金属工艺学

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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

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》课件

金属的加工工艺
金属的铸造工艺
铸造工艺简介：将熔融的金属倒入模具中，冷却后形成所需形状的工艺铸造方法：砂型铸造、金属型铸造、离心铸造等铸造材料：铁、钢、铝、铜、锌等铸造工艺特点：可生产复杂形状的零件，成本低，生产效率高
金属的锻造工艺
锻造方法：自由锻造、模锻、冲压、挤压等
锻造工艺：将金属加热到一定温度，通过锤打、挤压等方式改变其形状和性能
切削工具：包括车刀、铣刀、钻头、锯片等
切削方法：包括车削、铣削、钻削、锯削等
切削参数：包括切削速度、进给量、切削深度等
切削质量：包括表面粗糙度、尺寸精度、形位精度等
切削效率：包括生产效率、能耗、刀具寿命等
金属的热处理工艺
热处理的原理和分类
热处理的原理：通过改变金属的微观结构，提高其力学性能和耐腐蚀性
金属的表面处理技术
表面涂装技术
目的：保护金属表面，提高耐腐蚀性、耐
磨性等性能
主要方法：电镀、喷涂、热
浸镀等
电镀：利用电解原理，在金属表面形成一层金属或合金
镀层
喷涂：利用高压气流将涂料喷涂到金属表面，形成一层
保护层
热浸镀：将金属加热到一定温度，使其表面形成一层金属或合金镀层
智能化：利用人工智能技术，实现金属加工的自动化、智能化
数字化：利用数字化技术，实现金属加工的精确控制和
优化
绿色化：采用环保技术和材料，实现金属加工的绿色化
和可持续发展
绿色环保和可持续发展要求
减少能源消耗：提高能源利用效率，降低生产过程中的能源消耗
循环利用：提高金属材料的回收利用率，实现资源的循环利用
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金属工艺学课程教学大纲

金属工艺学课程教学大纲一、课程简介金属工艺学是一门研究金属材料加工加工工艺的学科，通过对金属加工的基本原理和方法的学习，使学生全面了解金属材料的特性与金属材料加工技术的基本知识，为学生开展金属材料加工工艺的研究和实践提供基础。

二、课程目标1.使学生掌握金属工艺学的基本理论和基本知识，了解金属材料的基本特性和机械加工加工原理；2.培养学生良好的实验观察、数据处理和问题解决的能力，并树立正确的科学态度；3.引导学生了解金属工业生产及相关材料加工的现状与发展趋势，增强学生立体、创新思维；4.培养学生的工程实践和技术创新能力，为今后从事金属材料加工工艺的工作做好准备。

三、课程内容1.金属工艺学导论1.1 金属工艺学的定义和发展概况1.2 金属工艺学与相关学科的关系1.3 金属材料加工的重要性和应用领域1.4 金属工艺学研究的方法和手段2.金属材料的物理与化学性质2.1 金属材料的常见物理性质2.2 金属材料的组织结构和相变规律 2.3 金属材料的常见化学性质2.4 金属材料的热处理和表面处理3.金属材料的机械加工工艺3.1 金属材料的加工硬化机制3.2 金属材料的塑性变形和损伤3.3 金属材料的切削加工原理3.4 金属材料的压力加工原理4.常见金属加工工艺技术4.1 金属材料的铸造工艺4.2 金属材料的焊接工艺4.3 金属材料的热处理工艺4.4 金属材料的表面处理工艺五、教学方法1.理论授课：通过课堂讲授的方式，介绍金属工艺学的基本原理和知识点，培养学生的理论基础。

2.实验教学：组织学生进行金属工艺实验，让学生亲自操作、观察和记录实验数据，培养学生的实验能力和数据处理能力。

3.案例分析：通过分析实际案例，引导学生应用所学知识解决问题，培养学生的分析和解决问题的能力。

4.讨论与互动：鼓励学生积极参与课堂讨论和互动，促进思想交流与碰撞，培养学生的合作与交流能力。

六、考核方式1.平时成绩：包括学生的课堂表现、作业完成情况和实验报告等。

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

一、概念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本来形状旳性能。

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旳性能。

刚度：金属材料在受力时抵御弹性变形旳能力强度：金属材料在外力作用下抵御塑性变形和断裂旳能力.硬度：是指材料抵御比它更硬物体压入其表面旳能力，即抵御局部变形，尤其是塑性变形、压痕或划痕旳能力。

冲击韧性（韧度、韧性）：材料抵御冲击载荷旳能力疲劳强度：当金属材料在无多次交变载荷作用下而不致于引起断裂旳最大应力。

2.σe——弹性极限σs——塑性极限，s——屈服点σb——强度极限，材料能承受旳最大载荷时旳应力。

延伸率：δ断面收缩率：ψ条件屈服极限：σ0.2抗拉强度σ+ 抗压强度σ- 抗弯强度σw 抗剪强度τb 抗扭强度σn3.常用来表达金属材料强度旳指标:屈服强度: (Pa N/m2) Ps-产生屈服时最大外力, F0-原截面抗拉强度：(Pa N/m2) Pb-断裂前最大外力.4.表达硬度旳指标：布氏硬度（HBS），洛氏硬度 (HR)5.金属晶格旳基本类型：体心立方晶格（2），面心立方晶格（4），密排六方晶格（6）6.同素异构性：多数金属在结晶后旳晶格类型都保持不变，但有些金属旳晶格类型，因温度而异。

一种金属能以几种晶格类型存在旳性质。

金属旳同素异构转变：金属在固态下变化其晶格类型旳过程。

这一转变与液态金属旳结晶过程很相似，也包括晶核旳形成和晶核旳成长两个阶段，又叫做重结晶。

7．四把火退火：将钢件加热到高于或低于钢旳临界点,保温一定期间,随即在炉内或埋入导热性较差旳介质中缓慢冷却,以获得靠近平衡旳组织。

正火：亚共析钢加热至Ac3以上30～50℃，过共析钢加热至Accm以上30～50℃，保温，然后在空气中冷却，得到珠光体类组织旳热处理工艺。

淬火：将钢奥氏体化后迅速冷却获得马氏体组织旳热处理工艺。

回火：将淬火钢加热到临界点(A1)如下旳某一温度，保温，然后冷却旳热处理工艺。

《金属工艺学》课件

金属工艺学分类
金属工艺学可以根据加工对象和应用领域分为多种分支，如铸造、锻造、焊接、切削加工、热处理等。
金属工艺学的应用领域
机械制造业
航空航天业
金属工艺学在机械制造业中应用广泛，涉及各种零件的加工、装配和维修。
航空航天器制造需要高精度和高性能的金属材料和加工技术，金属工艺学在航空航天业中发挥着重要作用。
汽车制造业
电子工业
汽车制造业需要大量金属材料和加工技术，包括车身、底盘、发动机等部件的制造和装配。
电子工业中，金属材料广泛应用于电路板、连接器、散热器等部件的制造。
金属工艺学的历史与发展
01
古代金属工艺
早在公元前，人类就开始使用金属材料，如青铜、铁等，用于制造工具
、武器和饰品。
02
工业革命时期的金属工艺
退火与正火工艺
退火工艺
退火是一种将金属加热到适当温度，保温一段时间，然后缓慢冷却至室温的热处理工艺。其主要目的是消除金属内部的应力，提高其塑性和韧性，以便于进一步加工。
正火工艺
正火是将金属加热到适当温度，保持一定时间后，在静止空气中冷却的热处理工艺。其主要目的是细化金属的晶粒，提高其机械性能，如强度和韧性。
。
焊接缺陷及防止
03
焊接过程中可能出现气孔、夹渣、裂纹等缺陷，需采取相应措
施进行防止。
金属的切削加工工艺
切削加工原理
通过刀具对金属工件进行切削，以去除多余的金属材料，实现工件形状和尺寸的加工。
切削加工方法分类
根据切削加工的特点和应用，可分为车削、铣削、钻削、磨削等。
切削加工技术要求
切削加工过程中需要考虑刀具材料、切削液、切削参数等因素，以确保加工质量和效率。

金属工艺学

第一章复习题1、为什么不宜用碳素工具钢制造拉刀和齿轮刀具等复杂刀具？为什么目前常采用高速钢制造这类刀具，而较少采用硬质合金？答:因为碳素工具钢耐热性较低，适合低速切削。

高速钢的耐热性、硬度和耐磨性虽低于硬质合金，但强度和韧度却高于硬质合金，工艺性较硬质合金好，而且价格较硬质合金低，适用高速刀具。

2、在一般情况下，K类硬质合金适于加工铸铁件，P类硬质合金适于加工钢件。

但在粗加工铸钢件毛坯时，却要选用K20类硬质合金，为什么？答：铸钢的毛坯表面粗糙度高，不易连续切削，易受冲击。

而K20耐冲击大，及抗磨损性，韧性更好，所以选用K20.3、选择下列刀具的材料：麻花钻、手用铰刀、整体圆柱铣刀、端铣刀刀齿、锉刀、机夹刀片。

答：高速钢，合金工具钢，高速钢，硬质合金，碳素工具钢，硬质合金。

4、切削用量指的是什么?包括哪些内容?答：切削用量是切削过程中的切削速度、进给量和吃刀量的总称。

5、常见的零件表面成形方法有哪些?各举两个例子.答: 1轨迹法:车外圆，刨平面 2成形法:车球面，拉孔 3展成法：插齿，锉削外圆弧面。

6、切削热对切削加工有什么影响？答：切削热传入工件，使工件温度升高，产生热变形，影响加工精度;传入刀具，使刀具温度升高，加剧刀具磨损，甚至使刀具丧失切削能力。

7、对刀具材料的性能有哪些基本要求？答：高硬度，高耐磨性，高耐热性，足够的强度和韧性，有一定的工艺性能。

8、在车外圆时，切削功率主要依据哪个切削分力来计算？为什么？答：切削力Fc，其数值大小一般是三个分力中最大的，消耗动力最多，占机床总功率的95%-99%。

9、高速钢和硬质合金在性能上的主要区别是什么？各适合做何种刀具？答：高速钢有很高的强度和韧性，制造钻头、铰刀、拉刀、铣刀等。

硬质合金：抗弯强度低，不能承受较大的冲击载荷，制造车刀、铣刀、刨刀的刀片等。

10、切削刚性较差的细长轴时，产生弯曲变形的原因是什么？如何改进？答：由于细长轴刚性较差，径向力将会把细长轴顶弯，使其在水平面内发生弯曲变形。

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。

金属工艺学

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：

金属工艺学

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》课程笔记

《金属工艺学》课程笔记第一章：绪论，金属材料主要性能一、金属材料的基本概念1. 金属金属是一种具有金属光泽、良好的导电性、导热性和可塑性的物质。

在自然界中，金属以元素形式存在或者以化合物的形式存在。

2. 合金合金是由两种或两种以上的金属，或者金属与非金属通过熔合制成的具有金属特性的物质。

合金的性能通常优于其组成的纯金属。

二、金属材料的分类1. 按化学成分分类- 纯金属：如铁、铜、铝等。

- 合金：如不锈钢、黄铜、青铜等。

2. 按用途分类- 结构材料：用于承受力的材料，如建筑用钢材、飞机用铝合金。

- 功能材料：具有特殊物理、化学或生物功能的材料，如超导材料、形状记忆合金。

3. 按冶金工艺分类- 铸造合金：适用于铸造工艺的合金，如铸铁、铸钢。

- 变形合金：适用于压力加工的合金，如冷轧钢板、热轧型钢。

三、金属材料的主要性能1. 物理性能- 密度：不同金属的密度差异较大，如铁的密度约为7.87 g/cm³，铝的密度约为2.70 g/cm³。

- 熔点：金属的熔点范围很广，如钨的熔点高达3422°C，而汞的熔点为-38.83°C。

- 导电性：金属的导电性通常很好，银的导电性最高，铜和铝也具有良好的导电性。

- 导热性：金属的导热性与其导电性有关，银的导热性最好，其次是铜和铝。

2. 化学性能- 耐腐蚀性：金属在特定环境下的抗腐蚀能力，如不锈钢在空气中具有良好的耐腐蚀性。

- 抗氧化性：金属在高温下抵抗氧化的能力，如镍基合金在高温下具有良好的抗氧化性。

3. 力学性能- 强度：金属抵抗外力作用的能力，分为抗拉强度、抗压强度、抗弯强度等。

- 塑性：金属在受力时产生永久变形而不破裂的能力，如金、银具有良好的塑性。

- 韧性：金属在受到冲击载荷时吸收能量并产生塑性变形的能力，如低碳钢具有较高的韧性。

- 硬度：金属抵抗局部塑性变形的能力，常用的硬度指标有布氏硬度、洛氏硬度等。

四、影响金属材料性能的因素1. 化学成分：不同元素的加入会改变金属的晶格结构，从而影响其性能。

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》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

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。