1金屬材料的性能

一、學(xué)習(xí)目的

1、清楚金屬材料的性能涉及哪些內(nèi)容。

2、掌握金屬材料的力學(xué)性能各項(xiàng)指標(biāo)的概念，符號(hào)及表達(dá)方法，應(yīng)用條件和范圍。

3、了解金屬材料的物理.、化學(xué)性能及應(yīng)用。

二、基本內(nèi)容

1、金屬材料的性能

1）使用性能

涉及：力學(xué)性能、物理性能、化學(xué)性能。

2）工藝性能

涉及：鑄造性能、鍛造性能、焊液性能、切削加工性能和熱解決性能。

2、載荷的概念

1）靜載荷：大小不變或變動(dòng)很慢的載荷。

2）沖擊載荷：忽然增長(zhǎng)或消失的載荷。

3）疲勞載荷：周期性的動(dòng)載荷。

3、金屬材料的力學(xué)性能各項(xiàng)指標(biāo)的概念符號(hào)及表達(dá)方法應(yīng)用條件和范圍

I）強(qiáng)度

概念：金屬材料在載荷作用下抵抗塑性變形或斷裂的能力。

符號(hào)表達(dá)：屈服強(qiáng)度。S——材料產(chǎn)生屈服時(shí)的最小應(yīng)力。單位為Mpa。

抗拉強(qiáng)度。b——材料拉斷前所承受的最大應(yīng)力。單位為Mpa。

應(yīng)用條件和范圍：設(shè)il機(jī)械零件和選材的重要依據(jù)。

2）塑性

概念：金屬材料在載荷作用下產(chǎn)生塑性變形而不斷裂的能力。

符號(hào)表達(dá)：斷后伸長(zhǎng)率§一一試樣拉斷后，標(biāo)距長(zhǎng)度的相對(duì)伸長(zhǎng)率。

斷面收縮率力一一試樣拉斷后，試樣截面積的相對(duì)收縮率。

應(yīng)用條件和范圍：材料進(jìn)行壓力加工時(shí)選材的重要依據(jù)。

3）硬度

概念：材料表面局部體積內(nèi)抵抗另一物體壓入時(shí)變形的能力。

符號(hào)表達(dá)：布氏硬度HB

洛氏硬度HR

應(yīng)用條件和范圍：布氏硬度重要用于測(cè)量灰鑄鐵、有色金屬以及通過(guò)退火、正火和調(diào)質(zhì)的鋼材等材

料。HBS適十測(cè)量硬度值小十450的材料，HBW適于測(cè)量硬度值小于650的材料。洛氏硬度計(jì)

可測(cè)定軟的金屬材料，也可測(cè)定硬的金屬材料。HRA重要用于測(cè)量硬質(zhì)合金、表面淬火鋼；HRB

重要用于測(cè)量軟鋼、退火鋼、銅合金等；HRC重要用于測(cè)量一般淬火鋼。

4）沖擊韌度

概念：金屬材料抵抗沖擊載荷載荷作用而不破壞的能力。

符號(hào)表達(dá)：沖擊吸取功Ak。

沖擊韌度ako

應(yīng)用條件和范圍：沖擊韌度值一股只作為選材時(shí)的參考，不能作為計(jì)算依據(jù)。材料的多次沖擊抗力

重要取決于塑性；沖擊能量大時(shí)，重要取決于強(qiáng)度。

5）疲勞強(qiáng)度

概念：金屬材料在多次反復(fù)交變載荷作用下而不發(fā)生斷裂的最大應(yīng)力。

符號(hào)表達(dá)：疲勞強(qiáng)度6-1

應(yīng)用條件和范圍：黑色金屬循環(huán)周次10的7次方，有色金屬和某些高強(qiáng)鋼循環(huán)周次10的8次方。

三、本章重點(diǎn)

金屬材料的力學(xué)性能各項(xiàng)指標(biāo)的概念，符號(hào)及表達(dá)方法，應(yīng)用條件和范圍。

四、習(xí)題

一、填空題

1、金屬的性能涉及（）性能和1）性能。

2、材料的工藝性能涉及（）、（）、（）、（）和（）。

3、填寫下列力學(xué)性能指標(biāo)的符號(hào)：屈服點(diǎn)（）、洛氏硬度A標(biāo)尺（）、抗拉強(qiáng)度（）、斷后伸長(zhǎng)

率（）。

二、判斷題

1、塑性變形隨載荷的去除而消失。（）

2、當(dāng)布氏硬度實(shí)驗(yàn)條件相同時(shí)，壓痕直徑愈小,金屬的硬度愈低。（）

三、選擇題

1、做疲勞實(shí)驗(yàn)時(shí)，試樣承受的載荷是（）

A靜載荷B沖擊載荷C循環(huán)載荷

2、金屬的（）愈好，則其鍛造性能愈好。

A強(qiáng)度B塑性C硬度

四、名詞解釋

強(qiáng)度硬度塑性沖擊韌性疲勞強(qiáng)度

五、簡(jiǎn)答題

1、為什么疲勞斷裂對(duì)機(jī)械零件危害最大？如何提高零件的疲勞強(qiáng)度?

2金屬與合金的晶體結(jié)構(gòu)與結(jié)晶

一、學(xué)習(xí)目的

1、了解晶格、晶胞、實(shí)際金屬的多晶體結(jié)構(gòu)、結(jié)晶等概念。

2、掌握金屬晶體的三種常見(jiàn)晶格類型：面心立方、體心立方和密排六方晶格。3、掌握實(shí)際金屬點(diǎn)、

線、面缺陷與金屬力學(xué)性能的關(guān)系。

4、掌握純金屬結(jié)晶過(guò)程，過(guò)冷度與晶粒大小對(duì)力學(xué)性能的影響，細(xì)化晶粒的措

施。

5、掌握合金的基本概念，了解固溶體和金屬間化合物的概念。

6、了解二元合金相圖的建立，了解合金結(jié)晶的過(guò)程。

二、基本內(nèi)容

1、金屬的晶體結(jié)構(gòu)的基本知識(shí)

1）晶格、晶胞的概念：

晶格：用來(lái)描述原子在晶體中排列形式的假想的空間格架。

晶胞：晶格中能代表晶體結(jié)構(gòu)特性的最小組成幾何單元。

2）金屬晶體結(jié)構(gòu)常見(jiàn)的三種晶格類型：體心立方晶格、面心立方晶格和密排六方晶格。

3）金屬的實(shí)際晶體結(jié)構(gòu)：實(shí)際金屬的晶體結(jié)構(gòu)是多晶體結(jié)構(gòu)；實(shí)際金屬的晶體結(jié)構(gòu)內(nèi)部存在晶體

缺陷。晶體缺陷涉及：點(diǎn)缺陷、線缺陷、面缺陷。點(diǎn)缺陷即空位、間隙原子和置換原子；線缺陷

即位錯(cuò)；面缺陷即晶界和亞晶界。晶體缺陷會(huì)使金屬內(nèi)部品格發(fā)生晶格畸變，產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力；金屬

的性能發(fā)生變化，強(qiáng)度、硬度增長(zhǎng)。晶體缺陷是強(qiáng)化金屬的手段之一

2、金屬的結(jié)晶:

1）純金屬的結(jié)晶過(guò)程。

結(jié)晶的概念：凝固時(shí)原子在物質(zhì)內(nèi)部做有規(guī)則排列。

過(guò)冷度：金屬實(shí)際結(jié)晶溫度低于理論結(jié)晶溫度的差值。

結(jié)晶過(guò)程：液態(tài)金屬結(jié)晶是不斷生成晶核和晶核不斷長(zhǎng)大，直至完全結(jié)晶成固態(tài)的過(guò)程。

2）金屬結(jié)晶后的晶粒大小。

晶粒大小對(duì)金屬力學(xué)性能的影響：細(xì)晶粒金屬具有較高的強(qiáng)度和韌性。

細(xì)化晶粒的措施：增大形核率，克制長(zhǎng)大速率。常用方法有：增長(zhǎng)過(guò)冷度；變質(zhì)解決；振動(dòng)等。

3、合金的晶體結(jié)構(gòu)

1）合金的基本概念：

合金：一種金屬元素與其它金屬元素和非金屬元素，經(jīng)熔煉、燒結(jié)或其他方法結(jié)合成具有金屬特性

的物質(zhì)。

組元：組成合金的最基本的獨(dú)立物質(zhì)?？梢允墙饘?、非金屬元素或穩(wěn)定化合物。

相：合金中具有同一聚集狀態(tài)，同一種結(jié)構(gòu)和性質(zhì)的均勻組成部分。

組織：用肉眼或借助顯微鏡觀測(cè)到材料晶粒內(nèi)部組成相的數(shù)量、形態(tài)、大小和分布狀態(tài)。

2）合金的組織：

固溶體：合金由液態(tài)結(jié)晶成固態(tài)時(shí)，一組元溶解在另一組元中，形成均勻的固相。占重要地位的元

素叫溶劑，被溶解的元素叫溶質(zhì)。固溶體的晶格類型保持溶劑的晶格類型。由于溶質(zhì)原子的融入,

容劑晶格發(fā)生畸變，使塑性變形阻力增長(zhǎng)，導(dǎo)致金屬的強(qiáng)度、硬度提高，塑性、韌性有所下降,

這種現(xiàn)象稱為固溶強(qiáng)化。

金屬間叱合物：合金成員間發(fā)生互相作用而形成的具有金屬特性的新相，它的晶格類型和性能不同

于任一組元。金屬間化合物具有高熔點(diǎn)、高硬度、脆性大的特點(diǎn)，在合金中重耍作為強(qiáng)化相，用

以提高材料的強(qiáng)度、硬度和耐磨性，但塑性、韌性有所減少。

機(jī)械混合物：兩種或兩種以上的相按一定質(zhì)量分?jǐn)?shù)組合成的物質(zhì)。通過(guò)調(diào)整固溶體中容質(zhì)含量和金

屬間化合物數(shù)量、大小、形態(tài)和分布狀況，可以改變合金的力學(xué)性能。

3）合金的結(jié)晶：

二元合金相圖的建立：相圖是表達(dá)在極其緩慢冷卻條件下介金系中各種合金狀態(tài)與溫度、成分之間

的關(guān)系的簡(jiǎn)明圖解。它是通過(guò)實(shí)驗(yàn)方法建立。

二元合金相圖的分析：相圖橫坐標(biāo)表達(dá)二元合金成分分?jǐn)?shù)，縱坐標(biāo)表達(dá)溫度；特性點(diǎn)：純金屬熔點(diǎn);

特性線：液相線、固相線。二元合金結(jié)晶過(guò)程：液相線以上溫度，合金為液相一一到達(dá)液相線,

合金開(kāi)始結(jié)晶一一液相線、固相線之間，合金液相、固相共存一一到達(dá)固相線及一下，合金為固

相。

三、本章重點(diǎn)

1、金屬的晶體結(jié)構(gòu)。

2、合金的晶體結(jié)構(gòu)。

四、習(xí)題

一、填空題

1、晶體與非晶體的主線區(qū)別在于（）。

2、金屬晶格常見(jiàn)的基本類型有（）、（）、（）三種。

3、實(shí)際金屬的晶體缺陷有（）、（）、（）三種。

4、金屬的晶粒愈細(xì)小，其強(qiáng)度（）,塑性、韌性（）。

二、判斷題

1、無(wú)論是純金屬，還是合金，其結(jié)晶過(guò)程都是恒溫過(guò)程。（）

2、金屬結(jié)晶的過(guò)程是晶核形成和晶核長(zhǎng)大的過(guò)程。（）

3、一種金屬元素與其它金屬元素或非金屬元素，經(jīng)熔煉、燒結(jié)或其他方法結(jié)合成的物質(zhì)叫合金。（）

三、選擇題

1、一般來(lái)說(shuō)，細(xì)晶粒金屬具有（：）強(qiáng)度和韌性。

A較高的B較低的C中檔的

2、實(shí)際金屬的結(jié)晶溫度一般都（）理論結(jié)晶溫度。

A高十B低于C等十

四、名詞解釋

晶體晶體缺陷結(jié)晶合金固溶體金屬間化合物

五、簡(jiǎn)答題

1、實(shí)際金屬中存在的晶體缺陷對(duì)金屬的力學(xué)性能有何影響？

2、為什么希望得到細(xì)小晶粒組織？如何細(xì)化晶粒？

3鐵碳合金

一、學(xué)習(xí)目的

1、熟悉鐵碳合金的基本組織的特點(diǎn)。

2、熟悉鐵碳相圖中的相、特性點(diǎn)和特性線。

3、熟悉典型鐵碳合金結(jié)晶過(guò)程和組織轉(zhuǎn)變。

4、掌握含碳量對(duì)鐵碳合金組織轉(zhuǎn)變和力學(xué)性能的影響。

二、基本內(nèi)容

1、鐵碳合金基本組織

1）純鐵的同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變：

8-Fe：1394°C以上固態(tài)鐵，體心立方品格。

y-Fe：1394°C—912°C固態(tài)鐵，面心立方晶格，。

a-Fe：912。C以下固態(tài)鐵，體心立方晶格。

2）鐵碳合金基本組織：

鐵素體：碳溶于a-Fe中所形成的間隙固溶體，用符號(hào)F表達(dá)。力學(xué)性能：塑性、韌性較好，強(qiáng)度、

硬度低。

奧氏體：碳溶于Y-Fe中所形成的間隙固溶體，用符號(hào)A表達(dá)。力學(xué)性能：有良好塑性，強(qiáng)度、硬

度較低。

滲碳體：是鐵和碳組成的具有復(fù)雜晶格結(jié)構(gòu)的間隙化合物，用符號(hào)F63c表達(dá)。力學(xué)性能：塑性、

韌性幾乎為零，硬度很高。

珠光體：是鐵素體和滲碳體的機(jī)械混合物，用符號(hào)P表達(dá)。力學(xué)性能：介于鐵素體和滲碳體之間，

即綜合性能良好。

萊氏體：1148。。一727。C時(shí)為奧氏體和滲碳體的機(jī)械混合物，用符號(hào)Ld表達(dá)；727°C及以下時(shí)

為珠光體和滲碳體的機(jī)械混合物，用符號(hào)Ld'表達(dá)。力學(xué)性能：與滲碳體相似，即硬度高、塑

性差。

2、鐵碳合金相圖

1）相圖分析：

鐵碳合金相圖中的相：液相、6鐵素體、鐵素體、奧氏體和滲碳體。

鐵碳合金相圖中的特性點(diǎn)：C、E、P、So

鐵碳合金相圖中的特性線：ECF線、ES線、PSK線、GS線。

2）典型鐵碳合金結(jié)晶過(guò)程和組織轉(zhuǎn)變：

工業(yè)純鐵：含碳量W0.0218%,室溫平衡組織F。

亞共析鋼：含碳量>0.0218%——<0.77%,室溫平衡組織F+P。

共析鋼：含碳量0.77樂(lè)室溫平衡組織P。

過(guò)共析鋼：含碳量>0.77%——<2.11%,室溫平衡組織F+Fe3CH。

亞共晶白口鑄鐵：含碳量三2.11%——<4.3%,室溫平衡組織P+Fe3CII+Ld'。

共晶白口鑄鐵：含碳量4.3%,室溫平衡組織Ld'。

過(guò)共晶白口鑄鐵：含碳量24.3%一—<6.69%,室溫平衡組織Fe3C【+Ld'。

3）含碳量對(duì)鐵碳合金組織轉(zhuǎn)變和力學(xué)性能的影響：

對(duì)平衡組織的影響：隨著含碳量的增長(zhǎng)，鐵素體不斷減少，滲碳體不斷增長(zhǎng)，滲碳體的形態(tài)和分布

有所變化。

對(duì)鋼力學(xué)性能的影響：：隨著鋼中含碳量的增長(zhǎng)，鋼的強(qiáng)度、硬度增長(zhǎng)，而塑性、韌性下降，但當(dāng)

含碳量超過(guò)0.9%時(shí)，強(qiáng)度明顯下降。

三、本章重點(diǎn)

含碳量對(duì)鐵碳合金組織轉(zhuǎn)變和力學(xué)性能的影響。

四、習(xí)題

一、填空題

1、寫出鐵碳合金組織的符號(hào)：鐵素體（）、奧氏體（）、滲碳體（）、珠光體（）。

2、鐵碳合金可以分為（）、（）、（）三種。

3、寫出三種鋼的含碳量：亞共析鋼（）、共析鋼（）、過(guò)共析鋼（）o

二、判斷題

1、碳溶于Fe中形成的間隙固溶體，稱為奧氏體。（）

2、滲碳體的含碳量是6.69乳（）

3、碳在丫-Fe中的最大溶解度為2.11%。（）

三、選擇題

1、鐵素體為（）晶格。

A體心立方B面心立方C密排六方

2、奧氏體為（）晶格。

A體心立方B面心立方C密排六方

3、滲碳體為（）晶格。

A復(fù)雜B面心立方C密排六方

四、名詞解釋

同素異為轉(zhuǎn)變鐵素體奧氏體滲碳體

五、簡(jiǎn)答題

1、簡(jiǎn)述含碳量對(duì)鋼的組織和力學(xué)性能影響。

4鋼的熱解決

一、學(xué)習(xí)目的

1、了解鋼在加熱和冷卻時(shí)的組織轉(zhuǎn)變；

2、掌握鋼的退火、正火、淬火、回火的工藝特點(diǎn)、重要目的和用途；

3、了解鋼的表面熱解決。

二、基本內(nèi)容

1、鋼在加熱和冷卻時(shí)的組織轉(zhuǎn)變

1）鋼在加熱時(shí)的組織轉(zhuǎn)變：

鋼的奧氏體化：把鋼加熱到臨界溫度以上，由室溫下組織轉(zhuǎn)變?yōu)閵W氏體。其過(guò)程是：奧氏體晶核生

成、晶核長(zhǎng)大、殘余滲碳體溶解和奧氏體均勻化。

奧氏體晶粒的長(zhǎng)大及其控制：加然溫度愈高和保溫度時(shí)間愈長(zhǎng)，奧氏體晶粒長(zhǎng)的愈粗大，冷卻后鋼

的性能愈差，所以要控制奧氏體晶粒的大小。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）鋼在冷卻時(shí)的組織轉(zhuǎn)變：

等溫冷卻轉(zhuǎn)變：將奧氏體化的鋼迅速冷卻到臨界溫度以下的給定溫度等溫保持，使過(guò)冷奧氏體發(fā)生

組織轉(zhuǎn)變，待轉(zhuǎn)變完畢后再冷卻到室溫。

共析鋼的等溫冷卻轉(zhuǎn)變產(chǎn)物：在A1一—550。。之間溫度等溫冷卻，轉(zhuǎn)變產(chǎn)物為珠光體組織，內(nèi)部鐵

素體和滲碳體呈片狀，間距愈小，性能愈好；在550。。一一Ms之間溫度等溫冷卻，轉(zhuǎn)變產(chǎn)物為

貝氏體組織，下貝氏體組織具有較高的強(qiáng)度和硬度、塑性和韌性；在Ms以下溫度等溫冷卻，轉(zhuǎn)

變產(chǎn)物為馬氏體組織，低碳板條狀馬氏體具有較高的硬度和強(qiáng)度、較好的塑性和韌性，高碳針片

狀馬氏體具有很高的硬度、但塑性和韌性很差，脆性大。

連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變：將奧氏體化的鋼在溫度連續(xù)下降過(guò)程中使過(guò)冷奧氏體發(fā)生組織轉(zhuǎn)變，冷卻速度不同,

轉(zhuǎn)變產(chǎn)物也不同。

2、鋼的退火和正火：

1）鋼的退火：將鋼加熱到適當(dāng)溫度，保溫一定期間，隨后緩慢冷卻獲得接近平衡組狀態(tài)組織。

退火目的：消除偏析、細(xì)化組織、減少硬度、提高塑性、消除殘余應(yīng)力。

應(yīng)用：完全退火用于鑄、鍛、焊、軋件及中碳鋼和中碳合金鋼；球化退火用于高碳鋼鍛軋件；去應(yīng)

力退火用于鑄、鍛、焊、軋件。

2）鋼的正火：將鋼加熱到Ac3或Acm以上30—50°C溫度，保溫一定期間，隨后在靜止的空氣中冷

卻的熱解決工藝。

正火目的：消除網(wǎng)狀滲碳體、細(xì)化組織、改善切削加工性能、減少應(yīng)力。

應(yīng)用：用于中、低碳鋼提高硬度，改善切削加工性能；用于高碳鋼消除網(wǎng)狀滲碳體、為球化退火做

準(zhǔn)備。

3、鋼的淬火和回火

1）鋼的淬火：將鋼加熱到Ac3或Acl以上30—50°C溫度，保溫一定期間，隨后以大于臨界冷卻速

度進(jìn)行冷卻的熱解決工藝。

淬火目的：獲得馬氏體或貝氏體組織，以提高鋼的硬度和耐磨性。

應(yīng)用：用于中、高碳鋼及中、高碳合金鋼提高硬度和耐磨性。

2）淬火鋼的回火：將鋼加熱到Acl以下某一溫度，保溫一定期間后冷卻到室溫的熱解決工藝。

回火種類和應(yīng)用：（1）低溫回火1150—250。C）目的是消除淬火應(yīng)力，保持硬度和耐磨性，常用于

刃、量、冷模具，軸承、表面淬火件。（2）中溫回火（350—500。C）目的是提高韌性和彈性，保

持一定硬度，常用于彈簧、熱模具等件。（1）高溫回火（500-650。C）目的是獲得良好綜合力學(xué)

性能，常用于重要構(gòu)件，如傳動(dòng)軸、齒輪、曲軸、連桿等件。淬火及高溫回火的復(fù)合熱解決工藝

稱為調(diào)質(zhì)。

4、鋼的表面熱解決

1）鋼的表面淬火：

僅對(duì)工件表層進(jìn)行淬火的工藝，禰為表面淬火。它是運(yùn)用快速加熱使鋼件表層迅速達(dá)成淬火溫度，

不等熱量傳到心部就立即淬火冷卻，從而使表層獲得馬氏體組織，心部仍為原始組織。常用的有

感應(yīng)加熱表面淬火和火焰加熱表面淬火。

感應(yīng)加熱表面淬火一般用于中碳鋼或中碳合金鋼。火焰加熱表面淬火是用于單件或小批生產(chǎn)的大型

零件和需要局部淬火的工具和零件。

2）鋼的化學(xué)熱解決:

鋼的表面熱解決是將工件至于一定溫度的活性介質(zhì)中保溫，是一種或幾種元素滲入它的表層，以海

邊其化學(xué)成分，組織和性能的工藝。常用的有滲碳、滲氮和碳氮共滲。

鋼的滲碳：目的是提高表層碳的含量，通過(guò)淬火和低溫回火，提高工件表面的硬度、耐磨性和疲勞

強(qiáng)度。常用材料為低碳鋼或低碳合金鋼。

鋼的滲氮：目的是提高工件表面的硬度、耐磨性和疲勞強(qiáng)度、耐蝕性及熱硬性。常用材料為具有A1、

Cr、Mo的合金鋼。

三、本章重點(diǎn)

鋼的退火、正火、淬火、回火的工藝特點(diǎn)和應(yīng)用。

四、習(xí)題

一、填空題

1、鋼的整體熱解決分為（）、（）、（）、（）。

2、熱解決工藝過(guò)程由（）、（）、（）三個(gè)階段組成。

3、常用的冷卻淬火方法有（）淬火、（）淬火、（）淬火、（）淬火。

4、按回火溫度不同可將回火分為（）回火、（）回火、（）回火。

5、表面淬火的方法有（）表面淬火、（）表面淬火。

二、判斷題

1、淬火后的鋼，隨著回火溫度的增高，其強(qiáng)度和硬度也增高。（）

2、鋼中碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)越高，其淬火加熱溫度越高。（）

3、鋼的晶粒因過(guò)熱而粗化時(shí)，就有變脆的傾向。（）

4、低碳鋼可用正火代替淬火，以改善其切削加工性能。（）

5、鋼的化學(xué)熱解決種類很多，通常以滲入元素來(lái)命名。（）

三、選擇題

1、調(diào)制解決就是（）的熱解決。

A淬火+高溫回火B(yǎng)淬火+中溫回火C淬火+低溫回火

2、球化退火用于（）鍛軋件。

A亞共析鋼B過(guò)共析鋼C合金鋼

3、低溫回火的目的是（），中溫回火的目的是（）,高溫回火的目的是（）o

A保持淬火鋼高硬度和耐磨性B提高鋼的彈性和韌性C是鋼具有良好綜合力學(xué)性能

4、零件滲碳后，一般需經(jīng)（）解決，才干達(dá)成表面高硬度計(jì)耐磨性的目的。

A淬火+低溫回火B(yǎng)正火C調(diào)質(zhì)

5、低溫回火常用于（）,中溫回火常用于（）,高溫回火常用于（）的熱解決。

A力、量、模具等B彈簧等C重要傳動(dòng)件等

6、化學(xué)熱解決與其他熱解決方法的主線區(qū)別是（）。

A加熱溫度B組織變化C改變表面化學(xué)成分

四、名詞解釋

熱解決淬硬性淬透性化學(xué)熱解決

五、簡(jiǎn)答題

1、退火的目的是什么？

2、工件淬火后為什么要及時(shí)回火？

3、什么是表面淬火？其目的是什么？

4、滲碳的目的是什么？為什么滲碳后一定要淬火和低溫回火？

5常用工程材料

二、學(xué)習(xí)目的

1、了解鋼的分類、牌號(hào)和用途。

2、了解鑄鐵的分類、牌號(hào)和用途。

3、了解銅及銅合金、鋁及鋁合金的分類、牌號(hào)和用途。

三、基本內(nèi)容

1、工業(yè)用鋼

1）常存兀素對(duì)鋼性能的影響：

鋅和硅存在鋼中，大部分溶于鐵素體中，能提高鋼的強(qiáng)度和硬度，是有益元素。

硫和磷是有害雜質(zhì)，硫會(huì)導(dǎo)致鋼在熱加工時(shí)開(kāi)裂，磷會(huì)引起冷脆。

2）鋼的分類、牌號(hào)和用途：

鋼的分類：按成分、用途、質(zhì)量分為碳素結(jié)構(gòu)鋼、優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼、碳素工具鋼、合金結(jié)構(gòu)鋼、合

金工具鋼和特殊性能鋼。

鋼的編號(hào)：（國(guó)標(biāo)規(guī)定，書中作了介紹，此處不多作贅述。）

鋼的用途：（參看教材，規(guī)定基本做到從鋼的編號(hào)可以判斷出鋼的類別、大體成分和重要用途。）

2、鑄鐵

鑄鐵的分類、牌號(hào)和用途：

鑄鐵的分類：根據(jù)碳在鑄鐵中存在的形式和石墨的形態(tài)，可將鑄鐵分為灰鑄鐵、球墨鑄鐵、蠕墨鑄

鐵、可鍛鑄鐵等。

鑄鐵的編號(hào)：（國(guó)標(biāo)規(guī)定，書中作了介紹，此處不多作贅述。）

鑄鐵的用途：（參看教材，規(guī)定基本做到從鑄鐵的編號(hào)可以判斷出鑄鐵的類別、大體成分和重要用

途。）

2、非鐵合金

1）鋁合金的分類、牌號(hào)和用途：

鋁合金的分類：按成分和工藝特點(diǎn)分為變形鋁合金和鑄造鋁合金。變形鋁合金

有防銹鋁、硬鋁、超硬鋁和鍛鋁合金；鑄造鋁合金有鋁硅系、鋁銅系、鋁鎂系、鋁鋅系。

鋁合金的牌號(hào)：（國(guó)標(biāo)規(guī)定，書中作了介紹，此處不多作贅述。）

鋁合金的用途：（參看教材，規(guī)定基本做到從鋁合金的編號(hào)可以判斷出鋁合金的類別、大體成分和

重要用途。）

2）銅合金的分類、牌號(hào)和用途：

銅合金的分類：按加入合金元素分為黃銅、白銅、青銅。

銅合金的牌號(hào)：（國(guó)標(biāo)規(guī)定，書中作了介紹，此處不多作贅述。）

鋁合金的用途：（參看教材，規(guī)定基本做到從銅合金的編號(hào)可以判斷出銅合金的類別、大體成分和

重要用途。）

三、本章重點(diǎn)

1、鋼的分類、牌號(hào)和用途。

四、習(xí)題

一、填空題

1、鋼中常存雜質(zhì)元素有硅、鎬、硫、磷，其中（）、（）是有益元素，（）、（）是有害元素。

2、按用途分類，鋼可以分為（）、（）、（）三種。

3、低碳鋼的碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)是（）、中碳鋼的碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)是（）、高碳鋼的碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)是（）0

4、45鋼按用途分類屬于（），T10鋼按用途分類屬十（）o

5、根據(jù)碳在鑄鐵中存在的形式及石墨的形態(tài)，鑄鐵分為（）、（）、（）、（）。

二、判斷題

1、碳素工具鋼都是優(yōu)質(zhì)或高級(jí)優(yōu)質(zhì)鋼。（）

2、40Cr是最常用的合金調(diào)質(zhì)鋼。（）

3、鑄鐵的牌號(hào)都是由HT加一組數(shù)字組成。（）

三、選擇題

1、在下列三種鋼中，（）鋼的彈性最佳，（）鋼的硬度最大，（）鋼的塑性最佳。

AT10B20C65

2、選擇制造下列零件的材料，冷沖壓件（);齒輪（）；小彈簧（）o

A08FB70C45

3、將下列合金鋼牌號(hào)歸類，合金彈簧鋼（);合金模具鋼（）；軸承鋼（）o

AGGrl5B60Si2MnCCrl2MoV

4、為下列零件對(duì)的選材,機(jī)床主軸（）；板彈簧（）；坦克履帶（）o

A40GrB60Si2MnACZGMnl3-3

5、為下列零件對(duì)的選材,汽車變速齒輪（）；儲(chǔ)酸槽（）；滾動(dòng)軸承（）0

AlCr：8Ni9TiBGGrl5C20CrMnTi

6、為卜列零件對(duì)的選材,機(jī)床床身（）；汽車后橋外殼（）;柴油機(jī)曲軸（）0

AQT700-2BKTH350-10CHT300

四、簡(jiǎn)答題

1、比較普通鋼和灰鑄鐵在性能上的區(qū)別以及承載用途特點(diǎn)。

6鑄導(dǎo)致形

一、學(xué)習(xí)目的

1、熟悉在鑄造的應(yīng)用范圍。

2、熟悉合金的鑄造性能。

3、掌握手工造型方法的特點(diǎn)與應(yīng)用。

4、了解特種鑄造。

5、了解鑄件的結(jié)構(gòu)工藝性。

二、基本內(nèi)容

1、鑄導(dǎo)致形工藝基礎(chǔ)

1）合金的流動(dòng)性和充型能力：

流動(dòng)性好的合金，充型能力強(qiáng)，易獲得形狀完整、尺寸準(zhǔn)確、輪廓清楚、壁薄和形狀復(fù)雜的鑄件。

灰鑄鐵流動(dòng)性最佳，硅黃銅、鋁硅合金次之，鑄鋼最差。

2）合金的收縮：

液態(tài)收縮和凝固收縮是鑄件產(chǎn)生縮孔和縮松的重要因素，固態(tài)收縮是鑄件產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力、變形和裂紋

的重要因素。

3、鑄導(dǎo)致形方法

1)砂型鑄造:

各種手工造型方法的特點(diǎn)和應(yīng)用。

鑄件常見(jiàn)的缺陷的特性及產(chǎn)生因素

2）特種鑄造：

熔模鑄造的工藝過(guò)程：制母模一壓型一制蠟?zāi)Ｒ恢茪ひ槐簾粷沧⒁磺謇怼?/p>

熔模鑄造的特點(diǎn)：鑄件的尺寸精度及表面質(zhì)量高，減少切削、節(jié)約材料，適于鑄熔點(diǎn)高、難切削加

工材料。

3、鑄件結(jié)構(gòu)工藝性

1）砂型鑄造對(duì)鑄件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的規(guī)定：

減少和簡(jiǎn)化分型面；外形力求簡(jiǎn)樸對(duì)稱；有結(jié)構(gòu)斜度；有助于節(jié)省型芯及型芯的定位、固定、排氣

和清理。

2）合金鑄造性能對(duì)鑄件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的規(guī)定：

鑄件壁厚耍合理、壁厚應(yīng)均勻、有鑄造圓角和過(guò)渡連接、盡量避免過(guò)大平面。

三、本章重點(diǎn)

手工造型方法的特點(diǎn)與應(yīng)用。

四、習(xí)題

一、填空題

1、合金的鑄造性能重要是指（）、（）、（）、（）。

2、合金的收縮過(guò)程分為（）、（）、（）三個(gè)階段。

3、鑄件產(chǎn)生縮孔和縮松的重要因素是（）收縮和（）收縮。

4、鑄件產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力、變形和裂紋的重要因素是（）收縮。

二、判斷題

1、機(jī)器造型不能進(jìn)行三箱造型。（）

2、鑄造造型時(shí)，模樣的尺寸和鑄件的尺寸同樣大。（）

三、選擇題

1、下列鑄造合金中，鑄造性能最佳的是（）,鑄造性能最差的是（）o

A鑄鋼B鑄鐵C鑄銅

2、下列鑄件大批量生產(chǎn)時(shí)，采用什么方法鑄造為宜？車床床身（）、汽輪機(jī)葉片（）、鑄鐵水管

()。

A砂型鑄造B熔模鑄造

C離心鑄造

四、簡(jiǎn)答題

1、砂型鑄造工藝對(duì)鑄件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)有哪些規(guī)定？

2、合金鑄造性能對(duì)鑄件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)有哪些規(guī)定？

3、下圖中砂型鑄造鑄件結(jié)構(gòu)工藝性不好，說(shuō)明因素，畫出對(duì)的圖形。

7塑性成形

一、學(xué)習(xí)目的

1、了解鍛壓成形基礎(chǔ)知識(shí)。

2、掌握簡(jiǎn)樸軸、盤、環(huán)類鍛件自由鍛工藝規(guī)程的制定。

3、熟悉錘上模鍛的工藝過(guò)程。

4、熟悉板料沖壓的工藝特點(diǎn)。

二、基本內(nèi)容

1、鍛壓成形基礎(chǔ)知識(shí)

1）塑性變形對(duì)金屬性能的影響：

隨著變形限度的增長(zhǎng)，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。通過(guò)再結(jié)晶退火,

可消除冷變形強(qiáng)化。

2）鍛造流線及鍛造比：

鍛造流線是金屬的性能呈各項(xiàng)異性：沿著流線方向拉伸時(shí)，有較高的抗拉強(qiáng)度；沿著流線垂直方向

剪切時(shí)，有較高的抗剪強(qiáng)度。

鍛造比愈大，熱變形限度愈大，金屬性能改善愈明顯，鍛造流線愈明顯。

3）合金的鍛造性能:

內(nèi)在因素：對(duì)鋼來(lái)講，含碳量愈低，鍛造性能愈好，合金元素愈多，鍛造性能愈差，含硫量和含磷

量愈多，鍛造性能愈差。

2、自由鍛

1）自由鍛的基本工序：

涉及：敦粗、拔長(zhǎng)、沖孔、切割、彎曲、扭轉(zhuǎn)等。

2）自由鍛工藝規(guī)程的制定：

涉及：繪制鍛件圖、計(jì)算坯料質(zhì)量及尺寸、選擇鍛造工序。

3）自由鍛鍛件結(jié)構(gòu)工藝性規(guī)定：

避免錐面和斜面；避免加強(qiáng)肋、工字形、橢圓和復(fù)雜截面；避免非平面交接結(jié)構(gòu)。

3、模鍛

1）模鍛的優(yōu)點(diǎn)：

與自由鍛相比，鍛件的尺寸和精度比較高，加工余量少，節(jié)約工時(shí)與材料；鍛造流線分布合理，生

產(chǎn)率高。

2）錘上模鍛：

鍛模：分為模鍛模膛和制壞模膛。模鍛模膛涉及終鍛模膛和預(yù)鍛模膛:制坯模膛涉及拔長(zhǎng)模膛、滾

壓模膛、彎曲模膛和切斷模膛。

模鍛工藝規(guī)程：涉及繪制模鍛件圖、計(jì)算坯料尺寸、擬定模鍛工步、選擇設(shè)備和安排修整工序。繪

制模鍛件圖注意分型面、加工余量、模鍛斜度、模鍛圓角和沖孔連皮等。常用修整工序有切邊、

沖孔、精壓等。

模鍛件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：要有合理的分模面、模鍛斜度和圓角半徑；配合表面要留有加工余量，非配合表

面可不留加工余量；避免截面相差過(guò)大，薄壁、高筋、凸起等結(jié)構(gòu)；避免深孔和多孔結(jié)構(gòu)；減少

余塊，簡(jiǎn)化模鍛工藝。

4、板料沖壓

1）沖壓工序：

板料沖壓工序：分為分離工序和變形工序。分離工序涉及落料、沖孔、修整、剪切。變形工序涉及

彎曲、拉伸、翻邊、成形等。

2）沖模：

按組合方式分為單工序模、級(jí)進(jìn)模、組合模三種。

三、本章重點(diǎn)

簡(jiǎn)樸典型零件自由鍛工藝過(guò)程。

四、習(xí)題

一、填空題

1、當(dāng)沿著鍛造流線方向拉伸時(shí)，有（）抗拉強(qiáng)度；當(dāng)沿著垂直鍛造流線方向剪切時(shí)，有（）抗

剪強(qiáng)度。

2、自由鍛的工序可分為（）工序、（）工序、（）工序三大類。

3、模鍛按使用設(shè)備不同，可分為（）模鍛、（）模鍛、（：）模鍛三種。

4、板料沖壓工序可分為（）工序，（）工序兩大類。

二、判斷題

1、金屬冷塑性變形后，強(qiáng)度和硬度下降，而塑性和韌性提高。（）

2、鐵在400。C時(shí)的加工屬于熱加工。（）

3、對(duì)于鋼來(lái)講，含硫量和含磷量愈多，則鍛造性能愈好。（）

三、選擇題

1、下列材料中，（）的鍛造性能最佳，（）的鍛造性能最差。

A鑄鐵B低碳鋼C合金鋼

2、板料沖裁時(shí)，被分離的部提成為成品或坯料，稱為（）；被分離的部提成為廢料，稱為（）o

A沖裁B落料C沖孔

四、名詞解釋

熱變形冷變形T—4

五、簡(jiǎn)答題

1、什么叫冷變形強(qiáng)化？

2、下圖中自由鍛鍛件結(jié)構(gòu)工藝性不好，說(shuō)明因素，畫出對(duì)的圖形。

8焊接與膠接成形

一、學(xué)習(xí)目的

1、了解焊接的實(shí)質(zhì)、焊接方法的分類和特點(diǎn)。

2、了解電弧焊焊接接頭的組織和性能，了解焊接應(yīng)力和變形。

3、掌握常用焊接方法的過(guò)程、特點(diǎn)和應(yīng)用。

4、掌握結(jié)構(gòu)鋼焊條的選用。

5、了解電渣焊、電阻焊、釬焊的特點(diǎn)和應(yīng)用。

6、熟悉常用金屬材料的焊接性及焊接工藝特點(diǎn)。

7、掌握焊接結(jié)構(gòu)工藝性。

8、了解膠接基本原理、膠粘劑和膠接工藝特點(diǎn)。

二、學(xué)習(xí)內(nèi)容

1、焊接的實(shí)質(zhì)、焊接方法的分類和特點(diǎn)

1）焊接的實(shí)質(zhì)：

焊件接頭通過(guò)加熱或加壓，或并用，使焊件達(dá)成原子間結(jié)合的工藝方法。

2）焊接方法的分類：

按焊接過(guò)程特點(diǎn)可分為熔焊、壓得、釬焊三大類。

3）焊接的特點(diǎn):

優(yōu)點(diǎn)有連接性能好，密封性能好，省工料，成本低，可簡(jiǎn)化工藝等。局限性之處有不能拆卸，更換

修理不方便，接頭組織性能變差，存在焊接應(yīng)力及缺陷，易產(chǎn)生變形等。

2、焊接接頭

1）焊接接頭的組織和性能：

焊接接頭有焊縫、熔合區(qū)、熱影響區(qū)組成。

焊縫的組織是柱狀晶體的鑄造組織，由于合金化的作用，性能不低于母材。

熔合區(qū)的組織是粗大晶粒的鑄態(tài)組織，性能是焊接接頭中最差的區(qū)域之一。

熱影響區(qū)分為過(guò)熱區(qū)、正火區(qū)和部分相變區(qū)。過(guò)熱區(qū)的組織是粗大晶粒的過(guò)熱組織，性能是熱影響

區(qū)中最差的部位；正火區(qū)的組織是細(xì)小晶粒的均勻組織，性能優(yōu)于母材；部分相變區(qū)的組織是晶

粒大小不均勻的組織，性能稍差于母材。

2）焊接應(yīng)力和變形：

產(chǎn)生因素：由于焊件在焊接時(shí)是不均勻的局部加熱和冷卻，導(dǎo)致焊件的熱脹冷卻速度和組織變化先

后不一致，從而導(dǎo)致焊接應(yīng)力和變形的產(chǎn)生，影響焊件質(zhì)量。

焊接變形的基本形式：收縮變形、角變形、彎曲變形、扭曲變形、波浪變形。

防止變形的工藝措施：反變形法、剛性固定法、合理安排焊接順序、焊前預(yù)熱，焊后解決。

焊接變形的矯正措施：機(jī)械矯正法、火焰矯正法。

4、常用焊接方法

1)手工電弧焊：

特點(diǎn)與應(yīng)用：具有設(shè)備簡(jiǎn)樸、操作靈活、對(duì)接頭規(guī)定不高、焊接條件和位置不限、成本低、應(yīng)用廣

泛，但有強(qiáng)烈的弧光和煙塵、勞動(dòng)條件差、效率低、對(duì)工人技術(shù)水平規(guī)定高，焊接質(zhì)量不穩(wěn)定。

一般用于單件小批生產(chǎn)中焊接碳素鋼、低合金結(jié)構(gòu)鋼、不銹鋼及鑄鐵補(bǔ)焊。

焊條：由焊芯和藥皮組成，焊芯起導(dǎo)電和填充金屬作用，藥皮起保護(hù)、冶金作用。焊條按溶渣的化

學(xué)性質(zhì)分為酸性焊條和堿性焊條，按用途分為十一大類。焊接一般碳素結(jié)構(gòu)鋼、低合金結(jié)構(gòu)鋼結(jié)

構(gòu)，選用強(qiáng)度等級(jí)相同的焊條，焊接特殊性能鋼結(jié)構(gòu)，選用成分相同或相近的焊條，焊接承受動(dòng)

載、交變載荷、沖擊載荷的結(jié)構(gòu)，選用堿性焊條，焊接承受靜載的結(jié)構(gòu)，選用酸性焊條。

2)氣體保護(hù)焊：

氨弧焊特點(diǎn)及應(yīng)用：筑弧焊具有保護(hù)效果好、焊縫成形美觀、焊縫質(zhì)量?jī)?yōu)良、明弧焊接易于觀測(cè)、

溫度容易控制、焊接變形小、易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)焊接、氮?dú)廨^貴，成本高。氮弧焊合用于焊接易氧化

的有色金屬和合金鋼。

C02焊特點(diǎn)及應(yīng)用：C02焊具有保護(hù)效果好、焊縫質(zhì)量較好、但成形較差、明弧焊接易于觀測(cè)、焊

接變形小、易于實(shí)現(xiàn)全位焊接、C02氣便宜，成本低。C02焊合用于焊接低碳鋼和強(qiáng)度級(jí)別不高

的普通低合金結(jié)構(gòu)鋼，重要焊接薄板。

3)電阻焊：

電阻焊通常分為點(diǎn)焊、縫焊、對(duì)焊三種。其特點(diǎn)是：焊接變形小、勞動(dòng)條件好、操作方便、易于實(shí)

現(xiàn)自動(dòng)化，在自動(dòng)化生產(chǎn)線上應(yīng)用較多，但設(shè)備投資大、耗電多、接頭形式和工件厚度受到一定

限制。點(diǎn)焊重要用于4nlm以下薄板沖壓殼體結(jié)構(gòu)及鋼筋焊接，特別是汽車和飛機(jī)制造?？p焊只適

合于3mm以下薄板結(jié)構(gòu)焊接，如易拉罐、油箱、煙道等。對(duì)焊重要用于桿狀零件對(duì)接，如刀具、

管子、鋼筋等。

4）釬焊：

釬焊按釬料熔點(diǎn)分為軟釬焊和硬釬焊，釬料熔點(diǎn)在450。C以下的釬焊叫軟釬焊，釬料熔點(diǎn)在450°

C以上的釬焊叫硬釬焊。釬焊具有焊接變形小、焊件尺寸精確、可以焊接異種材料和特殊結(jié)構(gòu)、

可一次焊成整體結(jié)構(gòu)、生產(chǎn)率高、易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。重要用于精密儀表、電器零部件、異種金屬

結(jié)構(gòu)、復(fù)雜薄板結(jié)構(gòu)及硬質(zhì)合金刀具。

4、常用金屬材料的焊接

1）金屬材料的焊接性的評(píng)估：

碳當(dāng)量法：CE=C+Mn/6+（Ni+Cr）/15+（Cr+Mo+V）/5（%）o碳當(dāng)量越大，焊接性越差。CE<0.4%

時(shí),焊接性良好;CE=O.4-0.6%時(shí),焊接性較差；CE>0.6%時(shí)，焊接性差。

2）碳素結(jié)構(gòu)鋼、低合金高強(qiáng)度結(jié)溝鋼的焊接：

低碳鋼的焊接:沒(méi)有淬硬傾向，冷裂傾向小，，焊接性良好，焊前不需要預(yù)熱。手工電弧焊一般選用

E4303（結(jié)422）和E4315（結(jié)427）焊條。

中碳鋼的焊接:淬硬傾向和冷裂傾向較大，焊前必需預(yù)熱。手工電弧焊一般選用E5015（結(jié)507）焊

條。

低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼的焊接：淬硬傾向和冷裂傾向較小，焊接性較好，強(qiáng)度級(jí)別低的焊前不需要預(yù)

熱，強(qiáng)度級(jí)別高的焊前需要預(yù)熱。手工電弧焊一般按同強(qiáng)度級(jí)別選用焊條。

5、焊接結(jié)構(gòu)工藝性

1）焊接接頭設(shè)計(jì)：

接頭形式有對(duì)接、搭接、角接、T形接四種。薄板焊接有各種卷邊接頭形式。

2）焊縫布置：

焊縫布置盡也許分散、應(yīng)避開(kāi)應(yīng)力集中部位、布置應(yīng)盡也許對(duì)稱、應(yīng)便于操作、應(yīng)盡量減少焊縫長(zhǎng)

度和數(shù)量、應(yīng)盡量避開(kāi)機(jī)械加工表面。

3）坡口形式設(shè)計(jì)：電弧焊常用的基本坡口形式有I形坡口、V形坡口、X形坡口、U形坡口等四種。

三、本章重點(diǎn)

1、常用焊接方法的過(guò)程、特點(diǎn)和應(yīng)用。

2、結(jié)構(gòu)鋼焊條的選用。

四、習(xí)題

一、填空題

1、焊接的實(shí)質(zhì)是被連接的焊件形成（）間的結(jié)合。

2、按焊接過(guò)程特點(diǎn)，可將焊接分為（）、（）、（）三種焊接方法。

3、焊接接頭中性能最差的部位是（）區(qū)和（）區(qū)。

4、酸性焊條常應(yīng)用于（）焊接結(jié)構(gòu)；堿性焊條常應(yīng)用于（）焊接結(jié)構(gòu)。

二、判斷題

1、鋼中的碳和合金元素對(duì)鋼的焊接性的影響是不同的，合金元素的影響最大。（）

2、焊接熱裂紋的產(chǎn)生重要跟硫、磷等雜質(zhì)太多有關(guān)。（）

3、焊接冷裂紋的產(chǎn)生重要跟含氫量的多少有關(guān)。（）

三、選擇題

1、下列材料中，（）的焊接性能最佳，（）的焊接性能最差。。

A20BT10AC45

2、在手工電弧焊中，低碳鋼的焊接一般選用（）焊條，中碳鋼的焊接一般選用（）焊條。

AH08ABE4315（結(jié)427）CE5015（結(jié)507）

3、低碳鋼焊前一般（）預(yù)熱，低溫焊厚板時(shí)（）預(yù)熱；中碳鋼焊前（）預(yù)熱。

A需要B不需耍C必須

四、名詞解釋

1、焊芯的作用是什么？其化學(xué)成分有何特點(diǎn)？

2、焊條藥皮有哪些作用？

3、下圖中手工電弧焊焊件結(jié)構(gòu)工藝性不好，說(shuō)明因素，畫出對(duì)的圖形。

9機(jī)械零件材料及毛坯的選擇

一、學(xué)習(xí)目的

1、了解機(jī)械零件失效的重要形式和因素。

2、了解機(jī)械零件材料選擇的一般原則。

3、掌握典型零件選材及工藝路線。

4、掌握常用毛坯加工方法的特點(diǎn)及應(yīng)用。

5、掌握典型零件毛坯的選擇。

二、基本內(nèi)容

1、機(jī)械零件的失效

1）：零件失效的重要形式：

過(guò)量變形失效、斷裂失效、表面殞傷失效、裂紋失效。

2）零件失效的因素：

結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理、材料選取不妥、加工工藝問(wèn)題、合用維寸不妥。

2、機(jī)械零件材料選擇的一般原則

在滿足使用性能規(guī)定的前提下，盡量選用工藝性能和經(jīng)濟(jì)性良好的材料。

3、典型零件選材及工藝路線

1）齒輪類零件選材及工藝路線：

常用齒輪材料：重要用途中載齒輪用中碳鋼或中碳合金鋼鍛制；高速耐沖擊重載齒輪用低碳鋼或低

碳合金鋼鍛制；低速無(wú)沖擊輕載精度底齒輪用鑄鐵制造；直徑大形狀復(fù)雜齒輪用鑄鋼制造。

汽車、拖拉機(jī)齒輪選材及工藝路線：材料20CrMnTi；工藝路線為：下料一鍛造一正火一切削加工一

滲碳（孔防滲）淬火、低溫回火一噴丸一校正花鍵孔一精磨齒

機(jī)床齒輪選材及工藝路線：材料40Cr或45；工藝路線為：下料一鍛造一正火一粗切削加工一調(diào)質(zhì)

一半精加工f高頻淬火、低溫回火一磨削

2）軸類零件選材及工藝路線：

常用材料：重要用途軸一般用中碳鋼或中碳合金鋼鍛制；高速大功率內(nèi)燃機(jī)曲軸用合金調(diào)質(zhì)鋼鍛制;

中、小型內(nèi)燃機(jī)曲軸用球墨鑄鐵或45剛。

機(jī)床主軸選材及工藝路線：材料40Cr或45；工藝路線為：下料一鍛造一正火一粗切削加工一調(diào)質(zhì)

一半精加工（花鍵除外）一局部淬火、回火（錐孔及外椎體）一粗磨（外圓、外錐體、錐空）一

銃花鍵一花鍵高頻淬火、回火一精磨削

球墨鑄鐵曲軸工藝路線：鑄造一高溫止火一高溫回火一機(jī)械加工一軸頸表面淬火、自熱回火一磨削

4、常用毛坯加工方法的特點(diǎn)及應(yīng)用

1）毛坯的種類:

機(jī)械零件常用毛坯種類有鑄件、鍛件、焊接件、沖壓件和型材等。

2）常用毛坯加工方法的特點(diǎn)及應(yīng)用：常用毛坯加工方法有鑄造、鍛壓、沖壓、焊接、型材等。

3）毛坯選擇的原則：

在滿足使用性能規(guī)定的前提下，盡量減少生產(chǎn)成本和提高生產(chǎn)效率。

4）典型機(jī)械零件毛坯的選擇：

軸桿類零件：承受彎矩、傳遞扭矩、規(guī)定具有高的力學(xué)性能的軸桿類零件，多采用鍛件；結(jié)構(gòu)復(fù)雜、

受力不大的凸輪軸、曲軸等，可采用球墨鑄鐵鑄造；承受彎矩和傳遞扭矩很小、力學(xué)性能規(guī)定不

高的軸桿類零件，多采用型材；某些情況可采用鑄-焊、鍛-焊結(jié)合方式制造。

盤套類零件：重要用途的齒輪，選用鍛件；直徑較大、形狀復(fù)雜的齒輪，可用碳鋼或球墨鑄鐵鑄造;

低速輕載、不受沖擊的齒輪，可用灰鑄鐵鑄造。

機(jī)架、箱體類零件：箱體類零件大多選用鑄鐵鑄造；承載較大的箱體可用鑄鋼；規(guī)定重量輕、散熱

好的箱體，可采用鋁合金鑄造；單件小批生產(chǎn)時(shí)，可采用鋼材焊接而成。

三、本章重點(diǎn)

1、典型零件選材。

2、常用毛坯加工方法的特點(diǎn)及應(yīng)用。

3、典型零件毛坯的選擇。

四、習(xí)題

一、填空題

1、零件失效的重要形式有（）失效，（）失效，（）失效，（）失效四種類型。

2、機(jī)械零件常用毛坯種類有（）、（）、（）、（）、（）。

二、判斷題

1、齒輪類零件、軸類零件最佳用鍛鋼制作。（）

2、箱體類零件單件小批生產(chǎn)時(shí)，可采用鋼材焊接而成。（）

三、選擇題

1、選擇下列零件材料：箱蓋（），齒輪軸（），螺栓（）。

A45BQ235CHT200

2、選擇下列零件毛坯類型：箱體（）,受沖擊齒輪（），墊圈（）o

A鑄件B鍛件C沖壓件

四、簡(jiǎn)答題

1、簡(jiǎn)述汽車齒輪的選材與工藝路線。

2、簡(jiǎn)述C616機(jī)床主軸的選材與工藝路線。

習(xí)題答案

第1部分

一、填空題

1、使用工藝2、鑄造鍛造焊接切削加工熱解決

3、。sHRAob8

二、判斷題1、x2、xV

三、選擇題1、C2、B

四、名詞解釋

強(qiáng)度一一金屬材料在載荷作用下近抗塑性變形或斷裂的能力。

硬度一一材料表面局部體積內(nèi)抵抗另一物體壓入時(shí)變形的能力。

塑性一一金屬材料在載荷作用下產(chǎn)生塑性變形而不斷裂的能力。

沖擊韌性一一金屬材料抵抗沖擊載荷作用而不破壞的能力。

疲勞強(qiáng)度一一材料經(jīng)無(wú)數(shù)次交變載荷作用而不發(fā)生斷裂的最大應(yīng)力。

五、簡(jiǎn)答題

1、為什么疲勞斷裂對(duì)機(jī)械零件危害最大？如何提高零件的疲勞強(qiáng)度？

答：在交變載荷作用下，零件所受應(yīng)力遠(yuǎn)低于屈服點(diǎn)，但在長(zhǎng)期使用中往往會(huì)忽然發(fā)生斷裂，對(duì)零

件導(dǎo)致最大危害。金屬產(chǎn)生疲勞和材料內(nèi)部缺陷、表面質(zhì)量、殘余應(yīng)力及能引起應(yīng)力集中的因素

有關(guān)。為了提高零件的疲勞強(qiáng)度，應(yīng)改善結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，避免應(yīng)力集中；提高工藝水平，減少內(nèi)部缺

陷；減少表面粗糙度和強(qiáng)化表面，提高表面質(zhì)量。

第2部分

一、填空題

1、原子是否有序排列2、體心立方面心立方密排六方

3、點(diǎn)缺陷線缺陷而缺陷4、愈高愈好

二、判斷題1、x2、J3、x

三、選擇題1、A2、B

四、名詞解釋

品體一一固態(tài)卜原子在物質(zhì)內(nèi)部作有規(guī)則的排列的結(jié)構(gòu)。

晶體缺陷一一在金屬晶體中，由于其他因素影響使原子排列在局部受到破壞的形態(tài)。

結(jié)晶一一物質(zhì)由液態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)楣虘B(tài)的過(guò)程是原子有序排列的凝固過(guò)程。

合金一一一種金屬元素與其他金屬元素或非金屬元素，經(jīng)熔煉、燒結(jié)或其他方法結(jié)合成具有金屬特

性的物質(zhì)。

固溶體一一合金由液態(tài)結(jié)晶成固態(tài)時(shí)，一組元溶解在另一組元中，形成一種保持占重要地位元素的

晶格類型的物質(zhì)。

金屬間叱合物一一合金組元間發(fā)生互相作用而形成具有金屬特性，晶格類型完全不同于任一組元的

物質(zhì)。

五、簡(jiǎn)答題

1、實(shí)際金屬中存在的晶體缺陷對(duì)金屬的力學(xué)性能有何影響？

答：實(shí)際金屬中存在的晶體缺陷中的點(diǎn)缺陷使晶格發(fā)生畸變，使金屬內(nèi)產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力，晶體性能發(fā)生

變化，強(qiáng)度、硬度增長(zhǎng)；線缺陷表現(xiàn)為位錯(cuò)密度增長(zhǎng)，使強(qiáng)度得到提高；面缺陷指晶界和亞晶界

原子無(wú)規(guī)則排列，能量較高，常溫下有較高的強(qiáng)度和硬度。

2、為什么希望得到細(xì)小晶粒組織？如何細(xì)化晶粒？

答：金屬結(jié)晶后晶粒大小對(duì)金屬的力學(xué)性能有重大影響，一般來(lái)說(shuō)細(xì)晶粒金屬具有較高的強(qiáng)度和韌

性，所以希望得到細(xì)小晶粒。凡能促進(jìn)形核率，克制長(zhǎng)大速率，均能細(xì)化晶粒。常用以下方法:

增大過(guò)冷度；變質(zhì)解決；都能增長(zhǎng)形核率。此外，震動(dòng)、攪拌等使枝晶破碎，也可增長(zhǎng)形核數(shù)量,

達(dá)成細(xì)化晶粒。

第3部分

一、填空題1、FAFe3CP

2、工業(yè)純鐵鋼白口鑄鐵

3、含碳0.0218%?0.77%含碳0.77%含碳0.77%?2.11%

二、判斷題1、x2、V3、J

三、選擇題1、A2、B3、A

四、名詞解釋

同素異溝轉(zhuǎn)變一一金屬在固態(tài)下晶格類型隨溫度或壓力變化的特性。

鐵素體一一碳溶于a-Fe中所形成的間隙固溶體。

奧氏體一一碳溶于丫-Fe中所形成的間隙固溶體。

滲碳體一一鐵和碳組成的具有復(fù)雜斜方晶格結(jié)構(gòu)的間隙化合物。

五、簡(jiǎn)答題

1、簡(jiǎn)述含碳量對(duì)鋼的組織和力學(xué)性能影響。

答：隨著鋼中含碳量的增長(zhǎng)，鐵素體不斷減少，滲碳體不斷增長(zhǎng)，由于形成條件不同，滲碳體形態(tài)

和分布有所變化。由于鐵素體不斷減少，滲碳體不斷增長(zhǎng)，鋼的硬度、強(qiáng)度增長(zhǎng)，而塑性和韌性

下降。但當(dāng)含碳量大十0.9%以后，強(qiáng)度開(kāi)始明顯卜降。

第4部分

一、填空題

1、退火正火淬火回火2、加熱保溫冷卻

3、單液馬氏體分級(jí)貝氏體等溫

4、低溫5、感應(yīng)加熱火焰力口熱

二、判斷題

三、選擇題1、A2、B3、ABC4、A5、ABC6、C

四、名詞解釋

熱解決一一將鋼在固態(tài)下進(jìn)行加熱、保溫和冷卻，以改變其內(nèi)部組織，從而獲得所需要性能的一種

工藝方法。

淬硬性一一鋼在抱負(fù)條件下淬火硬化所能達(dá)成的最高硬度。

淬透性一一在規(guī)定條件下，決定綱材淬硬深度和硬度分布的特性。

化學(xué)熱解決一一是將工件至于一定溫度的活性介質(zhì)中，將一種或兒種元素滲入它的表層，與改變其

表層化學(xué)成分、組織、性能的熱解決工藝。

五、簡(jiǎn)答題

1、退火的目的是什么？

答：細(xì)叱組織，減少硬度，提高塑性，消除偏析,，消除殘余應(yīng)力，組織均勻化。

2、工件淬火后為什么要及時(shí)回火？

答：工件淬火后通常獲得馬氏體組織，這種組織不穩(wěn)定，存在很大內(nèi)應(yīng)力，會(huì)引起工件發(fā)生變形甚

至開(kāi)裂，通過(guò)回火可以消除應(yīng)力，穩(wěn)定尺寸，獲得需要的性能。所以，淬火后必須及時(shí)回火。

3、什么是表面淬火？其目的是什么？

答：僅對(duì)工件表面進(jìn)行淬火的工藝，稱為表面淬火。其目的是使表層獲得馬氏體組織，提高硬度和

耐磨性，而心部仍保持本來(lái)組織和性能。

4、滲碳的目的是什么？為什么滲碳后一定要淬火和低溫回火?

答：滲碳的目的是提高工件表層的含碳量。滲碳后只有通過(guò)淬火和低溫回火，工件的表面才可以獲

得穩(wěn)定的馬氏體組織，以達(dá)成提高硬度、耐磨性和疲勞強(qiáng)度的目的。

第5部分

一、填空題

1、硅錦硫磷

2、結(jié)構(gòu)鋼工具鋼特殊性能港

3、含碳量W0.25%含碳量0.25%?0.60%含碳量20.60%

4、結(jié)構(gòu)鋼工具鋼

5、灰鑄鐵球墨鑄鐵蠕墨鑄鐵可鍛鑄鐵

二、判斷題1、J2、J3、x

三、選擇題1>CAB2、ACB3、B