1、機(jī)械制造基礎(chǔ),主講：王鳳良,緒 論,一、本課程的性質(zhì)和內(nèi)容,二、機(jī)械制造技術(shù)的發(fā)展及其作用,三、本課程的學(xué)習(xí)目的和學(xué)習(xí)方法,南山學(xué)院,一、本課程的性質(zhì)和內(nèi)容,1、本課程的性質(zhì),2、本課程的內(nèi)容,生產(chǎn)準(zhǔn)備,毛坯制造,機(jī)械加工,裝配調(diào)試,（車，銑，刨，磨，鉆，鏜等）,（組裝，部裝，總裝）,（鑄造，鍛造，焊接，沖壓等）,機(jī)電類專業(yè)的主干專業(yè)基礎(chǔ)課,機(jī)械制造：,將原材料制成零件的毛坯，將毛坯加工成機(jī)械零件，再將零件裝配成機(jī)器的整個(gè)過程。,（市場(chǎng)調(diào)查，購(gòu)買原材料）,南山學(xué)院,二、機(jī)械制造技術(shù)的發(fā)展及其作用,南山學(xué)院,1、作用：,機(jī)械制造技術(shù)是國(guó)民經(jīng)濟(jì)的支柱產(chǎn)業(yè)，是衡量一個(gè)國(guó)家現(xiàn)代化程度的重要標(biāo)志之一。,

2、2、機(jī)械制造技術(shù)的發(fā)展史,（1）人類社會(huì)的劃分是以材料為依據(jù)的,（2）我國(guó)古代在材料和機(jī)械制造方面的輝煌成就,三、本課程的學(xué)習(xí)目的和學(xué)習(xí)方法,南山學(xué)院,1、目的,（1）了解和掌握常用的工程材料； （2）了解和掌握鑄造、鍛造、焊接、切削加工和特種加工； （3）熟悉機(jī)械制造全過程，并了解現(xiàn)代機(jī)械制造技術(shù)。,2、學(xué)習(xí)方法,第一章 金屬材料的力學(xué)性能,南山學(xué)院,引言：,1、金屬材料的性能,使用性能：,指材料在使用過程中所表現(xiàn)的性能，主要包括力學(xué)性能、物理性能和化學(xué)性能。,工藝性能：,指在制造機(jī)械零件的過程中，材料適應(yīng)各種冷、熱加工和熱處理的性能。,2、金屬材料力學(xué)性能,包括鑄造性能、鍛造性能、焊接性能

3、、沖壓性能、切削加工性能和熱處理工藝性能等。,指材料在外力作用下表現(xiàn)出來的性能，主要有強(qiáng)度、塑性、硬度、沖擊韌度和疲勞強(qiáng)度等。,第一節(jié) 強(qiáng)度與塑性,南山學(xué)院,一、材料的拉伸曲線,1、oe段：直線、彈性變性,2、es段：曲線、彈性變形+塑性變形,5、b點(diǎn)：出現(xiàn)縮頸現(xiàn)象，即試樣局部截面明顯縮小試樣承載能力降低，拉伸力達(dá)到最大值，試樣即將斷裂。,3、s s段：水平線（略有波動(dòng)）明顯的塑性變形屈服現(xiàn)象，作用的力基本不變，試樣連續(xù)伸長(zhǎng)。,4、sb曲線：彈性變形+均勻塑性變形,第一章 金屬的力學(xué)性能,南山學(xué)院,強(qiáng)度指材料抵抗塑性變形和斷裂的能力 。,一、強(qiáng)度的指標(biāo),2、抗拉強(qiáng)度,指試樣拉斷前所承受的最大拉

4、應(yīng)力。 其物理意義是在于它反映了最大均勻變形的抗力。,1、屈服點(diǎn),b = Fb/S0,當(dāng)材料的內(nèi)應(yīng)力b時(shí)，材料將產(chǎn)生斷裂。 b常用作脆性材料的選材和設(shè)計(jì)的依據(jù)。,符號(hào)： s 材料產(chǎn)生屈服現(xiàn)象時(shí)的最小應(yīng)力,s = Fs/S0,Fs：試樣屈服時(shí)所承受的拉伸力（N） S0 ：試樣原始橫截面積（mm）,1-1 強(qiáng)度與塑性,南山學(xué)院,二、塑性指標(biāo),塑性是材料在靜載荷作用下產(chǎn)生塑性變形而不破壞的能力。評(píng)定指標(biāo)是斷后伸長(zhǎng)率和斷面收縮率。,1、斷后伸長(zhǎng)率,2、斷面收縮率,指試樣拉斷后標(biāo)距的伸長(zhǎng)量與原標(biāo)距長(zhǎng)度的百分比。,指試樣拉斷后縮項(xiàng)處橫截面積的最大縮減量與原始橫截面積的百分比。,=(L1-L)/L x 10

5、0%,L:標(biāo)距（本實(shí)驗(yàn)L=100）L1:拉斷后的試件標(biāo)距。將斷口密合在一起，用卡尺直接量出。,=(A0-A1)/A0 x 100%,A0:試件原橫截面積。A1:斷裂后頸縮處的橫截面積，用卡尺直接量出。,1-1 強(qiáng)度與塑性,第二節(jié) 硬度,南山學(xué)院,引言：,1、定義：指材料局部表面抵抗塑性變形和破壞的能力。它是衡量材料軟硬程度的指標(biāo)，其物理含義與試驗(yàn)方法有關(guān)。,2、硬度的測(cè)試方法 （1）布氏硬度 （2）洛氏硬度 （3）維氏硬度 （4）肖氏硬度,第一章 金屬的力學(xué)性能,南山學(xué)院,1、布氏硬度試驗(yàn)（布氏硬度計(jì)）,原理:用一定直徑的球體（淬火鋼球或硬質(zhì)合金球）以相應(yīng)的試驗(yàn)力壓入待測(cè)材料表面，保持規(guī)定時(shí)間

6、并達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)后卸除試驗(yàn)力，測(cè)量材料表面壓痕直徑，以計(jì)算硬度的一種壓痕硬度試驗(yàn)方法。,2、布氏硬度值 用球面壓痕單位面積上所承受有平均壓力表示。 如：120HBS 500HBW,4、測(cè)量范圍 用于測(cè)量灰鑄鐵、結(jié)構(gòu)鋼、非鐵金屬及非金屬材料等.,一、布氏硬度,3、優(yōu)缺點(diǎn) （1）測(cè)量值較準(zhǔn)確，重復(fù)性好，可測(cè)組織不均勻材料（鑄鐵）（2）可測(cè)的硬度值不高（3）不測(cè)試成品與薄件（4）測(cè)量費(fèi)時(shí)，效率低,1-2 硬度,南山學(xué)院,1、洛氏硬度試驗(yàn)（洛氏硬度計(jì)）,原理: 用金剛石圓錐或淬火鋼球，在試驗(yàn)力的作用下壓入試樣表面，經(jīng)規(guī)定時(shí)間后卸除試驗(yàn)力，用測(cè)量的殘余壓痕深度增量來計(jì)算硬度的一種壓痕硬度試驗(yàn)。,2、洛氏硬

7、度值 用測(cè)量的殘余壓痕深度表示?？蓮谋肀P上直接讀出。如：50HRC,4、測(cè)量范圍 用于測(cè)量淬火鋼、硬質(zhì)合金等材料.,二、洛氏硬度,3、優(yōu)缺點(diǎn) （1）試驗(yàn)簡(jiǎn)單、方便、迅速（2）壓痕小，可測(cè)成品，薄件（3）數(shù)據(jù)不夠準(zhǔn)確，應(yīng)測(cè)三點(diǎn)取平均值（4）不應(yīng)測(cè)組織不均勻材料，如鑄鐵。,1-2 硬度,南山學(xué)院,1、維氏硬度試驗(yàn),原理:用夾角為136的金剛石四棱錐體壓頭，使用很小試驗(yàn)力F（49.03-980.07N）壓入試樣表面，測(cè)出壓痕對(duì)角線長(zhǎng)度d。,2、維氏硬度值 用壓痕對(duì)角線長(zhǎng)度表示。如：640HV。,4、測(cè)量范圍 常用于測(cè)薄件、鍍層、化學(xué)熱處理后的表層等。,三、維氏硬度,3、優(yōu)缺點(diǎn) （1）測(cè)量準(zhǔn)確，應(yīng)用范

8、圍廣（硬度從極軟到極硬）（2）可測(cè)成品與薄件（3）試樣表面要求高，費(fèi)工。,1-2 硬度,第二章 金屬的晶體結(jié)構(gòu)與結(jié)晶,第一節(jié) 金屬的晶體結(jié)構(gòu),一、晶體結(jié)構(gòu)的基本知識(shí),1、晶體與非晶體,晶體的特點(diǎn)是：,原子在三維空間呈有規(guī)則的周期性重復(fù)排列。,具有一定的熔點(diǎn)，如鐵的熔點(diǎn)為1538，銅的熔點(diǎn)為1083。,晶體的性能隨著原子的排列方位而改變，即單晶體具有各向異性。,非晶體的特點(diǎn)是：,原子在三維空間呈不規(guī)則的排列。,沒有固定熔點(diǎn)，隨著溫度的升高將逐漸變軟，最終變?yōu)橛忻黠@流動(dòng)性的液體。如塑料、玻璃、瀝青 等。,各個(gè)方向上的原子聚集密集大致相同，即具有各向同性。,2、晶格與晶胞,2-1 金屬的晶體結(jié)構(gòu),二

9、、常見金屬的晶格類型,體心立方晶格,每個(gè)晶胞原子數(shù)n=81/8+1=2(個(gè)),屬于體心立方晶格類型的金屬有-Fe（912以下的鈍鐵）、鉻、鉬、鎢等,面心立方晶格,每個(gè)晶胞中的原子數(shù)為n=81/8+61/2=4(個(gè)),屬于面心立方晶格類型的金屬有-Fe（1394912的鈍鐵）、鋁、銅、銀等。,密排六方晶格,密排六方晶胞中的原子數(shù)n=121/6+21/23=6(個(gè)),2-1 金屬的晶體結(jié)構(gòu),三、金屬的實(shí)際晶體結(jié)構(gòu), 單晶體與多晶體,單晶體即原子排列得非常整齊，晶格位向完全一致，且無任何缺陷存在。 多晶體即由許多位向不同的晶體組成，且其內(nèi)部還存在著多種晶體缺陷。, 金屬的晶體缺陷,、點(diǎn)缺陷,、線缺陷

10、,、面缺陷,2-1 金屬的晶體結(jié)構(gòu),第二節(jié)金屬的結(jié)晶,物質(zhì)由液態(tài)冷卻轉(zhuǎn)變?yōu)楣虘B(tài)的過程稱為凝固,如果凝固的固態(tài)物質(zhì)是原子（或分子）作有規(guī)則排列的晶體，則這種凝固又稱為結(jié)晶。,1、冷卻曲線與過冷現(xiàn)象,2、金屬的結(jié)晶過程,3、晶粒大小對(duì)金屬力學(xué)性能的影響,4、細(xì)化晶粒的方法, 增加過冷度, 進(jìn)行變質(zhì)處理, 附加振動(dòng),2-2 金屬的結(jié)晶,第三節(jié) 合金的晶體結(jié)構(gòu)與結(jié)晶,一、合金的基本概念,1、合金,合金是指由兩種或兩種以上的金屬元素或金屬與非金屬元素組成的具有金屬特性的物質(zhì)。,2、組元,組成合金的基本的物質(zhì)稱為組元。,3、合金系,給定組元按不同比例可以配制一系列不同成分的合金，構(gòu)成一個(gè)合金系。,4、相,

11、相是指在金屬組織中化學(xué)成分、晶體結(jié)構(gòu)和物理性能相同的組分。,5、組織,組織泛指用金相觀察方法看到的由形態(tài)、尺寸不同和分布方式不同的一種或多種相構(gòu)成的總體。,2-3 合金的晶體結(jié)構(gòu)與結(jié)晶,二、合金的相,根據(jù)構(gòu)成合金各組元之間相互作用的不同，固態(tài)合金的相可分為固溶體和金屬化合物兩大類。,1、固溶體,溶質(zhì)原子溶入溶劑晶格中而仍保持溶劑晶格類型的合金相，稱為固溶體。,2、金屬化合物,金屬化合物是合金組元之間相互發(fā)生作用而形成具有金屬特性的一種新相,3、機(jī)械混合物,機(jī)械混合物是合金中的一類復(fù)相混合物組織，不同的相均可互相組合形成機(jī)械混合物。,2-3 合金的晶體結(jié)構(gòu)與結(jié)晶,2-3 合金的晶體結(jié)構(gòu)與結(jié)晶,第

12、一節(jié) 鐵碳合金的基本組織,1、鐵素體（F）：碳與-Fe形成的間隙固溶體。 性能-強(qiáng)度和硬度低，塑性和韌性好。 2、奧氏體（A）：碳與-Fe形成的間隙固溶體。高溫組織，在大于727時(shí)存在。 性能-塑性好，強(qiáng)度和硬度高于F。在鍛造、 軋制時(shí)常要加熱到A，可提高塑性，易于加工。 3、滲碳體（ Fe3C ）：鐵與碳形成的金屬化合物。 性能-硬度高，脆性大。 4、珠光體（ P ）：F與Fe3C組成的機(jī)械混合物。 性能-力學(xué)性能介于兩者之間。 5、萊氏體（ Ld ）：A與Fe3C組成的機(jī)械混合物。 性能-硬度高，塑性差。,第3章 鐵碳合金,第二節(jié) 鐵碳相圖分析,引言： 關(guān)于鐵碳合金狀態(tài)圖 1、概念：表示鐵

13、碳合金在不同成分和溫度下 的組織、性能以及它們之間相互關(guān)系的圖形。又稱鐵碳合金相圖或鐵碳合金平衡圖。是通過實(shí)驗(yàn)的方法建立起來的。 2、作用：是研制新材料，制定合金熔煉、鑄造、壓力加工和熱處理等工藝的重要工具。,第3章 鐵碳合金,第3章 鐵碳合金,一、鐵碳相圖分析,1、相圖的坐標(biāo) 縱坐標(biāo)：代表溫度。 橫坐標(biāo)：代表含碳量。 2、幾個(gè)概念 純鐵 鋼 鑄鐵 共析鋼 亞共析鋼 過共析鋼 共晶白口鑄鐵 亞共晶白口鑄鐵 過共晶白口鑄鐵,第3章 鐵碳合金,3、特性點(diǎn) A點(diǎn)：純鐵的熔點(diǎn) 1538 C點(diǎn)：共晶點(diǎn) 1148 D點(diǎn)：滲碳體的熔點(diǎn) 1227 S點(diǎn)：共析點(diǎn) 727 G點(diǎn)：純鐵的同素異晶轉(zhuǎn)變點(diǎn) 912 E點(diǎn)

14、：C在-Fe中最大溶解度 1148 P點(diǎn)：C在-Fe中最大溶解度 727 Q點(diǎn)：室溫時(shí)C在-Fe中最大溶解度,第3章 鐵碳合金,4、特性線 ACD：液相線，液相冷卻至此開始析出固相，固相加熱至此全部轉(zhuǎn)化為液相。 AECF：固相線，液態(tài)合金至此線全部結(jié)晶為固相，固相加熱至此開始轉(zhuǎn)化。 GS：A開始析出F的轉(zhuǎn)變線，加熱時(shí)F全部溶入A，又稱A3線。 ES：C在A中的溶解度曲線，又稱Acm線。 ECF：共晶線，含C量2.11 % -6.69%的鐵碳合金至此發(fā)生共晶反應(yīng)，結(jié)晶出A與Fe3C混合物-萊氏體Ld。 PSK：共析線，含C量在0.0218 % -6.69%的鐵碳合金至此反生共析反應(yīng)，產(chǎn)生珠光體P

15、 ，又稱A1線。,第3章 鐵碳合金,第三節(jié) 鐵碳相圖的應(yīng)用,1、選用材料： 由鐵碳相圖可知，合金中隨著含碳量的不同，其組織各不相同，從而導(dǎo)致其力學(xué)性能不同。因此，我們就可以根據(jù)機(jī)器零件所要求的性能來選擇不同含碳量的材料。 2、叛斷切削加性能： 低碳鋼中鐵素體較多，塑性好，加工性不好；中碳鋼中鐵素體含量比例適當(dāng)，鋼的硬度適當(dāng)，易于加工。 3、制定熱加工工藝： 在鑄造工藝方面，根據(jù)相圖可以確定合適的熔化溫度和澆注溫度，含碳量為4.3%的鑄鐵鑄造性最好；在鍛造工藝方面，可以選擇鋼材的軋制和鍛造的溫度范圍應(yīng)在奧氏體區(qū)。 4、應(yīng)用于熱處理生產(chǎn)： 由相圖可知合金在固態(tài)加熱和冷卻過程中均有組織的變化，可以進(jìn)

16、行熱處理。并且可以正確選擇加熱溫度。,第3章 鐵碳合金,第四章 鋼的熱處理,引言：,1、熱處理的概念,2、熱處理的目的,將固態(tài)鋼材采用適當(dāng)?shù)姆绞竭M(jìn)行加熱、保溫和冷卻以獲得所需組織與性能的工藝。,（1）提高鋼的力學(xué)性能 （2）改善鋼的工藝性能,第一節(jié) 鋼的熱處理原理,根據(jù)工藝類型、工藝名稱和實(shí)現(xiàn)工藝的加熱將熱處理分為：,1、整體熱處理,2、表面熱處理,表面淬火、氣相沉積,3、化學(xué)熱處理：滲碳、氮化、碳氮共滲,退火、正火、淬火、回火,第4章 鋼的熱處理,熱處理的理論依據(jù),第4章 鋼的熱處理,第一節(jié) 鋼的退火與正火,1、概念：將鋼加熱到適當(dāng)溫度，保持一定時(shí)間，然后在爐中緩慢地冷卻的熱處理工藝。,2、

17、目的： 1）降低硬度，提高塑性，改善加工性能； 2）細(xì)化晶粒，消除組織缺陷； 3）消除內(nèi)應(yīng)力 。,一、鋼的退火,第4章 鋼的熱處理,3、分類： 根據(jù)鋼的成分和處理目的的不同，可分為完全退火、球化退火和去應(yīng)力退火。 （1）完全退火 1、定義：將鋼加熱Ac3以上3050C,完全奧氏體后，保溫一定時(shí)間隨之緩慢冷卻到500C以下，出爐空冷。 2、目的：細(xì)化晶粒，消除內(nèi)應(yīng)力，降低硬度，以利于切削加工。 3、適用范圍：亞共析鋼型材。,第4章 鋼的熱處理,（2）球化退火 1、定義：將鋼加熱到Ac1以上2030 C,保溫后隨爐緩冷至600 C，出爐空冷。 2、目的：降低硬度、提高塑性、改善切削加工性能。 3、

18、適用范圍：主要用于過共析鋼及合金工具鋼。,第4章 鋼的熱處理,（3）去應(yīng)力退火 1、定義：將鋼加熱到500-600 C,保溫后隨爐緩冷至200-300 C出爐空冷。又稱低溫退火。 2、目的：消除鑄件、鍛件和焊接件的內(nèi)應(yīng)力 。（沒有發(fā)生組織變化） 3、適用范圍：用于所有的鋼。,第4章 鋼的熱處理,二、鋼的正火,1、概念： 將鋼件加熱到Ac3或Accm線以上3050 C ，保溫適當(dāng)?shù)臅r(shí)間后，在空氣中冷卻的熱處理工藝。,2、目的： 1）對(duì)低碳鋼，可細(xì)化晶粒，提高硬度，改善加 工性能； 2）對(duì)中碳鋼，可提高硬度和強(qiáng)度，作為最終熱處理； 3）對(duì)高碳鋼，可為球化退火作準(zhǔn)備 。,第4章 鋼的熱處理,退火與正

19、火的加熱溫度范圍,第4章 鋼的熱處理,第二節(jié) 鋼的淬火與回火,2、目的： 提高鋼的硬度、強(qiáng)度和耐磨性并保持足夠的韌性。,1、概念： 將鋼件加熱到Ac3或Ac1以上某一溫度，保持一定時(shí)間后，快速冷卻的熱處理工藝。,一、鋼的淬火,第4章 鋼的熱處理,3、淬火劑：水、礦物油、鹽水和堿水等。,為了保證獲得所需淬火組織，又要防止變形和開裂，必須采用已有的淬火介質(zhì)再配以各種冷卻方法才能解決。通常的淬火方法包括單液淬火、雙液淬火、分級(jí)淬火等，如圖所示。,4. 淬火方法:,第4章 鋼的熱處理,4、淬火方法： （1）單液淬火：將加熱后的零件投入一種 冷卻 劑中冷卻至室溫。 特點(diǎn)：操作簡(jiǎn)單，容易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。 （2

20、）雙液淬火：先水后油，或先油后空氣。 特點(diǎn)：可防止變形與開裂。 （3）分級(jí)淬火：先放入一定溫度的鹽浴或堿浴中，再空冷。 特點(diǎn)：有效減小內(nèi)應(yīng)力，防止變形與開裂； 但只適于小尺寸工件。,第4章 鋼的熱處理,三、鋼的回火,1、回火的概念： 將淬火后鋼件再加熱到Ac1以下的某一溫度，保 溫一定時(shí)間后，然后冷卻到室溫的熱處理工藝 。,2、回火的目的： 降低淬火鋼的脆性，提高韌性，調(diào)整硬度，消除內(nèi)應(yīng)力，穩(wěn)定工件的尺寸，獲得所需要的力學(xué)性能。,第4章 鋼的熱處理,3、回火的種類 按回火溫度的不同，回火可分以下三種： 低溫回火：150 C 250 C 中溫回火：350 C 500 C 高溫回火：500 C 6

21、50 C,第4章 鋼的熱處理,1、低溫回火（150250）C 目的：保持淬火鋼的高硬度和高耐磨性，降低淬火應(yīng) 力,減少鋼的脆性。硬度為58-64HRC。 主要用于：刃具、量具、模具、滾動(dòng)軸承、滲碳淬火 件和表面淬火件。 2、中溫回火（350500）C 目的：獲得高的彈性極限、屈服點(diǎn)和較好的韌性。 又稱彈性處理。硬度為35-45HRC. 主要用于：彈性零件及熱鍛模具等。 3、高溫回火（500650）C 目的：獲得良好的綜合力學(xué)性能。 又稱調(diào)質(zhì)處理。硬度為25-35HRC. 主要用于：各種重要結(jié)構(gòu)零件如螺栓、齒輪及軸承。,第4章 鋼的熱處理,第四節(jié) 鋼的表面熱處理,引言: 為了兼顧零件表面和心部?jī)?/p>

22、種不同性能要求,生產(chǎn)中廣泛采用表面熱處理的方法,即表面淬火和化學(xué)熱處理. 一、表面淬火 1、概念：指僅改變鋼的表層組織的局部熱處理工藝。,第4章 鋼的熱處理,2、種類 火焰加熱表面淬火 ： 用氧乙炔火焰噴射到工件表面，使其被快速加熱到淬火溫度，并立即噴水冷卻的操作方法。 適用于含C 0.35%0.7%的中碳鋼和中碳合金鋼，如45，40Cr。 感應(yīng)加熱表面淬火 ： 用一定頻率的感應(yīng)電流使工件表面被快速加熱到淬火溫度，并立即噴水冷卻的操作方法。 適用于含C 0.4%0.5%的中碳鋼和中碳合金鋼，如40，40Cr。,第4章 鋼的熱處理,第五節(jié) 鋼的化學(xué)熱處理,引言 1、概念：將鋼置于一定溫度的活性介

23、質(zhì)中保溫，使一種或幾種元素滲入其表層，以改變其化學(xué)成分、組織和性能的熱處理工藝。 2、分類：滲碳、滲氮、 碳氮共滲,第4章 鋼的熱處理,第六節(jié) 鋼的滲碳,概念：將鋼放入滲碳的介質(zhì)中加熱并保溫，使活性碳原子滲入鋼的表層的工藝稱為滲碳。,目的：通過滲碳及隨后的淬火和低溫回火，使表面具有高的硬度、耐磨性和抗疲勞性能，而心部具有一定的強(qiáng)度和良好的韌性配合。,滲碳方法：滲碳方法有氣體滲碳、固體滲碳和液體滲碳。目前廣泛應(yīng)用的是氣體滲碳法。,滲碳用鋼：含碳量為0.1%0.25%的低碳鋼和低碳合 金鋼。,第4章 鋼的熱處理,第七節(jié) 鋼的滲氮,概念：滲氮俗稱氮化，是指在一定溫度下使活性氮原子滲入工件表面的熱處理

24、工藝。,目的：是提高零件表面硬度、耐磨性、疲勞強(qiáng)度、熱硬性和耐蝕性等。,滲氮方法：氣體滲氮、離子滲氮等。生產(chǎn)中應(yīng)用較多的是氣體滲氮。,滲氮用鋼：優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼，如20，40等；一般合金結(jié)構(gòu)鋼，如40Cr等；滲氮專用鋼，如38CrMoAlA。,第4章 鋼的熱處理,第八節(jié) 其它化學(xué)熱處理方法,碳氮共滲：碳氮同時(shí)滲入工件表層。提高表面硬度、抗疲勞性和耐磨性，并兼具滲碳和滲氮的優(yōu)點(diǎn)。,滲鉻：有較好的耐蝕性和優(yōu)良的抗氧化性、硬度和耐磨性，可代替不銹鋼和耐熱鋼用于機(jī)械和工具制造。,滲硼：十分優(yōu)秀的耐磨性、耐腐蝕磨損和泥漿磨損的能力，耐磨性明顯優(yōu)于滲氮、碳和碳氮共滲層，但不耐大氣和水的腐蝕。主要用于泥漿泵零

25、部件、熱作模具和工件夾具。,第4章 鋼的熱處理,第一節(jié) 鋼材及其生產(chǎn)過程,一、鋼鐵材料的生產(chǎn)過程 鐵礦石 生鐵 鋼鋼錠） 型材,鑄鐵,軋制、擠壓、拉拔、鍛造等壓力加工方法,1、生鐵的冶煉 原料：鐵礦石 燃料：焦炭 熔劑：石灰石 設(shè)備：高爐,2、鋼的冶煉 原料：生鐵、廢鋼 燃料：焦炭 熔劑：石灰石；氧化劑，脫氧劑 設(shè)備：電弧爐,（鋼板、型鋼、鋼管）,第5章 工業(yè)用鋼,高爐,第5章 工業(yè)用鋼,電弧爐,第5章 工業(yè)用鋼,第二節(jié) 鋼的分類與編號(hào),鋼,碳素鋼,合金鋼,1、按含碳量分,低碳鋼 0.0218 % C 0.25%,中碳鋼 0.25 % C 0.6%,高碳鋼 0.6% C2.11%,2、按質(zhì)量和

26、用途分,碳素結(jié)構(gòu)鋼,優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼,碳素工具鋼,易切削結(jié)構(gòu)鋼,鑄鋼,一、鋼的分類,第5章 工業(yè)用鋼,二、鋼的牌號(hào)及其應(yīng)用,1、碳素結(jié)構(gòu)鋼：,牌號(hào)：Q+屈服點(diǎn)數(shù)值。 例如： Q195， Q 275等。,用途：薄板，鐵絲，釘，小軸，螺栓等。,2、優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼：,牌號(hào)：用兩位數(shù)字表示，該數(shù)字表示鋼中平均含碳量的 萬倍。 例如： 08F，20，45，60等。,用途：用作各種較重要的機(jī)器零件 如：齒輪、主軸等。,第5章 工業(yè)用鋼,3、碳素工具鋼 牌號(hào)：用“T”加數(shù)字表示，該數(shù)字表示鋼中平均含 碳量的千倍。 如： T8， T9等。 T8：表示碳的平均含碳量為0.8%的碳素工具鋼。 用途：用來制作各種刀具

27、、量具和模 具。 4、易切削用鋼：主要用在自動(dòng)機(jī)床上加工大批量的零件，如螺釘，螺母等。其牌號(hào)如：Y20,表示易切削結(jié)構(gòu)鋼，其平均含碳量為0.2%。 5、鑄鋼：用于澆注成鑄件的鋼。其強(qiáng)度高于各類鑄鐵，同時(shí)具有良好的塑性和韌性，適于制造形狀復(fù)雜、強(qiáng)度和韌性要求高的零件，如火車輪、大齒輪等。其牌號(hào)如：ZG230-450。,第5章 工業(yè)用鋼,第三節(jié) 雜質(zhì)對(duì)鋼性能的影響,1、硅和錳的影響： 有益元素。不但可以溶于F中，產(chǎn)生強(qiáng)化作用，使鋼的強(qiáng)度和硬度提高；而且Mn能消除硫?qū)︿摰奈：Α?2、磷的影響： 有害元素，使鋼產(chǎn)生冷脆性。 3、硫的影響： 有害元素，使鋼產(chǎn)生熱脆性。,第5章 工業(yè)用鋼,第四節(jié) 合金鋼,

28、1、合金元素對(duì)鋼性能的影響,引言,（1）提高了鋼的力學(xué)性能,（2）提高了鋼的淬透性,（3）使鋼具有某些特殊性能,鈦、釩等合金元素的加入提高了鋼的強(qiáng)度和硬度，細(xì) 化了晶粒，也提高了塑性與韌性。,鉻、硅、鎳、錳、硼等合金元素的加入提高鋼的淬透性。,鉻、錳等合金元素的加入使鋼具有了耐高溫、耐熱、耐磨、不生銹等特殊性能。,第5章 工業(yè)用鋼,2、合金鋼的分類與牌號(hào),合金鋼,合金結(jié)構(gòu)鋼,合金工具鋼,特殊性能鋼：,機(jī)器合金結(jié)構(gòu)鋼 ：,工程合金結(jié)構(gòu)鋼 ：,普通低合金結(jié)構(gòu)鋼,不銹鋼 、耐熱鋼、耐磨鋼,合金刃具鋼：,合金彈簧鋼、合金滲碳鋼 合金調(diào)質(zhì)鋼、合金軸承鋼,合金模具鋼 ：,合金量具鋼：,低合金刃具鋼、高合金

29、刃具鋼、高速鋼,冷作模具鋼、熱作模具鋼,沒有專用鋼種.,第5章 工業(yè)用鋼,3、合金鋼的牌號(hào),(1)合金結(jié)構(gòu)鋼的牌號(hào),(2)合金工具鋼的牌號(hào),兩位數(shù)字+合金元素符號(hào)+數(shù)字,前兩位數(shù)字表示平均含碳量的萬倍，后面數(shù)字表示合金元素的百倍。如60Si2Mn,40Cr等。,其牌號(hào)表示方法與合金結(jié)構(gòu)鋼類似，但其平均 Wc1%時(shí)不標(biāo)出；當(dāng)Wc1%前面數(shù)字表示含碳量的千倍。 如：9SiCr, Cr12,5CrMnMo等。,但高速鋼不標(biāo)含碳量，只寫出合金元素符號(hào)及其含量。,如:W18Cr4V, W6Mo5Cr4V2,第5章 工業(yè)用鋼,一、合金結(jié)構(gòu)鋼,1、普通低合金結(jié)構(gòu)鋼,低碳，合金含量小于3%。主加元素為Mn其強(qiáng)

30、化了鐵素體，提高了強(qiáng)度；V，Ti等元素使晶粒細(xì)化，使韌性提高。 在建筑、橋梁、車輛、船舶中應(yīng)用廣泛。以16Mn為最廣。,船舶,橋梁,第5章 工業(yè)用鋼,2、合金滲碳鋼,含碳量為0.1%-0.2%,以保障心部具有足夠的韌性，合金含量小于3%。主加元素為Cr、Mn、鈦、釩，提高了淬透性，使晶粒細(xì)化，耐磨性提高。,（常用滲碳鋼）,主要用于表面要求硬而耐磨，心部具有足夠強(qiáng)度和韌性的零件，如：汽車變速箱的齒輪等。 以20Cr、20CrTiMn為最廣。,變速齒輪,撥叉,第5章 工業(yè)用鋼,3、合金調(diào)質(zhì)鋼,含碳量為0.25%-0.5%,主加元素為Cr、Mn、Si、Ni等以提高淬透性和強(qiáng)化鐵素體.調(diào)質(zhì)鋼具有良好的

31、綜合力學(xué)性能。,合金調(diào)質(zhì)鋼廣泛用于制造汽車、拖拉機(jī)、機(jī)床和其它機(jī)器上的各種重要零件，如齒輪、軸類件、連桿等。,曲軸,連桿,（常用調(diào)質(zhì)鋼）,第5章 工業(yè)用鋼,4、合金彈簧鋼,它具有高的彈性、疲勞強(qiáng)度及沖動(dòng)韌度。含碳量為0.5%-0.7%,主加元素為Cr、Mn、Si等以提高淬透性和彈性極限。,合金彈簧鋼是一種專用結(jié)構(gòu)鋼，主要用于制造各種彈簧和彈性元件。,拉力彈簧,離合器彈簧,（常用彈簧鋼）,第5章 工業(yè)用鋼,5、滾動(dòng)軸承鋼,主要用來制造滾動(dòng)軸承的滾動(dòng)體（滾珠、滾柱、滾針）、內(nèi)外套圈等，屬專用結(jié)構(gòu)鋼。,碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)一般為0.95%-1.10%，以保證其高硬度、高耐磨性和高強(qiáng)度。鉻為基本合金元素 ，鉻含

32、量為0.40%-1.65%。高碳低鉻。,如：GCr15,(滾珠軸承鋼),第5章 工業(yè)用鋼,二、合金工具鋼,合金工具鋼是制造刃具、量具和模具的鋼種。不僅有更高的硬度和耐磨性,還具有更高的紅硬性。,1、合金刃具鋼,用途：主要用于制造各種金屬切削刀具，如車刀、銑刀、鉆頭等。,性能： （1）高硬度，60HRC以上； （2）高的耐磨性； （3）高熱硬性 ； （4）足夠的塑性和韌性 。,銑刀,英制模板刀,第5章 工業(yè)用鋼,合金工具鋼的種類及牌號(hào),(1) 低合金刃具鋼,(2) 高速鋼,最高工作溫度不超過300 。 高碳：碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.9%-1.1%，以保證高硬度和高耐磨性。 Cr、Mn、Si主要是提高鋼的

33、淬透性，Si還能提高鋼的回火穩(wěn)定性； W、V能提高硬度和耐磨性，并防止加熱時(shí)過熱，保持細(xì)小的晶粒。,高速鋼是高合金刃具鋼，具有很高的熱硬性，高速切削中刃部溫度達(dá)600 時(shí)，其硬度無明顯下降。 高碳：碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)在0.70%以上，最高可達(dá)1.5%左右， 加入Cr、W、Mo、V等合金元素： Cr 提高淬透性。 W、Mo 保證高的熱硬性。 V 提高耐磨性，細(xì)化晶粒。,（如：9SiCr 、9Mn2V）,（如：W18Cr4V、W6Mo5Cr4V2 ）,常用合金刃具鋼和高速鋼,第5章 工業(yè)用鋼,2、合金量具鋼,用途：量具用鋼用于制造各種測(cè)量工具，如卡尺、千分尺、塊規(guī)。,性能要求：(1) 高硬度（大于56 H

34、RC）和高耐磨性； (2) 高尺寸穩(wěn)定性，在存放和使用過程中，尺寸不發(fā)生變化。,螺紋規(guī),游標(biāo)卡尺,千分尺,第5章 工業(yè)用鋼,3、合金模具鋼,合金模具鋼按其用途分為冷作模具鋼和熱作模具鋼兩大類。,冷作模具鋼,用途：冷模具用于制造各種冷沖模、冷鐓模、冷擠壓模和拉絲模等，工作溫度不超過200 300 。,熱作模具鋼,如：9Mn2V、CrWMn,用途：熱作模具鋼用于制造各種熱鍛模、熱壓模、熱擠壓模和壓鑄模等，工作時(shí)型腔表面溫度可達(dá)600 以上。,如：5CrMnMo、5CrNiMo,性能要求： 高硬度，5862 HRC; 高耐磨性; 足夠的韌性和疲勞抗力,第5章 工業(yè)用鋼,量具用鋼的選用舉例,第5章 工

35、業(yè)用鋼,三、特殊性能鋼,特殊性能鋼是指具有特殊物理和化學(xué)性能的一種高合金鋼.它主要包括不銹鋼,耐磨鋼等.,1、不銹鋼,能抵抗大氣,酸,咸或其它介質(zhì)腐蝕的鋼。,不銹鋼在石油化工、國(guó)防工業(yè)和一些尖端科學(xué)技術(shù)及日常生活中都得到廣泛應(yīng)用，例如化工裝置中的各種管道、閥門和泵，醫(yī)療手術(shù)器械，防銹刃具和量具等。,根據(jù)不銹鋼室溫下組織的不同,常用的不銹鋼可分三種:,馬氏體型不銹鋼,鐵素體型不銹鋼,奧氏體型不銹鋼,第5章 工業(yè)用鋼,馬氏體型不銹鋼,如：1Cr13、2Cr13、3Cr13、4Cr13,不銹鋼船用螺旋槳,不銹鋼剪刀,含碳為0.1%-0.4%,含鉻為12%-13%.主要用于力學(xué)性能要求不高,耐蝕性要求

36、較低的零件.如:,第5章 工業(yè)用鋼,鐵素體型不銹鋼,這類鋼的鉻質(zhì)量分?jǐn)?shù)為17%30%，碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)低于0.15%.主要用作耐蝕性要求很高而強(qiáng)度要求不高的構(gòu)件，例如容器和管道等。,奧氏體型不銹鋼,這類不銹鋼屬鉻鎳不銹鋼,碳含量很低（約0.1%），耐蝕性很好。,如：1Cr17、1Cr17Ti等,如： 0Cr18Ni9, 1Cr18Ni9等,第5章 工業(yè)用鋼,2、耐磨鋼 （就是高錳鋼 如:ZGMn13）,履帶,鐵軌分道叉,破碎機(jī)顎板,挖掘機(jī)斗齒,第5章 工業(yè)用鋼,第六章 鑄 鐵,引言:,1、何為鑄鐵？,鑄鐵是碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)大于2.11%、并常含有較多的硅、錳、硫、磷等元素的鐵碳合金。,用于制造機(jī)床的床身、

37、床頭箱,發(fā)動(dòng)機(jī)的汽缸體、機(jī)器的底座等，是工程上最常用的金屬材料之一。,箱體,啟動(dòng)閥,2、鑄鐵分幾類？,根據(jù)碳在鑄鐵中存在形式不同，可分三大類：,（1）白口鑄鐵,（2）灰口鑄鐵,（3）麻口鑄鐵,C的存在形式：滲碳體(Fe3C)，斷口為白色。,性能硬而脆，難以切削加工。主要用作煉鋼原料，高耐磨零件（如軋輥、犁鏵等）。,C的存在形式：石墨，斷口為灰黑色。,C的存在形式：石墨+滲碳體，斷口為黑白色。,灰鑄鐵是鑄造性能最好，應(yīng)用最廣泛的鑄鐵材料。,性能：脆性大，很少使用。,第六章 鑄 鐵,根據(jù)石墨（G）在鑄鐵中存在形態(tài)，可分為：,普通灰鑄鐵：石墨呈片狀,可鍛鑄鐵：石墨呈團(tuán)絮狀,蠕墨鑄鐵：石墨呈蠕蟲狀,球

38、墨鑄鐵：石墨呈球狀,3、灰口鑄鐵的種類,第六章 鑄 鐵,第1節(jié) 普通灰鑄鐵,一、灰鑄鐵的組織,灰鑄鐵有鐵素體、珠光體、(鐵素體+珠光體)+石墨三種基本組織。,F+片狀石墨,（F+P）+片狀石墨,P+片狀石墨,第六章 鑄 鐵,由于石墨片對(duì)鋼基體產(chǎn)生的割裂作用，破壞了鋼基體的連續(xù)性、完整性，減少了鋼基體的有效面積，使其抗拉強(qiáng)度低于鋼、而塑性和韌性近于零，屬于脆性材料?；诣T鐵具有非常優(yōu)良的鑄造性能。,二、灰鑄鐵的性能與應(yīng)用,但其抗壓強(qiáng)度與鋼相近，因此普通灰鑄鐵廣泛用于作承受壓力載荷的零件和結(jié)構(gòu)，如機(jī)座、機(jī)床床身、軸承等。,葉輪,發(fā)動(dòng)機(jī)飛輪,6-1 普通灰鑄鐵,三、灰鑄鐵的牌號(hào),HT+三位數(shù)字，數(shù)字表

39、示最低抗拉強(qiáng)度。,四、灰鑄鐵的熱處理,如：HT150，HT200，HT250,熱處理只能改變基體組織，不能改變石墨的形態(tài)和分布，對(duì)提高性能效果不大。通常對(duì)其進(jìn)行熱處理的方法和平共處目的是：,1、消除內(nèi)應(yīng)力退火： 2、高溫退火：消除白口組織 3、表面淬火：提高表面硬度、耐磨性和疲勞強(qiáng)度。,6-1 普通灰鑄鐵,第2節(jié) 可鍛鑄鐵,一、生產(chǎn)方法：,先將鑄鐵澆注成白口鑄鐵,然后進(jìn)行高溫石墨化退火,使?jié)B碳體分解得到團(tuán)絮狀石墨。,二、可鍛鑄鐵的組織,可鍛鑄鐵有鐵素體和珠光體兩種基體。,第六章 鑄 鐵,三、可鍛鑄鐵的牌號(hào),四、可鍛鑄鐵的性能及應(yīng)用,可鍛鑄鐵較高的強(qiáng)度、塑性和沖擊韌性，可以部分代替碳鋼?？慑戣T鐵

40、不可鍛。,鐵素體可鍛鑄鐵以“KT”表示，珠光體可鍛鑄鐵以“KTZ”表示。其后的兩組數(shù)字表示最低抗拉強(qiáng)度和延伸率。,如：KT350-10、KTZ600-3,可鍛鑄鐵的牌號(hào)和機(jī)械性能,6-2 可鍛鑄鐵,第3節(jié) 球墨鑄鐵,一、生產(chǎn)方法：,在澆注前向鐵水中加入一定量的球化劑而直接獲得球狀石墨,得到球墨鑄鐵.,二、球墨鑄鐵的組織,第六章 鑄 鐵,三、球墨鑄鐵的牌號(hào),四、球墨鑄鐵的和機(jī)械性能,用“QT”標(biāo)明，其后兩組數(shù)值表示最低抗拉強(qiáng)度和延伸率。,QT420-10、QT600-2、QT800-2,如:,6-3 球墨鑄鐵,六、球墨鑄鐵調(diào)質(zhì)和正火后的組織性能,五、球墨鑄鐵的應(yīng)用,具有與鋼相近的力學(xué)性能，可代替

41、鋼和合金鋼 使用。,球墨鑄鐵管道接口,6-3 球墨鑄鐵,第4節(jié) 蠕墨鑄鐵,一、生產(chǎn)方法：,在一定成分的鐵水中加入適量的蠕化劑而煉成的，其方法與程序與球墨鑄鐵基本相同。,二、蠕墨鑄鐵的組織,蠕墨鑄鐵的石墨具有介于片狀和球狀之間的中間形態(tài)，其石墨片的長(zhǎng)厚比較小，端部較鈍。呈蠕蟲狀。,第六章 鑄 鐵,蠕墨鑄鐵是一種新型高強(qiáng)鑄鐵材料。它的強(qiáng)度接近于球墨鑄鐵，并且有一定的韌性、較高的耐磨性；同時(shí)又有和灰口鑄鐵一樣的良好的鑄造性能和導(dǎo)熱性。,三、蠕墨鑄鐵的牌號(hào)、性能和應(yīng)用,蠕墨鑄鐵以“RuT”表示，其后的數(shù)字表示最低抗拉強(qiáng)度。,RuT300、RuT420,如：,蠕墨鑄鐵已成功地用于高層建筑中高壓熱交換器、

42、內(nèi)燃機(jī)汽缸和缸蓋、汽缸套、鋼錠模、液壓閥等鑄件。,牌號(hào)：,性能：,應(yīng)用：,排氣管,進(jìn)氣管,6-4 蠕墨鑄鐵,第5節(jié) 特殊性能鑄鐵,在鑄鐵中加入某些合金元素，得到一些具有各種特殊性能的合金鑄鐵。,1、耐磨鑄鐵（加鉻）,2、耐熱鑄鐵 （Al、Si、Cr ）,扇形擴(kuò)散器,托架,襯板,彎管,第六章 鑄 鐵,石墨呈片狀,6-5 特殊性能鑄鐵,石墨呈團(tuán)絮狀,6-5 特殊性能鑄鐵,石墨呈球狀,6-5 特殊性能鑄鐵,石墨呈蠕蟲狀,6-5 特殊性能鑄鐵,何為石墨？,石墨是游離狀態(tài)的碳，其強(qiáng)度、硬度、塑性、韌性很低，硬度僅為35HBS，伸長(zhǎng)率近于零。,鑄鐵的組織可以看成是在鐵或鋼的基體上夾雜著石墨，石墨對(duì)基體產(chǎn)生

43、割裂作用。,因此，石墨的存在使鑄鐵的力學(xué)性能下降，其性能比鋼低，不能鍛造，且石墨的數(shù)量越多，越粗大，分布越不均勻，鑄鐵的力學(xué)性能越差。,但石墨的存在也賦予鑄鐵許多鋼所不及的優(yōu)良性能，如鑄造性能、減振性和減摩性等。,6-5 特殊性能鑄鐵,鑄鐵的石墨化,鑄鐵組織的類型取決于石墨化的程度。,（1）鑄鐵中碳原子析出并形成石墨的過程稱為石墨化。,石墨化若能充分或大部分進(jìn)行，則能獲得灰口鑄鐵，反之將得到白口鑄鐵。,石墨既可以從液體和奧氏體中析出，也可以通過滲碳體分解來獲得。 灰口鑄鐵和球墨鑄鐵中的石墨主要是從液體中析出；可鍛鑄鐵中的石墨則完全由白口鑄鐵經(jīng)長(zhǎng)時(shí)間退火，由滲碳體分解而得到。,6-5 特殊性能鑄

44、鐵,（2）影響石墨化的因素,冷卻速度：緩慢冷卻有利于石墨化；,合金元素：C和Si強(qiáng)烈促進(jìn)，S強(qiáng)烈阻礙，Mn阻礙，P微弱促進(jìn)。,6-5 特殊性能鑄鐵,第二篇 毛 坯 生 產(chǎn),1、毛坯生產(chǎn),引言：,毛坯 ：根據(jù)機(jī)器零件所要求的工藝尺寸、形狀而制成的坯料，供進(jìn)一步加工使用，以獲得成品零件。,2、毛坯生產(chǎn)方法：,獲得毛坯的生產(chǎn)過程就是毛坯生產(chǎn)。,鑄造、鍛造、沖壓、焊接等。,常用的毛坯除型材外，主要有鑄件、鍛件、沖壓件和焊接件。,第十一章 鑄造,引言：,1、鑄造的概念,將經(jīng)過熔化的液態(tài)金屬澆注到與零件形狀、尺寸相適應(yīng)的鑄型中，冷卻凝固后獲得毛坯或零件的一種工藝方法。(鑄造),2、鑄造的方法,3、鑄造的特

45、點(diǎn),砂型鑄造、特種鑄造,(2)生產(chǎn)成本低，較為經(jīng)濟(jì),(1)成型方便，適應(yīng)性強(qiáng),(3)鑄件組織性能差,利用液態(tài)成形,適應(yīng)各種形狀、尺寸，不同材料的鑄件.,節(jié)省金屬,材料來源廣泛，設(shè)備簡(jiǎn)單。,鑄件晶粒粗大，力學(xué)性能差.,第11章 鑄造,第1節(jié) 砂型鑄造,砂型鑄造是以砂為主要造型材料制備鑄型的一種鑄造方法。目前90%以上的鑄件是用砂型鑄造方法生產(chǎn)的。,一、砂型鑄造的工藝過程,工 藝 準(zhǔn) 備,造 型,落 砂,合 箱,澆 注,造 芯,清 理,檢 驗(yàn),熔煉金屬,配砂、制模,第11章 鑄造,二、造型材料,制造鑄型用的材料稱為造型材料，砂型鑄造使用主要是型砂和芯砂，它們是由砂、粘結(jié)劑和附加物組成。,造型材料應(yīng)

46、具備以下性能：,4、透氣性,1、可塑性,3、耐火性,2、足夠的強(qiáng)度,5、退讓性,型砂和芯砂在外力作用下要易于成形。,型砂和芯砂在外力作用下要不易破壞。,型砂和芯砂在高溫下要不易軟化、燒結(jié)、粘附。,型砂和芯砂緊實(shí)后要易于通氣。,型砂和芯砂在冷卻時(shí)其體積可以被壓縮。,第1節(jié) 砂型鑄造,三、模樣與芯盒,1、模樣與芯盒是制造鑄型和型芯的工具。,2、模樣形成鑄件的外形，其外形相當(dāng)于鑄件的外部形狀；型芯形成鑄件的內(nèi)腔形狀。芯盒是制造型芯的工具。,3、砂型鑄造多用木材制造模樣和芯盒。,4、特種鑄造用金屬模、塑料模和其它模樣。,第1節(jié) 砂型鑄造,四、造型方法,按造型操作方法的不同，可分為：,1、手工造型,2、

47、機(jī)器造型,填砂、緊實(shí)、起模等主要有人工完成，操作靈活，生產(chǎn)率低，主要用于單件小批量生產(chǎn)。,填砂、緊實(shí)、起模等實(shí)現(xiàn)機(jī)械化，生產(chǎn)率高，投資大，主要用于批量生產(chǎn)。,主要方法有：,主要方法有：,整模造型,挖砂造型,三箱造型,活塊造型,刮板造型,假箱造型,振壓緊實(shí)、拋砂緊實(shí),分模造型,第1節(jié) 砂型鑄造,五、造芯及合箱,1、造型芯,2、合箱,型芯的作用一是形成鑄件的內(nèi)腔，二是簡(jiǎn)化模型的外形，以制出鑄件上的臺(tái)和槽等。,型芯采用比型砂更好的造型材料。,造芯方法也有手工造芯和機(jī)器造芯兩種。,鑄型的裝配工序簡(jiǎn)稱合箱。合箱前，在鑄型中放好型芯、扣上上箱、放置澆口杯。合箱后，兩箱要卡緊，防止錯(cuò)箱和抬箱。,第1節(jié) 砂型

48、鑄造,六、鑄鐵的熔煉及澆注,1、鑄鐵的熔煉設(shè)備有沖天爐和感應(yīng)爐等。其原料有金屬料、燃料和熔劑。,2、澆注系統(tǒng)：引導(dǎo)金屬液進(jìn)入鑄型型的通道。它包括澆口杯、直澆道、橫澆道和內(nèi)澆道四個(gè)部分組成。,第1節(jié) 砂型鑄造,七、落砂、清理和檢驗(yàn),1、落砂：,出箱的溫度一般不高于500度，以免鑄件產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力或開裂。,清砂是清除型砂和芯砂的過程，有水力清砂和水爆清砂兩種方法。,2、清理：,去除表面粘砂的方法有滾筒清理、噴射清理和拋丸清理等方法。,3、檢驗(yàn)：,主要包括外觀檢驗(yàn)、內(nèi)部檢驗(yàn)、化學(xué)性能和金相檢驗(yàn)等。,將澆注成形后的鑄件從型砂和砂箱中分離出來的工序，它分為出箱和清砂兩個(gè)過程。有手工落砂和機(jī)械落砂兩種方法。,

49、去除澆口、冒口、飛邊、毛刺以及表面粘砂的工序。,其任務(wù)是確定合格的鑄件，去除有缺陷的鑄件。,第1節(jié) 砂型鑄造,第2節(jié) 特種鑄造,1、概念：,3、常用的特種鑄造方法：,2、特種鑄造的特點(diǎn)：,引言：,鑄件精度高，力學(xué)性能好；生產(chǎn)率高；工人勞動(dòng)條件好等。,特種鑄造是指砂型鑄造以外的其他鑄造方法。,金屬型鑄造,壓力鑄造,熔模鑄造,離心鑄造,殼型鑄造,第2節(jié) 特種鑄造,一、金屬型鑄造,將液態(tài)金屬注入用金屬制成的鑄型中，以獲得鑄件的方法。,1、工藝特點(diǎn)：,一型多鑄，鑄件精度高，力學(xué)性能好，但成本高，主要用于大批大量生產(chǎn)銅、鋁、鎂等非鐵合金鑄件。,2、工藝過程：,金屬型鑄造,第2節(jié) 特種鑄造,二、熔模鑄造,

50、將蠟料制成模樣，在上面涂以若干層耐火涂料制成型殼，然后加熱型殼，使模樣熔化、流出，并焙燒成有一定強(qiáng)度的型殼，再經(jīng)澆注，去殼而得到鑄件的一種鑄造方法。,1、工藝特點(diǎn)：,以熔化模樣為起模方式。鑄件精度高，是少無切削加工的方法之一。其設(shè)備簡(jiǎn)單，生產(chǎn)批量不受限制，主要用于大批、大量生產(chǎn)。其缺點(diǎn)是工藝過程復(fù)雜，生產(chǎn)周期長(zhǎng)。,2、工藝過程：,熔模鑄造,第2節(jié) 特種鑄造,三、壓力鑄造,將熔融的金屬在高壓下，快速壓入金屬鑄型的型腔中，并在壓力下凝固，以得到鑄件的一種鑄造方法。,1、工藝特點(diǎn)：,高速高壓。,2、工藝過程：,壓力鑄造,多用于非鐵合金（如鋁、銅、鎂等）精密鑄件的批量生產(chǎn)。,第2節(jié) 特種鑄造,四、離心

51、鑄造,將熔融的金屬澆入高速旋轉(zhuǎn)的鑄型中，使金屬液在離心力的作用下凝固成形，以得到鑄件的一種鑄造方法。,1、工藝特點(diǎn)：,組織緊密，鑄件質(zhì)量好。,2、工藝過程：,離心鑄造,用于生產(chǎn)空心鑄件。,第2節(jié) 特種鑄造,整模造型,刮板造型,假箱造型,挖砂造型,三箱造型,活塊造型,砂型鑄造,金屬型鑄造,熔模鑄造,壓力鑄造,離心鑄造,分模造型,第十二章 鍛 壓,引言：,1、鍛壓的概念,借助于外力作用，使金屬坯料產(chǎn)生塑性變形，從而獲得所要求形狀、尺寸和力學(xué)性能的毛坯或零件的一種壓力加工方法。,2、金屬的塑性變形,金屬在外力作用下，首先產(chǎn)生彈性變形，當(dāng)外力超過一定限度后，會(huì)發(fā)生塑性變形。,塑性變形是金屬壓力加工的理

52、論基礎(chǔ)。,金屬塑性變形的能力大小，主要取決于三個(gè)因素：,（1）金屬的化學(xué)成分,（3）變形時(shí)溫度,（2）組織結(jié)構(gòu),碳、合金含量越低，分布越均勻，塑性越好。,鋼的奧氏缽組織塑性最好，滲碳體最差。,溫度越高，塑性越好。,3、鍛壓的特點(diǎn),(2)節(jié)約金屬材料,(1)改善金屬組織、提高力學(xué)性能,(3)較高的生產(chǎn)率,鍛壓的同時(shí)可消除鑄造缺陷，均勻成分，形成纖維組織，從而提高鍛件的力學(xué)性能。,比如在生產(chǎn)六角螺釘時(shí)采用模鍛成形就比切削加工效率約高50倍。,比如在熱軋鉆頭、齒輪、齒圈及冷軋絲杠時(shí)節(jié)省了切削加工設(shè)備和材料的消耗。,（4）鍛壓主要生產(chǎn)承受重載荷零件的毛坯，如機(jī)器中的主軸、齒輪等，但不能獲得形狀復(fù)雜的毛

53、坯或零件。,第12章 鍛壓,4、鍛壓生產(chǎn)的分類,（1）自由鍛造,（2）模樣鍛造,（3）板料沖壓,利用沖擊力或靜壓力使經(jīng)過加熱的金屬在鍛壓設(shè)備的上、下砧鐵之間塑性變形、自由流動(dòng)稱為自由鍛造。,把金屬坯料放在鍛模模膛內(nèi)施加壓力使其變形的一種鍛造方法。又簡(jiǎn)稱模鍛。,將金屬板料置于沖模之間，使板料產(chǎn)生分離或變形的加工方法。通常在常溫下進(jìn)行，也稱冷沖壓。,第12章 鍛壓,第一節(jié) 鍛造工藝,一、加熱,1、目的：提高塑性能、降低變形抗力，以利于變形和 獲得良好的鍛后組織。,2、鍛造溫度范圍：如圖10-2,注：加熱過高、過低，加熱時(shí)間過短、過長(zhǎng)都不利于鍛壓生產(chǎn)。,二、自由鍛造,1、特點(diǎn)：,鍛件成形主要靠工人的

54、操作技能；,采用通用設(shè)備和工具；,只能生產(chǎn)形狀簡(jiǎn)單的鍛件，適用于單件小批生產(chǎn)。,第12章 鍛壓,2、基本工序：,鍛造的基本工序是指為了達(dá)到工件的形狀和尺寸而進(jìn)行的使金屬發(fā)生變形的工藝過程。主要工序有：,鐓 粗,拔 長(zhǎng),沖 孔,正擠壓,彎 曲,反擠壓,復(fù)合擠壓,二、模樣鍛造,以鍛模模膛限制金屬坯料的變形，從而獲得鍛件的成形方法，其特點(diǎn)是：,可以鍛造出質(zhì)量好，形狀較為復(fù)雜的鍛件；,生產(chǎn)率高，但設(shè)備噸位較大，鍛模制造困難，費(fèi)用高；,適用于中、小型鍛件的大批量生產(chǎn)。,第12章 鍛壓,第二節(jié) 鍛造設(shè)備,一、空氣錘,利用壓縮空氣推動(dòng)鍛錘進(jìn)行工作。,以落下部分質(zhì)量來表示鍛造能力；,常用噸位為65750千克，

55、用于鍛造小型鍛件。,靠飛輪、螺桿和滑塊向下運(yùn)動(dòng)時(shí)所積蓄的動(dòng)能使鍛件變形。,二、蒸汽空氣錘,三、液壓機(jī),四、摩擦壓力機(jī),利用一定蒸汽或壓縮空氣推動(dòng)鍛錘進(jìn)行工作。,常用噸位為15噸，用于鍛造中型鍛件，是模鍛的主要設(shè)備。,常用噸位為5150噸，用于鍛造大型鍛件，是大型鍛件的唯一設(shè)備。,利用高壓水為動(dòng)力進(jìn)行工作?？快o壓力工作。,是模鍛的主要設(shè)備。,第12章 鍛壓,第三節(jié) 板料沖壓,板料沖壓可獲得尺寸精度高、互換性好、形狀復(fù)雜的零件。沖壓件 一般不需要進(jìn)行切削加工。沖壓操作簡(jiǎn)單，易于實(shí)現(xiàn)機(jī)械化，生產(chǎn)率高。,一、沖壓設(shè)備,剪床,沖床,油壓機(jī),二、沖壓基本工序,1、沖裁工序,2、變形工序,使坯料的一部分與另

56、一部分分離的工序。,落料與沖孔：,按封閉的輪廓線分離的工序。其變形過程和模具結(jié)構(gòu) 是相同的。,落料是被分離的部分為成品，周邊是廢料；沖孔是 被分離的部分是廢料，周邊是成品。,使坯料的一部分相對(duì)另一部分產(chǎn)生位移而不破壞的工序。,包括彎曲、拉深、翻邊、成形工序等。,第12章 鍛壓,第12章 鍛壓,第12章 鍛壓,第12章 鍛壓,第12章 鍛壓,第12章 鍛壓,第12章 鍛壓,第12章 鍛壓,空 氣 錘,第12章 鍛壓,空氣錘,第12章 鍛壓,液壓機(jī),第12章 鍛壓,液 壓 機(jī),第12章 鍛壓,液壓機(jī),第12章 鍛壓,液 壓 機(jī),第12章 鍛壓,第12章 鍛壓,沖床,第12章 鍛壓,沖床,第12章

57、鍛壓,沖 床,第12章 鍛壓,沖 床,第12章 鍛壓,油壓機(jī),第12章 鍛壓,油 壓 機(jī),第12章 鍛壓,摩 擦 壓 機(jī),第12章 鍛壓,摩 擦 壓 機(jī),第12章 鍛壓,第二章 焊 接,引言：,1、焊接的概念,通過加熱或加壓(或兩者并用),并且用(或不用)填充材料,使焊件達(dá)到原子間結(jié)合的連接方法。,加熱可使被焊金屬接頭熔化,形成共同的熔池,凝固后連接起來.,固態(tài)下焊接時(shí)需要加熱或加壓并加熱:,熔焊接時(shí)需要加熱:,加壓力是使被焊金屬的連接處產(chǎn)生塑性變形,以增加它們的真實(shí)接觸面積.,加熱是為了增加金屬塑性和原子的擴(kuò)散能力.,2、焊接的特點(diǎn):,焊接與其它連接方法有本質(zhì)的區(qū)別,不僅在宏觀上建立了永久性

58、的聯(lián)系,在微觀上也建立了組織之間的原子級(jí)的內(nèi)在聯(lián)系.,焊接比其它連接方法具有更高的強(qiáng)度,密封性,且質(zhì)量可靠,生產(chǎn)率高,便于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化.,節(jié)省金屬,工藝簡(jiǎn)單,可以很方便的采用鍛-焊,鑄-焊等復(fù)合工藝,生產(chǎn)大型復(fù)雜的機(jī)械結(jié)構(gòu)和零件.,焊接是一個(gè)不均勻加熱的過程,焊后的焊縫易產(chǎn)生焊接應(yīng)力,易引起變形.,第13章 焊接,3、焊接的種類:,(1)熔化焊:,根據(jù)焊接的過程可分為三類:,將待焊處的母材金屬熔化以形成焊縫的焊接方法.,主要有電弧焊,氣焊,電渣焊,等離子弧焊,電子束焊,激光焊等.,(2)壓力焊:,(3)釬焊:,通過加壓和加熱的綜合作用,以實(shí)現(xiàn)金屬接合的焊接方法.,以熔點(diǎn)低于被焊金屬熔點(diǎn)的焊料填充接頭形成焊縫的焊接方法.,主要包括電阻焊,摩擦焊,爆炸焊等.,主要包括軟釬焊和硬釬焊.,第13章 焊接,第一節(jié) 手工電弧焊,一、焊接過程,手工電弧焊是熔焊一種,它是用手操作焊條,利用焊條與被焊金屬工件間產(chǎn)生的電弧熱量加熱并熔化金屬,隨后形成焊縫,獲得牢固接頭的焊接方法.,焊接時(shí),焊工手握夾著焊條的焊鉗