机械制造基础知识点总结

现代机械制造基础以控制论和系统工程为先导，综合考虑物质流、信息流和能量流。

机械制造系统是离散的动态系统。

零件加工的方法：铸造、锻造、粉末冶金、钣金加工、焊接、切削与磨削、特种加工、热处理。

生产类型是指企业生产专业化程度的分类。单件生产、成批生产、大量生产。

影响产品质量的主要因素：

1.各个时期技术进步的程度。

2.生产管理的组织形式和方式。

3.产品设计质量的优劣。

4.员工的综合工作能力和敬业精神。

5.拥有的加工设备精度、检验手段的可靠程度和检验观念。

产品的经济性涉及的主要因素：

1.产品的销售量与销售方式以及产品投入生产批次的大小。

2.产品设计的创新程度和设计方式、成本等。

3.组织产品生产使用车床、工具、员工的优化程度。

4.生产系统和经营思想与产品最佳效益的认知和贴合程度。

材料按物质结构分：金属材料、无机非金属材料、有机高分子材料、复合材料、陶瓷材料等。

金属材料的力学性能：强度、塑性、硬度、韧性、疲劳强度等。

强度：金属材料抵抗永久变形和断裂破坏的能力。

刚度：金属材料在受力时抵抗弹性变形的能力。

抗拉强度：金属在拉断前承受的最大拉应力。

伸长率是指试样拉断后其标距长度的相对伸长值。

δ=l−l0

l0

×100%

断面收缩率是指试样拉断后断口处横截面积的相对收缩值。

ψ=S0−S

S0

×100%

布氏硬度——不适于测量薄件和对表面要求严格的成品件，通常用于测定铸铁、有色金属、低合金结构钢。

HB=

F（实验力N)

A（压痕表面积mm2）

×0.102 A

=

π

2

D(D−√D2−d2)（D钢球直径mm；d压痕直径mm）

F：施加的实验力（N）

洛氏硬度（HR）——操作简便、迅速，可直接读出。适用于检验成品、小件、薄件，在钢件热处理质量检验中应用最多。

维氏硬度——精确，不适合成批生产的常规检查。

HV=F

A

=1.8544×0.102

F

d2

冲击韧度：金属材料抵抗冲击载荷作用下断裂的能力。

a K(J/cm2)=

A K(折断试样所消耗的冲击功J) A0（试样缺口出的原始截面积cm2）

材料承受多次重复冲击的能力，主要取决于强度、塑性。而不是冲击韧度。

疲劳强度：技术材料在经受无数次重复或交变载荷作用而不发生疲劳破坏的最大应力。

断裂韧度：材料抵抗裂纹失稳扩展的能力。

体心立方晶格：a=b=c，α=β=γ=90°，包含2个原子。

高强度、硬度、熔点，一定的冷脆性，具有一般的韧性和塑性。铬、钼、钨等。

面心立方晶格：包含4个原子。

具有良好的塑性和韧性，没有低温脆性，良好的低温合金材料的基础。金、银、铜、铝等。

密排六方晶格：a=b≠c，α=β= 90°，γ=120°，包含6个原子。

强度低，塑性、韧性较差，很少做重要结构材料。铍、镁、锌、镉等。

过冷现象：金属的实际结晶温度低于其理论结晶温度的现象。二者之差（∆T），称为过冷度。

金属结晶的冷却速度越大，则过冷度越大，金属在结晶时产生的晶核就越多，每个晶核生长的时间越小，获得的晶粒也就越细。

同素异构转变：固态金属由一种晶格转变为另一种晶格的变化过程。

固溶体：置换固溶体、间隙固溶体

固溶强化：固溶体中由于溶质原子与溶剂原子的尺寸不同，固溶体会因为溶质原子的融入而造成晶格畸变。溶质的含量越大，溶剂金属的晶格的畸变越大，使晶面间的相对滑移阻力增加，因而固溶体的强度、硬度比溶剂有所提高，塑性和韧性稍有下降。

金属化合物：在合金中，当溶质含量超过固溶体的溶解能力，由于各组元之间的相互作用将形成金属化合物。

铁碳合金的几种相结构：

1）液相：高温下铁和碳的溶液。

2）δ相：碳在δ-Fe中的固溶体。体心立方晶格。1394～1538℃。

3）铁素体相：碳在α-Fe中溶解所形成的固溶体。体心立方晶格。

3）奥氏体相：碳在γ-Fe中溶解所形成的股容易。面心立方晶格。是热变形加工所需要的相。4）渗碳体相：铁与碳形成的稳定化合物Fe3C。含碳量6.69%。熔点1227℃。晶格复杂，无同素异构转变。数量、形态、大小、分布对钢的性能起很大作用。含量适当、分布合理时，可提高合金的强度。高温长期保存可以分解成铁和石墨。

钢中杂质元素的影响：硅：提高强度、硬度、弹性。降低塑性、韧性，0.4%。锰：提高强度、硬度，0.8%。硫：有害，1000～1200℃进行加工时导致钢沿晶界开裂（钢的热脆性）。磷：有害，室温下，塑性和韧性急剧降低，使钢的脆性转化温度升高，低温更严重（冷脆性）。氧、氢、氮：有害，氧——力学性能降低，特别是疲劳强度，氢——脆性增加，氮——“蓝脆”现象。

碳素钢：在Fe-Fe3C状态图中碳的含量在0.02%～2.11%范围内的铁碳合金。

·低碳钢＜0.25% 塑性和可焊性较好，强度较低。

·中碳钢0.25%～0.6% 塑性和可焊性较差，热处理后强度和硬度显著提高。

·高碳钢＞0.6% 塑性和可焊性很差，热处理后有很高的强度和硬度。

铸铁：含碳量大于2.11%的铁碳合金

铜+锌=黄铜；铜+镍=白铜；其他铜合金称为青铜

热处理只改变组织和性能，不改变形状和尺寸

奥氏体化：把钢加热到临界温度之上，使钢在室温下的组织全部或部分转变为奥氏体。

退火：将钢的加热到临界点A1以上或以下某温度，保温一段时间，然后随炉缓慢冷却，使其组织结构达到平衡状态的热处理工艺。

·完全退火：用于亚共析钢。改善组织、细化晶粒、降低硬度、消除内应力。

·等温退火：对于亚共析钢，可替代完全退火；对于共析钢、过共析钢，可替代球化退火。·球化退火：用于共析钢、过共析钢及合金工具钢。降低硬度，提高塑韧性，改善切削加工性能，使钢中碳·化物球化，为淬火做组织准备。

·均匀化退火：消除某些具有化学成分偏析的铸钢及锻轧件。因加热温度高，晶粒粗大，需要完全退火细化。

·去应力退火：无相变退火，消除工件在铸、锻、焊、热轧、冷拉及切削加工中的残余内应力，稳定尺寸，防止后续工序中工件变形和开裂

正火：将刚加热到A C3或A cm以上30～50℃，保温一段时间，然后在空气中冷却到室温并使组织结构达到或接近平衡状态的热处理操作。

与退火作用相似，冷却速度不。

淬火：将钢加热到临界点A C1或A C3以上的某一个温度，保持一段时间，然后快速冷却到室温而获得马氏体组织或贝氏体组织的热处理操作。

提高钢的硬度。关键是淬火温度的确定与淬火冷却介质的选择。

·单液淬火：放入一种淬火介质中连续冷却到室温。操作简单、应用广泛。水淬容易变形和开裂，油淬容易硬度不足。

·双液淬火：水淬（M S）油）冷。冷却条件理想、操作复杂。水淬空冷、油淬空冷等。

·分级淬火：将工件奥氏体化后，放入温度稍高于M S温度的冷却介质中2～5min，取出空冷。工件内外温差小，产生内应力小，变形轻微，有效防止开裂。适于尺寸小工件。

·等温淬火：将工件奥氏体化后，快冷到贝氏体转变区，保持足够长的时间，使过冷奥氏体转变为下贝氏体，取出空冷。强度高，塑性韧性好，淬火应力小，变形小。适于形状复杂尺寸较小的工件。

回火：将淬火后的钢加热到A C1以下温度，保持一段时间，再冷至室温的热处理工艺。

为了消除因淬火是冷却过快二产生的内应力，降低淬火钢的脆性，稳定工件的组织和尺寸。·低温回火（150～250℃）得到回火马氏体组织。降低钢中残余应力和脆性，保持钢在淬火后得到的高硬度和高耐磨性。刀具、量具、冷冲磨具、滚动轴承及精密偶件。

·中温回火（350～500℃）得到回火托氏体组织。较高的弹性极限、屈服极限和一定的塑性、韧性。各种弹簧钢及热锻模的处理。

·高温回火（500～650℃）得到索氏体组织。强度、塑性、韧性都较好。传动轴、齿轮、连杆