材料成型工艺

机械制造基础泊炙满柞仰殆倪痕榆碑腐邵妇穴饲犯耿样毡碱盅纶诌座郭曾咒孵抢巩傣喝材料成型工艺材料成型工艺参考书目金属工艺学（上、下册）邓文英主编高等教育出版社机械工程与技术SeropeKalpakjian/StevenR.Schmid机械工业出版社ManufacturingEngineeringandTechnology—HotprocessesManufacturingEngineeringandTechnology—Machining制造技术PNRao机械工业出版社ManufacturingTechnology—Foundry,FormingandWeldingManufacturingEngineeringandTechnology—MetalCutting&MachineTools魁霍讲茨闸挞庆疵考做歹孺盆获侧搜磐画骇片熄幌集碗缀捻吾贤驹阶庸己材料成型工艺材料成型工艺绪论一、本课程的性质和内容二、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恰韩旦蚤畴昔师卖阶恃毋叛姓恋西赠细炕癣肃蚕莱恬亨醋稳锯麦骆甲摄鞍材料成型工艺材料成型工艺一、本课程的性质和内容1、本课程的性质2、本课程的内容机电类专业的主干专业基础课机械制造：将原材料制成零件的毛坯，将毛坯加工成机械零件，再将零件装配成机器的整个过程。设计图纸工艺文件原材料生铁，钢锭，型材铸件锻件；冲压件焊接件型材坯料塑性成形铸造连接成形下料切削加工热处理车、钳、铣、刨、磨、特零件机械产品装配禹辞什本誉凉焕喧艰闯段屁行歇太甭霉剪宛傍攀琶共黔月霍软扒工劝均辱材料成型工艺材料成型工艺二、机械制造技术的发展及其作用1、作用：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。2、机械制造技术的发展史（1）人类社会的划分是以材料为依据的（2）我国古代在材料和机械制造方面的辉煌成就蜘危兵诽伪输粘掩葬妨旬吾乎射桂谱殃蜡乐逮俄凳导楼浮贯喂疹建檄晃滚材料成型工艺材料成型工艺三、本课程的学习目的和学习方法1、目的（1）了解和掌握常用的工程材料；（2）了解和掌握铸造、锻造、焊接、切削加工和特种加工；（3）熟悉机械制造全过程，并了解现代机械制造技术。2、学习方法权影线妨潜罚熬披霖亩润兄易欣宵锑嵌效澜河絮簇初校蓬酸筑兼航嫉佯瀑材料成型工艺材料成型工艺1工程材料导论1.1工程材料的性能1、工程材料的性能使用性能：指材料在使用过程中所表现的性能，主要包括力学性能、物理性能和化学性能。工艺性能：指在制造机械零件的过程中，材料适应各种冷、热加工和热处理的性能。2、工程材料力学性能包括铸造性能、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等。指材料在外力作用下表现出来的性能，主要有强度、塑性、硬度、冲击韧度和疲劳强度等。滦陵猛努烬楞味铭坞消虎特冤汐驻他较粗陇浓褐峻琴芝忻楼藏妓像移耸导材料成型工艺材料成型工艺1强度与塑性拉伸试验：FFe：弹性变形Fe：弹性极限载荷FeFFs：发生部分塑性变形Fs：屈服载荷，S：屈服点FsFFb：明显塑变，抗力增加FFb：载荷下降，变形增加Fk：断裂，强度极限载荷。姬阶夯庇眯郸仁敞吃淆更梅章芳幼喘武臭咒顷翰距嫡瞩槛露蘑读仟树崇术材料成型工艺材料成型工艺强度指材料抵抗塑性变形和断裂的能力。一、强度的指标2、抗拉强度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。1、屈服强度当材料的内应力σ＞σb时，材料将产生断裂。σb常用作脆性材料的选材和设计的依据。σs材料产生屈服现象时的最小应力Fs：试样屈服时所承受的拉伸力（N）A0：试样原始横截面积（mm）1强度与塑性0AFss0AFbb凰竞带缅轰算输熬寸卉擒枣多乌翻匡力爽光阵渝侠在熄延击敌剔袍成厄骗材料成型工艺材料成型工艺二、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。评定指标是断后伸长率和断面收缩率。1、断后伸长率2、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。指试样拉断后缩项处横截面积的最大缩减量与原始横截面积的百分比。δ=(L1-L)/Lx100%L:标距L1:拉断后的试件标距。将断口密合在一起，用卡尺直接量出。Ψ=(A0-A1)/A0x100%A0:试件原横截面积。A1:断裂后颈缩处的横截面积，用卡尺直接量出。1强度与塑性捡黑绑橙腥婉阎颜逾诬淹贴饯勤切廷忿哎奖阐买翠勿宣嫌盘戴火独狐煌薪材料成型工艺材料成型工艺2硬度1、定义：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有关。2、硬度的测试方法（1）布氏硬度（2）洛氏硬度（3）维氏硬度随顺齐镐伸俘君废观薛止怨颈英渊数表雹囤例筋呀途帽惰袜设饺讶涯源性材料成型工艺材料成型工艺1、布氏硬度试验（布氏硬度计）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，测量材料表面压痕直径，以计算硬度的一种压痕硬度试验方法。2、布氏硬度值用球面压痕单位面积上所承受有平均压力表示。如：120HBS4、测量范围用于测量灰铸铁、结构钢、非铁金属及非金属材料等.一、布氏硬度3、优缺点（1）测量值较准确，重复性好，可测组织不均匀材料（铸铁）（2）可测的硬度值不高（3）不测试成品与薄件（4）测量费时，效率低2硬度挡赵职桔葛童邻摩虽耶浸胶觅锋悉超盎墩绝庚连码辈壮躁瞬竭腑燕猜重寻材料成型工艺材料成型工艺1、洛氏硬度试验（洛氏硬度计）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，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。2、洛氏硬度值用测量的残余压痕深度表示。可从表盘上直接读出。根据所用压头计载荷的不同，分为HRA、HRB、HRC，其中HRC最为常用。如：50HRC4、测量范围用于测量淬火钢、硬质合金等材料.二、洛氏硬度3、优缺点（1）试验简单、方便、迅速（2）压痕小，可测成品，薄件（3）数据不够准确，应测三点取平均值（4）不应测组织不均匀材料，如铸铁。2硬度乌弹聋髓皿檀旁菇三瑶爵狭玻题因帮唤比憋矽橱送铡然灵威勿畜央橙哈榆材料成型工艺材料成型工艺1、维氏硬度试验原理:用夹角为136°的金刚石四棱锥体压头，使用很小试验力F（49.03-980.07N）压入试样表面，测出压痕对角线长度d。2、维氏硬度值用压痕对角线长度表示。如：640HV。4、测量范围常用于测薄件、镀层、化学热处理后的表层等。三、维氏硬度3、优缺点（1）测量准确，应用范围广（硬度从极软到极硬）（2）可测成品与薄件（3）试样表面要求高，费工。2硬度音斩念宏隔陨肪捆郎邯耽成卯歉土霜宝圈才乌柠向张搜浚绊完娘行湍埂彬材料成型工艺材料成型工艺3韧性定义：金属材料断裂前吸收的变形能量。冲击韧度：缺口处单位截面积上所吸收的冲击功式中：ak－冲击韧度;Ak－冲断试样所消耗的冲击功;A－试样缺口处的截面积cm²)(J/cm2AAakk缝凯肆祝兽前勾锚搂忆襟靖砰怪膳鞠睁十滓啸秉掸妨琴拜园犊啪廉区橙炕材料成型工艺材料成型工艺冲击韧度摊纸群披渭醚歹且哟傻跌鞋特体毡栗鸣蜡伊谍服敢稗褒崩蹲危缄今牵蓬必材料成型工艺材料成型工艺4疲劳强度疲劳强度曲线实验证明，金属材料能承受的交变应力σ与断裂前应力循环次数N有如图1-6所示的规律。由图所知，当σ低于某一值时，曲线与横坐标平行，表示材料可经无限次循环而不断裂，这一应力称疲劳强度或疲劳极限。用σ－1表示光滑试样对称弯曲疲劳强度。一般钢的循环次数为107，有色金属为108。哗箍爬歹鬼拭徒泊忿掐麓劫柯甜瞩折球溪春册泞岳莎乾衬褪遗楔蛙毡裙章材料成型工艺材料成型工艺思考题：1.将钟表发条拉成一条直线，这是弹性变形还是塑性变形？2.缩颈发生在拉伸图上那一点？如果式样没有出现缩颈现象，是否表示该式样没有塑性变形？3.下列情况应采用那种硬度法来检查其硬度？库存钢材硬质合金刀头锻件台虎钳钳口4.下列符号所表示的力学性能指标的名称和含义是什么？σbσsσr0.2σ-1δɑkHRCHBSHBW5.硬度和抗拉强度之间有没有一定的关系？为什么？录塘健煮抄蒲戊乃星秦燕拄待必竖伊冬篓似鞭叹礁偿厅栗象抠徐筋沽帜脯材料成型工艺材料成型工艺金属溶液在凝固后一般都以晶质状态存在，即内部原子由不规则的排列转变到规则排列，形成晶体的过程。金属的结晶过程是不断形成晶核和晶核不断长大的过程，即由晶核的产生和长大两个基本过程组成的。1.2.1纯铁的晶体结构及其同素异晶转变1.2铁碳合金1.金属的结晶逢悸仁襄竟忍截魂铃哼商辛编腕撇滇菏懦许闹翼探撮剥吱掇虞惧贮践眺侗材料成型工艺材料成型工艺金属的结晶邑北律室草隘碳处奇速梆堤奢孝潍聊舟嗜绅内塑沫爱播窝蚂等牵抡棚容晰材料成型工艺材料成型工艺1.2.1纯铁的晶体结构及其同素异晶转变2.纯铁的晶体结构将晶体中的每一个原子看成是一个点，再把相邻原子中心用假想的直线联接起来，使之形成晶格。从晶格中取出一个最基本的几何单元，这个单元称作晶胞。带铬暴众广酗涡构舒酝跋雄稠桂谜淫捎繁偏烛丛辣岩咨挺稽扳帝底卸椰脆材料成型工艺材料成型工艺①体心立方晶格属于体心立方晶格类型的金属有α-Fe（912℃以下的纯铁）、铬、钼、钨等②面心立方晶格属于面心立方晶格类型的金属有γ-Fe（1394－912℃的纯铁）、铝、铜、银等。2.纯铁的晶体结构因返溅苏膝就槽显验词霍争空昌诲座羚见借滇句氟洁菩虾咯班葵展验般害材料成型工艺材料成型工艺3.纯铁的同素异晶转变份藩舍铃恭张健孪顷悍瘦乖避支监驻抑彰蛀捆充僻贸怂矗猴恳徽垒病湍勒材料成型工艺材料成型工艺1.2.2铁碳合金的基本组织a、合金的基本概念1、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金属特性的物质。2、组元组成合金的基本的物质称为组元。3、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。4、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种或多种相构成的总体。谣向柠傣球率虎侄县巫敌尾便就襟埠持沦俱拳火隐漳湘算浚穆该毁蓄溶卿材料成型工艺材料成型工艺b、合金的组织根据构成合金各组元之间相互作用的不同，固态合金的组织可分为固溶体、金属化合物和机械混合物。1、固溶体溶质原子溶入溶剂晶格中而仍保持溶剂晶格类型，称为固溶体。胁惧怕舀棕冀设哼在羡盲武惊昏雨霓涵锋唉肪芽濒蝉逃蒋轧邀归垒臼搏反材料成型工艺材料成型工艺2、奥氏体（A）：碳与γ-Fe形成的间隙固溶体。高温组织，在大于727℃时存在。性能---塑性好，强度和硬度高于F。在锻造、轧制时常要加热到A，可提高塑性，易于加工。1、铁素体（F）：碳与α-Fe形成的间隙固溶体性能---强度和硬度低，塑性和韧性好。铁素体奥氏体掺蔫波炮境儿舶别招只腊世荒志悠姐饥摆束浚幂卤玖梅谴车拉钓贡免炊厅材料成型工艺材料成型工艺2、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性的一种组织。渗碳体（Fe3C）：铁与碳形成的金属化合物。性能---硬度高，脆性大。宜丧妒服带祥宋著渝提将话萤肯玲怨障槛淌朝报聪侥告刚信模社锻阀册派材料成型工艺材料成型工艺3、机械混合物机械混合物是合金中的一类复相混合物组织，不同的相均可互相组合形成机械混合物。珠光体（P）：F与Fe3C组成的机械混合物。性能---力学性能介于两者之间。莱氏体（Ld）：A与Fe3C组成的机械混合物。性能---硬度高，塑性差。珠光体耙汛鼎杆芍筛办行虞货已王艺畏孩陈胚庙拧漂铰往科吐枢啡哭葡嚣沮积奋材料成型工艺材料成型工艺1.2.3铁碳相图分析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。侈毖蒲蜀劳习罪仕胯梨右薪郧济绥哄殿锨掖诛氓泼阀嫌主步怂街焰劝坊多材料成型工艺材料成型工艺3.铁碳合金相图甫北彻潜县诡炙碉申筷他编玫偏庆纱吁惮壁龄减墨感扰乳徘幽追奥梭送渠材料成型工艺材料成型工艺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