金屬工業(yè)(第二版)整本書課件完整版電子教案(最新)

1、金屬工業(yè)（第二版）第一章 金屬材料基本知識(shí) 1.1 金屬材料的主要性能 1.2 金屬與合金的結(jié)構(gòu)和結(jié)晶 1.3 鐵碳合金相圖 1.4 金屬的腐蝕與防護(hù) 復(fù)習(xí)思考題 11 金屬材料的主要性能一、金屬材料的使用性能 (一)強(qiáng)度 金屬材料在外力作用下抵抗永久變形和斷裂的能力，稱為強(qiáng)度。 按載荷作用方式不同，強(qiáng)度可分為抗拉強(qiáng)度、抗彎強(qiáng)度、抗壓強(qiáng)度和抗剪強(qiáng)度等。通常以抗拉強(qiáng)度為基本的強(qiáng)度指標(biāo)。 金屬材料的抗拉強(qiáng)度以標(biāo)準(zhǔn)試樣在萬能材料試驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行拉伸試驗(yàn)測(cè)定。 (二)塑性 塑性是指斷裂前材料發(fā)生不可逆永久變形的能力。 常用的塑性指標(biāo)是斷后伸長(zhǎng)率和斷面收縮率，一般通過拉伸試驗(yàn)來測(cè)定。 斷后伸長(zhǎng)率又稱延伸率，

2、是試樣被拉斷時(shí)，標(biāo)距長(zhǎng)度的伸長(zhǎng)量L與原始標(biāo)距Lo的百分比，即： (LLo)100 斷面收縮率為試樣被拉斷時(shí)，縮頸處橫截面的最大縮減量S與原始橫截面面積S。的百分比，即： = (SS。) 100(三)硬度 硬度是指材料抵抗局部變形，特別是塑性變形、壓痕或劃痕的能力。 測(cè)定硬度的方法很多，最常用的是壓入法。 常用的硬度指標(biāo)有布氏硬度、洛氏硬度和維氏硬度等幾種。 1布氏硬度HB 布氏硬度測(cè)試原理如圖13。 壓頭為淬火鋼球或硬質(zhì)合金球， 2洛氏硬度HR 洛氏硬度也是用壓入法測(cè)定的; 不是測(cè)量壓痕面積，而是通過測(cè)量壓痕深度大小來衡量材料硬度高低。3.維氏硬度HV 維氏硬度測(cè)定方法基本原理與布氏硬度相同，

3、也是根據(jù)壓痕單位面積承受的壓力大小來測(cè)量的; 不同的是維氏硬度壓頭是錐面夾角為136的金鋼石正四棱錐體 (四)沖擊韌度 沖擊韌性(Percussive Tenacity)反映金屬材料在沖擊載荷作用下抵抗破壞的能力, 其值以沖擊韌度AK來表征沖擊試樣缺口底部單位橫截面面積上的沖擊吸收功稱為沖擊韌度。 沖擊韌度的測(cè)定，目前普遍采用擺錘式一次沖擊試驗(yàn)方法 . (五)疲勞強(qiáng)度疲勞強(qiáng)度(Fatigue Strength)是指材料經(jīng)無數(shù)次的應(yīng)力循環(huán)或達(dá)到規(guī)定的循環(huán)次數(shù)才斷裂的最大應(yīng)力, 用以表征材料抵抗疲勞斷裂的能力。 測(cè)試材料的疲勞強(qiáng)度, 最簡(jiǎn)單的方法是旋轉(zhuǎn)彎曲疲勞試驗(yàn)。 實(shí)驗(yàn)測(cè)得的材料所受循環(huán)應(yīng)力與其

4、斷裂前的應(yīng)力循環(huán)次數(shù)N的關(guān)系曲線稱為疲勞曲線。 二、 金屬材料的工藝性能 金屬零件、結(jié)構(gòu)，都是將金屬坯料進(jìn)行一系列加工處理而制成的。 工藝性能是反映金屬材料接受各種加工和處理時(shí)難易的適應(yīng)程度，對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量、加工生產(chǎn)率和生產(chǎn)成本等，都有很大影響。 金屬材料的工藝性能通常是指鑄造、鍛壓、焊接、熱處理和切削加工性能等 12 金屬與合金的結(jié)構(gòu)和結(jié)晶 一、金屬材料的性能與結(jié)構(gòu) 科學(xué)研究表明材料的性能取決于材料的組織結(jié)構(gòu); 而材料的組織結(jié)構(gòu)由它的化學(xué)組成和加工工藝決定。 也就是說，材料的性能是其內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)的宏觀表現(xiàn)，化學(xué)組成是決定組織結(jié)構(gòu)的內(nèi)因，而加工工藝是決定組織結(jié)構(gòu)的外部條件。 (一)金屬晶體結(jié)構(gòu)基本

5、知識(shí)1晶格 為了便于描述晶體內(nèi)部原子排列的規(guī)則，假設(shè)將原子抽象為一個(gè)點(diǎn)，稱之為結(jié)點(diǎn)；再用假想的直線連接結(jié)點(diǎn)，形成空間格架，這種假想的空間格架稱為結(jié)晶格子，簡(jiǎn)稱晶格。 2晶胞 晶體的晶格在空間排列有周期性重復(fù)的特點(diǎn)。通常把晶格中具有空間排列規(guī)則特征的最小幾何單元稱為晶胞。 3常見金屬的晶格類型 在金屬元素中，常見的晶格類型有: 體心立方晶格、面心立方晶格和密排六方晶格三種。 屬于體心立方晶格的金屬有Cr、W、Mo、V和Fe等 屬于面心立方晶格的金屬有Al、Cu、Ni、Au、Ag和Fe等 屬于密排六方晶格的金屬有Mg、Zn、Be、Cd等4晶體的各向異性 由于晶體內(nèi)部原子的有規(guī)則排列，使晶體內(nèi)部不同

6、位向原子排列密度不同，原子之間的結(jié)合力也不同，因此在不同的方向表現(xiàn)出不同的性能。 這種現(xiàn)象就是晶體的“各向異性”特點(diǎn)。 (二)金屬的實(shí)際晶體結(jié)構(gòu) 1多晶體結(jié)構(gòu) 實(shí)際使用的金屬材料由許多小晶體(晶粒)組成的多晶體。 2晶體缺陷 由于各種原因使原子的規(guī)則排列遭到破壞，存在著局部和區(qū)域的晶體缺陷。 根據(jù)晶體缺陷的幾何特征，晶體缺陷分為點(diǎn)缺陷、線缺陷和面缺陷三類。 (三)合金的晶體結(jié)構(gòu) 純金屬一般力學(xué)性能不高而制取成本高，應(yīng)用受到限制，因此實(shí)際使用的金屬材料很少是純金屬。合金可根據(jù)不同需要配制，獲得不同的力學(xué)性能和物理、化學(xué)性能，因而得到廣泛的應(yīng)用。 常用的碳鋼、鑄鐵、合金鋼、硬鋁、青銅等金屬材料，都

7、是合金。 1合金基本概念 合金，是一種金屬與另一種或幾種金屬、非金屬熔合組成的，具有金屬特性的物質(zhì)。 如鐵和碳組成的鐵碳合金碳素鋼、鑄鐵等；銅和鋅組成的銅鋅合金黃銅等。2合金的相結(jié)構(gòu) 大部分的合金在液態(tài)時(shí)組元能相互溶合，形成均勻的單一液相。而在固態(tài)時(shí)，由于組元之間相互的不同作用，可以形成不同的相結(jié)構(gòu)，成為合金不同的組織組成相。 按合金中組成相的結(jié)構(gòu)特征，可分為固溶體和金屬化合物兩類。 (1)固溶體 固態(tài)合金中，一組元的晶格中溶人入另一種或多種其他組元而形成的均勻相，稱為固溶體。保留晶格的組元稱溶劑，溶入晶格的組元稱溶質(zhì)。(2)金屬化合物 合金組元間按一定比例組成，并形成新的晶格結(jié)構(gòu)和明顯金屬特

8、性的新相，這種新相稱為金屬化合物。 金屬化合物可用一定的分子式來表示，如Mg2Si、Fe3C、Cr23C6、Fe4W2C等。金屬化合物通常具有復(fù)雜的晶格結(jié)構(gòu)，熔點(diǎn)高、硬度高而脆性大。在合金中金屬化合物可提高硬度和強(qiáng)度，但降低塑性和韌性，是金屬材料中的重要強(qiáng)化相。圖110為鐵碳合金中的金屬化合物Fe3C的晶體結(jié)構(gòu)圖。(3)多相復(fù)合組織 合金中的組元相互作用，一般并非簡(jiǎn)單地形成一種固溶體或一種金屬化合物，而可形成多種固溶體和金屬化合物，最后組成多相復(fù)合組織。 二、金屬與合金的結(jié)晶 金屬制品一般都需要經(jīng)過熔煉、澆注、壓力加工、切削加工等工藝過程而制成; (一)金屬的結(jié)晶 金屬的結(jié)晶是金屬原子的聚集狀

9、態(tài)由無規(guī)則的液態(tài)，轉(zhuǎn)變?yōu)橐?guī)則排列的固態(tài)晶體的過程。 金屬的結(jié)晶過程可用冷卻曲線來描述。 圖111為用熱分析法測(cè)定的金屬冷卻曲線。1金屬的結(jié)晶過程液態(tài)金屬的結(jié)晶過程由晶核的形成和晶核長(zhǎng)大兩個(gè)環(huán)節(jié)組成。2晶粒大小及其控制(1)晶粒大小對(duì)金屬性能的影響 (2)晶粒大小的控制金屬晶粒的大小主要取決于結(jié)晶過程中的形核率N(單位體積中單位時(shí)間形成的晶核數(shù))和晶核長(zhǎng)大速率G(單位時(shí)間內(nèi)晶核長(zhǎng)大的線速度)。 3金屬鑄錠組織 金屬鑄錠可看作形狀簡(jiǎn)單的大型鑄件，是金屬型材的基礎(chǔ)坯材，其組織性能對(duì)金屬型材有很大的影響。 鑄錠的表層和中心因冷卻結(jié)晶條件不同，結(jié)晶后從表面到中心形成三個(gè)具有不同特征的結(jié)晶區(qū)。 圖112為

10、鑄錠組織的剖面示意圖。 (1)表層細(xì)晶區(qū) (2)柱狀晶粒區(qū) (3)中心等軸晶粒區(qū)(二) 合金的結(jié)晶合金相圖又稱合金狀態(tài)圖或合金平衡圖，是表示平衡條件下合金成分、溫度和組織狀態(tài)之間關(guān)系的圖形。1二元合金相圖二元合金是最基本的合金，搞清楚二元合金的成分、溫度和組織狀態(tài)之間的關(guān)系與變化規(guī) 律，也是研究其他復(fù)雜成分合金的基礎(chǔ)。 圖113是CuNi二元合金相圖，其縱坐標(biāo)表示溫度，橫坐標(biāo)表示成分。2合金性能與相圖的關(guān)系 合金的性能取決于合金的組織結(jié)構(gòu)，而其組織結(jié)構(gòu)由成分和工藝條件決定。合金相圖表明在平衡條件下，合金成分、溫度和組織之間的關(guān)系，也就反映了性能的變化規(guī)律。 (1) 合金力學(xué)性能與相圖的關(guān)系 (

11、2) 合金工藝性能與相圖的關(guān)系 13鐵碳合金相圖鐵碳合金是由碳和鐵兩種元素為主組成的合金。應(yīng)用廣泛的碳鋼、鑄鐵等金屬材料均屬鐵碳合金。 一、鐵碳合金的基本組織 (一)純鐵的同素異晶轉(zhuǎn)變(二)鐵碳合金的基本組織 1鐵素體(F) 鐵素體是碳溶于一Fe中形成的間隙固溶體，用F表示。 2奧氏體(A) 奧氏體是碳溶于-Fe中形成的間隙固溶體，用A表示。3滲碳體(Fe3C) 滲碳體是鐵和碳形成的具有復(fù)雜晶格的金屬化合物，用FeC表示。4珠光體(P) 珠光體是由鐵素體和滲碳體組成的兩相復(fù)合組織，用P表示5萊氏體(Ld) 萊氏體是由奧氏體和滲碳體組成的復(fù)相組織，用Ld表示。 二、鐵碳合金相圖 鐵碳合金相圖是表

12、示不同成分的鐵碳合金在緩慢加熱、冷卻條件下，不同溫度時(shí)的組織狀態(tài)的圖形，又稱鐵碳合金狀態(tài)圖或鐵碳合金平衡圖。 鐵碳合金相圖是制訂熱加工工藝和選材的重要依據(jù)，也是鋼鐵熱處理的主要理論基礎(chǔ)。 (一)FeFe3C相圖分析相圖的縱坐標(biāo)表示溫度，橫坐標(biāo)表示碳含量。橫坐標(biāo)左端(原點(diǎn))為wc =0%，是純鐵；右端為 wc =669%，是Fe3C。1, FeFe3C相圖中的特性點(diǎn)2, FeFe3C相圖中的特性線 (二)典型鐵碳合金的冷卻過程及其組織1鐵碳合金的分類 工業(yè)純鐵、鋼和白口鐵三類。 (1)工業(yè)純鐵 碳含量wc 0021 8的鐵碳合金，室溫組織為F(含很少的Fe3C)。 (2)鋼 碳含量00218 w

13、c 211的鐵碳合金，根據(jù)不同的室溫組織又分為三種： 1)共析鋼，wc = 077，室溫組織為P； 2)亞共析鋼，00218 wc 077，室溫組織為P+F 3)過共析鋼，077 wc211，室溫組織為P+ Fe3C。 (3)白口鐵 碳含量211 wc 669的鐵碳合金，根據(jù)不同的室溫組織也可分為三種： 1)共晶白口鐵，wc =43，室溫組織為L(zhǎng)d； 2)亞共晶白口鐵，211 wc 43，室溫組織為P+Ld+ Fe3C； 3)過共晶白口鐵，43 wc 669，室溫組織為L(zhǎng)d+Fe3C。2典型鐵碳合金冷卻過程分析 (1)共析鋼冷卻過程分析(2)亞共析鋼冷卻過程分析 (3)過共析鋼冷卻過程分析 (

14、4)亞共晶白口鐵和過共晶白口鐵冷卻過程分析 (5)共晶白口鐵冷卻過程分析三、FeFe3C相圖的應(yīng)用 (一)鐵碳合金組織和力學(xué)性能的關(guān)系1平衡組織與成分的關(guān)系 2成分、組織對(duì)力學(xué)性能的影響 (二) 選材方面的應(yīng)用(三)金屬加工工藝方面的應(yīng)用1鑄造工藝應(yīng)用 2鍛壓工藝應(yīng)用3熱處理工藝應(yīng)用第二章 鋼的熱處理1.1 鋼的熱處理基本原理1.2 鋼的普通熱處理1.3 鋼的表面熱處理1.4 其他熱處理工藝簡(jiǎn)介 復(fù)習(xí)思考題 熱處理分類21 鋼的熱處理基本原理一、鋼在加熱時(shí)的組織轉(zhuǎn)變(一)奧氏體的形成 鋼從室溫緩慢加熱，最后轉(zhuǎn)變?yōu)閵W氏體的過程，稱為鋼的奧氏體化。1、奧氏體晶核的形成2奧氏體晶核的長(zhǎng)大3殘余滲碳體

15、的溶解 4奧氏體的均勻化 (二)影響奧氏體轉(zhuǎn)變的因素 1加熱溫度和加熱速度的影響 2原始組織的影響 3化學(xué)成分的影響 (三) 奧氏體晶粒大小及其控制 1奧氏體晶粒大小 2奧氏體晶粒大小的控制二、鋼在冷卻時(shí)的組織轉(zhuǎn)變 鋼加熱奧氏體化后，再進(jìn)行冷卻，奧氏體將發(fā)生變化 (一) 過冷奧氏體的等溫轉(zhuǎn)變 1過冷奧氏體等溫轉(zhuǎn)變圖。 2過冷奧氏體等溫轉(zhuǎn)變產(chǎn)物組織和性能 (二)過冷奧氏體的連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變22 鋼的普通熱處理 鋼的普通熱處理包括鋼的退火、正火、淬火和回火等熱處理工藝。 一、退火和正火 1退火 退火是將鋼加熱到適當(dāng)溫度，保溫后緩冷，以獲得接近于平衡組織的熱處理工藝。 鋼的退火方法很多，常用的有完全退火

16、、等溫退火、球化退火、均勻化退火和去應(yīng)力退火等。 2正火 正火是將鋼加熱到Ac3或Acm以上30C50C，保溫后在空氣中冷卻的熱處理工藝。 二、淬火 淬火是將鋼加熱到Ac3(亞共析鋼)或Ac1(共析鋼和過共析鋼)以上溫度，保溫后快速冷卻，以獲得馬氏體組織的熱處理工藝。板條馬氏體圖片狀馬氏體圖1淬火溫度及冷卻介質(zhì)2淬火方法(1) 單液淬火(2) 雙液淬火 (3)分級(jí)淬火 (4) 等溫淬火 3淬透性和淬硬性 三、回火 回火是淬火后進(jìn)行的熱處理工藝，其目的是穩(wěn)定組織、消除應(yīng)力、調(diào)整硬度和提高塑性、韌度。 回火通常是工件的最終熱處理，對(duì)工件的組織和性能有決定性的作用?；鼗穑菍⒋慊鸷蟮墓ぜ偌訜岬紸c

17、1以下某一溫度，保溫后冷卻至室溫的熱處理工藝。 根據(jù)不同的回火溫度，分為低溫回火、中溫回火和高溫回火三種。 1低溫回火(150250) 2中溫回火(350500) 3高溫回火(500650) 4回火脆性23 鋼的表面熱處理一、表面淬火 表面淬火是一種不改變表層化學(xué)成分，而改變表層組織的局部熱處理方法。 根據(jù)加熱方法的不同，表面淬火可分感應(yīng)加熱表面淬火、火焰加熱表面淬火、接觸電阻加熱淬火、電解液加熱淬火、激光加熱淬火和電子束加熱淬火等。 常用的表面淬火方法是感應(yīng)加熱表面淬火和火焰加熱表面淬火。二、化學(xué)熱處理 化學(xué)熱處理是將鋼件置于活性介質(zhì)中加熱并保溫，使介質(zhì)分解析出的活性原子滲人工件表層，改變表

18、層的化學(xué)成分、組織和性能的熱處理工藝。 1滲碳 2滲氮 3碳氮共滲24 其他熱處理工藝簡(jiǎn)介 一、形變熱處理 形變熱處理是將塑性變形和熱處理結(jié)合起來的復(fù)合熱處理工藝 二、真空熱處理 真空熱處理是工件在低于一個(gè)大氣壓的封閉環(huán)境中進(jìn)行的熱處理工藝，包括真空退火、真空淬火和真空化學(xué)熱處理等。三、激光熱處理 激光熱處理是利用高能量密度的激光束掃瞄照射工件表面，以極快的加熱速度迅速加熱至相變溫度以上，停止照射后，依靠工件自身傳導(dǎo)散熱迅速冷卻表層而進(jìn)行”自行淬火”。第三章 金屬材料3.1 碳鋼3.2 合金鋼3.3 鑄鐵3.4 非鐵金屬及其合金3.4 粉末冶金材料 復(fù)習(xí)思考題 31 碳 素 鋼 碳鋼，是指碳含

19、量wc 10。 2按合金元素種類分類 根據(jù)主加合金元素，分別稱為鉻鋼、錳鋼、鉻鎳鋼、鉻鉬鋼、硅錳鋼、鉻鎳錳鋼、硅錳鉬釩鋼等等。 3按主要用途分類 (1) 合金結(jié)構(gòu)鋼 (2) 合金工具鋼 (3) 特殊性能鋼 包括各種不銹鋼、耐熱鋼、耐磨鋼、磁鋼、超強(qiáng)鋼等。 4按金相組織分類 分為珠光體鋼、貝氏體鋼、馬氏體鋼、奧氏體鋼和碳化物鋼等。三。合金鋼的牌號(hào)、性能和主要用途 33 鑄 鐵 鑄鐵是指碳含量wc 211%的鐵碳合金。工業(yè)上使用的鑄鐵，一般是碳含量wc =25%4%的灰鑄鐵。一、鑄鐵的石墨化二、鑄鐵的分類、牌號(hào)和用途 (一)白口鑄鐵 組織中的碳都以滲碳體(Fe3C)的形式存在的鑄鐵，因其斷口白亮而

20、得名 (二)灰鑄鐵 灰鑄鐵，是組織中的碳主要以片狀石墨形式存在的鑄鐵，因斷口灰暗而得名。 (三)可鍛鑄鐵 可鍛鑄鐵，是組織中的碳以團(tuán)絮狀石墨形式存在的鑄鐵(四)球墨鑄鐵 球墨鑄鐵，是組織中的碳主要以球狀石墨形式存在的鑄鐵。 (五)蠕墨鑄鐵 蠕墨鑄鐵是近十幾年發(fā)展起來的新型鑄鐵，組織中的碳主要以蠕蟲狀石墨形式存在。(六)合金鑄鐵 為了進(jìn)一步提高鑄鐵的性能和獲得某些特殊的物理、化學(xué)性能，在灰鑄鐵或球墨鑄鐵中加入一些合金元素，從而得到耐磨鑄鐵(MT)、耐熱鑄鐵(RT)和耐蝕鑄鐵(ST)等合金鑄鐵。 34 非鐵金屬及其合金 非鐵金屬，是除鋼鐵材料以外的其他金屬的統(tǒng)稱，以前稱為有色金屬。 一、銅及銅合金

21、 (一) 工業(yè)純銅 (二) 銅合金 二、鋁及鋁合金 (一) 鋁 純鋁是銀白色的金屬，熔點(diǎn)660，密度為27gcm3，面心立方晶格結(jié)構(gòu)，無同素異晶轉(zhuǎn)變，是一種輕金屬材料。 (二)鋁合金 鋁中加入合金元素，配制成各種成分的鋁合金，再經(jīng)過冷變形加工或熱處理，是提高純鋁強(qiáng)度的有效途徑。三、滑動(dòng)軸承合金 滑動(dòng)軸承合金指用于制造軸瓦及其內(nèi)襯的合金。 (一)錫基軸承合金 (二)鉛基軸承合金(三)銅基軸承合金 (四)鋁基軸承合金 35粉末冶金材料 一、粉末冶金及其特點(diǎn)二、常用粉末冶金材料 工業(yè)中常用的粉末冶金材料有硬質(zhì)合金、含油軸承材料、鐵基結(jié)構(gòu)材料等。第四章 非金屬材料和新材料 4.1 高分子4.2 陶瓷材

22、料4.3 復(fù)合材料4.4 新材料 復(fù)習(xí)思考題 第四章 非金屬材料和新材料 工程材料中，除金屬材料以外的其它材料統(tǒng)稱非金屬材料，一般分為高分子材料、硅酸鹽材料和復(fù)合材料三大類。 41 高分子材料 高分子材料是以高分子化合物為主要組分的材料。高分子化合物又稱高聚物，分為有機(jī)高分子化合物和無機(jī)高分子化合物兩大類。 工程用高分子材料主要是指各種合成有機(jī)高分子化合物材料，包括工程塑料、合成橡膠和合成纖維等。一、工程塑料 工程塑料是以合成樹脂為主要成分，并加入改善性能的各種添加劑組成的合成有機(jī)高分子化合物材料。 (一)塑料的組成和分類(二)常用塑料的特點(diǎn)和應(yīng)用 (三)塑料的成型加工 1注塑成型 注塑成型也

23、稱注射成型，是用專門的注塑機(jī)和注塑模進(jìn)行的種加工工藝。 2壓塑成型 3.擠塑成型 4吹塑成型 5澆塑成型 二、橡膠 橡膠是以生膠為基體，并添加各種配合劑而組成的高分子材料。 (一)橡膠的組成和分類 (二) 橡膠的特點(diǎn)和應(yīng)用 42 陶瓷材料 陶瓷材料是一種無機(jī)非金屬材料，按其成分、性能和用途，分為普通陶瓷和特種陶瓷兩類。一、陶瓷的性能二、常用陶瓷材料及其應(yīng)用 43 復(fù)合材料 復(fù)合材料是指由兩種或幾種不同化學(xué)組成和結(jié)構(gòu)組織的材料，以一定形式組合而成的人工合成材料。 一、復(fù)合材料的組成和分類二、常用復(fù)合材料的性能特點(diǎn)和應(yīng)用 44 新材料新材料，是指那些新出現(xiàn)的，或正在研究發(fā)展中具有傳統(tǒng)材料所不具備的

24、優(yōu)異、特殊性能的材料。一、電子信息材料二、新能源材料三、生態(tài)環(huán)境材料和生物醫(yī)用材料四、納米材料五、紡織新材料神奇的納米碳管高分子材料的納米化美國康納爾大學(xué)研制成的納米直升機(jī)示意圖第五章 鑄 造5.1 砂型鑄造工藝5.2 鑄造工藝圖5.3 合金的熔煉與澆注5.4 特種鑄造 復(fù)習(xí)思考題 鑄造，是將液態(tài)金屬注入鑄型中，待其冷凝獲得零件或毛坯的方法，其產(chǎn)品叫鑄件。 鑄造方法分為砂型鑄造和特種鑄造兩大類。 特種鑄造包括熔模鑄造、金屬型鑄造、壓力鑄造、離心鑄造和磁型鑄造等。 51 砂型鑄造工藝 是用型砂緊實(shí)成鑄型的鑄造方法，其鑄型是一次性的。 一、造型材料 制做鑄型和型芯(芯子)所用的材料稱為造型材料。二

25、、模樣及芯盒的制造 模樣與芯盒是鑄造生產(chǎn)的工藝裝備之一。模樣用來形成砂型的型腔；芯盒用來制造型芯，以形成鑄件的內(nèi)腔。 三、造型與造芯工藝 (一)手工造型 1整模造型 2分模造型3挖砂造型4活塊造型5刮板造型 6組芯造型 7地坑造型 (二)機(jī)器造型 機(jī)器造型是用機(jī)器全部地完成或至少完成緊砂操作的造型工序，其實(shí)質(zhì)就是用機(jī)器代替了 手工緊砂和起模。 (三)造芯 制造型芯的過程，稱為造芯，或叫作制芯。其方法也分為手工造芯和機(jī)器造芯兩類。 (四)澆注系統(tǒng)與冒口 將液態(tài)金屬平穩(wěn)地導(dǎo)人、填充型腔與冒口的通道，稱為澆注系統(tǒng)。(五)鑄型、型芯的烘干及合箱 鑄型和型芯的烘干 目的是提高鑄型與型芯的強(qiáng)度、透氣性，以

26、及減少其揮發(fā)性氣體。 5.2 鑄造工藝圖 是用規(guī)定的工藝符號(hào)或文字繪在零件圖樣上，或另繪工藝圖樣，表示鑄型分型面、澆冒口系統(tǒng)、澆注位置、型芯結(jié)構(gòu)尺寸、控制凝固措施(冷鐵、保溫襯板)等的圖樣。 5.3 合金的熔煉與澆注 一、合金的鑄造性能 在鑄造過程中，合金所表現(xiàn)出來的工藝特征，稱為鑄造性能 二、鑄鐵的熔煉與澆注 鑄鐵的熔煉是獲得優(yōu)質(zhì)鑄鐵的基本環(huán)節(jié)，也是生產(chǎn)合格鑄鐵件的重要工序之。三、鑄鋼的熔煉與澆注簡(jiǎn)介 對(duì)于力學(xué)性能要求高的，或要求具有特殊力學(xué)、物理、化學(xué)性能的重要鑄件，要用鑄鋼制造.四、非鐵金屬鑄造合金的熔煉與澆注簡(jiǎn)介 常用的非鐵金屬鑄造合金有鑄造鋁合金、鑄造銅合金和鑄造軸承合金等。54特種

27、鑄造 通常將砂型鑄造以外的鑄造方法統(tǒng)稱為特種鑄造。 包括熔模鑄造、金屬型鑄造、壓力鑄造、 離心鑄造、陶瓷型鑄造和磁型鑄造等。 一、熔模鑄造 熔模鑄造是用易熔材料(如蠟)制成精確的模樣，在其上涂敷耐火涂料制成型殼，熔去模樣，經(jīng)過焙燒后即可澆注液態(tài)金屬獲得鑄件的鑄造方法，又叫精密鑄造和失蠟鑄造。 二、金屬型鑄造 鑄型是用金屬制造的，稱為金屬型鑄造。 三、壓力鑄造 在高壓下，將液態(tài)合金迅速地壓入金屬鑄型，并使之冷凝形成鑄件的方法，叫作壓力鑄造，簡(jiǎn)稱壓鑄。 四、離心鑄造 將液態(tài)合金注入旋轉(zhuǎn)的鑄型中，在離心力作用下充型、冷凝而獲得鑄件的鑄造方法，稱為離 心鑄造。 第六章 鍛 壓6.1 金屬的塑性變形6.

28、2 鍛造6.3 板料沖壓6.4 其他塑性變形加工方法簡(jiǎn)介第六章 鍛 壓 鍛壓是鍛造與沖壓的總稱。 它是對(duì)坯料施加外力，使其產(chǎn)生塑性變形，改變尺寸和形狀，改善性能，用以制造機(jī)械零件、工件或毛坯的成形加工方法。屬于金屬塑性加工范疇。 61 金屬的塑性變形 一、金屬塑性變形的實(shí)質(zhì)二、塑性變形對(duì)金屬組織與性能的影響(一)加工硬化(二)金屬組織的變化 三、回復(fù)與再結(jié)晶 四、塑性變形加工的分類(一)冷變形加工(二)熱變形加工 62 鍛 造 鍛造是在加壓設(shè)備及工(模)具的作用下，使坯料產(chǎn)生局部或全部的塑性變形，以獲得一定幾何尺寸、形狀和質(zhì)量的鍛件的加工方法。 鍛造分為自由鍛、模鍛和胎模鍛等; 模鍛又分為錘上

29、模鍛、壓力機(jī)模鍛和平鍛機(jī)模鍛等。 一、金屬的鍛造性能及其影響因素 (一)金屬的化學(xué)成分與組織對(duì)鍛造性能的影響(二)變形條件對(duì)鍛造性能的影響 二、自由鍛 用簡(jiǎn)單的通用性工具，或在鍛造設(shè)備的上、下砧間直接使坯料變形，獲得所需的幾何形狀 及內(nèi)部質(zhì)量的鍛件的鍛造方法，稱為自由鍛。 它分為手工自由鍛和機(jī)器自由鍛兩種。三、模鍛 利用模具使坯料變形，獲得鍛件的鍛造方法，稱為模鍛。其實(shí)質(zhì)是金屬的變形受到鍛模模膛的限制。錘上模鍛胎模鍛在自由鍛設(shè)備上，使用可移動(dòng)的胎模具生產(chǎn)鍛件的鍛造方法，稱為胎模鍛。 壓力機(jī)模鍛 平鍛機(jī)模鍛 63板料沖壓 一、概述 板料沖壓是利用模具使板料分離或變形，以獲得薄壁金屬制品的加工方法

30、，一般情況下在室溫進(jìn)行，故又稱為冷沖壓。二、沖壓設(shè)備沖床 三、沖壓基本工序 (一)分離工序 利用沖?；蚣舻妒古髁戏蛛x的操作方法，稱為分離工序。它包括剪切、沖裁和整修等。(二)變形工序 使坯料的一部分相對(duì)另一部分產(chǎn)生位移而不破壞的工序，稱為變形工序。它包括拉深、彎曲、 翻邊和成形等。 四、沖壓模具 常用沖?？煞譃楹?jiǎn)單模、連續(xù)模與復(fù)合模三種。 ()簡(jiǎn)單模 沖床一次行程中，只完成一道工序的模具，稱為簡(jiǎn)單模。(二)連續(xù)模 沖床的次行程中，在模具的不同部位上同時(shí)完成數(shù)道沖壓工序的模具，稱為連續(xù)模 利用沖床的一次行程，在模具的同一位置完成兩道以上工序的模具，標(biāo)為復(fù)合模 64 其他塑性變形加工方法簡(jiǎn)介 一、

31、軋制 金屬材料在旋轉(zhuǎn)軋輥的摩擦力F1和壓力F2的作用下，產(chǎn)生連續(xù)塑性變形，獲得要求的截面形狀，并改變其性能的塑性加工方法，稱為軋制.二、拉拔 在牽引力作用下，通過模孔被拉出，產(chǎn)生塑性變形，使得截面縮小、長(zhǎng)度增加的工藝，稱 為拉拔。 三、擠壓 坯料在壓力作用下，從模具的孔口或縫隙中擠出，使之橫截面積減小，長(zhǎng)度增加，成為所需制品的方法，稱為擠壓 四、金屬塑性變形加工新工藝第七章 焊接7.1 手弧焊和氣焊7.2 其他焊接方法7.3 常用金屬材料的焊接7.4 金屬的切割焊 接 通過加熱或加壓，或兩者并用，并且用或不用填充材料，使連接件達(dá)到原子結(jié)合的加工方法，稱為焊接。焊接方法有幾十種之多，可歸納為熔焊

32、、壓焊與釬焊三類 圖71鉚接接頭與焊接接頭71 手弧焊與氣焊一、手弧焊 電弧焊是利用電弧的熱能，使金屬熔化而進(jìn)行焊接的一種焊接方法。它屬于熔焊，包括手工電弧焊、埋弧焊與氣體保護(hù)電弧焊。 GB5117-85規(guī)定了焊條的型號(hào)例如，E4315，其意義為： 二、氣焊 氣焊是利用氣體火焰作為熱源的焊接法；最常用的是氧乙炔焊。72其他焊接方法 現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中，除手弧焊與氣焊外，還有許多焊接方法被采用，如埋弧焊、氣體保護(hù)電弧焊、電渣焊、電子束焊、等離子焊、激光焊、電阻焊與釬焊等等。 一、埋弧焊 利用在焊劑層下燃燒的電弧加熱熔化金屬而進(jìn)行焊接的方法，稱為埋弧焊 二、氣體保護(hù)電弧焊 氣體保護(hù)電弧焊，簡(jiǎn)稱氣體保護(hù)焊。它是用外加氣體作為電弧介質(zhì)，并保護(hù)電弧和焊接區(qū)的電弧焊。 CO2氣體保護(hù)焊三，電渣焊 利用電流通過液態(tài)熔渣產(chǎn)生的電阻熱，作為焊接熱源的熔焊方法，稱為電渣焊， 電子束焊 利用加速和聚焦的電子束，轟擊置于真空或非真空中的焊件所產(chǎn)生的熱能而進(jìn)行焊接的方法，稱為電子束焊。其實(shí)質(zhì)是將電子的動(dòng)能轉(zhuǎn)化為熱能，熔化焊件進(jìn)行焊接。電阻焊 焊件組合后，通過對(duì)電極施加壓力，利用電流通過接頭的接觸面及鄰近區(qū)域產(chǎn)生的電阻熱進(jìn)行焊接的方法，稱為電阻焊。它屬于壓焊。73 常用金屬材料的焊接 一、金屬材料的焊接性焊接應(yīng)力 焊接時(shí)，焊件不均勻