2025年金属加工核心技术精华梳理与掌握要点

金属工艺学第五版纲要规定则需先留出合适的余量以增大弯好后在切除增长的金属4H,弯曲建孔件时应防止孔的变形，3对拉伸年深件的外形应简朴对称，深度不适宜过大，以便使拉深次数至少，轻易成形31白人规定拉#的圆角半径在不增长工艺程序的状况下，最小容许半径…半径过小必将增长拉深2次数和整形工作，也增长模具数量，并轻易产生废品和提高＜成本焊接焊接通过加热或加压（或两者并用），用或者不用填充材料，使工件产生原子间结合的一种连接措施阳极区阴极区电弧中心区2600K,2400K,6000〜8000K阳极区占总热量的阴极区占其他左右的热量是在弧柱中产生的43%,36%,21%焊接热影响区力学性能正火区,部分相变区,过热区,熔合区焊接应力与变形r压应力当焊缝及相邻区金属处在加热阶段时都会膨胀，但受到焊件冷金属的阻碍，不能自由生长而受压残存拉应力（焊接应力）压应力使处在塑性变形状态的金属产生压缩变形，冷却j、到室温时，其收缩又收到周围冷金属的阻碍，不能缩短到自由缩短所应到达的位置反变形法，刚性夹持法，对的选择焊接参数和焊接次序机械矫正法，火焰解热矫正法焊条电弧焊的焊接过程电弧在焊条与被焊工件之间燃烧，电弧热使工件和焊芯共同熔化形成熔池，同步也使焊条的药皮熔化和分解药F作用提高电弧燃烧的稳定性，防止空气对熔化金属的有害作用，对熔池焊条，的脱氧和加入合金元素，可以保证焊缝金属的化学成分和力学性能焊也组正焊缝金属的重要材料代性焊条适合多种电源，操作性好，电弧稳定，成本低焊缝强度稍低，不适宜焊接I承受重载和规定高强度的重要构造和性焊条一般规定采用直流电源，焊缝强度高、抗冲击能力强，但操作性差，电弧不I够稳定，成本高故只适合焊接重要构件焊平氐碳钢和低合金钢构件，一般规定焊缝金属与母材等强度（等强度原则）条同一强度等级的酸性焊条或碱性焊条的选定，应根据焊接件的构造形状，钢板厚2的度、载荷性质和钢材的抗裂性能而定选，低碳钢和低合金钢焊接，可按异种钢接头中的强度较低的刚刚来选用焊条用铸钢件的含碳量一般都比较高，并且厚度较大，形状复杂，很轻易产生裂纹，一4原则选用碱性焊条，并采用合适的工艺措施（如预热）进行焊接接耐热钢或不锈钢等有特殊性能规定的钢材，应选用对应的专用焊条5L氮弧焊以氤气作为保护气体的气体保护焊（可分为鸨极筑弧焊和熔化极筑弧焊）焊件缝布置应尽量分散1缝焊缝的位置应尽量对称布置2的《焊缝应尽量防止最大应力断面和应力集中位置布4焊缝应尽量避开机械加工表面置如缝位置应便于焊接操作5强度金属材料在里的作用下，抵御塑性变形和断裂的能力指标屈服点（os）、抗拉强度（Ob）o塑性金属材料在力的作用下产生不可逆永久变形的能力指标伸长率（）、断面收缩率川）3硬度金属材料表面抵御局部变形，尤其是塑性变形压痕、划痕的能力「布氏硬度（淬火钢球）（硬质合金球）HBS HBW指标*洛氏硬度（金刚石圆锥体、淬火钢球或硬质和金球）HR韦硬度3k习题什么是应力，什么是应变？1答试样单位面积上的拉称为应力，试样单位长度上的伸长量称为应变、下列符号所示的力学性能指标名称和含义是什么？5答楂抗拉强度，材料抵御断裂的最大应力os屈服强度，塑性材料抵御塑性变形的最大应力GO.2条件屈服强度，脆性材料抵御塑性变形的最大应力o-l疲劳强度，材料抵御疲劳断裂的最大应力延伸率，衡量材料的塑性指标5ak冲击韧性，材料单位面积上吸取的冲击功HRC洛氏硬度，HBS压头为淬火钢球的布氏硬度HBW压头为硬质合金球的布氏硬度过冷度理论结晶温度与实际结晶温度之差冷却速度越快，实际结晶温度越低，过冷度越大纯金属的结晶包括晶核的形成和晶核的长大同一成分的金属，晶粒越细气强度、硬度越高并且塑性和韧性也越好原因晶粒越细，晶界越多，而晶界是一种原子排列向另一种原子排列的过度，晶界上的排列是犬牙交错的，变形是靠位错的变移或位移来实现的，晶界越多，要跃过的障碍越多提高冷却速度，以增长晶核的数目在金属浇注之前，向金属液中加入变质剂进行变质处理，以增长外来晶核，还可以采用热处理或塑性Y2加工措施，使固态金属晶粒细化采用机械、超声波振动，电磁搅拌等13合金两种或两种以上的金属元素，或金属与非金属元素溶合在一起，构成具有金属特性的新物质构成元素成为组员、固溶体「溶质原子溶入溶剂品格而保持溶剂晶格类型的金属晶体1铁碳合金组织可分为、金属化合物各组员按一定整数比结合而成、并具有金属性质2《的均匀物质（渗碳体）、机械混合物结晶过程所形成的两相混合组织3含碳量构成性能铁素体600℃〜

0.006%碳溶解于a-Fe中与纯铁相似强度硬度低塑（体心立性韧性好727℃〜

0.0218%方）奥氏体1148℃时

2.11%碳溶解于强度硬度不高不过塑性优（面心立时良727℃

0.77%方）珠光体

0.77%铁素体和渗碳体的机械混合物有良好的机械性能莱氏体

4.3%奥氏体和渗碳体的机械混合物特性点温度含碳量含义A15380纯铁的熔点共晶点、Lc,1148Ld A+Fe3CAC

11484.3D

12276.69渗碳体的熔点E

11482.11碳在y-Fe中的最大溶解度F

11486.69渗碳体的成分点G9120a-Fe=y-Fe同素异晶转变点S

7270.77共析点P

7270.0218碳在a-Fe中的最大溶解度Q

6000.006600℃时碳在a-Fe中的最大溶解度液相线ACD——固相线ACEF——共晶线，含碳量的所有合金通过此线都要发生共晶反应ECF——

2.11%〜

6.69%GS——奥氏体在冷却过程中洗出铁素体的开始线（A3线）碳在奥氏体中的溶解曲线（线）ES——AcmPSK——共析线（A1线，共析反应AsM727℃P）根据含碳量的不一样，可将铁碳合金分为钢（＜

2.11%）和铸铁（

2.11〜

6.69%）根据成分不一样，铁碳合金可分为工业纯钢，碳钢，白口铸铁钢的热处理将钢在固态下，通过加热、保温和冷却，以获得预期的组织和性能的工艺退火将钢加热、保温，然后随炉冷却或埋入灰中使其缓慢冷却的热处理工艺温度材料备注完全退火亚共析钢Ac3上30〜50℃铸钢件和重要呈奥氏体化，初始形成的奥氏体晶晶粒非常细锻件小，缓慢冷却时通过重结晶获得细小晶粒，并消除了内应力球化退火过共析钢上过共析钢初始形成的奥氏体内及晶界有少许未完全溶解Ac120〜30℃的渗碳体，随即的冷却过程中，共析反应析出的渗碳体以未溶解的渗碳体为关键，呈球状析出，分布在铁素体基体上（球化体）去应力退火钢500-600℃部分铸件锻件及焊接件正火将钢加热到上（亚共析钢）或上（过共析钢），保温后在空气中冷却的Ac330〜50℃Acm30〜50℃热处理工艺、取代部分完全退火“1用处、用于一般构造件的最终热处理,

2、用于过共析钢，以减少或消除二次渗碳体呈网状析出-3淬火将钢加热到或上、「格控制淬火加热温度Ac3Acl1保温后在淬火介质中迅速冷区合理选择淬火介质却，以获得马氏体的组织的热处理工艺对的选30〜50℃,L择淬火措施回火将钢加热到下某个温度，保温后冷却到室温的热处理工艺Acl温度目的低温回火250℃下减少淬火钢的内应力和脆性多种刀具、模具、滚动轴承和耐磨件中温回火使钢获得高弹性，保持较弹簧、发条、锻模250〜500℃高的硬度和一定的韧性高温回火500℃±淬火并高温回火的符合热处用于承受循环应力的中碳钢重理工艺称调制处理要件，连杆、曲轴、主轴、齿轮、重要螺钉表面淬火通过迅速加热，使刚的表层很快到达淬火温度，在热量来不及传到钢件心部时就立即淬火，从而表r层获得马氏体组织，而心部保持原始组织（电感应）化学热处理将钢件置于适合的化学介质中加热和保温，使介质中的活性原子渗透钢件表层，以变化钢件表层的化学成分和组织，从而获得所需的力学性能或理化性工能（渗碳处理）

（1）平素构造钢含碳量不不小于

0.38%Q+三位数字（最低屈服点）碳素钢，2）优质碳素构造钢两位数字（平均含碳量的万分数）（）康素工具钢一位或两位数字（平均含碳量的千分数）3T+（）合金构造钢r1合金钢（）合金工具钢42一（）特殊性能钢3铸造将熔炼的金属浇注到相适应的铸型空腔中，一获得一定形状、尺寸和性能的毛坯或零件的成形措施合金的铸造性能合金的流动性1y金在铸导致形时获得2米固特性攵缩性外形精确、内部健全31吸气性铸件的能力液态合金的充型液态合金充斥铸型型腔，获得形状精确、轮廓清晰的铸件的能力合金的流动性液态合金自身的流动能力（在常用铸造合金中灰铸铁、硅黄铜的流动性最佳，1铸钢的流动性最差合金成分越远离共晶点，结晶温度范围就越宽，流动性越差）曾注温度浇注温度越高，合金的粘度下降，且由于过热度高，合金在铸型中保持流动的1时间较长，故充型能力强浇注条件2充斗压力液态合金在流动方向上所受的压力2浇注系统浇注系统越复杂，则流动阻力越大，充型能力减少I3r、铸型材料1铸型填充条件》、铸型温度

3、铸风中的气体

3、铸在构造4凝固方式,逐层凝固灰铸铁、铝硅合金，易于获得紧实铸件

1、糊卜凝固球墨铸铁、锡青铜、铝铜合金等

2、电间凝固

3、液态收缩通件产生缩孔缩松的主线原因铸造合金的收缩、凝固收缩r1U

2、固疝攵缩铸件产生应力、变形的主线原因3次序凝固重要用于必须补缩的场所，如铝青铜、硅铝合金和铸钢中同步凝固原则重要用于灰铸铁、锡青铜等内应力的形成热应力f机械由2铸件的变形和防止自然时效将铸件置于露天场地六个月以上J人工时效将铸件加热到进行去应力退火2k550〜650c「、析出性气孔铸件中的气孔斗、浸入性气孔、反盅性气孔13习题:、什么是液态合金的充型能力？它与合金的流动性有何关系？不一样成分的合金为何流动性不通？2答液态合金充斥铸型型腔，获得形状精确、轮廓清晰的铸件的能力液态合金的流动性越好充型能力越强，越便于浇注出轮廓清晰，薄而复杂的铸件化学成分不一样，凝固方式不一样、缩孔和缩松有何不一样？为何缩孔比缩松轻易防止？5答缩孔和缩松使铸件的力学性能下降，缩松还也许使铸件因渗漏而报废缩孔集中在铸件上部或者最终凝固的部位，而缩松分布在整个铸件中因此缩孔比缩松轻易防止铸铁灰铸铁、可锻铸铁、球墨铸铁、蠕墨铸铁（灰铸铁、优良的减震性，、耐磨性好，、缺口敏感性小，、铸造性能优良（受化学成分和冷却速度1234的影响）三位数字（最低抗拉强度）HT+可锻铸铁将白口铸铁坯件经高温根据黑心,锻铸铁两位数KTH+石墨化退火而形成的一退火方白心何锻铸铁字（最低抗拉种铸铁（玛铁或玛钢）方式珠池可锻铸铁强度和伸长率球墨铸铁向出炉的铁液中加入球化剂和孕育剂而得到的球状石墨铸铁（力学性能在在铸铁中最佳）QT+两组数字表达最低抗拉强度和伸长率蠕墨铸铁炉前处理时，先向铁液中冲入蠕化剂（稀土硅铁合金、稀土硅钙合金或镁钛合金）,力学性能介于灰铸铁和球墨铸铁之间三位数字（最低抗拉强度）RuT+按照化学成分铸钢可分为铸造碳钢和铸造合金刚纯铜俗称紫铜机械上广泛应用的是铜合金三箱造型适合于两端界面大中间界面小的造型整模造型适合最大界面在其端面的零件分模造型适合形状对称的最大截面在其中间的零件型砂和芯沙统称造型材料，必须具有一定强度、耐火性、透气性、退让性应尽里使分型面平直、数量少1分型面的选择々应防止不必要的型芯和活块，以简化造型工艺应尽塞使铸件所有或大部分置于下箱3规定「机械加工余量和最小铸孔设计铸造工艺图时，为铸件预先增长要切去的金属层厚度1工艺参数的选择起模斜度为了便于模样从砂型中取出，凡平行起模方向的模样表面上2所增长的斜度收缩率为保证铸件应有的尺寸，模样尺寸必须比铸件放大一种该合金的收缩量3型芯上型芯的定位、支撑和排气的部分4单模铸造用易熔材料制成模样，在模样表面包覆耐火涂料制成型壳，再将模样熔化排出型壳，从而获得无分型面的铸型，经高温焙烧后即可填沙浇注特金属型铸造将液态金属浇入合金的铸型中，并在重力下凝固成型以获得铸件的措施种易产生浇局限性、冷隔裂纹及白口等缺陷喷刷涂料，金属型应保持一定的112|工作温度，适合的出型时间3铸压力铸造高温高压下降液态或半液态合金迅速压入金属铸型中，并在压力下凝固以造获得铸件不适合钢铁铸铁件等高熔点金属看心铸造金属的塑性加工运用金属的塑性，使其变化形状、尺寸和改善性能，获得型材、棒材、线材或锻压件的加工措施金属塑性变形的实质是晶体内部产生滑移的成果在切应力的作用下，晶体的一部分相对另一部分沿着一定的晶面产生相对滑动，（位错运动）导致晶体的塑性变形晶粒内部缺陷位错对塑性变形影响最为明显一般使用的金属都是由大量微小晶粒构成的多晶体，其塑性变形后可以当作是由构成多晶体的许多单个晶粒产生的变形（称为晶内变形）的综合效果同步，晶粒之间也有滑动和转动（称为晶间变形）每个晶粒内部均有许多滑移面，因此整块金属的变形量可以比较大低温时，多晶体的晶间变形不可过大，够则将引起金属的破坏金属在常温下进过塑性变形后，内部组织将发生变化1晶粒沿最大变形的方向伸长；2晶格与晶粒均发生扭曲，产生内应力；晶粒间产生碎晶3变形强化（加工硬化）金属的力学性能将随其内部的变化而发生明显变化变形程度增长时，金属的强度及硬度升高，而塑性和韧性下降其原因是由于滑移面上的碎晶块和附近的晶格的强烈扭曲，增大了滑移阻力，使继续滑移难以进行所致在冷变形时，伴随变形程度的增长，金属材料的所有强度指标和强敌均有所提高，但塑性和韧性有所下降答复冷变形强化是一种不稳定的现象，将冷变形后的金属加热至一定温度后，因原子的活动能力增强，使原子答复平衡位置，晶内残存应力大大减小回二（）熔再结晶当温度继续升高到该金属T

0.25-

0.3T熔点的倍时，金属原子获得更过热能，使塑性变形后金属被拉长的晶粒重新生核、结晶，变为与变形前

0.4晶格构造相似的新等轴晶粒再二熔T

0.4T化学成分的影响纯金属比合金好，碳钢中含碳量越fr金属的本事低可锻性越好，钢中具有形成碳化物的元素可锻性材料在金属组织影响纯金属及固溶体的可锻性好，而碳M铸造过程中经受化物的可锻性差，铸态柱状组织和塑性变形而不开粗晶粒构造的可锻性不如晶粒细小裂的能力而均匀组织的可锻性好加工条变形温率的影响提高金属变形时的温度是改善金属锻性的有效措施但加热温度1过高必将产生过热、过烧、脱碳和严重氧化等缺陷J应变速率的景彳向应变对时间的变化率2应力状态的景加压应力的数目越多，则金属的塑性越好拉应力的数目越多，则金3属的塑性越差可锻性的优劣常用金属的塑性和变形抗力来综合衡量合金成分越复杂，可锻性越差铸造自由锻只用简朴的通用性工具，或在铸造设备上、下砧间直接是坯料变形而获得所需要的几何形状及内部质量锻件的措施自由锻工序传本工序徼粗（使坯料高度减小、横截面积增大）、拔长（使坯料横截面积减小、长度增长）、冲孔（在坯料上冲出透孔或不透孔）、扭转（将坯料一部分相对另一部分绕轴线旋转一定角度）、错移（将坯料一部分相对另一部分错移开，但仍保持轴心平行）、切割（将坯料提成几部分或部分地割开，或从坯料的外部隔掉一部分）辅助工序进行基本工序之前的预变形工序精整工序在完毕基本工序之后，用以提高锻件尺寸及位置精确的工序模锻运用锻模使坯料变形而获得锻件的铸造措施可分为锤上模锻，曲柄压力机上模锻，摩擦压力机上模锻，胎模锻胎模锻在自由锻设备上使用可移动模具生产模锻件的一种铸造措施重要有扣模、筒模及和模三种铸造工艺规程的制定余块、机械加工余量和铸造公差为了简化零件的形状和构造，便于铸造为增长的一部1（分金属称为余块；成形时为了保证机械加工最终获得所需尺寸而容许保留的多出金属称机械加工余量；铸造公差是锻件名义尺寸的容许变动量分模面上、（）应保证模锻件能从模膛中取出2p下模或凹、凸

（2）应使上、下两模沿分模面的模膛轮廓一致，以便安装模锻和）模的分界面生产中轻易发现错模现象，及时而以便的调整模锻位置I[

（3）卡模面应选在能使模膛深度最浅的位置上

（4）选定的分模面应使零件上所增长的余块至少

（5）«模面最佳是一种平面，以便于模锻的制造，并防止锻模错动锻模斜度为了使锻件易于从模膛中取出，锻件与模膛侧壁接触部位需要一定斜度3模锻圆角半径模锻件中断面形状和平面形状变化部位棱角的圆角和拐角处得圆角4:连皮厚度当模锻件的孔径不小于时，应将孔型锻出I525mm坯料重量坯料锻件烧损料头G=G+G+G冲压冲压是板料经分离或成型而获得制件的工艺统称（一般是冷态下进行的，又称冷冲压只有当板料厚度超过时才采用热冲压）8〜10mm冲以冲压出形状复杂的零件，且废料少1）口压件具有足够高的精度和较低的表面粗造的值，互换性好，冲压后一2特点|搬不需要机械加工获得重量轻、材料消耗少、强度和刚度都较高的零件34作简朴，工艺过程便于机械化和自动化，生产率高，故零件成本低4t冲模制造复杂，成本高，只有在大批量生产的条件下优越性才显得突出冲压所用原材料必须具有足够刚塑性冲压的基本工序「分离工序是坯料的一部分与另一部分互相分离（落料、冲孔、切\断修整等）变形工序使坯料的一部分相对另一部分产生位移而不破裂的工序（拉深、弯曲、I翻边、成形等）冲裁的变弹性变形阶段落料及冲孔【冲裁运用冲模将板料以封闭的轮廓与行过程塑性变形阶段坯料分离的一种冲压措施断裂分离阶段（统称冲裁）当冲裁件断面质量规定较高时，应选用较小的间隙值对冲裁件截面质量无严格规定期，应尽量加大间隙，以利于提高冲模寿命落料运用冲裁获得一定外形的制件或坯件的冲压措施冲孔将材料以封闭的轮廓分离开来，获得带孔的制件的一种冲压措施凹凸模间隙当冲裁件断面质量规定较高时，应选用较小的间隙对冲裁件截面质量无严格规定期，应尽量也许加大间隙，以利于提高冲模寿命凹凸模刃口尺寸确实定设计落料模时，应先按落料件确定凹模刃口尺寸，取凹模作设计基准件，然后根据间隙确定凸模尺寸，即用缩小凸模刃口尺寸来保证间隙值设计冲孔模时，先按冲孔件确定凸模刃口尺寸，取凸模作设计基准件，然后根据间隙确定凹模尺寸，即用扩大凹模尺寸来保证间隙值冲模在工作中必有磨损，落料件尺寸会随凹模刃口的磨损而增大，而冲孔尺寸会随凸模的磨损而减小为了保证冲裁件的尺寸规定，并提高模具的使用寿命，落料时凹模的尺寸应靠近落料件公差范围内最小尺寸；冲孔时，选用凸模刃口的尺寸靠近孔的公差范围内的最大值冲裁件的排样指冲裁件在有搭边排样各个落料件之间均留有一点尺寸的搭边条料或带料上的布置放法无搭边排样运用落料件形状的一种边做另一种落料件的边缘Y休整运用休整模沿冲裁件外圆或内孔刮削一薄层金属，以切掉冲裁件上的剪裂带和毛刺，从而提高冲裁件的尺寸精度，减少表面粗糙值（外圆休整，内孔休整）变革深变形区在一拉一压的应力作用下，使板料成形为空心件，而厚度基本不变形木曲将板料型材或管材在弯矩作用下弯成具有一定曲率和角度的制件的成型措施工中边在坯料的平面部分或曲面部分的边缘，沿一定曲线翻起竖立直边的成形措施序山形运用局部塑性变形使坯料或半成品获得所规定形状尺寸的加工过程拉深与冲裁的区别冲裁的凹凸模必须具有一定刃口，拉深件的凹凸模必须具有一定圆1角;冲裁的凹凸模间隙拉深的凹凸模间隙（）2c=mb,c=

1.1-

1.2Go拉深过程直壁自身重要受轴向拉应力作用，厚度有所减小，而直壁与底部之间的过渡圆角部被拉薄得最为严重为防止起皱，可采用设置压边圈来处理在多次拉深中，拉深系数应一次比一次略大某些总拉深系数值等于各拉深系数值的乘积弯曲弯曲时应尽量使弯曲线与板料纤维垂直若弯曲线与纤维方向一致，则轻易产生破裂，此时应增大弯曲半径弯曲时，板料产生的变形由塑性变形和弹性变形两部分构成外载荷清除后，塑性变形保留下来，弹性变形消失使板料形状和尺寸发生于加载时变形方向相反的变化，从而消去一部分弯曲变形效果的想象称为回弹因此在设计弯曲模时必须使模具的角度比成品件角度小一种回弹角，以保证成品件的弯曲角度精确冲压对冲色料件外形和冲孔件孔型应力争简朴对称尽采用圆形矩形等规则形状11件裁件咏件的构造尺寸必须考虑材料的厚度2构造的要裁件上直线与直线、曲线与直线交接处，均应圆弧连接，以防止尖角3*工艺求因应力集中而产生裂纹k性对弯弯曲件应尽量对称，弯曲半径不能不不小于材料容许的最小弯曲半径21件的弯曲边过短不易成形，故应使弯曲边的平直部分假如规定很2H2b H。