【正文】 單件小批鍛件的生產(chǎn)。 ? 板料沖壓的特點(diǎn)：生產(chǎn)率高，操作簡(jiǎn)單，工藝過程易于實(shí)現(xiàn)機(jī)械化、自動(dòng)化；沖壓件質(zhì)量好，尺寸精度高，互換性好；可沖制形狀復(fù)雜的零件，材料利用率高，廢品率低；沖模結(jié)構(gòu)復(fù)雜，材料和制造成本高，只有在大批量生產(chǎn)的條件下，才能顯示出它的優(yōu)越性。 m越小，表明拉深件直徑越小，變形程度越大，坯料 ? 拉深件成形過程中最常見的質(zhì)量問題是破裂 (圖 1013)和起皺 (圖 1014)。材料塑性好，則彎曲半徑可小些。拉深件的法蘭部分，切向受壓應(yīng)力作用，厚度有所增大。水壓機(jī)施加的壓力可達(dá) 800～ 12023噸，所鍛鋼錠的重量由 1噸到 300噸，廣泛用于碳素鋼、合金鋼、高合金鋼及特殊鋼等大型鍛件的單件小批生產(chǎn)中。 ? 根據(jù)鍛造設(shè)備類型不同，自由鍛可分為鍛錘自由鍛和水壓機(jī)自由鍛二種。 2）球墨鑄鐵 球化處理見圖 10－ 32所示。 ?合金的流動(dòng)性： 影響合金流動(dòng)性的因素（成分、物理性 質(zhì)、溫度、雜質(zhì)和氣體）； ?充型能力的影響因素： 鑄型條件；鑄型的發(fā)氣；鑄型溫度；鑄件結(jié)構(gòu)。 M 型 —— 如 1Cr13 用于汽輪機(jī)葉片； 3Cr13 做手術(shù)器具及刀具。 。 熱處理 球化退火 + 淬火 + 低溫回火 冷處理，時(shí)效（ 120～ 140℃,10 ～ 20h）：穩(wěn)定尺寸，去應(yīng)力。合金元素提高淬透性、耐磨性 , 細(xì)化晶粒。 第五章 金屬材料 碳鋼的成分和分類 碳鋼的牌號(hào)及用途 碳鋼 碳鋼的成分和分類 １ . 成分 —— w(C) ≤% Mn、 Si → 固溶強(qiáng)化 S → 熱脆 P → 冷脆 O、 N、 H → 強(qiáng)度、塑性、韌性 ↓ ２ . 分類 1）按 C含量分 低 C鋼 w(C) ≤ % 中 C鋼 % ＜ w(C) ≤ % 高 C鋼 w(C) ＞ % 2）按質(zhì)量分（ S、 P含量） —— 普通碳素鋼；優(yōu)質(zhì)碳素鋼；高級(jí)優(yōu)質(zhì)碳素鋼。 用于 彈簧等。 水冷 → M + A39。 F 針內(nèi)定向分布著細(xì)小 電子顯微照片 12023 T8鋼，下 B， 黑色針狀 光學(xué)顯微照片 400 亞 （過） 共析鋼 過冷 A的等溫轉(zhuǎn)變 01時(shí)間/sT/ ℃A 1100200300400500600700800100100 10 10 10 102 3 4 5AA → BA → PBPM+A39。 1．鐵碳相圖 2．結(jié)晶過程 3．成分 組織 性能關(guān)系 4． FeFe3 C相圖的應(yīng)用 鐵碳合金的結(jié)晶 第七講 1．鐵碳相圖 (FeFe3 C相圖 ) (1) FeFe3 C相圖的組元 ● Fe —— α – Fe、 δ Fe (bcc) 和 γ Fe (fcc) 強(qiáng)度、硬度低，韌性、塑性好。杠桿定律 ： 在兩相區(qū)內(nèi)，對(duì)應(yīng)每一確定的溫度 T1，兩相質(zhì)量的比值是確定的。 2. 金屬再結(jié)晶時(shí)組織和性能的變化。 晶粒拉長(zhǎng)，但未出現(xiàn)織構(gòu)。 孿生的特點(diǎn)： 1）位向發(fā)生改變； 2）切應(yīng)力大； 3）變形速度快； 4）相鄰原子面的位移量小于一個(gè)原子間距。 2）壓合鑄件中的疏松、氣孔等缺陷，提高組織致密度和機(jī)械性能。不同成分的合金具有不同的性能。 ，室溫 組織組成物 為? + ? Ⅱ 組織組成物 組織中，由一定的相構(gòu)成的，具有一定形態(tài)特征的組成部分。 影響 A轉(zhuǎn)變速度的因素 加熱溫度和速度 ↑→ 轉(zhuǎn)變快 C%↑ 或 Fe3 C片間距 ↓ → 界面多，形核多 → 轉(zhuǎn)變快 合金元素 → A化速度 ↑或 ↓ A 晶粒度 加熱溫度，保溫時(shí)間 ↑ → 晶粒尺寸 ↓ 合金碳化物 ↑， C% ↓ → 晶粒尺寸 ↓ 1. 過冷 A的等溫轉(zhuǎn)變 過冷 A : T A1時(shí)， A不穩(wěn)定。 板條 M, 平行的細(xì)板條束組成 針狀 M（ 凸透鏡狀） C% % 時(shí)，為 針狀 M 。 目的：消除淬火應(yīng)力，調(diào)整性能。 滲碳后的的熱處理 淬火 直接淬火 —— 晶粒粗大，殘余 A多，耐磨性低，變形大。 合金工具鋼 —— 刃具 、模具、量具鋼。 性能 —— σe 、 σs、屈強(qiáng)比和疲勞抗力高，塑性大，耐震動(dòng)、沖擊。 鋼號(hào) 主要化學(xué)成分， w， % 熱處理及性能 C W V Cr Mo 淬火 ℃ 回火 ℃ 回火后 HRC W18Cr4V ~ ~ ~ ~ 1270~ 1285 油 550~570 三次 ≥63 W6Mo5Cr4V2 ~ ~ ~ ~ ~ 1210~ 1230 油 540~560 三次 ≥63 熱處理 （鍛造 +） 球化退火 （ + 機(jī)加工） → 淬火 +回火 鍛造目的 —— 成型；使鑄態(tài)粗大碳化物破碎、細(xì)化、分布均勻。 最終組織 —— 回火 M + 碳化物 + 少量 A 39。 使用性能選材原則 分類 典型性能 用途 力學(xué)性能 強(qiáng)度 各機(jī)械裝置、承載結(jié)構(gòu) 剛度 韌性 物理性能 密度 航天、航空 導(dǎo)熱性 熱交換器、隔熱裝置 導(dǎo)電性 電機(jī)電器、輸變電設(shè)備 化學(xué)性能 耐熱性 加熱設(shè)備、化工設(shè)備 耐蝕性 功能器件，敏感元件 功能特性 電、磁、聲、光、熱等性能 第二十二講 2）按使用性能選材的方法與步驟 ? 分析零件的工作條件，確定其使用 性能； ? 進(jìn)行失效分析； ? 將零件的使用性能要求轉(zhuǎn)化為對(duì)材 料性能指標(biāo)和具體數(shù)值的要求。 ?手工造型－操作靈活，生產(chǎn)效率低，鑄件質(zhì)量不高； ?機(jī)器造型－生產(chǎn)量大，但是不能生產(chǎn)厚壁和大型鑄件。 ? 一般應(yīng)遵守順序凝固的原則，設(shè)置冒口和冷鐵。 ? (2)水壓機(jī) ? 水壓機(jī)的優(yōu)點(diǎn)在于它以靜壓力代替鍛錘的沖擊力，上抵鐵速度約為 ～ m／ s。 ? 1. 拉深 ? (1)拉深過程 ? 利用模具使落料后得到的平板坯料變形成開口空心零件的成形工序(圖 1010)。 ? ④模具表面精度和潤(rùn)滑條件差 ? 2. 彎曲 ? 彎曲是使坯料的一部分相對(duì)于另一部分彎曲成一定角度的工序 (圖 1015)。當(dāng)這兩個(gè)圓角半徑 (尤其是 Rd)過小時(shí)，就容易產(chǎn)生拉裂。 分離工序 分離工序是將一塊完整板料按要求分成兩部分，如落料、沖孔、切斷和修整等。 ? 1. 自由鍛設(shè)備 ? 根據(jù)施加在鍛件上作用力的性質(zhì)，自由鍛設(shè)備可分為鍛錘 (空氣錘、蒸汽 —空氣錘 )和液壓機(jī) (水壓機(jī)、油壓機(jī) )兩大類。 鑄鋼的熔煉 ?三相電弧爐； ?感應(yīng)電爐； ?平爐。防止：采用同時(shí)凝固；反變形法；加強(qiáng) 筋。 失效分析的目的： 就是要分析零件失效的原因并提出相應(yīng)的防止和改進(jìn)措施，其結(jié)論對(duì)零件的設(shè)計(jì)、選材、加工與使用都有重大的指導(dǎo)意義。 應(yīng)用 簡(jiǎn)單量具 —— T10A、 T12A 等。 應(yīng)用 —— 如 9SiCr ，做板牙、絲錐等。 35CrMo，較大截面零件，如曲軸、連桿。 3．碳素工具鋼 牌號(hào) —— 如 T12A 鋼，含 C量為 12 / 1000 = % ， A表示高級(jí)優(yōu)質(zhì)， w(S) ? % ， w(P) ? % 。 火焰加熱表面淬火 （乙炔－氧等火焰） 設(shè)備簡(jiǎn)單，但生產(chǎn)率低。 A中 C%↓→ M 脆性 ↓ ，殘余 A%↓ 淬火溫度低 → M細(xì)小，淬火應(yīng)力小。 ～ Vk) 水冷 → M+A39。 熱處理的分類 ? 根據(jù)加熱、冷卻方式及鋼組織性能變化特點(diǎn)的不同，將熱處理工藝分類： ? 普通熱處理：退火、正火、淬火和回火； ? 表面熱處理：表面淬火、化學(xué)熱處理； ? 其他熱處理：真空熱處理、形變熱處理、控制氣氛熱處理、激光熱處理。 ? 存在一個(gè)確定的共晶點(diǎn)。這個(gè)界面稱為相界面。 最低再結(jié)晶溫度 TR 純金屬 TR =（ ~ ） T0 合金 TR =（ ~ ） T0 溫度單位：絕對(duì)溫度 ( K ) 預(yù)變形度對(duì) TR的影響 再結(jié)晶后的晶粒度 加熱溫度 T ↑ → 晶粒直徑 D↑ 預(yù)變形度的影響 3. 晶粒長(zhǎng)大 變形 80% 工業(yè)純鐵 再結(jié)晶退火 顯微照片 100 變形 80% 600℃ 退火 8小時(shí) 變形 80% 400℃ 退火 8小時(shí) 加熱溫度 T 和 加熱時(shí)間 t ↑ → 晶界遷移、晶粒合并長(zhǎng)大。 單晶體金屬在正應(yīng)力作用下的變形示意圖 F 單晶體的塑性變形方式：滑移和孿生 滑移的概念：在切應(yīng)力作用下，晶體的一部分相對(duì)于另一 部分沿一定晶面（滑移面）的一定方向（滑移方向）發(fā)生滑動(dòng)。 耐蝕性 ↓ 塑性變形后的金屬在加熱時(shí) 組織和性能的變化 1． 回復(fù) 2． 再結(jié)晶 3． 晶粒長(zhǎng)大 1. 回復(fù) 塑性變形后的金屬在低溫加熱時(shí)，發(fā)生 回復(fù)過程 （ 去應(yīng)力退火 ） ： 位錯(cuò)和點(diǎn)缺陷大大 ↓，內(nèi)應(yīng)力顯著 ↓ ，強(qiáng)度、硬度略有 ↓ 。 材料的同素異構(gòu)現(xiàn)象 第三章 二元合金相圖及其應(yīng)用 ? （一）基本概念 ? 在介紹合金的結(jié)晶之前，先介紹幾個(gè)基本的概念 ： ? 1．合金 ? 是指由兩種或兩種以上元素經(jīng)熔煉、燒結(jié)或其它方法組合而成并具有金屬特性的材料。 c e 共晶點(diǎn) 表示 d點(diǎn)成分的合金冷卻到此溫度上發(fā)生完全的共晶轉(zhuǎn)變。 合金中有兩類基本相 —— 固溶體 和 化合物 組織： 材料內(nèi)部的微觀形貌，體現(xiàn)相的形態(tài)、數(shù)量、大小和分布。 K10圖270 共析 鋼的等溫轉(zhuǎn)變曲線和連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變曲線的比較及轉(zhuǎn)變組織溫度/℃ 400 10 200 300100V 5 V 800 700 500 60010時(shí)間/s102 3104105 6104V（20℃ ）（50 ℃）Mf（230 ℃）sMCCT 曲 線3VV2C 曲線1A1V 連續(xù)冷卻 轉(zhuǎn)變產(chǎn)物 CCT 和 TTT曲線的比較 CCT 位于 TTT曲線 右下方 CCT中沒有 A→B 轉(zhuǎn)變 爐冷 → P (V ≈０ ) 空冷 → S (V ≤Vk39。 加熱溫度 Ac3 ( Accm ) + 30～ 50℃ ， 空冷 → S （ + F 或 Fe3CII ） 3． 淬火 （蘸火） 加熱到 Ac Ac1以上，保溫，快速冷卻 → M 。 目的 ： 提高表面硬度，保持心部良好的塑韌性。 熱處理 ： 熱軋空冷 組織 ： S＋ F 多邊型角鋼 螺釘、鉚釘 鋼筋、螺紋鋼 建筑構(gòu)件 鋼橋梁 2．優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼 牌號(hào) —— 如 45 鋼，含 C量為 45 / 10000 = % 。 18Cr2Ni4WA，如曲軸、連桿。 足夠的韌性 —— 以承受沖擊載荷 （２）低合金刃具鋼 成分 —— w(C) = ~ % ，合金元素＜ 5 % 。 應(yīng)用 中小型模具 —— 5CrMnMo 等。 用途： 履帶、鐵道岔道 第 9章 機(jī)械零件失效分析及選材 ? 機(jī)械零件的失效分析； ? 選材的一般原則； ? 選材的實(shí)際過程。 ?縮松：多分布于鑄件的軸線區(qū)域、內(nèi)澆口附近甚至厚大鑄件的整個(gè)斷面，它分布面廣，難于控制。 特點(diǎn)：流動(dòng)性好，可以澆鑄出復(fù)雜鑄件和薄壁鑄件。如萬噸模鍛水壓機(jī)只能模鍛幾百公斤重的鍛件，而萬噸自由鍛水壓機(jī)卻可鍛造重達(dá)百噸以上的大型鍛件。剪床的用途是將板料切成一定寬度的條料，供沖壓用。產(chǎn)生破裂的原因主要有以下幾點(diǎn)： ? ①凸凹模圓角半徑設(shè)計(jì)不合理 ? 拉深模的工作部分不能設(shè)計(jì)成鋒利的刃口，必須做成一定的圓角。坯料越厚、內(nèi)彎曲半徑 r越小，則壓縮及拉伸應(yīng)力越大，越容易彎裂。零件直壁由坯料外徑 D減去內(nèi)徑 d的環(huán)形部分所形成，主要受拉力作用，厚度有所減小。 ? 水壓機(jī)的缺點(diǎn)是設(shè)備龐大，并需一套供水系統(tǒng)和操縱系統(tǒng)，造價(jià)較高。 ? 塑性加工的產(chǎn)品主要有原材料、毛坯和零件三大類。 特種鑄造 ?熔模鑄造； ?金屬