材料成型复习资料

1、铸造：熔炼金属，制造铸型，并将液态金属浇入到铸型中，冷却凝固后获得一定形状铸件的工艺方法，称为铸造。 2、铸造的特点；

1、可以生产各种形状，特别是具有复杂内腔的铸件；

2、可以用各种金属，如铸铁、钢、非铁金属、难熔合金铸造铸件。

3、可以生产重量从几克到几百吨，壁厚从不到一毫米到几百毫米的铸件，如气缸体、气缸、曲轴、减速箱体、活塞等。

铸件通常作为毛坯，经切削加工后成为零件才能使用，但有时也可作为零件而直接使用。 3、砂型铸造工艺流程

将液态合金充满铸型型腔，获得形状完整、轮廓清晰，薄而复杂的铸件的能力，称为液态合金的充型能力。

合金浇注时，必须要有比较好的充型能力。若合金的充型能力不好，则会产生浇不到或冷隔等铸造缺陷

影响充型能力的主要因素如下：

合金的流动性，是合金的铸造性能之一。合金的流动性越好，充型能力越强，越便于浇注轮廓清晰、形状完整、薄而复杂的铸件。合金的流动性取决于合金的化学成分，它与合金相图 中的结晶温度区间有关。结晶温度区间小，合金的流动性好。共晶成分具有最好的流动性 二、浇注条件浇注温度：浇注时，液态合金所处的温度为浇注温度。 合金的充型能力随着浇注温度的升高而明显增强。 但浇注温度如果过高，由于液态合金吸气增多（气孔）、氧化严重（氧化夹杂）。 选择浇注温度原则：在保证合金能充满铸型的前提下，浇注温度越低越好。 三、铸型性质（包括有关铸型的多方面因素）

铸型导热能力差，散热慢，则合金保持在液态的时间长，充型能力好。 直浇口高度大，则可提高液态合金的充型能力。 此外，零件壁厚小、复杂程度高充型能力降低。

铸型中的合金从液态转变为固态的过程，称为铸件的凝固，或称一次结晶。

在铸件凝固过程中，一般存在着固相区、凝固区和液相区三个区域，其中凝固区是液相与固相共存的区域，凝固区的大小对铸件质量影响较大，按照凝固区宽窄，分为逐层凝固、中间凝固和体积凝固三种凝固方式

1． 逐层凝固 纯金属和共晶成分合金在恒温下结晶，凝固过程中铸件截面上的凝固区域的

宽度为零，截面上固液两相界面分明，随着温度的下降，固相区不断增大，逐渐到达铸件中心2．中间凝固 金属的结晶温度范围较窄，或结晶温度范围虽宽，但铸件截面温度梯度大，铸件截面上的凝固区域宽度介于逐层凝固与体积凝固之间3．体积凝固 当合金的结晶温度范围很宽，或因铸件截面温度梯度很小，铸件凝固时，其液固共存凝固区很宽，甚至贯穿整个铸件截面影响铸件凝固方式主要因素是合金的结晶温度范围（取决于合金化学成分）和铸件的温度梯度。合金的结晶温度范围越小，凝固区域越窄，越倾向于逐层凝固。当合金成分一定时，凝固方式取决于铸件截面上的温度梯度，温度梯度越大，对应的凝固区域越窄，越趋向于逐层凝固。

收缩是体积和尺寸减小的现象，是合金的铸造性能之一液态收缩 从浇注温度冷却到液相线温度产生的收缩；凝固收缩 从液相线温度冷却到固相线温度产生的收缩；固态收缩 从固相线温度冷却到室温的收缩。合金的液态收缩和凝固收缩表现为型腔内液面的降低，通常用体收缩率来表示，它们是铸件产生缩孔、缩松缺陷的基本原因。合金的固态收缩表现为铸件尺寸的缩小，通常用线收缩率来表示。固态收缩是铸件产生应力、裂纹和变形等缺陷的主要原因。不同合金的收缩率不同。铸钢的收缩率大于铸铁。

铸件中的缩孔与缩松由液态收缩和凝固收缩造成1）缩孔是在铸件最后凝固部位容积大而集中的孔洞，呈倒圆锥形，内表面粗糙。2）缩松细小而分散的缩孔称为缩松。缩松常分布在铸件厚大部位、冒口根部和内浇口附近。缩松的分布面积比缩孔大得多。

合金的收缩率是一定的。结晶温度范围小的合金，形成缩孔倾向大，而形成缩松倾向小；反之，结晶温度范围大的合金缩孔倾向小，但缩松倾向大。 缩孔形成在铸件最后凝固的部位。 缩孔与缩松的防止

顺序凝固：通过采用冒口和冷铁，使铸件远离冒口的部位最先凝固，然后是靠近冒口的部分凝固，最后冒口本身凝固，将收缩的体积转移到冒口中去。

冒口的作用：补缩。冒口为铸件的多余部份，在铸件清理时予以切除。

冷铁作用：加快铸件局部的冷却速度，以控制铸件的凝固顺序。但冷铁本身不起补缩作用。冷铁通常用钢或铸铁制造 顺序凝固的特点 冒口的作用：补缩。

冷铁作用：加快铸件局部的冷却速度，以控制铸件的凝固顺序。 顺序凝固的优点：可有效地防止缩孔和缩松。

缺点：1、耗费许多合金。2、增加造型工时，加大了铸件成本。3、顺序凝固扩大了铸件各部分的温度差，促进了铸件产生应力、变形和裂纹倾向。 1、铸造应力

（1）热应力：热应力是由于铸件壁厚不均匀，各部分冷却速度不同，致使在同一时期内铸件各部分收缩不一致所引起。

热应力的形成过程：了解金属在不同温度的两种状态 塑性状态：应力使金属产生塑性变形而应力消失

弹性状态：应力不能使金属产生塑性变形而保持应力

临界温度T临 金属两种状态的转变温度结论：热应力使铸件厚壁或心部受拉，薄壁或表层受压。

防止热应力的方法，

1、铸造工艺：采用同时凝固。同时凝固：通过采用冷铁，使铸件各部分均匀的冷却。 同时凝固的优点：防止铸件产生热应力。缺点：增大了铸件产生缩孔的倾向性。理想温度分布曲线

（2）机械（收缩）应力

它是铸件固态收缩时受到铸型和型芯的阻碍所产生的应力。在砂型铸造中，通过提高砂型和砂芯的退让性，可以减小机械应力。机械（收缩）应力是暂时的，铸件经落砂后可自行消除。但它可与热应力共同起作用，增大某些部位的应力，促进铸件的裂纹倾向。 铸件的变形和防止

铸件变形的一般规律：厚的部位呈内凹，簿的部分呈外凸。为防止铸件变形，除合理设计零件结构外，在工艺上可采用反变形法。 铸件的裂纹与防止

当铸件的内部应力超过金属抗拉强度时，铸件便产生裂纹。热裂纹是在固相线附近形成的裂纹。其形状特征是，裂纹短、缝隙宽形状曲折，缝内表面呈氧化颜色， 防止热裂纹的方法：正确设计零件结构外应合理地选用型砂和芯砂的粘结剂，以改善其退让性。严格限制钢和铸铁中硫的含量。

冷裂纹是低温下形成的裂纹。裂纹的形状特征是：裂纹细小、呈连续直线，有时缝内呈轻微氧化色。冷裂常出现在复杂铸件受拉应力的部位。

钢中磷含量越高，越容易产生冷裂纹。

一、析出气孔液态合金在冷却、凝固过程中，因气体溶解度下降，析出的气体来不及排除，而在铸件中形成的气孔，称为析出气孔。析出气孔的特征多为分散小圆孔，表面光亮，直径为0.5～2.0mm，或者更大，分布较广，有时遍及整个铸件截面，均匀分布。 防止方法：降低浇注温度。 二、侵入气孔是由于铸型表面层聚集的气体侵入液态合金而形成的气孔。侵入气孔的特征是多位于铸件局部表面附近，尺寸较大，呈椭圆形或梨形。防止方法：降低型砂、芯砂的发气量和提高铸型的排气能力。液态合金与铸型、冷铁、芯撑或熔渣之间，因化学反应产生气体而形成的气孔，称为反应气孔。反应气孔多分布在铸件表层下1-2毫米处，呈皮下气孔。 铸铁是碳的含量大于2.11％、并含有较多Si.Mn.P.S杂质元素的铁碳合金。

根据碳的存在形式，铸铁可分为白口铸铁、麻口铸铁和灰口铸铁。白口铸铁中的碳基本以Fe3C形式存在，断口呈银白色，这种铸铁硬而脆，难以进行切削加工，只能用来制造非强烈冲击情况下的抗磨铸件。麻口铸铁中的碳基本以Fe3C+G（石墨）形式存在，断口呈银白色中有暗灰点，这种铸铁性能与白口铸铁基本相同。灰口铸铁中的碳主要以石墨形式存在，这种铸铁的断口呈暗灰色，用来生产结构件。根据石墨形态灰口铸铁可分为普通灰口铸铁、球墨铸铁，可锻铸铁和蠕墨铸铁等。

灰口铸铁的组织 由金属基体和片状石墨组成。 灰口铸铁分类：1、铁素体灰口铸铁（强度低）、2、珠光体-铁素体灰口铸铁（强度中低）、3、和珠光体灰口铸铁（强度高）。

灰口铸铁的特点：灰口铸铁的抗拉强度低，塑性差。灰口铸铁抗拉强度200 MPa ，铸造碳钢 400 MPa 。原因：1、片状石墨的强度极低，严重割裂了金属基体，减少了基体有效截面积。2片状石墨的尖角造成应力集中，极大地降低了铸铁的强度。 灰口铸铁若干优良性能的一面。

灰口铸铁的减振性大大优于钢；片状石墨对机械振动起缓冲作用，有效地阻止了 动能量传播所致。2、灰口铸铁减磨性比钢好，摩擦面上的石墨脱落后构成了大量的显微凹坑，能起储存润滑油作用，同时石墨本身也是一种良好的润滑剂。3、良好的缺口的敏感性，石墨在基体中形成了大量小缺口，因而减少了对外来缺口的敏感性。4、灰口铸铁具有优良的工艺性能，铸造性能好。流动性好，收缩率小。5、灰口铸铁切削加工性能好，但不能锻造和冲压。

影响灰口铸铁组织和性能的因灰口铸铁的性能取决于组织。要控制灰口铸铁的组织和性能，就必须控制石墨化程度。石墨化是指铸铁形成石墨的过程。 1）化学成份磷是对石墨化影响不显著的元素。磷可提高灰口铸铁的流动性和耐磨性。2）冷却速度

在获得灰口铸铁的前提下，降低C.Si含量，有利于获得珠光体铸铁，从而提高铸铁强度。 在获得灰口铸铁的前提下，提高冷却速度，有利于获得珠光体铸铁，从而提高铸铁强度。 HTl00、铁素体灰铁低负荷不重要件或薄件，如盖、罩、手轮、重锤等。

HT150、铁素体-珠光体灰铁承受中等负荷件，如机床支架、箱体、带轮、轴承座、法兰、泵体、阀体、飞轮、缝纫机件。

HT200、珠光体灰铁、孕育铸铁承受中等负荷重要件，如气缸、齿轮、底架、飞轮、齿条、刀架、一般机床床身等

HT250、珠光体灰铁、孕育铸铁气缸、机体、床身齿轮、凸轮、油缸、轴承座、衬套、联轴器、飞轮。

HT300、珠光体灰铁、孕育铸铁承受高负荷、耐磨和高气密性的重要件，如重型机床床身、压力机床身、活塞环、液压件、凸轮等。HT350、珠光体灰铁、孕育铸铁 “HT”代表灰口铸铁，后面的数字表示最低抗拉强度值。如HT250，表示以Φ30mm试棒测出的抗拉强度值

σb≥250MPa。

球墨铸铁组织：金属基体上分布着球状石墨。

球墨铸铁种类分为珠光体球墨铸铁和铁素体球墨铸铁。珠光体球墨铸铁强度、硬 度高，耐磨性好；铁素体球墨铸铁塑性好，韧性好 球墨铸铁的牌号

QT400-17 “QT”表示“球铁”，第一组数字400为最低抗拉强度400MPa，第二组数字17为最低延长率17%。为铁素体球墨铸铁。 QT1200-01 为珠光体球墨铸铁

球墨铸铁的铸造性能比钢好，但低于灰铁，并可通过热处理进行强化。 多数球墨铸铁件要进行热处理。球墨铸铁常用的热处理有退火和正火。

退火的目的是获得铁素体基体，以提高其塑性和韧性，QT400-17，QT420-10等牌号球铁一般都需退火。

正火的目的是获得珠光体基体，以提高其强度和硬度。QT600-02等牌号球铁一般都需正火。 可锻铸铁1、组织性能金属基体上分布着团絮状石墨性能 与灰口铸铁相比，可锻铸铁强度高，塑性好，性能略低于球铁。但它并不能锻造。 可锻铸铁的生产首先生产出白口铸铁件，（条件低C.Si含量，冷却速度要快） 2）、进行高温石墨化退火处理，使组织中的渗碳体转变为石墨，呈团絮状石墨析出。 可锻铸铁的铸造性能低于球铁，由于石墨化退火周期长，耗费能源，目前已基本被球铁取代。 可锻铸铁的牌号： KTH300-06，牌号中的符号“KTH”表示黑心可锻铸铁； KTZ700-02，“KTZ”表示珠光体可锻铸铁。字母后面两组数字的含意与球墨铸铁相同。 一、铸钢的类别和性能

按照化学成分，铸钢分为碳素铸钢和合金铸钢两大类。其中，碳素铸钢应用最广，约占铸钢总产量的80％以上。铸钢的性能：强度高，塑性好。因此铸钢件常在重载荷或冲击载荷工况下服役。铸钢的牌号：ZG 200-400，牌号中的“ZG”表示“铸钢”，第一组数字200表示最低的屈服强度为200MPa，第二组数字400表示最低的抗拉强度为400MPa 。 铸钢的生产工艺特点1、钢的浇注温度高（＞1500℃）、采用电炉熔炼。2、铸造性能差。 3、铸钢件用的型砂 透气性、耐火性、强度和退让性都要好。为此，原砂要采用颗粒大而均匀的人造石英砂。4、为防止粘砂，铸型表面还要涂以石英粉或锆砂粉涂料。5、铸钢件都要安置相当数量的冒口，采用顺序凝固，防止产生缩孔，一般出品率为50-60%。6、热处理是生产铸钢件的必需工序。通过热处理改善铸钢的组织和机械性能。 造型

用模样和型砂制造砂型的过程，称为造型。造型是砂型铸造的最基本工序，它可分为手工造型和机器造型两大类。

工造型 用于单件、小批量生产 手工造型方法，根据铸件的形状特点选择整模造型分模造型活块造型三箱造型挖砂造型假箱造型机器造型是指紧砂和起模靠造型机来完成的造型方法。

机器造型使用模板。模板是铸件模样、浇注系统模样和模底板的组合体，模样形成型腔，模底板形成分型面。模板通常是单面的，上模板固定在一台造型机的工作台上，造上型，下模板固定在另一台造型机的工作台上，造下型。

机器造型的优点：1、铸件尺寸精度高、表面粗糙度低。2、生产率高。3、劳动条件好。 工艺特点：1、机器造型只适于两箱造型。2、用外砂芯解决铸件在垂直于分型面方向上有凸台、耳子、筋条或凹槽妨碍起模的问题。3、机器造型适用于成批和大量生产，它是现代化铸造生产的基本方式。

加工余量加工余量是指铸件上供机械加工时切除的金属层厚度。

起模斜度是指在零件图上垂直于分型面的加工表面壁上的附加斜度。起模斜度是为易于起模而设置的，绝非零件结构所需要。起模斜度的大小取决于造型方法、模样材料、垂直壁的高度等因素，通常为15′～3°，机器造型比手工造型斜度小，金属模比木模斜度小，垂直壁越高斜度越小。

铸孔 （1）最小铸孔 最小铸孔孔径指的是毛坯孔径。当孔径小于最小铸孔孔径时，这个孔就不铸出来，而机械加工出来。灰铸铁件的最小铸孔推荐如下：单件、小批生产30～50mm，成批生产15～30mm，大量生产12～15mm。零件图上不要求加工的孔，无论大小，均要铸出。芯头 砂芯是由形成铸件轮廓的主体芯和芯头组成的。芯头是为砂芯在铸型中定位、安放、排气和从铸件中清除砂芯而采取的工艺措施。 收缩率

铸件在凝固和冷却过程中，它的各部分尺寸一般都要缩小，铸件尺寸缩小的百分率就是收缩率，制造模样或芯盒时要按确定的收缩率，将模样或芯盒放大一些，以保证冷却后的铸件尺寸符合要求。收缩率的大小，随合金种类、铸件结构而不同，通常，灰铸铁为0.7～1.0％，铸钢为1.5～2.0％，有色合金为1.0～1.5％。 最小壁厚 零件非加工表面的最小壁厚，是指液态合金在一定条件下能够充满铸型型腔的最小厚度。最小壁厚值与铸造方法、合金种类、零件尺寸等因素有关。 壁厚均匀 目的是防止铸件形成热应力，或产生裂纹。所设计零件的内壁应该比外壁薄一些。 壁厚是否均匀，可用内切圆直径来确定。相邻壁截面上内切圆直径之比小于1.5，壁厚是均匀的。

零件壁的联接

结构圆角 零件上的转角处，都应以结构圆角相联。避免锐角联接 为减小热节和热应力，应避免零件壁间的锐角联接。平滑过渡 零件壁厚不同部分的联接，力求平滑过渡，避免截面突变，以减少应力集中，防止铸造过程中产生裂纹。 熔模铸造的工艺过程

制造金属母模 用于制造蜡模的模型。

制造蜡模 向母模中射蜡制造蜡模。蜡模的材料，通常由50％的石蜡和50％的硬脂酸配制而成，熔点为54～57℃。

制成蜡模组 将单个蜡模焊在一个直浇口模棒上，制成蜡模组。 制造铸型 按浸挂涂料-喷石英砂-硬化这个顺序重复4～6次，直到结成5～10mm厚的硬壳为止。脱模 将附有硬壳的蜡模组浸泡在热水槽中，如图2-49g，水温为85～90℃，蜡模组熔化而脱出，于是得到了型壳，即没有分型面的铸型。蜡模组是用熔化法脱出的，所以这种铸造方法得名为熔模铸造。造型 将型壳置于铁箱中，周围填上干砂。

焙烧 送进焙烧炉中，焙烧温度为850～950℃。通过焙烧，去除了型壳中的水分、残余蜡料和杂质，从而提高了型壳强度、净化了型腔。浇注 为了提高液态金属的充型能力，常在焙烧后趁热（600～700℃）进行浇注，如图2-49h。通常，液态金属在重力作用下充填铸型。 落砂和清理 落砂和清理凝固冷却后，破碎型壳，取出铸件，然后去掉浇口，清理铸件上残留的耐火材料。对于铸钢件，还需进行退火或正火处理，以细化晶粒获得所需的力学性能。 熔模铸造的特点和应用范围

1、铸型没有分型面，不需要砂芯，型腔表面极为光洁。2、熔模铸件的表面质量好于砂型铸件，尺寸精度达IT11～14，表面粗糙度达Ra25～Ra3.2，加工余量仅为0.2～0.7mm。

3、为保证尺寸精度，熔模铸件一般不超过25kg。4、熔模铸造适于铸造各种合金，尤其在铸造高熔点合金和难切削加工合金时，可充分发挥其优越性。5、熔模铸造时，液态金属充填热的铸型，因此，熔模铸造可以铸造薄壁、形状复杂的铸件，最小壁厚为0.7mm。

6、熔模铸造适于成批、大量生产，也可用于单件生产。但以前者为主。它主要用于制造汽

轮机、燃气轮机、涡轮发动机叶片和叶轮，切削刀具成型铣刀和大直径钻头以及汽车、拖拉机上的一些小零件等。目前，熔模铸造的用途正在日益扩大。 压力铸造的工艺过程

预热与喷涂料、闭合压铸型（金属铸型）和注入金属 （定量浇注）压铸 、取出铸件、清理检验

压力铸造的特点与应用范围

压铸件的表面质量高于其他各种铸造方法生产的铸件。可以铸造形状复杂的薄壁件或镶嵌件，可直接铸出小孔、螺纹等。提高了压铸件的强度，如抗拉强度比砂型铸件高25～30％。 压力铸造的生产率比其它铸造方法都高，最高可达500次／小时。液态金属充型速度极高，约为0.5～50m／s，型腔内的气体来不及排出，致使铸件内常有气孔，因此，压铸件不能进行热处理。制造费用很高，使用寿命有限而受到限制。适于在成批、大量生产中制造低熔点有色合金的小型铸件。 离心铸造

液态金属浇入高速旋转的铸型中，使其在离心力的作用下充填铸型和凝固，这种形成铸件的方法称为离心铸造。离心铸造的种类 离心铸造使用的铸型有砂型和金属型，其中以金属型应用最为广泛。根据铸型旋转轴在空间位置的不同，通常有绕垂直轴旋转的离心铸造和绕水平轴旋转的离心铸造。 离心铸造的特点和应用范围这种方法适于生产管类铸件。铸件外形靠铸型形成，内腔不用型芯。在离心力的作用下，液态金属的凝固从外向内进行，顺序凝固，因而铸件致密，没有缩孔、缩松、气孔、夹杂等缺陷，力学性能好。铸件的外表面质量高于内表面。液态金属中的气体、熔渣因比重轻均聚集在内表面。铸件内表面若需机械加工，必须增大加工余量。定量浇注，决定铸件壁厚。适合于成批大量生产各类铸造合金。

金属压力加工是利用外力，使金属坯料产生塑性变形，从而获得具有一定形状、尺寸和力学性能的原材料、毛坯或零件的加工方法。 压力加工方法分类

轧制 轧制是借助于摩擦力和压力使金属坯料通过两个旋转的轧辊间的空隙而变形的压力加工方法。轧制主要用于生产各种规格的钢板、型钢和钢管等钢材。 挤压 挤压是利用压力，将金属坯料从挤压模的模孔中挤出而成形的压力加工方法。①正挤压；②反挤压；③复合挤压。 拉拔 拉拔是利用拉力，将金属坯料拉过拉拔模的模孔而成形的压力加工方法。常需经多次拉拔，依次通过形状和尺寸逐渐变化的模孔，才能得到所需截面的产品。

金属塑性变形的实质实际晶体的滑移不象理想晶体那样，而是通过位错运动实现的。 多晶体的塑性变形每个晶粒变形不均匀 晶粒间也产生滑动和转动。变形抗力大 加工硬化

金属在室温下进行塑性变形时，随着变形程度的增加，强度和硬度不断提高，塑性和冲击韧性不断降低，这种现象称为加工硬化。加工硬化的金属内部组织变化特点。各晶粒沿变形最大的方向伸长，位错密度增加，晶格严重扭曲，产生内应力；滑移面和晶粒间产生碎晶。 1．回复 T回复=（0.25～0.3）T熔点（K）式中T回复为金属回复的绝对温度； T熔点为金属熔化的绝对温度。

回复使晶格扭曲被消除，内应力明显降低，但力学性能变化不大，部分地消除了加工硬化。 再结晶 以某些碎晶或杂质为晶核，成长为新的等轴细晶粒的过程称为再结晶。 再结晶消除了全部加工硬化，使金属的强度和硬度明显下降，塑性和韧性显著提高。 一般纯金属的再结晶温度为： T再结晶≈0.4T熔点（K） 消除金属加工硬化的热处理方法叫再结晶退火。

再结晶的特点只有产生加工硬化的金属才能产生再结晶。不同于同素异构转变，不发生晶体结构变化。可以细化晶粒。但过份地延长加热时间，则晶粒还会不断长大，使金属力学性能下降。

冷变形 金属在回复温度以下的变形称为冷变形，具有加工硬化组织。 冷变形特点冷变形可以使工件获得较高的精度和表面质量。冷变形也是强化金属的一种重要手段。但变形抗力大。

热变形 金属在再结晶温度以上的变形称为热变形，具有再结晶组织。

热变形特点 金属在热变形过程中，也产生加工硬化，但随时被再结晶所消除。热变形时，金属的变形抗力小，塑性好。工件的表面质量低于冷变形。

温变形金属在回复温度和再结晶温度之间的变形，称为温变形。兼有冷变形、热变形的综合特点。

金属锻件的特点金属更加致密。获得细化的再结晶组织。因此，金属的力学性能得到很大提高。形成纤维组织，或称流线。

纤维组织 金属晶界上的夹杂物随晶粒沿变形最大方向被拉长得到的组织。 纤维组织的特点变形程度越大，纤维组织越明显。

常用锻造比Y表示变形程度。坯料拔长时的锻造比为：Y=F0/F 式中F0为坯料拔长前的横截面积；F为坯料拔长后的横截面积。纤维组织使金属在性能上具有方向性。 纵向（平行于纤维方向）上的塑性、韧性提高， 横向（垂直于纤维方向）上的塑性、韧性则降低。

纤维组织的稳定性很高，不能用热处理或其它方法加以消除，只有经过锻压使金属变形，才能改变其方向和形状。 合理利用纤维组织

1、应使零件在工作中所受的最大正应力方向与纤维方向重合，2、最大切应力方向与纤维方向垂直，3、并使纤维分布与零件的轮廓相符合，尽量不被切断。

可锻性概念金属的锻造性能，是指金属材料在压力加工时获得优质产品难易程度的工艺性能。衡量指标：金属的塑性和变形抗力。塑性越高，变形抗力越小，则金属的可锻性越好。 影响可锻性的因素1．金属的本质 2．压力加工条件 锻造温度范围

开始锻造的温度称为始锻温度，指金属在锻造前加热允许的最高温度。始锻温度过高必将产生过热、过烧、脱碳和严重氧化等缺陷。 过热 加热温度过高，导致晶粒急剧长大的现象。该缺陷可以通过重新的热处理加以消除。 过烧 加热温度过高（过热之后），导致晶界严重氧化，甚至局部熔化的现象。 产生该缺陷后，性能极脆，并不能挽救，只能报废。

停止锻造的温度称为终锻温度，指金属热变形允许的最低温度。终锻温度过低，金属的加工硬化严重，变形抗力急剧增加，使加工难于进行。 碳钢的锻造温度范围

变形速度 1、随变形速度的增大，加工硬化严重，可锻性变坏2、另一方面，在变形过程中，产生热效应现象。热效应现象使金属的塑性提高，变形抗力减小，可锻性变好。

但是，除了高速锤以外，在普通锻压设备上都不可能超过临界变形速度。所以，一般塑性较差的金属，应以较小的变形速度，在压力机上进行锻造。 3）应力状态

三个方向中压应力的数目越多，则金属的塑性越好。拉应力的数目越多，则金属的塑性越差。 压应力使各种缺陷受到抑制，不易扩展，故可提高金属的塑性。 在拉应力作用下，极易扩展，甚至破坏，使金属失去塑性。

同号应力状态下的变形抗力大于异号应力状态下的变形抗力。

综上所述，金属的可锻性既取决于金属的本质，又取决于加工条件。在压力加工过程中，要力求创造最有利的加工条件，提高塑性，降低变形抗力。 自由锻 利用冲击力或压力，使放在上下砧之间的金属坯料产生塑性变形，从而得到所需锻件的压力加工方法。

自由锻分手工锻造和机器锻造两种，目前都采用机器锻造。

自由锻通常采用热变形，常以逐段变形的方式来达到成形的目的，

自由锻只能锻造形状简单的锻件，生产率低，劳动强度大，锻件精度差、表面粗糙、加工余量大。自由锻只适用于单件、小批量生产。自由锻是大型锻件唯一可能的锻造方法。 自由锻锤 产生冲击力使金属变形的，生产中使用的自由锻锤是空气锤和蒸汽-空气自由锻锤。自由锻锤的吨位是用落下部分（包括上砧、锤头和工作缸活塞）质量来表示，空气锤的吨位用一般为50～1000公斤。蒸汽-空气自由锻锤的吨位，一般为1～5吨。

水压机是以静压力使金属变形的。水压机的吨位用所能产生的最大压力来表示，一般为5～150MN。

确定坯料质量和尺寸确定坯料质量G坯料＝G锻件+G烧损+G切损 (2)确定坯料尺寸当采用拔长工序锻造时：F坯料≥YF锻件

以碳素钢锭为坯料, Y≥2.5～3；以型材为坯料，Y＝1.3～1.5；以合金结构钢钢锭为坯料，Y≥3～4。当采用镦粗工序锻造时，.25D0≤H0≤2.5D0

3.选择锻造工序胎模锻是在自由锻设备上使用胎模生产模锻件的压力加工方法。胎模锻的特点与自由锻相比，生产率和锻件精度都较高，能锻出形状较复杂的锻件。与模锻相比，胎模结构简单，制造容易，成本低。但是胎模锻件的精度不如锤上模锻件高，劳动强度仍较大。 胎模锻适用于小型锻件的中小批生产，在没有模锻设备的中小型工厂应用较为广泛。 胎模种类较多，主要有扣模、筒模（筒模主要用于锻造回转体盘类锻件。）及合模三种。 模锻是利用冲击力或压力，使放在锻模模膛内的金属坯料受压变形，最后充满模膛而成形的压力加工方法。

模锻的特点模锻生产率较高，可以锻造出形状比较复杂的锻件。

模锻件尺寸精度和表面质量较高，加工余量小，可以节省金属材料，减少机械加工工作量。 模锻适合于中小型锻件的大批大量生产。 模锻设备

锤上模锻所用设备有蒸汽-空气模锻锤。 锻模

1.模锻模膛 模锻模膛分为终锻模膛和预锻模膛两种。

终锻模膛 终锻模膛的作用是使坯料最后变形到锻件所要求的形状和尺寸。 模膛四周设有飞边槽，飞边槽由桥部和仓部组成。

桥部起阻力圈作用，用以增加金属从模膛中流出的阻力，促使金属充满模膛。仓部用以容纳多余金属。流入飞边槽的金属在上下模打靠前还能起一定的缓冲作用。

锻模具有通孔的锻件，不可能靠上、下模模膛的突起部分将冲孔处的金属全部挤掉，故终锻后在锻件孔内总要留下一层金属，称冲孔连皮。把飞边和冲孔连皮冲掉后，才能得到有通孔的模锻件。 预锻模膛 预锻模膛的作用是使坯料变形到接近锻件的形状和尺寸。 预锻模膛不设飞边槽，对于形状简单或批量不大的模锻件可不设置预锻模膛。 模锻工艺规程的制定

绘制模锻锻件（1）选择分模面 分模面应选在零件最大截面的中部，

绘制模锻锻件图(2)确定敷料、加工余量和模锻公差模锻件的敷料较少，加工余量和公差也比自由锻件小得多。对于孔径d＞25mm的带孔模锻件，孔应锻出，但需留冲孔连皮。

(3)确定模锻斜度和圆角半径模锻件上平行于锤击方向的表面必须具有斜度，以便于从模膛中取出锻件，这一斜度称为模锻斜度。模锻件上所有两表面的交角处均需做成圆角。 2. 确定模锻工步

3、模锻工艺过程

下料 加热 模锻前需将坯料在加热炉中加热到规定的始锻温度，而且要均匀热透。

模锻 坯料从开始变形到最后成形，一般都是在锻模的相应模膛里经过几个模锻工步完成的。切边和冲孔 从终锻工步得到的锻件一般都带有飞边和冲孔连皮，须在切边压力机上将它们切除。校正热处理 模锻件热处理的目的是调整硬度，消除内应力，细化晶粒和为最终热处理作好组织准备。模锻件常用的热处理有退火、正火和调质等。表面清理 表面清理的方法有滚筒清理、喷丸清理、酸洗和砂轮打磨等。精压 尺寸精度和表面质量要求高的模锻件，应在精压机上进行精压。检验 模锻件质量检验是保证质量的必要措施。 零件的模锻结构工艺性

(1)零件必须具有一个合理的分模面。

(2)零件上与锤击方向平行的非加工表面，应设计出模锻斜度。两非加工表面之间的交角处均应为圆角。(3）在零件结构允许的条件下，设计时应尽量避免有深孔或多孔结构。 (4）在可能的条件下，形状复杂的零件应采用锻-焊结构，以减小敷料，简化模锻工艺。 曲柄压力机上模锻的特点：

1．变形力是静压力，工作时无震动，噪音小。2．模膛中设有顶杆，自动把锻件从模膛中顶出，所以模锻斜度比锤上模锻的小。3．每一个模膛都是一次成形。4．不宜进行拔长和滚压工步。一般是配合其它设备作为单独工序进行拔长和滚压。5．曲柄压力机上模锻坯料表面的氧化皮不易清除。 平锻机上模锻的特点：

1．平锻机上模锻时，可锻出带实心或空心头部的长杆类锻件和带头部的长管类锻件，也可用长棒料逐件连续模锻带通孔或不通孔的锻件。2．平锻机的锻模是由三部分组成的，具有两个互相垂直的分模面，因而可锻出在两个方向上带有凹挡或内孔的锻件。3．平锻机上模锻的锻件敷料少、模锻斜度小（因有两个分模面，有利于锻件出模）、飞边也小，而且经常是没有飞边。

平锻机上模锻的典型工艺过程平锻机的锻模是由三部分组成的，具有两个互相垂直的分模面，因而可锻出在两个方向上带有凹挡或内孔的锻件，如汽车倒车齿轮锻件平锻工步。 摩擦压力机上模锻的特点：1、摩擦压力机滑块运动速度缓慢，所以生产率较低。2、对塑性较差的金属变形，反而有利（再结晶可以充分进行），因此适合模锻再结晶速度较低的低塑性合金钢和非铁金属(如铜合金等)。3、摩擦压力机具有结构简单、造价低、使用维修方便、工艺用途广泛等优点，所以广泛用于中小批生产的情况下生产小型模锻件。 板料冲压是利用压力，使放在冲模间的板料产生分离或变形的压力加工方法。

板料冲压一般是在冷态下进行的，所以又叫冷冲压。只有当板厚超过8～10mm时，才采用热冲压。

板料冲压的特点：1、生产率很高，工艺过程便于机械化和自动化；2、可冲压形状复杂的零件，而且废料较少；3、产品具有较高的精度和表面质量，一般不需要进一步机械加工，适于批量生产。4、板料冲压所用的原材料，必须具有足够高的塑性。 冲压设备

板料冲压的设备主要是剪床和冲床。剪床的用途是把板料剪成一定宽度的条料，以供下一道冲压工序用。冲床是板料冲压生产中的主要设备。安装上模具用于冲裁、弯曲、拉深和成形等冲压工序。

板料冲压的基本工序

板料冲压的基本工序可分为分离工序和变形工序两大类。

一、分离工序是指使板料的一部分与另一部分相互分离的工序。如剪切、落料、冲孔和修整等。1、剪切 使板料沿不封闭的轮廓线分离的工序称为剪切。它属于备料工序，其任务是：根据冲压工艺的要求，将板料剪成条料。2、冲裁 使板料沿封闭的轮廓线分离的工序称为冲裁。冲裁即为落料和冲孔。先后在凸凹模刃口侧面出现微裂纹。凸模再继续加压，已形成的上下微裂纹逐渐扩大并向内延伸。如凸凹模间隙合适，上下裂纹就能相迎重合，实现分离。 冲裁模的凸模和凹模的工作刃口必须很锋利，凸模与凹模之间必须有合理的间隙z。即z＝5～10%s落料模的凹模刃口尺寸应等于落料件的外形尺寸，而凸模刃口尺寸等于凹模刃口尺寸减去间隙值；冲孔模的凸模刃口尺寸应等于孔的尺寸，而凹模刃口尺寸等于凸模刃口尺寸加上间隙值。3、修整当零件精度和剪断面质量要求较高时，在落料和冲孔后，应进行修整工序。修整分外缘修整和内孔修整。

变形工序变形工序是指使板料的一部分相对另一部分产生位移而不破裂的工序。

1、弯曲 弯曲是指使板料的一部分相对另一部分沿直线(称为弯曲线)弯成一定的角度以形成一定形状零件的工序。 变形程度板料的厚度s越厚、弯曲半径r越小，表明弯曲变形程度越大，当板料的外侧拉应力超过坯料的抗拉强度时，即会造成弯裂。 防止弯裂的方法应控制最小弯曲半径为rmin＝(0.25~1)s。

板料弯曲时应尽可能使弯曲线与板料纤维方向垂直。回弹现象。一般板料的回弹角为0°～10°。因此在设计弯曲模时必须使模具的角度比工件角度小一个回弹角。 拉深使板料变形成为开口空心制件的工序称为拉深。

防止拉裂的方法m＝0.5～0.8，对于m<0.5的拉深件，可进行多次拉深。多次拉深时，m总≥m1.m2.m3?且拉深系数应一次比一次略大，还应进行中间再结晶退火，以恢复塑性。 防止起皱的方法板料越薄，拉深系数越小，则越容易起皱。

常用的防止起皱的方法是在拉深模上设置压边圈，通过压边圈的作用，使板料不易起皱，而达到防皱的目的。

翻边翻边是将制件的孔缘或外缘沿曲线翻成一定角度的工序。

内孔翻边时的变形程度用翻边系数K0计算。K0 =d0/DK0=0.68～0.72。当K0<0.68时，如直接翻边，将产生翻裂缺陷，应采用先拉深，然后在此拉深件底部冲孔，再进行翻边。 成形成形主要用于压制加强筋，增大半成品的部分内径（又称为胀形）等。

板料冲压时，各工序的选择、工序顺序的安排都应以产品零件的形状、尺寸和精度要求以及每道工序中材料所允许的变形程度为依据。

对冲裁件的要求1.落料件的外形和冲孔件的孔形应力求简单、对称，尽可能采用圆形、矩形等规则形状。。对弯曲件的要求1.弯曲件形状应尽量对称，弯曲半径不能小于材料允许的最小弯曲半径，并应合理利用材料的纤维组织，以免弯裂。2.弯曲件的直边过短不易弯曲成形，应使弯曲件的直边长度H＞2s 。3.弯曲带孔件时，为避免孔的变形，孔的位置应如图3-79所示。图中L应大于（1.5～2）s。4.冲压件的边缘弯曲时，弯曲变形部分应远离应力集中处，以避免应力集中处因弯曲产生裂纹。

对拉深件的要求1.拉深件外形应尽量简单、对称、且不宜过高，以便减少拉深次数。如汽车消音器后盖零件，如图3-81所示，在不影响使用性能的情况下，由图3-81(a)简化成图3-81(b)，可以简化冲压工序，材料消耗减少50％。 改进结构型式，以便简化工艺和节省材料

1.采用冲焊结构。对于形状复杂的冲压件，可分解成若干个简单件分别冲制，然后再焊成整体件。2.采用冲口工艺，以减少组合件数量。 冲压件的厚度

在强度、刚度允许的条件下，应尽可能采用较薄的材料来制作零件，以减少金属的消耗。对局部刚度不够的地方，可增设加强筋等

焊接是通过加热或加压和加热，使分离的金属产生原子间的结合与扩散，形成永久性连接的工艺方法。

焊接方法分为三大类。

熔焊 这类方法主要有手工电弧焊、埋弧自动焊、气体保护焊、气焊、电渣焊、等离子弧焊等。熔焊的特点：1、填充金属，2、熔池，3、保护。 压焊 这类方法主要有电阻焊（点焊、缝焊和对焊）、摩擦焊等。压焊的的特点：1、不使用填充金属，2、加热到高塑性状态，加压使产生塑性变形，3、不需要保护措施。

钎焊 钎焊是利用比工件熔点低的钎料，并与工件一同加热，在工件不熔化的情况下，钎料熔化，填充到工件连接处，冷却凝固后，将工件连接在一起。 焊接电弧是气体介质的放电现象。当工件接电源的正极，焊条接负极，这种接法称为正接法，反之则称为反接法。至于交流电弧，没有极性选择问题。 焊接温度高合金元素在高温作用下会强烈地蒸发和烧损，同时，金属液体的吸气能力也随温度的提高而增加。

金属熔池的体积小，保持在液态的时间短各种冶金反应很难达到平衡状态 熔化焊中需采取的措施有效保护，隔离空气 目的是防止空气对焊接区的有害作用。有渣保护，气保护，气-渣联合保护。控制焊缝金属的化学成分 可以向焊条药皮或焊剂中加入合金元素，也可以向焊条芯或焊丝中加入合金元素。进行脱氧和脱硫、磷 加入脱氧剂，造渣剂。

焊接接头是由两部分所组成，即焊缝区和焊接热影响区。

焊缝金属一般是由熔化的填充金属和局部熔化的工件金属形成的。焊缝组织结晶形成柱状晶形态的铸态组织。焊接过程中，一般要通过焊接材料向熔池金属中加入一些合金元素，使焊缝金属合金元素的质量分数高于被焊金属。只要采用正确的焊接工艺，就可以保证焊缝金属的性能不低于被焊金属的性能。

焊接热影响区焊缝附近金属因焊接热作用而使组织和性能发生变化的区域称为焊接热影响区。随着距离金属熔池的远近不同，所受的热作用和升高的温度不同。因此，焊缝附近区域的金属相当于受到了不同规范的热处理，使组织和性能发生了变化。现以低碳钢为例说明热影响区的组织和性能的变化热影响区中各区的组织变化和分布与被焊金属的化学成分及焊前的热处理状态有关。一些容易淬火的钢种（如中碳钢、高碳钢等），在相当于低碳钢的过热区和正火区部位将出现马氏体的组织，将该区域称为淬火区。部分相变区形成部分淬火区。还会形成回火区。

热影响区不可避免地要产生。熔合区和过热区对焊接性能的不利影响最大，不同焊接方法焊接低碳钢热影响区的平均尺寸

焊接应力对工件进行不均匀的局部的加热是产生焊接应力和变形的根本原因。 焊接应力的结论：焊缝及附近区域产生拉应力，而两边区域产生压应力。 焊接变形及防止焊接变形的基本形式

减小焊接变形的工艺方法：加裕量法 反变形法 刚性固定 法合理的焊接顺序

减小和消除焊接应力的措施焊前预热 焊前将工件整体或局部预热到150～350℃，然后进行焊接。减小焊接应力，防止形成淬火区。去应力退火 是消除焊接应力最常用的方法。 减小焊接应力可以减小焊接变形，但减小焊接变形的方法并不一定都可以减小焊接应力， 手工电弧焊的焊接过程熔化的焊条金属与熔化的工件金属混合，形成金属熔池。 药皮熔化形成了熔渣并与熔池中的液态金属发生物理化学反应，熔渣又从熔池中上浮，覆盖在熔池表面。气流和熔渣起到了保护作用。 焊条是由焊条芯和焊条药皮两部分组成。

（1）焊条芯 （简称焊芯）--特殊冶炼的钢丝，焊接用钢。

焊条芯的作用：1、作为电极，2、作为填充金属。 焊丝常用的有H08和H08A、 H08MnA等。

焊条药皮主要作用是：1、机械保护作用，2、冶金处理作用，除去有害杂质（如O、H、S、P等）并添加有益的合金元素。3、改善工艺性能， 稳定电弧。。

焊条药皮的组成物相当复杂，一种焊条药皮的配方中，通常由七、八种以上原料配成。 焊条分类及牌号

按照国家标准，手弧焊用焊条共分九大类。其中应用最多的是结构钢焊条。老牌号，结422，“42”表示焊缝金属的σb≥420MPa，最后一位“2”表示钛钙型药皮、交直流两用。结507，“50”表示焊缝金属的σb≥500MPa，最后一位“7”表示低氢型药皮、直流专用。 新牌号，E4303、E5015和E5016。（结422，结507，结506）型号中的“E”表示焊条；前两位数字“43”或“50”表示焊缝金属的抗拉强度第三位数字“0”或“1”表示适用于各种位置焊接（平焊、立焊、仰焊、横焊）；第四位数字表示焊条药皮类型和焊接电源的种类，“3”表示药皮为钛钙型，交、直流两用；“5”表示低氢（钠）型，用直流焊机；“6”表示低氢（钾）型，交、直流两用。

结构钢焊条生产上还常按其药皮熔化后形成熔渣的酸碱度，分成酸性焊条和碱性焊条两大类。酸性焊条，工艺性能好，价格便宜，因而获得了广泛的应用，但焊缝金属的塑性、韧性及抗裂性较差。

碱性焊条，焊缝金属的塑性、韧性好，具有较高的抗裂性能。主要用于重要结构、承受冲击载荷结构的焊接。工艺性差，成本高。

焊条的选用原则 （1）根据被焊金属的强度 焊条的选择应满足等强度原则。（2）根据被焊结构的特点和工作条件 在承受冲击载荷或在低温、高压下工作的结构，此时要选用低氢型焊条。（3）根据具体施工条件及成本 优先选用工艺性好、价格便宜的酸性焊条。 手工电弧焊工艺1焊接的四种空间位置：平焊、立焊、横焊和仰焊。2、开坡口，以便能够焊透。3、焊接规范1）焊条直径 2）焊接电流 3）电弧弧长、焊接速度 埋弧自动焊时，电弧引燃、焊丝送进、电弧沿焊接方向移动及焊接收尾，完全由机械来完成。 二、焊丝与焊剂

（1）高锰焊剂（如焊剂431）配合低碳钢焊丝H08A，重要结构可用中锰焊丝H08MnA。 （2）无锰焊剂（如焊剂130）或低锰焊剂（如焊剂230）配合高锰焊丝H08Mn2。 三、埋弧自动焊的特点及适用范围

1、生产率高 可以采用较大的焊接电流2、焊接质量高3、劳动条件好4、埋弧自动焊一般限于水平位置焊缝的焊接5、埋弧自动焊常用于焊接生产批量较大，长而直的且处于水平位置的焊缝或直径较大（一般要大于500mm）的环焊缝 气体保护焊是利用气体作为保护介质的一种电弧焊方法。 保护气体有氩气、二氧化碳气体等。

气体保护焊的特点1、与埋弧自动焊相比，可以适宜全位置焊接，焊后也不用清渣，从而提高了焊接生产率。2、与手工电弧焊相比，保护气流对电弧有压缩作用，热量集中，使焊接熔池和热影响区较窄，变形和裂纹倾向较小。3、气体保护焊不宜在室外有风的地方进行焊接，设备比较复杂。

氩弧焊按照电极材料不同分为熔化极和不熔化极两种。

氩弧焊的特点：1、氩气与金属不发生化学反应，合金元素无氧化烧损2、保护效果好，并且电弧稳定，产生的飞溅少，焊缝致密，成形美观。3、氩弧焊设备复杂，氩气价格较高4、主要用于焊接铝、镁、钛等金属及其合金、不锈钢、耐热钢等合金钢以及一些稀有金属等。 二氧化碳气体保护焊特点 1、合金元素烧损，2、焊接低碳钢和低合金钢等，

3、焊接低碳钢时常采用H08MnSiA焊丝4、焊接低合金钢时常采用H08Mn2SiA焊丝。 5、

焊接成本低，约是手工电弧焊和埋弧自动焊成本的40％左右。

点焊点焊过程，1、加预压，施加一定的压力，2、通以强大的电流。3、断电，加压力。 分流现象 工件材料的厚度及导电性焊点距离点焊主要用于焊接薄板冲压结构点焊工件厚度为0.3～4mm，采用搭接。

缝焊缝焊时由于焊点重叠,分流现象严重只限于焊接3mm以下的薄板结构。采用搭接。 缝常用来焊接要求密封的薄壁容器如汽车油箱、消音器等，广泛应用于汽车等制造业。 对焊电阻对焊接头强度低，尤其是冲击韧性差。 闪光对焊强度高且塑性、韧性好，所以常用于重要、受冲击工件的焊接。对焊主要用于焊接截面小而长度大的工件。不论是哪种对焊工艺，其工件对焊截面形状应尽量相同 摩擦焊

摩擦焊是利用工件接触端面相互摩擦所产生的热量作为焊接热源，将工件接合处加热到塑状态，然后在压力作用下进行焊接的一种压焊方法。 摩擦焊接头要求有一个工件的截面为圆形或圆管形。 摩擦焊可以焊接异种金属如铝-铜、铝-钢接头。

钎焊 是指工件与填充金属同时被加热，在工件不熔化的情况下，填充金属熔化、浸润并填满工件连接处的间隙中，依靠溶解和扩散作用，形成牢固接头的一种焊接方法。 硬钎焊 钎料的熔点在450℃以上，接头的强度比较高。 软钎焊 钎料的熔点在450℃以下，接头的强度比较低。 使用钎剂（或称熔剂）。

钎剂在钎焊过程中所起的作用是：清除工件金属和钎料表面上的氧化膜及杂质；隔离空气起保护作用；从而增大钎料的填充能力。 特点 焊接变形小．尺寸精度高，并能保证致密性。钎焊不仅可以焊同种金属、异种金属， 钎焊的成本较高采用搭接接头提高接头承载能力 一、电渣焊

电渣焊是以电流通过液态熔渣所产生的电阻热作为热源，熔化被焊的工件金属和填充金属进行焊接的一种熔化焊方法。电渣焊适合于焊接厚大工件，焊接热影响区比较宽 焊缝晶粒粗大焊后工件进行热处理 一、焊接性

在一定的焊接工艺条件下，获得优质焊接接头的能力称为金属材料的焊接性。通常用碳当量来估算被焊钢材的焊接性。C当量=C+Mn/6+(Cr+Mo+V)/5+(Ni+Cu)/15

碳当量愈大，钢的焊接热影响区硬度愈高，产生焊接裂纹的倾向愈大，焊接性愈差。C当量小于0.4％时，钢的焊接性优良；C当量等于0.4~0.6％时，钢的焊接性较差； C当量大于0.6%时，钢的焊接性不好。焊接性较差的钢材，焊接时需要选用一定的焊接材料，采用适当的预热和一定的工艺措施；焊接性不好的钢材，焊接时需要采用更高的预热温度和严格的工艺措施。

低碳钢的焊接 低碳钢碳的质量分数低，塑性好，硬度低，焊接性好 中、高碳钢的焊接 中碳钢碳的质量分数较高，焊接性较差， 主要有如下问题：（1）在焊接热影响区中易产生淬硬组织及冷裂纹。（2）焊缝金属易产生热裂纹采取如下措施：（1）尽可能选用抗裂性好的碱性焊条。（2）采取焊前预热的工艺措施。 高碳钢的焊接性更差，因此焊接结构一般不采用这种钢材，焊接只限于零件的修复。

普低钢焊接时易出现的主要问题如下（1）焊接热影响区的淬硬倾向 （2）焊接接头的裂纹倾向

焊接普低钢采取的工艺措施如下：（1）强度等级较低的普低钢，如16Mn，在常温下焊接时，所采用的工艺与焊接低碳钢时基本相同。可选用酸性焊条。（2）强度等级较高的钢种，焊前

预热。选用碱性焊条。

1．铸铁的焊接性很差焊接接头易产生白口及淬硬组织 。焊接接头易产生裂纹 。 铸铁的焊补方法铸铁常用的焊补方法有手工电弧焊，使用铸铁焊条。热焊法 焊前将工件整体或局部预热到600～700℃，然后焊接，焊后缓慢冷却。热焊法可防止接头产生白口、淬硬组织和裂纹，焊补质量较好，但是，此法生产率低，成本高，工人劳动条件差。冷焊法 冷焊法一般采用手工电弧焊，焊前对工件不预热，为了防止产生白口组织和裂纹，根据选用焊条的种类，采取不同的工艺措施。

铜及铜合金的焊接（1）易产生未焊透和变形缺陷。（2）热裂纹倾向大 铜在高温时易氧化。（3）气孔倾向大 液态铜溶解氢的能力强。4）接头力学性能降低。 目前采用氩弧焊是最好的焊接方法。

铝及铝合金的焊接铝及铝合金的焊接性比较差，焊接时存在的问题如下，（1）容易氧化。（2）气孔倾向大。（3）裂纹倾向大，线膨胀系数比较大 。 目前焊接铝及铝合金最常用的方法是氩弧焊。

焊接结构材料的选择在满足使用性能要求的前提下，应尽量选用焊接性好的材料来制造焊接结构。低碳钢和普通低合金结构钢，有良好的焊接性。强度等级低的普低钢，焊接性良好，可以用各种焊接方法进行焊接。强度等级较高的低合金钢，焊接性虽比低碳钢差些，但是如果采用合适的焊接材料、合理的工艺措施，也可获得满意的焊接接头，设计强度要求高的重要结构时，可以选用。如果结构中选用新钢种，应对此钢材进行必要的焊接性试验，以便为正确制定设计方案及工艺措施提供依据。

焊接方法的选择在保证获得优质焊接接头的前提下，优先选择常用的焊接方法。 低碳钢焊接性好，可选用各种焊接方法工件是薄板轻型结构，可以采用点焊；若有密封要求，则可采用缝焊；工件为中等厚度，长直焊缝，生产批量也较大，可以选用埋弧自动焊，以提高生产率；如果为截面小而长度大的工件（如棒材、管材、型材等）要求对接，宜采用对焊（电阻或闪光）或摩擦焊；如果为大厚度结构，可以采用电渣焊。氩弧焊的成本高，不宜用来焊接低碳钢。如果结构材料为铝合金，应选用氩弧焊。

焊接接头型式的选择按照被焊工件的相互位置，焊接接头有四种基本型式，对接接头、T形接头、角接接头和搭接接头。厚板焊接时，为了使整个截面、都能焊透，要在接缝处加工成一定形状的坡口。各类接头型式中应用最普遍的是对接接头。T形接头和角接接头一般应用在空间类结构的制造上，接头受力都比对接接头复杂。搭接接头，由于板材要重叠，消耗量比较大，增加了结构的重量，而且受力状态复杂，所以设计时应尽量避免，但这种接头对装配尺寸要求不严格，常常用于装配要求简单的板状结构，此外，搭接接头是薄板结构点焊和缝焊以及钎焊的基本接头型式。 焊缝布置

应有利于减小焊接应力和变形1 尽量减少焊缝数量 在设计焊接结构时应多采用型材或冲压件，来减少焊缝数量。 2 避免焊缝密集和交叉

焊缝交叉或过分集中会造成接头处严重过热，增大热影响区范围，且增大焊接应力和变形3 焊缝应尽量对称布置焊缝对称布置，可使焊缝引起的弯曲变形相互抵消，这对减小梁、柱等结构的焊接变形有明显效果。

焊缝布置应考虑焊接结构的受力情况在最大应力和应力集中的位置不应该布置焊缝。 焊缝位置应远离加工表面，以避免焊接变形、焊接应力影响加工精度。 焊缝位置应便于操作

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