金属工艺学教案

《金属工艺学》

授课教案

机电学院金工教研室

上 编

第一章 铸 造

铸造：液态金属 自重或压力 铸型 冷却、凝固 铸件

铸造特点：优点：1．具有较强的适应性

性材料

材质：不限，特别是脆结构：复杂外形、内腔～壁厚：尺寸：几毫米～十几米重量：几克～几百吨m mm 12.0

2．铸件成本低

原材料：来源广、价格低、投资少、易生产

铸件：机械加工量相对较小，成本低 缺点：1．废品率较高，生产过程难以控制；

2．铸件力学性能较差， 3．砂型铸造铸件精度较差。

§1.1铸造工艺规程制定

（一）铸造性

铸造性:金属在铸造成形过程中所表现出的能力，主要取决于金属充型能力和收缩。 一、充型能力

液态金属充填铸型型腔的能力（液态金属流入型腔、液态金属准确清晰复制出型腔结构） 影响因素：

（1）金属成分（流动性）

纯金属和共晶成分金属，在恒温下结晶，充型能力好。见图2.18。

（2）温度和压力

温度越高，原子动能越大，保持液态时间越长，传给铸型热量越多，减小铸型对金属的激冷作用，充型能力强。

提高压力，改变压力场可显著改善金属的充型能力。

（3）铸型填充条件

a ． 铸型蓄热能力：铸型从金属中吸收和储存热量的能力

铸型材料导热系数和比热越大，对液态金属激冷能力越强，金属充型能力就越差。如金属型，浇不足 b ． 铸型温度：影响液态金属冷却速度

温度高，充型能力强，金属型和熔模铸造，预热铸型 c ． 铸型排气能力：透气性↑，充型能力↑

图2.18 合金成分对充型的影响

措施：扎气孔、加木屑，远离浇口的最高部位开设气口 二、收缩

铸件凝固过程中，温度变化很大，必然会引起收缩。

后果：①

缩孔、缩松（液态→固态）

② 热应力、机械阻碍应力（固态） ③ 变形、开裂

预防措施：①控制凝固方式，有效补缩——顺序凝固，易产生缩孔处加冒口 ②加冷铁，改变局部凝固速度。 （二）铸造工艺规程制定

工艺规程包括：铸造方法、绘制铸件工艺图、选择工艺参数等。其核心内容：绘制铸件工艺图（在零件图上用各种各种工艺符号表示出铸造工艺方案的图形）。

一、选择浇注位置：

浇注时铸件在铸型中所处的空间位置。

确定原则如下：

（1）铸件重要工作面或主要加工面应朝下或呈侧立状态

防止砂眼、气孔、夹渣等缺陷（缩孔） 朝下：图4.1 侧立：图4.2

（2）铸件大平面或薄壁结构应朝下或呈侧立状态

防止砂眼、气孔、夹渣及夹砂和浇不足 朝下：图4.3 侧立：图4.4

（3）浇注位置应有利于补缩、防止产生缩孔

将铸件厚大部分置于铸件的上部位置，以

便安放冒口，实现自下而上的顺序凝固，图4.2 二、确定分型面：铸型间的接触表面 确定原则如下：

（1）应能方便、顺序地取出模样或铸件

一般选在铸件地最大横截面处

（2）应尽量与浇注位置一致，并尽量满足浇注位置的要求（图4.5）

（3）分型面应避免曲折，数量应少，最好是一个且为平面，机器造型时，分型面只能有一个（图4.6）

（4）应尽量使型腔全部或大部分置于同一个砂型内，最好使型腔或使加工面与基准面位于下型中。 （5）应使型芯数量少，并便于安放和稳定。 三、确定工艺参数

1.机械加工余量：铸造时在零件的加工表面增加的供切削加工用的余量。

2.拔模斜度

为便于把模样（或型芯）从砂型中（或从芯盒中）取出，铸件上垂直分型面的各个侧面应具有的斜度。

拔模斜度在铸造工艺图中标出，其大小取决于立壁的高度、造型方法、模样材质和该侧面在型腔中的所处位置。通常在15′～3°，见图4.8

图4.1车床床身浇注位置

图4.2起重机卷筒浇注位置

图4.3大平面铸件浇注位置

图4.4薄件浇注位置

图4.5伞齿轮分型面方案

图4.6三通铸件分型面方案

3.型芯及型芯头

型芯：铸件孔形和各种内腔，简化模样的外形，铸出铸件上局部妨碍拔模的凸台、凹槽等结构。按照在型腔中所处的状态，一般分为水平型芯和垂直型芯。

型芯头：浇注时不与液体金属接触，起到定位、支撑型芯及导引型芯中气体排出的作用。

§1.2铸造方法

按铸件的成形条件和制备铸型的材料不同，铸造方法可以分为：砂型铸造、熔模铸造、压力铸造、金属型铸造、离心铸造、低压铸造、陶瓷型铸造等。砂型铸造是普遍采用的方法，其他方法都属于特种铸造。 一、金属型铸造

用金属材料（铸铁或钢）制造铸型生产铸件的方法。亦称永久型铸造（可使用上千次）。

按分型面的状态，金属型可分为水平式、垂直式和复合式。见图4.11

金属材料导热速度快、无退让性，无透气性，耐火性比型砂差等，易产生浇不足、冷隔、裂纹及白口等缺陷。由于金属型反复受灼热金属液的冲刷，寿命会降低，应采用相应的工艺措施。

1.喷刷涂料：导热能力较强的耐火材料（氧化锌、石墨料） 作用：①隔绝液态金属与金属型型腔的直接接触，方便铸件出型。

②避免高温液体金属直接冲刷金属型腔表面，减弱液体金属对铸型热冲击的作用，延长铸型的使用寿命。

③减缓铸件的冷却速度，防止铸件产生裂纹和白口组织等缺陷。 2.保持合适的工作温度

既对金属型要预热才能使用，预热温度为铸铁件250～350℃、有色金属件100～250℃。

预热的目的是减缓铸型对金属的激冷作用，利于金属液的充型和避免产生浇不足、裂纹或白口缺陷，减小所浇金属与铸型的温差，提高铸型的寿命。

3. 控制开型时间

浇注后开型太晚，铸型会阻碍铸件收缩而使其产生裂纹，增大取件和抽出型芯的难度，对灰口铸铁还将增厚白口层。

但开型过早也会影响铸件成形和使铸件变形过大。通常开型时间为10～60秒，大多通过实验确定合适的开型时间。

4.浇注灰口铸铁件要防止产生白口组织

铸铁件壁厚应大于15mm 。铁水中的碳、硅总量应高于6%，涂料中应掺有硅铁粉，以使铸件表面的含硅量稍高而减弱白口倾向。从铸型中取出铸件后，应放入缓冷环境（如干砂坑、草灰坑或保温炉）中冷却。

金属型铸造的特点和应用：

优点：①节省造型材料、设备及工时，可“一型多铸”，便于自动化生产，生产效率高；

②金属型冷却速度快，获得铸件的组织致密，晶粒细小，力学性能好，较砂型铸件的强度提高约20%； ③铸件尺寸精度高，公差等级为IT12~IT16，表面粗糙度较低，Ra<12.5μm 。

缺点：铸型制造周期长、成本高、工艺参数要求严格，易出现大量同一缺陷的废品等缺点。

应用：主要用于熔点较低的有色金属的大批量生产铸件，如飞机、汽车、内燃机等用的铝合金活塞、汽缸体、汽缸盖、水泵壳体及铜合金轴瓦、轴套等。 图4.11 铸造铝活塞简图

图4.8 拔模斜度

黑色金属类铸件只限于形状简单的中、小型铸铁件。 二、熔模铸造（精密铸造、失蜡铸造）

采用易熔的蜡料制成模样来生产铸件的工艺方法。该法制作的铸型无分型面，从而提高了铸件的精度，故又称为“精密铸造”。生产过程中模样主要由蜡质材料来制造，经熔化从铸型中流出，故又称为“失蜡铸造”。

1.模样及铸型材料

用来制造模样的易熔材料有蜡基模料、树脂（松香）基模料、含水无机盐模料及水银模料等。目前工业生产中主要采用前两种模料制造模样。

2.工艺过程（图4.12） （1） 蜡模制造（图4.13）

① 压型制造：压型是制造蜡模的专用模具。

高精度、大批量时采用钢、铜或铝制造。 小批量时采用低熔点合金、塑料或石膏。

②蜡模压制：将配好的模料加热成糊状后，以2～

3个大气压的用压力注入压型，待其冷却、凝固后取出。

③蜡模组装：将若干个带有内浇口的单个蜡模粘

接在直浇口棒上，形成蜡模组，以提高生产率。（2）结壳：在蜡模组上涂挂耐火材料，以制成一定强度的耐火型壳过程。①浸挂涂料：把蜡模放在由石英粉、粘结剂（水玻璃、

硅酸乙酯等）组成的糊状混合物中浸泡，使涂料均匀地覆盖在模组表层，使型腔获得光洁的内表面。

②撒砂，在已浸渍涂料的蜡模组上，均匀地撒上一层石英砂。为使型壳迅速增厚，撒砂时，第一、二层所用砂的粒度较细，后面几层所用砂的粒度较粗。

③硬化，撒砂后，为使耐火材料层结成坚固的型壳，需要进行硬化处理。

硬化后应在空气中干燥。为使型壳具有较高的强度，上述结壳过程要重复多次，以便形成5～10mm 厚的硬化耐火型壳。

（3）脱蜡：取出蜡模以形成铸型空腔。

热水法：将结壳后的蜡模浇口朝上浸泡在热水中（一般85～95℃），使其中的蜡料熔化，浮在水面； 高压蒸汽法：将型壳浇口朝下放在高压釜内，向釜内通入0.2～0.5MPa 的高压蒸汽，使蜡料熔出。 模样为树脂基时，无需脱蜡过程，而是在焙烧过程中将模样燃烧掉。 （4）焙烧

将脱蜡后的型壳送入加热炉内，加热到800～1000℃进行焙烧，以去除型壳中的水分、残余蜡料及其他杂质，还能增大型壳强度。

（5）填砂造型：将脱蜡后的型壳置于铁箱中，周围用粗砂填实以加固型壳，防止浇注时型壳变形或开裂。图4.14

（6）浇注：焙烧出炉后趁热（600～700℃）浇注，以提高铸造合金的充型能力，同时也防止浇不足、冷隔等缺陷。

（7）落砂及清理：铸件冷却凝固之后，打碎型壳，取出铸件，并用氧乙炔焰切除浇、冒口，清理毛刺。

3.熔模铸造的特点及适用范围：

（1）铸型没有分型面，型腔表面极为光洁，起模过程无振动，型腔变形很小，故铸件精度及表面质量好；

（2）铸型在预热（600～700℃）后浇注，可生产出形状复杂的薄壁件（最小壁厚可达0.7mm ）； （3）适用各种合金的铸造，结壳材料耐火度高，可浇注高熔点合金及难切削合金如（高锰钢、耐热合金等）；

图4.13 蜡模制造

图4.14 待浇注的铸型

（4）生产批量不受限制，既适应成批生产，又适应单件生产；

（5）原材料价格昂贵，工艺过程复杂，生产周期长，铸件成本高，铸件尺寸、重量受限。 适用范围：（1）高熔点合金精密铸件的成批、大量生产。 （2）形状复杂、难以切削加工的小零件。 三 压力铸造（压铸）

液态金属5～150MPa(高压) 铸型 压力下结晶 铸件 0.001～0.2S （快速） 1.压铸机及压铸工艺过程

压铸机可分为热压室式和冷压室式两大类。

热室式压铸机压室与合金熔化炉成一体或压室浸入熔化的液态金属中，用顶杆或压缩空气产生压力进行压铸。热压室式压铸机压力较小，压室易被腐蚀，一般只用于铅、锌等低熔点合金的压铸，生产中应用较少。

冷室式压铸机压室和熔化金属的坩埚是分开的。压铸机结构简单，生产率高，液体金属进入型腔流程短，压力损失小，故使用较广。

冷室式卧式压铸机工艺过程,见图4.15： （1）注入金属

喷刷涂料→闭合压型→液态金属经压室上的注液孔注入压室。 （2）压铸

压射冲头向前推进，金属液压入压型中，保压、凝固 （3）取出铸件

铸件凝固后，型腔两侧型芯同时抽出→动型左移开型→铸件被冲头顶离压室→铸件被顶杆顶出动型 2.压铸的特点和适用范围

（1）精度和表面质量高于其他铸造方法，少、无切削加工。 （2）压铸件强度、硬度较高，力学性能好

（3）可压铸出形状复杂的薄壁件，镶嵌件，最小壁厚0.4mm （4）生产率很高

（5）设备投资高，铸型制造周期长

适合压铸的合金种类有限，压铸件不能采用热处理改性，不能承受冲击载荷 适用范围：大批量的有色金属铸件，缸体、齿轮、箱体、支架等 四．低压铸造

低压铸造是介于重力铸造（如砂型、金属型铸造）和压力铸造之间的一种铸造方法。液态合金在压力作用下，自下而上地充填型腔，并在压力下结晶形成铸件的工艺过程。所用压力较低，一般为0.02～0.07MPa 。

1.工艺过程

密闭的保温坩埚用于熔炼与储存金属液体，垂直的升液管使金属液与铸型朝下的浇口相通，铸型可用砂型、金属型等，其中金属型最为常用，但金属型必须预热并喷刷涂料。浇注前紧锁上半型，浇注时，先缓慢向坩埚室通入压缩空气→金属液在升液管内平稳上升，直至充满铸型→升压到所需压力（工作压力）→保压、凝固结晶→撤压，升液管和浇口中未凝固的金属液体在重力作用下流回坩埚内→由气动装置开启上型→取出铸件。见图4.17。

2.低压铸造的特点和适用范围

（1）充型时的压力和速度便于控制和调节，充型平稳，液体合金中的气体较容易排出，气孔、夹渣等缺陷较少；

图 4.15 冷室式压铸机

图4.17 低压铸造

（2）低压作用下，升液管中的液态合金源源不断地补充铸型，有效防止了缩孔、缩松的出现，尤其是克服了铝合金的针孔缺陷；

（3）省掉了补缩冒口，使金属利用率提高到90～98%； （4）铸件组织致密、力学性能好；

（5）压力提高了液态合金的充型能力，有助于大型薄壁件的铸造。

适用范围：主要用于质量要求较高的铝、镁合金铸件的大批量生产，如气缸、曲轴、高速内燃机活塞、纺织机零件等。

五．离心铸造

将液态金属浇入高速旋转（250～1500r/min ）的铸型中，使金属液体在离心力作用下充填铸型，以获得铸件的铸造方法。

1基本工艺

立式：铸型绕垂直轴旋转，用于生产圆环铸件； 卧式：铸型绕水平轴旋转，用于生产管类和套类铸件。 离心铸造的铸型主要使用金属型，也可以用砂型。 2. 离心铸造的特点和适用范围

（1）铸造圆筒形铸件时，可节省型芯和浇注系统，省工省料，降低成本； （2）铸件组织致密，极少有缩孔、缩松、气孔、夹渣等缺陷；

（3）合金充型能力得到了提高，可以浇注流动性较差的合金铸件和薄壁铸件，如涡轮、叶轮等； （4）便于制造双金属件，如轧辊、钢套、镶铜衬、滑动轴承等。 适用范围：铸铁管、气缸套、双金属轴承、特殊钢的无缝管坯。 六. 陶瓷型铸造

在砂型铸造和熔模铸造基础上发展形成的一种精密铸造工艺。 1.工艺过程(见图4.19) （1）砂套造型：

目的：节约昂贵的陶瓷材料及提高铸型的透气性 材料：水玻璃砂

制造过程与砂型铸造相同，只是砂套木模B 比铸件木模A 大一个陶瓷料厚度。

（2）灌浆与胶结：制造陶瓷面层

将铸件木模固定于平板上，刷上分型剂，扣上砂套。把陶瓷浆由浇口注满，几分钟后陶瓷浆开始结胶变硬，形成陶瓷面层。

陶瓷浆由刚玉粉（耐火材料）、硅酸乙脂（粘结剂）、氢氧化钙（催化剂）及双氧水（透气剂）等组成。 （3）起模与喷烧：灌浆约十几分钟后，在浆料尚有一定弹性时起出模型，然后用明火喷烧整个型腔以加速固化。

（4）焙烧与合箱：浇注前陶瓷型要加热到350～550℃焙烧几个小时，去除残留在陶瓷型中的乙醇及水分，并进一步提高铸型强度。

（5）浇注与凝固 浇注时，温度要略高，冷却凝固后获得成形好的铸件。 2. 陶瓷型铸造的特点和适用范围

（1）陶瓷材料耐高温，故可浇注高熔点合金； （2）铸件大小不受限制，几千克～数吨； （3）投资少，生产周期短

适用范围：主要用于厚大精密铸件，广泛用于铸造冲模、锻模、玻璃器皿模、压铸模等。 七.磁型铸造

图4.18 圆筒件的离心铸造

图4.19 陶瓷型铸造工艺过程

1.原理：用铁丸代替型砂，依靠磁力进行紧实

2.工艺流程

（1）制作气化模：将聚苯乙烯发泡后制成气化模，气化模表面涂挂涂料，并留出浇口位置，不需要从铸型中取出，浇注时可自行气化燃烧掉。

（2）造型（埋箱）：把气化模埋入磁丸箱，微振紧实。

（3）激磁、浇注：将磁丸箱推入推入马蹄形电磁铁中，通电后，马蹄形电磁铁产生的磁场把磁丸磁化而相互吸引，形成铸型。这种铸型既有一定强度，又有良好的透气性。

把金属液顺浇口注入磁型型腔，高温的金属液将气化模烧掉气化，液体金属注满整个型腔。

（4）落丸：铸件冷却凝固后，切断电源，磁场力消失，磁丸自动落下，铸件自行脱出。磁丸经净化后可反复使用。

3. 磁型铸造的特点和适用范围：

（1）不用型砂，无粉尘造成的危害，造型材料可反复使用；

（2）设备简单，占地面积小，造型、清理等操作简便；

（3）不需起模，无分型面造成的披缝，铸件精度及表面质量好。

（4）不适于厚大复杂件，烟气污染空气。

适用范围：中、小型铸钢件大批量生产。

§1.3铸件结构设计

铸件结构设计，首先要保证铸件使用要求，同时应根据铸造工艺特点，避免铸造缺陷，简化铸造工艺，降低铸造成本。

一．避免铸造缺陷的结构设计

1.铸件壁厚应合理取值

①允许最小壁厚值（表4.2）不同铸造方法，不同种类的铸造合金，充型能力有较大差异，允许的最

小壁厚值也各不相同。

②增设加强筋，减小壁厚（图4.23）

③铸件各壁冷却速度均匀相近（图4.24，表1.4.3）

2.铸件壁厚力求均匀，避免局部过厚形成热节（图4.25）

3.铸件各壁之间应均匀过渡，两个非加工表面所形成内角应设计成结构圆角。

不同壁厚联结应逐步过渡，以避免出现应力集中和裂纹。图4.26

直角结构易产生缺陷：（图4.27）

①难成形、易夹砂、金属聚集，缩孔、缩松

②应力集中，易出现裂纹

③柱状晶晶粒分界面，积聚杂质，形成薄弱环节

4.避免产生翘曲变形和大的平面结构

①细长或平板形结构，当断面不对称时，会产生翘曲变形，应设计成对称结构（图4.28）

②大的水平平面结构，易产生弯曲变形，应增加筋条，易产生浇不足、夹砂、缺肉等缺陷，应修改结构。（图4.29）

二．简化工艺过程的合理结构

1.分型面数量应少，且平直，便于取出模型。

2.合理设计凸台，避免侧壁的局部凹陷结构。

图 4.26 接头结构

图4.27 圆角结构

图4.28 防止变形的铸件结构

图4.29 避免大水平平面的铸件结构

图4.23 采用加强筋减小壁厚

图4.24 铸件内部壁厚相对减薄

图 4.25 壁厚均匀实例

图4.30凸台结构设计 图4.31侧凹结构设计 3.合理确定结构斜度

结构斜度：零件设计时，垂直于分型面的非加工表面均应设计出斜度，以便于造型时拔模，确保型腔质量。结构斜度在零件图上标出，数值可较大。见图4.32，表4.5。

铸件结构应有利于型芯的固定、排气和清理（见图4.33）

型芯在铸型中不能牢固安放时，就会产生偏芯，气孔、砂眼等缺陷。

三.结合铸造方法的合理结构1.熔模铸造的铸件结构①便于从压型中取出蜡模②为便于浸挂涂料和撒砂，孔、槽不宜过小或过深。

孔 d ＞2mm, h ＜4d 槽t ＞2mm, h ＜4t ③壁厚均匀、避免过多的分散热节。 2.金属型铸造的铸件结构

①应顺利出型，方便抽芯，确定合理分型面 ②壁厚均匀，不能过薄

③便于型芯安放和抽芯，孔径不宜过小，过深。 3.压铸件结构

①尽可能采用薄壁，均匀结构，最小壁厚可铸螺纹、孔、齿形、图案等具体尺寸应按标准选定 ②非加工表面应设计结构斜度和圆角

③发挥镶嵌件的优越性，但应确保连接牢固，使用可靠。

第二章 塑性加工

概述：

1.塑性加工的历史发展： 打铁→锻压→压力加工→塑性加工

2.塑性加工

图4.32 结构斜度 图4.33活塞结构实例

金属材料外力 塑性变形——产品

（1）金属材料：主要加工对象，现包括非金属材料 （2）外力：多数情况下为压力，故亦称压力加工 （3）产品：原材料、毛坯、零件三大类 3.特点：

（1） 节省材料：塑性变形

（2） 生产率高：几十件甚至上千件/分 （3） 产品力学性能好：强度、硬度 （4） 产品范围广：几克～上百吨

§2.1锻造成形

（一）可锻性

1.可锻性：衡量材料通过塑性加工获得优质零件难易程度的工艺性能。

2. 可锻性指标：

塑性：ψ截面收缩率；δ延伸率；αK 冲击韧性 变形抗力：在变形过程中金属抵抗工具作用的力P 塑性↑，变形抗力↓，可锻性↑ 3.可锻性的影响因素： （1）金属本质（内在因素）：

①化学成分：C ％↑，塑性↓，可锻性↓，纯金属好于合金 ②金属组织：晶体结构：面心>体心>密排六方

纯金属及固溶体↑

（2）加工条件（外在因素）

效措施

变形温度T ↑，材料塑性δ↑

碳素结构钢，加热温度超过宜塑性加工

锻造温度范围的确定（图始锻温度：固相线以下200终锻温度：A 1线以上800

～750℃之间

化等缺陷，甚至使锻件报废。

②变形速度（应变速率。

εdt

d εε＝

。

应变对时间的导数，量纲αε≤。

时：。

ε↑αε≥。

时：↑。

ε，塑性↑、变形抗力↓，可锻性↑

图2.20 碳钢的锻造温度范围

图2.21 变形速度对塑性及变形抗力的影响

原因：塑性变形引起的“热效应”。 当αε

≤。

时，变形速度相对较小，当。

ε

增加时，相应的加工硬化现象也很显著和剧烈，使得变形抗力上升，

塑性下降，导致可锻性下降。

当αε

≥。

时，变形速度整体上处于较高阶段，随着。

ε

增加，金属内部变形剧烈，晶粒间摩擦加剧，使一部

分塑性变形功转化为热能，使金属温度升高，称为热效应现象，消除了加工硬化现象，导致可锻性提高。

通常情况下的塑性加工过程，。

ε均小于a ，只有在高速锤上锻造时，才会出现αε≥。

情况。不同金属

材料，其a 值也不同。 （3）应力状态的影响

应力状态对可锻性的影响非常复杂。有时对提高塑性有利的应力状态对降低变形抗力却不利。而变形抗力低的应力状态，其塑性又不好。

工程上常以塑性指标为主来考虑应力状态对可锻性的影响。 应力状态对塑性的影响：

受力物体压应力的数目越多，金属的塑性越好。

拉应力的数目越多，金属的塑性越差。

应力状态对变形抗力的影响：

物体受力时：同号应力状态下，变形抗力↑ 异号应力状态下，变形抗力↓ 原因：根据金属塑性变形的屈服准则： Mises 准则：σ1－σ3＝βσs Tresca 准则：σ1－σ3＝σs

当σ1σ3同号，︱σ1－σ3︱数值很小，不易达到βσs /σs 当σ1σ3异号，︱σ1－σ3︱数值较大，容易达到βσs /σs （二） 锻造成形 一．自由锻

自由锻是利用冲击力或压力使金属在上、下两个抵铁之间产生塑性变形，从而得到所需锻件的锻造方法。

特点：（1）金属流动自由

（2）形状、尺寸精度由操作者操作技术保证 （3）生产率、产品精度较低

（4）通用性强，小到大型、巨型锻件都可以生产，特别在重型机械制造中特别重要。 自由锻设备：

（1）锻锤：空气锤 小型锻件150公斤以下 蒸汽－空气锤 小于1500公斤锻件

（2）压力机：主要是水压机，可锻造质量达500t 锻件，常用于大型和巨型锻件。 1.自由锻工序：

基本工序：使金属产生一定程度的塑性变形，以达到所需形状及尺寸的工艺过程，完成锻件的基本工艺过程。

辅助工序：为基本工序操作方便而进行的预先变形工序。 精整工序：为减少锻件表面缺陷而进行的工序 2.自由锻工艺规程的制定

图2.22 挤压时金属应力状态

图2.23 拉拔时金属应力状态

图5.1a 锻件敷料

图5.1b 锻件余量

（1）绘制锻件图：工艺规程中的核心内容。 以零件图为基础，结合自由锻工艺特点绘制而成。

①敷料：简化锻件形状，便于进行锻造而增加的一部分材料，也称为余块。图5.1a

②余量：零件的加工表面上增加供切削加工用的材料，具体数值结合生产的实际条件查表确定。图5.1b ③公差：锻件名义尺寸的允许变动量。根据锻件形状、尺寸并考虑到生产实际情况加以选取。 （2）坯料质量及尺寸计算 质量计算：料头烧损锻件坯料

G G G G ++=

式中：G 坯料—坯料质量；

G 锻件—锻件质量；

G 烧损—加热时坯料表面氧化而烧损的质量。

第一次加热时取被加热金属的2%～3%，以后各次加热取1.5%～2%；

G 料头—在锻造过程中冲掉或切掉的金属的质量。如冲孔时坯料中部的料芯，修切端部产生的料头等。

（3）选择锻造工序：根据工序特点和锻件形状

盘类件：镦粗(或拔长及镦粗)、冲孔；

轴类锻件：拔长(或镦粗及拔长)、切肩和锻台阶； 筒类锻件：镦粗(或拔长及镦粗)、冲孔、在心轴上拔长； 环类锻件：镦粗(或拔长及镦粗)、冲孔、在心轴上扩孔； 曲轴类锻件：拔长(或镦粗及拔长)、错移、锻台阶、扭转； 弯曲类锻件：拔长、弯曲等。 二．模锻：

在高强度金属锻模上预先制出与锻件形状一致的模膛，使坯料在模膛内受压变形的锻造方法。 模锻特点：（与自由锻相比） ①生产率较高

②锻件尺寸精确，加工余量小 ③可锻出形状复杂锻件 ④材料利用率高

模锻设备：模锻锤、模锻压力机 1.锤上模锻：

设备有蒸汽－空气锤，无砧座锤，高速锤 模锻蒸汽－空气锤原理：图5.3 与自由锻蒸汽－空气锤相比：

①模锻锤锤头与导轨间间隙比自由锻锤小，且机架与砧座相连 ②模锻锤一般均由一名工人操纵

（1）锻模结构：（图5.4）包括上、下模，模膛，分模面

预锻模膛：使坯料变形到接近锻件的形状和尺寸。

在进行终锻时，金属容易充满终锻模

膛。减小终锻模膛磨损，延长寿命，无飞边槽，斜度、圆角大。

终锻模膛：使坯料最后变形到锻件所要求的形状和尺寸，模膛形状应和锻件的形状相

同；锻件冷却时要收缩，终锻模膛的尺寸应比锻件尺寸放大一个收缩量。

有飞边槽，斜度、圆角小

②制坯模膛：形状复杂的模锻件，使金属能合理分布，接近锻件形状，更容易地充满模膛 Ⅰ 拔长模膛：减少坯料某部分的横截面积，以增加该部分的长度（图5.6）

模锻件沿轴向横截面积相差较大时使用。

①模锻模膛

图5.4 锤上锻模

Ⅱ 滚压模膛：减少坯料某一部分的横截面积，以增加另一部分的横截面积 （图5.7）

Ⅲ 弯曲模膛：对于弯曲的杆类模锻件进行弯曲（图5.8a ）

Ⅳ 切断模膛：在上模与下模的角上组成一对刃口，用来切断金属（图5.8b ） （2）制定模锻工艺规程 ①绘制模锻件图

Ⅰ分模面：上下锻模在模锻件上的分界面 表示方法：a —-—-—-—a 确定原则：图5.9

ⅰ确保模锻件能从模膛中取出，应选在模锻件最大尺寸的截面上。

ⅱ上下模膛在分模面处轮廓一致，以防止发生错模 ⅲ选在能使模膛深度最浅的位置处，便于充满模膛 ⅳ应使零件上所加的敷料最少

ⅴ分模面应为一个平面，使模膛深度基本一致，差别不宜过大，便于制造锻模

综合分析，图5.9中的d-d 面是最合理的分模面。 Ⅱ余量、公差、敷料及冲孔连皮

余量一般为1~4mm ，公差一般取在±(0.3~3) mm 之间。 当模锻件孔径d >25mm 时孔应锻出，但需留冲孔连皮。

冲孔连皮的厚度与孔径d 有关，当孔径为30~80mm 时,冲孔连皮的厚度为4~8mm 。 Ⅲ 模锻斜度

模锻件上平行于锤击方向的表面必须具有斜度，以便于从模膛中取出锻件。

对于锤上模锻，模锻斜度一般为5°~15°。模锻斜度与模膛深度和宽度有关。模膛深度与宽度的比值(h/b)越大，取的斜度值也越大。

α2＝α1＋（2°~5°）

α1外壁斜度（即当锻件冷却时锻件与模壁离开的表面） α2内壁斜度（即当锻件冷却时锻件与模壁夹紧的表面） Ⅳ 模锻圆角半径

在模锻件上所有两平面的交角处均需做成圆角 目的：增大锻件强度

便于金属流动，充满模膛

避免锻模上的内尖角处产生裂纹（应力集中） 减缓锻模外尖角处的磨损，从而提高锻模的使用寿命。 R ＝（2~3）r

R 内圆角半径，r 外圆角半径r ＝1.5~12mm 模膛深度越深，圆角半径取值就越大。

②确定模锻工步

主要根据模锻件的形状和尺寸来确定 Ⅰ长轴类模锻件（图5.13， 5.15）

锻件长度与宽度之比较大，锻造过程中锤击方向垂直于锻件的轴线。 常采用拔长、滚压、弯曲、预锻、终锻等。 Ⅱ盘类模锻件（图5.14）

长、宽比近似为1的锻件，常选用镦粗、终锻等工步

图5.9 分模面的选择

③修整工序

Ⅰ切边和冲孔 切去飞边和连皮

Ⅱ校正：切边之后，锻件变形，在终锻模膛及专门的校正模中进行校正

Ⅲ热处理：清除模锻件的过热组织或加工硬化组织，使模锻件具有所需的力学性能，正火或退火 Ⅳ清理：去除氧化皮、油污及其他表面缺陷（残余毛刺）酸洗、滚筒处理、喷丸处理 2.压力机上模锻

用于模锻生产的压力机有摩擦压力机、曲柄压力机、平锻压力机、模锻水压机等。

（1）摩擦压力机上模锻（螺旋压力机） Ⅰ原理：图5.18

Ⅱ吨位：机械：80000KN 常用10000KN 以下 液压：120000KN （国内） Ⅲ模锻特点：

ⅰ 滑块行程不固定，具有锤的功能。ⅱ 滑块运动速度慢，再结晶过程可以充分进行，特别适合于锻造低塑性合金钢和有色金属(如铜合金)等。

ⅲ 滑块打击速度慢，设备有顶料装置，可以使用整体式锻模，组合模具，锻件形状可以非常复杂，简化加工，省料，降低成本。ⅳ 承受偏心载荷能力差，适于单膛模锻。对于形状复杂的锻件，需要在自由锻设备或其它设备上制坯。

（2）曲柄压力机上模锻 Ⅰ原理：图5.20

Ⅱ吨位：2000～125000KN （种类、吨位规格很多） Ⅲ模锻特点：

ⅰ 行程固定，有良好的导向和顶料装置，锻件精度高。ⅱ 可采用组合模具，制造简单，更换容易，节省贵重模具材料，降低成本。ⅲ 设备有顶料装置，可用于杆类件的端部镦粗。ⅳ 滑块行程一定，只能一次成形，复杂件应采用多台设备成形，不宜进行拔长和滚压工步。Ⅴ 适于大批量生产，但设备复杂，造价高

§2.2 板料冲压成形

板料冲压：利用模具使板料产生分离或成形的加工方法。（一般板料厚度<4mm,不需加热，亦称冷冲压。8～10mm 以上时，热冲压）

特点：（1）零件形状复杂，废料少。

（2）产品精度高，互换性好

（3）产品质量小，材料消耗少，强度、刚度高 （4）操作简单，生产率高，成本低 冲压设备：

（1）剪床：下料用设备，将板料剪成一定宽度的条料，以供冲压之用。

（2）冲床：实现冲压工序，制成所需形状和尺寸的产品的设备，最大吨位可达40000kN 。

冲压工序：分离工序和成形工序两大类 一．分离工序

使坯料的一部分相对另一部分发生分离的工序

1.冲裁：使坯料沿封闭轮廓分离的工序

图5.18 摩擦压力机传动简图

图5.20 曲柄压力机传动简图

落料：制坯工序，被分离部分为成品，周边是废料 冲孔：加工工序，被分离部分是废品，周边是成品 （1）冲裁变形过程：图5.24 三个阶段： ①弹性变形阶段

冲头接触板料后，继续向下运动的初始阶段，使板料产生弹性压缩、拉伸与弯曲等变形，这时冲头略挤入材料，板料另一侧也略挤入凹模口。随着冲头的继续压入，板料中的应力迅速增大，达到弹性极限。此时，凸模（冲头）处的材料略有弯曲，凹模上的材料则向上翘。凸、凹模之间的间隙越大，弯曲和上翘越明显。

②塑性变形阶段

冲头继续压入，压力增加，板料中的应力值达到屈服极限

时，则产生塑性变形，即进入塑性变形阶段。随着冲头挤入材料的深度逐渐增大，塑性变形程度逐渐增大，材料内部的拉应力和弯矩都增大，位于凸凹模刃口处的材料硬化加剧，出现微裂纹，塑性变形阶段结束。此阶段除剪切变形外，还存在弯曲和拉伸变形。间隙越大，弯曲和拉伸也越大。

③断裂分离阶段

冲头继续压入，已形成的上、下微裂纹逐渐扩大并向材料内延伸，像楔形那样发展，当上、下裂纹相遇重合时，材料被剪断分离。

冲裁件断裂面有明显的区域特征

光亮带：冲头挤压切入所形成的光滑表面，断面质量最佳 剪裂带：剪裂带，是材料在剪断分离时所形成的断裂带，表面粗糙 （2）凸凹模间隙

间隙过大：断面质量差，光亮带小一些，剪裂带和毛刺均较大

间隙过小：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。

合理选择模具间隙，主要考虑冲裁件断面质量和模具寿命这两个主要的因素。一般说来，当对冲裁件断面质量要求较高时，应选取较小的间隙值，而当冲裁件的质量要求不高时，则应可能地加大间隙值，以利于提高冲模的寿命。

（3）凸、凹模刃口尺寸确定：

冲孔件：尺寸取决于凸模刃口尺寸。设计时，取凸模作设计基准件，然后根据凸凹模间隙Z 值确定凹模尺寸（即用扩大凹模刃口尺寸来保证间隙值）。

落料件：尺寸取决于凹模刃口的尺寸。设计落料模时，取凹模作设计基准件，然后根据凸凹模间隙Z 值确定凸模尺寸（即用缩小凸模刃口尺寸来保证间隙值）。

（4）冲裁力： 平刃冲裁：

τkLS P =或b LS P σ=

式中 P —冲裁力，N ； L —冲裁周边长度，mm ； S —坯料厚度，mm τ—材料抗剪强度，MPa ；

k —系数，一般可取k =1.3 σb －材料强度τ＝0.8σb

2．修整：

图5.24 冲裁变形过程

利用修整模沿冲裁件外缘或内孔刮削一薄层金属，切掉冲裁件断面上存留的剪裂带和毛刺，提高精度。

（1）外缘修整：修整冲裁件外形，图5.25a （2）内孔修整：修整冲裁件内孔，图5.25b 3．剪切（切断）：

利用剪刃或模具使坯料沿不封闭轮廓线分离的工序。 二 变形工序

利用模具使板料的一部分相对于另一部分产生位移而又不破裂的工序。 1.拉深成形

（1）原理（圆筒形件的拉深）：（图 5.26）利用模具使平板坯料变成开口空心零件的成形工序。

过程：在凸模作用下，板料产生塑性变形，被拉入凸模和凹模的间隙中，形成空心零件。

特点：ⅰ 法兰部分向内收缩（毛坯变化图） ⅱ 板厚基本不变。 ⅲ 压边力以法兰不起皱为准 ⅳ 模具间隙Z ＝（1.1～1.2）s （2）拉深系数：m=d/D

其中：d —拉深件直径（中性层） D —拉深前毛坯直径

m 意义：ⅰ 拉深系数是衡量变形程度的指标 m ↓，变形程度↑ ⅱ 确定拉深成形成功与否的判据 一般：m ≥0.5~0.8（极限拉深系数） 多次拉深：

当实际拉深系数m<[m]（极限拉深系数）常采用多次拉深工艺，（图5.27和5.28）

多次拉深过程中加工硬化现象严重。为保证坯料具有足够的塑性，生产中坯料经过一两次拉深后，应安排工序间的退火处理。

其次，在多次拉深中，拉深系数应一次比一次略大些，确保拉深件质量，使生产顺利进行。总拉深系数等于每次拉深系数的乘积。

（3）拉深件的成形质量问题

Ⅰ破裂：多发生在直壁与底部的过渡圆角处。（图5.29）

主要原因：ⅰ凸、凹模圆角半径设计不合理。凸、凹模圆角半径（尤其是R d ）过小，容易拉裂。普通低碳钢板，R d =（6～15）S ，Rp=（0.6～1）R d

ⅱ凸凹模间隙不合理，间隙过小，模具与工件摩擦增大，易拉裂工件，擦伤工件表面，降低模具寿命，一般拉深模间隙Z ＝（1.1～1.2）S

ⅲ拉深系数过小，m 值过小时，板料变形程度加大，拉深件直壁部分承受的拉力也加大，当超出其承载能力时，即会被拉断。

ⅳ模具表面精度和润滑条件差，增大摩擦阻力 Ⅱ起皱：多发生在拉深件的法兰部分。凹模入口区 压边力过小，相对厚度S/D ，拉深系数m 过小。 2．弯曲成形

坯料的一部分相对于另一部分弯曲成一定角度的变形工序 （1）分类：V 形弯曲、U 形弯曲 （2）最小弯曲半径：r min =（0.25~1）

S

图2.25 修整工序简图

图5.25 拉深工序

图5.32 弯曲时的纤维方向

（3）坯料纤维方向：与弯曲线垂直（图5.32） （4）回弹：回弹角0°～10° 3.胀形成形

胀形是利用坯料局部厚度变薄形成零件的成形工序。是冲压成形的一种基本形式，也常和其他方式结合出现于复杂形状零件的冲压过程之中。

胀形主要有平板坯料胀形、管坯胀形、球体胀形、拉形等几种方式。 （1）平板坯料胀形： Ⅰ原理：图5.33

平板坯料放在凹模上，加压边圈并在压边圈上施加足够大的压边力，当凸模向凹模内压入时，坯料被压边圈压住不能向凹模内收缩，只能靠凸模底部坯料的不断变薄，来实现变形过程。

Ⅱ特点：ⅰ 坯料直径不变

ⅱ 压边力足够

ⅲ 变形只靠凸模底部坯料厚度变薄来实现

Ⅲ应用：压制突起、凹坑、加强筋、花纹图及印记等，和拉深成形结合，用于增大汽车覆盖件刚度。

（2）管坯胀形：（图5.34）

Ⅰ原理：在凸模压力的作用下，管坯内的橡胶变形，直径增大，将管坯直径胀大，靠向凹模。胀形结束后，凸模抽回，橡胶恢复原状，从胀形件中取出。凹模采用分瓣式，从外套中取出后即可分开，将胀形件从中取出。有时也可以用液体或气体代替橡胶。

Ⅱ应用：复杂的空心零件，例如波纹管、高压气瓶等。 （3）球体胀形（图5.35）

Ⅰ原理：用焊接方法将板料焊成多面体，然后向其内部用液体或气体打压。在强大压力作用下，板料发生塑性变形，多面体变成球体。

Ⅱ应用：大型容器制造，石油化工，冶金，造纸等。 （4）拉形：（图5.36）

Ⅰ原理：在强大的拉力作用下，使坯料紧靠在模型上并产生塑性变形。 Ⅱ应用：薄板，曲率半径很大的曲面形状零件，如飞机的蒙皮等。 4.翻边成形

在坯料的平面或曲面部分上，使坯料沿一定的曲线翻成竖直边缘的冲压方法。翻边的种类较多，常用的是圆孔翻边。

Ⅰ原理（圆孔翻边）：图5.37

翻边前坯料孔的直径是d 0,变形区是内径为d 0、外径为d 1的环形部分。翻边过程中变形区在凸模作用下内径不断扩大，翻边结束时达到凸模直径，最终形成了竖直的边缘。

Ⅱ特点：ⅰ 坯料直径不变

ⅱ 压边力足够大 ⅲ 局部变形

Ⅲ翻边系数：K 0＝d 0/d

d 0－翻边前孔径 d －翻边后孔径

Ⅳ翻边工艺措施：

当零件所需凸缘的高度较大，一次翻边计算出的翻边系数K 0值小于极限翻边系数时，常采用以下措施：

ⅰ K 0较小时：拉深→切底

图5.33 平板坯料胀形

图5.34 管坯胀形

图5.35球体胀形 图5.36 拉形

图5.37 翻边工序

ⅱ K 0很小时：拉深→冲孔→翻边 图5.38 其中拉深过程中可采用多次拉深或中间退火的办法 翻边在汽车、拖拉机、车辆等工业部门的应用更为普遍。 三．冲模的结构与分类

1.简单模：压力机的一次行程中只完成一道工序的冲模（图5.39）

2.连续模：压力机的一次行程中，在模具的不同部位完成多道工序（图5.40）

3.复合模：压力机的一次行程中，在模具的同一部位完成多道工序（图5.41）

§2.3 挤压成形

一、挤压：使金属坯料在挤压模中受强大压力作用而变形的加工方法。 二、挤压特点：

1.挤压时金属坯料在三向压应力作用下变形，可以提高金属坯料的塑性。

2. 可以挤压出各种形状复杂、深孔、薄壁、异型断面的零件

3. 零件的力学性能好

4. 零件精度高，节省材料，材料利用率70% 三、挤压分类

根据金属流动方向与挤压时凸模运动方向的关系，挤压成形可以分为四种： （1）正挤压 挤压模出口处金属流动方向与凸模运动方向相同（图5.42） （2）反挤压 挤压模出口处金属流动方向与凸模运动方向相反（图5.43）

（3）复合挤压 挤压模出口处一部分金属的流动方向与凸模运动方向相同，而另一部分金属流动方向与凸模运动方向相反（图5.44）

（4）径向挤压 挤压模出口处金属流动方向与凸模运动方向垂直（图5.45） （5）静液挤压 利用液体传递压力，使金属通过凹模而成形，(图5.46)

坯料侧面没有通常挤压时存在的摩擦，所以变形较均匀，可提高一次挤压的变形量，挤压力也较其它方法小10%~50%。静液挤压可用于低塑性材料，如铍、钽、铬、钼、钨等金属及其合金的成形。对常用材料可采用大变形量（不经中间退火）一次挤成线材和型材。静液挤压法已用于挤制螺旋齿轮（圆柱斜齿轮）及麻花钻等形状复杂的零件。

§2.4 轧制成形

一、纵轧：轧辊轴线与坯料轴线互相垂直的轧制方法。包括各种型材轧制、辊锻轧制、辗环轧制等。

1.辊锻轧制：使坯料通过装有圆弧形弧形模块的一对相对旋转的轧辊时受压而变形的生产方法。 （1）原理：图5.47 （2）产品：

①扁断面的长杆件，如扳手、活动扳手、链环等。

②带有不变形头部而沿长度方向横截面面积递减的锻件，如叶片等。

图5.48 辗环轧制示意图

图5.49 横轧示意图

图5.47 辊锻示意图

③连杆成形。

2.辗环轧制：扩大环形坯料的外径和内径，从而获得各种环状零件的轧制方法。 （1）原理：图5.48

（2）产品：火车轮箍、轴承座圈、齿轮及法兰等 二、横轧：轧辊轴线与坯料轴线互相平行的轧制方法。

（1）原理：图5.49 （2）产品：齿轮轧制等

三、斜轧：亦称螺旋斜轧。轧辊轴线与坯料轴线相交一定角度的轧制方法。

（1）原理：图5.50

（2）产品：高速钢滚刀、冷轧丝杠、钢球轧制等。

§2.5拉拔成形

一、拉拔：将金属坯料拉过拉拔模的模孔，使其变形的塑性加工方法。 二、拉拔形式：

1 线材拉拔：生产各种金属导线（图5.51）

2. 棒料拉拔：截面形状，如圆形、方形、矩形、六角形等

3. 型材拉拔：生产特殊截面或复杂截面形状的异形型材生产

4. 管材拉拔：以圆管为主，也可拉制椭圆形管、矩形管和其他截面形状的管材。

管材拉拔后管壁将增厚，如果希望管壁厚度变化时，拉拔过程中要加芯棒。

§2.6特种塑性加工方法

一．超塑性成形：

超塑性：金属或合金在特定条件下，即低的形变速率（s /10~1042.

--=ε

）、一定的变形温度和均

匀的细晶粒度，晶粒平均直径0.2~5μm 。，延伸率δ超过100%以上的特性。

1.超塑性成形的应用： （1）板料冲压：图5.54 （2）板料气压成形：图5.55

（3）挤压和模锻：高温合金及钛合金在常态下塑性很差，变形抗力大，不均匀变形引起的各向异性的敏感性强，通常的成形方法较难成形，材料损耗极大，产品成本很高。在超塑性状态下进行模锻，可克服上述缺点，节约材料，降低成本。

2.工艺特点：指超塑性模锻工艺特点 （1）扩大了可锻金属材料种类。镍基合金 （2）填充模膛的性能好，产品精度高 （3）零件的晶粒均匀细小，力学性能均匀一致

（4）金属的变形抗力小，可充分发挥中、小设备的作用。 二、旋压成形

利用旋压机使坯料和模具以一定的速度共同旋转，并在旋轮的作用下使坯料在与旋轮接触的部位上产生局部变形，获得空心回转体

图5.50 螺旋斜轧示意图

图5.51 拉拔示意图

图5.54 超塑性板料拉深

图5.57 普通旋压

金属工艺学全套教案

金属工艺学电子教案（32） 【课题编号】 31—， 【课题名称】 锻件质量与成本分析，板料冲压，锻压技术发展简介，焊条电弧焊（一） 【教材版本】 郁兆昌主编．中等职业教育国家规划教材—金属工艺学（工程技术类）．第2版．北京：高等教育出版社，2006 【教学目标与要求】 一、知识目标 了解锻件质量与成本分析，板料冲压的特点、基本工序及应用，锻压新技术，焊接电弧。 二、能力目标 能识别锻造缺陷特征，分析其产生的主要原因。。 三、素质目标 了解锻件质量与成本分析，板料冲压的特点、基本工序及应用，锻压新技术，焊接电弧。 四、教学要求 初步了解板料冲压的特点、基本工序及应用；锻件质量与成本分析；锻压技术新发展。一般了解焊条电弧焊。 【教学重点】 板料冲压的特点、工序及应用；焊条电弧焊。 【难点分析】 板料冲压件的结构工艺性。 【分析学生】 1、具有学习的知识基础。 2、具有学习的理论基础。 3、板料冲压件结构轻巧，强度、刚度和尺寸精度较高，生产率高，、适用于大批量生产。焊条电弧焊设备简单，操作灵活方便，适合各种条件下的焊接，是单件小批量生产的常用方法。学习中要把握这些方法特点、应用特点。 【教学设计思路】 教学方法：讲练法、演示法、讨论法、归纳法。 【教学资源】 1．郁兆昌，潘展，高楷模研编制作．金属工艺学网络课程．北京：高等教育出版社，2005 2．郁兆昌主编．金属工艺学教学参考书（附助学光盘）．北京：高等教育出版社，2005 【教学安排】 2学时（90分钟） 教学步骤：讲授与演示交叉进行、讲授中穿插练习与设问，穿插讨论，最后进行归纳。 【教学过程】 一、复习旧课（10分钟） 讲评自由锻工艺设计习题课大作业批改情况。 二、导入新课 板料冲压是使板料分离或成形而得到制件的工艺方法。冲压的特点是不需要对毛坯加热，是节约能源的加工方法；生产操作简单，生产率高，易实现自动化和机械化；可以制造形状复杂零件，废料较少；冲压件结构

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金属工艺学试题 一、填空题：25% 1．在切削加工过程中，工件上会形成三个表面，它们是待加工表面、过度表面·已加工表面。 2．切削运动主要包括_主运动和进给运动两类。 3．切削用量包括________、________和_________________。 4．切削液的作用是________、________、________、和清洗作用。 5．_________________是材料抵抗变形和断裂的能力。 6．α—Fe是_________________立方晶格 7．合金在固态下，组元间仍能互相溶解而形成的均匀相称为_________________ 8．珠光体是________和________的机械混合物 9．含碳量处于0.0218%~~~2.11%的铁碳合金称为________ 10．钢的热处理工艺一般由________、________、________三个阶段组成。 11．分别填出下列铁碳合金组织的符号。 奥氏体________ 铁素体________ 珠光体________ 12．45钢按用途分类属于________ 13．钢的热处理一般由________、________、________三个阶段组成。 14．金属材料的性能包括___________性能、___________性能、___________性能和___________性能。15．原子规则排列的物质叫_________________，一般固态金属都属于___________。 16．固态合金的相结构可分为___________和___________两大类。 17．分别填出下列铁碳合金组织的符号。 奥氏体___________ 铁素体___________ 渗碳体___________ 珠光体___________ 18．钢的热处理一般由___________、___________、___________三个阶段组成。 19．奥氏体转变为马氏体，需要很大过冷度，其冷却速度应___________，而且必须过冷到_________________温度以下。 20．_________________是材料抵抗变形和断裂的能力。 21．_________________是材料产生变形而又不破坏的性能。 22．珠光体是___________和___________的机械混合物 23．目前常用的硬质合金是_________________和_________________。 二、选择题30% 1、在拉伸试验中，试样拉断前能承受的最大应力称为材料的（） A．屈服极限 B 抗拉强度 C 弹性极限 2、洛氏硬度C标尺所用的压头是（） A．淬硬钢球 B 金刚石圆锥体 C 硬质合金球 3、纯铁在700摄氏度时称为（） A B C 4．铁素体为（）晶格 A 面心立方 B 体心立方 C 密排元方 D 复杂的人面体 5．铁碳合金状态图上的共析线是（） A ECF线 B ACD线 C PSK线 6、从奥氏体中析出的渗碳体为（） A 一次渗碳体 B 二次渗碳体 C 芫晶渗碳体 7、在下列三种钢中，（）钢弹性最好。 A T10 B 20 C 65Mn 8、选择齿轮的材料为（）

金属工艺学电子教案

金属工艺学电子教案 【课题编号】 13------2 【课题名称】 砂型铸造 【教材版本】 郁兆昌主编．中等职业教育国家规划教材—金属工艺学（工程技术类）．第2版．北京：高等教育出版社，2006 【教学目标与要求】 一、知识目标 了解砂型铸造的几个概念。 二、能力目标 了解手工造型的几种方法。 三、教学要求 基本掌握手工造型的几种方法的操作。 【教学重点】 掌握手工造型的几种方法的操作。。 【难点分析】。手工造型的几种方法的操作 。 【教学设计思路】 教学方法：讲练法、演示法、归纳法。 【教学资源】 1．郁兆昌，潘展，高楷模研编制作．金属工艺学网络课程．北京：高等教育出版社，2005 2．郁兆昌主编．金属工艺学教学参考书（附助学光盘）．北京：高等教育出版社，2005 【教学安排】 45分钟 教学步骤：讲授与演示交叉进行、讲授中穿插练习与设问，最后进行归纳。 【教学过程】 一、复习 ?1什么是模样？什么是芯盒？ ?2型砂的组成有哪些？种类有哪些？ ?3造型材料的强度指什么？

二、导入新课 手工造型是砂型铸造的常用方法，本节讲叙手工造型的几种方法。 三、新课教学 1定义 ?1造型是指用型砂、模样、砂箱等工艺装备制造砂型的过程。 2 制芯是将芯砂制成符合芯盒形状的砂芯的过程。 手工造型 手工造型是全部用手工或手动工具完成的造型工序。 造型使用的基本材料和工具见下图

常用的手工造型方法有： 1、整体模造型 如左图所示，它的特点是模样为一整体，分型面为一平面，型腔在同一砂箱中，不会产生错型缺陷，操作简单 请看连杆的整体模造型过程录相，它主要用于最大截面在端部且为一平面的铸件， 应用较广。 2、分块模造型 如左图所示，它的特点是模样在最大截面处分开， 型腔位于上、下型中，操作较简单 请看支承台的分块模造型过程录相,它主要用于

金属工艺学电子教案综合练习三

综合练习三 一、填空 1.碳溶入α-Fe中形成的间隙固溶体称为。 2.当钢中碳的质量分数大于时，二次渗碳体沿晶界析出严重，使钢的脆 性。 3.在生产中使用最多的刀具材料是和，而用于一些手工或切削速度较低的刀具材料是。 4.马氏体的塑性和韧性与其碳的质量分数有关，状马氏体有良好的塑性和韧性。 5.生产中把淬火加的热处理工艺称为调质，调质后的组织 为。 6.合金工具钢与碳素工具钢相比，具有淬透性好，变形小，高等优点。 7.合金渗碳钢的碳的质量分数属碳围，可保证钢的心部具有良好 的。 8.气焊中焊接火焰有三种形式，即_________ 、___________ 和_________。 9、晶体的缺陷主要有_______、_______、__________。 10．模锻模膛分为和。 二、判断题（在题号前作记号“√”或“×”） （）1.珠光体、索氏体、托氏体都是由铁素体和渗碳体组成的机械混合物。 （）2.用65钢制成的沙发弹簧，使用不久就失去弹性，是因为没有进行淬火、高温回火。 （）3. 淬透性好的钢淬火后硬度一定高，淬硬性高的钢淬透性一定好。 （）4.由于T13钢中的碳的质量分数比T8钢高，故前者的强度比后者高。 （）5.60Si2Mn的淬硬性与60钢相同，故两者的淬透性也相同。 （）6.硫、磷是碳钢中的有害杂质，前者使钢产生“热脆”，后者使钢产生“冷脆”，所以两者的含量在钢中应严格控制。 （）7．炼铁和炼钢的实质都是还原的过程。 （）8．炼钢的主要原料是生铁和废钢。 （）9．金属材料的断面伸长率和断面收缩率数值越大，表示材料的塑性越好。 （）10．固溶体的晶格类型与溶剂的晶格类型相同。 （）11．如果用三爪自定心卡盘一次装夹不能同时精加工有位置精度要求的轴类零件各表面，可采用顶尖装夹。 （）12．淬火一般安排在粗加工之后、半精加工之前。 三、选择题 1.粗车锻造钢坯应采用的刀具材料是（） A、YG3 B、YG8 C、YT15 D、YT30 2.下列钢号中，（）是合金渗碳钢，（）是合金调质钢。 A、20 B、65Mn C、20CrMnTi D、45 E、40Cr 3.在下列四种钢中（）钢的弹性最好，（）钢的硬度最高，（）钢的塑性最好。 A、T12 B、T8 C、20 D、65Mn 4.选择下列工具材料. 板牙（），铣刀（），冷冲模（），车床主轴（），医疗手术刀（）。 A、W18Cr4V B、Cr12 C、9SiCr D、40Cr E、4Cr13

金属工艺学基础--名词解释

铸造：铸造是一种将液态金属（一般为合金）缴入铸型型腔、冷却凝固后获得毛胚火零件（通称为铸件）的成形工艺。 铸造应力：铸件收缩应力、热应力和相变应力的矢量和。 熔模铸造：也称失蜡铸造，因为熔模铸件具有较高的尺寸精度和较好的表面质量又称为精密铸造。 铸造偏析在铸件凝固后，其截面上的不同部位，以至晶粒内部，产生化学成分的不均匀现象，称为铸造偏析。 剪切工序：使板料沿不封闭轮廓线分离的工序。 砂型铸造：用型砂紧实成铸型并用重力浇注的铸造方法。 金属型铸造：用重力浇注将熔融金属浇入金属铸型获得铸件的方法。压力铸造：熔融金属在高压下高速充型，并在压力下凝固的铸造方法。离心铸造：熔融金属浇入绕水平、倾斜或垂直轴旋转的铸型，在离心力作用下，凝固成形的铸件轴线与旋转铸型轴线重合的铸造方法。铸件多是简单的圆筒形，不用芯子形成圆筒内孔。 锻造：锻造是一种利用锻压机械对金属坯料施加压力，使其产生塑性变形以获得具有一定机械性能、一定形状和尺寸锻件的加工方法。 冲压：板料的冲压成形是利用冲模使板料产生分离或变形的成形工艺。焊接：通过加热和(或)加压，使工件达到原子结合且不可拆卸连接的一种加工方法。包括熔焊、压焊、钎焊等。 收缩性：合金在浇注，凝固直至冷却到室温的过程中体积或尺寸减缩的现象。 流动性：合金的流动性是指合金本身在液态下的流动能力。 定向凝固：利用合金凝固时晶粒沿热流相反方向生长的原理，控制热流方向，使铸件沿规定方向结晶的铸造技术。 同时凝固：是指采取一定的工艺措施，尽量减小铸件各部分之间的温度差，使铸件的各部分几乎同时进行凝固。 落料：利用冲裁取得一定外形的制件或坯料的冲压方法。 轧制：金属(或非金属)材料在旋转轧辊的压力作用下，产生连续塑性变形，获得要求的截面形状并改变其性能的方法。 挤压：用冲头或凸模对放置在凹模中的坯料加压，使之产生塑性流动，从而获得相应于模具的型孔或凹凸模形状的制件的锻压方法。 冲孔：把坯料内的材料以封闭的轮廓和坯料分离开来，得到带孔制件的冲压方法。 模锻：利用模具使毛坯变形而获得锻件的锻造方法。 自由锻造：自由锻造是利用冲击力或压力使金属在上下砧面间各个方向自由变形，不受任何限制而获得所需形状及尺寸和一定机械性能的锻件的一种加工方法，简称自由锻。 飞边（槽）：锤上模锻锻模上的组成部分，用以增加金属从模膛中流出的阻力，促使金属充满模膛，同时容纳多余的金属。 冲孔连皮：在模锻当中，模锻件上的通孔，不能直接锻出，只能锻成盲孔，中间留有一定厚度的金属层δ，称为冲孔连皮。 压力焊：利用焊接时施加一定压力而完成焊接的方法。 熔化焊：焊接过程中，将焊接接头在高温等的作用下至熔化状态。 可焊性：材料在规定的施焊条件下，焊接成设计要求所规定的构件并满足预定服役要求的能力。 可锻性：材料在锻造过程中经受塑性变形不开裂的能力。 热焊法是将铸件整体或局部缓慢预热到600~700℃，焊接中保持400℃以上，焊后缓慢冷却。 冷焊法是焊补前不对铸件预热或在低于400℃的温度下预热的焊补方法。 拉深：变形区在一拉一压的应力状态作用下，使板料(浅的空心坯)成形为空心件(深的空心件)而厚度基本不变的加工方法。 弯曲：采用一定的工模具将毛坯弯成所规定的外形的锻造工序。 成形：使用某种工艺手段，将坯料或工件制成具有预定形状和尺寸的工艺过程。 压力焊：是通过对焊接区域施加一定的压力来实现焊接的方法。 埋弧焊是一种电弧在焊剂层下燃烧并进行焊接的电弧焊方法。 氩弧焊是采用惰性气体——氩气作为保护气体的气体保护焊方法。电渣焊是利用电流通过液体熔渣所生产的电阻热进行焊接的方法 电阻焊是将焊件组装后通过电极施加压力，利用电流通过接头的接触面及邻近区域 所产生的电阻热进行焊接的方法。 摩擦焊是利用焊件表面相互摩擦所产生的热，使端面达到热塑性状态，然后迅速顶压，完成焊接的一种压焊方法。 熔焊是一种将焊件接头部位加热至熔化状态，不加压力完成焊接过程的方法。 压焊是在焊接过程中必须对焊件施加压力（加热或不加热）以完成焊接的方法。 钎焊是采用比母材熔点低的金属材料作钎料，将焊件和钎料加热到高于钎料熔点、低于母材熔点的温度，利用液态钎料润湿母材，填充接头间隙并与母材相互扩散实现连接焊件的方法。 咬边：在焊缝与母材的交接处产生的沟槽和凹陷。 缩孔：液态金属凝固过程中由于体积收缩所形成的孔洞。 缩松：缩松是指铸件最后凝固的区域没有得到液态金属或合金的补缩形成分散和细小的缩孔。 分型面：铸型组元间的接合面。 分模面：分开磨具取出产品和教主系统凝料的课分离的接触表面。 连续模：连续模，指的是压力机在一次冲压行程中，采用带状冲压原材料，在一副模具上用几个不同的工位同时完成多道冲压工序的冷冲压冲模，模具每冲压完成一次，料带定距移动一次，至产品完成。 复合模：在压力机的一次行程中，在模具的同一部位上，同时完成两道或两道以上的冲压工序的冲模。 简单模：指在曲柄压力机的一次行程中完成一个过程的冲模。 起模斜度：为使模样（或型芯）易于从砂型（或芯盒）中取出，凡垂直与分型面的侧壁，制造模样时必须作出一定的倾斜度，称为起模斜度

广西大学金属工艺学复习重点教学教材

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

金属工艺学

第一章金属材料基础知识 一、填空题 1．金属材料一般可分为钢铁材料和非铁金属两类。 2. 钢铁材料是铁和碳的合金。 3．钢铁材料按其碳的质量分数w（C）(含碳量)进行分类，可分为工业纯铁；钢和白口铸铁或（生铁）。 4．生铁是由铁矿石原料经高炉冶炼而得的。高炉生铁一般分为炼钢生铁和铸造生铁两种。 5．现代炼钢方法主要有氧气转炉炼钢法和电弧炉炼钢法。 6．根据钢液的脱氧程度不同，可分为沸腾钢、半镇静钢、镇静钢和特殊镇静钢。 7．机械产品的制造一般分为设计、制造与使用三个阶段。 8．钢锭经过轧制最终会形成板材、管材、型材、线材和其他材料等产品。 9．金属材料的性能包括使用性能和工艺性能。 10．使用性能包括力学性能、物理性能和化学性能。 11．洛氏硬度按选用的总试验力及压头类型的不同，常用的标尺有A、B和C。 12．500HBW5/750表示用直径为5 mm的压头，压头材质为硬质合金，在750 kgf( 7.355 kN)压力下，保持10～15秒，测得的布氏硬度值为500。 13．填出下列力学性能指标的符号：屈服点σs、洛氏硬度A标尺HRC、断后伸长率δ5或δ10、断面收缩率ψ、对称弯曲疲劳强度σ-1。 14．吸收能量的符号是K，其单位为J。 15．金属疲劳断裂的断口由裂纹源、裂纹扩展区和最后断裂区组成。 16．铁和铜的密度较大，称为重金属；铝的密度较小，则称为轻金属。 17．根据金属材料在磁场中受到磁化程度的不同，金属材料可分为：铁磁性材料和非铁磁性材料。 18．金属的化学性能包括耐蚀性、抗氧化性和化学稳定性等。 19．工艺性能包括铸造性能、锻造性能、焊接性能、热处理性能及切削加工性能等。 20．晶体与非晶体的根本区别在于组成微粒（原子、离子或分子）呈规则排列。 21．金属晶格的基本类型有体心立方晶格、面心立方晶格与密排立方晶格三种。

金属工艺学复习要点

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

判断题 1、自由锻是锻造大件的唯一加工方法。（√） 2、在正确控制化学成分的前提下，退火是生产可锻铸铁件的关键，球化处理和 孕育处理是制造球墨铸铁件的关键。（√） 3、工程材料包括金属材料、陶瓷材料、高分子材料和复合材料四大类。（√） 4、由于石墨的存在，可以把铸铁看成是分布有空洞和裂纹的钢（√） 5、熔化焊的本质是小熔池熔炼与铸造，是金属熔化与结晶的过程。（√） 6、直流正接：焊件接正极，焊条接负极（厚板、酸性焊条）。（√） 7、电阻点焊是用圆柱电极压紧工件，通电、保压获得焊点的电阻焊方法。（√） 8、铜的电阻极小，不适于电阻焊接。（√） 9、反复弯折铁丝，铁丝会越来越硬，最后会断裂。（√） 10、冲裁变形过程可以分为：(1)弹性变形阶段；(2)塑性变形阶段；(3)断裂分 离阶段（√） 11、板料弯曲时应尽可能使弯曲线与坯料纤维方向平行。（×） 12、落料时，凹模基本尺寸应取工件尺寸公差范围内的较大的尺寸。（×） 13、粗基准是指粗加工时所使用的基准，精基准是指精加工时所使用的基准。（×） 14、高速钢虽然它的韧性比硬质合金高,但并不是现代高速切削的刀具材料。（√） 15、在一个工序中只可以有一次安装。（×） 16、刃倾角是主切削刃与基面间的夹角，有正、负。（√） 17、逆铣时刀齿从已加工表面开始进刀，刀具磨损较大，且影响已加工表面质量。（√） 18、零件在加工、和装配中，所依据的点、线或面称为工艺基准。（√） 19、合金收缩经历三个阶段。液态收缩是铸件产生内应力、变形和裂纹的主要原因。（×） 20、焊接接头中的融合区和过热区是两个机械性较差的区。（√） 21、氩气为惰性气体，高温下不溶入液态金属，也不与金属发生化学反应，因此，氩气是一种理想的保护气体。（√） 22、拉深系数越大，变形程度越大；所以后续的拉深系数比前面的拉深系数小。（×） 23、冷热变形是以回复温度为界的。（×） 24、拉伸件中最危险的部位是直壁与底部的过渡圆角处，当拉应力超过材料的强度极限时，此处将被“拉裂”。（√） 25、不完全定位的定位方式是不合理的。（×） 26、主运动是指在切削加工中形成机床切削速度或消耗主要动力的工作运动。（√） 27、粗加工时对已加工表面质量要求不高，可利用积屑瘤减小切削力，保户刀具。（√） 28、磨孔主要用于不宜或无法进行镗削，铰削或拉削的高精度及淬硬孔的精加工。（√） 29、ＹG类硬质合金适于加工铸铁、青铜等脆性材料。（√） 30、车刀的刃倾角是在正交平面中度量的。（×） 31、设计焊接结构时，为了减少焊接缝数量和简化焊接工艺，应尽可能多地采用工字钢、槽钢和钢管等成型钢材。（√） 32、孕育铸铁的性能比普通铸铁的灰口铸铁差。（×） 33、要提高冲裁件的质量，就要增大光面的宽度，缩小塌角和毛刺高度，并减少冲裁件翘曲。（√） 34、熔合区成分不均，组织为粗大的过热组织或淬硬组织，是焊接接头中的最差的部位。（√） 35、焊后进行消除应力的退火可消除残余应力。（√） 36、落料是被分离的部分为成品，而周边是废料；冲孔是被分离的部分为废料，而周边是成品。（√）

金属工艺学电子教案综合练习三

金属工艺学电子教案综 合练习三 文档编制序号：[KKIDT-LLE0828-LLETD298-POI08]

综合练习三 一、填空 1.碳溶入α-Fe中形成的间隙固溶体称为。 2.当钢中碳的质量分数大于时，二次渗碳体沿晶界析出严重，使钢的脆性。 3.在生产中使用最多的刀具材料是和，而用于一些手工或切削速度较低的刀具材料是。 4.马氏体的塑性和韧性与其碳的质量分数有关，状马氏体有良好的塑性和韧性。 5.生产中把淬火加的热处理工艺称为调质，调质后的组织为。 6.合金工具钢与碳素工具钢相比，具有淬透性好，变形小，高等优点。 7.合金渗碳钢的碳的质量分数属碳范围，可保证钢的心部具有良好的。 8.气焊中焊接火焰有三种形式，即_________ 、___________ 和_________。 9、晶体的缺陷主要有_______、_______、__________。 10．模锻模膛分为和。 二、判断题（在题号前作记号“√”或“×”） （）1.珠光体、索氏体、托氏体都是由铁素体和渗碳体组成的机械混合物。 （）2.用65钢制成的沙发弹簧，使用不久就失去弹性，是因为没有进行淬火、高温回火。 （）3. 淬透性好的钢淬火后硬度一定高，淬硬性高的钢淬透性一定好。 （）4.由于T13钢中的碳的质量分数比T8钢高，故前者的强度比后者高。 （）的淬硬性与60钢相同，故两者的淬透性也相同。 （）6.硫、磷是碳钢中的有害杂质，前者使钢产生“热脆”，后者使钢产生“冷脆”，所以两者的含量在钢中应严格控制。 （）7．炼铁和炼钢的实质都是还原的过程。 （）8．炼钢的主要原料是生铁和废钢。 （）9．金属材料的断面伸长率和断面收缩率数值越大，表示材料的塑性越好。 （）10．固溶体的晶格类型与溶剂的晶格类型相同。 （）11．如果用三爪自定心卡盘一次装夹不能同时精加工有位置精度要求的轴类零件各表面，可采用顶尖装夹。（）12．淬火一般安排在粗加工之后、半精加工之前。 三、选择题 1.粗车锻造钢坯应采用的刀具材料是（） A、YG3 B、YG8 C、YT15 D、YT30 2.下列钢号中，（）是合金渗碳钢，（）是合金调质钢。 A、20 B、65Mn C、20CrMnTi D、45 E、40Cr 3.在下列四种钢中（）钢的弹性最好，（）钢的硬度最高，（）钢的塑性最好。 A、T12 B、T8 C、20 D、65Mn 4.选择下列工具材料. 板牙（），铣刀（），冷冲模（），车床主轴（），医疗手术刀（）。 A、W18Cr4V B、Cr12 C、9SiCr D、40Cr E、4Cr13 5.为了获得使用要求的力学性能，T10钢制手工锯条采用（）处理。 A、调质 B、正火 C、淬火+低温回火 D、完全退火 6、属于材料物理性能的是（）。 A、强度 B、硬度 C、热膨胀性 D、耐腐蚀性 7、完全退火（）。 A、不能用于亚共析钢 B、不能用于过亚共析钢 C、二者皆可 D、二者皆不可

(完整版)金属工艺学题库及答案

金属材料热处理与加工应用题库及答案 目录 项目一金属材料与热处理 (2) 一、单选（共46 题） (2) 二、判断（共 2 题） (4) 三、填空（共15 题） (4) 四、名词解释（共12 题） (5) 五、简答（共 6 题） (5) 项目二热加工工艺 (7) 一、单选（共32 题） (7) 二、判断（共18 题） (8) 三、填空（共16 题） (9) 四、名词解释（共 5 题） (9) 五、简答（共14 题） (10) 项目三冷加工工艺 (13) 一、填空（共 3 题） (13) 二、简答（共 2 题） (13)

项目一 金属材料与热处理 一、单选（共 46 题） 1?金属a —Fe 属于（A ）晶格。 A.体心立方 B 面心立方 C 密排六方晶格 D 斜排立方晶格 2?铁与碳形成的稳定化合物 Fe 3C 称为：（C ） A.铁素体 B 奥氏体 C 渗碳体 D 珠光体 3.强度和硬度都较高的铁碳合金是 ：（ A )° A.珠光体 B 渗碳体 C 奥氏体 D.铁素体 4.碳在丫一Fe 中的间隙固溶体， 称为：（ B )° A.铁素体 B 奥氏体 C 渗碳体 D.珠光体 4.硬度高而极脆的铁碳合金是： C )。 A.铁素体 B 奥氏体 C 渗碳体 D.珠光体 5.由丫一Fe 转变成a —Fe 是属于：（ D )° A.共析转变 B 共晶转变 C 晶粒变 D.同素异构转变 6.铁素体（F ） 是：（ D ）。 A.纯铁 B 混合物 C 化合物 D.固溶体 7.金属结晶时， 冷却速度越快，其实际结晶温度将：（ B ）。 A. 越高 B 越低 C 越接近理论结晶温度 D 固溶体 8.为细化晶粒， 可采用：（ B 。 A.快速浇注 B 加变质剂 C.以砂型代金属型 D.固溶体 9.晶体中的位错属于：（ C ）。 A.体缺陷 B 面缺陷 C 线缺陷 D.点缺 陷 10. 下列哪种是 高级优质钢：（ C )。 A.10 号钢 B.T 7 C.T 8 A D.30Cr 11. 优质碳素结构钢“ 4 5”，其中钢的平均含碳量为：（ C ）。 A.45% B0.O45 % C0.45 % D4.5 % 12. 优质碳钢的钢号是以（ A ）命名。 A.含碳量 B 硬度 C 抗拉强度 D 屈服极限 13. 优质碳素钢之所以优质，是因为有害成分（ B ）含量少。 A.碳 B.硫 C.硅 D.锰 14. 碳素工具钢的钢号中数字表示钢中平均含碳量的（ C ）。 A.十分数 B.百分数 C.千分数 D.万分数 1 5 .碳钢中含硫量过高时，将容易引起（ B ）。 A.冷脆 B 热脆 C 氢脆 D.兰脆 16.选用钢材应以（ C ）为基础。 A.硬度 B 含碳量 C 综合机械性能 D 价格 17.属于中碳钢的是（B ）° A.20 号钢 B.30号钢 C.60 号钢 D.70 号 钢 18.下列金属中， 焊接性最差的是（ D )。 A. 低碳钢 B 中碳钢 C.高碳钢 D.铸铁

金属工艺学课后答案

金属工艺学课后答案 1、什么是应力？什么是应变？ 答：试样单位截面上的拉力，称为应力，用符号ζ表示，单位是MPa。 试样单位长度上的伸长量，称为应变，用符号ε表示。 2、画出低碳钢拉伸曲线图，并指出缩颈现象发生在拉伸图上哪一点？若没有出现缩颈现象，是否表示试样没有发生塑性变形？ 答：b 点发生缩颈现象。若没有出现缩颈现象，试样并不是没有发生塑性变形，而是没有产生明显的塑性变形。 3、将钟表发条拉直是弹性变形还是塑性变形？怎样判断它的变形性质？ 答：将钟表发条拉直是弹性变形，因为当时钟停止时，钟表发条恢复了原状，故属弹性变形。 4、布氏硬度法和洛氏硬度法各有什么优缺点？各适用于何种场合。下列情况应采用哪种硬 度法测定其硬度？ 答：布氏硬度法：（1）优点：压痕面积大，硬度值比较稳定，故测试数据重复性好，准确度 较洛氏硬度法高。（2）缺点：测试费时，且压痕较大，不适于成品检验。 （3）应用：硬度值HB 小于450 的毛坯材料。 洛氏硬度法：（1）优点：设备简单，测试简单、迅速，并不损坏被测零件。 （2）缺点：测得的硬度值重复性较差，对组织偏析材料尤为明显。 （3）应用：一般淬火件，调质件。 库存钢材——布氏硬度锻件——布氏硬度 硬质合金刀头——洛氏硬度台虎钳钳口——洛氏硬度。 5、下列符号所表示的力学性能指标的名称、含义和单位是什么？ ζ：强度，表示材料在外加拉应力的作用下，抵抗塑性变形和断裂的能力，单位MPa。 ζs：屈服强度，指金属材料开始发生明显塑性变形时的应力，单位MPa。 ζb：抗拉强度，指金属材料在拉断前可能承受的最大应力，单位MPa。 ζ0.2：屈服强度，试样在产生0.2%塑性变形时的应力，单位MPa。 ζ-1：疲劳强度，表示金属材料在无数次的循环载荷作用下不致引起断裂的最大应力，单位MPa。 δ：伸长率，试样产生塑性变形而发生破坏是的最大伸长量。 αk：冲击韧性，金属材料在一次性、大能量冲击下，发生断裂，断口处面积所承受的冲击功，单位是J/cm2 HRC：洛氏硬度，无单位。 HBS：布氏硬度，无单位。表示金属材料在受外加压力作用下，抵抗局部塑性变形的能力。HBW：布氏硬度，无单位。 1、金属的晶粒粗细对其力学性能有什么影响？ 答：晶粒越细小，ζb、HB、αk 越高；晶粒越粗，ζb、HB,、αk,、δ下降。 2、什么是同素异晶转变？试画出纯铁的冷却曲线，并指出室温和1100℃时的纯铁晶格有什 么不同？ 答：随温度的改变，固态金属晶格也随之改变的现象，称为同素异

金属工艺学课程教学方法探讨

金属工艺学课程教学方法探讨 杨润美 云南省楚雄高级技校云南楚雄 675000 [摘要] 金属工艺学是机械类专业的一门重要必修专业基础课，但在教学过程中普遍存在着“老师难教、学生怕学”的突出现状。本文结合该课程的特点、学生学习方法，从实际出发，合理处理教材；重视第一次授课、灵活应用教学方法、多种形式组织教学，强化教学各环节，因材施教等多种教学方法方式来突破课程重点、难点，让学生在轻松愉快的课堂氛围中熟练掌握学科知识。 [关键词]金属工艺学；学生；教学效果 《金属工艺学》是机械类专业的一门重要必修专业基础课，课程的主要内容有：金属材料和热处理、热加工工艺、冷加工工艺等。该课程在教学中突出问题有以下几点：1)课程内容丰富，覆盖面较大，理论与实践兼容，既有较深的理论和抽象概念，又有实际应用知识，学生在学完本课程后，对课程内容仍不能形成完整的知识；2）当前我省中等职业学校普遍存在教学实验、实习设施不足，教学过程中很难做到理论联系实际；3）中等职业学校的学生基本上是未能升入高中的初中毕业生，基础素质较差，缺乏机械知识和实践经验，无感性认识，学生学习较枯燥，缺乏学习兴趣，难以实现教与学的有机配合；4)学生对课程的重要性认识不足，认为该课程只是专业基础课而非专业课，甚至与机械专业无关，因而不以重视，导致《金属工艺学》课程教学显现出典型的“老师难教，学生怕学”局面。在现有的教学条件下，如何打破这种局面，使学生对该课程知识感兴趣、喜欢学、主动学、让学生达到既能既理解、掌握学科知识，又能让学生学会思考、分析、归纳、应用，培养学生良好的学习能力呢？笔者进行对这些问题进行认真的分析，在多年的教学中并不断的摸索、改革教

金属工艺学重点知识点样本

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。

金属工艺学实习是一门实践基础课.doc

前言 金属工艺学实习是一门实践基础课，是一门传授机械制造基础知识的实践性很强的技术基础课，是机械类各专业学生学习工程材料及机械制造基础等课程必不可少的必修课，是非机类有关专业教学计划中重要的实践教学环节和必不可少的必修课,而且可以使学生更好的了解传统的机械制造工艺和现代机械制造技术。 金属工艺学实习的目的是让学生学习机械加工工艺知识，培养学生的动手能力、实践能力，训练学生的良好作风，这也是我们对同学的基本要求。 本实习报告由基础实验教学部机械基础实验室编制，以清华大学《金属工艺学实习》、东南大学《属工艺学实习教程》和上届使用的金工实习报告为基础。在编写过程中得到了基础实验教学部领导的大力支持，金工厂的带教师傅也提出了许多宝贵的意见，在此表示感谢。 注意：金工实习实习一周的学生不做标有“﹡”符号的题目。

学生实习守则 一、学生实习制度 1．凡来实习的学生必须遵守。 2．遵守劳动纪律，按时上下班，遵守金工实习厂的各项规章制度，监守实习岗位，不得擅自离开，不做与实习无关的事，不准嬉戏喧哗，不准随地吐痰。 3．不准做私活。不得穿拖鞋、背心、裙子等上班，不留长指甲。 4．尊重指导师傅，认真听讲及观看示范动作。 5．遵守安全守则，严格执行各实训项目的安全操作技术规程。听从指挥，细心操作，做到安全实习。6．操作前应了解所用机床的性能和操作方法，必须按图纸的技术要求和指导师傅讲解的工艺方法进行加工，虚心学习，认真完成实习作业（零件）和课后作业（实习报告）。 7．搞好文明生产，经常保持岗位的整洁，工具、工件应放在规定位置，不得乱拿别人的工具、工件。8．爱护国家财产，不得任意操作或动用非指定的设备和工具，维护和保养好机器设备、量具、工具，凡无故损坏或丢失要按情节轻重折价或照价赔偿。 9．每天实习结束后，要做好下列工作： 1）整理和清点好自用的工具和工件。 2）做好机床、钳台等工位的清洁卫生。 3）经指导老师检查后，方能离开岗位。 10．违反实习厂有关规定且不听从批评教育者责令停止实习，进行检查，情节严重或态度恶劣者取消其实习资格。 二、学生实习考勤制度 1．学生实习期间应严格遵守金工实习规定的劳动纪律和考勤制度，不得迟到、早退或无故不参加实习，因事因工因病不能实习者，必须事先办理请假手续。 2．实习期间一律不准会客，不准请假，如有特殊情况必须经过批准，短时间内指导老师批准，长时间必须由学生所在院系批准，交与金工实习相关领导并给予批准才能请假。 3．实习中无故缺勤者，以旷课处理。旷课一次，不给操作考核成绩。 4．在每一个实习工种中，旷工或事假，则该工种实习操作不合格。 三、学生成绩考核办法 1、《金属工艺学实习》成绩由各项训练项目成绩综合评定，按比例折算汇总而成。其中任何一项不合格， 则认为实习总成绩不及格，此门课程则无学分。 2．积极地在广播站、院报及校报上宣传报道金工实习，总成绩给予相应的加分，迟到早退者，总成绩给予相应的扣分。

金属工艺学教学PPT作者王英杰31622金属工艺学教案(高职)

教案一 【教学组织】 1．提问10分钟 2．讲解70分钟 3．小结5分钟 4．布置作业5分钟 【教学内容】 绪论 一、人类社会的发展历程 人类使用材料的足迹经历了从低级到高级、从简单到复杂、从天然到合成的过程，目前人类已进入金属（如钛金属）、高分子、陶瓷及复合材料共同发展的时代。 二、节约金属材料 一是向地壳的深部要金属；二是向海洋要金属；三是节约金属材料，寻找它的代用品。 三、非金属材料的使用 非金属材料的使用，不仅满足了机械工程中的特殊需求，而且还大大简化了机械制造的工艺过程，降低了机械制造成本，提高了机械产品的使用性能。其中比较突出的非金属材料就是：塑料、陶瓷与复合材料等。 四、机械零件加工技术的发展 例如，激光技术与计算机技术在机械零件加工过程中的应用，使得机械零件加工设备不断创新，零件的加工质量和效率不断提高，如计算机辅助设计（CAD）、计算机辅助制造（CAM）、柔性制造单元(FMC)、柔性制造系统(FMS)、计算机集成制造系统(CIMS)和生产管理信息系统（MIS）的综合应用，突破了传统的机械零件加工方法，产生了巨大的变革。 五、我国在金属加工方面取得的成就 历史上我国是使用和加工金属材料最早的国家之一。 2008年我国钢铁产量突破5亿吨，成为国际钢铁市场上举足轻重的“第一力量”。 六、金属工艺学课程的性质 《金属工艺学》教材内容广、实践性强，比较系统地介绍了金属材料与非金属材料的分类、性能、加工工艺方法及其应用范围等知识。该课程是融汇多种专业基础知识为一体的专业技术基础课，是培养从事机械装备制造行业应用型、管理型、操作型及复合型人才的必修课程。

同学们在学习本课程时，一定要多联系自己在金属材料和非金属材料方面的感性知识和生活经验，要多讨论、多交流、多分析和多研究，特别是在实习中要多观察，勤于实践，做到理论联系实际，这样才能更好地学好教材中的基础知识，做到融会贯通，全面发展。 第一章金属材料基础知识 第一节金属材料分类 ●金属是指具有良好的导电性和导热性，有一定的强度和塑性，并具有光泽的物质。 ●金属材料是由金属元素或以金属元素为主要材料，并具有金属特性的工程材料。 ●合金是指两种或两种以上的金属元素或金属与非金属元素组成的金属材料。 图1-1 金属材料分类 ●以铁或以它为主而形成的金属材料，称为钢铁材料（或称黑色金属），如各种钢材和铸铁。 ●除钢铁材料以外的其它金属材料，统称为非铁金属（或称有色金属），如铜、铝、镁、锌、钛、锡、铅、铬、钼、钨、镍等。 第二节钢铁材料生产过程概述 ●钢铁材料是铁和碳的合金。 钢铁材料按其碳的质量分数w（C）(含碳量)进行分类，可分为工业纯铁（w（C）<%）；钢（w（C）=%～%）和白口铸铁或生铁（w（C）> %）。 一、炼铁 生铁由铁矿石经高炉冶炼而得，它是炼钢和铸件生产的主要原材料。 高炉炼铁的炉料主要是铁矿石、燃料（焦炭）和熔剂（石灰石）。 高炉冶炼出的铁不是纯铁，其中含有碳、硅、锰、硫、磷等杂质元素，这种铁称为生铁。