第五章 金属冷加工基础

金属切削加工基础教案一

【教学组织】

1．提问10分钟

2．讲解70分钟

3．小结5分钟

4．布置作业5分钟

【教学内容】

第五章金属冷加工基础

●冷加工通常指金属切削加工或机械加工，即用切削工具从金属材料（毛坯）或工件上切除多余的金属层，从而使工件获得具有一定形状、尺寸精度和表面粗糙度的加工方法。

金属切削加工主要形式有：车削、钻削、刨削、铣削、磨削、拉削以及钳工等。

第一节金属切削加工基础

一、金属切削运动及切削要素

1．切削运动

●切削过程中，切削刀具与工件间的相对运动，就是切削运动。

切削运动包括主运动和进给运动两个基本运动。

a）车削b）钻削c）刨削d）铣削

e）外圆磨削f）车床上镗孔g）车成形面h）铣齿轮

图5-1 切削运动与进给运动示意图

（1）主运动

●主运动是由机床或人力提供的主要运动，它促使切削刀具和工件之间产生相对运动，

从而使切削刀具前面接近工件。

主运动可以是旋转运动，也可以是直线运动。多数机床的主运动是旋转运动，如车削、钻削、铣削、磨削中的主运动均是旋转运动。

（2）进给运动

●进给运动是由机床或人力提供的运动，它使刀具与工件之间产生附加的相对运动，加上主运动，即可不断地或连续地进行切削，并获得所需几何特性的表面。

切削过程中进给运动可能有一个，也可能有若干个。

进给运动形式有平移的（直线）、旋转的（圆周）、连续的（曲线）及间歇的。

直线进给又分为纵向、横向、斜向三种。

主运动和进给运动可以由刀具、工件分别来完成，也可以是由刀具单独全部完成主运动和进给运动。

2．切削要素

切削要素包括切削用量和切削层尺寸平面要素。

（1）切削用量

●切削用量是指切削加工过程中的切削速度、进给量和背吃刀量的总称。

要完成切削过程，切削速度、进给量和背吃刀量三者缺一不可，故它们又称为切削用量三要素。

工件上形成三个表面：待加工表面（工件上有待切除的表面）、已加工表面（工件上经刀具切削后产生的表面）和过渡表面（工件上由切削刃形成的那部分表面，是待加工表面和已加工表面之间的过渡表面）。

图5-2 切削要素

①切削速度υc是指在进行切削加工时，刀具切削刃上的某一点相对于待加工表面在主运动方向上的瞬时速度，其单位为m/s。

当主运动是旋转运动时，切削速度是指圆周运动的线速度，即：

υc=πDn/（60×1000)

式中D──工件或刀具在切削表面上的最大回转直径，mm；

n──主运动的转速，r/min。

当主运动为往复直线运动时，则其平均切削速度为：

υc=2L m n r/（60×1000）

式中：L m──刀具或工件往复直线运动的行程长度，mm；

n r──主运动每分钟的往复次数，亦即行程数，str/min。

②进给量f是指进给量是指主运动的一个循环内（一转或一次往复行程）刀具在进给方向上相对工件的位移量。

车削时，进给量f是工件旋转一周，车刀沿进给方向移动的距离（mm/r）。

③背吃刀量a p是指背吃刀量一般是指工件已加工表面与待加工表面间的垂直距离，也称切削深度，单位为mm。

车外圆时的背吃刀量。

a p=（D-d）/2

式中D──待加工表面直径，mm；

d──已加工表面直径，mm。

合理选择切削用量三要素，就是选择υc、f、a p数值的最佳组合，使切削加工获得合格的加工质量、最高的生产率和最低的加工成本。

实践经验证明：对刀具耐用度影响最大的是切削速度υc，影响最小的是背吃刀量a p。因此，粗加工时，应尽可能选择较大的背吃刀量，使加工余量在一次或少数几次进给中切除。切除表层有硬皮的铸件、锻件或加工硬化较严重的不锈钢等材料时，应尽可能使背吃刀量a p越过硬皮或硬化层深度；其次，在机床、刀具等工艺系统刚度允许的前提下，尽可能选择较大的进给量f；根据工件材料和刀具材料确定切削速度υc。粗加工时，一般选择中等切削速度或低切削速度。

精加工时选用较小的背吃刀量a p和进给量f，选取较高的切削速度υc，这样即可以保证加工质量，又可提高生产率。对于硬质合金刀具来说，常选用较高的切削速度υc；对于高速钢刀具来说，常选用较低的切削速度υc。

（2）切削层尺寸平面要素

●外圆车削时，工件转一周，车刀由“位置I”移动到“位置II”，其位移量为f，所切削的金属层位于AB与CD之间，此被切除的部分称为切削层。

●通过切削刃基点（一般指主切削刃工作长度的中点）并垂直于该点主运动方向的平面，称为切削层尺寸平面。

●在切削层尺寸平面上测得的切削层几何参数，称为切削层尺寸平面要素。

切削层尺寸平面要素包括：切削层公称厚度、切削层公称宽度和切削层公称横截面积。

①切削层公称厚度是指在切削层尺寸平面上，垂直于切削刃方向所测得的切削层尺寸，用符号“h D”表示，单位为mm。

切削层公称厚度大小代表了切削刃的工作负荷大小。

②切削层公称宽度是指在切削层尺寸平面上，沿切削刃方向所测得的切削层尺寸，用符号“b D”表示，单位为mm。

切削层公称宽度大小等于切削刃的工作长度大小。

③切削层公称横截面积是指在给定瞬间，切削层在切削层尺寸平面上的实际横截面积，用符号“A D”表示，单位为mm2。

A D等于切削层公称厚度与切削层公称宽度的乘积，也等于背吃刀量与进给量的乘积。即

A D= h D×b D =a p f

当切削速度一定时，切削层公称横截面积的大小代表了生产率的大小。

【教学重点与难点】

1．重点：切削用量三要素

2．难点：切削层尺寸平面要素

【教学方法与教学手段】

1．利用试样、挂图等教具。

2．利用多媒体资料进行短时演示。

3．在讲解过程中要结合典型案例或图进行加工方法介绍。

【小结与布置作业】

1．小结

本次课主要介绍金属切削运动及切削要素等内容，学完之后：第一，要了解基本概念；第二，要以车削为例，了解切削用量三要素的基本选择方法；第三，学习过程中，要理论联系实际（尽量体现“做中学、做中教”），并注意借助多媒体资料，帮助自己提高学习效率和拓展知识面，同时注重师生之间、同学之间的相互交流和探讨，提高交流能力和表达能力。

2．布置作业

一边复习本章的相关知识，一边完成《金属加工与实训习题集》中相关习题，并相互相互交流探讨。

教金属切削加工基础教案二

【教学组织】

1．提问10分钟

2．讲解70分钟

3．小结5分钟

4．布置作业5分钟

【教学内容】

二、切削刀具选用

正确选择切削刀具几乎与正确选择机床同等重要。对于切削刀具来说，切削刀具材料与切削刀具的几何角度是两个最重要的因素。

1．切削刀具材料

切削刀具一般由刀柄与刀头两部分组成。

刀柄用于夹持切削刀具，在机床上刀头直接担负切削任务，所以，刀头又称为切削部分。

刀头材料必须选用具备某些特殊性能的材料制作，而刀柄部分一般只使用具有足够强度和刚度的普通钢材即可。通常所说的切削刀具材料实际上是指刀头部分。

通常将刀头用焊接（钎焊）或用机械夹固的方法固定在刀柄上。

a）焊接式车刀b）机械夹固式车刀

图5-3 车刀

（1）切削刀具材料应具备的基本性能

①高硬度和高耐磨性。

②高热硬性。

③较好的化学稳定性。

④足够的强度和韧性。

⑤其他性能。

（2）常用刀具材料的种类及选用

①碳素工具钢。碳素工具钢主要用于制作手工用切削刀具及低速切削刀具，如手工用铰刀、丝锥、板牙等，不宜用来制造形状复杂的刀具。常用的碳素工具钢有T10钢或T10A钢、T12钢或12A钢等。

②合金工具钢。合金工具钢多用来制造形状比较复杂，要求淬火后变形小的切削刀具，如冷剪切刀、板牙、丝锥、铰刀、搓丝板、拉刀等。常用的合金工具钢有9SiCr钢、CrWMn 钢、Cr12MoVA钢等。

③高速钢。高速钢适用于制作切削速度较高的精加工切削刀具和各种复杂形状的切削刀具，如车刀、铣刀、麻花钻头、齿轮刀具、拉刀、铰刀、宽刃精刨刀等。常用高速钢有W18Cr4V 钢和W6Mo5Cr4V2钢。

④硬质合金。硬质合金主要用于高速切削和要求耐磨性很高的切削刀具，如车刀、铣刀等。

⑤氮化硅陶瓷。为了可节约W ,Co ,Ta和Nb等贵金属，替代硬质合金。与硬质合金相比，氮化硅陶瓷刀具脆性较大、强度较低，在切削过程中适合于选用较小的进给量和尽可能高的切削速度。氮化硅陶瓷主要用于制作各种车刀、铣刀和刨刀等。

⑥人造聚晶金刚石。人造聚晶金刚石主要用于制作各种车刀、镗刀、铣刀的刀片，用于加工非铁金属及非金属材料，如铝合金、铜合金、陶瓷、合成纤维、塑料、橡胶等。

2．切削刀具的角度

例如，车刀最具有代表性，它是最简单也是最常用的切削刀具，其它刀具都可看作是车刀的演变和组合。

图5-4 外圆车刀组成示意图

（1）车刀切削部分的组成

外圆车刀切削部分由三个刀面、两个切削刃和一个刀尖组成，简称三面、两刃、一尖。

①前面。切削刀具上切屑流过的表面称为前面。目的是使切屑顺利流出。

②后面。与工件上切削中产生的过渡表面相对的表面，称为后面，又称后刀面。

③副后面。切削刀具上同前面相交形成副切削刃的后面称为副后面。

④主切削刃。前面与后面的交线称为主切削刃。

⑤副切削刃。前面与副后面的交线称为副切削刃。

⑥刀尖。主切削刃与副切削刃的连接处相当少的一部分切削刃，称为刀尖。

（2）辅助平面

●基本平面和测量平面两者统称为辅助平面。

①基面。过切削刃选定点的平面，它平行（或垂直）于刀具在制造、刃磨及测量时适合于安装或定位的一个平面（或轴线），称为基面。

②切削平面。通过切削刃选定点与切削刃相切并垂直于基面的平面，称为切削平面。

③正交平面。通过切削刃选定点并同时垂直于基面和切削平面的平面称为正交平面。

车刀的基面、切削平面、正交平面在空间是相互垂直的。

图5-5基面与切削平面的空间位置图5-6 基面、切削平面和正交平面的空间关系

④法平面。通过切削刃选定点并垂直于切削刃的平面称为法平面。

⑤假定工作平面。通过切削刃选定点并垂直于基面，它平行（或垂直）于刀具在制造、刃磨及测量时适合于安装或定位的一个平面（或轴线），称为假定工作平面。

⑥背平面。通过切削刃选定点并垂直于基面和假定工作平面的平面，称为正交平面。

基面和切削平面称为基本平面。

正交平面、法平面、假定工作平面和背平面，称为测量平面。

（3）车刀切削部分的几何角度。

①前角γ0。在正交平面中测量的由前面与基面构成的夹角，称为前角。前角有正、负和零之分，增大前角，切削刀具锋利，切削轻快，如果前角太大，则切削刀具强度降低。当工件材料硬度较低、塑性较好及精加工时，前角取较大值，反之，前角取较小值。

②后角α0。在正交平面中测量的后面与切削平面构成的夹角，称为后角。它表示后面的倾斜程度。后角增大，可减小切削刀具后面与工件的之间的摩擦，如果后角太大，则刀刃强度降低。粗加工时，后角一般取6°~8°；精加工时，后角一般取10°~12°。

③副后角α0′。在副正交平面中测量，由副后面与副切削平面之间构成的夹角，称为副后角。它表示副后面的倾斜程度。

④主偏角κr。在基面中测量，由主切削刃在基面上的投影与进给方向之间构成的夹角，称为主偏角。增大主偏角使进给力加大，有利于消除振动，但刀具磨损加大，散热条件变差。主偏角一般为45°~90°，粗加工时取大值，精加工时取小值。

⑤副偏角κr′。在基面中测量，副切削刃在基面上的投影与进给反方向之间构成的夹角，称为副偏角。增大副偏角可减小副切削刃与工件已加工表面之间的摩擦，改善散热条件，

但工件表面粗糙度值增大。副偏角一般为5°~10°，粗加工时取大值，精加工时取小值。

图5-7 外圆车刀的十个角度

⑥刃倾角λs 。在切削平面内测量，由主切削刃与基面之间构成的夹角，称为刃倾角。规定主切削刃上的刀尖为最低时，λs为负值；主切削刃与基面平行时，λs为零；主切削刃上的刀尖为最高点时，λs为正值。刃倾角一般为-5°~+10°，粗加工时取负值，精加工时取正值。

此外还有4个派生角度：楔角β0、切削角δ、刀尖角εr、副前角γ0′。它们的大小完全取决于前6个角度。其中γ0+α0+β0=90°；κr+κr′+εr=180°。

【教学重点与难点】

1．重点：车刀切削部分的组成、辅助平面

2．难点：切削刀具的角度

【教学方法与教学手段】

1．利用实物、挂图等教具。

2．利用多媒体资料进行短时演示。

3．在讲解过程中要结合典型案例或图进行加工方法介绍。

【小结与布置作业】

1．小结

本次课主要介绍切削刀具选用等内容，学完之后：第一，要了解切削刀具材料；第二，要了解车刀切削部分的组成、辅助平面、切削刀具的角度；第三，学习过程中，要理论联系实际，并注意借助多媒体资料，帮助自己提高学习效率和拓展知识面，同时注重师生之间、同学之间的相互交流和探讨，提高交流能力和表达能力。

2．布置作业

一边复习本章的相关知识，一边完成《金属加工与实训习题集》中相关习题，并相互相互交流探讨。

金属切削机床的分类及应用教案一

【教学组织】

1．提问10分钟

2．讲解70分钟

3．小结5分钟

4．布置作业5分钟

【教学内容】

第二节金属切削机床的分类及应用

●金属切削机床简称为机床，是用切削刀具对工件进行切削加工的机器，它是机械制造业的基本加工装备。

一、金属切削机床的分类及型号

1．金属切削机床的分类

目前我国金属切削机床的分类方法主要是按加工性质和所用切削刀具进行分类的，共分为12大类。

车床、钻床、镗床、刨插床、铣床、磨床、拉床、齿轮加工机床、螺纹加工机床、特种加工机床、锯床和其它机床。其中最基本的金属切削机床是:车床、铣床、钻床、刨床和磨床。

同一类金属切削机床中，按加工精度不同，可分为普通机床、精密机床和高精度机床三个等级；

按使用范围可细分为通用机床和专用机床；

按自动化程度可分为手动机床、机动机床、半自动机床和自动化机床；

按尺寸和质量大小可分为仪表（小型）机床、中型机床、大型机床（质量达10t）、重型机床（质量达30t）和超重型机床（质量达100t以上）。

2．金属切削机床的型号

金属切削机床的型号是用来表示机床的类别、主要参数和主要特征的代号。金属切削机床的型号由大写汉语拼音字母和阿拉伯数字按一定的组合形式表示。

图5-8 机床型号编制方法

（1）金属切削机床的类代号

机床型号的第一个字母表示机床的类，采用汉语拼音第一个大写字母，并按名称读音。

类车

床

钻

床

镗

床

磨床

齿轮

加工

机床

螺纹

加工

机床

铣床

刨插

床

拉床锯床

电加

工机

床

其他

机床

代

号

C Z T M 2M 3M Y S X B L G

D Q

读音车钻镗磨

二

磨

三

磨

牙丝铣刨拉割电其（2）金属切削机床的通用特性代号和结构特性代号

机床的通用特性代号是在代表机床类的字母后面，加一个汉语拼音字母表示。例如，“CK”

表示数控车床。结构特性代号是为了区别主参数相同而结构不同的机床而设置的。

通用特性高精

度

精密自动

半自

动

数控

加工中

心自动

换刀

仿形轻型

加重

型

简式

或经

济型

柔性

加工

单元

数显高速万能

代号G M Z B K H F Q C J R X S W 读音高密自半控换仿轻重简柔显速万（3）金属切削机床的组、系代号

每类机床按其用途、性能、结构相近或有派生关系，分为10个组，每个组又分10个系

列。在机床型号中，跟在字母后面的两个数字分别表示机床的组和系。例如，CM6132中的

“6”表示落地及卧式车床组，“1”表示卧式车床系。

（4）金属切削机床的主参数

机床的主参数表示机床规格的大小和工作能力。在机床型号中，表示机床组和系的两个

数字后面的数字表示机床的主参数或主参数的折算值。例如，CM6132中的“32”表示主参

数代号，即表示床身上工件的最大回转直径是320mm。

（5）金属切削机床的重大改进顺序号

规格相同的机床，经改进设计，其性能和结构有了重大改进后，按改进设计的次序，分

别用汉语拼音字母“A、B、C…”表示，并写在机床型号的末尾。例如，CQ6140B，表示

床身上工件最大回转直径为400mm的经第二次重大改进的轻型卧式车床。

【教学重点与难点】

1．重点：金属切削机床的型号

2．难点：金属切削机床的型号

【教学方法与教学手段】

1．利用挂图等教具。

第四章金属材料及热处理

第四章答案 1．解释名词：①滑移、②加工硬化、③回复、④再结晶 答：①滑移：晶体的一部分沿着一定的晶面(滑移面)和晶向(滑 移方向)相对于另一部分产生相对滑动的过程。滑移变形有如下特点: 滑移只能在切应力作用下发生。滑移常沿晶体中原予密度最大的晶面和晶向发生。 ②加工硬化：随着塑性变形量的增加，金属的强度、硬度升高， 塑性、韧性下降这种现象称为加工硬化。 ③回复：回复是指当加热温度较低时，仅使金属的点缺陷和位错 近距离运动(如大量的空位移动到表面或与间隙原于合并；异号位错在同一滑移面上合并消失)而使晶格畸变减少，内应力显著降低的过程。 ④再结晶：金属的组织和性能又重新恢复到冷性变形前的状态。 而且结晶出的晶格与变形前完金一样，所以称为再结晶过程 2．用手来回弯折一根铁丝时，开始感觉省劲，后来逐渐感到有些费劲，最后铁丝被弯断。试解释过程演变的原因? 答：铁丝在塑性变形前的塑性、韧性好，容易变形；用手来回弯 折铁丝时感觉省劲；随着变形量的增加，金属的强度、硬度升高，塑性、韧性下降产生了加工硬化。所以后来逐渐感到有些费劲了。3．当金属继续冷冲压有困难时，通常需要进行什么热处理？为什么? 答：金属的塑性变形，不仅会使金属的晶粒破碎拉长，而且还会 使位错等晶格缺陷大量增加，从而使金属产生加工硬化和残余内应

力，这些不仅会造成金属进一步加工的困难，而且还会引起一系列的性能变化。所以，金属在塑性变形之后或在其加工变形的过程中，需要进行的热处理是退火，即对金属进行一定温度的加热，便其组织从不稳定的状态趋于稳定的状态，性能得以恢复。退火的目的是①为了消除加工硬化，以便进一步加工，②为了保留其加工硬化性能，仅只减小其残余内应力，或改善某些理化性能。 4．热加工对金属组织和性能有什么影响?钢材在热加工(如锻造)时，为什么不产生加工硬化现象? 答：热加工能消除铸态金属与合金的某些缺陷，如使气孔焊合， 使粗大的树枝晶和柱状晶破碎，从而使材料组织致密，晶粒细化，成分均匀，力学性能提高。 热加工使铸态金属中的夹杂物及枝晶偏析沿变形方向拉长，便枝 晶间富集的杂质及夹杂物的分布逐渐与变形方向一致，形成彼此一致的宏观条纹，称为流线，由这种流线所体现的组织称为纤维组织。纤维组织使钢产生各向异性，与流线平行的方向强度高，而垂直方向上强度低，在制订加工工艺时，应使流线分布合理，尽量便流线与工件工作时所受到的最大拉应力方向一致，与剪切或冲击应力方向相垂直。 在热加工亚共析钢时，常发现钢中的铁素体与珠光体呈带状或层 状分布，这种组织称为带状组织。带状组织是由于枝晶偏析或夹杂物在压力加工过程中被拉长所造成的。带状组织不仅降低钢的强度，而且还降低塑性和冲击韧度。轻微的带状组织可通过多次正火或高温扩

金属热加工工艺复习(完全体)资料

金属热加工工艺复习（完全体） 一名词解释： 1.金属液态成形：是一种将金属（一般为合金）浇入铸型型腔，冷却凝固后获得零件 或毛坯的成形工艺。 2.铸造：熔炼金属，制造铸型，并将熔融金属在重力、压力、离心力、电磁力等外力 场的作用下充满铸型，凝固后获得一定形状与性能零件和毛坯生产过程。 3.直浇道窝：在直浇道底部设有半圆形或圆锥台形的窝坑，称为直浇道窝。 4.流动性：指熔融金属的流动能力。它是影响熔融金属充型能力的主要因素之一。 5.冷铁：为增加铸件的局部冷却速度，在砂型、砂芯表面或型腔中安放的激冷物。 6.补贴：为增加冒口补缩效果，沿冒口补缩距离，向着冒口方向铸件断面逐渐增厚的 多余金属。 7.浇注位置：浇注状态下铸件在铸型内所处的位置。 8.分型面：是指两半型（一般为上、下）或多个铸型（多箱造型）相互接触配合的表 面。 9.特种铸造：是指有别于砂型铸造工艺的其它铸造工艺。 10.离心铸造：是将金属液浇入旋转的铸型中，在离心力作用下填充铸型而凝固成形的 一种铸造方法。 11.熔模铸造：又称失蜡铸造，用易熔材料（蜡或塑料等）制成精确的可熔性型壳熔模， 并进行蜡模组合，涂以若干层耐火涂料，经干燥、硬化成整体型壳，加热型壳熔失模型，经高温焙烧成耐火型壳，在型壳中浇注铸件的方法。 12.锻造温度：是指开始锻造的温度（始锻温度）和结束锻造的温度（终锻温度）之间 的一段温度区间。 13.始锻温度：锻造温度的上限。 14.终锻温度：锻造温度的下限。 15.锻造成形：锻造成型是一种利用锻压机械对金属坯料施加压力，使其产生 塑性变形以获得具有一定机械性能、一定形状和尺寸锻件的加工方法。 16.自由锻：自由锻造是利用冲击力或压力使金属在上下砧面间各个方向自由变形，不 受任何限制而获得所需形状及尺寸和一定机械性能的锻件的一种加工方法，简称自 由锻。 17.胎膜锻：胎模锻是在自由锻设备上使用简单的活动模具（称为胎模）生产锻件的方 法 18.模锻：模型锻造简称为模锻，是将加热到锻造温度的金属坯料放到固定在模锻设备 上的锻模模膛内，使坯料承受冲击功或静压力产生塑性变形而获得锻件的方法。 19.拉深：变形区在一拉一压的应力状态作用下，使板料(浅的空心坯)成形为空心件(深 的空心件)而厚度基本不变的加工方法。 20.分模面：是指锻模上模与下模的分界面 21.分模线：分模面预锻件表面的交线称锻件的分模线。分模线是锻件最基本的结构要 素。 22.芯轴扩孔：是将芯轴穿过空心坯料而放在“马架”上，坯料转过一个角度压下一次， 逐渐将坯料的壁厚压薄、内外径扩大。因此，这种扩孔也称为马架上扩孔。

金属材料与热处理教案

绪论 引入: 材料金属材料 机械行业本课程得重要性 主要内容：金属材料得基本知识(晶格结构及变性） 金属得性能(力学及工艺性能） 金属学基础知识（铁碳相图、组织） 热处理(退火、正火、淬火、回火) 学习方法：三个主线 重要概念 ①掌握 基本理论 ②成分 组织性能用途热处理 ③理论联系实际 引入：内部结构决定金属性能 内部结构？ 第一章:金属得结构与结晶 §1-１金属得晶体结构 ★学习目得:了解金属得晶体结构 ★重点：有关金属结构得基本概念:晶面、晶向、晶体、晶格、单晶

体、晶体,金属晶格得三种常见类型. ★难点：金属得晶体缺陷及其对金属性能得影响. 一、晶体与非晶体 1、晶体:原子在空间呈规则排列得固体物质称为“晶体"。（晶体内得原子之所以在空间就是规则排列，主要就是由于各原子之间得相互吸引力与排斥力相平衡得结晶。） 规则几何形状 性能特点: 熔点一定 各向异性 2、非晶体：非晶体得原子则就是无规则、无次序得堆积在一起得(如普通玻璃、松香、树脂等）。 二、金属晶格得类型 1、晶格与晶胞 晶格：把点阵中得结点假象用一序列平行直线连接起来构成空间格子称为晶格. 晶胞:构成晶格得最基本单元 2、晶面与晶向 晶面：点阵中得结点所构成得平面。 晶向：点阵中得结点所组成得直线 由于晶体中原子排列得规律性，可以用晶胞来描述其排列特征。(阵点(结点）:把原子（离子或分子）抽象为规则排列于空间得几何点,称为阵点或结点。点阵：阵点(或结点）在空间得排列方式称

晶体。) 晶胞晶面晶向 3、金属晶格得类型就是指金属中原子排列得规律。 7个晶系 1４种类型 最常见:体心立方晶格、面心立方晶格、密排六方晶格 (1)、体心立方晶格:(体心立方晶格得晶胞就是由八个原子构成得立方体,并且在立方体得体中心还有一个原子）。 属于这种晶格得金属有：铬Cr、钒Ｖ、钨Ｗ、钼Ｍｏ、及α—铁α-Fe 所含原子数 1/8×8+1=2（个) (2）、面心立方晶格：面心立方晶格得晶胞也就是由八个原子构成得立方体,但在立方体得每个面上还各有一个原子。 属于这种晶格得金属有：Al、Cu、Ｎi、Pb(γ-Fｅ）等 所含原子数1／８×8+6×1/２=4（个） （3）、密排六方晶格：由1２个原子构成得简单六方晶体，且在上下两个六方面心还各有一个原子，而且简单六方体中心还有3个原子。 属于这种晶格得金属有铍（Be）、Ｍg、Zｎ、镉(Ｃd)等。 所含原子数 1/6×6×2+1／2×2+3=6(个） 三、单晶体与多晶体 金属就是由很多大小、外形与晶格排列方向均不相同得小晶体组成得,

金属材料与热处理含答案

金属材料与热处理含答 案 集团标准化工作小组 [Q8QX9QT-X8QQB8Q8-NQ8QJ8-M8QMN]

《金属材料与热处理》期末考试试卷(含答案) 班级数控班姓名学号分数 一、填空题：每空1分，满分30分。 1.金属材料与热处理是一门研究金属材料的、、热处理与金属材料性能之间的关系和变化规律的学科。 2.本课程的主要内容包括金属材料的、金属的、金属学基础知识和热处理的基本知识。 3.金属材料的基本知识主要介绍金属的及的相关知识。 4.金属的性能主要介绍金属的和。 5.金属学基础知识讲述了铁碳合金的和。 6.热处理的基本知识包括热处理的和。 7.物质是由原子和分子构成的，其存在状态可分为气 态、、。 8.固态物质根据其结构特点不同可分为和。 9.常见的三种金属晶格类型有、、密排六方晶格。 10.常见的晶体缺陷有点缺陷、、。 11.常见的点缺陷有间隙原子、、。 12.常见的面缺陷有金属晶体中的、。 13.晶粒的大小与和有关。 14.机械零件在使用中常见的损坏形式有变形、及。 15.因摩擦而使零件尺寸、和发生变化的现象称为磨损。 二、判断题：每题1分，满分10分。

1.金属性能的差异是由其内部结构决定的。（） 2.玻璃是晶体。（） 3.石英是晶体。（） 4.食盐是非晶体。（） 5.晶体有一定的熔点，性能呈各向异性。（） 6.非晶体没有固定熔点。（） 7.一般取晶胞来研究金属的晶体结构。（） 8.晶体缺陷在金属的塑性变形及热处理过程中起着重要作用。（） 9.金属结晶时，过冷度的大小与冷却速度有关。（） 10.冷却速度越快，过冷度就越小。（） 三、选择题：每题2分，满分20分。 1.下列材料中不属于晶体的是（） A.石英 B.食盐 C.玻璃 D.水晶 2.机械零件常见的损坏形式有（） A.变形 B.断裂 C.磨损 D.以上答案都对 3.常见的载荷形式有（） A.静载荷 B.冲击载荷 C.交变载荷 D.以上答案都对 4.拉伸试样的形状有（） A.圆形 B.矩形 C.六方 D.以上答案都对 5.通常以（）代表材料的强度指标。 A.抗拉强度 B.抗剪强度 C.抗扭强度 D.抗弯强度 6.拉伸试验时，试样拉断前所能承受的最大应力称为材料的（） A.屈服点 B.抗拉强度 C.弹性极限 D.以上答案都对 7.做疲劳试验时，试样承受的载荷为（）。

制造工艺详解——铸造

制造工艺详解——铸造 铸造是人类掌握比较早的一种金属热加工工艺，已有约6000年的历史。中国约在公元前1700～前1000年之间已进入青铜铸件的全盛期，工艺上已达到相当高的水平。 一、铸造的定义和分类 铸造的定义：是将液体金属浇铸到与零件形状相适应的铸造空腔中，待其冷却凝固后，获得具有一定形状、尺寸和性能金属零件毛坯的成型方法。 常见的铸造方法有砂型铸造和精密铸造，详细的分类方法如下表所示。 砂型铸造：砂型铸造——在砂型中生产铸件的铸造方法。钢、铁和大多数有色合金铸件都可用砂型铸造方法获得。由于砂型铸造所用的造型材料价廉易得，铸型制造简便，对铸件的单件生产、成批生产和大量生产均能适应，长期以来，一直是铸造生产中的基本工艺。 精密铸造：精密铸造是用精密的造型方法获得精确铸件工艺的总称。它的产品精密、复杂、接近于零件最后形状，可不加工或很少加工就直接使用，是一种近净形成形的先进工艺。 铸造方法分类 二、常用的铸造方法及其优缺点 1. 普通砂型铸造

制造砂型的基本原材料是铸造砂和型砂粘结剂。最常用的铸造砂是硅质砂，硅砂的高温性能不能满足使用要求时则使用锆英砂、铬铁矿砂、刚玉砂等特种砂。应用最广的型砂粘结剂是粘土，也可采用各种干性油或半干性油、水溶性硅酸盐或磷酸盐和各种合成树脂作型砂粘结剂。 砂型铸造中所用的外砂型按型砂所用的粘结剂及其建立强度的方式不同分 为粘土湿砂型、粘土干砂型和化学硬化砂型3种。 砂型铸造用的是最流行和最简单类型的铸件已延用几个世纪.砂型铸造是用来制造大型部件，如灰铸铁，球墨铸铁,不锈钢和其它类型钢材等工序的砂型铸造。其中主要步骤包括绘画，模具，制芯，造型，熔化及浇注，清洁等。 工艺参数的选择 加工余量：所谓加工余量，就是铸件上需要切削加工的表面，应预先留出一定的加工余量，其大小取决于铸造合金的种类、造型方法、铸件大小及加工面在铸型中的位置等诸多因素。 起模斜度：为了使模样便于从铸型中取出，垂直于分型面的立壁上所加的斜度称为起模斜度。 铸造圆角：为了防止铸件在壁的连接和拐角处产生应力和裂纹，防止铸型的尖角损坏和产生砂眼，在设计铸件时，铸件壁的连接和拐角部分应设计成圆角。 型芯头：为了保证型芯在铸型中的定位、固定和排气，模样和型芯都要设计出型芯头。 收缩余量：由于铸件在浇注后的冷却收缩，制作模样时要加上这部分收缩尺

(完整版)金属材料与热处理题库及答案

金属材料与热处理习题及答案 第一章金属的结构与结晶 一、判断题 1、非晶体具有各同性的特点。( √) 2、金属结晶时，过冷度越大，结晶后晶粒越粗。(×) 3、一般情况下，金属的晶粒越细，其力学性能越差。( ×) 4、多晶体中，各晶粒的位向是完全相同的。( ×) 5、单晶体具有各向异性的特点。( √) 6、金属的同素异构转变是在恒温下进行的。( √) 7、组成元素相同而结构不同的各金属晶体，就是同素异构体。( √) 8、同素异构转变也遵循晶核形成与晶核长大的规律。( √) 10、非晶体具有各异性的特点。( ×) 11、晶体的原子是呈有序、有规则排列的物质。( √) 12、非晶体的原子是呈无序、无规则堆积的物质。( √) 13、金属材料与热处理是一门研究金属材料的成分、组织、热处理与金属材料性能之间的关系和变化规律的学科。( √)

14、金属是指单一元素构成的具有特殊的光泽延展性导电性导热性的物质。( √) 15、金银铜铁锌铝等都属于金属而不是合金。( √) 16、金属材料是金属及其合金的总称。( √) 17、材料的成分和热处理决定组织，组织决定其性能，性能又决定其用途。( √) 18、金是属于面心立方晶格。( √) 19、银是属于面心立方晶格。( √) 20、铜是属于面心立方晶格。( √) 21、单晶体是只有一个晶粒组成的晶体。( √) 22、晶粒间交接的地方称为晶界。( √) 23、晶界越多，金属材料的性能越好。( √) 24、结晶是指金属从高温液体状态冷却凝固为固体状态的过程。 ( √) 25、纯金属的结晶过程是在恒温下进行的。( √) 26、金属的结晶过程由晶核的产生和长大两个基本过程组成。( √) 27、只有一个晶粒组成的晶体成为单晶体。( √) 28、晶体缺陷有点、线、面缺陷。( √) 29、面缺陷分为晶界和亚晶界两种。( √) 30、纯铁是有许多不规则的晶粒组成。( √) 31、晶体有规则的几何图形。( √) 32、非晶体没有规则的几何图形。( √)

第四章 有色金属热处理原理与工艺

第四章有色金属热处理原理与工艺 一、概述 热处理是有色加工的重要组成部分 有色金属材料：黑色金属以外的所有金属及其合金。 分类：轻有色、重有色、稀有色、贵金属 作用：改善工艺性能，保证后续工序顺利进行；提高使用性能，充分发挥材料潜力。 类型：退火、淬火、时效、形变热处理 退火：加热到适当温度，保温一定时间，缓慢速度冷却。 有色中的退火：去应力退火、再结晶退火、均匀化退火 二、均匀化退火 对象：铸锭、铸件—→浇铸冷速大，造成成分偏析以及内应力 目的：提高铸件的性能，消除内应力，稳定尺寸与组织，消除偏析枝晶，改善性能。 非平衡铸态组织特征：晶内偏析or枝晶偏析；伪共晶or离异共晶；非平衡第二相；最大固溶度偏移。非平衡组织对性能的影响：枝晶偏析&非平衡脆性相—→塑性↓； 晶内偏析、浓度差微电池—→耐腐蚀性↓； 粗大的枝晶和严重的偏析—→各向异性&晶间断裂倾向↑； 非平衡针状组织—→性能不稳定。 固相线以下100~200℃长时间保温—→也称为扩散退火 组织变化：获得均匀的单相、晶粒长大、过饱和固溶体的分解、第二相聚集与球化 性能变化：塑性↑、改善冷变形的工艺性能、耐蚀性↑、尺寸形状稳定、消除残余应力 缺点：加热温度高，时间长，耗时耗能；高温长时间出现变形、氧化以及吸气缺陷；产品强度下降。制定均匀化推过规程的原则： （1）加热温度：温度越高，原子扩散越快，均匀化过程越快，但不宜过高，易发生过烧。一般为 0.90~0.95T m ①高温均匀化退火：在非平衡相线温度以上但在平衡固相线温度以下进行均匀化退火。 适用：大截面工件or铝合金 ②分级加热均匀化退火：现在低于非平衡固相线温度加热，待非平衡相部分溶解及固溶体 内成分不均匀部分降低，从而非平衡固相线温度升高后，再加热 至更高温度保温，在此温度下完成均匀化退火过程。 目的：均匀化更迅速、更彻底，且避免过烧 适用：镁合金 （2）保温时间：包括非平衡相溶解及消除晶内偏析所需的时间 取决于退火温度：T↑，D↑，时间↓； 铸锭原始组织特征：合金化程度、第二相分散度、尺寸 铸锭的致密程度 （3）加热速度与冷却速度 原则：铸锭不产生裂纹和大的变形，不能过快or过慢 主要采用均匀化退火的合金：Al合金、Mg合金、Cu合金中的锡磷青铜、白铜

几种耐磨材料的研究与进展

几种耐磨材料的研究与进展 摘要：为了了解国内耐磨材料的研究与进展情况，本文对近年来耐磨自润滑发展进行了研究。研究表明：(1)在耐磨材料研究和发展中，应充分分析典型磨损工况，了解各种磨损机理所占比重，从而确定对耐磨材料的要求，以进行合理的合金和组织设计。(2)耐磨钢的发展方向在于通过合金化强化基体,提高其起始硬度和屈服强度，以改善低冲击、低应力磨损条件下的耐磨性,扩大其应用范围,并防止变形[1]。(3)低、中合金耐磨钢通过合金设计和适当热处理，获得具有较高硬度，足够韧性，良好耐磨性的组织，可在较大冲击、较高应力的磨料磨损工况条件下使用。 关键词：耐磨材料自润滑摩擦磨损 引言 材料的破坏有3种形式：即断裂、腐蚀和磨损。材料磨损尽管不象另外两种形式那样，很少引起金属工件灾难性的危害，但其造成的经济损失却是相当惊人的。据早期统计，由磨损造成的经济损失,美国约150亿美元/年，西德约100亿马克/年，前苏联约120亿卢布/年。在各类磨损中,磨料磨损又占有重要的地位，在金属磨损总量中占50%，在冶金矿山、建材、电力、农机、煤炭等行业磨料磨损尤为严重因此，研究和发展用于磨料磨损条件下的耐磨材料，以减少金属磨损，对国民经济有重要的意义[2]。 根据各类磨损机理与材料性能的关系，可提出对耐磨材料的常规要求：a、较高硬度、一定塑性；b、足够韧性和脆断抗力；c、高的应变疲劳和剥层疲劳抗力；d、高的淬透性和获得足够深的淬透层；e、良好的工艺性和生产工艺方便易行[3]。 1Fe-20Ni-3.5C自润滑材料 镍基合金具有优良的热稳定性和抗腐蚀性能,在高温发动机和高温结构材料中具有极其重要的应用,近年来的研究表明,含石墨的镍基合金具有良好的自润滑性能,但由于镍的资源较短缺,价格居高不下,限制了材料的应用。用熔炼法制备了Fe含量为20%~60%(质量分数)的镍-铁-石墨-硅合金,该合金具有良好的自润滑性能并显著降低了材料成本,其实验结果表明随着铁含量的增加,合金的自润滑性能逐渐提高, 其中铁含量为60%时,合金干摩擦因数相对较低。进一步增加Fe的含量可以使材料价格进一步降低,但对合金的摩擦磨损性能和机械性能的影响需要进行研究.研究采用熔炼法制备了Fe-20Ni-3.5C合金.随着 铁含量的增加,合金析出碳化物的可能性变大,有可能减少固体润滑剂石墨的含量.硅是一种石墨化元素,可以抑制碳化物的生成,促使碳原子结晶成为石墨,提高合金中固体润滑组元的含量,而且可以固溶于奥 氏体中提高材料的强度,改善材料的摩擦磨损性能.但硅含量的增加会使合金变脆,机械性能降低.因此必须以Fe-20Ni-3.5C合金为基础,研究添加不同含量的硅对合金的凝固组织、力学性能和摩擦磨损性能的影响及其规律： 1)采用熔炼法制备出不同硅含量的Fe-20Ni-3.5C固体自润滑材料,合金组织致密,石墨分布均匀,随着硅含量的增加,结晶的石墨形态由细片状逐渐变为粗片状石墨,当硅含量增至3.5%时,石墨的生长形态趋于等轴球状； 2)随着添加硅量的增加,固溶于合金基体中的硅原子含量增加而碳含量降低,合金的硬度和抗拉强度先提高后降低,冲击韧性则随着合金硬度的降低而升高.当加入Si量达到3.5%时,由于合金基体硬度的降低及石墨的球状化,冲击韧性大幅度提高； 3)合金的磨损率随合金硬度值的提高而降低.硬度的提高,减轻了粘着磨损,降低了磨损率,其中 Fe-20%Ni-3.5%-2.5%Si具有较小的摩擦因数和较低的磨损率,其摩擦因数稳定在0.23左右,磨损形式主要以疲劳磨损为主[4]。 2稀土低合金耐磨钢焊条 在对高锰钢的研究中已经发现：在高应力状态下（如强烈冲击或挤压载荷），高锰钢产生加工硬化，

金属材料与热处理(含答案)

《金属材料与热处理》期末考试试卷(含答案) 班级数控班姓名学号分数 一、填空题：每空1分，满分30分。 1.金属材料与热处理是一门研究金属材料的、、热处理与金属材料性能之间的关系和变化规律的学科。 2.本课程的主要内容包括金属材料的、金属的、金属学基础知识和热处理的基本知识。 3.金属材料的基本知识主要介绍金属的及的相关知识。 4.金属的性能主要介绍金属的和。 5.金属学基础知识讲述了铁碳合金的和。 6.热处理的基本知识包括热处理的和。 7.物质是由原子和分子构成的，其存在状态可分为气态、、。 8.固态物质根据其结构特点不同可分为和。 9.常见的三种金属晶格类型有、、密排六方晶格。 10.常见的晶体缺陷有点缺陷、、。 11.常见的点缺陷有间隙原子、、。 12.常见的面缺陷有金属晶体中的、。 13.晶粒的大小与和有关。 14.机械零件在使用中常见的损坏形式有变形、及。 15.因摩擦而使零件尺寸、和发生变化的现象称为磨损。 二、判断题：每题1分，满分10分。 1.金属性能的差异是由其内部结构决定的。（） 2.玻璃是晶体。（） 3.石英是晶体。（） 4.食盐是非晶体。（） 5.晶体有一定的熔点，性能呈各向异性。（） 6.非晶体没有固定熔点。（） 7.一般取晶胞来研究金属的晶体结构。（） 8.晶体缺陷在金属的塑性变形及热处理过程中起着重要作用。（） 9.金属结晶时，过冷度的大小与冷却速度有关。（） 10.冷却速度越快，过冷度就越小。（） 三、选择题：每题2分，满分20分。 1.下列材料中不属于晶体的是（） A.石英 B.食盐 C.玻璃 D.水晶 2.机械零件常见的损坏形式有（） A.变形 B.断裂 C.磨损 D.以上答案都对 3.常见的载荷形式有（） A.静载荷 B.冲击载荷 C.交变载荷 D.以上答案都对 4.拉伸试样的形状有（） A.圆形 B.矩形 C.六方 D.以上答案都对 5.通常以（）代表材料的强度指标。 A.抗拉强度 B.抗剪强度 C.抗扭强度 D.抗弯强度 6.拉伸试验时，试样拉断前所能承受的最大应力称为材料的（）

金属材料与热处理基础考试题

金属材料与热处理基础考试题 部门__________姓名___________工号__________得分____________ 一、选择题 1、拉伸试验时，试样拉断前所能够承受的最大应力称为材料的（）。 A、弹性极限 B、抗拉强度 C、屈服点 2、用拉伸试验可测定材料的（）性能指标。 A、强度 B、韧性 C、硬度 3、将钢件奥氏体化后，先浸入一种冷却能力强的介质中，然后迅速浸入另一种冷却能力弱的介质中，使之发生马氏体转变的淬火方法称（）。 A、分级淬火 B、等温淬火 C、水冷淬火 D、双介质淬火 4、制造小弹簧宜选用（），制造冷压件宜选用（）钢。 A、08F B、45 C、65Mn D、T12A 5、滚动轴承钢GCrl5中的平均含铬量为（）。 A、% B、% C、15% D、% 6、合金渗碳钢渗碳后必须进行（）热处理才能使用。 A、淬火加高温回火 B、淬火加中温回火 C、淬火加低温回火 D、高温回火 7、工业纯铝的特点的是（）。 A、密度小 B、导电性好 C、强度高 D、抗腐蚀能力高 二、判断题 1、材料的屈服点越低，则允许的工作应力越高。（） 2、对钢进行热处理的目的都是为了获得细小、均匀的奥氏体组织。（） 3、退火与正火的目的大致相同，它们主要的区别是保温时间长短。（） 4、回火的目的主要是消除应力，降低硬度，便于进行切削加工。（）

5、感应加热表面淬火时所使用的电流频率越高，则工件表面的淬硬层深度 越深。（） 6、渗碳的零件可以是低碳钢也可以是高碳钢。（） 7、在去应力退火过程中，钢的组织不发生变化。（） 8、合金钢只有经过热处理，才能显著提高其力学性能。（） 9、工业纯铝具有较高的强度，常用作工程结构材料。（） 三、填空题 1、金属材料的使用性能包括、和等；工艺性能包括、、、和 ` 等。 2、材料的力学性能包括、、和等。 3、强度是指金属材料在作用下，抵抗和的能力。 4、热处理是将固态金属或合金采用适当的方式进行、 和以获得所需要的组织结构与性能的工艺。 5、生产中常用的冷却介质有、和等。 6、生产中在钢淬火后进行的热处理工艺称为调质，调质后的组织 为。 7、Q235—A 表示为235MPa，质量为级的钢。 8、T10A表示含碳量为的钢。 9、常用来制造高速切削的车刀、刨刀的高速工具钢有和。 10、不锈钢是指在介质或大气中具有抗腐蚀性能的钢，其成分特点是 含量较高，含量较低。 11、表面要求具有高的，而心部需要足够的的零件应进行表面热处理。 12、滚动轴承钢的热处理首先采用，以降低锻造后钢的硬度， 便于切削加工，然后采用，以提高轴承的硬度和耐磨性。

第四章 测验二

第四章金属热加工基础测验二姓名______ 一、填空题（每空2分，共30分）。 1、铸造的方法主要分为_________________和_________________两类。 2、铸件的壁厚相差较大易产生__________________。 3、造型、____________和________________是铸造生产中的重要工序。 4、造型材料主要是___________和_____________，主要由____________、______________、__________、旧砂和__________组成 5、常用的紧砂方法有振实、_______________、_______________、抛砂和_______________，其中以_________________应用最广。 二、判断题（每题2分，共40分，正确的用“A”表示，错误的用“B”表示）。（）1、缩孔主要是由于补缩不良造成的。 （）2、型砂的强度和紧实度不够，或浇注速度过快都可能会产生砂眼。 （）3、铸造是指熔炼金属，制造铸型，并将熔融金属浇入铸型，凝固后获得具有一定形状、尺寸和性能的金属零件或毛坯的成形方法。 （）4、模样用来形成铸型型腔，铸型用于形成铸件的外形等。芯盒用来制造砂芯（型芯），型芯用于形成铸件的内孔、内腔或局部外形。 （）5、型砂中的煤粉，其作用是煤粉燃烧后产生的气体使铸件与型砂不直接接触，改善型砂的透气性 （）6、造型材料应具有高的耐火度，即型砂承受高温作用而不软化、不熔融的能力。若型砂耐火度差，易使铸件产生粘砂缺陷。 （）7、造型材料的优劣决定了铸件的质量。 （）8、整体模造型时，铸件的型腔一般位于一个砂箱中，且多数位于上砂箱中。（）9、形状简单，横截面一次减小、最大截面在端部的铸件一般采用分开模造型。（）10、最大断面在模型中部的铸件一般采用整体模造型。 （）11、在采用活块造型时，活块的厚度与模样的厚度无关。 （）12、只用机器完成紧砂和起模的过程不是机器造型。 （）13、型芯的作用仅为用来获得铸件的内腔。 （）14、为了降低铸件内腔的表面粗糙度值，防止产生粘砂缺陷，铸铁件的型芯用石英粉涂料，铸钢件的型芯用石墨涂料。 （）15、铸件的大平面应尽可能的放在上边，以获得良好的铸造质量。

简述常用热处理工艺的原理与特点

简述常用热处理工艺的原理与特点。 热处理是指材料在固态下，通过加热、保温和冷却的手段，以获得预期组织和性能的一种金属热加工工艺。 热处理工艺原理 1、正火：将钢材或钢件加热到临界点AC3或ACM以上的适当温度保持一定时间后在空气中冷却，得到珠光体类组织的热处理工艺。 2、退火：将亚共析钢工件加热至AC3以上20—40度，保温一段时间后，随炉缓慢冷却(或埋在砂中或石灰中冷却)至500度以下在空气中冷却的热处理工艺。 3、淬火：将钢奥氏体化后以适当的冷却速度冷却，使工件在横截面内全部或一定的范围内发生马氏体等不稳定组织结构转变的热处理工艺。 4、回火：将经过淬火的工件加热到临界点AC1以下的适当温度保持一定时间，随后用符合要求的方法冷却，以获得所需要的组织和性能的热处理工艺。 5、调质处理：一般习惯将淬火加高温回火相结合的热处理称为调质处理。调质处理广泛应用于各种重要的结构零件，特别是那些在交变负荷下工作的连杆、螺栓、齿轮及轴类等。调质处理后得到回火索氏体组织，它的机械性能均比相同硬度的正火索氏体组织更优。它的硬度取决于高温回火温度并与钢的回火稳定性和工件截面尺寸有关，一般在HB200—350之间。 特点：金属热处理是机械制造中的重要工艺之一，金球的热处理工艺与其他加工工艺相比，热处理一般不改变工件的形状和整体的化学成分，而是通过改变工件内部的显微组织，或改变工件表面的化学成分，赋予或改善工件的使用性能。 比较钢材与非金属材料热处理的异同点。 热处理有金属材料热处理和非金属材料热处理 相同点：热处理的原理基本一样，都是一般不改变工件的形状和整体的化学成分，而是通过改变工件内部的显微组织，或改变工件表面的化学成分，赋予或改善工件的使用性能。 不同点： 1.钢的表面热处理有两大类：一类是表面加热淬火热处理，另一类是化学热处理。 非金属材料的表面热处理：喷漆、着(染)色、抛光、化学镀后再电镀(如ABS)等。 2.金属材料热处理包括：退火、正火、淬火和回火。 非金属材料热处理包括碳纤维预氧化、碳化、石墨化设备，石墨化烧结等；复合材料成形以及空间环境模拟，包括热压罐，热压机，KM系列模拟罐，用户分布于汽车、模具、工具、碳纤维加工和其他高端应用领域。

《金属材料与热处理》教学大纲.doc

《金属材料与热处理》教学大纲 一、说明 1、课程的性质和内容 金属材料与热处理是一门技术基础课。其主要内容包括：金属的性能、金属学基础知识、钢的热处理、常用金属材料及非金属材料的牌号等。 2、课程的任务和要求 本课程的任务是使学生掌握金属材料与热处理的基本知识，为学习专业理 论，掌握专业技能打好基础。通过本课程的学习，学生应达到下列基本要求: （1）了解金属学的基本知识。 （2）掌握常用金属材料的牌号、性能及用途。 （3）了解金属材料的组织结构与性能之间的关系。 （4）了解热处理的一般原理及其工艺。 （5）了解热处理工艺在实际生产中的应用。 3、教学中应注意的问题 （1）认真贯彻理论联系实际的原则，注重学生素质的全面提高。 （2）在组织教学时，应根据所学工种，结合实际生产，选择不同的学习内容，有“*”的为选学内容。 （3）加强实验和参观，增强感性认识和动手能力。 （4）有条件的可辅以电化教学，是教学直观而生动。 二、教学要求、内容、建议及学时分配。（总学时80课时，开课时间为：高 一上期） 绪论总学时1 教学要求 1、明确学习本课程的目的。 2、了解本课程的基本内容。 教学内容

1、学习金属材料与热处理的目的。 2、金属材料与热处理的基木内容。 3、金属材料与热处理的发展史。 4、金属材料在工农业生产中的应用。 教学建议 1、结合实际生产授课，以激发学生学习本课程的兴趣。 2、展望金属材料与热处理的发展前景。 第一章金属的结构与结晶总学时2 教学要求 1、了解金属的晶体结构。 2、掌握纯金属的结晶过程。 3、掌握纯铁的同素异构转变。 教学内容 §1-1金属的晶体结构 一、晶体与非晶体 二、晶体结构的概念 三、金属晶格的类型 § 1-2纯金属的结晶 一、纯金属的冷却曲线及过冷度 二、纯金属的结晶过程 三、晶粒大小对金属力学性能的影响 四、金属晶体缺陷 § 1-3金属的同素异构转变 教学建议 1、晶体结构较抽象，可使用模型配合讲课。 2、讲透同素异构转变与结晶过程之间的异同点。

金属热加工原理

金属材料与热加工基础试题 填空题； 金属中常见的晶格类型有哪三种；1、体心立方晶格2、面心立方晶格3、密排立方晶格金属有铬、钨、钼、钒、及&铁属于（体心立方晶格） 金属有铜、铝、银、金、镍、y铁属于（面心立方晶格） 金属有铍、镁、锌、钛等属于（密排立方晶格） 金属的晶体缺陷：按照缺陷的几何特征，一般分为以下三类：1.空位和间隙原子（点缺陷）2.位错（线缺陷）3.晶界和亚晶界（面缺陷） 金属结晶后的晶粒大小： 一般来说，在常温下细晶粒金属比粗晶粒金属具有较高的强度、硬度、塑性和韧性。 工业中常用以下方法细化晶粒1.增加过2.变质处3.附加振动4.降低浇注速度 二元合金的结晶过程 二元合金相图的基本类型有匀晶相图、共晶相图、包晶相图、共析相图等。铁碳合金在固态下的基本相分为固溶体与金属化合物两类。属于固溶体的基本相有铁素体和奥氏体，属于金属化合物的有渗碳体。 1.铁素体(F)碳溶入&铁中的间隙固溶体称为铁素体， 2.奥氏体（A）碳溶入y铁中的间隙固溶体称为奥氏体， 3.渗碳体（Fe3C）铁与碳组成的金属化合物称为.渗碳体， 第四章铁碳合金相图 根据相图中S点碳钢可以分为以下几类 1.共析钢（含碳量小于0.0218%）的铁碳合金，其室温组织为铁素体。 2亚共析钢（含碳量等于0.0218%到2.11%）的铁碳合金，其室温组织为珠光体+铁素体。 3过共析钢（含碳量等于0.77%到2.11%）的铁碳合金，其室温组织为+二次渗碳 第五章钢的热处理 一般加热时的临界点用Ac1、Ac3、Accm来表示；冷却时的临界点用Ar1、Ar3、Arcm来表示。共析碳钢

的过冷奥氏体在三个不同的温度转变，可发生三种不同的转变：珠光体型转变、贝氏体型转变、马氏体型转变。珠光体型转变有区别起见，又分为珠光体、索氏体、和托氏体三 第二节金属的塑性变形 单晶体的塑性变形的方式有两种：滑移和孪生（孪晶），而滑移是单晶体塑性变形的主要方式。多晶体的塑性变形的方式有两种：晶内变形和晶间变形。 （二部分）简答题 （一）淬火方法：目前常用淬火的方法有以下几种？答：（1）单介质淬火叙述）（2）双介质淬火3）马氏体分级淬（4）贝氏体等温淬5）冷处理 （二）简述合金元素在钢中的作用？ 答：（1）强化铁素体（叙述）（2）形成合金碳化物（3）阻碍奥氏体晶粒长大（4）提高钢的淬透性(5)提高淬火钢的耐回火性 晶体：是指原子（离子、分子）在三维空间有规则地周期性重复排列的物体； 晶格：是指原子（离子、分子）在空间无规则排列的物体； 晶胞：通常只从晶格中选取一个能完全反应晶格特征的、最小的几何单元来分析晶体中原子的排列规律，这个最小的几何单元成为晶胞； 晶粒：多晶体中每个外形不规则的小晶体； 晶界：晶粒与晶粒间的界面； 共晶转变：在一定温度下，由一定成分的液相同时结晶出成分一定的两个固相的过程； 结晶：原子从排列不规则的液态转变为排列规则的晶态的过程。 二、问答题 1．金属中常见的晶体结构有哪几种？ 答：（1）体心立方晶格（2）面心立方晶格（3）密排六方晶格 2．实际晶体的晶体缺陷有哪几种类型？ 答：（1）点缺陷（2）线缺陷(3)面缺陷 3．固溶体的类型有哪几种? 答：（1）间隙固溶体（2）置换固溶体 4．纯金属的结晶是由哪两个基本过程组成的? 答：（1）晶核的形成（2）晶核的长大 5．何谓过冷现象和过冷度? 过冷度与冷却速度有何关系？ 答：（1）过冷现象：金属的实际结晶温度低于理论结晶温度； 过冷度：理论结晶温度与实际结晶温度的差； （2）结晶时冷却速度越大，过冷度就越大，金属的实际结晶温度就越低。 6．晶粒大小对金属的力学性能有何影响? 细化晶粒的常用方法有哪几种? 答：（1）一般情况下，晶粒越细，金属的强度、塑性和韧性就越好； （2）①增加过冷度②变质处理③振动或搅拌 7．什么是共析转变？共晶转变与共析转变有何异同？ 答：（1）共析转变：在恒定的温度下，由一个特定成分的固相同时分解成两个成分和结构均不同的新固相的转变 （2）①共晶反应母相是液相，而共析反应的是固相；②共析反应较共晶反应需要更大的过冷度： ③共析反应常出现母相与子相的比容不同而产生容积的变化，从而引起大的内应力。 第3章铁碳合金状态图（重点熟悉铁碳合金状态图）

不同热加工方法引起的缺陷种类及原因

目录 一、锻造产生的缺陷及原因 (2) 二、铸造产生的缺陷及原因 (5) 三、焊接产生的缺陷及原因 (6) 四、渗氮产生的缺陷及原因 (9) 五、渗氮产生的缺陷及原因 (11) 六、淬火产生的缺陷及原因 (13) 七、退火和正火产生的缺陷及原因 (15) 八、回火产生的缺陷及原因 (16)

不同热加工方法引起的缺陷种类及原因 热加工工艺包括锻造、铸造、焊接、热处理等，由于加工工艺、工件材料及操作者操作熟练程度的不同，会产生许多缺陷。下面就不同热加工方法所引起的缺陷种类及原因进行分析。 一、锻造产生的缺陷及原因 锻造工艺不当产生的缺陷通常有以下几种 1.大晶粒 大晶粒通常是由于始锻温度过高和变形程度不足、或终锻温度过高、或变形程度落人临界变形区引起的。铝合金变形程度过大，形成织构；高温合金变形温度过低，形成混合变形组织时也可能引起粗大晶粒，晶粒粗大将使锻件的塑性和韧性降低，疲劳性能明显下降。 2.晶粒不均匀 晶粒不均匀是指锻件某些部位的晶粒特别粗大，某些部位却较小。 产生晶粒不均匀的主要原因是坯料各处的变形不均匀使晶粒破碎程度不一，或局部区域的变形程度落人临界变形区，或高温合金局部加工硬化，或淬火加热时局部晶粒粗大。 3.冷硬现象 变形时由于温度偏低或变形速度太快，以及锻后冷却过快，均可能使再结晶引起的软化跟不上变形引起的强化（硬化），从而使热锻后锻件内部仍部分保留冷变形组织。这种组织的存在提高了锻件的强度和硬度，但降低了塑性和韧性。 4.裂纹 裂纹通常是锻造时存在较大的拉应力、切应力或附加拉应力引起的。裂纹发生的部位通常是在坯料应力最大、厚度最薄的部位。 如果坯料表面和内部有微裂纹、或坯料内存在组织缺陷，或热加工温度不当使材料塑性降低，或变形速度过快、变形程度过大，超过材料允许的塑性指针等，则在撤粗、拔长、冲孔、扩孔、弯

金属材料与热处理

金属材料的性能（材料的性能一般分为使用性能和工艺性能两大类，使用性能主要包括力学性能、物理性能、化学性能）（选择题） 1.力学性能：强度（屈服强度、抗拉强度）、塑性、弹性与刚度、硬度（布氏 硬度，洛氏硬度，维氏硬度）、冲击韧性、疲劳强度 2.物理性能：密度、熔点、热膨胀性、导热性、导电性、 3.化学性能：耐蚀性、抗氧化性 常见金属的晶格类型—— 1.体心立方晶体具有这种晶格的金属有钨（W），钼（M），铬（Cr），钒（V）， α-铁（α-Fe）等 2.面心立方晶格具有这种晶格的金属有金(Au),银(Ag),铝（Al）,铜（Cu）,镍 （Ni）,γ-铁（γ-Fe）等 3.密排六方晶格具有这种晶格的金属有镁（Mg），锌（Zn），铍（Be），α- 钛（α-Ti） 根据晶体缺陷的几何特点，可分为 1.点缺陷点缺陷是指在晶体中长，宽，高尺寸都很小的一种缺陷，常见的有 晶格空位和间隙原子 2.线缺陷线缺陷是指在晶体中呈线状分布（在一维方向上的尺寸很大，而别 的方向则很小）原子排列不均衡的晶体缺陷，主要指各种类型的位错 3.面缺陷面缺陷是指在二维方向上吃醋很大，在第三个方向上的尺寸很小， 呈面状分布的缺陷 位错：位错是指晶格中一列或若干列原子发生了某种有规律的错排现象。 铁素体：铁素体是碳溶于α-Fe中形成的间隙固溶体，为体心立方晶格，用符号F（或α）表示 简化后的Fe-Fe3C相图，画图啊亲，三个学期的铁碳相图啊有木有，都是泪啊有木有！！！书P9 共析钢由珠光体向奥氏体的转变包括以下四个阶段：奥氏体形核，奥氏体晶核长大，剩余渗碳体溶解和奥氏体成分均匀化 影响奥氏体晶粒长大的因素： 1.加热温度和保温时间加热温度愈高，保温时间愈长，奥氏体晶粒愈粗大

金属材料与热加工基础试题

金属材料与热加工基础试题 （一部分）填空题； 金属中常见的晶格类型有哪三种；1、体心立方晶格 2、面心立方晶格 3、密排立方晶格金属有铬、钨、钼、钒、及&铁属于（体心立方晶格） 金属有铜、铝、银、金、镍、y铁属于（面心立方晶格） 金属有铍、镁、锌、钛等属于（密排立方晶格） 金属的晶体缺陷：按照缺陷的几何特征，一般分为以下三类： 1.空位和间隙原子（点缺陷） 2.位错（线缺陷） 3.晶界和亚晶界（面缺陷） 金属结晶后的晶粒大小： 一般来说，在常温下细晶粒金属比粗晶粒金属具有较高的强度、硬度、塑性和韧性。 工业中常用以下方法细化晶粒： 1.增加过 2.变质处理 3.附加振动 4.降低浇注速度 二元合金的结晶过程 二元合金相图的基本类型有匀晶相图、共晶相图、包晶相图、共析相图等。

铁碳合金在固态下的基本相分为固溶体与金属化合物两类。属于固溶体的基本相有铁素体和奥氏体，属于金属化合物的有渗碳体。 1.铁素体 (F) 碳溶入&铁中的间隙固溶体称为铁素体， 2.奥氏体（A） 碳溶入y铁中的间隙固溶体称为奥氏体， 3.渗碳体（Fe3C） 铁与碳组成的金属化合物称为.渗碳体， 第四章铁碳合金相图 根据相图中S点碳钢可以分为以下几类 1.共析钢（含碳量小于%）的铁碳合金，其室温组织为铁素体。 2亚共析钢（含碳量等于%到%）的铁碳合金，其室温组织为珠光体+铁素体。 3过共析钢（含碳量等于%到%）的铁碳合金，其室温组织为+二次渗碳体。

第三节碳素钢 按用途分类：（1）碳素结构钢。主要用于各种工程结构件（如桥梁、船舶、建筑构件等）和机器零件（齿轮、轴、、螺钉、螺栓、连杆等）。这类钢属于低碳钢和中碳钢 （2）碳素工具钢。主要用于刃具、量具、模具等。这一类钢一般属于高碳钢。 第五章钢的热处理 一般加热时的临界点用Ac1、Ac3、Accm来表示；冷却时的临界点用Ar1、Ar3、Arcm来表示。 共析碳钢的过冷奥氏体在三个不同的温度转变，可发生三种不同的转变：珠光体型转变、贝氏体型转变、马氏体型转变。 珠光体型转变有区别起见，又分为珠光体、索氏体、和托氏体三种。 第十章铸造 合金的铸造性能铸造性能是合金在铸造生产中表现出来的工艺性能出来，通常用合金的流动性、收缩性、吸气性、偏析倾向等来衡量。 流动性最好的是HT200、其次是黄铜。流动性最差的是铸钢。 第十一章锻压 第二节金属的塑性变形 单晶体的塑性变形的方式有两种：滑移和孪生（孪晶），而滑移是单晶体塑性变形的主要方式。 多晶体的塑性变形的方式有两种：晶内变形和晶间变形。

第四章 金属材料和热处理基本知识(答案)

第四章金属材料的基础知识和热处理的基本知识 第一部分：学习内容 1、钢的分类：|（1）-碳钢:含碳量低于2%的铁碳合金;-合金钢:在钢中特意加入一种或几种其它合金元素组成的钢;-生铁:含碳量高于2%的铁碳合金.,可通过铸造方法制造零件,所以又称铸铁. （2）按化学成分分类： 碳钢-低碳钢:含碳量小于0.25%;-中碳钢:含碳量为0.25~0.55%;-高碳钢:含碳量大于0.55%. 合金钢-低合金钢:合金元素总含量小于3.5%;-中合金钢:合金元素总含量3.5~10%;-高合金钢:合金元素总含量大于10%; 2、洛氏硬度与布氏硬度值近似关系： HRC≈1/10HB 3、热处理及其常用工艺方法 热处理的定义-利用钢在固态下的组织转变,通过加热和冷却获得不同组织结构,从而得到所需性能的工艺方法统称热处理. 常用热处理工艺方法：退火-将钢加热到一定温度,保温一段时间,然后随炉一起缓慢冷却下来,以期得到接近平衡状态组织的一种热处理方法. 4、完全退火:AC3以上30~50℃,用于消除钢的某些组织缺陷和应力,改善切削加工性能; 等温退火:加热到AC3,以上30~50℃,较快的冷却到略低于Ar1的温度,并在此温度下等温到奥氏体全部分解为止,然后出炉空冷.适用于亚共析钢、共析钢，尤其广泛用于合金钢的退火。优点是周期短，组织和硬度均匀。 5、正火-正火和退火加热方法相似，只是冷却速度比退火稍快（空冷），得到的是细片状珠光体（索氏体），强度、硬度比退火的高，与退火相比，工艺周期短，设备利用率高。主要用于低碳钢获得满意的机械性能和切削性能、过共析工具钢消除网状渗碳体、中碳钢代替退火或作为淬火前的预先热处理。 6、淬火-将钢加热到AC1以上30~50℃(共析钢、过共析钢）或AC3以上30~50℃（亚共析钢），保温一段时间，然后快冷得到高硬度的马氏体组织的工艺方法。用以提高工件的耐磨性。 7、回火-将淬火后的工件加热到A1以下某一温度，保温一段时间，然后以一定的方式冷却（炉冷、空冷、油冷、水冷等） -目的：1）降低淬火工件的脆性，消除内应力（热应力和组织应力），使淬火组织趋于稳定，同时也使工件尺寸趋于稳定；2）获得所需的硬度和综合机械性能。 8、焊后消除应力热处理(PWHT、ISR):目的是消除应力、降低硬度、改善组织、稳定尺寸,避免制造和使用过程产生裂纹; 9、试述T8A的含义：含碳量为8‰的高级优质碳素工具钢。 10、怎样区别无螺纹的黑铁管与直径相似的无缝钢管？ 答：无缝钢管是用优质碳钢、普通低合金钢、高强耐热钢、不锈钢等制成。不镀锌的瓦斯管习惯上称为黑铁管，从管子内壁有无焊缝和管子直径来判断。 11、何谓钢的热处理？ 答：所谓钢的热处理就是在规定范围内将钢加热到预定的温度，并在这个温度保持一定的时间，然后以预定的速度和方法冷下来的一种生产工艺。 12、试述T7的含义。 答：T7的含义为：含碳量为7‰的碳素工具钢。 13，退火：将钢加热到一定的温度，保温一段时间，随后由炉中缓慢冷却的一种热处理工序。其作用是：消除内应力，提高强度和韧性，降低硬度，改善切削加工性。应用：高碳钢