机械制造基础1.2
机械制造基础(1-2数控类)g
低碳钢（<176HBS） σb ≈3.6HBS（MPa） 高碳钢（>175HBS） σb ≈3.45HBS（MPa）合 金调质钢 σb ≈3.25HBS（MPa） 灰铸铁 σb ≈0.98HBS（MPa）
第1章 机械工程材料与热处理
1.1.3 冲击韧性 金属材料在冲击载荷作用下抵抗破坏 的能力称为冲击韧性。测量冲击韧性最普 通的方法是摆锤一次冲击试验。将材料制
成带缺口的标准试样，如图1-5 所示。
图1-5 冲击试样
第1章 机械工程材料与热处理
摆锤一次冲击试验原理如图1-6所示。 ak = Ak /S = G（H-h）/S 式中 ak——冲击韧性，J· -2 ; cm S——试样缺口处的横截 面积，cm2 ; Ak——冲击吸收功，J; G——摆锤重力，N; H——摆锤初始高度，m; h——摆锤冲断试样后
第1章 机械工程材料与热处理
1.2.3 含碳量对铁碳合金组织与性能的影响 1.含碳量对铁碳合金组织的影响 随着含碳量的增加，铁碳合金组织中渗 碳体的数量相应增加，其形态、分布也随着 发生变化。不同成分的铁碳合金具有不同的 组织和不同的性能。
2.含碳量对铁碳合金性能的影响 铁碳合金中含珠光体越多，强度和硬度
第1章 机械工程材料与热处理
（2）抗拉强度 抗拉强度是指试样在拉断前所承受 的最大拉应力，即 σb = Fb / S0
朱眀zhubob机械制造基础1-2章
• • •
授人以鱼不如授人以渔
第1章
金属材料的力学性能
朱明工作室 zhubob@
• 2. 洛氏硬度 • 洛氏硬度试验：洛氏硬度试验是在初试验力F0及主 试验力F1的先后作用下，将压头压入试样表面，经 规定保持时间后卸除主试验力，用测量的残余压痕 深度来计算硬度值的一种压痕硬度试验方法，如图 1.3所示。实际测定时，试件的洛氏硬度值由硬度计 的表盘上直接读出，材料越硬，则表盘上显示值越 大。
图1.4 维氏硬度试验原理
授人以鱼不如授人以渔
第1 章
金属材料的力学性能
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• 1.2.2 冲击韧度 • 金属材料抵抗冲击载荷作用 而不破坏的能力称为冲击韧 度，冲击韧度通常用摆锤式 一次冲击试验来测定。 • 1. 摆锤式一次冲击试验 • 摆锤式一次冲击试验是目前 最普遍的一种试验方法。为 了使试验结果可以相互比较， 图1.5 冲击试验示意图 按国家标准GB/T229— 1—摆锤； 2—试样 1994规定，将金属材料作 成冲击试样。摆锤冲击试验 原理，如图1.5所示。
授人以鱼不如授人以渔
第1 章
金属材料的力学性能
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• 1.1.3 塑性 • 材料断裂前发生不可逆永久变形的能力称为塑性。 1. 断后伸长率 • 断后伸长率是指试样拉断后标距的伸长量与原标 距长度的百分比，用符号δ表示。即 • δ=（L1—L0）/L0×100﹪ • 式中 L0——试样原标距长度(mm)； • L1——试样拉断后对接的标距长度(mm)。
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第 1章
金属材料的力学性能
主讲：朱明
高级工程师、高级技师、国家经济师 高级国家职业技能鉴定考评员 高级技能专业教师
机械制造基础第一章2-1
1. 机床按什么分类？我国机床型号编制法 中将机床分为哪些大类？这些机床类别 代号分别是什么？ 2. 车床、铣床、钻床和磨床的主参数和第 二主参数分别是什么？如何表示？ 3. 试述一个具体机床型号每个代号的含义。
1
1.1.2 机床的运动分析
机床运动分析的作用：
首先根据在机床上加工的各种表面和使用的 刀具类型，分析得到这些表面的方法和所需 运动。在此基础上，分析为了实现这些运动， 机床必须具备的传动联系。次序为“表面— —运动——传动” 通过运动分析可以看出，尽管机床品种繁多， 结构各异，但可归结为几种基本运动类型的 组合与转化。
25
（2）主运动和进给运动
成形运动按其在切削加工中所起的作用，分为 主运动和进给运动。
主运动是产生切削作用去除 材料的运动。 进给运动是维持切削得以继 续而形成表面的运动。 主运动只有一个，进给运动 可有一个、多个或没有。 主运动和进给运动都可能是 简单运动或复合运动。
主运动为复合运动：车削螺纹。 进给运动为复合运动：铣削螺纹。 26
35
思考题
1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 工件表面的形成方法是什么？ 工件表面发生线的形成方法有哪些？ 机床的运动有哪些？ 表面成形运动按运动形式的复杂程度可分为哪几类？其 特点分别是什么？ 表面成形运动按其在切削加工所起的作用可分为哪两类？ 机床的传动联系都有哪几个基本组成部分？ 机床的传动链根据传动联系的性质可分为哪两类？其特 点分别是什么？ 试述卧式车床和滚齿机的传动原理。
32
例1、卧式车床的传动原理
外传动链 电动机-1-2-iv-3-4-主轴 内传动链 主轴-4-5-if-6-7-丝杠
机械制造基础 《机械制造基础》课程与岗位技能
《机械制造基础》课程与岗位技能一、课程简介《机械制造基础》是机械类相关专业必修的一门专业基础课，对培养学生的工程实践能力有着重要的作用。
通过本门课程的学习，掌握选材选工艺的能力，为学习其他专业课程和从事机械制造工作打下扎实的基础。
课程内容主要包括工程材料、成型工艺基础和机械加工基础三大部分的内容。
主要介绍工程材料的组织、性能和选用原则；零件毛坯的成型方法以及机械加工方法的基本原理和特点。
课程的主要任务是通过对工程材料、铸造、锻压、焊接、切削加工、其他成型加工方法等内容的学习,了解和掌握常用工程材料的性质、毛坯成型工艺和机械零件加工工艺的基础知识，为学习其它相关课程和从事专业技术工作奠定必要的工艺基础。
本课程内容多，涉及知识面广，实践性强，综合性高，学习前最好有金工实训的经历。
学习本课程，不但要学习掌握必要的基础理论和基本知识，还要注意理论联系实际，高度重视实践与应用环节，掌握安全操作规程，培养一定的基本操作技能，提高独立分析问题和解决问题的能力。
通过校内实训、工厂实习以及社会实践来更好地体会，加深理解和提高动手能力。
在学习中，要注意充分理解和掌握机械制造技术相关的基本概念和知识，加强对相关技能和动手能力的培养，注意理论与实践的结合，在实践中加深对课程内容的理解，将来走上工作岗位，学以致用，加深理论对实践的指导作用，才能将所学知识转为技术应用能力。
二、机械设计与制造专业职业面向机械设计与制造专业属于装备制造大类，主要面向通用设备制造业（34）、专用设备制造业（35）、电气机械和器材制造业（38）、金属制品、机械和设备修理业（43）等行业，《机械制造基础》课程提供必要的技术基础，主要是常用工程材料的性质、毛坯成型工艺和机械零件加工工艺的基础知识，为专业技术人员从事专业技术工作奠定必要的工艺基础。
三、职业岗位与岗位技能要求机械设计与制造专业属于装备制造大类，典型职业岗位有：机械设计工程技术类岗位、机械制造工程技术类岗位、车工、铣工、机械产品质量检测类岗位、增材制造（3D 打印）设备操作类岗位等，相应的岗位技能要求如下表所示。
机械制造基础第1、2、3章小结
四、金属的同素异晶转变
第 二 章
金属在固态下，随着温度的改变，由一种晶体 类型向另一种晶体类型的转变称为同素异晶转变。
结 构金 属 的 组 织
五、金属的实际晶体结构 晶体缺陷按其几何形式的特点，分为如下三类： 点缺陷、 线缺陷、面缺陷
与金 结属 晶的 晶 体 结 构
2.1
2.2
1.合金 2.组元
习惯上将淬火后高温回火的热处理方法称为调质处理， 简称“调质”。调质广泛用于处理重要的结构零件，如轴、 齿轮等,以提高零件的综合力学性能。
第 三 章 钢 的 热 处 理
3.4 表面热处理
第 三 章 钢 的 热 处 理
通过对钢件表面的加热、冷却而改变表层力学性能的金属 热处理工艺。 目的：采用表面热处理可以获得表面高硬度和心部高韧性。 表面热处理分为表面淬火和化学热处理两大类。 3.4.1 表面淬火
过冷现象与过冷度
温度（℃）
T0 T1
ΔT
0
t 时间
图2-6 纯金属的冷却 曲线 图中： T0—理论结晶温度: T1— 实际结晶温度； Δ T—过冷度（理论结晶温度T0与实际结晶温度T1之差） 过冷现象----书本P18 理论结晶温度T0与实际结晶温度T1之差，称为过冷度。 过冷度不是一个恒定值，与冷却速度有关，一般来说，液态金 属时冷却速度越大，过冷度越大，金属的实际结晶温度越低， 晶粒尺寸越小，从而得到细晶粒。
V1(炉冷):727~650 ℃ V2(空冷):650~630 ℃ 第 三 章 钢 的 热 处 理 V3(油冷):550 ℃ V4(水冷):不相交 P S M+T M+A’
Vk (临界冷却速度)：奥氏体在连续冷却过程中不分解为 珠光体型组织，而转变成马氏体和少量残余奥氏体的最 小冷却速度。
机械制造基础思考题与练习题
..《机械制造技术》思考题与练习题第一章思考题与练习题1.1 外圆车削加工时，工件上出现了哪些表面？试绘图说明，并对这些表面下定义。
1.2 何谓切削用量三要素？怎样定义？如何计算？1.3 刀具切削部分有哪些结构要素？试给这引起要素下定义。
1.4 为什么要建立刀具角度参考系？有哪两类刀具角度参考系？它们有什么差别？1.5 刀具标注角度参考系有哪几种？它们是由哪些参考平面构成？试给这些参考平面下定义。
1.6 绘图表示切断车刀和端车面刀的Kr,Kr’,γ0，α0,λs, α0’和h D,b D和A D。
1.7 确定一把单刃刀具切削部分的几何形状最少需要哪几个基本角度？1.8 切断车削时，进给运动怎样影响工作角度？1.9 纵车时进给运动怎样影响工作角度？1.10 为什么要对主剖面，切深，进给剖面之间的角度进行换算，有何实用意义？1.11 试判定车刀前角γ0，后角α0和刃倾角λs正负号的规则。
1.12 刀具切削部分材料应具备哪些性能？为什么？1.13 普通高速钢有哪些牌号，它们主要的物理，机械性能如何，适合于作什么刀具？1.14 常用的硬质合金有哪些牌号，它们的用途如何，如何选用？1.15 刀具材料与被加工材料应如何匹配？怎样根据工件材料的性质和切削条件正确选择刀具材料？1.16 涂层刀具，陶瓷刀具，人造金刚石和立方氮化硼各有什么特点？适用场合如何？第二章思考题与练习题2.1 阐明金属切削形成过程的实质？哪些指标用来衡量切削层金属的变形程度？它们之间的相互关系如何？它们是否真实的反映了切削形成过程的物理本质？为什么？2.2 切屑有哪些类型？各种类型有什么特征？各种类型切屑在什么情况下形成？2.3 试论述影响切削变形的各种因素。
2.4 第一变形区和第二变形区的变形特点是什么？2.5 试描述积屑瘤现象及成因。
积屑瘤对切削过程有哪些影响？2.6 为什么说背吃刀量对切削力的影响比进给量对切削力的影响大？2.7 切削合力为什么要分解成三个分力? 试分析各分力的作用。
机械制造基础第1章—PPT课件
ABS
优点：它具有良好的光泽，且质硬、坚韧， 它具有良好的综合机械性能， 它具有良好的耐化学腐蚀 是良好的壳体材料。它易于印刷以及电镀 特别适用于作家用电器外壳及 性和表面硬度、耐冲击性、 等表面处理 缺点：ABS耐气候性差，易 各种制品的外壳，还可做一些 良好的刚性和流动性 受阳光的作用，变色，变脆 非承重载荷结构件 优点：AAS主要是为了解决ABS的不耐气 由于其具有良好的耐气候和耐 它是不透明的微黄色颗粒， 候性而研究的。其耐气候性比ABS高10倍 老化性能，故可以代替ABS用 略重于水，具有坚韧、硬 以上，同时，加工性能也好于ABS 缺点： 于生产在室外和光照的场合下 质和刚性的特征 它耐气候性差，易受阳光的作用而变色、 使用的外壳和结构件 变脆 优点：ACS的机械性能略高于ABS，其耐 它是不透明的微黄色颗粒， 室外环境、耐气候性高于ABS 10倍，也 具有坚韧、硬质和刚性的 优于AAS。ACS的热稳定性优于ABS，加 特征 工不易变色 缺点：不耐有机溶剂 它是一种透明的颗粒，略 重于水。其表面有较高的 光泽，制品有坚韧、硬质 和刚性的特征 优点：AS具有较高的透明性和良好的机 械性能，耐化学腐蚀，耐油脂，印刷性能 良好，是优秀的透明制品的原料 缺点： 它对缺口非常敏感，有缺口就会有裂纹， 不耐疲劳，不耐冲击 它也常用于代替ABS生产在室 外和光照的场合使用的外壳和 结构件
4．材料的疲劳强度
（1）认识交变载荷。有许多机械零件（如轴、齿轮、连 杆及弹簧等）在工作过程中受到大小、方向随时间呈周 期性变化的载荷作用，这种载荷称为交变载荷。 （2）认识疲劳强度。疲劳强度是指金属材料在无数次重 复交变载荷作用下，能承受不被破坏的最大应力。 （3）疲劳破坏的原因。疲劳断裂的原因一般认为是由于 材料表面与内部的缺陷造成局部应力集中，形成微裂纹。 这种微裂纹随应力循环次数的增加而逐渐扩展，使零件 的有效承载面积逐渐减小，以至于最后承受不起所加载 荷而突然断裂。
机械制造基础目录大纲
《机械制造技术基础》第一篇金属切削基础知识绪论第一章金属切削过程的基础知识1.1基本定义1.1.1切削运动与切削用量1.1.2刀具切削部分的基本定义1.1.3刀具角度的换算1.1.4刀具工作角度1.1.5切削层参数与切削形式1.2刀具材料1.2.1刀具材料应具备的性能1.2.2常用的刀具材料1.2.3其它刀具材料本章小结思考题与练习题第二章金属切削过程的基本规律及其应用2.1金属切削过程的基本规律2.1.1切削变形2.1.2切削力2.1.3切削热与切削温度.2.1.4刀具磨损与刀具使用寿命2.2金属切削过程基本规律的应用2.2.1工件材料的切削加工性2.2.2切削液2.2.3刀具几何参数的合理选择2.2.4切削用量的合理选择2.3目前金属切削发展的几个前沿方向2.3.1高速高效切削2.3.2绿色切削2.3.3微细切削本章小结思考题与练习题第二篇零件加工工艺与装备第三章零件加工工艺的基本概念与知识3.1零件机械加工的目标与内容3.2机械加工工艺基本概念3.2.1生产过程3.2.2工艺过程3.2.3生产纲领与生产类型3.3工件定位原理3.3.1六点定位原理3.3.2定位方式和定位元件3.3.3定位符号及其标注3.4定位基准的选择与定位误差的计算3.4.1基准的分类3.4.2定位基准的选择3.4.3定位误差及计算3.4.4定位误差的组成3.4.5各种定位方法的定位误差计算3.5工件的夹紧3.5.1夹紧力的方向3.5.2夹紧力的作用点3.5.3夹紧力的大小3.6工件的装夹与获得加工精度的方法3.6.1工件装夹方式3.6.2零件获得尺寸精度的方法3.6.3零件获得形状精度的方法3.7机床运动分析3.7.1机床的分类3.7.2机床的型号编制3.7.3机床的主要技术参数3.7.4机床运动分析3.8零件工艺规程制订的基本原则与步骤3.8.1工艺规程及其应用3.8.2机加工零件的结构工艺性3.8.3加工阶段的划分3.8.4工序的划分3.8.5工序的安排3.9加工余量、工艺尺寸链、经济加工精度3.9.1加工余量的概念3.9.2影响加工余量的因素3.9.3确定加工余量的方法3.9.4工艺尺寸链3.9.5经济加工精度本章小结思考题与练习题第四章回转体零件加工工艺与装备4.1车削加工方法4.1.1车削概要4.1.2车床的主要技术参数与类型4.1.3车刀结构与材料4.1.4车床用夹具与附件4.2磨削加工方法4.2.1外圆磨床4.2.2无心外圆磨床4.2.3内圆磨床4.3孔加工机床与刀具4.3.1钻床4.3.2镗床4.3.3孔加工刀具4.4回转体的加工工艺案例分析4.4.1数控车床加工的典型零件4.4.2复杂形状的零件加工4.4.3ca6140型车床主轴加工工艺分析本章小结思考题与练习题第五章非回转体零件加工工艺与装备5.1铣削加工5.1.1铣削加工方法概述5.1.2铣削参数和铣削方式5.1.3铣刀的类型及用途5.1.4铣刀角度5.1.5铣床的类型及用途5.2刨削和插削加工5.2.1刨削加工方法概述5.2.2插削加工方法概述5.2.3刨刀与插刀5.2.4刨床与插床5.3拉削加工5.3.1拉削加工方法概述5.3.2拉刀5.3.3拉床5.4磨削加工5.4.1平面磨削5.4.2成形磨削5.4.3非回转表面加工用磨床5.5非回转表面加工中工件的装夹5.5.1非回转表面加工用夹具的结构5.5.2加工非回转表面时工件的安装5.5.3铣床夹具特点及设计要点5.5.4非回转体在磨床上的装夹5.6非回转表面加工分析与工艺应用5.6.1非回转表面加工分析5.6.2非回转零件的加工工艺案例分析本章小结思考题与练习题第三篇机械加工质量第六章机械加工精度6.1机械加工精度的基本概念6.1.1加工精度与加工误差6.1.2研究加工精度的方法6.2影响加工精度的因素6.2.1加工原理误差6.2.2机床误差6.2.3工艺系统受力变形6.2.4工艺系统的热变形6.2.5工件残余应力引起的变形6.3加工误差的统计分析6.3.1加工误差的分类6.3.2分布曲线法6.3.3点图法6.4提高加工精度的途径6，4.1减少误差法6.4.2误差补偿法6.4.3误差分组法6.4.4误差转移法6.4.5“就地加工”法6.4.6误差平均法6.4.7误差补偿法本章小结-思考题与练习题第七章机械加工表面质量7.1机械加工后的表面质量7.1.1表面质量的含义7.1.2表面质量对零件使用性能的影响7.2机械加工后的表面粗糙度7.2.1切削加工后的表面粗糙度7.2.2磨削加工后的表面粗糙度7.3机械加工后表面层的物理力学性能7.3.1机械加工后表面层的冷作硬化7.3.2机械加工后表面层金相组织的变化7.3.3机械加工后表面层的残余应力7.4控制加工表面质量的工艺途径7.4.1减小残余拉应力、防止磨削烧伤和磨削裂纹的工艺途径7.4.2采用冷压强化工艺7.4.3采用精密和光整加工工艺7.5机械加工过程中的振动问题7.5.1振动的概念与类型7.5.2机械加工中的强迫振动7.5.3机械加工中的自激振动7.5.4减少工艺系统振动的途径本章小结思考题与练习题第四篇机器装配工艺第八章机器装配工艺8.1机器装配基本问题概述8.1.1各种生产类型的装配特点8.1.2零件精度与装配精度的关系8.1.3装配中的连接方式8.2保证装配精度的方法8.2.1互换法8.2.2选配法8.2.3修配法8.2.4调整法8.3装配工艺规程的制订8.3.1装配工艺规程的内容8.3.2装配工艺规程的制订步骤和方法本章小结思考题与练习题机械制造技术名词术语中英文对照参考文献。
机械制造基础一、二章
切削速度是指切削刃上某选定点相对于工件在该点主运 动方向上的瞬时速度，即主运动的线速度。当主运动为 旋转运动时(如车削加工),切削速度为其最大的线速度。 计算公式为
当主运动为往复直线运动时(如刨削加工)，其平均切 削速度vc的计算公式为
进给量f是工件或刀具每转一周时，刀具相对于工件在 进给方向上的位移量，单位为mm/r。
ห้องสมุดไป่ตู้
3.背吃刀量ap(或切削深度) 背吃刀量是指工件上已加工表面与待加工表面间的垂直距 离，单位为mm。 车削外圆时，背吃刀量的计算公式为
第二节 金属切削刀具概述
一、刀具的类型 金属切削刀具是完成金属切削加工的重要工具。它直接 参与切削过程，从工件上切除多余的金属层。它是切削 加工过程中影响生产率、加工质量和生产成本的最活跃 的因素。刀具的性能直接决定着机床性能的发挥。 根据用途和加工方法不同，刀具有很多分类方法。图1-3 所示为常见的几种刀具类型
示。它配合主切削刃完成切削工作，并最终形成已加工表面。
(6)刀尖 主切削刃和副切削刃连接处很短的一部分切削刃称为
刀尖。为了提高刀尖的强度和耐磨性，常将刀尖磨成圆弧形或直
线形过渡刃。
三、刀具的标注角度与刀具的工作角度 为了定量地表示刀具切削部分的几何形状，用一组确定的 几何参数表达刀具表面和切削刃在空间的位置。刀具角度 是确定刀具几何形状和影响刀具切削性能的重要参数。要 确定刀具角度，首先要人为地建立参考平面即参考坐标系。 度量刀具几何参数的参考坐标系分为两种，一种是刀具静 止参考系，另一种是刀具工作参考系。 1.刀具的静止参考系与标注角度 刀具的静止参考系，是用于刀具的设计、制造、刃磨及测 量时几何参数的参考系。
2.切削中形成的表面 在切削过程中，工件上有三个不断变化着的表面，如图12所示。 (1)待加工表面 加工时即将被切除的工件表面。 (2)已加工表面 工件上经刀具切削后产生的新表面。 (3)过渡表面 工件上切削刃正在切削的表面。它是待加 工表面与已加工表面的连接表面。 二、切削用量 切削用量是切削过程中切削速度vc、进给量f和背吃刀量a p的总称。 1.切削速度vc
机械制造基础(一页纸
机械制造基础1. 工程材料分为金属材料、非金属材料、复合材料三大类。
2. 金属材料的力学性能是指在外载荷作用下其抵抗变形或破坏的能力。
3. 金属材料在外载荷的作用下抵抗塑性变形和断裂的能力成为强度。
4.在塑性金属材料的拉伸试验曲线（如图D-1）描述的材料受力和变形的关系，常用来衡量材料的指标抗拉强度b σ是指曲线上b 点处所承受的应力。
并在图中标出b 点位置。
在σ处得材料已经产生大量的塑性变形。
5. 材料产生屈服现象时的最小应力值称为屈服强度，用符合6. 衡量塑性的指标有伸长率和断面收缩率。
7. 硬度是指金属材料抵抗比它更硬的物体压入其表面的能力，即抵抗局部塑性变形的能力。
8. 金属抵抗冲击载荷作用而不破坏的能力称为冲击韧性，其数值愈大，材料的韧性愈好。
冲击韧性值的大小与试验的温度、试样的形状、表面粗糙度和内部组织等因素的影响。
9. 在塑性金属材料的拉伸实验曲线（如图c-1）描述的材料受力和变形的关系，常用来衡量材料的指标屈服强度s σ，是指曲线上S 点处所承受的应力。
并在图C-1上标出S 位置。
10. 钢的热处理工艺由加热、保温和冷却三个阶段组成，一般来说，它不改变热处理工件的形状，而改变其性能。
11. 低碳合金钢材料零件，为了发挥合金的机械综合性能，通常需要对毛坯进行退火（正火）热处理，目的是细化晶粒和降低毛坯硬度。
在粗加工后安排渗碳热处理。
最后的热处理工序要对重要表面进行表面淬火，以获得较高的表面硬度，增加零件的耐磨性。
12. 含碳量小于2.11%的铁碳合金称为碳素钢，简称碳钢。
13. 根据钢中含碳量的多少分为低碳钢（C W ﹤0.25%）、中碳钢（0.25≤C W ≤0.60%）和高碳钢（C W ﹥0.60%），含碳量大于2.11%的铁碳合金称为铸铁。
14. 在机械加工过程中，工件表层金属受到切削力的作用产生强烈的塑性变形，使工件表面的强度和硬度提高，塑性降低，这种现象称为加工硬化，又称冷作硬化。
机械制造基础复习重点PPT课件
➢ 刀具磨损
➢ 切削液
➢ 刀具材料
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2.6 切削热与切削温度
切削热来源
★ 切削过程变形和摩擦所消耗功，绝大部分转变为切削热
★ 主要来源
QA=QD+QFF+QFR
式中，QD , QFF , QFR分别为切 削层变形、前刀面摩擦、后刀 面摩擦产生的热量
积屑瘤对切削过程的影响:
1）保护刀具 2）增大前角 3 ）增大切削厚度 4 ）增大已加工表面的粗糙度 5 ）加速刀具磨损
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2.3 前刀面上的摩擦与积屑瘤
对积屑瘤的控制 ： 积屑瘤有利有弊
粗加工 代替刀具切削，保护刀具，减小切削变形。 精加工 不希望出现积屑瘤。
控制积屑瘤的形成： 控制切削温度 实质上就是要控制刀-屑界面处的摩擦系数
切屑 刀具
切削热传出
切削热由切屑、工件、刀具和
周围介质（切削液、空气)等
传散出去
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工件
图2-41 切削热的来源与传出
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2.6 切削热与切削温度
切削温度θ 一般指前
刀面与切屑接触区内的 平均温度
切削温度分布
图2-42 二维切削中的温 度分布
工件材料：低碳易切钢； 刀具： o=30 ， o=7 ； 切削用量：ap=0.6mm，
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1.3 刀具角度
刀具标注角度
在正交平面参考 系中的标注角度
（1）主偏角κr （2）刃倾角λs （3）前角γo （4）后角αo （5）副偏角κr ˊ （6）副后角αoˊ
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《机械制造技术基础》主编 李长河 第1章 金属材料概述
1.2 金属和合金的晶体结构与结晶
1.2.2 纯金属的结晶 3．金属的同素异构转变 某些金属在不同温度和应力下呈不同的晶体结构， 同一种固态的纯金属（或其他单相物质），在加热或 冷却时发生由一种稳定状态转变成另一种晶体结构不 同的稳定状态的现象，称为同素异构转变。 金属的同素异构转变与液态金属的结晶过程类似， 转变时遵循结晶的一般规律。因此，同素异构转变也可 以看作是一种结晶，有时也称为重结晶。通过同素异构 转变可以使晶粒得到细化。
每个合金系都有它自己确定的相图。到目前为止，几乎所有的合金
相图都是通过实验建立起来的。建立相图最常用的实验方法是热分 析法。
《机械制造技术基础》主编 李长河 第1章 金属材料概述
1.2 金属和合金的晶体结构与结晶
1.2.4 二元合金的结晶 1．二元匀晶相图
如图所示是Cu-Ni合金相图，它是典型的匀晶相图。 形成这种相图的条件是组成合金的两组元在液态和固态 均能以任何比例互溶，形成无限固溶体。
a、b分别为Cu、Ni的熔点。 acb线为液相线，在该线温度以上的合金均为液相L。 adb线为固相线，任何成分合金冷却至此线，则全部 转变成固相α 。
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1.2 金属和合金的晶体结构与结晶
1.2.4 二元合金的结晶
温 度 /℃
L
L L+α
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1.2 金属和合金的晶体结构与结晶
1.2.4 二元合金的结晶
温 度 1 2 L
温 度 1
L
L L
1′
α
α
3
β
α +β
α +β
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1.2 金属和合金的晶体结构与结晶
1.2.1 纯金属的晶体结构与结晶 空位
置 换 原 子
间隙原子
点缺陷示意图
刃型位错结构示意图
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1.2 金属和合金的晶体结构与结晶
1.2.1 纯金属的晶体结构与结晶 晶界
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1.2 金属和合金的晶体结构与结晶
1.2.1 纯金属的晶体结构与结晶
常见金属晶体的晶胞
a）体心立方； (b)面心立方； (c)密排六方
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1.2 金属和合金的晶体结构与结晶
1.2.1 纯金属的晶体结构与结晶 3．实际金属结构
合金中的化合物分布在固溶体相的基体上，将使合金的强度、 硬度明显提高，但塑性和韧性有所下降。以金属化合物作为强
化相强化金属材料的方法称为第二相强化，第二相强化也是材
料强化的基本途径之一。
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1.2 金属和合金的晶体结构与结晶
1.2.3 二元合金的晶体结构与结晶
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1.2 金属和合金的晶体结构与结晶
1.2.2 纯金属的结晶
纯金属的结晶
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1.2 金属和合金的晶体结构与结晶
1.2.3 二元合金的晶体结构与结晶 1．二元合金的晶体结构 合金是由两种或两种以上的化学元素（其中至少有 一种是金属元素）通过熔炼、烧结或其他方法组合而 成的具有金属特性的物质。 组成合金的元素叫做组元，组元一般指化学元素， 稳定化合物也可看成是一组元。 由两种组元组成的合金称为二元合金，由三种组元组 成的合金称为三元合金 。由多种组元组成的合金称 为多元合金。
c
d
1455 b
T1 T2
α L
α
a 1083
α
50 75
Cu 0
25
ω Ni×100%
10 0
Ni
时间
Cu-Ni合金相图及结晶过程示意图
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1.2 金属和合金的晶体结构与结晶
1.2.4 二元合金的结晶 2．二元共晶相图
两组元合金，液态时无限互溶、固态时只能有限互溶，结晶时 发生共晶转变所形成的相图为共晶相图(Eutectic phase diagram)。Pb－Sn合金相图共晶相图的一例。 图中A为Pb的熔点，B为Sn的熔点。AEB—为液相线，AMENB为固 相线，MF线为Sn在Pb中的溶解度曲线或α 相的固溶线，NG线为 Pb在Sn 中的溶解度曲线或β 相的固溶线。E点为共晶点，MEN 线（水平恒温线）为共晶线。 Pb-Sn合金系有三个基本相。液相线以上为液相区，合金为均 匀液相L；固相线以下有两个单相，即Sn溶于Pb中的固溶体α 相区和Pb溶于Sn中的固溶体编 李长河 第1章 金属材料概述
1.2 金属和合金的晶体结构与结晶
1.2.3 二元合金的晶体结构与结晶 3．金属化合物
若新相的晶格结构与合金的另一组元相同，则新相为以另一组
元为溶剂的固溶体。 若新相的晶格不同于任一组元，则新相是组元间形成的一种新
物质—金属化合物。
1.2 金属和合金的晶体结构与结晶
1.2.1 1.2.2 1.2.3 1.2.3
纯金属的晶体结构与结晶 纯金属的结晶 二元合金的晶体结构与结晶 二元合金的结晶
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1.2 金属和合金的晶体结构与结晶
1.2.1 纯金属的晶体结构与结晶 1．晶格与晶格常数
金属化合物的晶体结构
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1.2 金属和合金的晶体结构与结晶
1.2.4 二元合金的结晶
二元及二元以上的合金，其结晶较纯金属复杂，常常借助相图来分
析和研究其结晶过程。
相图是合金系（由相同组元组成的不同成分的一系列合金）中各种 合金的结晶过程的简明示图。
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1.2 金属和合金的晶体结构与结晶
1.2.3 二元合金的晶体结构与结晶
溶质原子溶入溶剂晶格，将使晶格发生畸变从而使合金的强度、 硬度上升。这种由于形成固溶体而引起强度提高的现象称为固溶强化 。固溶强化是强化合金的基本途径之一。
间隙固溶体
置换固溶体
亚晶界
面缺陷
面缺陷示意图
点、线、面缺陷都将导致周围的晶格发生晶 格明显的畸变，从而对金属的力学性能、化学 性能产生明显的影响。
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1.2 金属和合金的晶体结构与结晶
1.2.2 纯金属的结晶 1．金属结晶过程 金属溶液在凝固后一般都以晶态存在，即内部原子 由不规则的排列转变到规则排列。形成晶体的过程，称 为结晶。结晶形成的组织，直接影响金属内部的组织与 性能。
这种由一定成分的液相在某恒温下，同时结晶出两种成分 与结构均不同的固相的转变，称为共晶转变或叫共晶反应。其 产物是由两个固相组成的机械混合物，称为共晶组织。
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1.2 金属和合金的晶体结构与结晶
1.2.4 二元合金的结晶
凡成分在M、N点之间的所有液态合金，冷却到共晶温度时，均 有共晶反应。 把成分位于E点的合金称为共晶合金；位于E点以左M点以右的合 金称为亚共晶合金；位于E点以右N点以左的合金称为过共晶合 金。M点以左和N点以右的合金为固溶体合金。 合金Ⅰ（固溶体合金）、合金Ⅱ（共晶合金）、合金（亚共晶 合金）、合金Ⅳ（过共晶合金）的结晶过程如图所示。 室温组织分别为：α +β Ⅱ、（α +β ）、α +β Ⅱ+（α +β ）、 β +α Ⅱ+（α +β ）。
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1.2 金属和合金的晶体结构与结晶
1.2.1 纯金属的晶体结构与结晶
晶体点阵示意图
晶胞示意图
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1.2 金属和合金的晶体结构与结晶
1.2.1 纯金属的晶体结构与结晶 2．晶格类型 最常见的金属晶体结构有三种，即体心立方晶格、 面心立方晶格、密排六方晶格。 属于体心立方晶格的金属有铬、钨、钼、 钒及αFe（温度在912℃以下的纯铁）等；属 于面心立方晶格的金属有铝、铜、镍及γFe（ 温度在1394～912℃的纯铁）等；属于密排六 方晶格的金属有镁、锌、铍、铬等。
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1.2 金属和合金的晶体结构与结晶
1.2.4 二元合金的结晶
Pb－Sn合金相图
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1.2 金属和合金的晶体结构与结晶
1.2.4 二元合金的结晶
成分为E点（共晶成分）的合金，在缓冷到MEN水平线温度（ 共晶温度）时，将发生转变，同时结晶出成分为M点的α 固溶体和 成分为N点的β 固溶体，转变式为：
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1.2.3 二元合金的晶体结构与结晶 2．固溶体
溶质原子溶入金属溶剂中所组成的合金相称为固溶体。 固溶体的点阵结构仍保持溶剂金属的结构，只引起结构常数的 改变。 当两组元在固态无限溶解时所形成的固溶体称为连续固溶体或 无限固溶体。 当两组元在固态部分溶解时所形成当固溶体称为有限固溶体或 端际固溶体。 按照溶质原子在固溶体中所处的位置，固溶体又可分为间隙固 溶体和置换固溶体。