第3章--金属材料的制备与加工

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1、2课程目录课程目录第一章第一章 绪论绪论第二章第二章 金属材料的结构与性能金属材料的结构与性能第三章第三章 金属材料的制备与加工金属材料的制备与加工第四章第四章 钢铁材料钢铁材料第五章第五章 有色金属材料有色金属材料第六章第六章 金属功能材料金属功能材料第七章第七章 新型金属材料及技术新型金属材料及技术33.1 金属材料制备流程金属材料制备流程3.2 金属材料制备与加工技术金属材料制备与加工技术3.2.1 铸造铸造3.2.4 轧制轧制3.2.7 机加工机加工3.3 金属材料制备加工过程中的组织性能变化金属材料制备加工过程中的组织性能变化第第三三章章 金属材料的制备与加工金属材料的制备与加工3.

2、2.2 锻压锻压3.2.5 挤压挤压3.2.8 粉末冶金粉末冶金3.2.3 焊接焊接3.2.6 拉拔拉拔43.1 金属材料制备流程金属材料制备流程探探矿矿（地质学）（地质学）采矿采矿（资源学）（资源学）选矿选矿（资源学）（资源学）提炼提炼（冶金学）（冶金学）材料制备材料制备与加工成型与加工成型（材料学）（材料学）选材选材制备毛坯制备毛坯预先热处理预先热处理机械加工机械加工最终热处理最终热处理检验检验 应应根据金属零件根据金属零件的性能要求、受载情况、服役的性能要求、受载情况、服役条件条件、工作环境等：工作环境等：选材选材：金属材料种类繁多，性能不一，而且材料的发展日新月异，金属材料种类繁多，性

3、能不一，而且材料的发展日新月异，而零件的性能要求、服役条件各不相同，再加上材料的资源、价格而零件的性能要求、服役条件各不相同，再加上材料的资源、价格等多方面考虑。等多方面考虑。金属零件生产工艺过程：金属零件生产工艺过程：5金属零件生产工艺过程：金属零件生产工艺过程：6毛坯制备毛坯制备机械机械加工加工传统方法传统方法现代方法现代方法液态成形液态成形塑性塑性成形成形连接连接成形成形粉末冶金成形粉末冶金成形型材等毛坯型材等毛坯车削、刨车削、刨 削、铣削、铣削、削、拉削、镗削、磨削等拉削、镗削、磨削等数控加工、电火花数控加工、电火花加工、激光加工等加工、激光加工等特种加工方法特种加工方法制备与加工：制

4、备与加工：一个具体零件的加一个具体零件的加工往往可用多种不同的加工方法，工往往可用多种不同的加工方法，而每种加工方法所能达到的加工精而每种加工方法所能达到的加工精度、加工质量、加工范围、加工效度、加工质量、加工范围、加工效率是不同的。率是不同的。金属零件生产工艺过程：金属零件生产工艺过程：7热处理热处理退火：加热至某一温度，然后缓慢冷却（炉冷）退火：加热至某一温度，然后缓慢冷却（炉冷）正火：加热至某一温度，然后中速冷却（空冷）正火：加热至某一温度，然后中速冷却（空冷）淬火：加热至某一温度，然后快速冷却（水冷或油冷）淬火：加热至某一温度，然后快速冷却（水冷或油冷）回火：淬火后重新加热至某一温度回

5、火：淬火后重新加热至某一温度预先热处理：预先热处理：为使切削加工能顺利进行，可通过预先热处理调整为使切削加工能顺利进行，可通过预先热处理调整硬度，为切削加工做好组织准备。硬度，为切削加工做好组织准备。最终热处理：最终热处理：使材料的性能达到要求。使材料的性能达到要求。“四把火四把火”！8金属零件生产工艺过程：金属零件生产工艺过程：冶冶炼炼原原材材料料铸件铸件机加工机加工零件零件铸锭铸锭热锻热锻热轧热轧机加工机加工零件零件板、型、板、型、管、线材管、线材焊接焊接冷轧、冷轧、拔、冲拔、冲机加工机加工零件零件93.2 金属材料制备与加工技术金属材料制备与加工技术铸造铸造锻压锻压焊接焊接轧制轧制挤压挤

6、压拉拔拉拔机加工机加工粉末冶金粉末冶金103.2.1 铸造铸造p 定义：定义：将熔化好的液态金属注入铸型获取铸件的方法叫将熔化好的液态金属注入铸型获取铸件的方法叫铸造，它是铸造，它是零件毛坯最常用的生产工艺之一零件毛坯最常用的生产工艺之一。p 分类：分类：砂型砂型铸造铸造特种铸造特种铸造熔模铸造熔模铸造熔模石膏型铸造熔模石膏型铸造金属型铸造金属型铸造压力铸造压力铸造铸造铸造11铸造的优点：铸造的优点：适于做复杂外形，特别是复杂内腔的毛坯。适于做复杂外形，特别是复杂内腔的毛坯。对材料的适应性广，铸件的大小几乎不受限制。对材料的适应性广，铸件的大小几乎不受限制。成本低，原材料来源广泛，价格低廉，一

7、般不需要昂成本低，原材料来源广泛，价格低廉，一般不需要昂贵的设备。贵的设备。是某些塑性很差的材料（如铸铁等）制造毛坯或零件是某些塑性很差的材料（如铸铁等）制造毛坯或零件的唯一成型工艺。的唯一成型工艺。12铸造的缺点：铸造的缺点：工艺过程比较复杂，一些工艺过程还难以控制。工艺过程比较复杂，一些工艺过程还难以控制。零件内部组织的均匀性、致密性一般较差。零件内部组织的均匀性、致密性一般较差。易出现缩孔、缩松、气孔、砂眼、夹渣、夹砂、裂纹易出现缩孔、缩松、气孔、砂眼、夹渣、夹砂、裂纹等缺陷，产品质量不够稳定。等缺陷，产品质量不够稳定。由于铸件内部晶粒粗大，组织不均匀，且常伴有缺陷，由于铸件内部晶粒粗大

8、，组织不均匀，且常伴有缺陷，其力学性能比同类材料的塑性成形件要低。其力学性能比同类材料的塑性成形件要低。13砂型铸造：砂型铸造：砂型铸造工艺流程砂型铸造工艺流程 定义：定义：在在砂型砂型中生产铸件的铸造方法。中生产铸件的铸造方法。14砂型铸造：砂型铸造：砂型铸造示意图砂型铸造示意图15砂型铸造：砂型铸造：型砂（最常用的是硅砂型砂（最常用的是硅砂+粘土）粘土）砂型与铸件实物图砂型与铸件实物图砂型的制备砂型的制备钢、铁和大多数有色合金铸件都可用砂型铸造方法获得。由于砂型铸造钢、铁和大多数有色合金铸件都可用砂型铸造方法获得。由于砂型铸造所用的造型材料价廉易得，铸型制造简便，对铸件的单件生产、成批生所

9、用的造型材料价廉易得，铸型制造简便，对铸件的单件生产、成批生产和大量生产均能适应，长期以来，一直是铸造生产中的基本工艺。产和大量生产均能适应，长期以来，一直是铸造生产中的基本工艺。16熔模铸造（失蜡铸造）：熔模铸造（失蜡铸造）： 定义：定义：是指将易熔材料制成模样，在模样表面包是指将易熔材料制成模样，在模样表面包覆若干层耐火材料制成型壳，再覆若干层耐火材料制成型壳，再将模样熔化将模样熔化排出型排出型壳，从而获得无分型面的铸型，经高温焙烧后即可壳，从而获得无分型面的铸型，经高温焙烧后即可填砂浇注的铸造方案。由于模样广泛采用蜡质材料填砂浇注的铸造方案。由于模样广泛采用蜡质材料来制造，故常将熔模铸造

10、称为来制造，故常将熔模铸造称为“失蜡铸造失蜡铸造”。 优点优点： 熔模铸件有着很高的尺寸精度和表面光洁度，可大量熔模铸件有着很高的尺寸精度和表面光洁度，可大量节省机床设备和加工工时，大幅度节约金属原材料。节省机床设备和加工工时，大幅度节约金属原材料。 可以铸造各种合金的复杂铸件，如喷气式发动机的叶可以铸造各种合金的复杂铸件，如喷气式发动机的叶片，以及各种镂空件等。片，以及各种镂空件等。17熔模铸造（失蜡铸造）：熔模铸造（失蜡铸造）：18熔模石膏型铸造：熔模石膏型铸造： 定义：定义：将熔模组装，并固定在专供灌浆用的砂箱将熔模组装，并固定在专供灌浆用的砂箱平板上，在真空下把平板上，在真空下把石膏浆

11、料石膏浆料灌入，待浆料凝结后灌入，待浆料凝结后经干燥即可脱除熔模，再经烘干、焙烧成为石膏型，经干燥即可脱除熔模，再经烘干、焙烧成为石膏型，在在真空下浇注真空下浇注获得铸件。获得铸件。 工艺特点工艺特点： 石膏浆料的流动性很好，又在真空下灌注成型，其充型性优良，石膏浆料的流动性很好，又在真空下灌注成型，其充型性优良，复模性优异，型精确、光洁，复模性优异，型精确、光洁，可灌注大型复杂铸件用型可灌注大型复杂铸件用型。 石膏型的热导率很低，充型时合金液流动保持时间长，石膏型的热导率很低，充型时合金液流动保持时间长，适宜生产适宜生产薄壁复杂件薄壁复杂件。但铸型激冷作用差，当铸件壁厚差异大时，厚大处容。但