机械制造基础(机械工程出版社)结课论文(总结)

第1章工程材料基础

1．1金属材料的结构

金属的晶体结构

金属材料的各种性能取决于化学成分及其内部各部组织和状态。分为3中主要晶体结构：体心立方晶体，面心立方晶体和密排立方晶体。

合金的晶体结构

合金是指由两种或两种以上的金属元素或金属非金属元素，通过熔化或其他方法结合而成的具有金属特性的物质。根据组成合金的各组元之间在结晶是相互作用，合金的晶体木结构大致可归纳为3类：固溶体，金属化合物和机械混合物。

金属的结晶

金属的结晶是指金属原子由进程有序状态转变成长程有序状态的过程。金属的结晶郭过程可以用热分析方法来研究。过冷度和冷却度有关，冷却速度越大，过冷程度越大，金属液态的实际结晶温度越低。反之亦然。

1.2工程材料的金属材料的性能

（1）强度

.强度是指在静载荷作用下，材料抵抗变形和断裂的能力。材料的强度越大，材料所能承受的外力就越大。常见的强度指标有屈服强度和抗拉强度，它们是重要的力学性能指标，是设计，选材和评定材料的重要性能指标之一。

（2）硬度

目前，生产中测量硬度常用的方法是压入法，并根据压入的程度来测定硬度值。此时硬度可定义为材料抵抗表面局部塑性变形的能力。因此硬度是一个综合的物理量，它与强度指标和塑性指标均有一定的关系。硬度试验简单易行，有可直接在零件上试验而不破坏零件。此外，材料的硬度值又与其他的力学性能及工艺能有密切联系。

（3）疲劳

机械零件在交变载荷作用下发生的断裂的现象称为疲劳。疲劳强度是指被测材料抵抗交变载荷的能力。

（4）冲击韧性及其测定

材料在冲击载荷作用下抵抗破坏的能力被称为冲击韧性。。为评定材料的性能，需在规定条件下进行一次冲击试验。其中应用最普遍的是一次冲击弯曲试验，或称一次摆锤冲击试验。（5）断裂韧性

材料抵抗裂纹失稳扩展断裂的能力称为断裂韧性。它是材料本身的特性。

（6）磨损

由于相对摩擦，摩擦表面逐渐有微小颗粒分离出来形成磨屑，使接触表面不断发生尺寸变化与重量损失，称为磨损。引起磨损的原因既有力学作用，也有物理、化学作用，因此磨损使一个复杂的过程。

1.3非金属材料的性能

非金属材料具有金属材料无法比拟的一些优点，如重量轻、导热系数低、绝缘性好、又具有耐腐蚀性等而得到广泛运用。非金属材料的力学性能主要有强度和形变。密度、松散密度、孔隙率是非金属材料的基本物理性能，反映出材料的密实程度对材料的其他影响很大。

1.4铁碳合金

铁碳合金的基本组织和性能

铁碳合金主要包括以下元素体：铁素体、奥氏体、渗碳体、珠光体、赖氏体。

铁碳合金想图

1.5铁碳合金的组织转变

根据含碳量急温室下平衡组织的不同，铁碳合金可分为工业纯铁、钢和白口铸铁。

1.6铁碳合金相图的应用

1.在铸造中的作用。根据相图可以知道各种成分的钢和铁的结晶温度可以确定合金的浇注温度。

2.在锻造中的应用。钢中有奥氏组织时，塑性好，变形时抗性低，便于塑性变形。

3.再热处理中的应用。相图反映了不同成分的合金在缓慢加热或冷却时，所发生的组织转变的温度，是制定热处理工艺的依据。

1.7常用工程材料

1.8钢的热处理

热处理过程中的组织转变：

钢的热处理工艺：

所谓钢的热处理工艺就是将零件或工具在固态范围内加热到一定温度，经过的适当的保温，然后以不同的方式冷却，使奥氏体分别向各种不同的组织转变，从而获得所要求性能的一种方法。

第2章铸造成形

2．1液态成形理论基础

1金属的凝固

物质由液态转变为固态的过程为凝固。铸造的实质是液态金属逐步冷却凝固而形成。固态金属的凝固方式：

2金属与合金的铸造性能

影响合金充型能力的主要因素：合金的流动性、浇注条件、铸型条件。

3铸造性能对铸件质量的影响

铸型性能对铸件质量有显著影响。铸型内的熔铸合金在凝固过程中，由于液态收缩和凝固收缩所缩减的体积得不到补充，在铸件中形成空孔。缩孔和缩松是极其有害铸造缺陷，必须设法阻止。

2．2砂型铸造方法

砂型铸造师应用最为广泛的的铸造方法。造型是砂型铸造最基本的工序。按型砂紧实型和起膜方法不同，造型方法主要分为手工造型、机器造型。

2．3特种铸造方法

铸造是一种液态金属成型的方法。在各种铸造方法中，用得最普遍的是砂型铸造。这是因为砂型铸造对铸件形状、尺寸、重量、合金种类、生产批量等几乎没有限制。

但随着科学技术的发展，对铸造提出了更高的要求，要求生产出更加精确、性能更好、成本更低的铸件。为适应这些要求，铸造工作者发明了许多新的铸造方法，这些方法统称为特种铸造方法，即特种铸造。

常用的特种铸造方法有熔模精密铸造、石膏型精密铸造、陶瓷型精密铸造、消失模铸造、金属型铸造、压力铸造、低压铸造、差压铸造、真空吸铸、挤压铸造、离心铸造、连续铸造、半连续铸造、壳型铸造、石墨型铸造、电渣熔铸等。

2．4铸造工艺设计

铸造工艺设计的内容

铸造工艺设计是根据铸件结构特点，技术要求，生产批次，生产条件等。确定铸造方案工艺参数，并绘制工艺图，编制工艺卡和工艺规范。其主要内容包括制定铸件的浇注位置，确定

加工余量，收缩率和起模斜度，设计砂芯等。

铸造工艺实例

2．5铸件结构工艺性

是指所设计的零件在满足使用要求的前提下，铸造成形的可行性和经济性，即铸造成形的难易程度。良好的铸件结构应适应金属的铸造性能和铸造工艺性。

1.铸造工艺的影响

铸件的外形设计：

铸件的内腔设计：

第3章塑性成形

3．1塑性成形理论基础

指固态金属在外力作用下产生塑性变形，获得所需形状、尺寸及力学性能的毛坯或零件的加工方法。具有较好塑性的材料如钢和有色金属及其合金均可在冷态或热态下进行塑性成形加工

3．2塑性成形的实质

具有一定塑性的金属坯料在外力作用下，当内应力达到一定的条件，就会发生塑性变形；由于金属材料都是晶体，故要说明塑性变形的实质，必须从其晶体结构来说明。