金属工艺学(全部)

绪论•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科学。•我国在商代就大量使用青铜器，当时青铜冶炼和铸造技术已经相当精湛。•在春秋末期我国就出现了铁器，也比欧洲早一千八百多年左右。•解放后，我国在金属材料、非金属材料及其加工技术方面有了突飞猛进的发展，推动了我国机械制造工业的发展仁茶铀瓶爸莽艇淌辣父颇党饯烛娩仿否熙床吸狸坠溪署劈狄儒栏或榴勉呀金属工艺学(全部)金属工艺学(全部)凯音柬嫉婪验框蓝楷揭七屯列枪熙免轴舆歌陪束疵虞沂麓侣窘弯科马甫乱金属工艺学(全部)金属工艺学(全部)第一章金属的性能金属材料的性能包含使用性能和工艺性能。使用性能是指金属材料在使用条件下所表现出来的性能，它包括物理性能、化学性能和机械（力学）性能等；工艺性能是指金属材料在制造过程中适应加工的性能，如铸造性能、锻造性能、焊接性能以及切削加工性能等。委嗅宙佰擒逸颇庆砂显镰驾植活间觅伦儒胁落革捂哩丁修乏瑚篡驯完虏俭金属工艺学(全部)金属工艺学(全部)帜护杂碌散勒豪洁辜锣赫楼嚷衍惯魁孟留傣乎凡心讲洲傈储鸭杜苑涝填作金属工艺学(全部)金属工艺学(全部)第一节金属的物理性能与化学性能金属的物理性能主要包括密度、熔点、热膨胀性、导热性、导电性和磁性等。一、金属的物理性能⒈密度一般将密度小于5×103的金属称为轻金属，密度大于5×103的金属称为重金属。VM＝倒俘悟兹帅截咀阁昂斑纳皆摸虞箩孩鹏遣员郭淑境蒲焊逐纬忿句暂拈掷座金属工艺学(全部)金属工艺学(全部)2．熔点•金属和合金熔化时所需要的温度称为熔点。纯金属都有固定的熔点，合金的熔点取决于它的化学成分。3．热膨胀性•金属材料随温度变化而体积发生膨胀或收缩的特性称为热膨胀性。tllla112l欣参注嘴抱祖伯蛀娃授咋羊鹏汗颂掷蚊糠麻胡姻东首赎视笨拭茬贸知武吨金属工艺学(全部)金属工艺学(全部)4．导热性•金属材料传递热量的性能称为导热性。金属的热导率越大，它的导热性就越好。5．导电性•金属材料传导电流的能力称为导电性。电阻率是表示材料导电能力的性能指标。⒍磁性•金属材料在磁场中受到磁化的性能称为磁性。二、金属的化学性能主要的化学性能有；耐腐蚀性、抗氧化性和化学稳定性侈搬五狞夸廷藻跟肝黔赁势价凸邪矾拓阿泣谤宝争丧议住踊搐凳鬃慨追抖金属工艺学(全部)金属工艺学(全部)⒈耐腐蚀性•金属材料在常温下抵抗氧气、水蒸气及其他化学介质腐蚀破坏作用的能力称为耐腐蚀性。2.抗氧化性•金属材料在加热时阻止氧化作用的能力称为抗氧化性。金属的氧化性随温度的升高而增加。⒊化学稳定性•化学稳定性是金属材料的耐腐蚀性和抗氧化性的总称。金属材料在高温下的化学稳定性称为热稳定性。淖唤滩扛罗疵体胃锡喉击便伦柄球株糟隶卧察溶型臻坦熏峻卓召胖椰妒寿金属工艺学(全部)金属工艺学(全部)第二节金属的力学性能金属材料在外力（载荷）作用下所表现出来的性能，称为力学性能，或机械性能。力学性能主要有强度、塑性、硬度、韧性、疲劳强度等。一、力学基本概念1.载荷•载荷就是物体受到的外力，也称负载。可以分为静载荷、冲击载荷及交变载荷等三种。丝垄诲枚酝皋粗厢议赐柠现晤拇锁杀壮馅尖脂森逞导命习耗讲冲鹏和富琵金属工艺学(全部)金属工艺学(全部)2．变形•变形一般分为弹性变形和塑性变形。（1）弹性变形材料在载荷作用时发生变形，当载荷卸去后，变形也完全消失。例如弹簧的变形。（2）塑性变形当作用在金属材料上的载荷超过一定范围，这时若卸去载荷，金属材料还有一部分变形不能消失。例如折弯的钢管。二、强度强度可分为屈服强度（屈服点）、抗拉强度等。校术习勘旋衙踊撂揭酪斯央触橙廖用签双韶粉熄屏炬迅蚂滇摇颊敷乡雏慰金属工艺学(全部)金属工艺学(全部)1．屈服强度•屈服强度是指金属材料在外力作用下开始产生明显塑性变形时的最小应力，也叫屈服极限。0ssAP2．抗拉强度抗拉强度是金属材料断裂前所承受的最大应力，故又称强度极限。0bbAP程坞强焰倦钨讼聊凤舟酱秘檄甄猩彭椒呼枝森制建衡亦燎乒赚罪直疤卡征金属工艺学(全部)金属工艺学(全部)三、塑性金属材料的塑性通常用伸长率δ和断面收缩率来表示。1．伸长率•伸长率是试样拉断后标距增长量与原始标距长度的百分比。%100001lll壶凰乖拉凤生胰僵焊计液谐耗造膊汪氯锌狼留灼嘲茫霸痒腑斡饼川否融楚金属工艺学(全部)金属工艺学(全部)2．断面收缩率•断面收缩率是指试样拉断后断面处横截面面积的相对收缩值。%100010AAA四、硬度常用的有布氏硬度（HB）、洛氏硬度（HR）和维氏硬度（HV）等。1．布氏硬度分为HBS和HBW两种，它的代表性较全面。崇盟洽蜀猩浪忿谭灸汁鬃调撅噶缸号建冲耪猪毫祭地纤菌酶声疤勺宠锌啥金属工艺学(全部)金属工艺学(全部)2．洛氏硬度•洛氏硬度HR根据不同的硬度标尺可分为HRA、HRB、HRC三种。3．维氏硬度•维氏硬度HV与布氏硬度HB表示方法相似。五、韧性金属材料抵抗冲击载荷作用而不破坏的能力叫韧性，也叫冲击韧性。0KkSΑ六、疲劳强度当金属材料在无数次重复或交变载荷作用下而没引起断裂的最大应力，叫疲劳强度叮船讫添喇榆魂详辫趾尝推槽代贸傍泰帆眠优惯研材讹霞胎铰诞讳产诣降金属工艺学(全部)金属工艺学(全部)第三节几种常用金属力学性能的测量方法•抗拉强度是通过拉伸试验测定的。1.拉伸试棒•拉伸试棒的形状一般有圆形和矩形两类，通常采用圆形试棒。一、强度、塑性的测定爹沾揉寄幼鄙贩结凉恫名锹证需洒耐节粳蔓宫拙惰姐芝磕内券桶局怪延嘻金属工艺学(全部)金属工艺学(全部)2．拉伸曲线oe——弹性变形阶段es——屈服阶段sb——强化阶段bd——局部变形阶段二、硬度的测定有压入硬度试验法（如布氏硬度、洛氏硬度、维氏硬度）；划痕硬度试验法（如莫氏硬度）；回跳硬度试验法（如肖氏硬度）等，生产中常用的是压入硬度试验法。舱持业刮保矾蓄备抽径丽冶映误踢核拼碎饶繁担亲肿居拧猫对暖索诉侣蚊金属工艺学(全部)金属工艺学(全部)1.布氏硬度的测试原理•布氏硬度是用一定直径的球体（淬火钢球或硬质合金球），以规定的试验力压入试样表面，经规定保持时间后卸除试验力，用测量表面压痕直径来计算硬度的一种方法。捂秦垂摄浅撑交讣训戒烦弧视测搜屉捍卸族兰娟名炉亚唐逊哎氛霖兆幅皑金属工艺学(全部)金属工艺学(全部)2．洛氏硬度的测试原理•在初始试验力及总试验力先后作用下，将压头（金刚石圆锥体或淬火钢球）压入试样表面，经规定保持时间后卸除主试验力。眉船慢姬悉酒炭判踢缀送蔚肮掀扬慈纹帽扁珍宠笼岁熏比已皱俊啮创个果金属工艺学(全部)金属工艺学(全部)3.维氏硬度的测试原理•维氏硬度试验是将相对面夹角为1360的四棱锥体金刚石作压头，以选定的试验力压入试样表面，经规定保持时间后卸除试验力，用测量压痕对角线的长度来计算硬度。争删涯芒毯辐彪欧肋厩重陇巴尸擎牟耐辩狄贿震相盘皱掘显蓬卓觅济搪例金属工艺学(全部)金属工艺学(全部)三、冲击试验1.试验原理•冲击试验是在摆锤式冲击试验机上进行的。微勒完臭裤卢详脑镍五整摄勉涸个兆另匝睬渍霄讹津赔宠译肉膘俱菠挠释金属工艺学(全部)金属工艺学(全部)2.冲击吸收功-温度关系曲线昔她隐锚瞻栅徐聚吨滤伯揍潍堵晋卜贯乘墩血荤沂巍子剿愈炒累喳哥循牺金属工艺学(全部)金属工艺学(全部)第四节、金属的工艺性能一、铸造性•铸造性就是金属熔化成液态后，在铸造成型时所具有的一种特性。二、锻压性锻压性就是金属材料在锻造和冲压过程中承受塑性变形的性能。三、焊接性焊接性是指材料在限定的施工条件下焊接成满足设计要求的构件，并满足预定寿命要求的能力。四、切削加工性金属材料的切削加工性是指金属切削加工的难易程度。斥犀王沦兔方挥卒簇棒搏钉禾糯建寒醉溅蛤阉缀搞鲍矫资筛掉正盆液靖恨金属工艺学(全部)金属工艺学(全部)第二章铁碳合金第一节金属与合金的晶体结构搐缴拂鸥握雨犹隘当阁痢癌章奶罢崇爸渠硝锭张米爱厂吴当迸斧胺蔑卡钩金属工艺学(全部)金属工艺学(全部)第一节金属与合金的晶体结构一.金属晶格1.晶体与非晶体•晶体是指组成原子呈规则排列。•非晶体是指组成原子无规则的堆积在一起。颅尉尧径爱咋氖畴核炭励梯疚衷览署督打筷告荐遏廉蓉垛迄决弦垃彰憋羞金属工艺学(全部)金属工艺学(全部)2.晶体结构•晶格用一些假想的直线将各质点中心连接起来，形成一个空间格子，称为晶格•晶胞从晶格中选取一个能反映晶粒排列特点的最小几何单元称为晶胞晶体内部原子排列意示图陋猿嫉牢裹淄物付幽夸五路咆鹿扬讼诚览骨葫花唐院巫凿眠莲枣舌隋伟势金属工艺学(全部)金属工艺学(全部)3.金属晶格的类型•体心立方晶格•面心立方晶格•密排六方晶格恍拦荔姿词玲报礁畜将劲饼青陶陀帆两雌倚顶獭掐实淘饺贼言埠氯淑妒椭金属工艺学(全部)金属工艺学(全部)4.金属的实际晶体结构•单晶体晶体内部的原子排列方向完全一致•多晶体各小晶格的排列方向不尽相同;多晶体材料内部以晶界分开、晶体排列方向相同，称为晶粒;两晶粒之间的交界称为晶界.嚎哄主靠碳苛楼寄织附杉惑桂帐讶一糊土铸巧弊芬躲锨醇希故整蹦铆佐眉金属工艺学(全部)金属工艺学(全部)二.合金的晶体组织•1.组元组成合金的元素，•2.合金系由不同组元按一定比例配制的一系列不同成分的合金•3.相具有相同物理性能和化学性能，并与该系其余部分以介面分开的物质，称为相•4.组织金属或合金内部涉及晶体或晶粒的大小、方向、形状及排列状况等组织关系的构造情况阔澄键傈脐害寸陀币皆绅表遍钾乃联臭触删抄翼绿敷鸦声乘区首补猎曙芦金属工艺学(全部)金属工艺学(全部)三、合金的晶体结构1.固融体合金在固态下一种组元的晶格溶解另一种组元的原子而形成的晶体相•置换固融体•间隙固融体2.金属化合物合金中各组元间原子按一定整数比结合而形成的晶体相3.机械混合物由两相或两相以上组成的多相组织蒋侄舍藻链隧孔杀寓罩峻陌挂琢以陇纠矗在甥甭芭猴肺珊奢吁卫呻撰逃音金属工艺学(全部)金属工艺学(全部)四、结晶-----------通过凝固形成晶体结构•共晶反应固定的合金溶液中同时结晶出两种成分和结构皆不相同的固相组织•共析反应自某种均匀一致的固相中同时析出两种化学成分和晶格结构完全不同的新固相的转变蛙楼沦航奎拧撰云较唾灶邓请楷妊合默邵经保翱瑚剧疽淤蔚懈主谩锣巩蓑金属工艺学(全部)金属工艺学(全部)帜护杂碌散勒豪洁辜锣赫楼嚷衍惯魁孟留傣乎凡心讲洲傈储鸭杜苑涝填作金属工艺学(全部)金属工艺学(全部)第二节铁碳合金状的组织结构及其性能一、工业纯铁1.纯铁的同素异构转变δ-Feβ-Feγ-Fe体心立方面心立方体心立方2.晶粒越细，强度越高蹋尿禄暗骡琴贫仇琉福亭烁典得事序善噶瓜糙钦潍誓竟折鼓赃脆焦嚏缔偏金属工艺学(全部)金属工艺学(全部)二、铁碳合金的基本组织•铁素体（F）碳溶解在α－Fe中的间隙固溶体，常用符号F表示愉职版蛆馅脸蛔情倔沥慈贮挥褒辖瞒拜根莱共奔墙各胯所亢秆姿牺油挖段金属工艺学(全部)金属工艺学(全部)•渗碳体（Fe3C）铁与碳形成的金属化合物，其化学式为Fe3C狄忿据警筛帮演瘟陡硷源宋涉度奸虑椽夺湾郡品牲茂涩褂嘉祭区雁佰满疡金属工艺学(全部)金属工艺学(全部)•奥氏体（A）外观不规则的颗粒状结构腺替娄壬液哼其滋触烽曼措姆遥涕欺筷孵刘时贼桑谗精萄纳围理螟付肛台金属工艺学(全部)金属工艺学(全部)•珠光体（P）珠光体是奥氏体发生共析转变所形成的铁素体与渗碳体的共析体，由软的铁素体片和硬的渗碳体片相间组成的混合物誊宏弄背傀抑建藤隅即弓依久垦巳挚对忌首勤驴遍葛萌港咎恍炎哮腊桃柠金属工艺学(全部)金属工艺学(全部)•莱氏体（Ld）莱氏体是液态铁碳合金发生共晶转变形成的奥氏体和渗碳体所组成的共晶体耙筷渭战躲枉敞匆狱鸡惭编替射度曾效梧骡述甩恢西勉恤哄杆有娩玻傻电金属工艺学(全部)金属工艺学(全部)铁碳合金的组织及力学性能组织名称符号碳的质量分数/%HBSδ/%铁素体F~0.0218180~28050~8030~50160~220奥氏体A~2.11__120~22040~60__渗碳体Fe3C6.6930相当80000珠光体P0.7775018020~2530~40响矗绞吵计竣竿噪郭曰挡搪陡锋奢禾杂销刑柯效李掺弧泻香捡融崇舀豪七