《金屬工藝學(xué)》學(xué)習(xí)包

目錄

課程任務(wù)和學(xué)習(xí)方法................................................2

笫一章金屬材料性能..............................................1

習(xí)題..........................................................2

第二章金屬和合金晶體結(jié)構(gòu)和結(jié)晶..................................3

力題..........................................................5

笫三章鐵碳合金....................................................6

月題..........................................................7

第四章鋼熱處理..................................................8

習(xí)題..........................................................10

笫五章鋼鐵材料表面熱處理........................................

習(xí)題

第六章常見工程材料...................................................11

見題.........................................................13

第七章鑄造成形....................................................14

習(xí)題.........................................................15

笫八章鍛壓成形.....................................................16

習(xí)題........................................................17

笫九章焊接和膠結(jié)成形..............................................18

月題........................................................21

第十章機(jī)械零件材料及毛坯選擇和質(zhì)量檢驗(yàn)..........................22

月題........................................................24

笫十一章金屬切削加工基礎(chǔ)知識(shí)....................................25

習(xí)題........................................................28

第十二章切削加工方法..............................................29

月題........................................................31

笫十三章機(jī)械加工工藝過程基礎(chǔ)知識(shí)................................32

見題........................................................34

第十四章零件結(jié)構(gòu)工藝性..........................................35

習(xí)題........................................................35

笫十五章優(yōu)異制造技術(shù)..............................................

習(xí)題............................................................

習(xí)題答案36

課程任務(wù)和學(xué)習(xí)方法

一、本課程特點(diǎn)

1、本課程是一門相關(guān)機(jī)械零件制造方法及其用財(cái)綜合性技術(shù)基礎(chǔ)課。

2、本課程實(shí)踐性很強(qiáng)，學(xué)生應(yīng)主動(dòng)認(rèn)真地參與生產(chǎn)實(shí)習(xí)和實(shí)踐，才能更有效地掌握

本門課程知識(shí)，方便為后續(xù)專業(yè)課程學(xué)習(xí)和以后生產(chǎn)實(shí)踐打下很好基礎(chǔ)。

二、本課程任務(wù)

1、了解常見工程材料種類、性能及改性方法，初步掌握其應(yīng)用范圍和選擇標(biāo)準(zhǔn)。

2、掌握關(guān)鍵毛坯成形方法基礎(chǔ)原理和工藝特點(diǎn)，含有選擇毛坯及工藝分析初步能力。

3、掌握多種關(guān)鍵加工方法實(shí)質(zhì)、工藝特點(diǎn)、基礎(chǔ)原理和設(shè)備；了解零件加工工藝過

程，能制訂簡(jiǎn)單制造工藝過程。

4、了解零件結(jié)構(gòu)工藝性。

三、本課程學(xué)習(xí)方法

1、每章學(xué)習(xí)時(shí)，首先閱讀自學(xué)指導(dǎo)書，了解本章學(xué)習(xí)目標(biāo)中關(guān)鍵內(nèi)容，和關(guān)鍵、難

點(diǎn)所在，以后閱讀教材和自學(xué)指導(dǎo)書中本章基礎(chǔ)內(nèi)容閱讀指導(dǎo)。閱讀時(shí)要重視對(duì)基礎(chǔ)概

念、基礎(chǔ)理論了解，同時(shí)要主動(dòng)開展理論和實(shí)踐結(jié)合。

2、每章閱讀了解后，耍結(jié)合復(fù)習(xí)思索題進(jìn)行自檢，看是否初步掌握基礎(chǔ)內(nèi)容，并要

立即完成習(xí)題作業(yè)，以求達(dá)成較牢靠掌握基礎(chǔ)內(nèi)容。

3、每章學(xué)完后，要閉日回想，循序總結(jié)，自測(cè)自驗(yàn)。依據(jù)記憶和熟練周期，階段性

安排復(fù)習(xí)，恢復(fù)和喚起所學(xué)過內(nèi)容，以求達(dá)成深入、全方面、牢靠地掌握所學(xué)內(nèi)容；并

加強(qiáng)實(shí)踐訓(xùn)練，多干、多看、勤思索、多積累。這么才能夠良好地完成本課程學(xué)習(xí)任務(wù)。

四、閱讀教材選擇和刪減內(nèi)容

1、本課程采取中國(guó)機(jī)械工業(yè)教育協(xié)會(huì)組編，劉會(huì)霞主編《金屬工藝學(xué)》教材。

2、教材中帶第五章鋼鐵材料表面熱處理、第十五章優(yōu)異制造技術(shù)為加寬內(nèi)容，為非

必讀內(nèi)容，讀者可依據(jù)需要學(xué)習(xí)，但不計(jì)入要求課時(shí)內(nèi)和考試范圍。

第1章金屬材料性能

一、學(xué)習(xí)目標(biāo)

1、清楚金屬材料性能包含哪些內(nèi)容。

2、掌握金屬材料力學(xué)性能各項(xiàng)指標(biāo)概念，符號(hào)及表示方法，應(yīng)用條件和范圍。

3、了解金屬材料物理、化學(xué)性能及應(yīng)用。

二、基礎(chǔ)內(nèi)容

1、金屬材料性能

1）使用性能

包含：力學(xué)性能、物理性能、化學(xué)性能。

2）工藝性能

包含：鑄造性能、鑄造性能、焊接性能、切削加工性能和熱處理性能。

2、載荷概念

1）靜載荷：大小不變或變動(dòng)很慢載荷。

2）沖擊載荷：忽然增加或消失載荷。

3）疲憊載荷：周期性動(dòng)載荷。

3、金屬材料力學(xué)性能各項(xiàng)指標(biāo)概念符號(hào)及表示方法應(yīng)用條件和范圍

1）強(qiáng)度

概念：金屬材料在載荷作用下抵御塑性變形或斷裂能力。

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

抗拉強(qiáng)度。b一一材料拉斷前所承受最大應(yīng)力。單位為Mpao

應(yīng)用條件和范圍：設(shè)計(jì)機(jī)械零件和選材關(guān)鍵依據(jù)。

2）塑性

概念：金屬材料在載荷作用下產(chǎn)生塑性變形而不停裂能力。

符號(hào)表示：斷后伸長(zhǎng)率6一一試樣拉斷后，標(biāo)距長(zhǎng)度相對(duì)伸長(zhǎng)率。

斷面收縮率中一一試樣拉斷后，試樣截面積相對(duì)收縮率。

應(yīng)用條件和范圍：材料進(jìn)行壓力加工時(shí)選材關(guān)鍵依據(jù)。

3）硬度

概念：材料表面局部體積內(nèi)抵御另一物體壓入時(shí)變形能力。

符號(hào)表示：布氏硬度HB

洛氏硬度HR

應(yīng)用條件和范圍：布氏硬度關(guān)鍵用于測(cè)量灰鑄鐵、有色金屬和經(jīng)過退火、正火

和調(diào)質(zhì)鋼材等材料。HBS適于測(cè)量硬度值小于450材料，HBW適于測(cè)量硬度值小

于650材料。洛氏硬度計(jì)可測(cè)定軟金屬材料?，也可測(cè)定硬金屬材料。HRA關(guān)鍵用于

測(cè)量硬質(zhì)合金、表面淬火鋼；HRB關(guān)鍵用于測(cè)量軟鋼、退火鋼、銅合金等；HRC關(guān)

鍵用于測(cè)量通常淬火鋼。

4）沖擊韌度

概念：金屬材料抵御沖擊載荷載荷作用而不破壞能力。

符號(hào)表示：沖擊吸收功Ak。

沖擊韌度ak。

應(yīng)用條件和范圍：沖擊韌度值通常只作為選材時(shí)參考，不能作為計(jì)算依據(jù)。材

料數(shù)次沖擊抗力關(guān)鍵取決于塑性；沖擊能量地時(shí)，關(guān)鍵取決于強(qiáng)度。

5）疲憊強(qiáng)度

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

符號(hào)表示：疲憊強(qiáng)度6T

應(yīng)用條件和范圍：黑色金屬循環(huán)周次107次方，有色金屬和一些高強(qiáng)鋼循環(huán)周

次108次方。

三、本章關(guān)鍵

金屬材料力學(xué)性能各項(xiàng)指標(biāo)概念，符號(hào)及表示方法，應(yīng)用條件和范圍。

四、習(xí)題

一、填空題

1、金屬性能包含（）性能和（）性能。

2、材料工藝性能包含（）、（）、（）、（）和（）。

3、填寫下列力學(xué)性能指標(biāo)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、判定題

1、塑性變形隨載荷去除而消失。（）

2、當(dāng)布氏硬度試驗(yàn)條件相同時(shí)，壓痕直徑愈小，金屬硬度愈低。（）

三、選擇題

1、做疲憊試驗(yàn)時(shí)，試樣承受載荷是（）

A靜載荷B沖擊載荷C循環(huán)載荷

2、金屬（）愈好，則其鑄造性能愈好。

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憊強(qiáng)度

五、簡(jiǎn)答題

1、為何疲憊斷裂對(duì)機(jī)械零件危害最大？怎樣提升零件疲憊強(qiáng)度?

第2章金屬和合金晶體結(jié)構(gòu)和結(jié)晶

一、學(xué)習(xí)目標(biāo)

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

2、掌握金屬晶體三種常見晶格類型：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、面缺點(diǎn)和金屬力學(xué)性能關(guān)系。

4、掌握純金屬結(jié)晶過程，過冷度和晶粒大小對(duì)力學(xué)性能影響，細(xì)化晶粒措

施。

5、掌握合金基砧概念，了解固溶體和金屬間化合物概念。

6、了解二元合金相圖建立，了解合金結(jié)晶過程。

二、基礎(chǔ)內(nèi)容

1、金屬晶體結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)知識(shí)

1）晶格、晶胞概念：

晶格一：用來描述原子在晶體中排列形式假想空間格架。

晶胞：晶格中能代表晶體結(jié)構(gòu)特征最小組成幾何單元。

2）金屬晶體結(jié)構(gòu)常見三種晶格類型：體心立方晶格、面心立方晶格和密排六方

晶格。

3）金屬實(shí)際晶體結(jié)構(gòu)：實(shí)際金屬晶體結(jié)構(gòu)是多晶體結(jié)構(gòu)；實(shí)際金屬晶體結(jié)構(gòu)內(nèi)

部存在晶體缺點(diǎn)。晶體缺點(diǎn)包含：點(diǎn)缺點(diǎn)、線缺點(diǎn)、面缺點(diǎn)。點(diǎn)缺點(diǎn)即空位、間隙

原子和置換原子；線缺點(diǎn)即位錯(cuò)：面缺點(diǎn)即晶界和亞晶界。晶體缺點(diǎn)會(huì)使金屬內(nèi)部

晶格發(fā)生晶格畸變，產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力；金屬性能發(fā)生改變，強(qiáng)度、硬度增加。晶體缺點(diǎn)

是強(qiáng)化金屬手段之一

2、金屬結(jié)晶：

1）純金屬結(jié)晶過程。

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

過冷度：金屬實(shí)際結(jié)晶溫度低于理論結(jié)晶溫度差值。

結(jié)晶過程：液態(tài)金屬結(jié)晶是不停生成晶核和晶核不停長(zhǎng)大，直至完全結(jié)晶成固

態(tài)過程。

2）金屬結(jié)晶后晶粒大小。

晶粒大小對(duì)金屬力學(xué)性能影響：細(xì)晶粒金屬含有較高強(qiáng)度和韌性。

細(xì)化晶粒方法：增大形核率，抑制長(zhǎng)大速率。常見方法有：增加過冷度；變質(zhì)

處理；振動(dòng)等。

3、合金晶體結(jié)構(gòu)

1）合金基礎(chǔ)概念：

合金：一個(gè)金屬元素和其它金屬元素和非金屬元素，經(jīng)熔煉、燒結(jié)或其它方法

結(jié)合成含有金屬特征物質(zhì)。

組元：組成合金最基礎(chǔ)獨(dú)立物質(zhì)。能夠是金屬、非金屬元素或穩(wěn)定化合物。

相：合金中含有同一聚集狀態(tài)，同一個(gè)結(jié)構(gòu)和性質(zhì)均勻組成部分。

組織：用肉眼或借助顯微鏡觀察到材料晶粒內(nèi)部組成相數(shù)量、形態(tài)、大小和分

布狀態(tài)。

2）合金組織：

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，形成均勻固相。

占關(guān)鍵地位元素叫溶劑，被溶解元素叫溶質(zhì)。固溶體晶格類型保持溶劑晶格類型。

因?yàn)槿苜|(zhì)原子融入，容劑品格發(fā)生畸變，使塑性變形阻力增加，造成金屬?gòu)?qiáng)度、硬

度提升，塑性、韌性有所下降，這種現(xiàn)象稱為固溶強(qiáng)化。

金屬間化合物：合金組員間發(fā)生相互作用而形成含有金屬特征新相，它晶格類

型和性能不一樣于任一組元。金屬間化合物含有高熔點(diǎn)、高硬度、脆性大特點(diǎn)，在

合金中關(guān)鍵作為強(qiáng)化相，用以提升材料強(qiáng)度、硬度和耐磨性，但塑性、韌性有所降

低。

機(jī)械混合物：兩種或兩種以上相按一定質(zhì)量分?jǐn)?shù)組合成物質(zhì)。經(jīng)過調(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)和分布情況，能夠改變合金力學(xué)性能。

3）合金結(jié)晶:

二元合金相圖建立：相圖是表示在極其緩慢冷卻條件下合金系中多種合金狀態(tài)

和溫度、成份之間關(guān)系簡(jiǎn)明圖解。它是經(jīng)過試驗(yàn)方法建立。

二元合金相圖分析：相圖橫坐標(biāo)表示二元合金成份分?jǐn)?shù)，縱坐標(biāo)表示溫度；特

征點(diǎn)：純金屬熔點(diǎn)；特征線：液相線、固相線。二元合金結(jié)晶過程：液相線以上溫

度，合金為液相一一抵達(dá)液相線，合金開始結(jié)晶一一液相線、固相線之間，合金液

相、固相共存一一抵達(dá)固相線及一下，合金為固相。

三、本章關(guān)鍵

1、金屬晶體結(jié)構(gòu)。

2、合金晶體結(jié)構(gòu)。

四、習(xí)題

一、填空題

1、晶體和非晶體根本區(qū)分在于（）0

2、金屬晶格常見基礎(chǔ)類型有（）、（）、（）三種。

3、實(shí)際金屬晶體缺點(diǎn)有（）、（）、（）三種。

4、金屬晶粒愈細(xì)小，其強(qiáng)度（），塑性、韌性（）o

二、判定題

1、不管是純金屬，還是合金，其結(jié)晶過程全部是恒溫過程。（）

2、金屬結(jié)晶過程是晶核形成和晶核長(zhǎng)大過程。（）

3、一個(gè)金屬元素和其它金屬元素或非金屬元素，經(jīng)熔煉、燒結(jié)或其它方法結(jié)合

成物質(zhì)叫合金。（）

三、選擇題

1、通常來說，細(xì)晶粒金屬含有（）強(qiáng)度和韌性。

A較高B較低C中等

2、實(shí)際金屬結(jié)晶溫度通常全部（）理論結(jié)晶溫度。

A高于B低于C等于

四、名詞解釋

晶體晶體缺點(diǎn)結(jié)晶合金固溶體金屬間化合物

五、簡(jiǎn)答題

1、實(shí)際金屬中存在晶體缺點(diǎn)對(duì)金屬力學(xué)性能有何影響？

2、為何期望得到細(xì)小晶粒組織？怎樣細(xì)化晶粒?

第3章鐵碳合金

一、學(xué)習(xí)目標(biāo)

1、熟悉鐵碳合金基礎(chǔ)組織特點(diǎn)。

2、熟悉鐵碳相圖中相、特征點(diǎn)和特征線。

3、熟悉經(jīng)典鐵碳合金結(jié)晶過程和組織轉(zhuǎn)變。

4、掌握含碳量電鐵碳合金組織轉(zhuǎn)變和力學(xué)性能影響。

二、基礎(chǔ)內(nèi)容

1、鐵碳合金基礎(chǔ)組織

1）純鐵同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變：

6-Fc：1394°C以上固態(tài)鐵，體心立方晶珞。

y-Fe：1394°C-9120c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）鐵碳合金基礎(chǔ)組織：

鐵素體：碳溶于0-羥中所形成間隙固溶體，用符號(hào)F表示。力學(xué)性能：塑性、

韌性很好，強(qiáng)度、硬度低。

奧氏體：碳溶于Y-Fe中所形成間隙固溶體，用符號(hào)A表示。力學(xué)性能：有良好

塑性，強(qiáng)度、硬度較低。

滲碳體：是鐵和碳組成含有復(fù)雜晶格結(jié)構(gòu)間隙化合物，用符號(hào)Fe3c表示。力學(xué)

性能：塑性、韌性幾乎為零，硬度很高。

珠光體：是鐵素體和滲碳體機(jī)械混合物，用符號(hào)P表示。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。C—727。C時(shí)為奧氏體和滲碳體機(jī)械混合物，用符號(hào)Ld表示；

727°C及以下時(shí)為珠光體和滲碳體機(jī)械混合物，用符號(hào)Ld，表示。力學(xué)性能：和

滲碳體相同，即硬度高、塑性差。

2、鐵碳合金相圖

1）相圖分析：

鐵碳合金相圖中相：液相、3鐵素體、鐵素體、奧氏體和滲碳體。

鐵碳合金相圖中特征點(diǎn)：C、E、P、So

鐵碳合金相圖中特征線：ECF線、ES線、PSK線、GS線。

2）經(jīng)典鐵碳合金結(jié)晶過程和組織轉(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樂室溫平衡組織P。

過共析鋼：含碳量>0.77%——<2.11%,室溫平衡組織F+Fe3Cll。

亞共晶白口鑄鐵：含碳量22.11%——<4.3%,室溫平衡組織P+Fe3Cn+Ld\

共晶白口鑄鐵：含碳量4.3%,室溫平衡組織Ld'。

過共晶白口鑄鐵：含碳量24.3%——<6.69%,室溫平衡組織Fe3Cl+Ld'。

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

對(duì)平衡組織影響：伴隨含碳量增加，鐵素體不停降低，滲碳體不停增加，滲碳

體形態(tài)和分布有所改變。

對(duì)鋼力學(xué)性能影響：：伴隨鋼中含碳量增加，鋼強(qiáng)度、硬度增加，而塑性、韌性

下降，但當(dāng)含碳量超出0.9%時(shí)，強(qiáng)度顯著下降。

三、本章關(guān)鍵

含碳量對(duì)鐵碳合金組織轉(zhuǎn)變和力學(xué)性能影響。

四、習(xí)題

一、填空題

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

2、鐵碳合金能夠分為（）、（）、（）三種。

3、寫出三種鋼含碳量：亞共析鋼（）、共析鋼（）、過共析鋼（

二、判定題

1、碳溶于a-Fe中形成間隙固溶體，稱為奧氏體。（）

2、滲碳體含碳量是6.69機(jī)（）

3、碳在丫-Fe中最大溶解度為2.11%。（）

三、選擇題

1、鐵素體為（）晶格。

A體心立方B面心立方C港排六方

2、奧氏體為（）晶格。

A體心立方B面心立方C西排六方

3、滲碳體為（）晶格。

A復(fù)雜B面心立方C容排六方

四、名詞解釋

同素異構(gòu)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)鋼組織和力學(xué)性能影響。

第4章鋼熱處理

一、學(xué)習(xí)目標(biāo)

1、了解鋼在加熱和冷卻時(shí)組織轉(zhuǎn)變；

2、掌握鋼退火、正火、淬火、回火工藝特點(diǎn)、關(guān)鍵目標(biāo)和用途;

3、了解鋼表面熱處理。

二、基礎(chǔ)內(nèi)容

1、鋼在加熱和冷卻時(shí)組織轉(zhuǎn)變

1）鋼在加熱時(shí)組織轉(zhuǎn)變：

鋼奧氏體化：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。

奧氏體晶粒長(zhǎng)大及其控制：加熱溫度愈高和保溫度時(shí)間愈長(zhǎng)，奧氏體晶粒長(zhǎng)愈

粗大，冷卻后鋼性能愈差，所以要控制奧氏體晶粒大小。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)組織轉(zhuǎn)變：

等溫冷卻轉(zhuǎn)變：將奧氏體化鋼快速冷卻到臨界溫度以下給定溫度等溫保持，使

過冷奧氏體發(fā)生組織轉(zhuǎn)變，待轉(zhuǎn)變完成后再冷卻到室溫。

共析鋼等溫冷卻轉(zhuǎn)變產(chǎn)物：在A1——550。C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—Ms之

間溫度等溫冷卻，轉(zhuǎn)變產(chǎn)物為貝氏體組織，下貝氏體組織含有較高強(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，低碳板條狀馬氏體含

有較高硬度和強(qiáng)度、很好塑性和韌性，高碳針片狀馬氏體含有很高硬度、但塑性和

韌性很差，脆性大。

連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變：將奧氏體化鋼在溫度連續(xù)下降過程中使過冷奧氏體發(fā)生組織轉(zhuǎn)

變，冷卻速度不一樣，轉(zhuǎn)變產(chǎn)物也不一樣。

2、鋼退火和正火：

1）鋼退火：將鋼加熱到合適溫度，保溫一定時(shí)間，隨即緩慢冷卻取得靠近平衡

組狀態(tài)組織。

退火目標(biāo)：消除偏析、細(xì)化組織、降低硬度、提升塑性、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）鋼正火：將鋼加熱到Ac3或Acm以上30—50°C溫度，保溫一定時(shí)間，隨即

在靜止空氣中冷卻熱處理工藝。

正火目標(biāo)：消除網(wǎng)狀滲碳體、細(xì)化組織、改善切削加工性能、降低應(yīng)力。

應(yīng)用：用于中、低碳鋼提升硬度，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、鋼淬火和回火

1）鋼淬火：將鋼加熱到Ac3或Acl以上30—50°C溫度，保溫一定時(shí)間，隨即

以大于臨界冷卻速度進(jìn)行冷卻熱處理工藝。

淬火目標(biāo)：取得馬氏體或貝氏體組織，以提升鋼硬度和耐磨性。

應(yīng)用：用于中、高碳鋼及中、高碳合金鋼提升硬度和耐磨性。

2）淬火鋼回火：將鋼加熱到Acl以下某一溫度，保溫一定時(shí)間后冷卻到室溫?zé)?/p>

處理工藝。

回火種類和應(yīng)用：（1）低溫回火（150—2E0°C）目標(biāo)是消除淬火應(yīng)力，保持硬

度和耐磨性，常見于刃、量、冷模具，軸承、表面淬火件。（2）中溫回火（350—500

℃）目標(biāo)是提升韌性和彈性，保持一定硬度，常見于彈簧、熱模具等件。（1）高溫

回火（500—650°C）目標(biāo)是取得良好綜協(xié)力學(xué)性能，常見于關(guān)鍵構(gòu)件，如傳動(dòng)軸、

齒輪、曲軸、連桿等件。淬火及高溫回火復(fù)合熱處理工藝稱為調(diào)質(zhì)。

4、鋼表面熱處理

1）鋼表面淬火：

僅對(duì)工件表層進(jìn)行淬火工藝，稱為表面淬火。它是利用快速加熱使鋼件表層快

速達(dá)成淬火溫度，不等熱量傳到心部就立即淬火冷卻，從而使表層取得馬氏體組織,

心部仍為原始組織。常見有感應(yīng)加熱表面淬火和火焰加熱表面淬火。

感應(yīng)加熱表面淬火通常見于中碳鋼或中碳合金鋼?；鹧婕訜岜砻娲慊鹗怯糜趩渭?/p>

或小批生產(chǎn)大型零件和需要局部淬火工具和零件。

2）鋼化學(xué)熱處理：

鋼表面熱處理是將工件至于一定溫度活性介質(zhì)中保溫，是一個(gè)或多個(gè)元素滲透

它表層，以海邊其化學(xué)成份，組織和性能工藝。常見有滲碳、滲氮和碳氮共滲。

鋼滲碳：目標(biāo)是提升表層碳含量，經(jīng)過淬火和低溫回火，提升工件表面硬度、

耐磨性和疲憊強(qiáng)度。常見材料為低碳鋼或低碳合金鋼。

鋼滲氮：目標(biāo)是提升工件表面硬度、耐磨性和疲憊強(qiáng)度、耐蝕性及熱硬性。常

見材料為含有Al、Cr、Mo合金鋼。

三、本章關(guān)鍵

鋼退火、正火、淬火、回火工藝特點(diǎn)和應(yīng)用。

四、習(xí)題

一、填空題

1、鋼整體熱處理分為（）、（）、（）、（）。

2、熱處理工藝過程由（）、（）、（）三個(gè)階段組成。

3、常見冷卻淬火方法有（）淬火、（）淬火、（）淬火、（）淬火。

4、按回火溫度不一樣可將回火分為（）回火、（）回火、（）回火。

5、表面淬火方法有（）表面淬火、（）表面淬火。

二、判定題

1、淬火后鋼，伴隨回火溫度增高，其強(qiáng)度和硬度也增高。（）

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

3、鋼晶粒因過熱而粗化時(shí)，就有變脆傾向。（）

4、低碳鋼可用正火替換淬火，以改善其切削加工性能。（）

5、鋼化學(xué)熱處理種類很多，通常以滲透元素來命名。（）

三、選擇題

1、調(diào)制處理就是（）熱處理。

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過共析鋼C合金鋼

3、低溫回火目標(biāo)是（）,中溫回火目標(biāo)是（）,高溫回火目標(biāo)是（）o

A保持淬火鋼高硬度和耐磨性B提升鋼彈性和韌性C是鋼含有良好綜

協(xié)力學(xué)性能

4、零件滲碳后，通常需經(jīng)（）處理，才能達(dá)成表面高硬度計(jì)耐磨性目標(biāo)。

A淬火+低溫回火B(yǎng)正火C調(diào)質(zhì)

5、低溫回火常見于（）,中溫回火常見于（）,高溫回火常見于（）熱處理。

A刃、量、模具等B彈簧等C關(guān)鍵傳動(dòng)件等

6、化學(xué)熱處理和其它熱處理方法根本區(qū)分是（）o

A加熱溫度B組織改變C改變表面化學(xué)成份

四、名詞解釋

熱處理淬硬性淬透性化學(xué)熱處理

五、簡(jiǎn)答題

1、退火目標(biāo)是什么？

2、工件淬火后為何要立即回火？

3、什么是表面淬火？其目標(biāo)是什么？

4、滲碳目標(biāo)是什么？為何滲碳后一定要淬火和低溫回火？

第6章常見工程材料

二、學(xué)習(xí)目標(biāo)

1、了解鋼分類、牌號(hào)和用途。

2、了解鑄鐵分類、牌號(hào)和用途。

3、了解銅及銅合金、鋁及鋁合金分類、牌號(hào)和用途。

三、基礎(chǔ)內(nèi)容

1、工業(yè)用鋼

1）常存元素對(duì)鋼性能影響：

缽和硅存在鋼中，大部分溶于鐵素體中，能提升鋼強(qiáng)度和硬度，是有益元素。

硫和磷是有害雜質(zhì)，硫會(huì)造成鋼在熱加工時(shí)開裂，磷會(huì)引發(fā)冷脆。

2）鋼分類、牌號(hào)和用途：

鋼分類：按成份、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。

鋼編號(hào)：（國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)要求，書中作了介紹，此處不多作贅述。）

鋼用途：（參看教材，要求基礎(chǔ)做到從鋼編號(hào)能夠判定出鋼類別、大致成份和關(guān)

鍵用途。）

2、鑄鐵

鑄鐵分類、牌號(hào)和用途：

鑄鐵分類：依據(jù)碳在鑄鐵中存在形式和石墨形態(tài)，可將鑄鐵分為灰鑄鐵、球墨鑄

鐵、蠕墨鑄鐵、可鍛鑄鐵等。

鑄鐵編號(hào)；（國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)要求，書中作了介紹，此處不多作贅述。）

鑄鐵用途：（參看教材，要求基礎(chǔ)做到從鑄鐵編號(hào)能夠判定出鑄鐵類別、大致成

份和關(guān)鍵用途。）

2、非鐵合金

1）鋁合金分類、牌號(hào)和用途：

鋁合金分類：按成份和工藝特點(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。

鋁合金牌號(hào)：（國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)要求，書中作了介紹，此處不多作贅述。）

鋁合金用途：（參看教材，要求基礎(chǔ)做到從鋁合金編號(hào)能夠判定出鋁合金類別、

大致成份和關(guān)鍵用途。）

2）銅合金分類、牌號(hào)和用途：

銅合金分類：按加入合金元素分為黃銅、白銅、青銅。

銅合金牌號(hào)：（國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)要求，書中作了介紹，此處不多作贅述。）

鋁合金用途：（參看教材，要求基礎(chǔ)做到從銅合金編號(hào)能夠判定出銅合金類別、

大致成份和關(guān)鍵用途。）

三、本章關(guān)鍵

1、鋼分類、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、錦、硫、磷，其中（）、（）是有益元素，（）、

（）是有害元素。

2、按用途分類，鋼能夠分為（）、（）、（）三種。

3、低碳鋼碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)是（）、中碳鋼碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)是（）、高碳鋼碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)是

（）0

4、45鋼按用途分類屬于（）,口0鋼按月途分類屬于（）0

5、依據(jù)碳在鑄鐵中存在形式及石墨形態(tài)，鑄鐵分為（）、（）、（）、（）。

二、判定題

1、碳素工具鋼全部是優(yōu)質(zhì)或高級(jí)優(yōu)質(zhì)鋼。（）

2、40Cr是最常見合金調(diào)質(zhì)鋼。（）

3、鑄鐵牌號(hào)全部是由HT加一組數(shù)字組成。（）

三、選擇題

1、在下列三種鋼中，（）鋼彈性最好，（）鋼硬度最大，（）鋼塑性最好。

AT10B20C65

2、選擇制造下列零件材料，冷沖壓件（）：齒輪（）；小彈簧（）。

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（）。

AGGrl5B60Si2MnCCrl2MoV

4、為下列零件正確選材，機(jī)床主軸（）；板彈簧（）；坦克履帶（）o

A40GrB60Si2MnACZQlnl3-3

5、為下列零件正確選材，汽車變速齒輪（）；儲(chǔ)酸槽（）；滾動(dòng)軸承（）o

A!Crl8Ni9TiBGGrl5C20CrMnTi

6、為下列零件正確選材，機(jī)床床身（）；汽車后橋外殼（）；柴油機(jī)曲軸（）o

AQT700-2BKTH350-10CHT300

四、簡(jiǎn)答題

1、比較一般鋼和灰鑄鐵在性能上區(qū)分和承載用途特點(diǎn)。

第7章鑄造成形

一、學(xué)習(xí)目標(biāo)

1、熟悉在鑄造應(yīng)用范圍。

2、熟悉合金鑄造性能。

3、掌握手工造型方法特點(diǎn)和應(yīng)用。

4、了解特種鑄造。

5、了解鑄件結(jié)構(gòu)工藝性。

二、基礎(chǔ)內(nèi)容

1、鑄造成形工藝基礎(chǔ)

1）合金流動(dòng)性和充型能力：

流動(dòng)性好合金，充型能力強(qiáng)，易取得形狀完整、尺寸正確、輪廓清楚、壁薄和

形狀復(fù)雜鑄件?；诣T鐵流動(dòng)性最好，硅黃銅、鋁硅合金次之，鑄鋼最差。

2）合金收縮:

液態(tài)收縮和凝固收縮是鑄件產(chǎn)生縮孔和縮松關(guān)鍵原因，固態(tài)收縮是鑄件產(chǎn)生內(nèi)

應(yīng)力、變形和裂紋關(guān)鍵原因。

鑄造成形方法

1）砂型鑄造：

多種手工造型方法特點(diǎn)和應(yīng)用，見書中表7-1。

鑄件常見缺點(diǎn)特征及產(chǎn)生原因，見書中表7-2

2）特種鑄造：

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

熔模鑄造特點(diǎn)：鑄件尺寸精度及表面質(zhì)量高，降低切削、節(jié)省材料，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)要求：

降低和簡(jiǎn)化分型面；外形努力爭(zhēng)取簡(jiǎn)單對(duì)稱；有結(jié)構(gòu)斜度；有利于節(jié)省型芯及

型芯定位、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)要求：

鑄件壁厚要合理、壁厚應(yīng)均勻、有鑄造圓角和過渡連接、盡可能避免過大平面。

三、本章關(guān)鍵

手工造型方法特點(diǎn)和應(yīng)用。

四、習(xí)題

一、填空題

1、合金鑄造性能關(guān)鍵是指（）、（）、（）、（）。

2、合金收縮過程分為（）、（）、（）三個(gè)階段。

3、鑄件產(chǎn)生縮孔和縮松關(guān)鍵原因是（）收縮和（）收縮。

4、鑄件產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力、變形和裂紋關(guān)鍵原因是（）收縮。

二、判定題

1、機(jī)器造型不能進(jìn)行三箱造型。（）

2、鑄造造型時(shí)，模樣尺寸和鑄件尺寸一樣大。（）

三、選擇題

1、下列鑄造合金中，鑄造性能最好是（）,鑄造性能最差是（）o

A鑄鋼B鑄鐵C鑄銅

2、下列鑄件大批量生產(chǎn)時(shí)，采取什么方法鑄造為宜？車床床身（）、汽輪機(jī)葉

（）、鑄鐵水管（）o

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)有哪些要求？

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

3、下圖中砂型鑄造鑄件結(jié)構(gòu)工藝性不好，說明原因，畫出正確圖形。

第8章鍛壓成形

一、學(xué)習(xí)目標(biāo)

1、了解鍛壓成形基礎(chǔ)知識(shí)。

2、掌握簡(jiǎn)單軸、盤、環(huán)類鍛件自由鍛工藝規(guī)程制訂。

3、熟悉錘上模鍛工藝過程。

4、熟悉板料沖壓工藝特點(diǎn)。

二、基礎(chǔ)內(nèi)容

1、鍛壓成形基礎(chǔ)知識(shí)

1）塑性變形對(duì)金屬性能影響：

伴隨變形程度增加，強(qiáng)度和硬度提升而塑性和韌性下降現(xiàn)象稱為冷變形強(qiáng)化。

經(jīng)過再結(jié)晶退火，可消除冷變形強(qiáng)化。

2）鑄造流線及鑄造比：

鑄造流線是金屬性能呈各項(xiàng)異性：沿著流線方向拉伸時(shí)，有較高抗拉強(qiáng)度；沿

著流線垂直方向剪切時(shí)，有較高抗剪強(qiáng)度。

鑄造比愈大，熱變形程度愈大，金屬性能改善愈顯著，鑄造線愈顯著。

3）合金鑄造性能：

內(nèi)在原因：對(duì)鋼來講，含碳量愈低，鑄造性能愈好，合金元素和多，鑄造性能

愈差，含硫量和含磷量愈多，鑄造性能愈差。

2、自由鍛

1）自由鍛基礎(chǔ)工序：

包含：敦粗、拔長(zhǎng)、沖孔、切割、彎曲、扭轉(zhuǎn)等。

2）自由鍛工藝規(guī)程制訂：

包含：繪制鍛件圖、計(jì)算坯料質(zhì)量及尺寸、選擇鑄造工序。

3）自由鍛鍛件結(jié)構(gòu)工藝性要求：

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）模鍛優(yōu)點(diǎn)：

和自由鍛相比，斷件尺寸和精度比較高，加工余量少，節(jié)省工時(shí)和材料：鑄造

流線分布合理，生產(chǎn)率高。

2）錘上模鍛：

鍛模：分為模鍛模膛和制坯模膛。模鍛模膛包含終鍛模膛和預(yù)鍛模膛；制坯模

膛包含拔長(zhǎng)模膛、滾壓模膛、彎曲模膛和切斷模膛。

模鍛工藝規(guī)程：包含繪制模鍛件圖、計(jì)算坯料尺寸、確定模鍛工步、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。常見修整工序有切邊、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；避免截面相差過大，薄壁、高筋、凸起等結(jié)

構(gòu)；避免深孔和多孔結(jié)構(gòu)；降低余塊，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。分離工序包含落料、沖孔、修整、剪

切。變形工序包含彎曲、拉伸、翻邊、成形等。

2）沖模：

按組合方法分為單工序模、級(jí)進(jìn)模、組合模三種。

三、本章關(guān)鍵

簡(jiǎn)單經(jīng)典零件自由鍛工藝過程。

四、習(xí)題

一、填空題

1、當(dāng)沿著鑄造流線方向拉伸時(shí)，有（）抗拉強(qiáng)度；當(dāng)沿著垂直鑄造流線方向

剪切時(shí)，有（）抗剪強(qiáng)度。

2、自由鍛工序可分為（）工序、（）工序、（）工序三大類。

3、模鍛按使用設(shè)備不一樣，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、判定題

1、金屬冷塑性變形后，強(qiáng)度和硬度下降，而塑性和韌性提升。（）

2、鐵在400。C時(shí)加工屬于熱加工。（）

3、對(duì)于鋼來講，含硫量和含磷量愈多，則鑄造性能愈好。（）

三、選擇題

1、下列材料中，（）鑄造性能最好，（）鑄造性能最差。

A鑄鐵B低碳鋼C合金鋼

2、板料沖裁時(shí)，被分離部分成為成品或坯料，稱為（）；被分離部分成為廢料,

稱為（）o

A沖裁B落料C沖孔

四、名詞解釋

熱變形冷變形

五、簡(jiǎn)答題

1、什么叫冷變形強(qiáng)化？

2、以圓鋼為壞料，自由鍛制帶孔圓環(huán)形、圓筒形鍛件，其鑄造工序有何異同？

3、下圖中自由鍛鍛件結(jié)構(gòu)工藝性不好，說明原因，畫出正確圖形。

第9章焊接和膠接成形

一、學(xué)習(xí)目標(biāo)

1、了解焊接實(shí)質(zhì)、焊接方法分類和特點(diǎn)。

2、了解電弧焊焊接接頭組織和性能，了解焊接應(yīng)力和變形。

3、掌握常見焊接方法過程、特點(diǎn)和應(yīng)用。

4、掌握結(jié)構(gòu)鋼焊條選擇。

5、了解電渣焊、電阻焊、釬焊特點(diǎn)和應(yīng)月。

6、熟悉常見金屬材料焊接性及焊接工藝特點(diǎn)。

7、掌握焊接結(jié)構(gòu)工藝性。

8、了解膠接基礎(chǔ)原理、膠粘劑和膠接工藝特點(diǎn)。

二、學(xué)習(xí)內(nèi)容

1、焊接實(shí)質(zhì)、焊接方法分類和特點(diǎn)

1）焊接實(shí)質(zhì)：

焊件接頭經(jīng)過加熱或加壓，或并用，使焊件達(dá)成原子間結(jié)合工藝方法。

2）焊接方法分類：

按焊接過程特點(diǎn)可分為熔焊、壓焊、釬焊三大類。

3）焊接特點(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。不足之處

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)力及缺點(diǎn)，易產(chǎn)生

變形等。

2、焊接接頭

1）焊接接頭組織和性能：

焊接接頭有焊縫、熔合區(qū)、熱影響區(qū)組成。

焊縫組織是柱狀晶體鑄造組織，因?yàn)楹辖鸹饔?，性能不低于母材?/p>

熔合區(qū)組織是粗大晶粒鑄態(tài)組織，性能是焊接接頭中最差區(qū)域之一。

熱影響區(qū)分為過熱區(qū)、正火區(qū)和部分相變區(qū)。過熱區(qū)組織是粗大晶粒過熱組織,

性能是熱影響區(qū)中最差部位；正火區(qū)組織是細(xì)小晶粒均勻組織，性能優(yōu)于母材；部

分相變區(qū)組織是晶粒大小不均勻組織，性能稍差于母材。

2）焊接應(yīng)力和變形：

產(chǎn)生原因：因?yàn)楹讣诤附訒r(shí)是不均勻局部加熱和泠卻，造成煌件熱脹冷卻速

度和組織改變前后不一致，從而造成焊接應(yīng)力和變形產(chǎn)生，影響焊件質(zhì)量。

焊接變形基礎(chǔ)形式：收縮變形、角變形、彎曲變形、扭曲變形、波浪變形。

預(yù)防變形工藝方法：反變形法、剛性固定法、合理安排焊接次序、焊前預(yù)熱，

焊后處理。

焊接變形矯正方法：機(jī)械矯正法、火焰矯正法。

4、常見焊接方法

1）手工電弧焊:

特點(diǎn)和應(yīng)用：含有設(shè)備簡(jiǎn)單、操作靈活、對(duì)接頭要求不高、焊接條件和位置不

限、成本低、應(yīng)用廣泛，但有強(qiáng)烈弧光和煙塵、勞動(dòng)條件差、效率低、對(duì)工人技術(shù)

水平要求高，焊接質(zhì)量不穩(wěn)定。通常見于單件小批生產(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。焊接通

常碳素結(jié)構(gòu)鋼、低合金結(jié)構(gòu)鋼結(jié)構(gòu)，選擇強(qiáng)度等級(jí)相同焊條，焊接特殊性能鋼結(jié)構(gòu),

選擇成份相同或相近焊條，焊接承受動(dòng)載、交變載荷、沖擊載荷結(jié)構(gòu)，選擇堿性焊

條，焊接承受靜載結(jié)構(gòu)，選擇酸性焊條。

2）氣體保護(hù)焊：

氧弧焊特點(diǎn)及應(yīng)用：氤弧焊含有保護(hù)效果好、焊縫成形美觀、焊縫質(zhì)量?jī)?yōu)良、

明弧煌接易于觀察、溫度輕易控制、焊接變形小、易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)焊接、氯氣較貴，

成木高。氧弧焊適適用于焊接易氧化有色金屬和合金鋼。

C02焊特點(diǎn)及應(yīng)用：C02焊含有保護(hù)效果好、焊縫質(zhì)量很好、但成形較差、明弧

焊接易于觀察、焊接變形小、易于實(shí)現(xiàn)全位焊接、C02氣廉價(jià)，成本低。C02焊適適

用于焊接低碳鋼和強(qiáng)度等級(jí)不高一般低合金結(jié)構(gòu)鋼，關(guān)鍵焊接薄板。

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)焊關(guān)鍵用于4mm以下薄板沖壓殼體結(jié)構(gòu)及鋼

筋焊接，尤其是汽車和飛機(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)焊關(guān)鍵用于桿狀零件對(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以下釬焊叫軟釬焊，

釬料熔點(diǎn)在450°C以上釬焊叫硬釬焊。釬焊含有焊接變形小、焊件尺寸正確、能膨

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。關(guān)

鍵用于精密儀表、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、常見金屬材料焊接

1）金屬材料焊接性評(píng)定：

碳當(dāng)量法:CE=C+Mn/6+（Ni+Cr）/15+（Cr+Mo+V）/5（%）0碳當(dāng)量越大,

焊接性越差。CE<0.4%時(shí),焊接性良好：CE=0.4-0.6%時(shí),焊接性較差:CE>妾6%時(shí),

焊接性差。

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

低碳鋼焊接:沒有淬硬傾向，冷裂傾向小,，焊接性良好，焊前不需要預(yù)熱。手

工電弧焊通常選擇E4303（結(jié)422）和E4315（結(jié)427）焊條。

中碳鋼焊接：淬便傾向和冷裂傾向較大，焊前必需預(yù)熱。手工電弧焊通常選擇

E5015（結(jié)507）焊條。

低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼焊接：淬硬傾向和冷裂傾向較小，焊接性很好，強(qiáng)度等級(jí)

低焊前不需要預(yù)熱，強(qiáng)度等級(jí)高焊前需要預(yù)熱。手工電弧焊通常按同強(qiáng)度等級(jí)選擇

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。薄板焊接有多種卷邊接頭形式。

2）焊縫部署：

焊縫部署盡可能分散、應(yīng)避開應(yīng)力集中部位、部署應(yīng)盡可能對(duì)稱、應(yīng)便于操作、

應(yīng)盡可能降低焊縫長(zhǎng)度和數(shù)量、應(yīng)盡可能避開機(jī)械加工表面。

3）坡口形式設(shè)計(jì)：電弧焊常見基礎(chǔ)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、本章關(guān)鍵

1、常見焊接方法過程、特點(diǎn)和應(yīng)用。

2、結(jié)構(gòu)鋼焊條選擇。

四、習(xí)題

一、填空題

1、焊接實(shí)質(zhì)是被連接焊件形成（）間結(jié)合。

2、按焊接過程特點(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、判定題

1、鋼中碳和合金元素對(duì)鋼焊接性影響是大一樣，合金元素影響最大。（）

2、焊接熱裂紋產(chǎn)生關(guān)鍵跟硫、磷等雜質(zhì)太多相關(guān)。（）

3、焊接冷裂紋產(chǎn)生關(guān)鍵跟含氫量多少相關(guān)。（）

三、選擇題

1、下列材料中，（）焊接性能最好，（）焊接性能最差。。

A20BT10AC45

2、在手工電弧焊中，低碳鋼焊接通常選擇（）焊條，中碳鋼焊接通常選擇（）

焊條。

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

3、低碳鋼焊前通常（）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不需要C必需

四、名詞解釋

碳當(dāng)量

五、簡(jiǎn)答題

1、焊芯作用是什么？其化學(xué)成份有何特點(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，說明原因，畫出正確圖形。

(a)(b)

第10章機(jī)械零件材料及毛坯選擇

一、學(xué)習(xí)目標(biāo)

1、了解機(jī)械零件失效關(guān)鍵形式和原因C

2、了解機(jī)械零件材料選擇通常標(biāo)準(zhǔn)。

3、掌握經(jīng)典零件選材及工藝路線。

4、掌握常見毛坯加工方法特點(diǎn)及應(yīng)用。

5、掌握經(jīng)典零件毛坯選擇。

二、基礎(chǔ)內(nèi)容

1、機(jī)械零件失效

1）：零件失效關(guān)鍵形式：

過量變形失效、斷裂失效、表面損傷失效、裂紋失效。

2）零件失效原因：

結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理、材料選擇不妥、加工工藝問題、適用維護(hù)不妥。

2、機(jī)械零件材料選擇通常標(biāo)準(zhǔn)

在滿足使用性能要求前提下，盡可能選擇工藝性能和經(jīng)濟(jì)性良好材料。

3、經(jīng)典零件選材及工藝路線

1）齒輪類零件選材及工藝路線：

常見齒輪材料：關(guān)鍵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：下料一鑄造

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：下料一鑄造一正火

一粗切削加工一調(diào)質(zhì)一半精加工一高頻淬火、低溫回火一磨削

2）軸類零件選材及工藝路線：

常見材料：關(guān)鍵用途軸通常見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：下料一鑄造一正火

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（錐孔及外錐體）

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：鑄造一高溫正火一高溫回火一機(jī)械加工一軸頸表面淬

火、自熱回火一磨削

4、常見毛坯加工方法特點(diǎn)及應(yīng)用

1）毛坯種類：

機(jī)械零件常見毛坯種類有鑄件、鍛件、焊接件、沖壓件和型材等。

2）常見毛坯加工方法特點(diǎn)及應(yīng)用：常見毛坯加工方法有鑄造、鍛壓、沖壓、焊

接、型材等。其埼點(diǎn)及應(yīng)用見表10T。

3）毛坯選擇標(biāo)準(zhǔn)：

在滿足使用性能耍求前提下，盡可能降低生產(chǎn)成本和提升生產(chǎn)效率。

4）經(jīng)典機(jī)械零件毛坯選擇：

軸桿類零件：承受彎矩、傳輸扭矩、要求含有高力學(xué)性能軸桿類零件，多采取

鍛件；結(jié)構(gòu)復(fù)雜、受力不大凸輪軸、曲軸等，可采取球墨鑄鐵鑄造；承受彎矩和傳

輸扭矩很小、力學(xué)性能要求不高軸桿類零件，多采取型材；一些情況可采取鑄-焊、

鍛-焊結(jié)合方法制造。

盤套類零件：關(guān)鍵用途齒輪，選擇鍛件：直徑較大、形狀復(fù)雜齒輪，可用碳鋼

或球墨鑄鐵鑄造；低速輕載、不受沖擊齒輪，可用灰鑄鐵鑄造。

機(jī)架、箱體類零件：箱體類零件大多選擇鑄鐵鑄造；承載較大箱體可用鑄鋼；

要求重量輕、散熱好箱體，可采取鋁合金鑄造；單件小批生產(chǎn)時(shí)，可采取鋼材焊接

而成。

三、本章關(guān)鍵

1、經(jīng)典零件選材。

2、常見毛坯加工方法特點(diǎn)及應(yīng)用。

3、經(jīng)典零件毛坯選擇。

四、習(xí)題

一、填空題

1、零件失效關(guān)鍵形式有（）失效，（）失效，（）失效，（）失效四種類型。

2、機(jī)械零件常見毛坯種類有（）、（）、（）、（）、（）。

二、判定題

1、齒輪類零件、軸類零件最好用鍛鋼制作。（）

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

三、選擇題

1、選擇下列零件材料：箱蓋（），齒輪軸（）,螺栓（）o

A45BQ235CHT200

2、選擇下列零件毛坯類型：箱體（），受沖擊齒輪（），墊圈（）。

A鑄件B鍛件C沖壓件

四、簡(jiǎn)答題

1、簡(jiǎn)述汽車齒輪選材和工藝路線。

2、簡(jiǎn)述C616機(jī)床主軸選材和工藝路線。

第11章金屬切削加工基礎(chǔ)知識(shí)

一、學(xué)習(xí)目標(biāo)

1、掌握切削運(yùn)動(dòng)和切削要素。

2、掌握金屬切削刀具材料。

3、熟悉車刀切削部分幾何參數(shù)。

4、熟悉金屬切削過程中物理現(xiàn)象。

5、了解工件切削加工性，了解影響已加工表面質(zhì)量原因。

6、掌握切削液、刀具幾何角度及切削用量合理選擇。

二、基礎(chǔ)內(nèi)容

1、切削運(yùn)動(dòng)和切削要素

1）切削運(yùn)動(dòng)：

切削運(yùn)動(dòng)：為了切除工件上多出金屬，刀具和工件之間所作相對(duì)運(yùn)動(dòng)。按切削

運(yùn)動(dòng)在切削過程中起作用不一樣，可分為主運(yùn)動(dòng)和進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。

主運(yùn)動(dòng)：切下切屑所必需最基礎(chǔ)運(yùn)動(dòng)，也是切削加工中速度最高、消耗功率最

多運(yùn)動(dòng)。切削加工中只有一個(gè)主運(yùn)動(dòng)。

進(jìn)給運(yùn)動(dòng)：是使工件切削層不停投入切削而加工出完整表面運(yùn)動(dòng)。切削加工中

能夠有一個(gè)主運(yùn)動(dòng)，也能夠有多個(gè)主運(yùn)動(dòng)。

2）切削要素：

切削用量要素：切削速度、進(jìn)給量、背吃刀量。

切削層平面尺寸要素：切削層厚度、切削層寬度、切削層截面而積。

2、金屬切削刀具:

1）刀具常見材料：

碳素工具鋼：用于制造簡(jiǎn)單手工刀具。常見鋼牌號(hào)有T10A、T12Ao

量具刃具鋼：用于制造形狀復(fù)雜手工刀具。常見鋼牌號(hào)有CrWMn、9SiCr0

高速鋼：用于制造形狀復(fù)雜機(jī)動(dòng)刀具。常見鋼牌號(hào)有W18Cr4V、W6Mo5Cr4V2o

硬質(zhì)合金：多制成多種形狀刀片，機(jī)動(dòng)加工多種金屬材料。常見鋼牌號(hào)有YG3、

YG5、YG8、YT5、YT15、YT30。

2）車刀切削部分幾何參數(shù)：

外圓車刀切削部分組成：前刀面、主后刀面、副后刀面、主切削刃、副切削刃、

刀尖。

3）車刀標(biāo)注角度參考系：

基面Pr：過切削刃上任一點(diǎn)水平面。

切削平面Ps：經(jīng)過切削刃上任一點(diǎn)和切削刃相切，垂直于基面平面。

正交平面P。：經(jīng)過切削刃上任一點(diǎn)，并同時(shí)和垂直于基面和切削平面平面。

3）車刀正交平面參考系內(nèi)標(biāo)注角度：

主偏角Kr：基面內(nèi)主切削刃和進(jìn)給方向夾角。其關(guān)鍵作用是影響背向力大小和

刀具壽命。

副偏角Kr'：基平面內(nèi)副切削刃和進(jìn)給反方向夾角。其關(guān)鍵作用是影響工件以

加工表面粗糙度。

前角Y。：正交平面內(nèi)前刀面和基面之間夾角。其關(guān)鍵作用是使刃口鋒利。

后角a。：正交平面內(nèi)后刀面和切削平面之間夾角。其關(guān)鍵作用是降低主后刀面

和工件過渡表面之間摩擦。

刃傾角入s：切削平面內(nèi)主切削刃和基面間夾角。其關(guān)鍵作用是控制切屑流向

4、金屬切削過程中物理現(xiàn)象

1)金屬切削過程實(shí)質(zhì)：

就是經(jīng)過刀具把金屬層變?yōu)榍行歼^程，其實(shí)質(zhì)是一個(gè)擠壓變形過程，塑性金屬

在切削過程中通常要經(jīng)歷彈性變形、塑性變形、擠裂破壞和切離四個(gè)階段。

2)切削變形區(qū)：

第【變形區(qū)：又禰基礎(chǔ)變形區(qū)。切削力、力削熱關(guān)鍵來自這個(gè)區(qū)域。

第II變形區(qū)：是切屑于前刀面間摩擦變形區(qū)。該區(qū)域?qū)Ψe屑瘤形成和前刀面磨

損有直接影響。

第HI變形區(qū)：是工件已加工表面和刀具后刀面摩擦區(qū)。該區(qū)域?qū)ぜ鸭庸け?/p>

面變形強(qiáng)化和殘余應(yīng)力及后刀面磨損有很大影響。

3)積屑瘤:

產(chǎn)生條件：切削塑性金屬；切削速度在5—60m/min。

對(duì)切削加工影響：粗加工時(shí)有好處，保護(hù)刀刃，增大前角。精加工時(shí)不利，影

響表面質(zhì)量和尺寸精度，所以精加工時(shí)避免產(chǎn)生積屑瘤,故常采取高速(v>100m/min)

或低速(v<5m/min)精加工。

4)切削力:

總切削力F：三個(gè)變形區(qū)變形抗力和切屑、工件和刀具間摩擦力協(xié)力。通常將

總切削力分解成三個(gè)相互垂直奮力：主切削力Fc、進(jìn)給力Ff（軸向力）、背向力Fp

（徑向力）。

影響原因：有工件材料、刀具角度和切削用量。增大刀具前角，減小切削深度,

施加切削液，均可使切削力減小。增大主偏角，可顯著減小背向力，減小工件彎曲

變形和振動(dòng)。

5）切削熱：

切削熱產(chǎn)生：有切削變形功和摩擦功形成。

切削熱傳出：在切削過程中有切屑、工件和周圍介質(zhì)傳出。降低切削熱不利影

響方法關(guān)鍵有：合理選擇切削用量和刀具角度，合理施加切削液。

5、切削加工質(zhì)量和切削效率

1）影響材料切削加工性關(guān)鍵原因：

材料強(qiáng)度和硬度愈高；塑性、韌性愈大；導(dǎo)熱系數(shù)愈小，材料切削加工性愈差。

2）已加工表面質(zhì)量：

表面粗糙度：減小進(jìn)給量、主偏角、副偏角，增加刀尖圓弧半徑等，可降低殘

留面積高度，從而減小表面粗糙度。選擇適宜切削速度，避免產(chǎn)生積屑瘤，可顯著

降低表面粗糙度。增大前角、減小切削厚度、增加切削速度、選擇潤(rùn)滑性能良好潤(rùn)

滑液，可有效或降低鱗刺產(chǎn)生。提升工藝系統(tǒng)剛度、采取消振隔振方法，降低振動(dòng)

對(duì)表面粗糙度影響。

表面加工硬化：增大前角和切削速度、采取有效潤(rùn)滑方法，可大大減輕表面加

工硬化現(xiàn)象。

表面殘余應(yīng)力：采取時(shí)效處理可有效消除表面殘余應(yīng)力。

3）切削液：

切削液作用：

有冷卻作用、潤(rùn)滑作用、清洗作用、防銹作用。

切削液種類和選擇：

水溶液：水加入少許防銹劑和潤(rùn)滑劑。通常見于一般磨削和其它精加工。

乳化液：乳化油和水稀釋而成。低濃度乳化液關(guān)鍵用于磨削、粗車、鉆孔。高

濃度乳化液關(guān)鍵用于精車、攻絲、較孔、插齒等。

切削油：礦物油，少數(shù)采取動(dòng)植物油。一般車削、攻絲用機(jī)油；精車有色金屬

和鑄鐵用煤油：加工螺紋用植物油：在礦物油中加入油性劑和極壓添加劑，用于精

銃、較孔、功絲和齒輪加工等。

4）刀具幾何角度選擇：

前角選擇：工件材料強(qiáng)度和硬度較低時(shí)，取較大前角；反之，取較小前角；加

工塑性材料，取較大前角；加工脆性材料，取較小前角；硬質(zhì)合金刀具加工尤其硬

材料時(shí)，應(yīng)取負(fù)前角。高速鋼刀具取較大前角；硬質(zhì)合金刀具取較小前角；工藝系

統(tǒng)剛性較差時(shí)，取較大前角。

后角選擇：精加工或斷續(xù)切削時(shí)取較大后角；粗加工時(shí)取較小后角；工件材料

強(qiáng)度和硬度較高時(shí)，取較小后角；工件材料塑性和韌性較大時(shí)，取較大后角；工藝

系統(tǒng)剛性較差時(shí)，取較小后角。

主偏角選擇：工藝系統(tǒng)剛性很好時(shí)，取較小主偏角；工藝系統(tǒng)剛性較差或強(qiáng)力

切削時(shí)，取較大主偏角；車削階梯軸時(shí)，取90。主偏角；車削細(xì)長(zhǎng)軸時(shí)，取90。一93

。主偏角。

副偏角選擇:精加工時(shí)，取5°—10°副偏角；粗加工時(shí)取10°—15°副偏角。

刃傾角選擇：精加工時(shí)，取0°—5。刃傾角；粗加工時(shí)取-5。一0。刃傾角。

5）切削用量選擇：

選擇標(biāo)準(zhǔn)：粗加工時(shí)，優(yōu)先選擇背吃刀量，以后盡可能選擇較高切削速度。

背吃刀量選擇：數(shù)次進(jìn)給時(shí)，應(yīng)盡可能將第一次進(jìn)給背吃刀量取大些。

進(jìn)給量選擇：粗加工時(shí)，取較大進(jìn)給量；精加工時(shí)，取較小進(jìn)給量。

切削速度選擇：工件材料強(qiáng)度和硬度較高時(shí)，切削加工性較差時(shí)，應(yīng)取較

低切削速度。

三、本章關(guān)鍵

1、掌握切削運(yùn)動(dòng)和切削要素。

2、掌握金屬切削刀具材料。

3、掌握切削液、刀具幾何角度及切削用量合理選擇。

四、習(xí)題

一、填空題

1、切削運(yùn)動(dòng)可分為（）和（）。

2、切削用量要素包含（）、（）、（）。

3、切削液作用關(guān)鍵有（）、（）、（）、（）。

4、塑性金屬切削過程經(jīng)歷了（）、（）、（）、（）四個(gè)階段。

二、判定題

1、碳素工具鋼耐熱性差，所以用于制造簡(jiǎn)單手工刀具。（）

2、硬質(zhì)合金耐熱性優(yōu)良，適于制造形狀復(fù)雜刀具。（）

3、采取較大主偏角，可使背向力Fp減小，進(jìn)給力Ff增大。（）

三、選擇題

1、加工塑性材料時(shí)，應(yīng)?。ǎ┣敖牵庸ご嘈圆牧蠒r(shí)，應(yīng)?。ǎ┣敖?。

A較小B較大