金屬工藝學總結.doc

金屬工藝學第一篇 金屬材料導論1、 性能金屬材料最常用的強度指標是屈服強度和抗拉強度； 塑性指標是延伸率和斷面收縮率。強度：材料抵抗變形和斷裂的能力。塑性：金屬材料產(chǎn)生塑性變形而不被破壞的能力。 硬度：材料表面抵抗其他更硬物體壓入的能力。 韌性：材料抵抗沖擊載荷的能力。材料的工藝性能包括： 鑄造性、 鍛造性、 焊接性、 熱處理性能和切削加工性能。2、 常見的金屬晶體結構為 體心立方、面心立方和密排六方三種類型。3、鐵碳合金及碳鋼碳鋼：含碳量為0.0218% 2.11%的鐵碳合金。鑄鐵：含碳量為 2.11% 6.69%的鐵碳合金。在Fe-Fe3C相圖中，鋼與鐵的分界點的含碳量為2.11%。鐵素體：是碳在-Fe中所形成的間隙固溶體，為體心立方晶格。奧氏體是碳在-Fe中所形成的間隙固溶體，為面心立方晶格。滲碳體是 Fe 和 C 形成的化合物，其性能特點是硬度高，脆性大。珠光體是由鐵素體和滲碳體組成的機械混合物。4、鋼的熱處理鋼的熱處理就是將鋼在固態(tài)下，通過加熱、保溫和冷卻，以改變鋼的組織，從而獲得所需性能的工藝方法。常用的熱處理工藝有退火、正火、淬火、回火、表面淬火、化學熱處理等。退火：將鋼加熱到一定溫度，保溫一定時間，然后隨爐冷卻的一種熱處理工藝正火：將鋼加熱到一定溫度，保溫一定時間，然后在空氣中冷卻的一種熱處理工藝淬火：將鋼加熱到高溫奧氏體狀態(tài)后急冷，使奧氏體過冷到Ms點以下，獲得高硬度馬氏體的工藝。亞共析鋼淬火加熱溫度：Ac3+3050過共析鋼淬火加熱溫度：Ac1+3050，組織：M+Fe3C+A殘回火：將淬火鋼加熱到A1以下的某溫度保溫后冷卻的工藝。45鋼用作軸類零件要求有較好的綜合力學性能，應選擇的熱處理方法是調質。5、合金鋼按鋼中合金元素含量高低，可將合金鋼分為低合金鋼；中合金鋼；高合金鋼典型牌號：20CrMnTi：表示平均含碳量為0.2%，含Cr量、含Mn量與含Ti量均小于1.5%的合金滲碳鋼。60Si2Mn：表示平均含碳量為0.6%，含Si量為2%、含Mn量小于1.5%的合金彈簧鋼。65Mn是常用的合金彈簧鋼，“65”表示的含義是鋼中的含碳量為0.65。6、鑄鐵1）按基體顯微組織，灰鑄鐵可分為：F灰鑄鐵：強度、硬度和耐磨性較低，而塑性較好；P灰鑄鐵：強度、硬度較高，耐磨性較好，而塑性較差；F+P灰鑄鐵：性能介于上述兩者之間。變質處理后的灰鑄鐵叫變質鑄鐵或孕育鑄鐵，生產(chǎn)孕育（變質）鑄鐵常用的孕育劑是硅鐵。一般機床床身、減速機箱體要求抗振、耐磨，因此采用HT200或HT150。2）鑄鐵按碳存在的形式和石墨形態(tài)分為白口鑄鐵、灰鑄鐵、可鍛鑄鐵、球墨鑄鐵、蠕墨鑄鐵五種。白口鑄鐵中碳主要以滲碳體形式存在；灰鑄鐵中石墨的形態(tài)為片狀；可鍛鑄鐵中石墨的形態(tài)為團絮狀；球墨鑄鐵中的石墨的形態(tài)為球狀；蠕墨鑄鐵中的石墨的形態(tài)為蠕蟲狀。3、可鍛鑄鐵在高溫下不能進行鍛造加工。 生產(chǎn)球墨鑄鐵常用的球化劑是稀土鎂合金。4、HT200表示抗拉強度為200MPa的灰鑄鐵，常用作普通車床床身。QT400-18球墨鑄鐵，其中“400”表示最低抗拉強度400MPa，“18”表示最低延伸率18%。QT700-2：表示抗拉強度為700MPa，延伸率為2%的球墨鑄鐵。HT100、KTH300-06、QT400-18的力學性能各不相同，主要原因是它們的石墨形態(tài)不同。第二篇 鑄造1、鑄造：將液體金屬澆鑄到與零件幾何形狀相適應的鑄型空腔中，待其冷卻凝固后，以獲得零件或毛坯的方法。最廣泛的鑄鐵熔煉設備是沖天爐。合金的鑄造性能主要是指流動性和收縮。合金在凝固過程中的收縮可分為三個階段，依次為液態(tài)收縮、凝固收縮 和固態(tài)收縮。給鑄件設置冒口的目的是為了將縮孔轉移到冒口之中。由于鑄鋼件的體收縮較大，一般都要安置冒口和冷鐵，以實現(xiàn)順序凝固。2、澆注位置：指澆注時鑄件在鑄型中所處的空間位置。澆注位置的選擇原則：鑄件的重要加工面應朝下或位于側面；鑄件的大平面應朝下；面積較大的薄壁部分置于鑄型下部或側面；鑄件厚大部分應放在上部或側面。鑄件的大平面若朝上，澆注過程中金屬液對型腔上表面有強烈的熱輻射，型砂因急劇熱膨脹和強度下降而拱起或開裂，導致鑄件表面形成夾砂缺陷。3、分型面：上下砂型相互接觸的表面分型面是為起?；蛉〕鲨T件而設置的，砂型鑄造所用的鑄型有分型面，而熔模鑄造和金屬型鑄造所用的鑄型沒有分型面。型砂中加入木屑的目的是為了提高型砂的退讓性和透氣性。3、起模斜度：為了使模樣（或型芯）便于從砂型（或芯盒）中取出，凡垂直于分型面的立壁在制作模樣時，必須留有一定的傾斜度，此斜度稱為起模斜度。 4、 型芯頭垂直安放的型芯為了穩(wěn)定最好要有上下型芯頭。盡量不用或少用砂芯。如下圖鑄件：不合理。理由：采用中空結構，要用懸臂型芯和型芯撐加固。改正后為：常用的特種鑄造方法主要有 熔模鑄造、 壓力鑄造、 金屬型鑄造和 離心鑄造等。第三篇 鍛壓金屬的可鍛性常用塑性和變形抗力來綜合衡量。1、金屬在再結晶溫度以下進行的塑性變形稱為冷加工或冷變形。再結晶溫度以上進行的塑性變形稱為熱加工或熱變形。冷、熱變形的區(qū)分原則是變形時的溫度是否高于再結晶溫度。高于再結晶溫度的變形是熱變形，低于再結晶溫度的變形是冷變形。金屬在室溫下進行變形加工不一定是冷加工在設計和制造鍛件時，應使鍛件工作時的最大拉應力方向與纖維方向平行， 最大切應力方向與纖維方向垂直。2、加工硬化：金屬在進行塑性變形時，隨變形程度的增大，強度和硬度上升而塑性下降的現(xiàn)象稱為加工硬化。3、自由鍛：利用沖擊力或壓力使金屬在上、下兩抵鐵之間產(chǎn)生變形，得到所需的形狀和尺寸的鍛件的成形加工方法。自由鍛的工序可分為 基本工序、輔助工序和精整工序三大類。自由鍛時，為了簡化鍛件形狀，便于鍛造而附加上去的那部分金屬叫做敷料。自由鍛沖孔前, 通常先要鐓粗, 以使沖孔面平整和減小沖孔深度。鍛件加熱時如產(chǎn)生過燒，則無法挽救。自由鍛件結構工藝性1）避免斜面和錐度2）避免曲面相交3）避免加強筋和凸臺4）采用組合工藝例：下面自由鍛件的結構不合理。不合理的理由：自由鍛件上錐體和斜面結構，使鍛造工藝復雜，操作不方便，降低設備利用率。改正后如下圖。4、模鍛：加熱后的金屬坯料在模膛中受壓成型，得到與模膛形狀相符的鍛件的鍛造工藝模鍛斜度：鍛模模膛內(nèi)，垂直于分模面的側壁上所具有的斜度叫模鍛斜度。模鍛件上必須有模鍛斜度，這是為了便于取出鍛件。分模面的選擇1） 保證鍛件能從模膛中取出；2） 盡量使模膛淺而對稱；3） 使鍛件上所加敷料最少；4） 分模面應最好是平直面；5） 使上下兩模沿分模面的模膛輪廓一致。例下圖所示模鍛件所選分模面分析選擇圖d分模面比較合理。理由為上述5條。5、板料沖壓：利用沖模使金屬板料產(chǎn)生分離或變形的加工方法。板料沖壓的基本工序分為分離和變形兩大類。板料在沖壓彎曲時，彎曲圓弧的彎曲方向應與板料的纖維方向垂直。第四篇 焊接1、焊接：通過加熱或加壓，或兩者并用使被連接件達到原子或離子結合的一種加工方法。一般把金屬的焊接分為熔化焊、壓力焊和釬焊三大類。焊接接頭是指焊縫與熱影響區(qū)。焊縫的主要接頭形式有對接接頭、T形接頭、角接接頭、搭接接頭等四種。焊接較厚工件開坡口的目的是為了使工件焊透。2、焊接應力與變形焊接過程的加熱和冷卻受到周圍冷金屬的阻礙而不能自由膨脹和收縮，導致產(chǎn)生焊接應力與變形，甚至產(chǎn)生裂紋預防和減小焊接變形的措施有：焊前合理設計結構(如避免焊縫密集、交叉；減少焊縫數(shù)量、長度和截面)；工藝措施：合理安排焊接順序、反變形法、剛性固定法；1）下面焊接件的結構不合理。理由：焊縫交叉或過分集中會造成焊接接頭處嚴重過熱，增大熱影響區(qū)范圍，使組織惡化且增大焊接應力和變形。改正后正確的結構圖為：2）下面焊接件的結構不合理。理由：焊縫應盡量避開最大應力斷面和應力集中位置。改正后正確的結構圖為：3、手工電弧焊：是利用焊條與工件之間產(chǎn)生電弧熱，將工件與焊條熔化而進行焊接的方法。電焊條由焊條芯和藥皮組成。焊芯的主要作用是導電和填充焊縫金屬；藥皮的主要作用是穩(wěn)弧、造氣、造渣、脫氧、合金、粘結等或用于保證焊接順利進行，并使焊縫具有一定的化學成分和力學性能。焊接低碳鋼或普低鋼時，選用電焊條的基本原則是等強度原則。氬弧焊：是以氬氣作為保護氣體的電弧焊。4、焊接性估算碳當量法：