1、第 1 章金屬材料基本知識(shí)1.1 金屬材料的力學(xué)性能力學(xué)性能是指材料在各種載荷作用下表現(xiàn)出來的抵抗力。主要的力學(xué)性能指標(biāo)有強(qiáng)度、塑性、硬度、沖擊韌度、疲勞強(qiáng)度等。1.1.1 強(qiáng)度強(qiáng)度是金屬材料在載荷作用下抵抗塑性變形或斷裂的能力。根據(jù)載荷作用方式的不同，強(qiáng)度可分為抗拉強(qiáng)度（b）、抗壓強(qiáng)度（6bc）、抗彎強(qiáng)度（obb）和抗剪強(qiáng)度（H）等抗拉強(qiáng)度指標(biāo)是通過金屬拉伸試驗(yàn)測定。1） 拉伸曲線彈性變形階段。屈服階段。均勻塑性變形階段。縮頸階段。強(qiáng)度指標(biāo)常用的強(qiáng)度指標(biāo)有屈服點(diǎn)和抗拉強(qiáng)度。屈服點(diǎn)它是拉伸過程中，載荷不增加，試樣還繼續(xù)發(fā)生變形的最小應(yīng)力。抗拉強(qiáng)度它是金屬材料在拉斷前所能承受的最大應(yīng)力。?當(dāng)零件

2、在工作時(shí)所受應(yīng)力（<魚時(shí)，材料只產(chǎn)生彈性變形；當(dāng) 名< M os時(shí), 材料除產(chǎn)生彈性變形外，還產(chǎn)生微量塑性變形；當(dāng)g<O<Ob時(shí)，材料除產(chǎn)生彈性變形外，還產(chǎn)生明顯塑性變形；當(dāng) 介密時(shí)，零件產(chǎn)生裂紋，甚至斷裂。1.1.2 塑性塑性是金屬材料在載荷作用下產(chǎn)生塑性變形而不斷裂的能力，指標(biāo)也是通過拉伸試驗(yàn)測定。常用塑性指標(biāo)是斷后伸長率和斷面收縮率斷后伸長率是指拉伸試驗(yàn)拉斷后，標(biāo)距長度的相對伸長值。斷面收縮率是指拉伸試樣拉斷后試樣截面積的收縮率。1.1.3 硬度硬度是指金屬材料抵抗外物壓入其表面的能力，即金屬材料抵抗局部塑性變形或破環(huán)的能力。1 ) 布氏硬度將一定直徑的壓頭，在一

3、定的載荷下垂直壓入試樣表面，保持規(guī)定的時(shí)間卸載，壓痕表面所承受的平均應(yīng)力值稱為布氏硬度。以HB 表示。當(dāng)試驗(yàn)壓頭為淬硬鋼球時(shí)，硬度符號為HBS ,適于測量布氏硬度小于 450 的材料。當(dāng)試驗(yàn)壓頭為硬質(zhì)合金鋼球時(shí)，硬度符號為HBW ， 適于測量布氏硬度小于650 的材料。 HBS 或 HBW 之前的數(shù)字為硬度值。2 )洛氏硬度用規(guī)定的載荷，將頂角為120o的圓錐形金剛石壓頭或直徑為1.588mm的粹火鋼球壓入金屬表面，取其壓痕深度計(jì)算硬度的大小，這和硬度稱為烙氏硬度HR 。 HRA 主要用于測量硬質(zhì)合金，表面淬火鋼等。 HRB 主要用于測量軟鋼、退火鋼、銅合金等。 HRC 主要用于測量一般淬火鋼

4、件。3 ) 維氏硬度用49981N的載荷，將頂角為136o的金剛石四方角錐體壓頭壓入金屬表面，以其壓痕面積除載荷所得的商稱為維氏硬度HV。1.1.4 沖擊韌度沖擊韌度是金屬材料抵抗沖擊載荷作用而不破環(huán)的能力，通常用一次擺錘沖擊試驗(yàn)來測定1.1.5 疲勞強(qiáng)度許多機(jī)械零件，例如軸、齒輪、軸承、彈簧等，在工作中承受的是交變載荷。在這種載荷作用下，雖然零件所受應(yīng)力遠(yuǎn)低于材料的屈服點(diǎn)，但在長期使用中往往會(huì)突然發(fā)生斷裂，這種破環(huán)過程稱為疲勞強(qiáng)度。1.2 金屬與合金的晶體結(jié)構(gòu)和結(jié)晶1.2.1 金屬的晶體構(gòu)造1 )晶體與非晶體自然界的固態(tài)物質(zhì)，根據(jù)原子在部的排列特征可分為晶體與非晶體。固態(tài)下原子在物質(zhì)部作有規(guī)

5、則排列，即為晶體 固態(tài)下物質(zhì)部原子呈無序堆積狀況，即為非晶體2 ）晶格與晶胞為了形象地描述晶體部原子排列的規(guī)律，將原子抽象為幾何點(diǎn)，并用一些假想連線將幾何點(diǎn)在三維方向連接起來，這樣構(gòu)成的空間格子稱為晶格。晶格中原子排列具有周期性變化的特點(diǎn)，通常從晶格中選取一個(gè)能夠完整反映格特征的最小幾何單元，稱為晶胞。4）三種典型的金屬晶格類型體心立方晶格面心立方晶格密排六方晶格1.1. .2 金屬的結(jié)晶金屬的結(jié)晶一般是指金屬由液態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)楣虘B(tài)的過程。1 ）純金屬的冷卻曲線。原理的在液態(tài)純金屬的緩慢冷卻過程中，每隔一定時(shí)間測量一次溫度，直到冷卻至室溫。將測量結(jié)果繪制在溫度一時(shí)間坐標(biāo)上，便得到純金屬的冷卻曲線，即

6、溫度隨時(shí)間而變化的曲線。2 ）結(jié)晶過程晶核的形成a. 在過冷度存在的條件下，依靠產(chǎn)生微細(xì)小晶體形成晶體過程，稱為自發(fā)形核。b. 在實(shí)際金屬中常有雜質(zhì)的存在，這種依附于雜質(zhì)或型壁而形成晶核的過程，稱為非自發(fā)形核。c. 自發(fā)形核和非自發(fā)形核在金屬結(jié)晶時(shí)是同時(shí)進(jìn)行的，但非自發(fā)形核常起優(yōu)先和主導(dǎo)作用。晶核的長大晶核形后，會(huì)吸附其周圍液態(tài)中的原子，不斷長大。晶核長大使液態(tài)金屬的相對量逐漸減少。3 ）晶體缺陷晶體缺陷按其幾何形態(tài)特征分為三類：點(diǎn)缺陷：最常見的點(diǎn)缺陷有空位、間隙原子、置換原子等。線缺陷：線缺陷主要指的是位錯(cuò)。面缺陷：通常指的是晶界和亞晶界。4）晶粒大小及其控制為了細(xì)化晶體粒，改善其性能，常采

7、用以下方法。增加過冷度。形核率和長大速率都隨過冷度增大而增大。變質(zhì)處理。在液態(tài)金屬結(jié)晶前加入一此細(xì)小變質(zhì)劑，使結(jié)晶時(shí)形核率N 增加， 而長大速率G 降低， 這種細(xì)化晶粒方法稱為變質(zhì)處理。1.2.3 合金的晶體結(jié)構(gòu)1 ）合金的基本概念合金：一種金屬元素與其他金屬或非金屬元素，經(jīng)熔練、燒結(jié)或與 其他方法結(jié)合具有金屬特性的物質(zhì)，稱為合金。組元：組成合金的最基本的獨(dú)立物質(zhì)稱為組元。合金系：由兩個(gè)或兩個(gè)以上組元按不同比例配制成一系列不同成分的合金，稱為合金系。相：合金中具有同一聚集狀態(tài)、同一結(jié)構(gòu)和性質(zhì)的均勻組成部分稱為相。組織：用肉眼或借助顯微鏡觀擦到材料具有獨(dú)特微觀形貌特征的部分稱為組織。2 ）合金的

8、組織通常固態(tài)時(shí)合金中形成固溶體、金屬化合物、機(jī)械混合物三類組織。 固溶體合金由液態(tài)結(jié)晶為固態(tài)時(shí)，一組元溶解在另一組元中，形成均勻的相稱為固溶體。固溶體可分為置換固溶體和間隙固溶體。溶劑結(jié)點(diǎn)上的部分原子被溶質(zhì)原子所替代而形成的固溶體，稱為置換固溶體。溶質(zhì)原子溶入溶劑晶格之中而形成的固溶體，稱為間隙固溶體。無論是置換固溶體還是間隙固溶體，都是均勻的單相組織，晶格類型保持溶劑的晶格類型。但由于溶質(zhì)原子的溶入使晶格畸變。畸 變的存在使位借運(yùn)動(dòng)阻力增加，從而提高了合金的強(qiáng)度和硬度，而 塑性下降，這種現(xiàn)象稱為固溶強(qiáng)化。 金屬化合物：合金組元間發(fā)生相互作用而形成一種具有金屬特性的物質(zhì)，稱為金屬化合物。 機(jī)械

9、混合物：兩種以上按一定質(zhì)量分?jǐn)?shù)組合成的物質(zhì)稱為機(jī)械混合物。1.2.4 鐵碳合金1 ）鐵碳合金基本組織純鐵的同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變：金屬這種在固態(tài)下晶格類型隨溫度（壓力）變化的特性稱為同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變鐵碳合金的組本組織鐵碳合金中含有質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 0.10 %0.20 %雜質(zhì)的稱之為工業(yè)純鐵。由鐵和碳的交互作用，可形成下列五種基本組織：鐵素體、奧氏體、滲碳體、珠光體和萊氏體。鐵素體：鐵素體是碳溶于a -Fe中所形成的間隙固溶體，用符號F表示，它仍保持a -Fe的體心立方品格結(jié)構(gòu)。奧氏體：奧氏體是碳溶于丫-Fe中所形成的間隙固溶體。用符呈A表示，它保持丫-Fe的面心立方品格結(jié)構(gòu)滲碳體：滲碳體是鐵和碳組成的具有復(fù)雜斜

10、方結(jié)構(gòu)的間隙化合物，用化學(xué)式Fe3C 表示，滲碳體中碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為6.69 。珠光體：珠光體是鐵素體和滲碳體組成的機(jī)械混合物，用符號 P表示萊氏體：萊氏體是甲C為4.3 %的合金，緩慢冷卻到1148 c時(shí)從液相中同時(shí)結(jié)晶出奧氏體和滲碳體的共晶組織，用符號Ld 表示。2 ）含碳量對鐵碳合金組和力性能的影響規(guī)律是。含碳量對平衡組織的影響鐵碳合金在室溫的組織都是由鐵素體和滲碳體組成。含碳量對力學(xué)性能的影響隨著鋼中含碳量增加，鋼的強(qiáng)度、硬度升高，而塑性和韌性下降。 這是由于組織中滲碳體量不斷增多，鐵素體不斷減少的緣故。第 2 章 鋼的熱處理鋼的熱處理是將鋼在固態(tài)下進(jìn)加熱、保溫和冷卻。以改變其部組織，從

11、而獲得所需要性能的一種工藝方法。鋼的熱處理方法主要有退火、正火、淬火、回火和表面熱處理等多種。2.1 鋼在加熱和冷卻時(shí)的組織轉(zhuǎn)變2.1.1 鋼在加熱時(shí)的組織轉(zhuǎn)變。熱處理加熱的最主要目的就是為了得到奧氏體，因此這種加熱轉(zhuǎn)變過程稱為鋼的奧氏體化。但隨著加熱溫度的升高和保溫時(shí)間的延長，奧氏體晶粒就會(huì)自發(fā)地長大。奧氏體晶粒愈粗大，冷卻轉(zhuǎn)變產(chǎn)物的組織愈粗大，冷卻后鋼的力學(xué)性能愈差，特別是沖擊韌度明顯降低，所以在粹火加熱時(shí)總是希望得到細(xì)小的奧氏體晶粒。在加熱溫度相同時(shí)，加熱速度愈快，保溫時(shí)間愈短，奧氏體晶粒愈小。2.1.2 鋼在冷卻時(shí)的組織轉(zhuǎn)變冷卻過程是熱處理的關(guān)鍵工序，其冷卻轉(zhuǎn)變溫度決定了冷卻后的組織和

12、性能。1 ） 過冷奧氏體的等溫冷卻轉(zhuǎn)變。在不同的過冷度下，反映過冷奧氏體轉(zhuǎn)變產(chǎn)物與時(shí)間關(guān)系的曲線稱為過冷奧氏體等溫轉(zhuǎn)變的動(dòng)力學(xué)曲線。稱為C 曲線。3 種不同的轉(zhuǎn)變，即珠光體轉(zhuǎn)變（550 度以上），貝氏本轉(zhuǎn)變（220度以上）和馬氏體轉(zhuǎn)變（220 度以下）2 ）過冷奧氏體的連續(xù)卻轉(zhuǎn)變。在共析碳鋼的連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變過程中，只發(fā)生珠光體和馬氏體轉(zhuǎn)變而不發(fā)生貝氏體轉(zhuǎn)變。過冷奧氏體在連續(xù)卻過程中不發(fā)生分解而全部過冷到馬氏體區(qū)的最小冷卻速度，稱為馬氏體臨界冷卻速度，用uK 表示。2.2 鋼的退火和正火退火和正火經(jīng)常作為鋼的預(yù)先熱處理工序，安排在鑄造和焊接之后或粗加工之前。2.2.1 鋼的退火退火是將鋼材（或鋼件

13、）加熱到適當(dāng)溫度，保溫一定時(shí)間，隨后緩慢冷卻，以獲得接近平衡狀態(tài)組織的熱處理工藝退火的主要目的是：1 )降低或調(diào)整硬度，以便于切削加工2 )消除或降低殘余應(yīng)力，以防變形、開裂3 )細(xì)化晶粒、改善組織，提高力學(xué)性能，并為最終熱處理作好組織準(zhǔn)備完全退火是把鋼加熱到完全奧氏體化，保溫后隨后之緩慢冷卻的退火工藝2.2.2 鋼的正火將鋼材或鋼件加熱到 Ac3 (或Acm)以上3050 C,保溫適當(dāng)?shù)臅r(shí)間后，在靜止的空氣中冷卻的熱處理工藝，稱為正火正火的冷卻速度比退火的冷卻速度較快1 )低碳鋼可通過正火處理提高強(qiáng)度和硬度，以改善切削加工性能2 )中碳鋼進(jìn)行正火處理可直接用于對性能要求不高的零件的最終熱處理

14、或代替完全退火2.3 鋼的淬火和回火淬火和回火稱為最終熱處理，以提零件的性能，充分發(fā)揮鋼的潛力2.3.1 鋼的粹火將鋼件加熱到Ac1 (或Ac3)以上3050 C,保溫一定的時(shí)間，然后以大于臨界冷卻速度冷卻，以獲得馬氏體或貝氏體組織的熱處理工藝，稱為淬火淬火質(zhì)量取決于淬火三要素，即加熱溫度，保溫時(shí)間和冷卻速度1 ) 淬火加熱溫度。亞共析鋼T=Ac3+ (3050 C) 全部轉(zhuǎn)成奧氏體共析、過共析鋼T=Ac1+ (30-50 C)部分轉(zhuǎn)成奧氏體2 ) 淬火冷卻介質(zhì)及冷卻方法。碳素鋼的常用冷卻介質(zhì)是水溶液，而合金鋼常用油作為冷卻介質(zhì)。3 )鋼的淬硬性與淬透性鋼的淬硬性是指在規(guī)定條件下，決定鋼材淬硬

15、化所能達(dá)到的最高硬度。鋼的淬透性是指在規(guī)定條件下，決定鋼材淬硬深度和硬度分布的特性。2.3.2 鋼的回火工件淬火后通常獲得馬氏體加殘余奧氏體組織，這種組織不穩(wěn)定，存在很大的應(yīng)力，因此必須回火。回火為僅能消除應(yīng)力，穩(wěn)定工作尺寸，而且能獲得良好的性能組合鋼件淬硬后，再加熱到Ac1 點(diǎn)以下某一溫度，保溫一定時(shí)間后冷卻到室溫的熱處理工藝，稱為回火。分為低溫回火，中溫回火，高溫回火三種。1) 低溫回火(150250 C)低溫回火的組織為回火馬氏體，硬度一般為60HRC ， 主要用于高碳鋼和合金鋼。2) 中溫回火(350500 C)中溫回火后的組織為回火托氏體，硬度為3545HRC ,主要用于各種彈簧和模

16、具3) 高溫回火(500650 C)高溫回火后的組織為回火索氏體，硬度為 2833HRC ,主要用于各種重要的結(jié)構(gòu)件，特別是交變載荷下工作的連桿，螺柱，齒輪和軸類工件2.4 鋼的表面熱處理2.4.1 鋼的表面淬火表面淬火是一種不改變層化學(xué)成分，而改變表層組織的局部熱處理方法常用的有感應(yīng)加熱表面淬火法和火焰加熱表面淬火法兩種1 ) 感應(yīng)加熱表面淬火感應(yīng)加熱表面淬火，是利用電磁感應(yīng)、集膚效應(yīng)、渦流和電阻熱等電磁原理，使工件表層快速加，并快速冷卻的熱處理工藝2 ) 火焰加熱表面淬火火焰加熱表面淬火是利用乙炔 氧或其它可燃?xì)怏w火焰(約3000 以上) ，將工件表面迅速加熱到淬火溫度，然后立即噴水冷卻的

17、熱處理工藝2.4.2 鋼的化學(xué)熱處理化學(xué)熱處理是將工件置于一定溫度的活性介質(zhì)中保溫，使一種或幾種元素滲入它的表層，以改變其化學(xué)成分，組織和性能的熱處理工藝1 ） 鋼的滲碳為了增加鋼件表層的含碳量和一定的碳濃度梯度，將鋼件在滲碳介質(zhì)中加熱并保溫，使碳原子滲入表面層的化學(xué)熱處理工藝稱為滲碳。2 ） 鋼的滲氮在一定溫度下（一般在鋼的臨界點(diǎn)溫度以下）使活性氮原子滲入鋼件表面的化學(xué)熱處理工藝稱為滲氮。3 ） 碳氮共滲碳氮共滲是在一定溫度下同時(shí)將碳、氮滲入工件表層奧氏體中并以滲碳為主的化學(xué)熱處理工藝。2.4.3 鋼的熱處理新工藝簡介。1 ）強(qiáng)韌化處理。2 ）形變熱處理。3 ）真空熱處理。4）激光熱處理。第

18、 3 章 常用工程材料3.1 工業(yè)用鋼3.1.2 碳素鋼碳素鋼簡稱碳鋼，它是含碳量小于2的鐵碳合金。碳鋼可分為碳素結(jié)構(gòu)，優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼，碳素鑄鋼和碳素工具鋼。1 ) 碳素結(jié)構(gòu)鋼。碳素結(jié)構(gòu)鋼的硫、磷的質(zhì)量分?jǐn)?shù)較高(P0 0.045 , S< 0.055 ), 大部分用于工程構(gòu)，小部分用于機(jī)械零件。以 Q235 鋼在工業(yè)上應(yīng)用最多。( Q195 、 Q215 、 Q255 、 Q275 )2 )優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼這類鋼的硫、磷的質(zhì)量分?jǐn)?shù)0 0.035 %,廣泛用于較重要的機(jī)械零件。以 45 號鋼應(yīng)用最廣。( 08 、 10 、 15 、 20 、 、 、 、 60 、 65 )3 )碳素鑄鋼碳素

19、鑄鋼是冶煉后直接鑄造成毛坯或零件的，適用于形狀復(fù)雜且韌性、強(qiáng)度要求較高的零件。甲c 一般在0.15 %0.60 %。形 號 例 如 ： ZG200-400 ( ZG230-450 、 ZG270-500 、ZG310-570 )4 )碳素工具鋼碳素工具鋼的含量為0.7 %1.3 %形號例如：T12( T7、 T8、 T8Mn 、 T9、 T10、 、 、 T13 )3.1.3 合金鋼所謂合金鋼是為了改善或提高鋼的性能，在碳鋼基礎(chǔ)上特意地加入一種或數(shù)種合金元素所制成的鋼，常用的合金元素有Si 、 Cr 、 Mn 、 Ni 、 W、 Mo、Ti 和 V 等。合金鋼根據(jù)用途不同可分為三類：合金結(jié)構(gòu)鋼

20、，合金工具鋼和特殊性能鋼。1 ) 合鋼結(jié)構(gòu)鋼普通低合金鋼低合金鋼是在低碳鋼的基礎(chǔ)上，加入少量合金元素發(fā)展起來的。具有良好的焊接性，較好的韌性，塑性，強(qiáng)度顯著高于相同碳量的碳鋼。主要牌號：Q295 ， Q345 ， Q390 、 Q420 等，其中Q345 鋼應(yīng)用最廣泛主要用于：大橋，巨輪，壓力容器滲碳鋼滲碳鋼主要用于制造高耐磨性，并承受動(dòng)載荷的零件。主要牌號：15 、 20Cr 、 20CrMnTi 、 18Cr2Ni4W主要用于：齒輪，活塞。調(diào)質(zhì)鋼調(diào)質(zhì)鋼為中碳成分，經(jīng)淬火和高溫回火調(diào)質(zhì)處理后，且有高強(qiáng)度和良好韌性，即具有良好的綜合力學(xué)性能。主要牌號：45 、 40Cr 、 35SiMn 、

21、38CrMoAlA主要用于：傳動(dòng)軸、曲軸。彈簧鋼彈簧鋼采用中高碳成分以保證強(qiáng)度，通過淬火中溫回火的熱處理，以滿足高彈性極限，疲勞極限和足夠韌性的要求。主要牌號:65 、 65Mn 、 60Si2Mn 、 50CrVA滾動(dòng)軸承鋼滾動(dòng)軸承鋼是制造各類滾動(dòng)軸承的滾動(dòng)體、外套圈的專用鋼。主要牌號:GCr9 、 GCr152 ）合金工具鋼合金工具鋼主要用于制造刃具、模具和量具等。刃具鋼：刃具切削時(shí)受切削力作用且切削發(fā)熱，還會(huì)有一定的沖擊和震動(dòng)。主要牌號:Cr06 、 9SiCr 。模具鋼：冷模具鋼 （ Cr12 、 Cr12MoV 等） 熱模具鋼 （ 5CrMnMo 、 5CrNiMo等量具鋼：要求較高

22、的硬度（不小于56HRC ）和耐磨性。CrWMn的淬透性較高， GCr15 耐磨性、尺寸穩(wěn)定性較好，多用于制造高精度塊規(guī)，螺旋塞頭、千分尺。3 ）特殊性能鋼不銹鋼：馬氏體型不銹鋼（Cr13型，1CU3應(yīng)用最廣）鐵素體型不銹鋼（Cr17 型， 1Cr17 應(yīng)用最廣）、奧氏體型不銹鋼（18-8 型，1Cr18Ni9Ti 應(yīng)用最廣）耐熱鋼：耐熱鋼常分為熱化學(xué)穩(wěn)定鋼（3CU8Ni25Si2 等）和熱強(qiáng)鋼（Cr12 型、 Cr13 型、 1Cr18Ni9Ti 、 1Cr17 等） 。耐磨鋼3.2 鑄 鐵鑄鐵是指Wc為2%4%的鐵碳合金，并且還含有較多的 Si、Mn、S、P3.2.1 鑄鐵的石墨化鑄鐵的石

23、墨化就是鑄鐵中碳原子析出和形成成石墨的過程。1 ) 鑄鐵冷卻和加熱時(shí)的石墨化過程。鑄鐵冷卻時(shí)的石墨化過程應(yīng)包括：從液體中析出一次石墨；由共晶反應(yīng)而生成的共晶石墨，由奧氏體中析出二次石墨，由共析反應(yīng)而生成的共析石墨。鑄鐵加熱時(shí)的石墨化過程：亞穩(wěn)定的滲碳體，當(dāng)在比較高的溫度下長時(shí)間加熱時(shí)會(huì)發(fā)生分解，產(chǎn)生石黑化，即 Fe3C-3Fe+Co。2 ) 影響鑄鐵石墨化的因素 化學(xué)成分的影響碳、硅、磷對石墨化有不同的影響。其中，碳、硅、磷是促進(jìn)石墨化的元素，錳、硫是阻礙石墨化的元素。 冷卻速度的影響鑄件冷卻速度越緩慢，越有利于石墨化過程充分進(jìn)行。3.2.2 常用鑄鐵1 )灰鑄鐵：灰鑄鐵牌號是由“HT ”灰鑄

24、鐵的組織是由片狀石墨和鋼的基體兩部分組成。鋼的基體則可分為鐵素體、鐵素體+珠光體。珠光體三種。灰鑄鐵的性能與普通碳鋼相比，具有力學(xué)性能低，耐磨性與消震性好和工藝性能好等特性。常用的灰鑄鐵牌號是：HT150 、 HT200 。2）球墨鑄鐵：球墨鑄鐵牌號由“ Q球墨鑄鐵中石墨呈球狀。球墨鑄鐵兼有鋼的高強(qiáng)度和灰鑄鐵的優(yōu)良鑄造性能，是一種有發(fā)展途的鑄造合金，用來制造受力復(fù)雜、力學(xué)性能要求高的鑄件。常用的球墨鑄鐵牌號是：QT400-15 、 QT600-3 。3 ） 蠕墨鑄鐵：蠕墨鑄鐵的牌號“ RuT ” 其中碳主要以蠕蟲狀形態(tài)存在，其中墨形狀介于片狀和球狀之間。4 ） 可鍛鑄鐵：可鍛鑄鐵的牌號“KT

25、”及其后的H （表示黑心可鍛鑄鐵）或Z （表示珠光體可鍛鑄鐵）可鍛鑄鐵的石墨呈團(tuán)絮狀。常用的可鍛鑄鐵牌號是：KTH350-10 、 KTH450-06 。3.2.3 合金鑄鐵常用合金鑄鐵有耐磨鑄鐵、耐熱鑄鐵、耐蝕鑄鐵。3.3 其他合金3.3.1 鋁及其合金1)工業(yè)純鋁：工業(yè)上使用的純鋁，具純度為 99.7 %98%工業(yè)純鋁的牌號為：1070A 、 1060 1050A 。鋁具有面心立方晶格，無同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變，熔點(diǎn)為600 2 )鋁合金的分類及熱處理特點(diǎn)3 )第 4 章 . 鑄造成形4.1 概 述4.1.1 鑄造成形的實(shí)質(zhì)將熔化的金屬或合金澆注到鑄型中，經(jīng)冷卻凝固后獲得一定形狀和性能的零件或毛坯的

26、成形方法稱為鑄造。4.1.2 鑄造成形的主要特點(diǎn)及應(yīng)用1. 成形方便、適應(yīng)性強(qiáng)。2. 生產(chǎn)成本低。3. 鑄造生產(chǎn)的缺點(diǎn)。鑄件組織粗大，部常出現(xiàn)縮孔、縮松、氣孔、砂眼等缺陷，其力學(xué)性能不如同類材料的鍛件高。4.2 鑄造成形工藝基礎(chǔ)合金的鑄造性能主要是指流動(dòng)性、收縮性、偏析和吸氣性等。4.2.1 合金的流動(dòng)性和充型能力1 .流動(dòng)性概念液態(tài)金屬的流動(dòng)能力稱為流動(dòng)性。若流動(dòng)性不好，充型能力就差，鑄件容 易產(chǎn)生澆不到、冷隔、夾渣、氣孔和縮松等缺陷。2 . 影響流動(dòng)性的因素。1 ）不同的鑄造合金具有不同的流動(dòng)性。灰鑄鐵流動(dòng)性最好，硅黃銅、鋁硅合金次之，而鑄鋼的流動(dòng)性最差。2 ）同種合金中，成份不同的合金具

27、有不同的結(jié)晶特點(diǎn)，流動(dòng)性也不同。合金結(jié)晶溫度圍愈寬，液相線和固相線距離愈大，凝固層表面愈參差不齊，這樣流動(dòng)阻為就愈大，流動(dòng)性就愈差。此外，合金液的粘度，結(jié)晶潛熱、熱導(dǎo)率等物理性能也對流動(dòng)性有影響。3 . 合金的充型能力。合金的充型能力是指液態(tài)合金充滿鑄型腔，獲得形狀完整、輪廓清晰鑄 件的能力。若充型能力不足，易產(chǎn)生澆不到、冷隔等缺陷，造成廢品。4 . 影響充型能力的影素。（ 1 ）鑄型的影響。1 ）鑄型的蓄熱能力，即鑄型從金屬液中吸收和儲(chǔ)存熱量的能力。2）鑄型溫度，提高鑄型溫度，減少鑄型和金屬液之間的溫差，減緩冷卻速度，可提高合金的充型能力。3）鑄型中的氣體，在金屬液的熱作用下，型腔中的氣體膨

28、脹、型砂中的水分汽化、有機(jī)物燃燒，都將增加型腔的壓力。（ 2）澆注條件的影響。澆注條件主要是指澆注溫度和充型壓力。1 ）澆注溫度對合金的充型能力有著決定性的影響。2）充型壓力，液態(tài)合金在流動(dòng)方向上所受的壓力越大，其充型能力就越好。4.2.2 合金的收縮1. 合金收縮過程的三個(gè)階段（ 1 ）液態(tài)收縮（ 2）凝態(tài)收縮（ 3）固態(tài)收縮2. 影響合金的收縮因素1 ）不同種類的合金，其收縮率不同。2 ）由于鑄件在鑄型中各部分冷卻速度不同，彼此相互制約，對其收縮產(chǎn)生阻力。3 ）澆注溫度愈高，液態(tài)收縮愈大。3. 縮孔和縮松的形成及防止。4. 1 ）縮孔與縮松的形成縮孔是指鑄件在凝固過程中，由于補(bǔ)縮不良產(chǎn)生的

29、孔洞。縮孔的形狀極不規(guī)則，孔粗糙并帶有枝狀晶，常出現(xiàn)在鑄件最后凝固的部位。縮松是指鑄件斷面上出現(xiàn)的分散而細(xì)小的縮孔，有時(shí)借助放大鏡才能發(fā)現(xiàn)。鑄件有縮松的部位，在氣密性試驗(yàn)時(shí)可能滲漏。5. 2）縮孔與縮松的防止1 ）合理選擇鑄造合金。生產(chǎn)中應(yīng)盡量采用接近共晶成分或結(jié)晶圍窄的合金。2）合理選擇凝則。鑄件的凝則分為“定向凝固”和“同時(shí)凝固”兩種。3）鑄造應(yīng)力、變形與裂紋。2 ）鑄造應(yīng)力按其產(chǎn)生原因，可分為熱應(yīng)力、固態(tài)相變應(yīng)力和收縮應(yīng)力3 種。減小和消除鑄造應(yīng)力的方法有：采用同時(shí)凝固的原則，通過設(shè)置冷鐵、布置澆口位置等工藝措施，使鑄件各部分在凝固過程中溫差盡可能小；提高鑄型溫度，使整個(gè)鑄件緩冷，發(fā)減小

30、鑄型各部分溫度差；改善鑄型和型芯的退讓性，避免鑄件在凝固后的冷卻過程中受到機(jī)械阻礙，進(jìn)行去應(yīng)力退火，是一種消除鑄造應(yīng)力最徹底的方法。2）當(dāng)鑄件中存在應(yīng)力時(shí)，如應(yīng)力超過合金的屈服點(diǎn)，常使鑄件產(chǎn)生變形。3）當(dāng)鑄件的應(yīng)力超過了合金的強(qiáng)度極限時(shí)，鑄件便會(huì)產(chǎn)生裂紋。裂紋是鑄件的嚴(yán)重缺陷。防止裂紋的主要措施是：合理的設(shè)計(jì)鑄件結(jié)構(gòu)，合理選用型砂和芯砂的粘結(jié)劑與添加劑，以改善其退讓性；大的型芯可制成中空的或部填以焦炭；嚴(yán)格限制鋼和鑄鐵中硫的含量；選用收縮率小的合金等。4.3 鑄造成形方法4.3.1 砂型鑄造砂型鑄造是實(shí)際生產(chǎn)中應(yīng)用最廣泛的一種鑄造方法，主要工序?yàn)橹圃炷印⒅苽湓煨筒牧稀⒃煨汀⒃煨尽⒑闲汀⑷軣挕?/p>

31、燒注、落砂清理與檢驗(yàn)。1. 制造模樣在設(shè)計(jì)和制造模樣與芯盒時(shí)，必須考慮下列問題。1 ）分型面的擇選2）起模斜度的確定。3）鑄件收縮量的確定。4）加工余量的確定5 ）選擇合適的鑄造圓角。6 ）設(shè)置芯座頭。2. 造型造型是砂型鑄造的最基本工序，通常分為手工造型和機(jī)器造型兩種（ 1 ）手工造型（ 2 ）機(jī)器造型1 ）機(jī)器造型按照不同的緊砂方式分為震實(shí)、壓實(shí)、震壓、拋砂、射砂造 型等多種方法，其中震壓式造型和射砂造型應(yīng)用最廣。2 ）機(jī)器造型采用單面模樣來造型，其特點(diǎn)是上、下型以各自的模板，分 別在兩臺(tái)配對的造型機(jī)上造型，造好的上、下半型用箱錐定位而合型。3. 造芯造芯也可分為手工造芯和機(jī)器造芯。4.

32、澆注系統(tǒng)澆注時(shí)，金屬液流入鑄型所經(jīng)過的通道稱為澆注系統(tǒng)。5. 砂型和砂芯的干燥及合箱干燥砂型和砂芯的目的是為了增加砂型和砂芯強(qiáng)度、透氣性，減少澆注時(shí)間可能產(chǎn)生的氣體。6. 澆注1 ）澆注溫高度的高低對鑄件的質(zhì)量影響很大。2 ）較快的燒注速度，可使金屬液更好地充滿鑄型，鑄件各部溫差小，冷卻均勻，不易產(chǎn)生氧化和吸氣。7. 鑄件的落砂和清理（ 1 ）落砂（ 2 ）去除燒冒口（ 3 ）表面清理8. 鑄件檢驗(yàn)及鑄件常見缺陷。鑄件清理后應(yīng)進(jìn)行質(zhì)量檢驗(yàn)根據(jù)產(chǎn)品要求的不同，檢驗(yàn)的項(xiàng)目主要有：外觀、尺寸、金相組織、力學(xué)性能、化學(xué)成分和部缺陷等。9. 鑄件的修補(bǔ)。10. 1 ）氣焊和電焊修補(bǔ)。11. 2）金屬噴鍍

33、。12. 3）浸漬法13. 4）填膩修補(bǔ)14. 5）金屬液熔補(bǔ)4.3.2 特種鑄造常用的特種鑄造有：金屬型鑄造、熔模鑄造、離心鑄造，壓力鑄造和低壓鑄造。1. 金屬型鑄造（ 1 ）金屬型鑄造的工藝特點(diǎn)1 ）保持鑄型合理的工作溫度，其目的是減緩鑄型對金屬的激冷作用，減少鑄件缺陷，延長鑄型壽命。2 ）控制型時(shí)間，鑄件宜早些從鑄型中取出，以防產(chǎn)生裂紋、白口組織和造成鑄件取出困難。3）為防止鑄鐵產(chǎn)生白口組織，其壁厚不易過薄，并控制鐵液中 c、cosi不高于 6% 。（2）金屬型鑄造的特點(diǎn)及應(yīng)用圍。1 ）實(shí)現(xiàn)“一型多鑄”，不僅節(jié)約了工時(shí)，提高了生產(chǎn)率，而且還可省了大量的造型材料，同時(shí)便于實(shí)現(xiàn)機(jī)械化。2 ）

34、鑄件尺寸精度高，表面質(zhì)量好。3 ）鑄件機(jī)械性能高。金屬型鑄造的缺點(diǎn)是制造金屬型的成本高，周期長、 不適用于小批量生產(chǎn)。 金屬型鑄造主要造用于大批量生產(chǎn)形狀不太復(fù)雜、壁厚較均勻的有色金屬鑄件，如發(fā)動(dòng)機(jī)中的鋁活塞、氣缸蓋、油泵殼體等。2. 熔模鑄造熔模鑄造是用易熔材料（如蠟料）制成模樣，然后在表面涂覆多層耐火材料，待硬化干燥后，將蠟?zāi)Ｈ廴ィ@得具有與蠟?zāi)Ｐ螤钕鄳?yīng)空腔的型殼，再經(jīng)焙燒后進(jìn)行澆注而獲得鑄件一種方法。（ 1 ）熔模鑄造的工藝過程。1 ）母模2）壓形3）制造蠟?zāi)?）結(jié)殼5）焙燒6）澆注 7）鑄件清理及熱處理。（ 2）熔模鑄造的特點(diǎn)及適用圍。熔模鑄造的特點(diǎn)是鑄件的精度及表面質(zhì)量高，減少了切

35、削加工工作量，實(shí)現(xiàn)了少、無切削加工，節(jié)約了金屬材料；能鑄造各種合金鑄件，尤其是鑄造那些熔點(diǎn)高、難切削加工和用別的加工方法難以成型的合金，以及生產(chǎn)形狀復(fù)雜的薄壁鑄件；可單件也可大批量生產(chǎn)。但是熔模鑄造生產(chǎn)工序繁多，生產(chǎn)周期長，工藝過程復(fù)雜，影響鑄件質(zhì)量的因素多，必須嚴(yán)格控制才能穩(wěn)定生產(chǎn)。3. 離心鑄造離心鑄造的特點(diǎn)及應(yīng)用圍：由于鑄件結(jié)晶過程是在離心力作用下進(jìn)行的， 因此金屬中的氣體、熔渣等夾雜物由于密度較小而集中在鑄件表層，金屬的結(jié)晶則從外向呈向性結(jié)晶，因而鑄件表層結(jié)晶細(xì)密，無縮孔、縮松、氣孔、夾渣等缺陷，力性能良好。離心鑄造的不足之處在于：鑄件的孔不夠準(zhǔn)確，表面質(zhì)量較差，但這并不妨礙一般管道使

36、用要求。4. 壓力鑄造壓力鑄造的特點(diǎn)是能得到致密的細(xì)晶粒鑄件，其強(qiáng)度比砂型鑄造提高了25%-30% ， 鑄件質(zhì)量高，可以不經(jīng)切削加工直接使用；可以壓形狀復(fù)雜的薄壁鑄件，生產(chǎn)效率高，是所有鑄造方法中生產(chǎn)效最高的。由于壓鑄設(shè)備和壓鑄費(fèi)用高，壓鑄型制造周期長，故只適用于大批量生產(chǎn)，另外鐵合金熔點(diǎn)高，壓型使用壽命短，故目前鐵合金難以用于實(shí)際生產(chǎn)。5. 低壓鑄造特點(diǎn)1 ）低壓鑄造設(shè)備簡單，便于操作，容易現(xiàn)實(shí)機(jī)械化和自動(dòng)化。2 ）具有較強(qiáng)的適應(yīng)性，適用于金屬型、砂型、熔模型等多種鑄型。3 ）液體自上而下平穩(wěn)地充填鑄型，型腔中液流方向與氣體排出的方向因而避免了液體金屬對型壁和型芯的沖刷作用，以及卷入氣體和氧

37、化夾雜物，從而防止了鑄件產(chǎn)生氣孔和非金屬夾雜物等缺陷。4）由于提高了充型能力，有利于形成廓清晰、表面光潔的鑄件，這對于大型薄壁鑄件尤為有利。5 ）由于省去了補(bǔ)縮冒口，使金屬的利用率提高到90%-98%.4.4 鑄造成形工藝設(shè)計(jì)及鑄件結(jié)構(gòu)工藝性4.4.1 鑄造成形工藝設(shè)計(jì)鑄造成形工藝設(shè)計(jì)主要包括選擇分型面、確定澆注位置、確定主要工藝參數(shù)和繪制鑄造工藝圖等。1. 選擇分型面1 ）便于起模。2 ）簡單、最少。3 ）盡可能使鑄件的全部或大部分置于同一砂型中。4 ） 盡量使型腔及主要型芯位于下型，以便于造型、下芯、 合型和檢驗(yàn)壁厚。5 ）盡量減小型芯和活塊的數(shù)量，以簡化制模、造型、合型等工藝。2. 確定

38、澆注位置。1 ）鑄件的重要加工面或主要工作面應(yīng)朝下。2 ）鑄件的寬大平面應(yīng)朝下。3 ）鑄件上薄壁而大的平面應(yīng)朝下或垂直、傾斜，以防止產(chǎn)生冷隔或澆不到等缺陷。4）對于容易產(chǎn)生縮孔的鑄件，應(yīng)使鑄件載面較厚的部分放在分型面附近的上部或側(cè)面，以便在鑄件厚壁處直接安裝冒口，使之實(shí)現(xiàn)自上而下的定向凝固。3. 確定主要工藝參數(shù)。1 ）確機(jī)械加工余量2 ）確定鑄件收縮率3 ）確定起模斜度。4）確定鑄造圓角。5 ）確定型芯頭6）最小鑄出孔及槽4.4.2 零件結(jié)構(gòu)的鑄造工藝性1. 鑄造性能對結(jié)構(gòu)的要求（ 1 ）鑄件壁厚要合理，壁厚過小，易產(chǎn)生澆不到、冷隔等缺陷。（ 2）鑄件壁厚應(yīng)均勻。（ 3）鑄件的連接應(yīng)采用逐步

39、過渡連接。1 ）結(jié)構(gòu)圓角。鑄件壁間連件應(yīng)盡可能設(shè)計(jì)成結(jié)構(gòu)圓角，以避免形成金屬的聚集產(chǎn)生縮孔、應(yīng)力集中等缺陷。2 ）接頭結(jié)構(gòu)。接頭結(jié)構(gòu)應(yīng)避免金屬聚集，產(chǎn)生縮孔。中、小型鑄件的肋可選用環(huán)狀接頭。鑄件壁間連接應(yīng)避免形成銳角。鑄件薄、 厚壁連接應(yīng)采取逐步過渡。3 ）大平面傾斜結(jié)構(gòu)。鑄件的大平面設(shè)計(jì)成傾斜結(jié)構(gòu)形式，有利于金屬填充和氣體夾雜物的排除。4 ）減少變形和自由收縮結(jié)構(gòu)。壁厚均勻的細(xì)長鑄件、面積較大的平板鑄件等都容易產(chǎn)生變形。為減少變形，可采用對稱式結(jié)構(gòu)或增設(shè)加強(qiáng)肋。2. 鑄造工藝對結(jié)構(gòu)的要求。1 ）分型面應(yīng)簡單、最少。2 ）芯應(yīng)最少。3 ）避免使用活塊。4 ）結(jié)構(gòu)斜度。第 5 章 . 鍛壓成形5

40、.1 鍛壓概述5.1.1 鍛壓成形的實(shí)質(zhì)鍛壓是指在加壓設(shè)備及工（模）具的作用下，使坯料或鍛錠產(chǎn)生局部或全部的塑性變形，以便獲得一定幾何尺寸、形狀和質(zhì)量的鍛件的加工方法。5.1.2 鍛壓成形的主要工藝特點(diǎn)及應(yīng)用1. 鍛件的組織性能好。2. 成形困難，對料材的適應(yīng)性差。3. 鍛壓成形的應(yīng)用，（應(yīng)用廣泛，如汽車、國防工業(yè)等）5.2 鍛壓成形工藝基礎(chǔ)1. 金屬塑性變形的實(shí)質(zhì)。金屬塑性變形是金屬晶體每個(gè)晶粒部的變形和晶粒間的相對移動(dòng)、晶粒轉(zhuǎn)動(dòng)的綜合結(jié)果。2. 冷變形強(qiáng)化。金屬在塑性變形過程中，隨著變化程度的增加，強(qiáng)度和硬度提高而塑性和韌性下降的現(xiàn)象稱為冷變形強(qiáng)化或加工硬化。3. 回復(fù)與再結(jié)晶。對加工硬化

41、組織進(jìn)行加熱，變形金屬將相繼發(fā)生回復(fù)、再結(jié)晶和晶粒長大3 個(gè)價(jià)段的變化。4. 金屬的冷加工和熱加工。（ 1 ）冷加工：金屬在再結(jié)晶溫度以下進(jìn)行的塑性變形稱為冷加工。（ 2 ）熱加工：熱加工是在結(jié)晶溫度以上進(jìn)行的，變形后只有再結(jié)晶組織而無冷變形強(qiáng)化現(xiàn)象。5. 鍛造流線及及鍛造比（1）鍛造流線：加熱工后的金屬組織就具有一定方向性，通常稱為鍛造流線。鍛造流線的合理分布：使零件工作時(shí)的正應(yīng)力與流線方向一致，切應(yīng)力與流線方向垂直，這樣才能發(fā)揮材料的潛力。使鍛造流線與零件的輪廓相符合而不切斷，是鍛壓形成工藝設(shè)計(jì)的一條原則。（ 2 ）鍛造比：在鍛壓生產(chǎn)中，金屬的變形程度常以鍛造比Y 來表示，即以變形前后的載

42、面比、長度或高度比表示。6. 影響金屬鍛造性能的因素。（ 1 ）化學(xué)成分及組織1 ）一般來說，純金屬的鍛造性能好于合金。2 ）純金屬與固溶體鍛造性能好，金屬化合物鍛造性能差，粗晶粒組織的金屬比晶粒細(xì)小而又均勻組織的金屬難鍛造。3 ）細(xì)晶組織的鍛造性能優(yōu)于粗晶組織。（ 2 ）工藝條件主要是指變形溫度、變形速度和應(yīng)力狀態(tài)的影響。1 ）變形溫度對塑性及變形抗力影響很大。2 ）變形速度對鍛造性能的影響有兩個(gè)方面：一方面當(dāng)變形速度較大時(shí)，由于再結(jié)晶過程來不及完成，冷變形強(qiáng)化不能及時(shí)消除，而使鍛造性能變差，所以，一些塑性較差的金屬，如高合金鋼或大型鍛件，宜采用較小的變形速度，設(shè)備選用壓力機(jī)而不用鍛錘；另一

43、方面，當(dāng)變形速度很高時(shí)，變形功轉(zhuǎn)化的熱來不及散發(fā)， 鍛造溫度升高，又能改善鍛造性能，但這一效應(yīng)除高速鍛錘或特殊成形工藝以外難以實(shí)現(xiàn)。3 ）應(yīng)力狀態(tài)金屬在擠壓變形時(shí)，呈三向受壓狀態(tài)，表現(xiàn)出良好的鍛造性能；在拉拔時(shí)則呈二向受壓一向受拉的狀態(tài)，鍛造性能下降。5.3 鍛壓成形的方法5.3.1 自由鍛1. 自由鍛工序：可分為基本工序、輔助工序和修整工序三大類。1 ）基本工序：如拔長、鐓粗、沖孔、切割和扭轉(zhuǎn)等，實(shí)際生產(chǎn)中常用的是：拔長、鐓粗、沖孔3 個(gè)基本工序。2 ）輔助工序：如壓鉗口、壓肩、鋼錠倒棱等。3 ）修整工序：如校正、滾圓、平整等。2. 自由鍛工藝規(guī)程的制訂。制定工藝規(guī)程、編寫工藝卡是進(jìn)行自由鍛

44、生產(chǎn)必不可少的技術(shù)準(zhǔn)備工作，是組織生產(chǎn)過程、規(guī)定操作規(guī)、控制和檢查產(chǎn)品質(zhì)量依據(jù)。自由鍛工藝規(guī)程的主要容：根據(jù)零件圖繪制鍛件圖，計(jì)算坯料的質(zhì)量和尺寸，確定鍛造工序，選擇鍛造設(shè)備，確定坯料加熱規(guī)和填寫工藝卡片等。（ 1 ）繪制鍛件圖1 ）某些零件上精細(xì)結(jié)構(gòu)，鍵槽、齒槽、退刀槽以及小孔、不通孔、臺(tái)階等，難以用自由鍛出，必須暫時(shí)添加一部分金屬以簡化鍛件形狀。2 ） 由于自由鍛造的精度較低，表面質(zhì)量較差，一般需要進(jìn)一步切削加工，所以零件表面要留加工余量。3 ）鍛件公差是鍛件名義尺寸的允許變動(dòng)量。3. 零件結(jié)構(gòu)的鍛壓工藝性（ 1 ）鍛壓性能對結(jié)構(gòu)的要求。不同的金屬材料的鍛壓性能不同，對結(jié)構(gòu)的要求也不同。5

45、.3.2 模型鍛造1. 模鍛的特點(diǎn)（ 1 ）模鍛的優(yōu)點(diǎn)。與自由相比1 ）生產(chǎn)較率高，一般比自由鍛高10 倍以上。2 ）鍛件的尺寸和精度比較高，機(jī)械加工余量較小，節(jié)省加工工件時(shí)，材料利用率高。3 ）可以鍛造形狀復(fù)雜的鍛件。4）鍛件部流線分布合理。5 ）操作簡便，勞動(dòng)強(qiáng)度低。（ 2 ）模鍛的缺點(diǎn)。1 ）模鍛生產(chǎn)由于受到模鍛設(shè)備噸位的限制，鍛件質(zhì)量不能太大，一般在 150Kg 發(fā)下。2 ）制造鍛模比較困難，成本很高。2. 錘上模鍛鍛模可分為模鍛模膛和制坯模膛兩類。模鍛模膛可分為終鍛模膛和預(yù)鍛模膛兩種。1 ）終鍛模膛的作用是使坯料最后變形到鍛件所要求的形狀和尺寸，因此它的形狀應(yīng)和鍛件形狀相同。2 ）預(yù)

46、鍛模膛的作用是使坯料變形到接近于鍛件的形狀和尺寸，這樣再進(jìn)行終鍛時(shí)金屬容易充滿終鍛模膛，同時(shí)減少終鍛模膛的磨損，延長了鍛模的使用壽命， 預(yù)鍛模膛的尺寸和形狀與終鍛模膛的相近似，只是模鍛斜度和圓角半徑稍大，沒有飛邊槽。制坯模膛有以下幾種：1 ）拔長模膛，用它來減少坯料某部分的橫截面積，以增加該部分的長度。2）滾壓模膛，用它來減少坯料某部分的橫載面積，以增加另一部分的橫載面積，使其按模鍛件形狀來分布。3）對于彎曲的桿狀鍛件需用彎曲模膛來彎曲坯料。4）切斷模膛，它由上模與下模間設(shè)在鍛模角上的一刃口組成，用它從坯料上切下鍛好的鍛件，或從鍛件上切下鉗口。3. 胎模鍛常用的胎模結(jié)構(gòu)主要有以下三種類型。（

47、1 ）扣模， （ 2 ）套筒模、（ 3 ）合模4. 壓力機(jī)上模鍛用于模鍛生產(chǎn)的壓力機(jī)有摩擦壓力機(jī)、平鍛機(jī)等。（ 1 ）摩擦壓力機(jī)上模鍛摩擦壓力機(jī)是靠飛輪、螺桿和滑塊向下運(yùn)動(dòng)所積蓄的能量使坯料變形，有以下特點(diǎn)。1 ）適應(yīng)性好，行程和鍛壓力可自由調(diào)節(jié)，因而可實(shí)現(xiàn)輕打、重打，可在一個(gè)模膛進(jìn)行多次鍛打。2 ）滑塊運(yùn)行速度低，鍛件頻率低，金屬變形過程中的再結(jié)晶可以充分進(jìn)行。3 ）摩擦壓力機(jī)承受偏心載荷能力低，通常只適用于單模膛模鍛。4）生產(chǎn)率低，主要用于中小鍛件的批量生產(chǎn)。5 ）摩擦壓力機(jī)結(jié)構(gòu)簡單、造價(jià)低、使用維修方便，適用于中小型工廠的模鍛生產(chǎn)。（ 2 ）曲柄壓力機(jī)上模鍛。1 ）曲柄壓力作用于金屬上的

48、變形力的靜壓力，且變形抗力由機(jī)架本身承受，不傳給地基。2） 曲柄壓力機(jī)的機(jī)身剛度大，滑塊導(dǎo)向精確，行程一定，裝配精度高，因此能保證上下模膛準(zhǔn)確對合在一起，不產(chǎn)生錯(cuò)模。3）鍛件精度高，加工余量和公差小，節(jié)約金屬。4）因?yàn)榛瑝K行程速度低，作用力是靜壓力，有利于低塑性金屬材料的加工。5）曲柄壓力機(jī)上適宜進(jìn)行拔長和滾壓工作，這是由于滑塊行程一定，不論用什么模膛都是一次成形，金屬變形量過大，不易使金屬填滿終鍛模膛所致。6）曲柄壓力機(jī)設(shè)備復(fù)雜，造價(jià)高，但生產(chǎn)率高，鍛件精度高，適合于大批量生產(chǎn)。3）平鍛機(jī)上模鍛1 ）鍛件尺寸精確，表面粗造糙度值小，生產(chǎn)率高。2）節(jié)省金屬，材料利用率高。3）擴(kuò)大了模鍛的圍，可

49、以鍛出錘上模鍛和曲柄壓力機(jī)上模鍛無法鍛出的鍛件，還可以進(jìn)行切飛邊、切斷和彎曲等工步。4）對非回轉(zhuǎn)體及中心不對稱的鍛件較難鍛造。5. 模鍛工藝規(guī)程1 ）選擇模鍛件的分模面，確定分模面原則如下。保證鍛件易于從模膛中取出，因此分模面應(yīng)設(shè)在鍛件最大截面處，并使模膛深度較淺。要使鍛模制造方便，分模面應(yīng)盡量選擇平面而不是曲面、折面。為便于發(fā)現(xiàn)上、下模在模鍛過程中產(chǎn)生錯(cuò)移，分模面應(yīng)設(shè)在鍛件側(cè)面中部，盡量避免選在鍛件形狀過渡面上。3 ）模鍛工步主要是根據(jù)模鍛件的形狀和尺寸來確定的。長軸類模鍛件，常采用拔長、滾壓、彎曲、預(yù)鍛工步。盤類模鍛件，模鍛時(shí)，坯料軸線方向與錘擊方向相同，金屬沿高度、寬度、長度方向同時(shí)流動(dòng)

50、。常采用鐓粗、終鍛工步。4）常用的修整工序有切邊、沖孔、精壓等。6. 模鍛件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)1 ）模鍛件要有合理的分模畫、模鍛斜度和圓角半徑。2 ）由于模鍛件精度較高、表面粗糙度較低，因此零件的配合表面可留有加工余量；非配合表面一般不需要進(jìn)行加工，不留加工余量。3）為了使金屬容易充滿模膛、減少加工工序，零件外形應(yīng)力求簡單、平直 和對稱，盡量避免零件截面間相差過大或具有薄壁、高筋、凸起等結(jié)構(gòu)。4）應(yīng)避免有深孔或多孔結(jié)構(gòu)。5 ）減少余塊，簡化模鍛工藝，應(yīng)盡量采用鍛一焊組合工藝。7. 鍛壓新工藝（ 1 ）精密模鍛1 ）精確計(jì)算原始坯料的尺寸，嚴(yán)格按照坯料質(zhì)量下料。2 ）精細(xì)清理坯料表面。3 ）選用剛度大、

51、精度高的鍛造設(shè)備，如曲柄壓力機(jī)，摩擦壓力機(jī)或精鍛機(jī)等。4）采用高精度的模具。5 ）采用無氧化或少氧化的保護(hù)氣體加熱。6 ）模鍛時(shí)要很好地進(jìn)行潤滑和冷卻模具。（ 2 ）擠壓：可分為熱擠壓、溫?cái)D壓、冷擠壓。（ 3 ）軋鍛：常采用的軋鍛工藝有輥軋、橫軋、旋軋、斜軋等。5.3 板料沖壓、1. 板料沖壓的特點(diǎn)及應(yīng)用1 ）沖壓件尺寸精度高，表面粗糙度值小，互換性好。2 ）可沖出形狀復(fù)雜的零件，廢料較少，材料利用率高。3 ）沖壓操作簡單，工藝過程便于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化、機(jī)械化、生產(chǎn)率高。4）沖模制造復(fù)雜，要求高。2. 沖成形的基本工序：分為分離工序和變形工序。（ 1 ）分離工序分離工序是將坯料的一部分和另一部分分開

52、的工序。如落料、 沖孔、 修整、剪切等。1 ）落料和沖孔都是將板料沿封閉輪廓分離的工序，一般統(tǒng)稱為沖裁。2 ）修整是使落料或沖孔后的成品獲得精確的輪廓的工序。3 ）剪切是用剪刃或沖模將板料沿不封閉輪廓進(jìn)行分離的工序。（ 2 ）變形工序變形工序是使坯料的一部分相對于另一部分產(chǎn)生塑性變形而不破壞的工序，如拉伸、彎曲、翻邊和成型等。4 ）拉伸是使坯料變形成開口空心零件的工序。5 ）彎曲是使坯料的一部分相對于另一部分彎曲成一定角度的工序。第 6 章 . 焊接與膠接成形6.1 概 述1 .焊接成形的類型：可為三大類：熔焊、壓焊、釬焊。（ 1 ）熔焊：焊接過程中，將焊件接頭加熱至熔化狀態(tài)，不加壓力完成焊接

53、的方法。（ 2 ）壓焊：焊接過程中必須對焊件施加壓力，以完成焊接方法。（ 3 ）釬焊：采用比母材熔點(diǎn)低的金屬材料作釬料，將焊件和釬料加熱到高于釬料熔點(diǎn)低于母材熔點(diǎn)的溫度，利用液態(tài)釬料潤濕母材，填充接頭間隙，并與母材互相擴(kuò)散，實(shí)現(xiàn)連接焊件的方法。1 ）成形方便、適應(yīng)性強(qiáng)。2 ）焊接連接性能好、省工省料、成本低3 ）焊接接頭組織性能不均勻。6.2 金屬的焊接性能1. 金屬焊接性的概念金屬焊接性是金屬材料對焊接加工的適應(yīng)性。它包括兩個(gè)方面容：一是工藝性能，二是使用性能。2. 金屬焊接性的評定（ 1 ）用碳當(dāng)量法評估鋼材焊接性鋼中的碳和合金元素對鋼的焊接性的影響程度是不同的。碳的影響最大，其他合金元素可以折合成碳的影響來估算被焊材料的焊接性。換算后的總和稱為碳當(dāng)量作為評定鋼材焊接性的參數(shù)指標(biāo)。這種方法稱為碳當(dāng)量法。（ 2）焊接性能試驗(yàn)焊接性能試驗(yàn)是評價(jià)金屬焊接性能最為準(zhǔn)確的方法，例如焊接裂紋試驗(yàn)、接頭力學(xué)性能試驗(yàn)、接頭腐蝕性試驗(yàn)等。3.