金属工艺学：是一门研究有关制造金属机件的工艺方法的综合性技术学科常用以制造金属机件的基本工艺方法：铸造压力加工，焊接，切削加工，热处理。
第一编金属材料导论
合金：以一种金属为基础，加入其它金属或非金属，经过熔炼，烧结或其他方法而制成的具有金属特性的材料。
金属材料主要机械性能有：弹性塑性刚度强度硬度冲击韧性疲劳度和断裂韧性弹性：金属材料受外力作用时产生变形，当外力去掉后能恢复其原来形状的性能。弹性变形：这种随着外力消失而消失的变形，叫弹性变形，其大小与外力成正比。
塑性：金属材料在外力作用下，产生永久变形而不致引起破坏的性能。塑性变形：在外力消失后留下来的这部分不可恢复的变形，叫塑性变形，其大小与外力不成正比。
d e弹性极限材料所能承爱的不生产永久变形的最大应力
(T s屈服极限出现明显塑性变形时的应力
d 0.2 产生0.2%塑性变形时的应力作为屈服极限时
金属材料的塑性常用延伸率来表示S =(1-10)/1 *100%
也可用断面收缩率来表示 e =(F0-F)/F0 *100%
越大，塑性越好
刚度：金属材料在受力时抵抗弹性变形的能力。
弹性模数：在弹性范围内，应力与应变的比值。它相当于引起单位变形时所需要的应力。弹性模数越大，表示在一事实上应力作用下能发生的弹性变形越小。
弹性模数的大小主要决定于金属材料本身，同一类材料中弹性模数的差别不大。弹性模数被认为是金属材料最稳定的性质之一。
强度：是金属材料在外力作用下抵抗塑性变形和断裂的能力。按作用力的不同，可以分为抗拉强度，抗压强度，抗弯强度和抗扭强度。在工程上常用来表示金属材料强度的指标有屈服强度和抗拉强度。
屈服强度T s：金属材料发生屈服现象时的屈服极限，亦抵抗微量塑性变形的应力。
T s =P s/F0(Pa 帕斯卡)
抗拉强度T b :金属材料在拉断前所能随的最大应力。
T b =P b /F0(Pa 帕斯卡)
硬度：金属材料抵抗更硬的物体压入其内的能力。
布氏：HB 圆球压头。一般只用于测定其值小于450 的材料。通常用于测定铸铁，有色金属低合金结构等材料的硬度。
洛氏：金刚石圆锥压头或钢球。根据压并没有形式和载荷分为HRA HRB HRC HRD 几种标度。
维氏：金刚石正四棱锥体。HV.
冲击违性：金属材料抵抗冲击载荷作用下断裂的能力。冲击试验是生产上用来生产上用来检验热加工，热处理工艺质量的有效方法。
疲劳强度：金属材料在无数次重者或交变载荷作用下而不致引起断裂的最大应力。
纯弯曲疲劳极限（T -1 ,拉压疲劳极限b -1P扭转疲劳极限T -1
当应力降至某值后，疲劳曲线成为水平，即表示该材料可能经受地数次应力循环而仍不发生疲劳断裂，这个应力值叫疲劳强度极限。
疲劳曲线无明显水平部分的，钢材料以107为基数，有色金属以108
断裂韧性：用来反映材料抵抗裂纹失稳扩张能力的性能指标。K 1C
物理性能：比重熔点热膨胀性导热性导电性化学性能：耐酸性耐碱性抗化性工艺性能：铸造性可锻性可焊性
切削加工性
体心立方晶格：每个体心立方晶胞中有1/8*8+1=2 个原子
面心立方晶格1/8*8+1/2*6=4 个原子
密排六方晶格1/6*12+1/2*2+3=6 个原子
液态金属冷却到理论结晶温度以下才开始结晶的现象，叫过冷。理论结晶温度与实际结晶温度之差，叫过冷度。
冷却速度越快，过冷度越大。晶柱晶界晶轴金属结晶时，晶粒尺寸随冷却速度的增大而减小。帮可用增加冷却速度的方法来使晶粒细化。
液态金属中晶核越多，每个晶核发长大的余地就越小，长成的晶粒也越细。
一种金属能以几种晶格类型存在的性质叫同素异构性。金属在固态时改变其晶格类型的过程，叫金属的同素异构转变。这一转变与液态金属的结晶过程很相似，也包括晶核发的形成和晶粒的成长两个阶段，故又叫做二次结晶（或重结晶），以区别是于由液态转变为固态的初次结晶。
铁的同素异构转化
a铁?912体心立方晶格
丫铁912 -1394面心立方晶格
3铁1394-1538体心立方晶格
组元：组成合金的元素叫组元。组元一般指化学元素。但稳定化合物也可以看成是一个组元。
相：在金属和合金的晶体组织中，凡化学成份和晶格结构相同，并与其它部分有界面分开的均匀组成部分。固溶体：
置换固溶体间隙固溶体
溶质原子与溶剂原子之比小于0.59 时，才能形成间隙固溶体。固熔强化：溶质原子使固容体的强度和硬度升高的现象。
固态合金中基本相结构为固溶体和金属化合物。
铁碳合金：
铁素体：碳溶解在a铁中形成的固溶体，也叫a固溶体，用F表示。
奥式体：碳溶解在丫铁中形成的固溶体，也叫丫固溶体，用A表示。
渗碳体： 铁与碳形成的稳定倾倒物 Fe 3C, 含碳量 6.69%，硬脆。 珠光体： 铁素体 +渗碳体 用 P 表示
莱氏体：奥式体+渗碳体 用Le 表示硬度高，塑性差，在 727度以上存在，727度以下为Le',是珠光体+渗碳 体 共晶生铁：含碳量 4.3%（C 点 共晶点 1148 度）莱氏体 亚共晶生铁：含碳量 2.11-4.3% 过共晶生铁：含碳量 4.3-6.69% 共析钢：含碳量0.77% （ S 点共析点727度）奥氏体一珠光体）
亚共析钢：含碳量 <0.77% 过共析钢：含碳量 >0.77%
GS 线：A 3奥氏体冷却到GS 线时，开始析出铁素体 ES 线：A CM 奥低体冷却到ES 线时，开始析出渗碳体
PSK 线：A i 共析线 当奥氏体 冷却到PSK 线时，同时析出铁素体和渗 碳体的机械混合物。
S 点 0.77 E 点 2.11 1.5%以下。
0.25%以下 强度低，塑性和可焊性较好
0.25-0.6%有较高的强度，但塑性和可焊性则较差。
0.6%以上，塑性和可焊性很差，但执处理后会有很高的强度和硬度。 钢的分灰
钢 碳素钢
碳素结构钢 普通碳素结构钢 甲类乙类 A1 - A7 抗拉强度增加，延伸率下降
优质碳素结构钢 10 15 20。。。 70 含碳量万分比
碳素工具钢 优质碳素工具钢 T7 T8 …T13 含碳量千分比
高级优质碳素工具钢 T7A ..T13A P S 含量小于 0.03%
合金钢 碳千分比（大于 1.0%时不标），合金百分比（合金元素小于 1.5%时，不标）
低合金钢：合金元素小于 5%
P S 低温或高温下能加大钢的脆性
普通钢： 0.045% 0.055% 优质结构钢 0.04% 0.045% 工具钢 0.04% 高级优质钢 0.03%
碳素钢 低碳钢 中碳钢 高碳钢 含碳量 含碳量 含碳量
含碳量 合金钢 合金结构钢 合金工具钢 特殊性能钢 普通低合金结构钢
机构制造合金结构钢（渗碳钢 调质钢 弹簧钢） 低
合金工具钢
高合金工具钢
不锈钢 耐热钢 而磨钢（含碳量一般不标出）
钢中含碳量越多，则珠光体和渗碳体越多。因而硬度越高，塑性越低。
选材原则：1、选用的材料要满足零件工作条件的要求2、材料的工艺性能也是选材的重要依据之一3、选材
时必须十分重视材料的经济性。
热处理普通热处理（退火正火淬火回火）
表面热处理表面淬火（火焰加热感应加热（高频中频工频）化学热处理（渗碳氮化碳氮共渗其它）
特殊热处理形变热处理真空热处理其它
共析钢过冷奥氏体等温转变的产物大致可分为三个类型：高温转变产物中间转变产物低温转变产物
727-550 珠光体，过冷度越大，层片越薄，硬度也越高
727-650 珠光体组织
650-600 索氏体（细珠光体）S
600-550 屈氏体（极细珠光体）T
550-230 贝氏体含碳过量的铁素体和微小的渗碳体混合而成
550-350 上贝氏体B 上
350-230 下贝氏体下贝氏体较上贝氏体有较高的强度和硬度，塑性和韧性也较好。B 下
230度以下（M s）过饱合的a固溶体，马氏体M
-50度（Mz）全部转变成马氏体。MS
M s Mz 之间的组织为马氏体和残余奥氏体
钢的热处理工艺：退火：退火是将钢件加热到高于或低于钢的临界点，保温一定时间，随后在炉中或埋入导热性较差的介质中缓慢冷却，以获得接近平衡状态组织的一种热处理工艺。
目的：1、降低硬度以利于切削加工1、细化晶粒，改善组织，提高机械性能3消除内应力，并为下一道淬
火工序作好准备 4 提高钢的塑性和韧性，便于进行冷冲压或冷拉拔加工。
保温冷至AR1 炉冷至600 度空冷（改善切削加工性
及变形开裂倾向）
再结晶退火：加热到再结晶温度以上150-250 度，即650-750 度，保温后空冷（使钢材塑性恢复到冷变形前）
正火：加热到AC3 ACCM 以上30-50 度，保温后空冷。
淬火：加热到AC3 或AC1 以上30-50 度，经过保温，然后在冷却介质中迅速冷却，以获得高硬度组织。
回火：将淬火加热到AC1 以下温度，保温，空冷或水冷。目的是为了消除淬火时因冷却过快而产生的内应力，降低淬
火钢的脆性，使它具有一定的韧性。
低温回火：加热温度为150-200 度左右。组织变为回火马氏体。不会降低硬
中温回火：350-500 充。极细的球状渗碳体和铁素体。提高弹性，硬度则有所降低。
高温回火：500-650 度。较细的球状渗碳体和铁素体。获得高韧性低硬度。
完全退加热>AC3 保温后炉冷（降低硬度，便于切削加工）
等温退火：加热>AC3保温较快冷至AR1 等温转变后空冷。
去应力退火：加热小于AR1一般为500-600）保温后缓冷
度，但会消除一定内应力。球化退火：加热>AC1
化学热处理：将工件放在一定的介质中加热和保温，介质中的活性原子渗入工件表层，以改变表层化学成份和组织，从而达到使工件表面具有某些特殊的机械性能或物理化学性能的一种热处理工艺。
第二篇：铸造
铸造：将液态合金浇铸到与零件的形状尺寸相适应的铸型空腔中，待其冷却凝固，以获得毛坯或零件的生产
方法，。
常见缺陷：浇不足，缩孔，夹渣，气孔，裂纹。
充型：液态合金填充铸型的过程。
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。充型能力不足的常见缺陷：浇不足和冷隔。
影响充型能力的主要因素：合金的流动性/浇铸条件/铸型填充条件。
液态合金流动能力：越好充型能力越强，越便于漠然出轮廓清晰薄而复杂的铸件。有利于非金属和气体的上浮与排除。还有利于对合金将信将疑过程所产生的收缩进行补缩。
液态合金的流动性通常以“螺旋形试样”长度来衡量。
常用铸造合金中，灰口铸铁硅黄铜的流动性最好，铸钢的流动性最差。
影响铸钢流动性的因素很多，但以化学成分的影响最为显著。合金成份远离共晶，结晶温度范围越宽，流动性越差。（亚共晶铸铁随含碳量增加，结晶间隔减小，流动性提高。越接近共晶成分，越容易铸造。
浇铸条件：（浇铸温度充型压力）
充型条件：铸型的蓄热能力铸型温度铸型中气体。
铸件的凝固方式：在铸件凝固过程中，断面上一般存在三个区域，即，凝固区和液相区。铸件的凝固方式就是依据凝固区的宽窄来划分的。
逐层凝固：纯金共晶成份合金在凝固过程中因不存在液固并存的凝固区，故断面上外层的固体和内层的液体由一条界限（凝固前沿）清楚的分开，随着温度的下降，固体层加厚液体层减少，直达铸件的中心，这种凝固方式称为逐层凝固。糊状凝固：如果合金结晶温度范围很宽，且铸件的的温度分布较为平坦，则在凝固的某段时间内，铸件表面并不存在固体层，而液固并存的凝固区贯穿整个断面。
中间凝固：大多数合金的凝固介于逐层凝固和糊状凝固之间。影响铸件凝固方式的主要因素是合金的结晶温度范围和铸件的温度梯度。合金的结晶温度范围：合金的结晶温度范围越小，凝固区域越窄，越倾向于逐层凝固。
铸件的温度梯度：结晶温度范围已定的前提下，凝固区域的宽窄取决于铸件内外层间的温度梯度。若铸件的温度梯度由小变大，，则对应的凝固区由宽变窄。温度梯度取决于：合金的性质，铸型的蓄热能力浇铸温度。
铸造的合金的收缩：三个阶段为液态收缩凝固收缩固态收缩顺序凝固：就是在铸件上可能出现缩孔的厚大部位通过安放冒口等工艺措施，使铸件上远离冒口的部位先凝固，然后是靠近冒口部位凝固，最后是冒口本身的凝固。
内应力的形成：热应力和机械应力
后冷（厚壁）受拉
先冷（薄壁）受压时效处理：自然时效和人工时效。人工时效是是将铸件加热到工之后进行。
550-650 进行去应力退火。时效处理宜在粗加
热裂：铸件在高温下产生的裂纹。裂纹短，缝隙宽，形状曲折，缝内
呈氧化色。
冷裂：低温下形成的裂纹，裂纹细小，呈连续直线状，有时缝内呈轻微氧化色。
铸件气孔：按气体来源可分为侵入气孔析出气孔反应气孔。
侵入气孔：砂型表面层聚集的气体侵入金属液中形成的气孔。多位于上表面附近，尺寸较大，呈椭圆形或梨形，孔的内表面被氧化。
析出气孔：溶解于金属溶剂化物中的气体在过程中，因气体熔解度下降而析出，铸件因此而形成的气孔称为析出气孔。分布面积较广，有时遍及整个铸件截面，而气孔的尺寸甚小。
反应气孔：浇入铸型中的金属溶剂化物与铸型材料、型芯撑、冷铁或熔渣之间，因化学反应产生气体而形成的气孔孔，统称反应气孔。
铸铁是含碳量大于 2.11%（2.8-3.5%）的铁碳合金。根据碳在铸铁中存在形式的不同，可分为白口铸铁灰口铸铁麻口铸铁。根据铸铁中石墨形态的不同，灰口铸铁可分为：
普通灰口铸铁：石墨呈片状可锻铸铁：呈团絮状球墨铸铁呈球状蠕墨铸铁呈蠕虫状根据铸铁的化学成份，还要分为普通铸铁和合金铸铁。
合金铸铁是指含硅量4%含锰量而在于%或者指含有一定数量的钛钒钼铬铀等无素的铸铁，它们常具有耐蚀耐
热耐磨等特性。
灰口铸铁：按照若何显微组织不同，灰口铸铁可分为珠光体灰口铸铁（重要机件），珠光体铁素体灰口铸铁（用途最广）铁素体灰口铸铁（很少应用）
影响铸铁三围化的主要因素是化学成份和冷却速度。
化学成份的影响：碳是形成石墨的元素，也是促进石墨化的元素。含量越高，析出的石墨就越多越粗大，基体中的铁素体含量增多，珠光体减少。反之石墨减少，且细化。硅是强烈促进石墨化元素，随着含增加，石墨显著增多。
铸铁中1%的硅可使共晶含碳量下降0.3% 。因此可将硅的含量也折算成碳量，并将折算出来的总碳量称为碳当量。 C
当,C ^C%+0.3Si%。
灰铁HT200（最低抗拉强度）
可锻铸铁：黑心可锻铸铁KTH300-06 （最低抗拉强度和延伸率）珠光体可锻铸铁KTZ 白心可锻铸铁。主要制造形状复杂随冲击载荷的薄壁小零件。需退火，时间长工效低。
球墨铸铁按基体组织的不同，主要分为铁素体球铁和珠光体球铁两大类。铁素体球铁塑性韧性好，珠光体球铁强度硬度高。QT500-5
铸钢：可分为铸造碳钢和铸造合金钢两大类。ZG25（含碳量的万分位）
常用的铸造碳钢主要是含C0.25-0.45% 的中碳钢。
如欲使钢具有耐磨耐蚀耐热等特殊性能，则需加入更多的合金元素（>10% ）
纯铜俗称紫铜，熔点1083。
黄铜是铜和锌的合金。黄铜的含锌量小于47%。ZH
青铜铜与锌以外的元素构的合金统称青铜。ZQ
铝合金比重轻，熔点低，导电性导热性和耐蚀性优良。铸造铝合金分为铝硅合金，铝铜合金，铝镁合金和铝锌合金四类。铝硅合金：又称硅铝明，其流动性好线收缩率低热裂倾向小气密性好又有足够强度。形状复杂薄壁件或气密性要求较高的零件。如气缸体，化油器、仪表外壳等。
铝铜合金：耐热性好，主要用于制造活塞气缸头等。铜合金的熔化：为防止铜氧化，熔化青铜时应加熔剂（玻璃硼砂）以覆盖铜液。为去除已形成的氧化铜，最好在出炉前加入0.3-0.6%的磷铜来脱氧。黄铜不需。
铝合金的熔化：为减缓氧化和吸所了，加熔剂氯化铝和氯化纳，铝液出炉前进行驱氢精练。压入氯化锌六氯乙烷等氯等氯盐或氯化物。
铸造工艺图：在零件图上用各种工艺符号表示出铸造工艺方案的图形，包括铸件的波斯湾位置，铸型分型面型芯的数量形状及固定方法加工余量拔模斜度收缩率浇注系统冒口冷铁的尺寸和布置。
造型方法：手工造型机器造型机器造型不能进行三箱，不宜采用活块顶杆起模式震压造型工作过程：填沙震击紧砂辅助压实起模
浇注位置：1、铸件的重要加工面应朝下。2、铸件的大平面应朝下。3、为防止铸件挨个壁部分产生浇不足或冷隔缺陷。4、对于容易产生缩孔的铸件，应使厚的部分放在分型面附近的上部或侧面，以便在铸件厚处直接安置冒口，使之实现自下而上的顺序凝固。
分型面：1、应便于起模，使造型工艺简化。如尽量使分型面平直，数量少，避免不必要的活块和型芯等。应尽量使铸型只有一个分型面。2、应尽量使铸件全部或大部置于同一砂箱，以保证铸件精度。3、为便于造型、下芯、合箱和检验铸件壁厚，应尽量使型腔及主要型芯位于下箱。但下箱也不宜过深，并尽量避免使用吊芯和大的吊砂。
铸造工艺步骤确认后需选定具体参数：机械加工余量拔模斜度收缩率型芯头尺寸等。机械加工余量：
拔模斜度：为了使模型（或型芯）易于从砂型（或芯盒）中取出，凡垂直于分型面的立壁，制造模型时必须留出一定的倾斜度，此华侨度称为拔模斜度或铸造斜度。
收缩率：由于合金的线收缩，铸件冷却后的尺寸将比型腔尺寸略为缩小，为保证铸件的应有尺寸，模型尺寸必须比铸件放大一个该合金的收缩量。
型芯头：型芯头可分为垂直芯头和水平芯头两大类。
特种铸造：是批号与普通砂型铸造有显著区别的一些铸造方法，如熔模铸造金属型铸造压力铸造低压铸造离心铸造壳型铸造陶瓷铸造磁型铸造。
熔模铸造：用易熔材料制成模型，然后在模型上涂挂耐火材料，经硬化后，再将模型熔化，排出型外，从而获得无分型面的铸型。由于熔模广泛采用蜡质材料来制造，故又常称为失蜡铸造。
熔模制造的工艺过程包括：蜡模制造结壳脱蜡熔浇浇注
熔模制造优点：1、铸件的精度及表面质量均优，可生产出形状复杂的薄壁铸件。2、能适就种合金的铸造，
对那些高熔点合金及难切削加工合金的铸造成为可贵。3、生产批量不受限制。
熔模制造缺点：材料昂贵，工艺过程复杂，生产周期长，铸件成本高，难于自动化，尺寸不能太大太长。适于：高熔点合金精密铸件的成批大量生产。适于形状复杂难以切削加工的小件。
金属型铸造：将液态合金浇入金属铸型，以获得铸件的一种铸造方法。有永久铸造之称。金属型可分为整体式，垂直分型式水平分型式和复合分型式。
金属工艺学第五版上册 课后答案 Document serial number【KKGB-LBS98YT-BS8CB-BSUT-BST108】
1、说明σS 、σ0.2 、σb、σ－1 、δ％、αk、45-50HRC、300HBS的名称含义 答案：见教材。45-50HRC表示洛氏硬度为45-50；300HBS表示布氏硬度为300. 2、解释应力与应变的概念 答：应力：物体由于外因(受力、湿度变化等)而变形时，在物体内各部分之间产生相互作用的内力，以抵抗这种外因的作用，并力图使物体从变形后的位置回复到变形前的位置。在所考察的截面某一点单位面积上的内力称为应力。应变：物体受力产生变形时，体内各点处变形程度一般并不相同。用以描述一点处变形的程度的力学量是该点的应变。为此可在该点处到一单元体，比较变形前后单元体大小和形状的变化。 1、说明晶粒粗细对力学性能的影响。 一般情况下，晶粒越细小，金属材料的强度和硬度越高，塑性和韧性越好。 因为晶粒越小，晶界越多。晶界处的晶体排列是非常不规则的，晶面犬牙交错，互相咬合，因而加强了金属间的结合力。工业中常用细化晶粒的方法来提高金属材料的机械性能，称为细晶强化。 晶粒的大小与过冷度和变质处理密切相关： 过冷度：过冷度越大，产生的晶核越多，导致晶粒越细小。通常采用改变浇注温度和冷却条件的办法来细化晶粒。 变质处理：也叫孕育处理。金属液中晶核多，则晶粒细小。通常采用浇注前添加变质剂的办法来促进晶核产生，以拟制晶粒长大。 2、你如何理解相与组织，指出Fe -C状态图中的相与组织。 相与组织 相是指材料中结构相同、化学成分及性能同一的组成部分，相与相之间有界面分开。“相”是合金中具有同一原子聚集状态，既可能是一单相固溶体也可能是一化合物；组织一般系指用肉眼或在显微镜下所观察到的材料内部所具有的某种形态特征或形貌图像，实质上它是一种或多种相按一定方式相互结合所构成的整体的总称。因此，相与组织的区别就是结构与组织的区别，结构描述的是原子尺度，而组织则指的是显微尺度。 合金的组织是由相组成的，可由单相固溶体或化合物组成，也可由一个固溶体和一个化合物或两个固溶体和两个化合物等组成。正是由于这些相的形态、尺寸、相对数量和分布的不同，才形成各式各样的组织，即组织可由单相组成，也可由多相组成。相组成物与组织组成物是人们把在合金相
《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
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。
第一章（p11 ） 1.什么是应力？什么是应变？ 答：应力是试样单位横截面的拉力；应变是试样在应力作用下单位长度的伸长量 2．缩颈现象 在拉伸实验中当载荷超过拉断前所承受的最大载荷时，试样上有部分开始变细，出现了“缩颈”。缩颈发生在拉伸曲线上bk 段。 不是，塑性变形在产生缩颈现象前就已经发生，如果没有出现缩颈现象也不表示没有出现塑性变 形。 布氏硬度法和洛氏硬度法各有什么优缺点？下列材料或零件通常采用哪种方法检查其硬度？ 库存钢材硬质合金刀头 锻件台虎钳钳口 布氏硬度法测试简便，缺点是测量费时，且压痕较大，不适于成品检验。 洛氏硬度法测试值较稳定，准确度较洛氏法高。；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。 硬质合金刀头，台虎钳钳口用洛氏硬度法检验。 库存钢材和锻件用布氏硬度法检验。 第五题 下列符号所表示的力学性能指标名称和含义是什么? b 抗拉强度它是指金属材料在拉断前所能承受的最大应力. s 屈服点它是指拉伸试样产生屈 服时的应力。 0.2 规定残余拉伸强度 1 疲劳强度它是指金属材料在应力可经受无数次应力循环不发生疲 劳断裂，此应力称为材料的疲劳强度。应力它指试样单位横截面的拉力。 aK 冲击韧度它是指金属材料断裂前吸收的变形能量的能力韧性。 HRC 洛氏硬度它是指将金刚石圆锥体施以100N 的初始压力，使得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。以残余压痕深度计算其硬度值。 HBS 布氏硬度它是指用钢球直径为10mm ，载荷为3000N 为压头测试出的金属的布氏硬度。
《金属工艺学》< 下册）习题答案 一、填空题 I?在切削加工过程中，工件上会形成三个表面，它们是已加工表面、 待加工表面、和过渡表面。2 ?切削运动分主运动和览给运动__ 两类。 3 ?切削用量包括切削速度、进给量和—背吃刀量—。 4.刀具静止参考系主要由基面、主切削面、正交平面所构成。 5.是前角的符号，是在正交平面内测量的前刀面与基面间的夹角。 6.是刃倾角的符号，是在切削平面内测量的主切削刃与基面间的夹角。 7.过切削刃上的一个点，并垂直于基面和切削平面的是正交平面。 8.为了减小残留面积，减小表面粗糙度Ra值，可以采用的方法和措施有： 减小主偏角、减小副偏角和减小进给量。 9.常见切屑种类有：带状切屑、节状切屑和崩碎切屑。 10.切屑厚度压缩比是切屑厚度与切削层公称厚度之比值，其数值越大，切削力越大，切削温度越高，表面越粗糙。 II?总切削力可分解为切削力、进给力和背向力三个切削分力。 12.刀具磨损的三个阶段是：初期磨损阶段、正常磨损阶段和急剧磨损阶段。刀具重磨和换刀应安排在正常磨损阶段后期、急剧磨损发生之前。 13?刀具耐用度是指刀具从开始切削至磨损量达到规定的磨钝标准为止的实际切削总 时间。 14 ?产生积屑瘤的条件是：①切削塑性金屑，②中等切速切削，粗加工加工时可利用积屑瘤，精加工加工时尽量避免产生积屑瘤。 15?用圆柱铣刀铣平面时，有两种铣削方式，即—逆铣—和—顺铣—。一般铣削常采用逆铣—。 16?对钢材精车时用高速，其主要目的是避免产生积屑瘤。 17.磨削加工的实质是磨粒对工件进行刻划、滑擦和切削三种作用的综合过程。 18.砂轮的硬度是磨粒受力后从砂轮表面脱落的难易程度，工件材料硬，应选用硬度 较软砂轮，磨削有色金属等软材料时，应选用较硬砂轮。 19?机床上常用的传动副有带传动、齿轮传动、齿轮齿条传动、丝杠螺母（螺杆〉传动和蜗轮蜗杆传动 20.机床传动系统中，常用的机械有级变速机构有：滑移齿轮变速、离合器式齿轮变速 等 21.对于刚度好、长度长、余量多的外圆面，先用横磨法分段进行粗磨，相邻两段间有5-10的搭接，工件上留下0.01?0.03的余量，再用纵磨法精磨，这种加工方法称为综合磨法。
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。
《金属工艺》习题答案 第一篇，第一章，P11页 3、对于具有力学性能要求的零件，为什么在零件图上通常仅标注其硬度要求，而极少标注其他力学性能要求？ 答：硬度是指除了表面抵抗局部变形、特别是塑性变形、压痕、划痕的能力，反应了金属材料综合的性能指标，同时，各种硬度与强度间有一定的换算关系，故在零件图的技术条件下，通常只标出硬度要求，其他力学性能要求可以按照换算关系获得。 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。 第一篇，第二章，P23页 2、金属的晶粒粗细对其力学性能有什么影响，细化晶粒的途径是是什么？ 答：一般来说，同一成分的金属，晶粒越细，其强度、硬度越高，而且塑性和韧性也愈好。影响晶粒粗细的因素很多，但主要取决于晶核的数目，晶核越多，晶核长大的余地愈小，长成的晶粒越细，主要途径有： 1、提高冷却速度，增加晶核数目； 2、添加变质剂（孕育处理），增加外来晶核； 3、热处理或塑性加工，固态金属晶粒细化； 4、凝固时震动液体，碎化结晶的枝状晶。 第一篇，第三章，P29页 3、碳钢在油中淬火，后果如何？为什么合金钢通常不在水中淬火？ 答：由于碳钢的淬透性较差，因此在油中淬火时，心部冷却速度较慢，可能得不到马氏体组织，降低了材料的力学性能。 对于合金钢，其淬透性较好，若在水中淬火，其整个截面将全部变成马氏体，内应力较大，容易产生变形及开裂。 5、钢锉、汽车大弹簧、车床主轴。发动机缸盖螺钉最终热处理有何不同？ 答：钢锉的最终热处理为淬火+低温回火，其组织为低温回火马氏体，主要提高表面的硬度及耐磨性。 汽车大弹簧为淬火+中温回火，组织为回火屈氏体，保持材料的高弹性。 车床主轴为淬火+高温回火，组织为回火索氏体，具有较高的综合机械性能。 发动机缸盖螺钉为渗碳+淬火+低温回火，表层组织为回火马氏体组织，表面具有较高的硬度和耐磨性，而心部为索氏体组织，具有较高的综合机械性能，达到“面硬心软”的使用目的。 第一篇，第四章，P35页 1、下列牌号钢各属于哪类钢？试说明牌号中数字和符号的含义，其中哪些牌号钢的焊接性能好？ 15 40 Q195 Q345 CrWMn 40Cr 60Si2Mn 答：（1）碳素结构钢：15 40 ；普通碳素结构钢：Q195；低合金高强钢：Q345；合金
《金属工艺学》（下册）习题答案 一、填空题 1．在切削加工过程中，工件上会形成三个表面，它们是已加工表面、 待加工表面、和过渡表面。 2．切削运动分主运动和__进给运动___两类。 3．切削用量包括切削速度、进给量和___背吃刀量___。 4. 刀具静止参考系主要由基面、主切削面、正交平面所构成。 γ是前角的符号，是在正交平面内测量的前刀面与基面间的夹角。 5.0 6.sλ是刃倾角的符号，是在切削平面内测量的主切削刃与基面间的夹角。 7.过切削刃上的一个点，并垂直于基面和切削平面的是正交平面。 8. 为了减小残留面积，减小表面粗糙度Ra值，可以采用的方法和措施有： 减小主偏角、减小副偏角和减小进给量。 9.常见切屑种类有：带状切屑、节状切屑和崩碎切屑。 10.切屑厚度压缩比是切屑厚度与切削层公称厚度之比值，其数值越大，切削力越大，切削温度越高，表面越粗糙。 11．总切削力可分解为切削力、进给力和背向力三个切削分力。12.刀具磨损的三个阶段是：初期磨损阶段、正常磨损阶段和急剧磨损阶段。 刀具重磨和换刀应安排在正常磨损阶段后期、急剧磨损发生之前。 13．刀具耐用度是指刀具从开始切削至磨损量达到规定的磨钝标准为止的实际切削总时间。 14．产生积屑瘤的条件是：①切削塑性金屑，②中等切速切削，粗加工加工时可利用积屑瘤，精加工加工时尽量避免产生积屑瘤。 15．用圆柱铣刀铣平面时，有两种铣削方式，即逆铣和顺铣。一般铣削常采用逆铣。 16．对钢材精车时用高速，其主要目的是避免产生积屑瘤。 17.磨削加工的实质是磨粒对工件进行刻划、滑擦和切削三种作用的综合过程。 18.砂轮的硬度是磨粒受力后从砂轮表面脱落的难易程度，工件材料硬，应选用硬度较软砂轮，磨削有色金属等软材料时，应选用较硬砂轮。 19．机床上常用的传动副有带传动、齿轮传动、齿轮齿条传动、丝杠螺母(螺杆)传动和蜗轮蜗杆传动 20．机床传动系统中，常用的机械有级变速机构有：滑移齿轮变速、离合器式齿轮变速等
第一章（p11） 1.什么是应力？什么是应变？ 答：应力是试样单位横截面的拉力；应变是试样在应力作用下单位长度的伸长量 2．缩颈现象在拉伸实验中当载荷超过拉断前所承受的最大载荷时，试样上有部分开始变细，出现了“缩颈”;缩颈发生在拉伸曲线上bk 段;不是，塑性变形在产生缩颈现象前就已经发生，如果没有出现缩颈现象也不表示没有出现塑性变形。 4.布氏硬度法和洛氏硬度法各有什么优缺点？下列材料或零件通常采用哪种方法检查其硬度？ 库存钢材硬质合金刀头 锻件台虎钳钳口 洛氏硬度法测试简便，缺点是测量费时，且压痕较大，不适于成品检验。 布氏硬度法测试值较稳定，准确度较洛氏法高。；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。 硬质合金刀头，台虎钳钳口用洛氏硬度法检验。 库存钢材和锻件用布氏硬度法检验。 第五题 下列符号所表示的力学性能指标名称和含义是什么?
σb抗拉强度它是指金属材料在拉断前所能承受的最大应力. σs屈服点它是指拉伸试样产生屈服时的应力。 σ2.0规定残余拉伸强度 σ1-疲劳强度它是指金属材料在应力可经受无数次应力循环不发生疲劳断裂，此应力称为材料的疲劳强度。 σ应力它指试样单位横截面的拉力。 a K冲击韧度它是指金属材料断裂前吸收的变形能量的能力韧性。 HRC 洛氏硬度它是指将金刚石圆锥体施以100N的初始压力，使得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。以残余压痕深度计算其硬度值。 HBS 布氏硬度它是指用钢球直径为10mm，载荷为3000N为压头测试出的金属的布氏硬度。 HBW 布氏硬度它是指以硬质合金球为压头的新型布氏度计。 第二章（p23） (1)什么是“过冷现象”?过冷度指什么？ 答：实际结晶温度低于理论结晶温度（平衡结晶温度），这种线性称为“过冷”;理论结晶温度与实际结晶温度之差，称为过冷度。（2）金属的晶粒粗细对其力学性能有什么影响？细化晶粒的途径有哪些？ 答：金属的晶粒粗细对其力学性能有很大影响。一般来说，同一成分的金属，晶粒愈细，其强度、硬度愈高，而且塑性和韧性也愈好。
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 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。 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 σ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？ σ：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。 σs：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。 σb：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。σ0.2：屈服强度，试样在产生 0.2%塑性变形时的应力，单位 MPa。 σ-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。 一、填空题 1．在切削加工过程中，工件上会形成三个表面，它们是 已加工表面 、 待加工表面 、和 过渡表面 。 2．切削运动分 主运动 和__进给运动___两类。 3．切削用量包括 切削速度 、 进给量 和___背吃刀量___。 4. 刀具静止参考系主要由 基面 、 主切削面 、 正交平面 所构成。 5. 0γ是 前角 的符号，是在 正交平 面内测量的 前刀 面与 基 面间的夹角。 6.s λ是 刃倾角 的符号，是在 切削平 面内测量的 主切削刃 与 基 面间的夹角。 7.过切削刃上的一个点，并垂直于基面和切削平面的是 正交平面 。 8. 为了减小残留面积，减小表面粗糙度Ra 值，可以采用的方法和措施有： 减小主偏角 、 减小副偏角 和 减小进给量 。 9.常见切屑种类有： 带状切屑 、 节状切屑 和 崩碎切屑 。 10. 切屑厚度压缩比是 切屑厚度 与 切削层公称厚度 之比值，其数值越大，切削力越大，切削温度越高，表面越粗糙。 11．总切削力可分解为 切削力 、 进给力 和 背向力 三个切削分力。 12.刀具磨损的三个阶段是：初期磨损阶段、正常磨损阶段和急剧磨损阶段。 刀具重磨和换刀应安排在 正常磨损阶段 后期、 急剧磨损发生 之前。 13．刀具耐用度是指刀具从开始切削至磨损量达到规定的磨钝标准为止的实际切削总时间。 14．产生积屑瘤的条件是：①切削塑性金屑，②中等切速切削，粗加工加工时可利用积屑瘤，精加工加工时尽量避免产生积屑瘤。 15．用圆柱铣刀铣平面时，有两种铣削方式，即 逆铣 和 顺铣 。一般铣削常采用 逆铣 。 16．对钢材精车时用高速，其主要目的是 避免产生积屑瘤 。 17.磨削加工的实质是磨粒对工件进行 刻划 、 滑擦 和 切削 三种作用的综合过程。 18.砂轮的硬度是 磨粒受力后从砂轮表面脱落的难易程度 ，工件材料硬，应选用硬度 较软 砂轮，磨削有色金属等软材料时，应选用 较硬 砂轮。 19．机床上常用的传动副有 带传动 、 齿轮传动 、 齿轮齿条传动 、 丝杠螺母(螺杆)传动和 蜗轮蜗杆传 动 20．机床传动系统中，常用的机械有级变速机构有：滑移齿轮变速、离合器式齿轮变速等 21．对于刚度好、长度长、余量多的外圆面，先用横磨法分段进行粗磨，相邻两段间有5-10的搭接，工件上留下0.01～0.03的余量，再用纵磨法精磨，这种加工方法称为综合磨法。 22．珩磨一般在专门的珩磨机床上进行，珩磨头与机床主轴应浮动连接。单件小批生产时亦可在改装的立式钻床或 卧式车床上进行。 23．根据齿轮传动的特点和不同用途，对齿轮精度的主要要求有： ①运动的准确性；②传动的平稳性；③齿面承裁的均匀性。 24．渐开线圆柱齿轮副分成13个精度等级，其中0、1、2级为远景级，7级精度为基本级。 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。 第一篇金属材料导论P9： （1）：应力：试样单位横截面上的拉力， 。 σd F 2 4o π应变：试样单位长度上的伸长量，。 εl l ?（5）： ：抗拉强度，指金属材料在拉断之前所能承受的最大应力。σ b ：屈服点，指拉伸试样产生屈服现象时的应力。 σs ：屈服点，对没有明显屈服现象的金属材料，工程上规定以试样产生0.2%塑性变形时的应力作为 σ 2 .0r 该材料的屈服点，用σr0.2表示。 ：疲劳强度，金属材料在无数次循环载荷作用下不致引起断裂的最大应力，当应力按正弦曲线对 σ 1 ?称循环时，疲劳强度以符号σ-1表示。 ：伸长率，衡量塑性的指标之一 δ：冲击韧性，材料抵抗冲击载荷作用下断裂的能力，其值大小是试样缺口处单位截面积上所吸收的冲 a k 击功。 HRC ：洛氏硬度，以顶角为120度金刚石圆锥体为压头，在1500N 载荷下硬度计的硬度标尺。HBS ：布氏硬度，钢球压头测出的硬度值。 HBW ：布氏硬度，硬质合金球压头测出的硬度值。 第二章铁碳合金 P26 1.一般来说，同一成分的金属，晶粒愈细，其强度、硬度愈高，而且塑性和韧性也愈好。 2.随着温度的改变，固态金属晶格也随之改变的现象，同素异晶转变；室温时，纯铁的晶格是体心立方晶格。 1100摄氏度时是面心立方晶格。 5.缓慢冷却条件下，45钢的结晶过程如下： 1点以上：L;1-2点：L+A;2-3点：A;3-4点：A+F;室温时：P+F T10钢的结晶过程如下： 1点以上：L;1-2点：L+A;2-3点：A;3-4点：A+Fe C II 室温时：P+Fe3C II 第三章钢的热处理P32 １.答：在此温度范围内加热，淬火后可获得细小的马氏体组织。这样的组织硬度高、耐磨性好，并且脆性相对较小。 如果淬火加热的温度不足，因未能完全形成奥氏体，致使淬火后的组织除马氏体外，还残存有少量的铁素体，使钢的硬度不足。 如果淬火温度过高，因奥氏体晶粒长大，淬火后的马氏体晶粒也粗大，会增加钢的脆性，致使工件产生裂纹、变形倾向。 ２.答：钢在淬火后淬火是为了消除淬火内应力，以降低钢的脆性，防止产生裂纹，同时使钢获得所需的力学性 % 1000 0×?=l l l k δ金属工艺学(邓文英)经典知识点总结
金属工艺学___第五版
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金属工艺学 第五版 (邓英文 郭晓鹏 著) 高等教育出版社 课后答案
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