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细化晶粒的方法增加过冷度,变质处理,附加振动。
二、纯铁的晶体结构
1、晶体的概念
晶体:
原子在空间有规则的排列
晶格:
把晶体内部各原子的中心用一假想的直线连接起来,所形成的空间格子。
晶胞:
晶格中能代表晶格类型的最小单元。
2、常见的晶格类型
(1)体心立方晶格
(2)面心立方晶格
三、纯铁的同素异晶(构)转变
重结晶
金属在固态下,晶格类型随温度变化的现象。
2.2铁碳合金的基本组织
合金的概念
由一种金属元素与一种或几种其它元素组成的,具有金属特性的物质。
组元:
组成合金的最基本的、独立的物质
相:
金属或合金中,化学成分、晶体结构相同,并与其他部分有界面分开的均匀部分。
组织:
在显微镜下所观察到的金相试样的形貌。
(晶粒大小、形态和分布情况)
一、固溶体
当合金由液态结晶为固态时,组元间仍能互相溶解,并能保持某一组元晶格的均匀固体。
置换固溶体(有限固溶体、无限固溶体)间隙固溶体畸变固溶强化
1、铁素体:
碳溶于α-Fe中形成的固溶体。
F
σb≈250Mpaδ=45%~50%
2、奥氏体:
碳溶于γ-Fe中形成的固溶体。
A
二、化合物
金属化合物:
合金的各组元发生化合作用,生成一种晶体结构不同于任一组元,并具有金属特性的新相。
渗碳体:
铁和碳形成的金属化合物。
Fe3C
三、机械混合物
机械混合物:
由两种或两种以上的相,机械的混合在一起而形成的一种多相组织。
1、珠光体:
铁素体和渗碳体组成的机械混合物。
P
2、莱氏体
高温莱氏体:
奥氏体和渗碳体组成的机械混合物。
Ld
低温莱氏体:
珠光体和渗碳体组成的机械混合物。
Ld’
2.3铁碳合金状态图
一、铁碳合金状态图的建立
合金系
熔点和生成物都有变化
二、铁碳合金状态图的分析
1、状态图中的主要点和线
2、结晶过程分析
3、铁碳合金的分类
工业纯铁:
C<0.0218%
钢
共析钢:
C=0.77%
亚共析钢:
0.0218%<C<0.77%
过共析钢:
0.77%<C<2.11%
白口铸铁
共晶白口铸铁:
C=4.3%
亚共晶白口铸铁:
2.11%<C<4.3%
过共晶白口铸铁:
4.3%<C<6.69%
2.4工业用钢简介
一、钢的分类
1、按冶炼方法分:
平炉钢、转炉钢、电炉钢
2、按脱氧程度分;
沸腾钢、镇静钢、半镇静钢
3、按含碳量分:
低碳钢、高碳钢、中碳钢
4、按质量分:
普通碳钢、优质碳钢、高级优质碳钢
5、按用途分:
结构钢、工具钢
二、碳素钢
1、普通碳素结构钢:
五类20种。
Q235
2、优质碳素结构钢:
08、10、
15、·
·
85.
3、碳素工具钢:
T7、T8、T9、·
T13
三合金钢
1、合金结构钢
低合金结构钢、合金结构钢、合金弹簧钢、滚动轴承钢、易切削结构钢。
2、合金工具钢
高速工具钢、硬质合金
3、特殊性能钢
不锈钢、耐热钢、耐磨钢、磁性材料
3钢的热处理
3.1概述
将钢在固态下,加热到一定温度,经过保温,适当的冷却速度冷却,以改变其内部组织,从而获得所需性能的工艺方法。
普通热处理:
退火,正火,淬火,回火
表面热处理:
表面淬火,化学热处理
其他热处理:
形变热处理,真空热处理等
3.2退火和正火
一、退火
将钢加热到一定温度,保温一定时间,然后缓慢冷却的热处理工艺。
完全退火,球化退火,等温退火,去应力退火,扩散退火,再结晶退火
二、正火
将钢加热至Ac3或Accm以上30~50℃,保温后在静止空气中冷却至室温的热处理工艺。
3.3淬火和回火
一、淬火
将钢加热至Ac3或Ac1以上30~50℃,保温后在淬火介质中快速冷却,以获得马氏体的热处理工艺。
二、回火
将淬火后的钢加热至Ac1以下某一温度,保温一定时间取出空冷或油冷的热处理工艺。
3.4表面淬火和化学热处理
一、表面淬火
只改变表面组织的热处理
1、火焰加热表面淬火
2、感应加热表面淬火涡流
二、表面化学热处理
既改变表面组织,又改变表面化学成分的热处理。
1、渗碳
2、氮化(渗氮)
第二篇铸造
5铸造工艺基础
铸造:
将液态金属(熔融)浇入铸型型腔,使其冷却凝固,而获得毛胚或零件的成型工艺。
铸造生产有:
砂型铸造
特种铸造(熔模、金属型、压力......)
生产特点:
1、可以制造形状复杂、复杂内腔的铸件,(箱体、机架、床身)
2、价格低廉。
3、适应性广泛。
4、机械性能不高,质量难以保证
5、工人劳动强度大,条件差。
5.1铸件中的缩孔与缩松
1、缩孔与缩松的形成
(1)缩孔:
合金的液态收缩和凝固收缩导致铸件最后凝固的部位出现的集中孔洞。
(2)缩松:
合金的液态收缩和凝固收缩导致铸件凝固的部位出现的分散细小孔洞。
5.2铸造内应力、变形和裂纹
一、内应力的形成
1、热应力:
由于铸件各部分冷却速度不同以致在同一时间内铸件各部分收缩不一致,导致相互约束而引起的内应力。
热应力使:
厚壁或心部受拉伸,薄壁或表层受压缩。
2、机械应力:
铸件在固态收缩时,受到铸型或型芯的机械阻碍而形成的内应力。
二、铸件的变形与防止
同时凝固,反变形,自然时效
三、铸件的裂纹与防止
1、热裂:
高温下形成的裂纹。
裂纹短,缝隙宽,形状曲折缝内呈氧化色
2)冷裂:
低温下形成的裂纹。
裂纹细小,呈连续直线状,缝内呈轻微氧化色。
1.3铸件的质量控制
一、铸件缺陷名称及分类
1、孔眼:
气孔、缩孔、缩松、渣眼、砂眼、铁豆
2、裂纹;
热裂、冷裂
3、形状、尺寸和重量不合格:
多肉、浇不足、落砂、抬箱、偏芯、变形等。
4、表面缺陷:
粘砂、夹砂、冷隔
5、成分、组织和性能不合格:
化学成分不合格、金相组织不合格、偏析、过硬(白口)、物理、力学性能不合格。
二、质量控制措施
1、合理选定铸造合金和铸件结构
2、合理制定铸件的技术要求
3、模样质量检验
4、铸件质量检验
5、铸件热处理
6常用合金铸件的生产
6.1铸铁件生产
一、灰铸铁
1、灰铸铁的性能
石墨HT200
减摩性好、吸震性好、缺口敏感性低、良好的铸造性和切削性。
“充满裂纹的钢”
二、球墨铸铁QT400-17
三、蠕墨铸铁RuT300
四、可锻铸铁KTH300-06
五、合金铸铁
7砂型铸造
砂型成型工艺:
怎样用型砂制作砂型的型腔。
分型面:
砂箱间的接触表面。
每块砂型的剖分面
分模面:
整体模样的剖分面。
7.1造型方法的选择
一、手工造型
整体模造型
分模模造型
挖砂造型
活块造型
三箱造型
二、机器造型
机器造型主要将繁重的紧砂和精细的起模等主要操作实现机械化
2、机器造型的工艺特点:
优点:
生产率高、尺寸精度、表面质量好,劳动条件改善。
缺点:
投资大,不适合三箱、活块造型。
8特种铸造
8.1熔模铸造
一熔模铸造的工艺过程
1蜡模制造
(1)压型制造
(2)蜡模的压制
(3)蜡模组装
二、熔模铸造的特点和适用范围
(1)由于铸型精密,型腔表面极为光洁,故铸件的精度及表面质量均优
(2)由于型壳用高级耐火材料制成,故能用于生产高熔点的黑色金属铸件.
(3)生产批量不受限制,除适用于成批大量生产外,也可用于单件生产.
熔模铸造的主要缺点是:
(1)原材料价格昂贵.
(2)工艺过程复杂.
(3)生产周期长(4-15天)
熔模铸造有如下优点:
(4)铸件成本高
第二节金属型铸造
一金属型构造
二金属型的铸造工艺
1喷刷涂料金属型的型腔和金属表面必须喷刷涂料
2金属型应保持一定的工作温度
3适合的出型时间
三金属型铸造的特点和适用范围
金属型铸造可"
一型多铸"
便于实现机械化和自动化生产,提高生产率.铸件的精度和表面质量比砂型铸造显着提高.金属型铸造主要用于铜,铝合金铸件的大批生产,如铝活塞,气缸盖,油泵壳体,铜瓦,衬套,轻工业品.
第三节压力铸造
一压力铸造的工艺过程
卧式压铸机的工作过程:
(1)注入金属
(2)压铸(3)取出铸件
二压力铸造的特点和适用范围
有如下优越性:
1、铸件的精度及表面质量较其他铸造方法均高
2、可压铸形状复杂的薄壁件,或直接铸出小孔,螺纹,齿轮等
3、铸件的强度和硬度都较高.
4、压铸的生产率较其他铸造方法均高.
第四节低压铸造
低压铸造是介于重力铸造(如砂型铸造,金属型铸造)和压力铸造之间的一种铸造方法.
一低压铸造的基本原理:
二低压铸造的特点和适用范围
第五节离心铸造
将液态合金浇入高速旋转的铸型,使金属液在离心力作用下充填铸型并结晶,这种铸造方法称作离心铸造.
一、离心铸造的基本方式
离心铸造必须在离心铸造机上进行.根据铸型旋转空间位置的不同,离心铸造机可分为立式和卧式两大类:
立式离心铸造机上的铸型是绕垂直轴旋转的;
卧式离心铸造机上铸型是绕水平轴旋转的.
二、离心铸造的特点和适用范围
具有如下优点:
(1)利用自由表面生产圆筒形或环形铸件时,可省去型芯和浇注系统,因而省工,省料,降低了铸件成本.
(2)在离心力的作用下,铸件呈由外向内的定向凝固,而气体和熔渣因密度较金属小,则向铸件内腔(即自由表面)移动而排除,故铸件极少有缩孔,缩松,气孔,夹渣等缺陷.
(3)便于制造双金属铸件.
离心铸造的不足之处:
(1)依靠自由表面所形成的内孔尺寸偏差大,而且内表面粗糙,若需切削加工,必须加大余量.
(2)不适于密度偏析大的合金及轻合金铸件,如铅青铜,铝合金,镁合金等.
此外,因需要专用设备的投资,故不适于单件,小批量生产.
第六节其他特种铸造方法
一陶瓷型铸造
陶瓷型铸造是以陶瓷作为铸型材料的一种铸造方法.
1,基本工艺过程
(1)砂套造型
(2)灌浆与胶结
(3)起模与喷烧
(4)烘烧与合箱
(5)浇注
二、实型铸造
1、泡沫塑料模
发泡成型加工成型
2、铸造工艺
3、特点
没有分型面
简化工艺设计
尺寸精度好
第三篇金属压力加工
利用金属在外力作用下所产生的塑性变形,来获得具有一定形状、尺寸和力学性能的原材料、毛坯或零件的生产方法。
轧制、拉拔、挤压、
锻造(自由锻模锻)、板料冲压
轧制:
金属坯料在两个回转轧辊的空隙中受压变形,以获得各种产品的加工方法
拉抜:
金属坯料被拉过拉拔模的模孔而变形的加工方法
挤压:
金属坯料在挤压模内被挤出模孔而变形的加工方法
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
自由锻模锻
板料冲压:
金属坯料在冲模间受外力作用而产生变形或分离的加工方法
第一章金属的塑性变形
塑性变形:
材料断裂前发生的不可逆的永久变形。
金属在外力作用下,使其内部产生应力,当外力增大到使金属的内应力超过该金属的屈服极限以后,外力停止作用,金属的变形也并不消失。
第一节金属塑性变形的实质
晶体内部产生滑移
第二节塑性变形对金属组织和性能的影响
内部组织变化:
(1)晶格沿变形最大的方向伸长
(2)晶格与晶粒均发生扭曲,产生内应力
(3)晶粒间产生碎晶
性能变化
加工硬化(冷变形硬化、冷作硬化)
金属变形后,强度、硬度提高,而塑性、韧性下降的现象。
金属的回复和再结晶
回复温度:
T回=(0.25~0.3)T熔
再结晶温度:
T再=0.4T熔
T回、T熔、T再分别是绝对温度表示的金属
回复、熔化、再结晶温度
塑性变形分为冷变形和热变形
冷变形:
在再结晶温度以下的变形。
热变形:
在再结晶温度以上的变形。
金属在压力加工产生塑性变形时,其晶粒形状和沿晶界分布的杂质形状都发生了变形,它们沿变形方向被拉长,呈纤维形状。
这种结构叫作纤维组织。
应使零件在工作中产生的最大正应力方向与纤维方向重合,最大剪应力方向与纤维方向垂直。
第三节金属的可锻性
是衡量材料在经受压力加工时获得优质零件难易程度的工艺性能。
评定指标:
塑性变形抗力
影响因素
一.金属的本质
1.化学成份的影响
2.金属组织的影响
二、加工条件
1.变形温度的影响
2.变形速度的影响
3.应力状态的影响
第二章锻造
定义:
利用冲击力或压力使金属在抵铁间或锻模中产生变形,从而获得所需形状及尺寸的锻件的工艺方法。
第一节锻造方法
分类:
手工锻造和机器锻造
所用设备分类:
分为锻锤类、水压机、机械压力机三类
一、自由锻
1、基本工序:
使金属坯料产生一定程度的塑性变形,以达到所需形状和尺寸的工艺过程。
生产中常采用的有
镦粗:
使坯料高度减小、横截面增大的工序。
拔长:
使坯料横截面减小、长度增大的工序。
冲孔:
使坯料具有通孔和盲孔的工序。
弯曲:
使坯料轴线产生一定曲率的工序。
扭转:
使坯料的一部分相对于另一部分绕其轴线旋转一定角度的工序。
错移:
使坯料的一部分相对于另一部分平移错开的工序。
切割:
分割坯料或去除余量的工序。
锻接:
两件坯料连接成一体的工序。
2、辅助工序:
为基本工序操作方便而进行的预先变形工序
压钳口倒棱压肩
3、精整工序:
用以减少锻件表面缺陷而进行的工序
二、模锻
定义:
在高强度金属锻模上,预先制出与锻件形状一致的模膛,使坯料在模膛内受压成形,从而获得锻件的工艺方法。
按使用的设备分类:
锤上模锻、胎模锻、压力机上模锻等。
1、锤上模锻
所用设备蒸汽-空气模锻锤、无砧座锤、高速锤等
锻模结构模膛根据其功用不同可分为模锻模膛和制坯模膛
与自由锻比较有如下优点:
1.生产率高.2.模锻尺寸精确,加工余量小3.可以锻造出形状比较复杂的锻件
4.可以节省金属材料减少切削加工工作量。
4、胎模锻
在自由锻设备上使用胎膜生产锻件的方法
胎膜的种类:
扣模、筒模、合膜
胎模锻与自由锻比较有以下特点:
(1)胎模锻件的形状和尺寸基本与锻工技术无关,靠模具保证,对工人技术要求不高,操作简便,生产率较高
(2)胎模锻造的形状准确,尺寸精度较高,因而敷料少,加工余量小
(3)胎模锻件在胎模内成形,锻件内部组织致密纤维分布更符合性能要求
胎模与模锻比较有以下特点:
(1)胎模锻造不需采用昂贵设备,并扩大了自由锻设备的生产范围
(2)胎模锻造工艺操作灵活,可以局部成形
(3)胎模是一种不固定在锻造设备上的模具,结构较简单,制造容易,且周期短
第三章板料冲压
利用冲模使板料产生分离或变形的加工方法。
通常是在冷态下进行,所以又叫冷冲压
用途:
板料冲压广泛应用于制造金属成品的工业部门。
在汽车、航空、电器、仪表及国防等工业中占有极重要的地位
特点:
可冲复杂零件,且废品少
表面质量、互换性好
操作简单、便于机械化、自动化
冲模制造复杂,只有在大批量生产进才显出其优越性
第一节分离工序
使坯料的一部分与另一部分相分离的工序。
一.落料及冲孔(统称冲裁)
1、冲裁变形过程
2、凸凹模间隙
3、凸凹模刃口尺寸的确定
4、冲裁件的排样
二.修整:
利用修整模沿冲裁件外缘或内孔刮削一薄层金属,以切掉存留的剪裂带和毛刺
三.切断:
用剪刃或冲模将板料沿不封闭轮廓进行分离的工序
第二节变形工序
使坯料的一部分相对于另一部分产生位移而不破裂的工序。
如拉深、弯曲、翻边等
一.拉深:
利用模具使坯料变形成开口空心零件的工序
1、拉深过程
2、拉深中的废品
3、旋压
二.弯曲:
坯料的一部分相对于另一部分弯曲成一定角度的工序
三.翻边:
在带孔的平坯料上用扩孔的方法获得凸缘的工序
四.成型:
利用局部变形使坯料或半成品改变形状的工序
第三节冲模简介
一、简单冲模
二、连续冲模
三、复合冲模
第四篇焊接
将两块分离的金属用加热或加压,或既加热又加压的方法,使其借助于原子间的结合与扩散作用,使分离的金属材料牢固地连接起来的工艺过程。
船舰、高炉壳体、压力容器、建筑构架和车厢等等都是用焊接方法制造的。
种类:
按焊接过程的特点分为熔化焊、压力和钎焊三大类。
而其中应用最普遍的是熔化焊中的电弧焊。
第一章电弧焊
第一节焊接电弧
焊接电弧是在电极与工件之间的气体介质中长时间的放电现象。
第二节焊接接头的组织与性能
一.焊接工件上温度的变化与分布
二.焊接接头组织与性能
三.改善焊接热影响区组织和性能的方法
第三节焊接应力与变形
一.产生的原因和典型示例
在焊接过程中对焊件进行局部的不均匀加热会产生焊接应力与变形
常见的几种基本形式:
(1)收缩变形
(2)角变形
(3)弯曲变形
(4)扭曲变形
(5)波浪形变形
冶金特点#
1、加热快
2、熔池体积小,冷却快
防止空气对焊接区的有害影响
保证焊缝质量
二、电焊条
焊条的组成:
由焊条芯和药皮组成
焊条芯
是导电和填充金属。
质量要求高,特殊冶炼而成
2、焊条药皮
保证焊缝金属质量的主要因素
作用:
(1)稳定电弧添加钾、钠、锑使其易电离,以增加导电性
(2)造气防止空气的有害影响
(3)造渣使金属与空气隔离,保证液态金属不被氧化、氮化;
使焊缝金属缓冷,减少焊接应力;
保证脱氧,脱S、P、H。
(4)渗入合金元素
药皮的种类:
分为酸性焊条和碱性焊条
手弧焊特点:
操作灵活,适应性强
生产力低,质量不稳
对工人技术要求高
第五节埋弧焊
一、焊接过程
二、特点
1、生产率高2、质量稳定
3、节省材料4、改善了劳动条件
三、埋弧焊的焊丝与焊剂
四、埋弧焊工艺
第六节气体保护焊
一、氩弧焊
1、不熔化极氩弧焊2、熔化极氩弧
第七节等离子弧焊接与切割
自由电弧:
未受外界约束的电弧
机械压缩效应
热压缩效应
电磁收缩效应
第二章其他常用焊接方法
第一节电阻焊
一、点焊
分流现象
第二节摩擦焊
利用工件间相互摩擦产生的热量,同时加压而进行的焊接
第三节钎焊
一、硬钎焊
二、软钎焊
第四节电渣焊
利用电流通过熔渣所产生的电阻热进行焊接的方法。
可焊接很厚的工件,不用开坡口。
第五节真空电子束焊
以极高速电子流束冲击工件(将动能转变为热能)的焊接方法。
第六节激光焊接
第七节气焊
第五篇切削加工
切削加工是使用切削工具,在工具和工件的相对运动中,把工件上多余的材料层切除,使工件获得规定的几何参数和表面质量的加工方法。
第五章切削加工的基础知识
切削加工分类:
机械加工:
车、钻、刨、铣、磨及齿轮加工等
所用的机床:
车床、钻床、刨床、铣床磨床等
钳工:
锯、锉、錾、刮、研、钻、铰、攻螺纹、套螺纹等。
第一节
金属切削机床的基本知识
工作母机
1、按加工方式、加工对象或主要途径分
车床、钻床、镗床、磨床、齿轮加工机床、螺纹加工机床、铣床、刨插床、拉床、特种加工机床、锯床和其他机床等
车床、钻床、刨床、磨床、铣床、
2、按加工工件大小和机床质量分
仪表机床、中小机床、大型机床、重型机床和超重型机床
3、按机床适用范围分
通用机床、专门化机床和专用机床
4、按加工精度分
普通精度级机床、精密级机床和高精度级机床
5、机床型号
按GB1838-85金属切削机床型号编制方法
例:
MM1432A
M--类型代号:
磨床类
M--通用特性代号:
精密
1--组别代号:
外圆磨床组
4--系别代号:
万能外圆磨床系
3、2--主要参数:
最大磨削直径320mm
A--重大改进顺序号:
第一次重大改进
第二节切削运动与切削用量
共同规律
内外圆面、平面、成型面。
一.切削运动
切削运动可以是旋转的、直行的、连续或间歇的。
1、主运动
使刀具和工件之间产生相对运动,促使刀具前刀面接近工件而实现切削。
主运动是切下切屑最基本的运动。
2、进给运动
使刀具与工件之间产生附加的相对活动,与主运动配合,即可连续地切除切屑,获得具有所需几何特性的已加工表面。
进给运动是使金属不断投入切削,从而加工出完整表面所需的运动。
二.切削用量(三要素)
1、切削速度Vc:
切削刃上选定点相对于工件主运动的瞬间速度
2、进给量f:
刀具在进给运动方向上相对于工件的位移量。
进给速度
3、背吃刀量(切削深度)ap
待加工表面与已加工表面间的垂直距离。
第二节刀具材料与车刀的几何形状
一、刀具材料的基本要求
1、较高的硬度,常温硬度一般在60HRC以上。
2、足够的强度和韧度,以承受切削力、冲击和振动。
3、较好的耐磨性,以抵抗切削过程中的磨损,维持一定的切削时间
4、较高的耐热性,以便在高温下仍能保持较高硬度。
5、较好的工艺性,以便于制造各种刀具。
二、常用刀具材料
1、高速钢
如W18Cr4V是国内使用最为普遍的刀具材料,广泛地用于制造形状较为复杂地各种刀具
2、硬质合金YG3、YG6,YT5、YT30。
3、陶瓷材料AL2O3
二.刀具角度
1、车刀切削部分的组成
1、前刀面
刀具上切屑流过的表面。
2、后刀面
主后刀面:
与加工表面相对的表面。
副后刀面:
与已加工表面相对的表面。
3、切削刃
主切削刃:
前刀面与主后刀面的交线。
副切削刃:
前刀面与副后刀面的交线。
4、刀尖
主切削刃与副切削刃的交点。
2、车刀切削部分的主要角度
(1)刀具静止参考系
a.?
基面
通过主切削刃上某一点,与该点切削速度方向垂直的平面。
b.?
切削平面
通过主切削刃上某一点,与该点加工表面相切的平面(包含切削速度)。
c.?
?
主剖面(正交平面)
通过主切削刃上某一点,与主切削刃在基面上投影垂直的平面
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