机械工程材料与热加工工艺-(1)
热加工工艺
热加工的对象是各种工程材料，包括金属材料、非金属材料和复合材料等。
将改变制造对象的形状尺寸、相应对象位置和性质等，使其成为成品和半成品的过程称为工艺过程。
砂型铸造工艺过程包括三个基本阶段：准备铸型、浇注金属、落砂清理。
整模造型是将铸件的最大截面在端部并作为一个平面，即分型面，且模样全部放在一个砂箱内造型。
分模造型是将铸件最大截面在中部或空心轴线上，需以最大截面为分型面，将模样分成两半并分别造型、造芯，然后再合箱成铸型。
挖砂及假箱造型挖砂铸件的最大截面一般在端部并为一个曲面，且模样有不便分成两半，造型时常需要将下半型中阻碍起模的型砂挖掉，以便取出模样。
活块与三箱造型活块造型铸件侧面有小凸台而影响起模，可将凸起部分作成可嵌卸的活块，先取出主模样后取出活块；三箱造型铸件两头大而中间截面小，用一个分型面取不出模样需要从小截面处分开模样，用两个分型面、三个砂箱造型。
铸造成形的质量不仅与铸造成形的方法有关，还与金属熔炼与浇注、金属冷凝、型腔条件及模样等工艺相关，影响铸件质量的关键因素是液态金属的充型能力及凝固收缩性能。
液态金属充满铸型型腔，获得形状完整及轮廓清晰铸件的能力，充型能力的强弱取决于液态金属的自身的流动性、浇注温度及填充条件。
液态金属的流动性是指液态金属自身的流动能力。
灰铸铁和硅黄铜的流动性最好，铝硅合金次之，铸钢最差。
共晶成分的合金和金属铸件，在恒温条件下由表及里、呈依次逐层结晶。
亚共晶成分的合金随含碳量高低有两种形式。
当含碳量降低结晶温度范围大呈糊状结晶，结晶温度适中则介于逐层和糊状结晶之间。
浇注温度过低会出现浇注不足和冷隔等缺陷。
适当提高浇注温度可以改善合金的流动性，温度过高时会使铸件夹杂、缩孔、缩松和粘砂等缺陷。
在保证充型能力足够的前提下，尽可能的降低浇注温度。
湿砂型含水量高，透气性不好，大量水蒸气与液态金属形成对流，阻碍充型并降低流动性，从而使铸件产生大量的气孔、夹杂、冷隔及浇不足等缺陷，故采用烘干铸型和热铸型。
热加工工艺及设备
热加工工艺及设备1.引言1.1 概述热加工工艺是一种通过加热材料，使其发生物理或化学变化，以达到特定的加工目的的工艺过程。
与冷加工相比，热加工更适用于高温、高压的加工需求，常见于金属加工、塑料加工、玻璃加工等领域。
热加工工艺因其广泛的应用领域，可以根据不同的目的和材料特性进行多种分类。
常见的热加工工艺包括热处理、热轧、热锻、热喷涂等。
这些热加工工艺通过控制温度、时间和加工方式，改变材料的结构和性能，达到提高材料硬度、延展性、韧性等目的。
而在热加工过程中，热加工设备则起到关键的作用。
热加工设备根据不同的加工需求和工艺流程，可以分为多种分类。
常见的热加工设备包括热处理设备、热轧设备、热压设备等。
这些设备通过提供适当的温度和压力条件，实现对材料的加工和形变，从而满足不同行业的加工需求。
综上所述，热加工工艺及设备在许多行业起到了重要的作用。
本文将深入探讨热加工工艺的定义、分类，以及各类热加工设备的概述和分类，旨在为读者全面了解和认识热加工领域提供参考。
文章结构部分的内容可以参考以下写法：1.2 文章结构本文主要介绍热加工工艺及其相关设备。
文章结构包括引言、正文和结论三个部分。
引言部分首先对热加工工艺进行了概述，简要介绍了热加工的定义和分类。
随后,给出了文章的结构。
正文部分主要分为热加工工艺和热加工设备两个小节。
热加工工艺小节详细介绍了热加工工艺的定义以及其分类。
通过对各类热加工工艺的解析，读者可以对不同的热加工工艺有更清晰的认识。
热加工设备小节则概述了热加工设备的基本情况，并对其进行了分类。
这一部分将使读者对热加工设备有一个初步的了解。
结论部分对本文进行总结。
首先总结了热加工工艺的特点和应用领域，再总结了热加工设备的特点和适用范围。
这一部分旨在回顾全文所介绍的内容，并提供进一步思考和研究的方向。
通过以上的文章结构，读者可以全面而系统地了解热加工工艺及其设备。
每个部分的详细内容将为读者提供相关知识，并使读者对热加工工艺及其设备具备更深入的理解。
《金属工艺学》课程教学改革与实践
与的实验的积极性 、 主 动 性 和 创 造 性 都 可 以 得到 很 好 的 发挥 ， 提 高 了 实验 教 学 质量 。 此外， 指导、 鼓 励 学 生 参 与校 内 外 技能 大 赛
和 创新 大赛 也 可 作 为 创新 能 力培 养 的一 部
分 。
３ 改进课堂教学和考核方法 ， 提 高教 学质 量
利 于 培 养学 生 的创 新 能 力 。 因此 ， 跟据 学 校 的实际情况和现有设备 ， 可 将 验 证 性 实 验 改 成 综 合性 、 设 计性 、 具有创新性的实验。 在 实验 过 程 中 ， 学 生 独 立 操作 ， 教 师 只做 辅 导。 这 样 的 实 验 更接 近 于 生 产 实际 ， 学生 参
教学 内容的 增加和学时 数的减 少 ， 势 必 需要 对 课 堂 教 学 方 法和 教 学 手 段 等进 行 改革 ： （ １ ） 讲好“ 第一 课 ” ， 从 机 械 产 品 的构 思 、 设计、 制造 、 运 行 以及 失效 来分 析 本 课 程 在 其 中的 重 要 作 用 ， 使 学 生 认 识 到 课 程 的 重 要 性 并 激 发 学 习兴 趣 。 （ ２ ） 改变跟着 “ 教材走 ” 的 传 统 教 学 模 式， 采用 “ 讨论 式 ” 和“ 启发式” 课堂教学。 多 举生 活 、 生 产 中的 实 例 ， 并以 “ 典型 ” 为例 ， 提 出 问题 、 分析 问题 、 然后归纳总结 ， 进 而 将 各教 学 内容 之 间以 及 理论 与 实践 有机 的 结合起来 。 学 生 在 掌 握 典 型 的 基 础 上 进 行 举 一 反三 、 触类旁通 ， 进而 培 养 学 生 的 主 观 能 动 性 及 自学 的 能 力 。 （ ３ ） 优 化考核内容与方式。 为 了全 面 衡 量学生掌握知 识的程度 ， 使其更注 重于 自 己分 析 解 决 实 际 问 题 的 能 力 ， 在试 卷 中 除 了安 排 一 部 分 基 本 概 念 题 以 外 ， 还 应安 排 些实际例子 和问题 ， 不 设 统 一 的标 准 答 案， 让学 生 自 己分 析和 发 挥 ， 考 察 他们 的 综 合分 析能 力 。 为 了提 高学 生 的 阅 读文 献 、 获 取 先 进技 术 信 息 的 能 力 ， 可 以 布 置 课程 “ 大 作业 ” ， 要 求 每 个学 生阅 读 ｌ ０ 篇以 上 的 科技
机械工程材料与热加工工艺1第二章
fcc 4 12 74% 0.41r γ-Fe.AI.Cu. 最紧排列
bcc 2 8 68% 0.29r α-Fe.Cr.W. 次紧排列
hcp 6 12
74% 0.41r Mg.Zn.Be 最紧排列
三、金属的实际晶体结构与晶体缺陷
1. 单晶体 多晶体
单晶体具有各向异性
晶体的各向异性： 晶体不同方向上的性能差异
工业用金属一般是多晶体---- 多个单晶体（晶粒） 组成 呈现出各向同性
几个名词：晶界
亚晶粒:晶粒内部不同晶格位向的区域.
亚晶界
2、实际金属的晶体缺陷
金属中原子排列的不完整性 (1)点缺陷—空位,间隙原子（离位原子）.
置换 原子 特点：三维尺寸都很小 (2)线缺陷—位错（位错线） 特点：二维尺寸都很小，另一维尺寸相对较长 以位错密度表示 “ρ” 单位 cm/cm3或cm2 (3)面缺陷—晶界,亚晶界 “亚晶”（界） 特点：一维尺寸很小，另二维尺寸相对较大 晶体缺陷并非一成不变
┗溶质原子溶入溶剂中形成的固溶体,使金
属的强度.硬度升高的现象称为固溶强化。
一种强化方式，提高材料机性的主要途径 之一
固溶体σb↑. HB↑,但仍不高,仍保持相当δ.ak,工 业常用作基本相,还需强化相---金属化合物。
2.金属化合物
合金中的两组元相互作用而形成的一种新相，它 的晶体结构.性能.熔点与两组元都不同，并具有金 属特征，这种相称为金属化合物 。
二元合金相图的基本类型
各组元仍保持原来的晶格类型；强度.硬度高于单 一固溶体，但塑性、可锻性不如单一固溶体。 ∴ 锻钢先加热→单一固溶体（A），再锻打。
组织----显微镜下看到的具有一定形貌或形态的部 分称为组织。有单相.多相
工程材料及热加工—钢的热处理原理
一、概述 二、钢的热处理原理
一、概述
1、定义： 将钢在固态下通过不同的加热、保温、冷却来改变金属 整体或表层的组织，从而改善和提高其性能的一种热加工 工艺。 工艺曲线：
2、目的： • 充分发挥材料的性能潜力。 • 调整材料的工艺性能和使用性能。
3、分类： • 普通热处理：整体穿透加热 • 表面热处理：表层的成分、组织、性能 • 特殊热处理：形变热处理、真空热处理
⑶ 马氏体型转变 • 定义：是指钢从奥氏体状态快速冷却(即淬火)而发生的无扩散型相变， 转变产物称为马氏体，马氏体是碳溶于α-Fe中的过饱和间隙式固溶体， 记为M。 • 转变特点：⑴无扩散性： ⑵降温转变: 过冷奥氏体向马氏体转变的开始温度用Ms 表示。而马氏体转变的终了温度用Mf表示。马氏体转变量是在Ms~Mf 温度范围内，通过不断降温来增加的。由于多数钢的Mf在室温以下， 因此钢快冷到室温时仍有部分未转变的奥氏体存在，称之为残余奥氏 体，记为Ar。 • 组织形态：钢中马氏体的形态很多，其中板条马氏体和片状马氏体最 为常见。 ⑴板条马氏体: 低碳钢＜0.2﹪中的马氏体组织是由许多成群的、相互平 行排列的板条所组成，故称为板条马氏体。板条马氏体的亚结构主要 为高密度的位错，故又称为位错马氏体。
二、钢的热处理原理
1、钢的临界温度 铁碳合金相图中组织转变的临界温度A1、A3、Acm 是在极其缓慢的加热和冷却条件下测定的。而在热处理中， 加热和冷却并不是极其缓慢的，和相图的临界温度相比发 生一定的滞后现象，也就是通常所说的需要有一定的过热 和过冷，组织转变才能充分进行。与相图上A1、A3、Acm 相对应，通常把实际加热时的临界温度用Ac1、Ac3、 Accm 表示，把实际冷却时的临界温度用Ar1、Ar3、Arcm 表示。
机械工程材料与热加工工艺
机械工程材料与热加工工艺摘要：本文主要阐述了机械工程材料的主要性能及其应用，同时说明机械工程材料热加工工艺，其中包括钢铁生产与质量、钢的热处理、低合金钢和合金钢、铸铁以及有色金属及其合金等。
关键词：机械工程；工程材料；热加工工艺引言：机械工程材料种类繁多，其中最为常见就是有色金属材料，要根据有色金属材料特点，采用正确的制造技术和加热工艺，有效增强有色金属强度和耐腐蚀性等，确保所制作出的零部件，其质量和性能都有显著增强。
1机械工程材料的主要性能及其应用机械工程各类产品多数都是由种类繁多、性能各异的金属材料和非金属，通过正确加工所制作出的零部件共同构成的。
金属材料的机械性能主要是指金属材料在各种形式的外力作用下，抵抗变形和断裂的能力，判断金属机械性指标包括金属材料强度、塑性和硬度等。
金属材料在受力时抵抗产生弹性的能力则称为刚度。
金属材料的硬度主要是指材料抵抗外物压力的能力，硬度越高，金属材料抵抗局部塑性变形的能力就越大。
通常材料的硬度越高，其耐磨性就越强，强度和硬度间存在着内部联系。
金属冲击韧性是材料在冲击荷载作用下，抵抗断裂的能力，现阶段机械工程技术常用一次摆锤冲击弯曲试验，测定材料受冲击荷载能力。
机械工程所用零件种类较多，如发动机设备中的曲轴、连轴等，该类零件常在交变荷载下工作。
此外，转动轴等零件虽然受到的荷载无法随时间交替变化，但零件本身是能够旋转的。
以该两种情况为背景，零部件中都会产生随时间变化的应力，该种应力即称为“交变应力”。
此外，以此种情况为背景工作的零部件，其最大应力要低于材料在静荷载小的极限，但经过长期工作的磨损，难免会出现断裂等情况，引发断裂事故。
所以，要采取有效措施避免断裂事故发生。
制造零部件和选用工艺时，要充分考虑所选材料的工艺性能，如低碳钢有着较强的塑性成形性能和可焊性，所以常被用作制造量器和刀具等[1]。
2机械工程材料表面处理方法机械工程材料表面处理方法主要包括强化处理法、表面防护处理法、涂料涂装法和氧化处理法，其中，强化处理法即可分为表面覆盖层强化法、表面表型强化法两种，表面覆盖层强化法指的是在材料表面，获得特殊性能的覆盖膜，以此增强材料表面的刚度、硬度和耐疲劳性，增强材料质量。
机械工程材料与热加工工艺试题与答案
一、名词解释：１、固溶强化：固溶体溶入溶质后强度、硬度提高，塑性韧性下降现象。
２、加工硬化：金属塑性变形后，强度硬度提高的现象。
２、合金强化：在钢液中有选择地加入合金元素，提高材料强度和硬度４、热处理：钢在固态下通过加热、保温、冷却改变钢的组织结构从而获得所需性能的一种工艺。
５、细晶强化：晶粒尺寸通过细化处理，使得金属强度提高的方法。
二、选择适宜材料并说明常用的热处理方法三、（20分）车床主轴要求轴颈部位硬度为HRC54—58，其余地方为HRC20—25，其加工路线为：下料锻造正火机加工调质机加工（精）轴颈表面淬火低温回火磨加工指出：1、主轴应用的材料：45钢2、正火的目的和大致热处理工艺细化晶粒，消除应力；加热到Ac3＋50℃保温一段时间空冷3、调质目的和大致热处理工艺强度硬度塑性韧性达到良好配合淬火＋高温回火4、表面淬火目的提高轴颈表面硬度5．低温回火目的和轴颈表面和心部组织。
去除表面淬火热应力，表面M＋A’心部S回四、选择填空（20分）１．合金元素对奥氏体晶粒长大的影响是（d）（a）均强烈阻止奥氏体晶粒长大（b）均强烈促进奥氏体晶粒长大（c）无影响（d）上述说法都不全面２．适合制造渗碳零件的钢有（c）。
（a）16Mn、15、20Cr、1Cr13、12Cr2Ni4A （b）45、40Cr、65Mn、T12（c）15、20Cr、18Cr2Ni4WA、20CrMnTi３．要制造直径16mm的螺栓，要求整个截面上具有良好的综合机械性能，应选用（c ）（a）45钢经正火处理（b）60Si2Mn经淬火和中温回火（c）40Cr钢经调质处理4．制造手用锯条应当选用（a ）（a）T12钢经淬火和低温回火（b）Cr12Mo钢经淬火和低温回火（c）65钢淬火后中温回火5．高速钢的红硬性取决于（b ）（a）马氏体的多少（b）淬火加热时溶入奥氏体中的合金元素的量（c）钢中的碳含量6．汽车、拖拉机的齿轮要求表面高耐磨性，中心有良好的强韧性，应选用（c ）（a）60钢渗碳淬火后低温回火（b）40Cr淬火后高温回火（c）20CrMnTi渗碳淬火后低温回火7．65、65Mn、50CrV等属于哪类钢，其热处理特点是（c ）（a）工具钢，淬火+低温回火（b）轴承钢，渗碳+淬火+低温回火（c）弹簧钢，淬火+中温回火8. 二次硬化属于（d）（a）固溶强化（b）细晶强化（c）位错强化（d）第二相强化9. 1Cr18Ni9Ti奥氏体型不锈钢，进行固溶处理的目的是（b）（a）获得单一的马氏体组织，提高硬度和耐磨性（b）获得单一的奥氏体组织，提高抗腐蚀性，防止晶间腐蚀（c）降低硬度，便于切削加工１０.推土机铲和坦克履带板受到严重的磨损及强烈冲击，应选择用（b ）（a）20Cr渗碳淬火后低温回火（b）ZGMn13—3经水韧处理（c）W18Cr4V淬火后低温回火五、填空题(20分)1、马氏体是碳在a-相中的过饱和固溶体，其形态主要有板条马氏体、片状马氏体。
工程材料及机械制造基础热加工工艺基础教学设计
工程材料及机械制造基础热加工工艺基础教学设计一、教学目标本次教学旨在让学生了解热加工工艺及其在工程材料及机械制造中的应用基础，学生应当能够：1.熟悉热加工工艺的基本概念及原理。
2.掌握金属热加工的基本方法、步骤及原理。
3.能够了解不同工艺条件下的金属组织变化规律。
4.可以熟练掌握对常用金属材料的热处理操作。
5.具备应用热处理工艺处理不同金属材料的能力。
二、教学内容1.热加工工艺概述：（1）热加工工艺的定义及作用；（2）热加工工艺的分类；（3）热加工过程中的物理、化学及热学特性。
2.金属热加工原理：（1）金属热加工的基本方法；（2）金属热加工的步骤及相关工艺参数；（3）热加工过程中的组织变化及其原理；（4）金属热处理原理及分类。
3.常用金属材料的热处理操作：（1）铁素体变换；（2）退火；（3）淬火；（4）调质；（5）正火；（6）淬火回火。
三、教学方法1.课堂讲授法：通过讲解，解释和演示的形式授课，使学生理解热加工工艺基础知识，明确热加工原理及相关操作。
2.实验教学法：通过模拟实验教学，让学生熟悉常用金属材料的热处理操作，掌握热处理过程中的关键参数及操作技巧。
3.案例分析法：通过案例分析，详细讲解实际热加工工程中遇到的问题及解决方法，增强学生的实际操作能力。
四、教学评估1.课堂测试：通过课堂测试了解学生对教学内容的掌握情况和理解程度。
2.实验测评：课后进行实验测评，了解学生的实际操作能力及掌握情况。
3.作业评估：教师布置与本次教学相关的练习和作业，通过作业批改了解学生的作业完成情况和学习成果。
本次教学的评估，将综合以上三个方面的评估结果，全面了解学生的学习情况及教学效果。
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第一章 金属材料的力学性能
1. 什么是应力？什么是应变？
2. 缩颈现象在力—拉伸图上哪一点？如果没有出现缩颈现象，是否表示该试样没发生塑性变形？
3. 将钟表发条拉直是弹性变形还是塑性变形？怎样判断它的变形性质？
4. 布氏和洛氏硬度各有什么优缺点？下列情况采用哪种硬度法来检查其硬度：
库存钢材，硬质合金刀头，锻件，台虎钳钳口。
5. 下列符号所代表的力学性能指标的名称和含义是什么：
0.21,,,,,,,,,,,.s b k E HRC HBS HBW HV σσσσδψα-
洛氏硬度的测试规范
标尺 压头 总载荷／N
适用测试材料 有效值 HRA 1200金刚石圆锥体
600 硬质合金，表面
淬火钢 70-85 HRB 1.588mm φ淬火钢球
1000 退火钢，非铁合
金
25-100 HRC 1200金刚石圆锥体
1500
一般淬火钢件
20-67
第二章 金属及合金的结构与结晶
1. 名词解释：金属键，晶体，晶格，配位数，致密度，单晶体，多晶体，晶体缺陷，相，固溶体，金属化合物，相图。
2. 简述金属的结晶过程。
3. 金属的晶粒粗细对其力学性能有什么影响。
4. 典型金属铸锭组织有哪几部分组成？影响金属铸锭组织的因素有哪些？
第三章 铁碳合金相图
1. 什么是同素异构转变？室温和11000C 时纯铁晶格有什么不同？
和组织名称。
4. 分析在缓慢冷却条件下，45钢和T10钢的结晶过程和室温组织。
5. 含碳量对碳钢组织与性能有哪些影响？
第四章 钢的热处理
1. 什么叫热处理？常用热处理的方法大致分为哪几类？
2. 简述钢在加热时奥氏体的形成过程，影响奥氏体晶粒长大的因素有哪些？
3. 简述过冷奥氏体等温转变产物的组织和性能？影响过冷奥氏体转变的因素有哪些？
4. 在连续冷却转变中如何应用过冷奥氏体等温转变？
5. 什么叫退火？什么叫正火？两者的特点和用途有什么不同？
6. 亚共析钢的淬火为何是3(3050)c A C +-︒?过高或过低有什么弊端？
7. 什么叫钢的淬透性和淬硬性？影响钢的淬透性的因素有哪些？ 8. 碳钢在油中淬火的后果如何？为什么合金钢可以在油中淬火？
9. 钢在淬火后为什么要回火？三种类型回火的用途有什么不同？汽车发动机缸盖螺钉应采用哪种回火？为什么？
10. 锯条，大弹簧，车床主轴，汽车变速器齿轮的最终热处理有何不同？ 11. 用T12钢制造钢件，请填写工艺结构方框图中的处理工序名称：
12. 在普通热处理中，加热后进行保温的作用是什么？感应加热表面淬火是否需要保温，化学热处理的保温有何特点？为什么？
第五章 工业用钢
1. 填表
钢号 所属类别
大致含碳量（%）
性能特征
用途举例
Q235-A-F
45 T10A 16Mn 20CrMnTi 9CrSi
2. 仓库中储存了相同规格的20钢，45钢和T10圆钢，请找出一种较为简便的区分方法。
、
3. 现拟制造如下产品，请选用适用的钢号：
六角螺钉，车床主轴，钳工錾子，液化石油气罐，活扳手,脸盆,自行车弹簧，钢锉，铣刀，门窗合页。