【正文】 金：（ Cu＋ Zn）、（ Cu＋ Sn）、（ Cu＋ Ni）等。 Al＋ Mg＋ Mn 組成的鋁合金化合物： HB70、 σb＝ 280MPa。 元素（金屬＋非金屬）共為 108 種，而純金屬一般共為 83 種。 立方體 a＝ b＝ c α＝ β＝ γ＝ 90186。 （ 3）機械振動：使枝晶破碎成為幾個晶核，使晶核數(shù)目增多（超生波振動等）。 總結(jié)：晶粒越小，則材料的力學(xué)性能越好。 概念： 晶粒、 晶界。 過冷度： To＝ Tn＝ ?T（變量）。 金屬的實際結(jié)晶溫度總是低于理論結(jié)晶溫度， TnTo。 （計算出來的） 實際結(jié)晶溫度－金屬以實際冷卻速度冷卻結(jié)晶得到的結(jié)晶溫度 Tn。（最后要和書名金屬工藝學(xué)聯(lián)系上） 以上各種工藝性能將在 以后有關(guān)章節(jié)中分別介紹。 ：在常溫下，化學(xué)穩(wěn)定的性能。例如：鋼鐵生鐵銹、銅生銅綠 （造成重大事故）。 ；金屬材料在磁場的情況下磁化（分為軟磁和硬磁）。 應(yīng)用：陶瓷、水壺的水垢等。 4. 導(dǎo)熱性：金屬具有傳導(dǎo)熱能的性質(zhì)。 應(yīng)用：耐高溫材料（飛機、導(dǎo)彈、航天）、防火安全閥、熔斷器（保險絲）等。 應(yīng)用：飛機制造業(yè)、子彈頭、檢驗材料、煉鐵、煉鋼、鉛球等。 金屬的性能：物理性能、化學(xué)性能。 σmax=σ1 五、 蠕變和松弛：（補充內(nèi)容） ： 蠕變強度 高溫下容易產(chǎn)生。 Ak↑→Ψ、 δ αk和溫度有關(guān)：溫度越低， αk越小。 三、 韌性 概念：動載荷、 “梅氏 ”試樣（金屬夏比試驗）。 HV＝ F/S （ 1）應(yīng)用范圍 ：測薄片和鍍層。 （ 1）應(yīng)用范圍：鋼及合金鋼。 ： HR、（ HRA、 HRB、 HRC） 試驗： GB83。一定直徑的鋼球 HBS（硬質(zhì)合金 HBW），規(guī)定的載荷及時間后。 復(fù)習(xí)舊課：強度和塑性的概念。 S1－斷口處斷面面積。 L0－原來的試樣長度。 σs/σb 屈強比：越小，可靠性越高；越大，可靠性越低。 （ 2）抗拉強度： 定義：最大應(yīng)力值。 （ 1） 屈服點： 定義：發(fā)生屈服現(xiàn)象時的應(yīng)力。 一、 強度與塑性 概念：靜載荷、應(yīng)力 試驗：拉伸實驗 試樣－低碳鋼、 L0＝ 5d0、 L0＝ 10d0 GB（ 6397－ 86） 要求同學(xué)們實驗指導(dǎo)書（圖書館查資料，鍛煉學(xué)生的自學(xué)能力）。 第一章 金屬材料的主要性能 復(fù)習(xí)舊課：鋼鐵的冶煉。（舉例：家用磷釩凈水作用） Fe＋ S→FeS CaO＋ FeS→CaS（ ↑）＋ FeO P＋ O2→P2O5 Fe＋ P2O5→Fe3（ PO4） 2 CaO＋ Fe3（ PO4） 2→Ca3（ PO4） 2（ ↑）＋ FeO …………… ：轉(zhuǎn)爐（正在普及設(shè)備）、電弧爐（最好）、平爐（淘汰設(shè)備）。 ③ 爐鐵渣：水泥、玻璃 （提純）。（衡量質(zhì)量指標系數(shù)：焦炭比）。 ② 鐵礦石－鐵 （有貧礦和富礦之分）我國常用的是 Fe2O3（赤鐵礦）、 Fe3O4（磁鐵礦）、（褐鐵礦）、（伴隨著 SiO MnO、 S、 P 等雜質(zhì)）。 第一篇 金屬材料導(dǎo)論 復(fù)習(xí)舊課：了解本課程的性質(zhì)。 隨著科學(xué)技術(shù)和生產(chǎn)力的不斷發(fā)展，金屬工藝學(xué)的內(nèi)容構(gòu)成也有所發(fā)展。 ，采用錄像教學(xué)以及到工廠參觀和實習(xí)，通過 師生的相互努力來學(xué)好這門功課。 。技術(shù)要求：退火。 例如： 鋼鐵、鋁合金、銅合金、塑料等材料及熱處理工藝、焊接工藝、鑄造工藝、切削加工工藝等加工處理工藝。金屬工藝學(xué)教案 緒論 一、為什么要學(xué)金屬工藝學(xué)（機械工程材料工藝學(xué)）？ 金屬工藝學(xué)是一門傳授有關(guān)制造金屬零件工藝方法的綜合性技術(shù)基礎(chǔ)課。 舉例： 常用主軸材料： 45 。 國家工業(yè)發(fā)展的三大支柱：材料、信息、微機。 基礎(chǔ)課 →（橋梁） → 專業(yè)課 機械工程材料工藝學(xué)是一門技術(shù)基礎(chǔ)課，對專業(yè)課和基礎(chǔ)課起著橋梁的作用。 三、怎樣才能學(xué)好機械工程材料工藝學(xué)？ 、學(xué)習(xí)、復(fù)習(xí)、鞏固、應(yīng)用、總結(jié)。應(yīng)當(dāng)指出，本課程的發(fā)展必然是有關(guān)學(xué)科的相互滲透和綜合，而不是兼收并蓄、包羅萬象、內(nèi)容越來越復(fù)雜。 合金的定義：一種金屬為基礎(chǔ)，加入其他金屬或非金屬，經(jīng)過熔煉或燒結(jié)制成的具有金屬特性的材料（導(dǎo)電性、延展性、光澤、導(dǎo)熱性）。 ③ 焦炭－還原劑、提供熱能（煉焦廠生產(chǎn)）。 組成：爐喉、爐身、爐腰、爐腹、爐缸。 二、煉鋼： ： ① 生鐵－鐵的來源。 ： ① 鋼錠（簡稱鋼包）：有特鎮(zhèn)靜鋼（ TZ）、鎮(zhèn)靜鋼（ Z）、 半鎮(zhèn)靜鋼（ b）、沸騰鋼（ F）。提問：煉鋼、鐵的原料？ 第一節(jié) 金屬材料的力學(xué)性能（機械性能） 材料的性能： 使用性能：物理性能、化學(xué)性能、力學(xué)性能（機械性能）。 材料的力學(xué)性能實驗。 公式： σs＝ Fs/Ao （ MPa） Fs－材料發(fā)生屈服現(xiàn)象時的力。 公式： σb＝ Fb/Ao Fb－最大的載荷。 ： 定義：發(fā)生塑性變形，不破壞的能力。 注意：長、短試樣測出的 δ值不相等（比較大小，要同樣的試樣）。 Ψ5 Ψ10 Ψ值越大 ，塑性越好。 二、 硬度 硬度： 定義：抵抗更硬物體壓入的能力。 HB＝ F/S (N/mm2) 650 舉例：鋼球直徑： 10mm，載荷： 30KN（ F＝ 30D2），時間：規(guī)定 10（ s）。一定錐形的金剛石（淬火鋼球），在規(guī)定載荷和時間后，測出的壓痕深度差即硬度的大?。ū肀P表示）。 （ 2）優(yōu)缺點：測成品、薄的工件，無材料限制，但不精確。 （ 2）優(yōu)缺點：數(shù)值精確，但操作麻煩。 沖擊韌度： 定義：抵抗沖擊載荷而不破壞的能力。（低溫易沖斷）脆性臨界轉(zhuǎn)變溫度。 ：松弛強度 高溫下容易產(chǎn)生。 一、物理性能： ：單位體積內(nèi)物體的重量。 ：固體 →液體的溫度點。 ：一般而言，金屬材料具有熱脹冷縮的性能。 導(dǎo)熱材料的順序：銀、銅、鋁等。 5. 導(dǎo)電性：金屬具有傳遞電流的性質(zhì)。 例如：鐵、鎳、鈷等。應(yīng)用：食品行業(yè)、飲料行業(yè)、醫(yī)藥行業(yè)、化工行業(yè)等。 應(yīng)用：耐熱設(shè)備、高溫鍋爐等。 第二章 鐵碳合金（鋼和鑄鐵） 第一節(jié) 純鐵的晶體結(jié)構(gòu)及其同素異晶轉(zhuǎn)變 復(fù)習(xí)舊課：材料的力學(xué)性能。（實際測量出來的）（平時澆注的溫度） 一、金屬結(jié)晶的過冷現(xiàn)象： 過冷現(xiàn)象： 金屬的實際結(jié)晶溫度總是低于理論結(jié)晶溫度， TnTo。 過冷度： To＝ Tn＝ ?T（變量）。 冷卻速度越大，過冷度越大。 晶核－枝 晶－晶粒－多晶體。 采用的主要途徑是： 晶核數(shù)目越多－晶粒越多－晶粒越細小，從而提高材料的力學(xué)性能。 二、純金屬的晶體結(jié)構(gòu) 概念：原子球、結(jié)點、晶格、晶胞、晶格常數(shù)（ a、 b、 c、 α、 β、 γ） 致密度：晶胞中原子占有的體積與晶胞體積之比。 原子數(shù)： 81/8＋ 61/2＝ 4 致密度： 舉例：銅： a＝ b＝ c=10銅原子 M＝ 10－ 24g 銅原子的直徑： D＝ ，計算銅的密度？ 純鐵（ γ－ Fe） 912～ 1394℃ 、 Al、 Cu、 Ag、 Mn 等。 Fe： HB80、 σb＝ 200MPa、 C： HB σb≈0 。 而工業(yè)中的金屬材料均 為合金。 產(chǎn)生具有優(yōu)良的使用性能和工藝性能方面的新材料（特出的物理、化學(xué)性能）。 鋁合金： Al： 99％、 97％、 95％ 、 …….. Mg： ％、 2％、 2％、 ………. Mn： ％、 1％、 3％、 ………. 二元合金系、三元合金系、四元合金系。 置換固溶體： d 質(zhì) /d 劑 。（瘦子到教室形象舉例） 晶格歪扭、畸變，晶體缺陷。 單相、層片狀、體心立方晶格。（應(yīng)用簡略提一下） （飽和的鹽水凝固點－ 21℃ 、其沸點 108℃ 。 727℃ %C、 1148℃ %C。 滲碳體 C： F＋ C 層片相間疊加。 ％ C。 Ld＝ A＋ C 727～ 1148℃ 。（應(yīng)用較少） 總結(jié)：硬度最高的是滲碳體，強度最好的是珠光體，高溫下奧氏體塑性最好，常溫下鐵素體塑性最好，萊氏體硬度較高。 二、 Fe－ Fe3C 合金狀態(tài)圖的分析： （特性點）： A 1538℃ 100％ Fe的熔點 ； D 1227℃ 100％ Fe3C 的熔點； G 912℃ 100％ Fe的同素異晶轉(zhuǎn)變點（重結(jié)晶溫度點）； C 1148℃ ％ C 共晶點 L→Ld（ A＋ C） 共晶反應(yīng)； F 1148℃ ％ C 虛點 ； P 727℃ 100％ Fe虛點； K 727℃ ％ C虛點、 E 1148℃ ％ C 碳在 γ－ Fe中的最大固溶量； S 727℃ ％ C 碳在 γ－ Fe中的最小固溶量，共析點 A→P 共析反應(yīng)。 ECF 線：固相線（共晶線）：共晶反應(yīng) L→Ld。 （ 6） PQ 線－碳在鐵素體中的溶解度曲線。 20℃ :F＝ ％、 C＝ ％。 共析鋼： P 強度高。 力學(xué)性能 － Fe3C 狀態(tài)圖的應(yīng)用。 制定工藝性能： ① 鑄造方面： 共晶成分的 鐵碳合金鑄造時，組織致密，不易偏析。 一、鋼的分類 碳鋼的分類、編號和用途： （ 1）分類： ① 低碳鋼： ％ C ① 亞共析鋼： ～ ％ C。 ② 優(yōu)質(zhì)碳素鋼： S≤％、 P≤％。 鋼的分類：碳素鋼和合金鋼。提高鋼的強度。 P： ％，有害元素，冷脆。 總之，雜質(zhì)元素對鋼材的性能與質(zhì)量影響很大，必須嚴格控制在所規(guī)定的范圍內(nèi)。 特類鋼： C C ……..C5 滿足機械和化學(xué)性能要求的。 舉例： 45： ％ C左右、 ～ ％ Mn 左右。 （ 3） .碳素工具鋼： 優(yōu)質(zhì)碳素工具鋼： T＋數(shù)字。主要用于剪刀、斧頭、鋸 子、銼刀等。 質(zhì)量：優(yōu)質(zhì)鋼、高級優(yōu)質(zhì)鋼（ A）、特級優(yōu)質(zhì)鋼（ E）。合金元素同上。 第五節(jié) 零件選材的一般原則 選擇材料的一般原則如下： ：安全第一。 ％的鋼比含碳 ％的鋼強度高。 ，而吊車用的鋼纜卻用中碳鋼。 二、選擇對應(yīng)的材料： 45 65 A3（ Q235A） T13 T8A 10 ZG280－ 500。 ② 熱處理法－碳鋼進行工藝處理（調(diào)整鋼的組織）。 熱處理 表面淬火：火焰加熱和感應(yīng)加熱法。 AC1－加熱時，珠光體轉(zhuǎn)變?yōu)閵W氏體的溫度。 ACCm－加熱時，二次滲碳體在奧氏體中的溶解的終了溫度。 A1～ 650℃ , A′→P粗、 HRC15～ 2 δ＝ 20％、 σb＝ 550MPa。 550～ 350℃ , A′→B上（羽毛狀）＝ C粒＋ F 條狀， HRC40～ 45。 特點： ① Ms～ Mf 范圍； ② 內(nèi)應(yīng)力很大； ③ A′不能 100％轉(zhuǎn)變?yōu)?M。 C％ C％ ↑C曲線左移。 第二節(jié) 退火和正火 方法： 普通熱處理：退火、正火、淬火、回火。 目的： ① 提高鋼的塑性和韌性（利于切削加工）； ② 消除鋼的內(nèi)應(yīng)力（以防鋼件變形和開裂）； ③ 均勻組織； ④ 為隨后的熱處理做準備（組織上為以后的熱處理做準備）。 組織分析： P＋ Fe3C 網(wǎng) →A＋ Fe3C 網(wǎng) →A′＋ Fe3C 球 →P＋ Fe3C 球。（低溫退火）若用于消除加工硬化（ 650～ 750℃ ），空冷，則稱為再結(jié)晶退火。（加熱溫度高，保溫時間長，成本高，鋼的燒損量大，晶粒粗大），這種工藝是為了消除鋼中的成分不均勻的現(xiàn)象。（冷卻速度較大，網(wǎng)狀來不及形成） ③ 改善鋼的組織。 第三節(jié) 淬火和回火 復(fù)習(xí)舊課：退火和正火的目的及其應(yīng)用。（ Vk） 目的：獲得馬氏體組織，從而提高鋼的硬度和耐磨性。 （ a）實際水中的冷卻曲線。而且冷卻介質(zhì)使用過程中不易變質(zhì)，不易燃，無毒性，無污染，來源充足，價格便宜，能反復(fù)多次重復(fù)使用。 （若水溫超過 40℃ ，在 650～ 550℃ ，冷卻速度大為 A′→P、 S、 T、 B,不易淬 硬，水中淬火易形成表面蒸氣膜，若不及時去掉，影響工件內(nèi)部冷卻形成軟點。 （機油溫度不能提的太高，過高的油溫將會引起油面的燃燒，油長時間使用易老化，為了尋求理想的淬火介質(zhì)：水玻璃溶液、聚乙烯醇水 溶液聚醚水溶液 …. 而當(dāng)前熱處理工藝發(fā)展的趨勢是：在淬火冷卻介質(zhì)的改進和研究方向，主要是在現(xiàn)有的淬火油中加入各種添加劑，以提高冷卻能力，減緩油的老化，延長使用時間， …….. ）。在水中或鹽水中進行單液淬火，操作雖然簡單，單淬火變形大，如果采用油冷又難以 取得淬硬的效果，這就可將油、水冷卻結(jié)合起來進行如下的雙液淬火）。技術(shù)還要熟練）。） 應(yīng)用：油泵齒輪、滾珠、滾針等。 冷處理：