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”。

1．加工塑性材料时，不会产生积屑瘤。

（× ）2．顺铣法适合于铸件或锻件表面的粗加工。

（× ）3．拉削加工适用于单件小批零件的生产。

（× ）4．单件小批生产条件下，应采用专用机床进行加工。

（× ）5．插齿的生产率低于滚齿而高于铣齿。

（√ ）6．作为定位基准的点或线，总是以具体的表面来体现的。

（√ ）7．轴类零件如果采用顶尖定位装夹，热处理后需要研磨中心孔。

（√ ）8．生产率是单位时间内生产合格零件的数量。

（√ ）9．镗孔主要用于加工箱体类零件上有位置精度要求的孔系。

（√ ）10．剃齿必须在工件淬火之后进行。

（× ）1．钢的质量好坏是按其中的碳含量来区分的。

（× ）2．钢的质量好坏是按其中的合金元素含量来区分的。

（× ）3．钢的质量好坏是按其中的硫、磷含量来区分的。

（√ ）4．沸腾钢不能进行热处理。

（√ ）5．沸腾钢也可以进行热处理。

（× ）6．一般进行热处理的钢都是镇静钢。

（√ ）7．把钢加热成为奥氏体后速冷到Ms线以上等温一段时间再冷却下来的热处理叫分级淬火。

（× ）8．把钢加热成为奥氏体后速冷到Ms线以上等温一段时间再冷却下来的热处理叫等温淬火。

（× ）9．铸件在凝固末期收缩受阻产生的裂纹叫热裂纹。

（√ ）10．铸件在固态收缩过程中，收缩应力超过合金在相应温度下的强度极限，则在应力集中的部位产生冷裂纹。

（√ ）11．铁水的流动性就是充满铸型的能力。

（× ）12．流动性差的金属铸造时易产生缩孔和缩松缺陷。

（√ ）13．含碳量﹪的灰口铸铁铁水的流动性最好。

（× ）14．铁水温度越高，流动性越好，铸件的成品率就越高。

（× ）15．铸钢由于熔点高，收缩率大，所以铸造性能差。

（√ ）16．铸铁中的碳元素是否能够石墨化，是由含C、Si量多少来决定。

（× ）17．铸造合金的铸造性能主要包括合金的流动性和合金的收缩。

金属工艺学课程教学大纲一、课程简介金属工艺学是一门研究金属材料加工加工工艺的学科，通过对金属加工的基本原理和方法的学习，使学生全面了解金属材料的特性与金属材料加工技术的基本知识，为学生开展金属材料加工工艺的研究和实践提供基础。

二、课程目标1.使学生掌握金属工艺学的基本理论和基本知识，了解金属材料的基本特性和机械加工加工原理；2.培养学生良好的实验观察、数据处理和问题解决的能力，并树立正确的科学态度；3.引导学生了解金属工业生产及相关材料加工的现状与发展趋势，增强学生立体、创新思维；4.培养学生的工程实践和技术创新能力，为今后从事金属材料加工工艺的工作做好准备。

三、课程内容1.金属工艺学导论1.1 金属工艺学的定义和发展概况1.2 金属工艺学与相关学科的关系1.3 金属材料加工的重要性和应用领域1.4 金属工艺学研究的方法和手段2.金属材料的物理与化学性质2.1 金属材料的常见物理性质2.2 金属材料的组织结构和相变规律 2.3 金属材料的常见化学性质2.4 金属材料的热处理和表面处理3.金属材料的机械加工工艺3.1 金属材料的加工硬化机制3.2 金属材料的塑性变形和损伤3.3 金属材料的切削加工原理3.4 金属材料的压力加工原理4.常见金属加工工艺技术4.1 金属材料的铸造工艺4.2 金属材料的焊接工艺4.3 金属材料的热处理工艺4.4 金属材料的表面处理工艺五、教学方法1.理论授课：通过课堂讲授的方式，介绍金属工艺学的基本原理和知识点，培养学生的理论基础。

2.实验教学：组织学生进行金属工艺实验，让学生亲自操作、观察和记录实验数据，培养学生的实验能力和数据处理能力。

3.案例分析：通过分析实际案例，引导学生应用所学知识解决问题，培养学生的分析和解决问题的能力。

4.讨论与互动：鼓励学生积极参与课堂讨论和互动，促进思想交流与碰撞，培养学生的合作与交流能力。

六、考核方式1.平时成绩：包括学生的课堂表现、作业完成情况和实验报告等。

金属工艺学1．将含碳质量分数小于2.11%的铁碳合金称为钢，含碳质量分数大于2.11%的铁碳合金称为生铁。

2．从加热状态看，可分为平衡加热和非平衡加热。

3．加热缺陷：①过热和过烧②氧化和脱碳③吸气及蒸发④应力和变形4．冷却分为平衡冷却和非平衡冷却5．缩孔和缩松。

液态金属在冷却中，随着温度的降低体积会减小，即产生收缩现象。

当收缩不能得到充分补充（称补缩）时，就会产生缩孔或缩松缺陷。

6．塑性变形：当外力增大，使金属内部应力超过该金属的屈服强度后，即使外力停止作用，金属的变形也不能消失。

7．热处理性：金属材料在改变温度过程中获得所需组织和性能的能力。

8．铸造性：①充型能力。

液态金属充填铸型型腔的能力。

②收缩。

铸件成形过程中，温度变化量很大，收缩现象必定明显表现出来。

③可锻性。

衡量材料通过塑性加工获得优质零件的难易程度的工艺性能。

9．铸造：将液体金属浇入铸型中，冷却凝固后获得铸件的工艺方法。

10．浇注位置：浇注时铸件在铸型中所处的空间位置。

11．分型面：铸型间的接触表面，它的存在有利于铸型的分开和合型。

12．分型面的确定应考虑如下几方面因素：①分型面的确定应能方便、顺利地取出模样或铸件，分型面一般选在铸件的最大截面处。

②分型面的确定应尽量与浇注位置一致，并应尽量满足浇注位置的要求。

③分型面应避免曲折，数量应少，最好是一个且为平面。

④应尽量使型腔全部或大部置于同一个砂型内，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。

13．铸件的孔形和各种内腔大都是靠型芯来成形的，因此型芯的主体轮廓与铸件的孔形或内腔应一致。

14．铸造方法：砂型铸造（普）和特种铸造15．铸造合金主要包括铸铁、铸钢、铸造铝合金、铸造铜合金16．铸铁：①白口铸铁。

大部分碳以化合物形态存在，因其断口呈银白色。

②普通灰口铸铁。

石墨呈片状存在的铸铁。

③可锻铸铁。

石墨呈团絮状存在的铸铁。

17．避免铸造缺陷的合理结构：①铸件壁厚应合理取值。

结晶的必要条件：具有一定的过冷度过冷度△Ｔ：理论结晶温度(T0) 与实际结晶温度(Tn)之差。

细化晶粒的方法:增大过冷度变质处理（孕育处理）：增加外来晶核细化晶粒的方法振动结晶：将技晶打碎，成为新的晶粒。

同素异晶转变──随着温度的改变，固态金属的晶格也随之改变的现象。

§2.2 铁碳合金的基本组织组元：组成合金的元素，或独立的基本单元。

P15相：合金中具有相同成分和相同结构（相同聚集状态）的均匀部分。

组织：是指合金中一个或多个相的形貌及各相的分布状态。

P15 综合二、合金的结构固溶强化：因形成固溶体而引起合金强度、硬度升高的现象根据溶质原子在溶剂晶格中所占据的位置，可将固溶体分为：间隙固溶体──B存在A晶格的间隙中。

置换固溶体──B置换了晶格中A的位置。

铁碳合金中的固溶体P16金属化合物：金属化合物是各组元按一定整数比结合而成、并具有金属性质的均匀物质。

金属性质:是指具有良好的导电性和导热性及金属的光泽。

P17珠光体(P)──F和Fe3C组成片层相间的机械混合物共晶反应：一定成分的合金，在一定温度下，从液相中同时析出两种不同固相的过程。

共析反应：一定成分的合金，在一定温度下，同时从一种固相析出两种新固相的过程。

铁素体：含碳量的范围为小于0.020%C。

（工业纯铁）铁素体加珠光体：含碳量的范围为0.020～0.77%C。

（亚共析钢）珠光体：含碳量的范围为0.77%C。

（共析钢）珠光体加渗碳体：含碳量的范围为0.77～2.11%C（过共析钢）珠光体的性能随片间距减小其强度和硬度升高，而塑性和韧性有所降低。

临界冷却速度(VK)为过冷奥氏体获得全部马氏体(包括少量A ‘)的最低冷却速度。

P26完全退火[Ac3＋(30～50)℃] P26 应用：常用于中碳钢和高碳亚共析钢球化退火[Ac1＋(20～30)℃] 应用：主要用于过共析钢及合金工具钢。

去应力退火（低温退火）操作：将钢件随炉缓慢加热(100～150℃／h)至500～650℃(<Ａ1)，经一段时间保温后，随炉缓慢冷却(50～100℃／h) 至300 ～200℃以下出炉。

一、概念1．弹性：金属材料受外力作用时产生变形，当外力去掉后能恢复其本来形状旳性能。

塑性：金属材料受外力作用时产生永久变形而不至于引起破坏旳性能。

刚度：金属材料在受力时抵御弹性变形旳能力强度：金属材料在外力作用下抵御塑性变形和断裂旳能力.硬度：是指材料抵御比它更硬物体压入其表面旳能力，即抵御局部变形，尤其是塑性变形、压痕或划痕旳能力。

冲击韧性（韧度、韧性）：材料抵御冲击载荷旳能力疲劳强度：当金属材料在无多次交变载荷作用下而不致于引起断裂旳最大应力。

2.σe——弹性极限σs——塑性极限，s——屈服点σb——强度极限，材料能承受旳最大载荷时旳应力。

延伸率：δ断面收缩率：ψ条件屈服极限：σ0.2抗拉强度σ+ 抗压强度σ- 抗弯强度σw 抗剪强度τb 抗扭强度σn3.常用来表达金属材料强度旳指标:屈服强度: (Pa N/m2) Ps-产生屈服时最大外力, F0-原截面抗拉强度：(Pa N/m2) Pb-断裂前最大外力.4.表达硬度旳指标：布氏硬度（HBS），洛氏硬度 (HR)5.金属晶格旳基本类型：体心立方晶格（2），面心立方晶格（4），密排六方晶格（6）6.同素异构性：多数金属在结晶后旳晶格类型都保持不变，但有些金属旳晶格类型，因温度而异。

一种金属能以几种晶格类型存在旳性质。

金属旳同素异构转变：金属在固态下变化其晶格类型旳过程。

这一转变与液态金属旳结晶过程很相似，也包括晶核旳形成和晶核旳成长两个阶段，又叫做重结晶。

7．四把火退火：将钢件加热到高于或低于钢旳临界点,保温一定期间,随即在炉内或埋入导热性较差旳介质中缓慢冷却,以获得靠近平衡旳组织。

正火：亚共析钢加热至Ac3以上30～50℃，过共析钢加热至Accm以上30～50℃，保温，然后在空气中冷却，得到珠光体类组织旳热处理工艺。

淬火：将钢奥氏体化后迅速冷却获得马氏体组织旳热处理工艺。

回火：将淬火钢加热到临界点(A1)如下旳某一温度，保温，然后冷却旳热处理工艺。

第一章复习题1、为什么不宜用碳素工具钢制造拉刀和齿轮刀具等复杂刀具？为什么目前常采用高速钢制造这类刀具，而较少采用硬质合金？答:因为碳素工具钢耐热性较低，适合低速切削。

高速钢的耐热性、硬度和耐磨性虽低于硬质合金，但强度和韧度却高于硬质合金，工艺性较硬质合金好，而且价格较硬质合金低，适用高速刀具。

2、在一般情况下，K类硬质合金适于加工铸铁件，P类硬质合金适于加工钢件。

但在粗加工铸钢件毛坯时，却要选用K20类硬质合金，为什么？答：铸钢的毛坯表面粗糙度高，不易连续切削，易受冲击。

而K20耐冲击大，及抗磨损性，韧性更好，所以选用K20.3、选择下列刀具的材料：麻花钻、手用铰刀、整体圆柱铣刀、端铣刀刀齿、锉刀、机夹刀片。

答：高速钢，合金工具钢，高速钢，硬质合金，碳素工具钢，硬质合金。

4、切削用量指的是什么?包括哪些内容?答：切削用量是切削过程中的切削速度、进给量和吃刀量的总称。

5、常见的零件表面成形方法有哪些?各举两个例子.答: 1轨迹法:车外圆，刨平面 2成形法:车球面，拉孔 3展成法：插齿，锉削外圆弧面。

6、切削热对切削加工有什么影响？答：切削热传入工件，使工件温度升高，产生热变形，影响加工精度;传入刀具，使刀具温度升高，加剧刀具磨损，甚至使刀具丧失切削能力。

7、对刀具材料的性能有哪些基本要求？答：高硬度，高耐磨性，高耐热性，足够的强度和韧性，有一定的工艺性能。

8、在车外圆时，切削功率主要依据哪个切削分力来计算？为什么？答：切削力Fc，其数值大小一般是三个分力中最大的，消耗动力最多，占机床总功率的95%-99%。

9、高速钢和硬质合金在性能上的主要区别是什么？各适合做何种刀具？答：高速钢有很高的强度和韧性，制造钻头、铰刀、拉刀、铣刀等。

硬质合金：抗弯强度低，不能承受较大的冲击载荷，制造车刀、铣刀、刨刀的刀片等。

10、切削刚性较差的细长轴时，产生弯曲变形的原因是什么？如何改进？答：由于细长轴刚性较差，径向力将会把细长轴顶弯，使其在水平面内发生弯曲变形。

工艺：对各种原材料、半成品进行加工、装配或热处理使之成为产品的方法与过程。

金属工艺学：研究制造金属机件的工艺方法得综合性技术学科。

金属材料的性能：1.力学性能：金属材料在受外力作用时所反映出来的性能。

强度、刚度、塑性、硬度、冲击韧性、疲劳强度。

2.物理、化学性能3.工艺性能：铸造性能：流动性、收缩性；可锻性：塑性、变形抗力；焊接性：接合性能、使用性能；切削加工性。

组元：组成合金最基本的独立物质。

化学元素或稳定化合物。

相：在金属或合金中，凡成分相同、结构相同并与其他部分有界面分开的均匀组成部分。

液相：在液态下，大多数合金的组元都能相互溶解成为均匀液体，故只有一个相称为液相。

纯金属：一般有光泽，易导电和传热有延展性的一类物质。

固溶体：在合金结晶时所形成的固相晶体结构与合金的某一组元晶体结构相同的固相。

金属化合物：在合金结晶时所形成的固相晶体结构与合金的各组元晶体结构均不相同的固相08优质碳素钢中的低碳钢冲压件45优质碳素钢中的中碳钢小轴T10A碳素工具钢手工锯条Q235碳素结构钢螺栓Q345常用低合金结构钢桥梁构件W18Cr4V高速钢车刀头20CrMnTi合金渗碳钢汽车变速箱齿轮60Si2Mn合金弹簧钢弹簧HT200普通灰铸铁机床床身QT600-2球墨铸铁小型内燃机曲轴ZGMn13耐磨钢坦克履带KTH370-12黑心可锻铸铁建筑扣件钢的热处理：把钢加热到一定温度并保温一定时间，然后以不同的速度冷却，从而改变钢的组织和性能的操作。

普通热处理：1.退火：将刚加热到一定温度并保温一定时间后，缓慢冷却，以获得达到或接近平衡状态组织的热处理工艺。

完全退火、等温退火、球化退火、扩散退火、去应力退火。

2.正火：将钢加热至Ac3或Accm以上30-50度，保温一定时间出炉空冷的热处理工艺。

3.淬火：将钢加热到临界温度Ac3或Accm以上30-50度，保温一段时间，使之全部或部分奥氏体化，然后以大于临界冷却速度快冷到Ms以下进行马氏体（或贝氏体）转变的工艺。