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一、本课程的性质和内容一、本课程的性质和内容二、机械制造技术的发展及其作用二、机械制造技术的发展及其作用三、本课程的学习目的和学习方法三、本课程的学习目的和学习方法南山学院南山学院1、本课程的性质、本课程的性质 2、本课程的内容、本课程的内容 生产准备生产准备毛坯制造毛坯制造机械加工机械加工装配调试装配调试（车，铣，车，铣，刨，磨，钻，刨，磨，钻，镗等镗等）（组装，部组装，部装，总装装，总装）（铸造，锻铸造，锻造，焊接，造，焊接，冲压等冲压等）机电类专业的机电类专业的主干专业基础课主干专业基础课机械制造机械制造：将原材料将原材料制成制成零件的毛坯，将毛坯零件的毛坯，将毛坯加工成加工成机械零件，机械零件，再将零件再将零件装配装配成机器的整个过程。成机器的整个过程。（市场调查，市场调查，购买原材料购买原材料）南山学院南山学院南山学院南山学院1 1、作用：、作用：机械制造技术是国民经济的支柱产业，是衡量一个国机械制造技术是国民经济的支柱产业，是衡量一个国家现代化程度的重要标志之一。家现代化程度的重要标志之一。2 2、机械制造技术的发展史、机械制造技术的发展史（1 1）人类社会的划分是以材料为依据的）人类社会的划分是以材料为依据的（2 2）我国古代在材料和机械制造方面的辉煌成就）我国古代在材料和机械制造方面的辉煌成就南山学院南山学院1 1、目的、目的（1 1）了解和掌握常用的工程材料；）了解和掌握常用的工程材料；（2 2）了解和掌握铸造、锻造、焊接、切削加工和特种加工；）了解和掌握铸造、锻造、焊接、切削加工和特种加工；（3 3）熟悉机械制造全过程，并了解现代机械制造技术。）熟悉机械制造全过程，并了解现代机械制造技术。2 2、学习方法、学习方法 南山学院南山学院引言：引言：1 1、金属材料的性能、金属材料的性能使用性能：使用性能：指材料在使用过程中所表现的性能，主要包括力学性指材料在使用过程中所表现的性能，主要包括力学性能、物理性能和化学性能。能、物理性能和化学性能。工艺性能：工艺性能：指在制造机械零件的过程中，材料适应各种冷、热加指在制造机械零件的过程中，材料适应各种冷、热加工和热处理的性能。工和热处理的性能。2 2、金属材料金属材料力学性能力学性能 包括包括铸造性能、锻造性能、焊接性能、冲压性能、切削铸造性能、锻造性能、焊接性能、冲压性能、切削加工性能和热处理工艺性能加工性能和热处理工艺性能等。等。指材料在外力作用下表现出来的性能，主要有指材料在外力作用下表现出来的性能，主要有强度、塑性、强度、塑性、硬度、冲击韧度硬度、冲击韧度和和疲劳强度疲劳强度等。等。南山学院南山学院一、材料的拉伸曲线一、材料的拉伸曲线1 1、oeoe段：直线、弹性变性段：直线、弹性变性2 2、eses段：曲线、弹性变形段：曲线、弹性变形+塑性变形塑性变形5 5、b b点：点：出现缩颈现象，即试样局部截面明显缩小试样承载能力降低，出现缩颈现象，即试样局部截面明显缩小试样承载能力降低，拉伸力达到最大值，试样即将断裂。拉伸力达到最大值，试样即将断裂。3 3、s ss s段：水平线（略有波动）明显段：水平线（略有波动）明显的塑性变形屈服现象，作用的力基本不的塑性变形屈服现象，作用的力基本不变，试样连续伸长。变，试样连续伸长。4 4、sbsb曲线：弹性变形曲线：弹性变形+均匀塑性变均匀塑性变形形第一章第一章 金属的力学性能金属的力学性能南山学院南山学院强度指材料抵抗塑性变形和断裂的能力强度指材料抵抗塑性变形和断裂的能力 。一、强度的指标一、强度的指标2 2、抗拉强度、抗拉强度指试样拉断前所承受的最大拉应力。指试样拉断前所承受的最大拉应力。其物理意义是在于它反映了最大均匀变形的抗力其物理意义是在于它反映了最大均匀变形的抗力。1 1、屈服点、屈服点b=F Fb b/S/S0 0 当材料的内应力当材料的内应力b b时，材料将产生断裂。时，材料将产生断裂。b b常用作脆性材料的选材和设计的依据。常用作脆性材料的选材和设计的依据。符号：符号：s 材料产生屈服现象时的最小应力材料产生屈服现象时的最小应力s s=F Fs s/S/S0 0 Fs：试样屈服时所承受的拉伸力（试样屈服时所承受的拉伸力（N）S0：试样原始横截面积（：试样原始横截面积（mm）1-1 1-1 强度与塑性强度与塑性南山学院南山学院二、塑性指标二、塑性指标 塑性是材料在静载荷作用下产生塑性变形而不破坏的能力。评定指标是塑性是材料在静载荷作用下产生塑性变形而不破坏的能力。评定指标是断后伸长率和断面收缩率。断后伸长率和断面收缩率。1 1、断后伸长率、断后伸长率2 2、断面收缩率、断面收缩率指试样拉断后标距的伸长量与原标距长度的百分比。指试样拉断后标距的伸长量与原标距长度的百分比。指试样拉断后缩项处横截面积的最大缩减量与原始横截面积的百分比。指试样拉断后缩项处横截面积的最大缩减量与原始横截面积的百分比。=(L=(L1 1-L)/L x 100%-L)/L x 100%L:L:标距（本实验标距（本实验L=100L=100）L1:L1:拉断后的试件标距。将断口密合在一起，用卡尺直接量出。拉断后的试件标距。将断口密合在一起，用卡尺直接量出。=(A0-A1)/A0 x 100%=(A0-A1)/A0 x 100%A0:A0:试件原横截面积。试件原横截面积。A1:A1:断裂后颈缩处的横截面积，用卡尺直接量出。断裂后颈缩处的横截面积，用卡尺直接量出。1-1 1-1 强度与塑性强度与塑性南山学院南山学院引言：引言：1 1、定义：、定义：指材料局部表面抵抗塑性变形和破坏的能力。指材料局部表面抵抗塑性变形和破坏的能力。它是衡量材料软硬程度的指标，其物理含义与试验方法它是衡量材料软硬程度的指标，其物理含义与试验方法有关。有关。2 2、硬度的测试方法、硬度的测试方法 （1 1）布氏硬度）布氏硬度 （2 2）洛氏硬度）洛氏硬度 （3 3）维氏硬度）维氏硬度 （4 4）肖氏硬度）肖氏硬度第一章第一章 金属的力学性能金属的力学性能南山学院南山学院1 1、布氏硬度试验、布氏硬度试验（布氏硬度计）原理原理:用一定直径的球体（淬火钢球或硬质合金球）以相应的试验力用一定直径的球体（淬火钢球或硬质合金球）以相应的试验力压入待测材料表面，保持规定时间并达到稳定状态后卸除试验力，测量压入待测材料表面，保持规定时间并达到稳定状态后卸除试验力，测量材料表面材料表面压痕直径压痕直径，以计算硬度的一种压痕硬度试验方法。，以计算硬度的一种压痕硬度试验方法。2 2、布氏硬度值、布氏硬度值 用球面压痕单位面积上所承受有平均压力用球面压痕单位面积上所承受有平均压力表示。表示。如：120HBS 500HBW4 4、测量范围、测量范围 用于测量用于测量灰铸铁、结构钢、非铁金属及非金属材料等灰铸铁、结构钢、非铁金属及非金属材料等.3 3、优缺点、优缺点（1 1）测量值较准确，重复性好，可测组织不均匀材料（铸铁）测量值较准确，重复性好，可测组织不均匀材料（铸铁）（2 2）可测的硬度值不高可测的硬度值不高（3 3）不测试成品与薄件不测试成品与薄件（4 4）测量费时，效率低测量费时，效率低1-2 1-2 硬度硬度南山学院南山学院1 1、洛氏硬度试验、洛氏硬度试验（洛氏硬度计）原理原理:用金刚石圆锥或淬火钢球，在试验力的作用下压入试样表面，用金刚石圆锥或淬火钢球，在试验力的作用下压入试样表面，经规定时间后卸除试验力，用测量的残余压痕深度增量来计算硬度的一经规定时间后卸除试验力，用测量的残余压痕深度增量来计算硬度的一种压痕硬度试验。种压痕硬度试验。2 2、洛氏硬度值、洛氏硬度值 用测量的残余压痕深度表示。可从表盘上直接读用测量的残余压痕深度表示。可从表盘上直接读出。出。如：如：50HRC50HRC 4 4、测量范围、测量范围 用于测量用于测量淬火钢、硬质合金淬火钢、硬质合金等材料等材料.3 3、优缺点、优缺点（1 1）试验简单、方便、迅速试验简单、方便、迅速（2 2）压痕小，可测成品，薄件压痕小，可测成品，薄件（3 3）数据数据不够准确，应测三点取平均值不够准确，应测三点取平均值（4 4）不应测组织不均匀材料，如铸铁。不应测组织不均匀材料，如铸铁。1-2 1-2 硬度硬度南山学院南山学院1 1、维氏硬度试验、维氏硬度试验 原理原理:用用夹角为夹角为136136的金刚石四棱锥体压头，使用很小试验力的金刚石四棱锥体压头，使用很小试验力F F（49.03-980.07N49.03-980.07N）压入试样表面，测出压痕对角线长度）压入试样表面，测出压痕对角线长度d d。2 2、维氏硬度值、维氏硬度值 用压痕对角线长度表示。用压痕对角线长度表示。如：如：640HV640HV。4 4、测量范围、测量范围 常用于测薄件、镀层、化学热处理后的表层等。常用于测薄件、镀层、化学热处理后的表层等。3 3、优缺点、优缺点（1 1）测量准确，应用范围广（硬度从极软到极硬）测量准确，应用范围广（硬度从极软到极硬）（2 2）可测成可测成品与薄件品与薄件（3 3）试样表面要求高，费工。试样表面要求高，费工。1-2 1-2 硬度硬度第二章第二章 金属的晶体结构与结晶金属的晶体结构与结晶第一节第一节 金属的晶体结构金属的晶体结构 一、晶体结构的基本知识一、晶体结构的基本知识1 1、晶体与非晶体、晶体与非晶体晶体的特点是：晶体的特点是：原子在三维空间呈有规则的周期性重复排列。原子在三维空间呈有规则的周期性重复排列。具有一定的熔点，如铁的熔点为具有一定的熔点，如铁的熔点为15381538，铜的熔点为，铜的熔点为10831083。晶体的性能随着原子的排列方位而改变，即单晶体具有各晶体的性能随着原子的排列方位而改变，即单晶体具有各向异性。向异性。非晶体的特点是：非晶体的特点是：原子在三维空间呈不规则的排列。原子在三维空间呈不规则的排列。没有固定熔点，随着温度的升高将逐渐变软，最终变为有没有固定熔点，随着温度的升高将逐渐变软，最终变为有明显流动性的液体。如塑料、玻璃、沥青明显流动性的液体。如塑料、玻璃、沥青 等。等。各个方向上的原子聚集密集大致相同，即具有各向同性。各个方向上的原子聚集密集大致相同，即具有各向同性。2 2、晶格与晶胞、晶格与晶胞2-1 2-1 金属的晶体结构金属的晶体结构二、常见金属的晶格类型二、常见金属的晶格类型 体心立方晶格体心立方晶格 每个晶胞原子数每个晶胞原子数n=8n=81/8+1=1/8+1=2(2(个个)属于体心立方晶格类型的金属有属于体心立方晶格类型的金属有-Fe-Fe（912912以下的钝铁）、以下的钝铁）、铬、钼、钨等铬、钼、钨等面心立方晶格面心立方晶格 每个晶胞中的原子数为每个晶胞中的原子数为n=8n=81/8+61/8+61/2=1/2=4(4(个个)属于面心立方晶格类型的金属有属于面心立方晶格类型的金属有-Fe-Fe（13941394912912的钝的钝铁）、铝、铜、银等。铁）、铝、铜、银等。密排六方晶格密排六方晶格密排六方晶胞中的原子数密排六方晶胞中的原子数n=12n=121/6+21/6+21/21/23=3=6(6(个个)2-1 2-1 金属的晶体结构金属的晶体结构三、金属的实际晶体结构三、金属的实际晶体结构 单晶体与多晶体单晶体与多晶体单晶体即原子排列得非常整齐，晶格位向完全一致，且无任单晶体即原子排列得非常整齐，晶格位向完全一致，且无任何缺陷存在。何缺陷存在。多晶体即由许多位向不同的晶体组成，且其内部还存在着多多晶体即由许多位向不同的晶体组成，且其内部还存在着多种晶体缺陷。种晶体缺陷。金属的晶体缺陷金属的晶体缺陷 、点缺陷、点缺陷 、线缺陷、线缺陷、面缺陷、面缺陷2-1 2-1 金属的晶体结构金属的晶体结构第二节第二节金属的结晶金属的结晶物质由液态冷却转变为固态的过程称为物质由液态冷却转变为固态的过程称为凝固凝固如果凝固的固态物质是原子（或分子）作有规则排列的晶体，则这种如果凝固的固态物质是原子（或分子）作有规则排列的晶体，则这种凝固又称为凝固又称为结晶结晶。1、冷却曲线与过冷现象、冷却曲线与过冷现象 2 2、金属的结晶过程、金属的结晶过程3 3、晶粒大小对金属力学性能的影响、晶粒大小对金属力学性能的影响4 4、细化晶粒的方法、细化晶粒的方法 增加过冷度增加过冷度 进行变质处理进行变质处理 附加振动附加振动2-2 2-2 金属的结晶金属的结晶第三节第三节 合金的晶体结构与结晶合金的晶体结构与结晶一、合金的基本概念一、合金的基本概念 1 1、合金、合金 合金是指由两种或两种以上的金属元素或金属与非金属元素组成的具有合金是指由两种或两种以上的金属元素或金属与非金属元素组成的具有金属特性的物质。金属特性的物质。2 2、组元、组元 组成合金的基本的物质称为组元。组成合金的基本的物质称为组元。3 3、合金系、合金系给定组元按不同比例可以配制一系列不同成分的合金，构成一个合金系。给定组元按不同比例可以配制一系列不同成分的合金，构成一个合金系。4、相、相 相是指在金属组织中化学成分、晶体结构和物理性能相同的组分。相是指在金属组织中化学成分、晶体结构和物理性能相同的组分。5、组织、组织组织泛指用金相观察方法看到的由形态、尺寸不同和分布方式不同的一组织泛指用金相观察方法看到的由形态、尺寸不同和分布方式不同的一种或多种相构成的总体。种或多种相构成的总体。2-3 2-3 合金的晶体结构与结晶合金的晶体结构与结晶二、合金的相二、合金的相 根据构成合金各组元之间相互作用的不同，固态合金的相可分为根据构成合金各组元之间相互作用的不同，固态合金的相可分为固溶体固溶体和和金属化合物金属化合物两大类。两大类。1、固溶体、固溶体溶质原子溶入溶剂晶格中而仍保持溶剂晶格类型的合金相，溶质原子溶入溶剂晶格中而仍保持溶剂晶格类型的合金相，称为固溶体。称为固溶体。2、金属化合物、金属化合物金属化合物是合金组元之间相互发生作用而形成具有金属特金属化合物是合金组元之间相互发生作用而形成具有金属特性的一种新相性的一种新相3、机械混合物、机械混合物机械混合物是合金中的一类复相混合物组织，不同的相均可机械混合物是合金中的一类复相混合物组织，不同的相均可互相组合形成机械混合物。互相组合形成机械混合物。2-3 2-3 合金的晶体结构与结晶合金的晶体结构与结晶2-3 2-3 合金的晶体结构与结晶合金的晶体结构与结晶1、铁素体（、铁素体（F）：碳与：碳与-Fe形成的间隙固溶体。形成的间隙固溶体。性能性能-强度和硬度低，塑性和韧性好。强度和硬度低，塑性和韧性好。2、奥氏体（奥氏体（A）：碳与：碳与-Fe形成的间隙固溶体。高温组织，在大于形成的间隙固溶体。高温组织，在大于727时存在。时存在。性能性能-塑性好，强度和硬度高于塑性好，强度和硬度高于F。在锻造、。在锻造、轧制时常要加热到轧制时常要加热到A，可提高塑性，易于加工。可提高塑性，易于加工。3、渗碳体（、渗碳体（Fe3C）：铁与碳形成的金属化合物。：铁与碳形成的金属化合物。性能性能-硬度高，脆性大。硬度高，脆性大。4、珠光体（、珠光体（P）：F与与Fe3C组成的机械混合物。组成的机械混合物。性能性能-力学性能介于两者之间。力学性能介于两者之间。5、莱氏体（、莱氏体（Ld）：A与与Fe3C组成的机械混合物。组成的机械混合物。性能性能-硬度高，塑性差。硬度高，塑性差。第第3章章 铁碳合金铁碳合金引言：关于铁碳合金状态图 1、概念：表示铁碳合金在不同成分和温度下 的组织、性能以及它们之间相互关系的图形。又称铁碳合金相图或铁碳合金平衡图。是通过实验的方法建立起来的。2、作用：是研制新材料，制定合金熔炼、铸造、压力加工和热处理等工艺的重要工具。第第3章章 铁碳合金铁碳合金第第3章章 铁碳合金铁碳合金1、相图的坐标纵坐标：代表温度。横坐标：代表含碳量。2、几个概念 纯铁 钢 铸铁 共析钢 亚共析钢 过共析钢 共晶白口铸铁 亚共晶白口铸铁 过共晶白口铸铁第第3章章 铁碳合金铁碳合金3、特性点 A点：纯铁的熔点 1538 C点：共晶点 1148 D点：渗碳体的熔点 1227 S点：共析点 727 G点：纯铁的同素异晶转变点 912 E点：C在-Fe中最大溶解度 1148 P点：C在-Fe中最大溶解度 727 Q点：室温时C在-Fe中最大溶解度第第3章章 铁碳合金铁碳合金4、特性线 ACD：液相线，液相冷却至此开始析出固相，固相加热至此全部转化为液相。AECF：固相线，液态合金至此线全部结晶为固相，固相加热至此开始转化。GS：A开始析出F的转变线，加热时F全部溶入A，又称A3线。ES：C在A中的溶解度曲线，又称Acm线。ECF：共晶线，含C量2.11%-6.69%的铁碳合金至此发生共晶反应，结晶出A与Fe3C混合物-莱氏体Ld。PSK：共析线，含C量在0.0218%-6.69%的铁碳合金至此反生共析反应，产生珠光体P，又称A1线。第第3章章 铁碳合金铁碳合金1、选用材料、选用材料：由铁碳相图可知，合金中随着含碳量的不同，其组织各不相同，由铁碳相图可知，合金中随着含碳量的不同，其组织各不相同，从而导致其力学性能不同。因此，我们就可以根据机器零件所要求从而导致其力学性能不同。因此，我们就可以根据机器零件所要求的性能来选择不同含碳量的材料。的性能来选择不同含碳量的材料。2、叛断切削加性能、叛断切削加性能：低碳钢低碳钢中铁素体较多，塑性好，加工性不好；中铁素体较多，塑性好，加工性不好；中碳钢中碳钢中铁素体中铁素体含量比例适当，钢的硬度适当，易于加工。含量比例适当，钢的硬度适当，易于加工。3、制定热加工工艺：、制定热加工工艺：在在铸造铸造工艺方面，根据相图可以确定合适的熔化温度和浇注温度，工艺方面，根据相图可以确定合适的熔化温度和浇注温度，含碳量为含碳量为4.3%的铸铁铸造性最好；在的铸铁铸造性最好；在锻造锻造工艺方面，可以选择钢工艺方面，可以选择钢材的轧制和锻造的温度范围应在奥氏体区。材的轧制和锻造的温度范围应在奥氏体区。4、应用于热处理生产：、应用于热处理生产：由相图可知合金在固态加热和冷却过程中均有组织的变化，可以由相图可知合金在固态加热和冷却过程中均有组织的变化，可以进行热处理。并且可以正确选择加热温度。进行热处理。并且可以正确选择加热温度。第第3章章 铁碳合金铁碳合金引言：引言：1 1、热处理的概念、热处理的概念 2 2、热处理的目的、热处理的目的 将固态钢材采用适当的方式进行将固态钢材采用适当的方式进行加热、保温加热、保温和和冷冷却以获得却以获得所需组织与性能的工艺。所需组织与性能的工艺。（1 1）提高钢的力学性能）提高钢的力学性能（2 2）改善钢的工艺性能）改善钢的工艺性能第一节第一节 钢的热处理原理钢的热处理原理根据工艺类型、工艺名称和实现工艺的加热将热处理分为：根据工艺类型、工艺名称和实现工艺的加热将热处理分为：1、整体热处理、整体热处理2、表面热处理、表面热处理表面淬火、气相沉积表面淬火、气相沉积3 3、化学热处理：、化学热处理：渗碳、氮化、碳氮共渗渗碳、氮化、碳氮共渗退火、正火、淬火、回火退火、正火、淬火、回火第第4章章 钢的热处理钢的热处理热处理的理论依据热处理的理论依据第第4章章 钢的热处理钢的热处理第一节第一节 1、概念：将钢加热到适当温度，保持一定时间，然后在炉中缓慢地冷却的热处理工艺。2、目的：1）降低硬度，提高塑性，改善加工性能；2）细化晶粒，消除组织缺陷；3）消除内应力。第第4章章 钢的热处理钢的热处理3、分类：根据钢的成分和处理目的的不同，可分为完全退火、球化退火和去应力退火。（1）完全退火 1、定义：将钢加热Ac3以上3050C,完全奥氏体后，保温一定时间随之缓慢冷却到500C以下，出炉空冷。2、目的目的：细化晶粒，消除内应力，降低硬度，：细化晶粒，消除内应力，降低硬度，以利于切削加工。以利于切削加工。3、适用范围适用范围：亚共析钢型材：亚共析钢型材。第第4章章 钢的热处理钢的热处理（2）球化退火 1、定义：将钢加热到Ac1以上2030 C,保温后随炉缓冷至600 C，出炉空冷。2、目的：降低硬度、提高塑性、改善切削加工性能。3、适用范围：主要用于过共析钢及合金工具钢。第第4章章 钢的热处理钢的热处理（3）去应力退火 1、定义：将钢加热到500-600 C,保温后随炉缓冷至200-300 C出炉空冷。又称低温退火。2、目的：消除铸件、锻件和焊接件的内应力。（没有发生组织变化）3、适用范围：用于所有的钢。第第4章章 钢的热处理钢的热处理1、概念、概念：将钢件加热到将钢件加热到Ac3Ac3或或AccmAccm线以上线以上3050 3050 C C ，保温适当，保温适当的时间后，在的时间后，在空气空气中冷却的热处理工艺。中冷却的热处理工艺。2 2、目的、目的：1 1）对低碳钢，可细化晶粒，提高硬度，改善加）对低碳钢，可细化晶粒，提高硬度，改善加 工性工性能；能；2 2）对中碳钢，可提高硬度和强度，作为最终热处理；）对中碳钢，可提高硬度和强度，作为最终热处理；3 3）对高碳钢，可为球化退火作准备）对高碳钢，可为球化退火作准备 。第第4章章 钢的热处理钢的热处理退火与正火的加热温度范围退火与正火的加热温度范围第第4章章 钢的热处理钢的热处理2 2、目的、目的：提高钢的硬度、强度和耐磨性并保持足提高钢的硬度、强度和耐磨性并保持足够的韧性。够的韧性。1 1、概念、概念：将钢件加热到将钢件加热到Ac3Ac3或或Ac1Ac1以上某一温度，保持一以上某一温度，保持一定时间后，快速冷却的热处理工艺。定时间后，快速冷却的热处理工艺。第第4章章 钢的热处理钢的热处理3 3、淬火剂：、淬火剂：水、矿物油、盐水和碱水水、矿物油、盐水和碱水等。等。为了保证获得所需淬火组织，又要防止变形和开裂，必须采用为了保证获得所需淬火组织，又要防止变形和开裂，必须采用已有的淬火介质再配以各种冷却方法才能解决。通常的淬火方法包已有的淬火介质再配以各种冷却方法才能解决。通常的淬火方法包括括单液淬火、双液淬火、分级淬火单液淬火、双液淬火、分级淬火等，如图所示。等，如图所示。4.4.淬火方法淬火方法:第第4章章 钢的热处理钢的热处理4 4、淬火方法：、淬火方法：（1 1）单液淬火）单液淬火：将加热后的零件投入一种：将加热后的零件投入一种 冷却冷却 剂中冷却至室温。剂中冷却至室温。特点：操作简单，容易实现自动化。特点：操作简单，容易实现自动化。（2 2）双液淬火）双液淬火：先水后油，或先油后空气。先水后油，或先油后空气。特点：可防止变形与开裂。特点：可防止变形与开裂。（3 3）分级淬火）分级淬火：先放入一定温度的盐浴或碱浴中，先放入一定温度的盐浴或碱浴中，再空冷。再空冷。特点：有效减小内应力，防止变形与开裂；特点：有效减小内应力，防止变形与开裂；但只适于小尺寸工件。但只适于小尺寸工件。第第4章章 钢的热处理钢的热处理1 1、回火的概念、回火的概念：将淬火后钢件再加热到将淬火后钢件再加热到Ac1Ac1以下的某一温度，保以下的某一温度，保 温一定时间后，然后冷却到室温的热处理工艺温一定时间后，然后冷却到室温的热处理工艺 。2、回火的目的：降低淬火钢的脆性，提高韧性，调整硬度，消降低淬火钢的脆性，提高韧性，调整硬度，消除内应力，稳定工件的尺寸，获得所需要的力学性除内应力，稳定工件的尺寸，获得所需要的力学性能。能。第第4章章 钢的热处理钢的热处理3、回火的种类按回火温度的不同，回火可分以下三种：低温回火：150 C 250 C 中温回火：350 C 500 C 高温回火：500 C 650 C 第第4章章 钢的热处理钢的热处理1、低温回火（低温回火（150250150250）C C 目的目的：保持淬火钢的高硬度和高耐磨性，降低淬火应：保持淬火钢的高硬度和高耐磨性，降低淬火应 力力,减减少钢的脆性。硬度为少钢的脆性。硬度为58-64HRC58-64HRC。主要用于主要用于：刃具、量具、模具、滚动轴承、渗碳淬火：刃具、量具、模具、滚动轴承、渗碳淬火 件和表面淬火件。件和表面淬火件。2 2、中温回火（、中温回火（350500350500）C C 目的目的：获得高的弹性极限、屈服点和较好的韧性。：获得高的弹性极限、屈服点和较好的韧性。又称又称弹性弹性处理。硬度为处理。硬度为35-45HRC.35-45HRC.主要用于：主要用于：弹性零件及热锻模具等。弹性零件及热锻模具等。3 3、高温回火（、高温回火（500650500650）CC 目的目的：获得良好的综合力学性能。：获得良好的综合力学性能。又称又称调质调质处理。硬度为处理。硬度为25-35HRC.25-35HRC.主要用于主要用于：各种重要结构零件如螺栓、齿轮及轴承。：各种重要结构零件如螺栓、齿轮及轴承。第第4章章 钢的热处理钢的热处理引言引言:为了兼顾零件表面和心部两种不同性为了兼顾零件表面和心部两种不同性能要求能要求,生产中广泛采用表面热处理的方法生产中广泛采用表面热处理的方法,即表面淬火和化学热处理即表面淬火和化学热处理.一、表面淬火一、表面淬火 1 1、概念：指仅改变钢的表层组织的局、概念：指仅改变钢的表层组织的局部热处理工艺。部热处理工艺。第第4章章 钢的热处理钢的热处理 2、种类 火焰加热表面淬火火焰加热表面淬火：用氧用氧乙炔火焰喷射到工件表面，使其被快乙炔火焰喷射到工件表面，使其被快速加热到淬火温度，并立即喷水冷却的操作方法。速加热到淬火温度，并立即喷水冷却的操作方法。适用于含适用于含C 0.35%0.7%C 0.35%0.7%的中碳钢和中碳合金的中碳钢和中碳合金钢，如钢，如4545，40Cr40Cr。感应加热表面淬火感应加热表面淬火：用一定频率的感应电流使工件表面被快速加用一定频率的感应电流使工件表面被快速加热到淬火温度，并立即喷水冷却的操作方法。热到淬火温度，并立即喷水冷却的操作方法。适用于含适用于含C 0.4%0.5%C 0.4%0.5%的中碳钢和中碳合金钢，的中碳钢和中碳合金钢，如如4040，40Cr40Cr。第第4章章 钢的热处理钢的热处理引言 1、概念：将钢置于一定温度的活性介质中保温，使一种或几种元素渗入其表层，以改变其化学成分、组织和性能的热处理工艺。2、分类：渗碳、渗氮、碳氮共渗第第4章章 钢的热处理钢的热处理 概念概念：将钢放入渗碳的介质中加热并保温，使活性碳：将钢放入渗碳的介质中加热并保温，使活性碳原子渗入钢的表层的工艺称为渗碳。原子渗入钢的表层的工艺称为渗碳。目的目的：通过渗碳及随后的淬火和低温回火，使表面：通过渗碳及随后的淬火和低温回火，使表面具有高的硬度、耐磨性和抗疲劳性能，而心部具有一定具有高的硬度、耐磨性和抗疲劳性能，而心部具有一定的强度和良好的韧性配合的强度和良好的韧性配合。渗碳方法渗碳方法：渗碳方法有气体渗碳、固体渗碳和液体：渗碳方法有气体渗碳、固体渗碳和液体渗碳。目前广泛应用的是气体渗碳法。渗碳。目前广泛应用的是气体渗碳法。渗碳用钢渗碳用钢：含碳量为：含碳量为0.1%0.1%0.25%0.25%的低碳钢和低碳合的低碳钢和低碳合 金钢。金钢。第第4章章 钢的热处理钢的热处理 概念概念：渗氮俗称氮化，是指在一定温度下使活性氮原渗氮俗称氮化，是指在一定温度下使活性氮原子渗入工件表面的热处理工艺。子渗入工件表面的热处理工艺。目的：目的：是提高零件表面硬度、耐磨性、疲劳强度、热硬是提高零件表面硬度、耐磨性、疲劳强度、热硬性和耐蚀性等。性和耐蚀性等。渗氮方法渗氮方法：气体渗氮、离子渗氮等。生产中应用较多的是：气体渗氮、离子渗氮等。生产中应用较多的是气体渗氮。气体渗氮。渗氮用钢：渗氮用钢：优质碳素结构钢，如优质碳素结构钢，如2020，4040等；一般合金结构等；一般合金结构钢，如钢，如40Cr40Cr等；渗等；渗氮氮专用钢，如专用钢，如38CrMoAlA38CrMoAlA。第第4章章 钢的热处理钢的热处理：碳氮同时渗入工件表层。提高表面硬度、抗碳氮同时渗入工件表层。提高表面硬度、抗疲劳性和耐磨性，并兼具渗碳和渗氮的优点。疲劳性和耐磨性，并兼具渗碳和渗氮的优点。渗铬：渗铬：有较好的耐蚀性和优良的抗氧化性、硬度和耐磨性，有较好的耐蚀性和优良的抗氧化性、硬度和耐磨性，可代替不锈钢和耐热钢用于机械和工具制造。可代替不锈钢和耐热钢用于机械和工具制造。渗硼：渗硼：十分优秀的耐磨性、耐腐蚀磨损和泥浆磨损的能十分优秀的耐磨性、耐腐蚀磨损和泥浆磨损的能力，耐磨性明显优于渗氮、碳和碳氮共渗层，但不耐大力，耐磨性明显优于渗氮、碳和碳氮共渗层，但不耐大气和水的腐蚀。主要用于泥浆泵零部件、热作模具和工气和水的腐蚀。主要用于泥浆泵零部件、热作模具和工件夹具。件夹具。第第4章章 钢的热处理钢的热处理一、钢铁材料的生产过程铁矿石 生铁 钢钢锭）型材 铸铁轧制、挤压、拉拔、锻造等压力加工方法1、生铁的冶炼原料：铁矿石燃料：焦炭熔剂：石灰石设备：高炉2、钢的冶炼原料：生铁、废钢燃料：焦炭熔剂：石灰石；氧化剂，脱氧剂设备：电弧炉（钢板、型钢、钢管）第第5章章 工业用钢工业用钢第第5章章 工业用钢工业用钢第第5章章 工业用钢工业用钢钢碳素钢合金钢1、按含碳量分低碳钢 0.0218%C 0.25%中碳钢 0.25%C 0.6%高碳钢 0.6%C1%1%时不标出；当时不标出；当Wc0o0；前刀面与切削平面之间的夹角大于；前刀面与切削平面之间的夹角大于9090度度时，时，o0.o0o 0；前刀面与基面之间的夹角大于；前刀面与基面之间的夹角大于9090度时度时o 0.o 0.后角愈大，刀具与工件之间的磨擦愈小，但刀具强度也愈差。后角愈大，刀具与工件之间的磨擦愈小，但刀具强度也愈差。在正交平面中测量的在正交平面中测量的前刀面与基面的夹角前刀面与基面的夹角。在正交平面中测量的在正交平面中测量的主后刀面与切削平面主后刀面与切削平面的夹角。的夹角。3 3、副后角、副后角（oo）：在副正交平面中测量的在副正交平面中测量的副后刀面与副切削副后刀面与副切削平面平面的夹角的夹角。副后角影响刀面与已加工表面之间的磨擦和刀具强度。副后角影响刀面与已加工表面之间的磨擦和刀具强度。第十四章第十四章 金属切削加工金属切削加工4 4、刃倾角、刃倾角（ss）：）：在切削平面内度量的在切削平面内度量的主切削刃与基面之间主切削刃与基面之间的夹角的夹角。它总是正值它总是正值，刃倾角影响切屑排出的方向和刀头形状。，刃倾角影响切屑排出的方向和刀头形状。5 5、主偏角、主偏角（rr）：）：在基面内测量的在基面内测量的主切削刃在基面上的主切削刃在基面上的投影与进给运动方向投影与进给运动方向的夹角。的夹角。主偏角一般为正值主偏角一般为正值，它影响刀头强度。，它影响刀头强度。6 6、副偏角（、副偏角（r r）：）：在基面内测量的在基面内测量的副切削刃在基面上的副切削刃在基面上的投影与进给运动反方向投影与进给运动反方向的夹角。的夹角。副偏角一般为正值副偏角一般为正值，它影响刀头强度和表面粗糙度。，它影响刀头强度和表面粗糙度。前角和后角确定了前刀面和后刀面的位置；主偏角和刃倾角确定前角和后角确定了前刀面和后刀面的位置；主偏角和刃倾角确定了主切削刃的空间位置；副偏角和副后角确定了副后刀面的位置；即了主切削刃的空间位置；副偏角和副后角确定了副后刀面的位置；即六个基本角度确定了车刀切削部分的几何形状。六个基本角度确定了车刀切削部分的几何形状。第十四章第十四章 金属切削加工金属切削加工第十四章第十四章 金属切削加工金属切削加工四、刀具材料四、刀具材料1 1、刀具材料应具备的性能、刀具材料应具备的性能（1 1）高的硬度）高的硬度 刀具材料的硬度必须高于工件材料的硬度。刀具材料的常温硬刀具材料的硬度必须高于工件材料的硬度。刀具材料的常温硬度，一般要求在度，一般要求在HRC60HRC60以上。以上。（2 2）高的耐磨性）高的耐磨性 耐磨性表示刀具抵抗磨损的能力。一般刀具材料的硬度越高，耐磨性表示刀具抵抗磨损的能力。一般刀具材料的硬度越高，耐磨性越好耐磨性越好。（3 3）足够的强度和韧性）足够的强度和韧性以便承受切削力，冲击和振动，而不致于产生崩刃和折断以便承受切削力，冲击和振动，而不致于产生崩刃和折断（4 4）高的耐热性（热稳定性）高的耐热性（热稳定性）耐热性是指刀具材料在高温下保持硬度，耐磨性，强度和韧性的能力耐热性是指刀具材料在高温下保持硬度，耐磨性，强度和韧性的能力。（5 5）良好的工艺性能）良好的工艺性能 即刀具材料应具有良好的锻造性能，热处理性能，焊接性能，磨削即刀具材料应具有良好的锻造性能，热处理性能，焊接性能，磨削加工性能等加工性能等。第十四章第十四章 金属切削加工金属切削加工2 2、几种常见的刀具材料、几种常见的刀具材料（2 2）硬质合金）硬质合金（3 3）涂层刀具）涂层刀具（4 4）陶瓷刀具）陶瓷刀具（5 5）超硬刀具材料）超硬刀具材料（1 1）高速钢）高速钢YTYT类：类：YGYG类：类：YWYW类：类：金刚石金刚石立方氮化硼立方氮化硼第十四章第十四章 金属切削加工金属切削加工（1 1）高速钢）高速钢 高速钢是含有较多钨、钼、铬、钒等元素的高合金工具钢。与碳素工高速钢是含有较多钨、钼、铬、钒等元素的高合金工具钢。与碳素工具钢和合金工具钢相比，高速钢能提高切削速度具钢和合金工具钢相比，高速钢能提高切削速度1 13 3倍（因此而得名），倍（因此而得名），提高刀具耐用度提高刀具耐用度10104040倍。它可以加工从有色金属到高温合金在内的范围倍。它可以加工从有色金属到高温合金在内的范围广泛的材料。广泛的材料。高速钢刀具制造工艺简单，能锻造，容易磨出锋利的刀刃，因此在复杂高速钢刀具制造工艺简单，能锻造，容易磨出锋利的刀刃，因此在复杂刀具（钻头、丝锥、成形刀具、拉刀、齿轮刀具等）的制造中，高速钢占刀具（钻头、丝锥、成形刀具、拉刀、齿轮刀具等）的制造中，高速钢占有重要地位。有重要地位。第十四章第十四章 金属切削加工金属切削加工第十四章第十四章 金属切削加工金属切削加工第十四章第十四章 金属切削加工金属切削加工高压水刀高压水刀 有句成语叫做：有句成语叫做：“柔情似水柔情似水”，表明在常人眼中，液体的水无固定，表明在常人眼中，液体的水无固定形状，是温柔的象征。然而，科学研究发现，形状，是温柔的象征。然而，科学研究发现，高压水流在撞击物体表面高压水流在撞击物体表面最初的百万分之几秒时，其瞬时压力非常大。最初的百万分之几秒时，其瞬时压力非常大。利用水的这一特点，科学利用水的这一特点，科学家们将水变成了坚硬的高压水刀，可以用来挖泥、采矿，甚至切削钢板，家们将水变成了坚硬的高压水刀，可以用来挖泥、采矿，甚至切削钢板，还可用于冲孔、粉碎材料，甚至外科手术。还可用于冲孔、粉碎材料，甚至外科手术。高压水刀的优点有：用途高压水刀的优点有：用途广泛，可以加工钢板、铜板广泛，可以加工钢板、铜板、玻璃、塑料等各种类型的、玻璃、塑料等各种类型的材料；切削材料的切面光滑材料；切削材料的切面光滑，不会留下毛口或变形；在，不会留下毛口或变形；在切削某些化工合成材料肘，切削某些化工合成材料肘，不会放出有毒气体或产生烟不会放出有毒气体或产生烟尘；水刀穿越的速度非常快尘；水刀穿越的速度非常快，甚至不会将材料淋湿。目，甚至不会将材料淋湿。目前，许多国家已将高压水刀前，许多国家已将高压水刀切削工艺投入实际应用切削工艺投入实际应用第十四章第十四章 金属切削加工金属切削加工零件表面的形成和切削运动零件表面的形成和切削运动 一、零件表面的形成一、零件表面的形成 1、待加工表面：、待加工表面：2、已加工表面：、已加工表面：3、加工表面、加工表面 工件上即将被切除的表面。工件上即将被切除的表面。工件上经刀具切工件上经刀具切削后产生的新表面。削后产生的新表面。工件上正在被工件上正在被切除的表面。切除的表面。第十四章第十四章 金属切削加工金属切削加工二、切削运动二、切削运动 在切削加工形成零件的全过程中，刀具和工件之间必需要在切削加工形成零件的全过程中，刀具和工件之间必需要有相对运动，按作用的不同可分：有相对运动，按作用的不同可分：1、主运动：、主运动：2、进给运动：、进给运动：切除工件所必需的运动。是最基本、切除工件所必需的运动。是最基本、最主要的运动最主要的运动。保证加工连续进行的运动。保证加工连续进行的运动。第十四章第十四章 金属切削加工金属切削加工 正交平面参考系正交平面参考系建立过程建立过程第十四章第十四章 金属切削加工金属切削加工 毛坯的选择要考虑如下因素 1、零件材料的工艺特征 某些箱体需铸造，轴、齿轮等多半要锻造 2、零件的结构形状和外形尺寸 轴可选用圆棒料 机架、大齿轮可考虑铸钢 3、生产纲领的大小 例如：模锻和自由锻对零件数量要求不同 4、现有生产条件 外圆面技术要求 1、本身精度 尺寸、形状 2、位置精度 3、表面质量 外圆面加工方案分析 1、粗车 2、粗车半精车 3、粗车半精车磨 粗车半精车粗磨式半精磨 4、粗车半精车粗磨精磨 5、粗车半精车粗磨精磨研磨 6、粗车精车精细车(有色金属)孔的技术要求 1、本身精度 尺寸、形状 2、位置精度 3、表面质量 粗糙度、物理力学性能 孔加工方案分析 可在1、粗车 2、粗车半精车 3、粗车半精车磨 粗车半精车粗磨式半精磨 4、粗车半精车粗磨精磨 5、粗车半精车粗磨精磨研磨 6、粗车精车精细车(有色金属)第十六章第十六章 特种加工技术特种加工技术1 1、概念：、概念：特种加工主要是利用电能、光能、声能、特种加工主要是利用电能、光能、声能、热能和化学能对材料进行加工的方法。热能和化学能对材料进行加工的方法。引言：引言：2 2、特点：、特点：（1 1）工具的硬度可以低于工件的硬度。）工具的硬度可以低于工件的硬度。（2 2）工具与工件无显著的切削力。）工具与工件无显著的切削力。（3 3）能用简单的运动加工复杂的型面。）能用简单的运动加工复杂的型面。（4 4）其内容包括去除和结合等加工。）其内容包括去除和结合等加工。第十六章第十六章 特种加工技术特种加工技术一、加工原理一、加工原理 电火花加工是利用浸在工作液中的两极间脉冲放电时电火花加工是利用浸在工作液中的两极间脉冲放电时产生的电蚀作用蚀除导电材料的特种加工方法，又称放电产生的电蚀作用蚀除导电材料的特种加工方法，又称放电加工或电蚀加工，英文简称加工或电蚀加工，英文简称EDM.EDM.16-116-1 电火花加工电火花加工加工原理图加工原理图第十六章第十六章 特种加工技术特种加工技术二、特点二、特点1 1、穿孔加工、穿孔加工2 2、型腔加工、型腔加工3 3、线切割、线切割4 4、打印标记、打印标记三、应用三、应用 能加工普通切削加工方法难以切削的材料和复杂形状工件；加工时能加工普通切削加工方法难以切削的材料和复杂形状工件；加工时无切削力；不产生毛刺和刀痕沟纹等缺陷；工具电极材料无须比工件材无切削力；不产生毛刺和刀痕沟纹等缺陷；工具电极材料无须比工件材料硬；直接使用电能加工，便于实现自动化；加工后表面产生变质层，料硬；直接使用电能加工，便于实现自动化；加工后表面产生变质层，在某些应用中须进一步去除；工作液的净化和加工中产生的烟雾污染处在某些应用中须进一步去除；工作液的净化和加工中产生的烟雾污染处理比较麻烦。理比较麻烦。主要用于加工具有复杂形状的型孔和型腔的模具和零件；加工各种主要用于加工具有复杂形状的型孔和型腔的模具和零件；加工各种硬、脆材料，如硬质合金和淬火钢等；加工深细孔、异形孔、深槽、窄硬、脆材料，如硬质合金和淬火钢等；加工深细孔、异形孔、深槽、窄缝和切割薄片等；加工各种成形刀具、样板和螺纹环规等工具和量具。缝和切割薄片等；加工各种成形刀具、样板和螺纹环规等工具和量具。第十六章第十六章 特种加工技术特种加工技术线切割线切割第十六章第十六章 特种加工技术特种加工技术一、加工原理一、加工原理 利用金属在电解液中产生阳极溶解的电化学原理对利用金属在电解液中产生阳极溶解的电化学原理对工件进行成形加工的一种方法。工件进行成形加工的一种方法。二、特点和应用二、特点和应用1616-2-2 电解加工电解加工 用于型孔、型腔、复杂型面、深小孔、套料、膛线、用于型孔、型腔、复杂型面、深小孔、套料、膛线、去毛刺、刻印等加工。去毛刺、刻印等加工。第十六章第十六章 特种加工技术特种加工技术一、加工原理一、加工原理 利用光能利用光能进行加工的进行加工的方法。方法。二、特点和应用二、特点和应用1616-3-3 激光加工激光加工 1 1、激光打孔、激光打孔2 2、激光切割、激光切割3 3、激光焊接、激光焊接4 4、激光热处理、激光热处理第十六章第十六章 特种加工技术特种加工技术一、加工原理一、加工原理利用声能进行加工的方法。利用声能进行加工的方法。二、特点和应用二、特点和应用16-16-4 4 超声波加工超声波加工超声波加工适合于加工超声波加工适合于加工各种硬脆材料，特别是各种硬脆材料，特别是不导电的非金属材料，不导电的非金属材料，例如玻璃、陶瓷、石英、例如玻璃、陶瓷、石英、锗、硅、玛瑙、宝石、锗、硅、玛瑙、宝石、金刚石等。金刚石等。第十六章第十六章 特种加工技术特种加工技术第九章第九章 特种加工技术特种加工技术一、加工原理一、加工原理 利用电子束进行加工的方法。利用电子束进行加工的方法。二、特点和应用二、特点和应用16-516-5 离子束加工离子束加工
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