20140220金属工艺学绪论第一章1
合集下载
金属工艺学第一章
洛氏硬度标尺选用原则：
A 标尺采用金刚石压头，60kg的载荷，测量范围为20~88HRA。适 用于测定坚硬或薄硬材料的硬度。如硬质合金、渗碳后淬硬钢、经硬化处 理的薄钢带、薄钢板等。 C 标尺采用金刚石压头，150kg的载荷，测量范围为20～70HRC。当试 样硬度低于20HRC时，金刚石压头压入试样过深，由于压头几何形状所 造成的误差增大，测量结果不准确，一般要选用B标尺；当试样硬度大于 70HRC时，压头尖端产生的压力过大，金刚石容易损坏，一般采用检测 力较小，压入很深度较小的A标尺。适应于炭钢、工具钢及合金钢等经过 淬火及回火处理的试样的硬度试验。 B 标尺采用钢球压头，100kg的载荷，硬度范围为20～100HRB，当试 样硬度小于20HRB时，多数情况下金属开始蛹变，变形延续很长时间， 测量结果不容易准确；当试样硬度大于100HRB时，由于钢球压头可能变 形，以及压入深度太小．影响精确测量，均可能造成误差。用来测量有色 金属、合金及退火钢等低硬度零件的硬度。
疲劳
5.疲劳 材料在循环应力的应变作用下,在一处或几处 产生局部永久性累积损伤,经一定循环次数后产 生裂纹或突然发生完全断裂的过程,称为疲劳.
金属疲劳的判据是疲劳强度。
疲劳
据统计，机械零件 断裂中有80%是由 于疲劳引起。
对称循环交变应力
疲劳曲线与疲劳极限
试验证明，金属材料所受最大交变应力 σmax 愈大，则断裂前所受的循环周次N （定义为疲劳寿命）愈少，这种交变应力 σmax 与疲劳寿命N的关系曲线称疲劳曲线 或S—N曲线 工程上规定，材料经受相当循环周次不发 生断裂的最大应力称为疲劳极限，以符号 σ-1表示。
σ b=Fb/S0
式中：
(MPa)
Fb—最大外力 （N） S0—试样横截面积 （mm2） 上述两指标是按照GB/T228-1987标准将待测试材料制成标准拉伸试 样，在拉伸试验机上通过拉伸试验法测得。
金属工艺学--绪论页PPT文档
金属工艺学
绪论
一、学习本课程的目的和意义
《金属工艺学》是一门研究金属性质、 铸造、锻压、焊接和切削加工的综合性 的专业基础课。通过对金属工艺学内容 学习，了解和掌握金属材料及机械零件 加工工艺的基础知识，为学习后续有关 课程，并为以后从事涉及机械设计与制 造方面的工作打下良好的基础。
二、本课程的主要内容
• 青铜器时代的开始：约公元前 3000年开始。
• 铁器时代的开始：约公元前 1400年开始。
• 铝器的使用：19世纪末。
鼎
鬲(li)
甗(yan)
觥(gong)
角
斝(jia)
觚(gu)
尊
司母戊大方鼎
鼎高133厘米， 长110厘米，宽 78厘米，重 832.84公斤，是 目前发现的最大 青铜器。充分显 示出商代青铜铸 造业的生产规模 和技术水平。
• 通过本节课的学习，我们知道 了学习《金属工艺学》的目的 和意义、本课程的主要内容， 还有我国在金属工艺方面的发 展及不足，最后提出了学习本 课程应达到的要求。
谢谢！
xiexie!
机械工程材料基础 金属材料与热处理
热加工工艺基础
铸造、锻压与焊接
机械加工工艺基础 切削加工、表面加工
产工 品艺 设设 计计
熔炼
Байду номын сангаас
铸造
下料 选
机械加工
钣金加工 焊 接 材
下料 锻压
最或
热 机 终表
处 理
械 加 工
热面 处处 理理
装配检验 包装出厂
机械零件常规制造工艺流程
三、我国金属材料和加工工艺的发展
四羊方尊
造型精致，风格独特 制作技艺高超，装饰 手法巧妙。经有关考 证，它是用传统的分 铸法制作而成的。首 先铸出羊角及龙头等 饰件，再经合范浇铸， 使其成为整体，这里 充分展示了古人的聪 明智慧，杰出的铸造 技巧恰到好处，匠心 独具 。
绪论
一、学习本课程的目的和意义
《金属工艺学》是一门研究金属性质、 铸造、锻压、焊接和切削加工的综合性 的专业基础课。通过对金属工艺学内容 学习，了解和掌握金属材料及机械零件 加工工艺的基础知识，为学习后续有关 课程，并为以后从事涉及机械设计与制 造方面的工作打下良好的基础。
二、本课程的主要内容
• 青铜器时代的开始：约公元前 3000年开始。
• 铁器时代的开始：约公元前 1400年开始。
• 铝器的使用：19世纪末。
鼎
鬲(li)
甗(yan)
觥(gong)
角
斝(jia)
觚(gu)
尊
司母戊大方鼎
鼎高133厘米， 长110厘米，宽 78厘米，重 832.84公斤，是 目前发现的最大 青铜器。充分显 示出商代青铜铸 造业的生产规模 和技术水平。
• 通过本节课的学习，我们知道 了学习《金属工艺学》的目的 和意义、本课程的主要内容， 还有我国在金属工艺方面的发 展及不足，最后提出了学习本 课程应达到的要求。
谢谢！
xiexie!
机械工程材料基础 金属材料与热处理
热加工工艺基础
铸造、锻压与焊接
机械加工工艺基础 切削加工、表面加工
产工 品艺 设设 计计
熔炼
Байду номын сангаас
铸造
下料 选
机械加工
钣金加工 焊 接 材
下料 锻压
最或
热 机 终表
处 理
械 加 工
热面 处处 理理
装配检验 包装出厂
机械零件常规制造工艺流程
三、我国金属材料和加工工艺的发展
四羊方尊
造型精致，风格独特 制作技艺高超，装饰 手法巧妙。经有关考 证，它是用传统的分 铸法制作而成的。首 先铸出羊角及龙头等 饰件，再经合范浇铸， 使其成为整体，这里 充分展示了古人的聪 明智慧，杰出的铸造 技巧恰到好处，匠心 独具 。
金属工艺学绪论
洛氏硬度视频
PPT文档演模板
金属工艺学绪论
5 韧性
¬ 定义：材料断裂前吸收变形能量的能力称为韧性。
常用指标是冲击韧度αk 数学表达式： αk = Ak / S
Ak是冲击功（表盘读出），J S是冲击横截面积，cm2 冲击值的大小受形状、表面粗糙度、内部组织 的影响较大，还与冲击时的环境温度有关，一般作 为参考，不直接参与强度计算。
注意：汽车轮胎要定期更换，防止疲劳爆胎。
金属工艺学绪论
二 材料的物理化学及工艺性能
¬ 1 物理性能：密度、熔点、热膨胀性、放射性导热 导电及导磁性等。
航天航空上用密度小的铝、镁、钛合金；电机 电器等考虑金属的导电性、导磁性；培育农产品育 苗使用放射性元素对之产生变异（山西忻州的钴60 事件教训惨重）（铅罐铅板防辐射）。
PPT文档演模板
金属工艺学绪论
2 化学性能
¬ 化学性能：主要是指在常温或高温下，抵抗介质 腐蚀的能力，如耐酸性、耐碱性、耐 盐性及抗氧化性等。
常温下金属硬币化学性能稳定，用白铜或黄 铜或铝合金做的（第五套硬币：一元钢芯镀镍工 艺、五角铜合金、一角铝合金）。
船体保护：主 要是耐盐腐蚀
PPT文档演模板
¬ 输电线（地上） ¬ 电缆线（地下） ¬ 消除电弧（银箔） ¬ 银→铜→铝（导电性）
PPT文档演模板
金属工艺学绪论
3 金属的导热性
¬ 电脑散热系统，用铝合金； ¬ 暖气片（金属）； ¬ 空调（紫铜管）；
PPT文档演模板
金属工艺学绪论
4 各种金属锅
¬ 铁锅，铝锅，铜锅，陶粒锅，复合锅，不锈 钢锅(Mn超标)等；
金属工艺学绪论
PPT文档演模板
2020/12/20
金属工艺学绪论
PPT文档演模板
金属工艺学绪论
5 韧性
¬ 定义：材料断裂前吸收变形能量的能力称为韧性。
常用指标是冲击韧度αk 数学表达式： αk = Ak / S
Ak是冲击功（表盘读出），J S是冲击横截面积，cm2 冲击值的大小受形状、表面粗糙度、内部组织 的影响较大，还与冲击时的环境温度有关，一般作 为参考，不直接参与强度计算。
注意：汽车轮胎要定期更换，防止疲劳爆胎。
金属工艺学绪论
二 材料的物理化学及工艺性能
¬ 1 物理性能：密度、熔点、热膨胀性、放射性导热 导电及导磁性等。
航天航空上用密度小的铝、镁、钛合金；电机 电器等考虑金属的导电性、导磁性；培育农产品育 苗使用放射性元素对之产生变异（山西忻州的钴60 事件教训惨重）（铅罐铅板防辐射）。
PPT文档演模板
金属工艺学绪论
2 化学性能
¬ 化学性能：主要是指在常温或高温下，抵抗介质 腐蚀的能力，如耐酸性、耐碱性、耐 盐性及抗氧化性等。
常温下金属硬币化学性能稳定，用白铜或黄 铜或铝合金做的（第五套硬币：一元钢芯镀镍工 艺、五角铜合金、一角铝合金）。
船体保护：主 要是耐盐腐蚀
PPT文档演模板
¬ 输电线（地上） ¬ 电缆线（地下） ¬ 消除电弧（银箔） ¬ 银→铜→铝（导电性）
PPT文档演模板
金属工艺学绪论
3 金属的导热性
¬ 电脑散热系统，用铝合金； ¬ 暖气片（金属）； ¬ 空调（紫铜管）；
PPT文档演模板
金属工艺学绪论
4 各种金属锅
¬ 铁锅，铝锅，铜锅，陶粒锅，复合锅，不锈 钢锅(Mn超标)等；
金属工艺学绪论
PPT文档演模板
2020/12/20
金属工艺学绪论
金属工艺学1.1
• （2）制造质量要求高
• 模具制造不仅要求加工精度高，而且还要求加工表面质量好。一般来 说，模具工作部分制造公差应控制在±0.01mm；工作部分的表面粗 糙度Ra要求小于0.8um。
• （3）形状复杂
• 模具的工作部分一般都是二维或三维复杂曲面，而不是一般机械的简 单几何体。
• （4）材料硬度高
• 模具实际上相当于一种机械加工工具，硬度要求高，一般采用淬火工 具钢或硬质合金等材料，采用传统的机械加工方法制造有时十分困难。
• 二、计算机技术 • 1、模具CAD/CAM/CAE技术是模具设计制造的发展方向。主要Fra bibliotek括以下几部分内容：
• （1）CAD/CAM技术。用于建模和为数控加工提供 NC程序。
• （2）CAE技术。主要是针对不同的模具类型，以相 应的基础理论，通过数值模拟方法达到预测产品成型 过程的目的，改善模具设计。
相关参数设定等)设计，即总成设计。 • (3)生产准备
• 成型件材料、模块等坯料加工；标准零、部件配购；根据造型设计， 编制NC、CNC加工代码组成的加工程序；以及刀具、工装等。
• (4)模具成型零什加工 • 根据加工工艺规程，采用NC、CNC加工程序进行成型加工、孔系加
工；或采用电火花、成型磨削等传统工艺进行加工，以及相应的热处 理工艺。
• （3）仿真技术。主要是检测模具数控加工的NC程序， 减少实际加工过程中的失误。
• （4）网络技术。通过局域网和广域网达到异地同步 通信，达到及时解决问题的目的。
• 2、新一代模具CAD/CAM软件技术 • 目前英、美、德等国开发的模具软件，具有新
但是，用机械加工方法加工形状复杂的工件时，其加工速度很 慢，高硬度材料难以加工。
金属工艺学
金属工艺学绪论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，主要讲述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，金属零件的加工工艺过程和机构工艺性。
第一篇 金属材料的基本知识第一章 金属材料的主要性能第一节 金属材料的力学性能金属材料的力学性能是金属材料在力的作用下所表现出来的性能。
一、强度与塑性1.强度金属材料的抗变形能力（永久变形）和断裂能力称之为强度。
抵抗能力越大，则强度越高。
2.塑性塑性是指金属材料受力后在断裂之前产生不可逆永久变形的能力。
断面收缩率是指试样拉断后，缩颈处面积变化量与原始横截面积比值的百分率。
⨯-=0l s s ψ100% 二、硬度 硬度是指金属材料抵抗其他更硬物体压入其表面的能力。
（1）布氏硬度 102.O SF H B W ⨯=（2）洛氏硬度（3）维氏硬度三、韧性冲击韧性是指金属材料在断裂前吸收变形能量的能力。
韧性主要反映了金属抵抗冲击力而不断裂的能力。
韧性好的金属抗冲击的能力强。
S A k k =α 四、疲劳强度 金属材料在无数次交变载荷的作用下而不发生断裂的最大应力称为疲劳强度，用1-σ表示。
提高疲劳强度的措施：通过改善零件的结构形状，避免应力集中，改善表面粗糙度，进行表面热处理和表面强化处理等可以提高材料的疲劳强度。
第二节 金属材料的物理、化学及工艺性能一、物理性能金属材料的物理性能主要有密度、熔点、热胀冷缩、导热性、导电性和磁性等。
二、化学性能金属材料的化学性能主要是指在常温或高温时，抵抗各种介质侵蚀的能力。
三、工艺性能工艺性能是指是否易于进行冷、热加工的性能。
第二章 铁碳合金第一节 纯铁的晶体结构及其同素异形体转变一、纯铁晶体结构及同素异晶转变晶体：原子在空间呈规律性排列。
结晶：金属的结晶就是金属液态转变为晶体的结构。
过冷度：理论结晶温度与实际结晶温度之差，称为过冷度。
晶核：液态中先出现一些极小晶体，称为晶核。
晶粒：每个晶核长成的晶体称为晶粒。
金属工艺学
等四个部分按顺序组成。
例如：Q235－A· F即表示屈服点数值为235 MPa的A级沸腾钢。
b．优质碳素结构钢 使用时一般均需热处理以提高其力学性能，常用来制 造比较重要的零件。 优质碳素结构钢的牌号以两位数字表示，数字代表该钢平均含碳量的万分 数，例如钢号45，其平均含碳量为0.45%的优质碳素结构钢。 10~25号钢：含碳量低，强度低，塑性和韧性好，并且有良好的焊接性能， 常用作承载不大、韧性要求高的零件，还常做冲压件、焊接件。 30~55号钢：经热处理后具有较高的强度和韧性，广泛用来制造在机器结 构中受力的齿轮、轴、键、重要的螺钉等。 60号以上的钢：经热处理后具有高的强度、硬度和好的弹性，主要用来制
硬而脆
（三）机械混合物
由两种以上的相按一定比例混合而成。 例如：F和Fe3C以片层相间的形式混合,C=0.77%。 F Fe3C 这是钢中的一种重要组织，叫做珠光体（P）。 珠光体是两相组织。
造弹簧。
c．碳素工具钢 这类钢用来制造低速切削刀具、量具和冲压或冷拉模具。
因此，必须具有高的硬度和耐磨性，这只有在含碳量足够高的钢经淬火后 才能获得，故碳素工具钢都是高碳钢。
牌号：由汉语拼音字母“T”和数字组成，数字表
示平均含碳量的千分之几。
例如：T7表示平均含碳量为0.7%的碳素工具钢。 高级优质碳素工具钢在牌号后而再附以字母“A”，
b.按钢的质量分类
ws≤0.045% wP ≤0.045% 优质钢： ws≤0.035% wP ≤0.035% 特殊优质钢： ws≤0.020% wP ≤0.020%
普通钢： 结构钢： 工具钢： 沸腾钢： 镇静钢：
c.按钢的用途分类
d.按脱氧程度分类
半镇静钢： 特殊镇静钢：
金属工艺学
绪论金属工艺学是一门研究有关制造金属机件的工艺方法的综合性技术学科. 主要内容:1 常用金属材料性能2 各种工艺方法本身的规律性及应用.3 金属机件的加工工艺过程、结构工艺性。
热加工：金属材料、铸造、压力加工、焊接目的、任务：使学生了解常用金属材料的性质及其加工工艺的基础知识，为学习其它相关课程及以后从事机械设计和制造方面的工作奠定必要的金属工艺学的基础。
[以综合为基础，通过综合形成能力]第一篇金属材料第一章金属材料的主要性能两大类：1 使用性能：机械零件在正常工作情况下应具备的性能。
包括：机械性能、物理、化学性能2 工艺性能：铸造性能、锻造性能、焊接性能、热处理性能、切削性能等。
第一节金属材料的机械性能指力学性能---受外力作用反映出来的性能。
一弹性和塑性：1弹性：金属材料受外力作用时产生变形，当外力去掉后能恢复其原来形状的性能。
力和变形同时存在、同时消失。
如弹簧：弹簧靠弹性工作。
2 塑性：金属材料受外力作用时产生永久变形而不至于引起破坏的性能。
（金属之间的连续性没破坏）塑性大小以断裂后的塑性变形大小来表示。
塑性变形：在外力消失后留下的这部分不可恢复的变形。
3 拉伸图金属材料在拉伸过程中弹性变形、塑性变形直到断裂的全部力学性能可用拉伸图形象地表示出来。
以低碳钢为例ζbζkζsζeε（Δl）将金属材料制成标准式样。
在材料试验机上对试件轴向施加静压力P，为消除试件尺寸对材料性能的影响，分别以应力ζ（即单位面积上的拉力4P/πd2）和应变（单位长度上的伸长量Δl/l0）来代替P和Δl，得到应力——应变图1）弹性阶段oeζe——弹性极限2）屈服阶段：过e点至水平段右端ζs——塑性极限，s——屈服点过s点水平段——说明载荷不增加，式样仍继续伸长。
（P一定，ζ=P/F一定，但真实应力P/F1↑ 因为变形，F1↓）发生永久变形3）强化阶段：水平线右断至b点P↑变形↑ζb——强度极限，材料能承受的最大载荷时的应力。
(第一章-第六章)金属工艺学-
（一）、布氏硬度
１、布氏硬度的试验原理是用一定直径的淬火钢球或硬质合 金球，以规定的试验力压入试样表面，经规定的保持时间后， 去除试验力，测量试样表面压痕直径d，然后根据压痕直径d计 算其硬度值。布氏硬度值是球面压痕单位表面积上所承受的平 均压力。
２、当压头为淬火钢球时，硬度符号为HBS，适用于布氏硬度 值低于450的金属材料，如灰铸铁、有色金属及经退火、正火和 调质处理的材料；当压头为硬质合金钢时，硬度符号为HBW， 适用于布氏硬度值为450~650的金属材料。
bFb/S0(MPa)
式 中 ： Fb是 试 样 承 受 的 最 大 拉 伸 力 ， N； S0是 试 样 的 原 始 横 截 面 积 ， mm2
（三）、塑性判据 塑性：断裂前材料发生不可逆永久变形的能力。 常用的塑性判据是材料断裂时最大相对塑性变形，如拉
伸时的断后伸长率和断面收缩率。 １、断后收缩率：试样拉断后，标距的伸长与原始标距
规定非比例伸长应力是试样标距部分的非比例伸长达到 规定的原始标距百分比时的应力。
2、屈服点和规定残余伸长应力：在拉伸过程中力不增 加（保持恒定），试样仍能继续伸长时的应力称为材料的屈 服点（屈服极限），以 s 表示。屈服点是具有屈服现象的材 料特有的强度指标。是工程上极为重要的力学性能指标之一 ，也是大多数机械零件选材和设计的依据。
静载荷拉伸试验是工业上最常用的力学性能试验方
法之一。试验时在试样两端缓慢地施加试验力，使试样的 标距部分受轴向拉力，沿轴向伸长，直至试样拉断为止。
高塑性材料拉伸.swf 脆性拉伸AL.swf
从完整的拉伸试验和力-伸长曲线可以看出，试 样从开始拉伸到断裂要经过弹性变形阶段、屈服阶段 、冷变形强化阶段、缩颈与断裂阶段。
二、硬度：一个小的金属表面或很小的体积内抵抗弹性变形、 塑性变形或抵抗破裂的一种抗力，是一个由材料的弹性、强度 、塑性、韧性等一系列不同力学性能组成的综合性能指标，衡 量金属软硬程序的一种性能指标；硬度所表示的量不仅决定于 材料本身，而且还取决于试验方法和试验条件。
金属工艺学 第一章
形核率N (晶核数/s·cm3) 长大速度G (cm/s)
• 晶粒大小的控制
（1）增大过冷度 ；（2）变质处理；（3）振动
1）过冷度的影响
• 冷却速度愈大，过冷 度愈大。 • 实线部分，随着Δ T的 增大，形核率和长大 速度都大，且 N 的增加 比 G 增加的快，晶粒愈 细。
2）变质处理
• 在液态金属结晶前，特意加入某些合金，造成大量可以
• 金属材料抵抗冲击载荷作用而不破坏的能力叫 做冲击韧度。常用一次摆锤冲击试验来测定金 属材料的冲击韧度(大能量、一次冲断）。 • 试验表明，在冲击载荷不太大的情况下，金属 材料承受多次重复冲击的能力，主要取决于强 度。 • 冲击值对组织缺陷很敏感，因此冲击试验是生 产上用来检验冶炼、热加工、热处理等工艺质 量的有效方法。
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。
s-屈服点 b-开始发生缩颈现象
强度极限B
颈缩阶段
屈服极限S
强化阶段 屈服阶段 弹性极限P 弹性阶段
强度指标
•1.屈服点 在拉伸试验过程中，外力不增加(保持恒定)，但试样仍 然能继续伸长(变形)，这种现象称屈服。S点称屈服点， S
点对应的应力称屈服点应力。用符号σs表示。屈服点应力σs
可按下式计算： σs = Fs / A0 (MPa)
纯铁的晶格有体心立方和面心立方两种。
体心立方晶体结构
原子数1＋8 ×(1/8)=2 典型金属：-Fe、Cr、Mo、Na、Ba、Nb 性能特点：强度很高，塑性较好 致密度：68％（原子占有晶胞体积的百分数）
• 晶粒大小的控制
（1）增大过冷度 ；（2）变质处理；（3）振动
1）过冷度的影响
• 冷却速度愈大，过冷 度愈大。 • 实线部分，随着Δ T的 增大，形核率和长大 速度都大，且 N 的增加 比 G 增加的快，晶粒愈 细。
2）变质处理
• 在液态金属结晶前，特意加入某些合金，造成大量可以
• 金属材料抵抗冲击载荷作用而不破坏的能力叫 做冲击韧度。常用一次摆锤冲击试验来测定金 属材料的冲击韧度(大能量、一次冲断）。 • 试验表明，在冲击载荷不太大的情况下，金属 材料承受多次重复冲击的能力，主要取决于强 度。 • 冲击值对组织缺陷很敏感，因此冲击试验是生 产上用来检验冶炼、热加工、热处理等工艺质 量的有效方法。
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。
s-屈服点 b-开始发生缩颈现象
强度极限B
颈缩阶段
屈服极限S
强化阶段 屈服阶段 弹性极限P 弹性阶段
强度指标
•1.屈服点 在拉伸试验过程中，外力不增加(保持恒定)，但试样仍 然能继续伸长(变形)，这种现象称屈服。S点称屈服点， S
点对应的应力称屈服点应力。用符号σs表示。屈服点应力σs
可按下式计算： σs = Fs / A0 (MPa)
纯铁的晶格有体心立方和面心立方两种。
体心立方晶体结构
原子数1＋8 ×(1/8)=2 典型金属：-Fe、Cr、Mo、Na、Ba、Nb 性能特点：强度很高，塑性较好 致密度：68％（原子占有晶胞体积的百分数）
金属工艺学—绪论
金属工艺学
主讲：王## ##职业技术学院机电工程系
绪论
• 为什么要学习金属工艺学？ • 金属材料和加工工艺技术的发展. • 怎样才能学好金属工艺学？
金属零件工艺方法的综 合性技术基础课.
主 • 各种工艺方法本身的规律性及其在机械制造中的应 要 用和相互关系； 传 • 金属零件的加工工艺过程和结构工艺性； 授 • 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.
二、金属材料和加工工艺技术的发展
司马戊大鼎
出土于#### 侯家庄武官村 .此鼎形制雄 伟,重达 832.84公斤, 高达133厘米, 是迄今为止出
土的最大最重 的青铜器.
越王勾践剑 越王者旨於赐剑 越王州句复合剑 越王不寿剑
—>知识密集型 制造设备的发展：手工—>机械化—>单机自动化
—>刚性自动线—柔性自动线 —>智能自动化
汽 车 一 厂 车 身 车 间
P
O
L
O 底 盘 焊 接
三、怎样才能学好金属工艺学？
• 注意各章节的联系、学习、复习、巩固、应用、总结； • 要理解、要提问题、不能累计问题； • 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。
陶瓷亦称无机非金属材料，是指用天 然硅酸盐（粘土、长石、石英等）或 人工合成化合物（氮化物、氧化物、 碳化物、硅化物、硼化物、氟化物） 为原料，经粉碎、配置、成型和高温 烧制而成的无机非金属材料。
高 分 子 材 料 的 纳 米 化
制造技术的发展及特点
生产规模：少品种大批量—>单件小批量—>多品种变批量 生产方式：劳动密集型—>设备密集型—>信息密集型
主讲：王## ##职业技术学院机电工程系
绪论
• 为什么要学习金属工艺学？ • 金属材料和加工工艺技术的发展. • 怎样才能学好金属工艺学？
金属零件工艺方法的综 合性技术基础课.
主 • 各种工艺方法本身的规律性及其在机械制造中的应 要 用和相互关系； 传 • 金属零件的加工工艺过程和结构工艺性； 授 • 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.
二、金属材料和加工工艺技术的发展
司马戊大鼎
出土于#### 侯家庄武官村 .此鼎形制雄 伟,重达 832.84公斤, 高达133厘米, 是迄今为止出
土的最大最重 的青铜器.
越王勾践剑 越王者旨於赐剑 越王州句复合剑 越王不寿剑
—>知识密集型 制造设备的发展：手工—>机械化—>单机自动化
—>刚性自动线—柔性自动线 —>智能自动化
汽 车 一 厂 车 身 车 间
P
O
L
O 底 盘 焊 接
三、怎样才能学好金属工艺学？
• 注意各章节的联系、学习、复习、巩固、应用、总结； • 要理解、要提问题、不能累计问题； • 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。
陶瓷亦称无机非金属材料，是指用天 然硅酸盐（粘土、长石、石英等）或 人工合成化合物（氮化物、氧化物、 碳化物、硅化物、硼化物、氟化物） 为原料，经粉碎、配置、成型和高温 烧制而成的无机非金属材料。
高 分 子 材 料 的 纳 米 化
制造技术的发展及特点
生产规模：少品种大批量—>单件小批量—>多品种变批量 生产方式：劳动密集型—>设备密集型—>信息密集型
《金属工艺学(第2版)》教学讲义 0绪论、第1章钢铁生产
课题名称：绪论钢铁生产授课时数：2教学目的、要求：1．明确课程任务、性质、基本要求、学习目的、学习方法2．了解炼铁、炼钢的过程教学重点：课程基本要求、学习目的；教学难点：炼铁、炼钢的过程教学过程：（一）授新课绪论课程性质：金属工艺学是机械类专业一门专业基础理论课。
它为学习其他课程打基础，如机械制造工艺学、车工工艺学、金属切削刀具、机械设计基础、数控加工技术等。
课程任务：金属工艺学是一门研究机械制造生产全过程，涉及金属材料的性能、金属零件的毛坯成形和机械加工以及整机装配的综合性技术科学。
机器制造的过程如下图所示：本课程的基本要求如下：(1) 掌握常用金属材料的成分、组织、种类、牌号、性能及应用，了解非金属材料类别、特性和用途。
(2) 熟悉金属热处理的基本原理，掌握常用热处理方法及其适用范围。
(3) 掌握铸造、锻压、焊接、粉末冶金和切削加工的基本原理，熟悉其工艺特点、工艺设计基本知识和应用范围。
(4) 了解零件结构工艺性的基本知识，具有分析零件结构工艺性的初步能力。
(5) 具有选择材料、毛坯、加工方法和制定加工工艺路线的能力。
学习方法：要注意理论与实践的联系第1章钢铁生产钢铁材料已成为应用最广泛的金属材料，是现代工业尤其是机械制造业的支柱。
这是由于钢铁具有良好的性能，铁又是地壳内蕴藏量最丰富的资源之一，且具有价格低廉、容易加工成形等优点。
钢铁材料是通过炼铁和炼钢的过程来获得的。
1.1 炼铁炼铁的就是从铁矿石中提取铁及其他有用元素的过程。
一、炼铁原料主要原料：铁矿石、焦炭和熔剂。
铁矿石——主要原料。
常用的铁矿石有赤铁矿(Fe2O3)、磁铁矿(Fe3O4)等。
铁矿石中除了铁的氧化物之外还含有硅、锰、硫、磷等非铁氧化物杂质，统称为脉石。
炼铁的目的：从铁矿石中还原出铁，并与脉石分离，从而获得一定成分的生铁，其实质是还原过程。
焦炭——主要燃料。
在燃烧时放出大量的热，以保证炼铁所需要的高温，同时在不完全燃烧时产生还原剂(CO等)。
朱明zhubob“金属工艺学”第1章 金属材料的基本知识
讲课前我讲几个历届与同学们交流的故事。先讲一 个我当工人时对金属微观结构的初步认识的故事。
用汽车钢板弹簧锻打刀具，两种不同的截材开料方 式，可以得到不同的使用性能
刀锋由于韧 而不易卷刃、 崩刃，但使 用不久就很 易钝。
钢材的组织取向
刀锋容易磨得锋利， 也易卷刃、崩刃。
如有同学提到“高强度金属须之谜”——一根老鼠 须般细小的金属，其抗拉强度竟超过理论值的几百倍！ 谜底不是大多数人所认为的是“金属的成分很纯”，而 是它的晶格没有缺陷（基本没有“晶体位错”，见下 图）。
⑥加工硬化—钢的应力–应变曲线超过屈服点后， 如果中途卸载，曲线将从卸载点沿一条与弹性阶段平行 的直线返回；假如再加载，也沿这条直线重返卸载点。 显然，卸载点的应力数值高于屈服极限。这种由于初次 变形（或预变形）——使屈服极限提高的现象就说“加 工硬化”。
如此，尽管在座有不少是熟练的工人甚至是技术人 员，我还是要按课本的进程授课，循序渐进。下面是我 对有关学习方法的建议：
1.“理论之树常绿”； .
2.“纸上得来终觉浅，绝知此事要躬亲”；
3.“吐故纳新”；
4.欹器的故事——“满则覆，中则正，虚则欹”— —座右皿的渊源。
而对于教学方法，我一向的做法：一是“授予鱼的 同时授予渔”，二是欢迎与学生讨论不同的学术观点。
前言
“金属工艺学”是一门专业基础课，介绍金属材料 的加工（手加工和机加工）工艺的过程、原理、机理等。
在工厂，金属工艺学是一门大众的学科，大多数工 人在金属加工工艺的操作层面容易领会和学习，不少青 年工人甚至可以无师自通地烧焊、打铁、开机床等，不 过，正如学吹笛子、学拉二胡和小提琴、学弹结他一样， 易学难精。盖因各种金属的制取难（如温度高）、加工 难（如硬度高），金属晶体结构的生长性和取向性等， 令我们进行深度探索金属加工原理不易，在金属的微观 层面上（形变和晶变）了解不多，再加上金属材料型号 的众多和对热处理的深层理解不易，都令不少人半路而 退。比如，很多自学者，在“铁–碳平衡图”、“C曲线 图”和“CCT曲线图”面前就停滞不材料抵抗变形和断裂的 能力，其测定方法通常采用拉伸试验。
用汽车钢板弹簧锻打刀具，两种不同的截材开料方 式，可以得到不同的使用性能
刀锋由于韧 而不易卷刃、 崩刃，但使 用不久就很 易钝。
钢材的组织取向
刀锋容易磨得锋利， 也易卷刃、崩刃。
如有同学提到“高强度金属须之谜”——一根老鼠 须般细小的金属，其抗拉强度竟超过理论值的几百倍！ 谜底不是大多数人所认为的是“金属的成分很纯”，而 是它的晶格没有缺陷（基本没有“晶体位错”，见下 图）。
⑥加工硬化—钢的应力–应变曲线超过屈服点后， 如果中途卸载，曲线将从卸载点沿一条与弹性阶段平行 的直线返回；假如再加载，也沿这条直线重返卸载点。 显然，卸载点的应力数值高于屈服极限。这种由于初次 变形（或预变形）——使屈服极限提高的现象就说“加 工硬化”。
如此，尽管在座有不少是熟练的工人甚至是技术人 员，我还是要按课本的进程授课，循序渐进。下面是我 对有关学习方法的建议：
1.“理论之树常绿”； .
2.“纸上得来终觉浅，绝知此事要躬亲”；
3.“吐故纳新”；
4.欹器的故事——“满则覆，中则正，虚则欹”— —座右皿的渊源。
而对于教学方法，我一向的做法：一是“授予鱼的 同时授予渔”，二是欢迎与学生讨论不同的学术观点。
前言
“金属工艺学”是一门专业基础课，介绍金属材料 的加工（手加工和机加工）工艺的过程、原理、机理等。
在工厂，金属工艺学是一门大众的学科，大多数工 人在金属加工工艺的操作层面容易领会和学习，不少青 年工人甚至可以无师自通地烧焊、打铁、开机床等，不 过，正如学吹笛子、学拉二胡和小提琴、学弹结他一样， 易学难精。盖因各种金属的制取难（如温度高）、加工 难（如硬度高），金属晶体结构的生长性和取向性等， 令我们进行深度探索金属加工原理不易，在金属的微观 层面上（形变和晶变）了解不多，再加上金属材料型号 的众多和对热处理的深层理解不易，都令不少人半路而 退。比如，很多自学者，在“铁–碳平衡图”、“C曲线 图”和“CCT曲线图”面前就停滞不材料抵抗变形和断裂的 能力，其测定方法通常采用拉伸试验。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
写出反应的化学方程式：
Fe2O3+ 3CO
高温
2Fe + 3CO2
还原剂？还原反应？
还原反应：氧化物中的氧被夺去的反应。 夺取氧的物质叫做还原剂。 炼铁原理 高温
Fe2O3+ 3CO
2Fe + 3CO2
我是还原剂！
失氧，被还原
三、工业炼铁
1.原料: 铁矿石 焦炭 石灰石
高温 Fe2O3+3CO 2Fe+3CO2
黄铁矿 主要成分 FeS2
主要成分中的含铁量
常见的几种铁矿石的成分
赤铁矿 主要成分 Fe2O3 70%
磁铁矿 主要成分 Fe3O4 72%
菱铁矿 主要成分 FeCO3 48%
黄铁矿 主要成分 FeS2 56%
主要成分中的含铁量
要完成铁的冶炼通常考虑哪些 主要方面的问题？ 冶炼原理； 冶炼原料；
冶炼装置(设备)等。
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。
如何从铁矿石中得到铁呢?
以赤铁矿(主要成分Fe2O3)为例。
Fe2O3
高温
CO
Fe
在高温下，可以用CO从铁矿石中 还原出铁。
铁矿石: 焦炭: 石灰石:
铁
一氧化碳
高温
Fe2O3+ 3CO
2Fe + 3CO2
高炉生产工艺流程
2014-5-6/10:19:59
33
• 高炉是由耐火材料砌 筑而成竖式圆筒形炉 体，外有钢板制成炉 壳加固密封，内嵌冷 却器保护，炉子自上 而下依次分为炉喉、 炉身、炉腰、炉腹和 炉缸五部分。炉缸部 分设有风口、铁口和 渣口，炉喉以上为装 料装置和煤气封盖及 导出管。
车削
一个具体零件的加工往往可用多种不同的加工 方法，而每种加工方法所能达到的加工精度、加工 质量、加工范围、加工效率是不同的。
预先热处理： 为使切削加工能顺利进行，可通过 预先热处理调整硬度，为切削加工做好组织准备。 最终热处理： 使材料的性能达到要求。
第一节 高炉炼铁
武钢三烧396m2鼓风环式冷却机
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
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
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
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。
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：
• 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。
2014-5-6/10:19:59
26
知识要点 1.说出常见的铁矿石及其主要成份； 2.知道炼铁的原理及各流程的作用； 3.正确写出炼铁反应的有关化学方程式 并进行有关的计算。
Fe:56 C:12 S:32
O:16
一、常见的几种铁矿石
赤铁矿 主要成分 Fe2O3
磁铁矿 主要成分 Fe3O4
菱铁矿 主要成分 FeCO3
材料、信息、能源称为现代技术的三大支柱。 金属材料 陶瓷材料
工程材料
高分子材料
复合材料
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。
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
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。
有液态成形毛坯
塑性成形毛坯 毛坯选择 连接成形毛坯 粉末冶金成形 型材等毛坯 传统的有 机械加 工方法 现代的有 车削、刨 削、铣削 拉削、镗削、磨削等 数控加工、电火花加工、 激光加工等特种加工方法
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
我国古代在金属工艺学方面的成就
• 青铜的冶铸技术
越王勾践剑
2. 工程材料的分类
3
高温
反应中，
作为还原剂的物质是：（ B）
Ａ、Fe2
Hale Waihona Puke o3Ｂ、co
Ｃ、Fe
Ｄ、co2
金
• • • • • • • • •
属
之
最
地壳中含量最高的金属元素── 铝 人体中含量最高的金属元素── 钙 目前世界年产量最高的金属── 铁 导电、导热性最好的金属── 银 硬度最高的金属── 铬 熔点最高的金属── 钨 熔点最低的金属── 汞 密度最大的金属── 锇 密度最小的金属── 锂
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。
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
......
金属材料 导论
1. 材料工业的重要程度
金属工艺学
莫家杰
郁南县职业技术学校
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。
2014-5-6/10:19:59
高炉结构
34
二、实验室炼铁：
氧化铁 一氧化碳
石灰水
A
B
右边酒精灯 的作用？
实验开始：先通一氧化碳再加热 实验结束：先停止加热继续通一氧化碳到试管冷却
实验现象：红色固体变成黑色；
澄清石灰水变浑浊。
录像
高温条件下用一氧化碳把 铁从其氧化物中还原出来
红色固体变成黑色； 澄清石灰水变浑浊。
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
2.原理:
3.设备: 高炉
炼铁高炉示意图
高炉内发生的化学反应
3co+Fe2
点燃
o = 2Fe+3co2
高温
3
c+co2 = 2co（制还原剂） c+o２ = co2（供热、CO ） ＣaCo3 = CaO+co2
高温
2
高温
处理方法：回收再利用
Fe2O3+ 3CO
高温
2Fe + 3CO2
还原剂？还原反应？
还原反应：氧化物中的氧被夺去的反应。 夺取氧的物质叫做还原剂。 炼铁原理 高温
Fe2O3+ 3CO
2Fe + 3CO2
我是还原剂！
失氧，被还原
三、工业炼铁
1.原料: 铁矿石 焦炭 石灰石
高温 Fe2O3+3CO 2Fe+3CO2
黄铁矿 主要成分 FeS2
主要成分中的含铁量
常见的几种铁矿石的成分
赤铁矿 主要成分 Fe2O3 70%
磁铁矿 主要成分 Fe3O4 72%
菱铁矿 主要成分 FeCO3 48%
黄铁矿 主要成分 FeS2 56%
主要成分中的含铁量
要完成铁的冶炼通常考虑哪些 主要方面的问题？ 冶炼原理； 冶炼原料；
冶炼装置(设备)等。
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。
如何从铁矿石中得到铁呢?
以赤铁矿(主要成分Fe2O3)为例。
Fe2O3
高温
CO
Fe
在高温下，可以用CO从铁矿石中 还原出铁。
铁矿石: 焦炭: 石灰石:
铁
一氧化碳
高温
Fe2O3+ 3CO
2Fe + 3CO2
高炉生产工艺流程
2014-5-6/10:19:59
33
• 高炉是由耐火材料砌 筑而成竖式圆筒形炉 体，外有钢板制成炉 壳加固密封，内嵌冷 却器保护，炉子自上 而下依次分为炉喉、 炉身、炉腰、炉腹和 炉缸五部分。炉缸部 分设有风口、铁口和 渣口，炉喉以上为装 料装置和煤气封盖及 导出管。
车削
一个具体零件的加工往往可用多种不同的加工 方法，而每种加工方法所能达到的加工精度、加工 质量、加工范围、加工效率是不同的。
预先热处理： 为使切削加工能顺利进行，可通过 预先热处理调整硬度，为切削加工做好组织准备。 最终热处理： 使材料的性能达到要求。
第一节 高炉炼铁
武钢三烧396m2鼓风环式冷却机
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
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
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
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。
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：
• 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。
2014-5-6/10:19:59
26
知识要点 1.说出常见的铁矿石及其主要成份； 2.知道炼铁的原理及各流程的作用； 3.正确写出炼铁反应的有关化学方程式 并进行有关的计算。
Fe:56 C:12 S:32
O:16
一、常见的几种铁矿石
赤铁矿 主要成分 Fe2O3
磁铁矿 主要成分 Fe3O4
菱铁矿 主要成分 FeCO3
材料、信息、能源称为现代技术的三大支柱。 金属材料 陶瓷材料
工程材料
高分子材料
复合材料
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。
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
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。
有液态成形毛坯
塑性成形毛坯 毛坯选择 连接成形毛坯 粉末冶金成形 型材等毛坯 传统的有 机械加 工方法 现代的有 车削、刨 削、铣削 拉削、镗削、磨削等 数控加工、电火花加工、 激光加工等特种加工方法
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
我国古代在金属工艺学方面的成就
• 青铜的冶铸技术
越王勾践剑
2. 工程材料的分类
3
高温
反应中，
作为还原剂的物质是：（ B）
Ａ、Fe2
Hale Waihona Puke o3Ｂ、co
Ｃ、Fe
Ｄ、co2
金
• • • • • • • • •
属
之
最
地壳中含量最高的金属元素── 铝 人体中含量最高的金属元素── 钙 目前世界年产量最高的金属── 铁 导电、导热性最好的金属── 银 硬度最高的金属── 铬 熔点最高的金属── 钨 熔点最低的金属── 汞 密度最大的金属── 锇 密度最小的金属── 锂
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。
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
......
金属材料 导论
1. 材料工业的重要程度
金属工艺学
莫家杰
郁南县职业技术学校
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。
2014-5-6/10:19:59
高炉结构
34
二、实验室炼铁：
氧化铁 一氧化碳
石灰水
A
B
右边酒精灯 的作用？
实验开始：先通一氧化碳再加热 实验结束：先停止加热继续通一氧化碳到试管冷却
实验现象：红色固体变成黑色；
澄清石灰水变浑浊。
录像
高温条件下用一氧化碳把 铁从其氧化物中还原出来
红色固体变成黑色； 澄清石灰水变浑浊。
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
2.原理:
3.设备: 高炉
炼铁高炉示意图
高炉内发生的化学反应
3co+Fe2
点燃
o = 2Fe+3co2
高温
3
c+co2 = 2co（制还原剂） c+o２ = co2（供热、CO ） ＣaCo3 = CaO+co2
高温
2
高温
处理方法：回收再利用