材料成形工艺基础
产品设计工程学基础-材料及成型工艺基础-概述
2、材料的分类
材料及成型工艺基础
材料 概述
二、材料认知
学会用材料去思考、去设计.
2、材料的分类
按化学结构分
金属材料: 化学结构为金属键 的钢铁、铜、金等. 无机材料: 化学结构为离子键 的石、玻璃、陶瓷等. 有机材料: 化学结构为共价键, 主要有塑料、橡胶、有机纤维 (皮、木材)等高分子材料 复合材料: 有多相材料复合而 成,如玻璃纤维增强塑料(玻璃 钢).
材料及成型工艺基础
材料 概述
一、设计与材料
形态需求 功能需求
1、材料:设计的物质基础
材料（Material）是产品功能和形态的物质载 体, 一件完美的 产品必定是功能、形态(结构)和材 料(工艺)的和谐统一.
感知特性
形态美感
物质性能
产品功能
设计
材料
材料及成型工艺基础
产品
材料 概述
一、设计与材料
2、材料发展与设计变革
材料 概述
一、设计与材料
• 材料使用与时代划分
人们在研究中国历史时 依据对材料的使用将人
类历史划分旧石器时 代、新石器时代、 陶器时代 、青铜器 时代、铁器时代…而
如今随着新材料的不断 涌现和多种材料的综合 使用, 已很难依据材料来 进行历史的划分.
材料的开发、使用和发展贯穿着人类历史发展的 始终, 拓展着人类的生产能力, 推动着人类文明 的进步和发展, 改变着人类的生活,也深深地影响 着设计的创新与发展.
3 新材料的开发
是指基于全新概念和 方法所开发的材料.如 纳米材料与纳米加工 技术的的开发等……
材料及成型工艺基础
材料 概述
练习:材料感觉特性的测定
依据每组感觉特性，将玻璃、陶瓷、木材、金属、 塑料、橡胶、皮革等7种材料进行有序排列。
工程材料与成型工艺基础习题答案
4.常见的金属晶格类型有体心立方晶格、面心立方晶格和密排 六方晶格三种类型。α–Fe属于体心立方晶格，γ–Fe属于面 心立方晶格，δ–Fe属于体心立方晶格。
5.实际金属的晶体缺陷有点缺陷（空位或间隙原子）、线缺 陷（位错）和面缺陷（晶界）。
6.金属的理论结晶温度与实际结晶温度之差称为过冷度。金 属的冷却速度越快，过冷度越大，获得的晶粒越细。
组织是否相同，各是何种组织？
1）不同。
2）由于铸件壁厚不同，其 各部分冷却速度不同。壁厚 5、10、20、30、40mm 处的组织分别为麻口组织 （Ld'＋石墨)、P＋石墨、P ＋石墨、F+P＋石墨、F+石 墨。
图2-2 阶梯铸件
7.某厂铸造一个ф1500mm的铸铁顶盖，有如图2-3所示两 种设计方案，试分析哪种方案易于生产？并简述其理由。
34940N，拉断后测得标距长度为65㎜，断裂处直
径为5㎜。试计算σb、σs、δ、ψ的值。
bS Fb 0 33 .144 5924404(M 5 P ) a
s
FS S0
32 .114 5623207(M 5 P ) a
L k L 0 1% 0 0 6 5 31 0% 0 1 0.1 7 % 6
L 0
铸铁污水管 离心铸造，汽轮机叶片 压力铸造
二、简答题与应用题： 1．什么是液态合金的充型能力？影响液态合金充型能力的 因素有哪些？
（1）液态合金的充型能力是液体金属充满铸型型腔，获得 尺寸精确、轮廓清晰的成形件（铸件）的能力。
（2）影响液态合金充型能力的因素有合金的流动性、浇注 条件、铸型充填条件。
形、裂纹的原因是固态收缩 。
4．铸件在凝固过程中所造成的体积缩减如得不到液态金属 的补充，将产生缩孔或缩松。凝固温度范围窄的合金，倾 向于“逐层凝固”，因此易产生缩孔；而凝固温度范围宽 的合金，倾向于“糊状凝固”，因此易产生缩松。
材料成形工艺基础华中科技大学第四版课后习题答案
材料成形工艺基础华中科技大学第四版课后习题答案1. 金属材料的机械性能通常用哪几个指标衡量？答：强度、塑性、硬度、冲击韧性、疲劳极限等。
2. 何谓同素异晶转变，纯铁不同温度下的晶格变化如何？答：同素异晶转变：金属在固态下，随温度的改变由一种晶格转变为另一种晶格的现象称为同素异晶转变。
纯铁在1538。
C结晶为σ-Fe ,体心立方结构;温度降到1394。
C时，σ-Fe转变为γ-Fe,面心立方结构；降到912。
C时，γ-Fe转变为α-Fe,为体心立方结构3. 从状态图看含碳0.4%、0.9%的碳钢在室温下由哪些组织构成？答：0.4%由铁素体（F）+珠光体（P）0.9%由二次渗碳体（Fe3CⅡ）+珠光体（P）4. 淬火的目的是什么？答：淬火的主要目的是使奥氏体化后的工年获得尽量多的马氏体（或下贝氏体组织），然后配以不同的温度回火获得各种需要的性能。
例如：提高钢件的机械性能,诸如硬度、耐磨性、弹性极限、疲劳强度等，改善某些特殊钢的物理或者化学性能，如增强磁钢的铁磁性，提高不锈钢的耐蚀性等。
5.某弹簧由优质碳素钢制造，应选用什么牌号的钢？应选用怎样的热处理工艺？答：含碳量在0.6%-0.9%之间，65、70、85、65Mn.65Mn淬火+中温回火6.从下列钢号中，估计出其主要元素大致含量20 45 T10 16Mn 40Cr答：0.2%C 、0.45%C、1.0%C,Mn≤0.4%,Si≤0.35、0.16%C,Mn1.2%-1.6% 、0.4%C，0.8-1.1%Cr7.简述铸造成型的实质及优缺点。
答：铸造成型的实质是：利用金属的流动性，逐步冷却凝固成型的工艺过程。
优点：1.工艺灵活生大，2.成本较低，3.可以铸出外形复杂的毛坯缺点：1.组织性能差，2机械性能较低，3.难以精确控制，铸件质量不够稳定4.劳动条件太差，劳动强度太大。
8.合金流动性取决于哪些因素？合金流动性不好对铸件品质有何影响？答：合金流动性取决于 1.合金的化学成分 2.浇注温度 3.浇注压力 4.铸型的导热能力5.铸型的阻力合金流动性不好：产生浇不到、冷隔等缺陷，也是引起铸件气孔、夹渣和缩孔缺陷的间接原因。
材料成形技术基础
材料成形技术基础
材料成形技术是指通过某种手段将材料制造成所需形状和尺寸的工艺技术。
它是制造业中最常用的一种技术之一，广泛应用于金属、塑料、陶瓷等材料的制造过程中。
材料成形技术主要分为热成形、冷成形、粉末冶金和塑性加工四大类。
热成形技术是指在材料高温状态下进行成形的工艺。
它可以分为热轧、锻造、热挤压等多种方法。
热成形技术能够改善材料的可塑性，提高材料的密度和力学性能，并且可以生产出大尺寸、高精度的零件。
冷成形技术是指在材料常温状态下进行成形的工艺。
它可以分为冷轧、拉伸、冷挤压等多种方法。
冷成形技术可以减小材料的尺寸误差，提高材料的表面质量和机械性能，并且可以生产出高强度、高硬度的零件。
粉末冶金技术是指将金属粉末或非金属粉末通过成型和烧结工艺制造成零件的工艺。
粉末冶金技术可以用于制造复杂形状、高精度的零件，具有高效节能、无需切削或减少切削量等优点。
塑性加工技术是指将材料通过塑性变形进行成形的工艺。
塑性加工技术包括挤压、拉伸、冲压、弯曲等多种方法。
塑性加工技术可以生产出形状复杂、精度高的零件，同时还能够提高材料的强度和硬度。
以上四种材料成形技术都具有各自的特点和适用范围，并在不同领域中发挥着重要作用。
材料成形技术的发展不仅可以提高材料的加工效率和质量，还能够满足不同行业对材料性能和形状的需求，促进工业制造的进步和发展。
材料成型工艺基础
材料成型工艺基础材料成形：所有利用物理、化学、冶金原理使材料成形的方法，称之为材料成形加工工艺。
一、材料与材料科学材料是用来制作有用器件的物质，是人类生产和生活所必须的物质基础。
历史学家把人类社会的进展按其使用的材料类型划分为石器时代、青铜时代、铁器时代，而今正处于人工合成材料的新时代。
材料科学的研究内容材料科学是研究各种固体材料的成分、组织、性能和应用之间关系及其变化规律的科学，它包括四个差不多要素：材料的合成与制备，成分与组织结构，材料性能和使用性能。
材料的分类按化学成分：金属材料：钢、铸铁、铜、铝等高分子材料：塑料、橡胶、胶粘剂、纤维材料等陶瓷材料复合材料金属材料是如何得到的呢？冶炼---- 把金属从矿石中提炼出来，那个过程就叫金属的冶炼。
材料新技术芯片光纤超导材料二、材料成形技术1、课程性质材料成形基础是一门研究常用工程材料坯件及机器零件成型工艺原理的综合性技术基础学科。
2、材料成形加工在国民经济中的地位材料成形加工在工业生产的各个部门和行业都有应用，专门关于制造业来说更是具有举足轻重的作用。
制造业是指所有生产和装配制成品的企业群体的总称，包括机械制造、运输工具制造、电气设备、仪器外表、食品工业、服装、家具、化工、建材、冶金等，它在整个国民经济中占有专门大的比重。
统计资料显示，在我国，近年来制造业占国民生产总值GDP的比例已超过35%。
同时，制造业的产品还广泛地应用于国民经济的诸多其他行业，对这些行业的运行产生着不可忽视的阻碍。
因此，作为制造业的一项基础的和要紧的生产技术，材料成形加工在国民经济中占有十分重要的地位，同时在一定程度上代表着一个国家的工业和科技进展水平。
通过下面列举的数据，能够关心我们真切、具体地了解到成形加工对制造业和国民经济的阻碍。
据统计，占全世界总产量将近一半的钢材是通过焊接制成构件或产品后投入使用的；在机床和通用机械中铸件质量占70~80%，农业机械中铸件质量占40~70%；汽车中铸件质量占约20%，锻压件质量约占70%；飞机上的锻压件质量约占85%；发电设备中的要紧零件如主轴、叶轮、转子等均为锻件制成；家用电器和通信产品中60~80%的零部件是冲压件和塑料成形件。
材料成型工艺基础
材料成型工艺基础成型工艺是工业生产中常用的一种加工方法，它是将原材料通过一系列的加工步骤，使其成为所需的形状、尺寸和性能的工件的过程。
成型工艺的基础包括以下几个方面：1. 材料的选择：成型工艺的第一步是选择合适的材料。
材料的性能直接影响成型工艺的可行性和成品的质量。
在选择材料时，需要考虑材料的强度、硬度、耐磨性、耐腐蚀性、热膨胀系数等因素。
2. 模具设计：在成型工艺中，常常需要使用模具。
模具的设计直接决定了成品的形状和尺寸。
模具的设计过程包括模具的结构设计、材料选择、模具零件的加工工艺等。
模具应具有足够的强度和刚性，以确保成型过程中不变形或破裂。
3. 成型工艺的选择：成型工艺有很多种，如压力成型、注塑成型、挤出成型、铸造等。
在选择成型工艺时，需要考虑材料的性质、成型工件的形状和尺寸、生产效率等因素。
不同的成型工艺适用于不同的材料和成型要求。
4. 成型工艺的加工步骤：成型工艺一般包括材料预处理、模具装配、成型、冷却、脱模等步骤。
在加工过程中，需要控制加工参数，如温度、压力、速度等，以确保成品的质量和尺寸精度。
5. 成型工艺的质量控制：成型工艺中常常需要进行质量控制，以确保成品符合要求。
质量控制包括原材料的质量检验、加工过程中的检查和控制、成品的检验和测试等。
质量控制的目标是减少不合格品率，提高生产效率和产品质量。
以上是成型工艺的基础知识，了解和掌握这些知识可以帮助工程师和技术人员选择合适的成型工艺，提高产品的质量和生产效率。
同时，不断学习和创新成型工艺，可以推动工业生产的发展，满足市场需求。
成型工艺是工业生产中常用的一种加工方法，它是将原材料通过一系列的加工步骤，使其成为所需的形状、尺寸和性能的工件的过程。
成型工艺的基础涉及到材料的选择、模具设计、成型工艺的选择、成型工艺的加工步骤和质量控制等方面。
首先，材料的选择是成型工艺的基础。
材料的选择影响了成型工艺的可行性和成品的质量。
在选择材料时，需要考虑到材料的强度、硬度、耐磨性、耐腐蚀性、热膨胀系数等因素。
材料成型工艺基础材料成形方法选择教学课件PPT
选择成形方法，要兼顾后续机加工的可加工性。
例如： • 切削加工余量较大的毛坯不能采用普通压力铸造 成形，否则将暴露铸件表皮下的孔洞； • 需要切削加工的毛坯尽量避免采用高牌号珠光体 球墨铸铁和簿壁灰铸铁，否则难以切削加工; • 一些结构复杂，难以采用单种成形方法成形的毛 坯，注意各种成形方案结合的可能性，同时要考虑 这些结合是否会影响机械加工的可加工性。
5．钻套、导向套、滑动轴承、 液压缸、螺母等
该套类零件工作中承受径向力或轴向力和摩擦力。
通常采用钢、铸铁、非铁合金材料的圆棒材、 铸件或锻件制造，有的可直接采用无缝管下料。尺 寸较小、大批量生产时，还可采用冷挤压和粉末冶 金等方法制坯。
三、机架、箱座类零件
机架、箱座类零件包括各种机械的机身、底 座、支架、横梁、工作台，以及齿轮箱、轴承座、 缸体、阀体、泵体、导轨等。
可较复杂
冲压
各种 可较复杂
粉末 冶金
粉末间原子 扩散、再结 晶，有时重结 晶
粉末流动性 较好，压缩性 中小件 较大
可较复杂
较高 较低 较高 较高
高
低～高
低 较高或 高
较高或 高
较高
型腔较复杂尤其是内 腔复杂的制件，如箱 体、壳体、床身、支座 等
传动轴、齿轮坯、炮 筒等
受力较大或较复杂， 且形状较复杂的制件， 如齿轮、阀体、叉杆、 曲轴等
二、盘套类零件
盘套类零件 中，除套类零件 轴向尺寸有部分 大于径向尺寸外， 其余零件轴向尺 寸一般小于径向 尺寸、或两个方 向尺寸相差不大。
盘套类零件在机械中的使用要求 和工作条件有很大差异，因此所用 材料和毛坯各不相同。
材料成型工艺基础-材料成形方法选择课件
例5
例6
例7
例8
例9
例10
一、轴杆类零件
特点——一般为重要零件 选材——一般为钢
成型方法——主要为锻造成型（有时也
用复合成型方法）
二、盘套类零件
齿轮
带轮等 法兰等
钻套等
成型方法分析
三、机架、箱座类零件
一般采用铸造成型方法
第三节 毛坯成型方法选择 举例
例1
例2
例3
例4
第六章 材料成形方法选择
成形方法的选择是零件设计的 重要内容，也是零件制造工艺人员 所关心的重要问题。
不同结构与材料的零件需采用不同的成
形加工方法 不同成形加工方法对材料的性能与零件 的质量会产生不同的影响 各种成形加工方法对不同零件的结构与 材料有着不同的适应性 成形加工方法与零件的生产周期、成本、 生产条件与批量等有着密切关系
第一节
材料成形方法选 择的原则与依据
一、材料成形方法的选择原则料成型方法选择的主要依据
零件类别、功能、使用要求及其结构、
形状、尺寸、技术要求等 零件的生产批量 现有生产条件
三、常用成型方法的比较
第二节 常用机械零件的毛 坯成型方法选择
材料成形技术基础知识点总结
铸造：将熔融的液体浇注到与零件的形状相适应的铸型型腔中,冷却后获得逐渐的工艺方法。
1、铸造的实质利用了液体的流动形成。
2、铸造的特点A 适应性大(铸件分量、合金种类、零件形状都不受限制)；B 成本低C 工序多，质量不稳定，废品率高D 力学性能较同样材料的锻件差。
力学性能差的原因是：铸造毛胚的晶粒粗大,组织疏松, 成份不均匀3、铸造的应用铸造毛胚主要用于受力较小，形状复杂(特别是腔内复杂)或者简单、分量较大的零件毛胚。
1、铸件的凝固(1)铸造合金的结晶结晶过程是由液态到固态晶体的转变过程.它由晶核的形成和长大两部份组成。
通常情况下,铸件的结晶有如下特点：A 以非均质形核为主B 以枝状晶方式生长为主.结晶过程中，晶核数目的多少是影响晶粒度大小的重要因素，因此可通过增加晶核数目来细化晶粒. 晶体生长方式决定了最终的晶体形貌，不同晶体生长方式可得到枝状晶、柱状晶、等轴晶或者混合组织等.(2)铸件的凝固方式逐渐的凝固方式有三种类型:A 逐层凝固B 糊状凝固C 中间凝固2、合金的铸造性能(1)流动性合金的流动性即为液态合金的充型能力，是合金本身的性能。
它反映了液态金属的充型能力，但液态金属的充型能力除与流动性有关，还与外界条件如铸型性质、浇注条件和铸件结构等因素有关，是各种因素的综合反映。
生产上改善合金的充型能力可以从一下各方面着手：A 选择挨近共晶成份的趋于逐层凝固的合金,它们的流动性好；B 提高浇注温度，延长金属流动时间；C 提高充填能力D 设置出气冒口，减少型内气体，降低金属液流动时阻力。
(2)收缩性A 缩孔、缩松形成与铸件的液态收缩和凝固收缩的过程中.对于逐层凝固的合金由于固液两相共存区很小甚至没有，液固界面泾渭分明，已凝固区域的收缩就能顺利得到相邻液相的补充，如果最后凝固出的金属得不到液态金属的补充，就会在该处形成一个集中的缩孔。
适当控制凝固顺序，让铸件按远离冒口部份最先凝固，然后朝冒口方向凝固, 最后才是冒口本身的凝固(即顺序凝固方式) ,就把缩孔转移到最后凝固的部位—- 冒口中去，而去除冒口后的铸件则是所要的致密铸件。
材料成型工艺基础考试复习要点
材料成型工艺根底复习资料13上午九到十一点一号公教楼4071铸件的凝固方式及其影响因素凝固方式：〔l〕逐层凝固方式〔2〕糊状凝固方式〔3〕中间凝固方式影响因素：〔l)合金的结晶温度围：结晶温度围越小，凝固区域越窄，越倾向于逐层凝固。
低碳钢近共晶成分铸铁倾向于逐层凝固，高碳钢、远共晶成分铸铁倾向于糊状凝固。
〔2〕逐渐的温度梯度：在合金的结晶温度围已定时，假设铸件的温度梯度↑由小到大，则凝固区由宽变窄，倾向于逐层凝固。
2铸造性能含义及其包括容，充型能力含义，影响合金流动性因素〔合金种类、成分、浇注条件、铸型条件〕铸造性能：合金铸造成形获得优质铸件的能力，、合金的铸造性能：主要指合金的流动性、收缩性和吸收性等充型能力：液态合金充满铸型型腔，获得形状完整轮廓清晰的铸件的能力。
影响合金流动性因素：〔l)合金的种类。
灰铸铁、硅黄铜流动性最好，铝合金次之，铸钢最差。
〔2〕合金的成分。
同种合金，成分不同，其结晶特点不同，流动性也不同。
〔3〕浇注温度越高，保持液态的时间越长，流动性越好；温度越高，合金粘度越低，阻力越小，充型能力越强。
在保证充型能力的前提下温度应尽量低。
生产中薄壁件常采用较高温度，厚壁件采用较低浇注温度，〔4〕 l.铸型的蓄热能力越强，充型能力越差2．铸型温度越高，充型能力越好3．铸型中的气体阻碍充型3合金的收缩三阶段，缩孔、缩松、应力、变形、裂纹产生阶段l.收缩。
合金从液态冷却至常温的过程中，体积或尺寸缩小的现象。
合金的收缩过程可分为三阶段〔l〕液态收缩〔2〕凝固收缩〔3〕固态收缩缩孔〔1〕形成条件：金属在恒温或很窄的温度围结晶，铸件壁以逐层凝固方式凝固。
〔2〕产生原因：是合金的液态收缩和凝固收缩值大于固态收缩值，且得不到补偿。
〔3〕形成部位：在铸件最后凝固区域，次区域也称热节。
缩松〔1〕形成条件：形成铸件最后凝固的收缩未能得到补足，或者结晶温度围宽的合金呈糊状凝固，凝固区域较宽，液、固两相共存，树枝晶兴旺，枝晶骨架将合金液分割开的小区难以得到补缩所致。
南京航空航天大学材料成型工艺基础复习纲要
材料成型工艺基础复习纲要第一部分铸造1.铸造的实质、特点及应用范围。
铸造方法分类。
铸造：将熔融的液体浇注到与零件的形状相适应的铸型型腔中，冷却后获得铸件的工艺方法。
铸造的实质：利用液态金属的流动成型。
铸造生产的特点:1）适应性大（铸件重量、合金种类、零件形状都不受限制）2）成本低3）工序多，质量不稳定，废品率高4）机械性能较同样材料的锻件差【原因】晶粒粗大，组织疏松，成分不均匀铸造的应用:主要用于受力较小，形状复杂或简单、重量较大的零件毛坯。
2.合金铸造性能：充型能力和流动性的概念。
充型能力和流动性对铸件质量的影响。
影响充型能力和流动性的主要因素，充型能力不足产生的缺陷，提高充型能力和流动性的主要措施（提高充型压力）。
适合铸造的灰铁的牌号及牌号代表的意义。
流动性：液态金属本身的流动能力。
与金属的成分、温度、杂质含量及其物理性质有关。
充型能力：合金充满型腔，获得形状完整、轮廓清晰的铸件的能力。
流动性好的合金，易于充满薄而复杂的型腔；有利于气体和夹杂物上浮排除，有利于铸件凝固时的补缩。
流动性不好的合金，其充型能力差，易产生浇不足、气孔、缩孔、缩松、热裂纹等缺陷。
影响充型能力的因素：充型能力首先取决于金属本身的流动性，同时还受铸型性质、浇注条件、铸件结构等因素的影响。
熔融合金的流动性通常以“螺旋形试样”长度来衡量。
充型能力不足产生的缺陷：铸件产生浇不足、冷隔的缺陷影响合金流动性的因素:1)合金的种类灰铸铁、硅黄石最好，铝合金次之，铸钢最差2)合金的成分纯金属和共晶成分合金的结晶流动性最好3)浇注条件①浇注温度浇注温度越高，液态金属的粘度越低，且因其过热度高，金属液含热量多，保持液态时间长，有利于提高合金的流动性。
②充型压力砂型铸造时，充型压力是由直浇道所产生的静压力形成的，故直浇道的压力必须适当。
压力铸造、离心铸造因增加了充型压力，充型能力较强，金属液的流动性也较好。
4)铸型的充填条件①铸型的蓄热能力②铸型温度③铸型中的气体④铸型结构灰铁HT数值表示其最低抗拉强度（Mpa）3.收缩的概念。
材料成型工艺基础作业题答案
铸造部分作业一1、名词解释：铸造、铸型、型芯头、起模斜度、铸造圆角、铸造工艺图答：铸造：熔炼金属，制造铸型，并将熔融金属浇入铸型、冷却凝固后获得一定形状和性能铸件的成型方法。
铸型：决定铸件形状的容器。
型芯头：（为了在铸型中支承型芯的空腔），模样比铸件多出的突出部分称为型芯头。
起模斜度：凡垂直于分型面的立壁，制造模样时必须留出的一定的倾斜度。
铸造圆角：模样上相交壁的交角处做成的圆弧过渡。
铸造工艺图：按规定的工艺符号或文字，将铸造工艺方案、工艺参数、型芯等绘制在零件图上形成的图。
2、造型方法主要有哪两种答：造型的方法主要有手工造型和机器造型。
3、整模、分模、挖砂、活块、刮板和三箱造型各适用于铸造什么样的零件答：整模造型适合一端为最大截面且为平面的铸件；分模造型适合最大截面在中部的铸件；挖沙造型适合分型面为曲面的单件铸件；活块造型适合单件，小批量生产带有凸出部分难以起模的铸件；刮板造型适合等截面的或回转体的大、中型铸件的单件货小批量生产；三箱造型适合单件、小批量生产具有两个分型面的铸件。
4、为什么铸件的重要加工面在铸型中应朝下答：位于铸型下面的区域由于重力的作用，其质量一般比上面区域的好，将铸件重要加工面在铸型中朝下，可避免重要加工表面出现气孔、砂眼、缩孔、缩松等铸造缺陷。
5、大面积的薄壁铸件应放在铸型的什么位置为什么答：大面积的薄壁铸件应放在铸型的下部或侧面，因为这样可以避免浇不到、冷隔等缺陷。
6、为什么尽量使铸件全部或大部位于同一个砂箱中答：使铸件全部或大部位于同一个砂箱中，可以保证铸件尺寸精度，避免错箱等缺陷。
7、浇注位置选择的原则有哪些答：浇铸位置的选择原则有：（1）铸件的重要加工面或重要工作面应处于底面或侧面；（2）铸件的大平面应尽可能朝下或采用倾斜浇铸；（3）铸件的薄壁部分应放在铸型的下部或侧面；（4）铸件的厚大部分应放在顶部或分型面的侧面。
8、铸型分型面的选择原则是什么答：铸型分型面选择原则有：（1）应保证顺利起模；（2）分型面的数目应尽量少；（3）应尽量减少型芯、活块数量；（4）铸件尽可能放在一个砂箱内，或将重要加工面、加工的基准面放在同一砂箱内。
材料成型工艺基础习题解答
第一章金属材料与热处理1、常用的力学性能有哪些？各性能的常用指标是什么？答：刚度：弹性模量E强度：屈服强度和抗拉强度塑性：断后伸长率和断面收缩率硬度：冲击韧性：疲劳强度：2、4、金属结晶过程中采用哪些措施可以使其晶粒细化？为什么？答：过冷细化：采用提高金属的冷却速度，增大过冷度细化晶粒。
变质处理：在生产中有意向液态金属中加入多种难溶质点（变质剂），促使其非自发形核，以提高形核率，抑制晶核长大速度，从而细化晶粒。
7、9、什么是热处理？钢热处理的目的是什么？答：热处理：将金属材料或合金在固态范围内采用适当的方法进行加热、保温和冷却，以改变其组织，从而获得所需要性能的一种工艺。
热处理的目的：强化金属材料，充分发挥钢材的潜力，提高或改善工件的使用性能和加工工艺性，并且可以提高加工质量、延长工件和刀具使用寿命，节约材料，降低成本。
第二章铸造成型技术2、合金的铸造性能是指哪些性能，铸造性能不良，可能会引起哪些铸造缺陷？答：合金的铸造性能指：合金的充型能力、合金的收缩、合金的吸气性；充型能力差的合金产生浇不到、冷隔、形状不完整等缺陷，使力学性能降低，甚至报废。
合金的收缩合金的吸气性是合金在熔炼和浇注时吸入气体的能力，气体在冷凝的过程中不能逸出，冷凝则在铸件内形成气孔缺陷，气孔的存在破坏了金属的连续性，减少了承载的有效面积，并在气孔附近引起应力集中，降低了铸件的力学性能。
6、什么是铸件的冷裂纹和热裂纹？防止裂纹的主要措施有哪些？答：热裂是在凝固末期，金属处于固相线附近的高温下形成的。
在金属凝固末期，固体的骨架已经形成，但树枝状晶体间仍残留少量液体，如果金属此时收缩，就可能将液膜拉裂，形成裂纹。
冷裂是在较低温度下形成的，此时金属处于弹性状态，当铸造应力超过合金的强度极限时产生冷裂纹。
防止措施：热裂——合理调整合金成分，合理设计铸件结构，采用同时凝固原则并改善型砂的退让性。
冷裂——对钢材材料合理控制含磷量，并在浇注后不要过早落砂。
材料成型工艺基础第四版
材料成型工艺基础第四版
本章介绍了《材料成型工艺基础第四版》的
内容概要，包括主要议题和研究方法。
还解释了
为什么了解材料成型工艺的基础知识对于从事相
关领域的专业人士至关重要。
本章讨论了材料的物理特性、化学特性以及
机械特性对材料成型过程的影响。
重点介绍了材
料的强度、硬度、塑性等性能的定义和测试方法。
本章介绍了材料成型的基本原理和工艺，包
括热成型、冷成型、压力成型等各种成型工艺的
原理和应用。
还讨论了材料成型过程中的能量转
化和热力学原理。
本章详细介绍了常见的材料成型工艺，如锻造、压铸、注塑、挤压等，并讨论了它们的工艺特点、应用范围以及材料选择的考虑因素。
本章探讨了材料成型工艺中可能遇到的问题和挑战，包括材料变形、表面缺陷、工艺参数优化等方面的内容。
还提供了解决这些问题的一些建议和方法。
本章展望了材料成型工艺的发展趋势，包括新材料的应用、先进技术的发展以及自动化和智能化生产的推动等方面的内容。
还讨论了未来材料成型工艺可能面临的挑战和机遇。
本章展望了材料成型工艺的发展趋势，包括新材料的应用、先进技术的发展以及自动化和智能化生产的推动等方面的内容。
还讨论了未来材料成型工艺可能面临的挑战和机遇。
工程材料及成型工艺基础
工程材料及成型工艺基础
工程材料
1. 金属材料
金属材料是各种工程材料中使用最广泛的一类，其具有较高的强度和
韧性，良好的导电导热性能，以及良好的可加工性。
常见的金属材料
包括钢材、铝材、铜材和锌材等。
2. 非金属材料
非金属材料的应用范围也非常广泛，包括了塑料、陶瓷、橡胶、玻璃、复合材料等。
这类材料的主要特点是密度小，比强度高，电绝缘性能好，耐腐蚀能力强。
3. 复合材料
复合材料是由两种或两种以上的不同材料组合而成的材料，常见的包
括碳纤维复合材料、玻璃纤维复合材料等。
它具有较高的强度、韧性、耐腐蚀能力以及耐磨性，但价格较高。
成型工艺
1. 焊接
焊接是两个工件通过熔化，使两个工件之间形成稳定的结合方式。
常
见的焊接方法包括电弧焊、气体保护焊和激光焊等。
2. 铸造
铸造是将液态金属或合金注入到预制的模具中，冷却凝固形成所需形状的成型方法。
常见的铸造形式有砂型铸造、永久模铸造和压铸等。
3. 塑料加工
塑料加工是指将塑料在加热的状态下挤压、吹塑、注塑等方式在模具中成型。
常用的加工方法有挤出成型、挤压成型以及注塑成型等。
4. 机械加工
机械加工是指通过旋转或移动切削工具对工件进行切削、加工和成型的过程。
常见的机械加工方法包括车削、铣削和钻孔等。
5. 热处理
热处理是通过加热和冷却的方式改变金属材料的组织结构和性能，可以使金属材料具有更好的耐腐蚀性、韧性和强度。
常见的热处理方法包括淬火、退火和正火等。
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《材料成形工艺基础》自学指导书一、课程名称：材料成形工艺基础二、自学学时：50课时三、教材名称：《材料成形工艺基础》柳秉毅编四、参考资料：材料成形技术基础陶冶主编机械工业出版社五、课程简介：《材料成形工艺基础》是材料成型及控制工程专业的主干课程之一，其任务是阐明液态成型、塑性成型和焊接形成等成型技术在内的内在基本规律和物质本质，揭示材料成型过程中影响产品性能的因素及缺陷产生的机理。
六、考核方式：闭卷考试七、自学内容指导：绪论第1章金属材料的力学性能一、本章内容概述：绪论：1.材料成形工艺的发展历史2.材料成形加工在国民经济中的地位 3.材料成形工艺基础课程的内容 4.本课程的学习要求与学习方法。
第一章：1）铸造成形基本原理；2）塑性成形基本原理； 3）焊接成形基本原理二、自学学时安排：8学时三、知识点：1.合金的铸造性能2.合金的收缩性；3.铸件的缩孔和缩松 2合金的充型能力是指液态合金充满铸型型腔，获得尺；3影响合金的充型能力的因素1）合金的流动性2）浇；4合金的收缩概念液态合金从浇注温度逐渐冷却、凝固；5铸造内应力分热应力和机械应力；6顺序凝固，是使铸件按递增的温度梯度方向从一个部；7顺序凝固可以有效地防止缩孔和宏观缩松，主要适用；8缩孔和缩松的防止方法：顺序凝固四、难点：1）强度、刚度、弹性及塑性 2）硬度、冲击韧性、断裂韧度、疲劳。
五、课后思考题与习题：P401.1 区分以下名词的含义:逐层凝固与顺序凝固糊状凝固与同时凝固液态收缩与凝固收缩缩孔与缩松答：逐层凝固：纯金属和共晶成分的合金是在恒温下结晶的，铸件凝固时其凝固区宽度接近于零，随着温度的下降，液相区不断减小，固相区不断增大而向中心推进，直至到达铸件中心。
顺序凝固：是指在铸件上建立一个从远离冒口的部分到冒口之间逐渐递增的温度梯度，从而实现由远离冒口处向冒口方向顺序地凝固，即远离冒口的部位先凝固，靠近冒口的部位后凝固，冒口本身最后凝固。
糊状凝固：如果合金的结晶温度范围很宽，或者铸件断面上温度梯度较小，则在凝固的某段时间内，其固相和液相并存的凝固区会贯穿铸件的整个断面。
同时凝固：是指采取一定的工艺措施，尽量减小铸件各部分之间的温度差，使铸件的各部分几乎同时进行凝固。
液态收缩：从浇注温度冷却至凝固开始温度(液相线温度)期间发生的收缩。
凝固收缩：从凝固开始温度到凝固终了温度(固相线温度)期间发生的收缩。
铸件在凝固过程中，由于合金的液态收缩和凝固收缩所造成的体积缩减，如果未能获得补充(称为补缩)，则会在铸件最后凝固的部位形成孔洞。
大而集中的孔洞称为缩孔，细小而分散的孔洞称为缩松。
1.3拟生产一批小型铸铁件，力学性能要求不高，但壁厚较薄，试分析如何提高合金液的充型能力。
答：1）尽可量提高浇注温度。
由于壁厚较薄，铸铁可取1450左右2）增大充型压力（即增大推动力）。
3）选用蓄热能力强的材料作铸型。
4）提高铸型温度。
5）选用发气量小而排气能力强的铸型。
1.4冒口补缩的原理是什么? 冷铁是否可以补缩? 冷铁的作用与冒口有何不同?答：在铸件厚壁处和热节部位（即铸件上热量集中，内接圆直径较大的部位）设置冒口，是防止缩孔、缩松的有效措施。
冒口的尺寸应保证冒口比它要补缩的部位凝固得晚，并有足够的金属液供给。
采用“顺序凝固原则”，在铸件上建立一个从远离冒口的部分到冒口之间逐渐递增的温度梯度，从而实现由远离冒口处向冒口方向顺序地凝固，即远离冒口的部位先凝固，靠近冒口的部位后凝固，冒口本身最后凝固，不可以。
冷铁是用以增加铸件某一局部的冷却速度而安放在铸型内的金属激冷物。
1.8什么是冷变形和热变形? 冷变形和热变形对金属的组织与性能有哪些影响?冷变形加工和热变形加工各有何优缺点?答：1）在再结晶温度以下(通常是在室温下)进行的塑性成形加工，称为冷变形加工；通常把在再结晶温度以上进行的塑性成形加工称之为热变形加工。
2）冷变形对金属组织性能的影响冷变形后金属纤维组织的形成和形变织构的出现，均使金属的性能产生各向异性，这对于塑性成形加工是不利的；热变形对金属组织和性能的影响热变形加工能消除铸态金属的某些缺陷，如使气孔、缩松焊合，使粗大的柱状晶粒或树枝晶破碎并再结晶成为均匀的等轴晶，改善第二相的形态与分布，减小成分偏析等，从而使金属材料组织致密，晶粒细化，成分均匀，力学性能提高。
3）由于冷变形加工是在再结晶温度以下(通常还低于回复温度)进行的，金属在变形过程中只有冷变形强化而无回复或再结晶软化，因此所需变形力很大，且变形程度也不宜过大，以免降低模具寿命或使工件开裂。
冷变形加工的生产率较高，其产品具有表面质量好、尺寸精度高等优点，一般不需要再切削加工；（冷变形优缺点）由于金属的热变形一般都在远高于再结晶温度以上进行，软化过程大于强化过程，所以金属具有较好的塑性和较低的变形抗力，这样金属在热变形时可获得较大的变形量，而耗能较小。
用热变形方法可加工尺寸较大或形状复杂的工件，并能改善金属的组织与性能。
但由于变形温度高，金属表面易形成氧化皮，工件表面质量和尺寸精度较低。
（热变形优缺点）1.11根据你所学的知识说明“趁热打铁”的意思和道理。
答:随着温度升高，金属原子活动能力增强，原子间结合力减弱，使塑性提高和变形抗力减小。
当温度高于金属的再结晶温度后，变形过程中的强化作用可被动态再结晶软化所消除。
所以，对大多数金属来说，随着温度的增加，总的变化趋势是塑性提高，变形抗力下降，如果通过加热可使原为多相组织的合金发生相变而转变为单相固溶体组织，则对提高其塑性成形性更加有利。
六、章节同步练习题（一）填空题1.铸件在冷却过程中，若其固态收缩受到阻碍，铸件内部即将产生内应力。
按内应力的产生原因，可分为应力和应力两种。
2.金属塑性成形是利用金属在外力作用下产生的而获得毛坯或零件的方法。
3.常用的焊接方法有、和三大类。
4.影响合金充型能力的重要因素有、和等。
5.热应力的分布规律是：厚壁受应力，薄壁受应力。
（二）选择题1.合金流动性与下列哪个因素无关( ) 。
A. 合金的成份B. 合金的结晶特征C. 过热温度D.砂型的透气性或预热温度2.下列合金中，铸造性能最差的是( )。
A. 铸钢B. 铸铁C. 铸铜D. 铸铝3.控制铸件同时凝固的主要目的是( )。
A.减少应力B. 消除缩松C. 消除气孔D.防止夹砂4.下列钢中锻造性较好的是( )A. 中碳钢B. 高碳钢C.低碳钢D. 合金钢5.焊接热影响区中，晶粒得到细化、机械性能也得到改善的区域是( )A.正火区B. 不完全重结晶区C. 过热区D. 再结晶区6. 预防热应力的基本途径是尽量( )铸件各部位的温度差。
A .尽量减少；B . 尽力保持； C.略微提高； D. 大幅增加7.预防热应力的基本方法是采取( )原则。
A. 同时凝固；B. 顺序凝固；C. 逐层凝固；D. 糊状凝固8.为防止缩孔的产生，可选择的工艺措施为（）。
A.顺序凝固B. 同时凝固C. 糊状凝固D. 以上答案都不是9.提高铸型温度，合金的充型能力( )。
A．可能提高 B．必然提高 C．不会变化D．有所降低（三）判断题1、铸型中含水分越多，越有利于改善合金的流动性。
（）2、铸造合金在冷凝过程中产生体积和尺寸减小的现象称收缩。
（）答案：（一）填空题1.热、收缩2.塑性变形3.熔焊、压焊、钎焊4. 金属的流动性、浇注条件、铸型的性质5.拉、压（二）选择题1.D2.A3.B4.C5.A6.A7.A8.B9.B（三）判断题1.×2. √第2章铸造成形一、本章内容概述：1.铸造方法及其应用；2.常用合金铸件的熔铸；3.铸件工艺设计4.铸件的结构工艺性二、自学学时安排：12学时三、知识点：1.铸造方法及其应用2.铸铁件的熔铸3.铸钢件的熔铸4.热塑性变形时的软化过程5.热塑性变形机理6.热塑性变形对金属组织和性能的影响7.双相合金热塑性变形的特点四、难点：1.铸造方法及其应用2.铸铁件的熔铸3.铸钢件的熔铸4.热塑性变形时的软化过程5.热塑性变形机理6.热塑性变形对金属组织和性能的影响7.双相合金热塑性变形的特点五、课后思考题与习题：P402.2什么是熔模铸造?试简述其工艺过程。
P44熔模铸造是用易熔材料制成模样，造型后将模样熔化并排出型外，从而获得无分型面的型腔，经浇注后获得铸件的铸造方法。
熔模铸造的工艺过程其主要工序包括蜡模制造、制造型壳、失蜡、焙烧和浇注等。
1)蜡模制造把熔化成糊状的蜡料压入压型，待冷凝后取出，就得到蜡模。
2)制造型壳将蜡模或蜡模组浸入由水玻璃和石英粉配成的涂料浆中，使涂料均匀地覆盖在蜡模表层，然后在上面均匀地撒一层细石英砂，再放人硬化剂(氯化铵溶液)中硬化结壳。
3)熔去蜡模将包有蜡摸的型壳浸入85～95℃的热水中，使蜡料熔化并从型壳中脱除，从而在型壳中留下型腔。
4)焙烧型壳在浇注前必须在800—950℃下进行焙烧，其目的是去除型壳中的水分、残余蜡料和其他杂质，洁净型腔。
5)浇注为了提高合金的充型能力，防止浇不足、冷隔等缺陷，通常在焙烧后随即就趁热(600～700℃)进行浇注。
2.3金属型铸造有何优越性?为什么金属型铸造未能广泛取代砂型铸造?P47金属型铸造的特点1) 金属型造好后，其铸造的工艺过程实际上就是浇注、冷却、取出和清理铸件，从而大大地提高了生产效率，改善了劳动条件，并且易于实现机械化和自动化生产。
2)金属型内腔表面光洁，刚度大，因此铸件精度高，表面质量好。
3)金属型导热快，铸件冷却速度快，凝固后晶粒细小，从而提高了其力学性能。
但是，金属型的制造周期长、成本高，铸造工艺要求较严格，不宜生产大型、薄壁和形状复杂的铸件，铸铁件还容易产生白口组织。
2.4 低压铸造的工作原理和压铸有何不同、为何铝合金较常采用低压铸造？低压铸造的压力较低，并且是熔融金属液由下而上压入型腔。
因为低压铸造金属液充型平稳，对铸型的冲刷力小，工件的质量高，铝合金密度小，质量较轻，用低压铸造效果更佳。
2.5什么是离心铸造? 它在圆筒形铸件的铸造中有哪些优越性?P49离心铸造是将熔融金属浇人高速旋转的铸型中，使其在离心力作用下填充铸型并结晶，从而获得铸件的方法。
离心铸造的优点是：1)离心铸造可不用型芯而铸出中空铸件，工艺简单，生产率高，成本低。
2)在离心力作用下，提高了金属液的充型能力，金属液自外表面向内表面顺序凝固，因此铸件组织致密，无缩孔、气孔、夹渣等缺陷，力学性能提高。
3)便于铸造“双金属”铸件，如制造钢套铜衬滑动轴承。
4)不用浇注系统和冒口，金属利用率较高。
2.8下列铸件在大批量生产时宜采用什么铸造方法？汽轮机叶片气缸套铝活塞汽车喇叭缝纫机机架铸铁煤气管道车床床身大模数齿轮滚刀答：汽轮机叶片：熔模铸造；汽缸套：离心铸造；铝活塞：金属型铸造；汽车喇叭：压力铸造；缝纫机机架：砂型铸造；铸铁煤气管道：离心铸造；车床床身：砂型铸造。