金属工艺学复习资料

1第一篇金属材料导论金属材料力学性能指标的含义、表示方法（符号）强度包括抗拉强度σb、屈服点（或屈服强度）σs。塑性：定义，表征塑性好坏的指标→伸长率（δ）、断面收缩率（）。硬度：布（HB）、洛（HR系列，最常用的为HRC）、维氏硬度(HV)材料的力学性能指标冲击韧性：冲击韧度（ak）疲劳强度：σ-1纯铁的晶体结构常见金属的晶体结构有体心立方(fcc)、面心立方（bcc）、密排六方（hcp）。纯铁的晶体结构有体心立方（α-Fe、δ-Fe）面心立方（γ-Fe）。实际金属的晶体缺陷点缺陷，包括空位、间隙原子、置换原子。线缺陷，主要是位错。面缺陷，主要有金属晶体表面，晶界、相界、亚晶界等。金属的结晶结晶速度与过冷度（△T）的关系：△T↑，结晶速度↑，晶粒越细。金属结晶过程→形核和长大。晶粒对金属材料力学性能的影响：晶粒越细，金属材料的强度、硬度越高，塑性、韧性越好。纯金属结晶过程中细化晶粒的方法⑴增大冷却速度，增大过冷度⑵进行变质处理，增加外来晶核⑶采用机械、超声波振动、电磁搅拌等。铁碳合金及二元相图合金、组元、相的基本概念铁碳合金基本组成相：F、A、Fe3C。按溶质原子在溶剂晶格中所处的位置，固溶体分为间隙固溶体、置换固溶体铁碳合金基本组织：固溶体：铁素体（α或F）、奥氏体（γ或A）；混合物：珠光体（P）、莱氏体（Ld）化合物：渗碳体（Fe3C）钢的分类按含碳量高低：低碳钢（wc≤0.25%）、中碳钢（0.25%≤wc≤0.60%）、高碳钢（wc≥0.60%）工具钢属于高碳钢。常用碳素工具钢：T10A平均含碳量为1%的优质碳素工具钢。钢中杂质元素：Si、Mn（有益元素），S、P（有害元素）零件选材的一般原则：满足使用性能要求满足工艺性能要求满足经济性要求钢的热处理2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，以获得所需组织和性能的工艺方法。钢热处理过程三阶段：加热、保温和冷却。马氏体：C在α-Fe中过饱和固溶体。钢的普通热处理工艺：退火、正火、淬火、回火。退火、回火的目的淬火目的：获得硬度高的马氏体，提高钢的强度和硬度。调质处理：淬火+高温回火钢表面热处理的目的：改变工件表面层组织，提高其表面的硬度、耐磨性。表面淬火的方法有：感应加热、火焰加热、激光加热表面淬火第二篇铸造篇铸造：是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零件的工艺过程。铸造优点：（1）原材料来源广。（2）生产成本低。（3）铸件形状与零件接近，尺寸不受限制铸造合金铸造性能包括合金的流动性、收缩性、偏析和吸气性能等。合金的充型能力：是指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。充型能力不足会产生浇不足、冷隔等缺陷。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影响合金流动性的因素有哪些？常用合金中铸铁和硅黄铜的流动性最好，铝硅合金次之，铸钢最差。共晶成分的合金流动性最好。合金的流动性影响合金流动性的因素有哪些？常用合金中铸铁和硅黄铜的流动性最好，铝硅合金次之，铸钢最差。共晶成分的合金流动性最好。合金的凝固方式逐层凝固、糊状凝固、中间凝固方式。金属凝固方式与铸件质量间的关系逐层凝固方式——合金的充型能力强，补缩性能强，便于防止缩孔和缩松，铸件质量高。糊状凝固方式——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，难以获得结晶坚实的铸件，铸件质量差。铸造合金的收缩合金收缩的三个阶段：液态收缩、凝固收缩、固态收缩铸件产生缩孔、缩松的主要原因：液态收缩、凝固收缩3合金产生应力、变形和开裂的主要原因：固态收缩铸件内应力铸造应力大致可分为热应力和机械应力。热应力：由于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的应力。消除或减小热应力的措施：铸件壁厚均匀，凝固方式采用同时凝固。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。防止机械应力的措施：改善铸型和型芯的退让性石墨在灰口铸铁中存在的形态灰铸铁：片状可锻铸铁：团絮状蠕墨铸铁：蠕虫状球墨铸铁：球状灰铸铁灰铸铁常用的孕育剂：含硅75%的硅铁合金灰铸铁牌号表示法及意义：HTXXX其中“HT”表示灰铸铁；“XXX”表示其最小抗拉强度值。应用：机床床身、机床导轨灰铸铁综合性能最好。砂型铸造整模造型：适用于铸件最大截面靠一端且为平面的铸件。分模造型：常用于生产最大截面在中部（或圆形）的铸件。挖砂造型：主要用于分型面不是平面的单件、小批铸件的生产。假箱造型：用于成批生产需要挖砂造型的铸件。活块造型：主要用于生产带有突出部分且难以起模的、单件、小批铸件的生产。砂型铸造造型方法按自动化程度可分手工造型、机器造型。砂型铸造最基本的工序→造型。特种铸造及铸件中的气孔主要包括熔模铸造、压力铸造、金属型铸造、离心铸造等。熔模铸造的工艺过程。压型制造→型壳制造→焙烧、浇注等。析出性气孔、侵入性气孔、反应性气孔。铸件结构设计工艺性1.避免外形侧凹42.去掉不必要圆角，尽量使分型面为平面3.尽量减少活块的数量4.起模方便、简单5.尽量不用或少用型芯第三篇金属压力加工5压力加工：在外力作用下，金属发生塑性变形，从而获得具有一定形状、尺寸、组织和力学性能的工件的生产方法。塑性变形方式包括滑移和孪生。其中以滑移为主。加工硬化（形变强化）加工硬化（形变强化）：是指金属经过冷变形后，随着形变量增加，强度、硬度提高而塑性降低的现象。提高金属塑性变形的措施有加热（回复）和塑变（再结晶）。消除加工硬化采用再结晶退火。金属的可锻性可锻性：衡量金属通过塑性加工获得优质锻件难易程度的工艺性能。衡量金属可锻性的指标：塑性和变形抗力金属可锻性的影响因素：金属材料本质（化学成分和组织）、变形条件（变形温度、变形速度和应力状态）金属材料的冷变形与热变形再结晶温度以上的变形称为热变形，再结晶温度以下的变形称为冷变形。再结晶温度:T再=0.4T熔（K）。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！锻造锻造工艺包括自由锻、模锻、胎膜锻。胎膜类型：扣模、套筒模、合模。锻前对金属预热的目的是什么？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。避免锥面或斜面（锻锻件件结结构构的的工工艺艺））避免凸台、加强筋做成组合件避免锥面或斜面避免相贯线6避免加强筋、工字形、椭圆形等复杂表面避免叉形件内部的台阶板料冲压冲压的基本工序：分离工序、变形工序。分离工序：落料、冲孔、切断变形工序：弯曲、胀形、拉深、翻边凸凹模间隙对冲压件质量和模具寿命的影响：间隙过大：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。间隙过小：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。第四篇焊接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焊接热影响区：指焊缝附近因焊接热作用而发生组织和性能变化的区域。焊接热影响区包括熔合区、过热区、正火区和部分相变区。熔化区是焊接接头性能最薄弱的区域。焊接应力与变形产生的原因：焊件局部不均匀加热，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。焊接变形焊接变形形式：尺寸收缩、角变形、弯曲变形、扭曲变形、波浪变形等。焊接变形的防止与消除的措施：焊缝对称分布、采用反变形、采用对称焊和分段倒退焊、采用多层多道焊、固定定位焊等。普通电焊条的组成：焊芯和药皮电焊条药皮的作用：a.帮助引弧，使电弧稳定；b.产生熔渣和气体，保护溶池金属不被氧化；c.向焊缝内渗入合金元素，提高焊缝强度。焊条的种类：碱性焊条和酸性焊条。焊接7气体保护焊：氩弧焊和二氧化碳气体保护焊。电阻焊包括点焊、缝焊、对焊、凸焊。对焊形式：电阻对焊和闪光对焊。钎焊包括硬钎焊、软钎焊。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第五篇切削加工基础常见机床切削加工过程的主运动、进给运动切削用量三要素：切削速度（vc）、切削深度（ap）、进给量（f）。切削速度（vc）的计算：min//1000msmdnVc或8刀具材料刀具材料的性能要求：①较高硬度；②足够强度和韧性；③较好的耐磨性；④较高的耐热性或红硬性；⑤较好的工艺性；⑥成本低，来源广；常用刀具材料工具钢（高碳钢）：碳素工具钢（T10A）、低合金工具钢（9SiCr）高速钢（W18Cr4V）、硬质合金（YG、YT）刀具切削几何参数三面：前刀面、主后刀面、副后刀面两刃：主切削刃、副切削刃一尖：刀尖（两刃的交点）刀具的结构整体式、焊接式、机夹式金属切削过程切屑的形成过程切屑的种类：带状切屑、节状切屑、崩碎切屑。切削瘤的控制（影响因素、控制措施）切削热切削热的产生：（1）切屑层的金属发生弹性变形、塑性变形而产生大量的热（2）切屑与刀具前刀面产生的摩擦（3）工件与刀具后刀面产生的摩擦切削热的传导：绝大多数传给切屑（50％～86％），以切屑形式散热。刀具磨损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。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刀具耐用度与切削三要素的关系：切削速度（V）↑，切削用量（f、αp）↑，切削温度↑，刀具磨损↑，耐用度↓。其中切削速度（V）影响最大。金属切削过程切削加工性：指材料加工的难易程度。切削液的作用：冷却、润滑。9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）。粗加工：冷却、降温→水基切削液精加工：润滑，减小摩擦，提高表面质量→油基切削液切削加工性切削加工性是指材料被切削加工的难易程度。切削用量的选用原则及切削用量如何选用？cpvfa机床分类及机床型号表示的含义如CA6140C--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加工零件类型：回转体零件主运动：工件的旋转进给运动：刀具移动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、成形面。钻削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。钻孔属于粗加工，加工精度低，表面粗糙度较大。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对于孔径大于30mm的孔，先钻后扩。钻孔、扩孔、铰孔加工精度比较：钻孔（粗加工）＜扩孔（半精加工）＜铰孔（精加工）孔径小于1mm的微小孔，电火花线切割镗孔箱体类、壳体类零件上的孔或孔系的加工。镗孔加工精度高，易保证各孔间的位置度。刨削加工刨削加工设备：牛头刨、龙门刨加工范围：平面、槽、成形面刨削加工精度低，表面质量较差。属于粗加工。刨削加工是平面加工主要方法之一。拉削加工加工设备：拉床加工刀具：多齿拉刀加工精度高，表面粗糙度小。10铣削加工铣削加工是平面加工的主要工艺方法之一。加工设备：铣床（立式铣床、卧式铣床、龙门铣）加工范围：平面、槽、齿轮、铣削方式：周铣、端铣，其中周铣包括顺铣、逆铣，常用逆铣。铣削加工精度较低，表面质量较低，属于粗加工。磨削加工磨削加工属于精加工。磨削加工主要用于淬火钢件外圆面、内孔、平面的加工加工设备：磨床（外圆磨床、内圆磨床、平面磨床）。精整加工精整加工：从零件表面切除很薄的一层材料，以提高其尺寸精度和表面粗糙度的工艺方法。常用的精整加工方法：研磨和珩磨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。常见的光整加工方法：抛光。