热加工工艺基础知识.ppt

北京理工大学远程教育 热加工工艺基础 材料学院 张朝晖 副教授 TEL：010E-MAIL：zzhbit@ 《热加工工艺基础》教学大纲 英文名称：High Temperature Process 学分：2 学时：40 适用专业： 机电工程、车辆工程 课程的性质、地位和任务 热加工工艺基础是材料科学与工程、机电工程、车辆工程等专业的必修课程。本课程对了解材料的热加工工艺过程、材料热加工过程中的结晶、变形及强化规律有重要作用，对解决材料加工实际问题有很大帮助。 教学内容与学时安排 第一章.?? 铸造 （16学时） 1.1?????? 合金的铸造性能（4学时） 1.2?????? 常用合金铸件的生产（2学时） 1.3?????? 砂型铸造（4学时） 1.4?????? 特种铸造（2学时） 1.5?????? 零件结构的铸造工艺性（4学时） 教学内容与学时安排 第二章.?? 锻压 （12学时） 2.1?????? 金属的锻造性能（4学时） 2.2?????? 自由锻（2学时） 2.3?????? 模锻（2学时） 2.4?????? 冲压（2学时） 2.5?????? 少无切削锻压工艺简介（2学时） 教学内容与学时安排 第三章.?? 焊接 （12学时） 3.1?????? 焊接的基本原理（1学时） 3.2?????? 焊条电弧焊（2学时） 3.3?????? 其它焊接方法（1学时） 3.4?????? 压焊与钎焊（2学时） 3.5?????? 堆焊与热喷涂（2学时） 3.6?????? 常用金属材料的焊接（2学时） 3.7?????? 焊接结构设计（2学时） 教材及参考书： 教材：王俊昌、王荣声 《工程材料及机械制造基础 》 机械工业出版社 参考书：赵一善 《热加工工艺基础》 高等教育出版社 第一章 铸 造 1、何为铸造？ 熔炼金属，制造铸型，并将熔融金属浇入铸型，凝固后获得一定形状和性能铸件的成形方法，称为铸造。 2、铸造优缺点 优点： 1）可以生产出形状复杂，特别是具有复杂内腔的零件毛坯，如各种箱体、床身、机架等。 2）铸造生产的适应性广，工艺灵活性大。工业上常用的金属材料均可用来进行铸造，铸件的重量可由几克到几百吨，壁厚可由0.5mm到1m左右。 3）铸造用原材料大都来源广泛，价格低廉，并可直接利用废机件，故铸件成本较低。 缺点： 1）铸造组织疏松、晶粒粗大，内部易产生缩孔、缩松、气孔等缺陷，因此，铸件的力学性能，特别是冲击韧度低于同种材料的锻件。 2）铸件质量不够稳定。 第一节 合金的铸造性能 一、流动性和充型能力 （一）合金的流动性 1. 流动性 流动性是指熔融金属的流动能力。 合金流动性的好坏，通常以螺旋形流动性试样的长度来衡量，将金属液体浇入螺旋形试样铸型中，在相同的浇注条件下，合金的流动性愈好，所浇出的试样愈长。 2. 流动性的影响因素 1）合金的种类 不同种类的合金，具有不同的螺旋线长度，即具有不同的流动性。其中灰铸铁的流动性最好，硅黄铜、铝硅合金次之，而铸钢的流动性最差。 2）化学成分和结晶特征 纯金属和共晶成分的合金，凝固是由铸件壁表面向中心逐渐推进，凝固后的表面比较光滑，对未凝固液体的流动阻力较小，所以流动性好，见图1-3a。 在一定凝固温度范围内结晶的亚共晶合金，凝固时铸件内存在一个较宽的既有液体又有树枝状晶体的两相区。凝固温度范围越宽，则枝状晶越发达，对金属流动的阻力越大，金属的流动性就越差，见图1-3b。铁碳合金的流动性与相图的关系见图1-4。图中表明，纯铁和共晶铸铁的流动性最好，亚共晶铸铁和碳素钢随凝固温度范围的增加，其流动性变差。 （二）合金的充型能力 1. 充型能力 考虑铸型及工艺因素影响的熔融金属流动性叫合金的充型能力。合金的流动性是金属本身的属性，不随外界条件的改变而变化，而合金的充型能力不仅和金属的流动性相关，而且也受外界因素的影响。 2. 充型能力的影响因素 （1）铸型填充条件 a）铸型的蓄热能力 铸型从金属液中吸收和储存热量的能力。铸型的热导率和质量热容越大，对液态合金的激冷作用越强，合金的充型能力就越差。 b）铸型温度 提高铸型温度，可以降低铸型和金属液之间的温差，进而减缓了冷却速度，可提高合金液的充型能力。 c）铸型中的气体 铸型中气体越多，合金的充型能力就越差。 （2）浇注条件 a）浇注温度 浇注温度对合金的充型能力有着决定性的影响。浇注温度越高，合金的粘度越低，合金的充型能力就越好；但浇注