太原理工金屬工藝學(xué)chaer

熱加工工藝基礎(chǔ)1金屬材料導(dǎo)論2金屬液態(tài)成形3金屬塑性成形4金屬連接成形熱加工工藝2.1

金屬液態(tài)成形基礎(chǔ)概述知識(shí)點(diǎn):常用金屬材料黑色金屬有色金屬粉末冶金鋼鑄鋼和鑄鐵銅及銅合金鋁及鋁合金硬質(zhì)合金粉末高速鋼什么是金屬的液態(tài)成形:

即將液態(tài)金屬澆入與零件形狀相適應(yīng)的鑄型空腔中，待其冷卻凝固，以獲得毛坯或零件的工藝方法,亦稱鑄造.金屬的液態(tài)成形的作用:

金屬的液態(tài)成形是制造毛坯、零件的重要方法之一。按鑄型材料的不同，金屬液態(tài)成形可分為砂型鑄造和特種鑄造（包括壓力鑄造、金屬型鑄造等）.其中砂型鑄造是最基本的液態(tài)成形方法，所生產(chǎn)的鑄件要占鑄件總量的80%以上.金屬液態(tài)成形基礎(chǔ)概述2.2 金屬液態(tài)成形金屬的液態(tài)成形2.1金屬液態(tài)成形的鑄造基礎(chǔ)2.2金屬的液態(tài)成形工藝2.3液態(tài)成形金屬件的工藝設(shè)計(jì)2.4液態(tài)金屬成形件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)知識(shí)點(diǎn)：鑄造工藝基礎(chǔ)合金的鑄造性能性能物液態(tài)合金的充型能力鑄件的凝固與收縮鑄造缺陷分析氣孔鑄造內(nèi)應(yīng)力變形和裂紋縮孔和縮松砂型鑄造過程液態(tài)成型的優(yōu)點(diǎn)適于做復(fù)雜外形，特別是復(fù)雜內(nèi)腔的毛坯對(duì)材料的適應(yīng)性廣，鑄件的大小幾乎不受限制成本低，原材料來源廣泛，價(jià)格低廉,一般不需要昂貴的設(shè)備是某些塑性很差的材料(如鑄鐵等)制造其毛坯或零件的唯一成型工藝液態(tài)成型優(yōu)點(diǎn)液態(tài)成型的優(yōu)點(diǎn)工藝過程比較復(fù)雜，一些工藝過程還難以控制液態(tài)成形零件內(nèi)部組織的均勻性、致密性一般較差液態(tài)成形零件易出現(xiàn)縮孔、縮松、氣孔、砂眼、夾渣、夾砂、裂紋等缺陷，產(chǎn)品質(zhì)量不夠穩(wěn)定由于鑄件內(nèi)部晶粒粗大，組織不均勻，且常伴有缺陷，其力學(xué)性能比同類材料的塑性成形低液態(tài)成型缺點(diǎn)液態(tài)合金的工藝性能液態(tài)合金的工藝性能表征為液態(tài)合金的鑄造性能通常是指合金的流動(dòng)性、收縮性吸氣性及偏析等性能.合金鑄造性能是選擇鑄造金屬材料，確定鑄件的鑄造工藝方案及進(jìn)行鑄件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的依據(jù).合金的充型型能力液態(tài)金屬充充滿鑄型型型腔，獲得得尺寸精確確、輪廓清清晰的成型型件的能力力充型能力的的概念:充型能力不不足澆不足冷隔夾砂氣孔夾渣充型能力的的決定因數(shù)數(shù)合金的流動(dòng)動(dòng)性鑄型性質(zhì)澆注條件鑄件結(jié)構(gòu)等等合金的充型型能力測(cè)試合金充充型能力的的方法:如右圖,將將合金液澆澆入鑄型中中，冷凝后后測(cè)出充滿滿型腔的式式樣長(zhǎng)度。。澆出的試試樣越長(zhǎng)，，合金的流流動(dòng)性越好好,合金充型能力越越好.幾種不同合合金流動(dòng)性性的比較*鑄鐵的流流動(dòng)性*鑄鋼的流流動(dòng)性實(shí)驗(yàn)證明鑄鑄鐵的流動(dòng)動(dòng)性好，鑄鑄鋼的流動(dòng)動(dòng)性差。比較下面幾幾種合金流流動(dòng)性能合金流動(dòng)性性對(duì)充型能能力的影響響合金流動(dòng)性性的決定因因數(shù)合金的種類類:合合金不同，，流動(dòng)性不不同.化學(xué)成分：同種合金中中成分不同同的合金具具有不同的的結(jié)晶特點(diǎn)點(diǎn)，流動(dòng)也也不同。結(jié)晶特性:恒溫下結(jié)晶晶，流動(dòng)性性較好；兩兩相區(qū)內(nèi)結(jié)結(jié)晶，流動(dòng)動(dòng)性較差.澆注條件對(duì)對(duì)充型能力力的影響澆注條件澆注溫度充型壓力澆注系統(tǒng)澆注溫度越越高，液態(tài)態(tài)金屬的粘粘度越小，，過熱度高高，金屬液液內(nèi)含熱量量多，保保持液態(tài)的的時(shí)間長(zhǎng)，，充型能能力強(qiáng)。液態(tài)金屬在在流動(dòng)方向向上所受的的壓力稱為為充型壓力力。充型壓壓力越大,充型能能力越強(qiáng)。。澆注系統(tǒng)的的結(jié)構(gòu)越復(fù)復(fù)雜，則流流動(dòng)阻力越大，，充型能力力越差。鑄型充填條條件對(duì)充型型能力的影影響鑄型溫度(不能過高高)鑄型蓄熱系系數(shù):即從金屬中中吸取熱量量并儲(chǔ)存的能能力鑄型的發(fā)氣氣和透氣能能力：澆鑄時(shí)產(chǎn)生生氣體能在在金屬液與與鑄

型間間形成氣膜膜，減小摩摩擦阻力，，

有利于于充型。但但發(fā)氣能力力過強(qiáng),透透氣能力力又差時(shí),若澆鑄速速度太快快,則型腔腔中的氣體體壓力增大大，

充型型能力減弱弱。鑄件結(jié)構(gòu)對(duì)對(duì)充型能力力的影響折算厚度：：折算厚度也也叫當(dāng)量厚厚度或模數(shù)數(shù),是鑄件件體積與鑄鑄件表面積積之比。折折算厚度越越大，熱量量散失越慢慢，充型能能力就越好好。鑄件壁壁厚相同時(shí)時(shí)，垂直壁壁比水平壁壁更容易充充填.(大大平面鑄件件不易成形形).復(fù)雜程度：：鑄件結(jié)構(gòu)越越復(fù)雜，流流動(dòng)阻力就就越大，鑄鑄型的充填填就越困難難。液態(tài)金屬的的凝固與收收縮鑄件的凝固固過程：在鑄件的凝凝固過程中中，其截面面一般存在在三個(gè)區(qū)域域，即液相區(qū)、凝凝固區(qū)、固固相區(qū)。對(duì)鑄件質(zhì)質(zhì)量影響較較大的主要要是液相和和固相并存存的凝固區(qū)區(qū)的寬窄。。鑄件的凝凝固方式就就是依據(jù)凝凝固區(qū)的寬寬窄來劃分分的。凝固方式有有：逐層凝固,糊狀凝固固,中間凝凝固.影響凝固的的主要因素素*合金的結(jié)結(jié)晶溫度范范圍：合金的結(jié)晶晶溫度范圍圍越小，凝凝固區(qū)域越越窄，越趨向向于逐層凝凝固。在鐵鐵碳合金中中普通灰鑄鐵為逐逐層凝固，，高碳鋼為為糊狀凝固固。*鑄件的溫溫度梯度：：在合金結(jié)晶晶溫度范圍圍已定的前前提下，凝凝固區(qū)的寬窄窄取決于鑄鑄件內(nèi)外層層之間的溫溫度差。若鑄件內(nèi)外外層之間的的溫度差由由小變大，，則其凝固區(qū)相應(yīng)應(yīng)由寬變窄窄。合金的收縮縮合金的收縮縮的過程:合金從液態(tài)態(tài)冷卻至室室溫的過程程中，其體體積或尺寸寸縮減的現(xiàn)現(xiàn)象。合金金的收縮給給液態(tài)成形形工藝帶來來許多困難難，會(huì)造成成許多鑄造造缺陷。（（如：縮孔孔、縮松、、裂紋、變變形等）。。合金收縮的的三個(gè)階段段合金的收縮縮合金收縮固態(tài)合金冷冷卻液態(tài)合金冷冷卻液態(tài)收縮凝固收縮縮孔:恒溫下結(jié)晶晶縮松:兩相相區(qū)結(jié)晶線形收縮裂紋變形應(yīng)力影響收縮的的因素鑄型條件鑄件結(jié)構(gòu)澆注溫度化學(xué)成分(c含量)合金收縮縮孔與縮松松的形成縮孔的形成成:純金屬、共共晶成分和和凝固溫度度范圍窄的的合金,澆注后在在型腔內(nèi)是是由表及里里的逐層凝凝固。在凝凝固過程中中，如得不不到合金液液的補(bǔ)充，，在鑄件件最后凝固固的地方就就會(huì)產(chǎn)生縮縮孔.縮松的形成成原因:鑄件最后凝凝固的收縮縮未能得到到補(bǔ)足，或或者結(jié)晶溫溫度范圍寬寬的合金呈呈糊狀凝固固，凝固區(qū)區(qū)域較寬寬，液、固固兩相共存存，樹枝晶晶發(fā)達(dá)，枝枝晶骨架將將合金液分分割開的小小液體區(qū)難難以得到補(bǔ)補(bǔ)縮所致。。縮孔易出現(xiàn)現(xiàn)的部位判斷縮孔出出現(xiàn)的方法法A等溫線法法B內(nèi)截圓圓法消除縮孔和和縮松的方方法定向凝固原原則是鑄件讓遠(yuǎn)遠(yuǎn)離冒口的的地方先凝凝固，靠近近冒口的地地方次凝固固，最后才才是冒口本本身凝固。。實(shí)現(xiàn)以厚厚補(bǔ)薄，將將縮孔轉(zhuǎn)移移到冒口中中去。原理合理布置內(nèi)內(nèi)澆道及確確定澆鑄工工藝。方法合理應(yīng)用冒冒口、冷鐵鐵和補(bǔ)貼等等工藝措施施。解決縮孔的的方法演示示：冒口和冷鐵鐵定向凝固原原則解決縮孔的的方法演示示液態(tài)成形內(nèi)內(nèi)應(yīng)力、變變形與裂紋紋內(nèi)應(yīng)力熱應(yīng)力機(jī)械應(yīng)力變形裂紋鑄件在凝固固和冷卻的的過程中，，由于鑄件件的壁厚不不均勻，導(dǎo)導(dǎo)致不同部部位不均衡衡的收縮而而引起的應(yīng)應(yīng)力。鑄件在固態(tài)態(tài)收縮時(shí)，，因受到鑄鑄型、型芯芯、澆冒口口、砂箱等等外力阻礙礙而產(chǎn)生的的應(yīng)力。殘余熱應(yīng)力力的存在，，使鑄件處處在一種非非穩(wěn)定狀態(tài)態(tài)，將自發(fā)發(fā)地通過鑄鑄件的變形形來緩解其其應(yīng)力，以以回到穩(wěn)定定的平衡狀狀態(tài)。當(dāng)熱應(yīng)力大大到一定程程度會(huì)導(dǎo)致致出現(xiàn)裂紋紋。熱應(yīng)力的形形成過程演演示熱應(yīng)力的消消除方法鑄件的結(jié)構(gòu)構(gòu)：鑄件各各部分能自自由收縮工藝方面：：采用同時(shí)凝凝固原則時(shí)效處理：：人工時(shí)效；；自然時(shí)效效鑄件的結(jié)構(gòu)構(gòu)盡可能對(duì)對(duì)稱鑄件的壁厚厚盡可能均均勻鑄件的變形形原因結(jié)論：厚部、心部部受拉應(yīng)力力，出現(xiàn)內(nèi)內(nèi)凹變形。。

薄部、、表面受壓壓應(yīng)力，出出現(xiàn)外凸變變形。鑄件的變形形的消除方方法防止變形的的方法：與防止應(yīng)力力的方法基基本相同。。帶有殘余余應(yīng)力的鑄鑄件，變形形使殘余應(yīng)應(yīng)力減小而而趨于穩(wěn)定定。問題鑄造時(shí)所受受的應(yīng)力與與變形情況況。分析有長(zhǎng)、、短不一的的兩根彈簧簧，將其固固定，使其其達(dá)到同等等長(zhǎng)度，即即其中一彈彈簧被拉長(zhǎng)長(zhǎng)，另一彈彈簧被壓縮縮，此時(shí)所所受的應(yīng)力力狀態(tài)？然然后將其固固定約束去去掉，試分分析其變形形趨勢(shì)？小結(jié)合金工藝性能充型能力凝固方式應(yīng)力與變形流動(dòng)性澆注條件鑄型條件逐層凝固糊狀凝固中間凝固收縮性能液態(tài)收縮凝固收縮固態(tài)收縮知識(shí)點(diǎn)：常用合金鑄件的生產(chǎn)鑄鐵可鍛鑄鐵熔煉鑄鋼件的熱處理鑄鋼的鑄造工藝鑄鋼的鑄造特性鑄鋼蠕墨鑄鐵球墨鑄鐵灰鑄鐵鑄造普通灰鑄鐵孕育鑄鐵鑄造的工藝特點(diǎn)鑄件的生產(chǎn)產(chǎn)工藝鑄件的生產(chǎn)產(chǎn)工藝實(shí)際生產(chǎn)中中，由于鑄鑄鐵材料(包括灰口口鑄鐵、可可鍛鑄鐵、、球墨鑄鐵鐵)具有優(yōu)優(yōu)良的鑄造造性能，且且資源豐富富，冶煉方方便，價(jià)格格低廉，鑄鑄鐵件占液液態(tài)成形件件中相當(dāng)大大的份額。。鑄鐵通常是C%=2.5%~4.0%的鐵碳合合金。碳在鐵碳合金金中的存在形形式有：滲碳碳體和石墨根根據(jù)碳在鐵鐵碳合金中的的存在形式鑄鑄鐵可以分為為：白口鑄鐵：灰口鑄鐵：麻口鑄鐵普通灰口鑄鐵鐵可鍛鑄鐵球墨鑄鐵蠕墨鑄鐵灰口鑄鐵灰口鑄鐵可以看成是在在鋼的基體上上分布著不同同形態(tài)的石墨墨。而石墨的的形態(tài)、大小小和分布直接接影響著鑄鐵鐵的性能。根據(jù)鑄鐵中石石墨形態(tài)的不不同，灰口鑄鑄鐵可以分為為：普通灰口鑄鐵鐵：石墨呈片狀可鍛鑄鐵：石墨呈團(tuán)絮狀狀蠕墨鑄鐵：石墨呈蠕蟲狀狀球墨鑄鐵：石墨呈球狀鑄鐵的性能鑄鐵之所以用用得如此廣泛泛,是因?yàn)槭拇嬖?，，石墨的存在在，使鑄鐵具具有鑄鋼所所不具備的性性能。鑄鐵的優(yōu)點(diǎn)良好的鑄造性性能，如流動(dòng)動(dòng)性好、收縮縮小良好的切削加加工性能；高的耐磨性；；良好的吸振緩緩沖性能；低的缺口敏感感性能。石墨形態(tài)對(duì)鑄鑄鐵性能的影影響石墨片越圓整整、越細(xì)小、、分布越均勻勻?qū)w割裂裂作用越小。。鑄鐵的石墨化碳以石墨的形形式析出的過過程。通常常視石墨化過過程充分與否否，會(huì)得到不不同基體的鑄鑄鐵組織。鑄鐵的基體通通常有：*鐵素體灰口口鑄鐵*鐵素體—珠珠光體灰口鑄鑄鐵*珠光體灰口口鑄鐵影響石墨化的的因素化學(xué)成分化學(xué)成分：C是形成石墨墨的元素Si是促進(jìn)形成成石墨的元素素通常C%、、Si%越越高，越容易易石墨化。影響石墨化的的因素冷卻速度冷卻速度：減小冷卻速度度可以促進(jìn)石石墨化，易易得到粗大的的石墨片和鐵鐵素體基體；；增大冷卻速速度則阻礙石石墨化，此時(shí)時(shí)只有部分碳碳以細(xì)石墨片片析出，而另另一部分碳則則以滲碳體析析出，得到到鑄光體基體體。影響石墨化的的因素：壁厚普通灰口鑄鐵鐵件基體：F、P、F+P生產(chǎn)：鐵水熔煉好后后直接澆鑄牌號(hào)：HTXXXHT:表示灰口鑄鐵鐵中文拼音的的代號(hào)XXX:三位數(shù)字表示示最抵抗拉強(qiáng)強(qiáng)度(MPa)石墨形態(tài)：片狀問題1）灰口鑄鐵牌號(hào)號(hào)為什么不用用含碳量多少少表示，而用用力學(xué)性能表表示？2）有一鑄件當(dāng)其其強(qiáng)度不夠時(shí)時(shí)，可否通過過增大截面解解決？灰口鑄鐵的孕育處理提高和改善灰灰口鑄鐵的性能的途徑徑改善基體組織織改變石墨形態(tài)態(tài)、數(shù)量、大小和分布灰口鑄鐵的孕孕育處理是提提高和改善灰灰口鑄鐵的性性能的途徑行行之有效的方方法。常用的的孕育劑是含含Si量為75%的硅鐵鐵?；铱阼T鐵的孕孕育處理方法法即將熔煉出的的鐵水在澆澆鑄前加入質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.25%~0.60%的孕育劑劑，孕育劑在在鐵水中形成成大量彌散的的石墨結(jié)晶核核心，使石墨墨化作用顯著著提高，從而而得到在細(xì)珠珠光體上均勻分布著細(xì)細(xì)片狀石墨的的組織?；铱阼T鐵的孕孕育處理選用碳、硅量量低的鐵水：：原鐵水含碳碳量越低，石石墨越細(xì)小，，鑄鐵的強(qiáng)度、硬度度就越高。冷卻速度:對(duì)對(duì)其組織和性性能影響較小小。如下面的的圖：球墨鑄鐵件的的生產(chǎn)向高溫鐵水中中加入一定量量的球化劑和和孕育劑，直直接得到球狀狀石墨的鑄造造合金。球化劑：金屬屬鎂或稀土鎂鎂孕育劑：含Si量為75%或95%的硅鐵球墨鑄鐵件主要特點(diǎn)：石墨成球狀，，對(duì)基體的割割裂作用已降降到最低，力學(xué)性能比灰灰鑄鐵有顯著著提高。可通過熱處理理改善金屬基基體，進(jìn)一步步提高性能。。這一點(diǎn)與灰灰鑄鐵不同。。球墨鑄鐵較灰灰鑄鐵易產(chǎn)生生縮孔、縮松松、皮下氣孔、夾夾渣等缺陷。。石墨析出時(shí)，，發(fā)生膨脹，，應(yīng)適當(dāng)提高鑄鑄型剛度。球墨鑄鐵件生產(chǎn)中應(yīng)注意意的問題：控制原鐵液的的化學(xué)成分，，與一般灰鑄鑄鐵基本相同同；具有高C高Si,中Mn,低S、P特點(diǎn)。較高的鐵液溫溫度，以防止止球化處理、、孕育處理后后鐵液溫度過過低，產(chǎn)生澆澆不足等缺陷陷球化處理、孕孕育處理。球墨鑄鐵的牌牌號(hào)、性能及及用途可鍛鑄鐵鐵可鍛鑄鐵生產(chǎn)：將白口口鑄鐵件經(jīng)長(zhǎng)長(zhǎng)時(shí)間的高溫溫石墨化退火火，使白口鑄鑄鐵中的滲碳碳體分解，獲獲得在鐵素體體或珠光體的的基體分布著著團(tuán)絮狀石墨墨的鑄鐵。黑心可鍛鑄鐵鐵(KTH,鐵素體基基體)珠光體可鍛鑄鑄鐵(KTZ)白心可鍛鑄鐵鐵(KTB，，很少用)種類特點(diǎn)：強(qiáng)度高高σb=300-400Mpa，塑塑性（δ≤12%）和韌韌性（αk≤≤30J/Cm2)好好。石墨化退火周周期長(zhǎng)，40-70h,鑄件成本本高。適用于制造承承受震動(dòng)和沖沖擊、形狀復(fù)復(fù)雜的薄壁小小件。鑄鋼按化學(xué)成分：：鑄造碳鋼：以以鑄造中碳鋼鋼用的最多；；而鑄造低碳鋼鋼和鑄造高碳碳鋼用的少。。鑄造合金鋼：：在碳鋼的基基礎(chǔ)上加入少少量的合金元元素，如錳、鉻、鉬鉬、釩等。ZGMn13為鑄造耐磨磨鋼；ZG1Cr18Ni9為為鑄造不銹鋼鋼。按用途分類：：不銹鋼耐磨鋼……鑄鋼件的鑄造造工藝鑄鋼的熔點(diǎn)高高，鋼液易氧氧化，吸氣，，流動(dòng)性差，，收縮大。因因此，鑄造困困難，易產(chǎn)生生澆不足、氣氣孔、縮松縮縮孔、夾渣和和粘砂等缺陷陷。*要求型砂砂的耐火度高高，有良好的的透氣性和退退讓性。*應(yīng)嚴(yán)格控控制澆注溫度度，防止過高高或過低。*鑄鋼件須須熱處理。9、靜夜四四無鄰，，荒居舊舊業(yè)貧。。。12月-2212月-22Thursday,December29,202210、雨中黃葉葉樹，燈下下白頭人。。。12:17:3512:17:3512:1712/29/202212:17:35PM11、以我我獨(dú)沈沈久，，愧君君相見見頻。。。12月月-2212:17:3512:17Dec-2229-Dec-2212、故人江海海別，幾度度隔山川。。。12:17:3512:17:3512:17Thursday,December29,202213、乍見見翻疑疑夢(mèng)，，相悲悲各問問年。。。12月月-2212月月-2212:17:3512:17:35December29,202214、他他鄉(xiāng)鄉(xiāng)生生白白發(fā)發(fā)，，舊舊國(guó)國(guó)見見青青山山。。。。29十十二二月月202212:17:35下下午午12:17:3512月月-2215、比不了得得就不比，，得不到的的就不要。。。。十二月2212:17下午12月-2212:17December29,202216、行動(dòng)出成果果，工作出財(cái)財(cái)富。。2022/12/2912:17:3512:17:3529December202217、做前，能夠夠環(huán)視四周；；做時(shí)，你只只能或者最好好沿著以腳為為起點(diǎn)的射線線向前。。12:17:35下午午12:17下下午12:17:3512月-229、沒有失失敗，只只有暫時(shí)時(shí)停止成成功！。。12月-2212月-22Thursday,December29,202210、很多事情情努力了未未必有結(jié)果果，但是不不努力卻什什么改變也也沒有。。。12:17:3512:17:3512:1712/29/202212:17:35PM11、成成功功就就是是日日復(fù)復(fù)一一日日那那一一點(diǎn)點(diǎn)點(diǎn)點(diǎn)小小小小努努力力的的積積累累。。。。12月月-2212:17:3512:17Dec-2229-Dec-2212、世間成事，，不求其絕對(duì)對(duì)圓滿，留一一份不足，可可得無限完美美。。12:17:3512:17:3512:17Thursday,December29,202213、不知香香積寺，，數(shù)里入入云峰。。。12月-2212月-2212:17:3512:17:35December29,202214、意志堅(jiān)強(qiáng)強(qiáng)的人能把把世界放在在手中像泥泥塊一樣任任意揉捏。。29十二二月202212:17:35下下午12:17:3512月-2215、楚塞塞三湘湘接，，荊門門九派派通。。。。十二月月2212:17下下午12月月-2212:17December29,202216、少年年十五五二十十時(shí)，，步行行奪得得胡馬馬騎。。。2022/12/2912:17:3612:17:3629December202217、空山新新雨后，，天氣晚晚來秋。。。12:17:36下下午12:17下下午12:17:3612月-229、楊柳散和和風(fēng)，青山山澹吾慮。。。12月-2212月-22Thursday,December