金属工艺学
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
12.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
13.余块：为了简化零件额形状和结构，便于铸造而增加的一部分金属
14.冲孔：将材料以封闭的轮廓分离出来，获得带孔的制作的一种冲压方法
19.j507：焊缝金属抗拉强度为500mp的低氢钠型直流结构钢焊条
20.切削用量：用来衡量切削运动量的大小
21.刀具耐用度：刃磨后的刀具自开始切削直到磨损量达到磨钝标准所经历的实际切削时间
22.砂轮自锐性：自行推陈出新，保持自身锋锐的性能
23.e430 ：熔敷金属抗拉强度最小是为43的适用于交直流的各种焊接位置的焊条
7 简述整模造型的主要特点及其适用范围
答：特点：操作简单，模样全部在一个砂型内，模样为整体结构，铸造精度高。
适用范围：适用于最大截面在模样一端简单铸件的单件、小批生产。
8 简述分模造型的主要特点及其适用范围
答：特点：操作较简便，模样位于上、下两个半型内，易生产错箱、飞翅。
适用范围：最大截面不在两端的形状较复杂铸件的单件、小批生产。
11.焊接按过称特点可分为 融化焊、压力焊、钎焊三大类。
12.焊接热影响区分为 融合区、过热区、正火区、部分相变区。
13.电焊条是有 焊芯 和 药皮 组成。前者的作用是 作为电极传导电流 和 融化后作为填充金属；后者的作用是 稳定电弧、冶金处理、机械保护作用。
14.切削用量三要素指 切削速度、进给量、背吃刀量（切削深度）。
13 何谓特种铸造？其常用铸造方法有哪些？
答：将熔融金属浇入铸型，凝固后获得一定形状和性能铸件的成型方法。
《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》课件
金属的加工工艺
金属的铸造工艺
铸造工艺简介：将熔融的金属倒入模具中，冷却后形成所需形状的工艺 铸造方法：砂型铸造、金属型铸造、离心铸造等 铸造材料：铁、钢、铝、铜、锌等 铸造工艺特点：可生产复杂形状的零件，成本低，生产效率高
金属的锻造工艺
锻造方法：自由锻造、模锻、 冲压、挤压等
锻造工艺：将金属加热到一 定温度，通过锤打、挤压等 方式改变其形状和性能
切削工具：包括车刀、铣刀、钻头、 锯片等
切削方法：包括车削、铣削、钻削、 锯削等
切削参数：包括切削速度、进给量、 切削深度等
切削质量：包括表面粗糙度、尺寸精 度、形位精度等
切削效率：包括生产效率、能耗、刀 具寿命等
金属的热处理工艺
热处理的原理和分类
热处理的原理：通过改变金属的微观结构， 提高其力学性能和耐腐蚀性
金属的表面处理技术
表面涂装技术
目的：保护金 属表面，提高 耐腐蚀性、耐
磨性等性能
主要方法：电 镀、喷涂、热
浸镀等
电镀：利用电 解原理，在金 属表面形成一 层金属或合金
镀层
喷涂：利用高 压气流将涂料 喷涂到金属表 面，形成一层
保护层
热浸镀：将金 属加热到一定 温度，使其表 面形成一层金 属或合金镀层
智能化：利用人工智能技术， 实现金属加工的自动化、智 能化
数字化：利用数字化技术， 实现金属加工的精确控制和
优化
绿色化：采用环保技术和材 料，实现金属加工的绿色化
和可持续发展
绿色环保和可持续发展要求
减少能源消耗：提高能源利用效率， 降低生产过程中的能源消耗
循环利用：提高金属材料的回收利 用率，实现资源的循环利用
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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。
金属工艺学造型工艺
建筑与装潢
新材料研发
金属材料在建筑和装潢领域的应用也很多 ，如门窗、栏杆、吊顶、楼梯等。
随着科技的发展，金属材料的应用领域越 来越广泛，如钛合金、镍基合金等高性能 金属材料在医疗、能源等领域的应用。
02
金属材料基础
金属材料的分类与特性
01
02
03
04
金属材料的分类：钢铁、 有色金属、贵金属等。
金属材料的特性：硬度、 强度、韧性、塑性、耐 腐蚀性等。
焊接工艺
熔化焊
通过加热至熔化状态使金属之间连接起来的 工艺，包括电弧焊、气焊和激光焊等。
压力焊
通过施加压力使金属之间连接起来的工艺， 如电阻焊和摩擦焊等。
钎焊
利用熔点低于母材的钎料作为连接媒介，将 母材连接起来的工艺。
真空焊接
在高真空环境下进行焊接，可以减少杂质和 气体对焊接质量的影响。
切削加工工艺
将淬火后的金属材料加热到适 当温度，保温一定时间，然后
缓慢冷却至室温。
03
金属造型工艺技术
铸造工艺
砂型铸造
利用砂型进行金属成型的工艺，适用于各种 形状和大小的铸件。
压力铸造
利用高压将金属注入模具，实现快速成型且 表面质量高。
熔模铸造
通过制作蜡模并涂挂耐火材料，然后进行熔 化和浇注成型的工艺。
离心铸造
金属工艺学特点
金属工艺学具有综合性、实践性和应用性的特点，它需要综合考虑材料科学、 物理学、化学等多学科知识，并且需要通过实践不断探索和优化加工工艺。
金属工艺学的历史与发展
古代金属工艺
早在公元前，人类就开始使用金属材 料制作工具、武器和饰品等，如青铜 器、铁器等。
近代金属工艺
现代金属工艺
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。
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）钎焊的主要适用范围：钎焊根据所用钎料熔点不同，可分为硬钎焊和软钎焊。
P166-167（2.3.7）
2.何谓焊接热影响区？低碳钢焊接的热影响区分哪些区段？各区段对焊接接头性能有何影响？减小热影响区的办法是什么?
答:(1)焊接热影响区是指：焊缝两侧金属因焊接热作用而发生组织和性能变化的区域。
（2）低碳钢焊接是热影响区分为：熔合区、过热区、正火区、和部分相变区。
（3）熔合区：强度、塑性、和韧度下降，引起应力集中，易导致焊缝裂纹产生；
过热区：晶粒粗大，塑性、韧性下降；
正火区：金属发生重结晶，强度、塑性、韧度提高，且优于母材；
部分相变区：晶粒大小不一；力学性能比正火区稍差。
（4）减小热影响区的措施：a.增加焊接速度；
b.减少焊接电流。
3.产生焊接应力和变形的原因是什么？焊接应力是否一定要消除？消除焊接应力的办法有哪些？
答：（1）原因：在焊接过程中，由于焊接各部分的温度不同，冷却速度不同，热胀冷缩和塑
性变形的程度不同，因而导致内应力、变形、裂纹的产生。
（2）焊接应力一定要消除。
（3）焊接应力消除的方法：a.焊前预热；
b.焊接中采用小能量焊接或锤击焊缝；
c.焊后去应力退火。
7.焊条药皮起什么作用？在其他电弧焊中，用什么取代药皮的作用？
答：（1）作用：a.引燃电弧b.稳定电弧
c.保护电弧
d.焊缝中渗入合金元素
（2）在其它电弧焊中，常用焊剂代替药皮。
P177（3.6）
3.钎焊和熔焊实质差别是什么？钎焊的主要适用范围用哪些？
答：（1）a.是利用熔点比焊件低的钎料作为填充金属，加热时钎料熔化，熔化的钎料将焊件
连接起来的一种焊接方法；
b.熔化的母材和焊条形成熔池，冷却后将两焊条连接起来的焊接方法。
（2a.硬钎焊主要用于受力较大的钢铁和铜合金构件的焊接，以及工具、刀具的焊接；b.软钎焊主要用于接头强度较低、受力不大、工件温度较低的工件，如精密仪表、电器部件、异种金属构件等。
6.下列制品生产时选用什么焊接方法最合适?
(1)自行车车架:硬钎焊；
（2）石油液化气罐主焊缝：埋弧自动焊；
（3）自行车圈：ＣＯ２保护焊；
（４）电子线路板：软钎焊；
（５）钢轨对接：闪光对焊；
（６）不锈钢储罐：Ａｒ保护焊；
（７）钢管连接：对焊；
（８）焊缝钢管：缝焊。
Ｐ１８３（３）
３．为什么铜及铜合金的焊接比低碳钢的焊接困难得多？
答：因为铜及铜合金具有以下特点：
（１）导热性很高；
（２）极易氧化；
（３）收缩大，焊接应力大；
（４）吸氢性强；
（５）电阻小，故不宜采用电阻焊。
Ｐ１９１（１）
１．如图所示三种工件，其焊缝布置是否合理？若不合理请加以改正。