BC第2章 熱加工基礎(chǔ)

第2章熱加工基礎(chǔ)

2.1.1概述1.熱處理的定義:時間溫度臨界溫度

熱加保溫冷卻2.1熱處理2.熱處理的主要目的:改變鋼的性能。3.熱處理的應(yīng)用范圍:整個制造業(yè)。4.熱處理的分類熱處理普通熱處理表面熱處理退火;正火;淬火;回火;表面淬火

化學(xué)熱處理感應(yīng)加熱淬火火焰加熱淬火滲碳;滲氮;碳氮共滲;

2.1.2鋼在加熱時的轉(zhuǎn)變ASF+Fe3CQGKD4.32.110.770.02WC%1148℃1538℃727℃PLAF溫度℃912℃CFe3C6.69FAL+Fe3CL+F+AA+

Fe3CEFFe3C未溶Fe3CA殘余Fe3CAAAA

形核A

長大殘余Fe3C溶解A均勻化

一、奧氏體的形成奧氏體的形成過程二、奧氏體晶粒大小對鋼的

力學(xué)性能的影響1.奧氏體晶粒均勻細(xì)小，熱處理后鋼的力學(xué)性能提高。2.粗大的奧氏體晶粒在淬火時容易引起工件產(chǎn)生較大的變形甚至開裂。三、奧氏體晶粒大小的影響因素1.加熱溫度和保溫時間2.原始組織：粒狀珠光體比片層珠光體奧氏體化后的晶粒更細(xì)小。3.加入合金元素：加入形成穩(wěn)定碳化物的合金元素，形成氧化物、氮化物的元素都會阻礙奧氏體晶粒長大；錳、磷促進(jìn)奧氏體晶粒長大。2.1.3鋼在冷卻時的轉(zhuǎn)變鋼在熱處理時的冷卻方式過冷奧氏體的等溫冷卻轉(zhuǎn)變過冷奧氏體的連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變一、鋼在熱處理時的冷卻方式

熱加保溫時間溫度臨界溫度連續(xù)冷卻等溫冷卻二、過冷奧氏體的等溫冷卻轉(zhuǎn)變1.建立共析鋼過冷奧氏體等溫冷卻轉(zhuǎn)變曲線----TTT曲線

(

C曲線

)T

---

timeT

---

temperatureT

---

transformation共析碳鋼TTT曲線建立過程示意圖時間(s)3001021031041010800-100100200500600700溫度(℃)0400A1示意動畫2.共析碳鋼TTT曲線的分析穩(wěn)定的奧氏體區(qū)過冷奧氏體區(qū)A向產(chǎn)物轉(zhuǎn)變開始線A向產(chǎn)物轉(zhuǎn)變終止線

A+產(chǎn)物區(qū)產(chǎn)物區(qū)A1～550℃;高溫轉(zhuǎn)變區(qū);擴(kuò)散型轉(zhuǎn)變;P轉(zhuǎn)變區(qū)。550～230℃;中溫轉(zhuǎn)變區(qū);半擴(kuò)散型轉(zhuǎn)變;

貝氏體(B)轉(zhuǎn)變區(qū);230～-50℃;低溫轉(zhuǎn)變區(qū);非擴(kuò)散型轉(zhuǎn)變;馬氏體(M)轉(zhuǎn)變區(qū)。時間(s)3001021031041010800-100100200500600700溫度(℃)0400A1MsMf3.轉(zhuǎn)變產(chǎn)物的組織與性能（1）珠光體型(P)轉(zhuǎn)變(A1～550℃):A1～650℃:

P;5～25HRC;

片間距為0.6～0.7μm(500×)。650～600℃:

細(xì)片狀P---索氏體(S);

片間距為0.2～0.4μm(1000×);25～36HRC。600～550℃:極細(xì)片狀P---托氏體(T);

片間距為＜0.2μm(電子鏡);35～40HRC。珠光體形貌像光鏡下形貌電鏡下形貌光鏡形貌電鏡形貌索氏體形貌像

托氏體形貌像電鏡形貌光鏡形貌（2）貝氏體型(B)轉(zhuǎn)變(550～230℃)550～350℃:

B上;40～45HRC;B上=過飽和碳

α-Fe條狀+Fe3C細(xì)條狀過飽和碳α-Fe條狀Fe3C細(xì)條狀羽毛狀上貝氏體組織金相圖350～230℃:

B下;50～60HRC;B下=過飽和碳

α-Fe針葉狀+Fe2.4C細(xì)片狀過飽和碳

α-Fe針葉狀Fe2.4C細(xì)片狀針葉狀下貝氏體組織金相圖（3）馬氏體型(M)轉(zhuǎn)變(230～-50℃):1)定義:馬氏體是一種碳在α–Fe中的

過飽和固溶體。2)轉(zhuǎn)變特點:在一個溫度范圍內(nèi)連續(xù)冷卻完成;轉(zhuǎn)變速度極快,即瞬間形核與長大;無擴(kuò)散轉(zhuǎn)變(Fe、C原子均不擴(kuò)散),

M與原A的成分相同,造成晶格畸變。轉(zhuǎn)變不完全性,QM=f(T)奧氏體含碳量對馬氏體轉(zhuǎn)變溫度的影響6007005003004002001000-100-2000.20.40.60.81.01.21.41.61.82.00溫度℃Wc100MsMf90805070406020301000.60.90.80.71.00.51.11.21.31.41.51.61.7Wc100殘余奧氏體量(%)奧氏體含碳量對殘余奧氏體數(shù)量的影響3)馬氏體的晶體結(jié)構(gòu):由于碳的過飽和作用,使α–Fe晶格由體心立方變成體心正方晶格。4)馬氏體的組織形態(tài):板條狀---低碳馬氏體(＜0.2%C);30～50HRC;δ=9～17%。低碳板條狀馬氏體組織金相圖4)馬氏體的組織形態(tài):針、片狀---高碳馬氏體(＞1%C);66HRC左右;δ≈1%。高碳針片狀馬氏體組織金相圖馬氏體的碳濃度Wc100507040602030100.10.30.20.400.50.60.70.80.91.0硬度(HRC)

2000抗拉強(qiáng)度σb(Mpa)

1800

1400

1000

600

2005)馬氏體的性能:

主要取決于馬氏體中的碳濃度。亞共析鋼的TTT曲線

FAP+FS+FTBM+A殘A3時間(s)3001021031041010800-100100200500600700溫度(℃)0400A1MsMf過共析鋼的TTT曲線P+Fe3CⅡS+Fe3CⅡTBM+A殘

Fe3CⅡAACM時間(s)3001021031041010800-100100200500600700溫度(℃)0400A1MsMf三、過冷奧氏體的連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變1.建立共析鋼過冷奧氏體連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變曲線----CCT曲線C---continuousC---coolingT---transformationVk共析碳鋼CCT曲線建立過程示意圖時間(lgτ)溫度℃A1PfPsA+PKMsMf水冷油冷Vk1爐冷空冷2.共析碳鋼TTT曲線與CCT曲線的比較穩(wěn)定的奧氏體區(qū)時間(s)3001021031041010800-100100200500600700溫度(℃)0400A1MsMfCCT曲線TTT曲線穩(wěn)定的奧氏體區(qū)時間(s)3001021031041010800-100100200500600700溫度(℃)0400A1MsMf3.在連續(xù)冷卻過程中TTT曲線的應(yīng)用V1V2VkV3V4V1=5.5℃/s:爐冷;PV2=20℃/s:空冷;SV3=33℃/s:油冷;T+M+A殘V4≥138℃/s:水冷;M+A殘

2.1.3鋼的普通熱處理毛坯生產(chǎn)預(yù)備熱處理機(jī)械加工最終熱處理機(jī)械精加工預(yù)備熱處理:退火;正火最終熱處理:淬火;回火一般零件生產(chǎn)的工藝路線:2.1.3.1鋼的退火1.定義:

把零件加溫到臨界溫度以上

30～50℃,保溫一段時間,然后

隨爐冷卻。2.目的:

消除應(yīng)力;降低硬度;細(xì)化晶粒;均勻成分;為最終熱處理作好組織準(zhǔn)備。三、種類退火重結(jié)晶退火低溫退火完全退火擴(kuò)散退火球化退火再結(jié)晶退火去應(yīng)力退火普通退火等溫退火普通球化退火等溫球化退火四、工藝參數(shù):溫度(°C)名稱Ac3

+30～50完全退火Ac1+20～30球化退火500～600去應(yīng)力退火Ac3+150～250擴(kuò)散退火五、熱處理后的組織和用途:1．完全退火：組織：P+F目的：①細(xì)化，均勻化粗大、不均勻組織②調(diào)整硬度→切削性↑③消除內(nèi)應(yīng)力應(yīng)用范圍：亞共析鋼，共析鋼，不適用于過共析鋼Ac3

+30～50°C

完全退火2．球化退火（不完全退火）組織：球狀P（F+球狀Fe3C

）目的：①使網(wǎng)狀、片狀Fe3C球化→HRC↓，韌性↑→切削性↑②為淬火作準(zhǔn)備應(yīng)用范圍：過共析鋼，共析鋼Ac1+20～30°C

3．去應(yīng)力退火目的：消除鑄件、鍛件、焊接件、冷沖壓件以及機(jī)加件中的殘余應(yīng)力。

加熱500-600℃，保溫，爐冷到200℃4．再結(jié)晶退火加熱溫度：Ac1以下50-150℃，或T再+30-50℃目的：消除加工硬化5．?dāng)U散退火（均勻化退火）組織：P+F或P+Fe3CII目的：消除偏析后果：粗大晶粒（應(yīng)用完全退火消除）Ac3

+150～250°C

擴(kuò)散退火2.1.3.2鋼的正火一、定義:

把零件加溫到臨界溫度以上

30～50℃，保溫一段時間，然后

在空氣中冷卻。二、目的:

消除應(yīng)力;調(diào)整硬度;細(xì)化晶粒;均勻成分;為最終熱處理作好組織準(zhǔn)備。三、工藝參數(shù):溫度(°C)名稱Ac3

+30～50亞共析鋼Ac1

+30～50共析鋼Accm+30～50過共析鋼四、熱處理后的組織:S+Fe3C

(Wc=0.6～1.4%)S+F(Wc＜0.6%)五)應(yīng)用范圍:

1.預(yù)備熱處理:調(diào)整低、中碳鋼的硬度;消除過共析鋼中的Fe3CⅡ。

2.最終熱處理:用于力學(xué)性能要求不高的普通零件。2.1.3.3鋼的淬火一、定義:

把零件加溫到臨界溫度以上

30～50℃,保溫一段時間,然

后快速冷卻(大于VK)。二、目的:為了獲得馬氏體組織,提高鋼的硬度和耐磨性。三、工藝參數(shù):溫度(°C)名稱Ac3

+30～50亞共析鋼Ac1

+30～50共析鋼Ac1

+30～50過共析鋼四、熱處理后的組織:

M+Fe3C+A殘Ac1+30～50過共析鋼M+A殘Ac1+30～50共析鋼M+A殘Ac3+30～50亞共析鋼Wc＞0.5%MAc3+30～50亞共析鋼Wc≤0.5%最終組織淬火溫度(℃)鋼種五、淬火冷卻介質(zhì)1.理想淬火冷卻介質(zhì)時間(s)3001021031041010800-100100200500600700溫度(℃)0400A1MsMf六、常用的淬火方法單液淬火雙液淬火分級淬火等溫淬火時間溫度MsA12.1.3.4鋼的回火一、定義:

把淬火后的零件重新加溫到

A1線以下某個溫度,保溫一段時間,然后冷卻到窒溫。二、目的:

消除淬火應(yīng)力,降低脆性;穩(wěn)定工件尺寸;調(diào)整淬火零件的力學(xué)性能。三、鋼在回火時的組織轉(zhuǎn)變a.馬氏體分解（800C-3000C）析出e碳化物（亞穩(wěn)定）回火組織為：過飽和a固溶體十亞穩(wěn)定e碳化物（極細(xì)的）→回火M（M’）晶格畸變降低，淬火應(yīng)力有所下降。b.殘余A有分解200-3000C：A→M’c.碳化物的聚集長大>（2800C-4000C）

e

碳化物→Fe3C片→細(xì)粒狀Fe3C

組織：鐵素體+細(xì)粒狀Fe3C→回火Td.鐵素體的回復(fù)與再結(jié)晶：多邊形F+粗粒狀Fe3C耐磨件M回=α0.3%C+ε150～250低溫回火彈簧等T回=F針+Fe3C粒350～500中溫回火調(diào)質(zhì)件S回=F多+Fe3C球500～650高溫回火四、工藝參數(shù)淬火+高溫回火=調(diào)質(zhì)處理用途組織溫度(℃)名稱淬火+高溫回火=調(diào)質(zhì)處理回火索氏體組織金相圖回火屈氏體組織金相圖回火馬氏體組織金相圖五、回火溫度與機(jī)械性能的關(guān)系

200℃以下，HRC不變。200-300℃

，M分解，殘余A轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體，硬度降低不大，高碳鋼硬度有一定的升高。>300℃

，HRC降低。韌性：400℃開始升高，600℃最高。彈性極限：在300-400℃最高。塑性：在600-650℃最高。回火組織的性能高碳回火馬氏體：強(qiáng)度、硬度高、塑性、韌性差低碳回火馬氏體：高的強(qiáng)度與韌性，硬度、耐磨性也較好回火屈氏體：屈服強(qiáng)度與彈性極限高回火索氏體：綜合機(jī)械性能。2.1.4鋼的表面熱處理表面淬火化學(xué)熱處理工藝的核心:使零件具有“表硬里韌”的力學(xué)性能。2.2

焊接概

述

一、金屬焊接成形用加熱、加壓等工藝措施，使兩分離表面產(chǎn)生原子間的結(jié)合與擴(kuò)散作用，從而獲得不可拆卸接頭的材料成形方法。二、焊接成形的分類

1．熔化焊：

2．壓力焊：3．釬焊：電弧焊（手工電弧焊、埋弧自動焊、氣體保護(hù)焊）、電渣焊、電子束焊、激光焊、等離子弧焊等電阻焊、摩擦焊、冷壓焊、超聲波焊、爆炸焊、高頻焊、擴(kuò)散焊等軟釬焊、硬釬焊三、焊接成形的特點1．接頭牢固、密封性好。2．可化大為小、以小拼大。

3．可實現(xiàn)異種金屬的連接。4．重量輕、加工裝配簡單。5．焊接應(yīng)力變形大，接頭易產(chǎn)生裂紋、夾渣、氣孔等缺陷。2.2.1

焊接基礎(chǔ)知識

2.2.1.2焊接電弧1.焊接電弧的概念焊條工件焊接電弧+-d在焊條末端和工件兩極之間的氣體介質(zhì)中，產(chǎn)生強(qiáng)烈而持久的放電現(xiàn)象。2.電弧的構(gòu)造及熱量分布陰極區(qū)：陽極區(qū)：弧柱區(qū)：2400k36%2600k42%5000~8000k21%3.電弧的極性直流電源正接極：直流電源反接極：工件—正極（陽極）；焊條—負(fù)極（陰極）。工件—負(fù)極（陰極）；焊條—正極（陽極）。用于薄板金屬的焊接2.2.1.2焊接接頭的組織與性能焊接接頭焊縫區(qū)焊接熱影響區(qū)1.焊縫區(qū)熔池金屬冷卻結(jié)晶所形成的鑄態(tài)組織。2.焊接熱影響區(qū)焊縫兩側(cè)的母材，由于焊接熱的作用，其組織和性能發(fā)生變化的區(qū)域。（1）熔合區(qū)(半熔化區(qū))是焊縫和母材金屬的交界區(qū)。（0.1-1mm）加熱溫度：T液~T固強(qiáng)度、塑性、韌性極差，是裂紋和局部脆斷的發(fā)源地。（2）過熱區(qū)加熱溫度：T固~1100℃塑性和韌性很低，是裂紋的發(fā)源地。在熱影響區(qū)內(nèi)具有過熱組織或晶粒顯著粗大的區(qū)域。（1-3mm）（3）正火區(qū)(相變重結(jié)晶區(qū))加熱溫度：1100℃~AC3在熱影響區(qū)內(nèi)相當(dāng)于受到正火處理的區(qū)域。（1.2-4mm）力學(xué)性能優(yōu)于母材。4.部分相變區(qū)(不完全重結(jié)晶區(qū))在熱影響區(qū)內(nèi)發(fā)生部分相變的區(qū)域。加熱溫度：AC3~AC1力學(xué)性能較母材稍差。力學(xué)性能最差的區(qū)域：熔合區(qū)和過熱區(qū)熱影響區(qū)及熔合區(qū)的組織與性能減小和消除焊接熱影響區(qū)的方法：①小電流、快速焊接；②

焊前預(yù)熱、焊后熱處理（正火）一、焊接應(yīng)力與變形產(chǎn)生的原因焊接應(yīng)力與變形產(chǎn)生的根本原因是：焊件(工件）在焊接過程中受到局部加熱和快速冷卻。2.2.1.3焊接應(yīng)力與變形二、焊接變形的基本形式1.收縮變形2.角變形3.彎曲變形4.扭曲變形5.波浪形變形三、焊接應(yīng)力與變形的防止1.焊接應(yīng)力的防止及消除措施1）設(shè)計時，焊縫不要密集交叉，截面和長度也應(yīng)盡可能小。2）合理選擇焊接順序。ⅡⅠⅢ②（Ⅰ—Ⅲ）①（Ⅰ—Ⅱ）（Ⅱ—Ⅲ）—ⅢⅡⅠⅢ123）錘擊或碾壓焊縫4）采用小能量、多層焊5）焊前預(yù)熱（150℃~350℃）6）焊后熱處理（去應(yīng)力退火）可消除應(yīng)力80%左右2.焊接變形的防止及矯正措施1）設(shè)計時，焊縫不要密集交叉，截面和長度也應(yīng)盡可能小。2）合理選擇焊接順序。12341—4—3—212343）反變形法。1234561—4—2—5—3—61—2—3—44）采用焊前剛性固定法。5）采用合理的焊接規(guī)范（小電流、快速焊接）。6）焊接變形的矯正①機(jī)械矯正②火焰矯正

2.2.2金屬的焊接成形方法2.2.2.1熔化焊一、手工電弧焊1.手工電弧焊的特點設(shè)備簡單、應(yīng)用靈活方便。勞動條件差、生產(chǎn)率低、質(zhì)量不穩(wěn)定。2.手工電弧焊焊接過程①引?、谛纬扇鄢丌坌纬珊缚p3.電焊條（1）電焊條的組成及作用電焊條焊條芯藥皮焊縫的填充材料

—填充焊縫電極傳導(dǎo)電流

—導(dǎo)電機(jī)械保護(hù)的作用冶金的作用穩(wěn)定電弧的作用焊條芯藥皮藥皮的種類：①氧化鈦型；②氧化鈦鈣型；③鈦鐵礦型；④氧化鈦型；⑤纖維素型；⑥低氫鉀型；⑦低氫鈉型；⑧石墨型；⑨鹽基型。（2）電焊條的分類結(jié)構(gòu)鋼焊條—J；鉬和鉻耐熱鋼焊條—R；低溫鋼焊條—W；不銹鋼焊條—A；堆焊焊條—D；鑄鐵焊條—Z；鎳及鎳合金焊條—Ni；銅及銅合金焊條—T；鋁及鋁合金焊條—L；特殊用途焊條—TSJ507藥皮種類（低氫型）抗拉強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼焊條J422藥皮種類（鈣鈦型）抗拉強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼焊條酸性焊條：堿性焊條：在熔渣中以酸性氧化物為主（TiO2、SiO2、Fe2O3）在熔渣中以堿性氧化物為主（K2O、Na2O、CaO、MnO）（3）電焊條的選用1.根據(jù)被焊工件的強(qiáng)度選用2.根據(jù)被焊工件的化學(xué)成分選用3.根據(jù)被焊工件工作條件和結(jié)構(gòu)選用4.根據(jù)實際生產(chǎn)狀況選用二、埋弧自動焊焊接電源控制箱焊接小車焊接熱源：電弧熱溶池保護(hù)：焊劑（氣、渣）1.埋弧自動焊設(shè)備及焊接過程2.埋弧自動焊工藝特點1）生產(chǎn)率高（手弧焊的5~10倍）2）焊接質(zhì)量高且穩(wěn)定。3）節(jié)約金屬材料、生產(chǎn)成本低。4）勞動條件好。5）只能在水平位置焊接。應(yīng)用：主要用于較厚鋼板的長直焊縫和較大直徑的環(huán)形焊縫焊接。如壓力容器的環(huán)焊縫和直焊縫、鍋爐冷卻壁的長直焊縫、船舶和潛艇殼體、其重機(jī)械、冶金機(jī)械（高爐爐身）等的焊接。埋弧自動焊加工過程三、氣體保護(hù)焊1.氬弧焊利用氬氣作為保護(hù)性介質(zhì)的電弧焊方法。焊接熱源：電弧熱保護(hù)介質(zhì)：ArAr①不與金屬發(fā)生化學(xué)反應(yīng)—不產(chǎn)生夾渣缺陷②不溶解于液體金屬中—不產(chǎn)生氣孔缺陷③比重大于空氣（25%）氬弧焊的特點及應(yīng)用①機(jī)械保護(hù)效果好，焊縫金屬純凈，焊縫成形美觀，焊接質(zhì)量優(yōu)良。②電弧燃燒穩(wěn)定，飛濺小。③焊接熱影響區(qū)和變形小。④可進(jìn)行全位置焊接。⑤氬氣昂貴，設(shè)備造價高。應(yīng)用：適用于易氧化的有色金屬及合金鋼材料的焊接。如：鋁、鎂、鈦及其合金和耐熱鋼、不銹鋼等。適用所有金屬材料的焊接。氬弧焊加工過程以CO2氣體作為保護(hù)性介質(zhì)的電弧焊方法。焊接熱源：電弧熱保護(hù)介質(zhì)：CO2CO2①與金屬發(fā)生化學(xué)反應(yīng)—產(chǎn)生夾渣缺陷②溶解于液體金屬中—產(chǎn)生CO

氣孔缺陷③比重大于空氣（25%）①氧化嚴(yán)重；②氣孔傾向大（CO）；③飛濺嚴(yán)重。1)存在問題2.CO2氣體保護(hù)焊①生產(chǎn)率高（是手弧焊的1~3倍）。②成本低（是手弧焊的40%）。③焊接熱影響區(qū)和變形小。④可進(jìn)行全位置焊接。⑤飛濺嚴(yán)重，焊縫成形差。應(yīng)用：適用于低碳鋼和強(qiáng)度級別不高的低合金結(jié)構(gòu)鋼的焊接。目前廣泛用于造船、機(jī)車車輛、汽車制造、農(nóng)業(yè)機(jī)械等。2）CO2氣體保護(hù)焊的特點及應(yīng)用CO2氣體保護(hù)焊加工過程四、電渣焊利用電流通過液態(tài)熔渣時產(chǎn)生的電阻熱，同時加熱熔化焊絲和金屬母材的焊接方法。焊接熱源：電阻熱保護(hù)介質(zhì)：液態(tài)熔渣1.焊接過程2.焊接特點及應(yīng)用

1）大厚度工件可一次焊成。單絲—40~60mm；單絲擺動—60~150；三絲擺動—450mm；板極電渣焊—2）生產(chǎn)率高，成本低。3）焊接質(zhì)量好。不易產(chǎn)生夾渣、氣孔等缺陷。4）熱影響區(qū)大?！负鬅崽幚?。應(yīng)用：①適用于碳鋼、合金鋼、不銹鋼等材料；②適用于厚大工件。厚度大于40mm的大型結(jié)構(gòu)件。電渣焊加工過程爆炸焊2.2.2.2壓力焊一、電阻焊

通過加壓、或同時加熱加壓，使焊件產(chǎn)生塑性變形，并經(jīng)再結(jié)晶和擴(kuò)散作用，使兩部分金屬達(dá)到原子間的結(jié)合，實現(xiàn)連接的焊接方法。1.點焊工藝參數(shù)電極壓力焊接電流通電時間適中

對組合焊件經(jīng)電極加壓，利用電流通過焊接接頭的接觸面及鄰近區(qū)域產(chǎn)生的電阻熱，實現(xiàn)焊接。焊點距離太近—分流現(xiàn)象嚴(yán)重太遠(yuǎn)—強(qiáng)度不夠應(yīng)用：4mm以下的薄板搭接。電阻焊加工過程2.縫焊應(yīng)用：3mm以下的薄板搭接。如：密封的容器（油箱、水箱等）、管道等。3.對焊主要用于棒料的對接。1）電阻對焊應(yīng)用：用于斷面簡單，直徑（或邊長）小于20mm或強(qiáng)度要求不太高的工件。2）閃光對焊應(yīng)用：用于重要工件的焊接?？珊赶嗤饘伲部珊府惙N金屬（鋁—鋼、鋁—銅等）。工件直徑—0.01mm~200mm。二、摩擦焊1.摩擦焊焊接過程2.摩擦焊接頭型式3.特點及應(yīng)用①質(zhì)量穩(wěn)定；②不需填充金屬及焊劑；③生產(chǎn)率高，易實現(xiàn)自動化。應(yīng)用：適用于黑色金屬、有色金屬；也適用于特種材料、異種材料焊接。摩擦焊加工過程2.2.2.3釬焊是將釬料熔化，利用液態(tài)釬料濕潤母材，填充接頭間隙并與母材相互擴(kuò)散，冷凝后實現(xiàn)連接的焊接方法。一、釬焊的種類1.軟釬焊2.硬釬焊釬料的熔點在450℃以下。接頭強(qiáng)度低，一般為60~190MPa，工作溫度低于100℃釬料的熔點在450℃以上。接頭強(qiáng)度高，在200MPa以上，工作溫度較高。釬料的作用①連接②填充釬料的種類①軟釬料：②硬釬料：錫鋁合金（焊錫）鋁基、銅基、銀基、鎳基合金等。2.溶劑溶劑的作用①清理作用②降低表面張力③保護(hù)作用去除表面氧化皮改善液態(tài)釬料對焊件的濕潤性，增強(qiáng)毛細(xì)管作用。二、釬料和溶劑1.釬料2.可焊同種、異種金屬和厚薄懸殊的工件。3.生產(chǎn)率高。易于實現(xiàn)自動化。4.設(shè)備簡單，生產(chǎn)投資費(fèi)用少。應(yīng)用：主要焊接精密、微型、復(fù)雜、多焊縫異種金屬的焊接。目前：軟釬焊廣泛用于電子、電器、儀表等行業(yè)；硬釬焊用于硬質(zhì)合金刀具、鉆探鉆頭、換熱器的焊接。三、釬焊的特點及應(yīng)用加熱溫度低，接頭組織、性能變化??；焊接變形小，工件尺寸精確。釬焊加工過程等離子弧焊激光焊2.2.3金屬材料的焊接性一、

金屬材料的焊接性指被焊金屬采用一定的焊接方法、焊接材料、工藝參數(shù)及結(jié)構(gòu)形式條件下，獲得優(yōu)質(zhì)焊接接頭的難易程度。焊接性①工藝焊接性：②使用焊接性：焊接接頭產(chǎn)生工藝缺陷的傾向。尤其指出現(xiàn)各種裂紋的可能性焊接接頭在使用中的可靠性。包括力學(xué)性能及其它特殊性能1.影響焊接性的因素1）焊接方法4）工藝參數(shù)2）焊接材料3）焊件化學(xué)成分2.焊接性的評定方法碳當(dāng)量估算法C—影響最顯著—基本元素—折合成碳的相當(dāng)含量對焊接性的影響其它元素CE=C+Mn/6+(Cr+Mo+V)/5+(Ni+Cu)/15CE<0.4%CE=0.4%~0.6%CE>0.6%具有良好的焊接性焊接性較差焊接性差二、常用金屬材料的焊接性能一、碳鋼的焊接1.低碳鋼的焊接低碳鋼：

C<0.25%CE<0.4%焊接性良好。2.中碳鋼的焊接中碳鋼：C：0.25~0.60%焊接性由良好較差。CE<0.4%CE=0.4%~0.60%問題焊縫區(qū)易產(chǎn)生熱裂紋熱影響區(qū)易產(chǎn)生冷裂紋3.高碳鋼的焊接高碳鋼：C>0.60%焊接性差。CE>0.60%問題焊縫區(qū)易產(chǎn)生熱裂紋熱影響區(qū)易產(chǎn)生冷裂紋措施焊前預(yù)熱（250~350℃），焊后緩冷。選用低氫型焊條。焊件開坡口，且采用細(xì)焊條、小電流、多層焊。避免選用高碳鋼作為焊接結(jié)構(gòu)件。焊補(bǔ)措施焊前預(yù)熱（150~250℃），焊后緩冷。選用低氫型焊條。焊件開坡口，且采用細(xì)焊條、小電流、多層焊。二、合金結(jié)構(gòu)鋼的焊接合金結(jié)構(gòu)鋼機(jī)械制造用結(jié)構(gòu)鋼普通低合金結(jié)構(gòu)鋼（調(diào)質(zhì)鋼、滲碳鋼）（壓力容器、鍋爐、橋梁、車輛、船舶等結(jié)構(gòu)。）普通低合金結(jié)構(gòu)鋼：低強(qiáng)度普通低合金結(jié)構(gòu)鋼：高強(qiáng)度普通低合金結(jié)構(gòu)鋼：σs<400MPaCE<0.4%16Mn、09Mn2Siσs>400MPaCE

：0.4%~0.5%焊接性良好。焊接性較差。15MnVN、18MnMoNb、14MnMoV焊前預(yù)熱（150~250℃），焊后緩冷；選用低氫型焊條；焊件開坡口，且采用細(xì)焊條、小電流、多層焊。三、鑄鐵的焊補(bǔ)（一）鑄鐵焊補(bǔ)的特點（困難）1.熔合區(qū)易產(chǎn)生白口組織和淬硬組織；2.焊縫區(qū)易產(chǎn)生裂紋；3.焊縫區(qū)易產(chǎn)生氣孔；4.熔池金屬易流失；（二）鑄鐵焊補(bǔ)的方法1.熱焊法焊前將焊件整體或局部預(yù)熱至600~700℃并施焊，焊后緩冷。用于形狀復(fù)雜，焊后需要機(jī)械加工的重要件。如汽缸體、汽缸蓋、機(jī)床導(dǎo)軌等2.冷焊法焊前不預(yù)熱或低溫預(yù)熱（400℃）的焊補(bǔ)方法。焊條①鋼芯鑄鐵焊條：適用于非加工表面的焊補(bǔ)②石墨化鑄鐵焊條：⑤高釩鑄鐵焊條：④鎳基鑄鐵焊條：③銅基鑄鐵焊條：適用于較大灰口鑄鐵件的焊補(bǔ)主要用于一般鑄鐵件的焊補(bǔ)主要用于重要件加工表面的焊補(bǔ)可進(jìn)行機(jī)械加工、塑性和抗裂較好。焊縫性能與母材基本相同，具有良好的加工性抗裂性好，可進(jìn)行機(jī)械加工。具有良好的抗裂性與加工性主要用于一般鑄鐵件的焊補(bǔ)四、有色金屬的焊接（一）鋁及鋁合金的焊接1.鋁及鋁合金的焊接特點1）易氧化；2）易產(chǎn)生氣孔；4）接頭易軟化；3）易變形開裂；2.鋁及鋁合金的焊接方法氬弧焊、氣焊、釬焊、電阻焊。（二）銅及銅合金的焊接1.銅及銅合金的焊接特點2）易氧化；3）易產(chǎn)生氣孔；1）難熔合；4）易變形開裂；2.銅及銅合金的焊接方法氬弧焊、氣焊、釬焊、電弧焊。2.3鑄造

重點內(nèi)容：合金的鑄造性能、鑄造的三類缺陷難點內(nèi)容：合金的鑄造性能與鑄造的三類缺陷關(guān)系一、什么是鑄造（液態(tài)成型）

將液態(tài)金屬澆注到與零件形狀相適應(yīng)的鑄型型腔中，凝固后獲得所需形狀和性能的毛坯或零件的成形方法。熔煉好的金屬砂型（1）材料來源廣；（2）廢品可重熔；（3）設(shè)備投資低。

二、鑄造生產(chǎn)的特點1．可生產(chǎn)形狀任意復(fù)雜的制件，特別是內(nèi)腔形狀復(fù)雜的制件。如汽缸體、汽缸蓋、蝸輪葉片、床身件等。（1）合金種類不受限制；（2）鑄件大小幾乎不受限制。2．適應(yīng)性強(qiáng)：

3．成本低：

二、鑄造生產(chǎn)的特點4.鑄造組織疏松、晶粒粗大，內(nèi)部易產(chǎn)生縮孔、縮松、氣孔等缺陷，因此，鑄件的力學(xué)性能，特別是沖擊韌度低于同種材料的鍛件。

5.鑄件質(zhì)量不夠穩(wěn)定。鑄造生產(chǎn)在機(jī)械制造業(yè)中的地位2.3.1鑄造性能及對鑄件質(zhì)量的影響合金的鑄造性能——合金在鑄造過程中表現(xiàn)出來的工藝性能。合金的充型能力合金的收縮性能充型能力不足時，會產(chǎn)生澆不足、冷隔、夾渣、氣孔等缺陷。充型——液態(tài)合金填充鑄型的過程。充型能力——液體金屬充滿鑄型型腔，獲得形狀完整、尺寸精確、輪廓清晰的成形件的能力。2.3.1.1合金的充型能力影響合金充型能力的因素合金的流動性澆注條件鑄型充填條件0.45%C鑄鋼：200mm出氣口澆口杯4.3%C鑄鐵：1800mm

一、合金的流動性1.合金的流動性：

液態(tài)合金本身的流動能力。合金流動性的好壞，通常以"螺旋形流動性試樣"的長度來衡量，將金屬液體澆入螺旋形試樣鑄型中，在相同的澆注條件下，合金的流動性愈好，所澆出的試樣愈長。2.合金流動性的影響因素（1）合金的種類

不同種類的合金，具有不同的螺旋線長度，即具有不同的流動性。其中灰鑄鐵的流動性最好，硅黃銅、鋁硅合金次之，而鑄鋼的流動性最差。（2）化學(xué)成分和結(jié)晶特征

純金屬和共晶成分的合金，凝固是由鑄件壁表面向中心逐漸推進(jìn)，凝固后的表面比較光滑，對未凝固液體的流動阻力較小，所以流動性好。

在一定凝固溫度范圍內(nèi)結(jié)晶的亞共晶合金，凝固時鑄件內(nèi)存在一個較寬的既有液體又有樹枝狀晶體的兩相區(qū)。凝固溫度范圍越寬，則枝狀晶越發(fā)達(dá)，對金屬流動的阻力越大，金屬的流動性就越差。a）在恒溫下凝固b）在一定溫度范圍內(nèi)凝固PbSb20406080204060800流動性（cm）100200300溫度（℃）03.澆注系統(tǒng)的的結(jié)構(gòu)

澆注系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)越復(fù)雜，流動阻力越大，充型能力越差。

二、澆注條件三、鑄型充填條件1.鑄型的蓄熱系數(shù)

鑄型的蓄熱系數(shù)表示鑄型從其中的金屬吸取熱量并儲存在本身的能力。1.澆注溫度

一般T澆越高，液態(tài)金屬的充型能力越強(qiáng)。2.充型壓力

液態(tài)金屬在流動方向上所受的壓力越大，充型能力越強(qiáng)。鑄型的熱導(dǎo)率和質(zhì)量熱容越大，對液態(tài)合金的激冷作用越強(qiáng)，合金的充型能力就越差。如金屬型和砂型。

2.鑄型溫度

鑄型溫度越高，液態(tài)金屬與鑄型的溫差越小，充型能力越強(qiáng)。3.鑄型中的氣體鑄型中氣體越多，將增加型腔內(nèi)的壓力，合金的充型能力就越差。

2.3.1.2合金的收縮性能一、鑄件的凝固方式

1.逐層凝固

2.糊狀凝固

3.中間凝固表層中心t鑄件固相線液相線成分溫度表層中心t鑄件液固液相線液表層中心St鑄件溫度固凝固區(qū)二、合金的收縮1.收縮的概念三個階段：合金從澆注、凝固直至冷卻到室溫，其體積或尺寸縮減的現(xiàn)象，稱收縮。體收縮是鑄件產(chǎn)生縮孔或縮松的根本原因。體收縮率：線收縮率：線收縮是鑄件產(chǎn)生應(yīng)力、變形、裂紋的根本原因。（3）

固態(tài)收縮

從凝固終止溫度到室溫間的收縮。

T固

—T室（2）

凝固收縮

從凝固開始到凝固終止溫度間的收縮。

T液

—T固（1）液態(tài)收縮

從澆注溫度到凝固開始溫度之間的收縮。

T澆

—T液2.縮孔與縮松

液態(tài)合金在冷凝過程中，若其液態(tài)收縮和凝固收縮所縮減的容積得不到補(bǔ)充，則在鑄件最后凝固的部位形成一些孔洞。大而集中的稱為縮孔，細(xì)小而分散的稱為縮松。1)縮孔和縮松的形成縮孔的形成

縮孔總是出現(xiàn)在鑄件上部或最后凝固的部位，其外形特征是：內(nèi)表面粗糙，形狀不規(guī)則，多近于倒圓錐形。通常縮孔隱藏于鑄件的內(nèi)部，有時經(jīng)切削加工才能暴露出來?？s孔形成的主要原因是液態(tài)收縮和凝固收縮?？s松的形成

宏觀縮松多分布在鑄件最后凝固的部位，顯微縮松則是存在于在晶粒之間的微小孔洞，形成縮松的主要原因也是液態(tài)收縮和凝固收縮所致。2)縮孔和縮松的防止

b.防止縮孔和縮松常用的工藝措施就是控制鑄件的凝固次序，使鑄件實現(xiàn)“順序凝固”。逐層凝固合金，縮孔傾向大糊狀凝固合金，縮松傾向大。

a.選擇接近共晶成分或結(jié)晶溫度范圍窄的合金。順序凝固就是在鑄件可能出現(xiàn)縮孔的熱節(jié)處，通過增設(shè)冒口或冷鐵等工藝措施，使鑄件的凝固順序向著冒口的方向進(jìn)行。暗冒口冒口—儲存補(bǔ)縮用金屬液的空腔。冷鐵—增大冷卻速度。冷鐵熱節(jié)合理放置冒口和冷鐵動畫在鑄件的凝固以及以后的冷卻過程中，隨溫度的不斷降低，收縮不斷發(fā)生，如果這種收縮受到阻礙，就會在鑄件內(nèi)產(chǎn)生應(yīng)力，引起變形或開裂，這種缺陷的產(chǎn)生，將嚴(yán)重影響鑄件的質(zhì)量。一、鑄造應(yīng)力的產(chǎn)生

鑄造應(yīng)力按其產(chǎn)生的原因可分為兩種熱應(yīng)力機(jī)械應(yīng)力2.3.1.3鑄造應(yīng)力、變形與裂紋

熱應(yīng)力使鑄件的厚壁或心部受拉伸，薄壁或表層受壓縮。

熱應(yīng)力是永久應(yīng)力。先冷受壓后冷受拉1.熱應(yīng)力熱應(yīng)力是由于鑄件壁厚不均勻，各部分冷卻速度不同，以致在同一時期內(nèi)鑄件各部分收縮不一致而引起的應(yīng)力。

熱應(yīng)力產(chǎn)生過程

2.收縮應(yīng)力

鑄件在固態(tài)收縮時，因受到鑄型、型芯、澆冒口、箱擋等外力的阻礙而產(chǎn)生的應(yīng)力。

二、鑄造應(yīng)力的防止和消除措施

1.采用同時凝固的原則

同時凝固是指通過設(shè)置冷鐵、布置澆口位置等工藝措施，使鑄件溫差盡量變小，基本實現(xiàn)鑄件各部分在同一時間凝固。

2.提高鑄型溫度

使整個鑄件緩慢冷卻，以減小鑄型各部分的溫度差。

3.改善鑄型和型芯的退讓性

避免鑄件在凝固后的冷卻過程中受到機(jī)械阻礙。

4.進(jìn)行去應(yīng)力退火

是消除鑄造應(yīng)力最徹底的方法。

三、鑄件的變形和防止鑄件的變形包括鑄件凝固后所發(fā)生的變形以及隨后的切削加工變形。+-防止鑄件變形有以下幾種方法：

a)采用反變形法可在模樣上做出與鑄件變形量相等而方向相反的預(yù)變形量來抵消鑄件的變形，此種方法稱為反變形法。

b)進(jìn)行去應(yīng)力退火鑄件機(jī)加工之前應(yīng)先進(jìn)行去應(yīng)力退火，以穩(wěn)定鑄件尺寸，降低切削加工變形程度。

c)設(shè)置工藝?yán)?/p>

為了防止鑄件的鑄態(tài)變形，可在容易變形的部位設(shè)置工藝?yán)?。四、鑄件的裂紋與防止

1．熱裂

熱裂的形狀特征是：裂紋短、縫隙寬、形狀曲折、縫內(nèi)呈氧化色。熱裂的防止：①應(yīng)盡量選擇凝固溫度范圍小，熱裂傾向小的合金。②應(yīng)提高鑄型和型芯的退讓性，以減小機(jī)械應(yīng)力。③對于鑄鋼件和鑄鐵件，必須嚴(yán)格控制硫的含量，防止熱脆性。

當(dāng)固態(tài)合金的線收縮受到阻礙，產(chǎn)生的應(yīng)力若超過該溫度下合金的強(qiáng)度，產(chǎn)生熱裂。2．冷裂

冷裂的特征是：裂紋細(xì)小，呈連續(xù)直線狀，縫內(nèi)有金屬光澤或輕微氧化色。

冷裂的防止：1）使鑄件壁厚盡可能均勻；2）采用同時凝固的原則；3）對于鑄鋼件和鑄鐵件，必須嚴(yán)格控制磷的含量，防止冷脆性。

冷裂是鑄件處于彈性狀態(tài)時，鑄造應(yīng)力超過合金的強(qiáng)度極限而產(chǎn)生的合金成分凝固方式流動性結(jié)晶溫度范圍寬窄收縮特性第一類缺陷冷隔、澆不足第二類缺陷縮孔、縮松鑄造缺陷及其防止措施總結(jié)第三類缺陷鑄造應(yīng)力、變形、裂紋鑄造缺陷類型及產(chǎn)生原因第一類缺陷:充型能力不足時產(chǎn)生澆不足、冷隔、夾渣、氣孔等缺陷。第二類缺陷:體積收縮時產(chǎn)生縮孔和縮松等缺陷，其中逐層凝固產(chǎn)生縮孔，糊狀凝固產(chǎn)生縮松。第三類缺陷:線收縮時產(chǎn)生鑄造應(yīng)力、變形和裂紋等缺陷。第一類缺陷冷隔、澆不足提高

澆注溫度鑄型預(yù)熱縮孔、縮松收縮過大粘砂超過鑄型耐熱溫度晶粒粗大冷卻過程太長氣孔高溫下發(fā)生反應(yīng)鑄型強(qiáng)度降低粘砂

金屬液沖擊下可能垮砂夾砂、砂眼、夾渣第一類缺陷防止措施第二、三類缺陷防止措施第二類缺陷縮孔、縮松順序凝固鑄型阻

礙收縮同時凝固逐層凝固糊狀凝固縮孔縮松不均勻溫度場第三類缺陷熱應(yīng)力、變形、裂紋

2.3.2砂型鑄造方法和特點2.2.2.1砂型鑄造成形工藝一、手工造型二、機(jī)器造型

適用于單件、小批量生產(chǎn)1)生產(chǎn)效率高;2)鑄型質(zhì)量好（緊實度高而均勻、型腔輪廓清晰）;3)設(shè)備和工藝裝備費(fèi)用高，生產(chǎn)準(zhǔn)備時間較長。適用于中、小型鑄件的成批、大批量生產(chǎn)。1．機(jī)器造型的造型方法：1）震壓1．機(jī)器造型的造型方法：2）微振壓實1．機(jī)器造型的造型方法：3）高壓造型1．機(jī)器造型的造型方法：4）射砂射芯機(jī)2．機(jī)器造型的造芯方法：

2.3.3常用特種鑄造方法和特點金屬型鑄造熔模鑄造壓力鑄造低壓鑄造離心鑄造消失模鑄造液態(tài)金屬澆入金屬型鑄件獲得一、金屬型的材料及結(jié)構(gòu)材料一般采用鑄鐵，要求較高時，可選用碳鋼或低合金鋼。金屬型的結(jié)構(gòu)有水平分型式、垂直分型式和復(fù)合分型式等。2.3.3.1金屬型鑄造二、金屬型的鑄造工藝

三、金屬型鑄造的特點及適用范圍1．金屬型鑄件冷卻速度快，組織致密，力學(xué)性能高。

2．鑄件的尺寸精度和表面質(zhì)量均優(yōu)于砂型鑄造件。尺寸精度達(dá)CT7~CT9，Ra值平均可達(dá)6.3~12.5μm。

3．澆冒口尺寸小，金屬耗量減少。4．”一型多鑄”，生產(chǎn)率高，易于實現(xiàn)機(jī)械化、自動化。金屬型鑄造金屬型鑄造工藝5．金屬型不透氣、無退讓性、鑄件冷卻速度快，易產(chǎn)生

氣孔、應(yīng)力、裂紋、澆不到、冷隔、白口等鑄造缺陷，不宜鑄造形狀復(fù)雜，大型薄壁件。應(yīng)用：主要用于銅、鋁、鎂等有色合金中、小鑄件的大批量生產(chǎn)。如發(fā)動機(jī)的鋁活塞、汽缸體，油泵殼體、水泵葉輪、銅合金軸瓦、軸套等2.3.3.2熔模鑄造在易熔模樣表面包覆若干層耐火材料，待其硬化干燥后，將模樣熔去制成中空型殼，經(jīng)澆注而獲得鑄件的一種成形工藝方法。

一、熔模鑄造的工藝過程壓型蠟?zāi)＝M結(jié)殼脫蠟單個蠟?zāi)１簾?、澆注熔模鑄造的生產(chǎn)過程二、熔模鑄造的特點和適用范圍1．鑄件的精度和表面質(zhì)量較高，公差等級可達(dá)CT4~CT6，表面粗糙度Ra值達(dá)1.6~12.5μm。

2．合金種類不受限制，尤其適用于高熔點及難加工的高合金鋼，如耐熱合金、不銹鋼、磁鋼等。

3．可鑄出形狀較復(fù)雜且無分型面的鑄件，最小壁厚0.3mm

的凹槽、直徑大于0.5mm的小孔均可直接鑄出。

4．生產(chǎn)批量不受限制，單件、成批、大量生產(chǎn)均可適用。

5．工藝過程較復(fù)雜，生產(chǎn)周期長；原材料價格貴，鑄件成本高；鑄件不能太大、太長，否則熔模易變形，喪失原有精度。

應(yīng)用：它最適合25kg以下的高熔點、難以切削加工合金鑄件的成批大量生產(chǎn)。如發(fā)動機(jī)的葉片、切削刀具等。2.3.3.3壓力鑄造液態(tài)金屬在高壓作用下快速壓入金屬鑄型中，并在壓力下結(jié)晶，以獲得鑄件的成形工藝方法，又稱擠壓鑄造、壓鑄。一、壓鑄機(jī)和壓鑄工藝過程壓力鑄造實際生產(chǎn)壓力鑄造二、壓力鑄造的特點和適用范圍

1．鑄件的尺寸精度和表面質(zhì)量最高。公差等級一般為

CT4~CT7級，Ra為0.8~12.5μm。

2．鑄件的強(qiáng)度和表面硬度高。抗拉強(qiáng)度可比砂型鑄造提高25~30%，但伸長率有所下降。

3．可壓鑄出形狀復(fù)雜的薄壁件。壁厚0.3~0.5mm,孔

0.7mm

4．生產(chǎn)率高。國產(chǎn)壓鑄機(jī)每小時可鑄

50~150次，最高可達(dá)500次。

5．壓鑄設(shè)備投資大，壓鑄型制造成本高，工藝準(zhǔn)備時間長，不適宜單件、小批生產(chǎn)。6．由于壓鑄型壽命的原因，目前壓鑄尚不適宜鑄鐵、鋼等高熔點合金的鑄造。7．壓鑄件內(nèi)部存在縮孔和縮松，表皮下形成許多氣孔。應(yīng)用：有色合金薄壁小件的大批量生產(chǎn)。如汽車制造業(yè)發(fā)動機(jī)的汽缸體，儀表的殼體、支架.2.2.3.4低壓鑄造

低壓鑄造是在0.2~0.7大氣壓的低壓下將金屬液注入型腔，并在壓力下凝固成形，以獲得鑄件的方法。一、低壓鑄造的工藝過程1—鑄型2—密封蓋3—坩堝4—金屬液5—升液管二、低壓鑄造的特點及應(yīng)用范圍應(yīng)用：目前廣泛應(yīng)用于鑄造鋁合金鑄件，如汽車發(fā)動機(jī)缸體、缸蓋、活塞、葉輪等，也可用于球墨鑄鐵、銅合金等澆注較大的鑄件，如球鐵曲軸、銅合金螺旋槳等。1．澆注壓力和速度便于調(diào)節(jié)，可適應(yīng)不同材料的鑄型。2．鑄件的氣孔、夾渣等缺陷較少。

3．便于實現(xiàn)順序凝固，使鑄件組織致密、力學(xué)性能高。

4．由于省去了補(bǔ)縮冒口，使金屬的利用率提高到90~98%。

2.3.3.5離心鑄造

離心鑄造是指將熔融金屬澆入旋轉(zhuǎn)的鑄型中，使液體金屬在離心力作用下充填鑄型并凝固成形的鑄造方法。（一）離心鑄造的類型鑄型：金屬型或砂型。分類：離心鑄造機(jī)通?？煞譃榱⑹胶团P式兩大類。離心鑄造動畫（三）離心鑄造的特點及應(yīng)用范圍

1.液體金屬能在鑄型中形成中空的自由表面，不用型芯即可鑄出中空鑄件，簡化了套筒、管類鑄件的生產(chǎn)過程。2.由于旋轉(zhuǎn)時液體金屬所產(chǎn)生的離心力作用，離心鑄造可提高金屬充填鑄型的能力，因此一些流動性較差的合金和薄壁鑄件都可用離心鑄造法生產(chǎn)。3.由于離心力的作用，改善了補(bǔ)縮條件，氣體和非金屬夾雜物也易于自金屬液中排出，產(chǎn)生縮孔、縮松、氣孔和夾雜等缺陷的幾率較小。4.無澆注系統(tǒng)和冒口，節(jié)約金屬。

5.金屬中的氣體、熔渣等夾雜物，因密度較輕而集中在鑄件的內(nèi)表面上，所以內(nèi)孔的尺寸不精確，質(zhì)量也較差；鑄件易產(chǎn)生成分偏析和密度偏析。應(yīng)用：鑄鐵管、汽缸套、銅套、雙金屬軸承、特殊鋼的無縫管坯、造紙機(jī)滾筒等鑄件的生產(chǎn)。離心鑄件最大直徑可達(dá)3米，最大長度8米最大重量達(dá)幾公斤到十多噸2.3.3.6消失模鑄造

消失模鑄造又稱氣化模鑄造和實型鑄造，它是采用泡沫塑料代替木模或金屬模進(jìn)行造型。造型后模樣不取出，澆入金屬液后，模樣燃燒氣化消失，金屬液填充模樣的位置，冷卻凝固成鑄件的生產(chǎn)方法。a)模樣b)澆注前的鑄型c)澆注d)鑄件一、消失模鑄造的工藝過程（二）消失模鑄造的特點和適用范圍

1.工序簡單、生產(chǎn)周期短、效率高，勞動強(qiáng)度低；2.鑄件尺寸精度高，CT5~CT7，表面粗糙度低Ra為

6.3~12.5μm；3.可采用無粘結(jié)劑型砂，鑄件清理方便；4.零件設(shè)計自由度大，即結(jié)構(gòu)工藝性好。5.泡沫是一次性的，易出現(xiàn)黑渣、針空。消失模鑄造適用范圍較廣，幾乎不受鑄件結(jié)構(gòu)、尺寸、重量、材料和批量的限制，特別適于生產(chǎn)形狀復(fù)雜的鑄件。2.4

壓力加工

2.4.1概

述

5．模型鍛造一、金屬塑性成形（壓力加工）金屬材料在外力作用下產(chǎn)生塑性變形，獲得具有一定形狀、尺寸和力學(xué)性能的毛坯或零件的生產(chǎn)方法。二、塑性成形的基本生產(chǎn)方式

1．軋制2．?dāng)D壓3．拉拔4．自由鍛造6．板料沖壓金屬塑性加工方法1）零件大小不受限制；2）生產(chǎn)批量不受限制。三、塑性成形（壓力加工）的特點1．力學(xué)性能高1）組織致密；2）晶粒細(xì)化；3）壓合鑄造缺陷；4）使纖維組織合理分布。2．節(jié)約材料1）力學(xué)性能高，承載能力提高；2）減少零件制造中的金屬消耗（與切削加工相比）。

3．生產(chǎn)率高4．適用范圍廣2.4.2金屬塑性成型原理

一、金屬塑性變形的實質(zhì)

具有一定塑性的金屬坯料在外力作用下，當(dāng)內(nèi)應(yīng)力超過金屬的屈服點后，就會發(fā)生塑性變形，外力停止作用后，金屬的變形并不完全消失。

金屬的變形實際上就是組成金屬的晶粒的變形，晶粒的變形包括晶內(nèi)變形和晶間變形兩種。

二、金屬單晶體的塑性變形

單晶體金屬塑性變形的基本方式是滑移變形和孿晶變形。其中滑移是最主要的變形方式。

1.滑移變形晶體內(nèi)的一部分相對另一部分，沿原子排列緊密的晶面作相對滑動。單晶體滑移變形滑移是由于滑移面上的位錯運(yùn)動而產(chǎn)生的。

當(dāng)很多晶面同時滑移積累起來就形成滑移帶純鋁試件的拉伸試驗及位錯模型地毯的鄒折移動與位錯的運(yùn)動電子顯微鏡下的位錯運(yùn)動2.孿晶變形晶體在外力作用下，晶體內(nèi)一部分原子晶格相對于另一部分原子晶格發(fā)生轉(zhuǎn)動孿晶變形三、金屬多晶體的塑性變形多晶體中每個晶粒的塑性變形與單晶體相同。但是由于晶粒間有晶界存在，各單晶粒的位向又不相同，故多晶體的塑性變形要比單晶體更加困難和復(fù)雜。

(1)晶內(nèi)變形

(2)晶粒間的的滑移和轉(zhuǎn)動

1.冷變形強(qiáng)化

指金屬在低溫下進(jìn)行塑性變形時，隨著變形程度的增加，金屬的強(qiáng)度和硬度升高，塑性和韌性下降的現(xiàn)象，又稱加工硬化或冷作硬化。四、塑性變形對金屬組織和性能的影響

冷變形強(qiáng)化的原因滑移面附近的晶粒碎晶塊，晶格扭曲畸變，增大滑移阻力，使滑移難以進(jìn)行。

對某些不能通過熱處理來強(qiáng)化的金屬，可用低溫變形來提高金屬強(qiáng)度指標(biāo)，如用冷軋、冷拔和冷擠來提高低碳鋼、純銅、防銹鋁等所制型材和鍛壓件的強(qiáng)度和硬度。但在塑性加工中，冷變形強(qiáng)化使塑性變形困難，故采用加熱的方法使金屬再結(jié)晶，而獲得好的塑性。2.回復(fù)與再結(jié)晶

金屬經(jīng)冷塑性變形后，晶格畸變嚴(yán)重。位錯密度增加，晶粒破碎，產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力等導(dǎo)致系統(tǒng)自由能升高，因而處于組織不穩(wěn)定的狀態(tài)，它具有自發(fā)地恢復(fù)到原來自由能較低狀態(tài)的趨勢。但在室溫時，由于原子活動能力不足，這種不穩(wěn)定狀態(tài)尚能維持相當(dāng)長時間而不發(fā)生變化。若將冷變形金屬加熱，因原子活動能力增強(qiáng)，將會產(chǎn)生一系列組織與性能的變化。隨著溫度的升高，將依次產(chǎn)生回復(fù)、再結(jié)晶和晶粒長大三個階段，

回復(fù)回復(fù)加工硬化得到部分消除～加工硬化使金屬晶體處于不穩(wěn)定的應(yīng)力狀態(tài)，被扭曲的晶格中處于高位能的金屬原子，力圖恢復(fù)到平衡位置。當(dāng)溫度升高時，金屬原子獲得熱能，使冷變形時處于高位能的原子回復(fù)到正常排列，消除由于變形而產(chǎn)生的晶格扭曲的過程，可使內(nèi)應(yīng)力減少。再結(jié)晶再結(jié)晶加工硬化完全消失當(dāng)繼續(xù)提高加熱溫度時，金屬內(nèi)部原子活動能力進(jìn)一步提高，以某些碎晶或雜質(zhì)為核心，重新生核、長大，形成新的等軸晶粒，從而使金屬的組織和性能恢復(fù)到變形前的狀況。加工硬化現(xiàn)象完全消失，這個過程稱為再結(jié)晶。

應(yīng)用加工硬化：強(qiáng)化金屬性能；使進(jìn)一步變形困難，給生產(chǎn)帶來麻煩。回復(fù)：冷拉鋼絲卷制的彈簧進(jìn)行低溫退火，保持冷拉鋼絲強(qiáng)度，消除冷卷彈簧時產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力。再結(jié)晶：冷軋、拉拔、沖壓過程中再結(jié)晶退火，消除加工硬化。加工硬