第一篇：金屬切學原理與刀具教案

金屬切學原理與刀具

【內容提要】

本章主要介紹本課程的基本內容、性質、特點和學習本課程的基本要求。【目的要求】

1、明確本課程的基本內容和性質；

2、了解本課程的特點；

3、掌握學習本課程的基本要求。【本章內容】

一、本課程的內容

《金屬切學原理與刀具》這門課，原理討論的是金屬切削加工過程中的主要物理現象的變化規律，以及對規律的控制及應用；刀具是要我們學習常用金屬切削刀具的選擇、使用以及常用非標準刀具的設計，如成形車刀、成形銑刀和拉刀等。

二、本課程的性質

根據所學專業的教學計劃基本課程的教學大綱的規定，本課程是一門專業基礎課，為培養與機制方面有關的應用型人才服務，為本專業的其他專業課如《金屬切削機床》、《機械制造工藝學》及《機械加工技術》等提供必要的基礎知識。

我國自1949年以來各高等工科院校相繼進行了金屬切削原理與刀具方面的科學研究。可見在工科院校與機制有關的專業中本課程占有重要的地位，因此一直列為考試課，在我校的數控、機制、機電等專業自然也是考試課。

三、本課程的特點（1）涉及知識面廣

本課程是一門專業課。在學習這門專業課之前，應先掌握《畫法幾何》、《機械制圖》、《金屬工藝學》、《機械設計》等基本理論及《公差配合與技術測量》等基礎知識。

（2）實驗理論多 許多公式都是在不同的實驗條件下得出的。如切削力的實驗指數公式和單位切削力公式，雖都是計算切削力，但實驗條件不同，則得出的結論也不同。因此說專業課中沒有絕對的理論，或許有些還要做近似處理。

（3）實踐性強

學習理論就是為實踐服務，但經過實踐又可以提高理論水平。如果學習了不會用，那就是“紙上談兵”，因此，一定要做到理論與實踐相結合。

四、學習本課程的要求

1、具有正確圖示和選擇刀具合理幾何參數的能力。

2、基本掌握切削過程中的主要物理現象的變化規律和應用及控制方法，具有解決實際生產問題的能力。

3、具有根據具體要求選擇使用常用刀具，以及設計一般非標準刀具的能力。

4、要求課上認真聽講，抓住重點，做好筆記，課下復習，輔導與自學相結合。

第一章 刀具材料

【內容提要】

本章主要介紹刀具材料應具備的性能，以及常用刀具材料中高速鋼和硬質合金材料的特性及應用場合；簡單介紹了其他刀具材料的性能及應用。

【目的要求】

1、明確刀具材料應具備的性能；

2、掌握常用刀具材料中高速鋼和硬質合金的性能及應用場合；會根據具體加工工藝情況選擇不同牌號的刀具材料。

3、了解其他刀具材料的性能。【本章內容】 概 述

刀具材料是指刀具上參與切削的那部分材料。刀具的切削部分不但要求具有一定的幾何形狀，而且還要求有相應的刀具材料。目前廣泛應用的刀具材料由高速鋼和硬質合金。隨著生產率的不斷提高和難加工材料的日益廣泛應用，超硬刀具材料也不斷涌現如陶瓷、立方氮化硼以及金剛石（人造）等。

時間 刀具材料 切削速度 1900年以前 碳工鋼 低 1900年左右 高速鋼 提高六倍

在以后的相繼幾十年里，據統計，每十年切削速度能提高一倍，耐用度可提高兩倍。高速鋼一般允許切削速度為25～30m/min；硬質合金允許的切削速度為100m/min.要提高切削加工的生產率，就需要提高切削速度和刀具耐用度，那末就要求提供切削性能更好的刀具材料，以便進一步提高切削加工生產率及加工質量。

由于切削過程中會產生切削抗力、切削熱、沖擊和振動，那么刀具材料具有哪些性能才能滿足要求呢? §1-1 刀具材料應具備的性能

一、硬度和耐磨性

刀具材料的硬度一定要大于工件材料的硬度，一般常溫硬度超過60HRC以上。高速鋼在63～66HRC 以上，硬質合金在74～81.5HRC左右，人造金剛石10000HV。

一般來說，刀具材料的硬度越高，耐磨性越好。因為均勻分布的細化碳化物數量越多，顆粒越小，耐磨性就越高。

二、強度和韌性

在切削過程中，刀具承受很大的壓力，只有抗彎強度好，切削用量才不會發生變化。粗加工余量不均，切削力發生變化，對刀具有沖擊和震動，如果韌性不好，常會出現崩刃或折斷。

硬度和韌性是一對不可解決的矛盾，如高速鋼的韌性好，而硬質合金的硬度高，在下一節中我們會講到。

三、耐熱性 耐熱性是指在高溫下刀具材料保持硬度、耐磨性、強度和韌性的性能。用紅硬性表示。高溫下硬度越高，則紅硬性越好。

碳素工具鋼的紅硬性200～250℃，高速鋼不超過650℃，硬質合金約800～1000℃。

四、良好的工藝性

總之，刀具應具備的性能主要就這四個方面，當然還有經濟性、切削性能的可預測性等要求，這里不作為講述內容。

§1-2 常用刀具材料

目前在切削加工中常用的刀具材料有：碳素工具鋼、合金工具鋼、高速鋼、硬質合金及陶瓷等。

一、碳素工具鋼

碳素工具鋼是一種含C量較高的優質鋼（含C一般為0.65～1.35%）。

1、常用牌號

T7A、T8A??T13A 其中 T 碳，A 高級優質碳素工具鋼

2、主要性能

淬火后硬度較高，可達HRC61～65；紅硬性為200℃～250℃，價格低廉，不耐高溫，切削速度因此而不能提高，允許切削速度VC≤10m/min,只能制作低速手用刀具，如板牙、鋸條、銼等；優點：易刃磨，可獲得鋒利的刀刃。

二、合金工具鋼

在碳素工具鋼中加入一定量的鉻（Cr）、鎢（W）、錳（Mn）等合金元素，能夠提高材料的耐熱性、耐磨性和韌性，同時還可以減少熱處理時的變形。

1、主要牌號 9SiCr：9表示平均含C量為0.90%，Si、Cr平均含量均小于1.5%； CrWMn：平均含C量大于1.0%，Cr、W、Mn平均含量均小于1.5%。

2、主要性能

淬火后的硬度可達HRC61～65，紅硬性為300℃～400℃，允許切削速度Vc=10～15m/min,制作低速、形狀比較復雜、要求淬火后變形小的刀具。如板牙、拉刀、手用鉸刀（孔的精加工）等。

三、高速鋼

高速鋼是一種高合金工具鋼，鋼中含有W、Mo、Cr、V等合金元素，這些合金元素的含量較高，主要改變以往工具鋼的性能。

(一)高速鋼的性能：

1、具有高的強度和韌性；

2、良好的耐磨性，63～66HRC(加入V元素的作用)；

3、紅硬性為600℃（加入W元素的作用）；

4、允許切削速度Vc=25～30m/min；

高速鋼經過適當熱處理，可獲得良好的切削性能。用高速鋼制成的刀具，在切削時顯得比一般低合金工具鋼刀具更加鋒利，因此又俗稱鋒鋼。高速鋼區別于其他一般工具鋼的主要特性是它具有良好的熱硬性（紅硬性），當切削溫度高達600℃左右時硬度仍無明顯下降，能以比合金工具鋼更高的切削速度進行切削，高速鋼由此而得名。

5、具有良好的制造工藝性；

高速鋼能鍛造，易刃磨，能制造形狀復雜的及大型成形刀具，如鉆頭、絲錐、成形刀具、拉刀、齒輪刀具、整體銑刀盤等都用高速鋼。高速鋼的焊接、韌性、熱處理性能好。

6、可獲得鋒利的刀刃（鋒鋼之稱）；

7、加工范圍較大：鑄鐵、有色金屬、鋼（指正火狀態下，淬火狀態不能加工）

（二）高速鋼的分類

高速鋼按用途來分可分為普通高速鋼和高性能高速鋼。

1、普通高速鋼：工藝性好，可滿足一般工程材料的切削加工。又可分為

2、高性能高速鋼

通過調整基本化學成分和添加其他合金元素，使其性能比普通高速鋼提高一步，可用于切削高強度鋼，高溫合金、鈦合金等難加工材料。分類：

四、硬質合金

指有高硬度、高熔點的碳化物，用金屬粘結劑，經過高壓成形，在500℃的高溫下燒結而成的材料為硬質合金。

組成：硬質相（TiC或WC）+ 粘結相（Co、Ni、Mo等，其中Co比較常用）

（一）主要性能

1、常溫硬度74～81.5HRC，紅硬性為800℃～1000℃，耐磨性優良。

2、允許切削速度Vc=100m/min以上，最高不能超過200m/min.硬質合金刀具的切削速度比高速鋼提高4～7倍，刀具壽命可提高5～80倍。有的金屬材料如奧氏體耐熱鋼和不銹鋼等用高速鋼無法切削加工，若用含WC的硬質合金就可以切削加工，硬質合金還可加工硬度在HRC50左右的硬質材料。

3、脆性較大，怕沖擊和振動。容易出現崩刃，因此注意加工條件。

4、制造工藝性差。由于硬度太高，不能進行機械加工，因而硬質合金經常制成一定規格的刀片，焊在刀體上使用。如硬質合金端銑刀（非整體式的）

5、加工范圍較廣。脆性材料、鋼材、有色金屬等均可加工。

（二）分類 硬質合金分為

1、鎢鈷鈦類硬質合金YG（1）組成：WC+Co（2）常用牌號：YG3、YG6、YG8（3、6、8、代表Co含量占3%、6%、8%）

當Co的含量較多時，WC的含量較小時，則硬度較低，韌性和強度提高，硬度下降，耐磨性降低；反之，韌性和強度下降，硬度提高，耐磨性、耐熱性提高。

（3）應用：

YG3（精加工）YG6（半精加工）YG8（粗加工）

Co的含量↑ 韌性↑ 強度↑ HRC↓ 耐磨性↓

Co的含量↓ 韌性↓ 強度↓ HRC↑ 耐磨性↑ 脆性↑

主要用于加工鑄鐵、青銅等脆性材料，不適合加工鋼料，因為在640℃時發生嚴重粘結，使刀具磨損，耐用度下降。

為了適應各種加工情況的需要，在含Co量相同的情況下，按WC粉末的不同粒度分為粗晶粒（YG3C）、細晶粒（YG3X）、中間晶粒（YG3）。一般硬質合金為中間晶粒。

2、鎢鈷鈦類硬質合金（YT）

（1）組成：硬質相（WC+TiC）+粘結相（Co）

（2）常用牌號：YT5、YT14、YT15、YT30（數字表示TiC的百分含量）（3）應用：

YT5（粗加工）

YT14、YT15（半精加工）YT30（精加工）

TiC含量↑ 硬度↑ 耐磨性↑ 脆性↑ 韌性↓

TiC含量↓ 硬度↓ 耐磨性↓ 脆性↓ 韌性↑

主要用于加工鋼材及有色金屬，一般不用與加工含Ti的材料,如1Cr15Ni9Ti,Ti與Ti的親合力較大，使刀具磨損較快。

3、添加稀有金屬硬質合金

鎢鉭（鈮）鈷類硬質合金（YA）和鎢鈦鉭（鈮）鈷類硬質合金（YW），是在鎢鈷鈦類硬質合金（YT）中加入TaC(NbC),可提高其抗彎強度、疲勞強度和沖擊韌性，提高和金的高溫硬度和高溫強度，提高抗氧化能力和耐磨性。這類合金可以用于加工鑄鐵及有色金屬，也可用于加工鋼材，因此常成為通用硬質合金，他們主要用于加工難加工材料。

4、碳化鈦基硬質合金（YN）

這種合金有很高的耐磨性，有較高的耐熱性和抗氧化能力，化學穩定性好，與工件材料的親合力小，抗粘結能力較強。主要用于鋼材、鑄鐵的精加工、半精加工和粗加工。

（三）涂層硬質合金的選用

涂層硬質合金是采用韌性較好的基體（如硬質合金刀片或高速鋼等），通過化學氣相沉積和真空濺射等方法，對硬質合金表面涂層厚度為5～12μm的涂層材料以提高刀具的抗磨損能力。

涂層材料為TiC、TiN、Al2O3等。適合于各種鋼材、鑄鐵的半精加工和精加工，也適合于負荷較小的精加工。

§1-2 其他刀具材料

1、陶瓷材料

主要是以氧化鋁（Al2O3）或氮化硅（Si3N4）等為主要成分，經壓制成型后燒結而成的刀具材料。陶瓷的硬度高，化學性能穩定，耐氧化，所以被廣泛用于高速切削加工中。但由于其強度低，韌性差，長期以來主要用于精加工。近幾年來采用先進的工藝，使其抗彎強度、抗沖擊性能有很大的提高，應用范圍在日益擴大。除適于一般的精加工和半精加工外，還可用于沖擊負荷下的粗加工。陶瓷刀具和傳統硬質合金刀具相比，具有以下優點： 1）可加工硬度高達HRC65的高硬度難加工材料； 2）可用于扒荒粗車及銑、刨等大沖擊間斷切削； 3）耐用度提高幾倍至幾十倍；

4）切削效率提高3～10倍，可實現以車、銑代磨。

2、立方氮化硼

它是70年代才發展起來的一種人工合成的新型刀具材料。它是立方氮化硼在高溫、高壓下加入催化劑轉變而成的。其硬度很高，可達8000～9000HV,僅次于金剛石，并具有很好的熱穩定性，可承受1000℃以上的切削溫度，它的最大的優點是在高溫1200℃～1300℃時也不會與鐵族金屬起反應。因此既能勝任淬火鋼、冷硬鑄鐵的粗車和精車，又能勝任高溫合金、熱噴涂材料、硬質合金及其他難加工材料的高速切削。

3、金剛石

分為人造和天然兩種，是目前已知最硬的，硬度約為HV10000,故其耐磨性好，不足之處是抗彎強度和韌性差，對鐵的親和作用大，故金剛石刀具不能加工黑色金屬，在800℃時，金剛石中的碳與鐵族金屬發生擴散反應，刀具急劇磨損。

金剛石價格昂貴，刃磨困難，應用較少。主要用作磨具及磨料，有時用于修整砂輪。

第二篇：木材切削原理與刀具填空總結

緒論

1，木材切削的實質：＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿（木材在刀具作用下，切削區發生變形的過程）

2，木材切削研究的基本問題：＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿和＿＿＿＿＿＿＿＿＿（切屑類型；切削區木材變形）3，木材切削的發展趨勢：

（1）＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿（2）＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿（3）＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿（4）＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿

（探索新的加工方法；提高刀具耐用度，刀具壽命和加工質量；用近現代試驗手段深入研究木材切削；加強電子計算機在木材切削研究中的應用）第一章木材切削的基本原理 1，木材切削（定義）：＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿___（刀具沿著預定的工件表面，切開木材之間的聯系，從而獲得要求的尺寸，形狀和粗糙度的制品，此工藝過程稱為---木材切削）2，切屑（定義）：＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿ 絕大多數情況下，切屑不是＿＿＿＿＿＿，但是有特例：＿＿＿＿＿＿＿＿（工件上被切去的相對變形較大的一層木材；制品；單板旋切）

3,2種基本的切削方式：＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿和＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿ ＿＿＿＿＿＿＿＿＿是＿＿＿＿＿＿＿＿的特例，是刀具半徑＿＿＿＿＿，切削刃角速度為＿＿＿＿的情況。

（直角自由切削；直齒圓柱銑削；直角自由切削；直齒圓柱銑削；無限大；零）4，直角自由切削（定義）：＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿ 直齒圓柱銑削（定義）：＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿

（指刀刃⊥刀具與工件的相對運動方向，且主運動為直線運動的切削； 指刀刃⊥刀具與工件的相對運動方向，且主運動為回轉運動的切削）ζ1.1基本概念

1，木材切削三要素：＿＿＿＿＿＿＿＿＿，＿＿＿＿＿＿＿＿，＿＿＿＿＿（刀具，工件，運動）

2，刀具作直線運動的為：＿＿＿＿＿＿＿；刀具作回轉運動的為＿＿＿＿＿＿（刨削；銑削）

3，切削運動是指：＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿ 包括：＿＿＿＿＿＿＿＿和＿＿＿＿＿＿＿＿＿

（切削運動：指刀具切削木材過程中刀具和工件之間的相對運動 主運動；進給運動）4，主運動（定義）：＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿，用＿＿＿（符號）表示，通常是速度＿＿＿，消耗功率＿＿＿的運動。

主運動方向：＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿ 主運動大小：＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿（主運動為回轉運動）* D應取＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿，原因＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿ 5，進給運動（定義）：＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿，用＿＿＿＿＿＿（符號）表示

進給運動的表示分4種：＿＿＿＿，＿＿＿＿＿，＿＿＿＿＿，＿＿＿＿＿（1）進給速度（＿＿），表示＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿ 單位：＿＿＿＿＿＿＿（2）每轉進給量（＿＿），表示＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿ 公式：＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿，單位：＿＿＿＿＿＿＿＿＿（3）每齒進給量（＿＿），表示＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿ 公式：＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿，單位：＿＿＿＿＿＿＿＿＿（4）每雙行程進給量（＿＿＿）

6，切削運動是＿＿＿＿＿＿＿和＿＿＿＿＿＿＿＿＿的合成。大小為＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿，方向＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿ 7，進給運動與主運動同時進行的運動（例子）：＿＿＿＿＿＿＿ 進給運動和主運動間隙交替進行的運動（例子）：＿＿＿＿＿＿＿＿ 8，運動后角（＿＿＿），是＿＿＿＿運動方向和＿＿＿＿＿＿運動方向的夾角 運動遇角（＿＿＿），是＿＿＿＿運動方向和＿＿＿＿＿＿運動方向的夾角 ＿＿＿＿＿＿＿是反應進給速度對切削速度的影響。圖：

9，切削運動的2個基本運動元：＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿和＿＿＿＿＿＿＿＿ 10，常見的運動組合：

刨削，刮削：＿＿＿＿＿＿＿＿＿；帶鋸，排鋸鋸切：＿＿＿＿＿＿＿＿ 銑削，圓鋸切削運動，鉆削：＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿ 仿形銑削：＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿

11，工件的3個與刀具相關的表面：＿＿＿＿＿，＿＿＿＿＿，＿＿＿＿＿＿ 12，切削層參數：＿＿＿＿＿＿，＿＿＿＿＿＿＿，＿＿＿＿＿＿＿

＿＿＿＿＿＿＿＿＿對切削力的影響最大。

公式：＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿

13，刀具分為2部分：＿＿＿＿＿＿＿＿，＿＿＿＿＿＿＿＿

14，坐標平面是＿＿＿＿＿＿＿（＿＿）和＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿（＿＿）切削平面＿基面

15，測量平面是＿＿＿＿＿＿＿（＿＿）和＿＿＿＿＿＿＿＿＿（＿＿）16，刀具的角度有＿＿＿＿，＿＿＿＿＿，＿＿＿＿＿，＿＿＿＿＿＿＿

前角：反應＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿（前角越大，變形越＿＿）

前角分＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿

后角：反應＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿（后角越大，摩擦越＿＿）

后角＿＿0，（一般后角為＿＿＿-＿＿＿之間）

契角：反應＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿

契角越大，＿＿＿＿＿越大，但刃口＿＿＿＿＿

契角越小，＿＿＿＿＿越小，但刃口＿＿＿＿＿＿

切削角：反應＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿

17，工作角度，影響木材切削的是＿＿＿＿＿＿＿＿，而不是＿＿＿＿＿＿＿ 18工作角度與標注角度的關系？ ζ1,2木材切削變形

1,3種切削方向：＿＿＿＿＿＿＿，＿＿＿＿＿＿＿＿，＿＿＿＿＿＿＿＿ 2，縱向切削（90-0），90代表＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿，0代表＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿ 3，切屑類型：

（1）縱向切削：＿＿＿＿＿＿＿＿，＿＿＿＿＿＿＿＿，＿＿＿＿＿＿＿＿

質量評比：＿＿＿＿＿＿＞＿＿＿＿＿＿＿＞＿＿＿＿＿ 縱Ⅱ型切屑形成的條件：（1）（2）（3）

（2）橫向切削：＿＿＿＿＿＿＿＿，＿＿＿＿＿＿＿＿＿，＿＿＿＿＿＿＿

質量評比：＿＿＿＿＿＿＿＞＿＿＿＿＿＿＿＿＞＿＿＿＿＿＿（3）端向切削：＿＿＿＿＿＿（分＿＿＿＿＿＿，＿＿＿＿＿＿＿）＿＿＿＿＿＿＿（分＿＿＿＿＿＿，＿＿＿＿＿＿＿＿）

質量評比：＿＿＿＿＿＞＿＿＿＿＿＞＿＿＿＿＿＞＿＿＿＿＿ 4，切削力分析：

（1）前刀面對Ⅰ區的作用力：

公式：＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿ 當＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿（2）后刀面對Ⅱ區的作用力：

公式：＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿ 5，切削力Fx= 前刀面對Ⅰ區木材在切削方向上作用力+后刀面對Ⅱ區木材在切削面上作用力 公式：＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿ 當切削厚度a=0，Fx=＿＿＿＿＿＿＿ 6，切削力的經驗計算

（1）確立單位切削力p與切削厚度a的關系： A，當切削厚度a≥0.1mm，其關系為： B，當切削厚度a＜0.1mm，其關系為： 當切削厚度a=0時，刀具對Ⅰ區的作用力為＿＿，此時，切削力就是后刀面對Ⅱ區的作用力。前刀面的單位切削力隨a 的增大，而＿＿ 切削厚度a對＿＿＿＿＿＿無影響！

（2）確立單位切削力p與刀具磨損變鈍的關系：

刀具磨損與＿＿＿＿＿＿＿有關，與＿＿＿＿＿＿無關

鈍化系數＿＿＿，刀具鋒利，Cp=＿＿＿＿，刀具磨損增大，Cp＿＿＿＿＿＿ 考慮刀具磨損變鈍在內的單位切削力p的計算公式：（1）當a≥0.1mm，p=（2）當a＜0.1mm，p= 7，切削力的影響因素：＿＿＿＿＿＿，＿＿＿＿＿＿＿，＿＿＿＿＿＿，＿＿＿＿＿＿，＿＿＿＿＿＿＿（有時＿＿＿＿＿＿＿＿＿）8，鈍化系數Cp與后刀面的摩擦系數的關系： 表：

由表知：當刀具磨損變鈍厲害，摩擦系數＿＿，這說明后刀面法向力Fay的增加程度＿＿＿＿后刀面的切削力Fax。【考】 第二章木工刀具材料及刀具磨損 ζ2.1木工刀具特點及材料 1，木工刀具的特點：

（1）＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿

（2）＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿（3）＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿ 2，木工刀具切削部分材料應具有的性能：【必考】

（1）＿＿＿＿＿＿＿＿（2）＿＿＿＿＿＿＿＿＿（3）＿＿＿＿＿＿＿＿（4）＿＿＿＿＿＿＿＿（5）＿＿＿＿＿＿＿＿＿ 3，木工刀具的材料（分類）：

（1）＿＿＿＿＿＿＿＿＿（2）＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿（3）＿＿＿＿＿＿＿（4）＿＿＿＿＿＿＿＿＿（5）＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿（6）＿＿＿＿＿＿ 4，高速鋼的主要特性：＿＿＿＿＿＿＿（彌補了＿＿＿＿＿＿鋼的致命缺點）5，硬質合金鋼的組成：＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿和＿＿＿＿＿＿＿＿＿

6，硬質合金鋼的性能：＿＿＿＿＿＿，＿＿＿＿＿＿＿＿＿，＿＿＿＿＿＿＿ 7，硬質合金鋼的分類：＿＿＿＿＿＿＿＿，＿＿＿＿＿＿＿，＿＿＿＿＿＿＿ 代號分別是＿＿＿＿，＿＿＿＿＿，＿＿＿＿＿＿ 木工刀具常使用＿＿＿＿＿＿＿，YG6A：＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿ *細晶粒硬質合金--超細晶粒硬質合金 8，立方氮化硼（＿＿＿＿＿＿），硬度僅低于＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿

9，超硬刀具材料：＿＿＿＿＿＿，＿＿＿＿＿＿＿＿＿，＿＿＿＿＿＿＿＿ 金剛石刀具的優點？ 聚晶金剛石刀具的優點？

10，PCD: ＿＿＿＿＿＿＿＿,CBN: ＿＿＿＿＿＿＿＿＿;PCBN: ＿＿＿＿＿＿

CVD: ＿＿＿＿＿＿＿＿＿ *刀具材料的性能比較？

11，木工刀具磨損分為3階段：＿＿＿＿＿；＿＿＿＿＿＿＿＿；＿＿＿＿＿＿ 12，木工刀具磨損的原因：【考】（1）（2）（3）（4）

13，提高木工刀具耐磨性技術：（1）（2）（3）（4）

第三章銑削與銑刀 1，銑削（定義）：＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿ 2，最基本的銑削形式：＿＿＿＿＿＿＿＿ 3，直齒圓柱銑削的銑削要素：

（1）切削速度：＿＿＿＿＿＿＿＿＿

（2）進給速度：＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿（包括＿＿＿＿＿＿，＿＿＿＿＿＿）（3）切削深度：＿＿＿（4）切削寬度：＿＿＿（5）接觸弧長l，接觸角： 公式：

（6）運動遇角，動力遇角【不要求】（7）切削厚度a【計算】 公式：

瞬時切削速度：＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿ 切屑平均厚度：＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿ 切屑最大厚度：＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿ 切削平均厚度：＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿（8）切屑橫斷面積A：＿＿＿＿＿＿＿＿＿ 4，銑削的特點？【看一下】 5，銑刀的分類？【重點】 6，銑刀設計

（1）銑刀的主要幾何參數;銑刀直徑D和孔徑d；＿＿＿＿＿＿＿＿，銑刀角度（2）銑刀齒數計算：Z=＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿（3）＿＿＿＿＿＿決定了工件表面的運動不平度

＿＿＿＿＿＿＿＿，工件表面光滑；＿＿＿＿＿＿＿＿，工件表面質量中等 ＿＿＿＿＿＿＿＿，工件表面粗糙

（4）成形刀齒廓形確定原則：＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿

（5）工件截形分為＿＿＿＿＿＿＿＿，＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿（6）刀齒廓形有＿＿＿＿，＿＿＿＿＿，＿＿＿＿＿＿ 關系：＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿ 公式： A, hw= B, hr= C, hf=（7）刀齒法平面后角＿＿＿：

公式：＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿

當λ=0°時，法面后角＿＿＿＿＿＿，摩擦＿＿＿＿＿，表面＿＿＿＿＿＿＿ 7，套裝銑刀分為＿＿＿＿＿＿＿＿＿，＿＿＿＿＿＿＿＿＿

8，鏟齒銑刀的后刀面為＿＿＿＿＿＿＿＿＿或＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿ 9，阿基米德螺旋線公式：＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿

由公式可得：＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿ 10，尖齒銑刀刃口上選定點的后刀面為＿＿＿＿＿，是在磨床上磨出的。11，與鏟齒銑刀相比，尖齒銑刀刃磨前刀面后，后角改變＿＿＿＿＿ 12，尖齒銑刀分為3種：＿＿＿＿＿＿＿；＿＿＿＿＿＿；＿＿＿＿＿ 13，裝配銑刀的刀片分為2種：＿＿＿＿＿＿＿，＿＿＿＿＿＿＿＿

14，組合銑刀的調節方法：＿＿＿＿＿＿＿，＿＿＿＿＿＿＿，＿＿＿＿＿＿ 15，偏心裝夾刃銑刀的后刀面為＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿，銑刀以一定的裝刀角偏心固定住裝刀卡頭上，以獲得適當的＿＿＿＿。第四章鋸切和鋸子 1，鋸切（定義）：＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿ 2，夾鋸現象（原因）：＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿ 解決方法：鋸路寬度＿＿＿＿鋸身寬度 3，鋸料的方法：

（1）＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿（2）＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿（3）＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿ 應用：小帶鋸使用的方法：＿＿＿＿＿＿＿＿

4，齒形分為：＿＿＿＿＿＿＿＿和＿＿＿＿＿＿＿＿

5，鋸切一次可以完成＿＿＿＿切削面--鋸路底和兩側的鋸路壁

6，木材縱鋸是指＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿ 特點：＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿ 前角＿＿＿＿＿＿＿＿

7，木材橫鋸是指＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿ 特點：＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿ 前角：＿＿＿＿＿＿＿＿

8，縱鋸齒多為＿＿＿＿＿＿＿＿，橫鋸齒都是＿＿＿＿＿＿＿＿

9，直磨齒以＿＿＿＿＿＿＿＿為主，斜磨齒只能＿＿＿＿＿＿＿＿

10，鋸切運動：得到一條＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿，即＿＿＿＿＿＿＿＿（1）切削厚度a：＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿是（常數）（2）切削長度l：＿＿＿＿＿＿＿＿（3）主運動速度：＿＿＿＿＿＿＿＿（4）進給運動速度：＿＿＿＿＿＿＿＿

（5）主運動與進給運動的關系：＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿

11，帶鋸條的4個應力＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿，＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿ ＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿，＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿

12，硬質合金圓鋸片上的特殊結構有＿＿＿＿＿＿＿＿，＿＿＿＿＿＿＿＿，＿＿＿＿＿＿＿＿，＿＿＿＿＿＿＿＿ 第五章鉆削與鉆頭

1，鉆削的種類：＿＿＿＿＿＿＿＿和＿＿＿＿＿＿＿＿

2，橫紋鉆削：＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿ 弦向鉆削：＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿ 徑向鉆削：＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿ 圖：

3，縱向鉆削：＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿ 圖：

4，鉆削時，主運動和金給運動是＿＿＿＿＿＿＿＿進行，刃口各點的相對運動軌跡為＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿

鉆削時，主刃的運動后腳的計算：＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿ 當半徑R＿＿＿＿，運動后腳＿＿＿＿＿＿＿＿ 第六章旋切與旋刀

1，旋切的主運動：＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿，進給運動：＿＿＿＿＿＿＿＿ 2，旋切工作后角的變化規律：（后角的變化與旋切的裝刀高度有關）總結：

（1）＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿（2）＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿（3）＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿ 3，壓尺的種類：＿＿＿＿＿＿＿＿，＿＿＿＿＿＿＿＿，＿＿＿＿＿＿＿＿ 第七章磨料與磨具

1，磨削加工在木材加工工業的用途？【問答題】

（1）＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿（2）＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿（3）＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿（4）＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿

2，磨具的磨料分為：＿＿＿＿＿＿＿＿，＿＿＿＿＿＿＿＿，＿＿＿＿＿＿＿ 3，磨具硬度（定義）：＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿ 4，帶式砂光機的功能：＿＿＿＿＿＿＿＿，＿＿＿＿＿＿＿＿ 5，影響磨削表面質量的因素？{看一下}（1）（2）（3）（4）（5）（6）

第三篇：金屬凝固原理復習大綱

金屬凝固原理復習大綱

緒論

1、凝固定義

宏觀上：物質從液態轉變成固態的過程。微觀上：激烈運動的液體原子回復到規則排列的過程。

2、液態金屬凝固的實質：原子由近程有序狀態過渡為長程有序狀態的過程

液態金屬的結構特征：“近程有序”、“遠程無序”

組成：液態金屬是由游動的原子團、空穴或裂紋構成

3、液態金屬的性質：粘度和表面張力

粘度的物理意義：單位接觸面積，單位速度梯度下兩層液體間的內摩擦力

粘度的本質上是原子間的結合力

影響液體金屬粘度的主要因素是：化學成分、溫度和夾雜物

表面張力的物理意義：作用于表面單位長度上與表面相切的力，單位N/m

影響液體金屬表面張力的主要因素是：熔點、溫度和溶質元素。取決于質點間的作用力

4、液體結構的特性：近程有序和遠程無序

晶體:凡是原子在空間呈規則的周期性重復排列的物質稱為晶體。

單晶體:在晶體中所有原子排列位向相同者稱為單晶體

多晶體:大多數金屬通常是由位向不同的小單晶（晶粒）組成，屬于多晶體。

吸附是液體或氣體中某種物質在相界面上產生濃度增高或降低的現象。

金屬從液態過渡為固體晶態的轉變稱為一次結晶

金屬從一種固態過渡為另一種固體晶態的轉變稱為二次結晶

當向溶液中加入某種溶質后，使溶液表面自由能降低，并且表面層溶質的濃度大于溶液內部深度，則稱該溶質為表面活性物質（或表面活性劑），這樣的吸附稱為正吸附。反之，如果加入溶質后，使溶液的表面自由能升高，并且表面層的溶質濃度小于液體內部的濃度，則稱該溶質為非表面活性物質（或非表面活性劑），這樣的吸附為負吸附

第一章 凝固過程的傳熱

1、凝固過程的傳熱特點：“一熱、二遷、三傳”

“一熱”指熱量的傳輸是第一重要；

“二遷”指存在兩個界面，即固－液相間界面和金屬－鑄型間界面。

“三傳”指動量傳輸、質量傳輸和熱量傳輸的三傳耦合的三維熱物理過程。

2、金屬型特點：具有很高的導熱性能；非金屬型鑄造特點：與金屬相比具有非常小熱導率，故凝固速度主要取決于鑄型的傳熱性能。鑄型外表面溫度變化不大，故可把鑄型看成是半無限厚的。

第二章 凝固動力學

1、自發過程：從不平衡態自發地移向平衡態的過程（不可逆過程）

2、化學勢：某一組元的化學勢為1mol該組元物質的吉布斯自由能，是1mol的恒溫等壓勢。

3、公切線原理求相平衡P61.63

4、判斷平衡相（液相還是固相）P65

4、溶質平衡分配系數K0：恒溫下固相溶質濃度CS與液相溶質濃度CL達到平衡時的比值。

K0=CS/CL=mL/mS=

5、界面曲率對溶質平衡分配系數k0影響：曲率半徑小的晶體，其固液界面前沿富集起來的液相溶質濃度比曲率半徑大的晶體小。在理想溶液中是均勻向下移動相圖中液固相線位置。

6、壓力對溶質平衡分配系數k0的影響：均勻地向上移動相圖中液固相線位置。

第三章 凝固動力學

1、形核：亞穩定的液態金屬通過起伏作用在某些微觀小區域內生成穩定存在的晶態小質點的過程。

2、均質形核：在沒有任何外來的均質溶體中，依靠液體金屬內部自身結構自發地形核。均質形核在溶體各處概率相同，全部固液界面都由形核過程提供。因此熱力學能障大，所需驅動力大。

異質形核：在不均勻的溶體中依靠外來夾雜或型壁界面所提供的異質界面進行形核。異質形核首先發生在外來界面處，因此能障較小，所需的驅動力也較小。

3、形核相變的驅動力：固液相體積自由能差；阻力：界面能。

4、形核速率是在單位體積中單位時間內形成的晶核數目。

5、在液相中那些對形核有催化作用的現成界面上形成的晶核稱為非自發形核

6、均質形核理論的局限性：

均質形核是對理想純金屬而言的，其過冷度很大比實際液態金屬凝固時的過冷度大多了。實際上金屬結晶時的過冷度一般為幾分之一攝氏度到十幾攝氏度。實際的液態金屬(合金)在凝固過程中多為異質形核。

7、均質形核與異質形核的異同：

相同點：異質形核的臨界晶核半徑在形式上與均質形核臨界晶核半徑完全相同

不同點：①均質形核臨界晶核是球體，而異質形核的晶核為球體的一部分（球冠），因而異質晶核中所含原子數目少，這樣的晶坯易形成。②潤濕角θ與均質形核無關，而影響異質晶核的體積

8、形核劑的條件：

①適配度小 ②粗糙度大 ③分散性好 ④溫穩定性好

9、當晶格點陣適配度δ≤5% 時，通過點陣畸變過渡，可以實現界面兩側原子之間的一一對應。這種界面稱為完全共格界面，其界面能較低，襯底促進非均質生核的能力很強；當5%＜δ＜25%時為部分共格界面；當δ≥25% 時，為不共格，夾雜物襯底無形核能力。

10、界面共格對應原則：固相雜質表面的原子排列規律和原子（晶粒細化劑的選擇原則）間距與新相晶核相近。（晶粒細化劑選擇原則）

11、粗糙界面（非小晶面）：微觀粗糙，宏觀光滑。非小晶面長大。大部分金屬屬于此類。

光滑界面（小晶面）：微觀光滑，宏觀粗糙。小晶面長大。非金屬、類金屬（Bi、Sb、Si）屬于此。

第四章 單相合金的凝固

1、合金可分為單相合金和多相合金兩大類。單相合金是指在凝固過程中只析出一個固相的合金，如固溶體、金屬間化合物等。多相合金是指凝固過程中同時析出兩個以上新相的合金如有共晶、包晶或偏晶轉變的合金。

2、溶質再分配：合金在凝固過程中，已析出固相排出多余的溶質原子（或溶劑原子），并富集在界面的液體中，造成成分分離的現象。（合金凝固過程的一大特點）

3、平衡分配系數Ko實際上描述了在固、液兩相共存的條件下溶質原子在界面兩側的平衡分配特征。

4、成分過冷：合金晶體在長大過程中，因溶質再分配而引起的過冷，稱為成分過冷。其過冷度稱為成分過冷的過冷度。

5、熱過冷：金屬凝固過程中，純粹由熱擴散控制形成的過冷，稱為熱過冷，其過冷度稱為熱過冷的過冷度。

6、成分過冷條件：①合金凝固過程中溶質在固-液界面前沿富集；②滿足成分過冷判別式。

7、成分過冷的過冷度在生長著的固-液界面處最小，離開界面逐漸增大，因此界面很不穩定。

8、成分過冷降低了實際過冷度，阻礙了晶體的生長。凡是溶質富集的地方，那里成分過冷就越大，其過冷度就越小，該處生長就越慢。

9、影響成分過冷的因素：

由成分過冷判據式可知，下列因素有利于成分過冷： ①液相中溫度梯度小，GL小； ②晶體生長速度快，v大； ③陡的液相線斜率，mL大； ④原始成分濃度高，C0大； ⑤液相中溶質擴散慢，DL低； ⑥k0＜1時，k0小；k0＞1時，k0大

備注：①和②屬于工藝因素，③-⑥屬于合金方面因素。

10、強成分過冷元素（表面活性元素）的選取原則： ①熔點低

（液相線斜率陡，mL大）

②原子半徑大

（液相中溶質擴散慢，DL 低）③在合金中的固溶度小

（k0小）

11、成分過冷的單相合金四種宏觀生長方式（如右圖）：

①無成分過冷的平面生長

（GL1）②窄成分過冷區的胞狀生長

（GL2）③較寬成分過冷區的柱狀樹枝晶生長（GL3）④寬成分過冷區的自由樹枝晶生長

（GL4）

12、“外生生長”與“內生生長”的概念：

外生生長：晶體自型壁生核，然后由外向內單向延伸的生長方式。平面生長、胞狀生長和柱狀枝晶生長皆屬此類。

內生生長：等軸枝晶在熔體內部自由生長的方式。

13、合金固溶體凝固時的晶體生長形態：

? 不同的成分過冷情況（成分過冷主要結論！）

①無成分過冷——平面晶 ②窄成分過冷區間——胞狀晶

③成分過冷區間較寬——柱狀樹枝晶 ⑤寬成分過冷——內部等軸晶

14、平面生長→胞狀生長→樹枝晶生長演變過程：

由大逐漸減小，即隨“成分過冷”程度增大，固溶體生長方式變化為：

平面晶→胞狀晶→胞狀樹枝晶(柱狀樹枝晶)→內部等軸晶(自由樹枝晶)

第五章 多相合金的凝固

1、共晶組織的分類：

①規則共晶(金屬一金屬共晶)，屬于非小平面—非小平面共晶。? 固一液界面：在原子尺度上是粗糙界面。

? 組成：金屬—金屬相或金屬—金屬間化合物相。

? 組織形態：層片狀及棒狀（出現哪種結構要取決于：①α與β相間的體積比②第三組元的存在。若某一相體積分數小于1/π時，該相出現棒狀結構；若體積分數在1/π-1/2之間時，兩相均以片狀結構出現。造成原因：結構表面能的大小。體積分數小于1/π時，棒狀結構表面能小于片狀結構；體積分數在1/π-1/2之間時，片狀結構表面能小于棒狀結構）。

? 決定共晶兩相長大的因素：熱流的方向和兩組元在液相中的擴散，兩相長大過程互相依賴的關系是界面附近的溶質橫向擴散。

?

固一液界面形態：將近似地保持著平面，其等溫面基本上也是平直的。（每一相的長大受著另一相存在的影響，當共晶結晶時，兩相并排地結晶出來并垂直于固一液界面長大）。

②非規則共晶(金屬一非金屬共晶)，屬于非小平面一小平面。? 固一液界面：一個是特定的晶面。

? 組織形態：多種多樣，簡化為片狀與絲狀兩大類。

? 固一液界面形態：非平面的且是極不規則的，其等溫面也不是平直的。△金屬—金屬共晶與金屬—非金屬共晶相同點：熱力學原理和動力學原理一樣；不同點如上所述。

2、共生生長：在共晶合金結晶時，后析出的相依附于領先相表面而析出，進而形成相互交疊的雙相晶核且具有共同的生長界面，依靠溶質原子在界面前沿兩相間的橫向擴散，互相不斷地為相鄰的另一相提供生長所需的組元，彼此偶合的共同向前生長。

3、離異生長：兩相沒有共同的生長界面，它們各以不同的速度而獨立生長，在形成的組織中沒有共生共晶的特征，這種非共生生長的共晶結晶方式稱為離異生長，所形成的組織稱為離異共晶。

4、偏晶合金的最終顯微形貌將要取決于三個界面能、L1與L2的密度差以及固一液界面的推進速度

5、晶體生長機制（方式）：

? 非小晶面結構——連續長大（正常長大）

? 小晶面結構——側面長大

①二維晶核臺階

②晶體缺陷臺階：螺位錯、孿晶溝槽。

6、“側面長大”方式的三種機制：

? 二維晶核機制：臺階在界面鋪滿后即消失，要進一步長大仍須再產生二維晶核。? 螺旋位錯機制：這種螺旋位錯臺階在生長過程中不會消失。? 孿晶面機制：長大過程中溝槽可保持下去，長大不斷地進行。

7、非平衡狀態下的共晶生長區P173

第六章 金屬凝固的宏觀組織

1、澆注及凝固過程中液體的三種流動形式: ①澆注時存在液流的沖刷——強制對流。②澆注時及澆注完畢后液體存在自然對流。

③存在著枝晶間及分枝間的液體流動——微觀流動。

2、金屬凝固的典型宏觀組織： ①表層細晶區

②內部柱狀晶區：晶粒垂直于型壁排列，且平行于熱流方向 ③中心等軸晶區：晶粒較為粗大

3、獲得細等軸晶的措施：

①增大冷卻速度（V冷↑）和降低澆注溫度（t澆↓）

②加強液體在澆注和凝固期間的流動

（促使型壁上已凝固層晶體的脫落，分枝的熔斷脫落及脫落晶體的增殖。）③孕育處理 ⑴外加晶核：

（在澆注時向液流中加入被細化相具有界面共格對應的高熔點物質或同類金屬的碎粒，使之成為異質形核的有效襯底，促使異質形核，增加晶粒數而細化晶粒。）⑵采用生核劑

（加入的物質不一定能作為晶核，但通過它與液態金屬的某些元素相互作用，能產生晶核或成為有效襯底，這類物質稱為生核劑。）⑶采用強過冷成分元素

（強成分過冷元素在Al-Si合金中稱為變質劑，生產中稱為變質處理）

孕育處理是指在凝固過程中，向液態金屬中添加少量其它物質，促進形核、抑制生長，達到細化晶粒的目的。

——————————————————————————————————————— 簡答題目：

1、純金屬和實際金屬液態結構有何異同？

純金屬的液態結構：接近熔點的液態金屬是由和原子晶體顯微晶體和“空穴”組成。

實際金屬的液態結構：存在著兩種起伏：能量起伏、濃度起伏。微觀上是由結構和成分不同的游動原子集團，空穴和許多固態，氣態，液態化合物組成，是一種渾濁液體，而從化學鍵上看除了金屬基體與其合金元素組成的金屬鍵外，還存在著其他化學健。

2、液態金屬的基本特征是什么？

①有固定的體積。②有很好的流動性。③物理化學性質接近于固態，而遠離氣態。

3、相平衡條件 相平衡時，每一組元在共存的各相中的化學勢都必須相等。在k個元素含有p個相的體系中，恒溫等壓的化學平衡條件是：

4、固液界面在結構上有哪兩種類型？他們在微觀和宏觀上的特點是什么？

光滑界面（小平面）和粗糙界面（非小平面）。粗糙界面：微觀粗糙，宏觀光滑；光滑界面：微觀光滑，宏觀粗糙。

5、界面類型的實質是什么？

能量最低時的原子沉積幾率不同。能量最低時原子沉積幾率近似為0或1，說明是光滑界面；能量最低時原子沉積幾率近似為遠離0或1，說明是粗糙界面。

6、討論長大機制與過冷度的關系。

①過冷度小，按螺位錯方式長大；②過冷度大，連續長大；③二維晶核長大在任何情況下，可能性都不大。

7、形核的首要條件是什么？

形核的首要條件是系統必須處于亞穩態提供相變驅動力；其次需要通過起伏作用克服能障才能形成穩定存在的晶核并確保其進一步生長。

8、為什么自發形核的臨界形核功等于形成臨界形核表面能的1/3？ 見P93

9、均質形核機制必須具備哪些條件？

①冷液體中存在相起伏，以提供固相晶核的晶胚。

②形核導致體積自由能降低，界面自由能提高。為此，晶胚需要體積達到一定尺寸才能穩定存在。

③過冷液體中存在能量起伏和溫度起伏，以提供臨界形核功。④為維持形核功，需要一定的過冷度

10、即三個基本條件：過冷度，能量起伏，結構起伏。為什么過冷度是液態金屬凝固的驅動力？

等壓條件下，體系自由能隨溫度升高而降低，且液態金屬自由能隨溫度降低的趨勢大于固態金屬。在熔點附近凝固時，熱焓和熵值隨溫度的變化可忽略不計，則有相變驅動力：

過冷度△T＝T-Tm為金屬凝固的驅動力，過冷度越大，凝固驅動力越大；金屬不可能在T＝Tm時凝固。

11、為什么說異質形核比均質形核容易？影響異質形核的基本因素和其他條件是什么？（1）因為均質形核在其形核過程中為克服過程中的能障，所需要的過冷度是很大的，而實際金屬凝固過程中的過冷度遠小于此，所以較難發生；對異質形核而言，液態金屬中存在一些微小的固相雜質質點，并且液態金屬在凝固時還和型壁相接觸，于是晶核就可以優先依附于這些現成的固體表面形核，因此形核所需的過冷度大大降低，所以異質形核比均質形核更容易。

12、界面共格對應原則的實質是什么？ 增大固、液兩相界面附著力，減小異質形核的形核功，使固相質點成為異質形核的有效襯底。

13、成分過冷的判據式（有過冷/無過冷）無成分過冷判據式為：

有成分過冷判據式

為：

14、成分過冷的本質是什么？

①成分過冷使實際過冷度降低，阻礙固液界面的推進。②成分過冷使界面不穩定，不能保持平面生長。

③成分過冷阻止原有界面的生長，促進界面前方液相中形核。

15、共生生長具備的兩個基本條件是什么？

①兩相生長能力要相近，且析出相要容易在先析出相上形核和長大。②A、B兩組元在界面前沿的橫向傳輸能保證兩相等速生長的需要。期末成績=考試60％+平時40％

一、填空題

15×1分=15分

二、名詞解釋題

5×4分=20分

三、簡答題

5×5分=25分

四、計算與證明

3×10分=30分

五、論述題

1×10分=10分

第四篇：《金屬塑性成形原理》復習題

《金屬塑性成形原理》復習題 1.什么是金屬的塑性？什么是塑性成形？塑性成形有何特點？ 塑性----在外力作用下使金屬材料發生塑性變形而不破壞其完整性的能力；

塑性變形---當作用在物體上的外力取消后，物體的變形不能完全恢復而產生的殘余變形；

塑性成形----金屬材料在一定的外力作用下，利用其塑性而使其成型并獲得一定力學性能 的加工方法，也稱塑性加工或壓力加工；

塑性成形的特點：①組織、性能好②材料利用率高③尺寸精度高④生產效率高 2.試述塑性成形的一般分類。

Ⅰ.按成型特點可分為塊料成形(也稱體積成形)和板料成型兩大類 1）塊料成型是在塑性成形過程中靠體積轉移和分配來實現的。可分為一次成型和二次加工。

一次加工：

①軋制----是將金屬坯料通過兩個旋轉軋輥間的特定空間使其產生塑性變形，以獲得一定截面形狀材料的塑性成形方法。分縱軋、橫軋、斜軋；

用于生產型材、板材和管材。

②擠壓----是在大截面坯料的后端施加一定的壓力，將金屬坯料通過一定形狀和尺寸的模孔使其產生塑性變形，以獲得符合模孔截面形狀的小截面坯料或零件的塑性成形方法。分正擠壓、反擠壓和復合擠壓；

適于(低塑性的)型材、管材和零件。

③拉拔----是在金屬坯料的前端施加一定的拉力，將金屬坯料通過一定形狀、尺寸的模孔使其產生塑性變形，以獲得與模孔形狀、尺寸相同的小截面坯料的塑性成形方法。生產棒材、管材和線材。

二次加工：

①自由鍛----是在鍛錘或水壓機上，利用簡單的工具將金屬錠料或坯料鍛成所需的形 狀和尺寸的加工方法。精度低，生產率不高，用于單件小批量或大鍛件。

②模鍛----是將金屬坯料放在與成平形狀、尺寸相同的模腔中使其產生塑性變形，從 而獲得與模腔形狀、尺寸相同的坯料或零件的加工方法。分開式模鍛和閉式模鍛。

2）板料成型一般稱為沖壓。分為分離工序和成形工序。

分離工序：用于使沖壓件與板料沿一定的輪廓線相互分離，如沖裁、剪切等工序；

成型工序：用來使坯料在不破壞的條件下發生塑性變形，成為具有要求形狀和尺寸的零件，如彎曲、拉深等工序。

Ⅱ.按成型時工件的溫度可分為熱成形、冷成形和溫成形。

3.試分析多晶體塑性變形的特點。

1）各晶粒變形的不同時性。不同時性是由多晶體的各個晶粒位向不同引起的。

2）各晶粒變形的相互協調性。晶粒之間的連續性決定，還要求每個晶粒進行多系滑移；

每個晶粒至少要求有?5個獨立的滑移系啟動才能保證。

3）晶粒與晶粒之間和晶粒內部與晶界附近區域之間的變形的不均勻性。

Add：

4）滑移的傳遞，必須激發相鄰晶粒的位錯源。

5）多晶體的變形抗力比單晶體大，變形更不均勻。

6）塑性變形時，導致一些物理，化學性能的變化。

7）時間性。hcp系的多晶體金屬與單晶體比較，前者具有明顯的晶界阻滯效應和極高的加工硬化率，而在立方晶系金屬中，多晶和單晶試樣的應力—應變曲線就沒有那么大的差別。

4.試分析晶粒大小對金屬塑性和變形抗力的影響。

①晶粒越細，變形抗力越大。晶粒的大小決定位錯塞積群應力場到晶內位錯源的距離，而這個距離又影響位錯的數目n。晶粒越大，這個距離就越大，位錯開動的時間就越長，n也就越大。n越大，應力場就越強，滑移就越容易從一個晶粒轉移到另一個晶粒。

②晶粒越細小，金屬的塑性就越好。

a．一定體積，晶粒越細，晶粒數目越多，塑性變形時位向有利的晶粒也越多，變形能較均勻的分散到各個晶粒上；

b．從每個晶粒的應力分布來看，細晶粒是晶界的影響區域相對加大，使得晶粒心部的應變與晶界處的應變差異減小。這種不均勻性減小了，內應力的分布較均勻，因而金屬斷裂前能承受的塑性變形量就更大。

5.什么叫加工硬化？產生加工硬化的原因是什么？加工硬化對塑性加工生產有何利弊？ 加工硬化----隨著金屬變形程度的增加，其強度、硬度增加，而塑性、韌性降低的現象。加工硬化的成因與位錯的交互作用有關。隨著塑性變形的進行，位錯密度不斷增加，位錯反應和相互交割加劇，結果產生固定割階、位錯纏結等障礙，以致形成胞狀亞結構，使位錯難以越過這些障礙而被限制在一定范圍內運動。這樣，要是金屬繼續變形，就需要不斷增加外力，才能克服位錯間強大的交互作用力。

加工硬化對塑性加工生產的利弊：

有利的一面：可作為一種強化金屬的手段，一些不能用熱處理方法強化的金屬材料，可應用加工硬化的方法來強化，以提高金屬的承載能力。如大型發電機上的護環零件(多用高錳奧氏體無磁鋼鍛制)。

不利的一面：①由于加工硬化后，金屬的屈服強度提高，要求進行塑性加工的設備能力增加；

②由于塑性的下降，使得金屬繼續塑性變形困難，所以不得不增加中間退火工藝，從而降低了生產率，提高了生產成本。

6.什么是動態回復？為什么說動態回復是熱塑性變形的主要軟化機制？ 動態回復是在熱塑性變形過程中發生的回復(自發地向自由能低的方向轉變的過程)。

動態回復是熱塑性變形的主要軟化機制，是因為：

①動態回復是高層錯能金屬熱變形過程中唯一的軟化機制。動態回復是主要是通過位錯的攀移、交滑移等實現的。對于層錯能高的金屬，變形時擴展位錯的寬度窄，集束容易，位錯的交滑移和攀移容易進行，位錯容易在滑移面間轉移，而使異號位錯相互抵消，結果使位錯密度下降，畸變能降低，不足以達到動態結晶所需的能量水平。因為這類金屬在熱塑性變形過程中，即使變形程度很大，變形溫度遠高于靜態再結晶溫度，也只發生動態回復，而不發生動態再結晶。

②在低層錯能的金屬熱變形過程中，動態回復雖然不充分，但也隨時在進行，畸變能也隨時在釋放，因而只有當變形程度遠遠高于靜態回復所需要的臨界變形程度時，畸變能差才能積累到再結晶所需的水平，動態再結晶才能啟動，否則也只能發生動態回復。

Add：動態再結晶容易發生在層錯能較低的金屬，且當熱加工變形量很大時。這是因為層錯能低，其擴展位錯寬度就大，集束成特征位錯困難，不易進行位錯的交滑移和攀移；

而已知動態回復主要是通過位錯的交滑移和攀移來完成的，這就意味著這類材料動態回復的速率和程度都很低(應該說不足)，材料中的一些局部區域會積累足夠高的位錯密度差(畸變能差)，且由于動態回復的不充分，所形成的胞狀亞組織的尺寸小、邊界不規整，胞壁還有較多的位錯纏結，這種不完整的亞組織正好有利于再結晶形核，所有這些都有利于動態再結晶的發生。需要更大的變形量上面已經提到了。

7.什么是動態再結晶？影響動態再結晶的主要因素有哪些？動態再結晶是在熱塑性變形過程中發生的再結晶。動態再結晶和靜態再結晶基本一樣，也會是通過形核與長大來完成，其機理也是大角度晶界(或亞晶界)想高位錯密度區域的遷移。

動態再結晶的能力除了與金屬的層錯能高低(層錯能越低，熱加工變形量很大時，容易出現動態再結晶)有關外，還與晶界的遷移難易有關。金屬越存，發生動態再結晶的能力越強。當溶質原子固溶于金屬基體中時，會嚴重阻礙晶界的遷移、從而減慢動態再結晶的德速率。彌散的第二相粒子能阻礙晶界的移動，所以會遏制動態再結晶的進行。

9.鋼錠經過熱加工變形后其組織和性能發生了什么變化？(參見?P27-31)①改善晶粒組織②鍛合內部缺陷③破碎并改善碳化物和非金屬夾雜物在鋼中的分布④形成纖維組織⑤改善偏析 10.冷變形金屬和熱變形金屬的纖維組織有何不同？ 冷變形中的纖維組織：軋制變形時，原來等軸的晶粒沿延伸方向伸長。若變形程度很大，則晶粒呈現為一片纖維狀的條紋，稱為纖維組織。當金屬中有夾雜或第二相是，則它們會沿變形方向拉成細帶狀(對塑性雜質而言)或粉碎成鏈狀(對脆性雜質而言)，這時在光學顯微鏡下會很難分辨出晶粒和雜質。在熱塑性變形過程中，隨著變形程度的增大，鋼錠內部粗大的樹枝狀晶逐漸沿主變形方向伸長，與此同時，晶間富集的雜質和非金屬夾雜物的走向也逐漸與主變形方向一致，其中脆性夾雜物(如氧化物，氮化物和部分硅酸鹽等)被破碎呈鏈狀分布；

而蘇醒夾雜物(如硫化物和多數硅酸鹽等)則被拉長呈條狀、線狀或薄片狀。于是在磨面腐蝕的試樣上便可以看到順主變形方向上一條條斷斷續續的細線，稱為“流線?”，具有流線的組織就稱為“纖維組織”。在熱塑性加工中，由于再結晶的結果，被拉長的晶粒變成細小的等軸晶，而纖維組織卻被很穩定的保留下來直至室溫。所以與冷變形時由于晶粒被拉長而形成的纖維組織是不同的。

12.什么是細晶超塑性？什么是相變超塑性？ ①細晶超塑性它是在一定的恒溫下，在應變速率和晶粒度都滿足要求的條件下所呈現的超塑性。具體地說，材料的晶粒必須超細化和等軸化，并在在成形期間保持穩定。

②相變超塑性要求具有相變或同素異構轉變。在一定的外力作用下，使金屬或合金在相變溫度附近反復加熱和冷卻，經過一定的循環次數后，就可以獲得很大的伸長率。相變超塑性的主要控制因素是溫度幅度和溫度循環率。

15.什么是塑性？什么是塑性指標？為什么說塑性指標只具有相對意義? 塑性是指金屬在外力作用下，能穩定地發生永久變形而不破壞其完整性的能力，它是金屬的一種重要的加工性能。

塑性指標，是為了衡量金屬材料塑性的好壞而采用的某些試驗測得的數量上的指標。

常用的試驗方法有拉伸試驗、壓縮試驗和扭轉試驗。

由于各種試驗方法都是相對于其特定的受力狀態和變形條件的，由此所測定的塑性指標(或成形性能指標)，僅具有相對的和比較的意義。它們說明，在某種受力狀況和變形條件下，哪種金屬的塑性高，哪種金屬的塑性低；

或者對于同一種金屬，在那種變形條件下塑性高，而在哪種變形條件下塑性低。

16.舉例說明雜質元素和合金元素對鋼的塑性的影響。(P41-44)①碳：固溶于鐵時形成鐵素體和奧氏體，具有良好的塑性。多余的碳與鐵形成滲碳體(Fe?3C),大大降低塑性；

②磷：一般來說，磷是鋼中的有害雜質，它在鐵中有相當大的溶解度，使鋼的強度、硬度提高，而塑性、韌性降低，在冷變形時影響更為嚴重，此稱為冷脆性。

③硫：形成共晶體時熔點降得很低(例如?FeS的熔點為?1190℃，而?Fe-FeS的熔點為?985℃)。這些硫化物和共晶體，通常分布在晶界上，會引起熱脆性。

④氮：當其質量分數較小(0.002%~0.015%)時，對鋼的塑性無明顯的影響；

但隨著氮化物的質量分數的增加，鋼的塑性降降低，導致鋼變脆。如氮在α鐵中的溶解度在高溫和低溫時相 差很大，當含氮量較高的鋼從高溫快速冷卻到低溫時，α鐵被過飽和，隨后在室溫或稍高溫度下，氮逐漸以?Fe?4N形式析出，使鋼的塑性、韌性大為降低，這種現象稱為時效脆性。

若在?300℃左右加工時，則會出現所謂“蘭脆”現象。

⑤氫：氫脆和白點。

⑥氧：形成氧化物，還會和其他夾雜物(如?FeS)易熔共晶體(FeS-FeO，熔點為910℃)分布于晶界處，造成鋼的熱脆性。

合金元素的影響：①形成固溶體；

②形成硬而脆的碳化物；

…… 17.試分析單相與多相組織、細晶與粗晶組織、鍛造組織與鑄造組織對金屬塑性的影響。

①相組成的影響：單相組織(純金屬或固溶體)比多相組織塑性好。多相組織由于各相性能不同，變形難易程度不同，導致變形和內應力的不均勻分布，因而塑性降低。如碳鋼在高溫時為奧氏體單相組織，故塑性好，而在?800℃左右時，轉變為奧氏體和鐵素體兩相組織，塑性就明顯下降。另外多相組織中的脆性相也會使其塑性大為降低。

②晶粒度的影響：晶粒越細小，金屬的塑性也越好。因為在一定的體積內，細晶粒金屬的晶粒數目比粗晶粒金屬的多，因而塑性變形時位向有利的晶粒也較多，變形能較均勻地分散到各個晶粒上；

又從每個晶粒的應力分布來看，細晶粒時晶界的影響局域相對加大，使得晶粒心部的應變與晶界處的應變差異減小。由于細晶粒金屬的變形不均勻性較小，由此引起的應力集中必然也較小，內應力分布較均勻，因而金屬在斷裂前可承受的塑性變形量就越大。

③鍛造組織要比鑄造組織的塑性好。鑄造組織由于具有粗大的柱狀晶和偏析、夾雜、氣泡、疏松等缺陷，故使金屬塑性降低。而通過適當的鍛造后，會打碎粗大的柱狀晶粒獲得細晶組織，使得金屬的塑性提高。

18.變形溫度對金屬塑性的影響的基本規律是什么？ 就大多數金屬而言，其總體趨勢是：隨著溫度的升高，塑性增加，但是這種增加并不是簡單的線性上升；

在加熱過程中的某些溫度區間，往往由于相態或晶粒邊界狀態的變化而出現脆性區，使金屬的塑性降低。在一般情況下，溫度由絕對零度上升到熔點時，可能出現幾個脆性區，包括低溫的、中溫的和高溫的脆性區。下圖是以碳鋼為例：區域Ⅰ，塑性極低—可能是由與原子熱振動能力極低所致，也可能與晶界組成物脆化有關；

區域Ⅱ，稱為藍脆區(斷口呈藍色)，一般認為是氮化物、氧化物以沉淀形式在晶界、滑移面上析出 所致，類似于時效硬化。區域Ⅲ，這和珠光體轉變為奧氏體，形成鐵素體和奧氏體兩相共存有關，也可能還與晶界上出現FeS-FeO低熔共晶有關，為熱脆區。

19.什么是溫度效應？冷變形和熱變形時變形速度對塑性的影響有何不同？ 溫度效應：由于塑性變形過程中產生的熱量使變形體溫度升高的現象。(熱效應：塑性變形時金屬所吸收的能量，絕大部分都轉化成熱能的現象)一般來說，冷變形時，隨著應變速率的增加，開始時塑性略有下降，以后由于溫度效應的增強，塑性會有較大的回升；

而熱變形時，隨著應變速率的增加，開始時塑性通常會有較顯著的降低，以后由于溫度效應的增強，而使塑性有所回升，但若此時溫度效應過大，已知實際變形溫度有塑性區進入高溫脆區，則金屬的塑性又急速下降。

2.敘述下列術語的定義或含義：

①張量：由若干個當坐標系改變時滿足轉換關系的分量所組成的集合稱為張量；

②應力張量：表示點應力狀態的九個分量構成一個二階張量，稱為應力張量；

.ζη?η.x?xy?xz ③應力張量不變量：已知一點的應力狀態 ④主應力：在某一斜微分面上的全應力S和正應力ζ重合，而切應力η=0，這種切應力為?零的微分面稱為主平面，主平面上的正應力叫做主應力；

⑤主切應力：切應力達到極值的平面稱為主切應力平面，其面上作用的切應力稱為主切應力 ⑥最大切應力：三個主切應力中絕對值最大的一個，也就是一點所有方位切面上切應力最大的，叫做最大切應力ηmax ⑦主應力簡圖：只用主應力的個數及符號來描述一點應力狀態的簡圖稱為主應力圖：

⑧八面體應力：在主軸坐標系空間八個象限中的等傾微分面構成一個正八面體，正八面體的每個平面稱為八面體平面，八面體平面上的應力稱為八面體應力；

⑨等效應力：取八面體切應力絕對值的3倍所得之參量稱為等效應力 ⑩平面應力狀態：變形體內與某方向垂直的平面上無應力存在，并所有應力分量與該方向軸無關，則這種應力狀態即為平面應力狀。實例：薄壁扭轉、薄壁容器承受內壓、板料成型的一些工序等，由于厚度方向應力相對很小而可以忽略，一般作平面應力狀態來處理 11)平面應變狀態：如果物體內所有質點在同一坐標平面內發生變形，而在該平面的法線方向沒有變形，這種變形稱為平面變形，對應的應力狀態為平面應變狀態。實例：軋制板、帶材，平面變形擠壓和拉拔等。

12)軸對稱應力狀態：當旋轉體承受的外力為對稱于旋轉軸的分布力而且沒有軸向力時，則物體內的質點就處于軸對稱應力狀態。實例：圓柱體平砧均勻鐓粗、錐孔模均勻擠壓和拉拔(有徑向正應力等于周向正應力)。

3.張量有哪些基本性質？ ①存在張量不變量②張量可以疊加和分解③張量可分對稱張量和非對稱張量④二階對稱張量存在三個主軸和三個主值 4.試說明應力偏張量和應力球張量的物理意義。

應力偏張量只能產生形狀變化，而不能使物體產生體積變化，材料的塑性變形是由應力偏張量引起的；

應力球張量不能使物體產生形狀變化(塑性變形)，而只能使物體產生體積變化。

12.敘述下列術語的定義或含義 1)位移：變形體內任一點變形前后的直線距離稱為位移；

2)位移分量：位移是一個矢量，在坐標系中，一點的位移矢量在三個坐標軸上的投影稱為改點的位移分量，一般用?u、v、w或角標符號ui?來表示；

3)相對線應變：單位長度上的線變形，只考慮最終變形；

4)工程切應變：將單位長度上的偏移量或兩棱邊所夾直角的變化量稱為相對切應變，也稱工程切應變，即δrt?=?tanθxy?=θxy?=αyx?+αxy(直角∠CPA減小時，θxy取正號，增大時取負號)；

5)切應變：定義γ?yx?=γ?xy=?1θyx?為切應變；

6)對數應變：塑性變形過程中，在應變主軸方向保持不變的情況下應變增量的總和，記為它反映了物體變形的實際情況，故稱為自然應變或對數應變；

7)主應變：過變形體內一點存在有三個相互垂直的應變方向(稱為應變主軸)，該方向上線元沒有切應變，只有線應變，稱為主應變，用ε1、ε2、ε3?表示。對于各向同性材料，可以認?為小應變主方向與應力方向重合；

8)主切應變：在與應變主方向成±?45°角的方向上存在三對各自相互垂直的線元，它們的切?應變有極值，稱為主切應變；

9)最大切應變：三對主切應變中，絕對值最大的成為最大切應變；

10)應變張量不變量：

11)主應變簡圖：用主應變的個數和符號來表示應變狀態的簡圖；

12)八面體應變：如以三個應變主軸為坐標系的主應變空間中，同樣可作出正八面體，八面體平面的法線方向線元的應變稱為八面體應變 13)應變增量：產生位移增量后，變形體內質點就有相應無限小的應變增量，用dεij?來表示；

14)應變速率：單位時間內的應變稱為應變速率，俗稱變形速度，用ε&?表示，其單位為?s-1；

15)位移速度：

14.試說明應變偏張量和應變球張量的物理意義。應變偏張量εij?/----表示變形單元體形狀的變化；

應變球張量δijεm----表示變單元體體積的變化；

塑性變形時，根據體積不變假設，即εm?=?0，故此時應變偏張量即為應變張量 15.塑性變形時應變張量和應變偏張量有何關系？其原因何在？塑性變形時應變偏張量就是應變張量，這是根據體積不變假設得到的，即εm?=?0，應變球張量不存在了。

16.用主應變簡圖表示塑性變形的類型有哪些？ 三個主應變中絕對值最大的主應變，反映了該工序變形的特征，稱為特征應變。如用主應變簡圖來表示應變狀態，根據體積不變條件和特征應變，則塑性變形只能有三種變形類型 ①壓縮類變形，特征應變為負應變(即ε1＜0)另兩個應變為正應變，ε2?+ε3?=.ε1?；

②剪切類變形(平面變形)，一個應變為零，其他兩個應變大小相等，方向相反，ε2?=0，ε1 =.ε3?；

③伸長類變形，特征應變為正應變，另兩個應變為負應變，ε1?=.ε2.ε3。

17.對數應變有何特點？它與相對線應變有何關系？ 對數應變能真實地反映變形的積累過程，所以也稱真實應變，簡稱真應變。它具有如下 特點：

①對數應變有可加性，而相對應變為不可加應變；

②對數應變為可比應變，相對應變為不可比應變；

③相對應變不能表示變形的實際情況，而且變形程度愈大，誤差也愈大。

對數應變可以看做是由相對線應變取對數得到的。

21.敘述下列術語的定義或含義：

Ⅰ屈服準則：在一定的變形條件(變形溫度、變形速度等)下，只有當各應力分量之間符合一定關系時，質點才開始進入塑性狀態，這種關系稱為屈服準則，也稱塑性條件，它是描述受力物體中不同應力狀態下的質點進入塑性狀態并使塑性變形繼續進行所必須遵守的力學條件；

Ⅱ屈服表面：屈服準則的數學表達式在主應力空間中的幾何圖形是一個封閉的空間曲面稱為屈服表面。假如描述應力狀態的點在屈表面上，此點開始屈服。對各向同性的理想塑性材料，則屈服表面是連續的，屈服表面不隨塑性流動而變化。

Ⅲ屈服軌跡：兩向應力狀態下屈服準則的表達式在主應力坐標平面上的集合圖形是封閉的曲線，稱為屈服軌跡，也即屈服表面與主應力坐標平面的交線。

22.常用的屈服準則有哪兩個？如何表述？分別寫出其數學表達式。

常用的兩個屈服準則是?Tresca屈服準則和?Mises屈服準則，數學表達式分別為max?min Tresca屈服準則：ηmax?=ζ.ζ?=?C2?式中，ζmax、ζ?min----帶數值最大、最小的主應力；

C----與變形條件下的材料性質有關而與應力狀態無關的常數，它可通過單向均勻拉伸試驗求的。

Tresca屈服準則可以表述為：在一定的變形條件下，當受力體內的一點的最大切應力ηmax?達到某一值時，該點就進入塑性狀體。

Mises屈服準則：ζ=?1(ζ1.ζ?2)2?+(ζ?2.ζ3)2?+(ζ3.ζ1)2?=ζs2?=?1 ζ)()()()2(s2zx2yz2xy2xz2zy2yx6ζηηηζζζζζ=+++.+.+.所以?Mises屈服準則可以表述為：在一定的變形條件下，當受力體內一點的等效應力?ζ達到某一定值時，該點就進入塑性狀態。

23.兩個屈服準則有何差別？在什么狀態下兩個屈服準則相同？什么狀態下差別最大？ Ⅰ共同點：

①屈服準則的表達式都和坐標的選擇無關，等式左邊都是不變量的函數；

②三個主應力可以任意置換而不影響屈服，同時，認為拉應力和壓應力的作用是一樣的；

③各表達式都和應力球張量無關。

不同點：①Tresca屈服準則沒有考慮中間應力的影響，三個主應力的大小順序不知道時，使用不方便；

而?Mises屈服準則則考慮了中間應力的影響，使用方便。

Ⅱ兩個屈服準則相同的情況在屈服軌跡上兩個屈服準則相交的點表示此時兩個屈服準則相同，有六個點，四個單向應力狀態，兩個軸對稱應力狀態。

Ⅲ兩個屈服準則差別最大的情況:在屈服軌跡上連個屈服準則對應距離最遠的點所對應的情況，此時二者相差最大，也是六個點，四個平面應力狀態(也可是平面應變狀態)，兩個純切應力狀態，相差為?15.5%。

28.敘述下列術語的定義或含義：

1)增量理論：又稱流動理論，是描述材料處于塑性狀態時，應力與應變增量或應變速率之間關系的理論，它是針對加載過程中的每一瞬間的應力狀態所確定的該瞬間的應變增量，這樣就撇開了加載歷史的影響；

2)全量理論：在一定條件下直接確定全量應變的理論，也叫形變理論，它是要建立塑性變形全量應變和應力之間的關系。

3)比例加載：外載荷的各分量按比例增加，即單調遞增，中途不卸載的加載方式，滿足Ti?=CT?i?0?；

4)標稱應力：也稱名義應力或條件應力，是在拉伸機上拉伸力與原始橫斷面積的比值；

5)真實應力：也就是瞬時的流動應力，用單向均勻拉伸(或壓縮)是各加載瞬間的載荷?P與該瞬間試樣的橫截面積A之比來表示；

6)拉伸塑性失穩：拉伸過程中發生縮頸的現象 7)硬化材料:考慮在塑性變形過程中因形狀變化而會發生加工硬化的材料；

8)理想彈塑性材料：在塑性變形時，需考慮塑性變形之前的彈性變形，而不考慮硬化的材料，也即材料進入塑性狀態后，應力不在增加可連續產生塑性變形；

9)理性剛塑性材料：在研究塑性變形時，既不考慮彈性變形，又不考慮變形過程中的加工硬化的材料；

10)彈塑性硬化材料：在塑性變形時，既需要考慮塑性變形前的彈性變形，又要考慮加工硬化的材料；

11)剛塑性硬化材料：在研究塑性變形時，不考慮塑性變形前的彈性變形，但需要考慮變形過程中的加工硬化的材料。

29.塑性變形時應力應變關系有何特點？為什么說塑性變形時應力和應變之間的關系與加載歷史有關？ 在塑性變形時，應力應變之間的關系有如下特點：

①應力與應變之間的關系時非線性的，因此，全量應變主軸與應力主軸不一定重合；

②塑性變形時可以認為體積不變，即應變球張量為零，泊松比?υ=0.5；

③對于應變硬化材料，卸載后在重新加載時的屈服應力就是卸載時的屈服應力，比初始屈服應力要高；

④塑性變形時不可逆的，與應變歷史有關，即應力-應變關系不在保持單值關系。塑性變形應力和應變之間的關系與加載歷史有關，可以通過單向拉伸時的應力應變曲線和不同加載路線的盈利與應變圖來說明?P120 30.全量理論使用在什么場合？為什么？ 全量理論適用在簡單加載的條件下，因為在簡單加載下才有應力主軸的方向固定不變，也就是應變增量的主軸是和應力主軸是重合的，這種條件下對勞斯方程積分得到全量應變和應力之間的關系，就是全量理論。

31.在一般情況下對應變增量積分是否等于全量應變？為什么？在什么情況下這種積分才能成立？ 一般情況下是對應變增量積分是不等于全量應變的，因為一般情況下塑性變形時全量應變主軸與與應力主軸不一定重合。在滿足簡單加載的的條件下，這種積分才成立。一般情況下很難做到比例加載，但滿足幾個條件可實現比例加載。可參看第三章第五節中全量理論的部分內容。

1.對塑性成形件進行質量分析有何重要意義？ 對塑性成形件進行質量分析，是檢驗成形件的質量的一種手段，能夠對成形件作出較為全面的評估，指明成形件能否使用和在使用過程中應該注意的問題，可有效防止不必要的安全事故和經濟損失。

2.試述對塑性成形件進行質量分析的一般過程即分析方法。

一般過程：調查原始情況→弄清質量問題→試驗研究分析→提出解決措施；

分析方法：低倍組織試驗、金相試驗及金屬變形金屬變形流動分析試驗。

3.試分別從力學和組織方面分析塑性成形件中產生裂紋的原因。

①力學分析：能否產生裂紋，與應力狀態、應變積累、應變速率及溫度等很多因素有關。其中應力狀態主要反映力學的條件。

物體在外力的作用下，其內部各點處于一定的應力狀態，在不同的方位將作用有不同的正應力及切應力。材料斷裂(產生裂紋)形式一般有兩種：一是切斷，斷裂面是平行于最大切應力或最大切應變方向；

另一種是正斷，斷裂面垂直于最大正應力或正應變方向。塑性成形過程中，材料內部的應力除了由外力引起外，還有由于變形不均勻而引起的附加應力。由于溫度不均而引起的溫度應力和因組織轉變不同時進行而產生的組織應力。這些應力超過極限值時都會使材料發生破壞(產生裂紋)。

1)由外力直接引起的裂紋；

2)由附加應力及殘余應力引起的裂紋；

3)由溫度應力(熱應力)及組織應力引起的裂紋。

②組織分析：塑性成形中的裂紋一般發生在組織不均勻或帶有某些缺陷的材料中，同時，金屬的晶界往往是缺陷比較集中的地方，因此，塑性成形件中的裂紋一般產生于晶界或相界處。

1)材料中由冶金和組織缺陷處應力集中而產生裂紋；

2)第二相及夾雜物本身的強度低和塑性低而產生裂紋：a晶界為低熔點物質；

b晶界存在脆性的第二相或非金屬夾雜物；

c第二相為強度低于基體的韌性相；

3)第二相及非金屬夾雜與基體之間的力學性能和理化性能上有差異而產生裂紋。

4.防止產生裂紋的原則措施是什么？ 1)增加靜水壓力；

2)選擇和控制合適的變形溫度和變形速度；

3)采用中間退火，以便消除變形過程中產生的硬化、變形不均勻、殘余應力等；

4)提高原材料的質量。

5.什么是鋼的奧氏體本質晶粒度和鋼的奧氏體實際晶粒度？ 鋼的奧氏體本質晶粒度是將鋼加熱到?930℃，保溫一段時間(一般?3—8h)，冷卻后在室溫下放大?100倍觀察到的晶粒大小。鋼的本事晶粒度一般反映鋼的冶金質量，它表征鋼的工藝特性；

鋼的奧氏體實際晶粒度是指鋼加熱到某一溫度下獲得奧氏體晶粒大小。奧氏體實際晶粒度則影響零件的使用性能。

6.晶粒大小對材料的力學性能有何影響？ 一般情況下，晶粒細化可以提高金屬材料的屈服強度、疲勞強度、塑性和沖擊韌度，降低鋼的脆性轉變溫度。

7.影響晶粒大小的主要因素有哪些？這些因素是如何影響晶粒大小的？ 對于熱加工過程來說，變形溫度、變形程度和機械阻礙物是影響形核速度和長大速度的三個基本參數。下面討論這三個基本參數對晶粒大小的影響。

1)加熱溫度(包括塑性變形前的加熱溫度和固溶處理時的加熱溫度)溫度對原子的擴散能力有重要影響。隨著溫度的升高，原子(特別是晶界原子)的移動、擴散能力不斷增強，晶粒之間并吞速度加劇，晶粒的這種長大可以在很短的時間內完成。所以晶粒隨溫度升高而長大是一種必然現象。

2)變形程度：熱變形的晶粒大小與變形程度之間的關系和?5-17相似。

第一個大晶粒區，叫臨界變形區。臨界變形區是屬于一種小變形量范圍。因為其變形量小，金屬內部只是局部地區受到變形。在再結晶時，這些受到變形的局部地區會產生再結晶核心，由于產生的核心數目不多，這些為數不多的核心將不斷長大直到它們互相接觸，結果獲得了粗大晶粒。當變形量大于臨界變形程度時，金屬內部均產生了較大的塑性變形，由于具有了較高的畸變能，因而再結晶能同時形成較多的再結晶核心，這些核心稍微長大就相互解除了，所以再結晶后獲得了細晶粒。當變形量足夠大時，出現了第二個大晶粒區。該區的粗大晶粒與臨界變形時所產生的大晶粒不同。一般認為，該區是在變形時先形成變形織構，經再結晶后形成了織構大晶粒所致。可能的原因還可能是：

①由于變形程度大(90%以上)，內部產生很大的熱效應，引起鍛件實際變形溫度大幅度升高；

②由于變形程度大，使那些沿晶界分布的雜質破碎并分散，造成變形的晶粒與晶粒之間局部地區直接接觸(與織構的區別在于這時相互接觸的晶粒位向差可以是比較大的)，從而促使形成大晶粒。

3)機械阻礙物:機械阻礙物的存在形式分兩類：一類是鋼在冶煉凝固時從液相直接析出的，顆粒比較大，成偏析或統計分布；

另一類是鋼凝固后，在繼續冷卻過程中從奧氏體晶粒內析出的，顆粒十分細小，分布在晶界上。后一類比前一類的阻礙作用大得多。機械阻礙物的作用主要表現在對晶界的釘扎作用上。一旦機械阻礙物溶入晶內時，晶界上就不存在機械阻礙作用了，晶粒便可立即長大到與所處溫度對應的晶粒大小。對晶粒的影響，除以上三個基本因素外，還有變形速度、原始晶粒度和化學成分等。

8.細化晶粒的主要途徑有哪些？ ①在原材料冶煉時加入一些合金元素(如鉭、鈮、鋯、鉬、鎢、釩、鈦等)及最終采用鋁、鈦等作脫氧劑。它們的細化作用主要在于：當液態金屬凝固時，那些高熔點化合物起彌散的結晶核心作用，從而保證獲得極細晶粒。此外這些化合物同時又都起到機械阻礙的作用，是已形成的細晶粒不易長大。

②采用適當的變形程度和變形溫度。塑性變形時應恰當控制最高變形溫度(既要考慮加熱溫度，也要考慮到熱效應引起的升溫)，以免發生聚集再結晶。如果變形量較小時，應適當降低變形溫度。

③采用鍛后正火(或退火)等相變重結晶的方法。必要時利用奧氏體再結晶規律進行高溫正火來細化晶粒。

11.什么是塑性失穩？拉伸失穩與壓縮失穩有什么本質區別？ 塑性失穩：在塑性加工中，當材料所受載荷達到某一臨界值后，即使載荷下降，塑性變形還會繼續，這種現象稱為塑性失穩。壓縮失穩的主要影響因素是剛度參數，它在塑性成形中主要表現為坯料的彎曲和起皺，在彈性和塑性變形范圍內都可能產生；

拉伸失穩的主要影響因素是強度參數，它主要表現為明顯的非均勻伸長變形，在坯料上產生局部變薄或變細的現象，其進一步發展是坯料的拉斷和破裂，它只產生于塑性變形范圍內。

13.桿件的塑性壓縮失穩與板料的塑性壓縮失穩其表現形式有何不同？ 桿件的壓縮失穩表現為彎曲；

板料的壓縮失穩表現為起皺 14.塑性壓縮失穩的臨界壓應力與那些因素有關？(P180-184)15.在板料拉深中，引起法蘭變形區起皺的原因是什么？在生產實踐中，如何防止法蘭變形區的起皺？ 原因：壓縮力引起的失穩起皺。成形過程中變形區坯料的徑向拉應力ζ1和切向壓應力ζ3?的平面應力狀態下變形，當切向壓應力ζ3?達到失穩臨界值時，坯料將產生失穩起皺。

防止方法：加設壓邊圈 一、填空題 1.衡量金屬或合金的塑性變形能力的數量指標有 伸長率 和 斷面收縮率。

2.所謂金屬的再結晶是指 冷變形金屬加熱到更高的溫度后，在原來變形的金屬中會重新形成新的無畸變的等軸晶，直至完全取代金屬的冷變形組織 的過程。

3.金屬熱塑性變形機理主要有：

晶內滑移、晶內孿生、晶界滑移 和 擴散蠕變 等。

4.請將以下應力張量分解為應力球張量和應力偏張量 ＝ ＋ 5.對應變張量，請寫出其八面體線變 與八面體切應變 的表達式。

＝ ；

＝。

6.1864 年法國工程師屈雷斯加（H.Tresca）根據庫倫在土力學中研究成果，并從他自已所做的金屬擠壓試驗，提出材料的屈服與最大切應力有關，如果采用數學的方式，屈雷斯加屈服條件可表述為。

7.金屬塑性成形過程中影響摩擦系數的因素有很多，歸結起來主要有 金屬的種類和化學成分、工具的表面狀態、接觸面上的單位壓力、變形溫度、變形速度 等幾方面的因素。

8.變形體處于塑性平面應變狀態時，在塑性流動平面上滑移線上任一點的切線方向即為該點的最大切應力方向。對于理想剛塑性材料處于平面應變狀態下，塑性區內各點的應力狀態不同其實質只是平均應力 不同，而各點處的 最大切應力 為材料常數。

9.在眾多的靜可容應力場和動可容速度場中，必然有一個應力場和與之對應的速度場，它們滿足全部的靜可容和動可容條件，此唯一的應力場和速度場，稱之為 真實 應力場和 真實 速度場，由此導出的載荷，即為 真實 載荷，它是唯一的。

10.設平面三角形單元內部任意點的位移采用如下的線性多項式來表示：

，則單元內任一點外的應變可表示為 ＝。

11、金屬塑性成形有如下特點：

、、、。

12、按照成形的特點，一般將塑性成形分為 和 兩大類，按照成形時工件的溫度還可以分為、和 三類。

13、金屬的超塑性分為 和 兩大類。

14、晶內變形的主要方式和單晶體一樣分為 和。

其中 變形是主要的，而 變形是次要的，一般僅起調節作用。

15、冷變形金屬加熱到更高的溫度后，在原來變形的金屬中會重新形成新的無畸變的等軸晶，直至完全取代金屬的冷變形組織，這個過程稱為金屬的。

16、常用的摩擦條件及其數學表達式。

17、研究塑性力學時，通常采用的基本假設有、、、體積力為零、初應力為零、。

19.塑性是指：

在外力作用下使金屬材料發生塑性變形而不破壞其完整性的能力。

20.金屬單晶體變形的兩種主要方式有：

滑移 和 孿生。

21．影響金屬塑性的主要因素有：

化學成分、組織、變形溫度、變形速度、應力狀態。

22.等效應力表達式： 。

23.一點的代數值最大的 __ 主應力 __ 的指向稱為 第一主方向，由 第一主方向順時針轉 所得滑移線即為 線。

24.平面變形問題中與變形平面垂直方向的應力 σ z =。

25．塑性成形中的三種摩擦狀態分別是：

干摩擦、邊界摩擦、流體摩擦。

26．對數應變的特點是具有真實性、可靠性和可加。

27．就大多數金屬而言，其總的趨勢是，隨著溫度的升高，塑性　提高。

28．鋼冷擠壓前，需要對坯料表面進行磷化皂化　潤滑處理。

29．為了提高潤滑劑的潤滑、耐磨、防腐等性能常在潤滑油中加入的少量活性物質的總稱叫添加劑。

30．材料在一定的條件下，其拉伸變形的延伸率超過 １００％ 的現象叫超塑性。

31．韌性金屬材料屈服時，密塞斯（Mises）準則較符合實際的。

32．硫元素的存在使得碳鋼易于產生熱脆。

33．塑性變形時不產生硬化的材料叫做理想塑性材料。

34．應力狀態中的壓　應力，能充分發揮材料的塑性。

35．平面應變時，其平均正應力sｍ　等于　中間主應力s２。

36．鋼材中磷使鋼的強度、硬度提高，塑性、韌性 降低。

37．材料經過連續兩次拉伸變形，第一次的真實應變為e１＝０.1，第二次的真實應變為e２＝０.25，則總的真實應變e＝0.35。

38．塑性指標的常用測量方法 拉伸試驗法與壓縮試驗法。

39．彈性變形機理 原子間距的變化；

塑性變形機理 位錯運動為主。

二、下列各小題均有多個答案，選擇最適合的一個填于橫線上 1．塑性變形時，工具表面的粗糙度對摩擦系數的影響A工件表面的粗糙度對摩擦系數的影響。

Ａ、大于；

Ｂ、等于；

Ｃ、小于；

2．塑性變形時不產生硬化的材料叫做　A。

Ａ、理想塑性材料；

Ｂ、理想彈性材料；

Ｃ、硬化材料；

3． 用近似平衡微分方程和近似塑性條件求解塑性成形問題的方法稱為　B。

Ａ、解析法；

Ｂ、主應力法；

Ｃ、滑移線法；

4． 韌性金屬材料屈服時，A準則較符合實際的。

Ａ、密席斯；

Ｂ、屈雷斯加；

Ｃ密席斯與屈雷斯加；

5．由于屈服原則的限制，物體在塑性變形時，總是要導致最大的 A 散逸，這叫最大散逸功原理。

Ａ、能量；

Ｂ、力；

Ｃ、應變；

6． 硫元素的存在使得碳鋼易于產生　A。

Ａ、熱脆性；

Ｂ、冷脆性；

Ｃ、蘭脆性；

7． 應力狀態中的B　應力，能充分發揮材料的塑性。

Ａ、拉應力；

Ｂ、壓應力；

Ｃ、拉應力與壓應力；

8．平面應變時，其平均正應力sｍB中間主應力s２。

Ａ、大于；

Ｂ、等于；

Ｃ、小于；

9． 鋼材中磷使鋼的強度、硬度提高，塑性、韌性 B。

Ａ、提高；

Ｂ、降低；

Ｃ、沒有變化；

10．多晶體經過塑性變形后各晶粒沿變形方向顯著伸長的現象稱為　A。

Ａ、纖維組織；

Ｂ、變形織構；

Ｃ、流線；

三、判斷題 1．按密塞斯屈服準則所得到的最大摩擦系數μ=0.5。

（×）2．塑性變形時，工具表面的粗糙度對摩擦系數的影響小于工件表面的粗糙度對摩擦系數的影響。

（×）3．靜水壓力的增加，對提高材料的塑性沒有影響。（×）4．在塑料變形時要產生硬化的材料叫理想剛塑性材料。

（×）5．塑性變形體內各點的最大剪應力的軌跡線叫滑移線。（√）6．塑性是材料所具有的一種本質屬性。

（√）7．塑性就是柔軟性。

（×）8．合金元素使鋼的塑性增加，變形拉力下降。

（×）9．合金鋼中的白點現象是由于夾雜引起的。

（×）10．結構超塑性的力學特性為，對于超塑性金屬m =0.02-0.2。

（×）11．影響超塑性的主要因素是變形速度、變形溫度和組織結構。

（√）12．屈雷斯加準則與密席斯準則在平面應變上，兩個準則是一致的。

（×）13．變形速度對摩擦系數沒有影響。

（×）14．靜水壓力的增加，有助于提高材料的塑性。（√）15．碳鋼中冷脆性的產生主要是由于硫元素的存在所致。（×）16．如果已知位移分量，則按幾何方程求得的應變分量自然滿足協調方程；

若是按其它方法求得的應變分量，也自然滿足協調方程，則不必校驗其是否滿足連續性條件。

（×）17．在塑料變形時金屬材料塑性好，變形抗力就低，例如：不銹鋼（×）四、簡答題 1.純剪切應力狀態有何特點？ 答：純剪切應力狀態下物體只發生形狀變化而不發生體積變化。

純剪應力狀態下單元體應力偏量的主方向與單元體應力張量的主方向一致，平均應力。

其第一應力不變量也為零。

3.塑性變形時應力應變關系的特點？ 答：在塑性變形時，應力與應變之間的關系有如下特點：

(1)應力與應變之間的關系是非線性的，因此，全量應變主軸與應力主軸不一定重合。

(2)塑性變形時，可以認為體積不變，即應變球張量為零，泊松比。

(3)對于應變硬化材料，卸載后再重新加載時的屈服應力就是報載時的屈服應力，比初始屈服應力要高。

(4)塑性變形是不可逆的，與應變歷史有關，即應力－應變關系不再保持單值關系。

1．試簡述提高金屬塑性的主要途徑。

答：可通過以下幾個途徑來提高金屬塑性：

(1)提高材料的成分和組織的均勻性；

(2)合理選擇變形溫度和變形速度；

(3)選擇三向受壓較強的變形方式；

(4)減少變形的不均勻性。

2．請簡述應變速率對金屬塑性的影響機理。

答：應變速度通過以下幾種方式對塑性發生影響：

(1)增加應變速率會使金屬的真實應力升高，這是由于塑性變形的過程比較復雜，需要有一定的時間來進行。

(2)增加應變速率，由于沒有足夠的時間進行回復或再結晶，因而軟化過程不充分而使金屬的塑性降低。

(3)增加應變速率，會使溫度效應增大和金屬的溫度升高，這有利于金屬塑性的提高。

綜上所述，應變速率的增加，既有使金屬塑性降低的一面，又有使金屬塑性增加的一面，這兩方面因素綜合作用的結果，最終決定了金屬塑性的變化。

3．請簡述彈性變形時應力-應變關系的特點。

答：彈性變形時應力-應變關系有如下特點：

(1)應力與應變完全成線性關系，即應力主軸與全量應變主軸重合。

(2)彈性變形是可逆的，與應變歷史（加載過程）無關，即某瞬時的物體形狀、尺寸只與該瞬時的外載有關，而與瞬時之前各瞬間的載荷情況無關。

(3)彈性變形時，應力球張量使物體產生體積的變化，泊松比。

三、計算題 1．對于直角坐標系 Oxyz 內，已知受力物體內一點的應力張量為，應力單位為 Mpa，(1)畫出該點的應力單元體；

(2)求出該點的應力張量不變量、主應力及主方向、最大切應力、八面體應力、應力偏張量及應力球張量。

解：

(1)該點的應力單元體如下圖所示(2)應力張量不變量如下 故得應力狀態方程為 解之得該應力狀態的三個主應力為（Mpa）設主方向為，則主應力與主方向滿足如下方程 即，解之則得，解之則得，解之則得 最大剪應力為：

八面體正應力為：

Mpa 八面體切應力為：

應力偏張量為：，應力球張量為：

2．已知金屬變形體內一點的應力張量為 Mpa，求：

(1)計算方向余弦為 l=1/2，m=1/2，n= 的斜截面上的正應力大小。

(2)應力偏張量和應力球張量；

(3)主應力和最大剪應力；

解：

(1)可首先求出方向余弦為（l,m,n）的斜截面上的應力（）進一步可求得斜截面上的正應力 ：

(2)該應力張量的靜水應力 為 其應力偏張量 應力球張量(3)在主應力面上可達到如下應力平衡 其中 欲使上述方程有解，則 即 解之則得應力張量的三個主應力：

對應地，可得最大剪應力。

3．若變形體屈服時的應力狀態為：-30 0 0 15 0 23 ′ ÷ ÷ ÷ ? ? ? ? ? è ? × × × = ij s MPa 試分別按Mises和Tresca塑性條件計算該材料的屈服應力及值，并分析差異大小。

解：，Tresca準則：

MPa 而＝＝1 Mises準則：

MPa 而＝＝1.07 或者：，4．某理想塑性材料，其屈服應力為100(單位：10MPa)，某點的應力狀態為：

MPa 將其各應力分量畫在如圖所示的應力單元圖中，并判斷該點處于什么狀態（彈性/塑性）？ 答：＝－300MPa ＝230MPa ＝150MPa ＝－30 MPa ====0 根據應力張量第一、第二、第三不變量公式：

＝++-＝＋＋ ＝ 將、、、、、、、、代入上式得：

＝8，＝804，＝－10080(單位：10MPa)將、、代入－－б－＝0，令>>解得：

=24 =14 =－30(單位：10MPa)根據Mises屈服準則：

等效應力 ＝ ＝49.76(單位：10MPa)(單位：10MPa)因此,該點處于彈性狀態。

一、填空題 1.設平面三角形單元內部任意點的位移采用如下的線性多項式來表示：

，則單元內任一點外的應變可表示為 ＝。

2.塑性是指：

在外力作用下使金屬材料發生塑性變形而不破壞其完整性的能力。

3.金屬單晶體變形的兩種主要方式有：

滑移 和 孿生。

4.等效應力表達式：。

5.一點的代數值最大的 __ 主應力 __ 的指向稱為 第一主方向，由 第一主方向順時針轉 所得滑移線即為 線。

6.平面變形問題中與變形平面垂直方向的應力 σ z =。

7．塑性成形中的三種摩擦狀態分別是：

干摩擦、邊界摩擦、流體摩擦。

8．對數應變的特點是具有真實性、可靠性和可加性。

9．就大多數金屬而言，其總的趨勢是，隨著溫度的升高，塑性　提高。

10．鋼冷擠壓前，需要對坯料表面進行磷化皂化　潤滑處理。

11．為了提高潤滑劑的潤滑、耐磨、防腐等性能常在潤滑油中加入的少量活性物質的總稱叫添加劑。

12．材料在一定的條件下，其拉伸變形的延伸率超過 １００％ 的現象叫超塑性。

13．韌性金屬材料屈服時，密席斯（Mises）準則較符合實際的。

14．硫元素的存在使得碳鋼易于產生熱脆。

15．塑性變形時不產生硬化的材料叫做理想塑性材料。

16．應力狀態中的壓　應力，能充分發揮材料的塑性。

17．平面應變時，其平均正應力sm 　等于　中間主應力s2。

18．鋼材中磷使鋼的強度、硬度提高，塑性、韌性 降低。

19．材料經過連續兩次拉伸變形，第一次的真實應變為e1＝０.1，第二次的真實應變為e2＝０.25，則總的真實應變e＝0.35。

20．塑性指標的常用測量方法 拉伸試驗法與壓縮試驗法。

21．彈性變形機理 原子間距的變化；

塑性變形機理 位錯運動為主。

二、下列各小題均有多個答案，選擇最適合的一個填于橫線上 1．塑性變形時，工具表面的粗糙度對摩擦系數的影響A工件表面的粗糙度對摩擦系數的影響。

Ａ、大于；

Ｂ、等于；

Ｃ、小于；

2．塑性變形時不產生硬化的材料叫做　A。

Ａ、理想塑性材料；

Ｂ、理想彈性材料；

Ｃ、硬化材料；

3． 用近似平衡微分方程和近似塑性條件求解塑性成形問題的方法稱為　B。

Ａ、解析法；

Ｂ、主應力法；

Ｃ、滑移線法；

4． 韌性金屬材料屈服時，A準則較符合實際的。

Ａ、密席斯；

Ｂ、屈雷斯加；

Ｃ密席斯與屈雷斯加；

5．由于屈服原則的限制，物體在塑性變形時，總是要導致最大的 A 散逸，這叫最大散逸功原理。

Ａ、能量；

Ｂ、力；

Ｃ、應變；

6． 硫元素的存在使得碳鋼易于產生　A。

Ａ、熱脆性；

Ｂ、冷脆性；

Ｃ、蘭脆性；

7． 應力狀態中的B　應力，能充分發揮材料的塑性。

Ａ、拉應力；

Ｂ、壓應力；

Ｃ、拉應力與壓應力；

8．平面應變時，其平均正應力sｍB中間主應力s２。

Ａ、大于；

Ｂ、等于；

Ｃ、小于；

9． 鋼材中磷使鋼的強度、硬度提高，塑性、韌性 B。

Ａ、提高；

Ｂ、降低；

Ｃ、沒有變化；

10．多晶體經過塑性變形后各晶粒沿變形方向顯著伸長的現象稱為　A。

Ａ、纖維組織；

Ｂ、變形織構；

Ｃ、流線；

三、判斷題 1．按密席斯屈服準則所得到的最大摩擦系數μ=0.5。

（×）2．塑性變形時，工具表面的粗糙度對摩擦系數的影響小于工件表面的粗糙度對摩擦系數的影響。

（×）3．靜水壓力的增加，對提高材料的塑性沒有影響。（×）4．在塑料變形時要產生硬化的材料叫理想剛塑性材料。

（×）5．塑性變形體內各點的最大剪應力的軌跡線叫滑移線。（√）6．塑性是材料所具有的一種本質屬性。

（√）7．塑性就是柔軟性。

（×）8．合金元素使鋼的塑性增加，變形拉力下降。

（×）9．合金鋼中的白點現象是由于夾雜引起的。

（×）10．結構超塑性的力學特性為，對于超塑性金屬m =0.02-0.2。

（×）11．影響超塑性的主要因素是變形速度、變形溫度和組織結構。

（√）12．屈雷斯加準則與密席斯準則在平面應變上，兩個準則是一致的。

（×）13．變形速度對摩擦系數沒有影響。

（×）14．靜水壓力的增加，有助于提高材料的塑性。（√）15．碳鋼中冷脆性的產生主要是由于硫元素的存在所致。（×）16．如果已知位移分量，則按幾何方程求得的應變分量自然滿足協調方程；

若是按其它方法求得的應變分量，也自然滿足協調方程，則不必校驗其是否滿足連續性條件。

（×）17．在塑料變形時金屬材料塑性好，變形抗力就低，例如：不銹鋼（×）四、名詞解釋 1．上限法的基本原理是什么？ 答：按運動學許可速度場來確定變形載荷的近似解，這一變形載荷它總是大于真實載荷，即高估的近似值，故稱上限解。

2．在結構超塑性的力學特性中，m值的物理意義是什么？ 答：為應變速率敏感性系數，是表示超塑性特征的一個極重要的指標，當m值越大，塑性越好。

3．何謂冷變形、熱變形和溫變形？ 答：冷變形：在再結晶溫度以下（通常是指室溫）的變形。

熱變形：在再結晶溫度以上的變形。

溫變形：在再結晶溫度以下，高于室溫的變形。

4．何謂最小阻力定律？ 答：變形過程中，物體質點將向著阻力最小的方向移動，即做最少的功，走最短的路。

5．何謂超塑性？ 答：延伸率超過100%的現象叫做超塑性。

五、簡答題 1．請簡述有限元法的思想。

答：有限元法的基本思想是：

(1)把變形體看成是有限數目單元體的集合，單元之間只在指定節點處鉸接，再無任何關連，通過這些節點傳遞單元之間的相互作用。如此離散的變形體，即為實際變形體的計算模型；

(2)分片近似，即對每一個單元選擇一個由相關節點量確定的函數來近似描述其場變量（如速度或位移）并依據一定的原理建立各物理量之間的關系式；

(3)將各個單元所建立的關系式加以集成，得到一個與有限個節點相關的總體方程。

解此總體方程，即可求得有限個節點的未知量（一般為速度或位移），進而求 得整個問題的近似解，如應力應變、應變速率等。

所以有限元法的實質，就是將具有無限個自由度的連續體，簡化成只有有限個自由度的單元集合體，并用一個較簡單問題的解去逼近復雜問題的解。

2.Levy-Mises 理論的基本假設是什么？ 答：

Levy-Mises 理論是建立在以下四個假設基礎上的：

(1)材料是剛塑性材料，即彈性應變增量為零，塑性應變增量就是總的應變增量；

(2)材料符合 Mises 屈服準則，即 ；

(3)每一加載瞬時，應力主軸與應變增量主軸重合；

(4)塑性變形時體積不變，即，所以應變增量張量就是應變增量偏張量，即 3．在塑性加工中潤滑的目的是什么？影響摩擦系數的主要因素有哪些？ 答：（1）潤滑的目的是:減少工模具磨損；

延長工具使用壽命；

提高制品質量；

降低金屬變形時的能耗。

（2）影響摩擦系數的主要因素：

答：1）金屬種類和化學成分；

2）工具材料及其表面狀態；

3）接觸面上的單位壓力；

4）變形溫度；

5）變形速度；

6）潤滑劑 4．簡述在塑性加工中影響金屬材料變形抗力的主要因素有哪些？ 答：（1）材料（化學成分、組織結構）；

（2）變形程度；

（3）變形溫度；

（4）變形速度；

（5）應力狀態；

（6）接觸界面（接觸摩擦）5．為什么說在速度間斷面上只有切向速度間斷，而法向速度必須連續？ 答：現設變形體被速度間斷面SD分成①和②兩個區域；

在微段dSD上的速度間斷情況如下圖所示。

根據塑性變形體積不變條件，以及變形體在變形時保持連續形，不發生重疊和開裂可知，垂直于dSD上的速度分量必須相等，即，而切向速度分量可以不等，造成①、②區的相對滑動。其速度間斷值為 6．何謂屈服準則？常用屈服準則有哪兩種？試比較它們的同異點？ 答：（1）屈服準則：只有當各應力分量之間符合一定的關系時，質點才進入塑性狀態，這種關系就叫屈服準則。

（2）常用屈服準則：密席斯屈服準則與屈雷斯加屈服準則。

（3）同異點：在有兩個主應力相等的應力狀態下，兩者是一致的。對于塑性金屬材料，密席斯準則更接近于實驗數據。在平面應變狀態時，兩個準則的差別最大為15.5% 7.簡述塑性成形中對潤滑劑的要求。

答：（1）潤滑劑應有良好的耐壓性能，在高壓作用下，潤滑膜仍能吸附在接觸表面上，保持良好的潤滑狀態；

（2）潤滑劑應有良好耐高溫性能，在熱加工時，潤滑劑應不分解，不變質；

（3）潤滑劑有冷卻模具的作用；

（4）潤滑劑不應對金屬和模具有腐蝕作用；

（5）潤滑劑應對人體無毒，不污染環境；

（6）潤滑劑要求使用、清理方便、來源豐富、價格便宜等。

8．簡述金屬塑性加工的主要優點? 答：（1）結構致密，組織改善，性能提高。

（2）材料利用率高，流線分布合理。

（3）精度高，可以實現少無切削的要求。

（4）生產效率高。

六、計算題 1．圓板坯拉深為圓筒件如圖1所示。

假設板厚為t , 圓板坯為理想剛塑性材料，材料的真實應力為S，不計接觸面上的摩擦 ,且忽略凹模口處的彎曲效應 , 試用主應力法證明圖示瞬間的拉深力為：

（a）拉深示意圖（b）單元體 圖1 板料的拉深 答：在工件的凸緣部分取一扇形基元體，如圖所示。沿負的徑向的靜力平衡方程為：

展開并略去高階微量，可得：

由于是拉應力，是壓應力，故，得近似塑性條件為：

聯解得：

式中的 2．如圖2所示，設有一半無限體，側面作用有均布壓應力，試用主應力法求單位流動壓力p。

圖2 解：

取半無限體的半剖面，對圖中基元板塊（設其長為 l）列平衡方程：

（1）其中，設，為摩擦因子，為材料屈服時的最大切應力值，、均取絕對值。

由(1)式得：

（2）采用絕對值表達的簡化屈服方程如下：

（3）從而（4）將（2）（3）（4）式聯立求解，得：

（5）在邊界上，由（3）式，知，代入（5）式得：

最后得：

（6）從而，單位流動壓力：

（7）3．圖3所示的圓柱體鐓粗，其半徑為re，高度為h，圓柱體受軸向壓應力sZ，而鐓粗變形接觸表面上的摩擦力t＝０.２Ｓ（Ｓ為流動應力），sze為鍛件外端（r=re）處的垂直應力。

（1）證明接觸表面上的正應力為：

（2）并畫出接觸表面上的正應力分布；

（3）求接觸表面上的單位流動壓力ｐ，（4）假如re＝100MM，Ｈ＝150MM,Ｓ=500MPa，求開始變形時的總變形抗力Ｐ為多少噸？ 解：

（1）證明 該問題為平行砧板間的軸對稱鐓粗。設對基元板塊列平衡方程得：

因為，并略去二次無窮小項，則上式化簡成：

假定為均勻鐓粗變形，故：

圖3 最后得：

該式與精確平衡方程經簡化后所得的近似平衡方程完全相同。

按密席斯屈服準則所寫的近似塑性條件為：

聯解后得：

當時，最后得：

（3）接觸表面上的單位流動壓力為：

=544MP（4）總變形抗力: =1708T 4．圖4所示的一平沖頭在外力作用下壓入兩邊為斜面的剛塑性體中，接觸表面上的摩擦力忽略不計，其接觸面上的單位壓力為q，自由表面AH、BE與X軸的夾角為，求：

（1）證明接觸面上的單位應力q=K（2++2）；

（2）假定沖頭的寬度為2b，求單位厚度的變形抗力P；

圖4 解：

（1）證明 1）在AH邊界上有：

故，屈服準則：

得：

2）在AO邊界上：

根據變形情況：

按屈服準則：

沿族的一條滑移（OA1A2A3A4）為常數（2）單位厚度的變形抗力：

5．圖5所示的一尖角為2j的沖頭在外力作用下插入具有相同角度的缺口的剛塑性體中，接觸表面上的摩擦力忽略不計，其接觸面上的單位壓力為p，自由表面ABC與X軸的夾角為d，求：

（1）證明接觸面上的單位應力p=2K（1+j+d）；

（2）假定沖頭的寬度為2b，求變形抗力P。

圖5 答：

（1）證明 1）在AC邊界上：

2）在AO邊界上：

3）根據變形情況：

4）按屈服準則：

5）沿族的一條滑移（OFEB）為常數（2）設AO的長度為L，則變形抗力為：

6．模壁光滑平面正擠壓的剛性塊變形模型如圖6所示，試計算其單位擠壓力的上限解 P，設材料的最大切應力為常數K。

圖6 解：首先，可根據動可容條件建立變形區的速端圖，如圖7所示：

圖7 設沖頭的下移速度為。由圖7可求得各速度間斷值如下：

;;由于沖頭表面及模壁表面光滑，故變形體的上限功率僅為各速度間隔面上消耗的剪切功率，如下式所示：

又沖頭的功率可表示為：

故得：

7．一理想剛塑性體在平砧頭間鐓粗到某一瞬間，條料的截面尺寸為 2a × 2a，長度為 L，較 2a 足夠大，可以認為是平面變形。變形區由 A、B、C、D 四個剛性小塊組成（如圖8所示），此瞬間平砧頭速度為 ú i =1（下砧板認為靜止不動）。試畫出速端圖并用上限法求此條料的單位變形力 p。

圖8 解：根據滑移線理論，可認為變形區由對角線分成的四個剛性三角形組成。剛性塊 B、D 為死區，隨壓頭以速度 u 相向運動；

剛性塊 A、C 相對于 B、D有相對運動（速度間斷），其數值、方向可由速端圖（如圖9所示）完全確定。

圖9 u * oA = u * oB = u * oC = u * oD =u/sin θ = 根據能量守恒：

2P · 1 ＝ K（u * oA ＋ u * oB ＋ u * oC ＋ u * oD）又 ＝ ＝ ＝ ＝ a 所以單位流動壓力：P = ＝ 2K

第五篇：金屬教案

第1節課（緒論）

一、教學目的和要求

1.掌握金屬工藝學的概念； 2.了解主要的工藝方法；

3.知道本課程的重要性和學習方法。

二、教學內容綱要 1.課程的性質與任務； 2.主要內容及研究方法； 3.發展現狀和趨勢； 4.本課程的特點;5.學習方法； 6.重要性。

三、重點、難點 1.主要的工藝方法； 2.研究方法。

四、教學方法，實施步驟

根據本章課的內容特點，運用啟發式原則、案例分析式教學方法講授本緒論課程內容。

五、時間分配

1.課程的性質與任務；2.主要內容及研究方法；10 3.發展現狀和趨勢；4.本課程的特點;5.學習方法；6.重要性。

六、布置思考題

1.試述金屬成形的主要方法。

第2節課

（第一章 工程材料基礎知識 §1 材料的力學性能）

一、教學目的和要求

1.掌握強度和塑性指標的符號、單位及意義；

2.掌握布氏硬度和洛氏硬度的測定原理、方法、符號及應用。3.了解拉伸試驗方法和拉伸曲線圖； 4..了解多沖擊韌性和疲勞強度的概念。

二、教學內容綱要 1.強度指標； 2.塑性指標； 3.硬度； 4.沖擊韌性； 5.疲勞強度。

三、重點、難點

重點：金屬主要力學性能指標強度、塑性、硬度、韌性和疲勞強度的概念 難點：疲勞強度

四、教學方法，實施步驟

根據本章課的內容特點，運用講解式、問題探究式教學方法講授本課程內容。

五、時間分配 1.強度指標；15 2.塑性指標；10 3.硬度；10 4.沖擊韌性；5 5.疲勞強度。5

六、布置思考題

1.一銅棒的最大拉應力為70MPa，若要承受2000kg的載荷，它的直徑是多少？

第3節課

（第一章 工程材料的基礎知識 §2 金屬的晶體結構）

一、教學目的和要求

1.掌握純金屬結晶過程，過冷度與晶粒大小對機械性能的影響，細化晶粒的措施，純鐵的同素異構轉變。

2掌握鐵碳合金的基本組織(鐵素體、奧氏體、滲碳體、珠光體、萊氏體)。3.掌握簡化的鐵碳合金狀態圖；分析不同成分的鐵碳合金的結晶過程；

4.了解鐵碳合金狀態圖各相區的組織及性能，以及鐵碳合金狀態圖的實際應用。

二、教學內容綱要 1.純金屬的結晶過程； 2.同素異晶轉變； 3.鐵碳合金狀態圖；

三、重點、難點

重點：鐵碳合金狀態圖。

難點：鐵碳合金的凝固過程分析。

四、教學方法，實施步驟

根據本章課的內容特點，運用講授式、討論式教學方法講授本課程內容。

五、時間分配

1.純金屬的結晶過程；10 2.純鐵的晶體結構5 3.同素異晶轉變；5 4.鐵碳合金狀態圖；25

六、布置思考題

1.分析在緩慢冷卻條件下，45鋼和T10鋼的結晶過程和室溫組織。

2．過冷度與冷卻速度有何關系，它對金屬結晶過程有何影響？對鑄件晶粒大小有何影響？

第4節課

（第一章金屬材料的基礎知識 §3 工業用鋼）

一、教學目的和要求

1..掌握碳鋼中常存元素對碳鋼性能的影響； 2..基本掌握碳鋼的分類、牌號、性能和用途。3.了解選材的一般原則。

二、教學內容綱要 1.鋼的分類； 2.碳素鋼； 3.合金鋼；

三、重點、難點

重點：鋼的分類及牌號 難點：合金鋼的牌號

四、教學方法，實施步驟

根據本章課的內容特點，運用講解式、討論式、提問式教學方法講授本節課程內容。

五、時間分配

1.鋼的分類；

2.碳素鋼；

3.合金鋼

4.零件選材原則。10

六、布置思考題

倉庫中混存了相同規格的20鋼、45鋼和T10鋼，請提出一種最為簡便的區分方法。

第5節課

（第一章金屬材料的基礎知識 §4 鋼的熱處理

一、整體熱處理）

一、教學目的和要求

1.要求掌握退火、正火、淬火、回火等普通熱處理的工藝特點； 2.掌握防止淬火開裂和減少變形的措施；

二、教學內容綱要 1.熱處理概念； 2.退火和正火； 3.淬火和回火。

三、重點、難點

1.退火、正火、淬火和回火方法； 2.幾種熱處理方法的應用。

四、教學方法，實施步驟

根據本章課的內容特點，運用講解式、討論式、提問式教學方法講授本課程內容。

五、時間分配 1.熱處理概念；5 2.退火和正火；20 3.淬火和回火。20

六、布置思考題

1在普通熱處理中，加熱后進行保溫的作用是什么？

第6節課

（第一章金屬材料的基礎知識 §5 鋼的熱處理

二、表面熱處理）

一、教學目的和要求

1.了解鋼的表面淬火的工藝特點及應用范圍； 2.了解表面化學熱處理的工藝特點及應用范圍。

二、教學內容綱要 1.表面淬火； 2.化學熱處理。

三、重點、難點

1.感應加熱表面淬火； 2.鋼的滲碳。

四、教學方法，實施步驟

根據本章課的內容特點，運用講解式、討論式、提問式教學方法講授本課程內容。

五、時間分配

1.表面淬火；2.化學熱處理。25

六、布置思考題

感應加熱表面淬火是否需要保溫？化學熱處理的保溫有何特點？為什么？

（第二章 鑄造生產 §1鑄造工藝基礎）

一、教學目的和要求

1.掌握影響充型能力的各種因素；

2.了解凝固與收縮、內應力、變形和裂紋產生的原因及防止措施； 3.了解鑄件質量控制的方法。

二、教學內容綱要 1.液態合金的充型； 2.鑄件的凝固與收縮；

3.鑄造內應力、變形與裂紋； 4.鑄件質量控制。

三、重點、難點 1.充型能力。2.內應力的形成。

四、教學方法，實施步驟 根據本章課的內容特點，運用啟發式原則、講解式、案例分析式等教學方法講授本課程內容。

五、時間分配

1.液態合金的充型；15 2.鑄件的凝固與收縮；10 3.鑄造內應力、變形與裂紋。15 4.鑄件質量控制。5

六、布置思考題

1.提高澆注溫度可以提高液態合金的充型能力，但實際中為什么又要防止澆注溫度過高？。2.試述防止鑄件變形應采取哪些措施？

第8節課

（第二章 鑄造生產 §2常用合金的鑄件生產

一、鑄鐵件生產）

一、教學目的和要求 1.要求掌握鑄鐵的分類；

2.了解鑄鐵的石墨化過程及其影響因素；

3.基本掌握灰鑄鐵、可鍛鑄鐵、球墨鑄鐵的成分、組織、性能、牌號及用途。

二、教學內容綱要 1.鑄鐵的分類； 2.鑄鐵的石墨化； 3.灰鑄鐵； 4.可鍛鑄鐵； 5.球墨鑄鐵；

三、重點、難點 1.灰口鑄鐵；

2.石墨化及影響因素；

四、教學方法，實施步驟

根據本章課的內容特點，運用講解式、討論式、案例分析式教學方法講授本課程內容。

五、時間分配 1.鑄鐵的分類；5 2.鑄鐵的石墨化；10 3.灰鑄鐵；10 4.可鍛鑄鐵；10 5.球墨鑄鐵。10

六、布置思考題

影響石墨化的因素？并說明石墨形態對鑄鐵的性能影響？

第9節課

（第二章 鑄造生產 §2 常用合金的鑄件生產

二、鑄鋼及銅鋁合金的生產）

一、教學目的和要求

1.了解鑄鋼的分類及牌號； 2.了解鑄鋼的生產特點；

3.了解鑄造銅、鋁合金的分類及牌號； 4.了解銅、鋁合金的生產特點。

二、教學內容綱要

1.鑄鋼的分類及牌號； 2.鑄鋼的生產特點；

3.鑄造銅、鋁合金的分類及牌號； 4.銅、鋁合金的生產特點。

三、重點、難點 1.分類及牌號； 2.鑄造工藝。

四、教學方法，實施步驟

根據本章課的內容特點，運用講解式、討論式、案例分析式教學方法講授本課程內容。

五、時間分配

1.鑄鋼的分類及牌號；5 2.鑄鋼的生產特點； 15 3.鑄造銅、鋁合金的分類及牌號；10 4.銅、鋁合金的生產特點。15

六、布置思考題

制造鑄鐵件、鑄鋼件和鑄鋁件所用的熔爐有何不同？所用的砂型又有何不同？為什么 ？

第10節課

（第二章 鑄造生產 §3砂型鑄造常用方法）

一、教學目的和要求

1.了解手工造型和機械造型的常用方法； 2..了解澆、冒口按放方法。

二、教學內容綱要 1.手工造型方法； 2.簡介機械造型方法； 3.澆、冒口的設制。

三、重點、難點

1.常用手工造型方法； 2.澆注系統設計。

四、教學方法，實施步驟

根據本章課的內容特點，運用講解式、討論式、案例分析式教學方法講授本課程內容。

五、時間分配

1.簡介手工造型方法；25 2.簡介機械造型方法；10 3.澆、冒口的設制；10

六、布置思考題

1.請說明模型、鑄件、零件三者之間的關系。

第11節課

（第二章 鑄造生產 §4 砂型鑄造工藝

一、澆注位置和分型面的選擇）

一、教學目的和要求

1.掌握澆注位置、分型面的選擇原則并靈活運用。

二、教學內容綱要 1.澆注位置的選擇； 2.分型面的選擇；

三、重點、難點 工藝條件的確定；

四、教學方法，實施步驟

根據本章課的內容特點，運用講解式、討論式、案例分析式教學方法講授本課程內容。

五、時間分配

1.澆注位置的選擇；20 2.分型面的選擇；

六、布置思考題

1.試述澆注位置和分型面的選擇原則。

第12節課

（第二章 鑄造生產 §4 砂型鑄造工藝

二、鑄造工藝圖的繪制）

一、教學目的和要求

1.了解鑄造工藝圖的繪制及標注方法；

2.較熟練地運用澆注位置、分型面的選擇原則和工藝參數的確定原則來分析實際問題。

二、教學內容綱要

1.鑄造工藝圖的繪制方法； 2.鑄造工藝圖的標注方法。

三、重點、難點 工藝條件的確定；

四、教學方法，實施步驟

根據本章課的內容特點，運用講解式、討論式、案例分析式教學方法講授本課程內容。

五、時間分配

1.鑄造工藝圖的繪制方法；25 2.鑄造工藝圖的標方法。20

六、布置思考題

圖示鑄件有哪幾種分型方案？在大批量生產中該選擇哪種？（P69 C圖）

第13節課

（第二章 鑄造生產 §5 特種鑄造

一、熔模、金屬型、壓力和低壓鑄造方法及應用）

一、教學目的和要求

1.了解熔模鑄造、金屬型鑄造工藝方法及應用； 2.了解壓力鑄造、低壓鑄造工藝方法及應用。

二、教學內容綱要 1.熔模鑄造； 2.金屬型鑄造； 3.壓力鑄造； 4.低壓鑄造。

三、重點、難點 1.熔模鑄造原理。

四、教學方法，實施步驟

根據本章課的內容特點，運用講解式、討論式、案例分析式教學方法講授本課程內容。

五、時間分配 1.熔模鑄造；15 2.金屬型鑄造；10 3.壓力鑄造；10 4.低壓鑄造。10

六、布置思考題

什么是熔模鑄造？試用方框圖表示其大致工藝過程。

第14節課

（第二章 鑄造生產 §5 特種鑄造

二、離心鑄造和其它特種鑄造方法及常用鑄造方法的比較）

一、教學目的和要求

1.了解離心鑄造工藝方法及應用； 2.了解其它特種鑄造工藝方法及應用； 3.掌握常用鑄造方法的優缺點及適用范圍。

二、教學內容綱要 1.離心鑄造

2.其它特種鑄造方法； 3.常用鑄造方法的比較。

三、重點、難點

1.常用鑄造方法的比較

四、教學方法，實施步驟

根據本章課的內容特點，運用講解式、討論式、案例分析式教學方法講授本課程內容。

五、時間分配 1.離心鑄造；15 2.其它特種鑄造方法；15 3.常用鑄造方法的比較。15

六、布置思考題

下列鑄件在大批量生產時，以什么鑄造方法為宜？

鋁活塞

縫紉機頭

汽輪機葉片

氣缸套

車床床身

摩托車氣缸體

汽車喇叭

大口徑鑄鐵污水管

大模數齒輪滾刀

第15節課

（第二章 鑄造生產 §6 鑄件結構設計）

一、教學目的和要求

1.掌握鑄造工藝對鑄件結構的要求；

2.了解鑄件結構的合理與否對其質量與成本的影響。3.掌握鑄件壁厚對鑄件質量的影響；

4.了解鑄件結構的合理與否對其性能的影響。

二、教學內容綱要

1.如何使鑄件結構便于起模； 2.分型面盡量為平面； 3.少用型芯。

4.合理設計鑄件壁厚； 5.鑄件壁的聯接； 6.防裂筋的正確應用。

三、重點、難點

1.結構與鑄造工藝的關系； 2.結構與鑄件性能的關系。

四、教學方法，實施步驟

根據本節課的內容特點，運用講解式、討論式、案例分析式教學方法講授本課程內容。

五、時間分配

1.如何使鑄件結構便于起模；7 2.分型面盡量為平面；8 3.少用型芯。5 4.合理設計鑄件壁厚；10 5.鑄件壁的聯接；7 6.防裂筋的正確應用。8

六、布置思考題

1.為什么進行鑄件設計時，就要初步考慮出大致分型面？

第16節課

（第三章 金屬壓力加工 §1 金屬的塑性變形）

一、教學目的和要求 1.了解變形機理；

2.掌握金屬常溫下塑性變形時組織性能變化，3.掌握加工硬化現象的利與弊及如何消除； 4.了解影響可鍛性的因素。

二、教學內容綱要

1.金屬塑性變形的實質；

2.塑性變形對金屬組織和性能的影響； 3.金屬的可鍛性。

三、重點、難點

1.加工硬化、再結晶； 2.纖維組織。

四、教學方法，實施步驟

根據本章課的內容特點，運用講解式、討論式、案例分析式教學方法講授本課程內容。

五、時間分配

1.金屬塑性變形的實質；15 2.塑性變形對金屬組織和性能的影響；15 3.金屬的可鍛性。15

六、布置思考題

1.為什么鐵絲能在反復彎曲后而折斷？

第17節課

（第三章 金屬壓力加工 §2 鍛造）

一、教學目的和要求

1.基本掌握自由鍛造主要幾種工序的定義和應用； 2.能合理地確立鍛造零件的結構工藝性；

3.了解自由鍛造工藝規程的編制，錘上模鍛、胎模鍛造工藝方法。

二、教學內容綱要 1.自由鍛； 2.模鍛； 3.胎模鍛；

4.鍛造工藝規程的制訂； 5.鍛件結構工藝性。

三、重點、難點 1.鍛造方法；

2.鍛件結構工藝性。

四、教學方法，實施步驟

根據本章課的內容特點，運用講解式、討論式、案例分析式教學方法講授本課程內容。

五、時間分配 1.自由鍛；10 2.模鍛；10 3.胎模鍛；5 4.鍛造工藝規程的制訂；10 5.鍛件結構工藝性。10

六、布置思考題

1.“趁熱打鐵”的含義何在？碳鋼的始鍛溫度和終鍛溫度是如何確定的？

第18節課

（第三章 金屬壓力加工 §3 板料沖壓）

一、教學目的和要求

1.基本掌握板料沖壓的基本工序；

2.掌握凸凹模間隙及凸凹模刃口尺寸的確定； 3.了解拉伸系數的應用； 4.掌握沖壓件的結構工藝性。

二、教學內容綱要 1.分離工序； 2.變形工序； 3.沖模簡介；

4.沖壓件的結構工藝性。

三、重點、難點 1.分離與變形機理； 2沖壓件結構工藝性。

四、教學方法，實施步驟

根據本章課的內容特點，運用講解式、討論式、案例分析式教學方法講授本課程內容。

五、時間分配 1.分離工序；15 2.變形工序；15 3.沖模簡介；5 4.沖壓件的結構工藝性。10

六、布置思考題 1.什么是沖壓？

2.沖壓用的原材料是什么？ 3.沖壓屬于熱變形嗎？。

第19節課

（第四章 焊接 §1 電弧焊）

一、教學目的和要求

1.了解手工電孤焊電孤的產生、構造、極性及應用； 2.基本掌握焊條的要求、組織、分類、牌號及選用； 3.掌握手工電孤焊工藝參數的選擇原則。

二、教學內容綱要 1.焊接電弧；

2.焊接接頭的組織與性能； 3.焊接應力與變形； 4.焊條電弧焊； 5.埋弧焊； 6.氣體保護焊。

三、重點、難點 1.電弧焊；

2.焊接應力及變形的分析。

四、教學方法，實施步驟

根據本章課的內容特點，運用講解式、討論式、案例分析式教學方法講授本課程內容。

五、時間分配 1.焊接電弧；5 2.焊接接頭的組織與性能；10 3.焊接應力與變形；10 4.焊條電弧焊；10 5.埋弧焊；5 6.氣體保護焊。5

六、布置思考題

1.焊接電弧是怎樣的一種現象？電弧中各區的溫度多高？用直流和交流電焊接效果一樣嗎？

第20節課

（第四章 焊接 §2 常用金屬材料的焊接）

一、教學目的和要求

1.了解金屬的可焊性概念及金屬材料的可焊性；

2.了解焊接缺陷種類、特征、產生原因及焊接質量檢驗方法； 3．了解鑄鐵、銅、鋁及其合金的焊接。

二、教學內容綱要 1.金屬材料的可焊性； 2.碳鋼的焊接；

3.合金結構鋼的焊接； 4.鑄鐵的補焊；

5.非鐵金屬及其合金的焊接。

三、重點、難點

1.金屬材料的可焊性； 2．鑄鐵的焊接。

四、教學方法，實施步驟

根據本章課的內容特點，運用講解式、討論式、案例分析式教學方法講授本課程內容。

五、時間分配

1.金屬材料的可焊性；10 2.碳鋼的焊接；10 3.合金結構鋼的焊接；10 4.鑄鐵的補焊；8 5.非鐵金屬及其合金的焊接。7

六、布置思考題

1.某種鋼材的主要化學成分為C=0.12%，Mn=1.5%，V=0.15%，Mo=0.5%，試分析其焊接性及焊接時應采取的工藝措施。

第21節課

（第四章 焊接 §3 焊接結構設計）

一、教學目的和要求

1.了解接頭型式和接頭位置； 2.基本掌握焊接結構的工藝性。

二、教學內容綱要

1.焊接結構件材料的選擇； 2.焊縫的布置；

3.接頭形式的選擇與設計； 4.坡口形式； 5.接頭過渡形式。

三、重點、難點

1.焊接件材料的選擇；

2．接頭形式的選擇與設計。

四、教學方法，實施步驟

根據本章課的內容特點，運用講解式、討論式、案例分析式教學方法講授本課程內容。

五、時間分配

1.焊接結構件材料的選擇10； 2.焊縫的布置；10 3.接頭形式的選擇與設計；10 4.坡口形式；10 5.接頭過渡形式。5

六、布置思考題

1.如圖所示三種焊件，其焊縫布置是否合理？或不合理，請加以改正。（圖P169）

第22節課

（第五章 切削加工 §1 金屬切削的基礎知識）

一、教學目的和要求

1.了解切削加工的基本原理和刀具的結構與材料； 2.了解刀具角度與切削加工的關系。

二、教學內容綱要 1.切削運動； 2.切削用量； 3.切削層參數； 4.刀具材料； 5.刀具角度； 6.刀具結構。

三、重點、難點 1.切削用量； 2.刀具角度。

四、教學方法，實施步驟

根據本章課的內容特點，運用講解式、討論式、案例分析式教學方法講授本課程內容。

五、時間分配 1.切削運動；5 2.切削用量；10 3.切削層參數；5 4.刀具材料；5 5.刀具角度；15 6.刀具結構。5

六、布置思考題

1為什么不宜用碳素工具鋼制造拉刀和齒輪刀具等復雜刀具？為什么目前常采用高速鋼制造這類刀具，而較少采用硬質合金？

第23節課

（第五章 切削運動 §2 金屬切削過程）

一、教學目的和要求

1.了解金屬切屑的形成過程；

2.了解積屑瘤對切削加工的影響及如何控制； 3.了解切削力和切削功率的計算方法；

4.了解切削熱和刀具耐用度對切削過程的影響。

二、教學內容綱要

1.切屑形成過程及切屑種類； 2.積屑瘤；

3.切削力和切削功率； 4.切削熱和切削溫度；

5.刀具磨損和刀具耐用度。

三、重點、難點

1.切削力和切削功率； 2．切屑形成過程。

四、教學方法，實施步驟

根據本章課的內容特點，運用講解式、討論式、案例分析式教學方法講授本課程內容。

五、時間分配

1.切屑形成過程及切屑種類；10 2.積屑瘤；5 3.切削力和切削功率；10 4.切削熱和切削溫度；10 5.刀具磨損和刀具耐用度。10

六、布置思考題

1.何為積屑瘤？它是如何形成的？對切削加工有哪些影響？

第24節課

（第五章 切削運動 §3 機床的基礎知識）

一、教學目的和要求

1.了解機床的類型和基本構造； 2.重點了解機床的機械傳動； 3．簡單了解機床的液壓傳動。

二、教學內容綱要 1.機床的類型； 2.機床的基本構造； 3.機床的機械傳動； 4.機床的液壓傳動。

三、重點、難點

1.機床的基本構造； 2．車床的機械傳動。

四、教學方法，實施步驟

根據本章課的內容特點，運用講解式、討論式、案例分析式教學方法講授本課程內容。

五、時間分配(min)1.機床的類型；2.機床的基本構造； 10 3.機床的機械傳動； 20 4機床的液壓傳動。

六、布置思考題

1.機床機械傳動主要由哪幾部分組成？有何優缺點？

第25節課

（第五章 切削運動 §4 常用加工方法綜述

一、車、鉆、鏜）

一、教學目的和要求

1.了解車、鉆、鏜、刨的工藝特點及其應用。

二、教學內容綱要

1車削的工藝特點及應用； 2.鉆削的工藝特點及應用； 3.鏜削的工藝特點及應用； 4.刨削的工藝特點及應用。

三、重點、難點 1.應用； 2.工藝特點。

四、教學方法，實施步驟

根據本章課的內容特點，運用講解式、討論式、案例分析式教學方法講授本課程內容。

五、時間分配

1.車削的工藝特點及應用；15 2.鉆削的工藝特點及應用；10 3.鏜削的工藝特點及應用；10 4.刨削的工藝特點及應用。10

六、布置思考題

1.加工要求精度高、表面粗糙度小的紫銅或鋁合金軸件外圓時，就選用哪種加工方法？為什么？

第26節課

（第五章 切削運動 §4 常用加工方法綜述

二、刨、拉、銑、磨）

一、教學目的和要求

1.了解拉、銑、磨的工藝特點及其應用。

二、教學內容綱要

1.拉削的工藝特點及應用； 2.銑削的工藝特點及應用； 3.磨削的工藝特點及應用。

三、重點、難點 1.應用； 2.工藝特點。

四、教學方法，實施步驟

根據本章課的內容特點，運用講解式、討論式、案例分析式教學方法講授本課程內容。

五、時間分配

1.拉削的工藝特點及應用；5 2.銑削的工藝特點及應用；20 3.磨削的工藝特點及應用。20

六、布置思考題

1.磨孔和磨平面時，由于背向力的作用，可能產生什么樣的形狀誤差？為什么？

第27節課

（第五章 切削運動 §5 典型表面加工分析）

一、教學目的和要求

1.了解各種加工面的加工方法；

2.能對典型表面根據不同的精度要求較合理地按排加工方案。

二、教學內容綱要 1.外圓面的加工； 2.孔的加工； 3.平面的加工； 4.成形面的加工 5.螺紋的加工； 6.齒輪齒形的加工。

三、重點、難點

1.各種典型面的加工方案； 2.齒輪齒形的加工方法。

四、教學方法，實施步驟

根據本章課的內容特點，運用講解式、討論式、案例分析式教學方法講授本課程內容。

五、時間分配

1.外圓面的加工；5 2.孔的加工；5 3.平面的加工；5 4.成形面的加工；10 5.螺紋的加工；5 6.齒輪齒形的加工。15

六、布置思考題

1.在零件的加工過程中，為什么常把粗加工和精加工分開進行？ 2.車削螺紋時，主軸與絲杠之間能否采用帶傳動？為什么？

第28節課

（第五章 切削運動 §6 工藝過程的基本知識

一、工件的安裝和夾具）

一、教學目的和要求

1.了解生產過程和工藝過程的概念； 2.初步了解工件的安裝和夾具的概念； 3.初步掌握定位基準的選擇原則。

二、教學內容綱要

1.生產過程和工藝過程； 2.生產類型； 3.工件的安裝； 4.夾具簡介；

5.定位基準的選擇。

三、重點、難點

1.工件的安裝與夾緊； 2.六點定位原理。

四、教學方法，實施步驟

根據本章課的內容特點，運用講解式、討論式、案例分析式教學方法講授本課程內容。

五、時間分配

1.生產過程和工藝過程；8 2.生產類型；7 3.工件的安裝；10 4.夾具簡介；10 5.定位基準的選擇。10

六、布置思考題

1.何為工件的六點定位原理？加工時，工件是否都要完全定位？

第29節課

（第五章 切削運動 §6 工藝過程的基本知識

二、典型零件的工藝過程）

一、教學目的和要求

1.了解工藝規程的編制方法；

2.能編制簡單的典型零件的工藝過程。

二、教學內容綱要 1.工藝文件的編制；

2.軸類零件的工藝過程編制示例； 3.套類零件的工藝過程編制示例； 4.箱體類零件的工藝過程編制示例。

三、重點、難點

1.工藝文件的編制方法； 2.箱體類零件的編制。

四、教學方法，實施步驟

根據本章課的內容特點，運用講解式、討論式、案例分析式教學方法講授本課程內容。

五、時間分配

1.工藝文件的編制；5 2.軸類零件的工藝過程編制示例；15 3.套類零件的工藝過程編制示例；10 4.箱體類零件的工藝過程編制示例。15

六、布置思考題

1.擬定零件工藝過程時，就考慮哪些主要原因？

第30節課

（第五章 切削運動 §7 零件的結構工藝性）

一、教學目的和要求

1.了解零件的結構的好壞對于加工質量、生產率和經濟效益的影響； 2.能對簡單零件進行結構工藝性的分析。

二、教學內容綱要 1.概述； 2.一般原則； 3.實例分析； 4.討論。

三、重點、難點 1.一般原則； 2.實例分析。

四、教學方法，實施步驟

根據本章課的內容特點，運用講解式、討論式、案例分析式教學方法講授本課程內容。

五、時間分配 1.概述；5 2.一般原則；5 3.實例分析；20 4.討論。15

六、布置思考題

1.為什么在零件設計時要考慮其結構工藝性？