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工程训练（金工实习） 浙江大学金工教研室 2004.07.14 第二章 工程材料 材料：金属材料，非金属材料； 金属材料：黑色金属，有色金属； 材料性能：使用性能（力学性能、物理性能和化学性能等）和工艺性能（铸造性能、焊接性能、压力加工性能、切削性能和热处理性能）； 掌握常用碳素钢（碳素结构钢Q235、优质碳素结构钢45、碳素工具钢T8、T12）、合金钢（在碳素钢的基础上加入合金元素，使得材料的性能提高或具有特殊的性能）和铸铁（HT200、KTH330－08）的分类、牌号、性能、应用。  钢的热处理 热处理是将工件加热到一定的温度，经保温后以一定的冷却速度冷却。通过热处理可使钢的组织和性能发生改变，可提高工件的力学性能，改善工艺性能，达到充分发挥金属材料的潜力，提高产品质量，延长使用性能，提高经济效益。 钢的热处理基本工艺有：退火、正火、淬火和回火。 1.退火——加热到一定温度，经保温后随炉冷却。 2.正火——加热到一定温度，经保温后在空气中冷却。 3.淬火——加热到临界温度以上的某一温度，经保温后以快速冷却（即大于临界冷却速度）。碳素钢一般在水里淬火。 4.回火——将淬火后的工件重新加热到临界点以下的某一温度，经长时期保温后缓慢冷却。可分为： ①低温回火（150～250℃）目的是消除和降低淬火钢的内应力及脆性，提高韧性，使零件具有较高的硬度（58～64HRC）。 主要用于各种工、量、模具及滚动轴承等，如用T12钢制造的锯条、锉刀等，一般都采用淬火后低温回火。 ②中温回火（350～500℃）中温回火后工件的硬度有所降低，但可使钢获得较高的弹性极限和强度（35～45HRC）。主要用于各种弹簧的热处理。 ③高温回火（500～650℃）通常将钢件淬火后加高温回火，称为调质处理。经调质处理后的零件，既具有一定的强度、硬度，又具有一定的塑性和韧性，即综合力学性能较好（25～35HRC）。主要用于轴、齿轮、连杆等重要结构零件。如各类轴、齿轮、连杆等采用中碳钢制造，经淬火+高温回火后，即可达到使用性能的要求。 一般随着回火温度的升高，钢的强度和硬度下降，而塑性韧性上升。 第三章 铸造 铸造是熔炼金属，制造铸型并将熔融金属浇入与零件形状相适应的铸型，凝固后获得一定形状和性能的铸件的成型方法。铸件一般是尺寸精度不高，表面粗糙的毛坯，必须经切削加工后才能成为零件。若对零件表面要求不高，也可直接使用。 一、铸造的特点及应用 1.特点 1）铸造可以制成形状和内腔十分复杂的铸件，特别是具有内腔的毛坯，如各种箱体、气缸体、气缸盖等。 2)铸造的适应性强，可用于各种材料，如有色金属，黑色金属、铸铁和铸钢等，但以黑色金属为主；可生产不同的尺寸及质量的铸件，如壁厚可做到小于1mm、铸件的质量可以轻到几克、重达几百吨的铸件等。 3）铸件生产成本低，设备投资较少，原材料价格低，来源广等。 因此铸造在机械制造中获得广泛的应用，但铸造生产工艺过程难以精确控制；铸件的化学成分和组织不十分均匀、晶粒粗大、组织疏松，常有气孔、夹渣、砂眼等缺陷存在，使得力学性能不如锻件高的缺点。但随着新工艺、新材料的不断发展，铸件的质量也在不断提高。 2.应用 主要应用在各种箱体和非承受载荷的低速齿轮等。如机床床身、齿轮箱、变速箱、手轮、内燃机气缸体、气缸盖、火车轮、皮带轮、台虎钳钳座等。 铸造生产方法很多，主要分为两大类：①砂型铸造；②特种铸造。 二、型（芯）砂——芯砂的性能要求比普通型砂的综合性能要高。型砂中的粘土、原砂和水分的含量适合，混制得当，型砂便具有湿压强度高，透气性好。型芯中应该设置通气道与型砂通气道相连。 三、铸造工艺 1.铸造主要工艺参数的确定 ①收缩余量 ②加工余量 ③起模斜度 起模斜度的大小与壁的高度、造型方法、模样材料及其表面粗糙度等有关。 ④铸孔、槽及型芯头 ⑤铸造圆角 2.造型工艺 造型时必须考虑到的工艺问题主要是分型面和浇注系统,它们直接影响铸件的质量及生产率等。 1)分型面的确定 分型面是指上、下砂型的接触表面。用符号：（图1-1）表示。 分型面确定的原则： ①分型面应选择在模样的最大截面处； ②应使铸件上的重要加工面朝下或处于垂直位置； ③应使铸件的全部或大部分在同一砂箱内，以减少错箱和提高铸件精度。 2）浇注系统的确定 浇注系统是指液体金属流入铸型的通道，并能平稳地将液体金属引入铸型，要有利于挡渣和排气，并能控制铸件的凝固顺序。 如浇注系统开设得不好，铸件易产生浇不足、缩孔、冷隔、裂纹和夹杂物等缺陷。 典型浇注系统一般包括：外浇口、直浇道、横浇道和内浇道等。 ①外浇口——缓冲液体金属浇入时的冲击力和分离熔渣