金属工艺学重点.doc

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1、工艺方法：铸造、压力加工、焊接、切削加工和热处理。一、金属材料的性能1、强度:强度是金属材料在外力作用下抵抗塑性变形和断裂的能力。强度大小常用应力来表示，单位为MPa。指标:屈服强度金属材料发生屈服现象时的屈服极限。用符号σs表示。对于没有明显屈服现象的金属材料，多测定其规定残余伸长量时对应的应力σ0.2。抗拉强度金属材料在拉断之前所能承受的最大应力，用符号σb表示2、塑性：金属材料在外力作用下产生永久变形而不致破裂的性能称为塑性。指标:延伸率试样拉断后，标距的伸长与原始标距的百分比称为延伸率。用符号δ表示，其计算公式为：断面收缩率试样拉断后，缩颈处截面积的最大收缩量

2、与原始截面积的百分比为断面收缩率，用符号ψ表示金属材料的延伸率（δ）和断面收缩率（ψ）数值越大，表示材料的塑性越好。3、硬度：金属材料抵抗更硬的物体压入其内的能力称为硬度。表示金属材料在一个小的体积范围内抵抗弹性变形、塑性变形或破断的能力。硬度试验的方法：压入硬度试验法（如布氏硬度（HBS）、洛氏硬度（HRC））划痕硬度试验法（如莫氏硬度）4、冲击韧性：金属材料抵抗冲击载荷作用而不破坏的能力称为冲击韧性，用符号aK表示5、疲劳强度：机械零件在无数次的交变载荷作用下不至于发生破断的最大应力。二、金属的晶体结构1、晶格：表示晶体中原子排列规律的空间格子叫做晶格。晶胞：能够

3、完整地反映晶格特征的最小几何单元称为晶胞。常见的三种金属晶格：体心立方晶格：属于这种晶格的有铬，钒，钨，钼，α-Fe。每个立方晶胞中包含1/8*8+1=2个原子，原子半径面心立方晶格：属于这种晶格的有铝，铜，铅，银，γ-Fe。每个立方晶胞中包含1/8*8+1/2*6=4个原子，原子半径密排六方晶格：属于这种晶格的有镁(Mg)、锌（Zn）、铍（Be）和镉（Cd）。每个立方晶胞中包含2*（1/6*6+1/2）+3=6个原子，原子半径2、细化晶粒：原因：晶粒的粗、细对金属的机械性能影响很大。因为晶粒细，晶界就多。由于晶界处的晶格排列方向极不一致，犬牙交错，互相咬合，从而加强

4、了金属的结合力，故晶粒越细小，材料的强度和硬度越高，塑性韧性越好。方法：（1）增大过冷度，增加晶核数量（只适合中小铸件）（2）孕育处理在液态金属结晶前加入不熔质点（变质剂或孕育剂）点作为人工晶核（3）振动处理采用机械振动、超声波振动和电磁振动等措施将生长的晶枝破碎此外，通过压力加工、热处理等方法也能够细化晶粒从而改善材料的性能。铸造生产中细化晶粒的主要措施：①降低浇注温度、提高铸型的激冷能力（如用金属铸型代替砂铸型）；②孕育处理（通过外来晶核增加晶核的数目）；③采用机械振动、旋转磁场搅拌等方法，使结晶过程中，晶枝折断，从而增加晶核的数目。3、金属的同素异构转变：一种金

5、属能以几种晶格类型存在的性质，叫做同素异构性。金属在固态下晶格类型发生变化的过程称为同素异晶转变。同素异构转变属于固态转变，其转变需要较大的过冷度；晶格的变化伴随着金属体积的变化、转变时会产生较大的内应力。控制冷却速度，可以改变同素异构转变后的晶粒的大小，从而改变金属的性能。三、铁碳合金：1、合金结构：1）固溶体：有些合金组元在固态下也具有互相溶解的能力，这种溶质的原子溶入溶剂的晶格中或取代了某些溶剂原子的位置，而仍保持溶剂晶格类型的金属晶体，叫做固溶体。溶质原子溶入溶剂晶格中时，会造成溶剂晶格的畸变。这使得金属晶体在塑性变形时晶面之间的相对滑移阻力增加，表现为固溶体

6、的强度、硬度比纯金属高。2）金属化合物：合金各组元的原子按一定的整数比化合而成的一种新的金属化合物。它具有与组元原来晶格不同的新晶格，如Fe3C（渗碳体）。化合物的硬度通常比组元高，脆性也较高。3）机械混合物：组成合金的各组元在固态下既不互相溶解，又不互相化合，而是以混合方式独立存在，叫做机械混合物。机械混合物类型的合金往往比单一固溶体合金具有更高的强度和硬度，但塑性和可锻性不如单一的固溶体，因此钢在锻造时，总是先加热使之转变成单一的固溶体后再进行锻造。2、铁碳合金的基本组织：1）铁素体（F）：碳溶解在α-铁中形成的固溶体叫做铁素体。①保持α-铁的体心立方晶格②α-铁

7、溶解碳的能力很小且随温度变化而变化③铁素体含碳很少，机械性能近似纯铁④镜下观察为均匀明亮的多边形晶粒2）奥氏体（A）：碳溶解在γ-铁中形成的固溶体叫做奥氏体。①保持γ-铁的面心立方晶格②γ-铁溶解碳的能力比α-铁大，在1147°C时达2.06%，在727°C时，溶解度为0.8%。③稳定的奥氏体在钢中存在的最低温度为727°C④奥氏体硬度不是很高（HB=160~200），塑性较好，是绝大多数钢种在在高温压力加工所需要的组织。3）渗碳体（Fe3C）：铁与碳形成的稳定的化合物Fe3C叫做渗碳体，其含碳量6.67%，具有复杂的晶格形式。性能与铁素体差别很大，