工程材料课程讲稿
材料工程基础讲稿-2011-铸锭部分
成分的不均匀性。
17
作业
1、什么叫溶质再分布? 2、为什么在非平衡凝固条件下,单相合金凝固 铸件中会出现共晶体?
(9h)
18
5.2 成分过冷
5.2.1 成分过冷的形成及其过冷度 溶质再分布的结果,使溶质在固/液 界面前沿发生偏析。k<1的合金,界面 前沿熔体中的溶质富集;k>1的合金, 界面前沿熔体中的溶质贫化。
由此可见: 液相(固相)成分由实际条件而定, 液相成分确定后,与其匹配的固相成分、 凝固温度依然依然可以从相图上确定。
22
GL 愈大、R(冷却速度)愈小,愈不易出 现成分过冷。反之,GL小、R大或者C0、mL、 |1-k|、(TL—TS)、δ、DL小,则易出现成分过冷。 (相关内容参见参考书籍)
通过控制GL/R控制成分过冷、最终控制铸 件的形态。 GL/R小,则— GL/R大,则—
24
5.2.3 成分过冷对晶体生长方式的影响
随着成分过冷由弱到强,单相合金的固/液 界面生长方式依次成为平面状、胞状、胞状-树 枝状四种形式,得到的晶体相应为平面状晶、 胞状晶、胞状枝晶以及柱状枝晶和自由枝晶。 晶体形貌还与晶体学因素有关。在此,主 要介绍成分过冷与生长方式的关系,这对于控 制结晶过程有着重要的意义。 一些微量元素细化晶粒的作用,往往与它 们引起成分过冷(从扩散、K、成分等方面影 响)有关。
3
实际生产条件下,铸锭的凝固都是 非平衡凝固,故这里讨论的都是非平衡 凝固时的溶质再分布。
4
非平衡凝固: 固相内溶质成分不能通过扩散均匀化。 液相内溶质成分可以不同程度的均匀 化。 平衡凝固时是怎样的? (成分、温度、相变严格遵照相图, 是理想和缓慢过程的结果,固相和液相 成分随温度均匀、统一变化。)
工程材料教案范文
工程材料教案范文课程名称:工程材料课程时间:40学时课程目标:1.了解各种工程材料及其在不同工程领域的应用;2.掌握工程材料的常见性能和特点;3.培养学生对工程材料的分析和应用能力。
教学内容:第一周:导论1.工程材料的定义和分类;2.工程材料在建筑、桥梁、交通、电子等领域的应用。
第二至四周:金属材料1.常见金属材料的性质和特点;2.金属材料的结构与性能;3.金属材料的加工和应用。
第五至六周:无机非金属材料1.常见无机非金属材料的性质和特点;2.无机非金属材料的结构与性能;3.无机非金属材料的制备和应用。
第七至九周:高分子材料1.常见高分子材料的性质和特点;2.高分子材料的结构与性能;3.高分子材料的制备和应用。
第十至十一周:复合材料1.复合材料的概念和分类;2.复合材料的性能和特点;3.复合材料的制备和应用。
第十二至十四周:新型工程材料1.纳米材料的性质和应用;2.纳米材料在能源、环境、医疗等领域的应用。
教学方法:1.理论授课:通过讲授理论知识,概述工程材料的基本概念、分类和应用;2.实验教学:通过实验展示材料的性能和特点,培养学生的实验操作能力;3.案例分析:通过分析工程实际案例,引导学生分析工程材料的选择和应用。
评估方式:1.平时成绩:包括课堂表现、作业和实验报告等;2.期中考试:考察对课程内容的理解和掌握程度;3.期末考试:综合考察对于工程材料知识的综合应用能力。
教学资源:1.教材:工程材料学,高等教育出版社;2.实验设备和材料:金属样品、塑料样品、纤维样品等;3.计算机和多媒体设备:用于展示课程相关案例和理论知识。
教学反馈和调整:1.根据学生的学习成绩和反馈情况,调整教学内容和进度,保证学生的学习效果;2.定期与学生进行交流和沟通,了解他们的学习需求和问题,及时进行解答和指导。
工程材料与材料成型基础讲稿
工程材料与材料成型基础讲稿第一篇:工程材料与材料成型基础讲稿工程材料与材料成型基础讲稿机械制造工艺过程铸锻焊机械加工装配金属材料→ 毛坯→ 零件→ 机器热处理热处理本课程分为两部分:1、工程材料(40学时)2、热加工工艺基础(铸造、锻压和焊接——30学时)工程材料绪论材料是一切事物的物质基础,一种新技术的实现,往往需要新材料的支持。
材料、能源、信息、生物工程是现代文明的四大支柱一、工程材料的分类按组成特点分:金属材料,有机高分子材料,无机非金属材料,复合材料;按使用性能分:结构材料,功能材料;按使用领域分:信息材料,能源材料,建筑材料,机械工程材料,生物材料。
二、材料技术的发展趋势第一,从均质材料向复合材料发展。
第二,由结构材料为方往向功能材料、多功能材料并重的方向发展。
第三,材料结构的尺度向越来越小的方向发展。
第四,由被动性材料向具有主动性的智能材料方向发展。
第五,通过仿生途径来发展新材料。
三、金属材料在近代工业中的地位金属材料在工农业生产中占极其重要的地位(90%以上)。
在日常生活中得到广泛应用。
其原因: 1.来源广泛;2.优良的使用性能和工艺性能;3.通过热处理可使金属的性能显著提高。
四、本课程的任务1、熟悉成分、组织、性能之间的基本规律;2、合理选用常用工程材料;3、确定热处理方法及其工序位置;4、了解新材料、新技术、新工艺。
五、材料应用举例(螺纹钢、标准件、刀具、摩托车发动机零件、冷冲压件等)第一章金属的力学性能工程材料的性能可分为:1.使用性能——力学性能,物理性能,化学性能(在正常工作条件下,材料应具备的性能)2.工艺性能——铸造性,锻造性,焊接性,切削加工性,热处理性(材料在加工制造中表现出的制造难易程度)常用的力学性能有:强度,塑性,硬度,冲击韧度,疲劳极限,弹性,刚度第一节强度与塑性一、静拉伸试验应力-应变曲线(ζ-ε曲线)ζ= F/A0(MPa)ε=△L/ L0(%)A0——试样原始截面积(mm2)L0——试样标距长度从ζ-ε曲线中可以得到两个重要的力学性能指标:强度,塑性。
土木工程材料讲稿第二章精选全文完整版
(2)凝结硬化时的膨胀性
建筑石膏凝结硬化是石膏吸收结晶水后的 结晶过程,其体积不仅不会收缩,而且还稍有膨 胀(0.2%~1.5%),这种膨胀不会对石膏造成危 害,还能使石膏的表面较为光滑饱满,棱角清晰 完整、避免了普通材料干燥时的开裂。
(3)硬化后的多孔性,重量轻,但强度低
建筑石膏在使用时,为获得良好的流动性,常加 入的水分要比水化所需的水量多,因此,石膏在硬化 过程中由于水分的蒸发,使原来的充水部分空间形成 孔隙,造成石膏内部的大量微孔,使其重量减轻,但 是抗压强度也因此下降。通常石膏硬化后的表观密度 约为800kg/m3~1000 kg/m3,抗压强度约为3M Pa~5MPa。
(3)耐热性高 水玻璃不燃烧,硬化后形成
SiO2空间网状骨架,在高温下硅酸凝胶干燥得更 加强烈,强度并不降低,甚至有所增加。
3.4 水玻璃的应用 (1)用作涂料,涂刷材料表面 (2)配制防水剂 (3)加固土壤 (4)配制水玻璃砂浆。 (5)配制耐酸砂浆、耐酸混凝土、耐热 混凝土
随着二水石膏沉淀的不断增加,就会产生结晶, 结晶体的不断生成和长大,晶体颗粒之间便产生 了磨擦力和粘结力,造成浆体的塑性开始下降, 这一现象称为石膏的初凝;而后随着晶体颗粒间 磨擦力和粘结力的增大,浆体的塑性很快下降, 直至消失,这种现象为石膏的终凝。
石膏终凝后,其晶体颗粒仍在不断长大和连 生,形成相互交错且孔隙率逐渐减小的结构, 其强度也会不断增大,直至水分完全蒸发, 形成硬化后的石膏结构,这一过程称为石膏 的硬化。石膏浆体的凝结和硬化,实际上是 交叉进行的。
钙质生石灰 MgO≤5%;钙质消石灰粉 MgO≤4%
镁质生石灰 MgO﹥5%;镁质消石灰粉 MgO﹥4%
三.石灰的技术性质 (1)可塑性好
工程材料 课程讲稿
理论课讨论课□实验课□习题课□其他□第一节金属的塑性变形
金属晶体中变形部分与未变形部分在孪生面两侧形成镜面对称关系。
→发生孪生的部分。
(切变部分)称为孪生带或孪晶。
孪生的特点:
)孪生借助于切变进行,所需切应力大,速度快,在滑移较难
工程材料课程讲稿
那些受最大或接受最大分切应力
位向的晶粒处于软位向。
分批,逐步的进行,从
硬位向
从不均匀变形到均匀变形。
3
图6-2 变形前后晶粒形状变化示意图
.产生形变织构
组织与性能的影响
工程材料课程讲稿
F沿变形方向呈带状或层状分布,称。
带状组织也会使金属呈现各向异性,特别是横向的塑性、韧性明显下降。
用均匀退火或多重正火加以消除。
工程材料说课稿
工程材料说课稿尊敬的各位评委老师:大家好!今天我说课的内容是《工程材料》。
下面我将从课程定位、教学目标、教学内容、教学方法、教学过程以及教学反思这几个方面来展开我的说课。
一、课程定位《工程材料》是一门涉及机械、土木、航空航天等众多工程领域的重要专业基础课程。
它主要研究工程材料的性能、结构、加工工艺以及应用等方面的知识。
通过本课程的学习,学生能够掌握常见工程材料的基本特性和应用范围,为后续专业课程的学习以及实际工程中的材料选择和应用打下坚实的基础。
这门课程在整个专业课程体系中起着承上启下的作用。
它的先修课程包括物理、化学等基础课程,为学生理解材料的性能和结构提供了必要的理论基础;后续课程如机械设计、制造工艺等则需要运用本课程所学的知识来选择合适的材料和制定加工工艺。
二、教学目标1、知识目标使学生了解工程材料的分类、性能和用途。
掌握常见金属材料的晶体结构、热处理工艺以及性能特点。
熟悉非金属材料和复合材料的特性及应用。
2、能力目标能够根据工程需求合理选择材料,并制定相应的加工工艺。
具备分析材料性能和结构之间关系的能力。
培养学生的实验操作能力和工程实践能力。
3、素质目标培养学生的创新意识和严谨的科学态度。
提高学生的团队合作精神和沟通能力。
增强学生的工程意识和责任感。
三、教学内容本课程的教学内容主要包括以下几个部分:1、工程材料的基本概念和分类介绍工程材料的定义、分类方法以及发展趋势。
使学生了解各类工程材料的特点和应用范围。
2、金属材料金属材料的晶体结构:包括晶体的基本概念、常见金属的晶体结构类型以及晶体缺陷对性能的影响。
金属的塑性变形与再结晶:讲解金属在受力作用下的变形机制以及再结晶过程对材料性能的改善。
铁碳合金相图:分析铁碳合金的成分、组织与性能之间的关系,为热处理工艺的学习奠定基础。
钢的热处理:介绍钢的退火、正火、淬火、回火等热处理工艺的原理、方法和应用。
3、非金属材料高分子材料:讲解高分子材料的分类、结构特点和性能,以及在工程中的应用。
《工程材料》教学大纲
《工程材料》教学大纲一、课程概述《工程材料》是一门涉及工程领域中各类材料的性能、应用和选择的重要基础课程。
通过本课程的学习,学生将掌握工程材料的基本理论和知识,具备合理选择和使用材料的能力,为后续的专业课程学习和实际工程应用打下坚实的基础。
二、课程目标1、知识目标(1)了解工程材料的分类、性能特点和应用范围。
(2)掌握金属材料的晶体结构、相图、热处理等基本原理。
(3)熟悉常用金属材料(如碳钢、合金钢、铸铁等)的性能和用途。
(4)了解非金属材料(如高分子材料、陶瓷材料、复合材料等)的特点和应用。
2、能力目标(1)能够根据工程要求,合理选择材料。
(2)具备分析材料性能和制定材料加工工艺的能力。
(3)能够运用所学知识解决工程实际中与材料相关的问题。
3、素质目标(1)培养学生的工程意识和创新思维。
(2)提高学生的科学素养和实践能力。
(3)培养学生严谨的治学态度和团队合作精神。
三、课程内容1、工程材料的基本概念(1)材料的分类:金属材料、非金属材料、复合材料。
(2)材料的性能:力学性能、物理性能、化学性能。
2、金属材料的结构与性能(1)金属的晶体结构:体心立方、面心立方、密排六方。
(2)金属的实际晶体结构:晶体缺陷。
(3)金属的塑性变形与再结晶。
3、金属材料的热处理(1)热处理的基本原理:钢在加热和冷却时的组织转变。
(2)退火、正火、淬火、回火等常规热处理工艺。
(3)表面热处理和化学热处理。
4、钢铁材料(1)碳钢:分类、牌号、性能和用途。
(2)合金钢:合金元素的作用,合金钢的分类、牌号、性能和用途。
(3)铸铁:分类、组织、性能和用途。
5、有色金属及其合金(1)铝及铝合金:性能、分类和用途。
(2)铜及铜合金:性能、分类和用途。
(3)钛及钛合金:性能、分类和用途。
6、非金属材料(1)高分子材料:塑料、橡胶、纤维的性能和应用。
(2)陶瓷材料:结构陶瓷、功能陶瓷的性能和应用。
(3)复合材料:分类、性能和应用。
7、材料的失效分析与选材(1)材料的失效形式:疲劳断裂、磨损、腐蚀等。
材料工程基础讲稿35
在压制过程中,随着压力↑→粉体密度↑→气孔率↓。 对压力与密度或气孔率的关系进行了大量研究:压力与 相对密度之间推导出定量的数学公式。 黄培云压制理论方程: (d m d0 )d (2-3) m lg ln lg p lg M (d m d )d0
式中:dm--致密金属密度;do--压坯原始密度;d--压坯密度; p--压制压力;M--相当于压制模数;m--相当于硬化指数的倒数。
松装密度↑→压缩比↓,有利于成形工艺的控制。 流动速率对成形的影响:当颗粒尺寸小于44μm时,颗 粒几乎不流动,难以成形。与松装密度相似,球形颗粒流 动性↑↑;流动速率随表面粗糙度↑→↓。 2) 粉末在压力下的运动行为 松散粉末的模压或等静压过程可分为三个阶段: 1)粉末颗粒发生重排,架桥现象被部分消除,颗粒间 接触增加; 2)颗粒发生弹塑性变形,塑性变形的大小取决于粉末 材料的延性。坯体密度与粉末的压缩性能有关。 3)颗粒断裂。在压制过程中产生加工硬化—脆化粉 体,随着施加压力↑→脆性断裂→较小的碎块。 实际上,这三个阶段是相互交叉发生的。
特点:适合批量生产,成本低,成品尺寸可控、一般不 必再修整,易于制作不规则表面、孔道等复杂形状制品。 但存在脱脂时间长,浇口封凝后内部不均匀性等。 通过在注射喷嘴与模具的浇口之间联接一个振动频率可 调的活塞来解决。
第三章 粉末烧结 粉末成形后,粉末颗粒之间多数为机械咬合,强度↓,粉末颗粒 表面能的驱动力↑→借助高温激活粉末中原子、离子等的运动和迁 移→粉末颗粒间增加粘结面,降低表面能,形成稳定的、所需强度 的块体材料(制品与坯锭)——陶瓷、金属粉末冶金中的高温烧结技 术。 1、烧结原理 烧结:在高温作用下,坯体发生一系列物理化学变化,由松散 状态逐渐致密化→机械强度↑的过程。 烧结中的物理化学变化: 有机物的挥发、坯体内应力的消除、气孔率的减少; 在烧结气氛作用下粉末颗粒表面氧化物的还原、原子的扩散、粘 性流动和塑性流动; 烧结后期还可能出现二次再结晶过程和晶粒长大等; 生成液相时,还可能发生固相的溶解与析出。根据烧结过程中有 无液相产生,可以将烧结分为固相烧结和液相烧结。
工程材料讲稿
3.气体元素:
N:钢中过饱和N在常温放置过程中会发生时
效脆化。加Ti、V、Al等元素可消除时效 倾向。 O:钢中的氧化物易成为疲劳裂纹源。 H:原子态的过饱和氢时将降低韧性, 引起氢 脆。当氢在缺陷处以 钢中白点 分子态析出时,会产 生很高内压,形成微 裂纹,其内壁为白色, 称白点或发裂。
二)钢锭的组织及其宏观缺陷
镇静钢
半镇静钢
沸腾钢
1.镇静钢 ( killed steel )
钢液在浇注前用锰铁、硅铁和铅 进行了充分脱氧 ,Wo = 0.01%左右, 成 分较均匀、组织较致密。主要用于机 械性能要求较高的零件。
2.沸腾钢 ( boiling steel )
钢液在浇注仅前进行轻度假脱氧, Wo = 0.03%~0.07%,成分偏析较严重、 组织不致密。机械性能不均匀, 冲击韧 性差, 常用于要求不高的零件。
2.按钢的质量分类:
* 碳素钢: Wp = (0.035% ~ 0.045%) Ws = (0.035% ~ 0.050%) * 优质碳素钢: Wp = 0.035% Ws = (0.030% ~ 0.035%) * 高级优质碳素钢: Wp ≤ 0.030% Ws = ( 0.020%~0.025% )
3.按钢的用途分类:
•碳素结构钢 ( carbon structural steel ) 用于制造各种机械零件、工程构 件。一般为低、中碳钢。
•碳素工具钢 ( carbon tool steel ) 用于制造各种工具。一般为高碳钢。
二)碳素钢的编号及用途
1.碳素结构钢: Q 235 — A ·F 沸腾钢 A等级 235 MPa 屈服强度
A
G F+A FP Q; Fe3C
材料工程基础讲稿4
如前所述,与亚共析钢相似,即使在过共析钢中,当碳合量和冷却 条件与奥氏体晶粒较合适时,也可能产生渗碳体的魏氏组织。此时, 渗碳体往往以针状或扁片状、条状出现在奥氏体晶粒内部。其组织 形态如前面图所示。
一般认为,钢中魏氏组织的存在,虽然对抗拉强度影响不大,但却能 显著降低其塑性,特别是冲击韧性将大为降低,有的甚至能降低50 一75%,因此,希望能通过退火或正火予以消除。后来,一些研究 说明,对上述这一结论应重新加以考虑。研究指出,过去一些关于 针状铁索体(魏氏组织)使钢的机械性能恶化的结论,都是在与热处 理后具有细晶粒组织的钢相比前提下做出的。 实际上,主要是奥氏体晶粒粗大所造成的影响。
魏氏组织
魏氏组织形成与那些因素有关系?通过那些方法可 以消除魏氏组织?为什么低碳钢渗碳后空冷时极 易出现魏氏组织?
钢中魏氏组织的形成,主要决定于其化学成 分(含碳量)、奥氏体的晶粒度和冷却速度(转 变温度)。
消除魏氏组织的常用方法是细化奥氏体 晶粒的正火、退火以及锻造等。 低碳钢渗碳过程中,由于惨碳温度高, 保温时间长,表层含碳且增加,故在渗碳后 空冷时极易出现魏氏组织,以致大大地降低 其机械性能。
/jpkc2007/gccl/class/chap3/sec2.asp
/jpkc2007/gccl/class/chap3/sec2.asp
钢中魏氏组织的形成,主要决定于其化学成分(含碳量)、奥氏体的晶粒度和冷 却速度(转变温度)。 随着上述三个参数的变化,先共析铁素体大体上以下列三种金相状态存在,即 块状铁素体、魏氏组织铁素体及晶界网状铁素体。它们各自的形成温度范围与 成分范围如图下图所示。可以看出,不同碳含量的钢,奥氏体品粒大小不同时, 形成魏氏组织的温度也不一致。碳含量越高,奥氏体晶粒越小,就必须有较大 的冷却速度(即较大的过冷度或较低的转变温度)才能形成魏氏组织。
工程材料讲稿资料
工 程 材 料
晶体缺陷对材料性能的影响
晶格畸变:晶格形状出现偏离理想形状 的改变
缺陷的影响:总体而言,缺陷会提高材 料的强度和硬度,降低材料的塑性与韧 性
缺陷的可变性:晶体缺陷在温度变化和 加工过程中,会发生增加、移动、合并 或消失等各种变化
工 程 材 料
机械工程材料
罗烽 主讲
本课程的考评方式
工 程 材 料
绪论
材料用来干什么? ——制造产品
工 程 材 料
眼镜片和眼镜框所用的材料有什么差别? ——结构材料:利用其力学性能的材料
如:眼镜框、各种机械零件等
本课程讨论的重点:结构材料
——功能材料:利用其理化性能的材料
如:眼镜片、电子元器件等
有些材料既可以充当功能材料也可
表层细晶区:等轴细 晶粒,表面很薄一层
柱状晶粒区:组织致 密,各向异性
等轴晶粒区:有微孔
工 程 材 料
密排六方晶格 晶胞原子数—6 配位数—12 致密度—74% 常见金属—Mg, Zn, Be 等
工 程 材 料
1.3 金属的结晶
纯金属的结晶
结晶的概念 纯金属的冷却 曲线 过冷度: ΔT = T0-Tn
工 程 材 料
结晶过程
晶核的形成 自发形核与非自发形核
晶核形成与
长大过程
工 程
材
工 程 材 料
点缺陷 概念:在空间三维的 尺度都小,尺寸范围 不超过几个原子直径 的缺陷 分类:空位与间隙原 子
工 程 材 料
线缺陷 概念:在空间三维 中,某一维的尺度 很长,而另外二维 的尺度很小的一类 缺陷 分类:刃型位错与 螺型位错
工 程 材 料
《工程材料》课件
将工程材料应用于设计、制造和维护。
工程材料的教育及培训机制
大学教育
为学生提供工程材料相关专业的本科和研究生课程。
行业培训
为从业人员提供继续教育和专业培训机会。
工程材料的国际标准和贸易机制
1
贸易机制
2
国际贸易和合作促进工程材料的交流和共享。
国际标准
制定用于评估和比较材料性能的标准。
工程材料企业的管理模式和实践
管理模式
采用现代管理理念和技术,提高企业效率和竞争力。
实践
推行精益生产、质量管理和创新实践等方法。
工程材料相关学科和研究领域
1 材料科学
研究工程材料的性能、制备和改性等方面。
描述材料抵抗断裂的能力, 具有很高的韧性的材料能承 受冲击。
工程材料的加工与制造过程
1
材料选择根据特定需求选择合来自的工程材料。2加工方法
采用锻造、模压或注塑等技术将材料塑造成所需形状。
3
制造过程
通过组装、焊接或粘接等方式将部件制造成成品。
工程材料的表面处理和涂装
表面处理
如喷涂、镀铬等方法,用于增加表面硬度和耐腐蚀性。
高分子材料
具有轻质、柔韧和耐磨损等特点,广泛应用于塑料 和橡胶制品。
陶瓷材料
具有耐高温、耐腐蚀等特性,常用于航空航天和化 工领域。
复合材料
由两种或更多类型的材料组合而成,具有多种优点, 例如高强度和轻质。
工程材料的性质
1 强度
2 硬度
3 韧性
衡量材料抵抗变形和断裂的 能力。
表征材料耐划伤和穿刺的能 力。
制造业
工程材料用于制造机械零件、工具和设备。
软件在工程材料中的应用
- 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)。
第一节金属的塑性变形
金属晶体中变形部分与未变形部分在孪生面两侧形成镜面对称关系。
→发生孪生的部分。
(切变部分)称为孪生带或孪晶。
孪生的特点:
)孪生借助于切变进行,所需切应力大,速度快,在滑移较难
工程材料课程讲稿
那些受最大或接受最大分切应力
位向的晶粒处于软位向。
分批,逐步的进行,从
硬位向
从不均匀变形到均匀变形。
3
图6-2 变形前后晶粒形状变化示意图
.产生形变织构
组织与性能的影响
工程材料课程讲稿
F沿变形方向呈带状或层状分布,称。
带状组织也会使金属呈现各向异性,特别是横向的塑性、韧性明显下降。
用均匀退火或多重正火加以消除。