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第一篇 金属材料导论金属材料力学性能指标含义、表示方法（符号）强度包含抗拉强度b、屈服点（或屈服强度）s 。 塑性：定义，表征塑性好坏指标伸长率（）、断面收缩率（）。硬度：布（HB）、洛（HR系列，最常见为HRC）、维氏硬度(HV)材料力学性能指标o 冲击韧性：冲击韧度（ak） o 疲惫强度：-1 纯铁晶体结构o 常见金属晶体结构有体心立方(fcc) 、面心立方（bcc）、密排六方（hcp）。o 纯铁晶体结构有体心立方（-Fe、-Fe）面心立方（-Fe）。实际金属晶体缺点o 点缺点，包含空位、间隙原子、置换原子。o 线缺点，关键是位错。o 面缺点，关键有金属晶体表面，晶界、相界、亚晶界等。金属结晶o 结晶速度和过冷度（T）关系： T，结晶速度，晶粒越细。o 金属结晶过程形核和长大。o 晶粒对金属材料力学性能影响：o 晶粒越细，金属材料强度、硬度越高，塑性、韧性越好。纯金属结晶过程中细化晶粒方法o 增大冷却速度，增大过冷度o 进行变质处理，增加外来晶核o 采取机械、超声波振动、电磁搅拌等。铁碳合金及二元相图o 合金、组元、相基础概念o 铁碳合金基础组成相：F、A、Fe3C。o 按溶质原子在溶剂晶格中所处位置，固溶体分为间隙固溶体、置换固溶体o 铁碳合金基础组织：o 固溶体：铁素体（或F）、奥氏体（或A）；o 混合物：珠光体（P）、莱氏体（Ld）o 化合物：渗碳体（Fe3C）钢分类o 按含碳量高低：低碳钢（ wc0.25% ）、中碳钢（ 0.25%wc0.60% ）、高碳钢（ wc0.60% ）o 工具钢属于高碳钢。常见碳素工具钢： T10A 平均含碳量为1%优质碳素工具钢。o 钢中杂质元素：Si、Mn（有益元素），S、P（有害元素）零件选材通常标准：o 满足使用性能要求o 满足工艺性能要求o 满足经济性要求钢热处理o 钢热处理：是指在固态将钢加热到一定温度，保温一段时间，以后冷却，以取得所需组织和性能工艺方法。o 钢热处理过程三阶段：加热、保温和冷却。o 马氏体：C在-Fe中过饱和固溶体。o 钢一般热处理工艺：退火、正火、淬火、回火。o 退火、回火目标o 淬火目标：取得硬度高马氏体，提升钢强度和硬度。o 调质处理：淬火+高温回火o 钢表面热处理目标：改变工件表面层组织，提升其表面硬度、耐磨性。o 表面淬火方法有：o 感应加热、火焰加热、激光加热表面淬火第二篇 铸造篇o 铸造：是指将熔融金属液浇注入铸型内，待冷却凝固后取得所需形状和性能毛坯或零件工艺过程。o 铸造优点：o （1）原材料起源广。o （2）生产成本低。o （3）铸件形状和零件靠近，尺寸不受限制铸造o 合金铸造性能包含合金流动性、收缩性、偏析和吸气性能等。o 合金充型能力：是指液态合金充满铸型型腔，取得形状完整、轮廓清楚铸件能力。o 充型能力不足会产生浇不足、冷隔等缺点。o 液态合金流动性和合金充型能力间关系合金流动性o 影响合金流动性原因有哪些？o 常见合金中铸铁和硅黄铜流动性最好，铝硅合金次之，铸钢最差。共晶成份合金流动性最好。合金流动性o 影响合金流动性原因有哪些？o 常见合金中铸铁和硅黄铜流动性最好，铝硅合金次之，铸钢最差。共晶成份合金流动性最好。合金凝固方法o 逐层凝固、糊状凝固、中间凝固方法。o 金属凝固方法和铸件质量间关系 o 逐层凝固方法合金充型能力强，补缩性能强，便于预防缩孔和缩松，铸件质量高。o 糊状凝固方法合金液流动性差，不易补缩，铸件在铸造工程中所产生缺点较多，难以取得结晶坚实铸件，铸件质量差。铸造合金收缩o 合金收缩三个阶段：o 液态收缩、凝固收缩、固态收缩o 铸件产生缩孔、缩松关键原因：液态收缩、凝固收缩o 合金产生应力、变形和开裂关键原因：固态收缩铸件内应力o 铸造应力大致可分为热应力和机械应力。o 热应力：因为铸件壁厚不均匀或各部分冷却速度不一样，致使铸件各部分收缩不一样时而引发应力。o 消除或减小热应力方法：铸件壁厚均匀，凝固方法采取同时凝固。o 机械应力：铸件固态收缩受铸型或型芯机械阻碍而形成应力。o 预防机械应力方法：改善铸型和型芯退让性石墨在灰口铸铁中存在形态o 灰铸铁：片状o 可锻铸铁：团絮状o 蠕墨铸铁：蠕虫状o 球墨铸铁：球状灰铸铁o 灰铸铁常见孕育剂：含硅75%硅铁合金o 灰铸铁牌号表示法及意义： HTXXXo 其中“HT” 表示灰铸铁；“XXX”表示其最小抗拉强度值。o 应用：机床床身、机床导轨o 灰铸铁综合性能最好。砂型铸造o 整模造型：适适用于铸件最大截面靠一端且为平面铸件。o 分模造型：常见于生产最大截面在中部（或圆形）铸件。o 挖砂造型：关键用于分型面不是平面单件、小批铸件生产。o 假箱造型：用于成批生产需要挖砂造型铸件。o 活块造型：关键用于生产带有突出部分且难以起模、单件、小批铸件生产。砂型铸造o 造型方法按自动化程度可分手工造型、机器造型。o 砂型铸造最基础工序造型。特种铸造及铸件中气孔o 关键包含熔模铸造、压力铸造、金属型铸造、离心铸造等。o 熔模铸造工艺过程。o 压型制造型壳制造焙烧、浇注等。析出性气孔、侵入性气孔、反应性气孔。铸件结构设计工艺性1.避免外形侧凹2.去掉无须要圆角，尽可能使分型面为平面3.尽可能降低活块数量4.起模方便、简单5.尽可能不用或少用型芯第三篇 金属压力加工o 压力加工：在外力作用下，金属发生塑性变形，从而取得含有一定形状、尺寸、组织和力学性能工件生产方法。o 塑性变形方法包含滑移和孪生。其中以滑移为主。加工硬化（形变强化）o 加工硬化（形变强化）：是指金属经过冷变形后，伴随形变量增加，强度、硬度提升而塑性降低现象。o 提升金属塑性变形方法有加热（回复）和塑变（再结晶）。o 消除加工硬化采取再结晶退火。金属可锻性o 可锻性：衡量金属经过塑性加工取得优质锻件难易程度工艺性能。o 衡量金属可锻性指标：塑性和变形抗力o 金属可锻性影响原因：金属材料本质（化学成份和组织）、变形条件（变形温度、变形速度和应力状态）金属材料冷变形和热变形o 再结晶温度以上变形称为热变形，再结晶温度以下变形称为冷变形。 o 再结晶温度: T再=0.4T熔（K）。o 能判定某金属材料在某一温度下加工是属于热加工还是冷加工！铸造o 铸造工艺包含自由锻、模锻、胎膜锻。o 胎膜类型：扣模 、套筒模 、合模。o 锻前对金属预热目标是什么？o 模膛包含制坯模膛、模锻模膛。其中模锻模膛又包含预锻模膛和终锻模膛。避免锥面或斜面（锻件结构工艺）避免凸台、加强筋做成组合件避免锥面或斜面避免相贯线避免加强筋、工字形、椭圆形等复杂表面避免叉形件内部台阶板料冲压o 冲压基础工序：分离工序、变形工序。o 分离工序：落料、冲孔、切断o 变形工序：弯曲、胀形、拉深、翻边o 凸凹模间隙对冲压件质量和模具寿命影响：o 间隙过大：冲压件断面质量差，光亮带小部分，剪裂带和毛刺均较大，但模具寿命长。o 间隙过小：冲压件断面质量好，光亮带增大，但毛刺也增大，模具磨损严重，寿命受影响。第四篇 焊接o 焊接是指经过加热或加压，或二者并用，而且用或不用填充材料，借助金属原子间结合和扩散，使分离金属材料牢靠连接在一起。电弧焊焊接接头组织和性能o 焊接热影响区：指焊缝周围因焊接热作用而发生组织和性能改变区域。o 焊接热影响区包含熔合区、过热区、正火区和部分相变区。 o 熔化区是焊接接头性能最微弱区域。o 焊接应力和变形产生原因：焊件局部不均匀加热，造成焊接过程加热和冷却受到周围冷金属拘束，不能自由膨胀和收缩。焊接变形o 焊接变形形式：尺寸收缩、角变形、弯曲变形、扭曲变形、波浪变形等。o 焊接变形预防和消除方法：焊缝对称分布、采取反变形、采取对称焊和分段倒退焊、 采取多层多道焊、固定定位焊等。o 一般电焊条组成：焊芯和药皮电焊条o 药皮作用：o a.帮助引弧，使电弧稳定；o b.产生熔渣和气体，保护溶池金属不被氧化；o c.向焊缝内渗透合金元素，提升焊缝强度。o 焊条种类：碱性焊条和酸性焊条。焊接o 气体保护焊：氩弧焊和二氧化碳气体保护焊。o 电阻焊包含点焊、缝焊、对焊、凸焊。o 对焊形式：电阻对焊和闪光对焊。o 钎焊包含硬钎焊、软钎焊。o 含碳量越低，焊接性能越好。低碳钢焊接性能优于中碳钢和高碳钢。焊接工件结构工艺性第五篇 切削加工基础o 常见机床切削加工过程主运动、进给运动o 切削用量三要素：切削速度（vc）、切削深度（ap）、进给量（f）。o 切削速度（vc）计算：刀具材料o 刀具材料性能要求：o 较高硬度；o 足够强度和韧性；o 很好耐磨性；o 较高耐热性或红硬性；o 很好工艺性；o 成本低，起源广；常见刀具材料o 工具钢（高碳钢）：碳素工具钢（T10A）、低合金工具钢（9SiCr）o 高速钢（ W18Cr4V ）、硬质合金（YG、YT）刀具切削几何参数o 三面：前刀面、主后刀面、副后刀面o 两刃：主切削刃、副切削刃o 一尖：刀尖（两刃交点）刀具结构o 整体式、焊接式、机夹式金属切削过程o 切屑形成过程o 切屑种类：带状切屑、节状切屑、崩碎切屑。o 切削瘤控制（影响原因、控制方法）切削热o 切削热产生：o （1）切屑层金属发生弹性变形、塑性变形而产生大量热o （2）切屑和刀具前刀面产生摩擦o （3）工件和刀具后刀面产生摩擦o 切削热传导：绝大多数传给切屑（5086），以切屑形式散热。刀具磨损o 刀具磨损过程三个阶段：早期磨损阶段、正常磨损阶段、急剧磨损阶段。o 刀具耐用度关键影响原因：刀具材料、刀具角度、是否加冷却液o 刀具耐用度和切削三要素关系：切削速度（V），切削用量（f、p），切削温度，刀具磨损，耐用度。其中切削速度（V）影响最大。金属切削过程o 切削加工性：指材料加工难易程度。o 切削液作用：冷却、润滑。o 切削液类型：水基切削液（以冷却作用为主）、油基切削液（以润滑为主）。o 粗加工：冷却、降温水基切削液o 精加工：润滑，减小摩擦，提升表面质量 油基切削液切削加工性o 切削加工性是指材料被切削加工难易程度。o 切削用量选择标准及切削用量怎样选择？o 机床分类及机床型号表示含义如CA6140 C-类代号(车床类机床) A-结构特征代号 6-组代号(落地及卧式车床组) 1-系代号(卧式车床系) 40-主参数(最大工件回转直径1/10) 车削加工o 加工零件类型：回转体零件o 主运动：工件旋转o 进给运动：刀具移动o 加工范围：外圆面、孔、圆锥面、退刀槽、切断、端面、倒角、内螺纹、外螺纹、滚花、成形面。钻削o 钻孔工具：麻花钻，麻花钻工作部分由切削部分和导向部分组成。o 钻孔属于粗加工，加工精度低，表面粗糙度较大。o 引偏：在切削力作用下，因为钻头刚度很差，导向性不好，很轻易弯曲，引发孔径扩大、孔轴偏斜、孔径不圆等现象。扩孔和铰孔o 对于孔径大于30mm孔，先钻后扩。o 钻孔、扩孔、铰孔加工精度比较：o 钻孔（粗加工）扩孔（半精加工）铰孔（精加工）o 孔径小于1mm微小孔，电火花线切割镗孔o 箱体类、壳体类零件上孔或孔系加工。o 镗孔加工精度高，易确保各孔间位置度。刨削加工o 刨削加工设备：牛头刨、龙门刨o 加工范围：平面、槽、成形面o 刨削加工精度低，表面质量较差。属于粗加工。o 刨削加工是平面加工关键方法之一。拉削加工o 加工设备：拉床o 加工刀具：多齿拉刀o 加工精度高，表面粗糙度小。铣削加工o 铣削加工是平面加工关键工艺方法之一。o 加工设备：铣床（立式铣床、卧式铣床、龙门铣）o 加工范围：平面、槽、齿轮、o 铣削方法：周铣、端铣，其中周铣包含顺铣、逆铣，常见逆铣。o 铣削加工精度较低，表面质量较低，属于粗加工。磨削加工o 磨削加工属于精加工。o 磨削加工关键用于淬火钢件外圆面、内孔、平面加工o 加工设备：磨床（外圆磨床、内圆磨床、平面磨床）。精整加工o 精整加工：从零件表面切除很薄一层材料，以提升其尺寸精度和表面粗糙度工艺方法。o 常见精整加工方法：研磨和珩磨o 光整加工：零件表面不切除或切除极薄一层金属材料，以提升其表面粗糙度。o 常见光整加工方法：抛光。