工程材料与成型技术基础教案.docx
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工程材料与成型技术基础教案
第一章工程材料
常见的工程材料按组成可以进行如下分类：
1.金属材料
金属材料具有良好的力学性能、物理性能、化学性能以及工艺性能，是目前应用最广泛的材料。
2.高分子材料
高分子材料的原料丰富，成本低，加工方便。
3.无机非金属材料
无机非金属材料具有不可燃烧性、高耐热性、高化学稳定性、不老化性以及高的硬度和良好的耐压性。
4.复合材料
复合材料既有组成材料的特性，又具有组成后的新特性，且它的力学性能和功能可以根据使用需要进行设计、制造。
5.功能材料
功能材料是一种具有某种特殊物理性能、化学性能、生物性能以及某些功能之间可以相互转化的材料，是材料高性能化、功能化和复合化的产物。
一、使用性能
使用性能是指在服役条件下能保证安全可靠工作所必备的性能，其中包括材料的力学性能、物理性能、化学性能等。
对绝大多数工程材料来说，其力学性能是最重要的使用性能。
1.静载时材料的力学性能包括强度、塑性和硬度。
2.其它载荷作用下的力学性能包括冲击韧性、断裂韧性、疲劳强度、磨损。
二、工艺性能
工艺性能是指材料的可加工性。
其中包括锻造性能、铸造性能、焊接性能、热处理性能及切削加工性等。
一、金属的晶体结构
固体物质按其原子（或分子）的聚集状态分为晶体和非晶体两大类。
1.晶体是原子（或分子）在三维空间作有规律的周期性重复排列的固体，它具有固定的熔点、规则的几何外形和各向异性的特性。
2.非晶体是由原子（或分子）无规则地堆砌而形成的，它没有固定的熔点，且各向同性。
绝大多数金属都具有比较简单的晶体结构，其中最常见的金属晶体结构有体心立方晶格、面心立方晶格和密排六方结构晶格3种类型。
二、金属的实际晶体结构
在实际金属中存在着晶体缺陷，这些缺陷包括点缺陷、线缺陷和面缺陷3种类型。
三、金属材料的结构特点
1.金属材料主要由金属晶体组成，对纯金属而言，其结构主要指晶体结构的类型，以及这些晶体的显微组织形态和缺陷状态。
2.机械工业中使用的金属材料主要是合金。
合金是指由两种或两种以上的金属元素或金属元素与非金属元素组成的、具有金属特性的物质。
常见的合金中存在的相可以归纳为两大类：
固溶体和金属化合物。
一、陶瓷材料结构特点
1.陶瓷材料的键合类型
陶瓷材料的结合键主要为离子键和共价键，但它通常不是单一的键合类型，而是两种或两种以上的混合键。
2.陶瓷材料的组织
陶瓷材料的组成结构很复杂，一般由晶体相、玻璃相和气相组成。
二、高分子材料结构特点
1.大分子链的形态
高聚物的结构形式按其大分子链的几何形状，可分为线型结构和体型结构两种。
2.大分子的聚集态结构
按照大分子几何排列是否有序，固态高聚物的结构分无定型和结晶型两种，结晶型高聚物的分子排列规整有序，无定型高聚物的分子排列杂乱不规则。
3.高聚物的物理、力学状态
温度不同，线型无定型高聚物可处于玻璃态、高弹态或黏流态。
4.高分子材料的老化
老化现象的实质是高分子材料的主要组分——大分子链的结构通过交联或降解发生变化。
一、晶体的同素异构
金属在固态下由于温度改变而发生晶格改变的现象称为同素异构转变。
二、同分异构
化学成分相同而分子结构中原子排列不同的现象称为同分异构。
铁碳合金相图是研究平衡状态下铁碳合金的成分、组织和性能之间的关系及其变化规律的重要工具。
一、铁碳合金的基本组织
1.铁素体：
强度、硬度不高，但具有良好的塑性和韧性。
2.奥氏体：
硬度较低而塑性较高，易于塑性成形。
3.渗碳体：
硬度很高而脆性极大，塑性和冲击韧性几乎等于零。
4.珠光体：
是铁素体与渗碳体的机械混合物，具有良好的力学性能。
5.莱氏体：
是奥氏体和渗碳体的机械混合物，力学性能与渗碳体相近。
二、铁碳合金相图的分析
1.相图中用字母标出的点都具有一定的特性，称为特性点。
2.相图中的各条线表示合金内部组织发生转变的界线，称为组织转变线。
三、铁碳合金的组织和性能的变化规律
1.相的变化规律
随着碳的质量分数的增加，铁素体的质量分数呈直线关系减少，而渗碳体的质量分数由零直线增加。
2.组织形态的变化
固溶体转变生成的单相铁素体为块状；共析体中的铁素体则主要呈交替片状。
3.力学性能的变化
随着碳的质量分数的增加，合金的硬度呈直线增高；强度提高一段后迅速下降；塑性和韧性不断降低。
一、表面淬火
通过快速加热，在零件表面很快达到淬火温度而内部还没有达到临界温度时迅速冷却，使零件表面获得马氏体组织而心部仍然保持塑性、韧性较好的原始组织的局部淬火方法。
表面淬火的加热方式有火焰加热、感应加热、电接触加热、电解液加热等多种。
二、化学热处理
将工件放在一定的活性介质中加热保温，使介质中的活性原子渗入工件表层，从而改变表层的化学成分、组织和性能的工艺方法称为化学热处理。
钢的化学热处理以渗碳、渗氮和碳氮共渗最为常用。
一、钢铁氧化、磷化与镀层钝化
1.氧化处理
把钢铁工件放在沸腾的含浓碱和氧化剂（亚硝酸钠或硝酸钠）溶液中加热，使其表面形成一层厚约0.5～1.5μm的致密的氧化膜，既可以防止金属腐蚀和机械磨损，又可作为装饰性加工。
2.磷化处理
将钢铁零件浸入磷酸盐溶液中，其表面形成一层5～15μm厚的磷化膜。
磷化膜为多孔膜层，它能使基体表层的吸附性、抗蚀性、减摩性得到改善。
3.钝化处理
钝化处理是指经阳极氧化或化学氧化等方法处理后的金属零件，由活泼状态转变为不活泼状态的过程。
二、电火花表面强化和喷丸表面强化技术
1.电火花表面强化
电火花表面强化是通过电火花放电的作用，把一种导电材料涂敷熔渗到另一种导电材料的表面，从而改变后者表面物理和化学性能的工艺方法。
2.喷丸表面强化
喷丸表面强化是将大量高速运动的弹丸喷射到零件表面，使表面产生强烈的塑性变形，从而获得一定厚度的强化层表面。
3.离子注入材料改性技术
离子注入是把工件（金属、合金、陶瓷等）放在离子注入机的真空靶室中，在几十至几百千伏的电压下，把所需元素的离子注入到工件表面的一种工艺。
一、碳钢
1.碳钢的分类
（1）按碳的质量分数分类
低碳钢：
碳的质量分数小于0.25％；
中碳钢：
碳的质量分数为0.25％～0.60％；
高碳钢：
碳的质量分数大于0.60％。
（2）按用途分类
碳素结构钢和碳素工具钢。
2.碳钢的牌号
（1）碳素结构钢：
由代表屈服强度的字母、屈服强度的数值、质量等级符号和脱氧方法符号四个部分按顺序组成。
（2）优质碳素结构钢：
采用两位数字表示，表示该钢号的平均碳的质量分数的百分数。
（3）碳素工具钢：
其牌号由字母T和数字组成。
T表示碳素工具钢，数字表示平均碳的质量分数的千分数。
二、合金钢
1.合金元素的作用：
①提高钢的力学性能；②改善钢的热处理工艺性能；③能使钢获得特殊的性能。
2.合金结构钢的分类：
①合金调质钢；②表面硬化钢；③合金弹簧钢。
3.合金工具钢和特殊性能钢
（1）合金工具钢：
要求具有高的硬度和耐磨性以及足够的强度和韧性。
主要用于制造刃具、模具、量具等工具。
（2）特殊性能钢：
是指不锈钢、耐热钢、耐磨钢等具有特殊的物理和化学性能的钢。
一、铸铁的成分和性能
铸铁的抗拉强度、塑性和韧性虽然比钢差，又不能进行锻造，但是它却具有良好的铸造性、耐磨性、减振性等一系列优良性能，而且生产简便，价格低廉，所以在机械制造中得到广泛应用。
二、铸铁的分类
根据铸铁组织中石墨存在形态的差异，灰口铸铁又划分为灰铸铁、球墨铸铁、可锻铸铁和蠕墨铸铁等。
1.白口铸铁：
碳绝大部分以渗碳体的形式存在，断口呈银白色。
2.灰铸铁：
碳大部分或全部以片状石墨形式存在，断口呈暗灰色。
3.可锻铸铁：
用碳、硅的质量分数较低的铁液浇注成白口铸铁件，再经过长时间的高温退火，使渗碳体分解成团絮状的石墨而制成。
4.球墨铸铁：
在浇注前向铁液中加入适量的球化剂和孕育剂，使碳呈球状析出而制成。
5.蠕墨铸铁：
一种新型高强度铸铁，石墨形状短、厚，端部圆滑呈蠕虫状。
一、铝及铝合金
纯铝熔点为660℃，面心立方晶格，无同素异构转变，并具有良好的导电、导热性，塑性好，但强度不高。
不宜用来制作承力结构件，主要用来制造电线、电缆、强度要求不高的器皿、用具以及配制各种铝合金等。
铝合金按其加工方法可分为形变铝合金和铸造铝合金。
二、铜及铜合金
纯铜熔点为1083℃，面心立方结构，无同素异构转变，无磁性，具有良好的导电、导热性能，有较高的塑性和耐腐蚀性，但强度、硬度低，不能通过热处理强化。
铜合金按化学成分可分为黄铜、青铜和白铜三类。
三、钛及钛合金
纯钛熔点为1667℃，室温下为密排六方结构（晶格）。
钛有同素异构转变，低于882.5℃为密排六方结构，称为α-Ti，高于882.5℃为体心立方结构，称为β-Ti。
钛合金按其退火组织可分为α型、β型、α+β型。
一、工程塑料
塑料是一种以有机合成树脂为主要组成的高分子材料，通常可在加热、加压条件下塑制成形，故称为塑料。
塑料按照热性能分为热塑性塑料和热固性塑料两大类。
二、橡胶
橡胶是优良的高弹性体材料，同时还具有良好的耐磨、隔音和绝缘等性能，是重要的工业原料之一。
三、胶黏剂
胶黏剂是以富含黏性的物质为基料，再加入各种添加剂后组成的。
借助胶粘剂实现的连接称为胶接。
胶接的优点是劳动强度低、工艺操作简单、生产率高，缺点是胶接强度低。
一、陶瓷材料的性能及分类
陶瓷材料通常具有强度高、硬度高、化学和热稳定性好，且耐高温、耐腐蚀等特点。
由于陶瓷的键合特点，陶瓷材料还具有绝电、绝热的性能。
工业陶瓷可分为普通陶瓷和特种陶瓷两大类。
二、常用特种陶瓷
1.氧化物陶瓷
常用的氧化物陶瓷包括：
①氧化铝陶瓷；②氧化铍陶瓷；③氧化锆；④氧化镁/钙陶瓷；⑤氧化钍/铀陶瓷。
2.碳化物陶瓷
最常见的碳化物陶瓷包括：
①碳化硅陶瓷；②碳化硼陶瓷。
3.氮化物陶瓷
最常见的氮化物陶瓷包括：
①氮化硅陶瓷；②氮化硼陶瓷。
4.硼化物陶瓷
一、复合材料的性能及分类
按基体材料不同，复合材料可分为非金属基复合材料和金属基复合材料两种。
按其结构特点，复合材料又可分为纤维复合材料、层合复合材料、颗粒复合材料和骨架复合材料等。
复合材料和其他材料相比具有比强度和比模量高，抗疲劳性能和抗断裂性能好，减摩、耐磨、减振性能优良等特点。
二、常用复合材料
1.颗粒增强复合材料
应用较多的是：
①碳化物基金属陶瓷；②氧化物基金属陶瓷。
2.纤维增强复合材料
常见的有：
①玻璃纤维复合材料；②碳纤维增强复合材料；③其他纤维增强复合材料。
3.层合复合材料
一、超导材料
超导合金是超导材料中强度高、应力应变小、磁场强度低的超导体，广泛应用的有Nb-Zr系和Ti-Nb系合金。
二、贮氢材料
贮氢合金正是靠其与氢起化学反应生成金属氢化物来贮氢的。
目前，贮氢材料主要有镁系贮氢合金、稀土系合金和钛系贮氢合金。
三、形状记忆合金
具有形状记忆效应的金属称为形状记忆合金。
已发现的形状记忆合金可以分为镍-钛系、铜系、铁系合金三大类。
四、非晶态合金
以极高速度使熔融的合金冷却，凝固后的合金结构呈玻璃态。
它具有超耐蚀性、高磁导率、恒弹性、高强韧性、低热膨胀系数和磁致伸缩等许多优异性能。
五、磁性材料
磁性材料可分为软磁材料、硬磁材料、磁记录材料及一些特殊用途的磁性材料等。
六、光纤材料
利用光导纤维进行远距离通信的效率非常高。
同时，其通信容量大、质量轻、耐腐蚀、不怕电子干扰，而且保密性好、施工方便、成本低，可节约大量非铁金属。
七、压电材料
压电材料中研究得较早的是石英晶体，它的机电性能稳定，没有内耗。
八、生态金属材料
生态环境材料是指具有满意的使用性能和优良的环境协调性，或者是能够改善环境的材料。
九、纳米材料
凡是至少在一维方向上的线度在1～100nm之间的单元和由这种纳米单元作结构单元的材料均称为纳米材料。
一、影响失效的基本因素
1.设计因素：
零件的结构形状、尺寸设计不合理易引起失效。
2.工艺因素：
零件在焊接过程中的未焊透、偏析、冷热裂纹，锻造过程中的夹层、冷热裂纹等。
3.材质因素：
选材不当，所选用的材料性能未达到使用要求，或材质较差。
4.安装使用不当：
工件安装不良，操作失误、过载使用等。
二、失效形式
1.变形失效：
包括弹性变形失效、塑性变形失效和蠕变变形失效。
2.断裂失效：
包括延性断裂失效、脆性断裂失效、疲劳断裂和蠕变断裂失效四种形式。
3.腐蚀失效：
金属与周围介质之间发生化学或电化学作用而造成的破坏。
4.磨损失效：
相互接触并作相对运动的物体由于机械作用所造成的材料位移及分离的破坏形式。
一、使用性原则
1.受力状况：
主要是载荷的类型和大小；载荷的形式以及载荷的特点。
2.环境状况：
主要是温度特性以及介质情况。
3.特殊要求：
主要是对导电性、磁性、热膨胀、密度、外观等的要求。
二、工艺性原则
1.铸造合金应有高的流动性，小的疏松、缩孔、偏析和吸气性倾向。
2.塑性加工材料应有高的塑性和低的变形抗力。
3.切削加工材料应有小的切削力，切屑处理容易，对刀具的磨损小等。
4.热处理要求材料过热敏感性小，氧化和脱碳倾向小，淬透性高，变形和开裂倾向小等。
三、经济性原则
在首先满足零件性能要求的前提下，选材应使总成本（包括材料和加工费用）尽可能低。
一、齿轮类零件的选材与工艺
1.齿轮的工作条件、失效方式及性能分析
2.齿轮的选材及热处理
二、轴类零件的选材与工艺
1.轴的工作条件、失效方式及性能要求
2.轴的选材及热处理
三、飞机起落架的选材与工艺
1.起落架的工作条件及性能要求
2.选材分析
3.工艺分析
第二章铸造成形
一、液态合金的充型能力
1.合金的流动性
液态合金具有良好的流动性，不仅易于获得形状复杂、轮廓清晰的薄壁铸件，而且有利于气体和夹杂物在凝固过程中向液面上浮和排出，有利于补缩。
合金流动性的大小通常用浇注螺旋形流动性试样的方法来测量。
2.影响合金流动性的因素
影响合金流动性的主要因素包括：
①合金的成分；②合金的物理性质；③液态合金的温度。
3.液态合金的充型能力及影响因素
液态合金充满铸型型腔，获得形状完整、轮廓清晰的铸件的能力，称为液态合金的充型能力。
影响液态合金充型能力的工艺因素主要有：
①铸型条件；②浇注条件。
二、铸造合金的收缩
1.收缩的概念
合金从液态冷却至室温的过程中，其体积或尺寸缩小的现象称为收缩。
液态金属注入铸型以后，从浇注温度冷却到室温要经历三个互相联系的收缩阶段：
液态收缩、凝固收缩和固态收缩。
2.铸件中的缩孔和缩松
在铸件凝固过程中，由于合金的液态收缩和凝固收缩，使铸件的最后凝固部位出现孔洞，其中容积较大而集中的孔洞称为缩孔，细小而分散的孔洞称为缩松。
3.防止铸件产生缩孔的方法
在实际生产中，通常采用顺序凝固原则，并设法使分散的缩松转化为集中的缩孔，再使集中的缩孔转移到冒口中，最后将冒口去除，即可获得完好的铸件。
4.缩孔位置的确定
确定缩孔位置的常用方法有凝固等温线法、内切圆法和计算机凝固模拟法等。
三、铸造内应力及铸件的变形、裂纹
1.热应力
铸件在凝固和其后冷却过程中，因壁厚不均，各部分冷却速度不同，便会造成同一时刻各部分的收缩量不同，因此在铸件内彼此相互制约而产生应力。
2.机械应力
铸件收缩受到铸型、型芯及浇注系统的机械阻碍而产生的应力称为机械应力。
3.铸件的变形及其防止
如果铸件存在着内应力，则铸件处于一种不稳定状态。
铸件厚的部分受拉应力，薄的部分受压应力。
为了防止铸件变形，设计时应使铸件各部分的壁厚尽可能均匀或形状对称。
4.铸件的裂纹及防止
如果铸造内应力超过合金的强度极限，则会产生裂纹。
裂纹分为热裂和冷裂两种。
凡是能减少铸造内应力或降低合金脆性的因素都能防止冷裂的形成。
一、砂型铸造的生产过程及特点
砂型铸造适合于在各种生产条件下，生产各种合金的铸件。
二、砂型铸造工艺简介
砂型铸造工艺包括造型、熔炼与浇注、落砂与清理等工序。
三、铸造工艺图
1.浇注位置的选择
（1）应将铸件上质量要求高的表面或主要加工面，放在铸型的下面。
（2）对于一些需要补缩的铸件，应把截面较厚的部分放在铸型的上部或侧面。
（3）对于具有大面积的薄壁铸件，应将薄壁部分放在铸型的下部，同时尽量使薄壁立放或倾斜浇注。
（4）对于具有大平面的铸件，应将铸件的大平面放在铸型的下面。
2.铸型分型面的选择
（1）分型面应选在铸件的最大截面上，并力求采用平面。
（2）应尽量减少分型面的数量，并尽量做到只有一个分型面。
（3）应尽可能减少活块和型芯的数量，注意减小砂箱高度。
（4）尽量把铸件的大部分或全部放在一个砂箱内，并使铸件的重要加工面、工作面、加工基准面及主要型芯位于下型内。
3.主要工艺参数的确定
铸造工艺参数包括：
①铸造收缩率；②机械加工余量；③起模斜度；④铸造圆角；⑤型芯头；⑥最小铸出孔及槽。
4.铸造工艺图
铸造工艺图是指导模样（芯盒）设计、生产准备、铸型制造和铸件检验的基本技术文件。
一、熔模铸造
熔模铸造是用蜡料制成模样，再在蜡模表面涂覆多层耐火材料，待硬化干燥后，将蜡模熔去，而获得具有与蜡模形状相应空腔的型壳，然后经焙烧后进行浇注而获得铸件的一种方法。
1.熔模铸造的工艺过程
熔模铸造的工艺过程包括：
①压制蜡模；②结壳；③脱蜡；④焙烧；⑤造型和浇注。
2.熔模铸造的特点及应用范围
工艺过程较复杂，且不易控制；使用和消耗的材料较贵，因而适用于生产形状复杂、精度要求较高，或难以进行机械加工的小型零件。
二、金属型铸造
将金属液浇入用金属制成的铸型型腔中，以获得铸件的方法称为金属型铸造。
1.金属型铸造的工艺特点
根据分型面的位置不同，金属型的结构可分为整体式、垂直分型式、水平分型式和复合分型式。
2.金属型铸造的特点及应用范围
与砂型铸造比较，金属型铸造有如下特点：
①实现了一型多铸；②铸件的力学性能高；③铸件的精度较高；④金属型的制造成本高、周期长，铸型透气性差、无退让性，容易使铸件产生冷隔、浇不足、裂纹等铸造缺陷。
金属型铸造主要适用于大批量生产有色合金铸件。
三、压力铸造
在高压作用下，使液态或半固态金属以较高的速度填充铸型型腔，并在压力作用下凝固而获得铸件的方法称为压力铸造。
1.压力铸造的工艺过程
整个过程包括：
①压型浇注；②压射；③开型顶件。
2.压力铸造的特点及应用范围
与砂型铸造相比，压力铸造有如下优点：
①铸件的尺寸精度高；②铸件的强度和表面硬度高；③可压铸形状复杂的薄壁铸件；④压铸件中可嵌铸其它材料；⑤生产效率高。
压力铸造主要适用于低熔点的锌、铝、镁及铜等有色合金中小型铸件的大批量生产。
四、离心铸造
将液态金属浇入高速旋转的铸型中，使金属在离心力的作用下填充铸型并凝固成形的铸造方法称为离心铸造。
与砂型铸造相比较，离心铸造有如下特点：
①工艺过程简单；②铸件组织致密，无缩孔、气孔、夹渣等缺陷，力学性能较好；③便于铸造双金属铸件。
五、其他铸造方法
1.反压铸造
2.挤压铸造
3.真空实型铸造
4.磁型铸造
5.气冲造型
六、铸造技术的发展趋势
1.实现绿色集约化铸造，保证可持续发展。
2.实现专业化铸造生产。
3.不断提高铸件的外观质量和内在质量，实现铸件的高性能化、精确化、轻质薄壁化。
4.加强计算机和机器人的应用，实现铸造生产的集成化、智能化、数字化、网络化和虚拟化。
一、铸铁件生产
1.灰铸铁
（1）灰铸铁件主要用砂型铸造，一般不需设置冒口和冷铁。
（2）灰铸铁的孕育处理:
为了改善铸铁的组织，提高灰口铸铁的强度和其它性能。
2.球墨铸铁
（1）球墨铸铁含碳量高，接近共晶成分，其流动性与灰铸铁相近，可生产壁厚为3～4mm的铸件，常常增设冒口和冷铁，采用顺序凝固。
（2）球化处理和孕育处理
3.可锻铸铁
可锻铸铁的结晶温度范围较宽，故流动性差，在工艺设计时应特别注意冒口及冷铁的位置。
4.蠕墨铸铁
在充分蠕化条件下，蠕墨铸铁的铸造性能与灰铸铁相近。
它具有比灰铸铁更好的流动性，可浇注复杂铸件及薄壁铸件。
二铸钢件生产
1.铸钢件的综合力学性能高于各类铸铁，与铸铁相比，不仅强度高，且具有优良的塑性和韧性。
2.目前在铸钢生产中应用最普遍的炼钢设备是三相电弧炉。
近年来，感应电炉炼钢发展得很快。
3.遵循顺序凝固原则进行工艺设计，配置较大的冒口和冷铁来防止缩孔的产生。
4.铸钢主要用于一些形状复杂，用其他方法难以制造，而又要求有较高力学性能的零件。
一、铸造性能对铸件结构的要求
1.铸件壁厚应适当。
2.铸件壁厚应均匀。
3.铸件壁的连接应合理。
4.铸件结构应能够减少变形。
5.铸件结构应能够减缓收缩受阻。
二、铸造工艺对铸件结构的要求
1.铸件的外形设计应便于取模，尽量避免外部侧凹结构，并使分型面少而平直。
2.铸件内腔设计要合理、简单。
3.设计结构斜度。
第三章锻压成形
一、金属的塑性变形与再结晶
1.金属的塑性变形实质
金属受外力作用时，会在其内部产生应力，使金属发生相应的变形，当内应力超过材料的屈服极限时，在外力去除以后金属所保留的变形称为塑性变形。
（1）单晶体的塑性变形主要通过滑移和孪生两种方式进行。
（2）多晶体的塑性变形包括晶内变形和晶间变形。
2.塑性变形对金属组织与性能的影响
（1）组织变化：
晶粒沿变形最大方向伸长；晶格发生畸变，产生内应力；晶粒之间产生碎晶。
（2）力学性能变化：
金属的强度、硬度增高，塑性和韧性下降。
这种现象称为加工硬化。
二、金属的纤维组织及锻造比
在热变形过程中，材料内部的夹杂物及其它非基体物质，沿塑性变形方向所形成的流线组织，称为纤维组织。
锻造比通常是用拔长时的变形程度来衡量。
通常情况下，增加锻造比有利于改善金属的组织与性能，但其过大也无益。
三、金属的锻造性能及影响因素
金属的锻造性能是衡量材料压力加工难易程度的工艺性能。
它包括塑性和变形抗力两个因素。
塑性高，变形抗力小，则锻造性能好；反之，锻造性能差。
影响金属可锻性的因素：
①化学成分；②组织结构；③变形温度；④变形速度；⑤应力状态。
一、自由锻造
自由锻指用简单的通用性工具，或在锻造设备的上、下砧之间，利用锤头的冲击力或上砧的静压力直接使坯料变形而获得锻件的方法。
1.自由锻的基本工序有镦粗、拔长、冲孔、弯曲、切割、错移和扭转。
2.自由锻工艺规程制订：
①绘制锻件图；②选择锻造工序；③确定坯料质量和尺寸；④选择合适的锻造设备。
二、模锻
模锻是金属在外力作用下产生塑性变形并充满模膛而获得锻件的方法。
1.锤上模锻
（1）锻模结构：
由带有燕尾的上模和下模组成。
（2）锻模模膛分类：
按其功用不同，分为制坯模膛和模锻模膛两大类。
（3）模锻件图的绘制:
①选择分模面；②确定加工余量、公差、余块和连皮；③确定模锻斜度和圆角半径；④变形工步的选择。
2.曲柄压力机上模锻
曲柄压力机上模锻的主要优点：
①变形力为静压力，坯料的变形速度较低；②锻造时滑块行程不变，坯料变形在一次行程内完成，生产率高；③滑块运动精度高，并设有上下顶出装置，能使锻件自动脱模，便于实现机械化和自动化。
3.平锻机上模锻
平锻机上模锻的优点：
①坯料多是棒料和管材，可锻造出曲柄压力机所不能锻造的长杆类锻件，并能锻出通孔；②锻模有两个分模面，可以锻出其它设备上无法成形的、侧面带有凸台和凹槽的锻件。
锻件无飞边、精度
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