工程材料及其成形技术基础培训教材PPT课件(PPT192页)
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《工程材料及成形技术基础》焊接成形 ppt课件
焊
含O量是焊丝的（7 ~ 35）倍
Mn、 C因蒸发和烧损而减少
接
σb(MPa)
焊缝：334 ~ 390
δ(%) 5 ~ 10
弯曲角(°) 20 ~ 40
αk(J/cm2) 4.9 ~ 24.5
母材：390 ~ 440 25 ~ 30
180
＞147.0
所以，焊缝脆性极大。为保护焊缝质量，应采取措施：
1）形成有效保护，限制空气侵入焊接区（熔渣、气体） 2）渗加有益合金元素，硅、锰、钛等 3）焊前清理
过大，因此适于4mm以下的薄板。
特点
1.机械保护效果好：比重比空气大25%，又是惰性气体；
焊 2.电弧稳定：氩气导热系数小，又是单原子气体，
不分解 吸热；
接 3.明弧焊接，可以全自动焊接，易于自动控制；
4.焊接热影响区窄，焊后变形小；
5.氩气较贵（是CO2的5倍）。
用于高合金钢（不锈钢、耐热钢）、铜、铝的焊接
（4）焊条的选用**
1）焊接碳钢或普通低合金钢时，应选用结构钢焊条
焊
——“等强度原则”；
对于焊缝延性、韧性要求高的重要结构，或容易产生裂
接 纹的钢材和结构（厚度大、刚性大、施焊环境温度低等）焊
接时，应用碱性焊条。
2）选用不锈钢焊条及耐热钢焊条时———“同成分原则”
3）焊条工艺性能要满足施焊操作需要。
焊 熔化，从而形成焊接的。
接
焊 接
钎焊(Soldering)：
按钎焊的加热方式，钎焊可以分为烙铁钎焊、火焰钎焊、
焊
感应钎焊、炉中钎焊、真空钎焊等。其中，烙铁钎焊是焊接 电子器件的重要方法。
接
按钎料熔点不同，钎焊可以分为 硬钎焊、软钎焊
材料成形技术基础(课堂PPT)
b）
27
§5-1 砂型铸造
• 分型面的选择，应便于下芯、扣箱（合型）及检查型腔尺寸。如图方 案a）无法检查铸件厚壁是否均匀；而方案b）通过增设一中箱，可在 扣箱前检查壁厚以保证铸件壁厚均匀。
28
§5-1 砂型铸造
2.浇注系统设计 浇注系统是指将金属液引入铸型内所经过的一系列通道。 一般由浇口杯、直浇道、横浇道和内浇道组成。
1. 手工造型： 手工造型操作灵活、大小铸件均能适应。手工造型对 模型的要求不高，一般采用成本较低的木模。对于尺 寸较大的回转体或等截面的铸件，还可以采用成本更 低的刮板造型法。因此，尽管手工造型的生产率较低、 获得铸件的尺寸精度及表面质量也较差，但对工人的 技术水平要求较高，且在实际生产中很难完全以机器 造型取代。尤其是对于单件、小批铸件的生产。
3
§5-1 砂型铸造
震压造型
4
§5-1 砂型铸造
微震压实造型
5
§5-1 砂型铸造
高压造型
压力油
6
§5-1 砂型铸造
射砂造型
7
§5-1 砂型铸造
抛砂紧实造型
8
§5-1 砂型铸造
3.起模方法： 型砂紧实以后就要进行起模，以获得完整的型腔。大部 分机器造型机均带有起模机构。大体有顶箱起模、漏 模和翻箱起模三类。
24
§5-1 砂型铸造
• 选择分型面应方便起模和简化造型工序。尽可能减少分型 面和活块的数目，如图为不合理的三通分型面方案。
芯头
25
§5-1 砂型铸造
此外，分型面应尽可能平直，如图的起重臂的分型方案，采 用（b）方案分模造型，可避免挖砂或假箱造型如图（a）。
26
§5-1 砂型铸造
• 分型面的选择应考虑尽可能减少型芯的数目，如图为接头铸件的分型 面方案。按图方案（a）其内孔的形成需要型芯；而按方案（b）是通 过自带型芯来形成，省去了造芯工序及芯盒费用。
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§5-1 砂型铸造
• 分型面的选择，应便于下芯、扣箱（合型）及检查型腔尺寸。如图方 案a）无法检查铸件厚壁是否均匀；而方案b）通过增设一中箱，可在 扣箱前检查壁厚以保证铸件壁厚均匀。
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§5-1 砂型铸造
2.浇注系统设计 浇注系统是指将金属液引入铸型内所经过的一系列通道。 一般由浇口杯、直浇道、横浇道和内浇道组成。
1. 手工造型： 手工造型操作灵活、大小铸件均能适应。手工造型对 模型的要求不高，一般采用成本较低的木模。对于尺 寸较大的回转体或等截面的铸件，还可以采用成本更 低的刮板造型法。因此，尽管手工造型的生产率较低、 获得铸件的尺寸精度及表面质量也较差，但对工人的 技术水平要求较高，且在实际生产中很难完全以机器 造型取代。尤其是对于单件、小批铸件的生产。
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§5-1 砂型铸造
震压造型
4
§5-1 砂型铸造
微震压实造型
5
§5-1 砂型铸造
高压造型
压力油
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§5-1 砂型铸造
射砂造型
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§5-1 砂型铸造
抛砂紧实造型
8
§5-1 砂型铸造
3.起模方法： 型砂紧实以后就要进行起模，以获得完整的型腔。大部 分机器造型机均带有起模机构。大体有顶箱起模、漏 模和翻箱起模三类。
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§5-1 砂型铸造
• 选择分型面应方便起模和简化造型工序。尽可能减少分型 面和活块的数目，如图为不合理的三通分型面方案。
芯头
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§5-1 砂型铸造
此外，分型面应尽可能平直，如图的起重臂的分型方案，采 用（b）方案分模造型，可避免挖砂或假箱造型如图（a）。
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§5-1 砂型铸造
• 分型面的选择应考虑尽可能减少型芯的数目，如图为接头铸件的分型 面方案。按图方案（a）其内孔的形成需要型芯；而按方案（b）是通 过自带型芯来形成，省去了造芯工序及芯盒费用。
《材料成形技术基础》绪论 ppt课件
工序综合。
净成形工艺（Net Shape Process) 新的工艺不断出现（例如：金属的半固态新的
工艺成形、喷射成形、金属的注射成形等等） 计算机技术的发展引起材料加工工艺的新革命 新型材料的成形（复合材料、金属材料）
绪论
课程性质
是机械工程类专业近机械工程类专业学生 必修的一门技术基础课，主要研究金属和非金 属零件或毛坯的成形方法特点、过程、原理及 设备。
材料成形技术发展
– 材料加工产品精密化、轻量化、集成化； – 产品性能高、成本低、周期短； – 材料加工原料与能源消耗低、污染少；制造性好、
成品率高； – 材料正由单一的传统型向复合型、多功能型发展； – 材料加工技术逐渐综合化、多样化、柔性化、多学
科化； – 全新加工
在机械制造工艺过程中，一般是先用热加 工的方法制造出零件的毛坯，再用冷加工的方 法进一步改变毛坯的形态，使其最终被加工成 合格零件。其间，为了改善材料的加工性能和 使用性能，通常还需对工件进行有关的热处理。
本课程主要叙述了机械制造过程中金属 材料的液态成形（铸造）、固态成形、 连接成形、粉末冶金及非金属 (塑料、 橡胶、陶瓷)材料成形等。
《材料成形技术基础》
课程简介
机械制造技术包含产品技术（Product Technology）和过程技术（Process Technology ）。
产品技术是以设计为中心，回答“做什么”。 过程技术是以工艺为核心，回答“怎么做”。包 括工艺、制造装备、工具、仪表和组织管理技术 及生产过程设计。
精品资料
全世界全世界75％的钢材经塑性加工，45％的金属结构用 焊接得以成形。
我国的铸造行业有我国的铸造行业有100 万职工， 2万多 个工厂， 2003 年产量达年产量达1,600 万吨，在世界上是 第一铸造大国。
净成形工艺（Net Shape Process) 新的工艺不断出现（例如：金属的半固态新的
工艺成形、喷射成形、金属的注射成形等等） 计算机技术的发展引起材料加工工艺的新革命 新型材料的成形（复合材料、金属材料）
绪论
课程性质
是机械工程类专业近机械工程类专业学生 必修的一门技术基础课，主要研究金属和非金 属零件或毛坯的成形方法特点、过程、原理及 设备。
材料成形技术发展
– 材料加工产品精密化、轻量化、集成化； – 产品性能高、成本低、周期短； – 材料加工原料与能源消耗低、污染少；制造性好、
成品率高； – 材料正由单一的传统型向复合型、多功能型发展； – 材料加工技术逐渐综合化、多样化、柔性化、多学
科化； – 全新加工
在机械制造工艺过程中，一般是先用热加 工的方法制造出零件的毛坯，再用冷加工的方 法进一步改变毛坯的形态，使其最终被加工成 合格零件。其间，为了改善材料的加工性能和 使用性能，通常还需对工件进行有关的热处理。
本课程主要叙述了机械制造过程中金属 材料的液态成形（铸造）、固态成形、 连接成形、粉末冶金及非金属 (塑料、 橡胶、陶瓷)材料成形等。
《材料成形技术基础》
课程简介
机械制造技术包含产品技术（Product Technology）和过程技术（Process Technology ）。
产品技术是以设计为中心，回答“做什么”。 过程技术是以工艺为核心，回答“怎么做”。包 括工艺、制造装备、工具、仪表和组织管理技术 及生产过程设计。
精品资料
全世界全世界75％的钢材经塑性加工，45％的金属结构用 焊接得以成形。
我国的铸造行业有我国的铸造行业有100 万职工， 2万多 个工厂， 2003 年产量达年产量达1,600 万吨，在世界上是 第一铸造大国。
工程材料及成形工艺基础 ppt课件
ppt课件
概述—特点、分类
特点：
优点：零件的形状复杂； 工艺灵活； 成本较低。
缺点：机械性能较低； 精度低； 效率低、劳动条件差
铸造方法
砂型铸造——90%以上；
特种铸造——铸件性能较好，精度低，效率高 金属型铸造、压力铸造、熔模铸造、离心铸造……
7
ppt课件
概述—本章要点
本章要点 金属铸造性能 砂型铸造 铸造工艺设计要点 特种铸造
ppt课件
铸件的结构工艺性
进行铸件结构设计，不仅要保证其力学性能 要求，还必需考虑铸造工艺和合金铸造性能对铸件 结构的要求，使铸件的结构与这些要求相适应。使 这些铸件具有良好的工艺性，以便保证铸件质量， 降低生产成本，提高生产率。
一、铸件结构应利于避免或减少铸件缺陷
铸件的结构，如果不能满足合金铸造性能的要 求，将可能产生浇不足、冷隔、缩松、气孔、裂 纹和变形等缺陷。
不用或少用型芯
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ppt课件
型芯稳固、排气清理方便
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ppt课件
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ppt课件
3. 铸件的结构斜度
垂直于分型面的非加工面上设计出结构斜度， 斜度较大。与拔模斜度不同，结构斜度是在设计时 设计上去的，不再被加工掉。
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ppt课件
4. 组合铸件的应用
大型复杂铸件.
三、 铸件结构要便于后续加工 减少加工量，便于加工
1. 铸件外形尽量简单
（1）避免外部的侧凹，减少分型面或外部型芯： （2）分型面应平直： （3）凸台和筋的设计应便于造型和起模： （4）铸件的垂直壁上应考虑给出结构斜度：
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ppt课件
减少分型面数目
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ppt课件
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《材料成形技术基础》PPT课件
利用泡沫塑料模样进行铸造，由于浇注 时高温金属液进入后，模样迅速气化、燃 烧而消失，模样位置由金属液逐步充填， 冷却凝固形成铸件。这种铸型呈实体，不 存有空腔，故称又实型铸造。
B、特点
无分型面、工序简单、形状复杂、适应 各种材料、成本低。
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25
铸造方法 比较项目
砂型铸造
熔模铸造
金属型铸 造
10
三、收缩性
1、收缩三阶段 液态－凝固－固态
液面下降 收缩 2、影响因素
A、合金种类（灰铸铁－铝合金－铜合金－铸钢） B、温度：温差 C、形状：冷却速度、铸型阻碍
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11
四、缩孔的形成与防止
1、形成铸件壁断面上，在内切圆直径最大处或等温线未 必然穿过性的－区－域将壳最、后凝体固积，该减区少域称、为补“热充节”
材料成形技术基础
2021/6/10
1
一、金属材料成形的分类（热）
1、液态成形
（铸造）－熔融状态（高温）的金属进
入特定材料预先形成的空（型）腔，冷却 后取出。
2、固态成形
（锻造）－固态金属在一定温度下，借 助外力产生所需（形状）的塑性变形。
冷冲压。
3、连接成形
（焊接）－两部分固态金属局部融化
（局部高温）后融合成一部分 。
滑移：在剪应力的作用下，晶格发生位 错。
多晶体位错滑移
晶界处位错堆积，碎晶、亚晶产生，
晶格畸变
2021/6/10
30
2、塑性变形对金属组织的影响 A、冷变形强化
由于畸变严重，硬度、强度加大，塑 性明显下降，使得塑变抗力加大，进一步 变形困难
B、残余应力 变形不一致引起。
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B、特点
无分型面、工序简单、形状复杂、适应 各种材料、成本低。
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铸造方法 比较项目
砂型铸造
熔模铸造
金属型铸 造
10
三、收缩性
1、收缩三阶段 液态－凝固－固态
液面下降 收缩 2、影响因素
A、合金种类（灰铸铁－铝合金－铜合金－铸钢） B、温度：温差 C、形状：冷却速度、铸型阻碍
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四、缩孔的形成与防止
1、形成铸件壁断面上，在内切圆直径最大处或等温线未 必然穿过性的－区－域将壳最、后凝体固积，该减区少域称、为补“热充节”
材料成形技术基础
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一、金属材料成形的分类（热）
1、液态成形
（铸造）－熔融状态（高温）的金属进
入特定材料预先形成的空（型）腔，冷却 后取出。
2、固态成形
（锻造）－固态金属在一定温度下，借 助外力产生所需（形状）的塑性变形。
冷冲压。
3、连接成形
（焊接）－两部分固态金属局部融化
（局部高温）后融合成一部分 。
滑移：在剪应力的作用下，晶格发生位 错。
多晶体位错滑移
晶界处位错堆积，碎晶、亚晶产生，
晶格畸变
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2、塑性变形对金属组织的影响 A、冷变形强化
由于畸变严重，硬度、强度加大，塑 性明显下降，使得塑变抗力加大，进一步 变形困难
B、残余应力 变形不一致引起。
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工程材料及成形技术基础金属材料精品PPT课件
1） 渗碳钢
(1) 渗碳钢的工作条件及性能要求 在渗碳热处理后才使用。工作时，除要求较高强度可靠性外，
还常常受到较大的表面磨擦和冲击作用，故其性能要求： a. 有一定的强度和塑性，以抵抗拉伸，弯曲，扭转等变形破坏； b. 要求表面有较高的硬度和耐磨性，以抵抗磨损及表面接触疲劳破
坏 — 外硬
c. 有较高的韧性以承受强烈的冲击作用 — 里韧 d. 当外载是循环作用时，要求零件有好的抗疲劳破坏能力。
1. 合金元素对钢中基本相的影响 非碳化物形成元素 --- Ni、 Si、 Al、Co，溶于F体而产生固溶强化
中强碳化物形成元素 — Mn、 Cr 、Mo 、W， 与碳结合形成合金 渗碳体
Mn — (Fe·Mn)3C—V、 Ti、Nb 、Zr ， 与碳结合形成碳化物。
3）对回火转变的影响 （1）提高回火稳定性 — 既淬火钢在回火时抵抗软化的能力
所以，对于同一回火温度，合金钢具有更高的强度和硬度。 若要求同一回火硬度，则合金钢可在更高的温度回火，因而其塑 性、韧性就更好。
Cr、 Mo、 W 、V 、Ti、Si提高钢的耐回火性较强
（2）产生二次硬化
当含Mo、 W 、V 、Ti量较高的淬火钢，在500 ~ 600ºC回火时， 其硬度并不降低，反而升高的现象。
Cr7C3、 Cr 23C6 、 MoC WC、VC 、 NbC、TiC
2 合金元素对铁碳相图的影响
扩大奥氏体区域：Ni 、Mn 、C、 N （ Mn ＞13%、 Ni ＞9%时，室温时是奥氏体）
缩小奥氏体区域：Cr 、Mo 、Si 、W （ Cr ＞13%时， 室温时是 铁素体）
3 . 合金元素对热处理及性能的影响
专用构件用钢，如桥梁用钢Q235q和16q; 锅炉用钢，如20g，22 g 等； 船舶用钢如C10，C20等。
工程材料及成形技术基础(第三版)教学课件3
本章主要强调了质量检验和零件失效两方面对机械制 造中的影响和作用。并介绍了材质检验的标准、方法，失 效分析的方法。
失 效 技
应力分析 无损探伤 断口分析
术 金相分析
分 化学分析
析 力学性能测试
失效分析 失效原因
失 腐蚀 效 磨损 类 断裂 型 变形
力学分析 应力分析
设计
材料
主要抗力指标
工艺
安装、使用
改进设计 抗力指标与 内外因素关系
改进工艺
加强管理
提高零件失效抗力的途径
第十一章 材料质量检验与零件失效分析
本章小结
主要依据是材质检验，包括原材料的质量检验和各种成形工 艺造成的材质缺陷的检验
第十一章 材料质量检验与零件失效分析
材质检验与失效分析工序安排
第十一章 材料质量检验与零件失效分析
11.2 材料及工艺质量标准体系
11.2.1 技术标准(中国GB、YB，日本JIS，美国ASTM， 英国BS）
11.2.2 材料及工艺质量标准体系分类 钢铁材料及工艺质量标准体系的分类: 1）综合基础标准(名词、术语、符号、计量单位等） 2）钢铁产品类标准 钢铁产品标准是生产厂商生产出的每种钢铁产品所应满足 的标准，也是用户订货验收时要遵循的判断产品是否合格的判 据。（弹簧钢GB1222、碳素结构钢GB700、合金结构钢GB307 合金工具钢GB1299） 3）工艺质量类标准 4）试验方法类标准
目的:找出失效的原因、提出防止或推迟失效的措施， 防止同类失效再度发生，从而提高产品质量或从此获得改型的新 产品。
11.5.2 零件失效的原因
零件失效的原因应从四个方面考虑：设计、加工工艺、 材料、安装使用不良
11.5.3 零件失效的形式
失 效 技
应力分析 无损探伤 断口分析
术 金相分析
分 化学分析
析 力学性能测试
失效分析 失效原因
失 腐蚀 效 磨损 类 断裂 型 变形
力学分析 应力分析
设计
材料
主要抗力指标
工艺
安装、使用
改进设计 抗力指标与 内外因素关系
改进工艺
加强管理
提高零件失效抗力的途径
第十一章 材料质量检验与零件失效分析
本章小结
主要依据是材质检验，包括原材料的质量检验和各种成形工 艺造成的材质缺陷的检验
第十一章 材料质量检验与零件失效分析
材质检验与失效分析工序安排
第十一章 材料质量检验与零件失效分析
11.2 材料及工艺质量标准体系
11.2.1 技术标准(中国GB、YB，日本JIS，美国ASTM， 英国BS）
11.2.2 材料及工艺质量标准体系分类 钢铁材料及工艺质量标准体系的分类: 1）综合基础标准(名词、术语、符号、计量单位等） 2）钢铁产品类标准 钢铁产品标准是生产厂商生产出的每种钢铁产品所应满足 的标准，也是用户订货验收时要遵循的判断产品是否合格的判 据。（弹簧钢GB1222、碳素结构钢GB700、合金结构钢GB307 合金工具钢GB1299） 3）工艺质量类标准 4）试验方法类标准
目的:找出失效的原因、提出防止或推迟失效的措施， 防止同类失效再度发生，从而提高产品质量或从此获得改型的新 产品。
11.5.2 零件失效的原因
零件失效的原因应从四个方面考虑：设计、加工工艺、 材料、安装使用不良
11.5.3 零件失效的形式
【精品课件】工程材料及成形技术基础
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【精品课件】工程材料及成形技术基 础
•第一章工程材料的结构与性能
3) 晶向和晶面的表示方法
• 晶向和晶面的表示方法分别采用晶面指数(hkl)和晶向指数 [uvw•晶]形面式（以立方晶系为例）。
• 晶向指数（hkl)的确定方法是：
✓以晶胞的某一阵点为原点，三个基 并以点阵基矢的长度作
•抗氧化性 •抗腐蚀性
•Fe
•H2
•Fe-Cu电池
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•电解液
•(+) •(-)
•F (+)
(-) (•+F)e•3FCe3C
•珠光体腐蚀
【精品课件】工程材料及成形技术基 础
本章小结
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【精品课件】工程材料及成形技术基 础
第二章金属的凝固与固态相变
•2.1纯金属的结晶 •2.2合金的凝固 •2.3铁碳合金平衡态的相变基础 •2.4钢在加热时的转变 •2.5钢在冷却时的转变 •2.6焊接接头的相变 •本章小结
•第一章工程材料的结构与性能
硬度
符号
压头类型
压力 Kgf
硬度值 有效范围
应用举例
HRC
120º
150
20~60
金刚石圆锥
HRC
淬火钢件
HRB
Ф1/16inch 淬火钢球
100
25~100 软钢、退火钢、铜合金
HRB
HRA
120º
金刚石圆锥
60
70HRA 硬质合金、表面淬火钢
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【精品课件】工程材料及成形技术基 础
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【精品课件】工程材料及成形技术基 础
•第一章工程材料的结构与性能
工程材料与成形技术课件
• 2、变质处理（加入“人工晶核”）
•
3、附加振动
1.4.2 金属的同素异构
•
固态金属由一种晶格转变为另一种
晶格的过程或现象，称为同素异构转变。
• 同素异构转变也是在一定温度下通 过形核——长大的方式完成的，故又称 为重结晶。
• 具有同素异构转变的金属有铁、锰、 钛、钴、锡等。
• 纯铁的同素 • 异构转变
3、塑性
• 材料在外力作用下产生永久变形而不被破 坏的能力称为塑性。塑性指标一般用材料发
生断裂前所达到的最大塑性变形量来表示， 在拉伸时可用伸长率和断面收缩率表示。
•
•
伸长率
δ=（L1–L0）/ L0
•
断面收缩率 ψ=（A0 –A1）/ A0
•
•
材料塑性的好坏，对于其安全使用和是
否适合于塑性加工具有重要的意 义。
•
大小表示硬度值的高低。
• 标注：硬度值+HBS（HBW）
•
例如，350HBS、600HBW
• 应用：灰铸铁、有色金属、软钢等
2）洛氏硬度
• 压头：金刚石圆锥体（HRA、HRC）
•
淬火钢球（HRB）
• 原理： 用压坑的相对深度表示硬度值高低
• 标注：硬度值+HRC（HRA、HRB）
• 应用： 可根据被测材料的硬度，选择相应
• 晶胞
• 为了便于研究晶体结构而从晶格中选 取的能够反映晶格特征的最小几何单元
• 晶格常数
• 晶胞的棱边长度 a、b、c
• 对于立方晶格而言，因三条棱边相等， 故晶格常数为 a。
• 2、常见金属的晶格类型 1、体心立方晶格
• 晶格常数 a • 晶胞原子数 2 • 致密度 68%
工程材料及成形技术基础(第三版)教学课件8
第二章金属的凝固与固态相变
1.晶体的结晶
第二章金属的凝固与固态相变
2.非晶体的凝固
第二章金属的凝固与固态相变
2.1.2金属的结晶
1.金属的结晶过程
2.影响形核和长大的因素
过冷度的影响
难熔杂质的影响
3.晶粒大小及控制 晶粒度的概念
ZV 0.9(N / G)3/4 Zs 1.1(N / G)1/2
2.同分异构
第二章金属的凝固与固态相变
2.2合金的凝固
2.2.1二元合金相图与凝固 1.匀晶相图
匀晶相图的建立 杠杆定律 枝晶偏析 2.共晶相图 3.包晶相图 4其他相图 2.2.2合金的性能与相图的关系 2.2.3铸锭(件)的凝固
第二章金属的凝固与固态相变
匀晶相图的建立
第二章金属的凝固与固态相变
第二章金属的凝固与固态相变
1.铁碳合金的相结构与性能
•铁素体 F •奥氏体 A •渗碳体 Fe3C
2.相图分析
第二章金属的凝固与固态相变
2.3.2在铁碳合金平衡状态下的相变
铁碳合金的分类
种类
工业纯铁
亚共析钢
钢 共析钢
过共析钢
白口铸铁
亚共晶白 共晶白
口铁
口铁
过共晶 白口铁
含碳 <0.0218 0.0218 0.77 0.77- 2.11
2.3.3含碳量对铁碳合金组织和性能的影响
1.含碳量对平衡组织的影响
2.含碳量对力学性能的影响
第二章金属的凝固与固态相变
2.含碳量对力学性能的影响
第二章金属的凝固与固态相变
2.3.4Fe-Fe3C相图的应用
1.在选材上的应用 2.在铸造工艺制订上的应用 3.在塑性加工工艺制订上的应用 4.在热处理工艺制订上的应用
工程材料及成形技术基础 工程材料的结构与性能 ppt课件
根据晶胞参数的特征， 可将所有晶体分为七种晶 系十四种晶格
（三斜、单斜、正交、六 交、菱方、四方、立方）
2. 常见的金属晶体结构 （90%以上）
晶格尺寸：立方晶系只用一个数值a即可表示.
原子半径：指晶胞中原子密度最大方向上相邻两原子 之间距离的一半.
晶胞原子数：指一个晶胞内所含的原子数目.
致密度K ：表示晶格中原子排列的紧密程度的参数， 指晶胞中所包含的原子体积与晶胞体积之比.
船体采用了高强度复合材料，使船的重量减至5220公 斤，航速高达44.5公里/ 时（选自Popular Science 中文 版1998年6月）
按用途可将材料分为结构材料和功能材料
种类
特点
用途举例
使用时主要考虑材 房屋和桥梁用钢材和混凝土、
料的各种力学性能， 汽车底盘、发动机材料，飞机
结构材料 如强度、硬度和韧 机翼和机身用铝材，塑料座椅
HBW——适于测定淬火钢件
优点：准确； σb = K × HBS
缺点：不适于成品件和薄件；麻烦
HRC：
优点：方便；可软、硬金属，也可薄件；压痕小; 适于成品件
缺点：重复性差
韧性
1912年当年最为豪华、号称永不沉没的泰坦尼克号首航 沉没于冰海，成了20世纪令人难以忘怀的悲惨海难。
1985年以后，探险家们数次深潜到12,612英尺深的海底 研究沉船，起出遗物。
我们见得最多的复合材料 就是钢筋混凝土。混凝土由 碎石、水泥和砂组成，混凝土有较高的抗压强度，但抗 拉和抗弯强度低，不能作为各种梁的材料。在混凝土中 加钢筋，提高了混凝土的抗拉和抗弯强度，因而才能在 建筑和桥梁结构中使用。所以，在单一材料不能满足需 要时，人们常常把两种或两中以上的材料组合起来，使 复合后的材料在强度、刚度等性能上有大幅度提高。随 科学技术的进步，在高新技术领域里，复合材料的应用 就愈来愈多。所以我们应充分重视复合材料的应用。
工程材料与成形技术基础第2版教学课件ppt作者庞国星第一篇工程材料基础理论1第一章工程材料的分类与性
拉伸试样
一、强度
1. 弹性极限：材料承受最
e
大弹性变形时的应力。指标
为弹性极限e。
2. 刚度：材料受力时抵抗弹性变形的能力。
指标为弹性模量E。
Etg（MP） a
3. 强度：材料在外力作用下抵 抗变形和破坏的能力。
屈服点 s：材料发生微量塑 性变形时的应力值。
规定剩余伸长应力 0.2：剩 余变形量为0.2%时的应力值。
4. 韧脆转变温度
材料的冲击韧性随温度下降而下降。在某一温度范围内冲击韧 性值急剧下降的现象称韧脆转变。发生韧脆转变的温度的范围 称韧脆转变温度。材料的使用温度应高于韧脆转变温度。
韧
建造中的Titanic 号
Titanic 号钢板〔左图〕和近代船用钢板 〔右图〕的冲击试验结果
五、疲劳极限
材料在低于s的重复交变应力作用下发生断裂的现象。
玻璃纤维增强高分子复合材料
复合材料
现代航空发动机燃烧室 温度最高的材料就是通 过粉末冶金法制备的氧 化物粒子弥散强化的镍 基合金复合材料。很多 高级游艇、赛艇及体育 器械等是由碳纤维复合 材料制成的，它们具有 重量轻，弹性好，强度 高等优点。
航空发动机
材料的性能
使用性能：材料在使用过程中所表现的性能。包括 力学性能、物理性能和化学性能。
传统陶瓷又称普通陶瓷, 是以天然材料(如黏土、石 英、长石等)为原料的陶瓷, 主要用作建筑材料使用. 特种陶瓷又称精细陶瓷，是以人工合成材料为原料 的陶瓷，常用作工程上的耐热、耐蚀、耐磨零件。
陶瓷制品
陶瓷发动机
高分子材料
共
以分子键和共价键
价 键
为主
塑性、耐蚀性、电
绝缘性、减振性好，
密度小
工程材料及其成形技术基础课件
71
1、铸件偏析
区域偏析：是指铸件的整个断面的各部位成分不 一致的现象。 分为正向偏析和逆向偏析。 正向偏析：熔点低的组元集中分布在铸件的中心 或上部区域，含量从先凝固区到后凝固区逐渐递 增；逆向偏析反之。 消除方法：均匀化退火无法消除，以预防为主。 选用成分适宜的铸造合金，合理的铸件构造，如 防止大断面以及选择适当的冷速。
产生原因：б>бb 按形成温度的不同：
热裂 冷裂
69
7.3.3 铸件的偏析与气孔
1、铸件偏析 ——铸件断面上各个局部及晶粒与晶界之
间的化学成分不均匀的现象。 三种类型：
晶内偏析 区域偏析 比重偏析
70
1、铸件偏析 晶内偏析:又叫树枝晶偏析。 特征：在一个晶粒范围内，晶内与晶界处的化学成 分不一致，熔点高的组元多分布于晶内，而熔点低 的组元那么多分布于晶界。 消除方法：扩散退火〔均匀化退火〕。
一般外壁为15′—3°，内壁3°～10°。
29
30
3〕铸造圆角 ——铸件上壁和壁的交角应做成圆弧转
角过渡 圆角半径值一般取两相交壁平均厚
度的1/3～ 1/2
31
4)收缩余量 为了补偿收缩，模样比铸件图纸尺寸增
大的数值称收缩余量。 通常
灰铸铁的线收缩率为0.7％～ 1.0％ 铸钢为1.6％～ 2.0％ 有色金属为1.0％～ 1.5％
模斜度，设计砂芯等〕 绘制铸造工艺图和标注符号 编制工艺卡和工艺标准等。
22
1 铸件浇注位置和分型面的选择
1)浇注位置的选择 选择原那么：〔三下一上〕 ①铸件的重要加工面应朝下或位于侧面。
23
②铸件宽大平面应朝下。
③面积较大的薄壁局部应置于铸型下部或 垂直、倾斜位置。
24
1、铸件偏析
区域偏析：是指铸件的整个断面的各部位成分不 一致的现象。 分为正向偏析和逆向偏析。 正向偏析：熔点低的组元集中分布在铸件的中心 或上部区域，含量从先凝固区到后凝固区逐渐递 增；逆向偏析反之。 消除方法：均匀化退火无法消除，以预防为主。 选用成分适宜的铸造合金，合理的铸件构造，如 防止大断面以及选择适当的冷速。
产生原因：б>бb 按形成温度的不同：
热裂 冷裂
69
7.3.3 铸件的偏析与气孔
1、铸件偏析 ——铸件断面上各个局部及晶粒与晶界之
间的化学成分不均匀的现象。 三种类型：
晶内偏析 区域偏析 比重偏析
70
1、铸件偏析 晶内偏析:又叫树枝晶偏析。 特征：在一个晶粒范围内，晶内与晶界处的化学成 分不一致，熔点高的组元多分布于晶内，而熔点低 的组元那么多分布于晶界。 消除方法：扩散退火〔均匀化退火〕。
一般外壁为15′—3°，内壁3°～10°。
29
30
3〕铸造圆角 ——铸件上壁和壁的交角应做成圆弧转
角过渡 圆角半径值一般取两相交壁平均厚
度的1/3～ 1/2
31
4)收缩余量 为了补偿收缩，模样比铸件图纸尺寸增
大的数值称收缩余量。 通常
灰铸铁的线收缩率为0.7％～ 1.0％ 铸钢为1.6％～ 2.0％ 有色金属为1.0％～ 1.5％
模斜度，设计砂芯等〕 绘制铸造工艺图和标注符号 编制工艺卡和工艺标准等。
22
1 铸件浇注位置和分型面的选择
1)浇注位置的选择 选择原那么：〔三下一上〕 ①铸件的重要加工面应朝下或位于侧面。
23
②铸件宽大平面应朝下。
③面积较大的薄壁局部应置于铸型下部或 垂直、倾斜位置。
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1.3 金属材料的主要性能
机械零件在使用过程中，要受到力学负荷诸如拉伸、压 缩、弯曲、扭转、剪切以及热负荷诸如高温蠕变、热应力产 生的热疲劳和环境介质的作用诸如腐蚀、摩擦损失，并且还 要传递力和能。
因此，作为构成机械零件的金属材料，应具备良好的力 学性能、物理性能、和化学性能以防止零件早期失效，同时 还要有良好的工艺性能 。
缺点：但是抗压不抗拉，脆性大，不易加工成形； 复合材料：能充分发挥其组成材料的各自长处，同时在一定程度上
克服它们的弱点；
工 程 材 料 及 其成形 技术基 础培训 教材(P PT192页 )工作 培训教 材工作 汇报课 件PPT服 务技术 管理培 训课件 安全培 训讲义
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工 程 材 料 及 其成形 技术基 础培训 教材(P PT192页 )工作 培训教 材工作 汇报课 件PPT服 务技术 管理培 训课件 安全培 训讲义
有机高分子材料：密度小、强度低（比强度高，高于钢铁） 较高的弹性，良好的电绝缘性能，优良的 减摩、耐磨和自润滑性能，优良的耐腐蚀 性能（超过不锈钢），优良的透光性和隔 热、隔音性，加工性好，成本低，但是易老化。
工程材料及其成形技术基础
绪论
1 本课程的性质
本课程是研究材料及其成形方法的技术基础课。它是 机械类及近机类各专业必修的一门课程。
2 学习目的
(1)获得常用工程材料及各类成形方法和加工工艺知 识，能合理地选材、正确地制定材料的加工程序。
(2)初步了解与本科程有关的新技术、新材料和新 工艺，为学习其它相关课程及以后从事机械设计和加 工制造方面的工作奠定必要的理论基础。
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工 程 材 料 及 其成形 技术基 础培训 教材(P PT192页 )工作 培训教 材工作 汇报课 件PPT服 务技术 管理培 训课件 安全培 训讲义
料统称为机械工程材料。
复合材料
机械 工程材料
非金属 材料
概述
材料的发展过程
沧州铁狮子
石器时代
青铜鼎
石斧
神
舟 飞
复合材料
船
铜器时代 铁器时代
概述
工程材料的发展过程
高功能化、超高性能化 复合轻量化、智能化
40-50年代:材料的发展主要围绕着机械制造业，因此，主要发展
以一般力学性能为主的金属材料
50-60年代:压力容器向高强度方向发展更快，发展了高强度低合 金钢
1.3.1 金属的力学性能
塑性 高温蠕变
刚度
金属的力学性能：材料在
外力作用下表现出来的特性， 疲劳强度 如弹性、塑性、强度、硬度和 韧性等。
金属 力学性能
表征和判定金属力学性能 所用的指标和依据称为金属力
低应力 脆断
学性能的判据。
弹性 强度
硬度 韧性
Байду номын сангаас
工 程 材 料 及 其成形 技术基 础培训 教材(P PT192页 )工作 培训教 材工作 汇报课 件PPT服 务技术 管理培 训课件 安全培 训讲义
60年代以后:由于航空、空间机械和动力机的发展对材料提出了更 苛刻的要求。如高温、高压、高的比强度和比模量。
20世纪后期：新材料特别是非金属人工合成材料如陶瓷材料、高
分子材料及复合材料快速发展。
第一章 零件对材料的性能要求
铸铁
黑色金属 碳钢
化学
金属材料
合金钢
成分
轻有色金属
分类
有色金属 重有色金属
机
工 程 材 料 及 其成形 技术基 础培训 教材(P PT192页 )工作 培训教 材工作 汇报课 件PPT服 务技术 管理培 训课件 安全培 训讲义
陶瓷材料：是无机非金属材料，是有一种或多种金属或非金属元素 形成的具有强离子键或共价键的化合物。
优点：熔点高、硬度高、化学稳定性高，弹性模量大，具有 耐高温、耐腐蚀、耐磨损、绝缘、热膨胀系数小；
绪论
3 本课程的主要内容
(1)常用的工程材料及其成形方法和加工工艺。 (2)各类成形方法对零件结构和材料的工艺性要求。
4 了解机械制造业总流程
绪论
5 主要知识框架
工程材料及 成形技术基础
工程材料
成形技术 基础
6 参考书
(1)《材料成形技术基础》 何红媛主编，东南大学出版社。
(2)《材料成型工艺基础》 沈其文主编，华中理工大学出版社。
(3)《工程材料及应用》 周凤云主编，华中科技大学出版社。
(4)《材料成型技术基础》 胡亚民主编，重庆大学出版社。
(5)《热加工工艺基础》 任福东主编，机械工业出版社。
概述
工程材料：
用于机械、电子、建筑、 化工和航空航天 等领域的材 料统称为工程材料。
金属材料
机械工程材料：
用来制造各种机电产品的材
注：老化作用：高分子材料在加工、贮存和使用过程中，由 于受各种环境因素的作用而导致性能逐渐变坏，以致丧失使 用价值的现象。【轮胎发生的龟裂、玻璃纤维（起毛）】
工 程 材 料 及 其成形 技术基 础培训 教材(P PT192页 )工作 培训教 材工作 汇报课 件PPT服 务技术 管理培 训课件 安全培 训讲义
功能分类
结构材料：用于制造实现运动和传递动力的零件 功能材料：用于制造实现其他功能的零件的材料
1.2 工程材料的特征
金属材料：具有良好的导电性、导热性、在具有较高的强度 的同时，具有良好的塑性成形性、铸造性、切削 加工和电加工性等加工性能；通过热处理及表面 改性可以大幅度(成倍）改变其性能；
工 程 材 料 及 其成形 技术基 础培训 教材(P PT192页 )工作 培训教 材工作 汇报课 件PPT服 务技术 管理培 训课件 安全培 训讲义
塑料
稀有金属
械
有机高分子材料 合成橡胶
工
合成纤维
程
有机胶粘剂及涂料
材
陶瓷材料
硅酸盐材料
料
新型陶瓷
复合材料
非金属基复合材料 金属基复合材料
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机械 工程 材料
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机械零件在使用过程中，要受到力学负荷诸如拉伸、压 缩、弯曲、扭转、剪切以及热负荷诸如高温蠕变、热应力产 生的热疲劳和环境介质的作用诸如腐蚀、摩擦损失，并且还 要传递力和能。
因此，作为构成机械零件的金属材料，应具备良好的力 学性能、物理性能、和化学性能以防止零件早期失效，同时 还要有良好的工艺性能 。
缺点：但是抗压不抗拉，脆性大，不易加工成形； 复合材料：能充分发挥其组成材料的各自长处，同时在一定程度上
克服它们的弱点；
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有机高分子材料：密度小、强度低（比强度高，高于钢铁） 较高的弹性，良好的电绝缘性能，优良的 减摩、耐磨和自润滑性能，优良的耐腐蚀 性能（超过不锈钢），优良的透光性和隔 热、隔音性，加工性好，成本低，但是易老化。
工程材料及其成形技术基础
绪论
1 本课程的性质
本课程是研究材料及其成形方法的技术基础课。它是 机械类及近机类各专业必修的一门课程。
2 学习目的
(1)获得常用工程材料及各类成形方法和加工工艺知 识，能合理地选材、正确地制定材料的加工程序。
(2)初步了解与本科程有关的新技术、新材料和新 工艺，为学习其它相关课程及以后从事机械设计和加 工制造方面的工作奠定必要的理论基础。
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料统称为机械工程材料。
复合材料
机械 工程材料
非金属 材料
概述
材料的发展过程
沧州铁狮子
石器时代
青铜鼎
石斧
神
舟 飞
复合材料
船
铜器时代 铁器时代
概述
工程材料的发展过程
高功能化、超高性能化 复合轻量化、智能化
40-50年代:材料的发展主要围绕着机械制造业，因此，主要发展
以一般力学性能为主的金属材料
50-60年代:压力容器向高强度方向发展更快，发展了高强度低合 金钢
1.3.1 金属的力学性能
塑性 高温蠕变
刚度
金属的力学性能：材料在
外力作用下表现出来的特性， 疲劳强度 如弹性、塑性、强度、硬度和 韧性等。
金属 力学性能
表征和判定金属力学性能 所用的指标和依据称为金属力
低应力 脆断
学性能的判据。
弹性 强度
硬度 韧性
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60年代以后:由于航空、空间机械和动力机的发展对材料提出了更 苛刻的要求。如高温、高压、高的比强度和比模量。
20世纪后期：新材料特别是非金属人工合成材料如陶瓷材料、高
分子材料及复合材料快速发展。
第一章 零件对材料的性能要求
铸铁
黑色金属 碳钢
化学
金属材料
合金钢
成分
轻有色金属
分类
有色金属 重有色金属
机
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陶瓷材料：是无机非金属材料，是有一种或多种金属或非金属元素 形成的具有强离子键或共价键的化合物。
优点：熔点高、硬度高、化学稳定性高，弹性模量大，具有 耐高温、耐腐蚀、耐磨损、绝缘、热膨胀系数小；
绪论
3 本课程的主要内容
(1)常用的工程材料及其成形方法和加工工艺。 (2)各类成形方法对零件结构和材料的工艺性要求。
4 了解机械制造业总流程
绪论
5 主要知识框架
工程材料及 成形技术基础
工程材料
成形技术 基础
6 参考书
(1)《材料成形技术基础》 何红媛主编，东南大学出版社。
(2)《材料成型工艺基础》 沈其文主编，华中理工大学出版社。
(3)《工程材料及应用》 周凤云主编，华中科技大学出版社。
(4)《材料成型技术基础》 胡亚民主编，重庆大学出版社。
(5)《热加工工艺基础》 任福东主编，机械工业出版社。
概述
工程材料：
用于机械、电子、建筑、 化工和航空航天 等领域的材 料统称为工程材料。
金属材料
机械工程材料：
用来制造各种机电产品的材
注：老化作用：高分子材料在加工、贮存和使用过程中，由 于受各种环境因素的作用而导致性能逐渐变坏，以致丧失使 用价值的现象。【轮胎发生的龟裂、玻璃纤维（起毛）】
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功能分类
结构材料：用于制造实现运动和传递动力的零件 功能材料：用于制造实现其他功能的零件的材料
1.2 工程材料的特征
金属材料：具有良好的导电性、导热性、在具有较高的强度 的同时，具有良好的塑性成形性、铸造性、切削 加工和电加工性等加工性能；通过热处理及表面 改性可以大幅度(成倍）改变其性能；
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塑料
稀有金属
械
有机高分子材料 合成橡胶
工
合成纤维
程
有机胶粘剂及涂料
材
陶瓷材料
硅酸盐材料
料
新型陶瓷
复合材料
非金属基复合材料 金属基复合材料
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机械 工程 材料
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