 过热区ac3+100-200 正火区ac1-ac3+100-200 部分相变区ac1-ac3 焊接去应力焊缝小预热应力退火 埋弧焊是电弧在焊剂层下燃烧进行焊接的方法 氩弧焊是以氩气为保护气体的气体保护焊 等离子弧焊接借助水冷喷嘴等对电弧的拘束与压缩作用获得较高能量的等离子弧进行焊接的方法 电焊将工件装配成搭接接头并紧压在两柱状电级之间利用电阻熔化母材料金属形成一个焊点的电阻焊 缝焊用旋转的圆盘状滚动电级代替柱状 对焊利用电阻热使两个工件在整个接触面焊接起来 钎焊利用熔点比焊件低的钎料作填充金属加热时钎料熔化而将工件连接起来的焊接 硬450上200mpa上软450下70mpa下 焊缝布置分散对称避免应力集中避免加工面焊缝位置便于焊接 金属塑性加工利用金属的塑性使其改变形状尺寸和改善性能，获得型材棒材板材线材或锻压件的加工方法 金属的可锻性锻造中经受塑性变形而不开裂的能力 塑性+变形抗力--可段兴++ 锻造在加压设备及工具作用下使坯料铸锭产生局部或全部的塑性变形已获得一定几何尺寸形状质量的锻件加工方法 自由锻只用简单的通用性工具或在锻造设备的上下砧间直接使坯料变形而获得所需的几何形状及内部质量锻件的方法 模锻利用锻模使坯料变形而获得锻件 分模面选定最大截面处利于充型好出模减少余块错模现象易检查 冲压使板料经分离或成形而获得制件的工艺统称 变形过程弹性变形塑性变形断裂分离 弯曲将板料型材或管材在弯矩作用下弯成具有一定曲率和角度的制件的成形方法 回弹外载荷去除后，塑性变形保留下来弹性变形完全消失使板料形状尺寸反生与加载时变形方向相反的变化，从而消去一部分弯曲效果的现象 冲压件要求落料件外形和冲孔件的孔型应力要求简单对称排样时将废料降到最少圆弧连接 弯曲件形状对称先弯曲后冲孔平直部分大于2厚 零件挤压是使坯料在封闭模膛内受三向不均匀应力作用下，从模具的孔口或缝隙挤出使横截面仅减小，成为所需制件 正挤压（出料与挤压方向相同）反复合径向 热（再结晶温度以上）冷温 第一篇金属材料的基本知识 第一章金属材料的主要性能 金属材料的力学性能又称机械性能，是金属材料在力的作用所表现出来的性能。 零件的受力情况有静载荷，动载荷和交变载荷之分。用于衡量在静载荷作用下的力学性能指 标有强度，塑性和硬度等；在动载荷和作用下的力学性能指标有冲击韧度等；在交变载荷作用下的力学性能指标有疲劳强度等。 金属材料的强度和塑性是通过拉伸试验测定的。 P6低碳钢的拉伸曲线图 1，强度 强度是金属材料在力的作用下，抵抗塑性变形和断裂的能力。 强度有多种指标，工程上以屈服点和强度最为常用。 屈服点：δs是拉伸产生屈服时的应力。 产生屈服时的应力=屈服时所承受的最大载荷/原始截面积 对于没有明显屈服现象的金属材料，工程上规定以席位产生0.2%变形时的应力，作为该材 料的屈服点。 抗拉强度：δb是指金属材料在拉断前所能承受的最大应力。 拉断前所能承受的最大应力=拉断前所承受的最大载荷/原始截面积 2，塑性 塑性是金属材料在力的作用下，产生不可逆永久变形的能力。 常用的塑性指标是伸长率和断面收缩率。 伸长率：δ试样拉断后，其标距的伸长与原始标距的百分比称为伸长率。 伸长率=（原始标距长度－拉断后的标距长度）÷拉断后的标距长度×100% 伸长率的数值与试样尺寸有关，因而试验时应对所选定的试样尺寸作出规定，以便进行比较。同一种材料的δ5 比δ10要大一些。 断面收缩率：试样拉断后，缩颈处截面积的最大缩减量与原始横截面积的百分比称为断面收 缩率，以ψ表示。 收缩率=（原始横截面积－断口处横截面积）÷原始横截面积×100% 伸长率和断面收缩率的数值愈大，表示材料的塑性愈好。 3，硬度 金属材料表面抵抗局部变形（特别是塑性变形、压痕、划痕）的能力称为硬度。 金属材料的硬度是在硬度计上测出的。常用的有布氏硬度法和洛氏硬度法。 1，布氏硬度（HB） 是以直径为D的淬火钢球HBS或硬质合金球HBW为压头，在载荷的静压力下，将压头压 入被测材料的表面，停留若干秒后卸去载荷，然后采用带刻度的专用放大镜测出压痕直径d，并依据d的数值从专门的表格中查出相应的HB值。 布氏硬度法测试值较稳定，准确度较洛氏法高。是测量费时，且压痕较大，不适于成品检验。2，洛氏硬度(HR) 是将压头（金刚石圆锥体、淬火钢球或合金球）施以100N的初始压力，使压头与试样始终 保持紧密接触。然后，向压头施加主载荷，保持数秒后卸除主载荷，以残余压痕尝试计算其 硬度值。实际测量时，由刻度盘上的指针直接指示出HR值。 洛氏硬度法测试简便、迅速，因压痕小、不损伤零件，可用于成品检验。其缺点是测得的硬 度值重复性较差，需在不同部位测量数次。 3，韧性 绪论 1.金属工艺学是一门传授有关制造金属零件工艺方法的综合性技术基础课，主要讲述各种工艺方法本身的规律性及其在机械制造中的应用和相互联系，金属零件的加工工艺过程和结构工艺性，常用金属材料的性能及对加工工艺的影响，工艺方法的综合比较等。 第一篇 2.合金是以一种金属为基础，加入其他金属或非金属，经过熔炼或烧结制成的具有金属特性的材料。 3.金属材料的力学性能又称机械性能，是金属材料在力的作用下所表现出来的性能。零件的受力情况有静载荷、动载荷和交变载荷之分。用于衡量在静载荷作用下的力学性能指标有强度、塑性和硬度等；在动载荷作用下的力学性能指标有冲击韧度等；在交变载荷作用下的力学性能指标有疲劳强度等。 4.强度是金属材料在力的作用下，抵抗塑性变形和断裂的能力。强度有多种指标，工程上以屈服点和抗拉强度最为常用。 5.塑性是金属材料在力的作用下，产生不可逆永久变形的能力。常用的塑性指标是伸长率和断面收缩率。 6.金属材料表面抵抗局部变形，特别是塑性变形、压痕、划痕的能力称为硬度。常用的有布氏硬度法和洛氏硬度法。 7.理论结晶温度与实际结晶温度之差，称为过冷度。过冷度的大小与冷却速度密切相关。冷却速度越快，实际结晶温度就越低，过冷度就越大；反之，冷却速度越慢，过冷度越小。 8.液态金属的结晶过程是遵循“晶核不断形成和长大”这个结晶基本规律进行的。 9.细化铸态金属晶粒的主要途径是：1）提高冷却速度，以增加晶核的数目2）在金属浇注之前，向金属液内加入变质剂（孕育剂）进行变质处理，以增加外来晶核。 10. 同素异晶转变： 1394℃912℃ δ-Fe ----→γ-Fe ←----→α-Fe （bcc）(面心) （体心） 11.凡化学成分、晶格构造和物理性能相同的均匀组成部分称为相。 12.铁碳合金的组织可分为固溶体、金属化合物和机械混合物三种类型。 13.溶质原子形成固溶体时，溶剂晶格将产生不同的不同程度的畸变，这种畸变使塑性变形阻力增加，表现为固溶体的强度、硬度有所增加，这种现象称为固溶强化。 14.碳溶解于α-Fe中形成的固溶体称为铁素体，呈体心立方晶格，通常以符号F表示。 15.碳融入γ-Fe中形成的固溶体称为奥氏体，呈面心立方晶格，以符号A表示。 16.钢的热处理是将钢在固态下，通过加热、保温盒冷却，以获得预期组织和性能的工艺。 17.普通热处理包括退火、正火、淬火、回火等。 18.淬火并高温回火的复合热处理工艺称为调质处理。 19.磷和硫是钢中的有害杂质。磷可使钢的塑性、韧性下降，特别是在低温时脆性急剧增加，这种现象称为冷脆性。硫在钢的晶界处可形成低熔点的共晶体，致使含硫较高的钢在高温下进行热加工时容易产生裂纹，这种现象称为热脆性。 20.硅和锰可提高钢的强度和硬度，锰还能与硫形成MnS，从而抵消硫的部分有害作用。显然，它们都是钢中的有益元素。 21.下列牌号钢各属于：15：低碳钢40：中碳钢Q195：碳素结构钢CrWMn:合金工具钢40Cr：合金结构钢60Si2Mn：合金结构钢 第二篇 22.将液态金属浇筑到铸型中，待其冷却度凝固，以获得一定形状、尺寸和性能的毛坯或零 《金属工艺学》下学期教学大纲 任课教师：刘宇星 一、课程基本信息 1．课程中文名称：金属工艺学 3．适用专业：机电和数控 4．总学时：64学时 二、本课程在教学计划中的地位、作用、任务 金属工艺学是数控和机电专业必修的一门技术基础课。本课程系统地介绍了金属材料的铸造、锻造、焊接、切削加工的实质、特点、工艺过程和零件结构设计的工艺原则，为学生学习其它有关课程和将来的工作奠定必要的金属工艺学基础。 三、理论教学内容与教学基本要求 绪论（1学时） 金属工艺学的目的、任务和内容。机器的生产过程概念。 机器制造工业在国民经济中的作用。学习金属工艺学的要求和方法。 重点阐述本课程的性质、内容和要求及金属工艺学课程在教学计划中的作用和地位。 第一章金属材料导论（7学时） 1.金属材料的机械性能 掌握金属材料的机械性能（强度、硬度、弹性、塑性、冲击韧性等）和工艺性能的概念。理解金属材料物理和化学性质对工艺性能的影响。 2.金属的晶体结构和结晶过程 掌握金属晶格的基本类型、金属的结晶过程和同素异构转变、冷却曲线、过冷度。 3.钢的热处理 掌握钢的退火、正火、淬火、回火热处理方法的实质极其应用。 重点阐明金属及合金的各种机械性能的物理意义。讲清纯铁的同素异构转变，为后续热处理、相变的学习打下基础。用简单的铁碳状态图讲清楚各相区的组织，A1、A3、A CM等各线的物理概念。 第二章铸造（5学时） 1.掌握铸造生产的基本概念、工艺过程和特点。 2.合金的铸造性能 掌握流动性的概念。理解流动性对铸造工艺的影响; 影响流动性的因素。 掌握收缩的概念、影响收缩的主要因素、缩孔的形式极其预防措施。 掌握铸件内应力、裂纹和变形的形成极其防止。 3.常用合金铸件的生产 掌握普通灰口铸铁的化学成分、组织和性能，铸铁石墨化及影响石墨化的因素;普通灰口铸铁的铸造性能。了解提高铸铁强度的途径;孕育铸铁、可锻铸铁及球墨铸铁的特点、生产过程和应用范围。 4.铸件的结构设计 铸造工艺对铸件结构设计的要求: 掌握铸件外形、内腔、圆座和凸台、铸件壁和壁的连接、加强筋等的设计要求。 铸造工艺图的制定: 掌握浇注位置和分模面的选择;了解机械加工余量;拔模斜度;铸造收缩率;铸造圆角;型芯及铸造工艺图。 重点讲解铸造生产的基本概念、工艺过程，铸造生产方面的知识。讲清“流动性”、“收缩”的概念，并结合实例阐明浇不足、缩孔、裂纹及变形等形成原因和预防措施。“常用合金铸件的生产”以灰口铸铁为主。“铸件的结构设计”阐明铸件结构设计原则。 第三章锻压（5学时） 1.金属压力加工的实质、分类、特点。 2.金属的塑性变形 理解塑性变形的实质。掌握加工硬化、再结晶、冷变形和热变形的概念。理解塑性变形对金属组织及机械性能的影响;纤维组织的形成及应用;金属的可锻性极其影响因素。 3.自由锻 了解自由锻基本工序，。掌握锻件图的制定、坯料的确定;自由锻件结构工艺性。 4.模锻 了解锤上模锻的模锻结构、模膛分类。掌握制定模锻件工艺规程的方法，锤上模锻零件的结构工艺性。 重点阐明金属塑性变形的实质、金属冷、热变形的概念极其对金属组织及机械性能的影响等基础知识。模锻以锤上模锻为重点来建立模锻生产的完整概念，着重阐明锻模的分类和作用。 第四章焊接（5学时） 1.焊接的实质、焊接方法的分类及在工业中的应用。 一.铸造工艺图 在零件图上表示出以下内容;1）浇注位置2）分型面；3）工艺参数：机加工余量、拔模斜度、铸造圆角和铸造收缩率等；4）型芯的设计及其他技术要求。 二. 浇注位置确定：1. 重要面置于下型或侧立；2. 大平面朝下，以免出现气孔和夹砂缺陷 3. 大面积薄壁置于下型或侧立，以利充型； 4. 厚大部位置于顶面或侧面，以利补缩5. 近可能减少砂芯数目，简化造型。 三.确定分型面原则：1. 重要加工和基准面位于同一个砂箱，以保尺寸精度；2. 减少分型面和活块数目，简化造型； 3. 减少砂芯数目； 4. 采用平直分型面。四.工艺参数的确定：1. 机加工余量-----根据铸件结构、大小、材质和在铸型中位置及造型 方法的不同而定，或查表或靠经验。 2. 拔模斜度------根据铸件垂直壁高矮、位置以及造型方法来定。一般为（0.5~4）°，内壁、短壁取大值。 3. 铸造圆角(Fillet)：壁与壁连接应圆角过渡，以防缩孔和裂纹。 4. 铸造收缩率（线）灰铸铁收缩率（0.7~1.0）%；铸钢收缩率（1.5~2.0）%；有色金属收缩率（1.0~1.5）%。 五.型芯设计及其它技术要求 1. 设计内容包括：型芯数量、形状、芯头结构、 下芯顺序及型芯稳固、排气和清理等。 2. 芯头(Core Head) —定位和支撑型芯；排除型芯内气体； 落砂时清理型腔内砂子。 其它技术要求：如铸件某部位不允许有气孔缺陷。 材料铸造性能: 金属材料接受铸造、获得优质铸件的难易程度，包括流动性和收缩 一.流动性(Fluidity) 1.概念：金属液体充满铸型、获得形状正确、轮廓清晰铸件的能力。 2.质量影响：流动性不好，易产生浇不足和冷隔、气孔、和夹渣、缩孔和热裂。 3.衡量：螺旋形试样长度 4.影响因素（1）合金性质1)合金种类：灰铸铁的流动性比铸钢好，铝硅合金和硅黄铜其它合金好。2）化学成分：纯金属和共晶成分合金的流动性最好。如铸铁中的碳越接近共晶点，其流动性越好。3）结晶特征：逐层凝固的（共晶点成分合金）流动性好；糊状凝固的流动性差。4）其它物理特征：粘度大的流动性差。 （2）铸型：铸型导热力、蓄热能力越强，流动性越差。 （3）浇注条件1）浇注温度：太低，粘度大、流动性差；太高，由于吸气多、氧化严重，会降低流动性。铸钢浇温：1520~1620℃铸铁浇温：1230~1450℃有色合金：680~780℃。总之，薄件取高值，厚件取低值。2）浇注压力：金属液压力越大，流动性越好。3）浇注系统：结构越复杂，流动性越低。（4）铸件结构(Structure of Casting) 铸件壁越薄、壁厚变化急剧和大面积水平面等均降低流动性 5.改善流动性措施（1）选用共晶点成分或窄结晶温度范围合金铸造；（2）尽可能提高金属液纯度；（3）适当提高浇注温度和压力；（4）合理设计浇注系统；（5） 浅谈金属工艺学课程教学 摘要：金属工艺学是机械类、材料类等专业一门重要的专业基础课，理论性和 实践性都比较强，本文对金属工艺学教学方法进行分析和讨论，结合金属工艺学 课程特点，从优化教学内容、考核方式，改进教学方法等方面阐述如何搞好金属 工艺学课程教学。 关键词：金属工艺学；教学；教学方法 Abstract：Metal technology was an important professional basic course for machine and material engineering major， which was a theoretical and very practical course． The teaching method of metal technology combine was analyzed and discussed with the characteristic of course and how to develop the metal technology teaching according to optimize the teaching contents，examination forms and improving teaching methods was presented． Key words：metal technology；teaching；teaching method 金属工艺学是一门传授有关制造金属零件工艺方法的综合性技术基础课，主 要讲述各种工艺方法本身的规律性及其在机械制造中的应用和相互联系，金属零 件的加工工艺过程和结构工艺性，常用金属材料的性能及对加工工艺的影响，工 艺方法的综合比较等。金属工艺学作为一门综合性学科，包含金属冶炼、力学性能、物理、化学及工艺性能，金属材料热处理及冷、热加工方法（铸造、锻压、 焊接、切削加工）等方面的知识，目前课程教学中面临的题主要有：课程的内容 广泛，覆盖面大，理论知识较深、概念抽象、实际应用知识贯穿整个课程，课程 整体性不强。其次，学生对课程的重要性认识不够，加上课程内容叙述性较多而 推理性较少，易懂难用，概念多，内容多而枯燥，学习积极性不高。再次，教学 过程中如果只按照传统的灌输式教学方式，老师罗列各个抽象理论，学生被动接 受加上生硬记忆，特别是传统教学过程中采用板书或挂图等，对于传播一些涉及 到工艺过程、设备操作等动态过程的知识远远不够。以下我们就本校金属材料工 程专业的金属工艺学课程教学存在的问题及教学方式方法等方面谈几点体会。 1 金属工艺学课程教学存在的问题 随着科学技术的迅猛发展，制造工业领域的新材料、新技术、新工艺层出不穷，金属工艺学课程的内容越来越丰富。从金属材料到非金属材料、高分子材料 及复合材料；从传统的 冷、热加工到应用光、声、电的特种加工；从普通的机电控制到数字程序控制；从单板机数控加工到计算机集成制造系统，课程内容不断扩展而学时有限， 课程内容系统性、严密性较差，烦琐、易懂、难用，这就造成老师难讲，学生难 学的恶性循环。这在一定程度上要求课程教学时重点突出而不是面面俱到。课程 考试的命题一般多采用传统的考核方式，如填空题、 概念题、问答题等形式，虽然可以检查学生对所学知识的掌握程度，但对于 一些平时不认真听讲、旷课缺课的学生，考前只要突击记忆就可以顺利通过考试，这显然与培养学生发现并解决工程实际问题能力的课程教学目标相悖。金属工艺 学课程教学涉及工种、设备繁多，操作技术要领实践性强，学生技术技能的提高 除取决于设备场地、实验条件和理论教学条件，还取决于教学师资水平的高低。 2 课程教学中值得借鉴及发扬的方面金属工艺学重点知识点样本
金属工艺学(邓文英)经典知识点总结
金属工艺学重点知识点
金属工艺学复习重点资料
金属工艺学知识点总结(2)
(完整版)邓文英版_金属工艺学上下册重点知识点汇总
金属工艺学教学计划
金属工艺学总结
浅谈金属工艺学课程教学
相关主题
文本预览