金属工艺学w
四、疲劳强度
• 金属材料在交变载 荷作用下所能承受 的不引起断裂的最 大应力
• 试验循环次数： • 钢材： 107次 • 有色金属： 108次
疲劳破坏原因：材料 内部杂质、缺陷及 表面划痕等
σ-N 曲线
第二节 金属材料的其他性能
• 包括：物理、化学及工艺性能
一、物理性能
• 金属的固有属性
• 包括：
为锻造性能。锻造性能的好坏主要同金属的塑性和 变形抗力有关。塑性越好，变形抗力越小，金属的 锻造性能越好。
金属工艺学
金属工艺学分为：
• 第一篇：金属材料导论 • 第二篇：铸造 • 第三篇：金属压力加工 • 第四篇：焊接 • 第五篇：切削加工
热加工 冷加工
第一篇：金属材料导论
• 金属材料：性能最好、应用范围最广、用 量最大
• 工程上以合金为主
合金
• 基础金属
熔炼烧结
合金
• • 常用合金 • • •
铁碳合金
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不同物理属性的金属适合制造不同 的金属零件
• 铝、钛、镁等轻金属适合制造： • 飞机、航天飞行器零件等 • 钨、钼、钒等难熔金属合适制造： • 火箭、导弹及喷气飞机外壳、灯丝等 • 铅、锡、锌基合金等易熔金属适合制造： • 保险丝、电焊丝、安全阀及铅字等
二、化学性能
• 金属材料抵抗各种介质侵蚀的能力
物理性能
密度 熔点 热膨胀性 导热性 导电性 磁性
物理性能
密 度 材料单位体积的质量
密度小于5103Kg/m3的金属称为轻金属 密度大于5103Kg/m3的金属称为重金属 熔 点 材料的熔化温度 陶瓷的熔点一般都显著高于金属及合金的熔点 高分子材料一般不是完全晶体，所以没有固定的熔点 热膨胀性 材料受热后的体积膨胀，通常用线膨胀系数表示 对精密仪器或机器的零件，热膨胀系数是一个非常重要的性 能指标
硬 方法的不同 度
布氏硬度(HB) 洛氏硬度(HR) 维氏硬度(HV)
注：各硬度值相互之间不能直接比较，只能通过 硬度对照表换算
1、布氏硬度
• 布氏硬度用圆球作压头来测试
• 圆球种类：淬火钢球（HBS）
•
硬质和进球（HBW）
• 圆球直径：2.5mm,5mm,10mm, • 载荷大小：1870N，7500N，30000N
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物理性能
导热性
材料热传导的能力；用其导热系数来表示
制件材料的 导热性愈差
零件在加热或冷却 时，由于表面和内 部产生温差
膨胀不同，便会 产生破裂
金属及合金的导热系数远高于非金属材料
在金属中，以银为最好，铜和铝次之
磁性
材料能导磁的性能
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物理性能 导电性 材料的导电性一般用电阻率表示 金属的电阻率随温度升高而增加，而非金属材料则与此相反 金属及其合金一般具有良好的导电性，银的导电性最好， 铜、铝次之
铜合金 铝合金 钛合金
合金应具有
• 力学性能 • 物理性能 • 化学性能 • 工艺性能
第一章 金属材料主要性能
• 第一节 金属材料的力学性能
• 金属材料受外力作用时所反映出来的情况
• 力学性能包括：弹性、塑性
•
刚度强度、硬
•
冲击韧性、疲劳强度
•
断裂韧性
•
一 、强度与塑性
• 标准拉伸：
HBS(HBW ) 0.102
2F
N mm2
D(D D 2 d 2 )
式中：F—压力载荷，N D—压头的直径,mm d——压痕直径，mm
• 特点：测量精度高
•
不能测太硬材料（钢球易变形）
•
不能测成品及薄件（压痕大）
• 适合测试：灰铸铁、非铁合金、低碳钢等 材料
2、洛氏硬度
压痕深度 e
0.002
• 特点：能测硬度很高的材料
•
直接读数，操作简单
•
硬度值代表性差，可重复性差
3、维氏硬度
• 维氏硬度用金刚石正四棱锥体 作压头来测试
• 测出对角线长度d,j计算出维氏 硬度HV
• 特点：压痕小，测极薄试样
•
生产率低，不宜成批检
验
三、冲击韧性
• 材料在冲击载荷作用下，抵抗冲击力的作 用而不被破坏的能力
• 包括：铸造性能、可锻性、焊接性和切削 加工性
1 金属在铸造成形过程中获得外形准确、内部健
全铸件的能力称为铸造性能。铸造性能包括流动性、 吸气性、收缩性和偏析等。在金属材料中灰铸铁和 青铜的铸造性能较好。流动性好、缩率小、偏析倾 向小是铸造性好的衡量指标
2、 金属材料利用锻压加工方法成形的难易程度称
Fb A0
(Pa )
• 2、塑性 • 延伸率
l1 l0 100% l0
• 断面收缩率 A0 A1 100% A0
• , 值越大，则材料的塑性越好
• 例题 • 一直径低碳钢试样，拉伸时测得求
二、硬 度
定义： 材料抵抗局部塑性变形的能力，是衡量材料软硬 程度的指标；多用压入法测定
根据测定
• 包括 化学性能
耐腐蚀性 抗氧化性 热稳定性
化学性能 耐腐蚀性 材料抵抗各种介质侵蚀的能力 非金属材料的耐蚀性能总的说来远远高于金属材料 抗氧化性 材料抵抗高温氧化的能力 抗氧化的材料常在表面形成一层致密的保护膜，来阻碍氧 的进一步扩散
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三、工艺性能
• 金属材料适应常规冷热加工方法的能力
• 金属材料在受力时抵抗塑性变形和断裂的 能力。
• 塑性：金属材料产生塑性变形而不被破坏 的性能
No
mage
• 应力：单位面积所受的拉力
F
R 2
• 应变：单位长度上的伸长量 = L / L
e
s
b
k
弹性极限 屈服极限 抗拉强度 断裂极限
• 1、强度 • 屈服强度
Fs A0
(Pa )
0.2
• 抗拉强度：b
• 用摆锤冲击试验来测定冲击韧性
夏比冲击试验
• 将图l—6所示标准试样放置在图1—7摆锤冲 击试验机的试验台上(图上c处)，然后抬起 摆锤W，让它从一定高度(h1)落下，将试样 击断，摆锤又摆至h2的高度。则击断试样
冲击韧性计算
K
Ak F
(J
/ m2)
式中：K 折断试样所消耗的冲击功（J）
F 试样缺口处原始面积
• 洛氏硬度用金刚石圆锥作压头来测试
符号
•
洛氏硬度： HRA
HRB HRC
压头类型
120° 金刚石圆锥体
直径1.588mm 淬火钢球 120°
金刚石圆锥体
负荷 （kg）
50
90
140
适用范围
很硬或硬而薄的材料， 如硬质合金、表面 处理的工件
软金属，如铜合金、退 火钢件等
硬金属，如淬火工件
• 计算公式： • 金刚石圆锥压头：HR=100-e • 淬火钢球压头：HR=130-e
金属工艺学
判断题1、自由锻是锻造大件的唯一加工方法。
（√）2、在正确控制化学成分的前提下，退火是生产可锻铸铁件的关键，球化处理和孕育处理是制造球墨铸铁件的关键。
（√）3、工程材料包括金属材料、陶瓷材料、高分子材料和复合材料四大类。
（√）4、由于石墨的存在，可以把铸铁看成是分布有空洞和裂纹的钢（√）5、熔化焊的本质是小熔池熔炼与铸造，是金属熔化与结晶的过程。
（√）6、直流正接：焊件接正极，焊条接负极（厚板、酸性焊条）。
（√）7、电阻点焊是用圆柱电极压紧工件，通电、保压获得焊点的电阻焊方法。
（√）8、铜的电阻极小，不适于电阻焊接。
（√）9、反复弯折铁丝，铁丝会越来越硬，最后会断裂。
（√）10、冲裁变形过程可以分为：(1)弹性变形阶段；(2)塑性变形阶段；(3)断裂分离阶段（√）11、板料弯曲时应尽可能使弯曲线与坯料纤维方向平行。
（×）12、落料时，凹模基本尺寸应取工件尺寸公差范围内的较大的尺寸。
（×）13、粗基准是指粗加工时所使用的基准，精基准是指精加工时所使用的基准。
（×）14、高速钢虽然它的韧性比硬质合金高,但并不是现代高速切削的刀具材料。
（√）15、在一个工序中只可以有一次安装。
（×）16、刃倾角是主切削刃与基面间的夹角，有正、负。
（√）17、逆铣时刀齿从已加工表面开始进刀，刀具磨损较大，且影响已加工表面质量。
（√）18、零件在加工、和装配中，所依据的点、线或面称为工艺基准。
（√）19、合金收缩经历三个阶段。
液态收缩是铸件产生内应力、变形和裂纹的主要原因。
（×）20、焊接接头中的融合区和过热区是两个机械性较差的区。
（√）21、氩气为惰性气体，高温下不溶入液态金属，也不与金属发生化学反应，因此，氩气是一种理想的保护气体。
（√）22、拉深系数越大，变形程度越大；所以后续的拉深系数比前面的拉深系数小。
（×）23、冷热变形是以回复温度为界的。
（×）24、拉伸件中最危险的部位是直壁与底部的过渡圆角处，当拉应力超过材料的强度极限时，此处将被“拉裂”。
金属学及金属工艺学
金属学及金属工艺学概述金属学是研究金属材料的学科，涉及金属材料的结构、性能、加工和应用等方面。
金属工艺学是研究金属的加工和成型过程的学科，包括金属的切削、锻造、铸造、焊接等工艺。
金属是人类历史上最重要的材料之一，广泛应用于建筑、交通、机械、电子、化工等领域。
金属学和金属工艺学的研究对于开发新型金属材料、提高金属材料的性能和开发新型金属工艺具有重要意义。
金属学结构金属的结构主要由原子和晶格构成。
金属中的原子呈规则排列，并形成晶格结构。
金属的晶格结构决定了其性能、塑性和导电性能等特点。
金属的常见晶格结构有面心立方结构、体心立方结构和六方最密堆积结构。
不同的晶格结构会导致金属的性能差异，例如铜的面心立方结构使其具有良好的导电性能。
性能金属的性能包括力学性能、物理性能和化学性能等方面。
力学性能是指金属材料的抗拉强度、屈服强度、硬度和韧性等特性。
金属材料的力学性能对其在不同领域的应用具有重要影响。
物理性能是指金属材料的热膨胀系数、导热系数和电阻率等特性。
金属材料的物理性能决定了其在热传导和电传导方面的应用。
化学性能是指金属与其他物质的反应性。
金属在不同环境下可能会发生氧化、腐蚀、传递等化学反应，这些化学反应对金属材料的稳定性和耐久性有重要影响。
应用金属材料广泛应用于各个行业。
以钢铁为例，它是一种由铁和一定量的碳组成的金属材料，具有较高的强度和耐磨性，广泛用于建筑、汽车、船舶等领域。
铜是具有良好导电性能的金属材料，被广泛应用于电子、通信、电力等领域。
铝是一种轻、强、耐腐蚀的金属材料，广泛应用于航空、汽车、包装等领域。
其他金属材料如锌、镁、钛等也都具有特定的优良性能，在不同领域有重要应用。
金属工艺学切削工艺切削工艺是金属加工中常用的一种方式，通过切削加工来使金属材料得到所需形状和尺寸。
切削工艺包括车削、铣削、钻削、磨削等方法。
这些工艺依靠切削工具对金属材料进行削除和变形，从而得到所需的形状。
锻造工艺锻造工艺是将金属材料在受控温度和应力下进行塑性变形的加工方法。
金属工艺学
1．加工塑性材料时，不会产生积屑瘤。
（× ）2．顺铣法适合于铸件或锻件表面的粗加工。
（× ）3．拉削加工适用于单件小批零件的生产。
（× ）4．单件小批生产条件下，应采用专用机床进行加工。
（× ）5．插齿的生产率低于滚齿而高于铣齿。
（√ ）6．作为定位基准的点或线，总是以具体的表面来体现的。
（√ ）7．轴类零件如果采用顶尖定位装夹，热处理后需要研磨中心孔。
（√ ）8．生产率是单位时间内生产合格零件的数量。
（√ ）9．镗孔主要用于加工箱体类零件上有位置精度要求的孔系。
（√ ）10．剃齿必须在工件淬火之后进行。
（× ）1．钢的质量好坏是按其中的碳含量来区分的。
（× ）2．钢的质量好坏是按其中的合金元素含量来区分的。
（× ）3．钢的质量好坏是按其中的硫、磷含量来区分的。
（√ ）4．沸腾钢不能进行热处理。
（√ ）5．沸腾钢也可以进行热处理。
（× ）6．一般进行热处理的钢都是镇静钢。
（√ ）7．把钢加热成为奥氏体后速冷到Ms线以上等温一段时间再冷却下来的热处理叫分级淬火。
（× ）8．把钢加热成为奥氏体后速冷到Ms线以上等温一段时间再冷却下来的热处理叫等温淬火。
（× ）9．铸件在凝固末期收缩受阻产生的裂纹叫热裂纹。
（√ ）10．铸件在固态收缩过程中，收缩应力超过合金在相应温度下的强度极限，则在应力集中的部位产生冷裂纹。
（√ ）11．铁水的流动性就是充满铸型的能力。
（× ）12．流动性差的金属铸造时易产生缩孔和缩松缺陷。
（√ ）13．含碳量﹪的灰口铸铁铁水的流动性最好。
（× ）14．铁水温度越高，流动性越好，铸件的成品率就越高。
（× ）15．铸钢由于熔点高，收缩率大，所以铸造性能差。
（√ ）16．铸铁中的碳元素是否能够石墨化，是由含C、Si量多少来决定。
（× ）17．铸造合金的铸造性能主要包括合金的流动性和合金的收缩。
《金属工艺学》课程笔记 (2)
《金属工艺学》课程笔记第一章绪论一、金属工艺学概述1. 定义与重要性金属工艺学是研究金属材料的制备、加工、性能、组织与应用的科学。
它对于工程技术的进步和工业发展至关重要，因为金属材料在建筑、机械、交通、电子、航空航天等几乎所有工业领域都有广泛应用。
2. 研究内容（1）金属材料的制备：包括金属的提取、精炼、合金化等过程，以及铸造、粉末冶金等成型技术。
（2）金属材料的加工：涉及金属的冷加工（如轧制、拉伸、切削）、热加工（如锻造、热处理）、特种加工（如激光加工、电化学加工）等。
（3）金属材料的性能：研究金属的物理性能（如导电性、热导性）、化学性能（如耐腐蚀性）、力学性能（如强度、韧性）等。
（4）金属材料的组织与结构：分析金属的晶体结构、相变、微观缺陷、界面行为等。
（5）金属材料的应用：研究金属材料在不同环境下的适用性、可靠性及寿命评估。
3. 学科交叉金属工艺学是一门多学科交叉的领域，它与物理学、化学、材料学、力学、热力学、电化学等学科有着紧密的联系。
二、金属工艺学发展简史1. 古代金属工艺（1）铜器时代：人类最早使用的金属是铜，掌握了简单的铸造技术。
（2）青铜器时代：铜与锡的合金，青铜，使得工具和武器的性能得到提升。
（3）铁器时代：铁的发现和使用，推动了农业和手工业的发展。
2. 中世纪至工业革命（1）炼铁技术的发展：如鼓风炉、熔铁炉的发明，提高了铁的产量。
（2）炼钢技术的进步：如贝塞麦转炉、西门子-马丁炉的出现，实现了钢铁的大规模生产。
3. 近现代金属工艺（1）20世纪初：金属物理和金属学的建立，为金属工艺学提供了理论基础。
（2）第二次世界大战后：金属材料的快速发展，如钛合金、高温合金的出现。
4. 当代金属工艺（1）新材料的开发：如形状记忆合金、超导材料、金属基复合材料等。
（2）新技术的应用：如计算机模拟、3D打印、纳米技术等。
三、金属工艺学在我国的应用与发展1. 古代金属工艺的辉煌（1）商周时期的青铜器：技术水平高超，工艺精美。
金属工艺学
金属工艺学1．将含碳质量分数小于2.11%的铁碳合金称为钢，含碳质量分数大于2.11%的铁碳合金称为生铁。
2．从加热状态看，可分为平衡加热和非平衡加热。
3．加热缺陷：①过热和过烧②氧化和脱碳③吸气及蒸发④应力和变形4．冷却分为平衡冷却和非平衡冷却5．缩孔和缩松。
液态金属在冷却中，随着温度的降低体积会减小，即产生收缩现象。
当收缩不能得到充分补充（称补缩）时，就会产生缩孔或缩松缺陷。
6．塑性变形：当外力增大，使金属内部应力超过该金属的屈服强度后，即使外力停止作用，金属的变形也不能消失。
7．热处理性：金属材料在改变温度过程中获得所需组织和性能的能力。
8．铸造性：①充型能力。
液态金属充填铸型型腔的能力。
②收缩。
铸件成形过程中，温度变化量很大，收缩现象必定明显表现出来。
③可锻性。
衡量材料通过塑性加工获得优质零件的难易程度的工艺性能。
9．铸造：将液体金属浇入铸型中，冷却凝固后获得铸件的工艺方法。
10．浇注位置：浇注时铸件在铸型中所处的空间位置。
11．分型面：铸型间的接触表面，它的存在有利于铸型的分开和合型。
12．分型面的确定应考虑如下几方面因素：①分型面的确定应能方便、顺利地取出模样或铸件，分型面一般选在铸件的最大截面处。
②分型面的确定应尽量与浇注位置一致，并应尽量满足浇注位置的要求。
③分型面应避免曲折，数量应少，最好是一个且为平面。
④应尽量使型腔全部或大部置于同一个砂型内，最好使型腔或使加工面与基准面位于下型中。
⑤应使型芯数量少，并便于安放和稳定。
13．铸件的孔形和各种内腔大都是靠型芯来成形的，因此型芯的主体轮廓与铸件的孔形或内腔应一致。
14．铸造方法：砂型铸造（普）和特种铸造15．铸造合金主要包括铸铁、铸钢、铸造铝合金、铸造铜合金16．铸铁：①白口铸铁。
大部分碳以化合物形态存在，因其断口呈银白色。
②普通灰口铸铁。
石墨呈片状存在的铸铁。
③可锻铸铁。
石墨呈团絮状存在的铸铁。
17．避免铸造缺陷的合理结构：①铸件壁厚应合理取值。
金属工艺学
结晶的必要条件：具有一定的过冷度过冷度△Ｔ：理论结晶温度(T0) 与实际结晶温度(Tn)之差。
细化晶粒的方法:增大过冷度变质处理（孕育处理）：增加外来晶核细化晶粒的方法振动结晶：将技晶打碎，成为新的晶粒。
同素异晶转变──随着温度的改变，固态金属的晶格也随之改变的现象。
§2.2 铁碳合金的基本组织组元：组成合金的元素，或独立的基本单元。
P15相：合金中具有相同成分和相同结构（相同聚集状态）的均匀部分。
组织：是指合金中一个或多个相的形貌及各相的分布状态。
P15 综合二、合金的结构固溶强化：因形成固溶体而引起合金强度、硬度升高的现象根据溶质原子在溶剂晶格中所占据的位置，可将固溶体分为：间隙固溶体──B存在A晶格的间隙中。
置换固溶体──B置换了晶格中A的位置。
铁碳合金中的固溶体P16金属化合物：金属化合物是各组元按一定整数比结合而成、并具有金属性质的均匀物质。
金属性质:是指具有良好的导电性和导热性及金属的光泽。
P17珠光体(P)──F和Fe3C组成片层相间的机械混合物共晶反应：一定成分的合金，在一定温度下，从液相中同时析出两种不同固相的过程。
共析反应：一定成分的合金，在一定温度下，同时从一种固相析出两种新固相的过程。
铁素体：含碳量的范围为小于0.020%C。
（工业纯铁）铁素体加珠光体：含碳量的范围为0.020～0.77%C。
（亚共析钢）珠光体：含碳量的范围为0.77%C。
（共析钢）珠光体加渗碳体：含碳量的范围为0.77～2.11%C（过共析钢）珠光体的性能随片间距减小其强度和硬度升高，而塑性和韧性有所降低。
临界冷却速度(VK)为过冷奥氏体获得全部马氏体(包括少量A ‘)的最低冷却速度。
P26完全退火[Ac3＋(30～50)℃] P26 应用：常用于中碳钢和高碳亚共析钢球化退火[Ac1＋(20～30)℃] 应用：主要用于过共析钢及合金工具钢。
去应力退火（低温退火）操作：将钢件随炉缓慢加热(100～150℃／h)至500～650℃(<Ａ1)，经一段时间保温后，随炉缓慢冷却(50～100℃／h) 至300 ～200℃以下出炉。
金属工艺学
⑤培养学生严谨的科学态 度，实践动手能力，以及 分析问题的能力。
基本要求
①基本掌握常用金属材料的牌 号、性能、用途、选用原则；
②掌握钢铁材料热处理的基本 原理，初步掌握普通热处理方 法的工艺特点和应用范围；
金属的可焊性，碳钢和合金 钢的焊接。④了解金属零 件铸造、压力加工和焊接 工艺的基本原理、特点和 应用范围；
金属五大机械性能指标 强度、塑性、硬度、韧 性和疲劳强度的概念、 测试方法和应用； 布氏硬度和洛氏硬度的测定 原理、方法、符号及应用
拉伸试验方法和拉伸曲 线图；多次冲击试验和 疲劳试验的概念。
金属的晶体结构与结晶
晶体结构的基本知识，金 属晶体结构常见的类型， 金属的实际晶体结构和缺 陷，金属的结晶过程，同 素异构转变，铸锭的组织 和缺陷。要求理解晶格、 晶胞、实际金属的多晶体 结构、结晶等概念
有色金属及其合金
铝及其合金、镁及其合 金、钛及其合金、铜及 其合金、滑动 轴承合 金的牌号、成分与用途。
典型零件的选材及热处理
机械零件选材的原则和选 材方法，零件热处理工序 位置及热处理技术条件的 标注，零件的材料和结构 形状对热处理变形与开裂 的影响，典型零件材料的 选用及工艺分析。
铸造
铸造工艺过程 铸件结构设计基本知识。
金属型、压力、熔模、 离心等特殊铸造方法的 特点和应用。
金属压力加工
金属压力加工基本原理； 锻件坯料的加热和锻件的
冷却，自由锻造，模型锻 造，板料冲压。简述了其 它压力加工方法。
金属的焊接
手工电孤焊焊接原理。 气焊火焰分类，气焊设备
和器具，气焊工艺。焊接 应力与变形产生的原因 金属的可焊性，碳钢和合 金钢的焊接。
金属工艺学
二、硬度：一个小的金属表面或很小的体积内抵抗弹性变形、塑性变形或抵抗破裂的一种抗力，是一个由材料的弹性、强度、塑性、韧性等一系列不同力学性能组成的综合性能指标，衡量金属软硬程序的一种性能指标；硬度所表示的量不仅决定于材料本身，而且还取决于试验方法和试验条件。
压入法是在规定的静态试验力作用下，将压头压入金属材料表面层，然后根据压痕的面积大小或深度测定其硬度值。
2.金属材料的性能
2.1 金属的力学性能
2.2 金属的物理性能与化学性能
2.3 金属的工艺性能
2.1 金属的力学性能
本节重点：金属材料的力学性能
主要内容：金属材料的力学性能,包括材料的强 度 、硬度、塑性、冲击韧性、疲劳 强度等。
本节难点：各性能指标的物理意义和测定方法
２、根据压头和试验力的不同，洛氏硬度常用A、B、C三种标尺。 ３、洛氏硬度的表示方法 人为规定一常数K减去压痕深度h的值作为洛氏硬度指标，并规定每0.002为一个洛氏硬度单位，用符号表示，刚洛氏硬度值为：
当使用金刚石压头时，K取0.2；使用钢球压头时，K取0.26。 洛氏硬度计算动画模拟
由于拉伸试样的原始标距与试样原始直径之间具有不同的比例，因此试样分为长试样和短试样，表示方法也不一样。 2、断面收缩率：断面收缩率是指试样拉断后缩颈处横截面积的最大缩减量与原始横截面积的百分比。断面收缩率用符号 表示， 值可用下式计算：
金属塑性的好坏，对零件的加工和使用都具有重要的意义。塑性好的材料不仅能够顺利地进行锻压、轧制等成形工艺，而且在使用时万一超载，由于塑性好，能避免突然断裂。所以大多断机械零件除要求较高的强度外，还都必须具有一定的塑性。
黑色金属：以铁或以铁为主面形成的物质。 黑色金属：除黑色金属以外的其他金属。
《金属工艺学》课件
金属工艺学可以根据加工对象和应用 领域分为多种分支，如铸造、锻造、 焊接、切削加工、热处理等。
金属工艺学的应用领域
机械制造业
航空航天业
金属工艺学在机械制造业中应用广泛，涉 及各种零件的加工、装配和维修。
航空航天器制造需要高精度和高性能的金 属材料和加工技术，金属工艺学在航空航 天业中发挥着重要作用。
汽车制造业
电子工业
汽车制造业需要大量金属材料和加工技术 ，包括车身、底盘、发动机等部件的制造 和装配。
电子工业中，金属材料广泛应用于电路板 、连接器、散热器等部件的制造。
金属工艺学的历史与发展
01
古代金属工艺
早在公元前，人类就开始使用金属材料，如青铜、铁等，用于制造工具
、武器和饰品。
02
工业革命时期的金属工艺
退火与正火工艺
退火工艺
退火是一种将金属加热到适当温度，保温一段时间，然后缓慢冷却至室温的热 处理工艺。其主要目的是消除金属内部的应力，提高其塑性和韧性，以便于进 一步加工。
正火工艺
正火是将金属加热到适当温度，保持一定时间后，在静止空气中冷却的热处理 工艺。其主要目的是细化金属的晶粒，提高其机械性能，如强度和韧性。
。
焊接缺陷及防止
03
焊接过程中可能出现气孔、夹渣、裂纹等缺陷，需采取相应措
施进行防止。
金属的切削加工工艺
切削加工原理
通过刀具对金属工件进行切削，以去除多余的金属材料，实现工 件形状和尺寸的加工。
切削加工方法分类
根据切削加工的特点和应用，可分为车削、铣削、钻削、磨削等 。
切削加工技术要求
切削加工过程中需要考虑刀具材料、切削液、切削参数等因素， 以确保加工质量和效率。
金属工艺学
第一章复习题1、为什么不宜用碳素工具钢制造拉刀和齿轮刀具等复杂刀具？为什么目前常采用高速钢制造这类刀具，而较少采用硬质合金？答:因为碳素工具钢耐热性较低，适合低速切削。
高速钢的耐热性、硬度和耐磨性虽低于硬质合金，但强度和韧度却高于硬质合金，工艺性较硬质合金好，而且价格较硬质合金低，适用高速刀具。
2、在一般情况下，K类硬质合金适于加工铸铁件，P类硬质合金适于加工钢件。
但在粗加工铸钢件毛坯时，却要选用K20类硬质合金，为什么？答：铸钢的毛坯表面粗糙度高，不易连续切削，易受冲击。
而K20耐冲击大，及抗磨损性，韧性更好，所以选用K20.3、选择下列刀具的材料：麻花钻、手用铰刀、整体圆柱铣刀、端铣刀刀齿、锉刀、机夹刀片。
答：高速钢，合金工具钢，高速钢，硬质合金，碳素工具钢，硬质合金。
4、切削用量指的是什么?包括哪些内容?答：切削用量是切削过程中的切削速度、进给量和吃刀量的总称。
5、常见的零件表面成形方法有哪些?各举两个例子.答: 1轨迹法:车外圆，刨平面 2成形法:车球面，拉孔 3展成法：插齿，锉削外圆弧面。
6、切削热对切削加工有什么影响？答：切削热传入工件，使工件温度升高，产生热变形，影响加工精度;传入刀具，使刀具温度升高，加剧刀具磨损，甚至使刀具丧失切削能力。
7、对刀具材料的性能有哪些基本要求？答：高硬度，高耐磨性，高耐热性，足够的强度和韧性，有一定的工艺性能。
8、在车外圆时，切削功率主要依据哪个切削分力来计算？为什么？答：切削力Fc，其数值大小一般是三个分力中最大的，消耗动力最多，占机床总功率的95%-99%。
9、高速钢和硬质合金在性能上的主要区别是什么？各适合做何种刀具？答：高速钢有很高的强度和韧性，制造钻头、铰刀、拉刀、铣刀等。
硬质合金：抗弯强度低，不能承受较大的冲击载荷，制造车刀、铣刀、刨刀的刀片等。
10、切削刚性较差的细长轴时，产生弯曲变形的原因是什么？如何改进？答：由于细长轴刚性较差，径向力将会把细长轴顶弯，使其在水平面内发生弯曲变形。