全套课件 工程材料及其成形技术基础(第2版)申荣华

表1 材料按其组成与结合键特点分类
材料名称
材料组成
结合键
金属材料(黑色金属、有色金属) 陶瓷材料 高分子材料 复合材料
金属为主 金属和非金属的化合物主
碳氢化合物为主 两种或两种以上上述材料的组合
金属键为主
共价键+离子键为主 共价键+范德华键为主
混合键
20世纪50年代前，金属材料在各类装备制造业中占绝对优势，随着零部件或装备的使用性能要 求 ，到目前已逐渐形成四大类工程材料平分秋色的格局。随着社会和科技的进步，工程材料正向高功能 化 、超高性能化、复合轻量和智能化的方向发展。
液态 固态 固态为主 颗粒态为主 糊状态为主 混合态
三、课程的性质及与机械专业的关系
1、机械工程材料及其材料成形技术是一门重要的技术基础课程 它主要是应用金相学、物理学、化学、冶金学和电子计算机等学科理论和 实 验的最新成就，即工程材料及其材料成形技术是建立在实验基础之上而又与工 业 实践紧密结合的一门技术基础课程。其课程内容以定性描述为主，具体表现为 “ 三多“：讲授内容中名词、概念、术语等“多”，定性描述、经验性总结“多” ，需记忆性的内容、规律等“多”。 2、作为一名机械工程技术人员，时时处处都会遇到有关材料及其制造加工 方面的问题 无论设计一台机器设备、机械零件，还是改造、加工一套工夹具，都将面 临 材料的选择、应用与零件加工工艺路线的制定等问题，这一切都涉及材料及其 成 形技术方面的问题。 3、学好机械工程材料及其成形技术基础，为学习后续课程奠定坚实的基础
表2 按成形原理与成形时材料的状态分类
成形技术名称
液态成形技术（铸造） 固态塑变成形技术（锻压） 固态连接成形技术（焊接） 粉末压制成形技术（粉末冶金） 高分子材料成形技术 复（组）合成形技术
成形原理
凝固 塑性变形 凝固，塑性变形，粘合或两种组合 贴合和嵌合 凝固 上述两种及以上的组合
成形时材料的 状态
非金属材料 ∣橡胶制品 ∣——————————— ——┘
∣陶瓷制品 ∣
└ ……… ┘
│
│
│
生产准备 │
材料成形
│ 加工处理
│ 成品
几个术语解释： 原材料——用于再加工的物质资料。 零件——达到技术要求的制品，通俗地说 即“拿来就用或装配”。毛坯——需经机械加工或其它处理加工的产品。 工件——制造加工过程 中的对象（毛坯或半成品）。
四、学习重点
学习本课程，要紧紧抓住其核心内容“材料的性能与选用、强化处理和 成形技术及应用”之间的相互关系及其变化规律这个“纲”。围绕零件性 能—材料及选用—强化处理—成形加工及应用为主线，结合实际，注重分析， 理解前后知识的整体联系并做到综合应用。
五、“4点”学习法学习、理解和掌握课程知
识
• “4点”学习法即学习内容的基础知识点（简称基点）、深入点、特点及应 用切入点。
机械工程材料及其成形技术基础
绪论
一、机械工程材料及其成形技术的地位
1、材料及其加工的地位
机械工程材料是人类生产和社会发展的重要物质基础，当今高新技术的发展、资源和能源的有 效
利用、通信技术的进步、工业产品质量和环境保护的改善、人民生活水平的提高等都与材料及其加 工
密切相关。
2、机械制造业总流程及模块
• 针对这“4点”的要求是：掌握“基点”， 理解“深入点”， 熟悉“特 点”， 会找“应用切入点”。
• 1、基点（基础知识点） 有关学习内容的基础知识，这些基础知识是一些实质、原理、原则等：如材
料性能的实质是指材料在使用和制造加工中所具有（或表现出）的性质；晶体 的
实质是指组成材料（物质）原子（或离子、分子）在三维空间中呈规则排列， 相
材料成形技术是制造加工过程的重要组成部分，是保证零部件质量的基础技术。构成机器装备 的
因此，必须通过改变原材料的形态，使其接近或达到零件的几何形状、尺 寸大小和技术要求等，工业上把通过改变原材料的形态从而获得毛坯或零件 的制造加工方法统称为材料成形技术。若按成形原理与成形时材料的状态主 要可分为液态成形技术、固态塑变成形技术、固态连接成形技术、粉末压制 成形技术、高分子材料成形技术、复（组）合成形技术六大类，如表2所示。 成形技术是显著提高装备性能、大幅度减轻结构质量、降低制造成本和提高 装备使用寿命及可靠性的关键技术，正沿着优质、高效、精密、大型和低污 染的方向发展。现代成形技术是集多种学科于一体的综合技术，是最能代表 国家制造技术水平的重要方面。
对不同的零件（产品），则应选择相应的材料，并采用与之相适宜的成形 方法及加工过程，才能满足其性能和技术要求。而制作加工技术的突破往往 成为新产品能否问世，新技术能否产生的关键，故新材料、新工艺、新技术 常常是相关联的。
机械工程材料的种类繁多，有各种各样的分类方法。若按材料组成（或化学成分） 与
结合键特点，可分为金属材料、陶瓷材料、高分子材料和复合材料四大类，如表1所示。
1）原材料
原材料，毛坯，零件实物图
钢锭
生铁锭
钢板
管材
线材
2）毛坯
各种型钢
3）零件
颗粒料
四缸缸体铸件
齿轮锻件
四缸Байду номын сангаас体零件
齿轮零件
二、材料及其成形技术的发展与分类
人们用各种材料制作各种人们所需的物质产品的过程——制造加工，材料 应用与材料成形技术是制造加工过程的重要组成部分。而数不清的各种机械 装备又都是由性能各异的工程材料经机械制造加工成各种零件并装配而成的。 从材料的设计、制备、加工、检测，到器件(零件、部件、装备)的制造加工、 使用，直到回收利用，已经形成了一个巨大的社会循环；这一循环的概念提 示了材料、制造加工、能源和环境之间具有强烈的交互作用，这种作用之所 以显得越来越重要，是因为人类在关注经济发展的同时，也不得不面对材料 和能源等资源的短缺以及人类生存环境的破坏和恶化。因此，把自然资源和 人类需要、社会发展和人类生存联系在一起的材料及其制造加工循环，必然 要引起全社会的高度重视。
人们用各种材料制作各种人们所需的物质产品的过程——制造加工。
┌ 铸造生产 ┐
金属材料 ∣ 锻压生产 ∣→ 毛坯 → 机械加工 → 零件 → 装配调试→机器
输入信息┐ ┌———→∣ 焊接生产 ∣ ∣
↓↑
↑↑
输入材料——→∣
└ 其它生产 ┘ └→热处理或其它处理┘∣
输入能量┘ └———→┌塑料制品 ┐
∣