【正文】 化所獲得的硬度。 氮與某些元素的硬化能力比其它元素大，因此開(kāi)發(fā)了專(zhuān)用的滲氮合金鋼。氰化 氰化，有時(shí)稱(chēng)為液體碳氮共滲，也是一種結(jié)合了吸收碳和氮來(lái)獲得表面硬度的工藝，它主要用于不適合通常熱處理的低碳鋼。由于在較長(zhǎng)的滲碳過(guò)程中鋼內(nèi)部會(huì)有些晶粒生長(zhǎng)，所以工件應(yīng)該加熱到核心部分的臨界溫度再冷卻以細(xì)化核心部分的組織結(jié)構(gòu)。碳被吸收進(jìn)金屬與鐵形成固溶體使外表面轉(zhuǎn)變成高碳鋼。退火主要用于低碳鋼、中碳鋼及合金鋼，使晶粒結(jié)構(gòu)更均勻、釋放內(nèi)應(yīng)力或獲得所需的物理特性。退火也釋放了先前在金屬中的內(nèi)應(yīng)力。雖然大多數(shù)軟化作用發(fā)生在達(dá)到所需溫度后的最初幾分鐘，但如果此溫度維持一段延長(zhǎng)時(shí)間，仍會(huì)有些額外的硬度下降?；鼗鹜耆阌蹭摰玫降淖罱K組織結(jié)構(gòu)被稱(chēng)為回火馬氏體。然而鹽水或水淬火能夠?qū)⒈淮懔慵谋砻嫜杆倮鋮s至本身溫度并將其保持或接近此溫度。除了非淬硬鋼或部分淬硬鋼外，合金鋼中合金元素的種類(lèi)及含量?jī)H影響鋼的淬透性(工件被硬化到深層的能力)而不影響硬度。一旦獲得正確的溫度，硬度和其它性能都將有明顯的變化。 應(yīng)該記住由狀態(tài)圖描述的這種轉(zhuǎn)化只適合于通過(guò)緩慢冷卻的近似平衡條件。在較高溫度時(shí)，這種材料全部是奧氏體，但隨著冷卻就進(jìn)入到鐵素體和奧氏體穩(wěn)定狀態(tài)的區(qū)域。 鐵需要從面心立方體奧氏體結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)轶w心立方體鐵素體結(jié)構(gòu)，%的碳。簡(jiǎn)化鐵碳狀態(tài)圖 如果只把注意力集中于一般所說(shuō)的鋼上，經(jīng)常要用到簡(jiǎn)化鐵碳狀態(tài)圖。熱處理是將金屬在固態(tài)加熱和冷卻以改變其物理性能的操作。而某些特別制造的聚合物能經(jīng)受住高達(dá)300℃(572℉)的溫度。 聚合材料具有一些重要特性，包括尺寸(或分子量)、軟化及熔化點(diǎn)、結(jié)晶度和結(jié)構(gòu)。 纖維在沿著其軸向有很高的模量，但垂直于其軸向的模量卻較低。例如：聚合物/陶瓷復(fù)合材料具有比聚合物成分更大的模量，但又不像陶瓷那樣易碎。在這樣的溫度下，粉末內(nèi)部起反應(yīng)去除孔隙并得到十分致密的物品。許多陶瓷都是電和熱的良絕緣體。加一些其它金屬能影響密度、強(qiáng)度、斷裂韌性、塑性變形、導(dǎo)電性以及環(huán)境侵蝕。然而，有時(shí)我們也能利用塑性變形。高密度材料通常由較大原子序數(shù)原子構(gòu)成，例如金和鉛。合金包含不止一種金屬元素。非工程材料則是化學(xué)品、燃料、潤(rùn)滑劑以及其它用于加工制造過(guò)程但不成為產(chǎn)品組成部分的材料。他們也把材料分為有機(jī)材料(曾經(jīng)有生命的)和無(wú)機(jī)材料(從未有生命的)。在極低的溫度下，某些金屬和金屬化合物能轉(zhuǎn)變成超導(dǎo)體。許多合金還具有高斷裂韌性，這意味著它們能經(jīng)得起沖擊并且是耐用的。 塑性變形就是在斷裂前彎曲或變形的能力。因?yàn)檫@些階電子吸收到達(dá)金屬的光子，所以透過(guò)金屬不可能看得見(jiàn)。 玻璃是沒(méi)有晶體狀結(jié)構(gòu)的無(wú)機(jī)非金屬材料。因此，所有用于玻璃生產(chǎn)的簡(jiǎn)單有效的—諸如澆鑄和吹制這些涉及熔化的技術(shù)都不能用于由晶體物組成的陶瓷的生產(chǎn)。 復(fù)合材料由兩種或更多材料構(gòu)成。 把纖維放入復(fù)合材料較困難，這使得制造纖維加強(qiáng)型復(fù)合材料相對(duì)昂貴。 聚合材料 聚合物具有一般是基于碳鏈的重復(fù)結(jié)構(gòu)。 熱轉(zhuǎn)換性：聚合物的軟化點(diǎn)(玻璃狀轉(zhuǎn)化溫度)和熔化點(diǎn)決定了它是否適合應(yīng)用。根據(jù)各自的結(jié)構(gòu)不同，聚合物可以是親水的或憎水的(喜歡或討厭水)、硬的或軟的、晶體狀的或非結(jié)晶質(zhì)的、易起反應(yīng)的或不易起反應(yīng)的。由于合金鋼改善的物理性能，它們被大量使用在許多碳鋼不適用的地方。 為了理解這些過(guò)程，%的共析鋼，’線慢慢冷卻。這種結(jié)構(gòu)由兩種截然不同的狀態(tài)組成，但它本身具有一系列特性，且因與低倍數(shù)放大時(shí)的珠母層有類(lèi)同之處而被稱(chēng)為珠光體。當(dāng)這種鋼冷卻時(shí)，’線所示，除了初步的共析狀態(tài)用滲碳體取代鐵素體外，其余類(lèi)似亞共析鋼的情況。如果鋼的含碳量已知，鋼件合適的加熱溫度可參考鐵碳合金狀態(tài)圖得到。截面越厚，加熱的時(shí)間就要越長(zhǎng)才能達(dá)到均勻的結(jié)果。 即使所有其它條件保持不變，隨著要淬火的零件尺寸的增加其表面硬度也會(huì)有所下降。隨著這些性能的降低，拉伸強(qiáng)度也降低而鋼的延展性和韌性則會(huì)提高。 滲碳體的大量析出開(kāi)始于600℉(315℃)，這使硬度下降。 退火 退火的主要目的是使堅(jiān)硬的鋼軟化以便機(jī)加工或冷作。含碳量越高，冷卻的速率必須越慢。此處理方法對(duì)必須機(jī)加工的過(guò)共析鋼特別有用。 %、本身不太適合熱處理的低碳鋼。通過(guò)把鋼放在高于臨界溫度的氣體中，讓它吸收碳和氮。滲氮 滲氮有些類(lèi)似普通表面硬化，但它采用不同的材料和處理方法來(lái)產(chǎn)生堅(jiān)硬表面成分。 (~)的硬化層，()的硬化層。UNIT 3 鑄造是一種將熔化的金屬倒入或注入合適的鑄模腔并且在其中固化的制造工藝。本節(jié)討論砂型鑄造工藝，包括型模、澆注口、澆道、設(shè)計(jì)考慮因素及鑄造余量。 在典型砂型鑄造的兩箱鑄模中，上半部分(包括型模頂半部、砂箱和砂芯)稱(chēng)為上型箱，下半部分稱(chēng)為下型箱。(.)，只能比此大。收縮余量?jī)H僅是近似的，因?yàn)闇?zhǔn)確的余量是由鑄件的形狀和尺寸決定的。3. 型砂與膨潤(rùn)土之類(lèi)的添加劑充分地混合以增強(qiáng)連接及整體強(qiáng)度。7. 金屬在熔爐或坩堝中預(yù)熱到高于液化溫度的一個(gè)合適范圍內(nèi)(不希望金屬在澆鑄完成前凝固)。如果零件以恒定速率冷卻得足夠緩慢，最終零件將相對(duì)均質(zhì)并釋放內(nèi)應(yīng)力。可能還要用清洗作業(yè)去除氧化物等。石蠟型模浸泡在耐熱漿里，讓它覆蓋型模并形成外殼，然后使其變干。根據(jù)最后所需光潔度也可采用硅線石和乙烷基硅酸鹽。對(duì)容易鑄造的合金而言，(~ in.)。 只有圓柱形才能用此工藝生產(chǎn)。 半離心鑄造：型?？梢允怯谰眯缘幕蚴窍男缘?，可根據(jù)需要疊加。泡沫型模用難熔材料覆蓋。無(wú)需留拔模余量。 對(duì)小到中等尺寸零件的半機(jī)械化鍛造而言，鍛錘可采用多種動(dòng)力。手工鍛造時(shí)一般在每次錘擊后都轉(zhuǎn)過(guò)90176。閉式模鍛能生產(chǎn)高度復(fù)雜和精確的零件，而且表面光潔度要比不用閉式鍛模的更傳統(tǒng)方法好。由于這種情況下被鍛鋼坯重量大于30噸，人工操作是不可能的，鋼坯的所有操作都必須是機(jī)械化的。 鍛造生產(chǎn)的零件具有較高的強(qiáng)度重量比，所以常被用在飛機(jī)結(jié)構(gòu)零件的設(shè)計(jì)中。這就是傳統(tǒng)鐵匠干的活，是較古老的制造工藝。 滾鍛：在滾鍛時(shí)，圓的或是扁平的棒料放在模輥之間縮小橫截面增加長(zhǎng)度制成諸如輪軸、板簧之類(lèi)的零件。此類(lèi)工藝通常可以省去或減少機(jī)加工。? 應(yīng)提供盡可能大的倒角和半徑以幫助材料在鍛造過(guò)程中流動(dòng)?；瑵?rùn)劑對(duì)防止工件粘住鍛模很有用，還可以作為絕熱體幫助減少鍛模磨損。粉末可以是單一元素、預(yù)先合金或部分合金。用這種方法混合物中單獨(dú)粉末的可壓縮性得以維持，在運(yùn)送和使用期間結(jié)合將不會(huì)分離。因此選擇何種粉末冶金方法來(lái)制作零件取決于其所需的性能級(jí)別。如果需要較高的壓實(shí)密度則壓實(shí)壓力要顯著提高，因?yàn)榇笮蛪毫C(jī)成本較高并且在較高壓力下模具強(qiáng)度要更高這樣就不合算。微粒的“熔合”導(dǎo)致零件密度增加，因此該工藝有時(shí)被稱(chēng)為致密化。可以看到在很多情況下所有使用的粉末都包含在制成品中，廢料損失僅產(chǎn)生于需要輔助機(jī)加工時(shí)。采用玻璃容器時(shí)可用大氣壓力(15psi)合成棒料和較大坯段。這是由于為熱膨脹效應(yīng)而設(shè)置允差以及在鍛模上需要拔模斜角所致。? Features 特征? 對(duì)較大公差的零件，燒結(jié)后可放回模具重新擠壓。 它是重量范圍為5g到85kg極大一類(lèi)零件可選用的工藝。這種機(jī)械是1872年Hyatt兄弟獲得專(zhuān)利權(quán)的融化賽璐珞的活塞型“填充機(jī)”的派生物。傳統(tǒng)的注塑成型機(jī)利潤(rùn)盈余據(jù)說(shuō)一般是不足的；為了更多需求及更高盈余工作需要選擇一種改善利潤(rùn)的確定方法，它要求最高水平的效率和能力。這是由于這類(lèi)材料的長(zhǎng)鏈分子總是保持分離的實(shí)體并不相互形成化學(xué)連結(jié)。由于規(guī)則的分子排列，結(jié)晶質(zhì)聚合物能反射大多數(shù)特定光線并一般表現(xiàn)為不透明的。這種加強(qiáng)的負(fù)作用通常是抗沖擊強(qiáng)度降低及磨損性增加。注塑端包含壓出機(jī)，它接受小球或粒狀的固體樹(shù)脂，然后將其轉(zhuǎn)化為粘性液體或稱(chēng)為融化，再?gòu)?qiáng)迫其通過(guò)連接噴嘴、中心和澆道到閘道進(jìn)入模具腔。主要效果是閘道將較快固化。 在填充模腔時(shí)流動(dòng)受到阻礙會(huì)極大地增加方向性。在熱塑性塑料中較小的分子量以及較寬泛的分子量分布促成方向性減少同時(shí)降低注塑件中的內(nèi)應(yīng)力。 5. 設(shè)計(jì)的靈活性(光潔度、顏色、插入物、材料)：通過(guò)復(fù)合注塑可以成型多于一種材料。 2. 缺少專(zhuān)門(mén)技術(shù)和良好的預(yù)防性維修會(huì)導(dǎo)致較高的啟動(dòng)和運(yùn)行成本。 (2) 用于制造業(yè)的全部機(jī)床中的大多數(shù)(多于80%)都經(jīng)歷過(guò)金屬切削。前角越大，則切削越好且切削力越小，增加前角可以減少刀具前傾面上產(chǎn)生的金屬阻塞。 對(duì)金屬切削有重要影響的條件有工件材料、刀具材料、刀具幾何形狀、切削速度、進(jìn)給率、切削深度和所用的切削液。金屬的實(shí)際分離始于屈服或斷裂(視切削條件而定)，從切削刀尖開(kāi)始。 金屬切削中的切屑形成可以寬泛地分成三個(gè)類(lèi)型()： (1)間斷切屑 (2)連續(xù)切屑 (3)帶切屑瘤的連續(xù)切屑 間斷切屑：分段的切屑分散成小碎片，既可能相互附著也可能不相互附著。連續(xù)切屑通常具有良好的切削率和趨向于產(chǎn)生最適宜的表面光潔度，但可能成為操作的危險(xiǎn)之源。 由剪切面和切削速度矢量形成的角度Φ在金屬切削中是一個(gè)十分重要的參數(shù)。 2. 熱硬度，即材料由于存在于切削區(qū)的高溫而升溫時(shí)仍能保持其硬度的能力。 所有這些特性不可能存在于單一刀具材料中。而實(shí)際獲得的表面光潔度很大程度上還取決于下列一些因素：(1)切削工藝參數(shù)、速度、進(jìn)給和切削深度(2)切削刀具的幾何形狀(3)切削液的運(yùn)用(4)工件和刀具的材料特性(5)機(jī)床的剛度及其伴隨發(fā)生的振動(dòng) 對(duì)表面光潔度產(chǎn)生主要影響的是進(jìn)給率和切削速度。這也是它曾被稱(chēng)為冷卻液的原因。UNIT 8 磨削是通過(guò)采用旋轉(zhuǎn)磨輪去除金屬的制造工藝。在第一種情況(臥式主軸)，臥式磨床通常具有安裝工件的刨床式往復(fù)工作臺(tái)。(2) 插入切削方法：這種方法通過(guò)砂輪的橫向進(jìn)給完成磨削而不采用軸向進(jìn)給。這種方法的一個(gè)變體是行星式內(nèi)表面磨削，當(dāng)工件較重不能用卡盤(pán)固定時(shí)推薦使用。 調(diào)節(jié)輪的速度是可控的并被用于實(shí)現(xiàn)工件任意所需的轉(zhuǎn)動(dòng)速度。這些孔隙同時(shí)還為產(chǎn)生的切屑提供空間以防砂輪堵塞。5)用其端面進(jìn)行表面磨削的圓柱、直杯及外展杯狀砂輪。 粘結(jié)體的等級(jí)：粘結(jié)體的等級(jí)實(shí)際上是其抵抗將磨粒從砂輪上拉脫的指標(biāo)。然而，粘合劑是最常用的。其次，它能用作獲得像活塞與氣缸之類(lèi)配件間過(guò)盈配合的方法。 。電化學(xué)和電解基本原理(Faraday定理)取代了傳統(tǒng)的機(jī)械精加工技術(shù)。原材料以金屬鹽的形式被去除。它主要包括下列兩個(gè)動(dòng)態(tài)過(guò)程：第一，拋光液中活性成分與晶片的原子發(fā)生反應(yīng)，這是帶有氧化還原反應(yīng)的化學(xué)反應(yīng)步驟。? Covering the Surface覆蓋表面 覆蓋表面的處理包括有機(jī)涂層和無(wú)機(jī)涂層。為了操作容易，該金屬呈固體小塊形式并置于由抗腐蝕金屬(如鈦或不銹鋼)制成的惰性金屬筐內(nèi)。 大體上，有穩(wěn)定熔化狀態(tài)的任何材料都可以熱噴涂，范圍寬闊的純凈和合成材料一般都能?chē)娡坑糜谘芯考肮I(yè)目。很好地調(diào)節(jié)電源使波動(dòng)最小化并在載荷變化情況(如同電鍍?nèi)萜髦锌吹降哪菢?下提供穩(wěn)定的可預(yù)知電流。 電鍍是一種在電鍍槽通上電流使金屬沉淀在基體上的電化學(xué)過(guò)程。如果化學(xué)反應(yīng)速率較小，晶片的總?cè)コ室草^小，而且表面光潔程度不夠好。Chemical Mechanical Polishing化學(xué)機(jī)械拋光 化學(xué)機(jī)械拋光正在多層集成電路制造領(lǐng)域成為日益重要的步驟。該物體為陽(yáng)極，陰極連接到附近的金屬導(dǎo)體上。? Polishing 拋光 拋光是生成平滑、有光澤表面光潔度的工藝。幾乎沒(méi)有表面是完全平整的。UNIT 9? Lapping 研磨 研磨是一種用于平面和圓柱面的精加工作業(yè)。如果較硬等級(jí)的砂輪用于磨削較硬材料，磨鈍的磨粒將不能足夠快地脫離粘結(jié)體，這會(huì)妨礙砂輪表面的自修復(fù)，最終導(dǎo)致砂輪的堵塞并在被磨表面留下灼斑。根據(jù)采用砂輪的磨削工藝，這些尺寸變化很大。 砂輪根據(jù)它們的形狀和尺寸、磨料的類(lèi)型、磨粒的大小、粘合劑、等級(jí)(硬度)和結(jié)構(gòu)組織來(lái)分類(lèi)。這角度越大則縱向進(jìn)給也將越大。 無(wú)心磨削：無(wú)心磨削用于加工圓柱形工件，工件由托板支撐，在兩輪即砂輪和調(diào)節(jié)或進(jìn)給輪之間通過(guò)去。(3) 全深度方法：這種方法除了一次加工就能去除磨削余量外其它與橫向方法相同。而且在這種情況下，磨削動(dòng)作是通過(guò)砂輪端面完成的()，這與通過(guò)砂輪周邊磨削工件的臥式主軸磨床正好相反。一般而言，磨削被認(rèn)為是一種通常用于獲得高尺寸精度和較好表面光潔度的精加工作業(yè)?？墒枪ぜ囟鹊慕档驮谔囟l件下會(huì)增加工件的剪切流動(dòng)應(yīng)力，從而降低刀具壽命。同樣隨著切削速度的增大，能得到較好表面光潔度。? Surface Finish 表面光潔度 由于機(jī)加工能獲得比其它制造作業(yè)更好的表面光潔度，所以機(jī)加工作業(yè)具有實(shí)用價(jià)值。因此切削刀具材料應(yīng)具有高耐磨性以提高刀具的有效壽命?？梢钥吹捷^大的前角能增大剪切角。實(shí)際上，對(duì)顯微照片的分析顯示這種切屑瘤受到靜摩擦力抑制直至它變得大到作用在它上面的外力使其移動(dòng)，一些留在機(jī)加工表面上而另一些延伸到切屑的背面。最后，橫過(guò)切屑的剪切應(yīng)力與材料的剪切強(qiáng)度相等，造成斷裂和分離。如果刀具前傾面與切屑(變形金屬)底面之間的摩擦相當(dāng)大，那么切屑進(jìn)一步變形，這也叫做二次變形。通常用米每秒 (ms1)表示。因此前角有一最大限制，用高速鋼刀具切削低碳鋼通常為15176。 這些事實(shí)說(shuō)明了金屬切削在常規(guī)制造中的重要性。例如，成型后的翹曲會(huì)導(dǎo)致零件不能用，因?yàn)樵诔尚秃髱仔瞧谏踔翈讉€(gè)月尺寸變化都不能完成。熱硬化性塑料和纖維加強(qiáng)