【正文】 1 《金屬工藝學》 學習包 目 錄 課程的任務和學習方法 ……………………………………………………………… 2 第一章 金屬材料的性能………………… ………………………………………… 1 習題 ……………………………………………………………………………… 2 第二章 金屬與合金的晶體結構與結晶…………………………………………… 3 習題 ……………………………………………………………………………… 5 第三章 鐵碳合金…………………… ……………………………………………… 6 習題 ……………………………………………………… ……………………… 7 第四章 鋼的熱處理………………… ……………………………………………… 8 習題 ……………………………………………………………………………… 10 第五章 鋼鐵材料的表面熱處理… ………………………………………………… 習題 ……………………………………………………………………………… 第六章 常用工程材料 ……………………………………………………………… 11 習題 ……………………………………………………………………………… 13 第七章 鑄造成形………… ………………………………………………………… 14 習 題 ……………………………………………………………………………… 15 第八章 鍛壓成形……… …………………………………………………………… 16 習題 ……………………………………………………………………………… 17 第九章 焊接與膠結成形 …………………………………………………………… 18 習題 ……………………………………………………………………………… 21 第十章 機械零件材料及毛坯的選擇與質量檢驗 ………………………………… 22 習題 ……………………………………………………………………………… 24 第十 一章 金屬切削加工的基礎知識……………………………………………… 25 習題 ……………………………………………………………………………… 28 第十二章 切削加工方法…………………………………………………………… 29 2 習題 ……………………………………………………………………………… 31 第十三章 機械加工工藝過程的基礎知識………………………………………… 32 習題 ……………………………………………………………………………… 34 第十四章 零件的結構工藝性………………………………… …………………… 35 習題 ……………………………………………………………………………… 35 第十五章 先進制造技術…………………………………………………………… 習題 ……………………………………………………………………………… 習題答案 ………………………………………………………………………… 36 3 課程的任務和學習方法 一、本課程的特點 本課程是一門有關機械零件制造方法及其用材的綜合性技術基礎課。 本課程實踐性很強，學生應積極認真地 參加生產實習和實踐， 才能更有效地掌握本門課程的知識，以便為后續(xù)專業(yè)課程的學習和今后生產實踐打下較好的基礎。 二、本課程的任務 了解常用工程材料的種類、性能及改性方法，初步掌握其應用范圍和選擇原則。 掌握主要毛坯成形方法的基本原理和工藝特點，具有選擇毛坯及工藝分析的初步能力。 掌握各種主要加工方法的實質、工藝特點、基本原理和設備；了解零件的加工工藝過程，能制定簡單的制造工藝過程。 了解零件的結構工藝性。 三、本課程的學習方法 每章學習時，首先閱讀自學指導書，了解本章學習目標中的主要內容，以 及重點、難點所在，而后閱讀教材和自學指導書中本章基本內容的閱讀指導。閱讀時要注重對基本概念、基本理論的理解，同時要積極開展 理論 與 實踐 的 結合 。 每章閱讀理解后，要結合復習思考題進行自檢，看是否初步掌握基本內容，并要及時完成習題作業(yè)，以求達到較牢固的掌握基本內容。 每章學完后，要閉書回憶，循序總結，自測自驗。根據記憶和熟練周期，階段性安排復習，恢復和喚起所學過的內容，以求達到深入、全面、牢固地掌握所學內容 ；并加強 實踐訓練， 多 干、多看、勤思考、多積累。這樣 才能夠良好地完成本課程的學習任務。 四、閱讀教材選 用和刪減內容 本課程采用 中國機械工業(yè)教育協會組編，劉會霞主編的 《 金屬工藝學 》教材。 教材中帶的第 五 章 鋼鐵材料的表面熱處理 、第十 五 章 先進制造技術 為加寬內容，為非必讀內容，讀者可根據需要學習，但不計入規(guī)定學時內和考試范圍。 1 第 1 章 金屬材料的性能 一、學習目標 清楚 金屬材料的性能包括哪些內容。 掌握金屬材料的力學性能各項指標的概念，符號及表示方法，應用條件和范圍 。 了解金屬材料的物理、化學性能及應用。 二、基本內容 金屬材料的性能 1）使用性能 包括：力學性能、物理性能、化學性能。 2）工藝性能 包括：鑄造性能、鍛造性能、焊接性能、切削加工性能和熱處理性能。 載荷的概念 1）靜載荷：大小不變或變動很慢的載荷。 2）沖擊載荷 ：突然增加或消失的載荷。 3）疲勞載荷：周期性的動載荷。 金屬材料的力學性能各項指標的概念 符號及表示方法 應用條件和范圍 1）強度 概念：金屬材料在載荷作用下抵抗塑性變形或斷裂的能力。 符號表示：屈服強度 σ s—— 材料產生屈服時的最小應力。單位為 Mpa。 抗拉強度 σ b—— 材料拉斷前所承受的最大應力。單位為 Mpa。 應用條件和范圍 ： 設計機械零 件和選 材 的主要依據。 2）塑性 概念：金屬材料在載荷作用下產生塑性變形而不斷裂的能力。 符號表示：斷后伸長率 δ —— 試樣拉斷后，標距長度的相對伸長率。 斷面收縮率 ψ —— 試樣拉斷后，試樣截面積的相對收縮率。 應用條件和范圍： 材料進行壓力加工時 選 材 的主要依據。 3） 硬度 概念：材料表面局部體積內抵抗另一物體壓入時變形的能力。 符號表示：布氏硬度 HB 2 洛氏硬度 HR 應用條件和范圍：布氏硬度主要用于測量灰鑄鐵、有色金屬以及經過退火、正火和調質的鋼材等材料。 HBS 適于測量硬度 值小于 450 的材料， HBW 適于測量硬度值小于 650 的材料。洛氏硬度計可測定軟的金屬材料，也可測定硬的金屬材料。HRA 主要用于測量硬質合金、表面淬火鋼； HRB 主要用于測量軟鋼、退火鋼、銅合金等； HRC 主要用于測量一般淬火鋼。 4）沖擊韌度 概念：金屬材料抵抗沖擊載荷載荷作用而不破壞的能力。 符號表示：沖擊吸收功 Ak。 沖擊韌度 ak。 應用條件和范圍：沖擊韌度值一般只作為選 材時的 參考，不能作為計算依據。材料 的多次沖擊抗力主要取決于塑性；沖擊能量地時，主要取決于強度 。 5）疲勞強度 概念：金屬 材料在 多次重復交變 載荷作用下而不 發(fā)生 斷裂的 最大應 力。 符號表示： 疲勞強度 δ 1 應用條件和范圍： 黑色金屬循環(huán)周 次 10 的 7 次方，有色金屬和某些高強鋼循環(huán)周次 10 的 8 次方。 三、 本章重點 金屬材料的力學性能各項指標的概念，符號及表示方法，應用條件和范圍。 四、習題 一、填空題 金屬的性能包括（ ）性能和 ( )性能。 材料的工藝性能包括（ ）、（ ）、 ( )、 ( )和（ ）。 填寫下列力學性能指標的符號：屈服點（ ）、洛氏硬度 A 標尺（ ）、抗拉強度（ ）、斷后伸長率 ( )。 二、判斷題 塑性變形隨 載荷的去除而消失。（ ） 當布氏硬度試驗條件相同時， 壓痕直徑愈小，金屬的硬度愈低。（ ） 三、選擇題 做疲勞實驗時，試樣承受的載荷是（ ） 3 A 靜載荷 B 沖擊載荷 C 循環(huán)載荷 金屬的 ( )愈好，則其鍛造性能愈好。 A 強度 B 塑性 C 硬度 四、名詞解釋 強度 硬度 塑性 沖擊韌性 疲勞強度 五 、簡答題 為 什么疲勞斷裂對機械零件危害最大？如何提高零件的疲勞強度？ 第 2 章 金屬與合金的晶體結構與結晶 一、學習目標 了 解晶格、晶胞、實際金屬的多晶體結構、結晶等概念。 掌握金屬晶體的三種常見晶格類型：面心立方、體心立方和密排 六 方晶 格 。 掌握實際金屬點、線、面缺陷與金屬 力學 性能的關系。 掌握純金屬結晶過程，過冷度與晶粒大小對 力學 性能的影響，細化晶粒的措 施 。 掌握 合金的基本概念，了解固溶體和金屬間化合物的概念 。 了解二元合金相圖的建立，了解合金結晶的過程 。 二、基本內容 金屬的 晶體結構 的基本知識 1）晶格、晶胞的概念： 晶格一：用來描述原子在晶體中排列形式的假想的空間格架。 晶胞：晶格中能代表晶體結構特征的最小組成幾何單元。 2） 金屬晶體結構常見的 三種晶格類型： 體心立方 晶格、 面心立方 晶格 和密排 六方晶 格 。 3） 金屬的實際晶體結構 ： 實際金屬的 晶體結構 是 多晶體結構 ； 實際金屬的晶體結構 內部存在晶體缺陷。晶體缺陷包括： 點 缺陷 、線 缺陷 、面缺陷 。 點 缺陷即空位、間隙原子和置換原子； 線 缺陷即位錯； 面缺陷 即晶界和亞晶界。晶體缺陷會使金屬內部晶格發(fā)生晶格畸變， 產生內應力；金屬的性能發(fā)生變化，強度、硬度增加。晶 4 體缺陷是強化金屬的手段之一 金屬的結晶 ： 1） 純金屬 的結晶過程。 結晶的概念 ：凝固時原子在物質內部做有規(guī)則排列。 過冷度 ：金屬實際結晶溫度低于理論結晶溫度的差值。 結晶過程：液態(tài)金屬結晶是不斷生成晶核和晶核