金属材料及其热加工

第一篇：金属材料及其热加工

第1章 材料的结构与性能

材料的性能决定于材料的化学成分和其内部的组织结构。

1.1 金属材料的结构与组织 1.2 金属材料的性能

1.3 高分子材料的结构与性能 1.4 陶瓷材料的结构与性能

§1.1 金属材料的结构与组织

固态物质按其原子（离子或分子）的聚集状态可分为两大类：晶体与非晶体。

一、晶体概念

1、晶体与非晶体的区别：

晶体：原子（离子或分子）在三维空间有规则的周期性重复排列的物质。晶体中的原子排列有对称性和周期性的特点。其主要特征： 主要特征： – 有规则的外形；

– 均匀性； – 解离性； – 固定的熔点； – 各向异性。

典型晶体：水晶、食盐、金属等。

非晶体：不具备晶体特征的物质。即，原子（离子或分子）在空间无规则排列。

长程无序，短程有序。

典型非晶体：普通玻璃、松香、塑料等。

2、晶胞—晶体的最小单元

• 结点：原子中心联线的交点。• 晶格：原子排列的空间格子。• 晶格常数：各边长及其夹角。

• 简单立方晶格：a＝b＝c, α＝β＝γ＝90°

•（简单立方晶格只见于非金属晶体，在金属晶体中看不到）

3、因果关系：

原子构造、原子间结合力性质→晶格形式和晶格常数→不同晶体类型(→不同物质)→物理、化学和力学性能二、三种常见的金属晶格

线型非晶态高聚物的三种力学状态（见1.3.2）

三，三种典型晶格的致

密度及晶面和晶向分析

1、晶格致密度（三种计算方法）

（1）体积法（体积密度）

（2）面积密度（晶面上）――晶面密度

（3）线密度（晶向上）――晶向密度

2、晶面及晶向指数――表示符号

晶面：晶体中各个方位上的原子面

晶向：各种方向上的原子列

确定晶面指数的方法：（三步）（hkl）、｛hkl｝

确定晶向指数的方法：（三步）［uvw］、〈uvw〉

3、晶面及晶向的原子密度

密排面、密排方向---影响晶体的力学性能

四、晶体的各向异性

成因：晶体中不同晶面和晶向上的原子密度不同，导致晶体在不同方向上的性能有所差异。晶体的这种各向异性的特点是区别于非晶体的重要标志之一。

五、实际金属中的晶体缺陷

1、点缺陷

空位、间隙原子、异类原子

2、线缺陷

刃型位错、螺型位错；

位错密度――单位体积内位错线的总长度；

金属的强度与位错密度的关系。

位错概念的提出用于解释晶体的塑性变形。

3、面缺陷---晶界、亚晶界

晶粒与晶粒之间的接触界面叫做晶界。晶界在空中呈网状；晶界上原子的排列规则性较差。晶粒也不是完全理想的晶体，而是由许多位向相差很小的所谓亚晶粒组成的。晶粒内的亚晶粒又叫晶块,(或嵌镶块)亚晶粒之间的位向差只有几秒、几分，最多达1--2度。

亚晶粒之间的边界叫亚晶界。亚晶界是位错规则排列的结构。

例如，亚晶界可由位错垂直排列成位错墙而构成。

亚晶界是晶粒内的一种面缺陷。晶界和亚晶界均可提高金属 的强度。晶界越多, 晶粒越细, 金属的塑性变形能力越大,塑性越好。

六、合金的晶体结构

1、合金：一种金属元素同另一种或几种其它元素，通过熔化或其他方法结合在一起所形成的具有金属特性的物质。

2、组元：组成合金的独立的、最基本的单元，可以是金属、非金属元素或稳定的化合物。

合金的强度、硬度，耐磨性等力学性能比纯金属高许多，某些合金还具有一些特殊的电、磁、耐热、耐蚀等物理、化学性能。

3、相：在金属或合金中，凡化学成分相同、晶体结构相同并有界面与其他部分分开的均匀组成部分。

4、固溶体：合金组元通过溶解形成一种成分和性能均匀的、且结构与组元之一相同的固相。

5、金属化合物：合金组元相互作用形成的晶格类型和特性完全不同于任一组元的新相，也称中间相。

金属化合物一般熔点高，脆性大。金属化合物是许多合金的重要组成相。根据其形成条件和结构特点不同，金属化合物主要有以下几类：

（1）正常价化合物，严格遵守化合价规律，如Mg2Si、AlP等。

（2）电子化合物：不遵守化合价规律，如CuZn、Cu3Al等。

（3）间隙化合物：由过渡族金属元素与碳、氮、氢、硼等原子半径较小的非金属元素形成的化合物。当非金属原子半径与金属原子半径之比小于0.59时，形成具有简单晶格的间隙化合物，称为间隙相。间隙相具有金属特性，有极高的熔点和硬度，非常稳定。如M4X、M2X、MX、MX2等。当非金属原子半径与金属原子半径之比大于0.59时，形成具有复杂结构的间隙化合物。如Fe3C、Cr12C6等。复杂结构的间隙化合物也具有很高的熔点和硬度，但比间隙相稍低些。

七、金属材料的组织

1、显微组织：在金相显微镜下看到的金属材料内部的微观形貌。是由数量、形态、大小和分布方式不同的各种相组成的。

2、组织和决定因素：金属材料的组织取决于金属材料的化学成分和工艺过程。

3、组织与性能的关系：金属材料的性能由金属内部的组织结构所决定。举例说明。

• 在有些情况下，金属的组织名称相同，组成相也相同，但晶粒形状、大小不同，则它们的性能也不相同； • 在某些合金中，在显微镜下观察它们的组织相同，组成相也相同，且形状、大小无明显差异，只是其成分有所不同，其表现出来的性能也不相同（如铁碳合金）。金属材料的性能包括工艺性能和使用性能。

1工艺性能：制造工艺过程中，材料适应加工的性能。

2使用性能：金属材料在使用条件下所表现出来的性能，包括力学性能、物理和化学性能。

§1.2 金属材料的性能

一、金属材料的工艺性能

铸型条件下，熔融金属的流动能力。

1、铸造性能

（1）流动性 在一定温度和铸型条件 下，熔融金属的流动能力。（2）收缩性 铸件在凝固和冷却过程中，其体积和尺寸减少的现象。

铸件收缩不仅会影响尺寸大小，还会使铸件产生缩孔、缩松、内应力、变形和开裂等缺陷。（3）偏析 金属凝固后，铸锭或铸件化学成分和组织的不均匀现象。

2、锻造性能

金属材料对用压力加工方法成形的适应能力，称为金属材料的锻造性。

锻造性主要取决于金属材料的塑性和变形抗力。塑性越好，变形抗力越小，金属的锻造性能越好。（铸铁

碳钢 铝、铜合金）

3、焊接性能

金属材料对焊接加工的适应性，称为金属材料的焊接性。

也就是在一定的焊接工艺条件下，获得优质焊接接头的难易程度。

在机械工业中，焊接的主要对象是钢材。碳质量分数是焊接性的主要影响因素。(举例说明，碳钢、铜铝合金、灰口铸铁等的焊接性能。)

4、切削加工性能

切削加工性能一般用切削后的表面质量和刀具寿命来表示。影响材料切削加工性能的因素主要有材料的化学成分、组织、硬度、韧性、导热性和形变强化等。

5、热处理工艺性能 主要指淬透性，即钢接受淬火的能力。这主要与钢中的合金元素种类和多少有关。含Mn、Cr、Ni等合金元素的合金钢淬透性比碳钢的淬透性好。

二、金属材料的力学性能

主要指金属材料在外力作用下表现出来的的性能，包括强度、塑性、硬度、冲击韧性、断裂韧性、耐磨性等。1.强度；1）静载时的强度 2）变载时的强度 3）高温强度

2、疲劳极限

材料在低于其屈服点的交变应力作用下，经过长时间工作后也会产生裂纹或突然完全断裂，这个过程称为金属的疲劳。

金属承受的交变应力越大，则断裂时应力循环次数越少，工程上规定，对于某类金属材料，经历规定应力循环周次而不断裂的最大应力称为金属的疲劳强度或称疲劳极限。

3、塑性

断裂前材料产生永久变形的能力称为塑性, 用伸长率和断面收缩率来表示。

①伸长率（δ）在拉伸试验中, 试样拉断后, 标距的伸长与原始标距的百分比称为伸长率。

②断面收缩率（ψ）试样拉断后, 缩颈处截面积的最大缩减量与原横断面积的百分比称为断面收缩率。

4、硬度

材料抵抗另一硬物体压入其内的能力叫硬度，即受压时抵抗局部塑性变形的能力。

5、冲击韧度（ak）

许多机械零件和工具在工作中, 往往要受到冲击载荷的作用, 如活塞销、锤杆、冲模和锻模等，材料抵抗冲击载荷作用的能力称为冲击韧性，常用一次摆锤冲击弯曲试验来测定。测得试样冲击吸收功,用符号 Ak 表示。用冲击吸收功除以试样缺口处截面积 S0 , 即得到材料的冲击韧度 ak。

6、断裂韧性

材料内部存在着或多或少、或大或小的裂纹和类似裂纹的缺陷。

裂纹在应力场作用下失稳而扩展，导致机件破断。材料抵抗失稳扩展断裂的能力称为断裂韧性。

用裂纹扩展的临界状态所对应的应力场强度因子，即临界应力场强度因子来代表材料的断裂韧性。

7、耐磨性

三、金属材料的理化性能

1、物理性能

（1）密度：轻金属（密度小于5）；重金属。二者各有不同的用途。（2）熔点：难熔金属（W、Mo、V）；

易熔金属（Su、Pb）

（3）导电性：金、银、铜、铝； 钨、钼、铁、铬。

超导材料（4）导热性：金、银、铜、铝；（5）热膨胀性：

（6）磁性：铁磁性材料、顺磁性材料、抗磁性材料

2、化学性能

（1）耐腐蚀性：常温下，抵抗氧、水蒸气及其它化学介质腐蚀破坏作用的能力。（2）抗氧化性：在加热时，抵抗氧化作用的能力。金属材料的耐腐蚀性和抗氧化性统称为化学稳定性。

高分子材料又称为高分子聚合物(简称高聚物), 是以高分子化合物为主要组分的有机材料。高分子化合物是指相对分子质量很大的化合物，其相对分子质量一般在5000以上，有的甚至高达几百万。

高分子化合物由低分子化合物通过聚合反应获得。组成高分子化合物的低分子化合物称作单体

1.3.1高分子材料的结构

一.大分子链的结构 1.大分子链的化学组成

组成大分子链的化学元素，主要是C、H、O，另外,还有N、Cl、F、B、Si、S等元素，其中,C是形成大分子链的主要元素。

1.大分子链的化学组成 大分子链根据组成元素不同可分为三类: 碳链大分子:;主链全部由碳原子以共价链相连接，即-C-C-C-。

杂链大分子:大分子主链除有C原子外，还有O、N、S、P等原子，它们以共价链相连 元素链大分子:大分子主链不含C原子，而是由Si、O、B、S、P等元素组成，2.大分子链的形态---呈现不同的几何形状

(1)线型分子链

各链节以共价链连接成线型长链分子，其直径小于1纳米，而长度可达几百甚至几千纳米，像一根长线，呈卷曲状或线团状。

(2)支化型分子链

在主链的两侧以共价链连接相当数量的长短不一的支链, 其形状有树枝形、梳形、线团形。

(3)体型(网型或交联型)分子链

分子链在线型或支化型分子链之间, 沿横向通过链节以共价链连接起来, 形成的三维(空间)网状大分子。

3.大分子链空间的构型---链结构 乙烯聚合物常见的三种空间构型

全同立构::取代基R有规律地位于碳链平面同一侧

乙烯聚合物常见的三种空间构型

间同立构::取代基R交替地排列在碳链平面两则

二.大分子链的构象及柔性 大分子链的构象----

由单链内旋转所产生的大分子链的空间形象。

正是这种极高频率的单键内旋转随时改变着大分子链的构象，使线型大分子链在空间很容易呈卷曲状或线团状。

大分子链的柔性----聚合物具有弹性的原因

在拉力作用下，呈卷曲状或线团状的线型大分子链可以伸展拉直，外力去除后，又缩回到原来的卷曲状和线团状。

三.高分子材料的聚集态

晶态(分子链在空间规则排列)、部分晶态(分子链在空间部分规则排列)

非晶态(分子链在空间无规则排列，亦称玻璃态)。

线型聚合物在一定条件下可以形成晶态或部分晶态，体型聚合物为非晶态(或玻璃态)。

获得完全晶态的聚合物很困难，大多数聚合物都是部分晶态或完全非晶态

（下页右图是氧化物硬度 见后）

1.3.2高分子材料的性能

一.力学性能

1.高聚物的物理、力学状态

(1)线型非晶态高聚物的三种力学状态

①玻璃态 在Tg 温度以下曲线基本上是水平的, 变形量小, 而弹性模量较高, 高聚物较刚硬, 处于所谓玻璃态。此时，物体受力的变形符合于虎克定律，应变与应力成直线比，并在瞬时达到平衡。

②高弹态 Tg温度之后曲线急剧变化，但很快即稳定而趋于水平。

在这个阶段，变形量很大，而弹性模量显著降低，外力去除后变形可以回复，弹性是可逆的。

高聚物表现为柔软而富弹性，具有橡胶的特性，处于所谓高弹态或橡胶态。

③粘流态 温度高于Tf后，变形迅速发展，弹性模量再次很快下降，高聚物开始产生粘性流动，处于所谓粘流态，此时变形已变为不可逆。

(2)晶态高聚物和体型高聚物的力学状态

完全晶态的线型高聚物，和低分子晶体材料一样，没有高弹态；

具有较高的强度和硬度

部分晶态的线型高聚物，非晶态区在Tg温度以上和晶态区在熔点Tm温度以下存在一种即韧又硬的皮革态。

此时,非晶态区处于高弹态, 具有柔韧性 晶态和非晶态可以复合成皮革态 2.高聚物的力学性能特点

(1)强度低---平均为100MPa, 比金属低得多，由于其重量轻、密度小，许多高聚物的比强度还是很高的, 某些工程塑料的比强度比钢铁和其他金属还高。

(2)弹性高、弹性模量低

高聚物的弹性变形量大，可达到100%～1000％，一般金属材料只有0.1%～1.0％。

高聚物的弹性模量低，约为2MPa～20MPa，一般金属材料为103MPa～2×105MPa。(3)粘弹性

大多数高聚物的高弹性大体是“平衡高弹性”，即应变与应力同步发生，或应变与应力即时达于平衡。

有一些高聚物,例如橡胶, 特别是在低温和老化状态时, 高弹性表现出强烈的时间依赖性。

应变不仅决定于应力, 而且决定于应力作用的速率。即应变不随作用力即时建立平衡, 而有所滞后。这就是粘弹性.粘弹性, 它是高聚物的又一重要特性。

粘弹性的主要表现有蠕变、应力松驰 和内耗等。

蠕变是在应力保持恒定的情况下，应变随时间的增长而增加的现象。高聚物在室温下受力的长期作用时，发生不可回复的塑性变形，例如，架空的聚氯乙稀电线套管，在电线和自身重量的作用下发生缓慢的挠曲变形，就属于蠕变。应力松弛:高聚物受力变形后所产生的应力随时间而逐渐衰减的现象。

例如，连接管道的法兰盘中的密封垫圈，经过长时间工作后发生渗漏现象，高聚物受周期载荷时，产生伸－缩的循环应变。由于应变对应力的滞后，在重复加载时，就会出现上一次变形还未来得及回复时，或分子链的构象跟不上改变时，又施加了下一次载荷，于是造成分子间的内摩擦，产生所谓内耗。

一次循环所储存的能量等于滞后回线ACBDA所包围的面积。

(4)塑性

高聚物由许多很长的分子组成, 加热时分子链的一部分受热，其它部分不会受热或少受热，因此材料不会立即熔化，而先有一软化过程，所以表现出明显的塑性。

(5)韧性

高聚物的内在韧性较好，即在断裂前能吸收较大的能量。但是由于强度低，高聚物的冲击韧性比金属小得多，仅为其百分之一的数量级。(6)减摩、耐磨性

塑料的另一优点是磨损率低。

大多数塑料对金属和对塑料的摩擦系数值一般在0.2～0.4范围内。

聚四氟乙烯对聚四氟乙烯的摩擦系数只有0.04，几乎是所有固体中最低的。二.物理和化学性能 1.绝缘性

 高聚物分子是良好的绝缘体，绝缘性能与陶瓷相当。对热、声也有良好的绝缘性能。

2.耐热性

热固性塑料的耐热性比热塑性塑料高。

常用热塑性塑料如聚乙烯、聚氯乙烯、尼龙等，长期使用温度一般在100℃以下；

热固性塑料如酚醛塑料的为130℃～150℃；

耐高温塑料如有机硅塑料等，可在200℃～300℃使用。3.耐蚀性

高聚物的化学稳定性很高。它们耐水和无机试剂、耐酸和碱的腐蚀。尤其是被誉为塑料王的聚四氟乙烯，不仅耐强酸、强碱等强腐蚀剂，甚至在沸腾的王水中也很稳定。

耐蚀性好是塑料的优点之一。4.老化

指高聚物在长期使用和存放过程中，由于受各种因素的作用，性能随时间不断恶化，逐渐丧失使用价值的过程。

其主要表现：对于橡胶为变脆，龟裂或变软，发粘；对于塑料是退色，失去光泽和开裂。

这些现象是不可逆的，所以老化是高聚物的一个主要缺点。

§1.4 陶瓷材料的结构与性能

1.4.1陶瓷材料的结构

何为陶瓷材料？

以天然硅酸盐或人工合成无机化合物为原料，用粉末冶金法生产的无机非金属材料。人工合成的陶瓷材料主要是由一些金属氧化物、碳化物、氮化物等组成的。陶瓷材料组织结构比较复杂。

按照组织形态陶瓷材料分为三类：

无机玻璃：硅酸盐玻璃，是室温下具有确定形状，但其粒子在空间成不规则排列的非晶结构类陶瓷材料；

微晶玻璃： 玻璃陶瓷，是单个晶体分布在非晶态的玻璃基体上的一类陶瓷材料；

晶体陶瓷 如具有单相晶体结构的氧化铝特种陶瓷，具有复杂结构的普通陶瓷。晶体陶瓷是最常用的结构材料和工具材料。

陶瓷材料组织结构比较复杂。

按照组织形态陶瓷材料分为三类：

微晶玻璃特点：

1、丰富的色泽和良好的质感

2、色调均匀

3、永不浸湿、抗污染

4、优良的力学性能和化学稳定性

5、高度的破裂安全性

6、高度环保性能

7、易加工成型

微晶玻璃研制成功，―是20世纪在材料领域中的一项重大的工艺成就‖。甚至称其为万能性―将不亚于20世纪的钢铁‖。

陶瓷的典型组织结构： 晶体相(莫来石和石英)玻璃相 气相

一、晶体相(莫来石和石英)---陶瓷的主要组成相：

主要有硅酸盐、氧化物和非氧化物等。它们的结构、数量、形态和分布，决定陶瓷的主要性能和应用。(1)硅酸盐

普通陶瓷的主要原料，陶瓷组织中重要的晶体相，结合键为离子键与共价键的混合键。

构成硅酸盐的基本单元： 硅氧四面体

硼化物硬度（后）

(2)氧化物

多数陶瓷特别是特种陶瓷的主要组成和晶体相；离子键结合,也有共价键；

最重要的氧化物晶体相：AO、AO2、A2O3、ABO3和AB2O4等(A、B表示阳离子)。(3)非氧化合物

不含氧的金属碳化物、氮化物、硼化物和硅化物；

---特种陶瓷特别是金属陶瓷的主要组成和晶体相。

金属碳化物：共价键和金属键之间的过渡键，以共价键为主。如TiC、Fe3C等 氮化物：与碳化物相似

金属性弱些, 有一定的离子键。

如六方晶格BN，六方晶系的Si3N4和AlN。

硼化物和硅化物：

较强的共价健，连成链、网和骨架，构成独立结构单元。陶瓷的典型组织结构：

二、玻璃相（作用）

①粘连晶体相，填充晶体相间空隙，提高材料致密度；

②降低烧成温度，加快烧结； ③阻止晶体转变，抑制其长大；

④获得透光性等玻璃特性；

⑤不能成为陶瓷的主导相：对陶瓷的强度、介电性能、耐热耐火性等不利。陶瓷的典型组织结构：

二、玻璃相(产生过程:)熔融液相冷却时在玻璃转变温度粘度增大到一定程度时, 熔体硬化，转变为玻璃。

二、玻璃相(结构特点：)硅氧四面体组成不规则的空间网, 形成玻璃的骨架。玻璃相成分：氧化硅和其它氧化物

三、气相: 气相是陶瓷内部残留的孔洞；成因复杂，影响因素多。

陶瓷根据气孔率分致密陶瓷、无开孔陶瓷和多孔陶瓷。

气孔对陶瓷的性能不利（多孔陶瓷除外）

气孔率：

普通陶瓷5%～10％

特种陶瓷5％以下

金属陶瓷低于0.5％。

1.4.2陶瓷材料的性能

一.陶瓷的力学性能

(1)刚度

陶瓷刚度（由弹性模量衡量）各类材料中最高（金刚石除外），(2)硬度

陶瓷硬度是各类材料中最高的（金刚石除外）。陶瓷硬度为1000HV～5000HV, 淬火钢为500HV～800HV, 高聚物最硬不超过20HV。

陶瓷的硬度随温度的升高而降低, 但在高温下仍有较高的数值。(3)强度

晶界使陶瓷实际强度比理论值低得多（1/1000～1/100）。因为： *晶界上有晶粒间的局部分离或空隙； *晶界上原子间键被拉长, 键强度被削弱； *相同电荷离子的靠近产生斥力, 会造成裂缝。

*致密度、杂质和各种缺陷影响陶瓷的实际强度。刚玉（Al2O3）陶瓷块抗拉强度280，刚玉陶瓷纤维（缺陷少），抗拉强度为2100，提高1～2个数量级。

陶瓷强度对应力状态特别敏感，抗拉强度很低，抗弯强度较高，抗压强度很高。(4)塑性

陶瓷在室温下几乎没有塑性。

陶瓷晶体滑移系很少，位错运动所需切应力很大；共价键有明显的方向性和饱和性，离子键的同号离子接近时斥力很大；

在高温慢速加载，特别是组织中存在玻璃相时，陶瓷也表现出一定的塑性。

(5)韧性

非常典型的脆性材料：冲击韧性10kJ/m2以下, 断裂韧性值很低。

对表面状态特别敏感：由于表面划伤、化学侵蚀、冷热胀缩不均等，很易产生细微裂纹；受载时，裂纹尖端产生很高的应力集中，由于不能由塑性变形使高的应力松弛，所以裂纹很快扩展，表现出很高的脆性。改善陶瓷韧性的方法：

预防陶瓷中特别是表面上产生缺陷；

在陶瓷表面形成压应力（如加预压应力可做成―不碎‖陶瓷）； 消除陶瓷表面的微裂纹。

二.陶瓷的物理和化学性能

(1)热膨胀性能

陶瓷的线膨胀系数很低，比高聚物低，比金属更低。(2)导热性

由于陶瓷无自由电子传热，导热性很低，较好绝热材料。(3)热稳定性—不同温度范围内波动时的寿命

热稳定性很低（比金属低得多）：导热性低。(4)化学稳定性

结构非常稳定，很好的耐火材料和坩埚材料。金属原子被屏蔽在紧密排列的间隙中，很难再同介质中的氧发生作用；

对酸、碱、盐等腐蚀性很强的介质均有较强的抵抗能力，与许多金属的熔体也不发生作用。(5)导电性

变化范围很广：

*由于缺乏电子导电机制, 多数陶瓷是良好的绝缘体;*不少陶瓷既是离子导体, 又有一定的电子导电性；

*许多氧化物（ZnO、NiO、Fe3O4）是重要的半导体材料。陶瓷材料的性能特点：

具有不可燃烧性、高耐热性、高化学稳定性、不老化性、高的硬度和良好的抗压能力，但脆性很高，温度急变抗力很低，抗拉、抗弯性能差。

碳化物硬度

总体硬度比较

Fe2b结构

第二篇：金属热加工实习报告(样本)（共）

《金属热加工实习报告》

一、绪论

实践环节越来越受重视的今天，作为材料专业重要的实践性教学环节——机械热加工实习，成了我们面临的重要课程，主要目的是使我们了解大批量、专业化和现代化生产条件下的热加工生产方法和过程，了解机械产品生产全过程，理解机械制造工艺过程，另一方面可以使我们开阔眼界，增加现场生产的感性认识，为后续专业课学习打下基础。

机械制造的基本过程

机械制造指从事各种动力机械、起重运输机械、农业机械、冶金矿山机械、化工机械、纺织机械、机床、工具、仪器、仪表及其他机械设备等生产的工业部门。机械制造业为整个国民经济提供技术装备,其发展水平是国家工业化程度的主要标志之一。

一、产品的生产过程是指把原材料变为成品的全过程。机械产品的生产过程一般包括：

（1）生产与技术的准备如工艺设计和专用工艺装备的设计和制造、生产计划的编制、生产资料的准备等。

（2）毛坯的制造如铸造、锻造、冲压等；

（3）零件的加工切削加工、热处理、表面处理等；

（4）产品的装配如总装、部装、调试检验和油漆等；

（5）生产的服务如原材料、外购件和工具的供应、运输、保管等。

二、制造过程

（1）产品设计

产品设计是企业产品开发的核心，产品设计必须保证技术上的先进性与经济上的合理性等。产品的设计一般有三种形式，即：创新设计、改进设计和变形设计。创新设计（开发性设计）是按用户的使用要求进行的全新设计；改进设计（适应性设计）是根据用户的使用要求，对企业原有产品进行改进或改型的设计，即只对部分结构或零件进行重新设计；变形设计（参数设计）仅改进产品的部分结构尺寸，以形成系列产品的设计。产品设计的基本内容包括：编制设计任务书、方案设计、技术设计和图样设计。

（2）工艺设计

工艺设计的基本任务是保证生产的产品能符合设计的要求，制定优质、高产、低耗的产品制造工艺规程，制订出产品的试制和正式生产所需要的全部工艺文件。包括：对产品图纸的工艺分析和审核、拟定加工方案、编制工艺规程、以及工艺装备的设计和制造等。

（3）零件加工

零件的加工包括坯料的生产、以及对坯料进行各种机械加工、特种加工和热处理等，使其成为合格零件的过程。极少数零件加工采用精密铸造或精密锻造等无屑加工方法。通常毛坯的生产有铸造、锻造、焊接等；常用的机械加工方法有：钳工加工、车削加工、钻削加工、刨削加工、铣削加工、镗削加工、磨削加工、数控机床加工、拉削加工、研磨加工、珩磨加工等；常用的热处理方法有：正火、退火、回火、时效、调质、淬火等；特种加工有：电火花成型加工、电火花线切割加工、电解加工、激光加工、超声波加工等。只有根据零件的材料、结构、形状、尺寸、使用性能等，选用适当的加工方法，才能保证产品的质量，生产出合格零件。

（4）检验

检验是采用测量器具对毛坏、零件、成品、原材料等进行尺寸精度、形状精度、位置精度的检测，以及通过目视检验、无损探伤、机械性能试验及金相检验等方法对产品质量进行的鉴定。测量器具包括量具和量仪。常用的量具有钢直尺、卷尺、游标卡尺、卡规、塞规、千分尺、角度尺、百分表等，用以检测零件的长度、厚度、角度、外圆直径、孔径等。另外螺纹的测量可用螺纹千分尺、三针量法、螺纹样板、螺纹环规、螺纹塞规等。常用量仪有浮标式气动量仪、电子式量仪、电动式量仪、光学量仪、三坐标测量仪等，除可用以检测零件的长度、厚度、外圆直径、孔径等尺寸外，还可对零件的形状误差和位置误差等进行测量。特殊检验主要是指检测零件内部及外表的缺陷。其中无损探伤是在不损害被检对象的前提下，检测零件内部及外表缺陷的现代检验技术。无损检验方法有直接肉眼检验、射线探伤、超声波探伤、磁力探伤等，使用时应根据无损检测的目的，选择合适的方法和检测规范。

（5）装配调试

任何机械产品都是由若干个零件、组件和部件组成的。根据规定的技术要求,将零件和部件进行必要的配合及联接,使之成为半成品或成品的工艺过程称为装配。将零件、组件装配成部件的过程称为部件装配；将零件、组件和部件装配成为最终产品的过程称为总装配。装配是机械制造过程中的最后一个生产阶段，其中还包括调整、试验、检验、油漆和包装等工作。常见的装配工作内容包括：清洗、联接、校正与配作、平衡、验收、试验。

（6）入库

企业生产的成品、半成品及各种物料为防止遗失或损坏，放入仓库进行保管，称为入库。入库时应进行入库检验，填好检验记录及有关原始记录；对量具、仪器及各种工具做好保养、保管工作；对有关技术标准、图纸、档案等资料要妥善保管；保持工作地点及室内外整洁，注意防火防湿，做好安全工作。热加工的基本过程

热加工分为锻造、铸造、冲压、焊接、热处理。

热处理定义：热处理是将固态金属在一定介质中加热、保温后一某种方式冷却，以改其整体或表面组织，从而获得所需性能的工艺方法。

特点：通过热处理可以提高金属材料的强度和硬度，或者改善材料的塑性和韧等，以充分发挥金属材料的潜力。

钢的常见的热处理的方法有退火、正火、淬火、回火、和表面热处理。

二、实习过程

7月12日

企业：东营易斯特石油专用管道有限公司

企业简介：山东省东营市易斯特石油专用管有限责任公司成立于1993年，是隔热管、套管、抽油泵、采油设备及配件、J55 无缝管等产品专业生产加工的国有企业,公司总部设在东营市胜利工业园临清路16号,山东省东营市易斯特石油专用管有限责任公司拥有完整、科学的质量管理体系。山东省东营市易斯特石油专用管有限责任公司的诚信、实力和产品质量获得业界的认可。

隔热管：隔热管由内外管及隔热材料组成，主要应用于稠油热采，下至人工井底50米处，一般承受12MPa压力，最高可至24~26MPa，内管规格为73.05X5.51,外观规格为114.3X6.35，保温层添加纯铝片作为吸氢剂，以保证真空度，其内外管常使用低碳钢作原料，使用寿命为两年，报废指标为导热系数>0.12。隔热管导热系数分为A0.04~0.08、B0.03~0.04、C0.01~0.03、D0.006~0.01、E0.002~0.006，常用B级和D级的隔热管。1/2石油套管检验规程

进货检验——螺纹加工——螺纹检验——机拧加工/检验——静水压实验/检验——标识作业——最终检验——入库。5 1/2石油套管接箍检验规格

机加工检验——螺纹加工——进货检验——机加工——螺纹检验——磷化——油漆——最终检验——入库

石油套管外观如下图：

7月13日

企业：胜利动力机械厂

企业简介：胜利动力机械是从事燃气发动机和大功率柴油机、石油钻机、石油套管、石油钻采工具生产的专业机械制造厂，是中国石化集团的燃气发动机制造基地和中深石油钻机生产基地。1996年工厂通过ISO9001质量体系认证，厂区占地面积66万平方米，现有主要生产设备600台，拥有员工1900人，产品销往印尼、墨西哥、美国等30多个国家和地区，年销售收入6亿元。本厂主要研制生产制造190系列燃气发动机（25kW-550kW）及其燃气发电机组（24kW-500kW），240系列燃气发电机组（1000kW-2000kW），120系列燃气发动机（10kW-133kW）及其发电机组（8kW-120kW），双燃料发动机等，共计30多个品种，50多个型号。是目前国内领先，品种齐全的动力机械专业制造公司，多项产品填补国内空白。产品荣获并保持国家级、省部级荣誉称号。燃气发动机获国家科技进步三等奖，原石油工业部科技成果一等奖，被国家科委列为“八五”期间重点推广的节能产品。多次获国家质量管理奖，连年获山东省一级设备管理单位等荣誉称号，山东省设备管理先进企业和山东省环境保护先进单位等荣誉。

1、发动机壳体

2、数控加工中心 TH6563X63，可以实现自动换刀。

3、曲轴：是发动机上的一个重要的机件，其材料是由碳素结构钢或球墨铸铁制成的，有两个重要部位：主轴颈，连杆颈。主轴颈被安装在缸体上，连杆颈与连杆大头孔连接，连杆小头孔与汽缸活塞连接，是一个典型的曲柄滑块机构。其加工工艺流程有粗铣曲壁平面、检验、调质、校直并回火、检验、镗洗两端面，打中心孔、车大端轴颈等数十道工艺过程。

4、连杆

连杆机构中两端分别与主动和从动构件铰接以传递运动和力的杆件。例如在往复活塞式动力机械和压缩机中，用连杆来连接活塞与曲柄。连杆多为钢件，其主体部分的截面多为圆形或工字形，两端有孔，孔内装有青铜衬套或滚针轴承，供装入轴销而构成铰接。连杆是汽车发动机中的重要零件，它连接着活塞和曲轴，其作用是将活塞的往复运动转变为曲轴的旋转运动，并把作用在活塞上的力传给曲轴以输出功率。连杆在工作中，除承受燃烧室燃气产生的压力外，还要承受纵向和横向的惯性力。因此，连杆在一个复杂的应力状态下工作。它既受交变的拉压应力、又受弯曲应力。连杆的主要损坏形式是疲劳断裂和过量变形。通常疲劳断裂的部位是在连杆上的三个高应力区域。连杆的工作条件要求连杆具有较高的强度和抗疲劳性能；又要求具有足够的钢性和韧性。传统连杆加工工艺中其材料一般采用45钢、40Ｃr或40MnB等调质钢，但现在国外所广泛采用的先进连杆裂解的加工技术要求其脆性较大，硬度更高，因此，以德国汽车企业生产的新型连杆材料如C70S6高碳微合金非调质钢、SPLITASCO系列锻钢、FRACTIM锻钢和S53CV-FS锻钢等(以上均为德国din标准)。合金钢虽具有很高强度，但对应力集中很敏感。所以，在连杆外形、过度圆角等方面需严格要求，还应注意表面加工质量以提高疲劳强度，否则高强度合金钢的应用并不能达到预期果。生产工艺流程：铸造→正火→喷丸→机加工→装配。5、6160A、6200Z柱塞 材料：GCr15 硬度：HRC62-65 生产工艺流程：原材料退火→错加工→去应力退火→精加工→真空淬火、冷处理、低温回火→装配。

1、真空淬火

加热温度850±10℃，保温时间四十五分钟，油冷。

2、冷处理-60﹋-80X2h

3、回火 加热温度160±5℃，保温四小时，空冷。

4、再次退火 加热温度120±10℃，保温时间4h。检验 硬度HRC62-65

6、热处理：氮化，可增加表面耐磨性，抗腐蚀性，出炉用氨气氧化。

7月14日

企业：胜利油田孚瑞特石油装配公司

企业简介：胜利油田孚瑞特石油装备有限责任公司前身为中国石化集团胜利石油管理局工程机械总厂，成立于1964年；公司于2005年5月按照中石化集团改制政策，完成了股份制改造，成立了有限责任公司；并于2007年9月，引进外资，变更为中外合资公司。是一家以石油专用管加工、石油装备制造、特种车辆改装和石油工程技术服务为主要经营项目的石油装备制造与服务一体化企业。

高频直缝焊石油套管生产工艺流程：原材料检验——纵剪——备卷区——开卷——矫平剪切对焊——活套储料——跟踪剪——铣边——母材超声波探伤——FFX成型——高频焊接去内毛刺——焊缝超声波探伤——焊缝热处理——空冷，水冷，定径——飞锯——矫直——平头倒棱——水压试验——离线超声波探伤

——通径——成品检验——称重测长——喷标——涂油打包——最终检验。热轧带钢 规格 8.5X1715，净重27320kg，板环号102c015891511。油套管规格273.05X7.09

7月15日

企业：东营嘉扬精密金属公司 企业简介：嘉扬公司是中国铸造协会理事单位和精铸出口企业联谊会副理事长单位，与清华大学有多年的紧密合作关系。凭借强势的人力资源、先进的工艺设备、超强的产品导入能力、领先的技术水平、可靠的质量保证能力以及现代化的管理手段，经过多年的国际市场磨练，嘉扬公司已成为商用精铸领域的中国领先制造商和世界知名供应商，2010年被评为中国“铸造百强”企业。

熔模铸造：熔模铸造又称失腊法。失腊法是用腊制作所要铸成器物的模子，然后在腊模上涂以泥浆，这就是泥模。泥模晾干后，在焙烧成陶模。一经焙烧，腊模全部熔化流失，只剩陶模。一般制泥模时就留下了浇注口，再从浇注口灌入铜液，冷却后，所需的器物就制成了。熔模铸造的特点

（1）容易熔模，不用开箱取模。（2）液体涂料，铸造光洁，精确。

（3）热壳浇注，金属液对型壳的复印性好。

生产工艺：模具制作——压蜡模——修蜡——组数——型壳制作——脱蜡——焙烧——熔炼浇注——清理——焊补修整——整形——热处理——表面处理——加工——检验——入库。

7月16日

企业：胜利油田高原公司连续抽油杆分公司

企业简介：胜利油田高原石油装备有限责任公司创建于1992年7月，是民营股份制企业。公司位于山东省东营市，现有总资产35亿元，厂区占地面积198万平方米。主要产品有：钻机、套管、油管、钻杆、抽油泵、钢质连续抽油杆、普通抽油杆、皮带式抽油机、螺杆泵和复合管等。

钢质连续式抽油杆：该产品为无接箍合金钢抽油杆。具有高强度、高柔韧性和良好的可焊性，可以大幅度降低抽油杆失效频率、减少与油管的磨损。主要有普通连续抽油杆和防腐连续抽油杆。加工工艺：闪光焊。

闪光焊即电阻焊件装配成对接接头，接通电源，并使其端面逐渐移近达到局部接触，利用电阻热加热这些接触点(产生闪光)，使端面金属熔化，直至端部在一定深度范围内达到预定温度时，迅速施加顶锻力完成焊接的方法。

7月17日

企业：东辛采油厂综合大队/鲁东石油机械厂

东辛采油厂综合大队目前共有7支小队，3支车队，为修理队、修油管队、井下工具队。在那里，我们见到了水泥车、压缩机、井架车等特种车辆。

在鲁东石油机械厂我们见到了大批石油配件，有井口、杆柱导向扶正装置、泄油器、油管保护器、洗井增效装置、封隔器、可捞式压裂桥式、防沙进油保护装置、护泵除砂器、防蠕动器、翻板锚等装置。

K344-113GB（ZX）封隔器：由上下接头、上下护筒、中心管、胶筒、胶筒圈等组成，主要技术参数 长度780mm 最大外径113mm 最小内径58mm 胀封压力<1MPa

电泵扶正器：主要参数为 总长442mm 摩擦块涨开129mm 最小外径116 心轴内径62

三、概述

机械热加工实习是我们材料专业重要的课程之一，本次实习令我们感性的认识了机械加工的过程和专业知识在实践中的应用，巩固了自己的已学知识，培养自己理论联系实际的能力，提高了解决实际问题的能力，弥补了在校学习的不足，为后续的专业课学习打下了牢固的基础，对将来的就业方向有了更直观的认识。实习是每一个大学生都必须拥有的一段经历，它使我们在实践中了解社会，让我们学到了很多在课堂上根本学不到的知识，也打开了视野，长了见识，为我们以后进一步走向社会打下坚实的基础，实习是我们把学到的理论知识应用在实践中的一次尝试。

第三篇：热加工实习报告 （推荐）

qwgh 789123,你好！推荐你到“一乐电影网”观看高清qvod快播观看的，可以边看边下载速度还行，希望能帮到你！百度搜索《一乐电影网》就能找到了，热加工实习报告。！金工实习总结经过三个多月的学习，我对金工实习这门课程有了更深的了解，金工实习是一门实践性的学科基础课，是高等院校工科专业学生进行工程训练、培养工程意识、学习工艺知识、提高综合素质的重要必修课。所以，作为一名现代大学生，而且是中国石油大学的学生，我们不仅要学习金工实习，更要学好。作为一名电气工程及其自动化专业的学生，金工和本专业有着或多或少的联系，通过金工实习，我们能够了解实际生产，从理性的认识上升到感性的认识，了解了一些先进生产技术设备，更重要的是培养了我们的动手能力和精益求精的工作态度。从小学到高中的十二年学习生活中，我们只是学习一些理论知识，缺乏动手能力，所以金工实习给我们提供了一次锻炼的机会，也让我们对生活有了更进一步的体验，学到了书本上学不到的东西，并将理论知识与实际应用相结合。离开了课堂的严谨氛围，我们感受到了车间中的不一样的氛围，给我印象最深的是指导老师严谨的教学作风及对工作认真负责的态度。我认为，作为一名大学生只凭着脑子思考、琢磨是不能完成实际工作的，只有在拥有完整的科学知识体系的同时，并拥有一些实际操作经验、熟练掌握对各种仪器的操作的同时才能把各种零件加工好。从刚进工厂的那一刻我就对工厂里的那些仪器设备和一些工具产生了浓厚的兴趣，对他们充满了好奇，迫不及待的想去动手操作一下。金工实习过程中，安全是最重要的，刚来到车间时，老师就给我们讲了安全的重要性和实习过程中应该遵守的仪器使用规则，还有往届的同学因为不遵守仪器使用的规则而照成的伤害，听起来有点让人害怕，实习报告《热加工实习报告》。对于我们来说，我们一定要认真地听老师的要求，严格遵守课堂的纪律，把安全放在第一位。从老师的讲解中我明白了只要按照正确的方法，掌握操作要领，是不会发生事故的。所以，操作的规范，是安全生产的重要保证！还记得我们刚开始是实习的钳工，从三周的钳工实习中我了解了一些世界生产中的一些知识，所谓钳工，就是使用钳工工具和设备，按实际技术要求对一些形状复杂、质量要求较高、机械加工难以完成甚至不能完成的工件进行加工、修整、装配的工种，其工作全部是由人工进行操作而完成的，所以一些较为精细平滑的平面和曲面都是由钳工完成的。钳工包括了普通钳工、装配钳工、模具钳工、机修钳工等，其主要的工具有锉刀、攻丝、锯等手工工具。刚了解了钳工的一些基本知识后，老师就让我们锉一个螺母，没动手操作前我以为这不是一个很简单的事情嘛，当我动手亲自操作时才发现虽然看是很简单的事，但是实际操作中可远没你想象的那么简单，当我把六个面都锉出来之后我感觉很欣慰，然而这只是事情的开始，接下来还要找到螺母的中心并对其表面进行处理还有倒角，还有要对其打孔，打孔看起来很简单，但当我打完后我才发现，我打的孔居然歪了，螺丝也拧不进去了。所以，从钳工的实习中，我明白了一个道理：在进行实际生产中一定要抱着严谨的态度，不能马马虎虎、得过且过，一定要有精益求精的精神，还有做事一定要有耐心，不厌其烦的对其进行精加工，不仅在金工实习中要如此，在学习中、生活中亦是如此。在接下来的的车工实习中，我们了解了车刀的种类常用的刀具材料，刀具材料的基本性能；知道了车刀的组成和主要几何角度。车工的主要工作方式是在车床上用车刀对旋转的工件进行车削加工，主要是进行一些简单的切割如切割出平面元，圆锥，圆环。操作前，老师先给我们讲解了车床的构造和工作原理，然后又详细的讲解了车床的主要操作步骤和主要原件的操作方法，还有车床的面板上主要的按键的作用，然后给我们示范的做了一个机械零件，然后我们自己动手进行了简单的操作。车工之后便是数控车床，数字控制是采用数字化信息实现加工自动化的控制技术，数控机床就使用数字化信号对机床的运动及其加工过程进行控制的机床，通过对数控技术的学习，我们了解了一些数控基础知识及一些常用编程指令和他们所代表的含义。学习了数控技术之后我才知道那些精美的工件还有图案是通过数控技术所生产出来的产品，原来数控技术的应用这么广泛，在我们生活中处处可见通过数控技术所生产出来的产品。了解了数控技术之后我们有学习了特种加工，特种加工看起来很有意思，能制作出各种各样手工无法做出的图案，他的优点主要体现在：适应性强，加工范围广，可以加工任何硬、软脆、高强度、特殊性能的金属和非金属材料；加工过程便于实现自动化控制，适用与加工二维或三维复杂型面、微小孔和窄缝等；不纯在加工中的机械应变或大面积热应变，可获得较低的表面粗超度，尺寸稳定性好。老师给我们讲了一些关于电火花加工的知识，听完后我感慨到原来特种加工有这么广泛的应用，我们的实际生活生产离不开特种加工啊！最后一个实习是铣工，铣工的加工效率很高，在实际生产中有着广泛的应用，从实习中了解到它的生产效率极高，而且刀齿散热条件较好，加工范围广，也明白了他的工作原理及各部分的作用，老师讲完后我们就自己编了一个程序去实际操作。在实习过程中，老师们教的非常认真，时间虽短，但是他们却是尽其最大的努力，在如此有限的时间里多教给我们一点东西，希望我们能真的有所收获，而不是空手而归。实习满足了我们好奇的心情，使我们的兴奋感渐渐消退，但是它留在我们心中的却是那种工作时的艰辛，更重要的，它让我们有了一种责任感，对社会发展的责任，对国家的责任。这种责任感促使我更加认真的学习，努力充实自己，用科技知识武装自己，以求尽快的投入到现代化建设中。实习之后我才发现作为一名车床操作工人他们每天的工作是多么辛苦，要熟悉每个操作步骤，要牢记每个注意事项，时时精力集中，一不小心就可能发生事故。他们这种对工作认真负责的态度值得我们当代大学生去学习，长时间的理论学习是我们缺少社会实践，对其他的东西了解太少，所以，在以后的生活中我们要多多参加一些社会实践，锻炼自己的动手能力和创造能力。最后，我想说：金工实习给我们带来了快乐，也让我们有了对生活的进一步体验，并且让我学会了很多课堂上无法学到的知识，还让我对自己，对学习有了重新的思考和认识。另外,站长团上有产品团购,便宜有保证

第四篇：热加工材料知识点

第1章

金属材料成形基本原理

铸造是指通过熔炼金属，制造铸型，并将熔融金属注入铸型中使之冷却，凝固后获得具有一定形状和性能的铸件的成型方法。

铸造按照工艺方法的不同，分为砂型铸造和特种铸造。

铸件的凝固方式：逐层凝固方式，糊状凝固方式，中间凝固方式。

金属的铸造性能：是指合金是否易于通过铸造方法成形并获得铸件的能力。它反映的是合金在铸造过程中表现出来的综合性的工艺性能，主要包括合金的流动性，收缩性，偏析性和吸气性等。

合金的流动性的影响因素：1）合金的种类，2）合金的化学成分，3）杂质含量。合金的充型能力的影响因素：1）合金本身的流动性，2）浇注条件（包括浇注温度，浇注速度和充型压力等因素。）3)铸型条件（铸型的蓄热能力，铸型温度，铸型中的气体）4）铸件结构。

合金收缩：铸造合金从液态到凝固直至冷却到室温的过程中发生的体积和尺寸减小的现象。收缩分为三个阶段：液态收缩，凝固收缩，固态收缩。

影响合金收缩的因素：1）合金的化学成分，2）浇注温度，3）铸型条件。

最典型的铸件断面组织由三个晶区组成：1）表面细晶区，2）柱状晶区，3）中心等轴晶区。

缩孔的形成：趋向于逐层凝固方式结晶的合金，易产生集中缩孔。缩松的形成：结晶温度范围宽的合金，趋向于糊状凝固，易形成缩松。

缩孔和缩松的防止：1）合理确定内浇道位置及浇注工艺，2）合理使用冒口，冷铁等工艺措施。

铸造应力：热应力和收缩应力。热应力的形成：由于铸件壁厚不均匀以及散热条件的差异，不同部位冷却速度不同，由此引起不均衡收缩所造成的应力。

收缩应力的形成：铸件在固态收缩时，因受到铸型，型芯，浇冒口，砂箱等外力的阻碍而产生的应力。

减少和消除铸造应力的方法：使铸件的凝固过程符合同时凝固原则。

铸件的裂纹

热裂：热裂是在凝固后期高温下形成的。

防止热裂的主要措施：1）合理设计铸件结构，2）设法改善铸型和型芯的退让性，3）严格限制钢和铸铁中硫的含量，4）选用收缩性小的合金。

冷裂：冷裂是铸件冷却到低温处于弹性状态时，铸造应力超过合金的抗拉强度而产生的。

防止冷裂的主要措施：减少铸造应力和降低合金的脆性 气孔大致可分为侵入性气孔，析出性气孔和反应性气孔。

防止侵入性气孔的主要措施：1）降低铸型材料的发气量，2）增强铸型的排气能力。防止析出性气孔的主要措施：1）减少合金在熔炼和浇注时的吸气量，2）对金属液进行除气处理，3）增大铸件的冷却速度，4）使铸件在压力下凝固以阻止气体析出。防止反应性气孔的主要措施：1）清除冷铁，芯撑表面的锈蚀和油污，2）保持干燥。

金属塑性成形：是利用金属在外力作用下所产生的塑性成形，来获得具有一定形状，尺寸和力学性能的制品的加工方法。单晶体的塑性变形有两种基本方式：滑移和孪生。

金属塑性变形基本规律：1）体积不变规律，2）最小阻力定律。

冷变形加工件的组织与性能

冷塑性变形后金属组织的特点：1）晶粒变形，2）位错密度增加和晶粒碎化，3）形变织构。冷塑性变形后金属力学性能的变化：1）各向异性，2）冷变形强化，3）产生残余内应力。

加热对冷变形金属组织与性能的影响：1）回复，2）再结晶：冷变形金属被加热到较高温度时，由于原子扩散能力增强，可使其显微组织发生变化，被拉长的碎化的变形晶粒通过重新生核和生长，又变为均匀的细小的等轴晶粒，同时冷变形强化消失。改善铸态金属的组织与性能：1）改善铸态金属的组织与性能，2）锻造流线的形成及锻造比。

金属的塑性成形性能：通常用金属的塑性和变形抗力这两个因素来衡量金属塑性加工的成形性能。

影响金属塑性和变形抗力的因素：1）金属本身因素的影响（金属的化学成分，金属的组织结构。）2）变形条件的影响（变形温度，变形速度，变形时的应力状态。）

金属的超塑性：金属在特定的组织1和温度条件下以特定的变形速度变形时，其塑性可比在常态下变形时高出几十甚至几百倍，而变形抗力降低到常态时的几分之一甚至几十分之一。金属这种在特定条件下表现出的超常的塑性变形能力称为超塑性。超塑性主要可分为结构超塑性和相变超塑性。

焊接是通过加热或加压，或两者并用，使分离的物体在被连接的表面间产生原子结合而连接成一体的成形方法。焊接分为三大类：熔焊，压焊和钎焊。

保证焊缝质量的措施：1）在焊接过程中对熔化金属进行有效的保护，使之与空气隔离，2）对焊接熔池进行脱氧，脱硫，脱磷处理，清除进入熔池中的有害杂质，3）对焊缝金属渗合金，以补偿合金元素的烧损。熔焊的焊接接头是由焊缝，熔合区和热影响区组成。

焊接接头的冶金缺陷

气孔：焊接气孔的产生是由于熔池金属中的气体在金属冷却结晶前来不及逸出，从而以气泡的形式残留在焊缝金属内部或出现在焊缝表面。

防止气孔的措施：1）焊条和焊剂要烘干，2）严格清除坡口及两侧母材上的水，锈，油，3）采用短弧焊，4）控制焊接速度，5）使熔池中的气体逸出。热裂纹：热裂纹是在固相线附近的高温下在焊缝金属或焊接热影响区中产生的一种沿晶裂纹。

防止热裂纹的措施：1）限制焊接材料中的低熔点杂质，2）采取工艺措施减小焊接应力，3）调整焊缝化学成分，细化焊缝细粒，减少偏析，4）采用碱性焊条和焊剂，增强脱硫，脱磷能力。

冷裂纹：冷裂纹是焊接接头在室温附近的温度下产生的裂纹。

防止冷裂纹的措施：1）控制焊后冷却速度，2）选用碱性焊条，减少焊缝金属中的氢含量，3）焊条和焊剂在使用前严格烘干，清除坡口及两侧母材的锈，油，水，减少氢的来源，4）采取工艺措施减小焊接应力，5）焊后进行热处理，消除焊接残余应力，促进焊缝中的氢扩散逸出。

焊接应力和变形的产生的根本原因：焊接过程中焊接受到的不均匀局部加热和冷却。

减小焊接应力的措施：1）焊前预热，2）加热减应区，3）选择合理的焊接顺序和方向，4）锤击焊缝。

控制盒减小焊接变形的措施：1）反变形法，2）刚性固定法，3）强迫冷却法，4）采用合理的焊接顺序。

消除焊接应力的方法：1）焊后热处理，2）机械拉伸法。矫正焊接变形的方法：1）机械矫正法，2）火焰矫正法。

金属焊接性：金属的焊接性是指金属材料在限定的施焊条件下，焊接成形并获得符合设计要求及满足使用要求的焊件的能力。

金属焊接性的影响因素：1）金属的化学成分，2）焊接工艺条件，3）焊件结构，4）使用条件。

金属焊接性的评定方法：1)直接试验法，2）间接评估法。

评定钢的焊接性：（以对冷裂纹的敏感性来评定钢的焊接性的方法。1~碳当量法，2~冷裂纹敏感系数法。）

第2章 铸造成形

砂型铸造分为手工造型和机器造型。

手工造型：整模造型，挖砂造型，假箱造型，分模造型，三箱造型。

机器造型：压实造型，震击造型，震压造型，高压造型，抛砂造型，射砂造型，射压造型，气冲造型，静压造型。

特种铸造：熔模铸造，金属型铸造，压力铸造，低压铸造，离心铸造，其他特种铸造方法。

熔模铸造的特点和应用：1）铸件的精度和表面质量高，2）可生产各类金属材料的铸件，3）可制造形状较复杂的铸件，4）生产批量不受限制，5）工艺过程较复杂，生产周期长，铸件成本较高。

根据铸铁中的石墨形态的不同，将其分为灰铸铁，球墨铸铁，可锻铸铁和蠕墨铸铁等。

球墨铸铁的熔铸特点：1）严格控制原铁水的化学成分，采用“高碳、低硅、低硫及低磷“的高温铁水，2）球铁铁水在出炉后的处理过程中，温度要下降50~100℃，为了保证浇注温度，球墨铸铁出炉温度指示在1400~1420℃以上。

可锻铸铁的生产分为两个步骤：1）先铸造出白口铸铁，2）再通过石墨化退火而获得可锻铸铁。

铸钢铸造工艺采取的措施：1）适当选择浇注温度，2）充分保证型砂性能，3）正确采用补缩工艺。

铝合金的铸造工艺特点：铝合金熔点低，砂型铸造时可用细砂造型，以降低铸件表面粗糙度。浇注系统必须保证铝液能快速地流入型腔，避免产生飞溅、涡流和冲击等。通常采用开放式浇注系统，并多开内浇道，常用蛇形或鹅颈形等形状的直浇道，还应注意使用冒口补缩各种铸造方法都可用于铝合金铸造，大批量生产或制造重要铸件时，常采用特种铸造（金属型锻造、压力铸造和低压铸造等。）铜合金的熔炼：铜合金熔炼时的突出问题也是容易氧化和吸气。铜氧化后易生成氧化亚铜，使塑性变差。因此，熔炼时常采用溶剂覆盖在铜合金液面上以隔离空气，一般铜合金熔炼时还需加入0.3%~0.6%的磷铜脱氧，使氧化亚铜还原。

铸造工艺设计的内容和步骤

1）

2）3）4）5）6）7）8）9）分析零件的技术要求和结构工艺性。

根据铸件的生产批量及质量要求选择造型方法。确定铸件的浇注位置和分型面。

选择机械加工余量、起模斜度、收缩余量等工艺参数。设计型芯，包括型芯本体和芯头的设计。设计浇注系统、冒口、冷铁、铸肋等。

在以上工作的基础上完成铸造工艺图，必要时还需绘制铸件图。编制铸造工艺卡，绘制铸型装配图。

工艺装备设计，包括模样、芯盒、砂箱设计等。

浇注位置和分型面的选择 1确定浇注位置

（1）铸件的重要表面应朝下或侧立。（2）铸件上的宽大平面应朝下。（3）铸件上的薄壁部位应朝下。

（4）容易产生缩孔的铸件厚大部位应朝上。2选择分型面（1）保证精度原则（2）方便操作原则

1）分型面一般取在铸件的最大截面处，以方便起模，2）型腔及主要型芯位于下箱，以便于下芯和检验，避免合型时破坏型芯。（3）简化工艺原则 1）减少分型面数量，2）分型面应尽量平直，避免曲面分型面，3）分型面应尽量与浇注位置一致，以避免合型后再翻动铸型。

铸造工艺参数的确定：1）要求的机械加工余量，2）收缩余量，3）起模斜度。

浇注系统：浇注系统主要是由浇口杯（外浇口）、直浇道、横浇道、内浇道四部分组成。

浇注系统的分类：

（1）根据各组元断面比例关系，即最小断面位置的不同，分为封闭式浇注系统和开放式浇注系统。

（2）根据金属液注入型腔的位置不同，可分为顶注式、中间注入式、底注式、阶梯式和缝隙式浇注系统。

铸造工艺对铸件结构的要求 1铸件的外形设计

（1）避免侧凹结构（2）合理设计凸台和肋条（3）减少和简化分型面（4）考虑结构斜度 2铸件的内腔设计（1）不用或少用型芯

（2）方便型芯的安放、排气和清理 3铸件结构应有利于减少应力和防止变形（1）尽量使铸件能自由收缩（2）采用对称结构

4铸件结构应有利于防止缩孔、缩松（1）铸件结构应符合合金的凝固原则（2）合理增设补缩通道结构 5铸件结构应尽量避免有过大的水平面

第五篇：热加工实训报告

一、焊接

（一）基础知识

焊接是通过加热或加压（或两者并用）、并且用或不用填充材料，使焊件形成原子间结合的一种连接方法。焊接实现的连接是不可拆卸的永久性连接，采用焊接方法制造金属结构，可以节省材料，简化制造工艺，缩短生产周期，且连接处具有良好的使用性能。但焊接不当也会产生缺陷、应力、变形等。1． 焊条组成和作用

焊条由焊芯和药皮两部分组成。焊芯是金属丝，药皮是压涂在焊芯表面的涂料层。

（1）焊芯一是作为电极传导电流，二是熔化后作为填充金属与母材形成焊缝。焊芯的化学成分和杂质含量直接影响焊缝质量。生产中有不同用途的焊丝（焊芯），如焊条焊芯、埋弧焊焊丝、CO2焊焊丝、电渣焊焊丝等。

（2）药皮是压涂在焊芯表面上的涂料层，它由多种矿石粉、铁合金粉和粘结剂等原料按一定比例配制而成。其主要作用是：

1)改善焊接工艺性,如使电弧易于引燃，保持电弧稳定燃烧，有利于焊缝成形，减少飞溅等。

2)机械保护作用,在高温电弧作用下，药皮分解产生大量气体并形成熔渣，对熔化金属起保护作用。

3)冶金处理作用,通过冶金反应去除有害杂质（如氧、氢、硫、磷等），同时添加有益的合金元素，改善焊缝质量。

4.焊条电弧焊的特点和应用范围（1）焊条电弧焊的特点 焊条电弧焊与气焊相比有如下特点：首先，由于热源（电弧）温度高，热量集中，因此焊接速度快，生产率高，热影响区小，焊接变形小；其次，焊条药皮熔化后产生气体和熔渣，机械保护效果较好，而且药皮还有冶金处理作用，去除有害元素，添加合金元素，因此焊条电弧焊焊缝的化学成分较好。总之，焊条电弧焊焊接质量好，生产率高，焊接变形小。焊条电弧焊与埋弧自动焊相比有如下特点：设备简单，操作灵活，适应性强，各种焊接位置、焊接结构中焊机不能到达的部位以及各种不规则的焊缝，焊条电弧焊都能实施焊接；但焊条电弧焊对焊工操作技术的要求高，焊接质量不易稳定，厚工件、长焊缝焊接时生产率较低。

（二）焊接实训目的

(1)了解焊接生产工艺过程、特点和应用；

(2)了解焊条电弧焊的安全操作方法;焊条的组成、作用；(3)了解常用焊接接头形式、坡口种类；

(4)了解气焊、气割的生产工艺过程、特点和应用；(5)了解气焊、气割的安全操作方法和注意事项；(6)熟悉常见的焊接设备及焊接特点、种类。

（三）焊接工具 弧焊机、焊条、切割机、钢条、护罩、手套、铁锤

（四）焊接实训内容

1、利用切割机割取15cm左右的钢条两块；

2、正确点燃焊条并焊接钢条；

3、观察焊缝宽度、深度，焊缝是否笔直，焊缝两边是否有铁水溅出的痕迹；

4、重复练习焊接多次并交出作品。

（五）注意事项

1． 弧焊机应远离易燃易爆物品；弧焊机应与安装环境条件相适应；弧焊机应避免受潮,并能防止异物进入。

2． 弧焊机外壳应可靠接保护导体；为了防止高压窜入低压带来的危险，弧焊机二次侧的一个点也应当接保护导体。3． 移动焊机必须停电进行。

4． 弧焊作业时应穿戴绝缘鞋、手套、工作服、面罩等防护用品；在金属容器中工作时，还应戴上头盔、护肘等防护用品。

二、铸造

（一）基础知识

铸造是熔炼金属，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的铸件的成型方法。铸造是机械零件毛坯或成品零件热加工的一种重要工艺方法。

铸造的实质就是材料的液态成形。由于液态金属易流动，各种金属材料都能用铸造的方法制成具有一定尺寸和形状的铸件，并使其形状和尺寸尽量与零件接近，以节省金属，减少加工余量，降低成本。铸造的突出优点是，其是制造具有复杂结构金属件的最灵活、最经济的成形方法，因此，在工业生产中得到广泛的应用，目前仍是零件毛坯生产的主要方法。

铸造的生产方法很多，最常用的是砂型铸造。砂型在取出铸件后便损坏，故称为一次铸型。目前，用砂型浇注的铸件约占铸件总产量的90％左右。1．手工工造型 手工造型是指用手工或手动工具完成造型各工序的方法。这种方法操作灵活，工艺装备（模样和砂箱等）简单，生产准备时间短，适应性强，可用于各种大小、形状不同的铸件。但是，手工造型对工人的技术水平要求较高，劳动强度大，生产率低，而且铸件的尺寸精度及表面质量较差，铸件质量不稳定，主要用于单件、小批量生产。

铸造生产具有如下优点：

（1）可制成形状复杂的铸件特别是具有复杂内腔、外形很复杂的毛坯，如箱体、气缸体、机床床身、机座等。

（2）适应性广泛，工艺灵活性大几乎各种合金，各种尺寸、形状、质量和数量的铸件都能生产。如碳素钢、合金钢、铸铁、铜合金、铝合金以及能熔化的其他金属材料都可以用于铸造。其中广泛应用的铸铁件只能用铸造方法来生产。铸件质量可以从几克到数百吨；铸件的壁厚可由0.3mm到1m左右；铸件的批量不受限制，可以从单件、小批，在大批量生产中，铸造的优越性尤为显著。

（3）所用的原材料来源广泛、价格低廉、设备费用较低，同时铸件加工余量小，节约金属，减少切削加工量，从而降低铸件的成本。

砂型铸造的主要工序包括制造模样和芯盒、备制型砂和芯砂、造型、造芯、合型、浇注、落砂清理和检验等。三.铸造生产常见缺陷

由于铸造生产工序繁多，因此形成的铸造缺陷种类也很多，而且形成缺陷的原因十分复杂。往往同一种缺陷由不同原因造成，而一种原因又可能形成多种缺陷。为了确保铸件质量，减少和防止缺陷的产生，首先应正确判断缺陷类型，找出产生缺陷的主要原因，以便采取相应的预防措施。

（二）铸造实训目的

（1）了解砂型铸造生产过程；（2）了解零件、模样和铸件；

（3）熟悉砂型的基本造型方法、造型工具的使用；（4）了解砂型的基本结构，浇注系统的组成及浇注工艺；（5）了解常见铸造缺陷的特征；

（6）初步学会使用造型工具，完成简单整模、分模造型作业。

（三）铸造工具

砂箱、铁锹、模具、钢针、吹灰器、铁杵、沙子

（四）铸造内容

1、将沙子碾细，不得有堆状；

2、将下砂箱倒扣在平凳上，放入模具并按紧，倒入细砂；

3、用铁杵将细沙锤紧，锤匀；

4、将砂箱翻转平放，将上砂箱合在下砂箱上，撒些许干沙并吹净模具表面，立好小铁柱，再倒上沙子锤紧；

5、在铁柱周围插上小孔，取出铁柱，取下上砂箱并翻转平放在另一平板上，竖直取出模具，从铁柱小孔去除深8mm左右，宽铁柱直径的槽；

6、最后修补取模过程留下的缺陷。

三、金属的热处理

（一）基础知识 热处理是将固态金属或合金采用适当的方式进行加热、保温和冷却，以获得所需的组织结构与性能的一种工艺，如图3-20所示。

不同加热温度和不同的冷却速度，处理后将获得的组织不同，则材料的性能也不同。热处理既可消除上一工艺过程所产生的缺陷，也可以为下一工艺过程创造条件，更重要的是充分发挥材料的潜力，提高工件的使用性能，提高产品质量，延长工件的使用寿命。

根据热处理的加热和冷却方式不同，可分为：

实验工具

虎钳、钢锯、铁棒、砂纸、抛光器、洛氏硬度计、维氏硬度计、电吹风、腐蚀液

实验内容

1、利用虎钳、钢锯截取一小段铁棒，是小圆柱两端平行；

2、将截取好的小圆柱用较粗糙的砂纸打磨后进行热处理；

3、将热处理过的小圆柱再用细砂纸打磨金像，直到能清楚的成像；

4、利用抛光机对金像再加工，直到金像没有丁点刮痕；

5、用腐蚀液腐蚀金像表面，再将其吹干，观察其图像；

6、用洛氏硬度机和维氏硬度机测量其硬度。实验数据 洛氏硬度： 维氏硬度： 图像：

现在想想过去的这段难忘时光，其中滋味，只有亲身经历的人才能体会得到。通过这次的实训使我们学到了很多，同时也让我们意识到我们要学的更多。首先我得承认，这次的实训给了自己很大的提升，无论是学习中还是在和同学的交流中。每一次的交流和讨论都会使我对某个问题有一个新的认识，从阶段的预约到最后实验的完成，在到最后的实训报告，每个人都付出了时间和精力去做好自己的任务帮助队友，所以团队的合作和队友之间的相互协助非常重要。通过这次实训我们了解了许多操作原理和过程，大致掌握了一些操作工艺与方法，还有以前的那些陌生的专业名词现在听来都是那么熟悉亲切！虽然我们中的大多数人将来不会从事这些工作，甚至连接触它们的可能性都没有，但是实训给我们带来的那些经验与感想，却是对我们每一个人的工作学习生活来说都是一笔价值连城的财富。通过实训让我们更深一步的对自己的专业，对自己的能力，对自己所学的有正确的认识，并且能在以后的学习工作中不断提高和完善自己。82 2706