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1、机械制造基础第一部分 工程材料与热处理第二章 金属的组织结构第一节 金属的晶体结构与结晶常见金属的晶体结构：1、体心立方晶格；2、面心立方晶格；3、密排立方晶格金属的结晶过程就是由晶核的形成和晶粒的长大两个基本过程组成的。晶粒越细小，金属的强度、硬度越高，塑性、韧性越好。在不同的温度区间，金属的晶体结构具有不同的晶格类型，称为同素异晶转变同素异晶转变，是金属的一个重要性能。凡是具有同素异晶转变的金属及其合金。都可以用热处理的方法改变其性能合金是由两种或两种以上的金属或金属与非金属组成的。合金在固态时，合金组元互相溶解，即在某组元的晶格中含有其它组元的原子，这种新相称为固溶体金属化合物一般具有较
2、复杂的晶体结构，熔点高，性能硬而脆。塑性、韧性几乎为零，所以很少单独使用。 当合金中含有金属化合物时，将使合金强度、硬度和耐磨性提高 ，而塑性降低。因此，化合物是许多合金材料的重要强化相，与固溶体适当配合，可提高金属的综合力学性能。在合金中，由两或两种以上的相按一定的质量分数组成的物质叫做机械混合物。铁碳合金的基本组织： 1铁素体（F） 2奥氏体（A） 3渗碳体（Fe3C）4珠光体（P） 1.工业纯铁c0.0218% 2.钢 c（0.02182.11）% (亚共析、共析、过共析钢） 3.白口铁c=（2.116.69）%（亚共晶、共晶、过共晶白口铁）如图ak/(J/cm2)第四节 碳钢、铸铁杂质
3、对碳钢性能的影响：锰，硅，硫，磷的影响 ，1.按钢中含碳量分有：1）低碳钢 ；2）中碳钢 ； 3）高碳钢。2.按冶金性质分有：3.按用途分有：1) 碳素结构钢; 2) 碳素工具钢。（属高碳钢）1.碳素结构钢；牌号 如： Q235AF 低碳钢和中碳钢 2.优质碳素结构钢08、10、45等数字，表示钢中含碳质量份数的万倍。上面牌号即表示钢中含碳量分别为0.08%、0.10%、0.45%等， 3.碳素工具钢;牌号 用字母“T”(“碳”的汉语拼音首字母)+数字(数字表示钢中含碳量的千倍)。如T8,表示含碳质量分数为0.8%的“碳”素工具钢。用途：主要用于制造各种低速的刀具、工具、量具和模具。4. 铸造
4、碳钢在生产中有的零件形状复杂、力学性能要求高，难以用锻压或切削加工方法来制成。通常采用碳钢铸造。 牌号 如： ZG270-500由于铸钢中含碳量在（0. 150.6）%范围内。铸铁是指由铁、碳、硅组成的合金系的总称铸铁分三类 ：灰口铸铁 ：是工业上最常用的铸铁，按石黑存在的形式又分灰铸铁；球墨铸铁；可锻铸和里蠕墨铸铁。 白口铸铁 碳主要以渗体存在 3白口铸铁 ，另一部分以渗碳体存在 灰铸铁的牌号 如： HT200 6.球墨铸铁球墨铸铁的牌号 如QT600-37.可锻铸铁3）可锻铸铁的牌号及应用 如：“KTH”表示“黑”心“可”锻铸“铁”；“KTZ”表示“珠”光体“可”锻铸“铁”；“KTZ550
5、4”蠕墨铸铁的牌号 如 RuT420 第三章 钢的热处理热处理的定义：将固态金属采用适当的方式进行加热 、保温和冷却以获得所需组织结构与性能的工艺。钢的热处理不仅可以改善其组织和性能，还可以改善其加工性能。更重要的是赋于零件的最终性能的关键工序。将热处理工艺分为两类。整体热处理：包括退火、正火、淬火和回火等。 表面热处理：包括表面淬火、渗碳、渗氮、碳氮共渗。任何热处理过程都是由加热、保温和冷却三个阶段组成的 二、共析钢过冷奥氏体等温转变的产物1高温转变的产物（727 550 ） 珠光体。 2中温转变的产物（550 230 ） 贝氏体。 3低温转变的产物（ 230 ） 马氏体。 钢 的退火与正火
6、机械零件经过铸造、锻压、焊接等工艺后。会存在内应力，组织粗大，不均匀，偏析等缺陷。 淬火的加热温度：亚共析钢：加热温度一般为AC3+（3050） 过共析钢：加热温度一般为AC1+（3050）加热介质：通常在电炉、燃料炉、盐浴炉和铅浴炉中进行。(3) 钢的淬透性 -指钢在淬火后得淬硬层深度的能力。钢的淬透性取决于其化学成份2回火 将淬火后获得马氏体组织的钢重新加热到AC1以下的某一温度，经保温后缓慢冷却到室温这一热处理过程 回火马氏体 回火屈氏体 回火索氏体第四节 钢的表面热处理有些零件，采用表面热处理可以获得表面高硬度和心部高韧性。 一、表面淬火1火焰加热表面淬火法 2感应加热表面淬火法二、化
7、学热处理1渗碳 2氮化3碳氮共渗第四章 合金钢在冶炼碳钢时有目的地加入一种或几种合金元素所得到的特定性能的钢。称为合金钢。 合金元素的加入使冶炼、铸造、焊接及热处理工艺变得复杂了，成本也提高了在合金钢中常加入的合金元素有：锰、硅、铬、镍、钼、钨、钒、钛、铝、硼和稀土等。 一、合金钢的分类和编号4）按用途分类: 合金结构钢 合金工具钢 特殊性能钢2、合金钢的编号 编号原则“数字 +化学元素 +数字”。 2）合金工具钢：牌号前面用一位数字表示平均含碳质量分数的千倍， 3）特殊性能钢： 表示方法与合金工具钢基本相同。4）滚动轴承钢：二、合 金 结 构 钢 1、低合金高强度结构钢低碳（ Wc0.20%
8、 ）低合金（一般合金元素总量 WMc3% ）2、合金渗碳钢 3、合金调质钢 4、合金弹簧钢 5、滚动轴承钢 三、合金工具钢用于制造刃具、模具、量具等工具的钢。称为工具钢1、合金刃具钢对刃具钢的性能要求是：1）高硬度 2）高耐磨性3）高热硬性 4）足够的强度、塑性和韧性。刃具钢又分两类： 低合金工具钢 高速钢 2、合金模具钢Cr12是最常用的冷作模具钢最常用的热压模具钢是3Cr2W8V四、 特 殊 性 能 钢1、不锈钢2、耐热钢 第五章 有色金属第2部分 毛坏的成型方法 P113第八章 铸造1铸造 、锻压和焊接三种基本的毛坯成形方法。 2相同尺寸的锻件比，组织性能较差，承载能力不及锻件3铸造的工
9、艺方法很多，一般可将其分为砂型铸造和特种铸造两大类4铸造是将液态金属浇入与零件形状相适应的铸型中，待其冷凝后获得合格铸件的方法。 5铸造获得的毛坯或零件称为铸件6相同尺寸的锻件比，组织性能较差，承载能力不及锻件7砂型铸造是铸型的原材料主要为型砂。而且液态金属完全靠重力充满铸型的型腔时。称为砂型铸造。8砂型铸造 一般可分为手工砂型铸造和机器砂型铸造9特种铸造凡是不同于砂型铸造的其它各种铸造方法， 统称为特种铸造。如金属型铸造、压力铸造、离心铸造、熔模铸造、低压铸造等。10压力铸造：液体金属在高压作用下，以高速压入金属的铸型中，并在压力下冷凝制得铸件的方法，称为压力铸造。简称压铸。11压铸应用：主
10、要用于有色合金薄壁铸件的大批生产。不能进行热处理12在铸造生产中用易熔化的材料（如蜡料）制成模样（铸型），然后将液体金属浇入熔模形成的型壳（铸型）型腔中，待冷凝后获得铸件的方法称为熔模铸造。失蜡铸造（精密铸造） 13灰铸铁的性能特点：灰铸铁在生产中应用是最广的。它的抗拉强度不高。但具有良好的吸震性、小的缺口敏感性和良好的自润滑作用及贮油结构。因此，应用于：承受不大冲击载荷、需要减震、耐磨的零件。常用灰铸铁制造。14：铸造工艺性能好的表现：熔点低，结晶温度范围小。流动性好。总收缩率小，铸件不易生产缩孔、裂纹等缺陷15可锻铸铁又称玛铁，是将白口铸铁作高温长时间退火处理后制得的。经处理，使铸铁中的F
11、e3C发生分解，析出团絮状石墨，铸件力学性能提高，尤其可贵的是它具有一定的塑性与韧性 ， 故得可锻铸铁的名，并不是真能锻打。16铸铁种类：灰铸铁，孕育铸铁，可锻铸铁，球墨铸铁，蠕墨铸铁17上述各种铸铁性能比较：力学性能变好。铸铁性能变差，适用于不同的铸件18哪些材料可以铸造：铸铁，铸钢，铜合金，铝合金19：铝合金种类：铝硅合金，铝铜合金，铝镁合金，铝锌合金第九章 锻压 P1281锻压：是利用金属坯料在力作用下，产生塑性变形，制造具有一定形状，尺寸和性能要求的毛坯或零件的成形方法。 2压力加工方法有：轧制、拉拔、挤压、自由锻、模锻和板料冲压等。见图91 3加工硬化也称变形强化或冷作硬化：是指随着
12、金属冷变形程度的增加，金属材料的强度和硬度不断提高而塑性和韧性不断下降的现象。4冷作硬体化的意义：强化金属的重要手段，适用于不能热处理金属。例如：铝能进行热处理吗？通过什么手段增加强度：冷作硬化5锻造性又称可锻性，是表征金属适应锻压的能力。可用塑性及变形抗力两个方面的性能指标来衡量。金属塑性高，变形抗力低则锻造性能好。反之锻造性能就差。 6影响金属塑性变形能力和变形抗力的因素：1）化学成分：不同化学成份的金属其锻造性能不同。一般纯金属的锻造性能优于合金；钢中的碳含量越低锻造性能越好；所含的合金元素越多时锻造性能明显下降。2）金属组织：对于同样成份的金属，组织结构不同，其锻造性能也有较大的区别。
13、固溶体的锻造性能优于金属化合物。钢中碳化物弥散分布的程度越高，晶粒越细小均匀，其锻造性能越好。反之则差。3）温度：在一定的温度范围内，随着变形温度升高，锻造性能提高。但温度过高会出现过热、过烧等缺陷，塑性反而下降，受外力作用时易产生脆断和裂纹，因此，要严格控制锻造温度。7自由锻：自由锻是用冲力或压力，使金属坯料在上、下铁砧之间变形，金属受力变形时，在铁砧间各个方向的流动是自由的，故称为自由锻。8自由锻可分为手工锻造和机器锻造两种9自由锻基本工序分：镦粗、拔长、冲孔、切割、弯曲、错移和扭转等。10模锻是使金属坯料在锻模膛内，承受冲击力或压力作用而被迫塑性变形。获得锻件的成形方法。 11锤上模锻工
14、艺流程为：切断加热模锻切边校正热处理中间检验清理（酸洗或喷丸）精压检验等过程。最后获得成品锻件。 型材：型钢有：角钢，凹钢，工字钢，台阶轴制作：车制，铣，锻造，焊接，过盈配合切削加工与机加工第十七章制作锒头属于钳的工工种：列举钳工工序有：机械工人指从事那些工种的人员：切削加工：车床、铣床、刨床、钻床和磨床。切削运动分主运动和进给运动第十八章 各种表面的加工P2641它是用切削刀具对金属毛坯进行切削加工，以获得一定形状、尺寸和表面质量的机械零件的机器，简称为机床。 2常用机床有：按产品的工作原理、结构性能及使用范围划分为：车床、钻床、镗床、磨床、齿轮加工机床、螺纹加工机床、铣床、刨床、插床、拉床、锯床及半自动车床和其它机床共十二大类，3机械外形识别是何种机床P2654机床的代号：车，铣，刨，磨， 编号C61405车，铣的基本结构名称，P2676外圆表面加工：车削、磨削7工件装夹方法：P268
