金属工艺学 邓文英(全套课件上)
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金属工艺学 邓文英(全套课件上)
洛氏硬度试验原理图
布氏硬度与洛氏硬度的特点比较
布氏硬度的特点： 布氏硬度因压痕面积较大，HB值的 代表性较全面，而且实验数据的重复性 也好，但由于淬火钢球本身的变形问题， 不能试验太硬的材料，一般在HB450以 上的就不能使用。 由于压痕较大，成品检验也有困难。 通常用于测定铸铁、有色金属、低合 金结构钢等材料的硬度。
1. 高纯材料—优异的软磁性、良好的耐腐蚀性、高残余电阻率，用
于高真空容器、核反应堆等。
2. 高强度材料—可减轻重量，用于航空航天、深海潜艇、原子能
等领域。
3. 超易切削钢—提高刀具寿命30倍，降低成本、节约能源。
4. 硬质合金与金属陶瓷—高硬度、高耐磨性、耐高温、抗氧化，
用于刀具、磨具、轧辊、轴承等领域。
三、金属的工艺性能
工艺性能是物理、化学、力学性能的综合。按 工艺方法的不同，可分为铸造性能、可锻性、焊接 性和切削加工性等 1 金属在铸造成形过程中获得外形准确、内部健 全铸件的能力称为铸造性能。铸造性能包括流动性、 吸气性、收缩性和偏析等。在金属材料中灰铸铁和 青铜的铸造性能较好。 2、 金属材料利用锻压加工方法成形的难易程度称 为锻造性能。锻造性能的好坏主要同金属的塑性和 变形抗力有关。塑性越好，变形抗力越小，金属的 锻造性能越好。
计机械和选择、评定金属材料时有重要意 义 。 机械零件多以σs作为强度设计的依据。 对于脆性材料，在强度计算时，则以σb为 依据。
塑性指标
(1)伸长率δ
δ= （L1-L0）/L0 ×100%
式中： L0—试样原标距的长度（mm）
L1—试样拉断后的标距长度（mm）
(2) 断面收缩率φ 断面收缩率是指试样拉断后断面处横截面积 的相对收缩值。 φ= （A0-A1）/A0 ×100% 式中：A0—试样的原始截面积（mm2） A1—试样断面处的最小截面积（mm2） δ和φ愈大，则塑性愈好。良好的塑性是金 属材料进行塑性加工的必要条件。
《金属工艺学上》课件
2
热变形加工
通过加热和外力使金属材料变形，常见的方法有热轧、热挤压和热拉伸等。
非塑性加工
1 切割
通过切割工艺将金属材料 切割成所需形状，例如剪 切和切割机。
2 焊接
将两块或多块金属材料通 过熔化并填充焊接材料来 连接起来，常用于构件的 制作。
3 表面处理
对金属材料表面进行处理， 如镀金、喷涂和抛光等， 以提高外观和耐腐蚀性。
《金属工艺学上》PPT课件
# 金属工艺学上课PPT大纲 ## 一、引言 - 什么是金属工艺学 - 金属工艺学的意义和作用 ## 二、材料加工方式总概 - 塑性加工 - 非塑性加工 ## 三、塑性加工 1. 压力变形 - 挤压 - 拉伸 - 冲孔 2. 热变形加工 - 热轧 - 热挤压 - 热拉伸
引言
什么是金属工艺学？本节将介绍金属工艺学的基本概念和定义，以及它在现 代社会的意义和作用。
材料加工方式总概
塑性加工
通过施加力或加热，将金属材料改变形状，常 见的包括挤压、拉伸和冲孔。
非塑性加工
通过切割、焊接和表面处理等方法改变金属材 料的形态和性质。
塑性加工
1
压力变形
挤压、拉伸和冲孔等方法利用外力使金属材料产生塑性变形，用于制作零件和构 件。
控制材料加工质量
监测和控制
为确保金属制品的质量，金属工艺学包括监测和控 制加工过程中的关键参数。
物理和机械试验
通过物理和机械试验，对金属材料进行性能测试和 评估，以确保其符合要求。
金属工艺部分的创新和未来
新趋势和技术
介绍金属工艺学中的最新趋势和创新技术，如3D打印和先进加工方法。
未来发展趋势
展望金属工艺学的未来，探讨其在材料科学和工程领域的发展前景。
金属工艺学完整ppt课件
（4）工艺方法的综合比较
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3
产品制造的过程
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4
课程性质、任务和学习要求
1. 课程性质
2.
技术基础课
2. 学习任务和要求
1）掌握常用金属材料的主要性能；
2）掌握零件的加工工艺知识；
3）培养工艺分析的基本能力。
精选课件
5
第一篇 金属材料导论
工业生产中所使用的材料主要包括金属材料、无机 非金属材料、有机高分子材料和复合材料四大类。
一、铸造性能
金属在铸造成形过程中获得外形准确、内部健全铸件的能力称为 铸造性能。铸造性能包括流动性、吸气性、收缩性和偏析等。在 金属材料中灰铸铁和青铜的铸造性能较好。
二、
金属材料利用锻压加工方法成形的难易程度称为锻造性能。锻造 性能的好坏主要同金属的塑性和变形抗力有关。塑性越好，变形 抗力越小，金属的锻造性能越好。
σb=F b/A 0
弹性极限σe：
材料在外力作用下，保持弹性变形的最大应力。
σe=F e/A 0
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12
中、高碳钢和其他脆 性金属材料无明显屈服 现象，国家标准以产生 0.2%塑性变形的应力 来表示屈服强度，即：
σ0.2=F0.2/A0
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13
屈服强度和抗拉强度在设计机械和选择、 评定金属材料时有重要意义 。 机械零件多
最常用的合金，有以铁为基础的铁碳合金； 有以铜或铝为基础的铜合金和铝合金。
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7
第一章 金属材料的主要性能
教学重点：金属材料的力学性能 教学难点：б-ε曲线特点
精选课件
8
第一节 金属材料的力学性能
力学性能是指金属材料在受外力作用时 所反映出来的性能。力学性能指标，是 选择、使用金属材料的重要依据。
金属工艺学全套精品课件
屈服强度与抗拉强度的比值称为屈强比(小于 1）。
l
二、塑性（塑性变形)
金属材料在外力作用下产生不可逆转的永久
变形而不发生断裂的能力称为塑性。常用的塑性 指标有断后伸长率δ和断面收缩率ψ，均通过试验 测定。
1、断后伸长率δ：又称延伸率，是指试件被拉 断后，其标距长度的最大伸长量Δl与原始标距l0
的百分比。
5、金属的塑性变形会导致其 提高， 下降，这种现象称为加工硬化。
二、单项选择题：
1、金属材料表现出力学性能的是
()
A. 导电性 B. 抗氧化性 C. 导热性 D. 硬度
2、试件拉断前承受的最大标称拉应力称为
一、强度：
金属材料在外力作用下抵抗永久变形或 断裂的能力称为强度。
按外力性质不同划分，强度有抗拉强度、 抗压强度、抗剪强度、抗扭强度和抗弯强 度等。工程指标一般为屈服强度和抗拉强 度。
F S
金属材料的屈服强度、抗拉强度以及塑性指标是 在万能材料试验机上通过对金属材料进行拉伸试验 测定的。
构件在力的作用下，抵抗永久变形或断裂的能力 （强度），既取决于承受的内力大小，又取决于构 件的横截面的大小和形状，因而用应力值来衡量构 件的强度。一般，把单位面积上的抵抗破坏的内力 称为应力，即：
工艺性能是指金属材料在各种加工工艺 过程中所表现出来的性能，包括铸造、锻 造、焊接、热处理性能及切削加工性能等。
金属材料的力学性能又称机械性能，是 指金属材料在外力（即载荷）作用下所表 现出的抵抗变形和破坏的能力。包括强度、 塑性、硬度、冲击韧性和疲劳强度等，是 机械零件和构件设计、选材的主要依据。
冲击韧性，简称韧性。导致冲击的因素主要有载荷或速 度突然变化（惯性）。
2、金属疲劳： 金属材料在指定循环基数的交变载荷作用下，不产
l
二、塑性（塑性变形)
金属材料在外力作用下产生不可逆转的永久
变形而不发生断裂的能力称为塑性。常用的塑性 指标有断后伸长率δ和断面收缩率ψ，均通过试验 测定。
1、断后伸长率δ：又称延伸率，是指试件被拉 断后，其标距长度的最大伸长量Δl与原始标距l0
的百分比。
5、金属的塑性变形会导致其 提高， 下降，这种现象称为加工硬化。
二、单项选择题：
1、金属材料表现出力学性能的是
()
A. 导电性 B. 抗氧化性 C. 导热性 D. 硬度
2、试件拉断前承受的最大标称拉应力称为
一、强度：
金属材料在外力作用下抵抗永久变形或 断裂的能力称为强度。
按外力性质不同划分，强度有抗拉强度、 抗压强度、抗剪强度、抗扭强度和抗弯强 度等。工程指标一般为屈服强度和抗拉强 度。
F S
金属材料的屈服强度、抗拉强度以及塑性指标是 在万能材料试验机上通过对金属材料进行拉伸试验 测定的。
构件在力的作用下，抵抗永久变形或断裂的能力 （强度），既取决于承受的内力大小，又取决于构 件的横截面的大小和形状，因而用应力值来衡量构 件的强度。一般，把单位面积上的抵抗破坏的内力 称为应力，即：
工艺性能是指金属材料在各种加工工艺 过程中所表现出来的性能，包括铸造、锻 造、焊接、热处理性能及切削加工性能等。
金属材料的力学性能又称机械性能，是 指金属材料在外力（即载荷）作用下所表 现出的抵抗变形和破坏的能力。包括强度、 塑性、硬度、冲击韧性和疲劳强度等，是 机械零件和构件设计、选材的主要依据。
冲击韧性，简称韧性。导致冲击的因素主要有载荷或速 度突然变化（惯性）。
2、金属疲劳： 金属材料在指定循环基数的交变载荷作用下，不产
金属工艺学课件(PPT 49页)
(2) 非金属夹杂物
作业：
一、问答题
1、可采用哪些措施提高合金的流 动性？
2、缩孔和缩松是怎样形成的？可 采用什么措施防止？
3、什么是顺序凝固原则和同时凝 固原则？
9、静夜四无邻，荒居旧业贫。。21.3.321.3.3Wednesday, March 03, 2021
10、雨中黄叶树，灯下白头人。。11:40:0211:40:0211:403/3/2021 11:40:02 AM
铸造性能：Foundry Technological Properties
是表示合金铸造成形获得优质铸件的能力， 是一个极其重要的工艺性能。通常用流 动性和收缩性等来衡量。
1. 合金的充型能力
mold filling capacity
⑴ 充型能力的概念（流动性）
液态合金充满型腔，形成轮廓清晰、 形状正确的优质铸件的能力。
1杆：拉应力 Tensile Stress
2杆：压应力： Compression Stress
⑵ 机械应力 Contraction Stress ：铸 件冷到弹性状态后，由于受到铸型、 型芯和浇冒口等的 阻碍而产生的应 力为机械应力。
机械应力为 拉应力，如 图：
Tensile Stress
⑶ 减小和消除铸造应力的方法
通过两个途径发生作用：
影响金属与铸型之间的热交换条件， 改变金属液的流动时间；
影响金属液在铸型中的水动力学条 件，改变金属液的流动速度。
2. 合金的收缩性
The Contraction of Alloys
⑴ 收缩的概念： 合金从液态冷却到常温的
过程中，尺寸和体积缩小的现象称为收 缩。
The Conception of the Contraction
金属工艺学课件(PPT 45页)
金属工艺发展历史
春秋时期 战国时期
铁器开始使用 出现炼钢技术
金属工艺发展历史
铸造技术
中国古代三大铸造技术 泥范（砂型）铸造 铁范（金属型）铸造 失蜡铸造
商周（3000年前） 发明失蜡铸造技术 战国中期 出现金属型铸造 隋唐以后 掌握大型铸件生产技术
金属工艺发展历史
铸造技术实例1
河南安阳武官村出土， 体积庞大，重875kg， 花纹精细，造型精美。
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每天都是美好的一天，新的一天开启 。20.12.820.12.810:5410:54:0010:54:00Dec- 20
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人生不是自发的自我发展，而是一长 串机缘 。事件 和决定 ，这些 机缘、 事件和 决定在 它们实 现的当 时是取 决于我 们的意 志的。2020年12月8日 星期二 10时54分0秒 Tuesday, December 08, 2020
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做专业的企业，做专业的事情，让自 己专业 起来。2020年12月上 午10时54分20.12.810:54December 8, 2020
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时间是人类发展的空间。2020年12月8日星期 二10时 54分0秒10:54:008 December 2020
•
科学，你是国力的灵魂；同时又是社 会发展 的标志 。上午10时54分0秒上 午10时 54分10:54:0020.12.8
锻造技术和焊接技术
锻造技术和焊接技术在中国有着攸久的历史 3000年前，商朝就用锻造技术制作兵刃 战国时期，扩大到日常用品 战国时期，应用了钎焊技术
金属工艺发展历史
锻造技术和焊接技术
秦皇陵中铜车马上的金银饰件用无机粘接挤固 定
金属工艺发展历史
世界上金属加工工艺最早专著－《天工开物》
《金属工艺学》课件
金属的加工工艺
金属的铸造工艺
铸造工艺简介：将熔融的金属倒入模具中，冷却后形成所需形状的工艺 铸造方法：砂型铸造、金属型铸造、离心铸造等 铸造材料：铁、钢、铝、铜、锌等 铸造工艺特点：可生产复杂形状的零件，成本低，生产效率高
金属的锻造工艺
锻造方法：自由锻造、模锻、 冲压、挤压等
锻造工艺：将金属加热到一 定温度，通过锤打、挤压等 方式改变其形状和性能
切削工具：包括车刀、铣刀、钻头、 锯片等
切削方法：包括车削、铣削、钻削、 锯削等
切削参数：包括切削速度、进给量、 切削深度等
切削质量：包括表面粗糙度、尺寸精 度、形位精度等
切削效率：包括生产效率、能耗、刀 具寿命等
金属的热处理工艺
热处理的原理和分类
热处理的原理：通过改变金属的微观结构， 提高其力学性能和耐腐蚀性
金属的表面处理技术
表面涂装技术
目的：保护金 属表面，提高 耐腐蚀性、耐
磨性等性能
主要方法：电 镀、喷涂、热
浸镀等
电镀：利用电 解原理，在金 属表面形成一 层金属或合金
镀层
喷涂：利用高 压气流将涂料 喷涂到金属表 面，形成一层
保护层
热浸镀：将金 属加热到一定 温度，使其表 面形成一层金 属或合金镀层
智能化：利用人工智能技术， 实现金属加工的自动化、智 能化
数字化：利用数字化技术， 实现金属加工的精确控制和
优化
绿色化：采用环保技术和材 料，实现金属加工的绿色化
和可持续发展
绿色环保和可持续发展要求
减少能源消耗：提高能源利用效率， 降低生产过程中的能源消耗
循环利用：提高金属材料的回收利 用率，实现资源的循环利用
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金属工艺学+邓文英主编
金属工艺学教案 编者：安荣机械系.机械教研室授课时间：班级：本课课题：绪论教学目的和要求：1.了解本课程的性质、任务和在生产中的地位。
2.了解本课程内容和机械产品制造全过程的概念。
3.熟悉学习本课程的基本要求和方法。
重点与难点：了解本课程的性质及意义。
教学方法：讲授法和录像观摩。
课型：理论课金属工艺学（邓文英主编）教学过程绪论一、为什么要学金属工艺学（机械工程材料工艺学）？金属工艺学是一门传授有关制造金属零件工艺方法的综合性技术基础课。
它主要传授各种工艺方法本身的规律性及其在机械制造中的应用和相互关系；金属零件的加工工艺过程和结构工艺性；常用金属材料性能对加工工艺的影响；工艺方法的综合比较等。
研究的对象：常用的工程材料、材料的各种加工处理工艺。
例如：钢铁、铝合金、铜合金、塑料等材料及热处理工艺、焊接工艺、铸造工艺、切削加工工艺等加工处理工艺。
举例：常用主轴材料：45 。
技术要求：调质处理。
箱体材料：HT200。
技术要求：退火。
国家工业发展的三大支柱：材料、信息、微机。
1.工程材料是国家工业发展的物质基础。
工业和日常生活都离不开工程材料的使用，研究材料最终是为人类的文明进步而服务。
2.作为工科类专业所必须掌握的一门功课。
基础课→（桥梁）→专业课机械工程材料工艺学是一门技术基础课，对专业课和基础课起着桥梁的作用。
二、机械工程材料工艺学课程有什么特点？1.本课程同实践紧密相联系，是一门实践性很强的学科。
2.通过生产实践才能融会贯通地学习掌握（安排了钳工、金工实习）。
3.为了弥补实践方面的不足，采用录像教学以及到工厂参观和实习，通过师生的相互努力来学好这门功课。
三、怎样才能学好机械工程材料工艺学？1.注意各章节的联系、学习、复习、巩固、应用、总结。
2.要理解、要提问题、不能累计问题。
3.抓住主要内容：金属材料及热处理基本知识，铸造、锻造、焊接、切削加工基本常识。
随着科学技术和生产力的不断发展，金属工艺学的内容构成也有所发展。
《金属工艺学》,邓文英版
3 .金属工艺学的课程特点 金属工艺学的课程特点 （1）是一门综合技术基础课，它除了包括传统 ）是一门综合技术基础课， 的加工工艺，还包括了其它学科的诸多内容。 的加工工艺，还包括了其它学科的诸多内容。 （2）传统机械制造工艺的发展和改变，出现了 ）传统机械制造工艺的发展和改变， 数字化、专业化、柔性化综合发展的新局面。 数字化、专业化、柔性化综合发展的新局面。 （3）金属工艺学是机械（电）类各专业必修的 ）金属工艺学是机械（ 技术基础课。在学习中，要完成传授知识、 技术基础课。在学习中，要完成传授知识、训 练技能和培养能力三个方面的任务。 练技能和培养能力三个方面的任务。
拉伸试验的方法是将图1—1(a)所示的标 准试样安装在拉伸试验机上，并对试样 施加一个缓慢增加的轴向拉力．随着拉 力增加，试样产生变形，直到断裂，如 图l—1(b)、(c)所示。用绝对伸长量L为 横坐标，外力p为纵坐标绘制出外力与伸 长量的关系曲线。图l—2为普通低碳钢的 拉伸曲线。
变形特点分析： ① OE段，变形与外力成正比，试样只产生弹性变形， 即当外力去除后，试样就恢复到原始长度。材料在弹 性范围内所能承受的最大应力称为弹性极限，用σe 表 示
六、疲劳强度 许多机械零件，如曲轴、齿轮、连杆、弹簧等，是在 交变载荷下的作用下工作的。虽然零件所受的应力远 低于材料的抗拉强度，甚至远低于屈服点，但在使用 中往往会发生突然断裂，这种现象称为疲劳破坏。据 统计，约有80％的机械零件的失效是属于疲劳造成的 。金属材料在无数次重复交变载荷作用下不致引起断 裂的最大应力称为疲劳强度。应力愈高，则断裂前所 承受的循环次数愈低，应力愈低，则断裂前所承受的 循环次数愈高，如图1—8所示。
式中：δ-一试样的伸长率，％； L0——试样的原始标距长度，mm； Lk——试样拉断后的标距长度，mm
金属工艺学教学PPT
03
金属加工工艺
铸造工艺
铸造工艺基础
介绍铸造工艺的基本原理、铸 造材料、铸造设备及工装模具
等。
铸造工艺设计
学习铸造工艺方案制定、浇注 系统设计、冒口和冷铁设计等 。
铸造合金材料
了解常用铸造合金材料的性能 特点、应用范围及熔炼技术。
铸造缺陷与质量控制
分析铸造过程中常见的缺陷及 质量控制方法，提高铸造件质
金属工艺学的重要性
金属工艺学在现代工业制造中扮演着至关重要的角色，它涉 及到航空航天、汽车、船舶、能源、建筑、医疗器械等多个 领域，是实现从原材料到最终产品的关键环节。
金属工艺学的历史与发展
金属工艺学的起源
金属工艺学可以追溯到古代，人类最 早使用石头和骨头制作工具和武器， 后来逐渐掌握了炼铁和铜等金属的加 工技术。
VS
安全要求
实验室应配备必要的安全设施和防护用品 ，确保学生的人身安全和健康。学生在实 践过程中应按照指导教师的要求进行操作 ，如遇紧急情况应及时报告并采取相应措 施。
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THANKS
金属工艺的创新与发展趋势
总结词
金属工艺的创新与发展趋势
创新点1
3D打印技术在金属工艺中的应用。
描述1
通过3D打印技术，可以实现金属零件的快速原型 制造，提高设计效率和生产灵活性。
金属工艺的创新与发展趋势
创新点2
01
金属表面处理技术的改进。
描述2
02
采用新型表面处理技术，如电镀、喷涂等，提高金属表面的美
观性和耐久性。
发展趋势1
03
数字化技术在金属工艺中的应用。
金属工艺的创新与发展趋势
01
描述3
利用数字化技术进行金属工艺设 计和优化，实现智能化制造和个 性化定制。
金属工艺学(全套课件512P)
Wc> 0.60%
Ws,Wp ≤ 0.020%
18
第一章 钢铁材料及热处理
第二节 铁碳合金及其状态图
1.2 碳钢的分类、编号、性能和用途 （2）编号
碳素结构钢：以钢材厚度（或直径）不大于 16mm钢的屈服强度数值表示。
Q+屈服强度数值+质量等级符号+脱氧方法
Q---钢的屈服强度； A,B,C,D---质量等级； F---沸腾钢； Z---镇静钢；b---半镇静钢；TZ---特殊镇静钢。
19
第一章 钢铁材料及热处理
第二节 铁碳合金及其状态图
沸腾钢（F）为脱氧不完全的钢。 浇注时钢液在钢锭模内产生沸腾现象（气体逸出），钢 锭凝固后，蜂窝气泡分布在钢锭中，在轧制过程中这种 气泡空腔会被粘合起来。这类钢的特点是钢中含硅量很 低，通常注成不带保温帽的上小下大的钢锭。
金属工艺学
绪论
• 金属工艺学:
研究金属材料性质及其加工工艺为 主的综合性技术基础课程。 • 主要研究内容：
– 各种工艺方法本身的规律性及其在机械制造中的应用和相互联系； – 金属机件的加工工艺过程和结构工艺性； – 常用金属材料性能对加工工艺的影响；
– 工艺方法的综合比较等.
2
绪论
在机械制造中需要了解以下内容：
条件。
11
第一章 钢铁材料及热处理
抗其他更硬的物体压入其内的能力。
表示金属材料在一个小的体积范围内抵抗弹性变形、塑性变 形或破断的能力。
布氏硬度
HBS或HBW
洛氏硬度
HRC、HRB、HRA
12
第一章 钢铁材料及热处理
第一节 金属及合金的性能
1.4 冲击韧性：材料抵抗冲击载荷的能力。
金属工艺学(邓文英, 郭晓鹏, 邢忠文主编) 01第一章
涂层刀片 就是在韧性较好的硬质合金（K类） 基体表面，涂敷约5μ m厚的一层TiC或TiN（氮化鈦） 或二者的复合，以提高其表层的耐磨性。
（3）人造金刚石 人造金刚石硬度极高（接 近10000 HV，而硬质合金仅达(1000～2000HV）， 耐热性为700 ～ 800 ℃。
适于加工高硬度的硬质合金、陶瓷、玻璃等， 但不宜加工铁族金属。
机夹可转位式车刀的主要优点如下： （1）避免了因焊接而引起的缺陷，在相同的切削条件下刀 具切削性能大为提高。 （2）在一定条件下，卷屑、断屑稳定可靠。 （3）刀片转位后，仍可保证切削刃与工件的相对位置，减 少了调刀停机时间，提高了生产效率。 （4）刀片一般不需要重磨，有利于涂层刀片的推广使用。 （5）刀体使用寿命长，可节约刀体材料及制造费用。
4）主切削刃刃倾角
λs=+3 °，使切屑 向待加工表面排出
，不致损伤已加工 表面。
图 1-15 银白屑车刀
（3）刀具的工作角度 它是指在工作参考系中定义的刀具角度
三、刀具结构
车刀的结构形式有整体式、焊接式、机夹重磨 式和机夹可转位式等几种。
图 1-18 机夹重磨式切断刀 图 1-19 杠杆式可转位车刀
三、切削力和切削功率
1. 切削力的构成与分解 以车削外圆为例，总切
削力F一般常分解为以下三个 互相垂直的分力：
（1）切削力Fc （2）进给力Ff （3）背向力FP 分力。
总切削力F在主运动方向上的分力； 总切削力F在进给运动方向上的分力； 总切削力F在垂直于工作平面方向上的
三个切削分力与总切削力F有如下关系：
第一章 金属切削的基础知识
第一节 切削运动及切削要素
一、零件表面的形成及切削运动
1.零件表面的形成
（3）人造金刚石 人造金刚石硬度极高（接 近10000 HV，而硬质合金仅达(1000～2000HV）， 耐热性为700 ～ 800 ℃。
适于加工高硬度的硬质合金、陶瓷、玻璃等， 但不宜加工铁族金属。
机夹可转位式车刀的主要优点如下： （1）避免了因焊接而引起的缺陷，在相同的切削条件下刀 具切削性能大为提高。 （2）在一定条件下，卷屑、断屑稳定可靠。 （3）刀片转位后，仍可保证切削刃与工件的相对位置，减 少了调刀停机时间，提高了生产效率。 （4）刀片一般不需要重磨，有利于涂层刀片的推广使用。 （5）刀体使用寿命长，可节约刀体材料及制造费用。
4）主切削刃刃倾角
λs=+3 °，使切屑 向待加工表面排出
，不致损伤已加工 表面。
图 1-15 银白屑车刀
（3）刀具的工作角度 它是指在工作参考系中定义的刀具角度
三、刀具结构
车刀的结构形式有整体式、焊接式、机夹重磨 式和机夹可转位式等几种。
图 1-18 机夹重磨式切断刀 图 1-19 杠杆式可转位车刀
三、切削力和切削功率
1. 切削力的构成与分解 以车削外圆为例，总切
削力F一般常分解为以下三个 互相垂直的分力：
（1）切削力Fc （2）进给力Ff （3）背向力FP 分力。
总切削力F在主运动方向上的分力； 总切削力F在进给运动方向上的分力； 总切削力F在垂直于工作平面方向上的
三个切削分力与总切削力F有如下关系：
第一章 金属切削的基础知识
第一节 切削运动及切削要素
一、零件表面的形成及切削运动
1.零件表面的形成
金属工艺学全套课程教学课件
《工程材料及机械制造工艺基础》介绍
我主讲以下前四方面内容： 一．工程材料的基础知识； 二．铸造＿金属液态下成形的过程和方法； 三．锻造＿塑性金属受压变形或改性的过程和方法； 四．焊接＿分离金属实现永久连接的过程和方法； 五．切削加工＿使零件获得一定形状、表面和尺寸要求的过
程和方法；
建议学习方法：
１．理解和记忆名词术语； ２．抓住各章节之间的联系； ３．多看书，认真听，多找老师！
第一讲 金属材料主要性能和晶体构造
Main Properties and Structure of Metal Material
一、 金属材料性能
Properties of metal material
二、 金属晶体构造
Structure of metal material
1、晶体结构 2、金属结晶过程
1、体心立方： （Body Centred Cubic） 铬、钼、α-Fe和钨等金属。
2、面心立方： （Face） 铜、铝、银、γ-Fe和金等金属。
3、密排六方： （Hexagonal Close Packed） 铍、镁、锌、α-钛等。
晶格类型及晶格常数不同，性能就不一样。
图5：金属材料晶体结构、晶格及晶包
金属元素，经熔合而形成具有金属特性的物质。 （1）组元：组成合金的元素。 （2）相：化学成分和晶格形式相同，并与其周
边成分或晶格形式有界面分开的均匀组织。
2、合金基本组成物（constitute）
（1）固溶体：
溶质原子溶入溶剂，晶格类型等同溶剂。 按溶解度：分有限和无限固溶体； 按溶质原子位置：分置换和间隙固溶体；
1、概念： 金属晶格类型随温度改变而重新排列的过程。
2、与结晶类似： 存在过冷、包括形核和长大两个过程、 转变时有吸收或放出潜热。 所以又叫重结晶或二次结晶。
我主讲以下前四方面内容： 一．工程材料的基础知识； 二．铸造＿金属液态下成形的过程和方法； 三．锻造＿塑性金属受压变形或改性的过程和方法； 四．焊接＿分离金属实现永久连接的过程和方法； 五．切削加工＿使零件获得一定形状、表面和尺寸要求的过
程和方法；
建议学习方法：
１．理解和记忆名词术语； ２．抓住各章节之间的联系； ３．多看书，认真听，多找老师！
第一讲 金属材料主要性能和晶体构造
Main Properties and Structure of Metal Material
一、 金属材料性能
Properties of metal material
二、 金属晶体构造
Structure of metal material
1、晶体结构 2、金属结晶过程
1、体心立方： （Body Centred Cubic） 铬、钼、α-Fe和钨等金属。
2、面心立方： （Face） 铜、铝、银、γ-Fe和金等金属。
3、密排六方： （Hexagonal Close Packed） 铍、镁、锌、α-钛等。
晶格类型及晶格常数不同，性能就不一样。
图5：金属材料晶体结构、晶格及晶包
金属元素，经熔合而形成具有金属特性的物质。 （1）组元：组成合金的元素。 （2）相：化学成分和晶格形式相同，并与其周
边成分或晶格形式有界面分开的均匀组织。
2、合金基本组成物（constitute）
（1）固溶体：
溶质原子溶入溶剂，晶格类型等同溶剂。 按溶解度：分有限和无限固溶体； 按溶质原子位置：分置换和间隙固溶体；
1、概念： 金属晶格类型随温度改变而重新排列的过程。
2、与结晶类似： 存在过冷、包括形核和长大两个过程、 转变时有吸收或放出潜热。 所以又叫重结晶或二次结晶。
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金属工艺学
上册（第四版）
绪 论
什么叫金属工艺学？ 是一门研究有关制造金属零件工艺方法 的综合性技术基础课。 它主要研究： （1）各种工艺方法本身的规律性及其在机械制 造中的应用和相互联系； （2） 金属机件的加工工艺过程和结构工艺性； （3）常用金属材料性能对加工工艺的影响等。 金属工艺学中涉及到的知识点在机械制造工程 中的地位。
1. 材料工业的重要程度
历史学家把人类社会的发展按其使用的材料
类型划分为石器时代、青铜时代、铁器时代， 而今正处于人工合成材料的新时代。
我国是世界上最早发现和使用金属的国家之一
商朝的青铜器
春秋战国的铁器
人工合成材料
2. 工程材料的分类
按属性分类：
金属材料 陶瓷材料 高分子材料 复合材料 陶 瓷 Ceramic
5. 金属材料的优越性
自20世纪50年代以后，高分子材料、先进陶瓷材料、复 合材料迅速发展，开始出现一些金属材料的“代用品”。那 么钢铁材料是否已经进入“夕阳”工业了哪？？
否。 金属材料具有其他材料不能完全取代的独 特性质和使用性能。
高模量 高韧性
金属材料
高磁性 高 导电 性
6. 金属材料的研究现状 当前，金属材料的研究领域包括：
教学难点：拉伸曲线（F-Δl或б-ε曲线）特 点；硬度实验过程
第一节 金属材料的力学性能
力学性能是指金属材料在受外力作用时所 反映出来的固有性能。
金属材料的力学性能主要有：强度、塑性、 硬度、冲击韧度和疲劳强度等。 力学性能指标，是选择、使用金属材料的 重要依据。
一、强度与塑性
强度:材料抵抗由外力载荷所引起的应变或 断裂的能力。 塑性:材料在外力作用下产生不可逆永久变 形而不破坏的能力。 拉伸试验
铁合金：钢、铸铁 金属材料 非铁合金：铜、铝、钛、镁及其合金
4. 金属材料的发展历史
公元前6000年：人类发明金属冶炼[1] 公元前4000年：古埃及人掌握炼铜技术[1] 公元前2500年：中国人开始使用铁 公元18世纪末：瓦特(JamesWatt,1736～1819，英国) 发明了蒸汽机以后，大量使用铁轨 和铸铁管 ，铸铁的冶炼才走上工业
育出版社， 2004.6 2．吕广庶、张远明主编，工程材料及成形技术基础， 高等教育出版社， 2001.9 3．严绍华主编，材料成形技术基础，清华大学出版 社，2001.8 4．施江澜 主编， 材料成形技术基础，机械工程出版 社，2001.8
如何学好本课程？
即使天上掉馅饼， 也只有早起的人才能得到
1. 高纯材料—优异的软磁性、良好的耐腐蚀性、高残余电阻率，用
于高真空容器、核反应堆等。
2. 高强度材料—可减轻重量，用于航空航天、深海潜艇、原子能
等领域。
3. 超易切削钢—提高刀具寿命30倍，降低成本、节约能源。
4. 硬质合金与金属陶瓷—高硬度、高耐磨性、耐高温、抗氧化，
用于刀具、磨具、轧辊、轴承等领域。
材料是人类生活与社会 发展的主要 物质 基 础 ， 其品种 、数量和质量是 人类文明和社会进步程 度的标志。
材料作为能制造有用物品的物质， 与能源和信息共同构成了人类社 会赖以生存与发展的基本资源， 故材料、能源和信息并列为现代 科学和现代文明的三大支柱，而 在这三者之间，材料又是最重要 的基础。
要付出劳动
是否想学好本课程？
为了应付考试？
记录老师讲课重点（经常提到）
为了工作需要？
认真读懂教材和参考书
为了扩大知识面？
广泛涉及课外书籍、勤于思考
约
不迟到
定
字迹工整、按时独立完成作业 课堂内不吃东西 关闭通信等能够发出声音的工具. Nhomakorabea....
第一篇 金属材料导论
1. 材料工业的重要程度
课程的性质、任务和要求
性质：
研究常用工程材料及其成形方法的综合性课程
体现理论教学与实践环节密切结合的技术基础课程
任务和要求：
了解产品的制造过程
掌握常用工程材料的种类与性能，能初步选用
掌握材料成形的基本原理和工艺特点，能初步运用
参考文献
1．鞠鲁粤 主编，工程材料与成形技术基础，高等教
5. 高温合金与难熔合金—超过1300℃有很高强度，用于飞机发
动机等。
6. 金属材料的研究现状
6. 金属基复合材料—高比强度、高比弹性模量，用于航空航天等
领域。
7. 共晶合金定向凝固材料—超高温下呈现更高强度，用于制造
涡轮叶片等。
8. 金属非晶及微晶材料—通过快速冷凝而得到，如金属玻璃、
金属微晶材料。前者具有超耐腐蚀性、高磁导率、低热胀系数等，用于变 压器铁心；后者具有高强度、高韧性、高抗疲劳断裂性等。
标准试件
低碳钢拉伸曲线
铸铁拉伸曲线
F——Δl：载荷伸长量拉伸曲线
σ——ε：应力应变曲线
金 属 Metal
高分子 Polymer
复合材料 Composites
2. 工程材料的分类
按功能：
结构材料 功能材料 生物材料 智能材料 信息材料
按材料维度：
三维块体材料 二维薄膜材料 一维纤维材料 零维纳米材料
材料类别不同，则性能不同、用途不同、成型 的技术也不同。
3. 什么是金属材料
金属材料——以金属元素为主要成分、 原子通过金属键结合而成的一 类固体材料。
9. 金属间化合物—原子按照金属健与部分共价键结合，高温强度
高、抗氧化性好、弹性模量高、密度低，应用于多领域。
10. 纳米金属材料—颗粒径＜100nm的金属材料，具有超导性。用
于电子工业、原子能工业、航空航天工业、化学工业等。
第一章 金属材料的主要性能
教学重点：金属材料的力学性能（表达方式、
测定方法、单位量纲、物理意义）
化生产的道路。
从此，金属材料在材料工业中就占有了统治性的主导地位。
4. 金属材料的发展历史
1820年：（英）法拉第开始研究合金钢 1839年：巴比特研制出轴承合金 1856年：（德）贝斯麦在转炉中将生铁精炼成钢
1906年：泰勒和霍特研制出高速钢
1912年：（美）海恩兹发明钨铬钴硬质合金 1923年：克虏伯公司发明钨钴硬质合金 1940年：（日）北圆一郎等发明特超硬铝 1948年：（美）米尔斯研制出球墨铸铁 1959年：福特公司研制出TiC金属陶瓷切削刀具（TiC-Ni-Mo合金） 1970年：美国和瑞典研制出粉末高速钢
上册（第四版）
绪 论
什么叫金属工艺学？ 是一门研究有关制造金属零件工艺方法 的综合性技术基础课。 它主要研究： （1）各种工艺方法本身的规律性及其在机械制 造中的应用和相互联系； （2） 金属机件的加工工艺过程和结构工艺性； （3）常用金属材料性能对加工工艺的影响等。 金属工艺学中涉及到的知识点在机械制造工程 中的地位。
1. 材料工业的重要程度
历史学家把人类社会的发展按其使用的材料
类型划分为石器时代、青铜时代、铁器时代， 而今正处于人工合成材料的新时代。
我国是世界上最早发现和使用金属的国家之一
商朝的青铜器
春秋战国的铁器
人工合成材料
2. 工程材料的分类
按属性分类：
金属材料 陶瓷材料 高分子材料 复合材料 陶 瓷 Ceramic
5. 金属材料的优越性
自20世纪50年代以后，高分子材料、先进陶瓷材料、复 合材料迅速发展，开始出现一些金属材料的“代用品”。那 么钢铁材料是否已经进入“夕阳”工业了哪？？
否。 金属材料具有其他材料不能完全取代的独 特性质和使用性能。
高模量 高韧性
金属材料
高磁性 高 导电 性
6. 金属材料的研究现状 当前，金属材料的研究领域包括：
教学难点：拉伸曲线（F-Δl或б-ε曲线）特 点；硬度实验过程
第一节 金属材料的力学性能
力学性能是指金属材料在受外力作用时所 反映出来的固有性能。
金属材料的力学性能主要有：强度、塑性、 硬度、冲击韧度和疲劳强度等。 力学性能指标，是选择、使用金属材料的 重要依据。
一、强度与塑性
强度:材料抵抗由外力载荷所引起的应变或 断裂的能力。 塑性:材料在外力作用下产生不可逆永久变 形而不破坏的能力。 拉伸试验
铁合金：钢、铸铁 金属材料 非铁合金：铜、铝、钛、镁及其合金
4. 金属材料的发展历史
公元前6000年：人类发明金属冶炼[1] 公元前4000年：古埃及人掌握炼铜技术[1] 公元前2500年：中国人开始使用铁 公元18世纪末：瓦特(JamesWatt,1736～1819，英国) 发明了蒸汽机以后，大量使用铁轨 和铸铁管 ，铸铁的冶炼才走上工业
育出版社， 2004.6 2．吕广庶、张远明主编，工程材料及成形技术基础， 高等教育出版社， 2001.9 3．严绍华主编，材料成形技术基础，清华大学出版 社，2001.8 4．施江澜 主编， 材料成形技术基础，机械工程出版 社，2001.8
如何学好本课程？
即使天上掉馅饼， 也只有早起的人才能得到
1. 高纯材料—优异的软磁性、良好的耐腐蚀性、高残余电阻率，用
于高真空容器、核反应堆等。
2. 高强度材料—可减轻重量，用于航空航天、深海潜艇、原子能
等领域。
3. 超易切削钢—提高刀具寿命30倍，降低成本、节约能源。
4. 硬质合金与金属陶瓷—高硬度、高耐磨性、耐高温、抗氧化，
用于刀具、磨具、轧辊、轴承等领域。
材料是人类生活与社会 发展的主要 物质 基 础 ， 其品种 、数量和质量是 人类文明和社会进步程 度的标志。
材料作为能制造有用物品的物质， 与能源和信息共同构成了人类社 会赖以生存与发展的基本资源， 故材料、能源和信息并列为现代 科学和现代文明的三大支柱，而 在这三者之间，材料又是最重要 的基础。
要付出劳动
是否想学好本课程？
为了应付考试？
记录老师讲课重点（经常提到）
为了工作需要？
认真读懂教材和参考书
为了扩大知识面？
广泛涉及课外书籍、勤于思考
约
不迟到
定
字迹工整、按时独立完成作业 课堂内不吃东西 关闭通信等能够发出声音的工具. Nhomakorabea....
第一篇 金属材料导论
1. 材料工业的重要程度
课程的性质、任务和要求
性质：
研究常用工程材料及其成形方法的综合性课程
体现理论教学与实践环节密切结合的技术基础课程
任务和要求：
了解产品的制造过程
掌握常用工程材料的种类与性能，能初步选用
掌握材料成形的基本原理和工艺特点，能初步运用
参考文献
1．鞠鲁粤 主编，工程材料与成形技术基础，高等教
5. 高温合金与难熔合金—超过1300℃有很高强度，用于飞机发
动机等。
6. 金属材料的研究现状
6. 金属基复合材料—高比强度、高比弹性模量，用于航空航天等
领域。
7. 共晶合金定向凝固材料—超高温下呈现更高强度，用于制造
涡轮叶片等。
8. 金属非晶及微晶材料—通过快速冷凝而得到，如金属玻璃、
金属微晶材料。前者具有超耐腐蚀性、高磁导率、低热胀系数等，用于变 压器铁心；后者具有高强度、高韧性、高抗疲劳断裂性等。
标准试件
低碳钢拉伸曲线
铸铁拉伸曲线
F——Δl：载荷伸长量拉伸曲线
σ——ε：应力应变曲线
金 属 Metal
高分子 Polymer
复合材料 Composites
2. 工程材料的分类
按功能：
结构材料 功能材料 生物材料 智能材料 信息材料
按材料维度：
三维块体材料 二维薄膜材料 一维纤维材料 零维纳米材料
材料类别不同，则性能不同、用途不同、成型 的技术也不同。
3. 什么是金属材料
金属材料——以金属元素为主要成分、 原子通过金属键结合而成的一 类固体材料。
9. 金属间化合物—原子按照金属健与部分共价键结合，高温强度
高、抗氧化性好、弹性模量高、密度低，应用于多领域。
10. 纳米金属材料—颗粒径＜100nm的金属材料，具有超导性。用
于电子工业、原子能工业、航空航天工业、化学工业等。
第一章 金属材料的主要性能
教学重点：金属材料的力学性能（表达方式、
测定方法、单位量纲、物理意义）
化生产的道路。
从此，金属材料在材料工业中就占有了统治性的主导地位。
4. 金属材料的发展历史
1820年：（英）法拉第开始研究合金钢 1839年：巴比特研制出轴承合金 1856年：（德）贝斯麦在转炉中将生铁精炼成钢
1906年：泰勒和霍特研制出高速钢
1912年：（美）海恩兹发明钨铬钴硬质合金 1923年：克虏伯公司发明钨钴硬质合金 1940年：（日）北圆一郎等发明特超硬铝 1948年：（美）米尔斯研制出球墨铸铁 1959年：福特公司研制出TiC金属陶瓷切削刀具（TiC-Ni-Mo合金） 1970年：美国和瑞典研制出粉末高速钢