《金属工艺学》上册 邓文英 郭小鹏版

（2）缩松：分散在铸件某区域内的细小缩孔；是由于铸件最后凝固区域的收缩未能 得到补充，或者，因合金呈糊状凝固，被树枝状晶体分隔开的小液体区难以得到补缩所致。
7、缩孔、缩松的防止： （1）通过控制铸件的凝固方式使之符合“顺序凝固”或“同时凝固”原则； （2）合理确定浇注的引入位置和浇注工艺； （3）冒口、冷铁的综合应用，扩大有效补缩距离； （4）加压补缩； （5）悬浮浇注，细化结晶组织。 8、按照内应力的产生原因，可分为热应力和机械应力。 （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。预防热应力的基本途径：尽量减少铸件各部分间的温 差，使其均匀冷却，为此，可将浇道开在薄壁处或者在壁厚出安放冷铁，即采用同时凝 固原则。 （2）机械应力：它是合金的固态收缩受到铸型或型芯的机械阻碍而形成的内应力。这种 应力在铸件落砂之后便可自行消除。 9、为防止铸件产生变形，在铸件设计时尽可能使铸件的壁厚均匀、形状对称；在铸 造工艺上采用同时凝固原则，以便冷却均匀；对于长而易变形的铸件，还可以采用“反变 形”工艺。 10、当铸造内应力超过金属的强度极限时，铸件便将产生裂纹。裂纹可分为热裂和冷裂。 （1）热裂：在高温下形成的裂纹。其形状特征是：缝隙宽、形状曲折、缝内呈氧化色。
奥氏体——碳溶入 - Fe 中所形成的固溶体，呈面心立方晶格，以符号 A 表示，铁碳合金中 奥氏体属于高温组织。
11、金属化合物——各组元按一定整数比例结合而成、并具有金属性质的均匀物质，属 于单相组织，例如：渗碳体（ Fe3C ），硬度极高，塑性和韧性极低。
12、机械混合物——是由结晶过程所形成的两相混合组织。 珠光体——铁素体和渗碳体的混合，以 P 表示；珠光体在显微镜下呈层片状，白
《金属工艺学》上册 邓文英 郭小鹏版 期末复习资料汇总
第一篇 金属材料的基本知识 第一章 金属材料的主要性能
知识点：
1、金属材料的力学性能又称机械性能；零件的受力情况有静载荷（指标有强度、塑性和 硬度等）、动载荷（指标有冲击韧度等）和交变载荷（指标有疲劳强度等）。
2、强度——是指金属材料在力的作用下，抵抗塑性变形和断裂的能力。指标有屈服点 s 及抗拉强度 b 等。
第四章 工业用钢
知识点：
1、碳素钢通常分为： （1）碳素结构钢：牌号-Q+屈服点强度+等级。例如 Q235，表示屈服强度为
235 MPa的普通碳素结构钢，其强度较高，塑性也较好，在型钢、钢管、钢筋等和一些不重 要的轴类等结构中应用。
（2）优质碳素结构钢：牌号用两位数字表示，这两位数字即是钢中平均含碳量的 万分数。例如 45 钢，表示含碳量为 0.45%的优质碳素结构钢，其用来制造主轴、丝杠、齿 轮、连杆、蜗轮、键和重要螺钉等。
3、塑性——是指金属材料在力的作用下，产生不可逆永久变形的能力。指标有伸长率 和断面收缩率，分别用 和 表示。
4、硬度——它是衡量金属软硬的指标。硬度直接影响金属材料的耐磨性，测量其的方 法通常有布氏硬度法（HB）和洛氏硬度法（HR）。前者压痕较大，不适于成品检验，但是较 后者准确度高；而后者测试简便，压痕小、不损伤零件，可用于成品检验。
第二章 常用合金铸件的生产
知识点：
1、灰铸铁：是指具有片状石墨的铸铁。灰铸铁属于脆性材料，故不能锻造和冲压；它的 焊接性能很差，如焊接区容易出现白口组织、裂纹的倾向较大。它具有以下优越性能： （1）优良的减振性；（2）耐磨性好；（3）缺口敏感性小；（4）铸造性能优良，切削加工性 好。 ****硫会引起铸铁的热脆性，阻碍石墨的析出，增加白口倾向；磷会增加铸铁的冷脆性，但 对石墨化基本没有影响*******
（3）碳素工具钢：牌号-字母 T+数字+质量级别。例如 T10，表示平均含碳量 为 1.0%的高级优质碳素工具钢，其硬度较高、但仍要求一定的韧性的工具，如手锯条、小 冲模、丝锥和板牙等。
2、合金钢是为了改善钢的某些性能，在碳素钢的基础上加入某些合金元素所炼成的钢。 它一般有三个类别：
（1）合金结构钢：牌号——数字+元素符号+数字。开始的两位数字表示平均含碳量的 万分数，后面的均用百分数表示，当合金元素含量小于 1.5%，则不标出。
5、疲劳强度通常用 -1 表示。
第二章 铁碳合金
知识点：
1、金属的结晶——就是金属液态转变为晶体的过程，亦即金属原子由无序到有序的排 列过程。
2、晶核——液态金属在结晶开始时，液态中先出现的一些极小晶体。 3、金属晶粒的粗细对其力学性能影响很大。一般来说，同一成分的金属，晶粒愈细，
其强度、硬度愈高，而且塑性和韧性也愈好。晶核愈多，晶核长大的余地愈小，长成的晶粒 愈细。
4、细化铸态金属晶粒的主要途径：⑴提高冷却速度，以增加晶核的数目；⑵在金属浇注 之前，向金属液内加入变质剂进行变质处理，以增加外来晶核；⑶还可以采用热处理或塑性 加工方法，使固态金属晶粒细化。
5、纯铁的晶格有两种：一是体心立方晶格：一个该晶格共有 2 个原子；二是面心立方 晶格：一个该晶格有 4 个原子。后者较前者易变形，换句话说，体心立方晶格的强度和硬度 更高一点。
2、影响充型能力的主要因素有： （1）合金的流动性——液态合金本身的流动能力，是合金主要铸造性能之一。合金的
流动性愈好，充型能力愈强，愈便于浇注出轮廓清晰、薄而复杂的铸件。同时有利于非金属 夹杂物和气体的上浮与排除，还有利于合金冷凝过程中所产生的收缩进行补缩。液态合金的 流动性通常用“螺旋形式样”长度来衡量。
2、可锻铸铁：又称玛铁或玛钢。它是将白口铸铁坯件经石墨化退火而成的一种铸铁，呈
团絮状，可锻铸铁不可锻。按退火的方法不同，分为黑心可锻铸铁、珠光体铸铁和白心可锻 铸铁三种。
3、球墨铸铁：牌号 QT+数字+数字。 4、蠕墨铸铁：它的石墨形状介于片状和球状之间的过渡组织，所以其力学性能也介于基 体相同的灰铸铁和球墨铸铁之间。 5、黑色金属：Fe、Co、Ni；有色金属：除黑色金属外的金属的统称。 6、白铜指的是铜镍合金；黄铜是以锌为主加元素的铜合金。
（2）冷裂：在较低温度下形成的裂纹。其形状特征是：裂纹细小、呈连续直线状，有时 缝内呈轻微氧化色。 11、铸件中的气孔按照来源，主要分为以下三种： （1）析出性气孔——在金属的熔化或浇注过程中，一些气体可被金属液所吸收，其中氢 气因不与金属形成的化合物、且原子直径最小，故较易溶于金属液中；溶有氢气的液态 合金在冷凝过程中，由于氢气的溶解度降低，呈过饱和状态，因此氢原子结合分子呈气 泡状从液态合金逸出，上浮的气泡若被阻碍或由于金属液冷却时粘度增加，使其不能上 浮，就会留在铸件中形成析出性气孔。 （2）浸入性气孔——它是砂型或型芯在浇注时产生的气体聚集在型腔表层浸入金属液内 所形成的气孔。 （3）反应性气孔——它是由高温金属液与铸型材料、冷铁、熔渣之间，由于化学反应形 成的气体留在铸件内形成的气孔。
色基体为铁素体，黑色层片为渗碳体。 高温莱氏体——奥氏体和渗碳体的混合，属于高温组织；低温莱氏体——珠光体
和渗碳体的混合。 13、钢——含碳量小于 2.11%的铁碳合金。 亚共析钢：含碳量＜0.77% 共析钢：含碳量=0.77% 过共析钢：含碳量>0.77% 14、铸铁——生铁，含碳量为 2.11%~6.69%的铁碳合金。 亚共晶铸铁：含碳量<4.3% 共晶铸铁：含碳量=4.3% 过共晶铸铁：含碳量>4.3%
第三章 钢的热处理
知识点：
1、钢的热处理是将钢在固态下，通过加热、保温和冷却，已获得预期组织和性能的工 艺；不改变形状和尺寸的大小为目的。
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2、热处理的方法： （1）普通热处理 包括退火、正火、淬火、回火等； （2）表面热处理 包括表面淬火和化学热处理。
3、退火——将钢加热、保温，然后随炉或埋入灰中使其缓慢冷却的热处理的工艺。有 三种方式：完全退火、球化退火、去应力退火。
（2）浇注条件。浇注温度：浇注温度愈高，充型能力强，反之，充型能力差；浇注温 度过高，逐渐易产生缩孔、缩松、粘砂、析出性气孔等缺陷，故在保证充型能力足够的前提 下，浇注温度不宜过高。充型压力：液态合金压力加大，充型能力可以改善。
（3）铸型填充条件：铸型材料；铸型温度；铸型中的气体；④铸件结构。 3、浇入铸型中的金属液再冷凝过程中，其液态收缩和凝固收缩若得不到补充，铸件将产 生缩孔或缩松缺陷。 4、铸件的三种凝固方式及特征（依据凝固区的宽窄或者说是结晶温度的宽窄）： （1）逐层凝固：结晶温度范围很窄；（缩孔倾向大，缩松倾向小） （2）糊状凝固：结晶温度范围很宽，最容易产生缩孔； （3）中间凝固：介于前两种凝固方式之间的一种凝固方式、 一般来说，逐层凝固时，合金的充型能力强，便于防止缩孔、缩松；糊状凝固时，难以 获得结晶紧实的铸件。 5、铸造合金的收缩—— 合金从浇注、凝固直至冷却到室温，其体积或尺寸缩减的现象，称为收缩。 合金的收缩经历如下三个阶段：
第三章 砂型铸造
知识点：
1、认真复习并理解 浇注位置和分型面的选择原则（P67 表 2-9） 2、为铸件预先增加要切去的金属层厚度，称为要求的机械加工余量。余量过大，机械加 工费工且浪费金属；余量过小，铸件将达不到加工表面特征与尺度精度要求。 3、铸件上孔、槽是否铸出，不仅取决于工艺上的可能性，还必须考虑其必要性。一般来 说，较小的孔、槽不必铸出。对于零件图上不要求加工的孔、槽，无论大小均应铸出。 4、起模斜度：为了使模样便于从砂型中取出，凡平行起模方向的模样表面上所增加的斜 度。内壁的起模斜度一般应该比外壁大。
液态收缩、凝固收缩、固态收缩； 合金的液态收缩和凝固收缩表现为合金体积的收缩，是缩孔产生的主要原因；固态收缩 是形成应力及变形的原因。 6、（1）缩孔：它是集中在铸件上部或最后凝固部位容积较大的孔洞；合金的液态收缩
和凝固收缩值大于固态收缩值，产生集中缩孔的条件，是铸件由表及里地逐层凝固，缩孔就 集中在最后凝固的地方。
6、回火——将钢重新加热到临界温度下某温度，保温后冷却到室温的热处理工艺。目 的是：消除淬火内应力，降低钢的脆性，防止产生裂纹等。分类：低温回火——降低钢的内 应力和脆性，基本保持淬火所得的高硬度和高耐磨性；中温回火——使钢获得高弹性，保持 较高硬度和一定的韧性；高温回火——淬火并高温回火的复合热处理工艺称为调质处理，经 过该处理的钢可获得强度及韧性都比较好的综合力学性能。
（2）合金工具钢：牌号与合金结构钢表达类似，不同的是以一位数字表示平均含碳量的 千分数，若含碳量超过 1%则不标出。
（3）特殊性能钢。 了解 20Cr ，20CMnTi， 60Si2Mn， 9SiCr， CrWMn ，W18Cr4V
第二篇 铸造 第一章 铸造工艺基础
知识点：
1、液态合金填充铸型的过程，简称充型。液态合金充满铸型型腔，获得形状准确、轮廓 清晰铸件的能力，称为合金的充型能力。
4、正火——将钢加热到 Ac3 以上 30~50℃（亚共析钢）或过共析钢，保温后在空气中 冷却的热处理工艺。焊接就接近于该处理方式。正火主要用于：取代部分完全退火、用于普 通结构件的最终热处理、用于过共析钢以减少或消除二次渗碳体呈网状析出、
5、淬火——将钢加热到临界温度，保温后在淬火介质中快速冷却，以获得马氏体组织 的热处理工艺。
6、随着温度的改变，固态金属的晶格也随之改变的现象称为同素异晶转变。为了区别于 由液态转变为固态的初次结晶，常将同素异晶转变称为二次结晶或重结晶。（ - Fe 是体心 立方晶格， - Fe 是面心立方晶格；由后者转变为前者，金属体积将发生膨胀；反之，由前者 转变为后者体积要收缩）
思考：重结晶与再结晶有什么不同？ 7、两种或两种以上的金属元素，或金属与非金属元素熔合在一起，构成具有金属特性的 物质称为合金。合金较纯金属有更高的强度和硬度。合金在固态时的晶体组织结构一般分为 三种：固溶体、化合物和机械混合物。 8、溶质原子溶于溶剂晶格而仍保持溶剂晶格类型的金属晶体，称为固溶体，属于单相物 质；根据溶质原子在溶剂晶格中所占据位置的不同，固溶体又可分为：置换固溶体和间隙固 溶体。 9、形成固溶体是，溶剂晶格将产生不同程度的畸变，这种畸变使塑性变形的阻力增加， 表现为固溶体的强度、硬度有所增加，这种现象称为固溶强化。 10、铁素体——碳溶解于 - Fe 中所形成的固溶体，呈体心立方晶格，通常用 F 表示；