机械工程材料成型及工艺
机械工程中的材料成型技术
机械工程中的材料成型技术机械工程是一门对材料、工艺、力学等知识有着高要求的学科，而材料成型技术是机械工程中至关重要的一个环节。
材料成型技术经历了几千年的发展，现代的材料成型技术不仅仅只是制造简单的器具和物件，而是拥有更广泛的应用。
本文将探讨机械工程中的材料成型技术，包括铸造、锻造、热处理、塑性加工等几个方面。
一、铸造技术铸造技术是常用的一种材料成型方法，在机械工程中，因其具有低成本、模具制造方式灵活、适用于生产大批量同性能的部件等特点而被广泛应用。
在铸造技术中，常用的材料有铝、铜、铁、钢、锌等。
铸造过程主要包括制模、熔炼、浇注、冷却、脱模等环节。
其中制模环节是非常关键的环节之一。
有机、无机、水玻璃等多种材料可以被用于制作模具，具体的选择需要根据铸造件的要求而定。
为了提高铸造品的质量，再浇注前应该根据铸造件的要求制作相应的温度计和重量称等器械，以确保铸造后达到规格和质量要求。
二、锻造技术锻造技术是将高温下的金属材料通过工具的冲击、力量和加压等作用压缩成型。
在锻造中，材料的显微结构会受到改变，因此可使铸造的性能得到提高，同时还可以获得稳定的尺寸和更多细节的表现。
根据锻造的过程和条件的不同，锻造技术可以分成多种类型。
例如，钩锻、模锻、粉末冲压和拉伸锻等。
钩锻是最传统的锻造技术，在这种锻造过程中，先将金属材料预热，然后在模具中进行加压，直至材料成型。
但是，在这种方法中，材料的形状和尺寸是不能够得到精确控制的，因此，更精确的方式是采用模锻。
三、热处理技术在材料成型后，通常需要进行热处理，以使得金属材料的性能得到提高和消除加工形变等缺陷。
热处理技术广泛应用于制造工具、汽车、航空器、重型机械等领域中，可以使得材料经受更高的压力和负荷。
在热处理技术中，常用的加工过程包括淬火处理、回火处理、正火处理等。
具体处理方式根据要求和具体的应用而定。
四、塑性加工技术塑性加工技术是用来对金属材料进行各种形状的塑性变形，从而用来制造各种不同的产品。
机械工程材料成型及工艺
机械工程材料成型及工艺在机械工程中，材料成型主要包括以下几个方面：锻造、压力加工、冷成型、热成型、焊接和铸造等。
这些成型方式根据材料的性质和产品的设计要求选择不同的加工方法和工艺。
锻造是一种通过加热和施加压力来改变原始材料形状的方法。
它可以改变材料的内部结构和物理性质，提高材料的强度和韧性，并将其加工成各种形状的零件。
锻造分为冷锻和热锻两种方式，冷锻适用于一些具有良好延展性的材料，而热锻主要适用于高硬度的合金材料。
压力加工是通过施加压力来使材料发生塑性变形的方法。
它主要包括拉伸、压缩、弯曲、剪切等加工过程。
压力加工可以使材料具有更高的强度、硬度和韧性，并且可以通过精确的控制来获得各种形状和尺寸的零件。
冷成型是指在常温下对金属材料进行塑性加工的方法。
它主要包括冲压、拉伸、挤压、弯曲等加工过程。
冷成型可以保持材料的硬度和强度，同时可以通过模具和设备的精确控制来得到高精度的成型零件。
热成型是指在高温下对金属材料进行塑性加工的方法。
它主要包括热挤压、热压缩、热拉伸、热弯曲等加工过程。
热成型可以使材料的塑性增加，改善材料的流动性和可塑性，从而得到复杂形状的零件。
焊接是将两个或多个材料通过加热或施加压力使其在原子层面上相互结合的方法。
它主要用于连接零件、修复损坏的零件和制造复合材料等方面。
焊接的方式有多种，包括电弧焊、气体焊、激光焊等，可根据不同的需求选择适当的焊接方式。
铸造是通过将熔融的金属或合金注入到模具中，经过冷却和凝固后得到特定形状的零件或产品的方法。
铸造是一种常用的成型方式，可以生产大批量、复杂形状的零件，同时也可以制造出内部空腔的零件。
总之，机械工程材料成型及工艺是实现产品设计和制造的重要环节。
不同的成型方式和工艺可根据材料的性质和产品的要求灵活选择，通过合理的加工和控制，可以获得高精度、高质量的零件和产品。
机械工程中的材料加工与成型技术
机械工程中的材料加工与成型技术机械工程是一门研究机械设备设计、制造和运行的学科，而材料加工与成型技术则是机械工程中至关重要的一部分。
材料加工与成型技术涉及到将原材料转化为最终产品的过程，它对于产品质量、成本和效率都有着重要的影响。
在机械工程中，材料加工是指通过各种加工方法将原材料进行形状、尺寸和性能上的改变。
常见的材料加工方法包括切削、锻造、焊接、铸造、冲压等。
切削是最常见的加工方法之一，它通过将切削工具与工件相对运动，将工件上的材料切削掉来实现加工目的。
切削方法适用于各种材料，如金属、塑料、木材等。
锻造是通过将金属材料加热至一定温度，然后施加压力使其发生塑性变形，从而得到所需形状的加工方法。
焊接是将两个或多个工件通过加热或施加压力使其相互连接的方法，常用于金属材料的加工。
铸造是将熔化的金属或其他材料倒入预先制作好的铸型中，待其冷却凝固后得到所需形状的加工方法。
冲压是通过将金属板材放置在冲压机上，利用冲压模具对其进行冲压、弯曲、拉伸等加工的方法。
与材料加工相对应的是材料成型技术，它是指通过将材料加工成所需形状的方法。
材料成型技术广泛应用于各个领域，如汽车制造、航空航天、电子设备等。
常见的材料成型技术包括挤压、拉伸、压铸、注塑等。
挤压是将金属材料加热至一定温度，然后通过挤压机将其挤压成所需截面形状的加工方法。
拉伸是将金属材料加热至一定温度，然后通过拉伸机将其拉伸成所需形状的加工方法。
压铸是将熔化的金属注入铸型中，然后施加压力使其充填整个铸型并冷却凝固的加工方法。
注塑是将熔化的塑料注入模具中，然后冷却凝固得到所需形状的加工方法。
在机械工程中，材料加工与成型技术的选择对产品的性能和质量有着重要的影响。
不同的加工方法和成型技术适用于不同的材料和产品，需要根据具体情况进行选择。
同时，材料加工与成型技术的发展也在不断推动着机械工程的进步。
随着科技的发展，新的材料和加工技术不断涌现，为机械工程师提供了更多的选择和可能性。
机械工程材料与热加工工艺
机械工程材料与热加工工艺摘要：本文主要阐述了机械工程材料的主要性能及其应用，同时说明机械工程材料热加工工艺，其中包括钢铁生产与质量、钢的热处理、低合金钢和合金钢、铸铁以及有色金属及其合金等。
关键词：机械工程；工程材料；热加工工艺引言：机械工程材料种类繁多，其中最为常见就是有色金属材料，要根据有色金属材料特点，采用正确的制造技术和加热工艺，有效增强有色金属强度和耐腐蚀性等，确保所制作出的零部件，其质量和性能都有显著增强。
1机械工程材料的主要性能及其应用机械工程各类产品多数都是由种类繁多、性能各异的金属材料和非金属，通过正确加工所制作出的零部件共同构成的。
金属材料的机械性能主要是指金属材料在各种形式的外力作用下，抵抗变形和断裂的能力，判断金属机械性指标包括金属材料强度、塑性和硬度等。
金属材料在受力时抵抗产生弹性的能力则称为刚度。
金属材料的硬度主要是指材料抵抗外物压力的能力，硬度越高，金属材料抵抗局部塑性变形的能力就越大。
通常材料的硬度越高，其耐磨性就越强，强度和硬度间存在着内部联系。
金属冲击韧性是材料在冲击荷载作用下，抵抗断裂的能力，现阶段机械工程技术常用一次摆锤冲击弯曲试验，测定材料受冲击荷载能力。
机械工程所用零件种类较多，如发动机设备中的曲轴、连轴等，该类零件常在交变荷载下工作。
此外，转动轴等零件虽然受到的荷载无法随时间交替变化，但零件本身是能够旋转的。
以该两种情况为背景，零部件中都会产生随时间变化的应力，该种应力即称为“交变应力”。
此外，以此种情况为背景工作的零部件，其最大应力要低于材料在静荷载小的极限，但经过长期工作的磨损，难免会出现断裂等情况，引发断裂事故。
所以，要采取有效措施避免断裂事故发生。
制造零部件和选用工艺时，要充分考虑所选材料的工艺性能，如低碳钢有着较强的塑性成形性能和可焊性，所以常被用作制造量器和刀具等[1]。
2机械工程材料表面处理方法机械工程材料表面处理方法主要包括强化处理法、表面防护处理法、涂料涂装法和氧化处理法，其中，强化处理法即可分为表面覆盖层强化法、表面表型强化法两种，表面覆盖层强化法指的是在材料表面，获得特殊性能的覆盖膜，以此增强材料表面的刚度、硬度和耐疲劳性，增强材料质量。
工程材料与成型工艺教学大纲
《工程材料及成型工艺》教学大纲（Engineering Material and Forming Technology）课程代码：31010280学位课程/非学位课程：非学位课学时/学分：60/4适用专业：机械工程专业课程简介：《工程材料及成形工艺》是研究工程材料及其成形工艺方法的一门综合性专业技术基础课。
本课程以材料的成分、加工工艺、组织结构与性能之间的关系为主线，重点介绍材料的本质，提出有关的理论和描述，说明材料结构是如何与其成分、加工工艺、性能以及行为相联系的。
使学生获得常用工程材料的种类、成分、组织、性能和改性、成形方法的基本知识。
一、教学目标1、知识水平教学目标通过本课程的教学，使学生了解工程材料与热加工工艺技术在机械制造过程中的地位和作用，熟悉工程材料的种类、牌号、成分、性能、改性方法和用途；了解常用热加工工艺方法的基本知识。
了解与本课程有关的新材料、新工艺、新技术及其发展趋势。
2、能力培养目标通过本课程的教学，使学生具有现代机械制造过程的完整概念。
能运用工程材料及改性的知识，正确选用零件材料和改性方法的初步能力；能综合运用热加工工艺知识，选用毛坯成形方法；初步具有运用工程材料与热加工工艺新技术、新工艺解决实际问题的能力。
3、素质培养目标培养热爱科学、求真务实的学风和对机械技术工作的奉献精神。
二、教学重点与难点1、教学重点：铁碳合金相图、钢的热处理、工业用钢、铸造。
2、教学难点：铁碳合金相图、钢的热处理、工业用钢、铸造。
三、教学方法与手段采用启发式教学，调动学生学习的主观能动性，培养学生思考问题、分析问题和解决问题的能力；引导和鼓励学生通过实践和自学获取知识，以“少而精”为原则，精选教学内容，使学生对机械制造的新材料、新工艺、新技术有所了解。
采用多媒体教学，充分利用课件中的影音文件和图片资料，增强直观性，加深理解。
同时注重每个章节的小结，帮助学生将课程内容结构化，有助于记忆。
四、教学内容、学习目标与学时分配教学内容教学目标课时分配（60学时，其中实验8学时）绪论了解0.51．金属材料的力学性能 1.51.1刚度、强度、塑性掌握 11.2冲击韧性掌握1.3疲劳强度了解 0.51.4硬度理解2．金属及合金的结构与结晶 42.1金属的结构与结晶理解 22.2合金的结构与相图掌握 23．铁碳合金相图 43.1铁碳合金的组元及基本相理解 13.2 Fe-Fe3C相图掌握 2.53.3含碳量对碳钢组织与性能的影响了解 0.54．钢的热处理 104.1钢在加热时的转变理解 14.2钢在冷却时的转变掌握 34.3钢的退火与正火掌握 14.4钢的淬火与回火掌握 24.5钢的淬透性与淬硬性理解 14.6钢的表面热处理掌握 25．工业用钢 65.1概述理解 25.2结构钢掌握 25.3工具钢掌握 1.55.4特殊性能钢理解 0.5 6．有色金属及其合金 26.1铝及铝合金了解 16.2铜及铜合金了解 0.56.3滑动轴承合金了解 0.5 8．铸造 108.1合金的铸造性能理解 28.2常用铸造合金掌握 28.3砂型铸造掌握 28.4铸件工艺的制定原则及结构了解 28.5特种铸造了解 2 9．金属压力加工 89.1金属塑性成形理解 29.2锻造掌握 49.3板料冲压掌握 2 10．焊接 610.1金属熔焊掌握 210.2电弧焊掌握 110.3其他焊接方法了解 110.4常用金属材料的焊接掌握 110.5焊接结构设计了解 1实验项目与学时分配表五、作业要求（宋体小四号加粗）1、课外作业：每章结束后，要求布置作业一次，以综合应用题为主。
工程材料及成型工艺实验指导书
《工程材料及成型工艺》实验指导书二零一零年九月实验须知1. 实验前应仔细阅读实验指导书和有关教材，认真做好预习。
教师发现无充分准备者，可停止其进行实验。
2. 学生应准时进入实验室，在教师讲解实验内容之前不得擅自操作实验仪器等。
各项实验内容应有始有终独立完成。
3. 实验过程保持严肃、安静、整洁、遵守操作规程、注意安全、例行节约。
若发现故障，应立即报告教师酌情处理，不要擅自拆修。
4. 实验用的一切物品（如试样、图片、试剂和工具等）不准带出实验室。
5. 实验完毕将仪器物品收拾整齐，恢复原状并作好室内外卫生工作。
6. 每次实验后须完成书面实验报告，于下次实验前交给老师，实验报告成绩作为课程考核总评成绩的一部分。
7. 实验报告统一用报告纸撰写，字迹清楚。
8. 进入实验室应遵守实验室的一切规章制度。
实验一 硬度计的结构原理及使用方法一、实验目的1、了解布氏硬度计、洛氏硬度计及维氏硬度计的基本原理及其结构；2、熟悉并掌握洛氏硬度计的使用方法； 二、实验原理概述金属材料的硬度可以认为是金属材料表面在接触应力作用下抵抗塑性变形的一种能力。
硬度测量能够给出金属材料软硬程度的数量概念。
由于在金属表面以下不同深处材料所承受的应力和所发生的变形程度不同；因而硬度值可以综合地反映压痕附近局部体积内金属的弹性，微量塑变抗力，形变强化能力以及大量形变抗力。
由于硬度试验简单易行，又无损于零件，而且可以近似的推算出材料的其它机械性能，因此在生产和科研中应用广泛。
硬度试验方法很多，机械工业普遍采用压入法来测定硬度，压入法又分为布氏硬度、洛氏硬度、维氏硬度等。
(一)、布氏硬度1、基本原理及结构根据 GB231-84规定，布氏硬度试验法是用直径为D 的淬火钢球（或硬质合金球），以相应的试验力F 压入被测材料的表面，保持规定的时间后，卸掉试验力，用读数显微镜测出材料表面的压痕直径d 。
计算压痕单位面积上所受的力，即为被测金属的布氏硬度值HBS （或HBW ）。
材料加工和成型工艺(考试大纲)
课程名称：材料加工和成型工艺课程代码：00699第一部分课程性质与目标一、课程性质与特点《材料加工及成型工艺》是一门研究制造机器零件选材及毛坯成形方法的综合性技术学科。
它是高等学校机械类专业一门重要的技术基础课。
二、课程目标与基本要求本课程的目标是：通过本课程的学习，使学生获得常用工程材料及成形工艺方法的基础知识，培养学生综合运用材料及成形工艺知识进行选择材料与改性方法、选择毛坯生产方法以及工艺路线分析的初步能力，并为学习其他有关课程和从事工业工程生产第一线技术工作奠定必要的基础。
本课程基本要求如下：1、理解必需的材料科学及有关成形技术的理论基础；建立对材料成分、结构组织、加工使用、性能行为之间关系及规律的认识。
2、熟识各类常用结构工程材料的成分、结构、性能、应用特点及牌号的表示方法；识记各类结构工程材料的强化、改性及表面技术的知识。
3、熟识常用成形工艺方法的工艺特点及应用范围；基本掌握机械设计中对零件结构工艺性的要求。
4、掌握选择零件材料及成形工艺的基本原则和方法步骤，初步具备合理选择材料、成形工艺（毛坯类型）及强化（或改性、表面技术应用等）方法并正确安排工艺路线（工序位置）的能力。
三、本课程与本专业其他课程的关系学习本课程前，考生应具有机械制图、力学等基础知识，课前或课中应进行金工实习或金工参观实践，以便考生更好地掌握本课程的基础知识。
第二部分考核内容与考核目标第一章材料的力学行为和性能一、学习目的与要求通过本章的学习，理解结构工程材料在载荷作用下的力学行为，识记在不同的服役条件下的失效形式；熟识各种力学性能指标的含义及其测试方法。
二、考核知识点与考核目标（一）重点识记：弹性变形、塑性变形、应力、应变、冲击韧性与疲劳强度的概念，。
理解：抗拉强度、屈服强度、断后伸长率、断面收缩率概念。
应用：各种硬度的测试方法及其应用范围、断后伸长率及断面收缩率的计算。
（二）次重点识记：材料的高温力学性能、材料的低温力学性能的概念。
机械工程材料与成型技术
机械工程材料与成型技术工程材料：金属材料有机高分子材料陶瓷材料复合材料。
过冷现象：实际结晶过程只有在理论结晶温度以下才能进行的现象。
过冷度：实际结晶温度Tn与理论结晶温度To之间的温度差。
退火：是将钢加热到Ac3以上的一定温度，或Ac1以下某一温度，保温一定时间，然后随炉温冷却，或将工件埋入石灰等冷却能力弱的介质中缓慢冷却到600ºC以下，在空气中冷却至室温的热处理工艺。
正火：是把钢件加热到Ac3以上的一定温度，经适当保温，使钢全部奥氏体化后再空气中冷却，得到较细珠光体组织的热处理工艺。
淬火：是将工件加热到Ac3或Ac1点以上某一温度保持一定时间，然后以适当速度冷却获得马氏体或贝氏体组织的热处理工艺。
回火：将淬火零件重新加热到Ac1以下某一温度，保温一定时间后冷却到室温的工艺。
（8分)细化铸态金属晶粒措施：1)增大金属的过冷度2)变质处理3）振动4）电磁搅拌铸铁的性能特点：1）优良的铸造能力2）良好的切削加工性3)较好的耐磨性和减震性4）较低的缺口敏感性浇注位置的确定：1）主见的重要加工面应朝下2）铸件的大平面应朝下3）将面积较大的薄壁部分至于铸型下部或使其处于垂直或倾斜位置4）对容易产生的缩孔的铸件，使厚的部分放在铸型分型面附近的上部或侧面，以便在铸件厚壁处直接安置冒口，使之实现自下而上的定向凝固。
分型的选择：1）简化工艺原则2）方便操作原则3）保证精度原则砂型铸造工艺对铸件结构的要求：1）铸件具有最少的分型面且分型面尽量平直；避免铸件外形侧凹凸台和筋条结构应便于起模；铸件应有合适的结构斜度；2）空腔：尽量不用或少用型芯；便于型芯固定，排气和清理。
（12分）合金铸造性能对铸件结构的要求：1）铸件的壁厚应合理均匀2）壁的转角处应有结构圆角；应避免壁的交叉和锐角连接；壁厚与薄壁间的连接应铸件过渡；3）筋的分置受力尺寸应合理4）铸件结构应能自由收缩和采用对称结构有利于减小应力和防止变形5）铸件结构应符合合金的凝固原则和合理增设补缩通道结构有利于防止缩孔和缩松6）铸件结构应尽量避免过大水平面。
机械工程材料与成型技术课程总结
机械工程材料与成型技术课程总结机械工程材料与成型技术是机械工程专业的一门重要课程，主要涉及到机械工程中常用的材料和成型工艺。
通过学习这门课程，我对机械工程领域中材料和成型工艺的理论和应用有了更深入的了解。
下面我将对这门课程进行总结。
首先，机械工程材料与成型技术课程让我了解到了材料在机械工程中的重要性。
不同的工程领域对材料的要求有所不同，机械工程中常用的材料包括金属材料、塑料材料、陶瓷材料等。
这门课程从材料的组成、结构、性能和应用等方面进行了系统的讲解，让我更好地认识和选择合适的材料。
其次，该课程还介绍了常见的成型工艺。
成型工艺是将材料按照设计要求进行形状加工的重要手段，常见的成型工艺包括锻造、铸造、焊接、下料等。
通过学习这些成型工艺，我了解到了不同工艺的原理、特点以及适用范围。
这对我今后在实际工作中选择合适的成型工艺具有很大的指导意义。
再次，课程中还强调了材料的性能与材料的结构有着密切的关系。
不同的材料结构会导致材料的不同性能，如硬度、强度、韧性等。
在课程中，老师给我们讲解了不同结构对材料性能的影响，如晶体结构、晶粒尺寸、晶界等。
这让我更加深入地理解了材料的微观结构与宏观性能之间的关系。
此外，课程中还介绍了一些新兴的材料和新的成型工艺。
随着科学技术的不断发展，新材料和新工艺不断涌现。
这门课程也及时地介绍了一些前沿的研究成果和应用案例。
通过了解这些新材料和新工艺，我对机械工程领域的发展有了更深刻的认识。
总的来说，机械工程材料与成型技术是一门非常实用的课程。
通过学习这门课程，我不仅掌握了机械工程领域常用的材料和成型工艺，还了解了材料的结构与性能之间的关系，以及新材料和新工艺的发展趋势。
这对我今后在机械工程领域的学习和实践具有重要意义。
在课程学习过程中，我通过课堂听讲、实验实践等方式加深了对知识的理解和掌握。
同时，老师和同学们的积极互动也使课堂氛围更加活跃，让我更容易融入到学习中。
然而，也要承认的是，考试成绩在课程中占据了重要地位。
材料成型工艺作业
1、试说明材料成形工艺的作用。
答：在现代，人们运用各种材料成型工艺，制造各种工业生产用到的原材料、各种机器机械的零件毛坯，甚至直接成型各种产品的零件。
因此，在汽车、拖拉机与农用机械、工程机械、动力机械、起重机械、石油化工机械、桥梁、冶金、机床、航空航天、兵器、仪器仪表、轻工和家用电器等制造业中，得到了广泛的应用。
2、分析材料成形工艺特点，并分析不同材料成形工艺中的共性技术有哪些？答：材料成型工艺作为生产制造工艺，和机械切削工艺、热解决工艺及表面工艺一起，可以完毕各类机械、机器的制造。
与切削加工工艺相比，材料成形工艺的特点可归纳如下：（1）材料一般在热态成形。
铸造是金属的液态成形，钢的锻造是毛坯加热到800°C 以上的成形，注塑是塑料加热到熔融状态（一般200°C~300°C）来成形。
（2）材料运用率高。
铸、锻、焊、注塑均属于等材制造，不像切削加工（属于减材制造）有大量切削，材料运用率高，假如采用精密成形工艺生产，材料运用率可达80%~90%以上。
（3）产品性能好。
材料一般在压力下成形（如压铸、锻造、冲压、注塑），有助于提高材料成形性能和材料的“结实”限度，其综合效果是有助于提高零件的内在质量，重要是力学性能如强度、疲劳寿命等。
（4）产品尺寸规格一致。
由于采用模具成形，产品一模同样，产品一致性好，尺寸较准确。
可以互换。
这点特别适合于大批量生产的汽车和家电、消费电子产品，能获得价廉物美的效果。
（5）劳动生产率高。
对于成形工艺，普遍可采用机械化、自动化流水作业来实现大批量生产。
如汽车螺母采用镦锻成形，比切削加工提高生产率2-3倍。
（6）一般材料成型加工件的尺寸精度比切削加工低，而表面粗糙度值比切削加工高。
材料成型一般使用模具间接成形，模具有一个制造精度的问题，材料成型大多在热态下成形，有热变形的问题。
此外，即使在室温下成形（如冲压），由于模具的磨损和弹性变形等因素，必将影响加工件的尺寸精度和表面粗糙度。
机械工程材料及成型基础教学教材
复合材料
玻璃纤维复合材料
由玻璃纤维和有机高分子材料复 合而成，具有质轻、强度高、耐 腐蚀等特点，广泛应用于航空、 航天、汽车等领域。
碳纤维复合材料
由碳纤维和有机高分子材料复合 而成，具有高强度、高刚性、耐 高温等特点，广泛应用于航空、 体育器材等领域。
02 材料成型基础
铸造工艺
01
02
03
04
热处理
通过控制加热、保温和冷却过程， 改变材料的内部组织结构，提高材 料的力学性能。
表面处理
通过物理或化学方法，改变材料表 面的成分和结构，提高材料的耐磨 性、耐腐蚀性和装饰性。
材料成本
原材料价格
不同材料的价格差异很大，选择价格合理的材料 可以降低成本。
加工成本
材料的加工难度和工艺要求不同，加工成本也不 同。在选择材料时，应考虑其加工成本。
未来趋势
高性能材料
01
随着机械工程的发展，对材料性能的要求越来越高，未来将不
断涌现出高性能的新型材料。
智能材料
02
智能材料能够感知外部刺激并作出响应，未来在传感器、执行
器和结构健康监测等领域有广泛应用。
可持续发展的材料
03
随着环保意识的提高，未来将更加注重材料的可持续发展，如
可降解和可回收的材料。
砂型铸造
利用砂型作为模具进行铸造， 适用于各种形状和尺寸的铸件
。
熔模铸造
通过制作熔模，再利用熔模制 作模具进行铸造，适用于精密
铸件。
压力铸造
在高压下将液态金属注入模具 ，适用于生产小型、高精度、
高强度铸件。
离心铸造
利用离心力将液态金属注入旋 转的模具中，适用于生产管状
和套筒类铸件。
机械工程材料成型及工艺
•机械工程材料成型及工艺
d）具有大平面的铸件，应将铸件的大平面朝下。
e）尽量减少型芯的数目，最好使型芯位于下型以便下芯 和检查，同时应保证型芯在铸型中安放牢靠、排气通畅。
•机械工程材料成型及工艺
（2）分型面的选择
分型面为铸型组元间的接合面，选择分型面应考 虑以下原则：
a）分型面应尽量采用平面分型，避免曲面分型， 并应尽量选在最大截面上，以简化模具制造和造型工 艺。
•机械工程材料成型及工艺
（二）机器造型
机器造型是指用机器全部完成或至少完成紧砂操 作的造型工序。机器造型铸件尺寸精确、表面质量好、 加工余量小，但需要专用设备，投资较大，适合大批 量生产。
机器造型方法分类： 常用的机器造型方法有：压实紧实、高压紧实、 震击紧实、震压紧实、微震紧实、抛砂紧实、射压紧 实、射砂紧实。
一、砂型铸造
用型砂紧实成型的铸造方法称为砂型铸造。砂型铸造 是应用最广泛的一种铸造方法，其主要工序包括：制 造模样，制备造型材料、造型、造芯、合型、熔炼、 浇注、落砂、清理与检验等。
砂型铸造的生产工艺流程
•机械工程材料成型及工艺
二、造型方法的选择
用造型材料及模样等工艺装备制造铸型的过程称 为造型。造型是砂型铸造的最基本工序，通常分为手 工造型和机器造型两大类。 （一）手工造型
•机械工程材料成型及工艺
活块造型
活块造型是在制模时将铸件上的妨碍起模的小凸 台，肋条等这些部分作成活动的（即活块）。起模时， 先起出主体模样，然后再从侧面取出活块。其造型费 时，工人技术水平要求高。主要用于单件、小批生产 带有突出部分、难以起模的铸件。
•机械工程材料成型及工艺
刮板造型
刮板造型是用刮板代替实体模样造型，它可降低 模样成本，节约木材，缩短生产周期。但生产率低， 工人技术水平要求高。用于有等载面或回转体的大、 中型铸件的单件、小批生产、如带轮、铸管、弯头等。
机械工程的工艺技术有哪些
机械工程的工艺技术有哪些机械工程是一门应用科学，旨在设计、制造和维护机械设备和系统。
在机械工程领域，工艺技术是至关重要的一部分，它涉及到如何使用材料和工具来加工、制造和装配机械产品。
下面将介绍一些常见的机械工程工艺技术。
1.铸造技术：铸造是一种重要的制造工艺，通过将熔融金属或合金材料倒入模具中，经过冷却凝固后得到所需的零件或产品。
铸造技术广泛应用于各种金属制品的制造，如铁、钢、铜、铝等。
2.锻造技术：锻造是利用锤击或压力将金属材料塑形的工艺，它可以使金属材料在加热状态下改变形状和内部组织结构。
锻造技术被广泛应用于制造零件和工具，如汽车发动机曲轴、钢轨等。
3.机加工技术：机加工是利用机床和刀具将原材料切削、成型和加工的一种方法。
常见的机加工方法包括铣削、车削、钻削、磨削等。
机加工技术适用于制造各种精密零件和工具。
4.焊接技术：焊接是将金属材料通过高温加热并加入填充材料，使其相互融合的工艺。
焊接技术广泛应用于各种金属制品的制造，如焊接机器人、钢结构等。
5.模具技术：模具是一种用于制造产品的特定形状和尺寸的工具。
模具技术包括模具设计、制造和使用。
模具技术在汽车工业、家电行业和塑料制品等领域中得到广泛应用。
6.表面处理技术：表面处理技术用于改变金属零件的表面性能和外观。
常见的表面处理方法包括电镀、喷涂、阳极氧化等。
表面处理技术可以提高机械零件的耐腐蚀性能和美观度。
7.装配技术：装配技术是将多个零部件组装成一个完整的机械产品的过程。
装配技术包括零部件的准备、定位、固定和测试。
装配技术对于保证产品质量和性能至关重要。
8.质量控制技术：质量控制技术是确保产品满足设计要求和规范的关键。
质量控制技术包括测量和测试技术、质量管理和质量保证等。
质量控制技术在机械工程中起着重要作用，可以提高产品的质量和可靠性。
以上介绍了一些常见的机械工程工艺技术，这些技术在机械制造过程中起到了关键的作用。
随着科技的发展和创新，机械工程工艺技术也在不断地进步和演变，为机械工程的发展提供了强大的支持。
材料成型加工与工艺学
材料成型加工与工艺学材料成型加工与工艺学是一门关注材料制造过程的学科。
它研究材料在成型过程中的变形、变化与性能，从而建立了一套完整的工艺技术和理论体系。
它不仅仅是对材料工程技术的应用和推广，更是材料工程学、机械工程学和控制工程学多个学科的交叉融合。
一、材料成型加工材料成型加工是指将材料通过加工工艺，按照一定的形状、尺寸、特性要求，制成具有一定形状、尺寸和性能的产品。
材料成型加工既包括传统的热加工、冷加工等机械加工过程，也包括现代的激光加工、等离子加工、电子束加工等非传统加工过程。
材料成型加工的目的是为了满足不同的工业、农业、军事需求，因此它广泛应用于各种机械制造、电子电器、汽车、航空航天、船舶、建筑装潢和纺织等行业。
在加工过程中，材料会发生形变和变形，因此材料科学与工艺学必须紧密结合，分析材料的力学性能及其在加工过程中的行为规律。
二、材料成型工艺学材料成型工艺学是材料工程中一个重要的分支科学。
它研究材料在成型加工过程中产生的形变、失稳、断裂等问题，明确从设计到加工的全过程，使得材料的性能可以得到最好的保持和发挥。
材料成型工艺学的主要任务是确定合理的成型工艺工序、过程参数和设备特性，合理地选择适当的材料，并设计合理的工艺方案。
在材料成型加工的各个环节中，都需要通过实验和数学模型来对加工过程进行分析，对材料状态、材料性能的变化和工艺参数之间的相互作用进行研究。
三、现代随着技术的不断发展，现代化的材料成型加工与工艺学得到了快速发展。
在传统材料制造领域，广泛采用CAD/CAM、MES、ERP等智能化控制技术来优化生产质量和生产效率。
此外，还出现了许多新型材料，比如纳米材料、光子晶体、量子点等材料，在这些材料的成型加工与工艺学的研究中展现出巨大潜力。
传统材料加工中，主要靠经验和传统工艺，而现代材料成型加工则以理论、新技术和新材料为基础，使加工经验和工艺得到完善和提升。
同时，也为研发新型高性能、高效能材料提供了理论与设备基础。
机械工程材料成型及工艺
冲孔 凸模尺寸靠近零件公差范围内的最大尺寸
4、冲裁件的排样
▪ 排样应使废料最少。排料有‘无搭边和有搭边’两种类型。
notice a、前三图是“有搭 边”优点是毛刺小， 且在同一平面上，尺 寸准确。 b、D图“无搭边” 毛刺不在同一平面上。 尺寸不易准确。
过烧：接近材料熔化温度，晶间的低熔点物质开始熔 化，且晶界上形成氧化层。金属失去锻造性 能，一击便碎，无法挽回。
＊ 锻造温度： 始锻温度：碳钢比AE线低200C°左右 终锻温度：800C°过低难于锻造 ，若 强行锻造，将导致锻件破裂 报废。
⒉变形速度的影响 变形速度--单位时间的变形程度
＊变形速度u =dε/dt ε—变形程度
2、凹凸模间隙 ▪ 间隙影响：断面质量，模具寿命，卸料力，推件力，冲裁
力，工件尺寸精度 ▪ 间隙过大：裂缝错开，边缘粗糙。卸料力，推件力小。 ▪ 间隙过小：上下裂缝错开，边缘粗糙。磨损严重。 ▪ 间隙可按下式计算:
c=mδ δ---板料厚度。 m----系数。
3、凹凸模刃口尺寸的确定
▪ 落料—以凹模刃口尺寸作为基准，根据间隙的大小确定凸模尺寸。（凹 模尺寸等于零件的尺寸）
二、坯料重量和尺寸的确定 ＊ 坯料重量G坯 G坯 =G锻+G烧损+G料头 式中：G锻—锻件重量 G烧损—坯料因加热氧化而烧损 G料头—在锻造过程中被冲掉或被 切掉的金属 ＊锻造比 对于以钢锭为坯料时,并采用拔长时,锻造比 不小于2.5~3。轧材为坯料时，锻造比可取1.3~1.5。
三、锻造工序（工步）的确定 ＊ 自由锻、按P98表3-1定 ＊ 模锻 —长轴：常用拔长、滚压、弯曲、预锻、终锻等， 小型长轴常采用一根棒料锻几个锻件， 模锻件采用周期轧制材料作坯料时 可省去拔长滚压等工步。图3-30 图3-31 用轧制坯料模锻 —短轴：常用镦粗、预锻、终锻等。图3-32
工程材料及成形技术_电子教材0
课程名称：工程材料及成形技术基础总学时： 64/48学时 (理论学时56/40)适用专业：机械设计制造及其自动化、机械电子工程/汽车服务工程一、课程的性质与任务《工程材料及成型技术基础》是研究机械零件的材料、性能及成形方法的综合性课程，是高等工科师范院校机械工程专业必修的专业基础课，其内容包括工程材料和成形技术基础两部分。
本课程是在修完高等数学、大学物理（含实验）和机械制图等课程的基础上开设的。
其任务是使学生掌握工程材料及成形技术的基本知识，为后继学习机械设计、模具制造工艺、先进制造技术和毕业设计等课程，培养专业核心能力；为今后从事职业学校机械类专业相关课程的教学，奠定必要的专业基础。
本课程教学开设了实验教学。
通过实验教学，在巩固和验证课程的基本理论知识的同时，拓展学生的创新思维，着重培养学生实践动手能力和创新能力。
二、课程教学基本要求1、获得有关材料学的基本理论与工程材料的一般知识，掌握常用工程材料的成分、热加工工艺与组织、性能及应用之间的相互关系，熟悉常用工程材料的种类、牌号与特点，使学生具备合理选用工程材料、热处理方法、妥善安排热处理工艺路线的基本能力。
2、初步掌握工程材料主要成形方法的基本原理与工艺特点，获得具有初步选择常用工程材料、成形方法的能力和进行工艺分析的能力。
3、具有综合运用工艺知识，初步分析零件结构工艺性的能力。
4、初步了解新材料、新技术、新工艺的特点和应用。
四、本课程的教学内容绪论一、材料科学的发展与地位：材料科学的发展通常是和人类文明联系在一起的。
古代文明：人类的发展史上，最先使用的工具是石器；新石器时代(公元前6000年～公元前5000年)烧制成陶器；东汉时期发明了瓷器；到了西汉时期, 炼铁技术又有了很大的提高，采用煤作为炼铁的燃料，这要比欧洲早1700多年。
在河南巩县汉代冶铁遗址中，发掘出20多座冶铁炉和锻炉。
炉型庞大，结构复杂，并有鼓风装置和铸造坑。
可见当年生产规模之壮观。
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低温
4)工艺:
名称
温度(℃) 时间(h)
作用 渗层 热处理 性能 材料
低温气体碳氮 共渗
500～600 1～6
以渗氮为主 0.1～0.4mm
不需要 HRC54～63 合金工具钢
中温气体碳氮共渗
800～860 1～8
以渗碳为主 0.5～0.8mm 淬火+低温回火 HRC53～60 合金结构钢
二、常见热处理缺陷及其防止
3.表面淬火用钢:
选用中碳或中碳低合金钢。40、45、40Cr、 40MnB等。
4.表面淬火加热的方法:
感应加热( 高、中、工频 )、火焰加热、 激光加热等。
感应加热表面淬火
1)感应加热的基本原理: * 感应电流 --- 涡流 * 集肤效应 *淬火层深度(δ)与电流频率( f )的关系:
δ = 500 / √ f （mm）
重点回顾
钢淬火和回火的概念、目的和一般 应用；淬火温度的选择理由；淬透性和 淬硬性的区别，影响淬透性和淬硬性的 因素，回火的分类和一般应用；回火脆 性的概念和分类和防止。
本次课的内容
钢的表面热处理 常见热处理缺陷及防止 小结
一、钢的表面热处理
概念：指仅对工件表层进行热处理以改变其组 织和性能的工艺；
分类：表面淬火和化学热处理； 应用范围：主要是某些在冲击载荷、交变载荷
及摩擦条件下工作的机械零件，如曲轴、凸轮 轴、齿轮等； 工艺的核心:使零件具有“表硬里韧”的力学 性能。
表面淬火
1. 定义:是一种不改变钢表层化学成分,但改变 表层组织的局部热处理工艺，即通过快速加热 使钢的表层奥氏体化,然后急冷,使表层形成马 氏体组织,而心部仍保持不变。 2. 目的:获得高硬度的表面层，以提高工件的 耐磨性和疲劳强度。
处理时 处理后是否需 间 ( h ) 要热处理
3～9 20～50
需要 不需要
3.钢的碳氮共渗---氰化处理 ( Carbonitriding of steel )
1)定义:向钢的表面同时渗入碳和氮原子的过 程。
2)目的:获得具有表硬里韧性能的零件。
固体碳氮共渗
高温
3)方法: 气体碳氮共渗
中温
液体碳氮共渗
淬 火
加热
温度
7) 渗碳后的热处理工艺
930℃ 850℃
渗碳
方案1
方案2
时间
7) 渗碳后的热处理工艺
8) 热处理后的组织
钢种
表层组织
低碳钢
低碳 合金钢
M回+Fe3C+A残 M回+Cm+A残
心部组织 F+P
低碳M回+F
9)常用的钢种: 15、20、20Cr、20Mn2、
20CrMnTi、18Cr2Ni4WA等。
5)工艺:加热温度500～600℃; 保温时间0.3～0.5mm/20～50h。
6)热处理特点: 渗氮前需调质处理; 渗氮后不需热处理。
7)渗氮处理后的组织 表层 : Fe4N、Fe2N、AlN、CrN、 MoN、TiN、VN。 心部 : S回。
8)常用的钢种 : 35 CrMo、18CrNiW、 38 CrMoAlA 等。
二) 化学热处理的基本过程:
1.分解: 化学介质在高温下释放出待渗的
活性原子。
2CO
CO2 +〔C〕
2.吸收: 活性原子被零件表面吸收和溶解。
3.扩散: 活性原子由零件表面向内部扩散, 形成一定的扩散层。
三) 化学热处理进行的条件:
1. 渗入元素的原子必须是活性原子, 而 且具有较大的扩散能力。
感应加热表面淬火示意图 集肤效应示意图
2)工艺要求:
* 表面淬火前,必须对零件进行正火或调质 处理,以保证零件有良好的基体。
* 表面淬火后,必须对零件进行低温回火处 理,以降低淬火应力和脆性。
3)生产特点:
淬火件的质量好; 工件变形小;不易氧化及 脱碳;淬火层容易控制;生产率高。设备投资大, 不适于复杂形状零件和小批量生产。
2. 零件本身具有吸收渗入原子的能力, 即对渗入原子有一定的溶解度或能 与之化合, 形成化合物。
四) 化学热处理的种类:
渗碳; 渗氮; 碳氮共渗; 渗硼; 渗铝; 渗 硫; 渗铬等。
1.钢的渗碳 ( Carburize of steel )
1)定义: 向钢的表面渗入碳原子的过程。 2)目的: 获得具有表硬里韧性能的零件。 3)用钢: 低碳钢和低碳合金钢。 4)方法: 固体、气体、液体渗碳。
火焰加热表面淬火
1) 火焰加热表面淬火的基本方法
2）火焰加热表面淬火的特点:
* 设备简单, 操作方便, 成本低； * 淬火质量不稳定； * 适于单件、小批量及大型零件的生产。
二.化学热处理 ( Chemical Heat Treatment )
一)定义:将零件置于一定的化学介质中 , 通过加热、保温,使介质中一种或几种元素 原子渗入工件表层,以改变钢表层的化学成 分和组织的热处理工艺。
固体渗碳法示意图
泥封
盖
渗碳箱
试棒
零件 渗碳剂
气体渗碳法示意图
5)工艺: 加热温度为900～950℃; 渗碳时间一般为3～9小时;
6)渗碳后的组织:
表面
中心Biblioteka 零件1%C P+Fe3CⅡ
P P+F
0.2%C F + P少
20钢渗碳缓冷组织 580 表层珠光体 + 网状渗碳体; 中层珠光体; 内层铁素体 + 珠光体
20CrMnTi 钢渗碳层组织 ( 化染 )
320
渗碳体( 白色块状 ) + 高碳M( 兰色针状 ) + 残余A( 棕黄色 )
2.钢的渗氮 ( Nitridation of steel )
1)定义:向钢的表面渗入氮原子的过程。 2)目的:获得具有表硬里韧及抗蚀性能 的零件。 3)用钢: 中碳合金钢。 4)方法:气体渗氮。
加热时出现的缺陷：欠热（退火和正火矫正）、 过热（不严重的可以用退火和正火矫正）、过 烧、氧化和脱碳（盐浴中加热或保护气氛或真 空加热或表面涂层)。
在冷却（淬火）时出现的缺陷：淬火变形、淬 火裂纹。防止办法：正确选材、合理进行零件 的结构设计、选择或制定合理的淬火工艺。
小结
重点要求
钢的表面热处理的分类；表面淬火的概念、 目的；常见热处理缺陷。
38 CrMoAl 气体渗氮层组织 ( 化染 )
650
黄色区 : ε ( Fe2-3N ) + γ’ ( Fe4N ) ; 红色区 : γ’ ( Fe4N ) ;
蓝绿色区:含氮索氏体 + 脉状氮化物; 绿黄色区:索氏体基体。
渗碳与渗氮的工艺特点
名称
渗碳 渗氮
处理温度 (℃)
900～950
500～600