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1、制造工艺技术 闫 红 天津职业大学 第1篇工程材料 第1章金属材料的力学性能 1.1静载时材料的力学性能 1.2动载时材料的力学性能 1.3断裂韧性 第2章金属及其合金的结构与结晶 2.1金属的晶体结构 2.2金属的结晶过程和同素异构转变 2.3合金的晶体结构 2.4二元合金相图 第3章铁碳相图 3.1铁碳合金的基本组织与性能 3.2铁碳合金相图 3.3铁碳合金相图的应用 第4章钢的固态相变及热处理 4.1钢的固态相变 4.2钢的热处理 第5章常用金属材料 5.1钢铁材料 5.2有色金属及其合金 5.3新型工程材料 5.4金属材料及成型工艺的选用 第6章常用非金属材料 6.1高分子材料 6.2
2、陶瓷材料 6.3复合材料 第2篇铸造 第1章合金的铸造性能 1.1液态金属的充型能力 1.2铸件的收缩 第2章砂型铸造工艺 2.1砂型铸造工艺过程 2.2造型和制芯材料 第3章特种铸造工艺 3.1金属型铸造 3.2压力铸造 3.3低压铸造 3.4熔模铸造 3.5离心铸造 3.6对各种铸造成形方法的评价 第4章铸件的结构设计 4.1铸造工艺对铸件结构的要求 4.2合金的铸造性能对铸件结构的要求 第5章铸造新工艺、新技术及发展概况 第3篇压力加工 第1章金属的塑性变形 1.1金属塑性变形的实质 1.2塑性变形对金属组织和性能的影响 1.3金属的锻造性 第2章锻造 2.1自由锻造 2.2模锻 2.3
3、胎膜锻造 2.4锻件结构工艺性 第3章板料冲压 3.1板料冲压的基本工序 3.2冲压模具 3.3板料冲压件结构工艺性 第4章压力加工先进工艺简介 4.1发展省力成形工艺 4.2增强成形柔度 4.3提高成形精度 4.4计算机技术在塑性成形中的应用 4.5实现产品工艺材料一体化 第4篇焊接 第1章电弧焊 1.1焊接电弧 1.2手弧焊的焊接过程 1.3电弧焊的冶金特点 1.4电焊条 1.5埋弧自动焊 1.6气体保护焊 第2章焊接质量及其控制 2.1焊接接头的组织与性能 2.2焊接应力与变形 2.3焊接接头的主要缺陷及检验 第3章其他焊接方法 3.1电渣焊 3.2电阻焊 3.3钎焊 3.4常用焊接方法
4、的比较和选用 3.5焊接新技术简介 第4章常用金属材料的焊接 4.1金属材料的可焊性 4.2碳钢的焊接 4.3合金结构钢的焊接 4.4铸铁的焊补 4.5有色金属的焊接 第5章焊接结构设计 5.1焊接结构件材料的选择 5.2焊缝的布置 5.3焊接方法的选择 5.4接头型式选择与设计 第5篇金属切削加工 第1章金属切削加工的基本知识 1.1切削加工概述 1.2金属切削刀具 1.3金属切削过程及其物理现象 第2章常用加工方法综述 2.1车削的工艺特点及应用 2.2钻床、镗床加工的特点及应用 2.3刨、插、拉削的工艺特点及应用 2.4铣削的工艺特点及应用 2.5磨削的工艺特点及应用 第3章机械加工工艺
5、过程 3.1机械加工工艺的基础知识 3.2零件机械加工工艺的制定 3.3典型零件的机械加工工艺 第4章先进制造技术简介 4.1光整加工 4.2特种加工 4.3数控机床加工第 1 篇 工程材料 第1章 金属材料的力学性能 1.1 静载时材料的力学性能 1.1.1 静载拉伸试验 图1.1.1低碳钢拉伸时的应力应变曲线（1）弹性和刚性（2）强度 1）屈服极限 2）强度极限（3）塑性 1.1.2 硬度（1）布氏硬度 图1.1.2 布氏硬度试验原理图（2）洛氏硬度1.2 动载时材料的力学性能 1.2.1 冲击韧性 1.2.2 疲劳强度 图1.1.3 疲劳曲线 1.3 断裂韧性 图1.1.4 具有张开型裂
6、纹的试样第2章金属及其合金的结构与结晶 2.1 金属的晶体结构 211 晶体与非晶体 212 晶体结构的基础知识（1）晶格（2）晶胞（3）晶格常数 图1.2.1.tif简单立方晶格与晶胞示意图(a)晶体中原子排列(b)晶格(c)晶胞 213 三种常见的典型金属晶格（1）体心立方晶格（2）面心立方晶格（3）密排六方晶格 图1.2.2.tif常见金属晶格类型的晶胞(a)体心立方晶格的晶胞(b)面心立方晶格的晶胞(c)密排六方晶格的晶胞 2 2 金属的结晶过程和同素异构转变 一、纯金属的结晶过程 1 结晶的概念：2 结晶过程：纯金属的冷却曲线 图1.2.8 纯金属结晶时的冷却曲线(a)以极缓慢速度冷
7、却 (b)在实际冷却条件下的冷却影响过冷度的因素：A：B：C：纯金属的结晶过程 图1.2.9 纯金属结晶过程示意图（1）晶核的形成（2）晶核的长大 3 晶粒粗细对金属力学性能的影响 1）晶粒度等级分8级 即:1(最粗)-8(最细)2）晶粒越细,力学性能越好 3）晶粒越粗,力学性能越不好,脆性越大 二、金属的同素异构转变 1、概念：2、例如：图1.2.10 铁的同素异构转变 2.3 合金的晶体结构 1 合金的基本概念（1）合金（2）组元（3）相 2 合金的结构类型（1）固溶体:溶质原子溶入溶剂晶格而仍保持溶剂晶格类型的金属晶体,叫固溶体 1）置换固溶体 定义:溶质原子溶于溶剂中,在溶剂的晶格结点
8、上取代了溶剂原子位置,形成的均匀物质.特点:a保持溶剂的晶格类型 b引起晶格畸变 2）间隙固溶体:溶质原子插入溶剂的间隙位置,形成的均匀物质.图1.2.11 固溶体的两种类型(a)置换固溶体 (b)间隙固溶体 3）固溶体的力学性能 图1.2.12 形成固溶体时晶格的畸变(a)溶质原子小于溶剂原子 (b)溶质原子大于溶剂原子（2）金属化合物:合金凝固时组元之间相互反应,则形成具有金属特性的物质.叫金属化合物.（3）机械混合物 3 合金的结晶:(1)二元合金相图的建立及共晶相图 图1.2.13 形用热分析法测定Pb-Sb合金相图 表1.2.1 不同成分的Pb-Sb合金(2)二元合金相图的分析 A、
9、共晶相图 1)相图分析 2）合金的结晶过程 图1.2.14 共晶合金的结晶示意图 B、匀晶相图 1)相图分析 2）合金的结晶过程 图1.2.15 Cu-Ni合金相图第3章 铁碳相图 3.1 铁碳合金的基本组织与性能 1）铁素体:碳溶于a-Fe中所形成的间隙固溶体.结构：特点:2）奥氏体:碳溶于r-Fe中所形成的间隙固溶体.结构：特点:3）渗碳体:铁与碳形成的稳定化合物Fe3C.结构：特点:4）珠光体:铁素体和渗碳体组成的机械混合物.结构：特点:5）莱氏体:珠光体和渗碳体组成的机械混合物.结构：特点:3.2 铁碳合金相图 图1.3.1 简化后的Fe-Fe3C状态图 3.2.1 Fe-Fe3C相图
10、分析 1）Fe-Fe3C相图中各特性点的含义见表1.3.1。表1.3.1Fe-Fe3C相图中主要特性点 2）Fe-Fe3C相图中特性线见表1.3.2。表1.3.2 简化的Fe-Fe3C相图中的特性线 3）Fe-Fe3C相图相区分析 3.2.2 典型铁碳合金结晶过程分析（1）铁碳合金分类 1）钢:亚共析钢 共析钢 过共析钢 2）铸铁:亚共晶白口铁 共晶白口铁 过共晶白口铁 图1.3.2 简化后的Fe-Fe3C相图上几种典型铁碳合金位置示意图（2）典型铁碳合金结晶过程分析 1）共析钢 图1.3.3 共析钢组织转变过程示意图2）亚共析钢图1.3.6 亚共析钢组织转变过程示意图3)过共析钢图1.3.7
11、 过共析钢组织转变过程示意图 4）共晶白口铁 图1.3.10.tif共晶白口铁组织转变过程示意图 5）亚共晶白口铁 6）过共晶白口铁 3.3 铁碳合金相图的应用 3.3.1 含碳量对铁碳合金组织和力学性能的影响规律（1）含碳量对平衡组织的影响（2）含碳量对力学性能的影响 3.3.2铁碳合金相图的应用 1、合理选材：铁碳合金状态图,相图总结了合金组织及性能随成分的变化规律，这就便于我们根据工件的性能要求来选择材料。2、制定加工工艺方面的应用：（1）铸造生产：纯铁在共晶成分和接近于共晶成分的铁碳合金，具有较好的铸造性能。（2）锻造工艺：相图可作为确定钢的锻造温度范围依据。（3）焊接工艺：焊接时焊逢
12、及热影响区受到不同程度的加热和冷却，组织和性能会发生变化，相图可作为研究其变化规律的理论依据。（4）热处理工艺：相图是制订各种热处理工艺加热温度的重要依据。第4章钢的固态相变及热处理 4.1 概述 一、什么叫钢的热处理？1、定义：加热保温冷却达到需要性能。叫钢的热处理。2、过程：加热、保温、冷却三个阶段。3、特点：形状不变，仅组织变性能变。二、热处理分类：普通热处理：退火，正火，淬火，回火表面热处理：表面淬火：火焰加热感应加热 表面化学处理：渗碳氮化碳氮共渗其它特殊热处理：形变热处理真空热处理其它 4.1.1 钢在加热时的组织转变 （1）奥氏体的形成 图1.4.1 钢在实际加热和 冷却时的临界
13、点 图1.4.2 珠光体向奥氏体转变过程示意图 奥氏体的控制：温度不能太高，保持细的A4.1.2 钢在冷却时的转变1、冷却方式：连续冷却 等温冷却连续冷却：等温冷却：2、等温冷却下的组织变化：（1）奥氏体等温转变曲线 图1.4.4 共析钢的C曲线高温转变产物：中间转变产物：低温转变产物：（2）过冷奥氏体转变产物的组织与性能 1）珠光体转变 珠光体的形成机理 图1.4.5 片状珠光体 形成示意图 珠光体的分类 2)贝氏体转变 图1.4.6珠光体组织(a)珠光体 500 (b)索氏体 1 000 (c)屈氏体 5 000 贝氏体的组织特征 图1.4.7 上贝氏体 (a)金相显微组织(b)示意图 贝氏体的性能 3）马氏体转变 图1.4.8下贝氏体组织 (a)金相显微组织(b)示意图 图1.4.10 板条状马氏体 (a)显微组织(b)示意图 图1.4.11 片状马氏体的组织(a)金相显微组织(b)示意图（3）影响C曲线的因素 1）含碳量的影响 图1.4.12 奥氏体的含碳量对马氏体转变温度及残余奥氏体量的影响（a）对马氏体转变温度的影响（b）对残余奥氏体量的影响 图1.4.13 共析钢、亚共析钢和过共析钢的C曲线比较(a)共析碳钢 (b)亚共析碳钢 (c)过共析碳钢 2）合金元素的影响 3）加热温度和保温时间的影响（4）奥氏体连续冷却转变曲线 图1.4.14 共析钢的连续冷却转变曲线