机械制造a4要点总结

机械制造业在国民经济中的地位机械制造业在国民经济中的地位:机械制造业担负着为国民经济各行业（汽车、火车、农业机械、宇宙飞船、飞机、电站、造船、计算机、电子与通信等）提供生产装备的重任，是国民经济发展的基础；机械制造业是国防安全的主要基础；机械制造业是高技术产业的主要基础。材料的分类材料的分类：金属材料（钢，铸铁，有色金属及其合金） ，高分子材料（工程塑料，合成纤维，合成橡胶，胶黏剂） ，陶瓷材料（普通陶瓷，特种陶瓷） ，复合材料（非金属基复合材料，金属复合材料） 。金属材料的机械性能金属材料的机械性能：使用性能（力学性能，物理、化学性能） ，工艺性能（铸造性，可锻造性，焊接性，热处理，切削加工性） 。定义定义：金属材料的机械性能又称为力学性能，表示材料承受外力作用的能力。强度强度:概念概念：材料在歪理作用下，抵抗变形和破坏的能力。抗拉强度抗拉强度：材料在拉伸断裂前所能够承受的最大拉应力。单位为 N/mm2（MPa） 。符号：b。屈服屈服强度强度：料抵抗应力作用下，开始发生明显塑性变形，拉力不增加，应力增加，产生屈服现象的最小应力值称为屈服强度。单位同上。符号：s。条件屈服强度条件屈服强度：单位同上。表示符号：0.2。疲劳强度疲劳强度：指金属材料在无限多次交变载荷作用下而不破坏的最大应力称为疲劳强度或疲劳极限。单位同上。表示符号：r。塑性塑性：是指材料在力的作用下产生永久变形的而不破坏的能力。用伸长率和断面收缩率。硬度硬度：硬度是指材料抵抗局部变形，特别是塑性变形、压痕或划痕的能力，是衡量金属软硬的判据。通常用布氏硬度（表示：硬度值+硬度代号+压头直径 D/载荷 P/保荷时间 T） 、洛氏硬度（硬度值+硬度代号） 、李氏硬度、肖氏硬度、维氏硬度等来表示材料的硬度。冲击冲击韧度韧度：冲击韧度表示材料抵抗冲击载荷作用的能力，并以冲断试样每单位面积所消耗的功来表示。冲击韧度值 k 愈大，材料韧性愈好，抵抗冲击载荷作用的能力愈强，k=Ak/F=G(H-h)/F(J/m²)过冷现象过冷现象：实际结晶过程只有在理论结晶温度以下才能进行的现象。晶体与非晶体区别晶体与非晶体区别：晶体原子（离子分子）在三维空间呈有规则的周期性重复排列的物质，具有各向异性，规则的外形，固定的熔点。细化晶粒方法及原理细化晶粒方法及原理：控制过冷度，变质处理，机械振动法（如搅动）超声波振动法等。常用金属的晶体常用金属的晶体结构结构：体心立方晶格，面心立方晶格，密排六方晶格。同素异晶转变同素异晶转变：在固态下，随着温度的变化，金属的晶体结构从一种晶格类型转变为另一种晶格类型的过程。纯铁：L（1538）体心 Fe（1394）rFe(912)aFe.合金合金：是以一种金属元素为基础，加入另一种或几种金属或非金属元素，组成具有金属特性的物质。相结构相结构：固液体，金属化合物。铁碳合金中的基本相铁碳合金中的基本相：铁素体（F）奥氏体(A)渗碳体(Fe3C)。基本组织基本组织：珠光体（P） ，莱氏体（Ld/Ld')。共晶反应共晶反应：在一定的温度下，由一定成分的液体同时结晶出一定成分的两个固相的反应。 共析反应共析反应：在一定的温度下，由一定成分的固相同时结晶出一定成分的另外两个固相的反应。含碳量含碳量%：工业纯铁工业纯铁<0.02（F+Fe3CIII)，刚亚共析钢 0.020.77（F+P） ，共析钢=0.77(P)，过共析钢 0.772.11（P+Fe3CII），生铁亚共晶生铁 2.114.3（P+Fe3CII+L'd)，共晶生铁 4.3（L'd）过共晶钢 4.36.69(Fe3CI+L'd)随含碳量不断增加，铁随含碳量不断增加，铁碳合金的硬度随含碳量的增加而增高，塑性和韧性随含碳量的增加而降低。当含碳量小于碳合金的硬度随含碳量的增加而增高，塑性和韧性随含碳量的增加而降低。当含碳量小于 1%时随含碳量的增加强度不断增大，但当含碳量大于时随含碳量的增加强度不断增大，但当含碳量大于 1%之后，强度反而不断之后，强度反而不断降低。降低。热处理热处理：是在固态下，将金属以一定的加热速度加热到预定的温度，保温一定的时间，再以预定的冷却速度进行冷却的综合工艺方法 。分类分类：普通热处理退火（完全退火、球化退火、扩散退火、再结晶退火、去应力退火） ，正火，淬火（马氏体淬火、等温淬火） ，回火（低温、中温、高温回火），表面热处理表面淬火（火焰加热表面淬火、感应加热表面淬火） ，表面化学热处理（渗碳、渗氮（氮化） ，碳氮共渗（氰化）钢的热处理高温转变产物钢的热处理高温转变产物是珠光体型组织（700650珠光体,650600索氏体，600550屈氏体） ，中温产物中温产物是贝氏体（350为界限，温度高是上贝氏体形态，低的下贝氏体形态） ，低温低温是马氏体（板条马氏体，片状马氏体） 。退火退火：将钢加热到一定温度，保温一定时间，然后随炉冷或将工件埋入石灰等冷却能力弱的介质中缓慢冷却到 600以下，再空冷至室温的热处理工艺。正火正火：钢材或钢件加热到 Ac3(对于亚共析钢)和 Accm(对于过共析钢)以上 30 50 , 保温适当时间后, 在自由流动的空气中均匀冷却的热处理。淬火淬火：是把钢件加热到 Ac3 或 Ac1 以上温度，经过保温后速冷却至室温的热处理工艺。回火回火：是把淬火后的工件重新加热到 A1 以下某一温度，经保温后空冷至室温的热处理工艺。低温回火（低温回火（150250）：回火组织回火组织：亚共析钢低温回火后组织为回火马氏体(回火 M)。过共析钢低温回火后组织回火马氏体碳化物残余奥氏体。目的目的：降低淬火应力，提高工件韧性，保证淬火后的高硬度(一般为 58 HRC64 HRC)和高耐磨性。应用应用：用于处理各种高碳钢工具、模具、滚动轴承以及渗碳和表面淬火的零件。中温回火中温回火（350500）：回火组织回火组织：回火屈氏体，是极细小的铁素体与球状渗碳体的混合物 。目的目的：是提高弹性和韧性，并保持一定的硬度(一般为 35 HRC45 HRC) 。应用应用：用于各种弹簧、锻模、压铸模等工件的热处理。高温回火（高温回火（500650）：回火组织回火组织：回火索氏体，是较细小的铁素体与球状渗碳体的混合物。目的目的：使具有一定强度和硬度，又有较高的冲击韧性，也就是具有良好的综合机械性能。应用应用：用于受力大而复杂的零件，如传动轴、连杆、曲轴、齿轮等 。钢的热处理钢的热处理：表面淬火先得到马氏体再得到回火马氏体组织，渗碳的表层为高碳回火马氏体、心部为低碳回火马氏体或索氏体。常存元素对碳钢性能的影响常存元素对碳钢性能的影响：硅和锰（增加强度和硬度） ，硫（热脆性） ，磷（冷脆性） 。碳素钢的分类碳素钢的分类：按含碳量：低碳钢、中碳钢、高碳钢。质量：普通碳素钢、优质碳素钢、高级优质碳素钢。用途：碳素结构钢、优质碳素结构钢、碳素工具钢、铸造碳钢。冶炼方法：平炉钢、转炉钢、电炉钢。在冶炼时脱氧程度：沸腾钢、镇静钢、半镇静钢。碳素结构钢牌号组成碳素结构钢牌号组成：由 Q、屈服点数值、质量等级符号、脱氧方法四部分自左向右顺序组成（理解记忆） 。应用应用：钢板、钢筋，建筑构件，螺钉、铆钉，钢桥梁。优质碳素结构钢牌号优质碳素结构钢牌号：用平均碳质量分数的万分数的数字表示。用途用途：主要用来制造各种机器零件，例齿轮，螺栓，曲轴，弹簧。碳素工具钢牌号碳素工具钢牌号:用平均碳质量分数的千分数的数字表示，数字之前冠以“T” 。应用应用：制造各种刃具、量具、模具等，锉刀，量规，钻头。铸造碳钢牌号铸造碳钢牌号:以铸钢二字的汉语拼音字首“ZG”与其后的两组数字构成。第一组数字表示厚度为 100mm 以下的铸件的室温屈服强度；第二组数字表示该铸件的抗拉强度。用途用途：主要用于制造形状复杂，需要一定强度、塑性和韧性的零件，例如机车车辆、船舶、轴等。合金钢的牌号合金钢的牌号：首部用数字标明碳质量分数。合金合金结构钢（结构钢（40Cr）:低合金高强度结构钢，合金渗碳钢，合金调质钢，合金弹簧钢，滚动轴承钢。合金工具钢（。合金工具钢（5CrMnMo）:刃具钢,模具钢,量具钢。铸铁铸铁：影响石墨化的因影响石墨化的因素素:C 和 Si(促进石墨化） ，S，Mn，P。分类分类：白口铸铁，麻口铸铁，灰口铸铁。普通灰铸铁（牌号 HT） ，可锻铸铁（牌号 KTH） ，球墨铸铁（牌号 QT） 。工程材料的选用工程材料的选用：原则原则：保证使用性能要求（工作条件，失效形式，性能指标） ，考虑工艺性能要求（液态成形工艺（铸造） ，固态成形工艺（压力加工） ，连接成形工艺（焊接） ，去除成形工艺（切削） ，热处理工艺） ，满足经济性要求（材料来源，材料成本，材料二次加工成本，材料的代用和新材料的应用） 。方法方法：查表法，排除法（筛选法） ，类比法，试验法。液态成形液态成形：是将液态金属浇注到与所要求的毛坯或零件的形状和尺寸相适应的铸型型腔中，冷却凝固后获得毛坯或零件的一种毛坯成形工艺方法。铸造性能铸造性能：指合金在铸造工程中获得外形准确、内部健全的铸件的能力，是材料工艺性能中的一种，主要包括合金的填充性、收缩性、吸气性及偏析等性能。评价的合金的铸造性能评价的合金的铸造性能：流动性和收缩性。合金充型合金充型：液态合金填充铸型的过程。影响因素影响因素：合金的流动性，浇注温度，填充压力，铸型导热能力，铸型阻力。合金收缩性合金收缩性：三个阶段：液态收缩，凝固收缩，固态收缩。缩孔，缩松图样。防止防止：缩孔：采用冒口和冷铁实现定向凝固。缩松：热节处安放冷铁；涂激冷涂料；加大结晶压力。常见铸造方法（最好用常见铸造方法（最好用 P128 表格）表格） 。固态成形固态成形：金属在固态条件下，对其施加压力，使其产生塑性变形，从而获得具有一定形状、尺寸和力学性能的原材料、毛坯或零件的成形工艺。成形方式成形方式：自由锻，模锻，板料冲压，挤压，轧制，拉拔。特点特点：优：压力加工：机械性能好，强度高，韧性好，承载大；某些加工方法不需或者少后序加工，效率高，材料利用率高。缺：工艺投入比较大，成本高；都需要模具；形成复杂件难以成形，或者不能成形。应用应用：压力加工在机械制造、军工、航空、轻工、家用电器等。加工硬化加工硬化：随着变形程度的增加，金属的强度和硬度逐渐升高，而塑性和韧性降低的现象。金属塑性变形金属塑性变形：冷变形(冷变形<T 再） （加工的产品具有表面质量好，尺寸精度高，力学性能好的优点，一般不需再进行切削加工。 ） ，热变形（T 再<热变形） （表面容易形成氧化皮，产品尺寸精度和表面质量较低。 ） 。热冷比较热冷比较：加工性：热变形优于冷变形；制件质量：冷变形优于热变形；共同处：都可以提高承载能力。金属的可变形性金属的可变形性：评定条件评定条件：金属的塑性，变形抗力。影响因素影响因素：化学成分，金属组织，变形温度，变形速度，应力状态。课本课本 P140，表，表 62。模锻的特点（与自由锻相比）模锻的特点（与自由锻相比）：加工质量；加工效率；工艺投入费用；灵活性大小；适用范围大小；工人劳动强度；对工人技术要求。板料的冲压成形板料的冲压成形：利用冲模使板料产生分离或变形的加工方法，板料冲压的坯料厚度一般小于 4mm，通常是在常温下进行的，所以又叫冷冲压。工艺分类工艺分类：分离工序，变形工序。特点特点：操作简单，加工效率高；一般不需再进行切削加工，因而节约材料，节约能源消耗；加工质量高，基本不需要后序加工；对工人技术要求低；灵活性差。应用应用：较大批量；原始坯料较薄的板材；只能生产薄壁的制件。常用冲压方法：冲裁与剪切，拉深，弯曲，翻边，胀形，收口，压筋。连接成形分类连接成形分类：机械连接成形（可拆卸连接） ，物理化学连接成形（不可拆卸连接） ，冶金连接成形（不可拆卸连接） 。焊接分类焊接分类：熔化焊：电弧焊（手工电弧焊、气体保护焊、埋弧自动焊） 、电渣焊、电子束焊、激光焊、等离子弧焊等；压力焊：电阻焊、摩擦焊、冷压焊、超声波焊、爆炸焊