第一篇：金屬工藝學知識點總結

第一篇 金屬材料的基本知識

第一章 金屬材料的主要性能

金屬材料的力學性能又稱機械性能，是金屬材料在力的作用所表現出來的性能。零件的受力情況有靜載荷，動載荷和交變載荷之分。用于衡量在靜載荷作用下的力學性能指標有強度，塑性和硬度等；在動載荷和作用下的力學性能指標有沖擊韌度等；在交變載荷作用下的力學性能指標有疲勞強度等。

金屬材料的強度和塑性是通過拉伸試驗測定的。P6低碳鋼的拉伸曲線圖 1，強度

強度是金屬材料在力的作用下，抵抗塑性變形和斷裂的能力。強度有多種指標，工程上以屈服點和強度最為常用。屈服點：δs是拉伸產生屈服時的應力。

產生屈服時的應力=屈服時所承受的最大載荷/原始截面積

對于沒有明顯屈服現象的金屬材料，工程上規定以席位產生0.2%變形時的應力，作為該材料的屈服點。

抗拉強度：δb是指金屬材料在拉斷前所能承受的最大應力。

拉斷前所能承受的最大應力=拉斷前所承受的最大載荷/原始截面積 2，塑性

塑性是金屬材料在力的作用下，產生不可逆永久變形的能力。常用的塑性指標是伸長率和斷面收縮率。

伸長率：δ試樣拉斷后，其標距的伸長與原始標距的百分比稱為伸長率。伸長率=（原始標距長度－拉斷后的標距長度）÷拉斷后的標距長度×100% 伸長率的數值與試樣尺寸有關，因而試驗時應對所選定的試樣尺寸作出規定，以便進行比較。同一種材料的δ5 比δ10要大一些。斷面收縮率：試樣拉斷后，縮頸處截面積的最大縮減量與原始橫截面積的百分比稱為斷面收縮率，以ψ表示。

收縮率=（原始橫截面積－斷口處橫截面積）÷原始橫截面積×100% 伸長率和斷面收縮率的數值愈大，表示材料的塑性愈好。3，硬度

金屬材料表面抵抗局部變形（特別是塑性變形、壓痕、劃痕）的能力稱為硬度。金屬材料的硬度是在硬度計上測出的。常用的有布氏硬度法和洛氏硬度法。1，布氏硬度（HB）

是以直徑為D的淬火鋼球HBS或硬質合金球HBW為壓頭，在載荷的靜壓力下，將壓頭壓入被測材料的表面，停留若干秒后卸去載荷，然后采用帶刻度的專用放大鏡測出壓痕直徑d，并依據d的數值從專門的表格中查出相應的HB值。布氏硬度法測試值較穩定，準確度較洛氏法高。是測量費時，且壓痕較大，不適于成品檢驗。2，洛氏硬度(HR)是將壓頭（金剛石圓錐體、淬火鋼球或合金球）施以100N的初始壓力，使壓頭與試樣始終保持緊密接觸。然后，向壓頭施加主載荷，保持數秒后卸除主載荷，以殘余壓痕嘗試計算其硬度值。實際測量時，由刻度盤上的指針直接指示出HR值。

洛氏硬度法測試簡便、迅速，因壓痕小、不損傷零件，可用于成品檢驗。其缺點是測得的硬度值重復性較差，需在不同部位測量數次。3，韌性 金屬材料斷裂前吸收的變形能量的能力稱為韌性。韌性的常用指標為沖擊韌度。金屬材料的韌度通常采用擺錘沖擊彎曲試驗機來測定。沖擊韌度=沖斷試樣所消耗的沖擊功/試樣缺口處的橫截面積

沖擊值的大小與很多因素有關。它不公受試樣開關、表面粗糙度及內部組織的影響，還與試驗時的環境溫度有關。因此，沖擊值的大小一般公作為選擇材料時的參考，不直接用于強度計算。

4，疲勞強度

承受循環應力或交變應力的零件在工作一段時間后，有時突然發生斷裂，而其所承受的應力往往低于該材料的屈服點，這種斷裂稱為疲勞斷裂。一般認為產生疲勞斷裂的原因，是由于材料有內部缺陷、表面劃痕駐其他能引起應力食品的缺陷，導致產生微裂紋。

下列符號所表示的力學性能指標名稱和含義是什么？ δb

抗拉強度

δs

屈服強度或屈服點 δ0.2工程規定屈服點

δ-

1按正弦曲線變化的對稱循環應力的疲勞強度 δ

伸長率 αk

沖擊韌度

HRC

120°金剛石圓錐體

HBS

布氏硬度計以淬火鋼球為壓頭 HBW 布氏硬度計以合金球為壓頭

第二章

鐵碳合金

金屬的結晶就是金屬液態轉變為晶體的過程，亦即金屬原子由無序到有序的排列過程。液態金屬的結晶過程是遵循“晶核不斷形成和長大”這個結晶基本規律進行的。金屬的冷卻速度愈快，自發晶核愈多。金屬晶粒的粗細對其力學性能影響很大。

一般來說，同一成分的金屬，晶粒愈細，其強度、硬度愈高，而且塑性和韌性也愈好。影響晶粒粗細的因素很多，但主要取決于晶核的數目。

細化鑄態金屬晶粒的主要途徑是：提高冷卻速度，以增加晶核的數目。在金屬澆鑄之前，向金屬液內加入變質劑（孕育劑）進行變質處理，以增加外來晶核。此外，還可采用招牌理或塑性加工方法，使固態金屬晶粒細化。鈍鐵的晶格有體心立方和面心立方兩種。

鐵及錫、鈦，錳等金屬在結晶之后，在不同溫度范圍內將呈現出不同的晶格。這種隨著溫度的改變，固態金屬的晶格也隨之改變的現象稱為同素異晶轉變。兩種或兩種以上的金屬元素，或金屬與非金屬元素熔合在一起，構成具有金屬特性的物質稱為合金。組成合金的元素稱為組元，簡稱元。按照鐵和碳相互作用形式的不同，鐵碳合金的組織可分為固溶體、金屬人物和機械混合物三種類型。

固溶體：溶質原子溶入溶劑晶格而仍保持溶劑晶格類型的金屬晶體，稱為固溶體。

鐵素體F：碳溶解于α-Fe中形成的固溶體稱為鐵素體，呈體心立方晶格。力學性能與純鐵相近。鐵素體在顯微鏡下為明亮的多邊形晶粒，得晶界曲折。

奧氏體A：碳溶入γ-Fe中形成的固溶體稱為奧氏體，呈面心立方晶格。力學性能與其溶碳量有關。一般來說，其強度、硬度不高，但塑性優良。在顯微鏡下，奧氏體也是呈多邊形晶粒，但晶界較鐵素體平直，并存有雙晶帶。

化合物：是各組元按照一定整數比結合而成、并具有金屬性質的均勻物質，屬于單相組織。金屬化合物一般具有復雜的晶格，且與構成人物的各組元晶格皆不相同，其性能特征是硬而脆。滲碳體Fe3C是鋼鐵中的強化相，其組織可呈片狀、球狀、網狀等不同形狀。它的硬度，可以刻劃玻璃，而塑性、韌性極低，伸長率和沖擊韌度近于零。滲碳體在一定條件下可發生分解，形成石墨。

機械混合物：是由結晶過程所形成的兩相混合組織。鐵碳合金中的機械混合物有珠光體和萊氏體。

珠光體：鐵素體和滲碳體組成的機械混合物稱為珠光體。

萊氏體：奧氏體和滲碳體組成的機械混合物稱高溫萊氏體，當冷卻到727℃以下時，將轉變為珠光體和滲碳體的機械混合物，稱為低溫萊氏體。鋼

它是指含碳量小于2.11%的鐵碳合金。鑄鐵 即生鐵，它是指含碳量為2.11%~6.69%的鐵碳合金。P18 鐵碳合金狀態圖 共析鋼

亞共析鋼

過共析鋼

第三章

鋼的熱處理

在固態下，通過回執、保溫和冷卻，以獲得預期組織和性能的工藝。它只改變金屬材料的組織和性能而不以改變形狀和尺寸為目的。

退火：退火是將鋼加熱、保溫，然后隨爐或埋入灰中使其緩慢冷卻的熱處理工藝。常用的有完全退火，球化退火，去應力退火。

正火：正火是將鋼加熱到亞共析鋼或過共析鋼，保溫后在空氣中冷卻的熱處理工藝。

正火主要用于：1，取代部分完全退火。但中碳合金鋼、高碳鋼及復雜件仍以退火為宜。2，用于普通件的最終熱處理。3，用于過共析鋼，以減少或消除二次滲碳體呈網狀析出。淬火和回火是強化鋼最常用的工藝。淬火是將鋼加熱到一定溫度，保溫后在淬火介質中快速冷卻，以獲得馬氏體組織的熱處理工藝。注意：1嚴格控制淬火加熱溫度。2，合理選擇淬火介質使其冷卻速度略大于臨界冷卻速度。3，正確選擇淬火方法。

回火：將淬火的鋼重新加熱到Ac1以下某溫度，保溫后冷卻到室溫的熱處理工藝，稱為回火。回火的主要目的是消除淬火內應力，以降低鋼的脆性，防止產生裂紋，同時也使鋼獲得所需的力學性能。

總的趨勢是回火溫度愈高、析出的碳化物愈多，鋼的強度、硬度下降，而塑性、韌性升高。將鋼的回火分為如下三種：

1，低溫回火250度以下 目的是降低淬火鋼的內應力和脆性，但基本保持淬火所獲得的高硬度和高耐磨性。用途最廣，如各種刀具、模具、流動軸承和耐磨件等。2，中溫回火250~500度 目的是使鋼獲得高彈性，保持較高硬度和一定的韌性。中溫回火主要用于彈簧、發條、鍛模等。

3，高溫回火500度以上 它廣泛用于承受循環應力的中碳鋼重要件，如連桿、曲軸、主軸、齒輪、重要螺釘等。經調質處理的鋼可獲得強度及韌性都好的綜合力學性能。

表面淬火常用于機床主軸、發動機曲軸、齒輪等。快速加熱法有多種，如電感應、火焰、電接觸、激光等，目前應用廣泛的是電感應加熱法。

第四章

工業用鋼 碳素鋼即“非合金鋼”，簡稱碳鋼。

碳素鋼的含碳量在1.5%以下，除碳之外，還含有硅、錳、磷、硫等雜質。

磷和硫是鋼中的有害雜質。磷可使鋼的塑性、韌性下降，特別是在低溫時脆性急劇增加，這種現象稱為冷脆性。

硫在鋼的晶界處可形成低熔點的共晶體，致使含硫較高的鋼在高溫變回工時 容易產生裂紋，這種現象稱為熱脆性。

硅和錳是煉鋼后期作為脫氧劑加入鋼液中殘存的。

硅和錳可提高鋼的強度和硬度，錳還能與硫形成MnS，從而抵消硫的部分有害作用。顯然，它們都是鋼中的有益元素。

碳素鋼通常分為如下三類：碳素結構鋼、優質碳素結構鋼、碳素工具鋼。

1、碳素結構鋼的牌號以代表屈服點的“屈”字漢語拼音首字母Q和后面三位數字來表示，每個牌號中的數字表示該鋼種厚度小于16mm時的最低（Mpa）。在鋼號尾部A、B為普通級別，C、D為磷、硫低的優等級別，可用于較重要的焊接結構。Q315 塑性好通常軋制成薄板、鋼管、型材制造鋼結構，也用于制作鉚釘、螺釘、沖壓件、開口銷等。Q235 強度較高，塑性也較好，常軋制成各種型鋼、鋼管、鋼筋等制成各種鋼構件、沖壓件、焊接件及不重要的軸類、螺釘、螺母等。Q255 強度更高，用做鍵、軸、俏、齒輪、撙、連桿、銷釘等。

2、優質碳素結構鋼的硫、磷含量較低，供貨時既保證化學成分，又保證力學性能，主要用于制造機器零件。

優質碳素結構鋼的牌號用兩位數字表示，這兩位數字即是鋼中平均含碳量的萬分數。例如，20鋼表示平均含碳量為0.20%的優質結構鋼。08、10、15、20等牌號屬于低碳鋼。20鋼用途最廣，常用于制造螺釘、螺母、墊圈、小軸，焊接件，有時也用于滲碳件。40、45等牌號屬于中碳鋼。45鋼常用來制造主軸、絲杠、齒輪、連桿、、套筒、鍵和重要螺釘等。60、65等牌號屬于高碳鋼。它們經過淬火、回火后，不僅強度、硬度顯著提高，且彈性優良，常用彈簧、發條、鋼絲繩、軋輥、凸輪等。

3、碳素工具鋼的含碳量高達0.7%~1.3%，淬火、回火后有高的硬度和耐磨性，常用于制造鍛工、鉗工工具和小型模具。

碳素工具鋼一般均為優質鋼。對于硫、磷含量更低的高級優質碳素工具鋼，則在數字后面增加“A”表示，例如，T10A表示平均含碳量為1.05的高級優質碳素工具鋼。T8

沖頭、鏨子、鍛工工具、木工工具、臺鉗鉗口等。T10，T10A

硬度較高、但仍要求一定韌性的工具，如手鋸條、小沖模、絲錐、板牙等。T1

2適用于不受沖擊的耐磨工具，如鋼銼、刮刀、絞刀等。

合金鋼是為了改善鋼的某些性能，在鋼的基礎上加入某些合金元素所煉成的鋼。如果鋼中的含硅量大于0.5%，或者含錳量大于1.0%，也屬于合金鋼。低合金鋼是指合金總含量較低（小于3%）、含碳量也較低的合金結構鋼。

可焊接低合金高強鋼（簡稱合金高強鋼）應用最為廣泛。低合金高強鋼的牌號表示方法與碳素鋼相同，即以字母“Q”開始，后面以三們數字表示其最像屈服點，最后以符號表示其質量等級。如Q345A表示不小于345Mpa的A級低合金高強鋼。Q295 低壓容器、輸油管道、車輛等 Q345 橋梁、船舶、壓力容器、車輛等 Q390 橋梁、船舶、起重機、壓力容器等 Q420 高壓容器、犧牲、橋梁、鍋爐等

合金鋼：當鋼中合金元素超過低鋼的限度時，即為合金鋼。

合金鋼不僅合金元素含量高，且嚴格控制硫、磷等有害雜質的含量，屬于優質鋼或高級優質鋼。

合金鋼可分為合金結構鋼（常用于制造機器零件用的合金鋼），合金工具鋼（主要用于制造刀具、量具、模具等，含碳量甚高），特殊性能鋼（包括不銹鋼，耐磨鋼，耐蝕鋼及具有軟磁，永磁，無磁等特殊性能的鋼）

第二篇 鑄造

第一章

鑄造工藝基礎

液態合金直譯鑄型的過程，簡稱充型。

液態合金充滿鑄型型腔，獲得形狀準確，輪廓清晰鑄件的能力，稱為液態合金的充型能力。在液態合金的過程中，有時伴隨著結晶現象，若充型能力不中，在型腔被填滿之前，形成的晶粒將充型的通道堵塞，金屬液被迫停止流動，于是鑄件將產生澆不到或冷隔等缺陷。影響充型能力的主要因素如下：

合金的流動性（其中以化學成分的影響最為顯著）澆注條件（澆注溫度和充型壓力）

鑄型填充條件（鑄型材料，鑄型溫度，鑄型中的氣體，鑄件結構）澆入鑄型中的金屬液在冷凝過程中，其液態收縮和凝固收縮若得不到補充，鑄件將產生縮孔或縮松缺陷。

在鑄件的凝固過程中，其斷面上一般存在三個區域，即固相區，凝固區和液相區，其中，對鑄件質量影響較大的主要是液相和固相并存的凝固區的寬窄。鑄件的“凝固方式”就是依據凝固區的寬窄來劃分為逐層凝固，糊狀凝固，中間凝固。

鑄件質量與其凝固方式密切相關。一般說來，逐層凝固時，合金的能力強，便于防止縮孔和縮松；糊狀凝固時，難以獲得結晶緊實的鑄件。

合金從澆注，凝固直到冷卻到室溫，其體積或尺寸縮減的現象，稱為收縮。

收縮是合金的物理本性。為使鑄件的形狀、尺寸符合技術要求，組織致密，必須研究收縮的規律性。

合金的收縮經歷如下三個階段：液態收縮，凝固收縮，固態收縮。液態合金在冷凝過程中，若其液態收縮和凝固收縮所縮減的容積得不到補足，則在鑄件最后凝固的部位形成一些孔洞。按照孔洞的大小和分布，可將其分為縮孔和縮松兩類。

縮孔是集中在鑄件上部或最后凝固部位容積較大的孔洞。合金的液態收縮和凝固收縮愈大，澆注溫度愈高，鑄件愈厚，縮孔的窖愈大。

縮松分散在鑄件某區域內的細小縮孔，稱為縮松。當縮松與縮孔的容積相同時，縮松的在面積要比縮孔大得多。

縮孔和縮松都使鑄件的力學性能下降，縮松還可使鑄件因滲漏而報廢。只要能使鑄件實現“順序凝固”，盡管合金的收縮較大，也可獲得沒有縮孔的致密鑄件。所謂順序凝固就是在鑄件上可能出現縮孔的厚大部位通過安放等工藝措施，使鑄件遠離冒口的部位先凝固；然后是靠近冒口部位凝固；最后才是冒口本身的凝固。冒口是多余部分，在鑄件清理時予以切除。

安放冒口主要用于必須補縮的場合，如鋁表銅，鋁硅合金和鑄鋼件等。

鑄件在凝固之后的繼續冷卻過程中，其固態收縮若受到阻礙，鑄件內部將產生內應力，這些內應力有時是在冷卻過程中暫存的，有時則一直保留到室溫，后者稱為殘余內應力。鑄造內應力是鑄件產生變形和裂紋的基本原因。

按照內應力的產生原因，可分為熱應力和機械應力兩種。

熱應力：是由于鑄件的壁厚不均勻，各部分的冷卻速度不同，以致在同一時期內鑄件各部分收縮一致收起的。

預防熱應力的基本途徑是晝減少鑄件各個部位間的溫度差，使其均勻地冷卻。采用同時凝固原則可減少鑄造內應力，防止鑄件的變形和裂紋缺陷，又可免設冒口而省工省料。其缺點是鑄件心部容易出現縮孔或縮松。

機械應力：是合金的固態收縮受到鑄型或型芯的機械阻礙而形成的內應力。具有殘余內應力的鑄件是不穩定的，它將自發地通過變形來減緩其內應力，以便趨于穩定狀態。

防止鑄件變形：設計時盡可能使鑄件壁厚均勻，形狀對稱。工藝上采用同時凝固原則，以便冷卻均勻。對長而易變形的鑄件，還可采用“反變形”工藝。自然時效是將鑄件置于露天場地半年以上，使其緩慢地發生變形，從而使內應力消除。人工時效是將鑄件加熱到550~650度進行去應力退火。時效處理宜在粗加工之后進行，以便將粗加工所產生的內應力一并消除。當鑄造內應力超過金屬的強度極限時，鑄件便將產生裂紋。裂紋是嚴重缺陷，多使鑄件報廢。裂紋可分成熱裂和冷裂兩種。

熱裂：是在高溫下形成的裂紋。形狀特征是縫隙寬，形狀曲折，縫內呈氧化色。

冷裂：是在較低溫下形成的裂紋。形狀特征是裂紋細小，呈連續直線狀，有時縫內呈輕微氧化色。

氣孔是最常見的鑄造缺陷，它是由于金屬液中的氣體未能排出，在鑄件中形成氣泡所致。按照氣體的來源，鑄件中的氣孔主要分為：因金屬原因形成的“析出性氣孔”，因鑄型原因形成的“浸入性氣孔”，因金屬與鑄型相互化學作用形成的“反應性氣孔”三種。

第二章 常用合金鑄件的生產

機械制造中廣泛應用的鑄鐵中的碳主要是以石墨狀態存在的。

鑄鐵中的石墨一般呈片狀，經過不同的處理，石墨還可以呈團絮狀，球狀，蠕蟲狀等，使鑄鐵獲得不同的性能。因此，常用的鑄鐵為灰鑄鐵，可鍛鑄鐵，球墨鑄件，蠕墨鑄鐵等。1，灰鑄鐵HT 灰鑄鐵是指具有片狀石墨的鑄鐵，是應用的鑄鐵，其產量占鑄鐵總并不是的80%以上。由于灰鑄鐵屬于脆性材料，故不能鍛造和沖壓。灰鑄鐵的焊接性能很差，如焊接區容易出現白口組織，裂紋的傾向較大。2，可鍛鑄鐵KTH 可鍛鑄鐵又稱瑪鐵或瑪鋼。它是將白口鑄鐵坯件經石墨化退火而成的一種鑄鐵。由于其石墨呈團絮狀，大大減輕了對金屬基體的割裂作用，故抗拉強度得到顯著提高，尤為可貴的是這種鑄鐵有著相當高的塑性與韌性，可鍛鑄鐵就是因此而得名，其實它并不能真的用于鍛造。按退火方式不同，可鍛鑄鐵可分為黑心可鍛鑄鐵，珠光體可鍛鑄鐵和白心可鍛鑄鐵三種其中之一以黑心可鍛鑄鐵在我國最為常用。可鍛鑄鐵通常用于制造形狀復雜，承受沖擊載荷的薄壁小件，這些小件若用一般鑄鋼制造困難較大若改用球墨鑄鐵，質量又難保證。3，球墨鑄鐵QT 由于石墨呈球狀，使石墨對金屬基體的割裂作用進下一步減輕，故球墨鑄鐵強度和韌性遠遠超過灰鑄鐵，并可與鋼媲美。此外，球墨鑄鐵還兼有接近灰鑄鐵的優良鑄造性能。4，蠕墨鑄鐵RuT 由于其石墨呈短片狀，片端鈍而圓，類似蠕蟲，故名。

蠕墨鑄鐵的發展歷史較短，對其生產的規律性掌握仍不夠充分，以致有時質量尚不夠穩定。

碳既是形成石墨的元素，又是促進石墨化的元素。含碳愈高，析出的石墨數量愈多，愈粗大，而基體中鐵素體增加，珠光體減少；反之，含碳降低，石墨減少，且細化。硅是強烈促進石墨化的元素，隨著含硅量的增加，石墨顯著增多。硫會引起鑄鐵的熱脆性，阻礙石墨化，增加白口傾向。磷會增加鑄鐵的冷脆性，但對石墨化基本沒有影響。錳可部分抵消硫的有害作用，并可增加鑄鐵的強度，屬有益元素。但含錳過多將阻礙石墨的，增加鑄鐵的白口傾向。相同化學成分的鑄鐵，若冷卻速度不同，其組織和性能也不同。鑄件的冷卻速度主要取決于鑄型和鑄件的壁厚。各種鑄型材料的導熱能力不同。影響鑄鐵石墨化的主要因素是化學成分和冷卻速度。

鑄鋼ZG 鑄鋼也是一種重要的鑄造合金，它的年產量僅次于灰鑄鐵，約為球墨鑄鐵和可鍛鑄鐵的總和。按照成分，鑄鋼可分為鑄造碳鋼和鑄造合金鋼兩大類，其中鑄造碳鋼應用較廣，約占鑄鋼件總產量的確80%以上。

如：ZG310—570 ZG表示鑄鋼，后面兩組數字分別表示鋼的屈服點和抗拉強度最低值（Mpa）

為改善性能而在碳鋼中增加合金元素的鑄鋼，稱為鑄造合金鋼。

生產特點：1，鑄鋼的熔煉必須采用煉鋼爐。2，鑄造工藝，鋼的澆注溫度高，流動性差，鋼液易氧化和吸氣，同時，其體積收縮率約為鑄鐵的2~3倍。3，鑄鋼件的熱處理，鑄鋼件鑄態晶粒大，且組織不均，常有殘余內應力，致使塑性和韌性不夠高。為此，鑄后必須進行正火或退火。

純銅俗稱紫銅，其導電性，導熱性，耐蝕性及塑性均優，但強度，硬度低，且價格較高，因此極少用它來制造零件。機械上廣泛物是銅合金。

黃銅是以鋅為主加元素的銅合金。黃銅的含鋅量小于47%。銅與鋅以外的元素所組成的銅合金統稱為青銅。

銅和錫的合金是最普通的青銅，稱為錫青銅，是我國歷史最為悠久的鑄造合金。

鋁合金的密度小，熔點低，導電性，導熱耐蝕性優良，切削加工性很好，因此也常用來制造鑄件。

鑄鋁合金分為鋁硅合金，鋁銅合金，鋁鎂合金及鋁鋅合金四類。

銅、鋁合金的熔化特點是金屬料與燃料不直接接觸，以減少金屬的損耗和保證金屬的純潔。

第三章 砂型鑄造

鑄造工藝圖是在零件圖上用各種工藝符號及參數表示出鑄造工藝方案的圖形。其中包括：澆注位置，鑄型分型面，型芯的數量，形狀，尺寸及其固定方法，加工余量，收縮率，澆注系統，起模斜度，冒口和冷鐵的尺寸和等。零件圖——鑄造工藝圖——模樣圖——合型圖

手工造型生產率低，對工人技術要求較高，而且鑄件的尺寸精度及表面質量較差，但在實際生產中仍然是難以完全取代的重要造型方法。

機器造型可大大提高過去生產率，改善過去條件，鑄件尺寸精確，表面光潔，加工余量小。機器造型是將緊砂和起模等主要工序實現了機械化。其中，最普通的是以壓縮空氣驅動的振壓式造型機。機器造型的工藝特點通常是采用模板進行兩箱造型。機器造型不能緊實中箱，故不能進行三箱造型。

機器造芯：射芯技術隨芯砂粘結劑和造芯方法的變化而發展的。射芯機造芯有如下三種：普通造芯，熱芯盒造芯，冷芯盒造芯。澆注位置的選擇，澆注位置是指澆注時鑄件在型內所處的空間位置。澆注位置選擇原則詳見P67 分型面選擇原則：1，應盡量使分型面平直，數量少。應盡量使鑄型只有一個分型面，以便采用工藝簡便的兩箱造型。2，應避免不必要的型芯和活塊，以簡化造型工藝。3，應盡量使鑄件全部或大部分置于下箱。這不僅便于造型，下芯，合型，也便于保證鑄件精度。上述諸原則，對于具體鑄件來說多難以全面滿足，有時甚至互相矛盾。因此，必須抓住主要矛盾，全面考慮，至于次要矛盾，則應從工藝措施上設法解決。

工藝參數的選擇：要求的機械加工余量和最小鑄孔，起模斜度，收縮率，型芯頭。第五章 特種鑄造

特種鑄是指與普通砂型鑄造不同的其他鑄造方法。

本章僅介紹應用較多的鑄造，金屬型鑄造，壓力鑄造，離心鑄造和消失模鑄造等。

熔模鑄造（又稱失蠟鑄造）是指用易熔材料制成模樣，在模樣表面包覆若干層耐火涂料制成型殼，再將模樣熔化排出型殼，從而獲得無分型面的鑄型，經高溫焙燒后即可填砂澆注的鑄造方法。工藝過程可分為蠟模制造，型殼制造，焙燒澆注三個主要階段。

熔模鑄造的特點如下：1，鑄件的精度高，表面光潔。2，可制造難以砂型鑄造或機械加工的形狀很復雜的薄壁鑄件。3，適用于各種合金鑄件。4，生產批量不受限制。5，生產工藝復雜且周期長，機械加工壓型成本高，所用的耐火材料，模料和粘結劑價格較高鑄件成本高。綜上億述，為熔模鑄造最適于高熔點合金精密鑄件的成批，大量生產，主要用于形狀復雜，難以切削加工的小零件。

金屬型鑄造（有永久型鑄造之稱）是將液態金屬澆入金屬的鑄型中，并在重力作用下凝固成形以獲得鑄件的方法。

金屬型的結構主要取決于鑄件的形狀，尺寸，合金的種類及生產批量等。

按照分型面的不同，金屬型可分為整體式，垂直分型式，水平分型式和復合分型式。金屬型的鑄造工藝方法：噴刷涂料，金屬型應保持一定的工作溫度，適合的出型時間。金屬型鑄造可“一型多鑄”，便于實現機械化和自動化生產，從而可大大提高生產率。同時鑄件精度和表面質量顯著提高，由于結晶組織致密，鑄件的力學性能得到顯著提高。此外，金屬型鑄造還使鑄造車間面貌大為改觀，勞動條件得到顯著改善。它的主要缺點是金屬型的制造成本高，生產周期長。同時，鑄造工藝要求嚴格，否則容易出現澆不到，冷隔，裂紋等鑄造缺陷，而灰鑄鐵件又難以避免白口缺陷。

金屬型鑄造主要用于銅，鋁合金不復雜中小鑄件的大批量生產，如鋁活塞，氣缸蓋，油泵殼體，銅瓦，襯套，輕工業品等。

壓力鑄造：簡稱壓鑄。它是在高壓下（比壓約為5~150Mpa）將液態或半液態合金快速（充填速度可達5 ~50m/s）地壓入金屬鑄型中，并在壓力下凝固以獲得鑄件的方法。

壓錛是在壓鑄機上進行的，它所用的鑄型稱為壓型。注入金屬——壓鑄——取出鑄件。壓力鑄造的主要優點有：1，鑄件的精度及表面質量較其他方法均高。通常，不經機械加工即可使用。2，可壓鑄形狀復雜的薄壁件，或直接鑄出小孔，螺紋，齒輪等。3，鑄件的強度和硬度都較高。4，壓鑄的生產率較其他鑄造方法均高。5，便于采用鑲鑄。

壓鑄雖是實現少屑、無屑加工非常有效的途徑，但也存在許多不足。主要是：1，壓鑄設備投資大，制造壓型費用高，周期長，只有在大量生產條件下經濟上才合算。2，壓鑄高熔點合金時，壓型壽命很低難以適應。3，由于壓鑄的速度極高，型腔內氣體很難排除，厚壁處的收縮也很難補縮，致使鑄件內部常有氣孔和縮松。4，由于上述氣孔是在高壓下形成的，熱處理加熱時孔內氣體膨脹將導致鑄件表面起泡，所以壓鑄件不能用熱處理方法來提高性能。必須指出，隨著加氧壓鑄、真空壓鑄和黑色金屬壓鑄等新工藝的出現，使壓鑄的某些缺點有了克服的可能性。

離心鑄造：將液態合金澆入調整旋轉的鑄型，使其在離心力作用下充填鑄型并結晶。

離心鑄造機上的鑄型可以用金屬型，也可以用砂型、熔模殼型等。根據鑄型旋轉軸空間位置的不同，離心鑄造機可分為立式（垂直軸旋轉）和臥式（水平軸旋轉）兩大類。

離心鑄造具有如下優點：1，利用自由表面生產圓筒形或環形鑄件時，可省去型芯和澆注系統，省工，省料，降低了鑄件成本。2，在離心力的作用下，鑄件呈由外向內的定向凝固，而氣體和熔渣因密度較金屬小，則向鑄件內腔移動而排除，故鑄件內部極少有縮孔，縮松，氣孔，夾渣等缺陷。3，便于制造雙金屬鑄件。

離心鑄造的不足之處是：1，依靠自由表面所形成的內孔尺寸偏差大，而且內表面粗糙，若需機械加工，必須加大余量。2，鑄件易產生成分偏析，所以不適于密度偏析大的合金及輕合金鑄件。此外，因需要專用設備的投資，故不適于單件，小批生產。

離心鑄造是大口徑鑄鐵管，氣缸套，銅套，雙金屬軸承的主要生產方法，鑄件的最大重量可達十多噸。

消失模鑄造：又稱氣化模鑄造或實型鑄造。它是用泡沫塑料制成的模樣制造鑄型，之后，模樣并不取出，澆注時模樣氣化消失而獲得鑄件的方法。

消失模鑄造工藝包括模樣制造，掛涂料，造型澆注和落砂清理等工序。

消失模鑄造優點：1，它是一種近乎無余量的精密成形技術，鑄件尺寸精度高，表面粗糙度低，接近熔模鑄造水平。2，無需傳統的混砂，制芯，造型等到工藝及設備，故工藝過程簡化，易實現機械化，自動化生產，設備投資較少，占地面積小。3，為鑄件結構設計提供了充分的自由度，如原來需要加工成形的孔，槽等可直接鑄出。4，鑄件清理簡單，機械加工量減少。5，適應性強。對合金種類，鑄件尺寸及生產數量幾乎沒有限制。

據統計，建立一個模鑄造廠與建立一個相同產量的傳統濕砂型鑄造廠相比，總投資可減少30%以上，而鑄造成本可下降20%~30%。

消失模鑄造的主要缺點是澆注時塑料模氣化有異味，對環境有污染，鑄件容易出現與泡沫塑料高溫熱解有關的缺陷，如鑄鐵件容易產生皺皮，夾渣等到缺陷，鑄鋼件可能稍有增碳，但對銅，鋁合金鑄件的化學和力學性能的影響很小。

各種鑄造方法均有其優缺點及適用范圍，不能認為某種方法最為完善。砂型鑄造盡管有著許多缺點，但它對鑄件的形狀和大小，生產批量，合金品種的適應性最強，是當前最為常用的鑄造方法，故應優先選用，而特種鑄造僅是在相應的條件下，才能顯示其優越性。P92 幾種常用鑄造方法的綜合比較。

第三篇 金屬塑性加工

第一章 金屬的塑性變形 金屬在外力作用下，其內部必將產生應力。當外力增大到使金屬的內應力超過該金屬的屈服點后，即使作用在物體上的外力取消金屬的變形也不完全恢復，而產生一部分永久變形，稱為塑性變形。其實質是晶體內部產生滑移的結果。

低溫時，多晶體的晶間變形不可過大，否則將引起金屬的破壞。

變形程度增加時，金屬的強度及硬度升高，而塑性和韌性下降。其原因是由于滑移面上的碎晶塊和附近晶格的強烈扭曲增大了滑移阻力，使繼續滑移難于進行所致。

在冷變形時，隨著變形程度的增加，金屬材料的所有強度指標和硬度都有所提高，但塑性和韌性有所下降，這種現象稱為冷變形強化或加工硬化。冷變形強化是一種不穩定現象，將冷變形后的金屬加熱至一定溫度后，因原子的活動能力增強，使原子回復到平衡位置，晶內殘余應力大大減小，這種現象稱為回復（或稱恢復）。T回=（0.25—0.3）T熔

T回是回復溫度 T熔是熔點溫度 單位是K 純金屬的再結晶溫度為T再=0.4T熔 單位是K 在實際生產中常采用加熱的方法使金屬發生再結晶，從而再次獲得良好塑性，這種工藝操作稱為再結晶退火。

金屬塑性加工生產多采用熱變形來進行。

金屬的可鍛性是材料在鍛造過程中經受塑性變形而不開裂的能力。金屬的可鍛性好，表明該金屬適合采用塑性加工盛開；可鍛性差，該金屬不宜選用塑性加工方法成形。

可鍛性的優劣常用金屬的塑性和變形抗力來綜合衡量。金屬的塑性用金屬的斷面收縮率，伸長率等來表示。變形抗力指在塑性加工過程中變形金屬反作用于施壓工具上的作用力。變形抗力越小，則變形中所消耗的能量也越小。金屬的可鍛性取決于金屬的本質（化學成分、金屬組織）和加工條件（變形溫度、應變速率、應力狀態）。

鍛造：在加壓設備及工具下，使坯料，鑄錠產生局部或全部的塑性變形，以獲得一定幾何尺寸，形狀和質量的鍛件的加工方法，稱為鍛造。

鍛造方法分為自由鍛和模鍛（錘上模鍛、曲柄壓力機上模鍛、摩擦螺旋壓力機上模鍛、胎膜鍛）。

自由鍛生產所用工具簡單，具有較大的通用性，因而它的應用范圍較為廣泛。在重型機械制造中，它是生產大型和特大型鍛件的唯一成形方法。

自由鍛所用設備根據它對坯料施加外力的性質不同，分為鍛錘和液壓機兩大類。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。

1，基本工序：達到主要變形要求。鐓粗，拔長，沖孔，扭轉，錯移，切割。2，輔助工序：進行基本工序之前的預變形工序。

3，精整工序：在完成基本工序之后用以提高鍛件尺寸及位置精度的工序。

模鍛是利用鍛模使坯料變形而獲得鍛件的鍛造方法。

由于金屬是在模膛內變形，其流動受到模壁的限制，因而模鍛生產的鍛件尺寸精確，加工余量較小，結構可以雜，而且生產率高。

錘上模鍛，根據其功用的不同，模膛分為模鍛模膛和制坯模膛兩種。曲柄壓力機是采用曲柄連桿系統工作機構的壓力機。?? P118 常用鍛造方法的比較 鍛件圖是根據零件圖繪制的。為了簡化零件的形狀和結構，便于鍛造而增加的一部分金屬，稱為余塊。

成形時為了保證機械加工最終獲得所需的尺寸而允許保留的多余金屬，稱為機械加工余量。鍛造公關是鍛件名義尺寸的允許變動量。

分模面是上下模或凹凸模的分界面。分模面可以是平面也可以是曲面。

選定分模面的原則上是：1，應保證模鍛件能從模膛中取出。2，應使上下兩模沿分模面的模膛輪廓一致，以便在安裝鍛模和生產中容易發現錯模現象，及時而方便地調整鍛模位置。3，分模面應選在能使模膛嘗試最淺的位置上，這樣有得金屬充滿模膛，便于取件，并有利于鍛模的制造。4，選定的分模面應使零件上所增加的余塊最少。5，分模面最好是一個平面，以便于鍛模的制造，并防止鍛造過程中上下鍛模錯動。

模鍛圓角是指模鍛件中斷面形狀和平面形狀變化部位棱角的圓角和拐角處的圓角。模鍛件具有這種圓角結構可使金屬容易充滿模膛，提高鍛模使用壽命，同時，增大鍛件的強度。許多模鍛件都具有孔形，當模鍛件的孔徑大于25mm時，應將該孔鍛出。

坯料的重量可按下式計算： G坯料=G鍛件+G燒損+G料頭

模鍛工序的確定：根據工序特點和鍛件類型來確定的。采用自由鍛生產鍛件時，其工序參閱表3—1選定。采用模鍛方法生產模鍛件時，其工序根據模鍛件的形狀和尺寸確定。

對于模鍛件：長軸類模鍛件常選用拔長，滾壓，彎曲，預鍛和終鍛等工步。短類模鍛件常選用鐓粗，預鍛，終鍛等工步。鍛件結構的工藝性 P123

第三章

沖壓

沖壓是使板料經分離或成形而獲得制件的工藝統稱。沖壓中所選用的板料通常是在冷態下進行的，所以又稱為冷沖壓。只有當板料厚度超過8~10mm時，才采用熱沖壓。

沖壓特點：1，可以沖壓意大利雜質零件，且廢料較少。2，沖壓件具有足夠高的精度和較低的表面粗糙度值，互換性較好，沖壓后一般不需機械加工。3，能獲得重量輕，材料消耗少，強度和風度都較高的零件。4，沖壓操作簡單，工藝過程便于機械化和自動化，生產率很高。故零件成本低。

沖模制造復雜，成本高，只有在大批量生產條件下，其優越性才顯得突出。沖壓生產中常用的設備是剪床和沖床。

沖壓生產的基本工序有分離工序和變形工序兩大類。

分離工序是使坯料的一部分與另一部分相互分離的工序，如落料，沖孔，切斷和修整等。凸凹模刃口尺寸的確定

P130

變形是使坯料的一部分相對于另一部分產生位移而不破裂的工序，如拉深，彎曲，翻邊，成形等。

拉深：坯料——第一次拉深成品——第二次拉深的坯料——凸模——凹模——成品

拉深件出現拉穿現象與下列因素有關：1，凸凹模的圓角半徑2，凸凹模間隙3，拉深系數4，潤滑

彎曲時，板料產生的變形由塑性變形和彈性變形兩部分組成。

外載荷去除后，塑性變形保留下來，彈性變形消失，使板料形狀和尺寸發生與加載時變形方向相反的變化，從而消去一部分彎曲變形效果的現象，稱為回彈。回彈使被彎曲的角度增大，一般回彈角為0度~10度。成形是利用局部塑性變形使坯料或半成品獲得所要求形狀和尺寸的加工過程。主要用于制作剛性筋條凸邊，凹槽，或增大半成品的部分直徑等。

影響沖壓件工藝性的主要因素有：沖壓件的外形，尺寸，精度及材料等。

對沖載件的要求：1，落料件的外形和沖孔件的孔形應力求簡單，對稱。盡量采用圓形或矩形等規則形狀，否則使模具制造困難，降低模具壽命。2，沖裁件的結構尺寸必須考慮材料的厚度。3，沖裁件上直線與直線，曲線與直線的交接處，均應用圓弧連接，以避免尖角處因應力集中而產生裂紋。

對彎曲件的要求：1，彎曲件形狀應盡量對稱，彎曲半徑不能小于材料允許的最小彎曲半徑。2，彎曲邊過短不易成開，故應使彎曲邊的平直部分H大于2δ。3，彎曲帶孔件時，為避免孔的變形，孔的位置應注意。

對拉深件的要求：1，拉深件外形應簡單，對稱，深度不宜過大，以便使拉深次數最少，容易成形。2，拉深件的圓角半徑在不增加工藝程序的情況下，最小允許半徑注意。

第四篇 焊接

焊接是通過加熱或加壓，使工件產生原子間結合的一種連接方法。焊接方法的種類很多，其中電弧焊是應用最普遍的焊接方法。

第一章 電弧焊

焊接電弧是在具有一定電壓的兩電極間或電極與工件之間的氣體介質中，產生強烈而持久的放電現象，即在局部氣體介質中有大量電子流通過的導電現象。

產生電弧的電極可以是金屬絲，鎢絲，碳棒或焊條。引燃電弧后，弧柱中就充滿了高溫電離氣體，并放出大量的熱能和強烈的光。電弧的熱量與焊接電流和電弧電壓的乘積成正比。電流越大，電弧產生的總熱量就越大。

電弧中陽極區和陰極區的溫度因電極材料不同而有所不同。

正接是將工件接到電源的正極，焊條接到負極；反接是將工件接到電源的負極，焊條接到正極。正接時工件的溫度相對高一些。如果使用的是交流電焊機（弧焊變壓器），不存在正接和反接問題。

由焊機的空載電壓就是焊接時的引弧電壓，一般為50~90V。電弧穩定燃燒時的電壓稱為電弧電壓，它與電弧長度有關。電弧長度越大，電弧電壓也越高。一般情況下，電弧電壓在16~35V范圍之內。

由于焊縫附近各點受熱情況不同，熱影響區可分為熔合區，過熱區，正火區和部分相變區等。焊縫是靠一個移動的點熱源來加熱的，隨后逐次冷卻下來所形成的。對于承載大，壓力容器等重要結構件，焊接應力必須加以防止和消除。對于薄板的，最容易產生不規律的波浪變形。

焊件出現變形將影響使用，過大的變形量將使焊件報廢。施焊中，采用反變形措施或剛性夾持方法，變形后可采用機械矯正法或火焰加熱矯正法加以消除。

焊接應力過大的嚴重后果是使焊件產生裂紋。焊接裂紋存在于焊縫或熱影響區的熔合區中，而且往往是內裂紋，危害極大。

焊條電弧焊（手工電弧焊）是用手工操縱焊條進行焊接的電弧焊方法。

藥皮的作用：電弧在焊條與被焊工件之間燃燒，電弧熱使工件和焊芯共同熔化形成，同時也使焊條的藥皮熔化和分解。藥皮熔化后與液態金屬發生物理化學反應，所形成的熔渣不斷從熔池中浮起；藥皮受熱分解產生大量的CO2,CO和H2等保護氣體，圍繞在電弧周圍。熔渣和氣體能防止空氣中氧和氮的侵入，起保護熔化金屬的作用。覆蓋在焊縫表面的熔渣也逐漸凝固成為固態渣殼。這層熔渣和渣殼對焊縫成形的好壞和減緩金屬的冷卻速度有著重要的作用。

涂有藥皮供手弧焊用的熔化電極稱為焊條。焊芯起導電和填充金屬的作用，藥皮則用于保證焊接順利進行并使焊縫具有一定的化學和力學性能。

焊芯低合金鋼，不銹鋼用的焊條，應采用相應的低合金鋼，不銹鋼的焊接鋼絲作焊芯。焊條藥皮在焊接過程中的作用主要是：提高電弧燃燒的穩定性，防止空氣對熔化金屬的有害作用，對沒完沒了的脫氧和加入合金元素，可以保證焊縫金屬的化學成分和力學性能。焊條藥皮原料的種類名稱及作用 P158 我國將焊條按化學成分劃分為七大類，即碳鋼焊條，低合金鋼焊條，不銹鋼焊條，堆焊焊條，鑄鐵焊條及焊絲，銅及銅焊條等。其中應用合金焊條，鋁及鋁合金最多的是碳鋼焊條和低合金鋼焊條。

焊條還可按熔渣性質分為酸性焊條（適合各種電源，操作性較好，電弧穩定，成本低，焊縫強度稍低，滲合金作用弱，不宜焊接隨重載和搞強度的重要結構件）和堿性焊條（一般用直流電源，焊縫強度高，抗沖擊能力強，操作性差，電弧不夠穩定，成本高，只適合焊接重要結構件）兩大類。焊條的選用原則

P159

埋弧焊：是電弧在焊劑層下燃燒進行焊接的方法。埋弧焊的熔池深度比焊條電弧焊大很多。

埋弧焊特點：生產率高，焊接質量高且穩定，節省金屬材料，改善了勞動條件。設備費用較高，工藝裝備復雜，對接頭加工與裝配要求嚴格，只適用于批量生產長的直線焊縫與圓筒形工件的縱、環焊縫。對狹窄位置的焊縫以及薄板的焊接，埋弧焊則受到一定限制。

焊接前應將焊縫兩側50~60mm內的一切污垢與鐵銹除掉，以免產生氣孔。為了保持焊縫成形和防止燒穿，生產中常采用各種類型的焊劑墊和墊板，或者先用焊條電弧焊封底。氣體保護焊：氬弧焊，二氧化碳氣體保護焊

氬弧焊按所用電極的不同，可分為鎢極氬弧焊和熔化極氬弧焊兩種。氬弧焊主要特點

P163 由于氬氣價格較高，氬弧焊目前主要用于焊接鋁，鎂，鈦及其合金，也用于焊接不銹鋼，耐熱鋼和一部分重要的低合金鋼工件。

鎢極脈沖氬弧焊是近幾年發展起來的新工藝

P163 二氧化碳是氧化性氣體，在電弧熱作用下能分解為一氧化碳和氧原子，使鋼中的碳，錳，硅及其他合金元素燒損。

二氧化碳氣體保護焊的特點：1，成本低2，生產率高3，操作性能好4，質量較好。

缺點是二氧化碳的氧化作用使熔滴飛濺較為嚴重，因此焊接成形不夠光滑。另外，如果控制或操作不當，容易產生氣孔。

氣體保護焊常用藥芯焊絲作焊接材料。等離子弧焊接：借助水冷噴嘴等對電弧的抵賴與壓縮作用，獲得較高能量密度的等離子弧進行焊接的方法稱為等離子弧焊接。

等離子電弧在機械壓縮效應，熱壓縮效應，電磁收縮效應的作用下，被壓縮得很細，使能量高度集中，弧柱內的氣體完全電離為電子和離子，稱為等離子弧。其溫度可達到16000K以上。等離子弧用于切割時，稱為“等離子弧切割”。等離子切割不僅切割效率比氧氣高1~3倍，而且還可以切割不銹鋼，銅，鋁及其合金，難熔金屬和非金屬材料。等離子弧用于焊接時，稱為“等離子弧焊接”。

等離子弧焊接實質上是一種具有壓縮效應的鎢極氣體保護焊。

等離子弧焊除具有氬弧焊的優點外，還有以下特點：等離子弧能量密度大，弧柱溫度高，穿透能力強；當電流小到0.1A時，電弧仍能穩定燃燒，并保持良好的挺直度和方向性，故等離子弧焊可焊接很薄的箔材。

第二章 其他常用焊接方法

電阻焊是工件組合后通過電極施加壓力，利用電流通過接頭的接觸面及鄰近區域產生的電阻熱，把工件加熱到塑性或局部熔化狀態，在壓力作用下形成接著的焊接方法。

電阻焊具有生產率高，焊接變形小，勞動條件好，不需另加焊接材料操作簡便，易實現機械化等優點。但其設備較一般熔焊復雜，耗電量大，適用的接頭形式與可焊工件厚度受到限制。電阻焊分為點焊，縫焊和對焊三種形式。

影響點焊質量的主要因素有焊接電流，通電時間，電極壓力及工件表面清理情況等。縫焊過程與點焊相似，只是用旋轉的圓盤狀流動電極代替了柱狀電極。對焊即對接電阻焊，是利用電阻熱使兩個工件在整個接觸面上焊接起來的一種方法。根據焊接操作方法的不同，對焊又可分為電阻對焊和閃光對焊。

對焊一定注意清理端面，否則出現加熱不均勻，連接不牢現象，端面容還易再生氧化。

摩擦焊：是利用工件接觸端面相對旋轉運動中摩擦產生的熱量，同時加壓頂鍛而進行焊接的方法。

摩擦焊特點：1，在此過程中，工件接觸表面的氧化膜與雜質被清除。2，可焊接的金屬范圍較廣，不僅可焊同種金屬，也可以焊接異種金屬。3，焊接操作簡單，不需焊接材料，容易實現自動控制，生產率高。4，設備簡單，電能消耗少。但要求剎車及加壓裝置的控制靈敏。

釬焊：是利用熔點比焊件低的鋒料作填充金屬，加熱時釬料熔化而將工件連接起來的焊接方法。

根據釬料熔點不同，釬焊可分為硬釬焊（釬料熔點在450度以上，接頭強度在200Mpa以上。主要用于腕力較大的鋼鐵和銅合金構件的焊接以及工具，刀具的焊接）與軟釬焊（釬料熔點在450度以下，接頭強度較低，一般不超過70Mpa。主要用于焊接腕力不大的常溫下工作的登記表，導電元件以及，銅及銅合金等制造的構件）兩類。

釬焊特點是：1，工件加熱溫度較低，組織和力學性能變化很小，變形也小。接頭光滑夾帶，工件尺寸精確。2，可焊接性能差異很大的異種，對工件厚度的差別也沒有嚴格限制。3，對工件整體釬焊時，可同時釬焊多條接縫組成的復雜形狀構件，生產率很高。4，設備簡單，投資費用少。

釬焊主要用于制造精密登記表，電氣部件，異種金屬構件以及某些復雜薄板結構，還用于各類導線與硬質合金刀具。

真空電子束焊接——激光焊接——高頻焊

第三章 常用金屬材料的焊接

金屬材料的焊接性是指在限定的施工條件下，焊接成按規定設計要求的構件，并滿足預定服役要求的能力。即金屬材料在一定焊接工藝條件下，表現出來的焊接程度。焊接性包括兩個方面：一是工藝焊接性，二是使用焊接性。

利用碳當量法估算鋼材焊接性是粗略的，因為鋼材的焊接性還受結構剛度，焊后應力條件，環境溫度等因素的影響。

鑄鐵的焊接特點：1，熔合區易產生白口組織2，易產生裂紋3，易產生氣孔 按焊前是否預熱，鑄鐵的補焊可分為熱焊法和冷焊法兩大類。

銅及銅合金的焊接比低碳鋼困難得多：1，銅的導熱性很高，焊接時熱量極易散失。2，液態銅易氧化，生成的Cu2O與銅可組成低熔點共晶體，分布在晶界上形成薄弱環節。3，銅在液態時吸氣性強，特別容易吸收氫氣。凝固時，氣體將從熔池中析出，來不及逸出應付在工件中形成氣孔。4，銅的電阻極小，不適于電阻焊。5，某些銅合金比純銅更容易氧化，使焊接的困難增大。

銅及銅合金可用氬孤焊，氣焊，碳弧焊，釬焊等進行焊接。其中氬孤焊主要用于焊接紫銅和表銅件。氣焊主要用于焊接黃銅件。

鋁及鋁合金的焊接特點：1，鋁與氧的親和力很大，極易氧化生成氧化鋁。氧化鋁組織致密，熔點高達2050度，覆蓋在金屬表面，能阻礙金屬熔合。此外，氧化鋁的密度較大，易使焊縫形成夾渣缺陷。2，鋁的導熱系數較大，焊接中要使用大功率或能量集中的熱源。3，液態鋁能吸收大量氫氣，而固態鋁卻幾乎不能溶解氫。因此在熔池凝固中易產生氣孔。4，鋁在高溫時強度和塑性很低，焊接中常由于不能支持熔池金屬而形成焊縫塌陷。因此常需采用墊板進行焊接。

目前焊接鋁及鋁合金的常用方法有氬弧焊，氣焊，點焊，縫焊和纖焊。其中氬弧焊是焊接鋁及鋁合金較好的方法，焊接時可不用焊劑。但要求氬氣純度大于99.9%。氣焊常用于要求不高的鋁及鋁合金工件的焊接。常用金屬材料的焊接性表格

P185 第五篇

1.切削加工是使用切削工具（包括刀具、模具和磨料），在工具和工件的相對運動中，把 工件上多余的材料層切除，使工件獲得規定的幾何參數（形狀、尺寸、位置）和表面質量的加工方法。

2.機器零件的形狀主要由下列幾種表面組成，即外圓面、內圓面（孔）、平面和成形面。3.切削用量用來衡量切削運動量的大小。切削用量包括切削速度、進給量和被吃刀量三要 素。

4.刀具材料應具備以下基本性能：1）較高的硬度2）足夠的強度和韌度，以承受切削力、沖擊和振動。3）較好的耐磨性，以抵抗切削過程中的磨損，維持一定的切削時間。4）較高的耐熱性，以便在高溫下仍能保持較高硬度，又稱為紅硬性或熱硬性。5）較好的工藝性，以便于制造各種道具。

5.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 材料等。

6.國產的硬質合金一般分為兩大類：一類是由WC和Co組成的鎢鈷類（K類），一類是由 WC、TiC和Co組成的鎢鈦鈷類（P類）。

7.陶瓷刀具材料大致可分為氧化鋁（Al2O3）系和氮化硅（Si3N4）系兩大類。8.車刀切削部分由三個面組成，即前面、主后面和副后面。

9.零件經切削加工后的質量包括精度和表面質量。精度包括：尺寸精度、形狀精度、位置 精度。表面質量即已加工表面質量（也稱表面完整性）包括表面粗糙度、表層加工硬化的程度和深度、表層剩余應力的性質和大小。

10.車床的類型主要有：臥式車床、立式車床、轉搭車床、自動車床和數控車床等。

11.車削的工藝特點：1）易于保證工件各加工面的位置精度。2）切削過程比較平穩。3）適用于有色金屬零件的精加工。4）刀具簡單。12.常用的鉆床有臺式鉆床、立式鉆床和搖臂鉆床。

13.銑削的工藝特點：1）生產率較高2）容易產生振動3）刀齒散熱條件較好 14.磨床的種類有外圓磨床、內圓磨床和平面磨床等。

15.砂輪的組成要素包括磨料、粒度、結合劑、硬度、組織以及形狀和尺寸等。

16.激光加工具有如下特點：1）幾乎對所有的金屬材料和非金屬材料都可以加工2）加工速 度極高，易于實現自動化生產和流水作業，同時熱變形很小3）加工時不需要用刀具，屬于非接觸加工，無機械加工變形4）可通過空氣、惰性氣體或光學透明介質進行加工 17.選擇某一表面的加工方法時，應遵循如下基本原則：1）所加工方法的經濟精度及表面

粗糙度要與加工表面的要求相適應。2）所選加工方法要與零件材料的切削加工性及產品的生產類型相適應。3）幾種加工方法配合選用。4）表面加工要分階段進行。18.由原材料制成各種零件并裝配呈機器的全過程，稱為生產過程，其中包括原材料的運輸、保管、生產準備、制造毛坯、切削加工、裝配、檢驗及試車、油漆和包裝等。

19.生產過程中，直接改變原材料（或毛坯）的形狀、尺寸或性能，使之變為成品的過程，稱為工藝過程。例如毛坯的鑄造、鍛造和焊接，改變材料性能的熱處理，零件的切削加工等。20.工藝基準又分為定位基準、度量基準和裝配基準。

21.所謂零件結構的工藝性良好，是指所設計的零件，在保證使用要求的前提下能較經濟、高效、合格地加工出來。

22.設計零件結構時，通常應注意如下幾項原則：1）便于安裝2）便于加工和測量3）利于 保證加工質量和提高生產效率4）提高標準化程度5）合理地規定表面的精度等級和粗糙度的數值6）既要結合本單位的具體加工條件（如設備和工人的技術水平等），又要考慮與先進的工藝方法相適應7）合理采用零件的組合 切削加工：使用切削工具（刀具、磨具和磨料），在工具和工件的相對運動中，把工件上多余的材料切除，使工件獲得規定的幾何參數（尺寸、形狀、位置）和表面質量的加工方法。主運動： 使刀具和工件之間產生相對運動，促使刀具接近工件實現切削的運動。進給運動：使刀具與工件之間產生附加的相對運動，加上主運動，即可連續地切除余量。切削用量：切削速度 vc進給量 f背吃刀量 ap 刀具切削部分的組成：三個刀面：（1)前刀面(2)主后刀面(3)副后刀面 兩個刀刃：(1)主切削刃(2)副切削刃 一個尖：刀尖

車刀切削部分的主要角度：刀具靜止參考系：刀具設計、制造、刃磨和測量幾何參數時用 的參考系。主要包括基面、切削平面、正交平面、假定工作平面等 刀具工作參考系：用于規定刀具切削加工時幾何參數的參考系。①主偏角 κr ②副偏角 κ’r ③前角γ0④后角α0 ⑤刃傾角 λs 積屑瘤：在一定范圍的切削速度下切削塑性金屬形成帶狀切屑時，常發現在刀具前刀面靠近切削刃的部位粘附著一小塊很硬的金屬楔塊，這就是積屑瘤，或稱刀瘤。切屑：當刀具剛與工件接觸時，接觸處的壓力使工件產生彈性變形和塑性變形，最后被切離工件本體并沿前刀面流出，形成切屑。種類：帶狀切屑 擠裂切屑 崩碎切屑 積屑瘤對切削加工的影響

1）積屑瘤的硬度比工件材料的硬度高，能代替切削刃進行切削，保護切削刃。2）增大了刀具的實際工作前角，使切削輕快。

3）積屑瘤的頂端伸出切削刃外，且不斷地產生和脫落，使實際吃刀量和切削厚度不斷變化，影響尺寸精度，還會導致切削力的變化，引起振動。

4）積屑瘤碎片粘附在工件已加工表面上，增大表面粗糙度和導致刀具磨損。精加工時避免積屑瘤產生。粗加工時可利用積屑瘤。積屑瘤的控制

①加工時控制切削速度，避開產生積屑瘤的切削速度區； ②增加刀具前角以減小切削變形，降低切屑接觸區壓力； ③使用潤滑性能良好的切削液，減小摩擦；

④用適當的熱處理方法提高工件材料的硬度，降低塑性，減小加工硬化傾向。切削力的影響因素①工件材料 ②切削用量③刀具角度

切削熱來源：切屑變形所產生的熱量；切屑與刀具前刀面之間的摩擦；工件與刀具后刀面之間的摩擦。影響：傳入切屑及介質中的熱量越多，對加工越有利。傳入工件的切削熱，使工件產生熱變形，影響加工精度，特別是加工薄壁零件、細長零件和精密零件時，熱變形的影響更大。影響切削溫度的主要因素有：工件材料、切削用量、刀具角度、切削液

§1 回轉面的加工

外圓面的加工：車削、磨削、光整加工 孔：鉆、擴、鉸、鏜、拉、磨、研磨、珩磨 §2平面的加工：車、刨、銑、拉、磨、研磨 §3 特形表面的加工：

成形面：成形刀具、刀具和工件作特定的相對運動 螺紋加工：攻螺紋和套螺紋、車、銑、磨、搓、滾壓 齒輪加工：銑、滾、插、剃、磨 零件表面的常規加工方法

特點：提高了螺紋的強度。滾壓螺紋切削的纖維組織連 續，提高了其抗剪強度；螺紋滾壓后，由于表面變形強化及表面粗糙度值降低，還可提高螺紋的疲勞強度。滾壓螺紋比切削螺紋的生產率高。

加工方案的分析與選擇

根據零件具體表面的加工要求、零件的結構特點及材料性質等因素選用加工方法； 選擇基本原則：保證加工質量的前提下使生產成本較低。選擇各表面的加工方法時，應遵循下述基本原則：

首先選定最終加工方法，然后逐一選定各前道工序的加工方法。按加工方法的應用特點選擇，即所選的加工方法的經濟精度及表面粗糙度與加工表面的精度要求和表面粗糙度要求適應。保證加工表面的形狀精度要求和位置精度要求。與零件的切削加工性相適應。與生產類型相適應。結合本企業的實際生產條件。

第二篇：金屬工藝學知識點總結

第一篇 金屬材料的基本知識

第一章 金屬材料的主要性能

金屬材料的力學性能又稱機械性能，是金屬材料在力的作用所表現出來的性能。零件的受力情況有靜載荷，動載荷和交變載荷之分。用于衡量在靜載荷作用下的力學性能指標有強度，塑性和硬度等；在動載荷和作用下的力學性能指標有沖擊韌度等；在交變載荷作用下的力學性能指標有疲勞強度等。

金屬材料的強度和塑性是通過拉伸試驗測定的。P6低碳鋼的拉伸曲線圖 1，強度

強度是金屬材料在力的作用下，抵抗塑性變形和斷裂的能力。強度有多種指標，工程上以屈服點和強度最為常用。屈服點：δs是拉伸產生屈服時的應力。

產生屈服時的應力=屈服時所承受的最大載荷/原始截面積

對于沒有明顯屈服現象的金屬材料，工程上規定以席位產生0.2%變形時的應力，作為該材料的屈服點。

抗拉強度：δb是指金屬材料在拉斷前所能承受的最大應力。

拉斷前所能承受的最大應力=拉斷前所承受的最大載荷/原始截面積 2，塑性

塑性是金屬材料在力的作用下，產生不可逆永久變形的能力。常用的塑性指標是伸長率和斷面收縮率。

伸長率：δ試樣拉斷后，其標距的伸長與原始標距的百分比稱為伸長率。伸長率=（原始標距長度－拉斷后的標距長度）÷拉斷后的標距長度×100% 伸長率的數值與試樣尺寸有關，因而試驗時應對所選定的試樣尺寸作出規定，以便進行比較。同一種材料的δ5 比δ10要大一些。斷面收縮率：試樣拉斷后，縮頸處截面積的最大縮減量與原始橫截面積的百分比稱為斷面收縮率，以ψ表示。

收縮率=（原始橫截面積－斷口處橫截面積）÷原始橫截面積×100% 伸長率和斷面收縮率的數值愈大，表示材料的塑性愈好。3，硬度

金屬材料表面抵抗局部變形（特別是塑性變形、壓痕、劃痕）的能力稱為硬度。金屬材料的硬度是在硬度計上測出的。常用的有布氏硬度法和洛氏硬度法。1，布氏硬度（HB）

是以直徑為D的淬火鋼球HBS或硬質合金球HBW為壓頭，在載荷的靜壓力下，將壓頭壓入被測材料的表面，停留若干秒后卸去載荷，然后采用帶刻度的專用放大鏡測出壓痕直徑d，并依據d的數值從專門的表格中查出相應的HB值。布氏硬度法測試值較穩定，準確度較洛氏法高。是測量費時，且壓痕較大，不適于成品檢驗。2，洛氏硬度(HR)是將壓頭（金剛石圓錐體、淬火鋼球或合金球）施以100N的初始壓力，使壓頭與試樣始終保持緊密接觸。然后，向壓頭施加主載荷，保持數秒后卸除主載荷，以殘余壓痕嘗試計算其硬度值。實際測量時，由刻度盤上的指針直接指示出HR值。

洛氏硬度法測試簡便、迅速，因壓痕小、不損傷零件，可用于成品檢驗。其缺點是測得的硬度值重復性較差，需在不同部位測量數次。3，韌性 金屬材料斷裂前吸收的變形能量的能力稱為韌性。韌性的常用指標為沖擊韌度。金屬材料的韌度通常采用擺錘沖擊彎曲試驗機來測定。沖擊韌度=沖斷試樣所消耗的沖擊功/試樣缺口處的橫截面積

沖擊值的大小與很多因素有關。它不公受試樣開關、表面粗糙度及內部組織的影響，還與試驗時的環境溫度有關。因此，沖擊值的大小一般公作為選擇材料時的參考，不直接用于強度計算。

4，疲勞強度

承受循環應力或交變應力的零件在工作一段時間后，有時突然發生斷裂，而其所承受的應力往往低于該材料的屈服點，這種斷裂稱為疲勞斷裂。一般認為產生疲勞斷裂的原因，是由于材料有內部缺陷、表面劃痕駐其他能引起應力食品的缺陷，導致產生微裂紋。

下列符號所表示的力學性能指標名稱和含義是什么？ δb

抗拉強度

δs

屈服強度或屈服點 δ0.2工程規定屈服點

δ-

1按正弦曲線變化的對稱循環應力的疲勞強度 δ

伸長率 αk

沖擊韌度

HRC

120°金剛石圓錐體

HBS

布氏硬度計以淬火鋼球為壓頭 HBW 布氏硬度計以合金球為壓頭

第二章

鐵碳合金

金屬的結晶就是金屬液態轉變為晶體的過程，亦即金屬原子由無序到有序的排列過程。液態金屬的結晶過程是遵循“晶核不斷形成和長大”這個結晶基本規律進行的。金屬的冷卻速度愈快，自發晶核愈多。金屬晶粒的粗細對其力學性能影響很大。

一般來說，同一成分的金屬，晶粒愈細，其強度、硬度愈高，而且塑性和韌性也愈好。影響晶粒粗細的因素很多，但主要取決于晶核的數目。

細化鑄態金屬晶粒的主要途徑是：提高冷卻速度，以增加晶核的數目。在金屬澆鑄之前，向金屬液內加入變質劑（孕育劑）進行變質處理，以增加外來晶核。此外，還可采用招牌理或塑性加工方法，使固態金屬晶粒細化。鈍鐵的晶格有體心立方和面心立方兩種。

鐵及錫、鈦，錳等金屬在結晶之后，在不同溫度范圍內將呈現出不同的晶格。這種隨著溫度的改變，固態金屬的晶格也隨之改變的現象稱為同素異晶轉變。兩種或兩種以上的金屬元素，或金屬與非金屬元素熔合在一起，構成具有金屬特性的物質稱為合金。組成合金的元素稱為組元，簡稱元。按照鐵和碳相互作用形式的不同，鐵碳合金的組織可分為固溶體、金屬人物和機械混合物三種類型。

固溶體：溶質原子溶入溶劑晶格而仍保持溶劑晶格類型的金屬晶體，稱為固溶體。

鐵素體F：碳溶解于α-Fe中形成的固溶體稱為鐵素體，呈體心立方晶格。力學性能與純鐵相近。鐵素體在顯微鏡下為明亮的多邊形晶粒，得晶界曲折。

奧氏體A：碳溶入γ-Fe中形成的固溶體稱為奧氏體，呈面心立方晶格。力學性能與其溶碳量有關。一般來說，其強度、硬度不高，但塑性優良。在顯微鏡下，奧氏體也是呈多邊形晶粒，但晶界較鐵素體平直，并存有雙晶帶。

化合物：是各組元按照一定整數比結合而成、并具有金屬性質的均勻物質，屬于單相組織。金屬化合物一般具有復雜的晶格，且與構成人物的各組元晶格皆不相同，其性能特征是硬而脆。滲碳體Fe3C是鋼鐵中的強化相，其組織可呈片狀、球狀、網狀等不同形狀。它的硬度，可以刻劃玻璃，而塑性、韌性極低，伸長率和沖擊韌度近于零。滲碳體在一定條件下可發生分解，形成石墨。

機械混合物：是由結晶過程所形成的兩相混合組織。鐵碳合金中的機械混合物有珠光體和萊氏體。

珠光體：鐵素體和滲碳體組成的機械混合物稱為珠光體。

萊氏體：奧氏體和滲碳體組成的機械混合物稱高溫萊氏體，當冷卻到727℃以下時，將轉變為珠光體和滲碳體的機械混合物，稱為低溫萊氏體。鋼

它是指含碳量小于2.11%的鐵碳合金。鑄鐵 即生鐵，它是指含碳量為2.11%~6.69%的鐵碳合金。P18 鐵碳合金狀態圖 共析鋼

亞共析鋼

過共析鋼

第三章

鋼的熱處理

在固態下，通過回執、保溫和冷卻，以獲得預期組織和性能的工藝。它只改變金屬材料的組織和性能而不以改變形狀和尺寸為目的。

退火：退火是將鋼加熱、保溫，然后隨爐或埋入灰中使其緩慢冷卻的熱處理工藝。常用的有完全退火，球化退火，去應力退火。

正火：正火是將鋼加熱到亞共析鋼或過共析鋼，保溫后在空氣中冷卻的熱處理工藝。

正火主要用于：1，取代部分完全退火。但中碳合金鋼、高碳鋼及復雜件仍以退火為宜。2，用于普通件的最終熱處理。3，用于過共析鋼，以減少或消除二次滲碳體呈網狀析出。淬火和回火是強化鋼最常用的工藝。淬火是將鋼加熱到一定溫度，保溫后在淬火介質中快速冷卻，以獲得馬氏體組織的熱處理工藝。注意：1嚴格控制淬火加熱溫度。2，合理選擇淬火介質使其冷卻速度略大于臨界冷卻速度。3，正確選擇淬火方法。

回火：將淬火的鋼重新加熱到Ac1以下某溫度，保溫后冷卻到室溫的熱處理工藝，稱為回火。回火的主要目的是消除淬火內應力，以降低鋼的脆性，防止產生裂紋，同時也使鋼獲得所需的力學性能。

總的趨勢是回火溫度愈高、析出的碳化物愈多，鋼的強度、硬度下降，而塑性、韌性升高。將鋼的回火分為如下三種：

1，低溫回火250度以下 目的是降低淬火鋼的內應力和脆性，但基本保持淬火所獲得的高硬度和高耐磨性。用途最廣，如各種刀具、模具、流動軸承和耐磨件等。2，中溫回火250~500度 目的是使鋼獲得高彈性，保持較高硬度和一定的韌性。中溫回火主要用于彈簧、發條、鍛模等。

3，高溫回火500度以上 它廣泛用于承受循環應力的中碳鋼重要件，如連桿、曲軸、主軸、齒輪、重要螺釘等。經調質處理的鋼可獲得強度及韌性都好的綜合力學性能。

表面淬火常用于機床主軸、發動機曲軸、齒輪等。快速加熱法有多種，如電感應、火焰、電接觸、激光等，目前應用廣泛的是電感應加熱法。

第四章

工業用鋼 碳素鋼即“非合金鋼”，簡稱碳鋼。

碳素鋼的含碳量在1.5%以下，除碳之外，還含有硅、錳、磷、硫等雜質。

磷和硫是鋼中的有害雜質。磷可使鋼的塑性、韌性下降，特別是在低溫時脆性急劇增加，這種現象稱為冷脆性。

硫在鋼的晶界處可形成低熔點的共晶體，致使含硫較高的鋼在高溫變回工時 容易產生裂紋，這種現象稱為熱脆性。

硅和錳是煉鋼后期作為脫氧劑加入鋼液中殘存的。

硅和錳可提高鋼的強度和硬度，錳還能與硫形成MnS，從而抵消硫的部分有害作用。顯然，它們都是鋼中的有益元素。

碳素鋼通常分為如下三類：碳素結構鋼、優質碳素結構鋼、碳素工具鋼。

1、碳素結構鋼的牌號以代表屈服點的“屈”字漢語拼音首字母Q和后面三位數字來表示，每個牌號中的數字表示該鋼種厚度小于16mm時的最低（Mpa）。在鋼號尾部A、B為普通級別，C、D為磷、硫低的優等級別，可用于較重要的焊接結構。Q315 塑性好通常軋制成薄板、鋼管、型材制造鋼結構，也用于制作鉚釘、螺釘、沖壓件、開口銷等。Q235 強度較高，塑性也較好，常軋制成各種型鋼、鋼管、鋼筋等制成各種鋼構件、沖壓件、焊接件及不重要的軸類、螺釘、螺母等。Q255 強度更高，用做鍵、軸、俏、齒輪、撙、連桿、銷釘等。

2、優質碳素結構鋼的硫、磷含量較低，供貨時既保證化學成分，又保證力學性能，主要用于制造機器零件。

優質碳素結構鋼的牌號用兩位數字表示，這兩位數字即是鋼中平均含碳量的萬分數。例如，20鋼表示平均含碳量為0.20%的優質結構鋼。08、10、15、20等牌號屬于低碳鋼。20鋼用途最廣，常用于制造螺釘、螺母、墊圈、小軸，焊接件，有時也用于滲碳件。40、45等牌號屬于中碳鋼。45鋼常用來制造主軸、絲杠、齒輪、連桿、、套筒、鍵和重要螺釘等。60、65等牌號屬于高碳鋼。它們經過淬火、回火后，不僅強度、硬度顯著提高，且彈性優良，常用彈簧、發條、鋼絲繩、軋輥、凸輪等。

3、碳素工具鋼的含碳量高達0.7%~1.3%，淬火、回火后有高的硬度和耐磨性，常用于制造鍛工、鉗工工具和小型模具。

碳素工具鋼一般均為優質鋼。對于硫、磷含量更低的高級優質碳素工具鋼，則在數字后面增加“A”表示，例如，T10A表示平均含碳量為1.05的高級優質碳素工具鋼。T8

沖頭、鏨子、鍛工工具、木工工具、臺鉗鉗口等。T10，T10A

硬度較高、但仍要求一定韌性的工具，如手鋸條、小沖模、絲錐、板牙等。T1

2適用于不受沖擊的耐磨工具，如鋼銼、刮刀、絞刀等。

合金鋼是為了改善鋼的某些性能，在鋼的基礎上加入某些合金元素所煉成的鋼。如果鋼中的含硅量大于0.5%，或者含錳量大于1.0%，也屬于合金鋼。低合金鋼是指合金總含量較低（小于3%）、含碳量也較低的合金結構鋼。

可焊接低合金高強鋼（簡稱合金高強鋼）應用最為廣泛。低合金高強鋼的牌號表示方法與碳素鋼相同，即以字母“Q”開始，后面以三們數字表示其最像屈服點，最后以符號表示其質量等級。如Q345A表示不小于345Mpa的A級低合金高強鋼。Q295 低壓容器、輸油管道、車輛等 Q345 橋梁、船舶、壓力容器、車輛等 Q390 橋梁、船舶、起重機、壓力容器等 Q420 高壓容器、犧牲、橋梁、鍋爐等

合金鋼：當鋼中合金元素超過低鋼的限度時，即為合金鋼。

合金鋼不僅合金元素含量高，且嚴格控制硫、磷等有害雜質的含量，屬于優質鋼或高級優質鋼。

合金鋼可分為合金結構鋼（常用于制造機器零件用的合金鋼），合金工具鋼（主要用于制造刀具、量具、模具等，含碳量甚高），特殊性能鋼（包括不銹鋼，耐磨鋼，耐蝕鋼及具有軟磁，永磁，無磁等特殊性能的鋼）

第二篇 鑄造

第一章

鑄造工藝基礎

液態合金直譯鑄型的過程，簡稱充型。

液態合金充滿鑄型型腔，獲得形狀準確，輪廓清晰鑄件的能力，稱為液態合金的充型能力。在液態合金的過程中，有時伴隨著結晶現象，若充型能力不中，在型腔被填滿之前，形成的晶粒將充型的通道堵塞，金屬液被迫停止流動，于是鑄件將產生澆不到或冷隔等缺陷。影響充型能力的主要因素如下：

合金的流動性（其中以化學成分的影響最為顯著）澆注條件（澆注溫度和充型壓力）

鑄型填充條件（鑄型材料，鑄型溫度，鑄型中的氣體，鑄件結構）澆入鑄型中的金屬液在冷凝過程中，其液態收縮和凝固收縮若得不到補充，鑄件將產生縮孔或縮松缺陷。

在鑄件的凝固過程中，其斷面上一般存在三個區域，即固相區，凝固區和液相區，其中，對鑄件質量影響較大的主要是液相和固相并存的凝固區的寬窄。鑄件的“凝固方式”就是依據凝固區的寬窄來劃分為逐層凝固，糊狀凝固，中間凝固。

鑄件質量與其凝固方式密切相關。一般說來，逐層凝固時，合金的能力強，便于防止縮孔和縮松；糊狀凝固時，難以獲得結晶緊實的鑄件。

合金從澆注，凝固直到冷卻到室溫，其體積或尺寸縮減的現象，稱為收縮。

收縮是合金的物理本性。為使鑄件的形狀、尺寸符合技術要求，組織致密，必須研究收縮的規律性。

合金的收縮經歷如下三個階段：液態收縮，凝固收縮，固態收縮。液態合金在冷凝過程中，若其液態收縮和凝固收縮所縮減的容積得不到補足，則在鑄件最后凝固的部位形成一些孔洞。按照孔洞的大小和分布，可將其分為縮孔和縮松兩類。

縮孔是集中在鑄件上部或最后凝固部位容積較大的孔洞。合金的液態收縮和凝固收縮愈大，澆注溫度愈高，鑄件愈厚，縮孔的窖愈大。

縮松分散在鑄件某區域內的細小縮孔，稱為縮松。當縮松與縮孔的容積相同時，縮松的在面積要比縮孔大得多。

縮孔和縮松都使鑄件的力學性能下降，縮松還可使鑄件因滲漏而報廢。只要能使鑄件實現“順序凝固”，盡管合金的收縮較大，也可獲得沒有縮孔的致密鑄件。所謂順序凝固就是在鑄件上可能出現縮孔的厚大部位通過安放等工藝措施，使鑄件遠離冒口的部位先凝固；然后是靠近冒口部位凝固；最后才是冒口本身的凝固。冒口是多余部分，在鑄件清理時予以切除。

安放冒口主要用于必須補縮的場合，如鋁表銅，鋁硅合金和鑄鋼件等。

鑄件在凝固之后的繼續冷卻過程中，其固態收縮若受到阻礙，鑄件內部將產生內應力，這些內應力有時是在冷卻過程中暫存的，有時則一直保留到室溫，后者稱為殘余內應力。鑄造內應力是鑄件產生變形和裂紋的基本原因。

按照內應力的產生原因，可分為熱應力和機械應力兩種。

熱應力：是由于鑄件的壁厚不均勻，各部分的冷卻速度不同，以致在同一時期內鑄件各部分收縮一致收起的。

預防熱應力的基本途徑是晝減少鑄件各個部位間的溫度差，使其均勻地冷卻。采用同時凝固原則可減少鑄造內應力，防止鑄件的變形和裂紋缺陷，又可免設冒口而省工省料。其缺點是鑄件心部容易出現縮孔或縮松。

機械應力：是合金的固態收縮受到鑄型或型芯的機械阻礙而形成的內應力。具有殘余內應力的鑄件是不穩定的，它將自發地通過變形來減緩其內應力，以便趨于穩定狀態。

防止鑄件變形：設計時盡可能使鑄件壁厚均勻，形狀對稱。工藝上采用同時凝固原則，以便冷卻均勻。對長而易變形的鑄件，還可采用“反變形”工藝。自然時效是將鑄件置于露天場地半年以上，使其緩慢地發生變形，從而使內應力消除。人工時效是將鑄件加熱到550~650度進行去應力退火。時效處理宜在粗加工之后進行，以便將粗加工所產生的內應力一并消除。當鑄造內應力超過金屬的強度極限時，鑄件便將產生裂紋。裂紋是嚴重缺陷，多使鑄件報廢。裂紋可分成熱裂和冷裂兩種。

熱裂：是在高溫下形成的裂紋。形狀特征是縫隙寬，形狀曲折，縫內呈氧化色。

冷裂：是在較低溫下形成的裂紋。形狀特征是裂紋細小，呈連續直線狀，有時縫內呈輕微氧化色。

氣孔是最常見的鑄造缺陷，它是由于金屬液中的氣體未能排出，在鑄件中形成氣泡所致。按照氣體的來源，鑄件中的氣孔主要分為：因金屬原因形成的“析出性氣孔”，因鑄型原因形成的“浸入性氣孔”，因金屬與鑄型相互化學作用形成的“反應性氣孔”三種。

第二章 常用合金鑄件的生產

機械制造中廣泛應用的鑄鐵中的碳主要是以石墨狀態存在的。

鑄鐵中的石墨一般呈片狀，經過不同的處理，石墨還可以呈團絮狀，球狀，蠕蟲狀等，使鑄鐵獲得不同的性能。因此，常用的鑄鐵為灰鑄鐵，可鍛鑄鐵，球墨鑄件，蠕墨鑄鐵等。1，灰鑄鐵HT 灰鑄鐵是指具有片狀石墨的鑄鐵，是應用的鑄鐵，其產量占鑄鐵總并不是的80%以上。由于灰鑄鐵屬于脆性材料，故不能鍛造和沖壓。灰鑄鐵的焊接性能很差，如焊接區容易出現白口組織，裂紋的傾向較大。2，可鍛鑄鐵KTH 可鍛鑄鐵又稱瑪鐵或瑪鋼。它是將白口鑄鐵坯件經石墨化退火而成的一種鑄鐵。由于其石墨呈團絮狀，大大減輕了對金屬基體的割裂作用，故抗拉強度得到顯著提高，尤為可貴的是這種鑄鐵有著相當高的塑性與韌性，可鍛鑄鐵就是因此而得名，其實它并不能真的用于鍛造。按退火方式不同，可鍛鑄鐵可分為黑心可鍛鑄鐵，珠光體可鍛鑄鐵和白心可鍛鑄鐵三種其中之一以黑心可鍛鑄鐵在我國最為常用。可鍛鑄鐵通常用于制造形狀復雜，承受沖擊載荷的薄壁小件，這些小件若用一般鑄鋼制造困難較大若改用球墨鑄鐵，質量又難保證。3，球墨鑄鐵QT 由于石墨呈球狀，使石墨對金屬基體的割裂作用進下一步減輕，故球墨鑄鐵強度和韌性遠遠超過灰鑄鐵，并可與鋼媲美。此外，球墨鑄鐵還兼有接近灰鑄鐵的優良鑄造性能。4，蠕墨鑄鐵RuT 由于其石墨呈短片狀，片端鈍而圓，類似蠕蟲，故名。

蠕墨鑄鐵的發展歷史較短，對其生產的規律性掌握仍不夠充分，以致有時質量尚不夠穩定。

碳既是形成石墨的元素，又是促進石墨化的元素。含碳愈高，析出的石墨數量愈多，愈粗大，而基體中鐵素體增加，珠光體減少；反之，含碳降低，石墨減少，且細化。硅是強烈促進石墨化的元素，隨著含硅量的增加，石墨顯著增多。硫會引起鑄鐵的熱脆性，阻礙石墨化，增加白口傾向。磷會增加鑄鐵的冷脆性，但對石墨化基本沒有影響。錳可部分抵消硫的有害作用，并可增加鑄鐵的強度，屬有益元素。但含錳過多將阻礙石墨的，增加鑄鐵的白口傾向。相同化學成分的鑄鐵，若冷卻速度不同，其組織和性能也不同。鑄件的冷卻速度主要取決于鑄型和鑄件的壁厚。各種鑄型材料的導熱能力不同。影響鑄鐵石墨化的主要因素是化學成分和冷卻速度。

鑄鋼ZG 鑄鋼也是一種重要的鑄造合金，它的年產量僅次于灰鑄鐵，約為球墨鑄鐵和可鍛鑄鐵的總和。按照成分，鑄鋼可分為鑄造碳鋼和鑄造合金鋼兩大類，其中鑄造碳鋼應用較廣，約占鑄鋼件總產量的確80%以上。

如：ZG310—570 ZG表示鑄鋼，后面兩組數字分別表示鋼的屈服點和抗拉強度最低值（Mpa）

為改善性能而在碳鋼中增加合金元素的鑄鋼，稱為鑄造合金鋼。

生產特點：1，鑄鋼的熔煉必須采用煉鋼爐。2，鑄造工藝，鋼的澆注溫度高，流動性差，鋼液易氧化和吸氣，同時，其體積收縮率約為鑄鐵的2~3倍。3，鑄鋼件的熱處理，鑄鋼件鑄態晶粒大，且組織不均，常有殘余內應力，致使塑性和韌性不夠高。為此，鑄后必須進行正火或退火。

純銅俗稱紫銅，其導電性，導熱性，耐蝕性及塑性均優，但強度，硬度低，且價格較高，因此極少用它來制造零件。機械上廣泛物是銅合金。

黃銅是以鋅為主加元素的銅合金。黃銅的含鋅量小于47%。銅與鋅以外的元素所組成的銅合金統稱為青銅。

銅和錫的合金是最普通的青銅，稱為錫青銅，是我國歷史最為悠久的鑄造合金。

鋁合金的密度小，熔點低，導電性，導熱耐蝕性優良，切削加工性很好，因此也常用來制造鑄件。

鑄鋁合金分為鋁硅合金，鋁銅合金，鋁鎂合金及鋁鋅合金四類。

銅、鋁合金的熔化特點是金屬料與燃料不直接接觸，以減少金屬的損耗和保證金屬的純潔。

第三章 砂型鑄造

鑄造工藝圖是在零件圖上用各種工藝符號及參數表示出鑄造工藝方案的圖形。其中包括：澆注位置，鑄型分型面，型芯的數量，形狀，尺寸及其固定方法，加工余量，收縮率，澆注系統，起模斜度，冒口和冷鐵的尺寸和等。零件圖——鑄造工藝圖——模樣圖——合型圖

手工造型生產率低，對工人技術要求較高，而且鑄件的尺寸精度及表面質量較差，但在實際生產中仍然是難以完全取代的重要造型方法。

機器造型可大大提高過去生產率，改善過去條件，鑄件尺寸精確，表面光潔，加工余量小。機器造型是將緊砂和起模等主要工序實現了機械化。其中，最普通的是以壓縮空氣驅動的振壓式造型機。機器造型的工藝特點通常是采用模板進行兩箱造型。機器造型不能緊實中箱，故不能進行三箱造型。

機器造芯：射芯技術隨芯砂粘結劑和造芯方法的變化而發展的。射芯機造芯有如下三種：普通造芯，熱芯盒造芯，冷芯盒造芯。澆注位置的選擇，澆注位置是指澆注時鑄件在型內所處的空間位置。澆注位置選擇原則詳見P67 分型面選擇原則：1，應盡量使分型面平直，數量少。應盡量使鑄型只有一個分型面，以便采用工藝簡便的兩箱造型。2，應避免不必要的型芯和活塊，以簡化造型工藝。3，應盡量使鑄件全部或大部分置于下箱。這不僅便于造型，下芯，合型，也便于保證鑄件精度。上述諸原則，對于具體鑄件來說多難以全面滿足，有時甚至互相矛盾。因此，必須抓住主要矛盾，全面考慮，至于次要矛盾，則應從工藝措施上設法解決。

工藝參數的選擇：要求的機械加工余量和最小鑄孔，起模斜度，收縮率，型芯頭。第五章 特種鑄造

特種鑄是指與普通砂型鑄造不同的其他鑄造方法。

本章僅介紹應用較多的鑄造，金屬型鑄造，壓力鑄造，離心鑄造和消失模鑄造等。

熔模鑄造（又稱失蠟鑄造）是指用易熔材料制成模樣，在模樣表面包覆若干層耐火涂料制成型殼，再將模樣熔化排出型殼，從而獲得無分型面的鑄型，經高溫焙燒后即可填砂澆注的鑄造方法。工藝過程可分為蠟模制造，型殼制造，焙燒澆注三個主要階段。

熔模鑄造的特點如下：1，鑄件的精度高，表面光潔。2，可制造難以砂型鑄造或機械加工的形狀很復雜的薄壁鑄件。3，適用于各種合金鑄件。4，生產批量不受限制。5，生產工藝復雜且周期長，機械加工壓型成本高，所用的耐火材料，模料和粘結劑價格較高鑄件成本高。綜上億述，為熔模鑄造最適于高熔點合金精密鑄件的成批，大量生產，主要用于形狀復雜，難以切削加工的小零件。

金屬型鑄造（有永久型鑄造之稱）是將液態金屬澆入金屬的鑄型中，并在重力作用下凝固成形以獲得鑄件的方法。

金屬型的結構主要取決于鑄件的形狀，尺寸，合金的種類及生產批量等。

按照分型面的不同，金屬型可分為整體式，垂直分型式，水平分型式和復合分型式。金屬型的鑄造工藝方法：噴刷涂料，金屬型應保持一定的工作溫度，適合的出型時間。金屬型鑄造可“一型多鑄”，便于實現機械化和自動化生產，從而可大大提高生產率。同時鑄件精度和表面質量顯著提高，由于結晶組織致密，鑄件的力學性能得到顯著提高。此外，金屬型鑄造還使鑄造車間面貌大為改觀，勞動條件得到顯著改善。它的主要缺點是金屬型的制造成本高，生產周期長。同時，鑄造工藝要求嚴格，否則容易出現澆不到，冷隔，裂紋等鑄造缺陷，而灰鑄鐵件又難以避免白口缺陷。

金屬型鑄造主要用于銅，鋁合金不復雜中小鑄件的大批量生產，如鋁活塞，氣缸蓋，油泵殼體，銅瓦，襯套，輕工業品等。

壓力鑄造：簡稱壓鑄。它是在高壓下（比壓約為5~150Mpa）將液態或半液態合金快速（充填速度可達5 ~50m/s）地壓入金屬鑄型中，并在壓力下凝固以獲得鑄件的方法。

壓錛是在壓鑄機上進行的，它所用的鑄型稱為壓型。注入金屬——壓鑄——取出鑄件。壓力鑄造的主要優點有：1，鑄件的精度及表面質量較其他方法均高。通常，不經機械加工即可使用。2，可壓鑄形狀復雜的薄壁件，或直接鑄出小孔，螺紋，齒輪等。3，鑄件的強度和硬度都較高。4，壓鑄的生產率較其他鑄造方法均高。5，便于采用鑲鑄。

壓鑄雖是實現少屑、無屑加工非常有效的途徑，但也存在許多不足。主要是：1，壓鑄設備投資大，制造壓型費用高，周期長，只有在大量生產條件下經濟上才合算。2，壓鑄高熔點合金時，壓型壽命很低難以適應。3，由于壓鑄的速度極高，型腔內氣體很難排除，厚壁處的收縮也很難補縮，致使鑄件內部常有氣孔和縮松。4，由于上述氣孔是在高壓下形成的，熱處理加熱時孔內氣體膨脹將導致鑄件表面起泡，所以壓鑄件不能用熱處理方法來提高性能。必須指出，隨著加氧壓鑄、真空壓鑄和黑色金屬壓鑄等新工藝的出現，使壓鑄的某些缺點有了克服的可能性。

離心鑄造：將液態合金澆入調整旋轉的鑄型，使其在離心力作用下充填鑄型并結晶。

離心鑄造機上的鑄型可以用金屬型，也可以用砂型、熔模殼型等。根據鑄型旋轉軸空間位置的不同，離心鑄造機可分為立式（垂直軸旋轉）和臥式（水平軸旋轉）兩大類。

離心鑄造具有如下優點：1，利用自由表面生產圓筒形或環形鑄件時，可省去型芯和澆注系統，省工，省料，降低了鑄件成本。2，在離心力的作用下，鑄件呈由外向內的定向凝固，而氣體和熔渣因密度較金屬小，則向鑄件內腔移動而排除，故鑄件內部極少有縮孔，縮松，氣孔，夾渣等缺陷。3，便于制造雙金屬鑄件。

離心鑄造的不足之處是：1，依靠自由表面所形成的內孔尺寸偏差大，而且內表面粗糙，若需機械加工，必須加大余量。2，鑄件易產生成分偏析，所以不適于密度偏析大的合金及輕合金鑄件。此外，因需要專用設備的投資，故不適于單件，小批生產。

離心鑄造是大口徑鑄鐵管，氣缸套，銅套，雙金屬軸承的主要生產方法，鑄件的最大重量可達十多噸。

消失模鑄造：又稱氣化模鑄造或實型鑄造。它是用泡沫塑料制成的模樣制造鑄型，之后，模樣并不取出，澆注時模樣氣化消失而獲得鑄件的方法。

消失模鑄造工藝包括模樣制造，掛涂料，造型澆注和落砂清理等工序。

消失模鑄造優點：1，它是一種近乎無余量的精密成形技術，鑄件尺寸精度高，表面粗糙度低，接近熔模鑄造水平。2，無需傳統的混砂，制芯，造型等到工藝及設備，故工藝過程簡化，易實現機械化，自動化生產，設備投資較少，占地面積小。3，為鑄件結構設計提供了充分的自由度，如原來需要加工成形的孔，槽等可直接鑄出。4，鑄件清理簡單，機械加工量減少。5，適應性強。對合金種類，鑄件尺寸及生產數量幾乎沒有限制。

據統計，建立一個模鑄造廠與建立一個相同產量的傳統濕砂型鑄造廠相比，總投資可減少30%以上，而鑄造成本可下降20%~30%。

消失模鑄造的主要缺點是澆注時塑料模氣化有異味，對環境有污染，鑄件容易出現與泡沫塑料高溫熱解有關的缺陷，如鑄鐵件容易產生皺皮，夾渣等到缺陷，鑄鋼件可能稍有增碳，但對銅，鋁合金鑄件的化學和力學性能的影響很小。

各種鑄造方法均有其優缺點及適用范圍，不能認為某種方法最為完善。砂型鑄造盡管有著許多缺點，但它對鑄件的形狀和大小，生產批量，合金品種的適應性最強，是當前最為常用的鑄造方法，故應優先選用，而特種鑄造僅是在相應的條件下，才能顯示其優越性。P92 幾種常用鑄造方法的綜合比較。

第三篇 金屬塑性加工

第一章 金屬的塑性變形 金屬在外力作用下，其內部必將產生應力。當外力增大到使金屬的內應力超過該金屬的屈服點后，即使作用在物體上的外力取消金屬的變形也不完全恢復，而產生一部分永久變形，稱為塑性變形。其實質是晶體內部產生滑移的結果。

低溫時，多晶體的晶間變形不可過大，否則將引起金屬的破壞。

變形程度增加時，金屬的強度及硬度升高，而塑性和韌性下降。其原因是由于滑移面上的碎晶塊和附近晶格的強烈扭曲增大了滑移阻力，使繼續滑移難于進行所致。

在冷變形時，隨著變形程度的增加，金屬材料的所有強度指標和硬度都有所提高，但塑性和韌性有所下降，這種現象稱為冷變形強化或加工硬化。冷變形強化是一種不穩定現象，將冷變形后的金屬加熱至一定溫度后，因原子的活動能力增強，使原子回復到平衡位置，晶內殘余應力大大減小，這種現象稱為回復（或稱恢復）。T回=（0.25—0.3）T熔

T回是回復溫度 T熔是熔點溫度 單位是K 純金屬的再結晶溫度為T再=0.4T熔 單位是K 在實際生產中常采用加熱的方法使金屬發生再結晶，從而再次獲得良好塑性，這種工藝操作稱為再結晶退火。

金屬塑性加工生產多采用熱變形來進行。

金屬的可鍛性是材料在鍛造過程中經受塑性變形而不開裂的能力。金屬的可鍛性好，表明該金屬適合采用塑性加工盛開；可鍛性差，該金屬不宜選用塑性加工方法成形。

可鍛性的優劣常用金屬的塑性和變形抗力來綜合衡量。金屬的塑性用金屬的斷面收縮率，伸長率等來表示。變形抗力指在塑性加工過程中變形金屬反作用于施壓工具上的作用力。變形抗力越小，則變形中所消耗的能量也越小。金屬的可鍛性取決于金屬的本質（化學成分、金屬組織）和加工條件（變形溫度、應變速率、應力狀態）。

鍛造：在加壓設備及工具下，使坯料，鑄錠產生局部或全部的塑性變形，以獲得一定幾何尺寸，形狀和質量的鍛件的加工方法，稱為鍛造。

鍛造方法分為自由鍛和模鍛（錘上模鍛、曲柄壓力機上模鍛、摩擦螺旋壓力機上模鍛、胎膜鍛）。

自由鍛生產所用工具簡單，具有較大的通用性，因而它的應用范圍較為廣泛。在重型機械制造中，它是生產大型和特大型鍛件的唯一成形方法。

自由鍛所用設備根據它對坯料施加外力的性質不同，分為鍛錘和液壓機兩大類。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。

1，基本工序：達到主要變形要求。鐓粗，拔長，沖孔，扭轉，錯移，切割。2，輔助工序：進行基本工序之前的預變形工序。

3，精整工序：在完成基本工序之后用以提高鍛件尺寸及位置精度的工序。

模鍛是利用鍛模使坯料變形而獲得鍛件的鍛造方法。

由于金屬是在模膛內變形，其流動受到模壁的限制，因而模鍛生產的鍛件尺寸精確，加工余量較小，結構可以雜，而且生產率高。

錘上模鍛，根據其功用的不同，模膛分為模鍛模膛和制坯模膛兩種。曲柄壓力機是采用曲柄連桿系統工作機構的壓力機。?? P118 常用鍛造方法的比較 鍛件圖是根據零件圖繪制的。為了簡化零件的形狀和結構，便于鍛造而增加的一部分金屬，稱為余塊。

成形時為了保證機械加工最終獲得所需的尺寸而允許保留的多余金屬，稱為機械加工余量。鍛造公關是鍛件名義尺寸的允許變動量。

分模面是上下模或凹凸模的分界面。分模面可以是平面也可以是曲面。

選定分模面的原則上是：1，應保證模鍛件能從模膛中取出。2，應使上下兩模沿分模面的模膛輪廓一致，以便在安裝鍛模和生產中容易發現錯模現象，及時而方便地調整鍛模位置。3，分模面應選在能使模膛嘗試最淺的位置上，這樣有得金屬充滿模膛，便于取件，并有利于鍛模的制造。4，選定的分模面應使零件上所增加的余塊最少。5，分模面最好是一個平面，以便于鍛模的制造，并防止鍛造過程中上下鍛模錯動。

模鍛圓角是指模鍛件中斷面形狀和平面形狀變化部位棱角的圓角和拐角處的圓角。模鍛件具有這種圓角結構可使金屬容易充滿模膛，提高鍛模使用壽命，同時，增大鍛件的強度。許多模鍛件都具有孔形，當模鍛件的孔徑大于25mm時，應將該孔鍛出。

坯料的重量可按下式計算： G坯料=G鍛件+G燒損+G料頭

模鍛工序的確定：根據工序特點和鍛件類型來確定的。采用自由鍛生產鍛件時，其工序參閱表3—1選定。采用模鍛方法生產模鍛件時，其工序根據模鍛件的形狀和尺寸確定。

對于模鍛件：長軸類模鍛件常選用拔長，滾壓，彎曲，預鍛和終鍛等工步。短類模鍛件常選用鐓粗，預鍛，終鍛等工步。鍛件結構的工藝性 P123

第三章

沖壓

沖壓是使板料經分離或成形而獲得制件的工藝統稱。沖壓中所選用的板料通常是在冷態下進行的，所以又稱為冷沖壓。只有當板料厚度超過8~10mm時，才采用熱沖壓。

沖壓特點：1，可以沖壓意大利雜質零件，且廢料較少。2，沖壓件具有足夠高的精度和較低的表面粗糙度值，互換性較好，沖壓后一般不需機械加工。3，能獲得重量輕，材料消耗少，強度和風度都較高的零件。4，沖壓操作簡單，工藝過程便于機械化和自動化，生產率很高。故零件成本低。

沖模制造復雜，成本高，只有在大批量生產條件下，其優越性才顯得突出。沖壓生產中常用的設備是剪床和沖床。

沖壓生產的基本工序有分離工序和變形工序兩大類。

分離工序是使坯料的一部分與另一部分相互分離的工序，如落料，沖孔，切斷和修整等。凸凹模刃口尺寸的確定

P130

變形是使坯料的一部分相對于另一部分產生位移而不破裂的工序，如拉深，彎曲，翻邊，成形等。

拉深：坯料——第一次拉深成品——第二次拉深的坯料——凸模——凹模——成品

拉深件出現拉穿現象與下列因素有關：1，凸凹模的圓角半徑2，凸凹模間隙3，拉深系數4，潤滑

彎曲時，板料產生的變形由塑性變形和彈性變形兩部分組成。

外載荷去除后，塑性變形保留下來，彈性變形消失，使板料形狀和尺寸發生與加載時變形方向相反的變化，從而消去一部分彎曲變形效果的現象，稱為回彈。回彈使被彎曲的角度增大，一般回彈角為0度~10度。成形是利用局部塑性變形使坯料或半成品獲得所要求形狀和尺寸的加工過程。主要用于制作剛性筋條凸邊，凹槽，或增大半成品的部分直徑等。

影響沖壓件工藝性的主要因素有：沖壓件的外形，尺寸，精度及材料等。

對沖載件的要求：1，落料件的外形和沖孔件的孔形應力求簡單，對稱。盡量采用圓形或矩形等規則形狀，否則使模具制造困難，降低模具壽命。2，沖裁件的結構尺寸必須考慮材料的厚度。3，沖裁件上直線與直線，曲線與直線的交接處，均應用圓弧連接，以避免尖角處因應力集中而產生裂紋。

對彎曲件的要求：1，彎曲件形狀應盡量對稱，彎曲半徑不能小于材料允許的最小彎曲半徑。2，彎曲邊過短不易成開，故應使彎曲邊的平直部分H大于2δ。3，彎曲帶孔件時，為避免孔的變形，孔的位置應注意。

對拉深件的要求：1，拉深件外形應簡單，對稱，深度不宜過大，以便使拉深次數最少，容易成形。2，拉深件的圓角半徑在不增加工藝程序的情況下，最小允許半徑注意。

第四篇 焊接

焊接是通過加熱或加壓，使工件產生原子間結合的一種連接方法。焊接方法的種類很多，其中電弧焊是應用最普遍的焊接方法。

第一章 電弧焊

焊接電弧是在具有一定電壓的兩電極間或電極與工件之間的氣體介質中，產生強烈而持久的放電現象，即在局部氣體介質中有大量電子流通過的導電現象。

產生電弧的電極可以是金屬絲，鎢絲，碳棒或焊條。引燃電弧后，弧柱中就充滿了高溫電離氣體，并放出大量的熱能和強烈的光。電弧的熱量與焊接電流和電弧電壓的乘積成正比。電流越大，電弧產生的總熱量就越大。

電弧中陽極區和陰極區的溫度因電極材料不同而有所不同。

正接是將工件接到電源的正極，焊條接到負極；反接是將工件接到電源的負極，焊條接到正極。正接時工件的溫度相對高一些。如果使用的是交流電焊機（弧焊變壓器），不存在正接和反接問題。

由焊機的空載電壓就是焊接時的引弧電壓，一般為50~90V。電弧穩定燃燒時的電壓稱為電弧電壓，它與電弧長度有關。電弧長度越大，電弧電壓也越高。一般情況下，電弧電壓在16~35V范圍之內。

由于焊縫附近各點受熱情況不同，熱影響區可分為熔合區，過熱區，正火區和部分相變區等。焊縫是靠一個移動的點熱源來加熱的，隨后逐次冷卻下來所形成的。對于承載大，壓力容器等重要結構件，焊接應力必須加以防止和消除。對于薄板的，最容易產生不規律的波浪變形。

焊件出現變形將影響使用，過大的變形量將使焊件報廢。施焊中，采用反變形措施或剛性夾持方法，變形后可采用機械矯正法或火焰加熱矯正法加以消除。

焊接應力過大的嚴重后果是使焊件產生裂紋。焊接裂紋存在于焊縫或熱影響區的熔合區中，而且往往是內裂紋，危害極大。

焊條電弧焊（手工電弧焊）是用手工操縱焊條進行焊接的電弧焊方法。

藥皮的作用：電弧在焊條與被焊工件之間燃燒，電弧熱使工件和焊芯共同熔化形成，同時也使焊條的藥皮熔化和分解。藥皮熔化后與液態金屬發生物理化學反應，所形成的熔渣不斷從熔池中浮起；藥皮受熱分解產生大量的CO2,CO和H2等保護氣體，圍繞在電弧周圍。熔渣和氣體能防止空氣中氧和氮的侵入，起保護熔化金屬的作用。覆蓋在焊縫表面的熔渣也逐漸凝固成為固態渣殼。這層熔渣和渣殼對焊縫成形的好壞和減緩金屬的冷卻速度有著重要的作用。

涂有藥皮供手弧焊用的熔化電極稱為焊條。焊芯起導電和填充金屬的作用，藥皮則用于保證焊接順利進行并使焊縫具有一定的化學和力學性能。

焊芯低合金鋼，不銹鋼用的焊條，應采用相應的低合金鋼，不銹鋼的焊接鋼絲作焊芯。焊條藥皮在焊接過程中的作用主要是：提高電弧燃燒的穩定性，防止空氣對熔化金屬的有害作用，對沒完沒了的脫氧和加入合金元素，可以保證焊縫金屬的化學成分和力學性能。焊條藥皮原料的種類名稱及作用 P158 我國將焊條按化學成分劃分為七大類，即碳鋼焊條，低合金鋼焊條，不銹鋼焊條，堆焊焊條，鑄鐵焊條及焊絲，銅及銅焊條等。其中應用合金焊條，鋁及鋁合金最多的是碳鋼焊條和低合金鋼焊條。

焊條還可按熔渣性質分為酸性焊條（適合各種電源，操作性較好，電弧穩定，成本低，焊縫強度稍低，滲合金作用弱，不宜焊接隨重載和搞強度的重要結構件）和堿性焊條（一般用直流電源，焊縫強度高，抗沖擊能力強，操作性差，電弧不夠穩定，成本高，只適合焊接重要結構件）兩大類。焊條的選用原則

P159

埋弧焊：是電弧在焊劑層下燃燒進行焊接的方法。埋弧焊的熔池深度比焊條電弧焊大很多。

埋弧焊特點：生產率高，焊接質量高且穩定，節省金屬材料，改善了勞動條件。設備費用較高，工藝裝備復雜，對接頭加工與裝配要求嚴格，只適用于批量生產長的直線焊縫與圓筒形工件的縱、環焊縫。對狹窄位置的焊縫以及薄板的焊接，埋弧焊則受到一定限制。

焊接前應將焊縫兩側50~60mm內的一切污垢與鐵銹除掉，以免產生氣孔。為了保持焊縫成形和防止燒穿，生產中常采用各種類型的焊劑墊和墊板，或者先用焊條電弧焊封底。氣體保護焊：氬弧焊，二氧化碳氣體保護焊

氬弧焊按所用電極的不同，可分為鎢極氬弧焊和熔化極氬弧焊兩種。氬弧焊主要特點

P163 由于氬氣價格較高，氬弧焊目前主要用于焊接鋁，鎂，鈦及其合金，也用于焊接不銹鋼，耐熱鋼和一部分重要的低合金鋼工件。

鎢極脈沖氬弧焊是近幾年發展起來的新工藝

P163 二氧化碳是氧化性氣體，在電弧熱作用下能分解為一氧化碳和氧原子，使鋼中的碳，錳，硅及其他合金元素燒損。

二氧化碳氣體保護焊的特點：1，成本低2，生產率高3，操作性能好4，質量較好。

缺點是二氧化碳的氧化作用使熔滴飛濺較為嚴重，因此焊接成形不夠光滑。另外，如果控制或操作不當，容易產生氣孔。

氣體保護焊常用藥芯焊絲作焊接材料。等離子弧焊接：借助水冷噴嘴等對電弧的抵賴與壓縮作用，獲得較高能量密度的等離子弧進行焊接的方法稱為等離子弧焊接。

等離子電弧在機械壓縮效應，熱壓縮效應，電磁收縮效應的作用下，被壓縮得很細，使能量高度集中，弧柱內的氣體完全電離為電子和離子，稱為等離子弧。其溫度可達到16000K以上。等離子弧用于切割時，稱為“等離子弧切割”。等離子切割不僅切割效率比氧氣高1~3倍，而且還可以切割不銹鋼，銅，鋁及其合金，難熔金屬和非金屬材料。等離子弧用于焊接時，稱為“等離子弧焊接”。

等離子弧焊接實質上是一種具有壓縮效應的鎢極氣體保護焊。

等離子弧焊除具有氬弧焊的優點外，還有以下特點：等離子弧能量密度大，弧柱溫度高，穿透能力強；當電流小到0.1A時，電弧仍能穩定燃燒，并保持良好的挺直度和方向性，故等離子弧焊可焊接很薄的箔材。

第二章 其他常用焊接方法

電阻焊是工件組合后通過電極施加壓力，利用電流通過接頭的接觸面及鄰近區域產生的電阻熱，把工件加熱到塑性或局部熔化狀態，在壓力作用下形成接著的焊接方法。

電阻焊具有生產率高，焊接變形小，勞動條件好，不需另加焊接材料操作簡便，易實現機械化等優點。但其設備較一般熔焊復雜，耗電量大，適用的接頭形式與可焊工件厚度受到限制。電阻焊分為點焊，縫焊和對焊三種形式。

影響點焊質量的主要因素有焊接電流，通電時間，電極壓力及工件表面清理情況等。縫焊過程與點焊相似，只是用旋轉的圓盤狀流動電極代替了柱狀電極。對焊即對接電阻焊，是利用電阻熱使兩個工件在整個接觸面上焊接起來的一種方法。根據焊接操作方法的不同，對焊又可分為電阻對焊和閃光對焊。

對焊一定注意清理端面，否則出現加熱不均勻，連接不牢現象，端面容還易再生氧化。

摩擦焊：是利用工件接觸端面相對旋轉運動中摩擦產生的熱量，同時加壓頂鍛而進行焊接的方法。

摩擦焊特點：1，在此過程中，工件接觸表面的氧化膜與雜質被清除。2，可焊接的金屬范圍較廣，不僅可焊同種金屬，也可以焊接異種金屬。3，焊接操作簡單，不需焊接材料，容易實現自動控制，生產率高。4，設備簡單，電能消耗少。但要求剎車及加壓裝置的控制靈敏。

釬焊：是利用熔點比焊件低的鋒料作填充金屬，加熱時釬料熔化而將工件連接起來的焊接方法。

根據釬料熔點不同，釬焊可分為硬釬焊（釬料熔點在450度以上，接頭強度在200Mpa以上。主要用于腕力較大的鋼鐵和銅合金構件的焊接以及工具，刀具的焊接）與軟釬焊（釬料熔點在450度以下，接頭強度較低，一般不超過70Mpa。主要用于焊接腕力不大的常溫下工作的登記表，導電元件以及，銅及銅合金等制造的構件）兩類。

釬焊特點是：1，工件加熱溫度較低，組織和力學性能變化很小，變形也小。接頭光滑夾帶，工件尺寸精確。2，可焊接性能差異很大的異種，對工件厚度的差別也沒有嚴格限制。3，對工件整體釬焊時，可同時釬焊多條接縫組成的復雜形狀構件，生產率很高。4，設備簡單，投資費用少。

釬焊主要用于制造精密登記表，電氣部件，異種金屬構件以及某些復雜薄板結構，還用于各類導線與硬質合金刀具。

真空電子束焊接——激光焊接——高頻焊

第三章 常用金屬材料的焊接

金屬材料的焊接性是指在限定的施工條件下，焊接成按規定設計要求的構件，并滿足預定服役要求的能力。即金屬材料在一定焊接工藝條件下，表現出來的焊接程度。焊接性包括兩個方面：一是工藝焊接性，二是使用焊接性。

利用碳當量法估算鋼材焊接性是粗略的，因為鋼材的焊接性還受結構剛度，焊后應力條件，環境溫度等因素的影響。

鑄鐵的焊接特點：1，熔合區易產生白口組織2，易產生裂紋3，易產生氣孔 按焊前是否預熱，鑄鐵的補焊可分為熱焊法和冷焊法兩大類。

銅及銅合金的焊接比低碳鋼困難得多：1，銅的導熱性很高，焊接時熱量極易散失。2，液態銅易氧化，生成的Cu2O與銅可組成低熔點共晶體，分布在晶界上形成薄弱環節。3，銅在液態時吸氣性強，特別容易吸收氫氣。凝固時，氣體將從熔池中析出，來不及逸出應付在工件中形成氣孔。4，銅的電阻極小，不適于電阻焊。5，某些銅合金比純銅更容易氧化，使焊接的困難增大。

銅及銅合金可用氬孤焊，氣焊，碳弧焊，釬焊等進行焊接。其中氬孤焊主要用于焊接紫銅和表銅件。氣焊主要用于焊接黃銅件。

鋁及鋁合金的焊接特點：1，鋁與氧的親和力很大，極易氧化生成氧化鋁。氧化鋁組織致密，熔點高達2050度，覆蓋在金屬表面，能阻礙金屬熔合。此外，氧化鋁的密度較大，易使焊縫形成夾渣缺陷。2，鋁的導熱系數較大，焊接中要使用大功率或能量集中的熱源。3，液態鋁能吸收大量氫氣，而固態鋁卻幾乎不能溶解氫。因此在熔池凝固中易產生氣孔。4，鋁在高溫時強度和塑性很低，焊接中常由于不能支持熔池金屬而形成焊縫塌陷。因此常需采用墊板進行焊接。

目前焊接鋁及鋁合金的常用方法有氬弧焊，氣焊，點焊，縫焊和纖焊。其中氬弧焊是焊接鋁及鋁合金較好的方法，焊接時可不用焊劑。但要求氬氣純度大于99.9%。氣焊常用于要求不高的鋁及鋁合金工件的焊接。常用金屬材料的焊接性表格

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第三篇：金屬工藝學復習題

金屬工藝學復習題

1.鑄造、鍛造、沖壓、焊接的概念與優缺點？

鑄造：將液態金屬澆注到具有與零件形狀、尺寸相適應的鑄型型腔中，待其冷卻凝固，以獲得毛坯或零件的生產方法。優點：（1）可制造形狀復雜，特別是內腔復雜的鑄件，如：復雜的機箱、閥體、汽缸等。

（2）鑄件大小不受限制，幾克～數百噸。

（3）鑄造適用范圍廣，幾乎凡能熔化的金屬材料均可用于鑄造。缺點：成型的鑄件內部致密性較低，易出現如縮孔、縮松等缺陷，力學性能較低。鍛造：利用沖擊力或壓力使金屬在抵鐵間或鍛模中變形，從而獲得所需形狀和尺寸的鍛件的工藝方法。自由鍛優點：（1）所用設備簡單，可鍛零件重量1kg～100T（2）通用性強，易于單件、小批量生產 缺點：（1）生產率低，鍛件精度、光潔度差（2）只能鍛形狀很簡單的零件（3）操作技術要求高 模鍛優點：（1）精度高

（2）生產率高（可達幾十倍）（3）可鍛重量0.5～150kg的工件 缺點：只適合大量生產 胎模鍛優點：（1）與自由鍛比較，生產率高，消耗金屬少，質量好；

（2）與模鍛相比，胎膜鍛制造成本低，使用設備簡單，適合中小批量生產； 缺點：表面質量不如模鍛，胎膜容易損壞。

板料沖壓/冷沖壓：利用沖模使板料產生分離或變形的加工方法。（熱沖壓：板料厚度超過8~10mm）優點：（1）可以沖壓出形狀復雜的零件，且廢料較少

（2）產品具有足夠高的精度和較低的表面粗糙度值，沖壓件的互換性較好（3）能獲得重量輕、材料消耗少、強度和剛度都較高的零件

（4）沖壓操作簡單，工藝過程便于機械化和自動化，生產率很高。故零件成本低。缺點：（1）沖模制造復雜、成本高，只有在大批量生產條件下有優越性（2）適用材料：塑性好的材料，如低碳鋼，有色金屬等

焊接：利用加熱或加壓力等手段，借助金屬原子的結合與擴散作用，使分離的金屬材料牢固地連接起來的工藝方法。優點：（1）制造大型結構件或復雜機器部件（2）化大為小、化復雜為簡單來準備坯料（3）對不同材料進行焊接，制成雙金屬構件

1.什么叫液態合金的充型能力？充型能力不足會導致什么 缺陷？影響合金充型能力的主要因素是什么？

液態合金充滿鑄型型腔，獲得形狀準確、輪廓清晰鑄件的能力，稱為液態合金的充型能力。充型能力不足會產生：（1）澆不足：使鑄件不能獲得充分的形狀；（2）冷隔：鑄件雖獲得完整的外形，但因存在未融合的部位，使力學性能嚴重變壞。影響合金充型能力的主要因素：（1）合金的流動性（化學成分：純金屬/共晶）（2）澆注條件（澆注溫度愈高，合金粘度下降/充型壓力）（3）鑄型填充條件2.為什么共晶成分的合金充型能力好？澆注溫度對合金的充型能力有什么影響？

（1）由于合金的流動性愈好，充型能力愈強，而影響合金流動性的因素以化學成分的影響最為顯著。共晶成分合金的結晶是在恒溫下進行的，此時，液態合金從表層逐層向中心凝固，由于已結晶的固體層內表面比較光滑，對金屬液的流動阻力小，故流動性最好。所以共晶成分的合金充型能力好。

（2）澆注溫度對合金充型能力有著決定性影響。澆注溫度愈高，合金的粘度下降，且因過熱度高，合金在鑄型中保持流動的時間長，故充型能力強；反之，充型能力差。但澆注溫度過高，鑄件容易產生縮孔、縮松粘砂、析出性氣孔、粗晶等缺陷，故在保證充型能力足夠的前提下，澆注溫度不宜過高。

3.鑄件凝固過程中，斷面上一般存在哪幾個區域？鑄件的凝固方式是根據什么來劃分的？

（1）鑄件凝固過程中，其斷面上一般存在三個區域，即固相區、凝固區和液相區。（2）鑄件的“凝固方式”是依據凝固區的寬窄來劃分的。

4.鑄件的凝固方式有哪幾種？哪一種凝固方式的充型能力最好？為什么？其代表性合金是什么？

（1）凝固方式：逐層凝固；糊狀凝固；中間凝固（2）逐層凝固的充型能力最好。因為純金屬或共晶成分合金在凝固過程中不存在液、固并存的凝固區，故斷面上外層的固體和內層的液體有一條界限（凝固前沿）清楚地分開。隨著溫度的下降，固體層不斷加厚，液體層不斷減少，直達鑄件的中心，所以這樣的凝固方式充型能力最好。代表合金：鋁硅合金。

5.鑄件的收縮經歷哪幾個階段？“縮孔”和“縮松”在那個階段產生？如何防止？“變形”和“裂紋”在哪個階段產生？如何防止？（1）收縮三個階段：液態收縮——凝固收縮——固態收縮（2）“縮孔”和“縮松”產生于液態收縮和凝固收縮兩個階段。為了防止“縮孔”和“縮松”，可使鑄件實現順序凝固，所謂順序凝固就是在鑄件上可能出現縮孔的厚大部位通過安放冒口等工藝措施，使鑄件遠離冒口的部位先凝固，然后是靠近冒口部位凝固，最后才是冒口本身的凝固。按照這樣的凝固順序，使鑄件各個部位的收縮均能得到補充，而將縮孔轉移到冒口之中，冒口是多余部分，可切除。（3）“變形”和“裂紋”產生于固態收縮階段。為防止鑄件產生變形，設計時盡可能使鑄件的壁厚均勻、形狀對稱，鑄造工藝上采用同時凝固原則，以便冷卻均勻；對于長而易變性的鑄件，還可采用“反變形”工藝，即在模樣上預先作出相當于鑄件變形量的“反變形”以抵消鑄件的變形；對于不允許發生變形的重要件必須進行時效處理，從而消除內應力，防止變形。裂紋分熱裂和冷裂兩種，為防止熱裂可采用結晶溫度范圍窄的合金，減小液、固兩相區的絕對收縮量，降低鋼鐵中硫的含量，采用退讓性較好的鑄型等方法；為防止冷裂，可使用塑性較好的合金。

6.灰口鑄鐵可分為哪幾種？灰鑄鐵具有什么特點？影響石墨化的主要因素是什么？

（1）灰口鑄鐵：灰鑄鐵、可鍛鑄鐵、球墨鑄鐵、蠕墨鑄鐵（2）灰鑄鐵的抗拉強度低，塑形、韌性差，不能鍛造和沖壓，焊接性能很差，裂紋傾向較大，但具有優良的減振性，耐磨性好，缺口敏感度小，鑄造性能優良，切削加工性好。

（3）影響石墨化的主要因素是化學成分和冷卻速度。

7.可鍛鑄鐵生產具有什么特點？應用場合是什么？為什么？ 可鍛鑄鐵具有相當高的塑形和韌性，但并不能真的用于鍛造；可鍛鑄鐵的生產過程復雜，退火周期長，能源耗費打，鑄體的成本較高。通常用于制造形狀復雜、承受沖擊載荷的薄壁小件。因為這些小件若用一般鑄鋼制造困難較大；若改用球墨鑄鐵，質量又難保證。

8.球墨鑄鐵生產具有什么特點？

（1）制造球墨鑄鐵所用的鐵液含碳、硅要高，但硫磷含量要低，出爐的鐵液溫度須高達1450℃以上

（2）要進行嚴格的球化處理和孕育處理。球化劑是稀土鎂合金，作用是使石墨呈球狀析出；孕育劑是硅含量75%的硅鐵，作用是促進石墨化，防止球化元素所造成的白口傾向。（3）鑄型工藝上，由于球墨鑄鐵較灰鑄鐵易產生縮孔，縮松，皮下氣孔和夾渣，因此采用順序凝固；增加鑄型剛度；降低鐵液的含硫量和殘余鎂量以防止皮下氣孔；加強擋渣措施以防產生缺陷。

（4）多數球鐵件鑄后要進行熱處理，保證力學性能，常用熱處理方法是退火和正火。

9.鑄造工藝圖上包括哪些內容？

澆注位置，鑄型分型面，型芯的數量、形狀、尺寸及其固定方法，加工余量，收縮率澆注系統，起模斜度，冒口和冷鐵的尺寸和布置等。

10.鑄型分型面的選擇原則是什么？

（1）應盡量使分型面平直、數量少。

（2）應避免不必要的型芯和活塊，以簡化造型工藝。（3）應盡量使鑄件全部或大部分置于下箱。

對于具體鑄件來說，上述諸原則難以全面滿足，有時甚至互相矛盾。因此，必須抓住主要矛盾、全面考慮，至于次要矛盾，則應從工藝措施上設法解決。

11.鑄件工藝參數選擇時應注意哪些？ 為了繪制鑄造工藝圖，在鑄造工藝圖方案初步卻確定之后，還必須選定鑄件的機械加工余量、起模斜度、收縮率、型芯頭尺寸等工藝參數。

（1）要求的機械加工余量和最小鑄孔。余量過大，機械加工費工且浪費金屬；余量過小，鑄件將達不到加工面的表面特征與尺寸精度要求。鑄件上的孔、槽是否鑄出，不僅取決于工藝上的可能性，還必須考慮其必要性。

（2）起模斜度。為使型砂便于從模樣內腔中取出，內壁起模斜度應比外壁大。（3）收縮率。為保證鑄件應有尺寸，模樣尺寸必須比鑄件放大一個該合金的收縮量。

（4）型芯頭。芯頭必須留有一定的斜度α 12.怎樣合理設計鑄件的壁厚？

（1）鑄件應有適合的壁厚，應選擇合理的截面形狀或采用加強筋，以便采用較薄的結構

（2）鑄件的壁厚也應防止過薄，應大于所規定的最小壁厚，以防澆不到或冷隔缺陷

（3）鑄件的內壁散熱慢故應比外壁薄些，以防縮孔及裂紋的產生（4）鑄件的壁厚應盡可能均勻，以防厚壁處金屬聚集，產生縮孔、縮松等缺陷。

13.鑄件壁的聯接有什么特點？為什么？

（1）鑄件壁間轉角處一般應具有結構圓角，因為直角連接處的內側較易產生縮孔、縮松和應力集中。通常使轉角處內接圓直徑小于相鄰壁厚的1.5倍

（2）為減小熱節和內應力，應避免鑄件壁間銳角連接，而改用先直角接頭后再轉角的結構。當接頭間壁厚差別很大時，為減少應力集中，應采用逐步過渡方法，防止壁厚的突變。

14.塑性變形對金屬的組織和性能有什么影響？

（1）金屬在常溫下經過塑形變形后，內部組織將發生變化：晶粒沿最大變形的方向伸長；晶格與晶粒均發生扭曲，產生內應力；晶粒間產生碎晶。

（2）金屬的力學性能隨其內部組織的改變而發生明顯變化。變形程度增加時，金屬的強度及硬度升高，而塑形和韌性下降。在冷變形時，隨著變形程度的增加，金屬產生加工硬化現象，即金屬材料的所有強度指標（彈性極限、比例極限、屈服點和強度極限）和硬度都有所提高，但塑形和韌性有所下降。

15.什么叫金屬的可鍛性？常用什么來衡量？影響金屬可鍛性的因素有哪些？（1）金屬的可鍛性是材料在鍛造過程中經受塑性變形而不開裂的能力。

（2）可鍛性的優劣常用金屬的塑性和變形抗力來綜合衡量。塑形越好，變形抗力越小，則金屬的可鍛性越好；反之則越差。

（3）金屬的可鍛性取決于金屬的本質和加工條件。金屬的本質受化學成分和組織的影響。加工條件受變形溫度、應變速率和應力狀態的影響。

16.鍛造過程中，碳鋼的鍛造溫度范圍是如何確定的？若確定不當，會產生什么問題？

鍛造溫度范圍是鍛件由始鍛溫度到終鍛溫度的溫度區間。始鍛溫度是開始鍛造時坯料的溫度，終鍛溫度是坯料經過鍛造成形，在停鍛時的瞬時溫度。碳鋼的鍛造溫度范圍的確定是以合金狀態圖為依據的。始鍛溫度比AE線低200℃左右，終鍛溫度為800℃左右。若確定不當，始鍛溫度過低，金屬可鍛性急劇變差，使加工難于進行，強行鍛造，將導致加工硬化、鍛坯破裂報廢。

17.自由鍛的工序分為哪幾類？基本工序主要有哪些？

（1）自由鍛工序可分為基本工序、輔助工序和精整工序三大類。（2）基本工序主要有：鐓粗、拔長、沖孔、扭轉、錯移、切割

18.模鍛模膛與制坯模膛各有什么作用？模鍛模膛又分為哪兩種？他們的作用和不同點分別是什么？（1）模鍛模膛：由于金屬在此種模膛中發生整體變形，故作用在鍛模上的抗力較大。制坯模膛：為了制作形狀復雜的模鍛件，使坯料形狀基本接近模鍛件形狀，使金屬能合理分布和很好地充滿模鍛模膛，預先在制坯模膛內制坯。

（2）模鍛模膛分為終鍛模膛和預鍛模膛兩種。終鍛模膛是模鍛時最后成形用模膛，模膛四周的飛邊槽，可增加阻力，使金屬更好地充滿模膛，容納多余的金屬。在不能直接獲得沖孔的部位留有連皮。預鍛模膛是使鍛坯最終成形前獲得接近終鍛形狀的模膛，可改善終鍛時金屬的流動條件。可減少對終鍛模膛的磨損，延長模鍛的使用壽命。兩者的主要區別是，預鍛模膛的圓角和斜度較大，沒有飛邊槽。

19.繪制模鍛鍛件圖時應考慮哪些內容？確定鍛件分模面的原則是什么？

（1）繪制模鍛鍛件圖時應考慮余塊、機械加工量、鍛造公差、分模面、模鍛斜度、模鍛圓角半徑、連皮厚度等。

（2）選定分模面的原則是：a.應保證模鍛件能從模膛中取出，一般情況，分模面應選在模鍛件的最大截面處；b.應使上、下兩模沿分模面的模膛輪廓一致，便于調整鍛模位置；c.分模面應選在能使模膛深度最淺的位置上；d.選定的分模面應使零件上所增加的余塊最少；e.分模面最好是一個平面。

20.沖壓生產的基本工序有哪兩類？落料和沖孔時什么是成品，什么是廢料？凸凹模間隙對沖裁過程有何影響？怎樣確定沖裁模刃口的尺寸？（1）沖壓生產的基本工序有分離工序和變形工序兩大類。

（2）利用沖裁取得的一定外形的制件或坯料是落料的成品，將材料以封閉的輪廓分離開來，獲得的帶孔的制件是沖孔的成品。沖孔中的沖落部分為廢料。（3）凹凸模間隙影響沖裁件的斷面質量、模具壽命、卸料力、推件力、沖裁力和沖裁件的尺寸精度。間隙過大，造成沖裁件邊緣粗糙，卸料力和推件力小；間隙過小，造成上下裂紋不能很好重合，摩擦力大，模具壽命降低。

（4）為保證沖裁件的尺寸要求，并提高磨具的使用壽命，落料時凹模刃口的尺寸應靠近落料件公差范圍內的最小尺寸；沖孔時，選取凸模刃口的尺寸靠近孔的公差范圍內的最大尺寸。

21.拉深過程中常產生什么缺陷？原因是什么？彎曲時經常會發生什么現象？如何預防？

（1）拉伸過程中的常見缺陷：拉穿和起皺。拉穿是由于a.凹凸模的兩個圓角半徑過小，易將板料拉穿；b.凹凸模的間隙過小，摩擦力增大，易拉穿工件和擦傷工件表面，且降低模具壽命；c.拉伸系數越小，拉伸件直徑越小，變形程度越大，坯料被拉入凹模越困難，易產生拉穿廢品；d.潤滑不夠，表面磨損和摩擦力過大。

起皺現象與坯料的厚度和拉伸系數有關，相對厚度越小或拉伸系數越小，越容易起皺，間隙過大，也容易使拉伸件起皺。

（2）彎曲時容易發生金屬破裂。板料越厚，內彎曲半徑越小，拉應力越大，越容易彎裂。為防止彎裂，最小彎曲半徑應為rmin=(0.25~1)δ(δ為金屬板料的厚度)。材料塑性好，則彎曲半徑可小些。彎曲時還應盡可能使彎曲線與板料纖維垂直。

22.什么叫焊接？直流電弧焊中正接和反接的特點是什么？（1）焊接是通過加熱或加壓（或兩者并用），使工件產生原子間結合的一種連接方式。

（2）正接是將工件接到電源的正極，焊條（或電極）接到負極；反接是將工件接到電源的負極，焊條（或電極）接到正極。正接時工件溫度相對高一些。

23.焊接熱影響區分為幾部分，各具有何組織、性能特點？

焊接熱影響區可分為熔合區、過熱區、正火區和部分相變區等。

（1）熔合區：熔化的金屬凝固成鑄態組織，為熔化金屬因加熱溫度過高成為過熱粗晶。在低碳焊接接頭中，熔合區強度、塑形和韌性下降，此處接頭斷面變化，應力集中。熔合區很大程度上決定焊接接頭的性能。

（2）過熱區：奧氏體晶粒粗大，形成過熱組織。塑性韌性降低，對于易淬火硬化鋼材，此區脆性更大。

（3）正火區：加熱金屬發生重結晶，轉變為細小的奧氏體晶粒。冷卻后得到均勻而細小的鐵素體和珠光體組織，力學性能優于母材。

（4）部分相變區：珠光體和鐵素體發生重結晶，轉變成細小的奧氏體晶粒。部分鐵素體不發生相變，但其晶粒有長大趨勢。冷卻后晶粒大小不均，因而力學性能比正火區稍差。

24.如何防止焊接時的變形？ 當對焊件的變形有較高限定時，在結構設計中采用對稱結構或大剛度結構、焊縫對稱分布結構都可減小或不出現焊接變形。施焊中，采用反變形措施或剛性夾持方法，都可減小焊件的變形。正確選擇焊接參數和焊接次序，對減小焊接變形也很重要。對于焊后變形小但已超過允許值的焊件，可采用機械矯正法或火焰加熱矯正法加以消除。

25.普通電焊條是由什么組成？各具有什么作用？選用電焊條的原則是什么？（1）普通電焊條是由焊芯和藥皮（涂料）兩部分組成。焊芯起導電和填充焊縫金屬的作用，藥皮則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。

（2）焊條通常是根據工件化學成分、力學性能、抗裂性、耐腐蝕性以及高溫性能等要求，選用相應的焊條種類。a.低碳鋼和低合金鋼構件，一般要求焊縫金屬與母材等強度；b.同一強度等級的酸性焊條或堿性焊條的選定，應依據焊接件的結構形狀、鋼板厚度、載荷性質和鋼材的抗裂性能而定。通常對要求塑性好、沖擊韌度搞、抗裂能力強或低溫性能好的結構。選用堿性焊條。如果構件受力不復雜、母材質量較好，應選用較經濟的酸性焊條；c.低碳鋼與低合金鋼焊接，可按異種鋼接頭中強度較低的鋼材來選用相應的焊條；d.鑄鋼件含碳量較高，厚度較大，形狀復雜，容易產生焊接裂紋，應選用堿性焊條，并采取適當的工藝措施（如加熱）進行焊接；e.不銹鋼和耐熱鋼性能特殊，應選用相應的專用焊條，以保證焊縫的主要化學成分和性能與母材相同。

26.什么叫金屬的焊接性？如何衡量鋼材的焊接性？

（1）金屬材料的焊接性是指在限定的施工條件下，焊接成按規定設計要求的構件，并滿足預定服役要求的能力。即金屬材料在一定焊接工藝條件下，表現出來的焊接難易程度。（2）可用碳當量法來衡量被焊鋼材的焊接性。

當w(c)當量<0.4%~0.6%時，鋼材塑性良好，淬硬傾向不明顯，焊接性良好。當w(c)當量=0.4%~0.6%時，鋼材塑性下降，淬硬傾向明顯，焊接能力相對較差。當w(c)當量>0.6%時，鋼材塑性較低，淬硬傾向很強，焊接性不好。

27.各種材料的焊接特點。（1）低碳鋼：含碳量≤0.25%，塑形好，一般沒有淬硬傾向，對焊接過程不敏感，焊接性好。不需采取特殊的工藝措施，焊后也不需進行熱處理。厚度大于50mm的低碳鋼結構，焊后應進行消除內應力退火，低溫環境下，應進行焊前預熱。可以用各種焊接方法進行焊接，應用最廣泛的是焊條電弧焊、埋弧焊、氣體保護焊和電阻焊等。

（2）中、高碳鋼：含碳量為0.25%~0.6%，隨著含碳量的增加，淬硬傾向越加明顯，焊接性逐漸變差。中碳鋼熱影響區易產生淬硬組織和冷裂紋，焊縫金屬產生熱裂紋傾向較大，焊前必須進行預熱，多采用焊條電弧焊，焊后進行相應熱處理。高碳鋼的焊接特點與中碳鋼基本相似，但焊接性更差，預熱溫度更高，工藝措施更嚴格，高碳鋼焊接一般只限于利用焊條電弧焊進行修補工作。

（3）可焊接低合金結構鋼：熱影響區的淬硬傾向增加，產生馬氏體組織，硬度增高、塑形和韌性下降。鋼材強度級別越高，焊接接頭的冷裂紋傾向越大。熱裂紋傾向不大。對于強度級別高的低合金碳鋼，焊前一般均需預熱，焊后還應進行熱處理。（4）鑄鐵：熔合區易產生白口在組織，易產生裂紋，氣孔，由于鑄鐵流動性好，一般只進行平焊，采用氣焊、焊條電弧焊進行焊補。（5）銅和銅合金：焊前工件需預熱，選用較大電流或火焰，焊接過程中易開裂。可用氬弧焊、氣焊、碳弧焊、釬焊等

（6）鋁和鋁合金：氧化鋁密度較大，易使焊縫形成夾縫缺陷；鋁的導熱系數較大，要使用大功率或能量集中的熱源；鋁的膨脹系數也較大，易產生焊接應力與變形，可能導致裂紋；在熔池凝固中易產生氣孔；常需采用墊板進行焊接。常用方法有氬弧焊、氣焊、點焊、縫焊和釬焊。

第四篇：金屬工藝學實習

電氣09191091961920董小韜

金屬工藝學實習小結

還有一天，我們為期8天的金屬工藝學實習就要結束了，雖然過程不甚完美，完成的作品、取得的成績也不是十分理想，但我確實從中收獲到了許多。鉗工、焊接、鑄造、車工，四項工業基礎技術為我敞開了工業生產活動的一扇窗，讓我領略了一個陌生的知識領域。第一天的鉗工實習中，我就遇到了不少的麻煩，手生技劣，時間總感覺不夠用，步驟也不時的出現顛倒或者遺漏。在制作錘子上的羊角時，更是由于不規范的動作，破壞了羊角的造型。第二天的操作因為有了第一天的經驗，相對好了一些，在完成小錘的基礎上，也按時做好了瓶起。看著自己有些拙劣的作品，心里卻是十分欣慰。

接下來我見識到了焊接技術的神奇。短短兩天，我接觸了焊條電弧焊、二氧化碳氣體保護電弧焊、鎢極氬弧焊、電阻焊、壓焊、氧乙炔氣體火焰焊，以及火焰和電弧對金屬的切割。從前繞著焊接現場走，這次結結實實地認識一把，不由暗暗地過癮啊。

第三個工種是鑄工，可以說，在鑄工的表現叫我自己挺失望的，練習的時候不注意連貫完整，最后制作成品時就出了洋相，上下型箱修修補補好一會才弄好，卻又忘了挖內澆道，再重新整理已經沒辦法挽回了，最后的作品幾乎看不出模樣的形狀。這件事給我的觸動很大，在工業生產中沒有投機取巧，只有扎扎實實，認認真真，一步一個腳印地去做才能制作出優質的產品，如果搶著趕著，不注意流程的規范，勢必會像我制出的鑄件一樣，成為廢品一件，欲速則不達，效率反而到變得低下了。

今天開始實習的車工可以說是看起來最輕松的了，但是因為前一天的教訓，指導的師傅又強調了車工的高危險性，今天我一點沒敢大意。說起來車工雖然對手工的要求降低了，可精度的要求確實大大的提高了。要小心操作、注意安全，又要把握精度、分毫必究，這一天下來，也是挺疲勞的。

明天就是最后一天了，希望能夠做好，用讓自己、師傅滿意的表現順利結束這次實習。想總結的就是這么多。還想說的是，這些天來，每每看到師傅們熟練精湛的技藝，我都覺得只有感嘆的份。其實，這次實習也確實引起了我的反思，讓我深刻認識到了自己理論與實際結合方面的不足，以及在動手能力方面的欠缺。我會記下所有的經驗與教訓，避免今后犯類似性質的錯誤。最后還要衷心的感謝這些天來悉心指導我們的各位師傅，你們辛苦了！

2011-1-12

推薦師傅：霍太平何先利

第五篇：金屬工藝學教案

金屬工藝學教案

緒論

一、為什么要學金屬工藝學（機械工程材料工藝學）？

金屬工藝學是一門傳授有關制造金屬零件工藝方法的綜合性技術基礎課。它主要傳授各種工藝方法本身的規律性及其在機械制造中的應用和相互關系；金屬零件的加工工藝過程和結構工藝性；常用金屬材料性能對加工工藝的影響；工藝方法的綜合比較等。研究的對象：常用的工程材料、材料的各種加工處理工藝。

例如：鋼鐵、鋁合金、銅合金、塑料等材料及熱處理工藝、焊接工藝、鑄造工藝、切削加工工藝等加工處理工藝。

舉例：常用主軸材料：45。技術要求：調質處理。

箱體材料：HT200。技術要求：退火。國家工業發展的三大支柱：材料、信息、微機。1.工程材料是國家工業發展的物質基礎。

工業和日常生活都離不開工程材料的使用，研究材料最終是為人類的文明進步而服務。2.作為工科類專業所必須掌握的一門功課。基礎課→（橋梁）→ 專業課

機械工程材料工藝學是一門技術基礎課，對專業課和基礎課起著橋梁的作用。

二、機械工程材料工藝學課程有什么特點？

1.本課程同實踐緊密相聯系，是一門實踐性很強的學科。

2.通過生產實踐才能融會貫通地學習掌握（安排了鉗工、金工實習）。

3.為了彌補實踐方面的不足，采用錄像教學以及到工廠參觀和實習，通過師生的相互努力來學好這門功課。

三、怎樣才能學好機械工程材料工藝學？

1.注意各章節的聯系、學習、復習、鞏固、應用、總結。2.要理解、要提問題、不能累計問題。

3.抓住主要內容：金屬材料及熱處理基本知識，鑄造、鍛造、焊接、切削加工基本常識。

隨著科學技術和生產力的不斷發展，金屬工藝學的內容構成也有所發展。應當指出，本課程的發展必然是有關學科的相互滲透和綜合，而不是兼收并蓄、包羅萬象、內容越來越復雜。它仍屬工藝學范疇。

金屬工藝學是實踐性很強的技術基礎課，它有利于對學生進行技能訓練，有利于培養學生具有更高的實際能力和開拓精神。

第一篇 金屬材料導論

合金的定義：一種金屬為基礎，加入其他金屬或非金屬，經過熔煉或燒結制成的具有金屬特性的材料（導電性、延展性、光澤、導熱性）。

常用的是：鋼和鐵、銅合金、鋁合金等（理論聯系實際）。

第一章 金屬材料的主要性能 第一節 金屬材料的力學性能（機械性能）

材料的性能：

使用性能：物理性能、化學性能、力學性能（機械性能）。

工藝性能：熱處理性能、鑄造性能、焊接性能、鍛造性能、切削加工性能。

力學性能的定義：材料在外力作用下，表現出（靜載荷、動載荷、交變載荷）的性能。

一、強度與塑性 概念：靜載荷、應力

試驗：拉伸實驗 試樣－低碳鋼、L0＝5d0、L0＝10d0 GB（6397－86）要求同學們實驗指導書（圖書館查資料，鍛煉學生的自學能力）。材料的力學性能實驗。分析：（從中導出材料的強度和塑性）1.強度：

定義：塑性變形、斷裂的能力。衡量指標：屈服強度、抗拉強度。（1）屈服點：

定義：發生屈服現象時的應力。公式：σs＝Fs/Ao（MPa）Fs－材料發生屈服現象時的力。So－材料的原始橫截面面積。

條件屈服強度規定：σr0.2＝F0.2/Ao(無明顯的屈服現象的材料)應用：汽缸蓋和汽缸體之間的密封性（螺栓聯接）超過螺栓材料本身的屈服強度。（2）抗拉強度： 定義：最大應力值。

公式：σb＝Fb/Ao（Fb－最大的載荷；So－材料的原始截面面積。）應用：汽缸的密封、鋼繩吊重物、機車的牽引等。σs/σb 屈強比：越小，可靠性越高；越大，可靠性越低。2.塑性：

定義：發生塑性變形，不破壞的能力。衡量指標：伸長率、斷面收縮率。（1）伸長率：

定義公式：δ＝（L1－L0）/L0 ×100％（L1－拉斷后的長度；L0－原來的試樣長度）注意：長、短試樣測出的δ值不相等（比較大小，要同樣的試樣）。L0＝5d0 δ5 L0＝10d0 δ10＝δ

δ5>5% －塑性材料、δ5<5％－脆性材料。45：δ5≈18.7% δ1<δ5（2）斷面收縮率：

定義公式：Ψ＝（A0－A1）/A0×100％（S0－原截面面積；S1－斷口處斷面面積）Ψ5 Ψ10

Ψ值越大，塑性越好。

總結：δ Ψ越大，塑性越好，越易變形但不會斷裂。

二、硬度

硬度：抵抗更硬物體壓入的能力。

衡量：布氏硬度、洛氏硬度、維氏硬度等。1.布氏硬度：HB 試驗：GB84。一定直徑的鋼球HBS（硬質合金HBW），規定的載荷及時間后測出的壓痕深度差即硬度的大小。

HB＝F/S(N/mm2)<650 舉例：鋼球直徑：10mm，載荷：30KN（F＝30D2），時間：規定10（s）。材料：壓痕直徑：d0＝3.92mm 查表： HBS＝239（1）應用范圍：鑄鐵、有色金屬、非金屬材料。

（2）優缺點： 精確、方便、材料限制、非成品檢驗和薄片。2.洛氏硬度：HR、（HRA、HRB、HRC）

試驗：GB83。一定錐形的金剛石（淬火鋼球），在規定載荷和時間后，測出的壓痕深度差即硬度的大小（表盤表示）。

HRA、HRB、HRC。一般通常習慣用HRC（無單位）。（1）應用范圍：鋼及合金鋼。

（2）優缺點：測成品、薄的工件，無材料限制，但不精確。3.維氏硬度：

試驗：GB83。一定錐形的金剛石，在規定的載荷、時間后測出的壓痕深度差即硬度的大小。HV＝F/S（1）應用范圍：測薄片和鍍層。（2）優缺點：數值精確，但操作麻煩。4.肖氏硬度HS、銼氏硬度、顯微硬度HM 總結：數值越大，硬度越高。但相互之間不能比較，必須查表為同單位才行。

三、韌性

概念：動載荷、“梅氏”試樣（金屬夏比試驗）。沖擊韌度：抵抗沖擊載荷而不破壞的能力。

衡量指標：αk＝Ak/A（J/cm2）（αk－一次性沖擊試驗的標準。）多次沖擊：Ak↓→σs、σb。Ak↑→Ψ、δ

αk和溫度有關：溫度越低，αk越小。（低溫易沖斷）脆性臨界轉變溫度。

四、疲勞強度

概念：交變載荷、疲勞現象 試驗：疲勞實驗法。衡量指標：疲勞強度σ-1 鋼：107、有色金屬：108。σmax=σ-1

五、蠕變和松弛：（補充內容）1.蠕變： 蠕變強度 高溫下容易產生。2.松弛：松弛強度 高溫下容易產生。

第二節 金屬材料的物理、化學及工藝性能

金屬的性能：物理性能、化學性能。

一、物理性能：

1.比重：單位體積內物體的重量。密度：單位體積內物體的質量。

鐵：7.8克/厘米

3、銅：8.9克/厘米

3、鋁：2.7克/厘米

3、鈦：4.51克/厘米3 γ<5g/cm3→輕金屬、γ>5g/cm3→重金屬。

應用：飛機制造業、子彈頭、檢驗材料、煉鐵、煉鋼、鉛球等。2.熔點：固體→液體的溫度點。

凝固點：液體→固體的溫度點。

鐵：1538℃、銅：1083℃、鋁：660℃、鈦：1660℃。

應用：耐高溫材料（飛機、導彈、航天）、防火安全閥、熔斷器（保險絲）等。3.熱脹性：一般而言，金屬材料具有熱脹冷縮的性能。材料不同，熱脹冷縮的大小也不同。

應用：電線的形態、橋梁的架設、鋼軌的鋪設、精密的測量工具、電冰箱、電飯鍋等。4.導熱性：金屬具有傳導熱能的性質。導熱材料的順序：銀、銅、鋁等。

金屬材料的雜質越多、導熱性越差。高速鋼導熱性差，加熱要緩慢，以防開裂。應用：陶瓷、水壺的水垢等。

5.導電性：金屬具有傳遞電流的性質。導電材料的順序：銀、銅、鋁等。

應用：電火花加工（下冊P.78～80、電解加工、電子束加工及制造電線、電纜、玻璃拉絲模等。

6.磁性；金屬材料在磁場的情況下磁化（分為軟磁和硬磁）。例如：鐵、鎳、鈷等。

應用：手表材料、磨床的磨削加工（P.71下冊）等。

二、化學性能： 1.耐蝕性（耐酸堿性）：金屬材料抵抗腐蝕的性能。例如：鋼鐵生鐵銹、銅生銅綠（造成重大事故）。應用：食品行業、飲料行業、醫藥行業、化工行業等。2.抗氧化性：高溫時抵抗氧化的能力。應用：鍛打、電焊、熱處理等。

3.化學穩定性：在常溫下，化學穩定的性能。應用：耐熱設備、高溫鍋爐等。

三、工藝性能：是指是否易于進行冷、熱加工的性能。

包括：熱處理性能（第三章）、鑄造性能（第二篇）、焊接性能（第三篇）、鍛造性能（第四篇）、切削加工性能（第五篇）。（最后要和書名金屬工藝學聯系上）以上各種工藝性能將在以后有關章節中分別介紹。

第二章 鐵碳合金（鋼和鑄鐵）

第一節 純鐵的晶體結構及其同素異晶轉變

一、金屬的結晶

結晶：液態金屬凝結成固態金屬的現象。

概念：理論結晶溫度－金屬在無限緩冷冷卻下結晶得到的結晶溫度To。（計算出來的）

實際結晶溫度－金屬以實際冷卻速度冷卻結晶得到的結晶溫度Tn。（實際測量出來的）（平時澆注的溫度）

一、金屬結晶的過冷現象：

過冷現象：金屬的實際結晶溫度總是低于理論結晶溫度，Tn

金屬的實際結晶溫度總是低于理論結晶溫度，Tn

金屬的實際結晶溫度總是低于理論結晶溫度，Tn

晶界；晶粒。晶粒越多，晶界也越多，則晶粒移動所受的阻力越大，宏觀來看，材料越不容易發生變形，即材料的硬度越高，強度越好。總結：晶粒越小，則材料的力學性能越好。采用的主要途徑是：

晶核數目越多－晶粒越多－晶粒越細小，從而提高材料的力學性能。（1）提高過冷度：（>107℃/s 非晶態金屬）實驗測出：冷卻速度越大，生核速率越大>長大速率。

（2）變質處理（孕育處理）：在液態金屬中，加入一些細小的金屬粉末（變質劑）（孕育劑）形成非自發晶核，使晶核數目增多，晶粒變細小。

（3）機械振動：使枝晶破碎成為幾個晶核，使晶核數目增多（超生波振動等）。

二、純金屬的晶體結構

概念：原子球、結點、晶格、晶胞、晶格常數（a、b、c、α、β、γ）致密度：晶胞中原子占有的體積與晶胞體積之比。純金屬的晶格類型： 1.體心立方晶胞

例如：純鐵（α-Fe）912℃↓、W、Mo、V、Cr（β－Ti）882℃↑ 立方體: a＝b＝c ； α＝β＝γ＝90o 原子數：8×1/8＋1＝2 致密度：0.68 原子的晶格結構不同，則性能不同，即使原子的晶格結構相同，但由于原子的質量不同，性能也不同。2.面心立方晶格 立方體 a＝b＝c α＝β＝γ＝90o 原子數：8×1/8＋6×1/2＝4 致密度：0.74 舉例：銅：a＝b＝c=3.608×108、銅原子M＝63.54×1.67×10－24g 銅原子的直徑：D＝2.5505?，計算銅的密度？ 純鐵（γ－Fe）912～1394℃、Al、Cu、Ag、Mn等。

三、純鐵的同素異晶轉變（舉列鉆石和石墨）

純鐵：α－Fe→（912℃）γ－Fe（1394℃）→δ-Fe（1538℃）→L

二次結晶或重結晶。提問：一定質量的純鐵加熱到912～1394℃時，體積是增加還是減少，若繼續加熱到1394～1538℃時，體積是增大還是減少？

第二節 鐵碳合金的基本組織

元素（金屬＋非金屬）共為108種，而純金屬一般共為83種。Fe：HB80、σb＝200MPa、C：HB3、σb≈0。Fe＋C組成的合金化合物：HB800、σb=400MPa。Al：HB25、σb＝80MPa。

Al＋Mg＋Mn組成的鋁合金化合物：HB70、σb＝280MPa。而工業中的金屬材料均為合金。

合金定義：金屬元素同另一種或幾種金屬元素或非金屬元素組成的具有金屬特性的新材料。金屬特性：導電性、導熱性、塑性、光澤。

例如：鋼鐵合金：Fe＋C＋Mn＋Si、鋁合金：（Al＋Mg＋Mn）、（Al＋Ze＋Mn）、銅合金：（Cu＋Zn）、（Cu＋Sn）、（Cu＋Ni）等。

產生具有優良的使用性能和工藝性能方面的新材料（特出的物理、化學性能）。組元：合金中的最小單元。

合金系：合金中百分含量不同的組元構成的一系列合金。鋁合金（Al＋Mg＋Mn）。鋁合金：Al：99％、97％、95％、……..Mg：0.5％、2％、2％、……….Mn：0.5％、1％、3％、……….二元合金系、三元合金系、四元合金系。相：具有同一化學成分，同一聚集狀態，且有明顯界面分開的獨立均勻部分。例如：液→單相、固相→單相、液＋固→兩相。

一、固溶體：

定義：溶質原子進入溶劑中，依然保持晶格類型的金屬晶體。置換固溶體：d質/d劑>0.85。（胖子到教室形象舉例）晶格歪扭、畸變，晶體缺陷。無限置換固溶體：Cu＋Ni 有限置換固溶體：Cu+Zn 溫度越高，則溶解度（固溶量）越大。

間隙固溶體：d質/d劑<0.59。（瘦子到教室形象舉例）晶格歪扭、畸變，晶體缺陷。

只能形成有限固溶體：C→α－Fe、727℃ 0.0218％。

因形成固溶體使材料強度、硬度升高的現象－固溶強化。（合金的好處）1.鐵素體F：C→α－Fe中形成的固溶體。單相、層片狀、體心立方晶格。20℃ 0.0008％C（工業純鐵）。727℃ 0.0218％C。

機械性能：δ＝30～50％、ψ＝70～80％、αku＝160～200J/cm2、σb＝180～280MPa、HBS50～80（770℃↓磁性）。（應用簡略提一下）

（飽和的鹽水凝固點－21℃、其沸點108℃。飽和NaOH溶液沸點314℃。）

2.奧氏體A：C→γ－Fe中形成的固溶體。單相、層片狀、面心立方晶格。727℃ 0.77%C、1148℃ 2.11%C。

機械性能：δ＝40～60％、σb＝400～50MPa、HBS＝170～220、抗磁性。（應用提一下）

二、金屬化合物（中間相）（強化相）形成：溫度降低時析出的一種新材料。Fe3C、Fe2.4C、VC、WC、CuZn、Cu21Zn22 σ↑、HRC↓、δ↓、ψ↓、αku↓。滲碳體C：F＋C層片相間疊加。硬度極高，而塑性、韌性極低。

三、機械混合物：

定義：α－固溶體＋β－固溶體＋…＋α－金屬化合物＋β－金屬化合物

例如：鋼鐵、鋁合金、銅合金、鈦合金等。1.珠光體P：F＋Fe3C 兩相，機械混合物。0.77％C。

機械性能：δ＝20～25％、σb＝800～850MPa、HBS＝280～260。強度高、硬度較高。（應用提一下）

2.萊氏體Ld、Ld′： 兩相機械混合物，含碳量：4.3％C。

Ld＝A＋C 727～1148℃。（高溫萊氏體）

Ld′＝P＋C 20～727℃。（低溫萊氏體）

機械性能：HB＝560～600、δ＝4～5％。性能與滲碳體相近。（應用較少）

總結：硬度最高的是滲碳體，強度最好的是珠光體，高溫下奧氏體塑性最好，常溫下鐵素體塑性最好，萊氏體硬度較高。

一、鐵碳合金狀態圖的建立

（1）配制不同成分的鐵碳合金，用熱分析法測定各合金的冷卻曲線。

（2）從各冷卻曲線上找出臨界點，并將各臨界點分別畫到成分－溫度坐

標中。

（3）將意義相同的臨界點連接起來。

二、Fe－Fe3C合金狀態圖的分析： 1.點（特性點）：

A 1538℃ 100％Fe的熔點 ； D 1227℃ 100％Fe3C的熔點； G 912℃ 100％Fe的同素異晶轉變點（重結晶溫度點）； C 1148℃ 4.3％C 共晶點L→Ld（A＋C）共晶反應； F 1148℃ 6.69％C 虛點 ； P 727℃ 100％Fe虛點；

K 727℃ 6.69％C虛點、E 1148℃ 2.11％C 碳在γ－Fe中的最大固溶量； S 727℃ 0.77％C 碳在γ－Fe中的最小固溶量，共析點A→P 共析反應。

2.線（特性線）：

（1）AC線：液相線 開始結晶出奧氏體：L→L＋A。DC線：液相線 開始結晶出滲碳體：L→L+C。

（2）AE線：固相線 奧氏體結晶終了線：L＋A→A。ECF線：固相線（共晶線）：共晶反應 L→Ld。

（3）GS線－A3線：從奧氏體中開始析出鐵素體線。

（4）ES線—Acm線：從奧氏體中開始析出滲碳體線（碳在奧氏體中的固溶線）。（5）PSK線－A1線：共析線； 共析反應 A→P（F＋C）共晶體。

（6）PQ線－碳在鐵素體中的溶解度曲線。這種由鐵素體中析出的滲碳體為三次滲碳體。3.分類： 含碳量分類：

工業純鐵：C≤0.0218％C 鋼：0.0218％

白口鐵：2.11％

共析鋼：0.77％ P 亞共析鋼： C<0.77％ P＋F 過共析鋼： C>0.77％ P＋C 共晶白口鐵分類：

共晶白口鐵：4.3％C Ld′

亞共晶白口鐵：C<4.3％C Ld′＋P＋C 過共晶白口鐵：C>4.3％C Ld′＋C

三、鋼在結晶過程中的組織轉變

實驗：熱分析法－（C：0－6.69％）實用價值。1.共析鋼：

0.77％C：L→L＋A→A→P

分析：在727℃發生共析反應，A中含碳多少？P中含碳多少？

（727℃:F＝88.78％、C＝11.22％）2.亞共析鋼：

0.5％C：L→L＋A→A→A＋F→P＋F 分析：①A→A＋F 在→點以上A中含碳多少？隨著溫度降低，A中含碳是 逐漸增加還是減少？

②A＋F→P＋F 在冷卻到→點時，A中含碳增加到0.77％C，發生共析反應 A→P，727℃時，P、F各占百分多少？

727℃: F＝35.34％、P＝64.66％。20℃:F＝92.64％、C＝7.36％。3.共析鋼：

1.0％C：L→L＋A→A→A＋C→P＋C（P＝96.1％、C＝3.9％）

分析：①A→A＋C 在→點以上，A中含碳多少？C中含碳多少？在→點以下，隨著溫度降低，A中含碳逐漸增加還是減少？

②A＋C→P＋C 當冷卻到→時，A中含碳逐漸減少到0.77％C，發生共析反應 A→P，727℃,P、C相對含量是多少？

Ⅵ.亞共晶白口鑄鐵、共晶白口鑄鐵、過共晶白口鑄鐵請學生自行分析。鐵碳合金的組織和性能： 工業純鐵：F 塑性好。

亞共析鋼：F＋P 取決于F、P的含量。共析鋼：P 強度高。

過共析鋼：P＋C 取決于P、C的含量（C為網狀的二次滲碳體，脆、不合格）。亞共晶白口鑄鐵、共晶白口鑄鐵、過共晶白口鑄鐵自行分析。力學性能和含碳量的關系曲線圖。力學性能

4.Fe－Fe3C狀態圖的應用。正確選材：

①.C≤0.25％，低碳鋼：塑性好，韌性好。②0.25％

共晶成分的鐵碳合金鑄造時，組織致密，不易偏析。②鍛造方面：

鋼加熱到固相線AE以下200℃及A3線上170℃之間，利用奧氏體塑性好。③焊接方面： ④熱處理方面：

課堂討論：碳對鐵碳合金組織和性能的影響。

第四節 工業用鋼簡介

一、鋼的分類

碳鋼的分類、編號和用途：（1）分類：

①低碳鋼：<0.25％C ①亞共析鋼： 0.008～0.77％C。②中碳鋼：0.25％≤C<0.60% ②共析鋼： 0.77％C。③高碳鋼：0.60％

①普通碳素鋼：S≤0.05％、P≤0.045％。

②優質碳素鋼：S≤0.04％、P≤0.04％。（和國際不接軌）③高級優質碳素鋼：S≤0.03％、P≤0.035％。（3）用途：

①碳素結構鋼： ②碳素工具鋼：（4）冶煉：

①平爐鋼（逐漸淘汰）②轉爐鋼（使用）③電弧爐鋼。（5）酸堿性：

①酸性鋼 ②堿性鋼 ③中性鋼。鋼的分類：碳素鋼和合金鋼。

二、碳素鋼：

鋼中雜質含量對其性能的影響

1.錳Mn：0.25～0.8％Mn，有益元素，脫氧劑。提高鋼的強度和硬度，特別是降低鋼的的脆性。

2.硅Si：<0.4％Si，有益元素，脫氧劑。提高鋼的強度。

3.硫S：<0.050％，有害元素，熱脆（紅脆性）。（FeS＋Fe）為共晶體，985℃為液體。硫的含量越高，熱脆性越嚴重。

4.磷P：<0.0045％，有害元素，冷脆。使鋼常溫下其塑性和韌性急劇下降，脆性轉變溫度升高，在低溫時，這種現象更加嚴重。

5.氫H：<0.0001％，有害元素，氫脆，白點。過多的氫分子會導致鋼的開裂。總之，雜質元素對鋼材的性能與質量影響很大，必須嚴格控制在所規定的范圍內。碳素鋼分如下三類：（1）普通碳素結構鋼：

新：Q235A（F、b、Z）、σs≥235MPa。

舊：甲類鋼：A1、A2、A3、………A7滿足機械性能要求的。

乙類鋼：B1、B2、B3、……….B7滿足化學性能要求的。

特類鋼：C2、C3、……..C5滿足機械和化學性能要求的。通常用于制造型材、螺釘、鐵釘、鐵絲、建筑材料等。（2）優質碳素結構鋼：

普通含錳量鋼：0.25～0.8％Mn。

較高含錳量鋼：0.70～1.20％Mn。

舉例：45： 0.45％C左右、0.50～0.80％Mn左右。

45Mn ： 0.45％C左右、0.70～1.00％Mn左右。常用于齒輪、主軸、連桿→45。彈簧、板簧、發條→65、65Mn。（3）.碳素工具鋼：

優質碳素工具鋼：T＋數字。

高級優質碳素工具鋼：T＋數字＋A。

舉例：T7、T8、T9、……….T14。含義：0.7％、0.80％、0.9％…….1.4％

T7A、T8A、T9A、……….T14A。主要用于剪刀、斧頭、鋸子、銼刀等。

三、合金鋼：

鋼：非合金鋼、低合金鋼、合金鋼。合金鋼：低合金鋼、合金鋼。

碳鋼在200℃時，機械性能劇烈下降，而合金鋼在650℃時，其機械性能才略為下降。質量：優質鋼、高級優質鋼（A）、特級優質鋼（E）。1.合金結構鋼

起首兩位數字表示平均含碳量的萬分之幾，其后的符號表示所含的主要元素；若元素含量<1.5％，不標數，元素含量≥1.5％，其后的數表示其百分含量。最后標“A”則稱為高級優質合金結構鋼（滾動軸承鋼除外）。

例：12CrNi3：0.12％C、Cr<1.5％、3％Ni 20CrMnTi：0.20％C、Cr、Mn、Ti<1.5％ 15Cr、20Mn2B、55Si2MnA 2.合金工具鋼

當含碳量≥1.0％時，不標含碳量數當含碳量<1.0％時，起首數表示含碳量的千分之幾。合金元素同上。

例：9Mn2V：0.9％C、2％Mn、V<1.5％ CrWMn：C≥1.0％、Cr、W、Mn<1.5％。W18Cr4V、W12Cr4V4Mo、9SiCr。3.特殊性能鋼

起首數表示含碳量的千分之幾，若起首為“0”，則表示含碳量<0.10％；若起首數為“00”，則表示含碳量為≤0.03％，合金元素同上。

第五節 零件選材的一般原則

選擇材料的一般原則如下：

1.應能滿足零件的工作要求：安全第一。2.應能滿足工藝性能要求：質量第一。

3.必須重視材料的經濟性：效率第一。（以鐵代鋼，以鑄代鍛）問答題：

一、根據鐵碳合金狀態圖，說明下列原因： 1.含碳1.0％的鋼比含碳0.5％的鋼硬度高。2.含碳1.2％的鋼比含碳0.6％的鋼強度高。3.鋼宜壓力加工成形，鑄鐵宜鑄造成形。

4.鉗工鋸T8、T10鋼比鋸10、20鋼費力，鋸條宜鈍。

5.在1100℃含碳0.4％的鋼能鍛造，而含碳4.0％的生鐵不能鍛造。6.捆扎物品的鐵絲一般都用低碳鋼，而吊車用的鋼纜卻用中碳鋼。7.制造滾動軸承的材料均是高碳鋼。8.制造刮刀、刻字刀具均用高碳鋼。9.制造型材的鋼均用08、10號鋼。

二、選擇對應的材料：

A3（Q235A）T13 T8A 10 ZG280－500。彈簧 主軸 螺釘 鋸子 銼子 箱體 油箱蓋。

第一節 概述

復習舊課：碳素鋼的分類和牌號及其應用。

第四章 鋼的熱處理

現代工業生產中，為了不斷提高金屬下材料的機械性能，采用兩種方法： ①合金化法－碳鋼中加入合金元素（調整鋼的化學成分）。②熱處理法－碳鋼進行工藝處理（調整鋼的組織）。

熱處理：鋼在固態范圍內，通過加熱、保溫、冷卻，改變金屬材料的內部組織，改變材料的力學性能。

一個條件，三個過程：Sold hot－keep－cold。分類：

普通熱處理：退火、正火、淬火、回火。表面熱處理：表面淬火：火焰加熱和感應加熱法。

化學熱處理：滲碳、滲氮、二元、多元共滲。?【第一節：熱處理的基本原理】（教課書省略）

一、鋼的加熱和保溫時的組織轉變：

絕大多數的熱處理均是把鋼加熱到使其轉變為奧氏體組織且盡量保持細小的晶粒。1.鋼在加熱（冷卻）時組織轉變的溫度。AC1－加熱時，珠光體轉變為奧氏體的溫度。Ar1－冷卻時，奧氏體轉變為珠光體的溫度。AC3－加熱時，鐵素體轉變為奧氏體。Ar3－冷卻時，奧氏體轉變為鐵素體的開始溫度。

ACCm－加熱時，二次滲碳體在奧氏體中的溶解的終了溫度。ArCm－冷卻時，二次滲碳體從奧氏體中析出的終了溫度。鋼號： 10 25 30 50 T10 T12 AC1： 727 735 732 727 730 730 AC3： 876 840 813 774 Ar3： 850 824 796 755 Ar1： 710 710 714 718 718 713 ACCm： 800 820 加熱、冷卻時的理想溫度：A1、A3、ACm 實際加熱溫度： AC1、AC3、ACCm（0~＋20℃）實際冷卻溫度： Ar1、Ar3、ArCm（0～－20℃）2.鋼加熱時的變化： 以共析鋼為例：

①加熱到AC1以下時，依然是P； ②加熱到AC1時，A晶核產生；

③繼續加熱，A晶核長大，F→A、C溶解； ④殘余C溶解； ⑤均勻化。

亞共析鋼、過共析鋼分析：

根據組織分成三個轉變區：

1.高溫轉變區（珠光體轉變區）：A1～550℃，P。

A1～650℃, A′→P粗、HRC15～

22、δ＝20％、σb＝550MPa。

650～600℃, A′→P細（索氏體S）、HRC22～

27、δ＝18％、σb＝870MPa。600～550℃, A′→P極細（托氏體T）、HRC27～

43、δ＝18％、σb＝1100MPa。2.高溫轉變區（貝氏體轉變區）：550～Ms，A→A′→B＝C粒＋F。550～350℃, A′→B上（羽毛狀）＝C粒＋F條狀，HRC40～45。350～Ms，A′→B下（竹葉狀）＝C粒＋F針，HRC45～55。3.低溫轉變區（馬氏體轉變區）：Ms～Mf，A→A′→M＋A′殘。M：C→α-Fe（過飽和地溶解），HRC65～66，硬度很高。特點：①Ms～Mf范圍； ②內應力很大；

③A′不能100％轉變為M。

三、鋼的冷卻曲線應用：

等溫冷卻：定性

連續冷卻：定量

爐冷：10℃/min、空冷：10℃/s、油冷：150℃/s、水冷：600℃/s。

P S＋P S＋T＋M M＋A′殘

臨界冷卻速度Vk＝V臨。】 補充內容：

影響C曲線的因素：

①含碳量：C<0.77％ C％↑C曲線右移。C>0.77％ C％↑C曲線左移。

②合金元素：除Co外所有的合金元素均使C曲線右移。③加熱溫度：溫度越高，C曲線右移。

保溫時間：時間越長，C曲線右移。

第二節 退火和正火 方法：

普通熱處理：退火、正火、淬火、回火。熱處理 表面淬火：火焰加熱和感應加熱法。表面熱處理

化學熱處理：滲碳、滲氮、二元、多元共滲。

一、退火：

把鋼加熱到一定溫度，保溫一定時間，然后緩慢冷卻（爐冷）的熱處理工藝法。目的：①提高鋼的塑性和韌性（利于切削加工）； ②消除鋼的內應力（以防鋼件變形和開裂）； ③均勻組織；

④為隨后的熱處理做準備（組織上為以后的熱處理做準備）。退火的種類：

（1）完全退火：（亞共析鋼）

把鋼加熱到AC3線以上30～50℃的溫度，保溫一定時間（1.5～2.5min/mm30min/m3)（碳鋼按有效厚度或直徑每25毫米為1小時，合金鋼按有效厚度或直徑每20毫米為 1小時，保溫時間與工件形狀、材料質量、裝爐量等有關）然后隨爐冷卻的一種工藝。

組織分析：P＋F→A→A′→P＋F（重結晶退火）。（實際生產中在爐中冷卻到500℃左右即可出爐冷卻）

（2）球化退火：（過共析鋼）

把鋼加熱到AC1線以上20～30℃的溫度，保溫一定時間（5～6min/mm1hour/m3）然后隨爐冷卻的一種工藝。

組織分析：P＋Fe3C網→A＋Fe3C網→A′＋Fe3C球→P＋Fe3C球。

（實際生產中冷卻到500℃以下時，組織轉變完成，可取出空冷）。有些難于形成顆粒球狀滲碳體的鋼，可以多次并重復上述過程－循環退火（周期化退火）。（3）低溫退火：（亞、共、過共析鋼）

把鋼加熱到500～650℃，保溫一定時間（6～8min/mm、1.5hour/m3），然后隨爐冷卻的一種工藝。（低溫退火）若用于消除加工硬化（650～750℃），空冷，則稱為再結晶退火。組織分析：P＋F→P＋F→P＋F→P＋F P→學生分析。

P＋Fe3C網→學生分析。

（4）擴散退火：（亞、過共析鋼）

把鋼加熱到AC3線以上150～200℃、ACCm線以上150～200℃，保溫一定時間（10～20hour）然后隨爐冷卻的一種工藝。（加熱溫度高，保溫時間長，成本高，鋼的燒損量大，晶粒粗大），這種工藝是為了消除鋼中的成分不均勻的現象。

二、正火：

把鋼加熱到AC3線或ACCm線以上30～50℃的溫度，（4～5min/mm、1hour/m3 經過保溫后，隨空氣冷卻的一種工藝。目的：①提高低碳鋼的硬度。（利于切削加工）

②消除網狀滲碳體組織。（冷卻速度較大，網狀來不及形成）③改善鋼的組織。（細化晶粒，均勻組織）因正火是在空氣中冷卻，得到的組織晶粒細小，且縮短了冷卻時間，提高了生產率和設備利用率，是一種比較經濟的方法，應用較廣泛。但是難于消除再結晶退火。

組織分析：P＋F→A→A→A′→S＋F P＋Fe3C網→A→A→A′→S＋Fe3C粒

應用：①對一些大型或形狀復雜的零件，淬火有開裂的危險，用正火； ②對于含碳量0.3～0.5％的鋼件，用正火代替退火；

③含碳量低于0.3％的鋼件，采用正火，能提高硬度利于切削。

第三節

淬火和回火 復習舊課：退火和正火的目的及其應用。

一、淬火：

在固態范圍內，把鋼加熱到一定的溫度（亞共析鋼Ac3＋30～50°、共析鋼及過共析鋼Ac1＋30～50°），保溫一定時間，（1.5～2.5min/mm、30min/m3)(時間與鋼的成分、原始組織、工件形狀和尺寸加熱介質、裝爐方法，雖經驗公式－熱處理手冊，但生產實際中是綜合上述的因素通過實驗才能合理的選定）以大于或等于臨界冷卻速度冷卻下來的一種熱處理工藝。（>Vk）目的：獲得馬氏體組織，從而提高鋼的硬度和耐磨性。（1）嚴格控制淬火加熱溫度。（2）合理選擇淬火冷卻介質。

目的：既能得到高硬度的馬氏體，也不會產生變形、開裂。

（a）實際水中的冷卻曲線。（b）實際油中的冷卻曲線。（c）理想淬火劑的冷卻曲線。分析MNQT（c）冷卻曲線：MN－冷卻速度慢，目的是不易變形、開裂； NQ－冷卻速度快，目的是A′不會轉變為珠光體；

QT—冷卻較慢，目的是既能得到高硬度的馬氏體，不變形、開裂。而且冷卻介質使用過程中不易變質，不易燃，無毒性，無污染，來源充足，價格便宜，能反復多次重復使用。滿足以上所有要求的淬火劑是理想的淬火劑，但目前尚未找到還有待于我去研究和開發。水： 碳鋼

優點：650～550℃、V＝600℃/S ； A′ P、S、T、B。

缺點：300～200℃、V＝270℃/S ； 易使工件變形、開裂。

（若水溫超過40℃，在650～550℃，冷卻速度大為A′→P、S、T、B,不易淬硬，水中淬火易形成表面蒸氣膜，若不及時去掉，影響工件內部冷卻形成軟點。鹽水、堿水有水優點以外，并能自由去除薄膜，不會造出淬不硬及軟點，但在200～300℃之間冷卻，依然很快，易變形、開裂）。

礦物油（機油）： 合金鋼

優點：300～200℃、V＝30℃/S ； 工件不會變形、開裂。缺點：650～550℃、V＝150℃/S； A′→P、S、T、B。

（機油溫度不能提的太高，過高的油溫將會引起油面的燃燒，油長時間使用易老化，為了尋求理想的淬火介質：水玻璃溶液、聚乙烯醇水溶液聚醚水溶液….而當前熱處理工藝發展的趨勢是：在淬火冷卻介質的改進和研究方向，主要是在現有的淬火油中加入各種添加劑，以提高冷卻能力，減緩油的老化，延長使用時間，……..）。（3）正確選擇淬火方法：

（由于淬火冷卻介質不能完全滿足淬火質量的要求，所以在熱處理工藝方面還應考慮從淬火方法上加以解決）。單液淬火：

把鋼加熱到淬火溫度，經保溫后，放入一種冷卻介質中。

（這種方法操作簡單，易機械化、自動化，通常工件是形狀簡單的碳鋼和合金鋼。在水中或鹽水中進行單液淬火，操作雖然簡單，單淬火變形大，如果采用油冷又難以取得淬硬的效果，這就可將油、水冷卻結合起來進行如下的雙液淬火）。應用：卡規、軸承、鋸子等。雙液淬火：

把加熱到淬火的溫度的工件，經保溫后，先放入水或鹽水中冷到400～300℃，再迅速移到油中或空氣中冷卻－水淬油冷法。

（雙液淬火廣泛應用于各種零件或工具，能得到高硬度，又能減少淬火內應力，缺點是操作難，且未能很好地改進工件表面與心部的溫差這一缺點。技術還要熟練）。應用：齒輪、缸體、閥體等。分級淬火：

把工件加熱到淬火溫度，經保溫后，迅速冷卻到Ms點，附近，稍加停留（A′ B），待工件表面和中心溫度基本一致時，再取出放入油中或空氣中冷卻冷卻――熱浴淬火法。（這種淬火法由于在奧氏體向馬氏體轉變前，工件的溫度經等溫停留后逐漸趨于一致，使隨后的組織轉變得以在表層和內部同時進行，由此可大大減小淬火內應力和變形，主要應用于形狀復雜、小尺寸的碳鋼和合金鋼。）應用：油泵齒輪、滾珠、滾針等。等溫淬火：

把加熱到淬火溫度的工件，經保溫后，放入稍高于Ms點的鹽浴或堿浴中，并等溫到奧氏體轉變層成下貝氏體后，再取出空冷。

（等溫淬火硬度雖然沒有分級淬火高，但工件在獲得較高硬度的同時還具有良好的塑性和韌性，還可以有效地減少應力和變形，其缺點是不適應用界面尺寸大的工件，其心部易產生珠光體，生產周期長，適用于薄、細而形狀發復雜的零件。）應用；油嘴、小圓筒等。冷處理：

把淬冷到室溫的鋼繼續冷卻到－70～－80℃，保溫一段時間，使殘余過冷奧氏體在繼續冷卻過程中轉變為馬氏體。

（是用干冰－78.5℃或－103℃的液化乙烯、－192℃的液態氮成本很高，易產生應力、變形，很少應用。）

應用：游標卡尺、螺旋尺、鋼尺、砝碼等。

V1－單液淬火、V2－雙液淬火、V3－分級淬火、V4－等溫淬火。

二、回火：

定義：將淬火后的鋼加熱到Ac1以下某一溫度，保溫一定時間（1～5小時），然后冷卻的一種工藝。

目的：①降低材料的脆性、消除內應力； ②獲得要求的力學性能； ③穩定工件尺寸；

④降低合金鋼的硬度，使之易被切削。

（1）低溫回火（150～250℃）：組織：回火馬氏體 HRC58～64。

應用于需要高硬度，高耐磨的材料零件。例如：刃具、量具、模具、滾動軸承等。（2）中溫回火（350～500℃）：組織：回火屈氏體 HRC35～45。

應用于需要較高彈性、韌性的材料零件等。例如：彈簧、板簧、發條、沖擊工具等。

（3）高溫回火（500～650℃）組織：回火索氏體HRC15～25（HB200～250）。應用于受交變載荷作用的材料零件等。例如：軸、絲杠、齒輪、連桿等。淬火＋高溫回火：調質處理。

時效處理：（尺寸穩定處理）某些量具等精密工具為了保持淬火后的高硬度和耐磨性及穩定的尺寸，需在100～180℃進行長時間的低溫加熱，保溫（10～50小時），隨爐冷卻的工藝。

第四節 表面淬火和化學熱處理

復習舊課：淬火和回火的應用。

普通熱處理：材料的內外力學性能均勻一致：外硬內硬、外韌內韌，但是，特殊情況下，需要內外力學性能不一致的材料：外硬內韌。

一、表面淬火（中碳鋼）： 定義：

1.火焰加熱表面淬火： 氧炔焰： M：2～6mm。

2.感應加熱表面淬火：（需經正火、調質處理）高頻（10～500KHz）M：0.5～2mm；

感應器 中頻（500～10000Hz）M： 2～8mm；

中頻（50Hz）M：10～15mm；

二、化學熱處理： 定義：

1.滲碳：氣體滲碳、固體滲碳：

低碳鋼 ： 10.5～2mm 后：滲碳＋淬火＋低溫回火。2.滲氮：氣體滲氮。前：調質處理＋滲氮。合金鋼：（0.001～0.8mm）。

3.碳氮二元共滲：氣體、固體、液體共滲。低碳鋼 低碳合金鋼

4.輝光離子氮化（離子氮化）：

第一章 鑄造工藝基礎

第一節 液態合金的充型

復習舊課：表面熱處理的特點及其應用。液態合金填充鑄型的過程，簡稱充型。影響充型能力的主要因素如下：

一、合金的流動性

流動性：4.3％C、高溫、P、鑄型特點。

二、澆注條件 1.澆注溫度

在保證充型能力足夠的前提下，澆注溫度不易太高。2.充型壓力

液態合金所受的壓力越大，充型能力越好

三、鑄型填充條件

如下因素對充型能力均有影響：

1.鑄型材料：導熱系數和比熱容越大，激冷越大，充型能力越差。2.鑄型溫度：

3.鑄型中的氣體：開設出氣口，增加透氣性。

第二節 鑄件的凝固與收縮

一、鑄件的凝固方式 1.逐層凝固： 2.糊狀凝固：

3.中間凝固：大多數的凝固均是這樣。

二、鑄造合金的收縮 合金的收縮經歷三階段：（1）液態收縮（2）凝固收縮（3）固態收縮

收縮率與化學成分、澆注溫度、鑄件結構和鑄型條件有關。鑄鐵的最好。

三、鑄件中的縮孔與縮松 1.縮孔與縮松的形成

（1）縮孔 它是集中在鑄件上部或最后凝固部位容積較大的孔洞。（2）縮松 分散在鑄件某區域內的細小縮孔。2.縮孔和疏松的防止（1）定向凝固：設置冒口。（2）安放冷鐵。

第三節 鑄造內應力、變形和裂紋 復習舊課：鑄件的凝固與收縮。

一、內應力的形成 1.熱應力

減少熱應力的基本途徑是盡量減少各個部位間的溫度差，使其均勻地冷卻。3.機械應力

它是合金的固態收縮受到鑄型或型芯的機械阻礙而形成的內應力。

二、鑄件的變形與防止

具有殘余內應力的鑄件是不穩定的，它將自發地通過變形來減緩其內應力，以便趨于穩定狀態。

防止鑄件變形的措施：

使鑄件壁厚均勻、形狀對稱，采用同時凝固和反變形。也可采用時效處理：自然時效和人工時效。

一、鑄件的裂紋與防止

當鑄造內應力超過金屬的強度極限時，便會產生裂紋。兩種： 1.熱烈：

是高溫下形成的裂紋。影響因素：（1）合金性質。（2）鑄型阻力。2.冷裂：

是低溫下形成的裂紋。

二、合金性質和含磷量。

第四節 鑄件的質量控制

應從如下幾個方面來控制鑄件質量：（1）合理選定鑄造合金和鑄件結構。（2）合理制定鑄件的技術要求。（3）模樣質量檢查。（4）鑄件質量檢驗。（5）鑄件熱處理。

第二章 常用合金鑄鐵的生產 第一節 鑄鐵件生產

復習舊課：鑄件的質量控制。

鑄鐵的分類：定義：含碳量6.69％>C>2.11％的鐵碳合金。①白口鑄鐵：C以Fe3C形式存在。

②灰口鑄鐵：C以片狀石墨形式存在，G片。③可鍛鑄鐵：C以團絮石墨狀形式存在，G絮。④球墨鑄鐵：C以球狀石墨形式存在，G球。⑤蠕墨鑄鐵： ⑥麻口鑄鐵：

一、灰鑄鐵 灰鑄鐵的性能：（1）鑄造性能好；（2）減摩性能好；（3）減震性能好；（4）切削加工性能好；

（5）缺口敏感性較低：（舉例：麻子臉；黑白衣服，標準好學生）（6）抗拉強度、塑性、韌性比相應的基體的鋼低。2.影響鑄鐵組織和性能的因素（G＝石墨）（1）化學成分：

C、Si→G，Mn、S、P→Fe3C。（2）冷卻速度： V↑→ Fe3C、V↓→G。

3.灰鑄鐵的孕育處理（變質處理）：變質劑：硅鐵75％。

在鑄鐵未澆注前，向鐵水中加入少量變質劑（Si＋Fe）、（Si＋Ca），形成非自發晶核，細化晶粒，從而提高其力學性能。4.灰鑄鐵的牌號及其生產特點

（1）灰鑄鐵的牌號 HTab： ab為材料的最低抗拉強度。（2）灰鑄鐵的生產特點

二、可鍛鑄鐵

（馬鐵、瑪鋼、展性鑄鐵、韌性鑄鐵）C→G絮狀。成分：

組織特點： G絮狀＋基體。① G絮狀＋F：鐵素體可鍛鑄鐵。② G絮狀＋F：珠光體可鍛鑄鐵。牌號：KTHab－c： ab為最低抗拉強度。

c為最低延伸率。

黑心可鍛鑄鐵、珠光體可鍛鑄鐵和白心可鍛鑄鐵。

三、球墨鑄鐵】

1950年，我國開始球鐵的研究，1959年無錫柴油機廠利用球鐵代替45、40Cr鋼，壽命、機械性能相近，成本降低50～80％，工時減少30～50％。1964年廣州柴油機廠利用球鐵代替合金鋼，成本降低85％。1.球墨鑄鐵的組織和性能： 2.球墨鑄鐵的生產特點（1）鐵水

（2）球化處理和孕育處理：球化劑和變質劑。（3）鑄型工藝（4）熱處理

四、蠕墨鑄鐵 1.蠕墨鑄鐵的性能 2.蠕墨鑄鐵的制取 3.蠕墨鑄鐵的應用

第三節 銅、鋁合金鑄件生產 復習舊課：鑄鐵件的生產特點。

一、鑄造銅合金 銅及銅合金

1.銅：99.95％Cu（紫銅）

面心立方晶格，比重大，塑性好，強度低，σb＝200～250MPa、δ＝45～50％，耐蝕性強，主要用于制造電線、電纜、配置銅合金。工業純銅：T1～T5，數字越大，銅純度越低。

T1：99.95％、T2：99.90％、T3：99.70％、T4：99.50％。2.銅合金：

加入Sn、Zn、Pb、Al、Ni等。①黃銅：（Cu＋Zn）

A.壓力加工黃銅H： H96、H68、HSn62－1。B.鑄造黃銅ZH：ZHSi80－

3、ZHAl67－25。

②青銅：（Cu＋Sn）、（Cu＋Cr）、（Cu＋Pb）、（Cu＋Al）。A.壓力加工青銅QSn：QSn6.5－0.1。B.鑄造青銅ZQSn10－1。③白銅：（Cu＋Ni）。3.熱處理：去應力退火。

二、鑄造鋁合金

1.鋁：99.9968％Al，面心立方晶格，比重小，塑性好，強度低，耐腐蝕能力強，表面易形成Al2O3，主要用于制造電線、電纜、配制合金，σb＝80MPa、δ＝50％、ψ＝80％。工業純鋁：L1～L5，數字越大，鋁純度越低。L1：99.50％Al、L2：99.00％Al、L3：98.00％。2.鋁合金：

加入銅、鎂、錳、鋅、硅等。①壓力加工鋁合金（形變鋁合金）：

A.防銹鋁合金LF：Mn＋Mg，LF5、LF11、抗蝕、強度低、焊接性好。B.硬鋁合金LY：Cu＋Mg，LY1、LY11，機械性能好，抗蝕性好。C.超硬鋁合金LC：Cu＋Mg＋Zn，LC4、LC3抗蝕性差、室溫強度高。D.鍛鋁合金LD：Mg＋Si＋Cu，LD5，LD6、鍛造性好、機械性能好。②鑄造鋁合金：

A.鑄造鋁硅合金ZL1：Si、ZL101、Zl104鑄造性能好、耐腐蝕。B.鑄造鋁銅合金ZL2：Cu、ZL203、ZL201、耐熱、鑄造、耐蝕性差。C.鑄造鋁鎂合金ZL3：Mg、ZL302、ZL301、機械性能好抗蝕、比重大。D.鑄造鋁鋅合金ZL4：Zn、ZL401、ZL402、抗蝕性差、壓鑄性好。③熱處理：

變質處理（2/3NaF＋1/3NaCl）、時效強化。

三、銅、鋁合金鑄件的生產特點 1.銅合金的熔化 2.鋁合金的熔化 3.鑄造工藝

四、鈦、鈦合金

性能：質量輕、比強度高，高溫強度好，低溫韌性優異，耐蝕性好。比強度：強度和密度的比值。鈦和鈦合金的基本性能：

鈦為銀白色的金屬，密度為4.5g/mm3，熔點為1668℃，具有同素異晶轉變：882℃以下呈密排六方晶格－α－Ti，882℃以上呈體心立方晶格－β－Ti。① 比強度值高：σs＝1300MPa； ② ②熱強度高：500℃，保持高強度； ③耐腐蝕性好：超過不銹鋼； ④疲勞極限高：遠遠超過鋁合金。

二、鈦合金

1.α類鈦合金：加入鋁、錫、鋯等。

TA5、TA7，高溫強度好、組織穩定、抗氧化性好，抗蠕變性好，焊接性能好。2.β類鈦合金：加入釩、鉬、鈮、鉻、錳等。TB2，較高的強度，優良的沖壓性能。3.（α＋β）類鈦合金 TC4、TC4，常溫下強度較高，優良的塑性，易鍛造，扎制，沖壓。總之：是飛機、導彈、宇宙飛船、艦艇的理想結構材料。軸承合金：

在滑動軸承中制造軸瓦及內襯的合金。材料：1.錫基軸承合金（巴氏合金）ZChSnSb11－6（ZChSn2）2號。ZChSnSb12－4－10（ZChSn1）1號。2.鉛基軸承合金（巴氏合金）ZChPbSb16－16－2（ZChPb1）1號。ZChPbSb15－5－3（ZChPb2）2號。3.銅基軸承合金 ZQPb30、ZnSn10－1。

各種軸承合金性能的比較

種類 錫基軸承合金 鉛基軸承合金 銅基軸承合金 鑄鐵

抗咬合性 優 優 中 差

磨合性 優 優 差 劣

耐蝕性 優 中 中 優

耐疲勞性 劣 劣 良 優

硬度HB 20～30 15～30 50～80 160～180 溫度℃ 150 150 230 150

最大應力MPa 600～1000 600～800 2000 300～600 咬合性：當摩擦條件不良時，軸承材料與軸粘著和焊合性。

磨合性：在不長的工作時間后，軸承與軸能自動吻合，使載荷均勻作用在工作面上，避免局部磨損。

第三章 砂型鑄造

復習舊課：鑄鋼、鑄鋁、鑄銅的生產特點。

砂型鑄造是傳統的鑄造方法，它適用于各種形狀、大小、批量及各種合金鑄件的生產。第一節 造型方法的選擇

鑄鐵件、鑄鋼件、鑄鋁件、鑄銅件……的制造工藝方法。定義：將熔化的金屬材料澆注到鑄型空腔中，待其冷卻凝固后，得到毛坯的方法。產品：毛坯（鑄件）

一、手工造型 1.單件、小批生產： 2.成批生產

P．55看過錄像后，要學生設計①畫出木模②確定分型面③活塊設計④敘述整個制造過程。

二、機器造型（造芯）1.機器造型（造芯）基本原理（1）填砂；（2）震擊緊砂；（3）輔助壓實；（4）起模。

3.機器造型的工藝特點 第二節 澆注位置和分型面的選擇

澆注位置是指澆注時鑄型分型面所處的空間位置，而鑄型分型面是指鑄型組元間的結合面。

一、澆注位置選擇原則

（1）鑄件的重要加工面應朝下。（2）鑄件的大平面應朝下。

（3）將面積較大的薄壁部分置于鑄型下部或處于垂直或傾斜位置。（4）在較厚部位安放冒口。

二、鑄型分型面的選擇原則

定義：以砂子為主要原料形成鑄型型腔的鑄造工藝。（1）以平面為易、越少越好。（2）重要面置于下箱。（3）模型易出 第三節 工藝參數的選擇 復習舊課：鑄造工藝設計。

一、機械加工余量和最小鑄孔

二、起模斜度 為了使模樣便于從砂型中取出，凡垂直于分型面的立壁在制造模樣時，必須留出一定的的傾斜度。外壁的起模斜度通常為15′～3o，內壁的起模斜度通常為3o～10o。

三、收縮率

通常灰鑄鐵為0.7％～1.0％，鑄鋼為1.3％～2.0％，鋁硅合金為0.8％～1.2％。

四、型芯頭

第四節 綜合分析舉例

一、支座（1）方案Ⅰ（2）方案Ⅱ（3）方案Ⅲ

A．單件生產、小批生產 B．大批量生產

二、C6140車床進給箱體 1.分型面的選擇

方案Ⅰ、方案Ⅱ、方案Ⅲ。A．單件生產、小批生產 B．大批量生產

2.鑄造工藝圖

第四章 特種鑄造 第一節 熔模鑄造

復習舊課：鑄造工藝參數的選擇。

一、熔模鑄造的工藝過程 1.蠟模制造（1）壓型制造（2）蠟模的壓制（3）蠟模組裝 2.型殼制造（1）浸涂料（2）撒砂（3）硬化 3.焙燒和澆注（1）焙燒（2）澆注

二、熔模鑄造的特點和適用范圍 優點：

（1）型腔表面極為光滑

（2）能生產高熔點的黑色金屬鑄件（3）生產批量不受限制。第二節 金屬型鑄造

一、金屬型構造

二、金屬型的鑄造工藝 1.噴刷涂料

2.金屬型應保持一定的工作溫度 3.適合的出型時間

三、金屬型鑄造的特點和適用范圍 第三節 壓力鑄造

一、壓力鑄造的工藝過程（1）注入金屬（2）壓鑄（3）取出鑄件

二、壓力鑄造的優點和適用范圍

（1）鑄件的精度及其表面質量較其它鑄造方法均高。

（2）可壓鑄形狀復雜的薄壁件，或直接鑄出小孔、螺紋、齒輪等。（3）鑄件的強度和硬度均較高。

（4）壓鑄的生產率較其它鑄造方法均高。

第四節 低壓鑄造

一、低壓鑄造的基本原理

二、低壓鑄造的特點和適用范圍（1）充型壓力和充型速度便于控制。（2）鑄件組織較砂型鑄造致密。（3）金屬的利用率提高了90％～98％。（4）利于形成輪廓清晰、表面光潔的鑄件。

第五節 離心鑄造

一、離心鑄造的基本方式

二、離心鑄造的特點和適用范圍 優點：

（1）省工、省料，降低了成本。

（2）極少有縮孔、縮松、氣孔、夾渣等缺陷。（3）便于制造雙金屬鑄件。缺點：

（1）尺寸偏差大，而且內表面粗糙。

（2）不適合密度偏析大的合金及輕合金鑄件。

第六節 其它特種鑄造方法

一、陶瓷型鑄造 1.基本工藝過程

2.陶瓷型鑄造的特點及適用范圍

二、實型鑄造 1.泡沫述塑料模 2.鑄造工藝 3.特點

第七節 常用鑄造方法的比較

復習舊課：特種鑄造

第五章 鑄件結構設計

進行鑄件設計時，不僅要保證其力學性能和工作性能要求，還必須考慮鑄造工藝和合金鑄造性能對鑄件結構的要求。

第一節 鑄件結構與鑄造工藝的關系 第二節 鑄件結構與合金鑄造性能的關系 1.鑄件壁厚要適當。2.鑄件壁厚宜均勻。

3.鑄件壁的連接應平緩、圓滑。4.防裂筋的應用。

5.減緩筋、輻收縮的阻礙。復習舊課：鑄件結構工藝。

第三篇 金屬壓力加工

壓力加工的特點：經過壓力加工過的金屬材料，具有細晶粒結構；能使粗大枝晶和各種夾雜物都沿著金屬流動的方向被拉長，呈現出纖維組織；并使鑄造時內部缺陷（如微裂紋、氣孔、疏松等）得以壓合，因而提高了金屬的力學性能。很多承受重載荷的、受力復雜的零件都使用鍛件。另外，鍛件還具有適用范圍廣，使用模型鍛造有較高的生產率、節省材料的特點。與焊接和鑄造等方法相比，使用較廣的自由鍛造所獲得的產品形狀比較簡單，若要生產外形和內腔復雜的零件較為困難，甚至是不可能的。

第一章 金屬的塑性變形

第一節 金屬塑性變形的實質

塑性變形：當外力增大到使金屬的內應力超過該金屬的屈服點之后，既使外力停止作用，金屬的變形也不消失。

金屬的塑性變形的實質是晶體內部產生滑移的結果。在切向應力的作用下，晶體的一部分與另一部分沿著一定的晶面產生相對滑移（該面稱滑移面），從而造成晶體的塑性變形。

第二節 塑性變形對金屬組織和性能的影響

金屬的變形：

彈性變形、塑性變形、頸縮變形。

彈性變形：去除外力作用時，能恢復原形。塑性變形：去除外力作用時，不能恢復原形。頸縮變形：材料趨向接近斷裂。

加工硬化：隨變形程度的增大，強度和硬度上升而塑性下降的現象。

原理：壓力加工就是利用材料的塑性變形，即使晶體中晶粒相對于另一個晶粒發生滑移或錯位，達到所要求的變形程度。冷變形：在再結晶溫度以下的變形。熱變形：在再結晶溫度以上的變形。

T再＝0.4T熔

例：純鐵：t熔＝1538℃、45：t熔＝1450℃。

純鋁：t熔＝660℃、Cu：t熔＝1083℃。

T熔＝t熔＋273℃（絕對溫標）

加工硬化：塑性變形程度越高，強度和硬度就升高。消除方法：再結晶退火。

第三節 金屬的鍛造性

金屬的可鍛性是衡量材料在經受壓力加工時獲得優質制品難以程度的工藝程度。

一．金屬的本質

1.化學成分的影響：含碳量；雜質含量等。2.金屬組織的影響：奧氏體；鐵素體等組織。

二、加工條件 1.變形溫度的影響 鍛造溫度：

碳鋼： 800℃～（AE－200℃）。合金鋼：830℃～（AE－150℃）。溫度過低：導致鍛件破裂報廢。

溫度過高：將產生過熱、過燒、脫碳和嚴重氧化等缺陷。2.變形速度的影響：一般情況下可忽略不計。3.應力狀態的影響：壓應力較拉應力為易。

錄像：鍛造

復習舊課：金屬塑性成形原理。第二章 鍛造 第一節 鍛造方法

一、自由鍛 1.自由鍛工序（1）基本工序 鐓粗、拔長、沖孔、彎曲、扭轉、錯移。（2）輔助工序

2.鍛件分類及基本工序方案

二、模鍛 1.錘上模鍛（1）模鍛模膛（2）制坯模膛 2.曲柄壓力機上模鍛 3.摩擦壓力機上模鍛 4.胎模鍛

第二節 鍛造工藝規程的制訂

一、繪制鍛件圖

二、坯料重量和尺寸的確定

三、鍛造工序的確定

四、鍛造工藝規程中的其它內容

第三節 鍛件結構的工藝性

一、自由鍛件的結構工藝性

二、模鍛件的結構工藝性

復習舊課：鍛件的結構工藝性。

第三章 板料沖壓

板料沖壓是利用沖模使板料產生分離或變形的加工方法。特點：

（1）可以沖出形狀復雜的零件，且廢料較少。

（2）產品具有較高的精度和較低的表面粗糙度，沖壓件的互換性較好。（3）能獲得重量輕、材料消耗少、強度和剛度都較高的零件。（4）沖壓操作簡單，工藝過程便于機械化。第一節 分離工序

一、落料及沖孔（通稱沖裁）1.沖裁變形過程 2.凹凸模間隙

3.凹凸模刃口尺寸的確定 4.沖裁件的排樣

二、修整

三、切斷 第二節 變形工序

一、拉深 1.拉深過程 2.拉深中的廢品 3.旋壓

二、彎曲

三、翻邊

四、成形 第三節 沖模簡介

一、簡單沖模

二、連續沖模

三、復合沖模

第四節 沖壓件的結構工藝性

一、沖壓件的形狀及尺寸

二、簡化工藝及節省材料的設計

三、沖壓件的厚度

四、沖壓件的精度和表面質量

復習舊課：板料沖壓。第四章 特種壓力加工方法簡介 第一節 精密模鍛 第二節 零件擠壓 第三節 零件扎制

一、縱扎

二、橫扎

三、斜扎

復習舊課：板料沖壓。第四篇 焊接 第四章 焊接 第一節 焊接電弧

焊接：用加熱或加壓的方法，通過材料的原子擴散，使其連接成一個整體的工藝過程。切割：使材料切斷、割離的工藝過程。

焊接分三類：①熔化焊：熔化金屬從而使接頭連接起來。②壓力焊：金屬焊件受壓使接頭連接起來。③釬焊：熔化釬料使焊件接頭連接起來。特點：①省料省時。②拼小成大。③技術高。④能制雙層金屬。

手工電弧焊 工作原理： 焊接電弧

電路短路－電弧－放電－熱量Q（2000～8000℃）工作區域：陽極、弧祝區、陰極區（直流電）陽極區：42～43％Q；

弧柱區：20～38％Q、6000～8000℃； 陰極區：36～38％Q 2400～3200℃。

陽極接焊件、陰極接焊條－正接法（厚焊件）。陽極接焊條、陰極接焊件－負接法（薄焊件）。電焊機（弧焊機）

直流弧焊機：焊逢質量好。交流弧焊機：價格較低。第二節 焊接接頭的組織與性能

一、焊接工件上溫度的變化與分布

二、焊接接頭的組織和性能 1.焊縫 2.焊接熱影響區（1）熔合區（2）過熱區（3）正火區（4）部分相變區

一、改善焊接熱影響區組織和性能的方法 第三節 焊接應力與變形 復習舊課：焊接應力和變形。第四節 焊條電弧焊

一、焊條電弧焊的焊接過程

二、電焊條

1.焊條芯：導電、填充焊縫。

2.藥皮：穩定電弧、隔絕空氣、排除渣子。

焊芯組成：C≤0.1％、Si≤0.03％、S<0.04％、P<0.03％。

藥皮組成：穩弧劑（K2CO3、Na2CO3）＋造氣劑（淀粉）＋造渣劑（螢石）＋脫氧劑（Mn、Fe）＋粘結劑（W、Fe）＋合金劑（水玻璃）。3.焊條的種類、型號和牌號 十種分類：

結構鋼焊條J、鉬和鉻鉬耐熱鋼焊條R、低溫鋼焊條D、不銹鋼焊條G、A、特殊用途焊條W、堆焊焊條B、鑄鐵焊條Z、鎳及鎳合金焊條N、銅及銅合金焊條T、鋁及鋁合金焊條L。4.焊條的選用原則 第五節 埋弧焊

一、埋弧焊的焊接過程

二、埋弧焊的特點（1）生產率高

（2）焊接質量高而且穩定（3）節省金屬材料（4）改善了勞動條件

三、埋弧焊的焊絲與焊劑

四、埋弧焊工藝 第六節 氣體保護焊

一、氬弧焊 1.不熔化極氬弧焊 2.熔化極氬弧焊 氬弧焊的特點： 脈沖氬弧焊的特點： 二、二氧化碳氣體保護焊 CO2氣體保護焊

第七節 等離子弧焊接與切割 等離子弧焊接的特點：

（1）等離子弧焊的焊接速度高，生產率高，焊逢表面光潔。（2）可焊接很薄的箔材。

第八節 微型計算機在電弧焊中的應用 焊接機器人的優點： 復習舊課：各種焊接方法。第二章 其它常用焊接方法

第一節 電阻焊

一、點焊

二、縫焊

三、對焊 第二節 摩擦焊 摩擦焊的特點：

第三節 釬焊

一、硬釬焊

二、軟釬焊釬焊的特點：

第四節 電渣焊電渣焊的特點：

第五節 真空電子束焊接 真空電子束焊接的特點：

第六節 激光焊接

激光焊接的特點：復習舊課：各種焊接方法。第三章 常用金屬材料的焊件 第一節 金屬材料的焊件性

一、焊接性的概念

金屬材料的焊接性，是指被焊金屬在采用一定的焊件方法、焊件材料、工藝常數及結構形式條件下，獲得優質焊接接頭的難易程度。

二、鋼材焊接性的估算方法 根據經驗：

W（C）當量<0.4％時，鋼材塑性良好，淬硬傾向不明顯，焊接性良好。

W（C）當量＝0.4％～0.6％時，鋼材塑性下降，淬硬傾向明顯，焊接性能相對較差。W（C）當量>0.6％時，鋼材塑性較低，淬硬傾向很強，焊接性不好。

三、小型抗裂試驗法 第二節 碳鋼的焊接

一、低碳鋼的焊接

二、中、高碳鋼的焊接 焊接的特點：

第三節 合金結構鋼的焊接（1）熱影響區的淬硬傾向（2）焊接接頭的裂紋傾向

第四節 鑄鐵的補焊 鑄鐵的焊接特點：

第五節 非鐵金屬及其合金的焊接

一、銅及銅合金的焊接 特點：

二、鋁及鋁合金的焊接 特點：

復習舊課：材料的焊接性。第四章 焊接結構設計 第一節 焊接結構件的材料 第二節 焊接接頭的工藝設計

一、焊縫的布置

（1）焊縫布置應盡量分散（2）焊縫的位置應盡可能對稱布置

（3）焊縫應盡可能避開最大應力端面和應力集中位置（4）焊縫應盡量避開機械加工表面（5）焊縫位置應便于焊接操作

二、接頭形式的選擇與設計 1.接頭形式 2.坡口形式 3.接頭過渡形式

4.其它焊接方法的接頭與坡口形式

復習舊課：金屬塑性成形原理。第八章 非金屬材料 1.來源廣泛。2.特殊的性能。第一節 塑料

是一種高分子材料，在一定條件下（加熱、加壓），可塑制成型，在使 用條件下保 持固定的形狀。

一、塑料的特性：

主要成分：樹脂＋填充劑＋增塑劑＋穩定劑＋潤滑劑＋著色。樹脂：酚醛樹脂、氨基樹脂、環氧樹脂、聚乙烯、聚氯乙稀、尼龍。高分子：幾千個、幾萬個、幾十萬個原子組成。低分子：H2O、CaCO3、C2H5OH、C12H22O11（蔗糖）

1968年開始研究、開發；1909年 2萬噸、1930年 10萬噸、1960年 640萬噸、1986年 1億噸。

1.重量輕：比重約在0.83～2.2之間，平均比重為鋁1/2，鋼1/5，鉛1/8； 最輕：聚4－甲基戊烯，最重：聚四氟乙烯。

2.優越的化學穩定性：聚四氟乙烯能耐“王水”，不必涂料。

3.優良的電絕緣性能：在高頻、超高頻條件下，陶瓷、云母不能相比。

4.比強度高：是空間技術上使用的結構材料。衡量材料：比強度：強度：密度。比彈性模量：彈性模量：密度。5.優良的耐磨、自潤滑和吸震性能。電子設備的傳動機構、隔音材料。6.粘結能力強：環氧樹脂－“萬能膠”。

7.卓越的成型性能：節約材料，節省工時，工人技術低，大批生產。

主要缺點：耐熱性不能很高，導熱系數小，表面硬度低，容易老化，機械性能低。

二、塑料的分類及用途：

按應用狀況分：通用塑料、工程塑料、耐高溫塑料。按介電性能分：低頻塑料、高頻塑料。按填料的形狀分：粉狀塑料、纖維塑料、層狀塑料。按樹脂的性質：

熱固性塑料、熱塑性塑料 1.熱固性塑料

由加熱硬化的合成樹脂制得，這一變化過程既有物理變化，又有化學變化，變化過程不可逆。再加熱不再軟化，不再具有可塑性，過高分解。

常用的包括：

①酚醛塑料：（PF）電木粉，膠木粉。苯酚＋甲醛＋木屑＋石棉＋云母等。

良好的耐熱性，耐磨性，電絕緣性，不耐氧化性酸類，應用于電話機外殼，開關、插頭、齒輪、帶輪、管、棒等。②氨基塑料：（電玉粉）。

尿醛樹脂（UF）＋密胺樹脂（MF）＋石棉。

自熄性，防毒性，耐電弧性，耐熱性，易著色。應用于日用品，餐具，電器零件，泡沫塑料、隔音材料等。③有機硅塑料

有機硅樹脂＋石棉＋玻璃纖維。

絕緣、耐高低溫、防潮、防鹽霧、耐輻射。應用于電動機、變壓器、電子器件涂料等。④環氧樹脂塑料 粘結劑 2.熱塑性塑料

可以多次反復加熱而仍具有可塑性的合成樹脂，這一過程只有物理變化而無化學變化，其變化過程是可逆的。①聚氯乙稀（PVC）氯綸

聚氯乙稀＋穩定劑＋填料＋增塑劑。

機械性能頗高，堅韌、絕緣性好，耐酸堿，化學穩定性好，自熄性，較難成型，耐熱性不高，（－15～＋55℃）。應用于電線包皮、農用薄膜、彎頭，日用品等。②聚乙烯：（PE）（高分子石蠟）

無毒，柔軟性好，耐沖擊性，透明性，易成型加工，高溫絕緣材料，耐熱性低，硬度、機械強度低。應用于無線電傳真、通訊、探測、雷達用途中的高頻絕緣電線，理想的包裝材料、農業薄膜。

③聚丙烯（PP）丙綸

耐水性，絕緣性能，化學穩定性、易成形加工，比水輕，耐磨性差，收縮性差，低溫呈脆性，易受紫外線照射老化。應用于容器、包裝袋、齒輪、微波元件等。④氟塑料：聚四氟乙烯（PTFE）（泰氟隆）（塑料王）氟綸

耐熱，耐寒性（－195～＋250℃），耐強酸，強堿，自熄性，絕緣性，熱膨脹性大，強度低，成型困難。應用于電容器、防火涂料。

⑤聚酰胺（PA）（尼龍Nylon、晴綸、錦綸）尼龍3、4、5、46、56、抗拉強度高，耐磨性和自潤滑性，耐熱性較低，絕緣性不高。應用于軸承、墊圈、滑輪、襯套等。

⑥ABS塑料

堅固、堅韌、堅硬，一定的化學穩定性和絕緣性能，不耐燃，不透明，耐候性不好。應用于電視機、收錄機的外殼、電話機殼、話筒等。

第二節 橡膠

是一種高分子材料，在一定條件下（加熱、加壓）可塑制成型，在使用條件下保持固定的形狀。

一、橡膠的特性：

主要成分：聚異戊二稀（橡膠樹、橡膠草的漿液）1.高彈性：800～1000％ 2.良好的吸收振動的能力。3.良好的耐蝕性。4.良好的絕緣性。5.一定的耐磨性。6.足夠的強度。

主要缺點：耐熱性不高，容易老化，易燃性，龜裂。

二、橡膠的分類及用途： 按來源分：天然橡膠、合成橡膠。按應用分：通用橡膠、特殊橡膠。1.天然橡膠：

由橡膠樹或橡膠草的漿液經去雜質和分離水分等加工程序而提煉的天然的聚異戊二稀，易溶解于醚、汽油、苯、有機溶劑，使用溫度100℃以下。2.合成橡膠：

由石油、天然氣、煤和農副產品為原料，通過有機合成制成單體，經聚合或縮聚制得彈性很高的材料。常用的包括：

①丁苯橡膠（SBR）：第一位。苯乙烯＋丁二稀。

（80～100℃）耐老化，耐熱性好，抗拉強度和耐磨性類似天然橡膠 加工性能不及天然橡膠。應用于輪胎、膠板。②丁腈橡膠（NBR）： 丁二稀＋丙稀腈。

耐油性、密封性好、耐熱較好150℃，不耐臭氧及寒冷，加工性較差。應用于密封圈、油管等。③順丁橡膠（BR）第二位。

聚丁二稀橡膠。優異的彈性、耐磨性，耐寒性。120℃以下，不耐熱，易燃。應用于輪胎、運輸帶等。

④聚氨酯橡膠（UR）： 氨基甲酸酯。

耐磨、耐油性好，強度較高。不耐熱，80℃以下。應用于膠帶、實心輪胎、耐磨制品等。⑤氟橡膠（FPM）： 氟基單體。200℃以下，耐高溫，耐蝕性好，抗輻射。應用于墊圈、化工襯里、高級密封件等。

第三節 陶瓷

是多晶體，由無數細小晶體聚集組成。

一、陶瓷的特性：

主要成分：氧化鋁＋氧化硅＋粘土。1.硬度高：氧化鋁陶瓷硬度（HRC68～70）2.抗壓強度高： 3.耐高溫： 4.耐磨損： 5.耐蝕性： 6.導熱選擇性： 7.導電選擇性：

主要缺點：脆性大，不能敲、彎、拉、剪切，急冷急熱。

二、陶瓷的分類及用途：

按用途：普通陶瓷（傳統陶瓷）、特種陶瓷。1.普通陶瓷： 粘土＋長石＋石英。

良好的耐熱性，耐蝕性，抗壓強度大。脆。應用于日常生活中（日用陶瓷、衛生陶瓷）和工業上（電瓷、耐酸陶瓷）2.特種陶瓷：

氧化物＋氮化物＋碳化物。

①電瓷 SiO2＋Al2O3＋K2O＋Na2O＋CaO＋MgO。

良好的絕緣性、耐蝕性，脆。應用于高、低壓輸電線路使用。②耐酸陶瓷： SiO2＋Al2O3＋CaF。

良好的耐酸、耐堿性能，脆。主要應用于化工容器、熱交換器（>170℃）③過濾陶瓷： Al2O3＋SiO2＋SiC。良好的過濾和分離性能（0.2～200μm），耐酸堿，脆。④高溫、耐腐蝕陶瓷（BN 氮化硼陶瓷）。

良好的耐熱（2800℃），耐蝕性，硬度低，脆。應用于坩鍋等。

第四節 復合材料

由兩種或兩種以上不同性質的或不同組織的材料組成的。

一、復合材料的特性： 1.較高的強度、剛度、耐蝕性。2.減磨、耐磨、隔熱、減震。

主要缺點：抗沖擊能力差、質量不穩定、成本較高。

二、分類及用途：

纖維復合材料、層疊復合材料、細粒復合材料、骨架復合材料。1.纖維復合材料

玻璃纖維復合材料：熱固性樹脂＋玻璃纖維。（玻璃鋼）抗拉、抗彎、抗壓強度好，沖擊韌性差。應用于儀器、儀表、機械零件等。2.層疊復合材料：（三合板）

多層復合：鋼＋青銅＋塑料。耐磨、機械性能好，難于制造。應用于軸承、墊片等。3.細粒復合材料

夾層結構材料：兩層薄而強的面板，中間夾一層輕而弱的芯子組成。面板：紙、木材、塑料。芯子：紙、棉布、石棉。

質輕，比強度、比剛度高，表面光滑。應用于隔音裝置、防火板、火車車箱等。

第五節 涂料

由一種有機高分子膠體的混和溶液，涂抹在物體表面上能結成干膜。

一、涂料的特性： 1.保護作用，標志。2.裝飾作用，偽裝。

主要缺點：有刺激性味，易磨損。

二、涂料的分類：

按涂料用途：建筑用漆、船舶用漆、汽車用漆。按施工方法：刷用漆、噴漆。

按成膜類：油酯類Y、瀝青類L、橡膠類J。1.酚醛樹脂漆

酚醛樹脂＋油類＋顏料＋溶劑＋輔助材料。

漆膜硬，光澤，干燥快、防潮、防銹。應用于家居、建筑、船舶、機械等。2.瀝青

瀝青＋油料＋顏料＋溶劑。

耐水性，絕緣性，耐酸堿，黑又亮。應用于縫紉機、自行車、五金等。

復習舊課：焊接結構設計。第一章 金屬切削的基礎知識 第一節 切削運動及切削要素

一、零件表面的形狀及切削要素 切削運動包括主遠動和進給運動 主運動的速度最高，消耗功率最大。

二、切削用量 1.切削速度V 2.進給量f 3.背吃刀量a

三、切削層參數

1.切削層公稱橫截面積A 2.切削層公稱寬度b 3.切削層公稱厚度h 第二節 刀具材料及刀具構造

一、刀具材料

1.對刀具材料的基本要求（1）較高的硬度（2）足夠的強度和韌度（3）較好的耐磨性（4）較高的耐熱性 較好的工藝性 2.常用的刀具材料 高速鋼 硬質合金 陶瓷刀具

3.其它新型刀具材料簡介（1）高速鋼的改進（2）硬質合金的改進（3）人造金剛石（4）立方氮化硼

二、刀具角度

1.車刀切削部分的組成（1）前刀面（2）后刀面（3）切削刃

2.車刀切削部分的主要角度（1）刀具靜止參考系 a.基面 b.切削平面 c.正交平面 d.假定工作平面（2）車刀主要角度 a.主偏角 b.副偏角 c.前角 d.后角 e.刃傾角