机械制造基础全套电子教案省公共课一等奖全国赛课获奖课件.pptx

机械制造基础机械制造基础主讲主讲主讲主讲：王凤良王凤良王凤良王凤良第1页绪论一、本课程性质和内容一、本课程性质和内容二、机械制造技术发展及其作用二、机械制造技术发展及其作用三、本课程学习目标和学习方法三、本课程学习目标和学习方法南山学院南山学院第2页一、本课程性质和内容1、本课程性质、本课程性质2、本课程内容、本课程内容生产准备生产准备毛坯制造毛坯制造机械加工机械加工装配调试装配调试（车，铣，车，铣，刨，磨，钻，刨，磨，钻，镗等镗等）（组装，部组装，部装，总装装，总装）（铸造，铸铸造，铸造，焊接，造，焊接，冲压等冲压等）机电类专业机电类专业主干专业基础课主干专业基础课机械制造机械制造：将原材料将原材料制成制成零件毛坯，将毛坯零件毛坯，将毛坯加工成加工成机械零件，再机械零件，再将零件将零件装配装配成机器整个过程。成机器整个过程。（市场调查，市场调查，购置原材料购置原材料）南山学院南山学院第3页二、机械制造技术发展及其作用南山学院南山学院1 1、作用：、作用：机械制造技术是国民经济支柱产业，是衡量一个国家机械制造技术是国民经济支柱产业，是衡量一个国家当代化程度主要标志之一。当代化程度主要标志之一。2 2、机械制造技术发展史、机械制造技术发展史（1 1）人类社会划分是以材料为依据）人类社会划分是以材料为依据（2 2）我国古代在材料和机械制造方面辉煌成就）我国古代在材料和机械制造方面辉煌成就第4页三、本课程学习目标和学习方法南山学院南山学院1、目（1 1）了解和掌握惯用工程材料；）了解和掌握惯用工程材料；（2 2）了解和掌握铸造、铸造、焊接、切削加工和特种加工；）了解和掌握铸造、铸造、焊接、切削加工和特种加工；（3 3）熟悉机械制造全过程，并了解当代机械制造技术。）熟悉机械制造全过程，并了解当代机械制造技术。2 2、学习方法、学习方法第5页第一章第一章 金属材料力学性能金属材料力学性能南山学院南山学院引言：引言：1 1、金属材料性能、金属材料性能使用性能：使用性能：指材料在使用过程中所表现性能，主要包含力学性能、指材料在使用过程中所表现性能，主要包含力学性能、物理性能和化学性能。物理性能和化学性能。工艺性能：工艺性能：指在制造机械零件过程中，材料适应各种冷、热加工指在制造机械零件过程中，材料适应各种冷、热加工和热处理性能。和热处理性能。2 2、金属材料金属材料力学性能力学性能包含包含铸造性能、铸造性能、焊接性能、冲压性能、切削铸造性能、铸造性能、焊接性能、冲压性能、切削加工性能和热处理工艺性能加工性能和热处理工艺性能等。等。指材料在外力作用下表现出来性能，主要有指材料在外力作用下表现出来性能，主要有强度、塑性、硬强度、塑性、硬度、冲击韧度度、冲击韧度和和疲劳强度疲劳强度等。等。第6页第一节 强度与塑性南山学院南山学院一、材料拉伸曲线一、材料拉伸曲线1 1、oeoe段：直线、弹性变性段：直线、弹性变性2 2、eses段：曲线、弹性变形段：曲线、弹性变形+塑性变形塑性变形5 5、b b点：点：出现缩颈现象，即试样局部截面显著缩小试样承载能力降低，出现缩颈现象，即试样局部截面显著缩小试样承载能力降低，拉伸力到达最大值，试样即将断裂。拉伸力到达最大值，试样即将断裂。3 3、s ss s段：水平线（略有波动）显著段：水平线（略有波动）显著塑性变形屈服现象，作用力基本不变，塑性变形屈服现象，作用力基本不变，试样连续伸长。试样连续伸长。4 4、sbsb曲线：弹性变形曲线：弹性变形+均匀塑性变均匀塑性变形形第一章第一章 金属力学性能金属力学性能第7页南山学院南山学院强度指材料抵抗塑性变形和断裂能力强度指材料抵抗塑性变形和断裂能力 。一、强度指标一、强度指标2 2、抗拉强度、抗拉强度指试样拉断前所承受最大拉应力。指试样拉断前所承受最大拉应力。其物理意义是在于它反应了最大均匀变形抗力其物理意义是在于它反应了最大均匀变形抗力。1 1、屈服点、屈服点b=F Fb b/S/S0 0 当材料内应力当材料内应力b b时，材料将产生断裂。时，材料将产生断裂。b b惯用作脆性材料选材和设计依据。惯用作脆性材料选材和设计依据。符号：符号：s材料产生屈服现象时最小应力材料产生屈服现象时最小应力s s=F Fs s/S/S0 0 Fs：试样屈服时所承受拉伸力（试样屈服时所承受拉伸力（N）S0：试样原始横截面积（：试样原始横截面积（mm）1-1 1-1 强度与塑性强度与塑性第8页南山学院南山学院二、塑性指标二、塑性指标 塑性是材料在静载荷作用下产生塑性变形而不破坏能力。评定指标是断后塑性是材料在静载荷作用下产生塑性变形而不破坏能力。评定指标是断后伸长率和断面收缩率。伸长率和断面收缩率。1 1、断后伸长率、断后伸长率2 2、断面收缩率、断面收缩率指试样拉断后标距伸长量与原标距长度百分比。指试样拉断后标距伸长量与原标距长度百分比。指试样拉断后缩项处横截面积最大缩减量与原始横截面积百分比。指试样拉断后缩项处横截面积最大缩减量与原始横截面积百分比。=(L=(L1 1-L)/L x 100%-L)/L x 100%L:L:标距（本试验标距（本试验L=100L=100）L1:L1:拉断后试件标距。将断口密合在一起，用卡尺直接量出。拉断后试件标距。将断口密合在一起，用卡尺直接量出。=(A0-A1)/A0 x 100%=(A0-A1)/A0 x 100%A0:A0:试件原横截面积。试件原横截面积。A1:A1:断裂后颈缩处横截面积，用卡尺直接量出。断裂后颈缩处横截面积，用卡尺直接量出。1-1 1-1 强度与塑性强度与塑性第9页第二节 硬度南山学院南山学院引言：引言：1 1、定义：、定义：指材料局部表面抵抗塑性变形和破坏能力。指材料局部表面抵抗塑性变形和破坏能力。它是衡量材料软硬程度指标，其物理含义与试验方法相它是衡量材料软硬程度指标，其物理含义与试验方法相关。关。2 2、硬度测试方法、硬度测试方法 （1 1）布氏硬度）布氏硬度 （2 2）洛氏硬度）洛氏硬度 （3 3）维氏硬度）维氏硬度 （4 4）肖氏硬度）肖氏硬度第一章第一章 金属力学性能金属力学性能第10页南山学院南山学院1 1、布氏硬度试验、布氏硬度试验（布氏硬度计）原理原理:用一定直径球体（淬火钢球或硬质合金球）以对应试验力压入用一定直径球体（淬火钢球或硬质合金球）以对应试验力压入待测材料表面，保持要求时间并到达稳定状态后卸除试验力，测量材料待测材料表面，保持要求时间并到达稳定状态后卸除试验力，测量材料表面表面压痕直径压痕直径，以计算硬度一个压痕硬度试验方法。，以计算硬度一个压痕硬度试验方法。2 2、布氏硬度值、布氏硬度值 用球面压痕单位面积上所承受有平均压力表用球面压痕单位面积上所承受有平均压力表示。示。如：120HBS500HBW4 4、测量范围、测量范围用于测量用于测量灰铸铁、结构钢、非铁金属及非金属材料等灰铸铁、结构钢、非铁金属及非金属材料等.一、布氏硬度一、布氏硬度一、布氏硬度一、布氏硬度3 3、优缺点、优缺点（1 1）测量值较准确，重复性好，可测组织不均匀材料（铸铁）测量值较准确，重复性好，可测组织不均匀材料（铸铁）（2 2）可测硬度值不高可测硬度值不高（3 3）不测试成品与薄件不测试成品与薄件（4 4）测量费时，效率测量费时，效率低低1-2 1-2 硬度硬度第11页南山学院南山学院1 1、洛氏硬度试验、洛氏硬度试验（洛氏硬度计）原理原理:用金刚石圆锥或淬火钢球，在试验力作用下压入试样表面，经用金刚石圆锥或淬火钢球，在试验力作用下压入试样表面，经要求时间后卸除试验力，用测量残余压痕深度增量来计算硬度一个压痕要求时间后卸除试验力，用测量残余压痕深度增量来计算硬度一个压痕硬度试验。硬度试验。2 2、洛氏硬度值、洛氏硬度值 用测量残余压痕深度表示。可从表盘上直接读出。用测量残余压痕深度表示。可从表盘上直接读出。如：如：50HRC50HRC 4 4、测量范围、测量范围用于测量用于测量淬火钢、硬质合金淬火钢、硬质合金等材料等材料.二、洛氏硬度二、洛氏硬度二、洛氏硬度二、洛氏硬度3 3、优缺点、优缺点（1 1）试验简单、方便、快速试验简单、方便、快速（2 2）压痕小，可测成品，薄件压痕小，可测成品，薄件（3 3）数据数据不够准确，应测三点取平均值不够准确，应测三点取平均值（4 4）不应测组织不均匀材料，如铸铁。不应测组织不均匀材料，如铸铁。1-2 1-2 硬度硬度第12页南山学院南山学院1 1、维氏硬度试验、维氏硬度试验 原理原理:用用夹角为夹角为136136金刚石四棱锥体压头，使用很小试验力金刚石四棱锥体压头，使用很小试验力F F（49.03-49.03-980.07N980.07N）压入试样表面，测出压痕对角线长度）压入试样表面，测出压痕对角线长度d d。2 2、维氏硬度值、维氏硬度值 用压痕对角线长度表示。用压痕对角线长度表示。如：如：640HV640HV。4 4、测量范围、测量范围 惯用于测薄件、镀层、化学热处理后表层等。惯用于测薄件、镀层、化学热处理后表层等。三、维氏硬度三、维氏硬度三、维氏硬度三、维氏硬度3 3、优缺点、优缺点（1 1）测量准确，应用范围广（硬度从极软到极硬）测量准确，应用范围广（硬度从极软到极硬）（2 2）可测成可测成品与薄件品与薄件（3 3）试样表面要求高，费工。试样表面要求高，费工。1-2 1-2 硬度硬度第13页第二章第二章 金属晶体结构与结晶金属晶体结构与结晶第一节第一节 金属晶体结构金属晶体结构 一、晶体结构基本知识一、晶体结构基本知识1 1、晶体与非晶体、晶体与非晶体晶体特点是：晶体特点是：原子在三维空间呈有规则周期性重复排列。原子在三维空间呈有规则周期性重复排列。含有一定熔点，如铁熔点为含有一定熔点，如铁熔点为15381538，铜熔点为，铜熔点为10831083。晶体性能伴随原子排列方位而改变，即单晶体含有各向异性。晶体性能伴随原子排列方位而改变，即单晶体含有各向异性。第14页非晶体特点是：非晶体特点是：原子在三维空间呈不规则排列。原子在三维空间呈不规则排列。没有固定熔点，伴随温度升高将逐步变软，最终变为有显著没有固定熔点，伴随温度升高将逐步变软，最终变为有显著流动性液体。如塑料、玻璃、沥青流动性液体。如塑料、玻璃、沥青 等。等。各个方向上原子聚集密集大致相同，即含有各向同性。各个方向上原子聚集密集大致相同，即含有各向同性。2 2、晶格与晶胞、晶格与晶胞2-1 2-1 金属晶体结构金属晶体结构第15页二、常见金属晶格类型二、常见金属晶格类型 体心立方晶格体心立方晶格 每个晶胞原子数每个晶胞原子数n=81/8+1=n=81/8+1=2(2(个个)属于体心立方晶格类型金属有属于体心立方晶格类型金属有-Fe-Fe（912912以下钝铁）、铬、以下钝铁）、铬、钼、钨等钼、钨等面心立方晶格面心立方晶格 每个晶胞中原子数为每个晶胞中原子数为n=81/8+61/2=n=81/8+61/2=4(4(个个)属于面心立方晶格类型金属有属于面心立方晶格类型金属有-Fe-Fe（13941394912912钝铁）、铝、钝铁）、铝、铜、银等。铜、银等。密排六方晶格密排六方晶格密排六方晶胞中原子数密排六方晶胞中原子数n=121/6+21/2n=121/6+21/23=3=6(6(个个)2-1 2-1 金属晶体结构金属晶体结构第16页三、金属实际晶体结构三、金属实际晶体结构 单晶体与多晶体单晶体与多晶体单晶体即原子排列得非常整齐，晶格位向完全一致，且无任何单晶体即原子排列得非常整齐，晶格位向完全一致，且无任何缺点存在。缺点存在。多晶体即由许多位向不一样晶体组成，且其内部还存在着各种多晶体即由许多位向不一样晶体组成，且其内部还存在着各种晶体缺点。晶体缺点。金属晶体缺点金属晶体缺点 、点缺点、点缺点 、线缺点缺点、面缺点、面缺点2-1 2-1 金属晶体结构金属晶体结构第17页第二节第二节金属结晶金属结晶物质由液态冷却转变为固态过程称为物质由液态冷却转变为固态过程称为凝固凝固假如凝固固假如凝固固态物物质是原子（或分子）作有是原子（或分子）作有规则排列晶体，排列晶体，则这种凝固种凝固又称又称为结晶晶。1、冷却曲、冷却曲线与与过冷冷现象象 2 2、金属结晶过程、金属结晶过程3 3、晶粒大小对金属力学性能影响、晶粒大小对金属力学性能影响4 4、细化晶粒方法、细化晶粒方法 增加过冷度增加过冷度 进行变质处理进行变质处理 附加振动附加振动2-2 2-2 金属结晶金属结晶第18页第三节第三节 合金晶体结构与结晶合金晶体结构与结晶一、合金基本概念一、合金基本概念 1 1、合金、合金 合金是指由两种或两种以上金属元素或金属与非金属元素组成含有金属合金是指由两种或两种以上金属元素或金属与非金属元素组成含有金属特征物质。特征物质。2 2、组元、组元 组成合金基本物质称为组元。组成合金基本物质称为组元。3 3、合金系、合金系给定组元按不一样百分比能够配制一系列不一样成份合金，组成一个合给定组元按不一样百分比能够配制一系列不一样成份合金，组成一个合金系。金系。4、相、相相是指在金属组织中化学成份、晶体结构和物理性能相同组分。相是指在金属组织中化学成份、晶体结构和物理性能相同组分。5、组织、组织组织泛指用金相观察方法看到由形态、尺寸不一样和分布方式不一样一组织泛指用金相观察方法看到由形态、尺寸不一样和分布方式不一样一个或各种相组成总体。个或各种相组成总体。2-3 2-3 合金晶体结构与结晶合金晶体结构与结晶第19页二、合金相二、合金相依据组成合金各组元之间相互作用不一样，固态合金相可分为依据组成合金各组元之间相互作用不一样，固态合金相可分为固溶体固溶体和和金金属化合物属化合物两大类。两大类。1、固溶体、固溶体溶质原子溶入溶剂晶格中而仍保持溶剂晶格类型合金相，称为溶质原子溶入溶剂晶格中而仍保持溶剂晶格类型合金相，称为固溶体。固溶体。2、金属化合物、金属化合物金属化合物是合金组元之间相互发生作用而形成含有金属特征金属化合物是合金组元之间相互发生作用而形成含有金属特征一个新相一个新相3、机械混合物、机械混合物机械混合物是合金中一类复相混合物组织，不一样相均可相互机械混合物是合金中一类复相混合物组织，不一样相均可相互组合形成机械混合物。组合形成机械混合物。2-3 2-3 合金晶体结构与结晶合金晶体结构与结晶第20页2-3 2-3 合金晶体结构与结晶合金晶体结构与结晶第21页第22页第23页第24页第一节铁碳合金基本组织1、铁素体（、铁素体（F）：碳与：碳与-Fe形成间隙固溶体。形成间隙固溶体。性能性能-强度和硬度低，塑性和韧性好。强度和硬度低，塑性和韧性好。2、奥氏体（奥氏体（A）：碳与：碳与-Fe形成间隙固溶体。高温组织，在大于形成间隙固溶体。高温组织，在大于727时时存在。存在。性能性能-塑性好，强度和硬度高于塑性好，强度和硬度高于F。在铸造、。在铸造、轧制时常要加热到轧制时常要加热到A，可提升塑性，易于加工。，可提升塑性，易于加工。3、渗碳体（、渗碳体（Fe3C）：铁与碳形成金属化合物。：铁与碳形成金属化合物。性能性能-硬度高，脆性大。硬度高，脆性大。4、珠光体（、珠光体（P）：F与与Fe3C组成机械混合物。组成机械混合物。性能性能-力学性能介于二者之间。力学性能介于二者之间。5、莱氏体（、莱氏体（Ld）：A与与Fe3C组成机械混合物。组成机械混合物。性能性能-硬度高，塑性差。硬度高，塑性差。第第3章章 铁碳合金铁碳合金第25页第二节铁碳相图分析引言：关于铁碳合金状态图1、概念：表示铁碳合金在不一样成份和温度下组织、性能以及它们之间相互关系图形。又称铁碳合金相图或铁碳合金平衡图。是经过试验方法建立起来。2、作用：是研制新材料，制订合金熔炼、铸造、压力加工和热处理等工艺主要工具。第第3章章 铁碳合金铁碳合金第26页第第3章章 铁碳合金铁碳合金第27页一、铁碳相图分析1、相图坐标纵坐标：代表温度。横坐标：代表含碳量。2、几个概念纯铁钢铸铁共析钢亚共析钢过共析钢共晶白口铸铁亚共晶白口铸铁过共晶白口铸铁第第3章章 铁碳合金铁碳合金第28页3、特征点A点：纯铁熔点1538C点：共晶点1148D点：渗碳体熔点1227S点：共析点727G点：纯铁同素异晶转变点912E点：C在-Fe中最大溶解度1148P点：C在-Fe中最大溶解度727Q点：室温时C在-Fe中最大溶解度第第3章章 铁碳合金铁碳合金第29页4、特征线ACD：液相线，液相冷却至此开始析出固相，固相加热至此全部转化为液相。AECF：固相线，液态合金至此线全部结晶为固相，固相加热至此开始转化。GS：A开始析出F转变线，加热时F全部溶入A，又称A3线。ES：C在A中溶解度曲线，又称Acm线。ECF：共晶线，含C量2.11%-6.69%铁碳合金至此发生共晶反应，结晶出A与Fe3C混合物-莱氏体Ld。PSK：共析线，含C量在0.0218%-6.69%铁碳合金至此反生共析反应，产生珠光体P，又称A1线。第第3章章 铁碳合金铁碳合金第30页第三节铁碳相图应用1、选取材料、选取材料：由铁碳相图可知，合金中伴随含碳量不一样，其组织各不相同，由铁碳相图可知，合金中伴随含碳量不一样，其组织各不相同，从而造成其力学性能不一样。所以，我们就能够依据机器零件所要从而造成其力学性能不一样。所以，我们就能够依据机器零件所要求性能来选择不一样含碳量材料。求性能来选择不一样含碳量材料。2、叛断切削加性能、叛断切削加性能：低碳钢低碳钢中铁素体较多，塑性好，加工性不好；中铁素体较多，塑性好，加工性不好；中碳钢中碳钢中铁素体含中铁素体含量百分比适当，钢硬度适当，易于加工。量百分比适当，钢硬度适当，易于加工。3、制订热加工工艺：、制订热加工工艺：在在铸造铸造工艺方面，依据相图能够确定适当熔化温度和浇注温度，工艺方面，依据相图能够确定适当熔化温度和浇注温度，含碳量为含碳量为4.3%铸铁铸造性最好；在铸铁铸造性最好；在铸造铸造工艺方面，能够选择钢材轧工艺方面，能够选择钢材轧制和铸造温度范围应在奥氏体区。制和铸造温度范围应在奥氏体区。4、应用于热处理生产：、应用于热处理生产：由相图可知合金在固态加热和冷却过程中都有组织改变，能够进由相图可知合金在固态加热和冷却过程中都有组织改变，能够进行热处理。而且能够正确选择加热温度。行热处理。而且能够正确选择加热温度。第第3章章 铁碳合金铁碳合金第31页第四章第四章 钢热处理钢热处理引言：引言：1 1、热处理概念、热处理概念2 2、热处理目标、热处理目标将固态钢材采取适当方式进行将固态钢材采取适当方式进行加热、保温加热、保温和和冷冷却以取得所却以取得所需组织与性能工艺。需组织与性能工艺。（1 1）提升钢力学性能）提升钢力学性能（2 2）改进钢工艺性能）改进钢工艺性能第32页第一节第一节钢热处理原理钢热处理原理依据工艺类型、工艺名称和实现工艺加热将热处理分为：依据工艺类型、工艺名称和实现工艺加热将热处理分为：1、整体热处理、整体热处理2、表面热处理、表面热处理表面淬火、气相沉积表面淬火、气相沉积3 3、化学热处理：、化学热处理：渗碳、氮化、碳氮共渗渗碳、氮化、碳氮共渗退火、正火、淬火、回火退火、正火、淬火、回火第第4章章 钢热处理钢热处理第33页热处理理论依据热处理理论依据第第4章章 钢热处理钢热处理第34页第一节第一节钢退火与正火1、概念：将钢加热到适当温度，保持一定时间，然后在炉中迟缓地冷却热处理工艺。2、目：1）降低硬度，提高塑性，改善加工性能；2）细化晶粒，消除组织缺陷；3）消除内应力。一、钢退火一、钢退火第第4章章 钢热处理钢热处理第35页3、分类：依据钢成份和处理目标不一样，可分为完全退火、球化退火和去应力退火。（1）完全退火1、定义：将钢加热Ac3以上3050C,完全奥氏体后，保温一定时间随之迟缓冷却到500C以下，出炉空冷。2、目标目标：细化晶粒，消除内应力，降低硬度，：细化晶粒，消除内应力，降低硬度，以利于切削加工。以利于切削加工。3、适用范围适用范围：亚共析钢型材：亚共析钢型材。第第4章章 钢热处理钢热处理第36页（2）球化退火1、定义：将钢加热到Ac1以上2030C,保温后随炉缓冷至600C，出炉空冷。2、目：降低硬度、提高塑性、改善切削加工性能。3、适用范围：主要用于过共析钢及合金工具钢。第第4章章 钢热处理钢热处理第37页（3）去应力退火1、定义：将钢加热到500-600C,保温后随炉缓冷至200-300C出炉空冷。又称低温退火。2、目标：消除铸件、锻件和焊接件内应力。（没有发生组织改变）3、适用范围：用于全部钢。第第4章章 钢热处理钢热处理第38页二、钢正火二、钢正火1、概念、概念：将钢件加热到将钢件加热到Ac3Ac3或或AccmAccm线以上线以上3050 3050 C C ，保温适当，保温适当时间后，在时间后，在空气空气中冷却热处理工艺。中冷却热处理工艺。2、目：1）对低碳钢，可细化晶粒，提高硬度，改善加工性能；2）对中碳钢，可提高硬度和强度，作为最终热处理；3）对高碳钢，可为球化退火作准备。第第4章章 钢热处理钢热处理第39页退火与正火加热温度范围退火与正火加热温度范围第第4章章 钢热处理钢热处理第40页第二节第二节钢淬火与回火钢淬火与回火2 2、目标、目标：提升钢硬度、强度和耐磨性并保持足够提升钢硬度、强度和耐磨性并保持足够韧性。韧性。1 1、概念、概念：将钢件加热到将钢件加热到Ac3Ac3或或Ac1Ac1以上某一温度，保持以上某一温度，保持一定时间后，快速冷却热处理工艺。一定时间后，快速冷却热处理工艺。一、钢淬火一、钢淬火第第4章章 钢热处理钢热处理第41页3 3、淬火剂：、淬火剂：水、矿物油、盐水和碱水水、矿物油、盐水和碱水等。等。为了确保取得所需淬火组织，又要预防变形和开裂，必须采取已为了确保取得所需淬火组织，又要预防变形和开裂，必须采取已经有淬火介质再配以各种冷却方法才能处理。通常淬火方法包含经有淬火介质再配以各种冷却方法才能处理。通常淬火方法包含单单液淬火、双液淬火、分级淬火液淬火、双液淬火、分级淬火等，如图所表示。等，如图所表示。4.4.淬火方法淬火方法:第第4章章 钢热处理钢热处理第42页4 4、淬火方法：、淬火方法：（1 1）单液淬火）单液淬火：将加热后零件投入一个：将加热后零件投入一个 冷却冷却 剂剂中冷却至室温。中冷却至室温。特点：操作简单，轻易实现自动化。特点：操作简单，轻易实现自动化。（2 2）双液淬火）双液淬火：先水后油，或先油后空气。先水后油，或先油后空气。特点：可预防变形与开裂。特点：可预防变形与开裂。（3 3）分级淬火）分级淬火：先放入一定温度盐浴或碱浴中，先放入一定温度盐浴或碱浴中，再空冷。再空冷。特点：有效减小内应力，预防变形与开裂；特点：有效减小内应力，预防变形与开裂；但只适于小尺寸工件。但只适于小尺寸工件。第第4章章 钢热处理钢热处理第43页三、钢回火1 1、回火概念、回火概念：将淬火后钢件再加热到将淬火后钢件再加热到Ac1Ac1以下某一温度，保以下某一温度，保 温温一定时间后，然后冷却到室温热处理工艺一定时间后，然后冷却到室温热处理工艺 。2、回火目标：降低淬火钢脆性，提升韧性，调整硬度，消除降低淬火钢脆性，提升韧性，调整硬度，消除内应力，稳定工件尺寸，取得所需要力学性能。内应力，稳定工件尺寸，取得所需要力学性能。第第4章章 钢热处理钢热处理第44页3、回火种类按回火温度不一样，回火可分以下三种：低温回火：150C250C中温回火：350C500C高温回火：500C650C第第4章章 钢热处理钢热处理第45页1、低温回火（低温回火（150250150250）C C 目标目标：保持淬火钢高硬度和高耐磨性，降低淬火应：保持淬火钢高硬度和高耐磨性，降低淬火应 力力,降低降低钢脆性。硬度为钢脆性。硬度为58-64HRC58-64HRC。主要用于主要用于：刃具、量具、模具、滚动轴承、渗碳淬火：刃具、量具、模具、滚动轴承、渗碳淬火 件和表面淬火件。件和表面淬火件。2 2、中温回火（、中温回火（350500350500）C C 目标目标：取得高弹性极限、屈服点和很好韧性。：取得高弹性极限、屈服点和很好韧性。又称又称弹性弹性处理。硬度为处理。硬度为35-45HRC.35-45HRC.主要用于：主要用于：弹性零件及热锻模具等。弹性零件及热锻模具等。3 3、高温回火（、高温回火（500650500650）CC 目标目标：取得良好综协力学性能。：取得良好综协力学性能。又称又称调质调质处理。硬度为处理。硬度为25-35HRC.25-35HRC.主要用于主要用于：各种主要结构零件如螺栓、齿轮及轴承。：各种主要结构零件如螺栓、齿轮及轴承。第第4章章 钢热处理钢热处理第46页第四节第四节钢表面热处理钢表面热处理引言引言:为了兼顾零件表面和心部两种不一样为了兼顾零件表面和心部两种不一样性能要求性能要求,生产中广泛采取表面热处理方法生产中广泛采取表面热处理方法,即表面淬火和化学热处理即表面淬火和化学热处理.一、表面淬火一、表面淬火 1 1、概念：指仅改变钢表层组织局部热、概念：指仅改变钢表层组织局部热处理工艺。处理工艺。第第4章章 钢热处理钢热处理第47页2、种类火焰加热表面淬火火焰加热表面淬火：用氧用氧乙炔火焰喷射到工件表面，使其被快乙炔火焰喷射到工件表面，使其被快速加热到淬火温度，并马上喷水冷却操作方法。速加热到淬火温度，并马上喷水冷却操作方法。适合用于含适合用于含C 0.35%0.7%C 0.35%0.7%中碳钢和中碳合金中碳钢和中碳合金钢，如钢，如4545，40Cr40Cr。感应加热表面淬火感应加热表面淬火：用一定频率感应电流使工件表面被快速加热用一定频率感应电流使工件表面被快速加热到淬火温度，并马上喷水冷却操作方法。到淬火温度，并马上喷水冷却操作方法。适合用于含适合用于含C 0.4%0.5%C 0.4%0.5%中碳钢和中碳合金钢，中碳钢和中碳合金钢，如如4040，40Cr40Cr。第第4章章 钢热处理钢热处理第48页第五节钢化学热处理引言1、概念：将钢置于一定温度活性介质中保温，使一个或几个元素渗透其表层，以改变其化学成份、组织和性能热处理工艺。2、分类：渗碳、渗氮、碳氮共渗第第4章章 钢热处理钢热处理第49页第六节钢渗碳 概念概念：将钢放入渗碳介质中加热并保温，使活性碳原：将钢放入渗碳介质中加热并保温，使活性碳原子渗透钢表层工艺称为渗碳。子渗透钢表层工艺称为渗碳。目标目标：经过渗碳及随即淬火和低温回火，使表面含有：经过渗碳及随即淬火和低温回火，使表面含有高硬度、耐磨性和抗疲劳性能，而心部含有一定强度和高硬度、耐磨性和抗疲劳性能，而心部含有一定强度和良好韧性配合良好韧性配合。渗碳方法渗碳方法：渗碳方法有气体渗碳、固体渗碳和液体：渗碳方法有气体渗碳、固体渗碳和液体渗碳。当前广泛应用是气体渗碳法。渗碳。当前广泛应用是气体渗碳法。渗碳用钢渗碳用钢：含碳量为：含碳量为0.1%0.25%0.1%0.25%低碳钢和低碳合低碳钢和低碳合 金钢。金钢。第第4章章 钢热处理钢热处理第50页第七节钢渗氮 概念概念：渗氮俗称氮化，是指在一定温度下使活性氮原渗氮俗称氮化，是指在一定温度下使活性氮原子渗透工件表面热处理工艺。子渗透工件表面热处理工艺。目：是提高零件表面硬度、耐磨性、疲劳强度、热硬性和耐蚀性等。渗氮方法渗氮方法：气体渗氮、离子渗氮等。生产中应用较多是气：气体渗氮、离子渗氮等。生产中应用较多是气体渗氮。体渗氮。渗氮用钢：渗氮用钢：优质碳素结构钢，如优质碳素结构钢，如2020，4040等；普通合金结构等；普通合金结构钢，如钢，如40Cr40Cr等；渗等；渗氮氮专用钢，如专用钢，如38CrMoAlA38CrMoAlA。第第4章章 钢热处理钢热处理第51页第八节其它化学热处理方法碳氮共渗碳氮共渗碳氮共渗碳氮共渗：碳氮同时渗透工件表层。提升表面硬度、抗碳氮同时渗透工件表层。提升表面硬度、抗疲劳性和耐磨性，并兼具渗碳和渗氮优点。疲劳性和耐磨性，并兼具渗碳和渗氮优点。渗铬：渗铬：有很好耐蚀性和优良抗氧化性、硬度和耐磨性，可有很好耐蚀性和优良抗氧化性、硬度和耐磨性，可代替不锈钢和耐热钢用于机械和工具制造。代替不锈钢和耐热钢用于机械和工具制造。渗硼：渗硼：十分优异耐磨性、耐腐蚀磨损和泥浆磨损能力，十分优异耐磨性、耐腐蚀磨损和泥浆磨损能力，耐磨性显著优于渗氮、碳和碳氮共渗层，但不耐大气和耐磨性显著优于渗氮、碳和碳氮共渗层，但不耐大气和水腐蚀。主要用于泥浆泵零部件、热作模具和工件夹具。水腐蚀。主要用于泥浆泵零部件、热作模具和工件夹具。第第4章章 钢热处理钢热处理第52页第一节钢材及其生产过程一、钢铁材料生产过程铁矿石生铁钢钢锭）型材铸铁轧制、挤压、拉拔、铸造等压力加工方法1、生铁冶炼原料：铁矿石燃料：焦炭熔剂：石灰石设备：高炉2、钢冶炼原料：生铁、废钢燃料：焦炭熔剂：石灰石；氧化剂，脱氧剂设备：电弧炉（钢板、型钢、钢管）第第5章章 工业用钢工业用钢第53页高炉第第5章章 工业用钢工业用钢第54页电弧炉第第5章章 工业用钢工业用钢第55页第二节第二节钢分类与编号钢分类与编号钢碳素钢合金钢1、按含碳量分低碳钢0.0218%C0.25%中碳钢0.25%C0.6%高碳钢0.6%C1%Wc1%时不标出；当时不标出；当Wc0 o0；前刀面与切削平面之间夹角大于；前刀面与切削平面之间夹角大于9090度时，度时，o0.o0o 0；前刀面与基面之间夹角大于；前刀面与基面之间夹角大于9090度时度时o 0.o 0.后角愈大，刀具与工件之间磨擦愈小，但刀具强度也愈差。后角愈大，刀具与工件之间磨擦愈小，但刀具强度也愈差。在正交平面中测量在正交平面中测量前刀面与基面夹角前刀面与基面夹角。在正交平面中测量在正交平面中测量主后刀面与切削平面主后刀面与切削平面夹角。夹角。3 3、副后角、副后角（oo）：在副正交平面中测量在副正交平面中测量副后刀面与副切削平副后刀面与副切削平面面夹角夹角。副后角影响刀面与已加工表面之间磨擦和刀具强度。副后角影响刀面与已加工表面之间磨擦和刀具强度。第十四章第十四章 金属切削加工金属切削加工第198页4 4、刃倾角、刃倾角（ss）：）：在切削平面内度量在切削平面内度量主切削刃与基面之间夹主切削刃与基面之间夹角角。它总是正值它总是正值，刃倾角影响切屑排出方向和刀头形状。，刃倾角影响切屑排出方向和刀头形状。5 5、主偏角、主偏角（rr）：）：在基面内测量在基面内测量主切削刃在基面上投影主切削刃在基面上投影与进给运动方向与进给运动方向夹角。夹角。主偏角普通为正值主偏角普通为正值，它影响刀头强度。，它影响刀头强度。6 6、副偏角（、副偏角（rr）：）：在基面内测量在基面内测量副切削刃在基面上投影副切削刃在基面上投影与进给运动反方向与进给运动反方向夹角。夹角。副偏角普通为正值副偏角普通为正值，它影响刀头强度和表面粗糙度。，它影响刀头强度和表面粗糙度。前角和后角确定了前刀面和后刀面位置；主偏角和刃倾角确定了前角和后角确定了前刀面和后刀面位置；主偏角和刃倾角确定了主切削刃空间位置；副偏角和副后角确定了副后刀面位置；即六个基主切削刃空间位置；副偏角和副后角确定了副后刀面位置；即六个基本角度确定了车刀切削部分几何形状。本角度确定了车刀切削部分几何形状。第十四章第十四章 金属切削加工金属切削加工第199页第十四章第十四章 金属切削加工金属切削加工第200页四、刀具材料四、刀具材料1 1、刀具材料应具备性能、刀具材料应具备性能（1 1）高硬度）高硬度 刀具材料硬度必须高于工件材料硬度。刀具材料常温硬度，普通刀具材料硬度必须高于工件材料硬度。刀具材料常温硬度，普通要求在要求在HRC60HRC60以上。以上。（2 2）高耐磨性）高耐磨性耐磨性表示刀具抵抗磨损能力。普通刀具材料硬度越高，耐磨耐磨性表示刀具抵抗磨损能力。普通刀具材料硬度越高，耐磨性越好性越好。（3 3）足够强度和韧性）足够强度和韧性方便承受切削力，冲击和振动，而不致于产生崩刃和折断方便承受切削力，冲击和振动，而不致于产生崩刃和折断（4 4）高耐热性（热稳定性）高耐热性（热稳定性）耐热性是指刀具材料在高温下保持硬度，耐磨性，强度和韧性能力耐热性是指刀具材料在高温下保持硬度，耐磨性，强度和韧性能力。（5 5）良好工艺性能）良好工艺性能即刀具材料应含有良好铸造性能，热处理性能，焊接性能，磨削加即刀具材料应含有良好铸造性能，热处理性能，焊接性能，磨削加工性能等工性能等。第十四章第十四章 金属切削加工金属切削加工第201页2 2、几个常见刀具材料、几个常见刀具材料（2 2）硬质合金）硬质合金（3 3）涂层刀具）涂层刀具（4 4）陶瓷刀具）陶瓷刀具（5 5）超硬刀具材料）超硬刀具材料（1 1）高速钢）高速钢YTYT类：类：YGYG类：类：YWYW类：类：金刚石金刚石立方氮化硼立方氮化硼第十四章第十四章 金属切削加工金属切削加工第202页（1 1）高速钢）高速钢高速钢是含有较多钨、钼、铬、钒等元素高合金工具钢。与碳素工具钢高速钢是含有较多钨、钼、铬、钒等元素高合金工具钢。与碳素工具钢和合金工具钢相比，高速钢能提升切削速度和合金工具钢相比，高速钢能提升切削速度1313倍（所以而得名），提升刀倍（所以而得名），提升刀具耐用度具耐用度10401040倍。它能够加工从有色金属到高温合金在内范围广泛材料。倍。它能够加工从有色金属到高温合金在内范围广泛材料。高速钢刀具制造工艺简单，能铸造，轻易磨出尖锐刀刃，所以在复杂刀高速钢刀具制造工艺简单，能铸造，轻易磨出尖锐刀刃，所以在复杂刀具（钻头、丝锥、成形刀具、拉刀、齿轮刀具等）制造中，高速钢占有主要具（钻头、丝锥、成形刀具、拉刀、齿轮刀具等）制造中，高速钢占有主要地位。地位。第十四章第十四章 金属切削加工金属切削加工第203页第十四章第十四章 金属切削加工金属切削加工第204页第十四章第十四章 金属切削加工金属切削加工第205页高压水刀高压水刀 有句成语叫做：有句成语叫做：“柔情似水柔情似水”，表明在常人眼中，液体水无固定形，表明在常人眼中，液体水无固定形状，是温柔象征。然而，科学研究发觉，状，是温柔象征。然而，科学研究发觉，高压水流在撞击物体表面最初高压水流在撞击物体表面最初百万分之几秒时，其瞬时压力非常大。百万分之几秒时，其瞬时压力非常大。利用水这一特点，科学家们将水利用水这一特点，科学家们将水变成了坚硬高压水刀，能够用来挖泥、采矿，甚至切削钢板，还可用于变成了坚硬高压水刀，能够用来挖泥、采矿，甚至切削钢板，还可用于冲孔、粉碎材料，甚至外科手术。冲孔、粉碎材料，甚至外科手术。高压水刀优点有：用途广高压水刀优点有：用途广泛，能够加工钢板、铜板、泛，能够加工钢板、铜板、玻璃、塑料等各种类型材料；玻璃、塑料等各种类型材料；切削材料切面光滑，不会留切削材料切面光滑，不会留下毛口或变形；在切削一些下毛口或变形；在切削一些化工合成材料肘，不会放出化工合成材料肘，不会放出有毒气体或产生烟尘；水刀有毒气体或产生烟尘；水刀穿越速度非常快，甚至不会穿越速度非常快，甚至不会将材料淋湿。当前，许多国将材料淋湿。当前，许多国家已将高压水刀切削工艺投家已将高压水刀切削工艺投入实际应用入实际应用第十四章第十四章 金属切削加工金属切削加工第206页零件表面形成和切削运动零件表面形成和切削运动 一、零件表面形成一、零件表面形成 1、待加工表面：、待加工表面：2、已加工表面：、已加工表面：3、加工表面、加工表面 工件上即将被切除表面。工件上即将被切除表面。工件上经刀具切工件上经刀具切削后产生新表面。削后产生新表面。工件上正在被工件上正在被切除表面。切除表面。第十四章第十四章 金属切削加工金属切削加工第207页二、切削运动二、切削运动 在切削加工形成零件全过程中，刀具和工件之间必需要有在切削加工形成零件全过程中，刀具和工件之间必需要有相对运动，按作用不一样可分：相对运动，按作用不一样可分：1、主运动：、主运动：2、进给运动：、进给运动：切除工件所必需运动。是最基本、最切除工件所必需运动。是最基本、最主要运动主要运动。确保加工连续进行运动。确保加工连续进行运动。第十四章第十四章