金属工艺复习全解

锻造

1、金属塑性变形的实质

金属塑性变形的实质是晶体内部产生滑移的结果。单晶体内的滑移变形。在切向应力作用下，晶体的一部分与另一部分沿着一定的晶面产生相对滑移，从而造成晶体的塑性变形。当外力继续作用或增大时，晶体还将在另外的滑移面上发生滑移，使变形继续进行，因而得到一定的变形量。

2、内部组织的变化

①晶粒沿最大变形的方向伸长：（形成纤维组织）

②晶粒破碎，位错密度增加，产生加工硬化

③产生内应力

3、加工硬化的概念及其原因

在塑性变形过程中，随着金属内部组织的变化，金属的力学性能也将产生明显的变化，即随着变形程度的增加，金属的强度、硬度增加，而塑性、韧性下降，这一现象即为加工硬化或形变强化。

关于加工硬化的原因，目前普遍认为与位错的交互作用有关。随着塑性变形的进行，位错密度不断增加，因此位错在运动时的相互交割加剧，产生固定割阶、位错缠结等障碍，使位错运动的阻力增大，引起变形抗力的增加，因此就提高了金属的强度。

4、可锻性好差的判断

金属的可锻性是衡量材料在经受压力加工时获得优质制品难易程度的工艺性能。可锻性常用金属的塑性和变形抗力来综合衡量。塑性越好，变形抗力越小，则金属的可锻性好。反之则差。金属的塑性用金属的断面收缩率ψ、伸长率δ等来表示。变形抗力系指在压力加工过程中变形金属作用于施压工具表面单位面积上的压力。变形抗力越小，则变形中所消耗的能量也越少。金属的可锻性取决于金属的本质和加工条件。

5、锻造温度

提高金属变形时的温度，是改善金属可锻性的有效措施。

金属在加热中，随温度的升高、金属原子的运动能力增强，很容易进行滑移，因而塑性提高，变形抗力降低，可锻性明显改善，更加适宜进行压力加工。但温度过高，对钢而言，必将产生过热、过烧、脱碳和严重氧化等缺陷，甚至使锻件报废，所以应该严格控制锻造温度。

锻造温度范围系指始锻温度和终锻温度间的温度区间。

锻造温度范围的确定以合金状态图为依据。碳钢的锻造温度范围，其始锻温度比AE线低200℃左右，终锻温度为800℃左右。终锻温度过低，金属的可锻性急剧变差，使加工难于进行，若强行锻造，将导致锻件破裂报废。

6、应力状态

压应力的数目越多，则金属的塑性越好；

拉应力的数目越多，则金属的塑性越差。

同号应力状态下引起的变形抗力大于异号应力状态下的变形抗力。

拉应力使金属原子间距增大，尤其当金属的内部存在气孔、微裂纹等缺陷时，在拉应力作用下，缺陷处易产生应力集中，使裂纹扩展，甚至达到破坏报废的程度。

压应力使金属内部原子间距离减小，不易使缺陷扩展，故金属的塑性会增高。

但压应力使金属内部摩擦阻力增大，变形抗力亦随之增大。

综上所述，金属的可锻性既取决于金属的本质，又取决于变形条件。在压力加工过程中，应力求创造最有利的变形条件，充分发挥金属的塑性，降低变形抗力，使功耗最少，变形进行得充分，达到加工目的。

7、自由锻和模锻的区别

见书185页第三节模锻第二段和第三段

8、拔长和冲孔的工序

拔长：圆形截面坯料拔长时，先锻成方形截面，在拔长到边长直径接近锻件直径时，锻成八角形截面，最后倒棱滚打成圆形截面，这样拔长效率高，且能避免引起中心裂纹。

冲孔：冲孔用冲子在坯料上冲出通孔或不通孔的锻造工序。实心冲子双面冲孔，在镦粗平整的坯料表面上先预冲一凹坑，放稍许煤粉，再继续冲至约3/4深度时，借助于煤粉燃烧的膨胀气体取出冲子，翻转坯料，从反面将孔冲透。

9、圆环和圆筒的过程工序

10、预锻和终锻的区别

预锻模膛的圆角、斜度较大，没有飞边槽。

终锻模膛的圆角、斜度较小，有飞边槽。

11、胎膜锻和其他两个的区别

胎膜不是固定在自由锻锤上，使用时放上去，不用时取下来。与自由成型相比，胎模成型具有较高的生产率，锻件质量好，节省金属材料，降低锻件成本。与模锻相比，节约了设备投资，简化了模具制造。但锻件质量比模锻低，劳动强度大，安全性差，模具寿命短，生产率低。

12、分模面合理与否及其原因（书187也有图，图12-7）

(1) 应保证模锻件能从模膛中取出来。轮形件，把分模面选定在a－a面时，已成形的模锻件就无法取出。一般情况，分模面应选在模锻件的最大截面处。

(2) 按选定的分模面制成锻模后，应使上下两模沿分模面的模膛轮廓一致，以便在安装锻模和生产中容易发现错模现象，及时而方便地调整锻模位置。c－c面被选定为分模面，就不符合此原则。

(3) 分模面应选在能使模膛深度最浅的位置上。这样有利于金属充满模膛，便于取件，并有利于锻模制造。b-b面，就不适合作分模面。

(4) 选定的分模面应使零件上所加的敷料最少。b-b面被选作分模面时，零件中间的孔不能锻出来，孔部金属都是敷料，既浪费金属，又增加了切削加工的工作量。所以该面不宜作分模面。

错动。按上述原则综合分析，d-d面是最合理的分模面。

13、加强筋

（a）（b）

铸件时选择B合理，可以防止缩孔缩松，加强筋可以提高强度

锻件时选择A合理，加强筋一般锻不出

14、冲孔连皮

冲孔连皮：对于具有通孔的锻件，由于不可能靠上、下模的突起部分把金属完全挤压到旁边去，故终锻后在孔内留有一薄层金属。因此，把冲孔连皮和飞边冲掉后，才能得到具有通孔的模锻件。

15、复杂的模锻件

对形状复杂的模锻件，使坯料形状基本接近模锻件形状，使金属能合理分布

和很好地充满模锻模膛，就必须预先在制坯模镗内制坯，因而设制坯模膛

铸造

1、缩孔缩松形成原因、形成的机理、影响因素

形成原因：液态收缩和凝固收缩是铸件产生缩孔和缩松的基本原因。而固相收缩对应力、变形与裂纹影响较大。

机理：

缩孔：纯金属、共晶成分合金和结晶温度范围窄的合金，在一般铸造条件下按由表及里逐层凝固的方式凝固。由于金属或合金在冷却过程中发生的液态收缩和凝固收缩大于固态收缩，从而在铸件最后凝固部位形成尺寸较大的集中缩孔。

缩松：结晶温度范围较宽的合金，一般按照体积凝固的方式凝固，凝固区内的小晶体很容易发展成为发达的树枝晶。当固相达到一定数量形成晶体骨架时，尚未凝固的液态金属便被分割成一个个互不相通的小熔池。在随后的冷却过程中，小熔池内的液体将发生液态收缩和凝固收缩，已凝固的金属则发生固态收缩。由于熔池金属的液态收缩和凝固收缩之和大于其固态收缩，两者之差引起的细小孔洞又得不到外部液体的补充，便在相应部位形成了分散性的细小缩孔，即缩松。影响因素：

金属的性质(收缩系数α大)

铸型的冷却能力（蓄热系数b小)

浇注温度与浇注速度(高，快）

铸件尺寸（大）

补缩能力（弱）

预防措施：

1)顺序凝固

铸件各部位由远及近，朝着帽口方向顺序凝固。

用于凝固收缩大、结晶间隔窄的金属。

2)同时凝固

凝固时产生热裂纹、变形倾向小。

用于凝固收缩小、对气密性要求不高的铸件。

3)使用冒口、补贴和冷铁

2、铸件的残余应力

（1）厚壁筋板内拉伸应力，薄壁筋板内压缩应

（2）中心近轴线部位受拉，外部近圆周部位受压

3、热裂纹、冷裂纹的产生以及预防措施

（1）热裂纹

产生：

金属凝固结晶末期，在固相线附近发生的晶间开裂现象，称为凝固裂纹或结晶裂纹。（其形成与凝固末期晶间存在的液膜有关，断口具有沿晶间液膜分离的特征。裂纹无金属光泽，有明显的氧化色彩。）

预防措施：

1)尽量选择凝固温度范围小、热裂倾向小的合金

2)提高铸型和型芯的退让性，以减小机械应力

3)合理设计浇道冒口

4)对于铸钢件和铸铁件，严格控制硫的含量，防止热脆性

（2）冷裂纹