金属工艺学重点知识点.docx
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金属工艺学重点知识点
属
工
-艺
学
纲要
bs）、抗拉强
强度：
金属材料在里的作用下，抵抗塑性变形和断裂的能力。
指标：
屈服点（度（bb）o
塑性：
金属材料在力的作用下产生不可逆永久变形的能力。
指标：
伸长率（3）、断面收缩
率（妨
硬度：
金属材料表面抵抗局部变形，特别是塑性变形压痕、划痕的能力。
「1布氏硬度：
HBS（淬火钢球）。
HBW（硬质合金球）
指标：
2洛氏硬度：
HR（金刚石圆锥体、淬火钢球或硬质和金球）
'3韦氏硬度
习题：
1什么是应力，什么是应变？
答：
试样单位面积上的拉称为应力，试样单位长度上的伸长量称为应变。
5、下列符号所表示的力学性能指标名称和含义是什么？
答：
bb：
抗拉强度，材料抵抗断裂的最大应力。
bs:
屈服强度，塑性材料抵抗塑性变形的最大应力。
b0.2:
条件屈服强度，脆性材料抵抗塑性变形的最大应力
b-1:
疲劳强度，材料抵抗疲劳断裂的最大应力。
3:
延伸率，衡量材料的塑性指标。
ak:
冲击韧性，材料单位面积上吸收的冲击功。
HRC洛氏硬度，HBS压头为淬火钢球的布氏硬度。
HBW压头为硬质合金球的布氏硬度。
过冷度：
理论结晶温度与实际结晶温度之差。
冷却速度越快，实际结晶温度越低，过冷度越
大。
纯金属的结晶包括晶核的形成和晶核的长大。
同一成分的金属，晶粒越细气强度、硬度越高，而且塑性和韧性也越好。
原因：
晶粒越细，晶界越多，而晶界是一种原子排列向另一种原子排列的过度，晶界上的排
列是犬牙交错的，变形是靠位错的变移或位移来实现的，晶界越多，要跃过的障碍越多。
厂1提高冷却速度，以增加晶核的数目。
J2在金属浇注之前，向金属液中加入变质剂进行变质处理，以增加外来晶核，还可以采用热处理或塑性加工方法，使固态金属晶粒细化。
3采用机械、超声波振动，电磁搅拌等
合金：
两种或两种以上的金属元素，或金属与非金属元素溶合在一起，构成具有金属特性的
新物质。
组成元素成为组员。
厂1、固溶体：
溶质原子溶入溶剂晶格而保持溶剂晶格类型的金属晶体。
铁碳合金组织可分为：
］2、金属化合物：
各组员按一定整数比结合而成、并具有金属性质的均匀物质（渗碳体）
3、机械混合物：
结晶过程所形成的两相混合组织。
含碳量
组成
性能
铁素体（体心立方）
600C~0.006%
727C~0.0218%
碳溶解于a-Fe中
与纯铁相似强度硬度低塑性韧性好
奥氏体（面心立方）
1148C时2.11%
727C时0.77%
碳溶解于
强度硬度不咼但是塑性优良
珠光体
0.77%
铁素体和渗碳体的机械混合物
有良好的机械性能
莱氏体
4.3%
奥氏体和渗碳体的机械混合物
特性点
温度
含碳量
含义
A
1538
0
纯铁的熔点
C
1148
4.3
共晶点：
Lc]148Lp（A+Fe3C）
D
1227
6.69
渗碳体的熔点
E
1148
2.11
碳在YFe中的取大溶解度
F
1148
6.69
渗碳体的成分点
G
912
0
a-Fe=丫-Fe同素异晶转变点
S
727
0.77
共析点
P
727
0.0218
碳在a-Fe中的取大溶解度
Q
600
0.006
600C时碳在a-Fe中的最大溶解度
ACD――液相线
ACEF――固相线
ECF――共晶线，含碳量2.11%~6.69%的所有合金经过此线都要发生共晶反应。
GS奥氏体在冷却过程中洗出铁素体的开始线。
（A3线）
ES碳在奥氏体中的溶解曲线。
（Acm线）
PSK共析线（A1线，共析反应：
As=727CP）
根据含碳量的不同，可将铁碳合金分为钢（＜2.11%）和铸铁（2.11~6.69%）。
根据成分不同，铁碳合金可分为：
工业纯钢，碳钢，白口铸铁。
钢的热处理：
将钢在固态下，通过加热、保温和冷却，以获得预期的组织和性能的工艺。
退火：
将钢加热、保温，然后随炉冷却或埋入灰中使其缓慢冷却的热处理工艺。
温度
材料
备注
完全退火
亚共析钢
Ac3上30~50C
铸钢件和重要锻件
呈奥氏体化，初始形成的奥氏体晶晶粒非常细小，缓慢冷却时通过重结晶获得细小晶粒，并消除了内应力
球化退火
过共析钢
Ac1上20~30C
过共析钢
初始形成的奥氏体内及晶界有少量未完全溶解的渗碳体，随后的冷却过程中，共析反应析出的渗碳体以未溶解的渗碳体为核心，呈球状析出，分布在铁素体基体上（球化体）
去应力退火
钢
500~600C
部分铸件锻
件及焊接件
正火：
将钢加热到Ac3上30~50C（亚共析钢）或Acm上30~50C（过共析钢），保温后在空气中冷却的热处理工艺。
一1、取代部分完全退火。
用处“2、用于普通结构件的最终热处理。
-3、用于过共析钢，以减少或消除二次渗碳体呈网状析出。
淬火：
将钢加热到Ac3或Ac1上一1、严格控制淬火加热温度
30~50C,保温后在淬火介质中快速冷-2、合理选择淬火介质
却，以获得马氏体的组织的热处理工艺。
-3、正确选择淬火方法
回火：
将钢加热到Ac1下某个温度，保温后冷却到室温的热处理工艺。
温度
目的
低温回火
250C下
降低淬火钢的内应力和脆性
各种刀具、模具、滚动轴承和耐磨件
中温回火
250~500C
使钢获得高弹性，保持较高的硬度和一定的韧性
弹簧、发条、锻模
高温回火
500C上
淬火并高温回火的符合热处理工艺称调制处理
用于承受循环应力的中碳钢重要件，连杆、曲轴、主轴、齿轮、重要螺钉
厂表面淬火：
通过快速加热，使刚的表层很快达到淬火温度，在热量来不及传到钢件心部时就
立即淬火，从而表层获得马氏体组织，而心部保持原始组织。
（电感应）
＜化学热处理：
将钢件置于适合的化学介质中加热和保温，使介质中的活性原子渗入钢件表层，
以改变钢件表层的化学成分和组织，从而获得所需的力学性能或理化性能。
（渗
I碳处理）
（1）碳素结构钢：
含碳量小于0.38%。
Q+三位数字（最低屈服点）
碳素钢：
-
（2）优质碳素结构钢：
两位数字（平均含碳量的万分数）
（3）碳素工具钢：
T+一位或两位数字（平均含碳量的千分数）
r
（1）合金结构钢合金钢-
（2）合金工具钢
I（3）特殊性能钢
铸造：
将熔炼的金属浇注到相适应的铸型空腔中，一获得一定形状、尺寸和性能的毛坯或零
件的成形方法
合金的铸造性能：
合金在铸造成形时获得外形准确、内部健全铸件的能力。
1合金的流动性
2凝固特性
“3收缩性
I4吸气性
液态合金的充型：
液态合金充满铸型型腔，获得形状准确、轮廓清晰的铸件的能力。
「1合金的流动性：
液态合金本身的流动能力。
（在常用铸造合金中灰铸铁、硅黄铜
的流动性最好，铸钢的流动性最差。
合金成分越远离共晶点，结晶温度范围就越宽，流动性越差）
r1浇注温度：
浇注温度越高，合金的粘度下降，且因为过热度高，合金在铸型中保持流动的时间较长，故充型能力强。
2浇注条件：
2充型压力：
液态合金在流动方向上所受的压力。
I3浇注系统：
浇注系统越复杂，则流动阻力越大，充型能力降低
<1、铸型材料
3铸型填充条件2、铸型温度
J[3、铸型中的气体
4、铸件结构
凝固方式-1、逐层凝固：
灰铸铁、铝硅合金，易于获得紧实铸件
J2、糊状凝固：
球墨铸铁、锡青铜、铝铜合金等
3、中间凝固
「1、液态收缩I铸件产生缩孔缩松的根本原因
铸造合金的收缩：
-2、凝固收缩/
一3、固态收缩：
铸件产生应力、变形的根本原因
顺序凝固：
主要用于必须补缩的场合，如铝青铜、硅铝合金和铸钢中。
同时凝固原则：
主要用于灰铸铁、锡青铜等
内应力的形成：
一「1热应力
'2机械应力
铸件的变形和防止：
1自然时效：
将铸件置于露天场地半年以上。
-2人工时效：
将铸件加热到550~650C进行去应力退火。
「1、析出性气孔
铸件中的气孔*2、浸入性气孔
「3、反应性气孔
习题：
2、什么是液态合金的充型能力？
它与合金的流动性有何关系？
不同成分的合金为何流动性不通？
答：
液态合金充满铸型型腔，获得形状准确、轮廓清晰的铸件的能力。
液态合金的流动性越好充型能力越强，越便于浇注出轮廓清晰，薄而复杂的铸件。
化学成分不同，凝固方式不同。
5、缩孔和缩松有何不同？
为何缩孔比缩松容易防止？
答:
缩孔和缩松使铸件的力学性能下降，缩松还可能使铸件因渗漏而报废。
缩孔集中在铸件
上部或者最后凝固的部位，而缩松分布在整个铸件中所以缩孔比缩松容易防止。
铸铁：
灰铸铁、可锻铸铁、球墨铸铁、蠕墨铸,
灰铸铁：
1、优良的减震性，2、耐磨性好，3、缺口敏感性小，4、铸造性能优良。
（受化学
KTH+两位数
字（最低抗拉强度和伸长率（力学性能在在铸
成分和冷却速度的影响）HT+三位数字（最低抗拉强度）
可锻铸铁：
将白口铸铁坯件经高温根据黑心可锻铸铁
石墨化退火而形成的一退火方彳白心可锻铸铁
种铸铁。
（玛铁或玛钢）方式珠光可锻铸铁
球墨铸铁：
向出炉的铁液中加入球化剂和孕育剂而得到的球状石墨铸铁。
铁中最好）QT+两组数字表示最低抗拉强度和伸长率。
蠕墨铸铁：
炉前处理时，先向铁液中冲入蠕化剂（稀土硅铁合金、稀土硅钙合金或镁钛合金）
力学性能介于灰铸铁和球墨铸铁之间。
RuT+三位数字（最低抗拉强度）
按照化学成分铸钢可分为铸造碳钢和铸造合金刚纯铜俗称紫铜。
机械上广泛应用的是铜合金。
三箱造型适合于两端界面大中间界面小的造型
整模造型适合最大界面在其端面的零件分模造型适合形状对称的最大截面在其中间的零件型砂和芯沙统称造型材料，必须具有一定强度、耐火性、透气性、退让性。
「1应尽量使分型面平直、数量少
分型面的选择Y2应避免不必要的型芯和活块，以简化造型工艺
I-3应尽量使铸件全部或大部分置于下箱
厂1要求的机械加工余量和最小铸孔：
设计铸造工艺图时，为铸件预先增加要切去的金属层厚度
工艺参数的选择2起模斜度：
为了便于模样从砂型中取出，凡平行起模方向的模样表面
<上所增加的斜度
3收缩率：
为保证铸件应有的尺寸，模样尺寸必须比铸件放大一个该合金的收缩量
4型芯头：
型芯的定位、支撑和排气的部分。
熔模铸造：
用易熔材料制成模样，在模样表面包覆耐火涂料制成型壳，再将模样熔化
排出型壳，从而获得无分型面的铸型，经高温焙烧后即可填沙浇注
金属型铸造：
将液态金属浇入合金的铸型中，并在重力下凝固成型以获得铸件的方法
易产生浇不足、冷隔裂纹及白口等缺陷。
1喷刷涂料，2金属型应保持一定的工作温度，3适合的出型时间。
并在压力下凝固以
压力铸造：
高温高压下降液态或半液态合金快速压入金属铸型中，
获得铸件。
不适合钢铁铸铁件等高熔点金属。
离心铸造
金属的塑性加工：
禾U用金属的塑性，使其改变形状、尺寸和改善性能，获得型材、棒材、线
材或锻压件的加工方法。
金属塑性变形的实质是：
晶体内部产生滑移的结果。
在切应力的作用下，晶体的一部分相对另一部分沿着一定的晶面产生相对滑动，（位错运动）造成晶体的塑性变形
晶粒内部缺陷：
位错对塑性变形影响最为显著。
通常使用的金属都是由大量微小晶粒组成的多晶体，其塑性变形后可以看成是由组成多晶体
的许多单个晶粒产生的变形（称为晶内变形）的综合效果。
同时，晶粒之间也有滑动和转动
（称为晶
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