金屬工藝學(xué)復(fù)習(xí)資料

1、第一篇 金屬材料導(dǎo)論金屬材料力學(xué)性能指標(biāo)的含義、表示方法（符號(hào)）強(qiáng)度包括抗拉強(qiáng)度b、屈服點(diǎn)（或屈服強(qiáng)度）s 。 塑性：定義，表征塑性好壞的指標(biāo)伸長(zhǎng)率（）、斷面收縮率（）。硬度：布（HB）、洛（HR系列，最常用的為HRC）、維氏硬度(HV)材料的力學(xué)性能指標(biāo)o 沖擊韌性：沖擊韌度（ak） o 疲勞強(qiáng)度：-1 純鐵的晶體結(jié)構(gòu)o 常見金屬的晶體結(jié)構(gòu)有體心立方(fcc) 、面心立方（bcc）、密排六方（hcp）。o 純鐵的晶體結(jié)構(gòu)有體心立方（-Fe、-Fe）面心立方（-Fe）。實(shí)際金屬的晶體缺陷o 點(diǎn)缺陷，包括空位、間隙原子、置換原子。o 線缺陷，主要是位錯(cuò)。o 面缺陷，主要有金屬晶體表面，晶界、相界

2、、亞晶界等。金屬的結(jié)晶o 結(jié)晶速度與過(guò)冷度（T）的關(guān)系： T，結(jié)晶速度，晶粒越細(xì)。o 金屬結(jié)晶過(guò)程形核和長(zhǎng)大。o 晶粒對(duì)金屬材料力學(xué)性能的影響：o 晶粒越細(xì)，金屬材料的強(qiáng)度、硬度越高，塑性、韌性越好。純金屬結(jié)晶過(guò)程中細(xì)化晶粒的方法o 增大冷卻速度，增大過(guò)冷度o 進(jìn)行變質(zhì)處理，增加外來(lái)晶核o 采用機(jī)械、超聲波振動(dòng)、電磁攪拌等。鐵碳合金及二元相圖o 合金、組元、相的基本概念o 鐵碳合金基本組成相：F、A、Fe3C。o 按溶質(zhì)原子在溶劑晶格中所處的位置，固溶體分為間隙固溶體、置換固溶體o 鐵碳合金基本組織：o 固溶體：鐵素體（或F）、奧氏體（或A）；o 混合物：珠光體（P）、萊氏體（Ld）o 化合物

3、：滲碳體（Fe3C）鋼的分類o 按含碳量高低：低碳鋼（ wc0.25% ）、中碳鋼（ 0.25%wc0.60% ）、高碳鋼（ wc0.60% ）o 工具鋼屬于高碳鋼。常用碳素工具鋼： T10A 平均含碳量為1%的優(yōu)質(zhì)碳素工具鋼。o 鋼中雜質(zhì)元素：Si、Mn（有益元素），S、P（有害元素）零件選材的一般原則：o 滿足使用性能要求o 滿足工藝性能要求o 滿足經(jīng)濟(jì)性要求鋼的熱處理o 鋼的熱處理：是指在固態(tài)將鋼加熱到一定溫度，保溫一段時(shí)間，而后冷卻，以獲得所需組織和性能的工藝方法。o 鋼熱處理過(guò)程三階段：加熱、保溫和冷卻。o 馬氏體：C在-Fe中過(guò)飽和固溶體。o 鋼的普通熱處理工藝：退火、正火、淬火、

4、回火。o 退火、回火的目的o 淬火目的：獲得硬度高的馬氏體，提高鋼的強(qiáng)度和硬度。o 調(diào)質(zhì)處理：淬火+高溫回火o 鋼表面熱處理的目的：改變工件表面層組織，提高其表面的硬度、耐磨性。o 表面淬火的方法有：o 感應(yīng)加熱、火焰加熱、激光加熱表面淬火第二篇 鑄造篇o 鑄造：是指將熔融的金屬液澆注入鑄型內(nèi)，待冷卻凝固后獲得所需形狀和性能的毛坯或零件的工藝過(guò)程。o 鑄造優(yōu)點(diǎn)：o （1）原材料來(lái)源廣。o （2）生產(chǎn)成本低。o （3）鑄件形狀與零件接近，尺寸不受限制鑄造o 合金鑄造性能包括合金的流動(dòng)性、收縮性、偏析和吸氣性能等。o 合金的充型能力：是指液態(tài)合金充滿鑄型型腔，獲得形狀完整、輪廓清晰鑄件的能力。o

5、充型能力不足會(huì)產(chǎn)生澆不足、冷隔等缺陷。o 液態(tài)合金流動(dòng)性與合金的充型能力間的關(guān)系合金的流動(dòng)性o 影響合金流動(dòng)性的因素有哪些？o 常用合金中鑄鐵和硅黃銅的流動(dòng)性最好，鋁硅合金次之，鑄鋼最差。共晶成分的合金流動(dòng)性最好。合金的流動(dòng)性o 影響合金流動(dòng)性的因素有哪些？o 常用合金中鑄鐵和硅黃銅的流動(dòng)性最好，鋁硅合金次之，鑄鋼最差。共晶成分的合金流動(dòng)性最好。合金的凝固方式o 逐層凝固、糊狀凝固、中間凝固方式。o 金屬凝固方式與鑄件質(zhì)量間的關(guān)系 o 逐層凝固方式合金的充型能力強(qiáng)，補(bǔ)縮性能強(qiáng)，便于防止縮孔和縮松，鑄件質(zhì)量高。o 糊狀凝固方式合金液流動(dòng)性差，不易補(bǔ)縮，鑄件在鑄造工程中所產(chǎn)生的缺陷較多，難以獲得結(jié)

6、晶堅(jiān)實(shí)的鑄件，鑄件質(zhì)量差。鑄造合金的收縮o 合金收縮的三個(gè)階段：o 液態(tài)收縮、凝固收縮、固態(tài)收縮o 鑄件產(chǎn)生縮孔、縮松的主要原因：液態(tài)收縮、凝固收縮o 合金產(chǎn)生應(yīng)力、變形和開裂的主要原因：固態(tài)收縮鑄件內(nèi)應(yīng)力o 鑄造應(yīng)力大致可分為熱應(yīng)力和機(jī)械應(yīng)力。o 熱應(yīng)力：由于鑄件壁厚不均勻或各部分冷卻速度不同，致使鑄件各部分的收縮不同步而引起的應(yīng)力。o 消除或減小熱應(yīng)力的措施：鑄件壁厚均勻，凝固方式采用同時(shí)凝固。o 機(jī)械應(yīng)力：鑄件的固態(tài)收縮受鑄型或型芯的機(jī)械阻礙而形成的應(yīng)力。o 防止機(jī)械應(yīng)力的措施：改善鑄型和型芯的退讓性石墨在灰口鑄鐵中存在的形態(tài)o 灰鑄鐵：片狀o 可鍛鑄鐵：團(tuán)絮狀o 蠕墨鑄鐵：蠕蟲狀o 球

7、墨鑄鐵：球狀灰鑄鐵o 灰鑄鐵常用的孕育劑：含硅75%的硅鐵合金o 灰鑄鐵牌號(hào)表示法及意義： HTXXXo 其中“HT” 表示灰鑄鐵；“XXX”表示其最小抗拉強(qiáng)度值。o 應(yīng)用：機(jī)床床身、機(jī)床導(dǎo)軌o 灰鑄鐵綜合性能最好。砂型鑄造o 整模造型：適用于鑄件最大截面靠一端且為平面的鑄件。o 分模造型：常用于生產(chǎn)最大截面在中部（或圓形）的鑄件。o 挖砂造型：主要用于分型面不是平面的單件、小批鑄件的生產(chǎn)。o 假箱造型：用于成批生產(chǎn)需要挖砂造型的鑄件。o 活塊造型：主要用于生產(chǎn)帶有突出部分且難以起模的、單件、小批鑄件的生產(chǎn)。砂型鑄造o 造型方法按自動(dòng)化程度可分手工造型、機(jī)器造型。o 砂型鑄造最基本的工序造型。

8、特種鑄造及鑄件中的氣孔o(hù) 主要包括熔模鑄造、壓力鑄造、金屬型鑄造、離心鑄造等。o 熔模鑄造的工藝過(guò)程。o 壓型制造型殼制造焙燒、澆注等。析出性氣孔、侵入性氣孔、反應(yīng)性氣孔。鑄件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工藝性1.避免外形側(cè)凹2.去掉不必要圓角，盡量使分型面為平面3.盡量減少活塊的數(shù)量4.起模方便、簡(jiǎn)單5.盡量不用或少用型芯第三篇 金屬壓力加工o 壓力加工：在外力作用下，金屬發(fā)生塑性變形，從而獲得具有一定形狀、尺寸、組織和力學(xué)性能的工件的生產(chǎn)方法。o 塑性變形方式包括滑移和孿生。其中以滑移為主。加工硬化（形變強(qiáng)化）o 加工硬化（形變強(qiáng)化）：是指金屬經(jīng)過(guò)冷變形后，隨著形變量增加，強(qiáng)度、硬度提高而塑性降低的現(xiàn)象。o

9、提高金屬塑性變形的措施有加熱（回復(fù)）和塑變（再結(jié)晶）。o 消除加工硬化采用再結(jié)晶退火。金屬的可鍛性o 可鍛性：衡量金屬通過(guò)塑性加工獲得優(yōu)質(zhì)鍛件難易程度的工藝性能。o 衡量金屬可鍛性的指標(biāo)：塑性和變形抗力o 金屬可鍛性的影響因素：金屬材料本質(zhì)（化學(xué)成分和組織）、變形條件（變形溫度、變形速度和應(yīng)力狀態(tài)）金屬材料的冷變形與熱變形o 再結(jié)晶溫度以上的變形稱為熱變形，再結(jié)晶溫度以下的變形稱為冷變形。 o 再結(jié)晶溫度: T再=0.4T熔（K）。o 能判斷某金屬材料在某一溫度下加工是屬于熱加工還是冷加工！鍛造o 鍛造工藝包括自由鍛、模鍛、胎膜鍛。o 胎膜類型：扣模 、套筒模 、合模。o 鍛前對(duì)金屬預(yù)熱的目的

10、是什么？o 模膛包括制坯模膛、模鍛模膛。其中模鍛模膛又包括預(yù)鍛模膛和終鍛模膛。避免錐面或斜面（鍛件結(jié)構(gòu)的工藝）避免凸臺(tái)、加強(qiáng)筋做成組合件避免錐面或斜面避免相貫線避免加強(qiáng)筋、工字形、橢圓形等復(fù)雜表面避免叉形件內(nèi)部的臺(tái)階板料沖壓o 沖壓的基本工序：分離工序、變形工序。o 分離工序：落料、沖孔、切斷o 變形工序：彎曲、脹形、拉深、翻邊o 凸凹模間隙對(duì)沖壓件質(zhì)量和模具壽命的影響：o 間隙過(guò)大：沖壓件斷面質(zhì)量差，光亮帶小一些，剪裂帶和毛刺均較大，但模具壽命長(zhǎng)。o 間隙過(guò)?。簺_壓件斷面質(zhì)量好，光亮帶增大，但毛刺也增大，模具磨損嚴(yán)重，壽命受影響。第四篇 焊接o 焊接是指通過(guò)加熱或加壓，或者兩者并用，并且用或

11、不用填充材料，借助金屬原子間的結(jié)合與擴(kuò)散，使分離的金屬材料牢固連接在一起。電弧焊焊接接頭的組織和性能o 焊接熱影響區(qū)：指焊縫附近因焊接熱作用而發(fā)生組織和性能變化的區(qū)域。o 焊接熱影響區(qū)包括熔合區(qū)、過(guò)熱區(qū)、正火區(qū)和部分相變區(qū)。 o 熔化區(qū)是焊接接頭性能最薄弱的區(qū)域。o 焊接應(yīng)力與變形產(chǎn)生的原因：焊件局部不均勻加熱，造成焊接過(guò)程的加熱和冷卻受到周圍冷金屬的拘束，不能自由膨脹和收縮。焊接變形o 焊接變形形式：尺寸收縮、角變形、彎曲變形、扭曲變形、波浪變形等。o 焊接變形的防止與消除的措施：焊縫對(duì)稱分布、采用反變形、采用對(duì)稱焊和分段倒退焊、 采用多層多道焊、固定定位焊等。o 普通電焊條的組成：焊芯和藥

12、皮電焊條o 藥皮的作用：o a.幫助引弧，使電弧穩(wěn)定；o b.產(chǎn)生熔渣和氣體，保護(hù)溶池金屬不被氧化；o c.向焊縫內(nèi)滲入合金元素，提高焊縫強(qiáng)度。o 焊條的種類：堿性焊條和酸性焊條。焊接o 氣體保護(hù)焊：氬弧焊和二氧化碳?xì)怏w保護(hù)焊。o 電阻焊包括點(diǎn)焊、縫焊、對(duì)焊、凸焊。o 對(duì)焊形式：電阻對(duì)焊和閃光對(duì)焊。o 釬焊包括硬釬焊、軟釬焊。o 含碳量越低，焊接性能越好。低碳鋼焊接性能優(yōu)于中碳鋼和高碳鋼。焊接工件結(jié)構(gòu)工藝性第五篇 切削加工基礎(chǔ)o 常見機(jī)床切削加工過(guò)程的主運(yùn)動(dòng)、進(jìn)給運(yùn)動(dòng)o 切削用量三要素：切削速度（vc）、切削深度（ap）、進(jìn)給量（f）。o 切削速度（vc）的計(jì)算：刀具材料o 刀具材料的性能要求

13、：o 較高硬度；o 足夠強(qiáng)度和韌性；o 較好的耐磨性；o 較高的耐熱性或紅硬性；o 較好的工藝性；o 成本低，來(lái)源廣；常用刀具材料o 工具鋼（高碳鋼）：碳素工具鋼（T10A）、低合金工具鋼（9SiCr）o 高速鋼（ W18Cr4V ）、硬質(zhì)合金（YG、YT）刀具切削幾何參數(shù)o 三面：前刀面、主后刀面、副后刀面o 兩刃：主切削刃、副切削刃o 一尖：刀尖（兩刃的交點(diǎn)）刀具的結(jié)構(gòu)o 整體式、焊接式、機(jī)夾式金屬切削過(guò)程o 切屑的形成過(guò)程o 切屑的種類：帶狀切屑、節(jié)狀切屑、崩碎切屑。o 切削瘤的控制（影響因素、控制措施）切削熱o 切削熱的產(chǎn)生：o （1）切屑層的金屬發(fā)生彈性變形、塑性變形而產(chǎn)生大量的熱o

14、 （2）切屑與刀具前刀面產(chǎn)生的摩擦o （3）工件與刀具后刀面產(chǎn)生的摩擦o 切削熱的傳導(dǎo)：絕大多數(shù)傳給切屑（5086），以切屑形式散熱。刀具磨損o 刀具磨損過(guò)程的三個(gè)階段：初期磨損階段、正常磨損階段、急劇磨損階段。o 刀具耐用度的主要影響因素：刀具材料、刀具角度、是否加冷卻液o 刀具耐用度與切削三要素的關(guān)系：切削速度（V），切削用量（f、p），切削溫度，刀具磨損，耐用度。其中切削速度（V）影響最大。金屬切削過(guò)程o 切削加工性：指材料加工的難易程度。o 切削液的作用：冷卻、潤(rùn)滑。o 切削液的類型：水基切削液（以冷卻作用為主）、油基切削液（以潤(rùn)滑為主）。o 粗加工：冷卻、降溫水基切削液o 精加工：潤(rùn)

15、滑，減小摩擦，提高表面質(zhì)量 油基切削液切削加工性o 切削加工性是指材料被切削加工的難易程度。o 切削用量的選用原則及切削用量如何選用？o 機(jī)床分類及機(jī)床型號(hào)表示的含義如CA6140 C-類代號(hào)(車床類機(jī)床) A-結(jié)構(gòu)特性代號(hào) 6-組代號(hào)(落地及臥式車床組) 1-系代號(hào)(臥式車床系) 40-主參數(shù)(最大工件回轉(zhuǎn)直徑的1/10) 車削加工o 加工零件類型：回轉(zhuǎn)體零件o 主運(yùn)動(dòng)：工件的旋轉(zhuǎn)o 進(jìn)給運(yùn)動(dòng)：刀具移動(dòng)o 加工范圍：外圓面、孔、圓錐面、退刀槽、切斷、端面、倒角、內(nèi)螺紋、外螺紋、滾花、成形面。鉆削o 鉆孔工具：麻花鉆，麻花鉆工作部分由切削部分和導(dǎo)向部分組成。o 鉆孔屬于粗加工，加工精度低，表面

16、粗糙度較大。o 引偏：在切削力作用下，由于鉆頭剛度很差，導(dǎo)向性不好，很容易彎曲，引起孔徑擴(kuò)大、孔軸偏斜、孔徑不圓等的現(xiàn)象。擴(kuò)孔和鉸孔o(hù) 對(duì)于孔徑大于30mm的孔，先鉆后擴(kuò)。o 鉆孔、擴(kuò)孔、鉸孔加工精度比較：o 鉆孔（粗加工）擴(kuò)孔（半精加工）鉸孔（精加工）o 孔徑小于1mm的微小孔，電火花線切割鏜孔o(hù) 箱體類、殼體類零件上的孔或孔系的加工。o 鏜孔加工精度高，易保證各孔間的位置度。刨削加工o 刨削加工設(shè)備：牛頭刨、龍門刨o 加工范圍：平面、槽、成形面o 刨削加工精度低，表面質(zhì)量較差。屬于粗加工。o 刨削加工是平面加工主要方法之一。拉削加工o 加工設(shè)備：拉床o 加工刀具：多齒拉刀o 加工精度高，表面粗糙度小。銑削加工o 銑削加工是平面加工的主要工藝方法之一。o 加工設(shè)備：銑床（立式銑床、臥式銑床、龍門銑