金屬工藝學總復習

1、 ：5小題，每小題3分，共15分 ：10小題，每小題1分，共10分 ：共30空左右，每空1分，共30分 共3題，每題4分，共12分 o問答題問答題：30分左右 第一篇第一篇 金屬材料導論金屬材料導論 o金屬材料力學性能指標的金屬材料力學性能指標的含義含義、表示方法（符號）表示方法（符號） o強度包括抗拉強度強度包括抗拉強度b、屈服點（或屈服強度）、屈服點（或屈服強度）s 。 o塑性：定義，表征塑性好壞的指標塑性：定義，表征塑性好壞的指標伸長率（伸長率（）、）、 斷面收縮率（斷面收縮率（）。 o硬度：布（硬度：布（HB）、洛（）、洛（HR系列，最常用的為系列，最常用的為 HRC）、維氏硬度）、維

2、氏硬度(HV) 材料的力學性能指標材料的力學性能指標 o沖擊韌性：沖擊韌度（沖擊韌性：沖擊韌度（a ak k） o疲勞強度：疲勞強度：-1 -1 純鐵的晶體結(jié)構(gòu) o常見金屬的晶體結(jié)構(gòu)有體心立方體心立方(fcc) 、面心面心 立方（立方（bcc）、密排六方（密排六方（hcp）。 o純鐵的晶體結(jié)構(gòu)有體心立方體心立方（-Fe、-Fe） 面心立方面心立方（-Fe）。 實際金屬的晶體缺陷實際金屬的晶體缺陷 ，包括空位、間隙原子、置換原子空位、間隙原子、置換原子。 ，主要是位錯位錯。 ，主要有金屬晶體表面，晶界、相界、金屬晶體表面，晶界、相界、 亞晶界亞晶界等。 金屬的結(jié)晶 o結(jié)晶速度與過冷度（T）的關(guān)系

3、： T， 結(jié)晶速度結(jié)晶速度，晶粒越細，晶粒越細。 o金屬結(jié)晶過程形核形核和長大長大。 o晶粒對金屬材料力學性能的影響： o晶粒越細，金屬材料的強度、硬度越高，塑晶粒越細，金屬材料的強度、硬度越高，塑 性、韌性越好性、韌性越好。 純金屬結(jié)晶過程中細化晶粒的方法 o， o進行變質(zhì)處理，增加外來晶核進行變質(zhì)處理，增加外來晶核 o。 鐵碳合金及二元相圖 o合金、組元、相合金、組元、相的基本概念的基本概念 o鐵碳合金基本組成相：鐵碳合金基本組成相：F F、A A、FeFe3 3C C。 o按溶質(zhì)原子在溶劑晶格中所處的位置，固溶體分為按溶質(zhì)原子在溶劑晶格中所處的位置，固溶體分為間隙間隙 固溶體固溶體、置換

4、固溶體置換固溶體 o鐵碳合金基本組織：鐵碳合金基本組織： o固溶體固溶體：鐵素體（鐵素體（或或F F）、奧氏體（奧氏體（或或A A）； o混合物混合物：珠光體（珠光體（P P）、萊氏體（萊氏體（LdLd） o化合物化合物：滲碳體（滲碳體（FeFe3 3C C） 鋼的分類 o按含碳量高低：低碳鋼（低碳鋼（ wc0.25% ）、中中 碳鋼碳鋼（ 0.25%wc0.60% ）、高碳鋼高碳鋼 （ wc0.60% ） o工具鋼屬于高碳鋼高碳鋼。常用碳素工具鋼： T10A 平均含碳量為1%的優(yōu)質(zhì)碳素工具鋼。 o鋼中雜質(zhì)元素：Si、Mn（有益元素）（有益元素），S、 P（有害元素）（有害元素） 零件選材的一

5、般原則： o滿足使用性能使用性能要求 o滿足工藝性能工藝性能要求 o滿足經(jīng)濟性經(jīng)濟性要求 鋼的熱處理 o鋼的熱處理：是指在固態(tài)將鋼加熱到一定溫鋼的熱處理：是指在固態(tài)將鋼加熱到一定溫 度，保溫一段時間，而后冷卻，以獲得所需度，保溫一段時間，而后冷卻，以獲得所需 組織和性能的工藝方法。組織和性能的工藝方法。 o鋼熱處理過程三階段：鋼熱處理過程三階段：加熱加熱、保溫保溫和和冷卻冷卻。 o馬氏體馬氏體：C C在在-Fe-Fe中過飽和固溶體中過飽和固溶體。 鋼的熱處理 o鋼的普通熱處理工藝：退火、正火、淬火、鋼的普通熱處理工藝：退火、正火、淬火、 回火?；鼗稹?o退火、回火的目的退火、回火的目的 o淬火

6、目的：獲得硬度高的馬氏體，提高鋼的淬火目的：獲得硬度高的馬氏體，提高鋼的 強度和硬度。強度和硬度。 o調(diào)質(zhì)處理：調(diào)質(zhì)處理：淬火淬火+ +高溫回火高溫回火 o鋼表面熱處理的目的鋼表面熱處理的目的：改變工件表面層組織，：改變工件表面層組織， 提高其表面的硬度、耐磨性。提高其表面的硬度、耐磨性。 o表面淬火的方法有：表面淬火的方法有： o感應加熱、火焰加熱、激光加熱表面淬火感應加熱、火焰加熱、激光加熱表面淬火。 鑄造篇 o鑄造：是鑄造：是指將熔融的金屬液澆注入鑄型內(nèi)，指將熔融的金屬液澆注入鑄型內(nèi)， 待冷卻凝固后獲得所需形狀和性能的毛坯或待冷卻凝固后獲得所需形狀和性能的毛坯或 零件的工藝過程零件的工藝

7、過程。 o鑄造優(yōu)點：鑄造優(yōu)點： o（1 1）原材料來源廣。）原材料來源廣。 o（2 2）生產(chǎn)成本低。）生產(chǎn)成本低。 o（3 3）鑄件形狀與零件接近，尺寸不受限制）鑄件形狀與零件接近，尺寸不受限制。 鑄造 o合金鑄造性能包括合金的流動性流動性、收縮性收縮性、 偏析偏析和和吸氣性能吸氣性能等。等。 o合金的充型能力充型能力：是指液態(tài)合金充滿鑄型型液態(tài)合金充滿鑄型型 腔，獲得形狀完整、輪廓清晰鑄件的能力腔，獲得形狀完整、輪廓清晰鑄件的能力。 o充型能力不足會產(chǎn)生澆不足澆不足、冷隔冷隔等缺陷。 o液態(tài)合金流動性與合金的充型能力間的關(guān)系。 合金的流動性 o影響合金流動性的因素有哪些？ o常用合金中常用合

8、金中鑄鐵鑄鐵和和硅黃銅硅黃銅的流動性的流動性最好最好，鋁鋁 硅合金硅合金次之次之，鑄鋼鑄鋼最差最差。共晶成分的合金共晶成分的合金流流 動性動性最好最好。 合金的凝固方式 o逐層凝固逐層凝固、糊狀凝固糊狀凝固、中間凝固方式中間凝固方式。 o金屬凝固方式與鑄件質(zhì)量間的關(guān)系金屬凝固方式與鑄件質(zhì)量間的關(guān)系 o逐層凝固方式逐層凝固方式合金的充型能力強，補縮性能強，合金的充型能力強，補縮性能強， 便于防止縮孔和縮松便于防止縮孔和縮松，鑄件質(zhì)量高鑄件質(zhì)量高。 o糊狀凝固方式糊狀凝固方式合金液流動性差，不易補縮，鑄合金液流動性差，不易補縮，鑄 件在鑄造工程中所產(chǎn)生的缺陷較多，件在鑄造工程中所產(chǎn)生的缺陷較多，難

9、以獲得結(jié)晶難以獲得結(jié)晶 堅實的鑄件堅實的鑄件，鑄件質(zhì)量差鑄件質(zhì)量差。 鑄造合金的收縮 o合金收縮的三個階段： o液態(tài)收縮液態(tài)收縮、凝固收縮凝固收縮、固態(tài)收縮固態(tài)收縮 o鑄件產(chǎn)生縮孔、縮松的主要原因：液態(tài)收縮液態(tài)收縮、 凝固收縮凝固收縮 o合金產(chǎn)生應力、變形和開裂的主要原因：固固 態(tài)收縮態(tài)收縮 鑄件內(nèi)應力 o鑄造應力大致可分為熱應力熱應力和機械應力機械應力。 ：由于鑄件壁厚不均勻或各部分冷卻速鑄件壁厚不均勻或各部分冷卻速 度不同，致使鑄件各部分的收縮不同步而引起度不同，致使鑄件各部分的收縮不同步而引起 的應力的應力。 o消除或減小熱應力熱應力的措施：鑄件壁厚均勻鑄件壁厚均勻，凝 固方式采用同時凝

10、固同時凝固。 ：鑄件的固態(tài)收縮受鑄型或型芯的機 械阻礙而形成的應力。 o防止機械應力機械應力的措施：改善鑄型改善鑄型和型芯的退讓型芯的退讓 性性 石墨在灰口鑄鐵中存在的形態(tài) o灰鑄鐵：片狀片狀 o可鍛鑄鐵：團絮狀團絮狀 o蠕墨鑄鐵：蠕蟲狀蠕蟲狀 o球墨鑄鐵：球狀球狀 灰鑄鐵 o灰鑄鐵常用的孕育劑：含硅75%的硅鐵合金 o灰鑄鐵牌號表示法及意義： HTXXXHTXXX o其中“HT” “HT” 表示灰鑄鐵；“XXXXXX”表示其最 小抗拉強度值。 o應用：機床床身、機床導軌 o灰鑄鐵綜合性能最好。 砂型鑄造 o整模造型整模造型：適用于：適用于鑄件最大截面靠一端且為平鑄件最大截面靠一端且為平 面的

11、鑄件面的鑄件。 o分模造型分模造型：常用于生產(chǎn)：常用于生產(chǎn)最大截面在中部（或圓最大截面在中部（或圓 形）的鑄件形）的鑄件。 o挖砂造型挖砂造型：主要用于：主要用于分型面不是平面的單件、分型面不是平面的單件、 小批鑄件的生產(chǎn)小批鑄件的生產(chǎn)。 o假箱造型假箱造型：用于：用于成批生產(chǎn)需要挖砂造型的鑄件成批生產(chǎn)需要挖砂造型的鑄件。 o活塊造型活塊造型：主要用于生產(chǎn)：主要用于生產(chǎn)帶有突出部分且難以帶有突出部分且難以 起模的、單件、小批鑄件的生產(chǎn)起模的、單件、小批鑄件的生產(chǎn)。 砂型鑄造 o造型方法按自動化程度可分造型方法按自動化程度可分手工造型手工造型、機器機器 造型造型。 o砂型鑄造最基本的工序砂型鑄造

12、最基本的工序造型造型。 特種鑄造及鑄件中的氣孔特種鑄造及鑄件中的氣孔 o主要包括主要包括熔模鑄造、壓力鑄造、金屬型鑄造、熔模鑄造、壓力鑄造、金屬型鑄造、 離心鑄造離心鑄造等。等。 o熔模鑄造的工藝過程。熔模鑄造的工藝過程。 o壓型制造壓型制造型殼制造型殼制造焙燒、澆注等。焙燒、澆注等。 o析出性析出性氣孔、氣孔、侵入性侵入性氣孔、反應性氣孔。氣孔、反應性氣孔。 鑄件結(jié)構(gòu)設計工藝性 o1.避免外形側(cè)凹避免外形側(cè)凹 o2.去掉不必要圓角，盡量使分型面為平面去掉不必要圓角，盡量使分型面為平面 o3.盡量減少活塊的數(shù)量盡量減少活塊的數(shù)量 4.起模方便、簡單起模方便、簡單 5.盡量不用或少用型芯盡量不用

13、或少用型芯 金屬壓力加工 o壓力加工壓力加工：在外力作用下，金屬發(fā)生塑性變塑性變 形形，從而獲得具有一定形狀形狀、尺寸尺寸、組織組織和 力學性能力學性能的工件工件的生產(chǎn)方法。 o塑性變形方式包括滑移滑移和孿生孿生。其中以滑移 為主。 加工硬化（形變強化） o加工硬化（形變強化）加工硬化（形變強化）：是指金屬經(jīng)過冷變金屬經(jīng)過冷變 形后，隨著形變量增加，強度、硬度提高而形后，隨著形變量增加，強度、硬度提高而 塑性降低的現(xiàn)象塑性降低的現(xiàn)象。 o提高金屬塑性變形的措施有加熱（回復）加熱（回復）和 塑變（再結(jié)晶）塑變（再結(jié)晶）。 o消除加工硬化采用再結(jié)晶退火再結(jié)晶退火。 金屬的可鍛性 o可鍛性：衡量金屬

14、通過可鍛性：衡量金屬通過塑性加工塑性加工獲得優(yōu)質(zhì)鍛件獲得優(yōu)質(zhì)鍛件 難易程度難易程度的工藝性能。的工藝性能。 o衡量金屬可鍛性的指標：衡量金屬可鍛性的指標：塑性塑性和和變形抗力變形抗力 o金屬可鍛性的影響因素：金屬可鍛性的影響因素：金屬材料本質(zhì)金屬材料本質(zhì)（化學（化學 成分和組織）、成分和組織）、變形條件變形條件（變形溫度、變形速（變形溫度、變形速 度和應力狀態(tài)）度和應力狀態(tài)） 金屬材料的冷變形與熱變形 o再結(jié)晶溫度以上再結(jié)晶溫度以上的變形稱為的變形稱為熱變形熱變形，再結(jié)晶再結(jié)晶 溫度以下溫度以下的變形稱為的變形稱為冷變形冷變形。 o再結(jié)晶溫度再結(jié)晶溫度: T再 再=0.4T熔熔（ （K）。 o

15、能判斷某金屬材料在某一溫度下加工是屬于能判斷某金屬材料在某一溫度下加工是屬于 熱加工還是冷加工！熱加工還是冷加工！ 鍛造 o鍛造工藝包括鍛造工藝包括自由鍛、模鍛、胎膜鍛自由鍛、模鍛、胎膜鍛。 o胎膜類型：胎膜類型：扣模扣模 、套筒模、套筒模 、合模、合模。 o鍛前對金屬預熱的目的是什么？鍛前對金屬預熱的目的是什么？ o模膛包括制坯模膛、模鍛模膛。其中模鍛模模膛包括制坯模膛、模鍛模膛。其中模鍛模 膛又包括預鍛模膛和終鍛模膛。膛又包括預鍛模膛和終鍛模膛。 避免錐面或斜面 避免相貫線 避免凸臺、加強筋 做成組合件 避免加強筋、工字形、避免加強筋、工字形、 橢圓形等復雜表面橢圓形等復雜表面 避免叉形件

16、內(nèi)部的臺階避免叉形件內(nèi)部的臺階 板料沖壓 o沖壓的基本工序：分離工序、變形工序。沖壓的基本工序：分離工序、變形工序。 o分離工序分離工序：落料、沖孔、切斷：落料、沖孔、切斷 o變形工序變形工序：彎曲、脹形、拉深、翻邊：彎曲、脹形、拉深、翻邊 o凸凹模間隙對沖壓件質(zhì)量和模具壽命的影響凸凹模間隙對沖壓件質(zhì)量和模具壽命的影響： o間隙過大：間隙過大：沖壓件斷面質(zhì)量差，光亮帶小一些，剪沖壓件斷面質(zhì)量差，光亮帶小一些，剪 裂帶和毛刺均較大，但模具壽命長。裂帶和毛刺均較大，但模具壽命長。 o間隙過?。洪g隙過小：沖壓件斷面質(zhì)量好，光亮帶增大，但毛沖壓件斷面質(zhì)量好，光亮帶增大，但毛 刺也增大，模具磨損嚴重，壽

17、命受影響刺也增大，模具磨損嚴重，壽命受影響。 焊接 o焊接是指通過加熱或加壓，或者兩者并用， 并且用或不用填充材料，借助金屬原子間的 結(jié)合與擴散，使分離的金屬材料牢固連接在 一起。 電弧焊焊接接頭的組織和性能 o焊接熱影響區(qū)：指焊縫附近因焊接熱作用而焊縫附近因焊接熱作用而 發(fā)生組織和性能變化的區(qū)域發(fā)生組織和性能變化的區(qū)域。 o焊接熱影響區(qū)包括熔合區(qū)熔合區(qū)、過熱區(qū)過熱區(qū)、正火區(qū)正火區(qū) 和部分相變區(qū)部分相變區(qū)。 o熔化區(qū)是焊接接頭性能最薄弱的區(qū)域。 o焊接應力與變形產(chǎn)生的原因：焊件局部不均焊件局部不均 勻加熱，造成焊接過程的加熱和冷卻受到周勻加熱，造成焊接過程的加熱和冷卻受到周 圍冷金屬的拘束，不

18、能自由膨脹和收縮圍冷金屬的拘束，不能自由膨脹和收縮。 焊接變形 o焊接變形形式：尺寸收縮尺寸收縮、角變形角變形、彎曲變彎曲變 形形、扭曲變形扭曲變形、波浪變形波浪變形等。 o焊接變形的防止與消除的措施：焊縫對稱分焊縫對稱分 布、采用反變形、采用對稱焊和分段倒退焊、布、采用反變形、采用對稱焊和分段倒退焊、 采用多層多道焊、固定定位焊采用多層多道焊、固定定位焊等。 o普通電焊條的組成：焊芯焊芯和藥皮藥皮 電焊條 o藥皮的作用： oa.幫助引弧，使電弧穩(wěn)定；幫助引弧，使電弧穩(wěn)定； ob.產(chǎn)生熔渣和氣體，保護溶池金屬不被氧化；產(chǎn)生熔渣和氣體，保護溶池金屬不被氧化； oc.向焊縫內(nèi)滲入合金元素，提高焊縫

19、強度向焊縫內(nèi)滲入合金元素，提高焊縫強度。 o焊條的種類：堿性焊條堿性焊條和酸性焊條酸性焊條。 焊接 o氣體保護焊：氬弧焊氬弧焊和二氧化碳氣體保護焊二氧化碳氣體保護焊。 o電阻焊包括點焊點焊、縫焊縫焊、對焊對焊、凸焊凸焊。 o對焊形式：電阻對焊電阻對焊和閃光對焊閃光對焊。 o釬焊包括硬釬焊硬釬焊、軟釬焊軟釬焊。 o含碳量越低，焊接性能越好含碳量越低，焊接性能越好。低碳鋼焊接性 能優(yōu)于中碳鋼和高碳鋼。 焊接工件結(jié)構(gòu)工藝性 切削加工基礎 o常見機床切削加工過程的主運動、進給運常見機床切削加工過程的主運動、進給運 動動 o切削用量三要素：切削用量三要素：切削速度切削速度（vc）、切削切削 深度深度（a

20、p）、進給量進給量（f）。 o切削速度（切削速度（vc）的計算：）的計算： min/ 1000 msm dn Vc或 刀具材料 o刀具材料的性能要求： o 較高硬度；較高硬度； o 足夠強度和韌性；足夠強度和韌性； o 較好的耐磨性；較好的耐磨性； o 較高的耐熱性或紅硬性；較高的耐熱性或紅硬性； o 較好的工藝性；較好的工藝性； o 成本低，來源廣；成本低，來源廣； 常用刀具材料 o工具鋼（高碳鋼）：碳素工具鋼（工具鋼（高碳鋼）：碳素工具鋼（T10AT10A）、）、 低合金工具鋼（低合金工具鋼（9SiCr9SiCr） o高速鋼（高速鋼（ W18Cr4VW18Cr4V ）、硬質(zhì)合金（）、硬質(zhì)合

21、金（YGYG、YTYT） 刀具刀具切削幾何參數(shù)切削幾何參數(shù) o三面三面：前刀面、主后刀面、副后刀面：前刀面、主后刀面、副后刀面 o兩刃兩刃：主切削刃、副切削刃：主切削刃、副切削刃 o一尖一尖：刀尖（兩刃的交點）：刀尖（兩刃的交點） 刀具的刀具的結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu) o整體式、焊接式、機夾式整體式、焊接式、機夾式 金屬切削過程 o切屑的形成過程切屑的形成過程 o切屑的種類：切屑的種類：帶狀切屑帶狀切屑、節(jié)狀切屑節(jié)狀切屑、崩碎切崩碎切 屑屑。 o切削瘤的控制（影響因素、控制措施）切削瘤的控制（影響因素、控制措施） 切削熱 o切削熱的產(chǎn)生：切削熱的產(chǎn)生： o（1 1）切屑層的金屬發(fā)生彈性變形、塑性變）切屑層的金

22、屬發(fā)生彈性變形、塑性變 形而產(chǎn)生大量的熱形而產(chǎn)生大量的熱 o（2 2）切屑與刀具前刀面產(chǎn)生的摩擦）切屑與刀具前刀面產(chǎn)生的摩擦 o（3 3）工件與刀具后刀面產(chǎn)生的摩擦）工件與刀具后刀面產(chǎn)生的摩擦 o切削熱的傳導：絕大多數(shù)傳給切屑（切削熱的傳導：絕大多數(shù)傳給切屑（5050 8686），以切屑形式散熱。），以切屑形式散熱。 刀具磨損 o刀具磨損過程的三個階段：初期磨損階段、正刀具磨損過程的三個階段：初期磨損階段、正 常磨損階段、急劇磨損階段。常磨損階段、急劇磨損階段。 o刀具耐用度的主要影響因素：刀具材料、刀具刀具耐用度的主要影響因素：刀具材料、刀具 角度、是否加冷卻液角度、是否加冷卻液 o刀具耐用

23、度與切削三要素的關(guān)系：切削速度（刀具耐用度與切削三要素的關(guān)系：切削速度（V V） ，切削用量（，切削用量（f f、p p），切削溫度，切削溫度，刀，刀 具磨損具磨損，耐用度，耐用度。其中切削速度（。其中切削速度（V V）影響）影響 最大。最大。 金屬切削過程 o切削加工性：切削加工性：指材料加工的難易程度。指材料加工的難易程度。 o切削液的作用：冷卻、潤滑。切削液的作用：冷卻、潤滑。 o切削液的類型：水基切削液（以冷卻作用為切削液的類型：水基切削液（以冷卻作用為 主）、油基切削液（以潤滑為主）。主）、油基切削液（以潤滑為主）。 o粗加工：冷卻、降溫粗加工：冷卻、降溫水基切削液水基切削液 o精加

24、工：潤滑，減小摩擦，提高表面質(zhì)量精加工：潤滑，減小摩擦，提高表面質(zhì)量 油基切削液油基切削液 切削加工性 o切削加工性切削加工性是指材料被切削加工的難易程度是指材料被切削加工的難易程度。 o切削用量的選用原則及切削用量如何選用？ cp vfa o機床分類及機床型號表示的含義 如如CA6140 C-類代號(車床類機床) A-結(jié)構(gòu)特性代號 6-組代號(落地及臥式車床組) 1-系代號(臥式車床系) 40-主參數(shù)(最大工件回轉(zhuǎn)直徑的1/10) 車削加工 o加工零件類型：回轉(zhuǎn)體零件加工零件類型：回轉(zhuǎn)體零件 o主運動：工件的旋轉(zhuǎn)主運動：工件的旋轉(zhuǎn) o進給運動：刀具移動進給運動：刀具移動 o加工范圍：外圓面、孔、圓錐面、退刀槽、加工范圍：外圓面、孔、圓錐面、退刀槽、 切斷、端面、倒角、內(nèi)螺紋、外螺紋、滾花、切斷、端面、倒角、內(nèi)螺紋、外螺紋、滾花、 成形面。成形面。 鉆削 o鉆孔工具：麻花鉆，麻花鉆工作部分由切削鉆孔工具：麻花鉆，麻花鉆工作部分由切削 部分和導向部分組成。部分和導向部分組成。 o鉆孔屬于鉆孔屬于粗加工粗加工，加工精度低，表面粗糙度，加工精度低，表面粗糙度 較大。較大。 o引偏：在切削力作用下，由于鉆頭剛度很差， 導向性不好，很容易彎曲，引起孔徑擴大、 孔軸偏斜、孔徑不