金属工艺学总复习课件

金属工艺学金属工艺学 总复习总复习考试题型考试题型oo名词解释名词解释：5小题，每小题3分，共15分oo选择题选择题：10小题，每小题1分，共10分oo填空题填空题：共30空左右，每空1分，共30分oo改错题改错题：共3题，每题4分，共12分o问答题问答题：30分左右第一篇第一篇 金属材料导论金属材料导论o金属材料力学性能指标的金属材料力学性能指标的含义含义、表示方法（符号）表示方法（符号）o强度包括抗拉强度强度包括抗拉强度b、屈服点（或屈服强度）、屈服点（或屈服强度）s。o塑性：定义，表征塑性好坏的指标塑性：定义，表征塑性好坏的指标伸长率（伸长率（）、）、断面收缩率（断面收缩率（）。o硬度：布（硬度：布（HB）、洛（）、洛（HR系列，最常用的为系列，最常用的为HRC）、维氏硬度）、维氏硬度(HV)材料的力学性能指标材料的力学性能指标o冲击韧性：冲击冲击韧性：冲击韧度（韧度（a ak k）o疲劳强度：疲劳强度：-1 -1 纯铁的晶体结构o常见金属的晶体结构有体心立方体心立方(fcc)、面心面心立方（立方（bcc）、密排六方（密排六方（hcp）。o纯铁的晶体结构有体心立方体心立方（-Fe、-Fe）面面心立方心立方（-Fe）。实际金属的晶体缺陷实际金属的晶体缺陷oo点缺陷点缺陷，包括空位、间隙原子、置换原子空位、间隙原子、置换原子。oo线缺陷线缺陷，主要是位错位错。oo面缺陷面缺陷，主要有金属晶体表面，晶界、相界、金属晶体表面，晶界、相界、亚晶界亚晶界等。金属的结晶o结晶速度与过冷度（T）的关系：T，结晶速度结晶速度，晶粒越细，晶粒越细。o金属结晶过程形核形核和长大长大。o晶粒对金属材料力学性能的影响：o晶粒越细，金属材料的强度、硬度越高，塑晶粒越细，金属材料的强度、硬度越高，塑性、韧性越好性、韧性越好。纯金属结晶过程中细化晶粒的方法o增大冷却速度增大冷却速度，增大过冷度增大过冷度o进行变质处理，增加外来晶核进行变质处理，增加外来晶核o采用机械、超声波振动、电磁搅拌等采用机械、超声波振动、电磁搅拌等。铁碳合金及二元相图o合金、组元、相合金、组元、相的基本概念的基本概念o铁碳合金基本组成相：铁碳合金基本组成相：F F、A A、FeFe3 3C C。o按溶质原子在溶剂晶格中所处的位置，固溶体分为按溶质原子在溶剂晶格中所处的位置，固溶体分为间隙间隙固溶体固溶体、置换固溶体置换固溶体o铁碳合金基本组织：铁碳合金基本组织：o固溶体固溶体：铁素体（铁素体（或或F F）、奥氏体（奥氏体（或或A A）；o混合物混合物：珠光体（珠光体（P P）、莱氏体（莱氏体（LdLd）o化合物化合物：渗碳体（渗碳体（FeFe3 3C C）钢的分类o按含碳量高低：低碳钢（低碳钢（wc0.25%）、中碳钢中碳钢（0.25%wc0.60%）、高碳钢（高碳钢（wc0.60%）o工具钢属于高碳钢高碳钢。常用碳素工具钢：T10A 平均含碳量为1%的优质碳素工具钢。o钢中杂质元素：Si、Mn（有益元素）（有益元素），S、P（有害元素）（有害元素）零件选材的一般原则：o满足使用性能使用性能要求o满足工艺性能工艺性能要求o满足经济性经济性要求钢的热处理o钢的热处理：是指在固态将钢加热到一定温钢的热处理：是指在固态将钢加热到一定温度，保温一段时间，而后冷却，以获得所需度，保温一段时间，而后冷却，以获得所需组织和性能的工艺方法。组织和性能的工艺方法。o钢热处理过程三阶段：钢热处理过程三阶段：加热加热、保温保温和和冷却冷却。o马氏体马氏体：C C在在-Fe-Fe中过饱和固溶体中过饱和固溶体。钢的热处理o钢的普通热处理工艺：退火、正火、淬火、钢的普通热处理工艺：退火、正火、淬火、回火。回火。o退火、回火的目的退火、回火的目的o淬火目的：获得硬度高的马氏体，提高钢的淬火目的：获得硬度高的马氏体，提高钢的强度和硬度。强度和硬度。o调质处理：调质处理：淬火淬火+高温回火高温回火o钢表面热处理的目的钢表面热处理的目的：改变工件表面层组织，：改变工件表面层组织，提高其表面的硬度、耐磨性。提高其表面的硬度、耐磨性。o表面淬火的方法有：表面淬火的方法有：o感应加热、火焰加热、激光加热表面淬火感应加热、火焰加热、激光加热表面淬火。铸造篇o铸造：是铸造：是指将熔融的金属液浇注入铸型内，指将熔融的金属液浇注入铸型内，待冷却凝固后获得所需形状和性能的毛坯或待冷却凝固后获得所需形状和性能的毛坯或零件的工艺过程零件的工艺过程。o铸造优点：铸造优点：o（1 1）原材料来源广。）原材料来源广。o（2 2）生产成本低。）生产成本低。o（3 3）铸件形状与零件接近，尺寸不受限制）铸件形状与零件接近，尺寸不受限制。铸造o合金铸造性能包括合金的流动性流动性、收缩性收缩性、偏析偏析和和吸气性能吸气性能等。等。o合金的充型能力充型能力：是指液态合金充满铸型型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腔，获得形状完整、轮廓清晰铸件的能力。o充型能力不足会产生浇不足浇不足、冷隔冷隔等缺陷。o液态合金流动性与合金的充型能力间的关系。合金的流动性o影响合金流动性的因素有哪些？o常用合金中常用合金中铸铁铸铁和和硅黄铜硅黄铜的流动性的流动性最好最好，铝铝硅合金硅合金次之次之，铸钢铸钢最差最差。共晶成分的合金共晶成分的合金流流动性动性最好最好。合金的凝固方式o逐层凝固逐层凝固、糊状凝固糊状凝固、中间凝固方式中间凝固方式。o金属凝固方式与铸件质量间的关系金属凝固方式与铸件质量间的关系 o逐层凝固方式逐层凝固方式合金的充型能力强，补缩性能强，合金的充型能力强，补缩性能强，便于防止缩孔和缩松便于防止缩孔和缩松，铸件质量高铸件质量高。o糊状凝固方式糊状凝固方式合金液流动性差，不易补缩，铸合金液流动性差，不易补缩，铸件在铸造工程中所产生的缺陷较多，件在铸造工程中所产生的缺陷较多，难以获得结晶难以获得结晶坚实的铸件坚实的铸件，铸件质量差铸件质量差。铸造合金的收缩o合金收缩的三个阶段：o液态收缩液态收缩、凝固收缩凝固收缩、固态收缩固态收缩o铸件产生缩孔、缩松的主要原因：液态收缩液态收缩、凝固收缩凝固收缩o合金产生应力、变形和开裂的主要原因：固固态收缩态收缩铸件内应力o铸造应力大致可分为热应力热应力和机械应力机械应力。oo热应力热应力热应力热应力：由于铸件壁厚不均匀或各部分冷却速铸件壁厚不均匀或各部分冷却速度不同，致使铸件各部分的收缩不同步而引起度不同，致使铸件各部分的收缩不同步而引起的应力的应力。o消除或减小热应力热应力的措施：铸件壁厚均匀铸件壁厚均匀，凝固方式采用同时凝固同时凝固。oo机械应力机械应力机械应力机械应力：铸件的固态收缩受铸型或型芯的机械阻碍而形成的应力。o防止机械应力机械应力的措施：改善铸型改善铸型和型芯的退让型芯的退让性性石墨在灰口铸铁中存在的形态o灰铸铁：片状片状o可锻铸铁：团絮状团絮状o蠕墨铸铁：蠕虫状蠕虫状o球墨铸铁：球状球状灰铸铁o灰铸铁常用的孕育剂：含硅75%的硅铁合金o灰铸铁牌号表示法及意义：HTXXXHTXXXo其中“HTHT”表示灰铸铁；“XXXXXX”表示其最小抗拉强度值。o应用：机床床身、机床导轨o灰铸铁综合性能最好。砂型铸造o整模造型整模造型：适用于：适用于铸件最大截面靠一端且为平铸件最大截面靠一端且为平面的铸件面的铸件。o分模造型分模造型：常用于生产：常用于生产最大截面在中部（或圆最大截面在中部（或圆形）的铸件形）的铸件。o挖砂造型挖砂造型：主要用于：主要用于分型面不是平面的单件、分型面不是平面的单件、小批铸件的生产小批铸件的生产。o假箱造型假箱造型：用于：用于成批生产需要挖砂造型的铸件成批生产需要挖砂造型的铸件。o活块造型活块造型：主要用于生产：主要用于生产带有突出部分且难以带有突出部分且难以起模的、单件、小批铸件的生产起模的、单件、小批铸件的生产。砂型铸造o造型方法按自动化程度可分造型方法按自动化程度可分手工造型手工造型、机器机器造型造型。o砂型铸造最基本的工序砂型铸造最基本的工序造型造型。特种铸造及铸件中的气孔特种铸造及铸件中的气孔o主要包括主要包括熔模铸造、压力铸造、金属型铸造、熔模铸造、压力铸造、金属型铸造、离心铸造离心铸造等。等。o熔模铸造的工艺过程。熔模铸造的工艺过程。o压型制造压型制造型壳制造型壳制造焙烧、浇注等。焙烧、浇注等。o析出性析出性气孔、气孔、侵入性侵入性气孔、反应性气孔。气孔、反应性气孔。铸件结构设计工艺性o1.避免外形侧凹避免外形侧凹o2.去掉不必要圆角，尽量使分型面为平面去掉不必要圆角，尽量使分型面为平面o3.尽量减少活块的数量尽量减少活块的数量4.起模方便、简单起模方便、简单5.尽量不用或少用型芯尽量不用或少用型芯金属压力加工o压力加工压力加工：在外力作用下，金属发生塑性变塑性变形形，从而获得具有一定形状形状、尺寸尺寸、组织组织和力学性能力学性能的工件工件的生产方法。o塑性变形方式包括滑移滑移和孪生孪生。其中以滑移为主。加工硬化（形变强化）o加工硬化（形变强化）加工硬化（形变强化）：是指金属经过冷变金属经过冷变形后，随着形变量增加，强度、硬度提高而形后，随着形变量增加，强度、硬度提高而塑性降低的现象塑性降低的现象。o提高金属塑性变形的措施有加热（回复）加热（回复）和塑变（再结晶）塑变（再结晶）。o消除加工硬化采用再结晶退火再结晶退火。金属的可锻性o可锻性：衡量金属通过可锻性：衡量金属通过塑性加工塑性加工获得优质锻件获得优质锻件难易程度难易程度的工艺性能。的工艺性能。o衡量金属可锻性的指标：衡量金属可锻性的指标：塑性塑性和和变形抗力变形抗力o金属可锻性的影响因素：金属可锻性的影响因素：金属材料本质金属材料本质（化学（化学成分和组织）、成分和组织）、变形条件变形条件（变形温度、变形速（变形温度、变形速度和应力状态）度和应力状态）金属材料的冷变形与热变形o再结晶温度以上再结晶温度以上的变形称为的变形称为热变形热变形，再结晶再结晶温度以下温度以下的变形称为的变形称为冷变形冷变形。o再结晶温度再结晶温度:T再再=0.4T熔熔（K）。o能判断某金属材料在某一温度下加工是属于能判断某金属材料在某一温度下加工是属于热加工还是冷加工！热加工还是冷加工！锻造o锻造工艺包括锻造工艺包括自由锻、模锻、胎膜锻自由锻、模锻、胎膜锻。o胎膜类型：胎膜类型：扣模扣模 、套筒模、套筒模 、合模、合模。o锻前对金属预热的目的是什么？锻前对金属预热的目的是什么？o模膛包括制坯模膛、模锻模膛。其中模锻模模膛包括制坯模膛、模锻模膛。其中模锻模膛又包括预锻模膛和终锻模膛。膛又包括预锻模膛和终锻模膛。避免锥面或斜面避免相贯线避免凸台、加强筋做成组合件锻锻件件结结构构的的工工艺艺性性 避免加强筋、工字形、避免加强筋、工字形、椭圆形等复杂表面椭圆形等复杂表面自由锻件自由锻件避免叉形件内部的台阶避免叉形件内部的台阶板料冲压o冲压的基本工序：分离工序、变形工序。冲压的基本工序：分离工序、变形工序。o分离工序分离工序：落料、冲孔、切断：落料、冲孔、切断o变形工序变形工序：弯曲、胀形、拉深、翻边：弯曲、胀形、拉深、翻边o凸凹模间隙对冲压件质量和模具寿命的影响凸凹模间隙对冲压件质量和模具寿命的影响：o间隙过大：间隙过大：冲压件断面质量差，光亮带小一些，剪冲压件断面质量差，光亮带小一些，剪裂带和毛刺均较大，但模具寿命长。裂带和毛刺均较大，但模具寿命长。o间隙过小：间隙过小：冲压件断面质量好，光亮带增大，但毛冲压件断面质量好，光亮带增大，但毛刺也增大，模具磨损严重，寿命受影响刺也增大，模具磨损严重，寿命受影响。焊接o焊接是指通过加热或加压，或者两者并用，并且用或不用填充材料，借助金属原子间的结合与扩散，使分离的金属材料牢固连接在一起。电弧焊焊接接头的组织和性能o焊接热影响区：指焊缝附近因焊接热作用而焊缝附近因焊接热作用而发生组织和性能变化的区域发生组织和性能变化的区域。o焊接热影响区包括熔合区熔合区、过热区过热区、正火区正火区和部分相变区部分相变区。o熔化区是焊接接头性能最薄弱的区域。o焊接应力与变形产生的原因：焊件局部不均焊件局部不均匀加热，造成焊接过程的加热和冷却受到周匀加热，造成焊接过程的加热和冷却受到周围冷金属的拘束，不能自由膨胀和收缩围冷金属的拘束，不能自由膨胀和收缩。焊接变形o焊接变形形式：尺寸收缩尺寸收缩、角变形角变形、弯曲变弯曲变形形、扭扭曲变形曲变形、波浪变形波浪变形等。o焊接变形的防止与消除的措施：焊缝对称分焊缝对称分布、采用反变形、采用对称焊和分段倒退焊、布、采用反变形、采用对称焊和分段倒退焊、采用多层多道焊、固定定位焊采用多层多道焊、固定定位焊等。o普通电焊条的组成：焊芯焊芯和药皮药皮电焊条o药皮的作用：oa.帮助引弧，使电弧稳定；帮助引弧，使电弧稳定；ob.产生熔渣和气体，保护溶池金属不被氧化；产生熔渣和气体，保护溶池金属不被氧化；oc.向焊缝内渗入合金元素，提高焊缝强度向焊缝内渗入合金元素，提高焊缝强度。o焊条的种类：碱性焊条碱性焊条和酸性焊条酸性焊条。焊接o气体保护焊：氩弧焊氩弧焊和二氧化碳气体保护焊二氧化碳气体保护焊。o电阻焊包括点焊点焊、缝焊缝焊、对焊对焊、凸焊凸焊。o对焊形式：电阻对焊电阻对焊和闪光对焊闪光对焊。o钎焊包括硬钎焊硬钎焊、软钎焊软钎焊。o含碳量越低，焊接性能越好含碳量越低，焊接性能越好。低碳钢焊接性能优于中碳钢和高碳钢。焊接工件结构工艺性切削加工基础o常见机床切削加工过程的主运动、进给运常见机床切削加工过程的主运动、进给运动动o切削用量三要素：切削用量三要素：切削速度切削速度（vc）、切削切削深度深度（ap）、进给量进给量（f）。o切削速度（切削速度（vc）的计算：）的计算：刀具材料o刀具材料的性能要求：o 较高硬度；较高硬度；o 足够强度和韧性；足够强度和韧性；o 较好的耐磨性；较好的耐磨性；o 较高的耐热性或红硬性；较高的耐热性或红硬性；o 较好的工艺性；较好的工艺性；o 成本低，来源广；成本低，来源广；常用刀具材料o工具钢（高碳钢）：碳素工具钢工具钢（高碳钢）：碳素工具钢（T10AT10A）、低合金工具钢（低合金工具钢（9SiCr9SiCr）o高速钢（高速钢（W18Cr4VW18Cr4V ）、硬质合金（）、硬质合金（YGYG、YTYT）刀具刀具切削几何参数切削几何参数o三面三面：前刀面、主后刀面、副后刀面：前刀面、主后刀面、副后刀面o两刃两刃：主切削刃、副切削刃：主切削刃、副切削刃o一尖一尖：刀尖（两刃的交点）：刀尖（两刃的交点）刀具的刀具的结构结构o整体式、焊接式、机夹式整体式、焊接式、机夹式金属切削过程o切屑的形成过程切屑的形成过程o切屑的种类：切屑的种类：带状切屑带状切屑、节状切屑节状切屑、崩碎切崩碎切屑屑。o切削瘤的控制（影响因素、控制措施）切削瘤的控制（影响因素、控制措施）切削热o切削热的产生：切削热的产生：o（1 1）切屑层的金属发生弹性变形、塑性变切屑层的金属发生弹性变形、塑性变形而产生大量的热形而产生大量的热o（2 2）切屑与刀具前刀面产生的摩擦切屑与刀具前刀面产生的摩擦o（3 3）工件与刀具后刀面产生的摩擦工件与刀具后刀面产生的摩擦o切削热的传导：绝大多数传给切屑切削热的传导：绝大多数传给切屑（50508686），以切屑形式散热。），以切屑形式散热。刀具磨损o刀具磨损过程的三个阶段：初期磨损阶段、正刀具磨损过程的三个阶段：初期磨损阶段、正常磨损阶段、急剧磨损阶段。常磨损阶段、急剧磨损阶段。o刀具耐用度的主要影响因素：刀具材料、刀具刀具耐用度的主要影响因素：刀具材料、刀具角度、是否加冷却液角度、是否加冷却液o刀具耐用度与切削三要素的关系：刀具耐用度与切削三要素的关系：切削速度切削速度（V V），切削用量（，切削用量（f f、p p），切削温度，切削温度，刀具磨损，刀具磨损，耐用度，耐用度。其中切削速度（其中切削速度（V V）影响最大。影响最大。金属切削过程o切削加工性：切削加工性：指材料加工的难易程度。指材料加工的难易程度。o切削液的作用：冷却、润滑。切削液的作用：冷却、润滑。o切削液的类型：水基切削液（以冷却作用为切削液的类型：水基切削液（以冷却作用为主）、油基切削液（以润滑为主）。主）、油基切削液（以润滑为主）。o粗加工：冷却、降温粗加工：冷却、降温水基切削液水基切削液o精加工：润滑，减小摩擦，提高表面质量精加工：润滑，减小摩擦，提高表面质量 油基切削液油基切削液切削加工性o切削加工性切削加工性是指材料被切削加工的难易程度是指材料被切削加工的难易程度。o切削用量的选用原则及切削用量如何选用？o机床分类及机床型号表示的含义 如如CA6140 C-类代号(车床类机床)A-结构特性代号 6-组代号(落地及卧式车床组)1-系代号(卧式车床系)40-主参数(最大工件回转直径的1/10)车削加工o加工零件类型：回转体零件加工零件类型：回转体零件o主运动：工件的旋转主运动：工件的旋转o进给运动：刀具移动进给运动：刀具移动o加工范围：外圆面、孔、圆锥面、退刀槽、加工范围：外圆面、孔、圆锥面、退刀槽、切断、端面、倒角、内螺纹、外螺纹、滚花、切断、端面、倒角、内螺纹、外螺纹、滚花、成形面。成形面。钻削o钻孔工具：麻花钻，麻花钻工作部分由切削钻孔工具：麻花钻，麻花钻工作部分由切削部分和导向部分组成。部分和导向部分组成。o钻孔属于钻孔属于粗加工粗加工，加工精度低，表面粗糙度，加工精度低，表面粗糙度较大。较大。o引偏：在切削力作用下，由于钻头刚度很差，导向性不好，很容易弯曲，引起孔径扩大、孔轴偏斜、孔径不圆等的现象。扩孔和铰孔o对于孔径大于大于30mm的孔，先钻后扩先钻后扩。o钻孔、扩孔、铰孔加工精度比较：o钻孔（粗加工）扩孔（半精加工）铰孔（精加工）o孔径小于小于1mm的微小孔，电火花线切割电火花线切割镗孔o箱体类、壳体类零件上的孔或孔系的加工。o镗孔加工精度高，易保证各孔间的位置度。刨削加工o刨削加工设备：牛头刨、龙门刨刨削加工设备：牛头刨、龙门刨o加工范围：加工范围：平面平面、槽、成形面、槽、成形面o刨削加工精度低，表面质量较差。属于刨削加工精度低，表面质量较差。属于粗加粗加工工。o刨削加工是刨削加工是平面加工平面加工主要方法之一。主要方法之一。拉削加工o加工设备：拉床o加工刀具：多齿拉刀o加工精度高，表面粗糙度小。铣削加工o铣削加工是铣削加工是平面加工平面加工的主要工艺方法之一。的主要工艺方法之一。o加工设备：铣床（立式铣床、卧式铣床、龙加工设备：铣床（立式铣床、卧式铣床、龙门铣）门铣）o加工范围：平面、槽、齿轮、加工范围：平面、槽、齿轮、o铣削方式：铣削方式：周铣、端铣周铣、端铣，其中周铣包括顺铣、，其中周铣包括顺铣、逆铣，常用逆铣。逆铣，常用逆铣。o铣削加工精度较低，表面质量较低，属于铣削加工精度较低，表面质量较低，属于粗粗加工加工。磨削加工o磨削加工属于磨削加工属于精加工精加工。o磨削加工主要用于磨削加工主要用于淬火钢件外圆面淬火钢件外圆面、内孔内孔、平面平面的加工的加工o加工设备：磨床（外圆磨床、内圆磨床、平加工设备：磨床（外圆磨床、内圆磨床、平面磨床）。面磨床）。精整加工o精整加工：从零件表面切除很薄的一层材料，以提高其尺寸精度提高其尺寸精度和表面粗糙度表面粗糙度的工艺方法。o常用的精整加工方法：研磨研磨和珩磨珩磨o光整加工：零件表面不切除或切除极薄的一层金属材料，以提高其表面粗糙度表面粗糙度。o常见的光整加工方法：抛光抛光。