金属工艺学是一门研究金属材料加工方法和工艺的学科，它涵盖了铸造、锻造、焊接、切削加工、热处理等多个方面，在铸造工艺中，包括砂型铸造、熔模铸造等，涉及到金属液的浇注和凝固过程，锻造工艺则通过压力使金属成型，提高其强度和韧性，焊接技术用于连接金属部件，如电弧焊、气焊等，切削加工包括车削、铣削、磨削等，用于获得所需的零件形状和尺寸，热处理可以改善金属的性能，如硬度、韧性和耐磨性，金属工艺学的知识点对于理解金属材料的加工过程、制造高质量的金属零件以及提高生产效率具有重要意义。

金属工艺学是一门研究金属材料加工过程及其相关技术的学科，它涵盖了金属材料的铸造、锻造、焊接、切削加工、热处理等多个方面，在现代工业中，金属工艺学的知识对于制造高质量的金属零件和产品至关重要，通过深入学习金属工艺学的知识点，我们可以更好地理解金属材料的性能和加工方法，从而提高生产效率和产品质量，本文将对金属工艺学的主要知识点进行详细解析，包括金属材料的性能、铸造工艺、锻造工艺、焊接工艺、切削加工工艺和热处理工艺等。

金属材料的性能

（一）力学性能 金属材料的力学性能是指金属材料在受力作用下所表现出的性能，包括强度、塑性、硬度、韧性和疲劳强度等。

1. 强度 强度是指金属材料抵抗外力作用而不发生塑性变形或断裂的能力，强度指标包括屈服强度和抗拉强度，屈服强度是指金属材料在拉伸过程中，当应力达到一定值时，开始产生塑性变形的应力值，抗拉强度是指金属材料在拉伸过程中,所能承受的最大应力值。
2. 塑性 塑性是指金属材料在受力作用下产生塑性变形而不发生断裂的能力，塑性指标包括伸长率和断面收缩率，伸长率是指金属材料在拉伸过程中，试样标距的伸长量与原始标距之比的百分数，断面收缩率是指金属材料在拉伸过程中,试样断口处的断面面积缩小量与原始断面面积之比的百分数。
3. 硬度 硬度是指金属材料抵抗更硬物体压入其表面的能力，硬度指标包括布氏硬度、洛氏硬度和维氏硬度等，布氏硬度是指用一定直径的钢球或硬质合金球，以规定的试验力压入金属材料表面，经规定保持时间后卸除试验力，测量压痕直径所得的硬度值，洛氏硬度是指用一个顶角为120°的金刚石圆锥体或直径为1.588mm的钢球，以规定的试验力压入金属材料表面，经规定保持时间后卸除试验力，测量压痕深度所得的硬度值，维氏硬度是指用一个正四棱锥体金刚石压头，以规定的试验力压入金属材料表面，经规定保持时间后卸除试验力,测量压痕对角线长度所得的硬度值。
4. 韧性 韧性是指金属材料在冲击载荷作用下抵抗破坏的能力，韧性指标包括冲击吸收功和冲击韧性值，冲击吸收功是指金属材料在冲击载荷作用下，断裂过程中所吸收的能量,冲击韧性值是指单位面积上所吸收的冲击功。
5. 疲劳强度 疲劳强度是指金属材料在交变载荷作用下，经过一定次数的循环而不发生疲劳破坏的最大应力值,疲劳强度是衡量金属材料抵抗疲劳破坏能力的重要指标。

（二）物理性能 金属材料的物理性能是指金属材料在物理作用下所表现出的性能，包括密度、熔点、热膨胀性、导电性、导热性和磁性等。

1. 密度 密度是指金属材料单位体积的质量，密度是金属材料的重要物理性能之一，它与金属材料的化学成分、组织结构和加工工艺等因素有关。
2. 熔点 熔点是指金属材料由固态转变为液态的温度，熔点是金属材料的重要物理性能之一，它与金属材料的化学成分、组织结构和加工工艺等因素有关。
3. 热膨胀性 热膨胀性是指金属材料在温度变化时，其尺寸和体积随温度变化的特性，热膨胀性是金属材料的重要物理性能之一，它与金属材料的化学成分、组织结构和加工工艺等因素有关。
4. 导电性 导电性是指金属材料传导电流的能力，导电性是金属材料的重要物理性能之一，它与金属材料的化学成分、组织结构和加工工艺等因素有关。
5. 导热性 导热性是指金属材料传导热量的能力，导热性是金属材料的重要物理性能之一，它与金属材料的化学成分、组织结构和加工工艺等因素有关。
6. 磁性 磁性是指金属材料吸引铁、钴、镍等磁性物质的能力，磁性是金属材料的重要物理性能之一，它与金属材料的化学成分、组织结构和加工工艺等因素有关。

（三）化学性能 金属材料的化学性能是指金属材料在化学作用下所表现出的性能，包括耐腐蚀性、抗氧化性和化学稳定性等。

1. 耐腐蚀性 耐腐蚀性是指金属材料抵抗化学介质侵蚀的能力，耐腐蚀性是金属材料的重要化学性能之一，它与金属材料的化学成分、组织结构和加工工艺等因素有关。
2. 抗氧化性 抗氧化性是指金属材料在高温下抵抗氧化的能力，抗氧化性是金属材料的重要化学性能之一，它与金属材料的化学成分、组织结构和加工工艺等因素有关。
3. 化学稳定性 化学稳定性是指金属材料在化学作用下保持其原有性能的能力，化学稳定性是金属材料的重要化学性能之一，它与金属材料的化学成分、组织结构和加工工艺等因素有关。

铸造工艺

（一）铸造的定义和分类 铸造是将液态金属浇入铸型型腔中，待其冷却凝固后，获得一定形状、尺寸和性能的毛坯或零件的成型方法，铸造的分类方法很多，根据铸型的不同，可以分为砂型铸造和特种铸造；根据金属液的浇注方式，可以分为重力铸造和压力铸造；根据铸件的大小和复杂程度，可以分为大型铸造和小型铸造等。 （二）砂型铸造的工艺过程 砂型铸造的工艺过程包括造型、制芯、合箱、浇注和落砂等。

1. 造型 造型是制造铸型的过程，造型的方法有手工造型和机器造型两种，手工造型是指用手工工具制造铸型的方法，它适用于单件、小批量生产，机器造型是指用机器制造铸型的方法,它适用于大批量生产。
2. 制芯 制芯是制造型芯的过程，型芯是铸型型腔中的一部分，它用于形成铸件的内部形状，制芯的方法有手工制芯和机器制芯两种，手工制芯是指用手工工具制造型芯的方法，它适用于单件、小批量生产，机器制芯是指用机器制造型芯的方法,它适用于大批量生产。
3. 合箱 合箱是将铸型和型芯组合在一起的过程，合箱的方法有手工合箱和机器合箱两种，手工合箱是指用手工工具将铸型和型芯组合在一起的方法，它适用于单件、小批量生产，机器合箱是指用机器将铸型和型芯组合在一起的方法,它适用于大批量生产。
4. 浇注 浇注是将液态金属浇入铸型型腔中的过程，浇注的温度、速度和时间等参数对铸件的质量有很大的影响，浇注的温度一般根据金属材料的种类和铸件的大小而定，浇注的速度一般根据铸型的类型和铸件的复杂程度而定,浇注的时间一般根据铸件的大小和壁厚而定。
5. 落砂 落砂是将铸件从铸型中取出的过程，落砂的方法有手工落砂和机器落砂两种，手工落砂是指用手工工具将铸件从铸型中取出的方法，它适用于单件、小批量生产，机器落砂是指用机器将铸件从铸型中取出的方法,它适用于大批量生产。

（三）特种铸造的工艺过程 特种铸造是指除砂型铸造以外的其他铸造方法，它包括熔模铸造、压力铸造、离心铸造、低压铸造和消失模铸造等。

1. 熔模铸造 熔模铸造是将蜡质模样制成熔模，然后在熔模表面涂上耐火涂料，经过干燥、硬化后，将熔模放入高温炉中熔化，使耐火涂料层形成铸型型腔，最后将液态金属浇入铸型型腔中，待其冷却凝固后，获得一定形状、尺寸和性能的毛坯或零件的成型方法，熔模铸造的工艺过程包括蜡模制造、型壳制造、焙烧和浇注等。
2. 压力铸造 压力铸造是将液态金属在高压下快速充型，并在压力下凝固的成型方法，压力铸造的工艺过程包括压铸模设计、压铸机选择、压铸工艺参数确定和压铸操作等。
3. 离心铸造 离心铸造是将液态金属浇入旋转的铸型中，使其在离心力的作用下凝固成型的方法，离心铸造的工艺过程包括离心铸造机选择、铸型设计、浇注和凝固等。
4. 低压铸造 低压铸造是将液态金属在较低压力下缓慢充型，并在压力下凝固的成型方法，低压铸造的工艺过程包括低压铸造机选择、铸型设计、浇注和凝固等。
5. 消失模铸造 消失模铸造是将泡沫塑料模样制成铸型，然后在泡沫塑料模样表面涂上耐火涂料，经过干燥、硬化后，将泡沫塑料模样放入高温炉中熔化，使耐火涂料层形成铸型型腔，最后将液态金属浇入铸型型腔中，待其冷却凝固后，获得一定形状、尺寸和性能的毛坯或零件的成型方法，消失模铸造的工艺过程包括泡沫塑料模样制造、型壳制造、焙烧和浇注等。

锻造工艺

（一）锻造的定义和分类 锻造是将金属坯料在冲击力或压力作用下，使其产生塑性变形，从而获得一定形状、尺寸和性能的毛坯或零件的成型方法，锻造的分类方法很多，根据锻造设备的不同，可以分为自由锻造和模型锻造；根据锻造温度的不同，可以分为热锻造、温锻造和冷锻造；根据锻造方式的不同，可以分为手工锻造和机器锻造等。 （二）自由锻造的工艺过程 自由锻造的工艺过程包括下料、加热、锻造、冷却和检验等。

1. 下料 下料是根据零件的形状和尺寸要求，将金属坯料切割成合适的长度和形状的过程，下料的方法有剪切、锯切、气割和等离子切割等。
2. 加热 加热是将金属坯料加热到锻造温度的过程，加热的方法有火焰加热和电加热等，火焰加热是指用火焰将金属坯料加热到锻造温度的方法，它适用于中小型金属坯料的加热，电加热是指用电热元件将金属坯料加热到锻造温度的方法,它适用于大型金属坯料的加热。
3. 锻造 锻造是将加热后的金属坯料在冲击力或压力作用下，使其产生塑性变形，从而获得一定形状、尺寸和性能的毛坯或零件的过程，锻造的方法有手工锻造和机器锻造两种，手工锻造是指用手工工具将加热后的金属坯料进行锻造的方法，它适用于单件、小批量生产，机器锻造是指用机器将加热后的金属坯料进行锻造的方法,它适用于大批量生产。
4. 冷却 冷却是将锻造后的金属坯料冷却到室温的过程，冷却的方法有自然冷却和人工冷却两种，自然冷却是指将锻造后的金属坯料放在空气中自然冷却的方法，它适用于中小型金属坯料的冷却，人工冷却是指用冷却介质将锻造后的金属坯料冷却到室温的方法,它适用于大型金属坯料的冷却。
5. 检验 检验是对锻造后的金属坯料或零件进行质量检验的过程，检验的内容包括外观检查、尺寸检查、力学性能检查和金相检查等，外观检查是指对锻造后的金属坯料或零件的表面进行检查，看其是否有裂纹、砂眼、气孔等缺陷，尺寸检查是指对锻造后的金属坯料或零件的尺寸进行检查，看其是否符合设计要求，力学性能检查是指对锻造后的金属坯料或零件的力学性能进行检查，看其是否符合设计要求，金相检查是指对锻造后的金属坯料或零件的金相组织进行检查,看其是否符合设计要求。

（三）模型锻造的工艺过程 模型锻造的工艺过程包括下料、加热、制坯、模锻、切边和检验等。

1. 下料 下料是根据零件的形状和尺寸要求，将金属坯料切割成合适的长度和形状的过程，下料的方法有剪切、锯切、气割和等离子切割等。
2. 加热 加热是将金属坯料加热到锻造温度的过程，加热的方法有火焰加热和电加热等，火焰加热是指用火焰将金属坯料加热到锻造温度的方法，它适用于中小型金属坯料的加热，电加热是指用电热元件将金属坯料加热到锻造温度的方法,它适用于大型金属坯料的加热。
3. 制坯 制坯是根据零件的形状和尺寸要求，将加热后的金属坯料加工成合适的形状和尺寸的过程，制坯的方法有镦粗、拔长、冲孔、弯曲和扭转等。
4. 模锻 模锻是将制坯后的金属坯料放入锻造模具中，在冲击力或压力作用下，使其产生塑性变形，从而获得一定形状、尺寸和性能的毛坯或零件的过程，模锻的方法有锤上模锻、摩擦压力机模锻和曲柄压力机模锻等。
5. 切边 切边是将模锻后的金属坯料或零件的飞边切除的过程，切边的方法有热切边和冷切边两种，热切边是指在模锻后，将金属坯料或零件放入加热炉中加热到一定温度，然后用切割设备将飞边切除的方法，冷切边是指在模锻后，将金属坯料或零件放在常温下,用切割设备将飞边切除的方法。
6. 检验 检验是对模锻后的金属坯料或零件进行质量检验的过程，检验的内容包括外观检查、尺寸检查、力学性能检查和金相检查等，外观检查是指对模锻后的金属坯料或零件的表面进行检查，看其是否有裂纹、砂眼、气孔等缺陷，尺寸检查是指对模锻后的金属坯料或零件的尺寸进行检查，看其是否符合设计要求，力学性能检查是指对模锻后的金属坯料或零件的力学性能进行检查，看其是否符合设计要求，金相检查是指对模锻后的金属坯料或零件的金相组织进行检查,看其是否符合设计要求。

焊接工艺

（一）焊接的定义和分类 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，使焊件达到原子结合的一种加工方法，焊接的分类方法很多，根据焊接过程中金属所处的状态，可以分为熔焊、压焊和钎焊；根据焊接方法的不同，可以分为手工电弧焊、气体保护焊、埋弧焊、等离子弧焊、电子束焊和激光焊等。 （二）手工电弧焊的工艺过程 手工电弧焊的工艺过程包括焊件准备、焊接材料选择、焊接设备选择、焊接工艺参数确定和焊接操作等。

1. 焊件准备 焊件准备是指对焊件进行清理、加工和装配等工作，焊件的清理是指去除焊件表面的油污、铁锈、氧化皮等杂质，以保证焊接质量，焊件的加工是指根据焊件的形状和尺寸要求，对焊件进行切割、钻孔、铣削等加工，以保证焊件的尺寸精度，焊件的装配是指将焊件按照设计要求进行装配,以保证焊件的位置精度。
2. 焊接材料选择 焊接材料选择是指根据焊件的材料、厚度、结构和使用要求等因素，选择合适的焊接材料，焊接材料包括焊条、焊丝、焊剂和气体等，焊条是手工电弧焊中最常用的焊接材料，它由焊芯和药皮组成，焊芯是焊条的主要部分，它起导电和填充金属的作用，药皮是涂在焊芯表面的一层涂料，它起造气、造渣、稳弧和脱氧等作用，焊丝是气体保护焊中最常用的焊接材料，它由焊丝芯和药芯组成，焊丝芯是焊丝的主要部分，它起导电和填充金属的作用，药芯是涂在焊丝芯表面的一层涂料，它起造气、造渣、稳弧和脱氧等作用，焊剂是埋弧焊中最常用的焊接材料，它由焊剂和焊剂衬垫组成，焊剂是埋弧焊中起保护作用和冶金作用的主要材料，焊剂衬垫是埋弧焊中用于防止液态金属流失的材料，气体是气体保护焊中最常用的保护气体，它包括二氧化碳气体、氩气、氦气等。
3. 焊接设备选择 焊接设备选择是指根据焊件的材料、厚度、结构和使用要求等因素，选择合适的焊接设备，焊接设备包括手工电弧焊设备、气体保护焊设备、埋弧焊设备、等离子弧焊设备、电子束焊设备和激光焊设备等，手工电弧焊设备是最常用的焊接设备之一，它由弧焊电源、焊钳、焊条、焊件等组成，气体保护焊设备是气体保护焊中最常用的焊接设备之一，它由弧焊电源、送丝机、焊枪、焊丝、焊件等组成，埋弧焊设备是埋弧焊中最常用的焊接设备之一，它由弧焊电源、送丝机、焊剂回收装置、焊件等组成，等离子弧焊设备是等离子弧焊中最常用的焊接设备之一，它由弧焊电源、等离子弧发生器、焊枪、焊件等组成，电子束焊设备是电子束焊中最常用的焊接设备之一，它由电子束发生器、真空室、焊件等组成，激光焊设备是激光焊中最常用的焊接设备之一，它由激光发生器、焊件等组成。
4. 焊接工艺参数确定 焊接工艺参数确定是指根据焊件的材料、厚度、结构和使用要求等因素，确定合适的焊接工艺参数，焊接工艺参数包括焊接电流、电弧电压、焊接速度、焊接层数、焊接电流种类和极性等，焊接电流是指焊接时通过焊接电弧的电流强度，电弧电压是指焊接时电弧两端的电压，焊接速度是指单位时间内焊接的长度，焊接层数是指焊接过程中焊接的层数，焊接电流种类是指焊接时使用的电流种类，如直流电流、交流电流等，焊接电流极性是指焊接时直流电流的正负极