第二章工程材料
鋼的熱處理
熱處理是將工件加熱到一定的溫度，經保溫後以一定的冷卻速度冷卻。通過熱處理可使鋼的組織和效能發生改變，可提高工件的力學效能，改善工藝效能，達到充分發揮金屬材料的潛力,提高產品質量，延長使用效能，提高經濟效益。
鋼的熱處理基本工藝有：退火、正火、淬火和回火。
1.退火——加熱到一定溫度，經保溫後隨爐冷卻。
2.正火——加熱到一定溫度，經保溫後在空氣中冷卻。
3.淬火——加熱到臨界溫度以上的某一溫度，經保溫後以快速冷卻（即大於臨界冷卻速度）。
4.回火——將淬火後的工件重新加熱到臨界點以下的某一溫度，經長時期保溫後緩慢冷卻。可分為：
①低溫回火（150～250℃） 目的是消除和降低淬火鋼的內應力及脆性，提高韌性，使零件具有較高的硬度（58～64hrc）。主要用於各種工、量、模具及滾動軸承等，如用t12鋼製造的鋸條、銼刀等，一般都採用淬火後低溫回火。②中溫回火（350～500℃） 中溫回火後工件的硬度有所降低，但可使鋼獲得較高的彈性極限和強度（35～45hrc）。
主要用於各種彈簧的熱處理。③高溫回火（500～650℃）通常將鋼件淬火後加高溫回火，稱為調質處理。經調質處理後的零件，既具有一定的強度、硬度，又具有一定的塑性和韌性，即綜合力學效能較好（25～35hrc）。
主要用於軸、齒輪、連桿等重要結構零件。如各類軸、齒輪、連桿等採用中碳鋼製造，經淬火+高溫回火後，即可達到使用效能的要求。
一般隨著回火溫度的公升高，鋼的強度和硬度下降，而塑性韌性上公升。
第三章鑄造
鑄造是熔煉金屬，製造鑄型並將熔融金屬澆入與零件形狀相適應的鑄型，凝固後獲得一定形狀和效能的鑄件的成型方法。鑄件一般是尺寸精度不高，表面粗糙的毛坯，必須經切削加工後才能成為零件。若對零件表面要求不高，也可直接使用。
一、鑄造的特點及應用
1.特點 1)鑄造可以製成形狀和內腔十分複雜的鑄件，特別是具有內腔的毛坯，如各種箱體、氣缸體、氣缸蓋等。2)鑄造的適應性強，可用於各種材料，如有色金屬，黑色金屬、鑄鐵和鑄鋼等，但以黑色金屬為主；可生產不同的尺寸及質量的鑄件，如壁厚可做到小於1mm、鑄件的質量可以輕到幾克、重達幾百噸的鑄件等。
3)鑄件生產成本低，裝置投資較少，原材料**低，**廣等。
因此鑄造在機械製造中獲得廣泛的應用，但鑄造生產工藝過程難以精確控制；鑄件的化學成分和組織不十分均勻、晶粒粗大、組織疏鬆，常有氣孔、夾渣、砂眼等缺陷存在，使得力學效能不如鍛件高的缺點。但隨著新工藝、新材料的不斷發展，鑄件的質量也在不斷提高。
2.應用主要應用在各種箱體和非承受載荷的低速齒輪等。如工具機床身、齒輪箱、變速箱、手輪、內燃機氣缸體、氣缸蓋、火車輪、皮帶輪、臺虎鉗鉗座等。
鑄造生產方法很多，主要分為兩大類：①砂型鑄造；②特種鑄造。
二、型（芯）砂——芯砂的效能要求比普通型砂的綜合性能要高。
三、鑄造工藝
1.鑄造主要工藝引數的確定 ①收縮餘量②加工餘量③起模斜度起模斜度的大小與壁的高度、造型方法、模樣材料及其表面粗糙度等有關。④鑄孔、槽及型芯頭⑤鑄造圓角
2.造型工藝造型時必須考慮到的工藝問題主要是分型面和澆注系統,它們直接影響鑄件的質量及生產率等。1)分型面的確定分型面是指上、下砂型的接觸表面。
用符號：（圖1-1）表示。分型面確定的原則：
①分型面應選擇在模樣的最大截面處；②應使鑄件上的重要加工面朝下或處於垂直位置；③應使鑄件的全部或大部分在同一砂箱內，以減少錯箱和提高鑄件精度。
2）澆注系統的確定澆注系統是指液體金屬流入鑄型的通道，並能平穩地將液體金屬引入鑄型，要有利於擋渣和排氣，並能控制鑄件的凝固順序。
如澆注系統開設得不好，鑄件易產生澆不足、縮孔、冷隔、裂紋和夾雜物等缺陷。
典型澆注系統一般包括：外澆口、直澆道、橫澆道和內澆道等。
①外澆口——緩衝液體金屬澆入時的衝擊力和分離熔渣。②直澆道——連線外澆口和橫澆道的垂直通道，利用其高度使金屬液產生一定的靜壓力而迅速地充滿型腔。③橫澆道——連線直澆道和內澆道，位於內澆道之上，穩定金屬液的流動，使金屬液平穩地經內澆道流入型腔及向各內澆道分配金屬液，並起擋渣作用。
④內澆道——直接和型腔相連的通道，可控制金屬液流入型腔的位置、速度和方向。冒口：主要起補縮作用。
同時還兼有排氣、浮渣及觀察金屬液體的流動情況等。一般安放在壁厚頂部。
四、熔煉裝置鑄鐵——沖天爐；鑄鋼——電弧爐；有色金屬——坩堝爐。
五、特種鑄造
1.金屬型鑄造2.熔模鑄造3.
壓力鑄造4.離心鑄造離心鑄造是在離心力的作用下,所以組織緻密,無縮孔、氣孔、渣眼等缺陷，因此力學效能較好。鑄造空心旋轉體鑄件不需要型芯和澆注系統，鑄件不需要冒口補縮，省工省料、生產率高、***、成本低。
六、造型操作技術
七、造型方法造型方法有手工造型和機器造型。 手工造型方法：整模兩箱造型、分模兩箱造型、挖砂造型和假箱造型、活塊造型、刮板造型、三箱造型等。
八、造芯型芯的主要作用是形成鑄件的內腔。
九、澆注溫度澆注溫度偏低，金屬液流動性差，易產生澆不足、冷隔、氣孔等缺陷；澆注溫度過高，鑄件收縮大，易產生縮孔、裂紋、晶粒粗大及粘砂等缺陷。合適的澆注溫度應根據鑄造合金種類、鑄件的大小及形狀等確定。
第四章壓力加工
一、壓力加工的特點及應用
鍛壓屬於金屬壓力加工的一部分，它是對坯料施加外力，使其產生塑性，改變形狀尺寸和改善效能，以製造機械零件、工件或毛坯的成形方法。它是鍛造和沖壓的總稱。
1.特點金屬材料經鍛壓後，其組織和效能都得到了改善，特別是鑄造組織。通過壓加工或鍛造後，其內部的缺陷，如微裂紋、氣孔、縮松等缺陷得到壓合，使其結構緻密，細化晶粒，力學效能大大提高。
與鑄件、焊件相比，鍛壓加工一般只能獲得形狀較簡單的製件毛坯。
2.應用凡是承受過載的機器零件，如主軸、曲軸、齒輪等。 金屬壓力加工的主要方法有軋制、拉拔、擠壓、自由鍛、模鍛和板料沖壓等。
鍛造是在加壓裝置及工（模）具的作用下，使坯料產生區域性或全部的塑性變形，以獲得一定的幾何尺寸、形狀和質量的鍛件的加工方法。
按成形方法不同，鍛造可分為自由鍛和模型鍛兩大類。
二、金屬的加熱鍛造時，金屬坯料需加熱。加熱的目的是為了提高金屬的塑性，降低變形抗力，以使金屬產生大量的變形，以便鍛造。 一般金屬材料的可鍛性常用塑性和變形抗力來衡量。
隨著含碳量的提高，金屬材料的可鍛性下降。 所以一般工業純鐵、低碳鋼的可鍛性最好，而中碳鋼、高碳鋼、鑄鐵、硬質合金、有色金屬等可鍛性較差。 加熱溫度高，則金屬的塑性好，變形抗力小，但加熱溫度不能過高，因為超過一定溫度後，金屬易出現氧化、脫碳、過熱和過燒等缺陷，因此，加熱最高溫度以不出現過熱為前提，即始鍛溫度。
金屬在熱變形加工時，當溫度降低到一定程度後，金屬塑性變差，變形抗力增大，不僅難以繼續變形，且易產生裂紋，因此必須停止鍛造，重新加熱，即為終鍛溫度。45 號鋼的始鍛溫度為1150 ～1200℃ ，終鍛溫度為800℃。
金屬材料加熱後，隨著溫度的公升高，其力學效能中的強度、硬度下降，而塑性、韌性提高。
三、鍛造裝置鍛造工藝分為：自由鍛、胎模鍛和模鍛等。自由鍛有手工鍛和機器鍛兩種。 自由鍛裝置有空氣錘、蒸氣- 空氣錘和水壓機等。
四、自由鍛的基本工序鐓粗、拔長、沖孔、彎曲、扭轉、錯移、切割等。前3種應用得最多。
五、板料沖壓板料沖壓是在室溫下，利用安裝在壓力機上的模具，對板料施加壓力，使其產生變形或分離的工藝過程。也稱為冷衝壓。 板料沖壓可分為分離工序和變形工序兩大類。
分離工序：剪下、衝裁等；變形工序：彎曲、拉深、成型等。
第三章焊接
焊接是通過加熱或加壓(或兩者並用），並且用或不用填充材料，使焊件形成原子結合的一種連線方法。
一、焊接的特點及應用
1.特點焊接實現的連線是不可拆卸的永久性連線，採用焊接方法製造的金屬構件，可以節省材料，簡化製造工藝，縮短生產週期，且連線處具有良好的使用效能；如焊接不當會產生缺陷、應力和變形等。
2.應用焊接廣泛應用於製造各種金屬結構件，如橋梁、船體、建築、壓力容器、鍋爐、車輛、飛機等；也常用於機器零件毛坯，如機架、底座、箱體、吊車車架等；還可用於修補鑄、鍛件的缺陷和區域性損壞的零件，具有較大的經濟效益。
焊接方法很多，主要分為三大類： 1.熔化焊：
電弧焊、氣焊、電渣焊等。電弧焊有手工電弧焊、埋糊自動焊、氣體保護焊等；2.壓力焊：
電阻焊、摩擦焊等。電阻焊有點焊、對焊、縫焊等；3.釺焊：
硬釺焊和軟釺焊。
原則上各種金屬都能焊接，但焊接效能相差很大，要選用相應的焊接方法和工藝措施才能實現。焊接效能是隨著含碳量的增加，可焊性下降。所以純鐵、低碳鋼的焊接效能最好，而高碳鋼、鑄鐵、鑄鋼、有色金屬、異種材料的焊接效能差，一般不用來製作焊接結構件。
二、手工電弧焊
1.手弧焊的焊條焊條由焊芯和藥皮兩部分組成。
焊芯的作用：①作為電極傳導焊接電流，產生電弧；②熔化後又作為焊縫的充填金屬。
藥皮的作用：①改善焊接工藝；②機械保護作用；③冶金處理作用。
焊接不同的材料應選不同的焊條，並非選用焊條強度級別高的，就能提高焊縫質量。
2.焊條直徑的選擇焊條直徑根據被焊工件的厚度和焊接質量來選擇。
3.焊接電流的選擇焊接電流根據焊條直徑來選擇。
三、氣焊與氣割
1.氣焊氣焊是利用可燃氣體燃燒的高溫火焰來熔化母材充填金屬一種焊接方法。焊接時，一般焰芯頂端應距焊件2～3mm。
氣焊通常使用的氣體是乙炔和氧氣。調節乙炔和氧氣的比例，可得到三種不同的火焰：①中性焰 o2/c2h2=1.
0～1.2 火焰呈中性應用最廣，如橋梁、機架等。常用於焊接低中碳鋼、合金鋼、銅和鋁合金等；②碳化焰 o2/c2h2=1.
0～1.2 火焰呈還原性，有增碳作用。常用於焊接高碳鋼、鑄鐵、硬質合金等；③氧化焰 o2/c2h2=1.
0～1.2 火焰呈氧化性一般不採用，但可用於焊接黃銅。 氣焊操作：
點火時，先微開氧氣閥，再開乙炔閥；滅火時，先關乙炔閥，再關氧氣閥；回火時，應先關乙炔閥，再關氧氣閥。
與電弧焊相比，氣焊火焰溫度比電弧焊低，熱量分散，生產率低，焊接變形大，接頭質量差，但氣焊火焰可控制，操作方便，靈活性強，不需要電源，可在沒有電源的地方應用。氣焊適用於焊接厚度為3mm以下的低碳鋼薄板、高碳鋼、鑄件、硬質合金、銅、鋁等有色金屬及合金。
2.氣割氣割是利用某些金屬在純氧中燃燒的原理來實現金屬切割的方法。 對金屬材料進行切割時，被切割金屬應滿足以下條件：
（1）金屬的燃點應低於燃點；（2）燃燒生成的金屬氧化物的燃點應低於金屬本身的燃點；（3）金屬燃燒時產生大量的熱，且金屬本身導熱性要低。
滿足上述條件的金屬材料有低、中碳鋼和低合金鋼；而高碳鋼、鑄鐵、高合金鋼及銅、鋁等有色金屬及合金，均難以進行氣割。
金工實習複習材料
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浙江大學金工實習複習材料
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金工實習複習題
1.40鋼屬於 a.低碳鋼 b.中碳鋼 c.高碳鋼 d.合金鋼 正確答案 b 2.ht200 屬於 a.白口鑄鐵 b.球墨鑄鐵 c.灰鑄鐵 d.可鍛鑄鐵 正確答案 c 3.qt400 17 屬於 a.球墨鑄鐵 b.灰鑄鐵 c.可鍛鑄鐵 d.鑄鋼 正確答案 a 4.製造鑽頭應選用什麼材料 a.工具鋼 ...