第二章_金属材料加工基础-1 材料工程基础
材料工程基础课件-金属材料加工工艺-第一章
金、物理性能、化学性能等方面的测试， 可以评估加工过程中材料的性能和质量。
金属材料加工的质量管理
金属材料加工的质量管理是确保产品符合要求的关键。它涉及工艺控制、设 备维护、操作规范等方面，以确保产品质量稳定和持续改进。
发展趋势及新技术
金属材料加工的发展趋势包括数字化、自动化、智能化等方向，新技术如激光加工、超声波加工等正不断推动 着行业的发展。
材料工程基础课件-金属 材料加工工艺-第一章
这是材料工程基础课件的第一章，介绍金属材料加工工艺的概述，包括分类、 过程、参数与指标、性能检测、质量管理，以及发展趋势和新技术。
材料加工工艺概述
材料加工工艺是指通过各种方法将原料加工成所需形状和尺寸的工艺过程。 它是实现材料的物理和化学特性转变的重要手段。
金属材料加工分类
金属材料加工可以分为锻造、压力加工、切削加工、焊接、粉末冶金等不同 类型。每种类型都有各自适用的场景和过程。
金属材料加工过程
金属材料加工过程涵盖了成形、切削、热处理、表面处理等多个阶段。不同 的材料和要求需要不同的加工过程来达到所需的性能和形状。
金属材料加工工艺的参数与指 标
金属材料加工工艺的参数与指标包括温度、压力、速度、材料损失、表面质 量等。优化这些参数可以提高加工效率和产品质量。
材料工程基础
材料工程基础材料工程是一门研究材料的性能、结构、制备和应用的学科，是现代工程技术的基础。
材料工程的发展与人类的生产生活密切相关，它不仅是现代工程技术的基础，也是现代科技的重要组成部分。
材料工程的基础知识对于工程技术人员来说是非常重要的，因此我们有必要深入了解材料工程的基础知识。
首先，材料工程的基础知识包括材料的分类和性能。
材料可以分为金属材料、非金属材料和复合材料三大类。
其中，金属材料具有良好的导电性和导热性，广泛应用于工程领域；非金属材料包括塑料、橡胶、陶瓷等，具有轻质、耐腐蚀等特点；复合材料是将两种或两种以上的材料组合在一起，具有综合性能优异的特点。
材料的性能包括机械性能、物理性能、化学性能等，这些性能直接影响着材料的应用范围和使用寿命。
其次，材料工程的基础知识还包括材料的制备和加工技术。
材料的制备包括熔炼、溶解、沉淀、结晶等过程，不同的制备方法会影响材料的结构和性能。
而材料的加工技术则包括锻造、轧制、铸造、焊接等工艺，这些工艺可以使材料获得不同的形状和性能。
最后，材料工程的基础知识还包括材料的表征和测试技术。
材料的表征包括显微结构分析、成分分析、物理性能测试等，这些表征技术可以帮助我们了解材料的内部结构和性能特点。
而材料的测试技术则包括拉伸试验、硬度测试、冲击试验等，这些测试可以直接反映材料的力学性能和耐久性能。
总之，材料工程的基础知识是工程技术人员必须掌握的重要知识，它对于提高材料的性能、开发新型材料、改进材料加工工艺等方面具有重要意义。
只有深入了解材料工程的基础知识，我们才能更好地应用材料，推动工程技术的发展。
希望大家能够重视材料工程的基础知识，不断学习和提高自己的专业能力。
材料工程基础
材料工程基础材料工程是一门研究材料的结构、性能、制备和应用的学科，它涉及到物质的内部构造和外部特性，对于现代工程技术的发展起着至关重要的作用。
在材料工程的学习过程中，我们需要了解材料的基本概念、分类、性能和应用等内容，这些知识将为我们日后的学习和工作打下坚实的基础。
首先，我们来谈谈材料的基本概念。
材料是构成各种物体的物质，它可以是金属、陶瓷、高分子材料、复合材料等。
材料的选择对于产品的性能和成本有着重要影响，因此了解不同材料的特性和适用范围是十分必要的。
其次，我们需要了解材料的分类。
根据材料的来源和组成，我们可以将材料分为金属材料、无机非金属材料和有机高分子材料等。
而根据材料的性能和用途，我们又可以将材料分为结构材料、功能材料、先进材料等。
不同类别的材料具有不同的特性和应用领域，因此我们需要对其进行深入的了解和研究。
接下来，让我们来关注材料的性能。
材料的性能包括力学性能、物理性能、化学性能、热学性能等多个方面。
这些性能直接影响着材料的使用效果和寿命，因此我们需要通过实验和理论分析来了解材料的各项性能指标，以便更好地选择和应用材料。
最后，我们需要了解材料的应用。
材料广泛应用于工程技术、电子信息、航空航天、生物医药等领域，不同的应用领域对材料的性能和要求也不尽相同。
因此，我们需要结合实际需求，选择合适的材料并进行相应的加工和处理，以满足不同领域的需求。
综上所述，材料工程基础知识对于我们的学习和工作都具有重要意义。
通过深入学习和实践，我们能够更好地掌握材料工程的核心知识，为未来的发展奠定坚实的基础。
希望大家能够认真对待材料工程基础知识的学习，不断提升自己的专业能力，为社会发展做出更大的贡献。
材料工程基础 课程
材料工程基础是材料工程专业的一门核心课程，旨在介绍材料的基本概念、组成和性质，以及材料的结构与性能之间的关系。
该课程通常包括以下内容：
1. 材料的分类和特性：介绍材料的基本分类，包括金属材料、陶瓷材料、聚合物材料和复合材料等；讲解材料的物理和化学特性，如密度、热导率、电导率、热膨胀等。
2. 结晶结构：讲解材料的晶体结构，如立方晶系、六方晶系等；介绍晶体缺陷和晶体生长机制。
3. 材料的力学性能：介绍材料的力学行为，包括拉伸、压缩、弯曲、硬度等方面的测试与评价；讲解材料的力学性能参数，如弹性模量、屈服强度、韧性等。
4. 材料的热学性能：介绍材料的热膨胀、热导率、热容等热学性质，并讨论材料的热处理对其性能的影响。
5. 材料的导电与磁性：讲解材料的导电性与磁性，包括金属的电导率、半导体材料、磁性材料等；介绍磁性材料的磁性行为和应用。
6. 材料的化学性能：讲解材料与环境的相互作用，包括腐蚀、氧化、酸碱等化学性质，以及材料的防腐蚀措施。
7. 材料加工与改性：介绍材料的常见加工方法，如锻造、铸造、挤压、焊接等，以及合金化、表面改性等材料处理方法。
通过学习材料工程基础，学生可以了解不同材料的性质和应用范围，为进一步学习材料工程的更深层次知识打下基础。
此外，他们还可以在工程实践中正确选择和应用合适的材料，以满足特定的设计要求。
材料加工工程基础知识
材料加工工程基础知识1. 简介材料加工工程是一门研究材料的塑性变形和切削加工方法的学科，是工程技术领域中非常重要的一门学科。
本文将介绍材料加工工程的一些基础知识，包括材料的塑性变形、切削加工方法、材料的性能与加工等内容。
2. 塑性变形塑性变形是材料经受力而发生的永久形变。
常见的塑性变形过程有压缩、拉伸、弯曲等。
塑性变形会改变材料的内部结构，使得材料具有更好的力学性能。
塑性变形还可以改变材料的性能和形状，使得材料适用于不同的工程应用。
3. 切削加工方法切削加工是通过机械力使工件上的材料产生切削切除的过程。
常见的切削加工方法包括车削、铣削、钻削等。
切削加工可以将材料加工成所需的形状和尺寸，同时也可以提高材料的表面质量和精度。
切削加工是制造业中常用的加工方法之一，广泛应用于零部件制造、模具制造等领域。
4. 材料的性能与加工材料的性能对加工工艺有很大影响。
不同材料具有不同的物理、化学和力学性能，在加工过程中需要根据材料的性能来选择合适的加工方法和工艺参数。
材料的性能包括力学性能、热物性、化学性质等。
了解材料的性能可以更好地进行材料选择和加工工艺设计。
5. 材料加工的发展趋势随着科技的不断进步，材料加工技术也在不断发展。
未来的材料加工将更加注重高效率、精度和资源节约。
以下是材料加工的一些发展趋势：•数控技术的应用：数控技术可以实现多轴联动，提高加工精度和效率。
•先进材料的加工：新材料的出现提出了新的挑战和机遇，需要开发适合其加工的工艺。
•精细加工技术的发展：如超精密加工、微纳加工等，可以满足对尺寸精度要求极高的工程应用。
6. 总结材料加工工程是一门重要的学科，掌握材料加工的基础知识对于工程技术人员具有重要意义。
本文简要介绍了塑性变形、切削加工方法、材料性能与加工以及材料加工的发展趋势。
希望能够为读者提供一些有关材料加工的基础知识，并对材料加工有更深入的了解。
参考文献：[1] 王志涛, 徐跃树. 材料加工工程基础[M]. 高等教育出版社, 2002.[2] 张恒. 材料力学及加工原理[M]. 科学出版社, 2004.。
材料工程基础知识点总结
材料工程基础知识点总结
第一章、材料的性能及应用
1、常用的力学性能，如：σS，σb，σe，σP 等所表示的含义，弹性模量E及其主要影响因素、塑性指标的意义。
不同材料所适用的硬度（HB、HR、HV）测量方法。
第二章、原子结构和结合键
1、结合键的类型(主要为金属键、离子键、共价键)及其主要特点，它们对材料性能的主要影响
第三章、晶体结构
1、晶面与晶向的标注和识别
2、BCC、FCC、HCP三种常见金属晶体结构中所含的原子数、它们的致密度。
3、相、固溶体、中间相、固溶强化的概念、固溶体的分类、中间相的分类以及固溶体和中间相的主要区别。
第四章、晶体缺陷
1、晶体缺陷的分类、位错的含义和分类及特点。
位错（及点缺陷）密度的变化对材料性能（主要是力学性能）的影响。
2、晶界原子排列?的特点及其分类，晶界的特性；相界的分类、润湿
第五章、固体材料中原子的扩散
1、Fick第一定律的含义、非稳态扩散的误差函数解的应用计算
2、扩散的机制及影响扩散的主要因素以及在工业上的应用（如：工业渗碳为何在奥氏体状态下进行）
第六章、相平衡与相图原理
1、Gibbs相律含义，二元匀晶、共晶相图分析，杠杆定律的应用计算；相图与合金使用性（强度、硬度）和工艺性（铸造）的关系
2、铁碳相图（简化版）及其标注上面主要的成分点和温度及相；不同含碳量的合金从高温到室温下组织的变化，利用杠杆定律计算组织或相组成物的含量（主要针对C%<2.11%的合金，即钢）第七章、材料的凝固
1、液态合金结构的特点，过冷度及其与冷却速率的关系?。
第2章 金属材料成型基础
① 电弧焊
电弧焊是以电弧作热源的熔化焊接方法，常见的电 弧焊有焊条电弧焊、埋弧焊、气体保护焊等。
a. 焊条电弧焊 焊条电弧焊的焊接过程如图2.3-1所示。 b. 埋弧焊。埋弧焊是指电弧在焊剂层下燃烧进行焊 接的电弧焊方法。
埋弧焊焊缝形成过程如图2.3-2所示。
图2.3-1 焊条电弧焊接
图2.3-2 埋弧焊焊缝纵向截面图 1-工件(母材)2-熔池3-熔滴4-焊剂 5-焊剂
② 铸件的大小几乎不受限制，小到几克的电 器仪表零件，大到数百吨的轧钢机机架，均 可以铸造成形。
③ 铸造生产工艺简单，使用的材料价格低廉， 应用范围广，对于某些塑性差的材料(如铸铁)， 铸造是其毛坯生产的唯一成形工艺。
（1）合金流动性 液态合金的充型能力是指液态合金充满铸型型腔，获 得形状完整、轮廓清晰铸件的能力。
图2.3-3 二氧化碳气体保护焊示意图 l-焊枪喷嘴2-导电嘴3-送丝机构4-焊丝盘5-流量计6-减压器7-C02气瓶
② 等离子弧焊接
等离子弧焊是利用等离子弧作为热源进行的一种熔焊方法。
③电渣焊
电渣焊是利用电流通过液态熔渣时产生的电阻热作为热源，将 工件局部和填充金属熔化、冷却凝固形成焊缝的熔化焊工艺。
④电子束焊
电子束焊是利用加速和聚焦的电子束轰击焊件表面时所产生的 热量使金属焊件局部溶化、冷却凝固形成焊缝的熔化焊工艺。 ⑤激光焊
激光焊是20世纪70年代发展起来的焊接新技术，是利用聚焦后 的激光作为热源进行焊接的熔焊工艺。
⑥ 气焊
气焊是利用气体燃烧时放出的热量进行焊接的 熔焊工艺。 根据可燃气体乙炔和助燃气体氧的体积比的不 同，火焰分为三种：碳化焰、中性焰、氧化焰。
汽车机械制造基础
第2章 金属材料成型基础
《材料工程基础》教案
《材料工程基础》教案第一章材料的制备与合成1.制备材料的3种途径：⑴第一个途径：通过原材料熔化精炼提纯，冷凝成固体（多晶、单晶或非晶的结构）的途径。
⑵第二个途径：用多种方法制成备用的高纯粉末（单相或合金、化合物）原料，使其进一步加工固结成材的粉末冶金技术。
⑶第三个途径：从石油、天然气裂解产物中或煤炭等物质中获得化合物单体，将低分子的单体经过聚合反应合成为高分子聚合物，以块状或粉体等形式存在。
2.高炉炼铁高炉原料：⑴铁矿石；⑵熔剂；⑶燃料：常用的燃料主要是焦炭。
高炉炉渣：主要由SiO2、Al2O3和CaO组成，并含有少量的MnO、FeO和CaS等。
3.铝的生产流程电解法制备金属铝必须包括两个环节：一是从含铝的矿石中制取纯净的氧化铝；二是采用熔盐电解氧化铝得到纯铝。
4.炼铝过程中为什么要加入冰晶石？①氧化铝的熔点（2050℃）太高，对电解设备的耐高温性能要求过高。
②当用冰晶石（熔点1010℃）作熔剂时，氧化铝溶解于其中（溶解度约10%），将与=938℃），这时可在1000℃以下进行电解。
氧化铝形成低熔点共晶（T共通常的电解温度是950-970℃。
5.单晶制备方法⑴熔体法：①提拉法；②坩埚下降法；③泡生法；④水平区熔法；⑤浮区法。
⑵常温溶液法：①降温法；②流动法；③蒸发法；④电解溶剂法；⑤凝胶法。
⑶高温溶液法：①缓冷法；②助熔剂挥发法；③籽晶降温法；④溶液提拉法；⑤移动溶剂熔区法。
第二章粉末材料制备1.机械制粉方法⑴机械研磨法；⑵气流研磨法；2.物理制粉方法⑴雾化法；⑵物理蒸发冷凝法；3.化学制粉方法⑴化学气相沉积法；⑵还原－化合法；⑶电化学法；4.粒度测定⑴筛分析法；目数的定义：筛网上1英寸（25.4mm）长度内的网孔数。
200目：74μm325目：47μm⑵激光衍射法；⑶沉降法。
第三章高分子材料的聚合四种自由基聚合方法的比较第四章材料的成形与加工1.五个方面的加工成形技术①将熔化或重熔的高纯金属或合金的溶液，直接铸造成精密零件和制品的液态加工；②用多种典型的塑料加工方法，将坯锭制成不同形状和尺寸的成品；③将制取的各种粉末材料通过压制、烧结或胶凝固结为制品；④从聚合反应和高分子化学反应生产的高分子聚合物，必须经过加工成形和后处理才能成为高分子材料；⑤当各类材料制成之后，根据应用和功能要求，将两种同类或异类材料进行连接。
材料工程基础
材料工程基础
材料工程基础是指对材料特性及其加工方法和技术的基本知识和技能，也指应用各种
材料处理工艺的基本知识。
材料工程基础的详细内容有：力学理论、热学概论、力学性能
及宏观结构的测定方法及理论、材料性能及机理；热处理原理及技术；表面性能的基本测试；模具设计；机床设计与加工；材料加工精度及其后果；晶体结构及其形成机理；金属
材料力学行为；部件加工模拟与分析；数字化模型及其技术；部件加工模拟及其影响；金
属材料功能模拟等。
材料工程基础，是材料加工专业最基本的知识内容。
它包括材料的科学内容以及材料
加工的基本原理及其应用。
例如材料的性能及特点，如何让它们在实践中发挥最佳的效果，都要依赖于材料工程基础的应用。
在机械加工方面，需要依赖材料加工原理、设备、工艺
以及技术对材料进行复杂加工。
因此，材料工程基础是机械加工入门最重要的基础，学习
材料加工专业的同学应首先充分理解材料加工的基本理论。
材料工程基础的研究综合了物理学、力学、化学、材料学、机械工程、制造工艺等各
种学科，其研究内容涵盖了材料的科学内容以及现代材料加工的相关技术，这些技术包括
冷加工和热处理工艺、加工装备的使用和维护、精密加工技术等。
材料工程基础的研究除
了让我们能够制造更精美、更结实、更具性能、更安全、更节能的产品外，还包含在实际
使用过程中获取相应性能的技术，以及对生产环境、机械设备、加工器材等的安全检测。
金属材料工程基础课件
金属材料工程基础课件
一、教学目标
(一)知识与技能
1.了解金属的物理性质及常见金属的特性和应用。
2.了解常见合金和纯金属在组成和性能上的不同，知道合金比纯金属具有更广泛的用途。
3.了解物质的.用途虽然主要由其性质决定，但还要考虑其他因素如价格等。
(二)过程与方法
1.通过日常生活中广泛使用金属材料，认识到金属材料与人类生活和社会发展的密切关系。
2.通过实验和查阅资料的方法，认识到合金的性能优于纯金属的性能。
(三)情感态度与价值观
1.从生活中的金属制品，感受其丰富多彩的形状、颜色美。
2.认识金属材料在生产、生活和社会发展中的重要作用，初步形成“物质的性质在很大程度上决定其用途，物质用途体现其性质”的思想
二、教学重点
1.金属的物理性质。
2.物质的性质与用途的关系。
三、教学难点
物质的性质决定物质的用途，但不是唯一决定因素。
四、教学准备
教学设备(投影仪，计算机)、黄铜片、铜片、铝合金片、铝片
五、教学过程。
材料工程基础
材料工程基础材料工程是一门关于材料的科学和工程学科，它研究材料的结构、性质和应用。
在现代工业和技术领域，材料是重要的组成部分，其选择和设计对于产品的性能和质量至关重要。
材料工程基础涵盖了多个方面，包括材料的分类、性能测试、材料选择和材料加工等。
本文将从这些方面对材料工程基础进行探讨。
一、材料的分类在材料工程中，材料通常按其组成和结构进行分类。
常见的分类方法包括金属材料、陶瓷材料、聚合物材料和复合材料等。
金属材料具有良好的导电性和导热性，广泛应用于工业和建筑领域。
陶瓷材料具有高温抗性和耐腐蚀性，常用于制作陶瓷器皿和耐火材料。
聚合物材料具有轻质和良好的绝缘性能，用于制造塑料制品和纤维材料。
而复合材料由两种或更多不同类型的材料组成，结合了各种材料的优点，被广泛应用于航空航天、汽车和体育器材等领域。
二、性能测试材料的性能测试是材料工程中的重要环节，它能够量化和评估材料的各项性能参数。
常见的性能测试包括强度测试、硬度测试和耐磨性测试等。
强度测试可以检测材料的强度和韧性，通常使用拉伸试验、压缩试验和冲击试验等方法。
硬度测试用于测量材料的硬度，其中最常用的方法是洛氏硬度测试和布氏硬度测试。
耐磨性测试可以评估材料在摩擦和磨损条件下的性能，常用的方法包括滑动磨损试验和磨粒磨损试验。
三、材料选择在工程设计中，正确选择合适的材料对产品的性能和可靠性至关重要。
材料选择考虑的因素包括强度、硬度、耐腐蚀性、耐磨性、导热性和导电性等。
根据具体应用需求，工程师可以选择合适的材料来满足产品的要求。
例如，在汽车制造中，需要选择具有良好韧性和强度的材料来保证车身的安全性。
而在电子设备中，需要选用导电性能良好的材料来确保电路正常工作。
四、材料加工材料加工是将原始材料转化为实际产品的过程。
常见的材料加工方法包括铸造、锻造、挤压、深冲压和注塑等。
铸造是将熔化的金属或合金倒入模具中，得到所需形状的过程。
锻造是通过对金属材料进行加热和锻打，使其在压力作用下改变形状。
《金工实习》第2章 工程材料的基本知识
第2章工程材料的基本知识2.1 金属材料的主要性能用来制造零件的金属材料应具有优良的使用性能及工艺性能。
所谓使用性能，是指机器零件在正常工作情况下金属材料应具备的性能，它包括机械性能(或称之为力学性能)、物理和化学性能。
而工艺性能是指零件在冷、热加工制造过程中，金属材料应具备的与加工工艺相适应的性能。
2.2金属材料的机械性能所谓机械性能，是指零件在载荷作用下所反映出来的抵抗变形或断裂的性能。
机械性能指标是零件在设计计算、选材、工艺评定以及材料检验时的主要依据。
由于外加载荷性质的不同(例如拉伸、压缩、扭转、冲击及循环载荷等)，所以对金属材料的机械性能指标要求也将不同。
常用的机械性能指标包括：强度、硬度、塑性、冲击韧性及疲劳强度等。
一. 强度金属材料在外力作用下抵抗破坏(过量的塑性变形或断裂)的性能叫做强度。
由于外力的作用方式有拉伸、压缩、弯曲、剪切等，所以强度也分为：抗拉强度、抗压强度、抗弯强度、抗剪强度、屈服强度。
一般以测定材料的抗拉强度（σb）为主。
二. 硬度硬度是衡量金属材料软硬程度的指标。
目前常用的测定硬度的方法为压入法。
它是用特定的几何形状压头在一定载荷作用下，压入被测试样材料表面，根据被压入的程度来测定其硬度值。
所以硬度值的物理意义是金属材料表面抵抗局部压入塑性变形的能力。
常用的硬度的指标有：布氏硬度(HBS或HBW)及洛氏硬度(HRA、HRB、HRC)。
1. 布氏硬度布氏硬度测定原理是用一定大小的载荷将一定直径的淬火钢球或硬质合金球压入被测金属表面，保持一定时间后卸载，根据载荷P和压痕的表面积F凹求出应力值作为布氏硬度值。
布氏硬度试验法用于测定硬度不高的金属材料，如铸铁、有色金属、一般经退火、正火后的钢材等。
2. 洛氏硬度洛氏硬度测定原理是以测量压痕深度为硬度的计量指标，由于采用了不同的压头及载荷，可用来测量从极软到极硬的金属材料的硬度。
洛氏硬度的三种标度(HRA、HRB、HRC)中，常用的是HRC洛氏硬度，它采用金刚石圆锥体做压头，可用来测量硬度很高的材料，如淬火钢、调质钢等。
金属材料加工基础
第二章金属材料加工基础本章内容及要求1.本章共两节，教授课时2学时，通过本章学习，要掌握金属材料的两种加工方法，即铸造和压力加工，的分类、特点、工艺过程及应用。
2.1 铸造2.2 金属的压力加工2.重点是砂型铸造和锻造的工艺工程，特点与应用。
3.要求：①掌握砂型铸造的工艺过程、特点与应用；②了解几种特种铸造的工艺特点；③了解铸造与压力加工的应用特点；④掌握锻造的工艺工程，特点与应用；⑤了解板料冲压、轧制、挤压和拉拔的工艺过程。
具体内容第一节铸造一、铸造生产概述1.什么是铸造：铸造是液态金属成形的方法。
是熔炼金属、制造铸型并将熔融金属浇入铸型、凝固后获得成形毛坯或零件的一种生产方法，是机器零件成形的主要方法之一。
2.铸造的应用：应用广泛：在汽车、拖拉机中铸件重量约占60％～70％，在金属切削机床中约占70％～80％，在重型机械、矿山机械、水力发电设备中约占85％以上。
在铸造生产中应用最广泛的金属材料有各种铸铁、铸钢和青铜、黄铜、铝合金以及锌合金等有色金属材料，不同的铸造材料具有不同的铸造性能，它与铸件的质量密切相关。
3.铸造的特点：1)铸造是液态成形。
由于液态金属易于成形，因而能铸造出各种尺寸形状复杂的铸件。
铸件的轮廓尺寸可小至几毫米，大至几十米，重量可从几克到数百吨，几乎可以铸造出任何形状的铸件，特别是内腔很复杂的铸件，这是其它成形方法难以达到的。
2)对于一些不能或不宜用锻压、焊接生产的铸铁件、青铜件等，铸造是一种较好的成形方法。
绝大多数金属材料均能用铸造方法生产铸件。
3)铸造用原材料来源广，价格低廉，材料消耗和切削加工费少，生产周期短，因而铸件成本较低。
4)铸造生产工序多，每一道工序都将直接或简接地影响铸件的最终质量。
特别是铸造原材料、熔炼质量、铸造方法和浇注工艺对铸件所产生的缩孔、缩松、气孔、夹渣、夹杂物和裂纹等缺陷都有很大影响。
4.铸造方法：1)砂型铸造：目前砂型铸造仍是最主要的铸造方法，生产的铸件约占铸件总产量的80％以上。
材料工程基础答案
（3）奥氏体+铁素体两相区控制轧制：
8.板料冲压主要包含哪些内容？分别说明各种冲压工艺的特点及其应用范围。
四、金属热处理原理及工艺
1.简述奥氏体化的过程及奥氏体晶粒大小的影响因素。
钢加热时奥氏体的形成过程过程称为奥氏体化。
以奥氏体为例：奥氏体的形核—奥氏体长大—剩余渗碳体溶解—奥氏体均匀化
M转变不彻底，总要残留少量A。残余A的质量分数与Ms、Mf的的高低有关。A中的碳质量分数越高，Ms、Mf越低，残余A质量分数就越高。w(c)>0.6％，标上A’（5）
马氏体的硬度很高，含碳量越高马氏体的硬度越高（6）A转变为M时体积会膨胀
5.什么是贝氏体组织？上贝氏体、下贝氏体及粒状贝氏体的形貌特征如何？
炼钢生铁：即白口生铁，碳以Fe3C形式存在，断面呈银白色
特种生铁：高锰、高硅生铁
（2）高炉煤气：含CO、CO2、CH4、H2等
（3）炉渣
3高炉炼铁的主要理化过程有哪些？主要的反应有哪些？
1）燃烧过程:C＋O2——CO2↑
CO2在上升过程中：CO2＋C——CO↑
2）溶剂分解:CaCO3——CaO＋CO2↑
用油淬则不易淬硬，容易产生软点。
优点：操作简单，容易实现机械化和自动化。
冷却速度，减小组织应力，从而减小工件的变形，开裂的倾向。
缺点：操作复杂，对工人技术水平要求高。
分级淬火:优点：淬火时工件内部温度均匀，组织转变几乎同时进行，因而减小了内应力，显著降低了变形开裂倾向。
6.何谓魏氏组织？它的形成条件如何？对钢的性能有何影响？如何消除？
魏氏组织：奥氏体晶粒上生长出来的铁素体或渗碳体近乎平行，呈羽毛状或呈三角形状，其间存在着珠光体组织，这种组织称为魏氏体
金属材料加工基础
▪ 设计原那么：
▪ 冒口的凝固时间必须大于或等于铸件被补缩局 部的凝固时间；
▪ 冒口应具有足够大的体积，以保证有足够的金 属液补充铸件内部的体收缩。
▪ 在铸件凝固时，冒口与被补缩部位之间应有通 畅的补缩通道。
冷铁
作用：是为了加速铸件厚壁局部的冷却，使 其与邻近部位同时凝固，防止出现缩孔、缩 松等缺陷。
1.8 mm
波音747蒙皮
< 6 mm 薄 板
0.1 mm
饮料罐
0.008 mm 香 烟 铝 箔
2、主要工艺类型
根据轧辊轴线与坯料轴线方向的不同，轧制可分 为纵轧、横轧、斜轧和楔横轧。
➢ 纵轧：轧辊轴线与坯料轴线方向垂直。
固定芯杆
移动芯杆
无芯杆
芯杆＋凹轧 辊
几种常见的管材轧制工艺
➢ 横轧：轧辊轴线与坯 料轴线方向平行，坯 料在转向一样的两轧 辊间转动并产生变形。
三、特种铸造
1、金属型铸造
➢ 定义：金属型铸造是指利用金属材料制成铸型， 在重力作用下将熔融金属浇注到铸型中制造铸件 的一种铸造方法，也称永久型铸造。工艺过程与 砂型铸造类似。
➢ 工艺过程：
视频3：金属型铸造
➢特点和应用： ➢可重复使用，生产效率高，劳动条件好，
但本钱高； ➢铸件精度高，外表粗糙度较低； ➢金属散热性能好，晶粒细化，机械性能好； ➢不透气且无退让性，易造成铸件浇缺乏或
视频10：镦粗
视频11：拔长
视频12：弯曲
错移：是将坯料的一局部相对于另一局部错开， 但仍保持两局部轴线平行。
冲孔：是利用冲头在坯料上冲出透孔或不透孔的 锻造方法。
扩孔：是减小空心坯料壁厚而增加其内、外径的 锻造工序。冲头扩孔、芯轴扩孔、辗压扩孔
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金属材料加工方法
状态 过程
特点 缺点
尺寸和形
铸造 液态 凝固 状复杂， 工序复杂
适用面广
压力加工
固态
压力下塑 性变形
形状简单
低塑性材 料不适用
切去坯料 切削加工 固态 上多余的
材料
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材料消耗 量大
本章主要内容
2.1 铸造
砂型铸造 特种铸造
2.2 金属压力加工
轧制 挤压 拉拔 锻造 冲压
\浇注
\清理
（3）特点
\铸件尺寸精确、表面光洁，不存在起 模，分型面等问题
\可铸造出形状复杂的铸件 \适于各种铸造合金，尤其是高熔点合金 \材料昂贵、工艺过程复杂、工序繁多、
生产周期长 \难以实现全自动化和机械化
3、消失模铸造
（1）定义：用泡沫塑料聚苯乙烯制成带有浇冒系统 的模型，覆上涂料，用砂造型，不需取模，直接 浇注的铸造生产方法。浇注时，高温金属液将模 型气化使之消失，取代其位置，冷凝后获得铸件
（2）生产准备 ¾ 模样和芯盒的设计
z 模样：为获得与铸件形状和尺寸相适应 的铸型空腔而设计的与铸件形状和尺寸 相适应的模子。
z 型芯：用来形成有孔或中空铸件的内腔
芯盒：用于制造型芯的工艺装备
（2）生产准备 ¾ 模样和芯盒的设计
z 模样：为获得与铸件形状和尺寸相适应 的铸型空腔而设计的与铸件形状和尺寸 相适应的模子。
\内冷铁：采用与铸件材质相同或相近的材料 直接插入需要激冷处的型腔内，随后与浇注 金属熔接在一起，成为铸件的一部分。
\外冷铁：只与铸件上被激冷 部位表面相接触而不熔接，
可重复使用。
⑤确定主要工艺参数 • 机械加工余量：为切削加工而加大的尺寸；
孔、槽、台阶等特别是弯曲孔
• 铸造收缩率：铸件固态收缩时尺寸减少的百分率 • 拔模斜度：为了从砂箱中起模或从芯盒中取芯方
铸件合金熔点不能太高
2、熔模铸造 失蜡铸造， 精密铸造
（1）定义：利用易熔材料（如蜡）制成模 型，并在模型表面粘结一定厚度的耐火材 料，然后将模型熔失而使金属液充满型腔 的一种铸造方法
（2）工艺过程
熔 \蜡模制作:压型制造-蜡模制造-组装蜡模 模 \制壳：挂涂料—撒砂—硬化 制 \脱蜡 作
\焙烧：去除挥发物和水分，提高强度
7、连续铸造
（1）定义：将熔融金属液 连续不断地浇入到结晶 器中，凝固的铸件不断 从结晶器的另一端被引 出，从而获得任意长度 的等截面铸件的铸造方 法。
（2）特点
\金属的冷却速度快，组织致密，机械 性能好；
\不用造型，不需要浇注系统，简化了 工艺，提高了生产效率
重力作用下铸造
液态金 属成型
外力作用下铸造
2.基本生产过程 3. 特点
2.基本生产过程 （1）技术准备
（2）生产准备 （3）工艺过程
浇注位置选择 分型面选择 浇注系统设计 补缩系统设计 主要工艺参数
①确定浇注位置
质量要求较高
重要的加工表面 大平面
下部或侧面
薄壁部分
易产生缩孔的部分 上部或侧面
尽量减少芯子的数量
②分型面的选择
砂型铸造
型砂
重力作用
模型的材料 外力作用 特种铸造
（2）特种铸造 金属型铸造 熔模铸造 制作模型的材料 消失模铸造 压力铸造 低压铸造 外力作用 离心铸造 连续铸造
特种铸造
1、金属型铸造
（1）定义：利用重力将液态金属浇入金属铸型中获 得铸件的一种铸造方法。工艺过程与砂型铸造类 似。
（2）工艺过程
（2）工艺过程 \预热与喷涂料 \闭合铸型，注入金属 \压铸 \取出铸件
（3）特点
\高压充填铸型速度快、生产效率高、周期 短、易实现机械化和自动化
\铸型导热迅速，铸件组织致密，晶粒细小， 强度高，耐磨性和耐蚀性好。
\高压充型凝固速度快，排气困难，铸件存在 疏松、气孔等缺陷，不宜进行热处理及高温 工作。
砂型铸造 金属型铸造 熔模铸造 消失模铸造
压力铸造 低压铸造 离心铸造 连续铸造
表.常用铸造方法与砂型铸造方法的比较
铸造种类 砂型 熔模
金属型
低压
压力
离心
适用范围
不限制
碳钢和 合金钢
有色合金
黑色金属, 铜合金
适用铸件 的大小及 不限制 重量范围
一般 <25kg
中小件，铸 钢可达数吨
中小件最 重可达数 百千克
3、铸造的缺点：
\生产工序多 \铸件质量不稳定，废品率高
1
4、铸造生产方法 z最主要的铸造方
法，总产量80%以上
¾ 砂型铸造
z工序较多，铸造缺
¾ 特种铸造
陷，废品率高
熔模铸造
压力铸造
七 种
常
低压铸造
见
的
消失模 铸造
特种铸造
金属型 铸造
特 种 铸
造
方
连续铸造
离心铸造
法
砂型铸造
1.定义 用型砂制成铸型(砂型)，然后注满 液体金属，并冷却成形的方法。
一般中小 型铸件
中小件
金属利用 率%
70
90
70
80
95
70～90
内部质量 结晶粗 结晶粗 结晶细 结晶细 结晶细 结晶细
生产率
可达240 箱/h
中等
中等
中等
高
高
刀具、机 发动机、汽 发动机、 汽车、照 各种套、
应用举例
各类铸 件
械叶片、 车、飞机、 电风设备 拖拉机、电
电器零 件；叶
相器材国 环、筒、 防工业零 辊、叶轮
铸 型
z 工序：填砂、紧实、起模
¾ 合箱：把砂型和砂芯按要求组合在一起
¾ 浇注
¾ 落砂和清理
5
2.基本生产过程 （1）技术准备
浇注位置选择 分型面选择 浇注系统设计 补缩系统设计 主要工艺参数
（2）生产准备
模样和芯盒的设计 型砂的制备
造型和造芯
（3）工艺过程 合箱
浇注
落砂和清理
3、特点 ¾ 不受铸件材质、尺寸和生产批量的限制； ¾ 设备简单、投资少，价格低廉，应用广泛； ¾ 属于一次性铸造成形，造型工作量大； ¾ 铸件精度和表面质量差； ¾ 缺陷多，废品率高，机械性能较差。
2.1 铸造
1、定义：铸造生产是熔炼 金属、制造铸型并将熔融 金属浇入铸型、凝固后获 得成形毛坯或零件的一种 生产方法。
2、铸造的优点：
\液态成型，可铸造任何形状的铸件
\铸件的形状、尺寸与零件接近，可节省 金属材料和减少切削加工工作量
\适应性广，大多数金属都可用铸造方法 生产铸件Hale Waihona Puke \设备投资少，铸件成本相对较低
便，垂直于分型面的侧壁在制造模型 时，必须要做出一定的斜度
• 铸造圆角：相交壁的交角做成圆弧过渡，防止在
尖角处产生冲砂而掉角或因应力集中 产生裂纹
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2.基本生产过程 （1）技术准备
（2）生产准备 （3）工艺过程
浇注位置选择 分型面选择 浇注系统设计 补缩系统设计 主要工艺参数
模样和芯盒的设计
型砂的制备
\组成部分 浇口杯 直浇道 横浇道 内浇道
\设计原则： 确保液态金属能够平稳而合理地充满型腔;
考虑合金充型能力 浇注温度：合金熔点以上100-150℃
浇注条件 充型压力：损坏砂型 浇注速度：损坏砂型，不易排气
蓄热能力 铸型条件 铸型温度
铸型中的气体：排气孔或冒口
铸件结构：壁薄，形状复杂
④ 补缩系统设计 \合金收缩：液态金属在凝固，冷却过程 中，其体积和尺寸缩小的现象 \铸件外形尺寸减小，影响铸件尺寸精度 \产生应力、变形和裂纹 (1) 铸造应力 收缩应力，热应力，相变应力 (2) 变形 (3) 裂纹
\金属型：不适用于高熔点合金（如钢、铸铁 等）
\成本高
5、低压铸造
（1）定义：液态金属 在低气体压力作用下 （0.02～0.06MPa） 从坩埚中自下而上地 充填型腔并凝固而获 得铸件的铸造方法。
（2）特点 \适用于各种铸型,充型压力和速度易于控制， \冲型平稳,对铸型冲刷力小，铸件组织致密， 机械性能较好 \金属利用率高，浇口设在下型底部，不设冒口 \充型能力强,利于大型薄壁铸件的成型
6、离心铸造
1）定义：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。 离心铸造在离心铸造机上进行，主要用于 生产圆筒形铸件。
2）种类： 立式离心铸造—铸件上薄下厚 卧式离心铸造
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3）特点 \离心力,铸件组织致密，力学性能好 \不使用型芯即可获得中空圆柱形铸件 \可提高金属的充型能力，适用于流动性 较差的金属 \金属利用率高，无需浇注系统和冒口 \内腔为自由面，精度难以控制 \离心力,易产生密度偏析
z 型芯：用来形成有孔或中空铸件的内腔
芯盒 型芯头：合箱时起固定和放置 和支撑作用
¾ 型（芯）砂的制备
z 技术要求：应具有一定的强度、透气 性、溃散性、耐火度等。
z 成分配比：
型砂
煤粉， 木屑
原砂
稀释剂
粘结剂
石
铬
锆
英
铁
英
砂
矿
砂
砂
水
粘
水
树
溶
玻
剂
土
璃
脂
（3）工艺过程
（3）工艺过程
¾ 造型和造芯
z 分类：手工造型和机械造型
加强金属型的排气
预热金属型
保护铸型
喷刷涂料：耐火涂料 调节各部分冷却速度
合理的浇注温度
蓄气和排气能力
适当的开型时间
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（3）特点
永久型铸造
金属型复用性好