《金属工艺学》学习包482.docx
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1、金属工工艺学学习包目 录录课程的任任务和学学习方法法2第一章 金属材料料的性能能11习题 22第二章 金属与合合金的晶晶体结构构与结晶晶33习题 55第三章 铁碳合金金66习题 77第四章 钢的热处处理88习题 110第五章 钢铁材料料的表面面热处理理习题 第六章 常用工程程材料111习题 113第七章 铸造成形形114习题 115第八章 锻压成形形116习题 117第九章 焊接与胶胶结成形形118习题 221第十章 机械零件件材料及及毛坯的的选择与与质量检检验222习题 224第十一章章 金金属切削削加工的的基础知知识255习题 228第十二章章 切切削加工工方法299习题 331第十三章章
2、 机机械加工工工艺过过程的基基础知识识322习题 334第十四章章 零零件的结结构工艺艺性355习题 335第十五章章 先先进制造造技术习题 习题答案案 336课程的任任务和学学习方法法一、本课课程的特特点1、本课课程是一一门有关关机械零零件制造造方法及及其用材材的综合合性技术术基础课课。2、本课课程实践践性很强强,学生生应积极极认真地地参加生生产实习习和实践践,才能能更有效效地掌握握本门课课程的知知识,以以便为后后续专业业课程的的学习和和今后生生产实践践打下较较好的基基础。二、本课课程的任任务1、了解解常用工工程材料料的种类类、性能能及改性性方法,初初步掌握握其应用用范围和和选择原原则。2、
3、掌握握主要毛毛坯成形形方法的的基本原原理和工工艺特点点,具有有选择毛毛坯及工工艺分析析的初步步能力。3、掌握握各种主主要加工工方法的的实质、工工艺特点点、基本本原理和和设备;了解零零件的加加工工艺艺过程,能能制定简简单的制制造工艺艺过程。4、了解解零件的的结构工工艺性。三、本课课程的学学习方法法1、每章章学习时时,首先先阅读自自学指导导书,了了解本章章学习目目标中的的主要内内容,以以及重点点、难点点所在,而而后阅读读教材和和自学指指导书中中本章基基本内容容的阅读读指导。阅阅读时要要注重对对基本概概念、基基本理论论的理解解,同时时要积极极开展理理论与实践的结合。2、每章章阅读理理解后,要要结合复
4、复习思考考题进行行自检,看看是否初初步掌握握基本内内容,并并要及时时完成习习题作业业,以求求达到较较牢固的的掌握基基本内容容。3、每章章学完后后,要闭闭书回忆忆,循序序总结,自自测自验验。根据据记忆和和熟练周周期,阶阶段性安安排复习习,恢复复和唤起起所学过过的内容容,以求求达到深深入、全全面、牢牢固地掌掌握所学学内容;并加强强实践训训练,多多干、多多看、勤勤思考、多多积累。这这样才能能够良好好地完成成本课程程的学习习任务。四、阅读读教材选选用和删删减内容容1、本课课程采用用中国机机械工业业教育协协会组编编,刘会会霞主编编的金属工工艺学教教材。2、教材材中带的的第五章钢铁材材料的表表面热处处理、
5、第第十五章先进制制造技术术为加宽宽内容,为为非必读读内容,读读者可根根据需要要学习,但但不计入入规定学学时内和和考试范范围。 67 第1章 金属属材料的的性能一、学习习目标1、清楚楚金属材材料的性性能包括括哪些内内容。2、掌握握金属材材料的力力学性能能各项指指标的概概念,符符号及表表示方法法,应用用条件和和范围。3、了解解金属材材料的物物理、化化学性能能及应用用。二、基本本内容1、金属属材料的的性能1)使用用性能包括:力力学性能能、物理理性能、化化学性能能。2)工艺艺性能包括:铸铸造性能能、锻造造性能、焊焊接性能能、切削削加工性性能和热热处理性性能。2、载荷荷的概念念1)静载载荷:大大小不变变
6、或变动动很慢的的载荷。2)冲击击载荷:突然增增加或消消失的载载荷。3)疲劳劳载荷:周期性性的动载载荷。3、金属属材料的的力学性性能各项项指标的的概念符符号及表表示方法法应用条条件和范范围1)强度度概念:金金属材料料在载荷荷作用下下抵抗塑塑性变形形或断裂裂的能力力。符号表示示:屈服服强度s材料料产生屈屈服时的的最小应应力。单单位为MMpa。 抗抗拉强度度b材料料拉断前前所承受受的最大大应力。单单位为MMpa。应用条件件和范围围:设计机机械零件件和选材材的主要要依据。2)塑性性概念:金金属材料料在载荷荷作用下下产生塑塑性变形形而不断断裂的能能力。符号表示示:断后后伸长率率 试样样拉断后后,标距距长
7、度的的相对伸伸长率。 断面收收缩率试样样拉断后后,试样样截面积积的相对对收缩率率。应用条件件和范围围:材料料进行压压力加工工时选材的主要要依据。3)硬度度概念:材材料表面面局部体体积内抵抵抗另一一物体压压入时变变形的能能力。符号表示示:布氏氏硬度HHB 洛氏硬硬度HRR 应用条件件和范围围:布氏氏硬度主主要用于于测量灰灰铸铁、有有色金属属以及经经过退火火、正火火和调质质的钢材材等材料料。HBBS适于于测量硬硬度值小小于4550的材材料,HHBW适适于测量量硬度值值小于6650的的材料。洛洛氏硬度度计可测测定软的的金属材材料,也也可测定定硬的金金属材料料。HRRA主要要用于测测量硬质质合金、表表
8、面淬火火钢;HHRB主主要用于于测量软软钢、退退火钢、铜铜合金等等;HRRC主要要用于测测量一般般淬火钢钢。4)冲击击韧度概念:金金属材料料抵抗冲冲击载荷荷载荷作作用而不不破坏的的能力。符号表示示:冲击击吸收功功Ak。 冲击韧韧度akk。应用条件件和范围围:冲击击韧度值值一般只只作为选选材时的的参考,不不能作为为计算依依据。材材料的多多次冲击击抗力主主要取决决于塑性性;冲击击能量地地时,主主要取决决于强度度。5)疲劳劳强度概念:金金属材料料在多次次重复交交变载荷荷作用下下而不发发生断裂裂的最大大应力。符号表示示:疲劳劳强度-1应用条件件和范围围:黑色色金属循循环周次次10的77次方,有有色金属
9、属和某些些高强钢钢循环周周次100的8次次方。三、本章章重点金属材料料的力学学性能各各项指标标的概念念,符号号及表示示方法,应应用条件件和范围围。四、习题题一、填空空题1、金属属的性能能包括( )性能能和( )性能能。2、材料料的工艺艺性能包包括( )、( )、( )、( )和和( )。3、填写写下列力力学性能能指标的的符号:屈服点点( )、洛洛氏硬度度A标尺尺( )、抗抗拉强度度( )、断断后伸长长率( )。二、判断断题1、塑性性变形随随载荷的的去除而而消失。( )2、当布布氏硬度度试验条条件相同同时,压压痕直径径愈小,金金属的硬硬度愈低低。( )三、选择择题1、做疲疲劳实验验时,试试样承受
10、受的载荷荷是( )A 静静载荷 B 冲击击载荷 C 循环载载荷2、金属属的( )愈好好,则其其锻造性性能愈好好。A 强强度 BB 塑塑性 C 硬度四、名词词解释强度 硬度度 塑性性 冲击击韧性 疲劳强强度五、简答答题1、为什什么疲劳劳断裂对对机械零零件危害害最大?如何提提高零件件的疲劳劳强度?第2章 金属属与合金金的晶体体结构与与结晶一、学习习目标1、了解解晶格、晶晶胞、实实际金属属的多晶晶体结构构、结晶晶等概念念。2、掌握握金属晶晶体的三三种常见见晶格类类型:面面心立方方、体心心立方和和密排六六方晶格。3、掌握握实际金金属点、线线、面缺缺陷与金金属力学学性能的的关系。4、掌握握纯金属属结晶过
11、过程,过过冷度与与晶粒大大小对力力学性能能的影响响,细化化晶粒的的措施。5、掌握握合金的的基本概概念,了了解固溶溶体和金金属间化化合物的的概念。6、了解解二元合合金相图图的建立立,了解解合金结结晶的过过程。二、基本本内容1、金属属的晶体体结构的的基本知知识1)晶格格、晶胞胞的概念念:晶格一:用来描描述原子子在晶体体中排列列形式的的假想的的空间格格架。晶胞:晶晶格中能能代表晶晶体结构构特征的的最小组组成几何何单元。2)金属属晶体结结构常见见的三种种晶格类类型:体体心立方方晶格、面面心立方方晶格和密密排六方晶格。3)金属属的实际际晶体结结构:实际金金属的晶晶体结构构是多晶体体结构;实际金金属的晶晶
12、体结构构内部存存在晶体体缺陷。晶晶体缺陷陷包括:点缺陷、线线缺陷、面面缺陷。点缺陷即即空位、间间隙原子子和置换换原子;线缺陷即即位错;面缺陷陷即晶界界和亚晶晶界。晶晶体缺陷陷会使金金属内部部晶格发发生晶格格畸变,产生内应力;金属的性能发生变化,强度、硬度增加。晶体缺陷是强化金属的手段之一2、金属属的结晶晶:1)纯金金属的结结晶过程程。结晶的概概念:凝凝固时原原子在物物质内部部做有规规则排列列。过冷度:金属实实际结晶晶温度低低于理论论结晶温温度的差差值。结晶过程程:液态态金属结结晶是不不断生成成晶核和和晶核不不断长大大,直至至完全结结晶成固固态的过过程。2)金属属结晶后后的晶粒粒大小。晶粒大小小
13、对金属属力学性性能的影影响:细细晶粒金金属具有有较高的的强度和和韧性。细化晶粒粒的措施施:增大大形核率率,抑制制长大速速率。常常用方法法有:增增加过冷冷度;变变质处理理;振动动等。3、合金金的晶体体结构1)合金金的基本本概念:合金:一一种金属属元素与与其它金金属元素素和非金金属元素素,经熔熔炼、烧烧结或其其他方法法结合成成具有金金属特性性的物质质。组元:组组成合金金的最基基本的独独立物质质。可以以是金属属、非金金属元素素或稳定定化合物物。相:合金金中具有有同一聚聚集状态态,同一一种结构构和性质质的均匀匀组成部部分。组织:用用肉眼或或借助显显微镜观观察到材材料晶粒粒内部组组成相的的数量、形形态、
14、大大小和分分布状态态。2)合金金的组织织:固溶体:合金由由液态结结晶成固固态时,一组元溶解在另一组元中,形成均匀的固相。占主要地位的元素叫溶剂,被溶解的元素叫溶质。固溶体的晶格类型保持溶剂的晶格类型。由于溶质原子的融入,容剂晶格发生畸变,使塑性变形阻力增加,导致金属的强度、硬度提高,塑性、韧性有所下降,这种现象称为固溶强化。金属间化化合物:合金组组员间发发生相互互作用而而形成的的具有金金属特性性的新相相,它的的晶格类类型和性性能不同同于任一一组元。金金属间化化合物具具有高熔熔点、高高硬度、脆脆性大的的特点,在在合金中中主要作作为强化化相,用用以提高高材料的的强度、硬硬度和耐耐磨性,但但塑性、韧
15、韧性有所所降低。机械混合合物:两两种或两两种以上上的相按按一定质质量分数数组合成的的物质。通通过调整整固溶体体中容质质含量和和金属间间化合物物数量、大大小、形形态和分分布状况况,可以以改变合合金的力力学性能能。3)合金金的结晶晶:二元合金金相图的的建立:相图是是表示在在极其缓缓慢冷却却条件下下合金系系中各种种合金状状态与温温度、成成分之间间的关系系的简明明图解。它它是通过过实验方方法建立立。二元合金金相图的的分析:相图横横坐标表表示二元元合金成成分分数数,纵坐坐标表示示温度;特性点点:纯金金属熔点点;特性性线:液液相线、固固相线。二二元合金金结晶过过程:液液相线以以上温度度,合金金为液相相到达
16、达液相线线,合金金开始结结晶液相线线、固相相线之间间,合金金液相、固固相共存存到达达固相线线及一下下,合金金为固相相。三、本章章重点1、 金属的晶晶体结构构。2、合金金的晶体体结构。四、习题题一、填空空题1、晶体体与非晶晶体的根根本区别别在于( )。2、金属属晶格常常见的基基本类型型有( )、( )、( )三种种。3、实际际金属的的晶体缺缺陷有( )、( )、( )三种种。4、金属属的晶粒粒愈细小小,其强强度( ),塑塑性、韧韧性( )。二、判断断题1、无论论是纯金金属,还还是合金金,其结结晶过程程都是恒恒温过程程。( )2、金属属结晶的的过程是是晶核形形成和晶晶核长大大的过程程。( )3、一
17、种种金属元元素与其其它金属属元素或或非金属属元素,经经熔炼、烧烧结或其其他方法法结合成成的物质质叫合金金。( )三、选择择题1、一般般来说,细细晶粒金金属具有有( )强强度和韧韧性。A 较较高的 B 较低低的 CC 中中等的2、实际际金属的的结晶温温度一般般都( )理论论结晶温温度。A 高高于 BB 低低于 C 等于四、名词词解释晶体 晶晶体缺陷陷 结晶 合合金 固溶体体 金属属间化合合物五、简答答题1、实际际金属中中存在的的晶体缺缺陷对金金属的力力学性能能有何影影响?2、为什什么希望望得到细细小晶粒粒组织?如何细细化晶粒粒?第3章 铁碳碳合金一、 学习目标标1、熟悉悉铁碳合合金的基基本组织织
18、的特点点。2、熟悉悉铁碳相相图中的的相、特特性点和和特性线线。3、熟悉悉典型铁铁碳合金金结晶过过程和组组织转变变。4、掌握握含碳量量对铁碳碳合金组组织转变变和力学学性能的的影响。二、基本本内容1、铁碳碳合金基基本组织织1)纯铁铁的同素素异构转转变:-Fee:13394以上上固态铁铁,体心心立方晶晶格。-Fee:133949912固态态铁,面面心立方方晶格,。-Fee:9112 以下下固态铁铁,体心心立方晶晶格。2)铁碳碳合金基基本组织织:铁素体:碳溶于于-Fee中所形形成的间间隙固溶溶体,用用符号FF表示。力学性性能:塑塑性、韧韧性较好好,强度度、硬度度低。奥氏体:碳溶于于-Fee中所形形成的
19、间间隙固溶溶体,用用符号AA表示。力力学性能能:有良良好塑性性,强度度、硬度度较低。渗碳体:是铁和和碳组成成的具有有复杂晶晶格结构构的间隙隙化合物物,用符符号Fee3C表示。力力学性能能:塑性性、韧性性几乎为为零,硬硬度很高高。珠光体:是铁素素体和渗渗碳体的的机械混混合物,用符号P表示。力学性能:介于铁素体和渗碳体之间,即综合性能良好。莱氏体:114487227时为奥氏氏体和渗渗碳体的的机械混混合物,用符号Ld表示;727及以下时为珠光体和渗碳体的机械混合物,用符号Ld表示。力学性能:与渗碳体相似,即硬度高、塑性差。2、铁碳碳合金相相图1)相图图分析:铁碳合金金相图中的的相:液液相、铁素体体、
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