金属工艺学 第三篇 锻造
金属工艺 第三章压力加工
Hale Waihona Puke ③产生内应力定义：外力去处后，残留且平衡于金属内部的应力。 产生原因：各部分及各晶粒之间变形不均匀和晶格畸变所产生 的。
内应力分为三类：
第一类指由于金属表面与心部变形量不同而形成的平 衡于表面与心部之间的宏观内应力（通常0.1%）
例如纯铁、低碳钢和高合金钢，它们的可锻性是依次 下降的。
金属组织的影响 纯金属及固溶体(如奥氏体)的可锻性好。而碳化物( 如渗碳体)的可锻性差。 铸态柱状组织和粗晶粒结构不如晶粒细小而又均匀的
组织的可锻性好
2.加工条件的影响(外因)
1）变形温度的影响
在一定的变形温度范围内，随着温度升高，原子动 能升高，从而塑性提高，变形抗力减小，有效改善了 可 锻性。
一.单晶体的塑性变形方式：
τ
τ
a)未变形
bτ)弹性变形
τc)弹塑性变形
单晶体滑移变形示意图
d)塑性变形
滑移：在切应力的作用下，晶体的一部分相对 另一部分沿着一定的晶面产生相对滑动。
单晶体塑性变形的实质是： 晶体内部产生滑移的结果
τ
a)未变形
b)弹性变形
c)弹塑性变形
τ 位错引起滑移变形示意图
d)塑性变形
合金铸造性能 对铸件结构工 艺性的要求
壁厚的设计 合理设计铸件壁厚
铸件壁与壁 连接的设计
铸件的结构圆角； 避免铸件壁的锐角连接； 厚壁与薄壁 间的连接要 逐步过渡；
其它
1.对于较长易挠曲的梁形铸件， 应将其截面设计成对称截面。
2.铸件上易产生变形或裂纹的部 位，设计加强筋结构，防止变形。
金属工艺学课后答案(3篇)
第1篇一、选择题1. 金属工艺学的研究对象是（）A. 金属材料的加工工艺B. 金属材料的性能与结构C. 金属材料的制备与应用D. 金属材料的力学性能答案：A解析：金属工艺学主要研究金属材料的加工工艺，包括铸造、锻造、焊接、热处理等。
2. 金属材料的性能主要包括（）A. 强度、塑性、硬度B. 热稳定性、抗氧化性、耐腐蚀性C. 磁性、导电性、导热性D. 磁性、磁性、磁性答案：A解析：金属材料的性能主要包括强度、塑性、硬度等力学性能。
3. 金属材料的制备方法主要有（）A. 冶炼、铸造、锻造、焊接B. 冶炼、烧结、热处理、电镀C. 冶炼、铸造、热处理、焊接D. 冶炼、烧结、电镀、焊接答案：A解析：金属材料的制备方法主要包括冶炼、铸造、锻造、焊接等。
4. 热处理工艺包括（）A. 退火、正火、淬火、回火B. 退火、正火、氧化、回火C. 退火、正火、电解、回火D. 退火、正火、烧结、回火答案：A解析：热处理工艺主要包括退火、正火、淬火、回火等。
5. 焊接方法主要有（）A. 焊条电弧焊、熔化极气体保护焊、激光焊B. 焊条电弧焊、气体保护焊、钎焊C. 焊条电弧焊、熔化极气体保护焊、钎焊D. 焊条电弧焊、气体保护焊、激光焊答案：A解析：焊接方法主要包括焊条电弧焊、熔化极气体保护焊、激光焊等。
二、填空题1. 金属工艺学是研究（）的科学。
答案：金属材料的加工工艺2. 金属材料的性能主要包括（）、（）、（）等。
答案：强度、塑性、硬度3. 金属材料的制备方法主要包括（）、（）、（）、（）等。
答案：冶炼、铸造、锻造、焊接4. 热处理工艺主要包括（）、（）、（）、（）等。
答案：退火、正火、淬火、回火5. 焊接方法主要包括（）、（）、（）等。
答案：焊条电弧焊、熔化极气体保护焊、激光焊三、简答题1. 简述金属材料的加工工艺流程。
答案：金属材料的加工工艺流程主要包括以下步骤：（1）冶炼：将金属矿石提炼成金属。
（2）铸造：将熔融金属浇铸成所需形状的铸件。
第三篇 金属压力加工
c、金属再结晶温度 当温度继续升高到该金属熔点绝对温度0.4倍时，金属原子 获得更多热能，开始以某些碎晶或杂质为核心，按变形前的晶格 结构结晶成新的晶粒，从而消除了全部冷变形强化现象。这个过 程称为再结晶。 这时的温度称为再结晶温度，即T再=0.4 T熔
2019年11月21日1时20分
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第二节 塑性变形对金属组织和性能的影响 金属在常温下经过塑性变形后，内部组织和性能将发生两种 变化：
1、组织变化： ①晶粒沿最大变形的方向伸长； ②晶格与晶粒发生扭曲； ③晶粒间产生碎晶。 2、性能变化（加工硬化） 是随变形程度的增加，强度、硬 度增加，而塑性、韧性下降的现象。 1）冷变形强化（加工硬化）： a、金属的力学性能随其内部组织变化而发生明显变化。 变形↑，金属的强度及硬度↑而塑性和韧性↓。这种现象称 为冷变形强化，又称加工硬化。 ◆原因：碎晶块和附近晶格扭曲阻碍滑移。
2019年11月21日1时20分
类型分：正挤压空心件和实心件以及反挤压的动画演示。
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锻造：金属坯料在抵铁或锻模模膛内变形而获得产品的加工 方法。锻自由造视频。
板料冲压：金属板料在冲模间受外力作用而产生分离或变形 的加工方法。板料冲压视频。
应用： ◆一般常用的金属型材、板材、管材和线材等原材料 – 轧 制、挤压和拉拔等方法制成。 ◆承受重载的机件等许多毛坯(机床主轴、重要齿轮） - 锻 造方法制造。 ◆板料冲压广泛用于汽车、电器、仪表等方面。
轧制：金属坯料在两个回转轧辊的孔隙中受压变形，以获得 各种产品的加工方法。轧板、轧圆钢、冷轧丝杠视频。
轧制产品：各种截面形状的型材、板材、无缝管材等。
金属工艺学(全部)
• 晶胞 从晶格中选取一个能反映晶粒排列特点的
最小几何单元称为晶胞
3.金属晶格的类型 • 体心立方晶格
• 面心立方晶格
• 密排六方晶格
4.金属的实际晶体结构 • 单晶体 晶体内部的原子排列方向完全一致 • 多晶体 各小晶格的排列方向不尽相同; 多晶体材料内部以晶界分开、晶体排列方
钢的热处理
（2）球化退火
1、定义：将钢加热到Ac1以上20~30 ºC, 保温后随炉缓冷至600 ºC，出炉空冷。 2、目的：降低硬度、提高塑性、改善切 削加工性能。 3、适用范围：主要用于过共析钢及合金 工具钢。
钢的热处理
（3）去应力退火
1、定义：将钢加热到500--600 ºC,保 温后随炉缓冷至200--300 ºC出炉空冷。 又称低温退火。 2、目的：消除铸件、锻件和焊接件的 内应力 。（没有发生组织变化） 3、适用范围：用于所有的钢。
结构皆不相同的固相组织 • 共析反应 自某种均匀一致的固相中同时析出两种化
学成分和晶格结构完全不同的新固相的 转变
第二节 铁碳合金状的组织 结构及其性能
一、工业纯铁
1.纯铁的同素异构转变
δ-Fe
β-Fe
γ-Fe
体心立方 面心立方 体心立方
2.晶粒越细，强度越高
二、铁碳合金的基本组织
• 铁素体（F） 碳溶解在α－Fe中的间隙固溶体，常用符
绪论
• 金属工艺学是一门研究有关制造金属机件的 工艺方法的综合性技术科学。
• 我国在商代就大量使用青铜器，当时青铜冶 炼和铸造技术已经相当精湛。
• 在春秋末期我国就出现了铁器，也比欧洲早 一千八百多年左右。
• 解放后，我国在金属材料、非金属材料及其 加工技术方面有了突飞猛进的发展，推动了 我国机械制造工业的发展
第三篇金属压力加工(第一章金属的塑性变形)
第一章 金属的塑性变形
◆学习目的及要求： 1.了解变形机理； 2.掌握金属常温下塑性变形时组织性能变化； 3.掌握加工硬化现象的利与弊及如何消除； 4.了解影响可锻性的因素。 ◆重点及难点：
1.加工硬化、再结晶； 2.纤维组织。 ◆金属材料经过压力加工之后，其内部组织发生很大变化， 金属的性能得到改善和提高。 因此，为正确选用压力加工方法、合理设计其零件，必须了 解金属塑性变形的实质、规律和影响因素等。
2019年11月19日6时1分
3、应力状态的影响 金属经受不同方法方向应力中，受压应力数目， ，可锻 性，拉应力的数目， ,可锻性。
◆综上所述，金属的可锻性既取决于金属的本质，又取决于
变形条件。
因此，压力加工过程中，应要创造最有利的变形条件，充分
◆金属强化： 金属的冷变形强化（冷作硬化）是强化金属的重要手段，尤 其是对无同素异构转变的金属是唯一强化金属的方法。 ◆但强化金属的同时，给金属的继续加工带来了困难，因此 要经过再结晶使金属重新获得塑性，因此塑性变形工艺过程中经 常应用到再结晶退火工艺。 ◆再结晶退火： 就是将冷作硬化以后的金属重新加热到再结晶温度以上某一 温度让其发生再结晶，继而消除冷作硬化现象，以利于继续进行 塑性加工。 ◆加工硬化与再结晶的应用：视频。
2019年11月19日6时1分
2）热变形(热加工) T加工 > T再 时，变形产生的加工硬化被 随即发生的再结晶所抵消，变形后金属具有 再结晶的相同晶粒组织，而无任何加工硬化 痕迹，这种变形称为热变形。 即冷变形强化和再结晶过程同时存在。 ◆热变形结果： 无加工硬化—加工硬化和再结晶同时进行；
细化晶粒—铸态晶粒被破碎； 致密组织—缩松、气孔被压合； 形成纤维组织—杂质分布状态被 改变。 所以，经热变形的金属虽然没有加 工硬化，但是其机械性能仍明显提高。 可把粗大、不均匀结构 → 细化。
材料成型技术第三章锻压
01
锤上模锻：
02
即在锻锤上进行的模锻。
03
按所用设备和模具不同，
04
可分为锤模锻和胎模锻。
05
锤模锻：即在各种模锻锤上进行的模锻。
06
锻模模膛：→根据锻件形状和模锻工艺而
07
开设的凹腔。
（3）模锻方法
锤锻模具由带有燕尾的上模、下模组成。下模固定在模座上，上模固定在锤头上，并随锤头作上下往复锤击运动使锻坯在模膛中成形。
辊弯：是使坯料受辊轴旋转时摩擦力作用，连续 进入辊轴间弯曲成形。 常用于圆柱面和圆锥面加工。
弹性变形 塑性变形。 拉深变形过程： d d D0
1
拉深模与冲裁模的主要区别:
2
凸
04
05
拉深系数m：
拉深缺陷：拉裂、起皱
拉裂---筒壁与底部的过渡处破裂。
4.粉末锻造
6.超塑成形
即利用金属在特定条件（一定的温度条件、一定的变速速度条件、一定的组织条件）下具有的超塑（高的塑性和低的变形拉力）来进行塑性加工的方法。 常用的超塑性成形方法有超塑板料冲压、超塑挤压和超塑模锻等。 高能成形 即利用高能率的冲击波，通过介质使金属板料产生塑性变形而获得所需形状的加工方法。 按能源不同，高能成形可分为爆炸成形、电液成形、电磁成形等类型。
2
3.2.2 冲压
（2）冲压特点
1）冲压件轻、薄、刚度好； 2）生产率和材料利用率高； 3）成品形状可较复杂、尺寸精度高、表面质量好、质量稳定 ，一般无需切削加工； 4）大批量生产时，产品成本低。 应用：汽车、拖拉机、电机、电器、仪表仪器、轻工和日用品及国防工业生产等领域。 常用的冲压材料有低碳钢、高塑性合金钢、铝和铝合金、铜和铜合金等金属板料、带料与卷料，还可加工纸板、塑料板、胶木板、纤维板等非金属板料。
金属工艺学第五版课后习题详解
⾦属⼯艺学第五版课后习题详解《⾦属⼯艺》习题答案第⼀篇，第⼀章，P11页3、对于具有⼒学性能要求的零件，为什么在零件图上通常仅标注其硬度要求，⽽极少标注其他⼒学性能要求？答：硬度是指除了表⾯抵抗局部变形、特别是塑性变形、压痕、划痕的能⼒，反应了⾦属材料综合的性能指标，同时，各种硬度与强度间有⼀定的换算关系，故在零件图的技术条件下，通常只标出硬度要求，其他⼒学性能要求可以按照换算关系获得。
5、下列符号所表⽰的⼒学性能指标名称和含义是什么？答：σb：抗拉强度，材料抵抗断裂的最⼤应⼒。
σs：屈服强度，塑性材料抵抗塑性变形的最⼤应⼒。
σ：条件屈服强度，脆性材料抵抗塑性变形的最⼤应⼒σ-1：疲劳强度，材料抵抗疲劳断裂的最⼤应⼒。
δ：延伸率，衡量材料的塑性指标。
αk：冲击韧性，材料单位⾯积上吸收的冲击功。
HRC：洛⽒硬度，HBS：压头为淬⽕钢球的布⽒硬度。
HBW：压头为硬质合⾦球的布⽒硬度。
第⼀篇，第⼆章，P23页2、⾦属的晶粒粗细对其⼒学性能有什么影响，细化晶粒的途径是是什么？答：⼀般来说，同⼀成分的⾦属，晶粒越细，其强度、硬度越⾼，⽽且塑性和韧性也愈好。
影响晶粒粗细的因素很多，但主要取决于晶核的数⽬，晶核越多，晶核长⼤的余地愈⼩，长成的晶粒越细，主要途径有：1、提⾼冷却速度，增加晶核数⽬；2、添加变质剂（孕育处理），增加外来晶核；3、热处理或塑性加⼯，固态⾦属晶粒细化；4、凝固时震动液体，碎化结晶的枝状晶。
第⼀篇，第三章，P29页3、碳钢在油中淬⽕，后果如何？为什么合⾦钢通常不在⽔中淬⽕？答：由于碳钢的淬透性较差，因此在油中淬⽕时，⼼部冷却速度较慢，可能得不到马⽒体组织，降低了材料的⼒学性能。
对于合⾦钢，其淬透性较好，若在⽔中淬⽕，其整个截⾯将全部变成马⽒体，内应⼒较⼤，容易产⽣变形及开裂。
5、钢锉、汽车⼤弹簧、车床主轴。
发动机缸盖螺钉最终热处理有何不同？答：钢锉的最终热处理为淬⽕+低温回⽕，其组织为低温回⽕马⽒体，主要提⾼表⾯的硬度及耐磨性。
金属工艺学-3
②合箱
合箱铸型的装配工序简称合箱。合箱前，在铸型中放 好型芯、扣上上箱、放置浇口杯。合箱后，两箱要卡紧， 防止错箱和抬箱。
（六）铸铁的熔炼及浇注 1.铸铁的熔炼设备有冲天炉和感应炉等；其原料有金 属料、燃料和熔剂。 2.浇注系统：引导金属液进入铸型型的通道。它包括 浇口杯、直浇道、横浇道和内浇道四个部分组成
浇口、冒口、冷铁的位置示意图
（三）模样与芯盒
1.模样与芯盒是制造铸型和型芯的工具。
2.模样形成铸件的外形，其外形相当于铸件的外部 形状；型芯形成铸件的内腔形状。芯盒是制造型芯的工具。 3.砂型铸造多用木材制造模样和芯盒。 4.特种铸造用金属模、塑料模和其它模样。
（四）造型材料
制造铸型用的材料称为造型材料，砂型铸造使用主要 是型砂和芯砂，它们是由砂、粘结剂和附加物组成。造型 材料应具备以下性能： 1.可塑性—型砂和芯砂在外力作用下要易于成形。
离心铸造（幻灯片）
离心铸机示意图
几种常用铸造方法的比较与选用
比较项目
适用金属 铸件大小 生产批量 尺寸公差 表面粗糙度
砂型铸造
任意 任意 任意 100±1.0 粗糙
熔模铸造
以铸钢为主 <25kg 任意 100±0.3 Ra25～3.2
金属型铸造
有色金属为 主 中小件为主 大批大量 100±0.4 Ra25～ 12.5 结晶细 小 高、中
（二）金属的铸造性能对铸件结构的要求 1.铸件的壁过厚和过薄
过厚
什么叫“热节”？ 热节—在铸造凝固过程中，铸型内部金属的温度较 朱明工作室 周围的温度高，因而凝固慢的节点或区域。 zhubob@
授人以鱼不如授人以渔
2.铸件壁的连接
3.铸件结构应有利于减少应力和防止变形
金属工艺中(3篇)
第1篇 一、引言 金属工艺，作为人类文明的重要组成部分，见证了人类从原始社会到现代社会的发展历程。自古以来，金属工艺就以其独特的魅力和实用性，在各个领域发挥着重要作用。本文将从金属工艺的历史渊源、工艺分类、传统技艺以及创新发展等方面进行探讨，以展现金属工艺的魅力与价值。
二、金属工艺的历史渊源 1. 古代金属工艺 早在新石器时代，人类就开始利用金属进行生产和生活。我国古代金属工艺起源于夏商时期，当时主要采用铜、锡、铅等金属。春秋战国时期，我国金属工艺取得了显著成就，出现了著名的“青铜器时代”。这一时期，青铜器在礼器、兵器、日常生活用品等方面都有广泛应用。
2. 中世纪金属工艺 中世纪时期，欧洲金属工艺逐渐发展起来。铁器的出现，使得金属工艺得以在农业、建筑、军事等领域广泛应用。这一时期，金属工艺的代表作品有哥特式建筑的金属装饰、拜占庭艺术的金属制品等。
3. 近代金属工艺 近代以来，随着科学技术的进步，金属工艺得到了空前的发展。工业革命时期，金属工艺成为推动社会生产力发展的重要力量。这一时期，钢铁、有色金属等新兴材料的出现，为金属工艺提供了丰富的原料。
三、金属工艺的分类 1. 铸造工艺 铸造工艺是将金属熔化后，倒入模具中冷却成型的一种工艺。铸造工艺可分为失蜡铸造、砂型铸造、金属型铸造等。铸造工艺广泛应用于机械制造、汽车制造、航空航天等领域。
2. 锻造工艺 锻造工艺是通过高温加热金属，使其具有一定的塑性，然后进行锤击、挤压、拉伸等加工，使金属达到所需形状和尺寸。锻造工艺可分为自由锻造、模锻、冷挤压等。锻造工艺广泛应用于汽车、船舶、航空等领域。
3. 焊接工艺 焊接工艺是将两种或两种以上的金属或金属与非金属通过加热或加压，使其熔化或扩散，形成牢固连接的一种工艺。焊接工艺可分为熔焊、压力焊、钎焊等。焊接工艺广泛应用于建筑、船舶、石油化工等领域。
4. 机械加工工艺 机械加工工艺是利用各种机床对金属进行切削、磨削、抛光等加工，使其达到所需形状和尺寸。机械加工工艺可分为车削、铣削、磨削、刨削等。机械加工工艺广泛应用于机械制造、汽车制造、航空航天等领域。
金属锻造工艺
⾦属锻造⼯艺⼀、⼿⼯锻铜的源流。
中国传统⾦属⼯艺以铸造青铜器⽽闻名于世。
中国浮雕的起源与发展：①原始先民崇拜⾃然，原始的雕塑艺术是祭祀、信仰、崇拜的体现⽅式或表达形式。
他们在岩⽯等硬质材料上进⾏刻线，最初的浮雕便产⽣了。
②随着制作⼯具的发展，浅浮雕性质的岩刻受到相应的促进。
后来在陶器制作的实践中，浮雕艺术逐渐⾛向繁荣。
浮雕这种表现形式，也有了更⼴阔的发展空间。
③中国的浮雕在商周时期获得突出的成就，并繁荣在两汉的画像⽯、画像砖以及魏晋以后佛教造像与陵墓建筑之中。
魏晋的浮雕上承秦汉，下启隋唐。
④隋唐时期的中国雕刻艺术更为成熟，成就也最⾼，对我国和邻近的各国多产⽣了⼗分⼴泛和深远的影响。
晚唐逐步驱向世俗化。
⑤五代两宋的浮雕艺术沿着晚唐世俗化的⽅向发展，⽆盛唐的⼤⽓奔放，多有精致细腻的情调。
⑥元明清三代的浮雕艺术总的说来缺乏⽣⽓和⼒量，朝向世俗审美趣味发展。
在中国的⾦属⼯艺史上，⾦属浮雕的成型⽅法以青铜铸造法和⾦银錾刻法为最，前者利⽤了⾦属的可熔性，后者利⽤了⾦属的延展性。
唐代⾦银⾷器⽤双层⾦属⽚制成，浮雕处理成内⽚浅纹、外⽚深纹的形式，既保温、隔热，外⽚的浮雕图案⼜能体现出当时的装饰⼿法。
汉代北⽅游牧民族铜饰浮雕常选⽤马、⽜、驼、虎等图形，表露出⼈们征服⾃然的愿望。
中国⾦属浮雕表现⼿法中凹进形式的运⽤是与最早使⽤“刻”的技术有关。
应该说⽯器时代尖状⼯具的使⽤和发展，对⾦属雕刻⼯艺技术起到关键作⽤。
为什么⾦属浮雕最早出现在铜器上，⽽不选⽤其他⾦属材料？在七种史前⾦属中，只有⾦、银、铜是以天然⾦属的形态出现的，铜在⾃然界中分布最⼴，⼜易于熔铸加⼯成各种带有浮雕纹饰的器物造型。
《中国科学技术史稿》⼀书认为：春秋战国之际，发明了印模制范⼯艺，即⽤泥⽚在模板上复制出各种浮雕纹饰，然后将多个纹饰拼接在泥型器物表⾯。
⼯艺的进步改变了⾦属浮雕的⾯貌，规格化的模具代替了部分⼿⼯雕刻，浮雕纹饰的规矩、细密、清晰以及精密的范铸技术使⾦属浮雕造型达到前所未有的⾼度。