2.2 金属材料的工艺性能（课件）《金属材料与热处理》上好课（科学版·第二版）

《金属材料与热处理》（科学版)第二版 上好课—中职专业课 单元2 金属材料的性能 2.2 金属材料的工艺性能 教学目标 知识目标 1.说出铸造性能的含义及衡量铸造性能的三个主要指标。 2.说出焊接性能的含义及影响焊接性能的主要因素。 3.说出切削加工性能的含义、衡量指标及改善措施。 能力目标 1.能区分力学性能与工艺性能，明确两者在选材中的不同作用。 2.能根据材料特征判断其铸造性能、锻压性能、焊接性能的好坏。 3.能根据零件加工工艺要求，初步判断材料工艺性能对加工质量的影响。 情感目标 1.感受工艺性能在零件制造过程中的重要作用，树立合理选材和科学制定工艺的意识。 2.培养理论联系实际的工程思维习惯，体会力学性能与工艺性能的辩证关系。 3.认识工艺性能对产品质量、成本和周期的影响，增强综合分析与决策能力。 1.7.2013 ‹#› 教学引入 我们已经学了什么？ 01 强度 材料抵抗塑性变形和断裂的能力，是结构件设计的核心指标。 02 塑性 材料在外力作用下产生永久变形而不破坏的能力，决定了成型加工性。 03 硬度 抵抗局部压痕或划痕的能力，是衡量材料耐磨性的重要依据。 04 韧性 断裂前吸收能量和变形的能力，直接关系到材料的抗冲击安全性。 力学性能决定了零件“能否用”，但从原料到成品的加工过程（铸造、锻造、焊接等），又该关注材料的什么特性？ 1.7.2013 同学们请看大屏幕，这就是我们今天要学习的主角——牛头刨床。大家可以看到，它正在对一个工件进行加工。请大家思考一下，这种加工方式和我们之前学的车削有什么区别？它主要用来加工什么样的表面呢？带着这些问题，我们正式进入今天的课程。 ‹#› 知识讲授：工艺性能的定义 01 核心定义 指金属材料在铸造、锻压、焊接、切削等加工过程中表现出的适应能力。它是评价材料加工难易度的关键指标，直接决定产品的最终质量、生产效率与制造成本。 02 关键认知 • 力学性能决定零件的“使用性能”（能否用） • 工艺性能决定零件的“制造性能”（能否造） • 优秀的工程材料，必须同时兼备良好的力学性能与优异的工艺性能。 图示：典型金属加工工艺流程，直观体现了材料对不同工序的适应要求 知识讲授：金属材料的一般加工过程 01 原材料准备 选用钢材、铝材等基础原料，检验材质成分与冶金质量，为后续加工奠定基础。 02 铸造与锻压 通过铸造成型或锻压工艺，使金属获得零件的初步几何形状（毛坯）。 03 切削精加工 利用车、铣、刨、磨等设备，去除余量，达到设计的尺寸精度与表面粗糙度。 04 热处理强化 通过加热、保温、冷却的热循环，改变金相组织，提升强度、硬度或韧性。 05 焊接与装配 将多个加工好的零件通过焊接或机械连接，组装成完整的部件或产品。 06 成品检验 对成品进行尺寸测量、无损检测及性能测试，确保符合质量标准。 知识讲授：铸造性能的定义 铸造性能是指金属材料铸造成形的难易程度，是衡量液态金属在铸型中凝固过程中物理与化学表现的综合指标。性能优良的材料不仅易于充型，还能有效减少缩孔、裂纹等缺陷，最终获得形状完整、尺寸精确、内部组织致密且力学性能稳定的优质铸件。 主要衡量指标 流动性 液态金属填充铸型的能力，决定铸件轮廓是否清晰完整。 收缩性 铸件从液态到固态体积收缩的特性，影响尺寸精度与缺陷。 偏析倾向 铸件内部化学成分与组织的不均匀程度，关乎材质一致性。 图：现代化精密铸造车间实景，展现了从熔炼到成型的标准化工业生产环境。 知识讲授：铸造性能 知识讲授：衡量指标一：流动性 图示：螺旋形试样法测定金属液流动性 01 核心定义 指液态金属充满铸型型腔的能力，是金属液在铸型中流动填充的综合表现，直观反映了其在凝固前的流动效率与填充潜力。 02 关键作用 流动性是铸件成型的基础，决定了金属液能否顺畅抵达复杂薄壁结构。它是避免冷隔、浇不足等缺陷，确保铸件轮廓清晰、尺寸精准的核心前提。 知识讲授：流动性的影响因素 01 化学成分：物质基础 纯金属与共晶合金因结晶温度固定、固液共存区窄，流动阻力小；非共晶合金结晶温度范围宽，树枝晶易阻碍流动，流动性较差。 02 浇注温度：动力条件 温度越高，金属液粘度越低，流动性越好；但过高会增加收缩与吸气倾向，引发缩孔、气孔等缺陷，需控制在合理范围。 03 铸型条件：外部约束 铸型的导热性决定冷却速度，型腔的复杂程度与浇注系统的设计（如浇道尺寸、位置）直接影响金属液的填充能力与流动顺畅度。 图解共晶合金特性： 相图中固液共存区的宽窄直接反映流动性优劣。共晶点附近合金凝固温度区间最小，流动性最佳，是铸造合金的理想选择。 知识讲授：流动性差会导致什么问题？ 图1：浇不足导致的铸件轮廓残缺 图2：冷隔形成的结合线与缝隙 这些缺陷不仅影响铸件的外观完整性，更会破坏其内部结构的连续性，导致力学性能下降，甚至引发工件在使用中的断裂风险。 01 浇不足 金属液充型能力不足，无法填满铸型型腔，导致铸件形状不完整，多见于薄壁或复杂死角部位。 02 冷隔 多股金属液流在型腔中交汇时，因温度降低而无法完全熔合，形成明显的缝隙或脆弱的结合线。 03 气孔 流动性差导致金属液中的气体难以顺利逸出，在铸件内部形成圆形或椭圆形的孔洞，影响致密性。 关键启示： 针对复杂、薄壁类铸件，必须选用高流动性的铸造合金，并优化浇注工艺。 知识讲授：衡量指标二：收缩性 01 核心定义 收缩性是指金属从液态冷却到室温的过程中，体积和尺寸自然缩小的物理现象。这是铸造过程中不可避免的特性，直接影响铸件的最终精度。 液态收缩： 从浇注温度降至凝固开始温度的体积收缩，是体积缩减的起始阶段。 凝固收缩： 从凝固开始到结束的收缩，伴随金属相变，是体积变化最显著的阶段。 固态收缩： 从凝固结束温度冷却至室温的收缩，直接决定铸件的最终尺寸精度。 ⚠️ 工艺警示： 收缩是导致铸件产生缩孔、裂纹等缺陷的根本原因，直接影响成品率与结构完整性。 知识讲授：收缩性大会导致什么问题？ ▲ 铸件因收缩应力集中导致的开裂缺陷实物示例 01. 缩孔与缩松 金属液凝固时体积收缩，若得不到补充，会在铸件内部形成集中的孔洞（缩孔）或分散的细小孔隙（缩松），严重降低铸件的致密性与力学性能。 02. 铸造应力与开裂 铸件各部位冷却速度不均引发收缩不一致，产生内应力。当应力超过材料抗拉强度时，铸件表面或内部会出现裂纹，导致产品直接报废。 03. 铸件变形 不均匀的收缩会使铸件产生残余应力，进而引发翘曲、扭曲等变形，严重影响零件的尺寸精度，导致无法满足装配要求。 合理设置冒口进行补缩、使用冷铁控制局部冷却速度，是预防收缩缺陷的关键工艺手段。 知识讲授：衡量指标三：偏析倾向 01 核心定义 铸件在凝固过程中，因结晶先后顺序不同，导致各部位化学成分不均匀的现象，是铸造过程中影响材质均匀性的关键因素。 02 主要类型 分为晶内偏析（晶粒内部成分不均，又称枝晶偏析）和区域偏析（铸件宏观区域成分差异），前者受冷却速度影响显著。 03 不良影响 导致铸件各部位力学性能不一致，降低整体强度与韧性；严重时会引发加工裂纹或使用过程中的脆性断裂，影响成品合格率。 04 改善策略 通过添加变质剂细化晶粒、控制冷却速度，或对铸件进行高温均匀化退火处理，可有效减轻偏析，提升成分均匀性。 ▲ 金相显微镜下的枝晶偏析组织形态，可见晶粒内部明暗相间的成分分布差异，这是偏析的典型微观特征。 知识讲授：常见金属材料的铸造性能对比 灰铸铁：结构复杂，性能优良 铸钢：高强度，工艺要求高 核心结论： 灰铸铁凭借优良的流动性与极低的收缩率（石墨化膨胀可有效补偿收缩），成为工业生产中应用最广泛的铸造金属材料，尤其适合制造形状复杂、壁厚不均的铸件。 01. 灰铸铁 流动性极佳，收缩极小（石墨化膨胀补偿），偏析倾向低。综合评价：铸造性能最好，成本低廉，适合制造形状复杂、承受压应力的铸件。 02. 铸钢 流动性较差，收缩率大，易产生偏析。综合评价：铸造难度大，需高温浇注与严格工艺控制，主要用于要求高强度、高韧性的结构件。 03. 铸铝 流动性较好，收缩较大且易吸气形成气孔。综合评价：轻量化优势显著，需注意精炼除气，常用于航空、汽车等轻量化部件制造。 04. 铸铜 流动性极好，收缩大且易形成缩孔。综合评价：导热、导电性优异，耐磨性好，适合制造轴瓦、蜗轮等耐磨耐腐蚀零件。 知识讲授：锻压性能的定义 01 核心定义 指金属材料在锻造、冲压等加工过程中，获得所需形状且不产生裂纹的能力。本质是通过外力使金属产生塑性变形，从而改变其形状与尺寸。 02 关键衡量指标 塑性 变形抗力 03 工艺目的 除了获得特定形状的毛坯外，还能有效改善材料内部组织，细化晶粒、消除铸造缺陷，从而显著提升材料的强度与韧性。 现代化锻造车间实景：高温环境下的金属塑性加工过程 知识讲授：衡量指标一：塑性 图示：金属材料在受力过程中，从初始状态到发生塑性变形，直至最终破断的微观结构变化过程。 01 核心定义 材料在外力作用下产生永久变形而不破坏的能力。塑性越好，材料越能承受大变形量，易于被锻造成复杂的形状。 02 加工意义 它是保证锻压加工顺利进行的基本条件。若塑性太差，材料在受力变形时极易出现开裂、断裂等缺陷，导致加工失败。 03 关键影响因素 组织状态 晶粒细小均匀 塑性更好 变形温度 温度越高 塑性越强 化学成分 纯金属/固溶体 塑性更佳 知识讲授：衡量指标二：变形抗力 01 / 核心定义 变形抗力是指材料抵抗塑性变形的能力。数值越小，表明材料越容易发生塑性变形，即在加工过程中只需较小的外力即可改变其形状，是材料可锻性的重要组成部分。 02 / 生产优势 低变形抗力能显著降低对锻压设备的吨位要求，减少生产过程中的能量消耗，不仅能降低设备投资成本，还能缩短加工节拍，提升整体生产效率与经济效益。 结论： 优质的锻压材料需兼具「高塑性」与「低变形抗力」。例如低碳钢锻压性能优于高碳钢，正是因其塑性好且变形抗力更低。 图示：低碳钢精密锻件成品，展现优良的成型特性 知识讲授：常见金属材料的锻压性能对比 图示：精密低碳钢锻件成品 低碳钢 · 性能优良 塑性极佳，变形抗力小，是工业生产中最常用的锻造材料，工艺适应性强。 中碳钢 · 性能较好 塑性较好但变形抗力增大，需更大吨位设备，适合制造高强度零件。 高碳钢 · 性能较差 塑性较差，变形抗力大，需高温锻造且每次变形量不宜过大，易产生裂纹。 铸铁 · 难以锻压 塑性极差，属于脆性材料，锻造时极易开裂，因此几乎不能进行锻压加工。 结论： 材料的锻压性能与含碳量呈负相关——含碳量越低，塑性越好，变形抗力越小，锻压性能越优异。 知识讲授：锻压性能的应用 改善组织： 打碎粗大铸造晶粒，细化晶粒结构，消除内部疏松与气孔，使金属组织更均匀、致密。 提高性能： 显著提升材料的强度、塑性与韧性，增强零件的抗冲击、抗疲劳能力，延长使用寿命。 流线优化： 金属内部夹杂物沿变形方向排列形成“锻造流线”，大幅提高零件在特定受力方向的力学性能。 节省材料： 属于少、无切削加工工艺，材料利用率高，有效减少金属损耗，降低生产成本与资源浪费。 典型应用： 承受重载、冲击及复杂应力的关键零件，如曲轴、连杆、齿轮、高强度螺栓等，均采用锻造毛坯以确保其优异的力学性能。 知识讲授：焊接性能的定义 图示：常见焊接接头形式（对接、T形、角接、搭接） 01 / 核心定义 指金属材料在特定焊接工艺条件下，获得优质焊接接头的难易程度。优质接头需满足：焊缝与母材结合紧密、无裂纹气孔等缺陷，且接头的强度、韧性等力学性能不低于母材。 02 / 工程意义 焊接是机械制造、建筑桥梁等领域的核心连接技术。良好的焊接性能是保证结构安全可靠的前提，直接决定了焊接结构的使用寿命与运行稳定性。 知识讲授：焊接性能 知识讲授：影响焊接性能的主要因素 01 核心因素：化学成分的决定性作用 金属的化学成分是决定焊接性能的根本。其中，碳元素是关键指标，含碳量越高，钢材淬硬倾向越大，焊接时越易产生冷裂纹，直接影响接头质量。 合金元素的影响 锰、硅、铬、镍等元素会改变钢材物理性能，影响焊缝韧性与抗裂性，需针对性调整工艺。 焊接工艺的调控 电流、电压、焊接速度及预热/后热措施是关键，合理的工艺能有效降低应力，避免缺陷。 结构设计的合理性 接头形式、结构刚度及坡口设计直接影响应力集中，合理设计可减少难度并提升可靠性。 图示：低碳钢焊接现场作业。严格的工艺控制与科学的材料选择是保障焊接质量的基础。 知识讲授：合金元素对焊接性能的影响 01 常见合金元素的作用机制 锰 (Mn)： 提升钢材强度与韧性，在合理范围内对焊接性影响较小，是脱氧与合金化的重要元素。 硅 (Si)： 过量添加会显著增加焊缝金属的脆性，降低低温韧性，易引发焊接接头的裂纹倾向。 铬/钼/钒： 显著增加钢材的淬硬倾向，使热影响区硬度急剧升高，易产生冷裂纹，大幅恶化焊接性能。 镍 (Ni)： 有效改善钢材的低温韧性，降低裂纹敏感性，是提升焊接接头综合力学性能的有益元素。 不锈钢焊接要点 焊接性较好，但需重点防范晶间腐蚀和热裂纹，通常采用氩弧焊等惰性气体保护工艺。 铝合金焊接难点 易氧化形成高熔点氧化膜，热导率高导致热量散失快，易产生气孔、热裂纹及变形。 总结： 合金元素直接决定了钢材的焊接性。设计焊接工艺时，必须根据母材的化学成分选择匹配的焊接材料，并严格控制热输入，以保证接头质量。 知识讲授：焊接工艺对焊接性能的影响 图示：焊接预热工艺原理示意图，展示了通过加热减少温度梯度、防止裂纹产生的机制。 01 选择适配焊接方法 根据母材材质与结构特点，选择合适的焊接方法，是保证焊接质量的基础。 02 严控焊接工艺参数 精准控制电流、电压与焊接速度，避免热输入过大或过小，确保焊缝成型良好。 03 实施必要的预热处理 焊前预热可降低冷却速度，减少淬硬组织形成，有效防止冷裂纹的产生。 04 执行后热保温工艺 焊后及时加热保温，能消除焊接残余应力，改善接头组织，提升韧性。 05 匹配同质焊接材料 选用与母材成分、强度相匹配的焊条或焊丝，保障焊缝与母材的冶金结合。 知识讲授：切削加工性能的定义 01 核心定义 切削加工性能（又称可加工性）是指金属材料被刀具切削加工成合格零件的难易程度，是衡量材料加工工艺性的核心指标。 提升加工效率 缩短切削工时，提高进给速度与切削深度，大幅提升生产节拍与产能。 保障加工质量 降低表面粗糙度，减少加工变形，确保零件尺寸精度与表面完整性。 控制生产成本 减少刀具磨损与消耗，降低设备维护频次，从而有效压缩制造成本。 图示为精密数控铣床的加工场景。优异的切削加工性能是实现高精度、高效率自动化生产的基础，直接决定了零件的加工质量与生产效益。 知识讲授：衡量切削加工性能的指标 01 加工表面质量 核心关注切削后零件表面的粗糙度。性能优良的材料更容易获得光洁、平整的加工表面，可大幅减少后续抛光等精加工工序。 02 刀具寿命 指刀具维持正常切削的有效时间。切削性能越好的材料，对刀具的磨损越小，能显著延长刀具使用寿命，降低加工成本。 03 切削力与温度 性能优异的材料切削阻力小，所需切削力更低，同时产生的切削热更少，能有效减少机床负荷，避免工件因热变形而影响精度。 04 切屑控制 理想的材料切削时，切屑易于折断和排出，不易缠绕在刀具和工件表面，这不仅保障了加工安全，还能有效提高加工效率。 知识讲授：影响切削加工性能的因素 01 材料的力学性能 硬度与强度适中时切削性能最佳；过硬难切削、过软易粘刀。塑性与韧性过高会导致切削变形大、断屑困难，且加工表面粗糙度增大。 02 材料的化学成分 钢中添加硫(S)、铅(Pb)等“易切削元素”，可降低切削抗力，改善排屑效果，显著提升刀具寿命与加工表面质量。 03 材料的组织状态 金相组织直接影响切削性。例如，钢中球状珠光体的切削性能优于片状珠光体，加工后表面更光洁，刀具磨损更小。 图示：易切削钢棒材，具有优良的切削加工性能与表面光洁度。 常见金属材料的切削加工性能对比 图示：精密铝合金型材的切削加工成品 01 易切削钢 | 性能优良 含硫、铅等易切削元素，切屑易折断，刀具磨损极小，加工效率极高。 02 低碳钢 | 性能较好 塑性高、韧性好，但切削时易产生积屑瘤，导致粘刀且断屑困难。 03 中碳钢 | 性能良好 强度与塑性适中，切削性能均衡，是机械制造中应用最广泛的材料。 04 铸铁 | 性能较好 切屑呈崩碎状，易排出，刀具磨损小，加工表面光洁度容易保证。 05 铝合金 | 性能良好 切削力小、导热快，能耗低；但材质较软易粘刀，需用锋利刀具。 06 高碳钢/不锈钢 | 性能较差 硬度高、加工硬化严重，切削力大，刀具磨损快，需专用硬质合金刀具。 知识讲授：改善切削加工性能的措施 01 调整化学成分，制备易切削钢 在钢中添加硫(S)、铅(Pb)、磷(P)等元素，形成MnS等非金属夹杂物或低熔点共晶相。这些物质能促使切屑脆化易断，同时在切削界面形成润滑膜，大幅降低刀具磨损，提升加工效率与表面质量。 02 实施热处理，优化金相组织 通过退火降低硬度、消除内应力，使切削阻力显著减小；利用正火细化晶粒、均匀组织，改善材料的切削响应。合理的热处理能从根本上改变材料的力学性能，为高精度加工创造条件。 金相组织影响： 图为易切削钢表面与心部的金相组织对比。均匀细小的晶粒结构不仅能降低切削力，还能减少加工过程中的振动，是实现稳定、高效切削加工的微观基础。 知识讲授：热处理改善切削性能实例 图示：高碳钢经球化退火后的显微组织，可见球状渗碳体均匀分布于铁素体基体中，有效降低了材料硬度。 01 高碳钢：球化退火优化 • 痛点：热轧态硬度高、组织不均，切削阻力大，刀具易磨损。 • 方案：实施球化退火，使片状渗碳体转变为球状珠光体。 • 成效：硬度显著下降，切削加工性大幅提升，表面光洁度改善。 02 低碳钢：正火工艺改性 • 痛点：塑性过高导致切削时易粘刀、断屑困难，影响精度。 • 方案：采用正火处理，细化晶粒并调整内部组织。 • 成效：硬度适度提高，塑性降低，有效解决粘刀问题，提升加工效率。 知识讲授：五种工艺性能的系统比较 01 铸造性能 ：衡量液态金属铸造成形的难易程度，核心指标为流动性与收缩性。优质表现为充型能力强、收缩变形小，易于获得轮廓清晰的铸件。 02 锻压性能 ：评估金属在压力加工下的塑性变形能力，关键看塑性与变形抗力。理想状态为塑性好、变形抗力低，便于锻造成形且不易开裂。 03 焊接性能 ：决定能否获得优质焊接接头的特性，主要受含碳量及合金元素影响。优质表现为焊缝无裂纹、气孔，接头强度与母材匹配。 04 切削加工性能 ：反映材料被切削加工的难易程度，关乎加工表面光洁度与刀具寿命。性能好则切削阻力小、排屑顺畅，加工精度高。 05 热处理性能 ：材料适应热处理工艺的能力，关键指标为淬透性、淬硬性及变形倾向。决定了零件能否获得预期的高强度、硬度及组织稳定性。 工艺性能是连接材料成分与工业应用的桥梁，直接决定了零件的制造可行性、生产效率及最终质量。深入理解这五种性能，有助于工程师根据零件的服役要求，合理选择材料并制定最优的加工工艺路线。 力学性能与工艺性能的区别与联系 图示：金属材料的抗拉强度、延伸率等力学性能随温度变化的典型曲线，直观反映材料在不同工况下的性能差异。 01 核心区别：视角与目的 • 对象差异：力学性能关注材料在使用状态下的表现，工艺性能聚焦材料在加工过程中的特性。 • 评价本质：力学回答“能否用”（是否满足服役要求），工艺回答“能否造”（是否易于加工成型）。 02 辩证联系：制约与统一 • 相互制约：高性能材料（如高强钢）往往加工难度大，二者常呈负相关。 • 综合考量：选材需兼顾“使用需求”与“加工可行性”，平衡性能指标与制造成本，实现功能与工艺的辩证统一。 知识点背诵 一、 力学性能决定“能不能用”；工艺性能决定“好不好造”。 二、铸造性能三指标：流动性、收缩性、偏析倾向。 三、锻压性能两指标：塑性、变形抗力。 1.7.2013 好了，我们来总结一下今天的重点知识。刨床分牛头和龙门；刨削能加工各种平面和沟槽；刨刀有弯颈、直杆、偏刀和成型刀四种主要类型。这些都是必须掌握的核心内容。 ‹#› 师生互动一 降低正弦量计算门槛，提升效率 ①铸造过程中应重点关注：流动性——保证铁水能够充满复杂型腔，获得轮廓清晰的床身铸件；收缩性——控制冷却过程，减少缩孔、缩松、裂纹和变形缺陷；偏析倾向——避免化学成分不均匀导致力学性能差异。 问题 某机械制造厂需要生产一批铸铁机床床身，毛坯采用铸造方法生产，铸造完成后需进行切削加工达到精度要求。请回答：①生产该床身时，铸造过程中应重点关注哪些铸造性能指标？②切削加工前，应采取什么热处理措施改善切削加工性能？ 结论 ②切削加工前应采取退火处理。理由：铸铁件切削前先进行退火，可降低表面层的硬度，消除工件内应力，从而改善切削加工性能。 结论 1.7.2013 ‹#› 师生互动二 降低正弦量计算门槛，提升效率 ①应重点考虑锻压性能和切削加工性能。理由：该零件采用锻造方法制造毛坯，因此需要材料具有良好的锻压性能（塑性好、变形抗力小）；锻造完成后还需进行切削加工达到精度要求，因此也需要考虑切削加工性能。 问题 某汽车零部件厂需要生产一批形状简单的碳钢轴类零件，工艺路线为：热轧圆钢→锻造→切削加工→成品。请回答：①该零件在选材时，应重点考虑材料的哪些工艺性能？②锻造时碳钢应在什么状态下进行？③切削加工前是否需要热处理改善切削性能？ 结论 ②碳钢应在加热状态下进行锻造。理由：碳钢在加热状态下塑性提高、变形抗力降低，锻压性能较好。 ③需要根据碳钢含碳量判断：低碳钢需经正火处理降低塑性、提高硬度；高碳钢需经球化退火降低硬度、获得球状珠光体。使硬度控制在HBW=170~230的适宜切削范围。 结论 1.7.2013 ‹#› 师生互动三 降低正弦量计算门槛，提升效率 ①低碳钢具有良好的焊接性能，能获得没有裂缝、气孔等缺陷的焊缝，焊接接头具有一定的力学性能。②影响焊接性能的主要因素有四个：化学成分、焊接方法、构件类型、使用要求。 问题 某重型机械制造企业需要将多块低碳钢板焊接成大型结构件，焊接完成后对焊缝质量要求较高。请回答：①低碳钢的焊接性能如何？②影响焊接性能的主要因素有哪些？③焊接时应重点关注哪些问题以确保焊接质量？ 结论 ③焊接时应重点关注：选择合适的焊接方法和焊接工艺参数；控制焊接热输入，避免过热导致晶粒粗大；采取适当的预热和后热处理措施，防止冷裂纹和氢致裂纹；确保焊缝金属的化学成分和力学性能满足设计要求。 结论 1.7.2013 ‹#› 单项选择题 1.衡量锻压性能的两个主要指标是（ ）A.流动性和收缩性 B.塑性和变形抗力 C.淬透性和淬硬性 D.表面粗糙度和刀具寿命 正确答案：B 衡量锻压性能的两个主要指标是塑性和变形抗力，塑性越好、变形抗力越小，金属的锻压性能越好。流动性和收缩性是铸造性能的指标，淬透性和淬硬性是热处理性能的指标，表面粗糙度和刀具寿命是衡量切削加工性能的指标。 课后练习 1.7.2013 现在我们来做几道练习题巩固一下。第一题，主要用于加工大型工件的刨床是什么？A还是B？对，是B，龙门刨床。 ‹#› 单项选择题 2.下列改善切削加工性能的热处理措施中，适用于低碳钢的是（ ） A.球化退火 B.正火处理 C.调质处理 D.退火处理 正确答案：B 低碳钢经正火处理，可降低塑性、提高硬度，改善切削加工性能。球化退火适用于高碳钢，调质处理适用于马氏体不锈钢，退火处理适用于铸铁件。 课后练习 1.7.2013 第二题，为了防止扎刀，精加工用哪种刨刀？没错，是弯颈刨刀，选B。 ‹#› 单项选择题 3.下列关于焊接性能的说法正确的是（ ） A.低碳钢的焊接性能较差 B.焊接性能只与材料的化学成分有关 C.高碳钢的焊接性能优于低碳钢 D.焊接性能包括使用性能和工艺性能两个方面 正确答案：D 焊接性能包括使用性能（焊接接头对使用要求的适应性）和工艺性能（焊接时对产生裂纹等缺陷的敏感程度）两个方面。低碳钢焊接性能良好，高碳钢焊接性能较差，焊接性能受化学成分、焊接方法、构件类型及使用要求四个因素共同影响。 课后练习 1.7.2013 ‹#› 某工具制造厂需要生产一批高碳钢刀具，要求刀具具有高硬度和良好的耐磨性。热处理工艺路线为：锻造→球化退火→切削加工→淬火+低温回火。请回答：①锻造后为什么要进行球化退火？②球化退火对后续切削加工有什么作用？③淬火+低温回火后，是否还需要进行切削加工？ 课后练习 ①锻造后进行球化退火是为了改善高碳钢的切削加工性能。高碳钢锻造后硬度较高、组织不均匀，直接切削加工困难。球化退火可降低硬度并得到球状珠光体组织，使切削加工变得容易。 ②球化退火后，材料的硬度降低、组织均匀，切削加工性能得到改善，可获得较好的表面质量，同时延长刀具使用寿命。 ③淬火+低温回火后一般不需要进行大量切削加工，只需进行精磨加工。理由：淬火后材料硬度很高（HRC 60以上），切削加工困难。通常在淬火前完成大部分切削加工，淬火后只进行精磨加工，以获得最终的尺寸精度和表面质量。 1.7.2013 最后是一道简答题，请大家简述刨削加工的工艺特点。大家可以从切削工况、成本、效率、应用和精度这几个方面来回答，把我们刚才总结的内容写出来就可以了。 ‹#› 课堂小结 1.背诵：力学性能与工艺性能的区别口诀；五种工艺性能名称及主要衡量指标。 2.简答：什么是工艺性能？它和力学性能的主要区别是什么？ 课后作业 1.7.2013 这是今天的课后作业。基础题帮助大家巩固记忆，巩固题要求大家对比两种刨床的核心区别，预习任务是为下节课做准备。请大家认真完成。 ‹#› 感谢观看 $