金属工艺学

魏胜辉

目录

  • 1 金属材料的性能
    • 1.1 章节简介
    • 1.2 材料的分类及应用
    • 1.3 课程的目的和学习要求
    • 1.4 材料的力学性能
    • 1.5 材料的工艺性能
    • 1.6 章节习题
  • 2 金属的晶体结构
    • 2.1 章节简介
    • 2.2 纯金属的晶体结构
      • 2.2.1 晶体与晶格
      • 2.2.2 晶体结构、金相组织与晶体缺陷
      • 2.2.3 金属的结晶与铸锭组织
    • 2.3 合金的晶体结构
      • 2.3.1 合金中的相
      • 2.3.2 固溶体
      • 2.3.3 金属化合物
    • 2.4 二元合金相图
  • 3 第三章 铁碳合金相图
    • 3.1 章节简介
    • 3.2 铁碳合金的基本组织与性能
    • 3.3 Fe-Fe3C相图分析
      • 3.3.1 铁碳合金相图
      • 3.3.2 典型合金组织转变及显微组织
      • 3.3.3 铁碳合金分类及含碳量对组织和性能的影响
    • 3.4 铁碳合金相图的应用
  • 4 钢的热处理
    • 4.1 概述
    • 4.2 章节简介
    • 4.3 钢在加热时的组织转变
    • 4.4 钢在冷却时的组织转变
    • 4.5 钢的退火与正火
    • 4.6 钢的淬火
    • 4.7 淬火钢的回火
    • 4.8 钢的表面热处理
  • 5 机械工程材料
    • 5.1 钢材
      • 5.1.1 钢的分类
      • 5.1.2 钢中的杂质与合金元素
      • 5.1.3 结构钢
      • 5.1.4 工具钢
      • 5.1.5 特殊性能钢
    • 5.2 铸铁
      • 5.2.1 概述
      • 5.2.2 灰铸铁
      • 5.2.3 球墨铸铁
      • 5.2.4 可锻铸铁
    • 5.3 非铁合金
      • 5.3.1 章节简介
      • 5.3.2 铝及铝合金
      • 5.3.3 铜及铜合金
      • 5.3.4 滑动轴承合金
      • 5.3.5 常用高分子材料
      • 5.3.6 陶瓷材料
      • 5.3.7 复合材料
    • 5.4 零部件的失效与选材
      • 5.4.1 章节简介
      • 5.4.2 零部件的失效
      • 5.4.3 零部件的选材
  • 6 第六章 表面处理
  • 7 铸造
    • 7.1 概述
    • 7.2 合金铸造性能
      • 7.2.1 液态合金流动性
      • 7.2.2 液态合金收缩性
        • 7.2.2.1 缩孔缩松
        • 7.2.2.2 铸造应力、变形与裂纹
    • 7.3 砂型铸造
      • 7.3.1 砂型和砂芯
      • 7.3.2 造型方法
      • 7.3.3 砂型铸造工艺设计
    • 7.4 特种铸造
      • 7.4.1 熔模铸造
      • 7.4.2 金属型铸造
      • 7.4.3 压力铸造
      • 7.4.4 低压铸造
      • 7.4.5 离心铸造
      • 7.4.6 陶瓷型铸造
      • 7.4.7 消失模铸造
    • 7.5 铸件结构设计
  • 8 金属塑性成形
    • 8.1 章节简介
    • 8.2 金属的塑性变形
      • 8.2.1 塑性变形对金属组织和和性能的影响
      • 8.2.2 回复与再结晶
      • 8.2.3 冷变形和热变形
      • 8.2.4 金属的可锻性
    • 8.3 金属的轧制、挤压、拉拔
    • 8.4 锻造工艺
    • 8.5 板料冲压
    • 8.6 锻造及冲压件的结构工艺性
  • 9 焊接
    • 9.1 焊接电弧理论基础
      • 9.1.1 焊接概述及电弧
      • 9.1.2 焊接接头
      • 9.1.3 焊接冶金
      • 9.1.4 焊接变形与缺陷
    • 9.2 常用焊接方法
      • 9.2.1 焊条电弧焊
      • 9.2.2 埋弧焊
      • 9.2.3 气体保护焊
      • 9.2.4 电阻焊
      • 9.2.5 摩擦焊
      • 9.2.6 爆炸焊
      • 9.2.7 钎焊
    • 9.3 常用金属材料的焊接
    • 9.4 焊接件的结构工艺性
    • 9.5 课外拓展-宝马车的制造过程
  • 10 实验课程
    • 10.1 金相显微镜的使用
    • 10.2 铁碳合金平衡组织观察与分析
    • 10.3 钢的普通热处理
    • 10.4 钢的硬度测定
钢的退火与正火


将钢件加热到适当温度,保持一定时间,然后缓慢冷却的热处理工艺称为退火

退火的主要目的是

1、降低硬度,提高塑性,以利于切削加工或继续冷变形;

2、细化晶粒,消除组织缺陷,改善钢的性能,并为最终热处理作组织准备;

3、消除内应力,稳定工作尺寸,防止变形与开裂。

退火的方法:完全退火、球化退火、去应力退火等。

工艺参数

名      称      度 ( °C )
完全退火
球化退火
去应力退火

扩散退火


完全退火

将钢加热到完全奥氏体化后,随之缓慢冷却,获得接近平衡状态组织的热处理工艺称为完全退火

完全退火的加热温度:Ac3以上30~50℃,加热时钢的组织完全奥氏体化,在以后的缓冷过程中奥氏体全部转变为细小而均匀的平衡组织。

完全退火主要用于:中碳钢和中碳合金钢的铸、焊、锻、轧制件等。


球化退火

使钢中碳化物球状化而进行的退火工艺称为球化退火

钢经球化退火后,将获得由大致呈球形的渗碳体颗粒弥散分布于铁素体基体上的球状组织,称为球状珠光体

球化退火的加热温度为:Ac1以上20~30℃

球化退火主要用于:共析钢和过共析钢的锻轧件。若原始组织中存在有较多的渗碳体网,则应先进行正火消除渗碳体网后,再进行球化退火。


去应力退火

为了去除由于塑性变形加工、焊接等而造成的应力以及铸件内存在的残余应力而进行的退火称为去应力退火

去应力退火的加热温度:500~600℃,保温后随炉缓冷至室温。由于加热温度在A1以下,退火过程中一般不发生相变。

去应力退火广泛用于:消除铸件、锻件、焊接件、冷冲压件以及机加工件中的残余应力,以稳定钢件的尺寸,减少变形,防止开裂。



将钢件加热到Ac3(或Accm)以上30~50℃,保温适当的时间后,在静止的空气中冷却的热处理工艺称为正火

工艺参数

名      称      度 ( °C )
亚共析钢

共析钢
过共析钢


☆  消除过共析钢中的碳化物网,为球化退火作好组织准备;

☆  作为低、中碳钢和低合金结构钢消除应力,细化组织,改善切削加工性和淬火前的预备热处理;

☆  用于某些碳钢、低合金钢工件在淬火返修时,消除内应力和细化组织,以防止重新淬火时产生变形和裂纹;

☆  对于力学性能要求不太高的普通结构零件,正火也可代替调质处理作为最终热处理使用。