金属工艺学重点知识点.docx

1、金属工艺学重点知识点学第五版上册纲要强度：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（b s）、抗拉强度（b b） 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：b b：抗拉强度，材料抵抗断

2、裂的最大应力。b s :屈服强度，塑性材料抵抗塑性变形的最大应力。b 0.2 :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。a k :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，

3、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。1提高冷却速度，以增加晶核的数目。J 2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。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：S 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

4、组织。含碳量组成性能铁素体（体 心立方）600 C 0.006 %727 C 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 %727 C 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A15380纯铁的熔点C11484.3共晶点：Lc J148 Lg (A+Fe3C)D12276.69渗碳体的熔点E11482.11碳在YFe中的取大溶解度F11486.69渗碳体的成分点G9120a-Fe=Y -Fe同素异晶

5、转变点S7270.77L- 共析点P7270.0218碳在a-Fe中的取大溶解度Q6000.006600 C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=727 C P）根据含碳量的不同，可将铁碳合金分为钢（ 2.11%）和铸铁（2.116.69 %）。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

6、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 3050C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 2030 C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500600C部分铸件锻件及焊接件正火：将钢加热到 Ac3上3050 C （亚共析钢）或 Acm上3050 C （过共析钢），

7、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3050 C,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250 C 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250500C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500 C上淬

8、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r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）彳化学热处理：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

9、（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.（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I 4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。r i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）r i浇注温度：浇注温度越高，合金的粘度下降，且因为过热度高

10、， 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。I 3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* V 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J 2、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：q 2、凝固收缩：.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：

11、.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。% 人工时效：将铸件加热到 550650 C进行去应力退火。1、析出性气孔铸件中的气孔彳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

12、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

13、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。ri应尽量使分型面平直、数量少分型面的选择 2应避免不必要的型芯和活块，以简化造型工艺3应尽量使铸件全部或大部分置于下箱/ 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

14、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特 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种J 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。铸 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， 并在压力下凝固以造 获得铸件。不

15、适合钢铁铸铁件等高熔点金属。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（称为晶间变形）。每个晶粒内部都有许多滑移面，因此整块金属的变形量可以比较大。低温时，多晶体的晶间变形不可

16、过大，够则将引起金属的破坏。金属在常温下进过塑性变形后，内部组织将发生变化 1:晶粒沿最大变形的方向伸长； 2晶格与晶粒均发生扭曲，产生内应力； 3晶粒间产生碎晶。变形强化（加工硬化）：金属的力学性能将随其内部的改变而发生明显变化。变形程度增加 时，金属的强度及硬度升高，而塑性和韧性下降。其原因是由于滑移面上的碎晶 块和附近的晶格的强烈扭曲， 增大了滑移阻力，使继续滑移难以进行所致。 在冷变形时，随着变形程度的增加，金属材料的所有强度指标和强敌都有所提高， 但塑性和韧性有所下降。回复：冷变形强化是一种不稳定的现象， 将冷变形后的金属加热至一定温度后， 因原子的活动能力增强，使原子回复平衡位置，

17、晶内残余应力大大减小。 T回=（0.250.3）T熔再结晶：当温度继续升高到该金属熔点的 0.4倍时，金属原子获得更过热能，使塑性变形后金属被拉长的晶粒重新生核、结晶，变为与变形前晶格结构相同的新等轴晶粒。 T再=0.4T熔。:化学成分的影响：纯金属比合金好，碳钢中含碳量越 金属的本质：V 低可锻性越好，钢中含有形成碳化物 的元素可锻性：材料在锻造过程中经受 塑性变形而不开 裂的能力。J金属组织的影响：纯金属及固溶体的可锻性好，而碳 化物的可锻性差，铸态柱状组织和 粗晶粒结构的可锻性不如晶粒细小 而均匀组织的可锻性好。加工条件：1变形温度的影响：提高金属变形时的温度是改善金 属锻性的有效措施。

18、但加热温度过高必将产生过热、J 过烧、脱碳和严重氧化等缺陷2应变速率的影响：应变对时间的变化率3应力状态的影响：压应力的数目越多，则金属的塑 性越好：拉应力的数目越多，则金属的塑性越差。可锻性的优劣常用金属的塑性和变形抗力来综合衡量。合金成分越复杂，可锻性越差。锻造自由锻：只用简单的通用性工具，或在锻造设备上、下砧间直接是坯料变形而获得所需要的 几何形状及内部质量锻件的方法。自由锻工序：（基本工序：镦粗（使坯料高度减小、横截面积增大） 、拔长（使坯料横截面积减小、长度增加）、冲孔（在坯料上冲出透孔或不透孔）、扭转（将 坯料一部分相对另一部分绕轴线旋转一定角度） 、错移（将坯料一 部分相对另一部

19、分错移开，但仍保持轴心平行） 、切割（将坯料分成几部分或部分地割开，或从坯料的外部隔掉一部分）辅助工序：进行基本工序之前的预变形工序 精整工序：在完成基本工序之后，用以提高锻件尺寸及位置精确的工序。模锻：利用锻模使坯料变形而获得锻件的锻造方法。主要有扣模、筒模及可分为：锤上模锻，曲柄压力机上模锻，摩擦压力机上模锻，胎模锻。 胎模锻：在自由锻设备上使用可移动模具生产模锻件的一种锻造方法。 和模三种。锻造工艺规程的制订：2分模面：上、下模或凹、凸模的分界面1余块、机械加工余量和锻造公差：为了简化零件的形状和结构，便于锻造为增加的一 部分金属称为余块；成形时为了保证机械加工最终获得所需尺寸而允许保

20、留的多余金属称机械加工余量；锻造公差是锻件名义尺寸的允许变动量。广（1）应保证模锻件能从模膛中取出。（2） 应使上、下两模沿分模面的模膛轮廓一致，以便安装模锻和生产中容易发现错模现象，及时而方便的调整模锻位置（3） 分模面应选在能使模膛深度最浅的位置上（4） 选定的分模面应使零件上所增加的余块最少2 3如果要求H很要求 小,则需先留出适当的余量以增大 H，弯好后在切除增加的金属I 3弯曲带孔件时应避免孔的变形，3对拉伸（1拉深件的外形应简单对称，深度不宜过大，以便使拉深次数最少，容易成形v的要求 y 拉深的圆角半径在不增加工艺程序的情况下，最小允许半径半径过 小必将增加拉深次数和整形工作，也增

21、加模具数量，并容易产生废品和提高成本焊接焊接：通过加热或加压（或两者并用） ，用或者不用填充材料，使工件产生原子间结合的一种连接方法。阳极区2600K，阴极区2400K，电弧中心区 60008000K阳极区占总热量的 43%，阴极区占36%，其余21%左右的热量是在弧柱中产生的。 焊接热影响区：力学性能：正火区 部分相变区 过热区熔合区焊接应力与变形：.压应力：当焊缝及相邻区金属处于加热阶段时都会膨胀，但受到焊件冷金属的阻碍， 不能自由生长而受压。V残余拉应力（焊接应力）：压应力使处于塑性变形状态的金属产生压缩变形，冷却到 室温时，其收缩又收到周围冷金属的阻碍，不能缩短到自由缩短所应达到的位置

22、 反变形法，刚性夹持法，正确选择焊接参数和焊接次序。机械矫正法，火焰解热矫正法。 焊条电弧焊的焊接过程：电弧在焊条与被焊工件之间燃烧， 电弧热使工件和焊芯共同熔化形成熔池，同时也使焊条的药皮熔化和分解。药皮：作用：提高电弧燃烧的稳定性， 防止空气对熔化金属的有害作用，对熔池焊条:的脱氧和加入合金元素，可以保证焊缝金属的化学成分和力学性能。-焊芯：组正焊缝金属的主要材料。厂酸性焊条：适合各种电源，操作性好，电弧稳定，成本低。焊缝强度稍低，不宜焊接承 受重载和要求高强度的重要结构碱性焊条：一般要求采用直流电源，焊缝强度高、抗冲击能力强，但操作性差，电弧不 L 够稳定，成本高。故只适合焊接重要构件。

23、焊 （1低碳钢和低合金钢构件，一般要求焊缝金属与母材等强度（等强度原则）条 的 选 用 原则2同一强度等级的酸性焊条或碱性焊条的选定，应依据焊接件的结构形状，钢板厚 度、载荷性质和钢材的抗裂性能而定。3低碳钢和低合金钢焊接，可按异种钢接头中的强度较低的刚才来选用焊条4铸钢件的含碳量一般都比较高，而且厚度较大，形状复杂，很容易产生裂纹，一 选用碱性焊条，并采取适当的工艺措施（如预热）进行焊接-5焊接耐热钢或不锈钢等有特殊性能要求的钢材，应选用相应的专用焊条。氩弧焊：以氩气作为保护气体的气体保护焊。 （可分为钨极氩弧焊和熔化极氩弧焊）r 1焊缝布置应尽量分散。2焊缝的位置应尽量对称布置。 3焊缝应尽量避免最大应力断面和应力集中位置。布 4焊缝应尽量避开机械加工表面。置 I5焊缝位置应便于焊接操作。