金属工艺学
金属工艺学
判断题1、自由锻是锻造大件的唯一加工方法。
（√）2、在正确控制化学成分的前提下，退火是生产可锻铸铁件的关键，球化处理和孕育处理是制造球墨铸铁件的关键。
（√）3、工程材料包括金属材料、陶瓷材料、高分子材料和复合材料四大类。
（√）4、由于石墨的存在，可以把铸铁看成是分布有空洞和裂纹的钢（√）5、熔化焊的本质是小熔池熔炼与铸造，是金属熔化与结晶的过程。
（√）6、直流正接：焊件接正极，焊条接负极（厚板、酸性焊条）。
（√）7、电阻点焊是用圆柱电极压紧工件，通电、保压获得焊点的电阻焊方法。
（√）8、铜的电阻极小，不适于电阻焊接。
（√）9、反复弯折铁丝，铁丝会越来越硬，最后会断裂。
（√）10、冲裁变形过程可以分为：(1)弹性变形阶段；(2)塑性变形阶段；(3)断裂分离阶段（√）11、板料弯曲时应尽可能使弯曲线与坯料纤维方向平行。
（×）12、落料时，凹模基本尺寸应取工件尺寸公差范围内的较大的尺寸。
（×）13、粗基准是指粗加工时所使用的基准，精基准是指精加工时所使用的基准。
（×）14、高速钢虽然它的韧性比硬质合金高,但并不是现代高速切削的刀具材料。
（√）15、在一个工序中只可以有一次安装。
（×）16、刃倾角是主切削刃与基面间的夹角，有正、负。
（√）17、逆铣时刀齿从已加工表面开始进刀，刀具磨损较大，且影响已加工表面质量。
（√）18、零件在加工、和装配中，所依据的点、线或面称为工艺基准。
（√）19、合金收缩经历三个阶段。
液态收缩是铸件产生内应力、变形和裂纹的主要原因。
（×）20、焊接接头中的融合区和过热区是两个机械性较差的区。
（√）21、氩气为惰性气体，高温下不溶入液态金属，也不与金属发生化学反应，因此，氩气是一种理想的保护气体。
（√）22、拉深系数越大，变形程度越大；所以后续的拉深系数比前面的拉深系数小。
（×）23、冷热变形是以回复温度为界的。
（×）24、拉伸件中最危险的部位是直壁与底部的过渡圆角处，当拉应力超过材料的强度极限时，此处将被“拉裂”。
金属工艺学课后答案(3篇)
第1篇一、选择题1. 金属工艺学的研究对象是（）A. 金属材料的加工工艺B. 金属材料的性能与结构C. 金属材料的制备与应用D. 金属材料的力学性能答案：A解析：金属工艺学主要研究金属材料的加工工艺，包括铸造、锻造、焊接、热处理等。
2. 金属材料的性能主要包括（）A. 强度、塑性、硬度B. 热稳定性、抗氧化性、耐腐蚀性C. 磁性、导电性、导热性D. 磁性、磁性、磁性答案：A解析：金属材料的性能主要包括强度、塑性、硬度等力学性能。
3. 金属材料的制备方法主要有（）A. 冶炼、铸造、锻造、焊接B. 冶炼、烧结、热处理、电镀C. 冶炼、铸造、热处理、焊接D. 冶炼、烧结、电镀、焊接答案：A解析：金属材料的制备方法主要包括冶炼、铸造、锻造、焊接等。
4. 热处理工艺包括（）A. 退火、正火、淬火、回火B. 退火、正火、氧化、回火C. 退火、正火、电解、回火D. 退火、正火、烧结、回火答案：A解析：热处理工艺主要包括退火、正火、淬火、回火等。
5. 焊接方法主要有（）A. 焊条电弧焊、熔化极气体保护焊、激光焊B. 焊条电弧焊、气体保护焊、钎焊C. 焊条电弧焊、熔化极气体保护焊、钎焊D. 焊条电弧焊、气体保护焊、激光焊答案：A解析：焊接方法主要包括焊条电弧焊、熔化极气体保护焊、激光焊等。
二、填空题1. 金属工艺学是研究（）的科学。
答案：金属材料的加工工艺2. 金属材料的性能主要包括（）、（）、（）等。
答案：强度、塑性、硬度3. 金属材料的制备方法主要包括（）、（）、（）、（）等。
答案：冶炼、铸造、锻造、焊接4. 热处理工艺主要包括（）、（）、（）、（）等。
答案：退火、正火、淬火、回火5. 焊接方法主要包括（）、（）、（）等。
答案：焊条电弧焊、熔化极气体保护焊、激光焊三、简答题1. 简述金属材料的加工工艺流程。
答案：金属材料的加工工艺流程主要包括以下步骤：（1）冶炼：将金属矿石提炼成金属。
（2）铸造：将熔融金属浇铸成所需形状的铸件。
金属学及金属工艺学
金属学及金属工艺学概述金属学是研究金属材料的学科，涉及金属材料的结构、性能、加工和应用等方面。
金属工艺学是研究金属的加工和成型过程的学科，包括金属的切削、锻造、铸造、焊接等工艺。
金属是人类历史上最重要的材料之一，广泛应用于建筑、交通、机械、电子、化工等领域。
金属学和金属工艺学的研究对于开发新型金属材料、提高金属材料的性能和开发新型金属工艺具有重要意义。
金属学结构金属的结构主要由原子和晶格构成。
金属中的原子呈规则排列，并形成晶格结构。
金属的晶格结构决定了其性能、塑性和导电性能等特点。
金属的常见晶格结构有面心立方结构、体心立方结构和六方最密堆积结构。
不同的晶格结构会导致金属的性能差异，例如铜的面心立方结构使其具有良好的导电性能。
性能金属的性能包括力学性能、物理性能和化学性能等方面。
力学性能是指金属材料的抗拉强度、屈服强度、硬度和韧性等特性。
金属材料的力学性能对其在不同领域的应用具有重要影响。
物理性能是指金属材料的热膨胀系数、导热系数和电阻率等特性。
金属材料的物理性能决定了其在热传导和电传导方面的应用。
化学性能是指金属与其他物质的反应性。
金属在不同环境下可能会发生氧化、腐蚀、传递等化学反应，这些化学反应对金属材料的稳定性和耐久性有重要影响。
应用金属材料广泛应用于各个行业。
以钢铁为例，它是一种由铁和一定量的碳组成的金属材料，具有较高的强度和耐磨性，广泛用于建筑、汽车、船舶等领域。
铜是具有良好导电性能的金属材料，被广泛应用于电子、通信、电力等领域。
铝是一种轻、强、耐腐蚀的金属材料，广泛应用于航空、汽车、包装等领域。
其他金属材料如锌、镁、钛等也都具有特定的优良性能，在不同领域有重要应用。
金属工艺学切削工艺切削工艺是金属加工中常用的一种方式，通过切削加工来使金属材料得到所需形状和尺寸。
切削工艺包括车削、铣削、钻削、磨削等方法。
这些工艺依靠切削工具对金属材料进行削除和变形，从而得到所需的形状。
锻造工艺锻造工艺是将金属材料在受控温度和应力下进行塑性变形的加工方法。
金属工艺学
1．加工塑性材料时，不会产生积屑瘤。
（× ）2．顺铣法适合于铸件或锻件表面的粗加工。
（× ）3．拉削加工适用于单件小批零件的生产。
（× ）4．单件小批生产条件下，应采用专用机床进行加工。
（× ）5．插齿的生产率低于滚齿而高于铣齿。
（√ ）6．作为定位基准的点或线，总是以具体的表面来体现的。
（√ ）7．轴类零件如果采用顶尖定位装夹，热处理后需要研磨中心孔。
（√ ）8．生产率是单位时间内生产合格零件的数量。
（√ ）9．镗孔主要用于加工箱体类零件上有位置精度要求的孔系。
（√ ）10．剃齿必须在工件淬火之后进行。
（× ）1．钢的质量好坏是按其中的碳含量来区分的。
（× ）2．钢的质量好坏是按其中的合金元素含量来区分的。
（× ）3．钢的质量好坏是按其中的硫、磷含量来区分的。
（√ ）4．沸腾钢不能进行热处理。
（√ ）5．沸腾钢也可以进行热处理。
（× ）6．一般进行热处理的钢都是镇静钢。
（√ ）7．把钢加热成为奥氏体后速冷到Ms线以上等温一段时间再冷却下来的热处理叫分级淬火。
（× ）8．把钢加热成为奥氏体后速冷到Ms线以上等温一段时间再冷却下来的热处理叫等温淬火。
（× ）9．铸件在凝固末期收缩受阻产生的裂纹叫热裂纹。
（√ ）10．铸件在固态收缩过程中，收缩应力超过合金在相应温度下的强度极限，则在应力集中的部位产生冷裂纹。
（√ ）11．铁水的流动性就是充满铸型的能力。
（× ）12．流动性差的金属铸造时易产生缩孔和缩松缺陷。
（√ ）13．含碳量﹪的灰口铸铁铁水的流动性最好。
（× ）14．铁水温度越高，流动性越好，铸件的成品率就越高。
（× ）15．铸钢由于熔点高，收缩率大，所以铸造性能差。
（√ ）16．铸铁中的碳元素是否能够石墨化，是由含C、Si量多少来决定。
（× ）17．铸造合金的铸造性能主要包括合金的流动性和合金的收缩。
《金属工艺学》课程笔记 (2)
《金属工艺学》课程笔记第一章绪论一、金属工艺学概述1. 定义与重要性金属工艺学是研究金属材料的制备、加工、性能、组织与应用的科学。
它对于工程技术的进步和工业发展至关重要，因为金属材料在建筑、机械、交通、电子、航空航天等几乎所有工业领域都有广泛应用。
2. 研究内容（1）金属材料的制备：包括金属的提取、精炼、合金化等过程，以及铸造、粉末冶金等成型技术。
（2）金属材料的加工：涉及金属的冷加工（如轧制、拉伸、切削）、热加工（如锻造、热处理）、特种加工（如激光加工、电化学加工）等。
（3）金属材料的性能：研究金属的物理性能（如导电性、热导性）、化学性能（如耐腐蚀性）、力学性能（如强度、韧性）等。
（4）金属材料的组织与结构：分析金属的晶体结构、相变、微观缺陷、界面行为等。
（5）金属材料的应用：研究金属材料在不同环境下的适用性、可靠性及寿命评估。
3. 学科交叉金属工艺学是一门多学科交叉的领域，它与物理学、化学、材料学、力学、热力学、电化学等学科有着紧密的联系。
二、金属工艺学发展简史1. 古代金属工艺（1）铜器时代：人类最早使用的金属是铜，掌握了简单的铸造技术。
（2）青铜器时代：铜与锡的合金，青铜，使得工具和武器的性能得到提升。
（3）铁器时代：铁的发现和使用，推动了农业和手工业的发展。
2. 中世纪至工业革命（1）炼铁技术的发展：如鼓风炉、熔铁炉的发明，提高了铁的产量。
（2）炼钢技术的进步：如贝塞麦转炉、西门子-马丁炉的出现，实现了钢铁的大规模生产。
3. 近现代金属工艺（1）20世纪初：金属物理和金属学的建立，为金属工艺学提供了理论基础。
（2）第二次世界大战后：金属材料的快速发展，如钛合金、高温合金的出现。
4. 当代金属工艺（1）新材料的开发：如形状记忆合金、超导材料、金属基复合材料等。
（2）新技术的应用：如计算机模拟、3D打印、纳米技术等。
三、金属工艺学在我国的应用与发展1. 古代金属工艺的辉煌（1）商周时期的青铜器：技术水平高超，工艺精美。
金属工艺学
金属工艺学1．将含碳质量分数小于2.11%的铁碳合金称为钢，含碳质量分数大于2.11%的铁碳合金称为生铁。
2．从加热状态看，可分为平衡加热和非平衡加热。
3．加热缺陷：①过热和过烧②氧化和脱碳③吸气及蒸发④应力和变形4．冷却分为平衡冷却和非平衡冷却5．缩孔和缩松。
液态金属在冷却中，随着温度的降低体积会减小，即产生收缩现象。
当收缩不能得到充分补充（称补缩）时，就会产生缩孔或缩松缺陷。
6．塑性变形：当外力增大，使金属内部应力超过该金属的屈服强度后，即使外力停止作用，金属的变形也不能消失。
7．热处理性：金属材料在改变温度过程中获得所需组织和性能的能力。
8．铸造性：①充型能力。
液态金属充填铸型型腔的能力。
②收缩。
铸件成形过程中，温度变化量很大，收缩现象必定明显表现出来。
③可锻性。
衡量材料通过塑性加工获得优质零件的难易程度的工艺性能。
9．铸造：将液体金属浇入铸型中，冷却凝固后获得铸件的工艺方法。
10．浇注位置：浇注时铸件在铸型中所处的空间位置。
11．分型面：铸型间的接触表面，它的存在有利于铸型的分开和合型。
12．分型面的确定应考虑如下几方面因素：①分型面的确定应能方便、顺利地取出模样或铸件，分型面一般选在铸件的最大截面处。
②分型面的确定应尽量与浇注位置一致，并应尽量满足浇注位置的要求。
③分型面应避免曲折，数量应少，最好是一个且为平面。
④应尽量使型腔全部或大部置于同一个砂型内，最好使型腔或使加工面与基准面位于下型中。
⑤应使型芯数量少，并便于安放和稳定。
13．铸件的孔形和各种内腔大都是靠型芯来成形的，因此型芯的主体轮廓与铸件的孔形或内腔应一致。
14．铸造方法：砂型铸造（普）和特种铸造15．铸造合金主要包括铸铁、铸钢、铸造铝合金、铸造铜合金16．铸铁：①白口铸铁。
大部分碳以化合物形态存在，因其断口呈银白色。
②普通灰口铸铁。
石墨呈片状存在的铸铁。
③可锻铸铁。
石墨呈团絮状存在的铸铁。
17．避免铸造缺陷的合理结构：①铸件壁厚应合理取值。
金属工艺学
结晶的必要条件：具有一定的过冷度过冷度△Ｔ：理论结晶温度(T0) 与实际结晶温度(Tn)之差。
细化晶粒的方法:增大过冷度变质处理（孕育处理）：增加外来晶核细化晶粒的方法振动结晶：将技晶打碎，成为新的晶粒。
同素异晶转变──随着温度的改变，固态金属的晶格也随之改变的现象。
§2.2 铁碳合金的基本组织组元：组成合金的元素，或独立的基本单元。
P15相：合金中具有相同成分和相同结构（相同聚集状态）的均匀部分。
组织：是指合金中一个或多个相的形貌及各相的分布状态。
P15 综合二、合金的结构固溶强化：因形成固溶体而引起合金强度、硬度升高的现象根据溶质原子在溶剂晶格中所占据的位置，可将固溶体分为：间隙固溶体──B存在A晶格的间隙中。
置换固溶体──B置换了晶格中A的位置。
铁碳合金中的固溶体P16金属化合物：金属化合物是各组元按一定整数比结合而成、并具有金属性质的均匀物质。
金属性质:是指具有良好的导电性和导热性及金属的光泽。
P17珠光体(P)──F和Fe3C组成片层相间的机械混合物共晶反应：一定成分的合金，在一定温度下，从液相中同时析出两种不同固相的过程。
共析反应：一定成分的合金，在一定温度下，同时从一种固相析出两种新固相的过程。
铁素体：含碳量的范围为小于0.020%C。
（工业纯铁）铁素体加珠光体：含碳量的范围为0.020～0.77%C。
（亚共析钢）珠光体：含碳量的范围为0.77%C。
（共析钢）珠光体加渗碳体：含碳量的范围为0.77～2.11%C（过共析钢）珠光体的性能随片间距减小其强度和硬度升高，而塑性和韧性有所降低。
临界冷却速度(VK)为过冷奥氏体获得全部马氏体(包括少量A ‘)的最低冷却速度。
P26完全退火[Ac3＋(30～50)℃] P26 应用：常用于中碳钢和高碳亚共析钢球化退火[Ac1＋(20～30)℃] 应用：主要用于过共析钢及合金工具钢。
去应力退火（低温退火）操作：将钢件随炉缓慢加热(100～150℃／h)至500～650℃(<Ａ1)，经一段时间保温后，随炉缓慢冷却(50～100℃／h) 至300 ～200℃以下出炉。
金属工艺学
⑤培养学生严谨的科学态 度，实践动手能力，以及 分析问题的能力。
基本要求
①基本掌握常用金属材料的牌 号、性能、用途、选用原则；
②掌握钢铁材料热处理的基本 原理，初步掌握普通热处理方 法的工艺特点和应用范围；
金属的可焊性，碳钢和合金 钢的焊接。④了解金属零 件铸造、压力加工和焊接 工艺的基本原理、特点和 应用范围；
金属五大机械性能指标 强度、塑性、硬度、韧 性和疲劳强度的概念、 测试方法和应用； 布氏硬度和洛氏硬度的测定 原理、方法、符号及应用
拉伸试验方法和拉伸曲 线图；多次冲击试验和 疲劳试验的概念。
金属的晶体结构与结晶
晶体结构的基本知识，金 属晶体结构常见的类型， 金属的实际晶体结构和缺 陷，金属的结晶过程，同 素异构转变，铸锭的组织 和缺陷。要求理解晶格、 晶胞、实际金属的多晶体 结构、结晶等概念
有色金属及其合金
铝及其合金、镁及其合 金、钛及其合金、铜及 其合金、滑动 轴承合 金的牌号、成分与用途。
典型零件的选材及热处理
机械零件选材的原则和选 材方法，零件热处理工序 位置及热处理技术条件的 标注，零件的材料和结构 形状对热处理变形与开裂 的影响，典型零件材料的 选用及工艺分析。
铸造
铸造工艺过程 铸件结构设计基本知识。
金属型、压力、熔模、 离心等特殊铸造方法的 特点和应用。
金属压力加工
金属压力加工基本原理； 锻件坯料的加热和锻件的
冷却，自由锻造，模型锻 造，板料冲压。简述了其 它压力加工方法。
金属的焊接
手工电孤焊焊接原理。 气焊火焰分类，气焊设备
和器具，气焊工艺。焊接 应力与变形产生的原因 金属的可焊性，碳钢和合 金钢的焊接。
金属工艺学金属加工的工艺流程
金属工艺学金属加工的工艺流程金属工艺学：金属加工的工艺流程引言金属工艺学是一门研究金属材料加工工艺的学科，通过对金属材料的性质、加工方法和工艺流程的研究，实现对金属制品的加工和生产。
金属工艺学的发展对于推动工业制造和经济发展具有重要意义。
本文将介绍金属加工的一般工艺流程，包括原材料准备、铸造、锻造、压力加工、切割、焊接和表面处理等环节。
一、原材料准备金属加工的起点是原材料的准备。
原材料通常是金属矿石，经过冶炼和精炼等过程得到金属原料。
这些原料需要经过配料、熔炼和铸锭等步骤，最终得到符合要求的金属材料。
二、铸造铸造是将熔化的金属倒入预先设计的铸型中，通过冷却凝固而形成特定形状的过程。
铸造工艺可以分为砂型铸造、金属型铸造、压力铸造等多种方法。
通过铸造，可以制造出金属铸件，如铸造零件和铸件原型等。
三、锻造锻造是通过对金属进行加热处理和塑性变形，改变其形状和性能的过程。
锻造通常包括两个步骤，即预热和锻造成形。
预热可以提高金属材料的塑性和可锻性，锻造成形则可以得到所需的金属件形状。
四、压力加工压力加工是指通过机械力或液压力对金属进行加工和成形的过程。
常见的压力加工方法包括冲压、拉伸、挤压等。
压力加工可以加工出薄壁件、复杂形状和高精度的金属制品。
五、切割切割是将金属材料分离成所需形状和尺寸的过程。
常见的切割方法有机械切割、火焰切割、激光切割等。
切割可以实现对金属材料的分割、切断和开孔。
六、焊接焊接是将金属材料通过热或者压力连接在一起的过程。
常见的焊接方法有电弧焊、氩弧焊、气焊等。
焊接可以实现金属构件的连接和修复。
七、表面处理表面处理是对金属制品的表面进行改性或者修饰的过程。
常见的表面处理方法有电镀、喷涂、抛光等。
表面处理可以提高金属制品的耐腐蚀性、耐磨性和美观度。
结论金属加工是一项精细而复杂的制造工艺，涉及多个环节和方法。
金属工艺学的研究和应用，不仅可以提高金属制品的质量和性能，还能推动整个工业制造的发展。
金属工艺学
二、硬度：一个小的金属表面或很小的体积内抵抗弹性变形、塑性变形或抵抗破裂的一种抗力，是一个由材料的弹性、强度、塑性、韧性等一系列不同力学性能组成的综合性能指标，衡量金属软硬程序的一种性能指标；硬度所表示的量不仅决定于材料本身，而且还取决于试验方法和试验条件。
压入法是在规定的静态试验力作用下，将压头压入金属材料表面层，然后根据压痕的面积大小或深度测定其硬度值。
2.金属材料的性能
2.1 金属的力学性能
2.2 金属的物理性能与化学性能
2.3 金属的工艺性能
2.1 金属的力学性能
本节重点：金属材料的力学性能
主要内容：金属材料的力学性能,包括材料的强 度 、硬度、塑性、冲击韧性、疲劳 强度等。
本节难点：各性能指标的物理意义和测定方法
２、根据压头和试验力的不同，洛氏硬度常用A、B、C三种标尺。 ３、洛氏硬度的表示方法 人为规定一常数K减去压痕深度h的值作为洛氏硬度指标，并规定每0.002为一个洛氏硬度单位，用符号表示，刚洛氏硬度值为：
当使用金刚石压头时，K取0.2；使用钢球压头时，K取0.26。 洛氏硬度计算动画模拟
由于拉伸试样的原始标距与试样原始直径之间具有不同的比例，因此试样分为长试样和短试样，表示方法也不一样。 2、断面收缩率：断面收缩率是指试样拉断后缩颈处横截面积的最大缩减量与原始横截面积的百分比。断面收缩率用符号 表示， 值可用下式计算：
金属塑性的好坏，对零件的加工和使用都具有重要的意义。塑性好的材料不仅能够顺利地进行锻压、轧制等成形工艺，而且在使用时万一超载，由于塑性好，能避免突然断裂。所以大多断机械零件除要求较高的强度外，还都必须具有一定的塑性。
黑色金属：以铁或以铁为主面形成的物质。 黑色金属：除黑色金属以外的其他金属。
金属工艺学
工艺：对各种原材料、半成品进行加工、装配或热处理使之成为产品的方法与过程。
金属工艺学：研究制造金属机件的工艺方法得综合性技术学科。
金属材料的性能：1.力学性能：金属材料在受外力作用时所反映出来的性能。
强度、刚度、塑性、硬度、冲击韧性、疲劳强度。
2.物理、化学性能3.工艺性能：铸造性能：流动性、收缩性；可锻性：塑性、变形抗力；焊接性：接合性能、使用性能；切削加工性。
组元：组成合金最基本的独立物质。
化学元素或稳定化合物。
相：在金属或合金中，凡成分相同、结构相同并与其他部分有界面分开的均匀组成部分。
液相：在液态下，大多数合金的组元都能相互溶解成为均匀液体，故只有一个相称为液相。
纯金属：一般有光泽，易导电和传热有延展性的一类物质。
固溶体：在合金结晶时所形成的固相晶体结构与合金的某一组元晶体结构相同的固相。
金属化合物：在合金结晶时所形成的固相晶体结构与合金的各组元晶体结构均不相同的固相08优质碳素钢中的低碳钢冲压件45优质碳素钢中的中碳钢小轴T10A碳素工具钢手工锯条Q235碳素结构钢螺栓Q345常用低合金结构钢桥梁构件W18Cr4V高速钢车刀头20CrMnTi合金渗碳钢汽车变速箱齿轮60Si2Mn合金弹簧钢弹簧HT200普通灰铸铁机床床身QT600-2球墨铸铁小型内燃机曲轴ZGMn13耐磨钢坦克履带KTH370-12黑心可锻铸铁建筑扣件钢的热处理：把钢加热到一定温度并保温一定时间，然后以不同的速度冷却，从而改变钢的组织和性能的操作。
普通热处理：1.退火：将刚加热到一定温度并保温一定时间后，缓慢冷却，以获得达到或接近平衡状态组织的热处理工艺。
完全退火、等温退火、球化退火、扩散退火、去应力退火。
2.正火：将钢加热至Ac3或Accm以上30-50度，保温一定时间出炉空冷的热处理工艺。
3.淬火：将钢加热到临界温度Ac3或Accm以上30-50度，保温一段时间，使之全部或部分奥氏体化，然后以大于临界冷却速度快冷到Ms以下进行马氏体（或贝氏体）转变的工艺。
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等四个部分按顺序组成。
例如：Q235－A· F即表示屈服点数值为235 MPa的A级沸腾钢。
b．优质碳素结构钢 使用时一般均需热处理以提高其力学性能，常用来制 造比较重要的零件。 优质碳素结构钢的牌号以两位数字表示，数字代表该钢平均含碳量的万分 数，例如钢号45，其平均含碳量为0.45%的优质碳素结构钢。 10~25号钢：含碳量低，强度低，塑性和韧性好，并且有良好的焊接性能， 常用作承载不大、韧性要求高的零件，还常做冲压件、焊接件。 30~55号钢：经热处理后具有较高的强度和韧性，广泛用来制造在机器结 构中受力的齿轮、轴、键、重要的螺钉等。 60号以上的钢：经热处理后具有高的强度、硬度和好的弹性，主要用来制
硬而脆
（三）机械混合物
由两种以上的相按一定比例混合而成。 例如：F和Fe3C以片层相间的形式混合,C=0.77%。 F Fe3C 这是钢中的一种重要组织，叫做珠光体（P）。 珠光体是两相组织。
造弹簧。
c．碳素工具钢 这类钢用来制造低速切削刀具、量具和冲压或冷拉模具。
因此，必须具有高的硬度和耐磨性，这只有在含碳量足够高的钢经淬火后 才能获得，故碳素工具钢都是高碳钢。
牌号：由汉语拼音字母“T”和数字组成，数字表
示平均含碳量的千分之几。
例如：T7表示平均含碳量为0.7%的碳素工具钢。 高级优质碳素工具钢在牌号后而再附以字母“A”，
b.按钢的质量分类
ws≤0.045% wP ≤0.045% 优质钢： ws≤0.035% wP ≤0.035% 特殊优质钢： ws≤0.020% wP ≤0.020%
普通钢： 结构钢： 工具钢： 沸腾钢： 镇静钢：
c.按钢的用途分类
d.按脱氧程度分类
半镇静钢： 特殊镇静钢：
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第四节 铸件的质量控制
• 由于铸造工序繁多，影响铸件质量的因素 复杂，难以综合控制，因此，铸件缺陷几 乎难以完全避免，废品率较其他金属加工 方法高。 • 表2-2列出了铸件缺陷名称及分类
铸件缺陷名称及分类
类别 名称 气孔 类别
形 状 、 尺 寸 和 重 量 不 合 格
名称 多肉 浇不足
类别
表 面 缺 陷 成分、 组织 和 性能 不 合 格
• •
• •
• 铸件质量与其凝固方式密切相关。 • 逐层凝固时，合金的充型能力强，便于防 止缩孔和缩松； • 糊状凝固时，难以获得结晶紧实的铸件； • 在常用合金中，灰铸铁、铝硅合金等倾向 于逐层凝固，易于获得紧实铸件；球墨铸 铁、锡青铜、铝铜合金等倾向于糊状凝固， 为获得紧实铸件常需采用适当的工艺措施， 以便补缩或减少其凝固区域 。
常用的铸造方法
• 砂型铸造 占铸件总产量的90%； • 特种铸造：熔模铸造、金属型铸造、压力 铸造、离心铸造等。
第一章 铸造工艺基础
• 铸造生产过程复杂，影响铸件质量的因素 很多，废品率一般较高。 • 影响铸件质量的因素不仅与铸型工艺有关， 还与铸型材料、铸造合金、熔炼、浇注等 有关。 • 下面先讨论合金的铸造性能与铸件缺陷的 形成和防止，为合理选择铸造合金和铸造 方法打下基础。
一、 内应力的形成
• 1. 热应力 • 它是由于铸件的壁厚不均匀、各部分的冷 却速度不同，以致在同一时期内铸件各部 分收缩不一致而引起的。 • 分析热应力的形成。
• 由上分析，热应力使铸件的厚壁或心部受拉伸， 薄壁或表层受压缩。 • 铸件的壁厚差别愈大、合金线收缩率愈高、弹性 模量愈大，热应力愈大。 • 预防热应力的基本途径是尽量减少铸件各个部位 间的温度差，使其均匀地冷却。 • 采用同时凝固原则，可减少铸造内应力，防止铸 件的变形和裂纹缺陷，又可避免设冒口而省工省 料。其缺点是铸件容易出现缩孔或缩松。如灰铸 铁、锡青铜
金属工艺学
绪论金属工艺学是一门研究有关制造金属机件的工艺方法的综合性技术学科. 主要内容:1 常用金属材料性能2 各种工艺方法本身的规律性及应用.3 金属机件的加工工艺过程、结构工艺性。
热加工：金属材料、铸造、压力加工、焊接目的、任务：使学生了解常用金属材料的性质及其加工工艺的基础知识，为学习其它相关课程及以后从事机械设计和制造方面的工作奠定必要的金属工艺学的基础。
[以综合为基础，通过综合形成能力]第一篇金属材料第一章金属材料的主要性能两大类：1 使用性能：机械零件在正常工作情况下应具备的性能。
包括：机械性能、物理、化学性能2 工艺性能：铸造性能、锻造性能、焊接性能、热处理性能、切削性能等。
第一节金属材料的机械性能指力学性能---受外力作用反映出来的性能。
一弹性和塑性：1弹性：金属材料受外力作用时产生变形，当外力去掉后能恢复其原来形状的性能。
力和变形同时存在、同时消失。
如弹簧：弹簧靠弹性工作。
2 塑性：金属材料受外力作用时产生永久变形而不至于引起破坏的性能。
（金属之间的连续性没破坏）塑性大小以断裂后的塑性变形大小来表示。
塑性变形：在外力消失后留下的这部分不可恢复的变形。
3 拉伸图金属材料在拉伸过程中弹性变形、塑性变形直到断裂的全部力学性能可用拉伸图形象地表示出来。
以低碳钢为例ζbζkζsζeε（Δl）将金属材料制成标准式样。
在材料试验机上对试件轴向施加静压力P，为消除试件尺寸对材料性能的影响，分别以应力ζ（即单位面积上的拉力4P/πd2）和应变（单位长度上的伸长量Δl/l0）来代替P和Δl，得到应力——应变图1）弹性阶段oeζe——弹性极限2）屈服阶段：过e点至水平段右端ζs——塑性极限，s——屈服点过s点水平段——说明载荷不增加，式样仍继续伸长。
（P一定，ζ=P/F一定，但真实应力P/F1↑ 因为变形，F1↓）发生永久变形3）强化阶段：水平线右断至b点P↑变形↑ζb——强度极限，材料能承受的最大载荷时的应力。
金属工艺学
晶粒的大小主要取决于形核速率N和长大速率G细化晶粒方法：提高冷却速度、变质处理、附加振动.合金是指由两种或两种以上金属元素经一定方法合成而得到的具有金属特征的物质。
组元是指组成合金的最基本而独立的物质。
合金系：由若干给定组元以不同配比可配制处一系列不同成分、不同性能的合金，构成了一个合金系列，简称合金系。
相是指金属或合金中化学成分、晶体结构及原子聚集状态相同，并与其他部分有明显界面分开的均匀组成部分。
组织泛指用金相观察方法看到的由形态、尺寸及分布方式不同的一种或多种相构成的总体。
相是组织的基本单元，组织是相的综合体。
合金中两个组元在液态和固态下都互相溶解，共同形成均匀的固相，这类相称为固溶体。
只有各组元的晶格类型相同、原子半径相差不大时，才有可能形成无限固溶体。
二元合金的相状态决定于温度和成分。
共析转变是指在一定温度下，由一定成分的固相同时析出两个成分和结构完全不同的新固相的过程。
金属在固态下随着温度的变化，晶格由一种类型转变称为另一种类型的过程，称为同素异晶转变或同素异构转变。
工业纯铁：0.0008%<Wc<0.0218%，室温组织为铁素体和三次渗碳体。
非合金钢：0.0218%<Wc<2.11%，根据室温组织不同，又可分为以下三种：亚共析钢：0.0218%<Wc<0.77%，室温组织为铁素体和珠光体。
共析钢：Wc=0.77%，室温组织为珠光体。
过共析钢：0.77%<Wc≤2.11%，室温组织为珠光体和二次渗碳体。
白口铸铁：2.11%<Wc<6.69%，分为三种：亚共晶白口铸铁：2.11%<Wc<4.3%，珠光体，二次渗碳体，低温莱氏体。
共晶白口铸铁：Wc=4.3% 低温莱氏体过共晶白口铸铁：4.3%<Wc<6.69% 一次渗碳体低温莱氏体。
奥氏体的形成：奥氏体形核、奥氏体晶核的长大及残余渗碳体溶解，奥氏体成分均匀化。
金属工艺学
1、金属液态成形有何最突出的优点？通常有哪些液态成形方法？金属液态成形具有如下最突出的优点：（1）可制造出内腔、外形很复杂的毛坯。
如各种箱体、机床床身、汽缸体、缸盖等。
（2）工艺灵活性大，适应性广。
液态成型件的大小几乎不限，其重量可由几克到几百吨，其壁厚可由0.5mm到1m左右。
工业上凡能溶化成液态的金属材料均可用于液态成型。
对于塑性很差的铸铁，液态成型是生产其毛坯或零件的唯一的方法。
（3）液态成型件成本较低。
液态成型可直接利用废机件和切屑，设备费用较低。
同时，液态成型件加工余量小，节约金属。
通常的液态成形方法：通常分为两大类：砂型铸造成形工艺和特种铸造成形工艺（如：金属型铸造、熔模铸造、压力铸造、低压铸造、实型铸造、离心铸造等）2、金属铸造工艺性能主要以何种物理特性来表征？其影响因素如何？请分别予以分析？金属铸造工艺性能主要以液态金属的充型能力来表征。
影响液态金属充型能力的因素有：合金的流动性，铸型性质，浇注条件，铸件结构等。
合金的流动性是指金属液的流动能力。
流动性越好的金属液，充型能力越强。
铸型性质的影响：（1）铸型材料铸型的蓄热系数大，充型能力越差。
（2）铸型温度铸型温度越高，充型能力越强。
（3）铸型中的气体浇注条件的影响（1）浇注温度：一般T浇越高，液态金属的充型能力越强。
（2）充型压力：压力越大，充型能力越强。
（3）浇注系统结构结构复杂，流动阻力大，充型能力差。
铸件结构的影响：（1）铸件壁厚厚度大，热量散失慢，充型能力就好。
（2）铸件复杂程度结构复杂，流动阻力大，充型困难。
3、铸造凝固方式，根据合金凝固特性分成哪几类？它们对铸件质量将分别产生什么影响？铸造凝固方式，根据合金凝固特性分成逐层凝固、糊状凝固、中间凝固。
合金的结晶温度范围愈小，凝固区域愈窄，愈倾向于逐层凝固；凝固区域愈宽，愈倾向于糊状凝固；对于一定成分的合金，结晶温度范围已定，凝固方式取决于铸件截面的温度梯度，温度梯度越大，对应的凝固区域越窄，越趋向于逐层凝固。
金属工艺学
金属工艺学引言金属工艺学是研究金属在工艺过程中的性质和加工方法的学科。
在现代社会中，金属是一种广泛应用于制造业的材料，几乎所有的行业都需要使用金属制品，例如汽车、航空航天、建筑、电子等。
因此，理解金属工艺学对于各行各业的从业人员来说都是非常重要的。
金属的分类根据其化学性质和物理性质的不同，金属可以分为不同的类别。
常见的金属包括铁、铜、铝、锌等。
不同的金属具有不同的特性，例如电导率、熔点、硬度等。
这些特性决定了金属在工艺过程中的使用方式和加工方法。
金属的加工方法金属的加工方法可以分为三大类：可塑性加工、断裂性加工和焊接。
下面将详细介绍这些加工方法。
可塑性加工可塑性加工是指通过力的作用将金属材料变形成所需形状的一种加工方法。
常见的可塑性加工方法包括锻造、压力加工和挤压。
锻造是一种将金属材料加热至高温后，通过锤击或压力使其产生塑性变形的加工方法。
压力加工是将金属材料置于两个模具之间，施加压力使其产生塑性变形的加工方法。
挤压是指将金属材料通过挤压机器，使其通过模具形成所需的形状。
断裂性加工断裂性加工是指通过撕裂或切割金属材料将其变形成所需形状的一种加工方法。
常见的断裂性加工方法包括剪切、冲压和锯切。
剪切是通过剪切机或剪刀将金属材料剪断成所需的形状。
冲压是通过冲床和模具将金属材料冲压成所需的形状。
锯切是使用锯片将金属材料切割成所需的形状。
焊接焊接是将两个金属材料通过热源加热至熔点后，使其熔化并流动到一起的加工方法。
焊接方法有很多种，包括电弧焊、气焊、激光焊等。
焊接通常用于将两个金属材料连接在一起，形成更大的结构。
金属的表面处理除了加工方法外，金属的表面处理也是金属工艺学中的重要内容。
金属的表面处理可以改变其外观、耐腐蚀性和精度。
常见的金属表面处理方法有抛光、喷涂、电镀等。
抛光抛光是通过研磨和打磨等步骤，使金属表面变得光滑并提高装饰效果的方法。
抛光可以使用不同的研磨材料和设备进行，常见的研磨材料有砂纸、砂轮和砂布等。
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金属工艺学试题一、填空题：25%1．在切削加工过程中，工件上会形成三个表面，它们是待加工表面、过度表面·已加工表面。
2．切削运动主要包括_主运动和进给运动两类。
3．切削用量包括________、________和_________________。
4．切削液的作用是________、________、________、和清洗作用。
5．_________________是材料抵抗变形和断裂的能力。
6．α—Fe是_________________立方晶格7．合金在固态下，组元间仍能互相溶解而形成的均匀相称为_________________8．珠光体是________和________的机械混合物9．含碳量处于0.0218%~~~2.11%的铁碳合金称为________10．钢的热处理工艺一般由________、________、________三个阶段组成。
11．分别填出下列铁碳合金组织的符号。
奥氏体________ 铁素体________ 珠光体________12．45钢按用途分类属于________13．钢的热处理一般由________、________、________三个阶段组成。
14．金属材料的性能包括___________性能、___________性能、___________性能和___________性能。
15．原子规则排列的物质叫_________________，一般固态金属都属于___________。
16．固态合金的相结构可分为___________和___________两大类。
17．分别填出下列铁碳合金组织的符号。
奥氏体___________ 铁素体___________ 渗碳体___________ 珠光体___________ 18．钢的热处理一般由___________、___________、___________三个阶段组成。
19．奥氏体转变为马氏体，需要很大过冷度，其冷却速度应___________，而且必须过冷到_________________温度以下。
20．_________________是材料抵抗变形和断裂的能力。
21．_________________是材料产生变形而又不破坏的性能。
22．珠光体是___________和___________的机械混合物23．目前常用的硬质合金是_________________和_________________。
二、选择题30%1、在拉伸试验中，试样拉断前能承受的最大应力称为材料的（）A．屈服极限 B 抗拉强度 C 弹性极限2、洛氏硬度C标尺所用的压头是（）A．淬硬钢球 B 金刚石圆锥体 C 硬质合金球3、纯铁在700摄氏度时称为（）A B C4．铁素体为（）晶格A 面心立方B 体心立方C 密排元方D 复杂的人面体5．铁碳合金状态图上的共析线是（）A ECF线B ACD线C PSK线6、从奥氏体中析出的渗碳体为（）A 一次渗碳体B 二次渗碳体C 芫晶渗碳体7、在下列三种钢中，（）钢弹性最好。
A T10B 20C 65Mn8、选择齿轮的材料为（）A 08FB 45钢C 65Mn9、过冷奥氏体是指冷却到（）温度下，尚未转变的奥氏体。
A MsB MfC A1710、过共折钢的淬火加热温度应选择在（）A Ac1+30~50cB Ac3+30~50摄氏度C、Accm以上11．调质处理就是（）A淬火十低温回火B淬火十中温回火D淬火十高温回火12、为提高低碳钢的切削加工性，通常采用（）处理A 完全退火B 正火C 球化退火13、机床床身一般选用（）材料A HT200B KTH350—10C QT500—0514．YG15硬质合金刀具常用于切削（）材料。
A 不锈钢B 耐热钢C 铸铁D 一般钢材15．在交平面上测量的角度有（）A．刀倾角λs B主偏角Kr C 前面r016．制造车刀常用的材料是（）A T10AB W18CrC 95Cr17．将工件上的被切削层转化成切屑所需要的运动是（）A 主运动B进给运动C旋转运动18．对总切削加工中，主运动通常只有（）A 1个B 2个C 3个19．对总切削刀影响最大的是（）A．工件材料B。
吃刀量C刀角度20．切削时，刀上与工件加工表面相对应的面是（）A前面 B 主后面 C 副后面21．实验证明，在低速，中速切削（）材料时容易产生积屑瘤和鳞刺A．塑性B。
脆性 C 陶瓷22．对表面粗糙影响较大的是( )A．切削速度B进给量 C 吃刀量23．生产中常用的起冷却作用的切削液有（）A．水溶液 B 切削油 C 乳化液24．造成已加工表面粗糙的主要原因是A．残留面积B积屑瘤 C 鳞刺 D 振动波纹25．已加工表面出现硬化的主要原因是A．弹性变形 B 塑性变形 C 挤压变形26．当加工持别长的轴类零件时，必须附加辅助支承A 中心架或跟刀架B鸡心夹头C花盘D顶尖27．车刚性差的轴类零件外圆，车刀主偏角选A 30度B 45度C 75度D 90度28．大批量生产中，加工各种形状的通孔常用方法是A 刨削B 插削C 拉削29．拉削时，在一次生程中就能切除全部加工余量、（）达到预期加工质量A 不可以 B 基本 C 可以30．（）钻床能方便地调整钻位置A．台式 B 立式 C 摇臂二、名词解释15%1、合金2、硬度3、淬火4、45钢5、HT200三、简答题：40%1．高速钢和硬质合金各有哪些特点？2．切削溶的作用是什么？可分为哪些种类？3．刨削加工有什么特点？ 4、什么是淬火？淬火的目的是什么？1．下列铸锻件结构及焊接结构中焊缝位置是否合理？如不合理，请改正五、分析题（15分）肋条的设计肋条的设计轴类锻件结构焊缝位置布置1.刚在热处理生产中，常用的冷却方法有哪两种？2.灰铸铁可以通过______处理，使之获得_______的石墨片，从而显著提高其力学性能。
3.机械制造中所用的金属材料以______为主。
4.缩颈现象发生在拉伸图的_______点。
(有E S B K点选择一个)5.______是金属材料在力的作用下，抵抗塑性变形和断裂的能力。
6.金属材料在拉断前所能承受的最大应力称抗拉强度，用_____表示。
7.一种金属能以几种晶格类型存在的性质，叫做_______.8.压力铸造属于______（普通铸造~金属型铸造~特种铸造~砂型铸造）9.常用铸造方法中，_______铸件的表面质量最差。
10.砂型铸造条件下铸件的最小壁厚是_____mm.解释以下代号： 1.Q235——A 2.60Si2Mn 3.T10A 4.9Mn2V 5.HT150简答题：1.金属的晶粒粗细对其力学性能有何影响？2.退火和正火的特点和用途有什么不同？3.刚在淬火后为什么要回火？三种类型的回火有什么不同？汽车发动机缸盖螺钉要采用哪种回火?4.试述铸型分型面的选择原则？5.焊接应力的存在对焊接件有什么影响？如何防止和消除？1. 刚在热处理生产中，常用的冷却方法有哪两种？快速冷却和缓慢冷却2.灰铸铁可以通过_孕育_处理，使之获得均匀_的石墨片，从而显著提高其力学性能。
3.机械制造中所用的金属材料以铁碳合金_为主。
4.缩颈现象发生在拉伸图的__B_点。
(有E S B K点选择一个)5强度是金属材料在力的作用下，抵抗塑性变形和断裂的能力。
6.金属材料在拉断前所能承受的最大应力称抗拉强度，用_ób表示。
7.一种金属能以几种晶格类型存在的性质，叫做_同素异构转变8.压力铸造属于_金属型铸造_____（普通铸造~金属型铸造~特种铸造~砂型铸造）9.常用铸造方法中，_砂型铸造铸件的表面质量最差。
10.砂型铸造条件下铸件的最小壁厚是_5____mm.解释以下代号：1.Q235——A 碳素结构钢2.60Si2Mn 弹簧钢3.T10A 碳素工具钢4.9Mn2V 冷作模具钢5.HT150 灰口铸铁简答题： 1.金属的晶粒粗细对其力学性能有何影响？晶粒越细，硬度越高，强度越大。
2.退火和正火的特点和用途有什么不同？退火是将钢加热到一定的的温度经过保温缓慢冷却，以获得接近平衡组织的热处理方法。
正火是将钢全部加热到奥氏体化的温度，经保温后在空气中或其他适当方式冷却，以获得细珠光体的热处理方式。
3.刚在淬火后为什么要回火？三种类型的回火有什么不同？汽车发动机缸盖螺钉要采用哪种回火?原因是：淬火后的工件具有高的强度和硬度，但是脆性大、塑性低，容易损坏。
淬火后的工件内部有较大的内应力，容易变形、开裂。
淬火后的组织不稳定，容易发生转变，从而引起工件尺寸的变化。
因此，淬火后应该立即回火，以减少或消除内应力、稳定组织及尺寸、减少变形或防止开裂。
高温回火以获取综合机械性能，中温回火提高弹性势能，低温回火提高钢的强度和耐磨性。
4.试述铸型分型面的选择原则？5.焊接应力的存在对焊接件有什么影响？如何防止和消除？5、将下列材料与用途连线（5%）Q195 GCr15 HT200 20Cr 1Cr13一、简述下列概念及有关内容。
（15分）1．砂轮的自锐性： 2．工件的六点定则：3．工艺过程：4．常见切屑种类：5．机床传动系统中常见的机械传动方式：1．铸铁按照石墨形态不同分为、、、，其中综合性能最好。
2．合金的收缩由、、三个阶段组成，其中与两个阶段是铸件产生缩孔、缩松的根本原因。
3．自由锻造基本工序中生产常用、、三种工序。
4．焊条药皮在焊接过程中的主要作用是、、。
5．焊接可分为、、三大类，电渣焊属于。
点焊属于。
6．车削加工中，切削用量是指、和。
7．用圆柱铣刀铣平面时，有两种铣削方式，即和一般铣削常采用。
8．工艺基准可分为、、。
1．下列铸件宜采用何种铸造合金？缝纫机架：（）自来水三通及弯头：（）①普通灰铸铁；②可锻铸铁；③球墨铸铁；④铸钢。
2．下列铸件在大批量生产时，选择何种铸造方法？铝活塞：（）汽轮机叶片：（）①金属型铸造；②砂型铸造；③离心铸造；④熔模铸造。
3．下列焊件选择何种焊接方法？铝制压力容器：（）铸铁暖气管道维修：（）①气焊；②CO2气体保护焊；③电弧焊；④氩弧焊。
4．确定刀具标注角度的参考系选用的三个主要基准平面是：( ) ①切削表面、已加工表面和待加工表面；②前刀面、主后刀面和副后刀面；③基面、切削平面和正交平面(主剖面)。
5．影响刀具的锋利程度、减少切屑变形、减小切削力的刀具角度是：（）①主偏角；②前角；③副偏角；④刃倾角；⑤后角。
6．在型号C6132A中，主参数是（）①6；②13；③32；④61。
7．下列刀具材料中，综合性能最好，适宜制造形状复杂的机动刀具的材料是：( )①碳素工具钢；②高速钢；③硬质合金。
1．什么是加工硬化现象？冷热变形的区分原则是？铅（t熔=327℃）在20℃、钨（t熔=3380℃）在1100变形，各属哪种变形？2．终锻模膛四周飞边槽的作用？3．低碳钢焊接接头由哪些区域组成？其中最薄弱环节是那个区域？组织和性能最好的是那个区域？为什么？②热影响区由哪些区域组成？那个区域性能最差？4．刀具材料应具备哪些基本性能？常用的刀具材料有哪些？5．积屑瘤是怎么形成的？对切削加工有何影响？如何防止？。