金属基本工艺学复习重点笔记.doc
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1、金属工艺学:是一门研究关于制造金属机件工艺办法综合性技术学科惯用以制造金属机件基本工艺办法:锻造 压力加工,焊接,切削加工,热解决。第一编 金属材料导论合金:以一种金属为基本,加入其他金属或非金属,通过熔炼,烧结或其她办法而制成 具备金属特性材料。金属材料重要机械性能有:弹性 塑性 刚度 强度 硬度 冲击韧性 疲劳度和断裂韧性弹性: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性能。弹性变形:这种随着外力消失而消失变形,叫弹性变形,其大小与外力成正比。塑性:金属材料在外力作用下,产生永久变形而不致引起破坏性能。塑性变形:在外力消失后留下来这某些不可恢复变形,叫塑性变形,其大小与外力
2、不成正比。e 弹性极限 材料所能承爱不生产永久变形最大应力s 屈服极限 浮现明显塑性变形时应力0.2 产生0.2%塑性变形时应力作为屈服极限时金属材料塑性常 用延伸率来表达 =(l-l0)/l *100%也可用断面收缩率来表达 =(F0-F)/F0 *100%越大,塑性越好刚度:金属材料在受力时抵抗弹性变形能力。弹性模数:在弹性范畴内,应力与应变比值。它相称于引起单位变形时所需要应力。弹性模数越大,表达在一事实上应力作用下能发生弹性变形越小。弹性模数大小重要决定于金属材料自身,同一类材料中弹性模数差别不大。弹性模数被以为是金属材料最稳定性质之一。强度:是金属材料在外力作用下抵抗塑性变形和断裂能
3、力。 按作用力不同,可以分为抗拉强度,抗压强度,抗弯强度和抗扭强度。在工程上惯用来表达金属材料强度指标有屈服强度和抗拉强度。屈服强度s:金属材料发生屈服现象时屈服极限,亦 抵抗微量塑性变形应力。s =PS/F0(Pa帕斯卡)抗拉强度b:金属材料在拉断前所能随最大应力。b =P b /F0(Pa帕斯卡)硬度:金属材料抵抗更硬 物体压入其内能力。布氏:HB圆球压头。普通只用于测定其值不大于450材料。通惯用于测定铸铁,有色金属 低合金构造等材料硬度。洛氏:金刚石圆锥压头或钢球。依照压并没有形式和载荷分为HRA HRB HRC HRD 几种标度。维氏:金刚石正四棱锥体。HV.冲击违性:金属材料抵抗冲
4、击载荷作用下断裂能力。冲击实验是生产上用来生产上用来检查热加工,热解决工艺质量有效办法。疲劳强度:金属材料在无多次重者或交变载荷作用下而不致引起断裂最大应力。 纯弯曲疲劳极限 -1 ,拉压疲劳极限-1P 扭转疲劳极限 -1 当应力降至某值后,疲劳曲线成为水平,即表达该材料也许经受地多次应力循环而仍不发生疲劳断裂,这个应力值叫疲劳强度极限。 疲劳曲线无明显水平某些,钢材料以107为基数,有色金属以108断裂韧性:用来反映材料抵抗裂纹失稳扩张能力性能指标。K1C物理性能:比重 熔点 热膨胀性 导热性 导电性化学性能:耐酸性 耐碱性 抗化性工艺性能:锻造性 可锻性 可焊性 切削加工性体心立方晶格:每
5、个体心立方晶胞中有1/8*8+1=2个原子面心立方晶格 1/8*8+1/2*6=4个原子密排六方晶格 1/6*12+1/2*2+3=6个原子液态金属冷却到理论结晶温度如下才开始结晶现象,叫过冷。理论结晶温度与实际结晶温度之差,叫过冷度。冷却速度越快,过冷度越大。晶柱 晶界 晶轴金属结晶时,晶粒尺寸随冷却速度增大而减小。帮可用增长冷却速度办法来使晶粒细化。 液态金属中晶核越多,每个晶核发长大余地就越小,长成晶粒也越细。一种金属能以几种晶格类型存在性质叫同素异构性。金属在固态时变化其晶格类型过程,叫金属同素异构转变。这一转变与液态金属结晶过程很相似,也涉及晶核发形成 和晶粒成长两个阶段,故又叫做二
6、次结晶(或重结晶),以区别是于由液态转变为固态初次结晶。铁同素异构转化铁 912 体心立方晶格铁 912 -1394 面心立方晶格铁 1394-1538 体心立方晶格组元:构成合金元素叫组元。组元普通指化学元素。但稳定化合物也可以当作是一种组元。相:在金属和合金晶体组织中,凡化学成分和晶格构造相似,并与其他某些有界面分开均匀构成某些。固溶体:置换固溶体 间隙固溶体溶质原子与溶剂原子之比不大于0.59时,才干形成间隙固溶体。固熔强化:溶质原子使固容体强度和硬度升高现象。固态合金中基本相构造为固溶体和金属化合物。铁碳合金:铁素体:碳溶解在铁中形成固溶体,也叫固溶体,用F表达。奥式体:碳溶解在铁中形
7、成固溶体,也叫固溶体,用A表达。渗碳体:铁与碳形成稳定倾倒物Fe3C,含碳量6.69%,硬脆。珠光体:铁素体+渗碳体 用P表达莱氏体:奥式体+渗碳体 用Le表达硬度高,塑性差,在727度以上存在,727度如下为Le,是珠光体+渗碳体共晶生铁:含碳量4.3%(C点 共晶点 1148度)莱氏体 亚共晶生铁:含碳量2.11-4.3%过共晶生铁:含碳量4.3-6.69%共析钢:含碳量0.77% (S点共析点 727度)奥氏体珠光体)亚共析钢:含碳量0.77%GS线:A3 奥氏体冷却到GS线时,开始析出铁素体ES线:ACM 奥低体冷却到ES线时,开始析出渗碳体PSK线:A1 共析线 当奥氏体 冷却到PS
8、K线时,同步析出铁素体和渗 碳体机械混合物。S点 0.77 E点 2.11碳素钢:含碳量1.5%如下。低碳钢:含碳量0.25%如下 强度低,塑性和可焊性较好中碳钢:含碳量0.25-0.6%有较高强度,但塑性和可焊性则较差。高碳钢:含碳量0.6%以上,塑性和可焊性很差,但执解决后会有很高强度和硬度。钢分灰钢 碳素钢 碳素构造钢 普通碳素构造钢 甲类乙类 A1A7 抗拉强度增长,延伸率下降 优质碳素构造钢 10 15 20。70 含碳量万分比碳素工具钢 优质碳素工具钢 T7 T8T13 含碳量千分比 高档优质碳素工具钢 T7A .T13A P S含量不大于0.03%合金钢 碳千分比(不不大于1.0
9、%时不标),合金比例(合金元素不大于1.5%时,不标) 低合金钢:合金元素不大于5% 合金钢 合金构造钢 普通低合金构造钢 机构制造合金构造钢(渗碳钢 调质钢 弹簧钢) 合金工具钢 低合金工具钢 高合金工具钢 特殊性能钢 不锈钢 耐热钢 而磨钢(含碳量普通不标出)P S 低温或高温下能加大钢脆性普通钢:0.045% 0.055%优质构造钢 0.04% 0.045%工具钢 0.04%高档优质钢 0.03%钢中含碳量越多,则珠光体和渗碳体越多。因而硬度越高,塑性越低。选材原则:1、选用材料要满足零件工作条件规定2、材料工艺性能也是选 材重要根据之 一3、选 材时必要十分注重材料经济性。热解决 普通
10、热解决(退火 正火 淬火 回火) 表面热解决 表面淬火(火焰加热 感应加热(高频中频工频) 化学热解决(渗 碳 氮化 碳氮共渗 其他) 特殊热解决 形变热解决 真空热解决 其他 共析钢过冷奥氏体等温转变产物大体可分为三个类型:高温转变产物 中间转变产物 低温转变产物727-550 珠光体,过冷度越大,层片越薄,硬度也越高727-650 珠光体组织650-600 索氏体(细珠光体)S600-550 屈氏体(极细珠光体)T550-230 贝氏体 含碳过量铁素体和微小渗碳体混合而成 550-350 上贝氏体 B上 350-230 下贝氏体 下贝氏体较上贝氏体有较高强度和硬度,塑性和韧性也较好。B下2
11、30度如下(MS) 过饱合固溶体,马氏体 M -50度(Mz)所有转变成马氏体。MS MS Mz之间组织为马氏体和残存奥氏体钢热解决工艺:退火:退火是将钢件加热到高于或低于钢临界点,保温一定期间,随后在炉中或埋入导热性较差介质中缓慢冷却,以获得接近平衡状态组织一种热解决工艺。目:1、减少硬度 以利于切削加工1、细化晶粒,改进组织,提高机械性能3消除内应力,并为下一道淬火工序作好准备4提高钢塑性和韧性,便于进行冷冲压或冷拉拔加工。完全退火:加热AC3 保温后炉冷(减少硬度,便于切削加工)球化退火:加热AC1 保温冷至AR1 炉冷至600度 空冷(改进切削加工性及变形开裂倾向)等温退火:加热AC3
12、 保温较快冷至AR1 等温转变后 空冷。去应力退火:加热不大于AR1(普通为500-600)保温后缓冷再结晶退火:加热到再结晶温度以上150-250度,即650-750度,保温后空冷(使钢材塑性恢复到冷变形前)正火:加热到AC3 ACCM以上30-50度,保温后空冷。淬火:加热到AC3或AC1以上 30-50度,通过保温,然后在冷却介质中迅速冷却,以获得高硬度组织。回火:将淬火加热到AC1如下温度,保温,空冷或水冷。目是为了消除淬火时因冷却过快而产生内应力,减少淬火钢脆性,使它具备一定韧性。低温回火:加热温度为150-200度左右。组织变为回火马氏体。不会减少硬 度,但会消除一定内应力。中温回
13、火:350-500充。极细球状渗 碳体和铁素体。提高弹性,硬度则有所减少。高温回火:500-650度。较细球状渗 碳体和铁素体。获得高韧性低硬度。表面淬火:表面淬透到一定深度,而中心部仍保持未淬火状态一种局部淬火办法。化学热解决:将工件放在一定介质中加热和保温,介质中活性原子渗入工件表层,以变化表层化学成分和组织,从而达到使工件表面具备某些特殊机械性能或物理化学性能一种热解决工艺。第二篇:锻造锻造:将液态合金浇铸到与零件形状尺寸相适应铸型空腔 中,待其冷却凝固,以获得毛坯或零件生产办法,。常用缺陷:浇局限性,缩孔,夹渣,气孔,裂纹。充型:液态合金填充铸型过程。充型能力:液态合金布满铸型型腔,、
14、获得形状完整轮廓清晰铸件能力。充型能力局限性常用缺陷:浇局限性和冷隔。影响充型能力重要因素:合金流动性/浇铸条件/铸型填充条件。液态合金流动能力:越好充型能力越强,越便于漠然出轮廓清晰薄而复杂铸件。有助于非金属和气体上浮与排除。尚有助于对合金将信将疑过程所产生收缩进行补缩。液态合金流动性普通以“螺旋形试样”长度来衡量。惯用锻造合金中,灰口铸铁 硅黄铜流动性最佳,铸钢流动性最差。影响铸钢流动性因素诸多,但以化学成分影响最为明显。合金成分远离共晶,结晶温度范畴越宽,流动性越差。(亚共晶铸铁随含碳量增长,结晶间隔减小,流动性提高。越接近共晶成分,越容易锻造。浇铸条件:(浇铸温度 充型压力)充型条件:
15、铸型蓄热能力 铸型温度 铸型中气体。铸件凝固方式:在铸件凝固过程中,断面上普通存在三个区域,即,凝固区和液相区。铸件凝固方式就是根据凝固区宽窄来划分。逐级凝固:纯金共晶成分合金在凝固过程中因不存在液固并存凝固区,故断面上外层固体和内层液体由一条界限(凝固前沿)清晰分开,随着温度下降,固体层加厚液体层减少,直达铸件中心,这种凝固方式称为逐级凝固。糊状凝固:如果合金结晶温度范畴很宽,且铸件温度分布较为平坦,则在凝固某段时间内,铸件表面并不存在固体层,而液固并存凝固区贯穿整个断面。中间凝固:大多数合金凝固介于逐级凝固和糊状凝固之间。影响铸件凝固方式重要因素是合金结晶温度范畴和铸件温度梯度。合金结晶温
16、度范畴:合金结晶温度范畴越小 ,凝固区域越窄,越倾向于逐级凝固。铸件温度梯度:结晶温度范畴已定前提下,凝固区域宽窄取决于铸件内外层间温度梯度。若铸件温度梯度由小变大,则相应凝固区由宽变窄。温度梯度取决于:合金性质,铸型蓄热能力 浇铸温度。锻造合金收缩:三个阶段为液态收缩 凝固收缩 固态收缩顺序凝固:就是在铸件上也许浮现缩孔厚大部位通过安放冒口等工艺办法,使铸件上远离冒口部位先凝固,然后是接近冒口部位凝固,最后是冒口自身凝固。内应力形成:热应力和机械应力后冷(厚壁)受拉先冷(薄壁)受压时效解决:自然时效和人工时效。人工时效是是将铸件加热到550-650进行去应力退火。时效解决宜在粗加工之后进行。
17、热裂:铸件在高温下产生裂纹。裂纹短,缝隙宽,形状曲折,缝内呈氧化色。冷裂:低温下形成裂纹,裂纹细小,呈持续直线状,有时缝内呈轻微氧化色。铸件气孔:按气体来源可分为侵入气孔 析出气孔 反映气孔。侵入气孔:砂型表面层汇集气体侵入金属液中形成气孔。多位于上表面附近,尺寸较大,呈椭圆形或梨形,孔内表面被氧化。析出气孔:溶解于金属溶剂化物中气体在 过程中,因气体熔解度下降而析出,铸件因而而形成气孔称为析出气孔。分布面积较广,有时遍及整个铸件截面,而气孔尺寸甚小。反映气孔:浇入铸型中金属溶剂化物与铸型材料、型芯撑 、冷铁或熔渣之间,因化学反映产气愤体而形成气孔孔,统称反映气孔。铸铁是含碳量不不大于2.11
18、%(2.8-3.5%)铁碳合金。依照碳在铸铁中存在形式不同,可分为白口铸铁 灰口铸铁 麻口铸铁。依照铸铁中石墨形态不同,灰口铸铁可分为:普通灰口铸铁:石墨呈片状可锻铸铁:呈团絮状球墨铸铁 呈球状蠕墨铸铁 呈蠕虫状依照铸铁化学成分,还要分为普通铸铁和合金铸铁。合金铸铁是指含硅量4%含锰量而在于%或者指具有一定数量钛钒钼铬铀等无素铸铁,它们常具备耐蚀耐热耐磨等特性。灰口铸铁:按照若何显微组织不同,灰口铸铁可分为珠光体灰口铸铁(重要机件),珠光体铁素体灰口铸铁(用途最广) 铁素体灰口铸铁(很少应用)影响铸铁三围化重要因素是化学成分和冷却速度。化学成分影响:碳是形成石墨元素,也是增进石墨化元素。含量越
19、高,析出石墨就越多越粗大,基体中铁素体含量增多,珠光体减少。反之石墨减少,且细化。硅是强烈增进石墨化元素,随着含增长,石墨明显增多。铸铁中1%硅可使共晶含 碳量下降0.3%。因而可将硅含量也折算成碳量,并将折算出来总碳量称为碳当量。C当,C当=C%+0.3Si%。 灰铁HT200(最低抗拉强度)可锻铸铁:黑心可锻铸铁KTH300-06(最低抗拉强度和延伸率) 珠光体可锻铸铁 KTZ 白心可锻铸铁。 重要制造形状复杂 随冲击载荷薄壁小零件。需退火,时间长工效低。球墨铸铁按基体组织不同,重要分为铁素体球铁和珠光体球铁两大类。铁素体球铁塑性韧性好,珠光体球铁强度硬度高。QT500-5铸钢:可分为锻造
20、碳钢和锻造合金钢两大类。ZG25(含碳量万分位)惯用锻造碳钢重要是含 C0.25-0.45%中碳钢。如欲使钢具备耐磨耐蚀耐热等特殊性能,则需加入更多合金元素(10%)纯铜俗称紫铜,熔点1083。黄铜是铜和锌合金。黄铜含锌量不大于47%。 ZH青铜铜与锌以外元素构合金统称青铜。 ZQ铝合金比重轻,熔点低,导电性导热性和耐蚀性优良。锻造铝合金分为铝硅合金,铝铜合金,铝镁合金和铝锌合金四类。铝硅合金:又称硅铝明,其流动性好线收缩率低热裂倾向小气密性好又有足够强度。形状复杂薄壁件或气密性规定较高零件。如气缸体,化油器、仪表外壳等。铝铜合金:耐热性好,重要用于制造活塞气缸头等。铜合金熔化:为防止铜氧化,
21、熔化青铜时应加熔剂(玻璃 硼砂)以覆盖铜液。为去除已形成氧化铜,最佳在出炉前加入0.3-0.6%磷铜来脱氧。黄铜不需。铝合金熔化:为减缓氧化和吸所了,加熔剂氯化铝和氯化纳,铝液出炉迈进行驱氢精练。压入氯化锌 六氯乙烷等氯 等氯盐或氯化物。锻造工艺图:在零件图上用各种工艺符号表达出锻造工艺方案图形,涉及铸件波斯湾位置,铸型分型面 型芯数量 形状及固定办法 加工余量 拔模斜度 收缩率 浇注系统 冒口 冷铁尺寸和布置。造型办法:手工造型 机器造型 机器造型不能进行三箱,不适当采用活块顶杆起模式震压造型工作过程:填沙 震击紧砂 辅助压实 起模浇注位置:1、铸件重要加工面应朝下。2、铸件大平面应朝下。3
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