工程材料成型基础(二)

据统计，2000年全球汽车用材总质量的65％
我国锻造和焊接技术也有着悠久的历史。
在河北藁城出土的商朝铁刃铜钺(越)是我国
材料成形基础－绪
7
发现的最早的锻件。(距今3 000多年)
Hale Waihona Puke Baidu
在河南辉县战国墓中发掘出的殉葬铜器,其 耳和足是用钎焊方法与本体连接的。
我国还是最早使用粘接技术的国家，在陕西 临潼秦始皇陵陪葬坑发现的铜车马中，金银饰件 的固定用的就是一种无机粘接剂。
在成形技术的发展中，中华民族对此做出过
材料成形基础－绪
3
极其重大的贡献。
我国在原始社会后期开始有陶器，在仰韶文 化和龙山文化时期制陶技术已相当成熟。
我国是世界上应用铜、铁最早的国家，远在 4000年前就已经开始使用铜合金，至商周时代(公 元前16世纪一公元前8世纪)达到了青铜文化的鼎 盛时期。
公元前六七世纪的春秋时期，我国已开始使 用铁器，这比欧洲国家早了1800多年。战国时期, 我国就发明了炼钢技术，创造了多种在当时比较
现存于北京大钟寺内的明朝永乐年间铸造的
材料成形基础－绪
6
大铜钟，重46．5 t，钟身内外遍铸经文20余万字，
是世界上铸字最多的大钟，其钟声浑厚虽在悦耳，
远传百里。
我国河北沧州的五代铁狮、湖北当阳的北宋 铁塔等，都是世界著名的巨型铸件。
北京故宫、颐和园内精美的铜狮、铜鹤、铜 龟和铜亭构件等，则是我国明清时期失蜡铸造的 代表作。
因此，我国钢铁企业的能耗大，产品品质不 高，许多高附加值的优质钢材仍需进口，2003年 就进口了3717万吨的优质钢材。
所以，新一代钢铁材料的主要探索目标是提 高钢材强度和使用寿命。
研究证明，纯铁的理论强度应能高于8000 MPa，而目前碳素钢为200 MPa级，低合金钢(如
材料成形基础－绪
11
Q345)约400MPa级，合金结构钢也只有800 MPa 级。
材料成形基础－绪
2
要经过成形加工，显然材料成形工艺是人类生产 活动中始终不可缺少的基础性技术。
一.材料成形工艺的发展史
材料成形工艺是伴随着人类使用材料的历史 而发展的。
在人类使用材料之初，用过兽骨，还通过将 天然材料石头、陶土打制成石器和烧制成陶器 （瓷器），在烧陶过程中 人们掌握了金属（青 铜）冶炼技术及金属成形工艺。
材料成形基础－绪
12
最近建成的30万吨超级大型油轮(长333 m， 宽58 m)、1 000吨级的大型热壁加氢反应器(壁厚 280 mm)、空间环境模拟装置(直径18 m、高22 m 的大型不锈钢真空容器)等都是材料及材料成形 工艺的重大成就。
材料成形加工是制造业的重要组成部分。
据统计，全世界75％的钢材经塑性加工，45 ％的金属结构用焊接得以成形。
材料成形基础－绪
4
先进的炼钢方法,并将其用于制造农具和兵器等.
铸造技术在我国源远流长，并达到了很高的 水平，形成了闻名于世的以泥范(砂型)、铁范
(金属型)和失蜡铸造为代表的中国古代三大铸造 技术。
据考证,早在3 000年前的商周时期,我国已发 明了古代失蜡铸造法；战国中期，出现了金属型 铸造；隋唐以后，我国已掌握了大型铸件的生产 技术。
材料成型基础(发展篇)
材料成形基础－绪
1
绪论
工程材料成形工艺(也称为材料成形技术； 传统名称－金属工艺学；简称：金工)：
即从选择材料到毛坯或成品的成形工艺。
通过本课的学习，可以了解掌握常用工程材 料及其成形工艺的基础知识。
材料社会进步的物质基础与先导，是人类进 步的里程碑。而任何材料在被制造成有用物品 (无论是生活用品或是生产工具等)的过程中，都
我国铸件年产量超过1400万吨，成为世界铸 件生产第一大国。
材料成形基础－绪
13
汽车工业是材料成形技术应用最广的领域。
以汽车生产为例，1953-1992年40年间，我国 共生产汽车100万辆，而2003年-年全国就生产汽 车207万辆，(2007年上半年产量超过450万辆)预 计到2010年，年产量将达到1000万辆左右，成为 世界汽车生产第二大国。
1996年至今，我国钢产量年年超过1亿吨,成 为世界第一产钢大国。
从6000万吨增长到1亿吨钢，经过7年。
这对于我国立足于工业化、现代化的世界， 意义重大。
但是我国又是一个钢的消费大国，2003年我 国钢消费2.67亿吨。
我国钢厂结构不合理，10％以上的钢是由
材料成形基础－绪
10
规模不到50万吨的小型钢铁企业完成的，70％以 上的生产能力是由150万吨以下的中小钢铁企业 完成的。
日本拟于2010年将钢的强度和寿命各提高1 倍，2030年再翻一番(即1t钢可相当于现在的4 t)， 这个计划展示了材料挖潜的前景。
我国已是制造大国，仅次于美、日，要取代 德国而位居世界第三。
近年，我国的材料成形技术有了突飞猛进的 发展,如三峡水利建设中,440 t不锈钢转轮、750 t
蜗壳和300 t的闸门都是世界上最重的钢铁结构。
河南安阳武官村出土的商代司母戊鼎，重
材料成形基础－绪
5
875 kg，体积庞大，花纹精巧，造型精美。 湖北江陵楚墓中发现的越王勾践青铜宝剑，
地下埋藏了2 000多年，但依然刃口锋利，寒光闪 闪，可一次割透叠在一起的十多层纸张。
西汉时期曾大量使用的“透光”铜镜，被西 方人称为 “中国魔镜”，就是我国古代工匠们 巧妙地利用了因铸件壁厚不同形成的铸造应力及 变形的原理而制成的。
近年来，仅材料科学的发展极为迅速。
以钢铁工业为例，2003年，我国钢产量2.2亿 吨，是世界钢产量9.6亿吨的23％.
从1890年张之洞创办汉阳铁厂,直到1949年的 半个多世纪，中国产钢总量只有760万吨,不足现 在一个大型钢铁厂的年产量。
材料成形基础－绪
9
1949年,全国产钢量15.8万吨，占世界钢产量 的0.1％，只相当于现在全国半天的产量。
我国明朝科学家宋应星著《天工开物》一书 中，记载了冶铁、炼铜、铸钟、锻铁、焊接、淬 火等多种金属成形和改性方法及生产经验,是世 界上有关金属加工工艺最早的科学著作之一。
材料成形基础－绪
8
我国的瓷器制造自古以来就享有盛名，宋 代时已形成陶瓷业的“八大名窑”，即定窑、磁 州窑、均窑、耀窑、景德镇窑、越窑、龙泉窑和 建窑，其风格各具特色，技术各领风骚。