1、機(jī)械制造基礎(chǔ)單元測驗(yàn)（一）,一、填空（每空1分，共30分） 1、金屬材料的性能主要包括 和 兩個方面。 2、金屬材料在外力作用下所表現(xiàn)出來的性能稱為 。 3、硬度可通過硬度試驗(yàn)測定，常用的有 和 兩種。 4、金屬材料的常用強(qiáng)度指標(biāo)為 和 。 5、按用途不同碳素鋼可分為 和 。按含碳量不同碳素鋼又可分為 、 和 。 6、鑄鐵是含碳量大于 的鐵碳合金。 7、合金鋼就是在 的基礎(chǔ)上有目的加入一定量 的鋼。 8、從球墨鑄鐵的牌號上可看出其 和 兩個性能指標(biāo)。 9、鋼的熱處理工藝由 、 和 三個階段組成。 10、根據(jù)熱處理的目的和工藝方法不同，熱處理一般可分為 、 和 三種。 11、普通熱處理按加熱溫度

2、和冷卻方法不同，常用的有 、 、 和 等。 12、常見的化學(xué)熱處理有 、 和 。,二、選擇題（每小題2分，共20分） 1、利用拉伸曲線可以確定金屬材料（ ）的性能。 A、強(qiáng)度和硬度 B、塑性和韌性 C、強(qiáng)度和塑性 2、金屬材料在被拉斷前所能承受的最大應(yīng)力稱為（ ）。 A、屈服點(diǎn) B、抗拉強(qiáng)度 C、伸長率 3、如有一金屬原長1米，拉斷后長為1.1米，則材料的斷后伸長率為（ ）。 A、1% B、10% C、1.1% D、11% 4、45鋼是（ ）。 A 、碳素結(jié)構(gòu)鋼 B、優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼 C、碳素工具鋼 5、在15F鋼牌號中，15表示其平均含碳量為（ ）。 A、0.15% B、1.5% C、15%

3、6、碳鋼中常有雜質(zhì)存在，其中有害元素是（ ）。 A、硅 B、錳 C、硫 D、碳 7、在下列鋼中，普通碳素結(jié)構(gòu)鋼是（ ）。 A、ZG200400 B、T10 C、20 D、Q235A 8、下列冷卻介質(zhì)中，（ ）的冷卻能力最強(qiáng)。 A、水及水溶液 B、油 C、空氣,9、調(diào)質(zhì)處理就是（ ） A、淬火+中溫回火 B、淬火+低溫回火C、 淬火十高溫回火 10、鋼的淬透性由（ ）決定 A、淬火加熱溫度 B、淬火冷卻速度 C、鋼件的尺寸 三、判斷題：（每小題1分，共10分） 1、合金材料的硬度越低其切削性能就越好。 2、一般韌性高的材料塑性也好，但塑性好的材料韌性不一定高。 3、T10鋼的碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)是10%

4、。 4、高碳鋼的質(zhì)量優(yōu)于中碳鋼，中碳鋼的質(zhì)量優(yōu)于低碳鋼。 5、金屬的疲勞破壞具有很大的危險(xiǎn)性。 6、GCr15鋼是滾動軸承鋼，其鉻的質(zhì)量分?jǐn)?shù)是15%。 7、可鍛鑄鐵比灰鑄鐵的塑性好，因此，可以進(jìn)行鍛壓加工。 8、淬透好的鋼其淬硬性也一定好。 9、滲碳用鋼通常采用低碳鋼或低碳合金鋼。 10、鋼件經(jīng)淬火后易產(chǎn)生變形和開裂。,四、名詞解釋（每個2分，共10分） 1、強(qiáng)度 2、塑性 3、熱處理 4、淬透性 5、淬硬性 五、計(jì)算、問答題（共30分） 1、回火的目的是什么？ （5分） 2、簡述去應(yīng)力退火的主要目的。（5分） 3、說明下列牌號的含義（10分） HT250；Q275；T40015；KTZ550

5、04；20Cr；9CrSi；60Si2Mn；GCr15；1Cr13；Cr12。 4、有一鋼試樣，其原始直徑為10mm，原始標(biāo)距長度為50mm，當(dāng)載荷達(dá)到18.84kN時試樣產(chǎn)生屈服現(xiàn)象；載荷加至36.11kN時，試樣產(chǎn)生頸縮現(xiàn)象，然后被拉斷；拉斷后試樣標(biāo)距長度為73mm，斷裂處直徑為6.7mm，求試樣的s、b、5和。（10分）,2.1 刀具材料,內(nèi) 容 安 排,概 述,刀具材料應(yīng)具備的基本性能,刀具材料的類型,常用刀具材料,加工中心視頻,一、概 述,金屬切削刀具是切削加工的重要工具。刀具是影響切削加工生產(chǎn)率、加工質(zhì)量與成本的重要因素，刀具的性能對機(jī)床性能的發(fā)揮具有決定性作用。,切削刀具可分兩類

6、：,一類是標(biāo)準(zhǔn)刀具：由專業(yè)廠按國標(biāo)或部標(biāo)生產(chǎn)的刀具；,可轉(zhuǎn)位車刀,麻花鉆,銑刀,鉸刀,絲錐,板牙,齒輪滾刀,切削刀具可分兩類：,一類是標(biāo)準(zhǔn)刀具：由專業(yè)廠按國標(biāo)或部標(biāo)生產(chǎn)的刀具； 另一類是非標(biāo)準(zhǔn)刀具：用戶專門設(shè)計(jì)制造的刀具，如成型車刀、成型銑刀、組合刀具等。,刀具材料是指刀具上參與切削部分的材料。 刀具的切削部分不但要求具有一定的幾何形狀，還要求有相應(yīng)的刀具材料。 這部分材料性能的優(yōu)劣直接影響加工表面質(zhì)量、加工效率和刀具的壽命。,刀具切削時，在承受較大切削壓力的同時，還與切屑、工件發(fā)生劇烈的摩擦，從而產(chǎn)生較大的切削熱，使切削溫度升高。另外，在切削余量不均勻的表面和不連續(xù)的表面時，刀具還會受到?jīng)_擊

7、而產(chǎn)生振動。,刀具的工作環(huán)境：,二、刀具材料應(yīng)具備的基本性能,1、較高的耐磨性和硬度 耐磨性表示材料抗機(jī)械摩擦和抗磨料磨損的能力。 材料的硬度越高，耐磨性就越好，刀具切削部分抗磨損的能力也就越強(qiáng)。 一般情況下，刀具材料的硬度應(yīng)大于被加工工件材料的硬度，刀具材料在室溫下硬度應(yīng)在60HRC以上。,特殊情況（水刀切割金屬）,二、刀具材料應(yīng)具備的基本性能,1、較高的耐磨性和硬度 耐磨性表示材料抗機(jī)械摩擦和抗磨料磨損的能力。 材料的硬度越高，耐磨性就越好，刀具切削部分抗磨損的能力也就越強(qiáng)。 一般情況下，刀具材料的硬度應(yīng)大于被加工工件材料的硬度，刀具材料在室溫下硬度應(yīng)在60HRC以上。 2、較高的強(qiáng)度和韌

8、性 由于刀具在切削過程中承受較大的切削力、沖擊和振動等，因此刀具材料必須具有足夠的抗彎強(qiáng)度和沖擊韌性。以免刀具在切削過程中斷裂和崩刃。,3、良好的耐熱性和化學(xué)穩(wěn)定性 耐熱性是指刀具材料在高溫下保持其硬度、耐磨性、強(qiáng)度和韌性的能力。 刀具材料的耐熱性越好允許的切削速度越高。 4、良好的工藝性和經(jīng)濟(jì)性 刀具材料應(yīng)有較好的熱處理工藝性，淬火變形小、淬透性好；熱軋成型刀具應(yīng)具有較好的高溫塑性；需焊接的刀具材料應(yīng)有較好的導(dǎo)熱性和焊接工藝性；高硬度刀具材料應(yīng)有較好的磨削加工性能。 刀具材料還應(yīng)具有資源豐富、價格低廉的特點(diǎn)。,三、刀具材料的類型 分四大類： 1、工具鋼 包括碳素工具鋼、合金工具鋼和高速鋼。

9、2、硬質(zhì)合金 3、陶瓷 4、超硬刀具材料,工具鋼耐熱性差，但抗彎強(qiáng)度高，價格便宜，焊接與刃磨性能好。主要用于中、低速切削的成型刀具制造。,銼刀,低合金刃具鋼主要用于制造形狀復(fù)雜的低速切削工具，如絲錐、板牙、鉸刀等。,絲錐,板牙,鉸刀,高速鋼主要用于制造鉆頭、銑刀、車刀等。,車刀,銑刀,鉆頭,硬質(zhì)合金 耐熱性好，切削效率高，但刀片強(qiáng)度、韌性不及工具鋼，焊接刃磨工藝性也比工具鋼差，多用于車刀、銑刀及各種高效切削刀具。,一般刀體均采用普通碳鋼或合金鋼制作，如焊接車、鏜刀的刀桿； 鉆頭、鉸刀的刀體常用45鋼或40Cr制造； 尺寸較小的刀具或切削負(fù)荷較好大的刀具一般選用合金工具鋼或整體高速鋼制作，如螺紋

10、刀具、成型銑刀、拉刀等。,目前在切削加工中常用的刀具材料有：碳素工具鋼、合金工具鋼、高速鋼、硬質(zhì)合金及陶瓷等。 （一）、碳素工具鋼 碳素工具鋼是一種含碳量較高的優(yōu)質(zhì)鋼（含碳一般為0.651.35%）。 1、常用牌號 T7A、T8AT13A等 2、主要性能 淬火后硬度較高，可達(dá)HRC6165；紅硬性為200250，價格低廉，不耐高溫，切削速度因此而不能提高，允許切削速度VC10m/min,只能制作低速手用刀具，如板牙、鋸條、銼刀等。,四、常用刀具材料介紹,（二）、合金工具鋼 在碳素工具鋼中加入一定量的鉻（Cr）、鎢（W）、錳（Mn）等合金元素，能夠提高材料的耐熱性、耐磨性和韌性，同時還可以減少熱

11、處理時的變形。 1、主要牌號 9SiCr CrWMn 2、主要性能 淬火后的硬度可達(dá)HRC6165，紅硬性為300400，允許切削速度Vc=1015m/min，制作低速、形狀比較復(fù)雜、要求淬火后變形小的刀具。如板牙、拉刀、手用鉸刀（孔的精加工）等。,（三）、高速鋼 高速鋼是一種加入較多的鎢、鉬、鉻、釩等合金元素的高合金工具鋼。 1、高速鋼的性能,高速鋼的性能,具有較高的強(qiáng)度和韌性,良好的耐磨性,紅硬性為600,允許切削速度Vc=2530m/min,良好的制造工藝性,可獲得鋒利的刀刃（有鋒鋼之稱）,加工范圍較大：鑄鐵、有色金屬、鋼,2、高速鋼的分類,高速鋼按基本化學(xué)成分分：鎢系和鎢鉬系。 按性能

12、可分為：普通高速鋼和高性能高速鋼。 按制造工藝方法的不同可分為： 熔煉高速鋼和粉末冶金高速鋼。,高 速 鋼,普通高速鋼,高性能高速鋼,鎢系高速鋼,鎢鉬系高速鋼,高釩高速鋼,鈷高速鋼,鋁高速鋼,W18Cr4V,但刀具耐用度、強(qiáng)度和韌性較差，不宜用來制作大截面的刀具和熱扎刀具。少用。,有較好的綜合性能、刃磨工藝性。,W6Mo5Cr4V2,抗彎強(qiáng)度、沖擊韌度,較好，熱塑性及韌性更好，用于制造熱軋刀具。,W12Cr4V4Mo,硬度高達(dá)2800HV，,材料的耐磨性得到了提高，但同時也使刃磨難度增加了。,W6Mo5Cr4V2Co8,高溫硬度和抗氧化能,力較好，可使用較高的切削速度；鈷的熱導(dǎo)率高，也可提高刀

13、具的切削性能。,W6Mo5Cr4V2Al,高溫硬度、熱塑性與韌,性較好，但對熱處理工藝要求較高，磨削性能較差。,高性能高速鋼可用于不銹鋼、耐心熱鋼和高強(qiáng)度鋼的加工。,粉末治金高速鋼,用高壓氬氣或純氮?dú)忪F化熔融的高速鋼水，直接得到細(xì)小的高速鋼粉末，高溫下壓制成致密的鋼坯，而后鍛壓成材或刀具形狀。 適合于制造切削難加工材料的刀具、大尺寸刀具（如滾刀、插刀）、精密刀具、高動載荷下使用的刀具等。,（四）硬質(zhì)合金,1、硬質(zhì)合金的組成與性能,硬質(zhì)合金是由硬度和熔點(diǎn)很高的碳化物（硬質(zhì)相，如WC、TiC、TaC、NbC等）和金屬（黏結(jié)相，如Co、Ni、Mo等）通過粉末治金工藝制成的。,硬質(zhì)合金的常溫硬度達(dá)89

14、94HRA，耐熱性高達(dá)8001000。硬質(zhì)合金刀具允許的切削速度比高速鋼刀具高510倍，但它的抗彎強(qiáng)度是高速鋼的1/41/2，沖擊韌性比高速鋼低很多倍。目前，絕大多數(shù)車刀、面銑刀、深孔鉆等均用硬質(zhì)合金制造。,2、普通硬質(zhì)合金的分類、牌號與使用性能,按化學(xué)成分與使用性能分為四類：,鎢鈷類 （WC+Co） 鎢鈦鈷類 （WC+TiC+Co） 添加稀有金屬碳化物類 WC+TiC+TaC(NbC)+Co 碳化鈦基類 （TiC+WC+Ni+Co）,(1)鎢鈷類合金（WC+Co）,代號為YG，抗彎強(qiáng)度與韌性較高，世削時可減少崩刃現(xiàn)象，但耐熱性較差，主要用于加工鑄鐵、有色金屬與非金屬材料及加工中有沖擊載荷的表

15、面。 常用牌號有YG3、YG6、YG8等。 牌號中的數(shù)字表示Co質(zhì)量分?jǐn)?shù)，Co含量越高，材料的沖擊韌性越好。 含鈷量高的硬質(zhì)合金適用于粗加工，含鈷量低的硬質(zhì)合金適用于精加工。,（2）鎢鈦鈷類合金（WC+TiC+Co）,代號為YT，隨TiC含量的增高及Co含量降低，材料硬度和耐磨性提高，抗彎強(qiáng)度降低，導(dǎo)熱性及焊接性也有所降低，與YG類硬質(zhì)合金相比，YT類合金的硬度、耐熱、耐磨性較高，但強(qiáng)度及韌性有所下降。 常用牌號有YT5、YTl4、YTl5、YT30等。 代號后面的數(shù)字為TiC含量的百數(shù)。 YT類合金主要用于加工鋼料，粗加工時選含Co量較高或含TiC量較低的能抵抗一定沖擊的材料，無沖擊的精加工

16、則可選用TiC含量高。,（五）陶瓷材料 陶瓷材料主要是以氧化鋁（Al2O3）或氮化硅（Si3N4）等為主要成分，經(jīng)壓制成型后燒結(jié)而成的刀具材料。陶瓷的硬度高，化學(xué)性能穩(wěn)定，耐氧化，所以被廣泛用于高速切削加工中。,陶瓷刀具特點(diǎn)：,優(yōu)點(diǎn)：陶瓷刀具材料具有很高的硬度及耐磨性，有很高的耐熱性，在1200時，仍可切削，有很好的化學(xué)穩(wěn)定性，不易粘結(jié)，加工表面質(zhì)量好，刀具耐用度高。 缺點(diǎn)：陶瓷刀具材料的最大缺點(diǎn)是強(qiáng)度、韌性低，脆性大，導(dǎo)熱能力低和線膨脹系數(shù)大，在力、熱沖擊下易破裂。 應(yīng)用：主要用于鋼、鑄鐵、有色金屬等材料的精加工和半精加工。,（六）金剛石 分為人造和天然兩種，是目前已知最硬的材料，硬度約為H

17、V10000，故其耐磨性好，不足之處是抗彎強(qiáng)度和韌性差，對鐵的親和作用大，故金剛石刀具不能加工黑色金屬，在800時，金剛石中的碳與鐵族金屬發(fā)生擴(kuò)散反應(yīng)，刀具急劇磨損。金剛石價格昂貴，刃磨困難，應(yīng)用較少。主要用作磨具及磨料，有時用于修整砂輪。,（七）立方氮化硼 它是一種人工合成的新型刀具材料。它是立方氮化硼在高溫、高壓下轉(zhuǎn)化而成。 其硬度很高，可達(dá)80009000HV，僅次于金剛石，并具有很好的熱穩(wěn)定性，可承受1000以上的切削溫度。 它的最大的優(yōu)點(diǎn)是在高溫12001300時也不會與鐵族金屬起反應(yīng)。因此既能勝任淬火鋼、冷硬鑄鐵的粗車和精車，又能勝任高溫合金、熱噴涂材料、硬質(zhì)合金及其他難加工材料的高速切削。,金剛石砂輪,金剛石切割片,作 業(yè),P.59 2.1 2.2,復(fù)習(xí)鞏固,刀具切削部分的材料要求：較高的耐磨性和硬度、較高的強(qiáng)度和韌性、良好的耐熱性和化學(xué)穩(wěn)定性、良好的工藝性和經(jīng)濟(jì)性。 目前常用的刀具材料是高速鋼和硬質(zhì)合金。,1、刀具切削部分的材料有什么要求？目前常用的刀具材料有哪幾類？,復(fù)習(xí)鞏固,高速鋼性能：熱處理后硬度為6266HRC，抗彎強(qiáng)度約為33GPa，耐熱性為600左右。 硬質(zhì)合金的常溫硬度達(dá)8994HRA，耐熱性高達(dá)800100