材料加工冶金传输原理课件绪论

③ 在实际金属热态成形过程中往往包括有两种或两
种以上传输现象，它们同时存在，又相互影响，是
一个有机的整体。
传输过程的本质：
传输过程是物质或能量从非平衡态到平衡 态转移的物理过程。是某物质体系内描述体系的 物理量（如温度、速度、组分浓度等）从不平衡 状态向平衡状态转移的过程。 平衡态概念——是指体系内物理量不存在梯度。例如 热平衡是体系内的温度各处均匀一致。 不平衡态概念——是体系内物理量存在梯度，这时物 系内的物理量不均匀，就会发生物理量的传输。
“三传”的联系： 动量、热量、质量三种传输过程有其内在的联系， 三者之间有许多相似之处，在连续介质中发生 的 “三传” 现象有共同的传递机理。在实际工 程中，三种传输现象常常是同时发生的。
为什么把“三传”放在一起作为一个整体： ① “三传”具有共同的物理本质：都是物理过程。
② “三传”具有类似的表述方程和定律。
两个作直线运动的流体层之间的切应力
dv - dy
(0.1)
ms 式中， 切应力（ pa ); 动力粘度（ pa s). dv dy 速度梯度（ m );
二、传输原理主要研究什么？
传输原理主要研究传输过程的传递速率大小与 传递推动力及阻力之间的关系。
三、《材料加工冶金传输原理》课程的主要任务：
学习研究金属在热态成形过程中经常遇到的动量、 热量、质量传输的基本原理，以及结合实际的应用实例。
金属加工成形的分类
金属加工成形的分类： 热态成形——金属的成形过程，是在较高温度状态下，通过高温手段，使金属成形。 冷态成形——金属在常温下，使金属成形。如：切削、冲压、拔丝。
研究对象 动量、热量、质量传输（传递）过程的速率。
理论研究 实验研究 数值计算
简单问题
研究方法
复杂问题
六：几点说明
1、内容深要求学生课前预习。
2、课上认真听讲。 3、课后 复习、总结。
4、多练习，多作习题。
动量、热量与质量传输的类似性
0.1 牛顿粘性定律
0.1 牛顿粘性定律
y
快层 V+dv v v dv τ v 慢层 τ
4. 热处理：热处理就是将工件通过热处理（高温加热，冷却速度不同）达到调整材
质（如基体组织发生变化，硬度发生变化），以及削除应力。
四. 研究传输原理
需要三门学科
流体力学（Hydrodynamics）研究动量传输 主要研究在各种力的作用下，流体本身的静止状态和 运动状态；以及流体和固体界壁间有相对运动时的相互作 用和流动规律。
传热学（Heat Transfer ）：研究热量传输 主要研究不同温度的物体，或同一物体的不同部分之 间热量传递的规律。 传质学（Mass Transfer ）：研究质量传输 主要研究质量传递的有关理论 。
五. 热态成形过程中传输现象以及研究动量、热量、 质量 传输现象的意义
热态成形过程中的传输现象举例： （1）. 金属液体的流动（铸液填充型腔） （2）. 气体的流动（砂型气体溢出，炉加热，炉气运动等） （3）. 金属件内部之间、金属件与周围介质之间热量交换和 物质转移现象（加热过程，热交换，渗炭，渗氮，元素再分布） 研究动量、热量、质量传输现象的意义： 以上的现象都属于动量、热量、质量传输现象。 不同 的传输情况对金属热态成形过程和最后得到的金属件质量 有很大影响。研究意义就在于此。
课程性质
该课是材料工程类专业基础课程。 其特点是运用到较多高等数学方面知识， 课程难度较高，该课与冶金热力学与动力 学、金属学共同构成专业基础核心课程。
序号 1 2
3
知识点 第一章绪论 第二章流体的性质
第三章流体动力学 第四章层流运动及湍流 运动 第五章边界层理论 第六章材料加工中的特 殊流体流动 第七章相似理论与量纲 分析 第八章热量传输的基本 概念 第九章导热 第十章对流换热 第十一章辐射换热
课内 讲授 2 2
6
教学各环节ຫໍສະໝຸດ 实验上机设计备注
4
5 6 7 8
4
2 2 2 2
9
10 11 12
6
4 4 2
13
14 15
第十二章材料加工中的 热量传输 第十三章质量传输基本 概念和传质微分方程 第十四章分子传质
第十五章对流传质
合计
4
4 2
48
一、什么是传输过程？
绪论
传输过程是 动量传输、热量传输、质量传输 过程的总称，简称 “三传” 或者 “传递现象”。 是工程技术领域中普遍存在的物理现象。

动量传输：垂直于流体流动的方向上，动量由高速度区向 低速度区的转移。

热量传输：热量由高温度区向低温度区的转移。
质量传输：物系中一个或几个组分由高浓度区向低浓度区 的转移。

传输现象：普遍存在于金属热态成形过程与冶金过 程，这些过程都是在高温下进行、并且常有气、液、 固等多相参与，过程中必然伴随着各种物质传递或 者热量传递等物理过程。
关于本课程
课程简介：
本课程为考试课程
教材：
材料加工冶金传输原理，吴树森，机 械工业出版社，2005
其他参考教材：
1. ．苏华钦主编，冶金传输原理，东南大学出版社，1989
2. 沈颐身、李保卫、吴懋林著，冶金传输原理基础，2000
3. 朱爱民，流体力学基础，中国计量出版社，2004
4. 赵镇南主编，传热学，高等教育出版社，2002 5. J.R.威尔特等编著、马紫峰、吴卫生等译，动量、 热量和质量传递原理
例如：钢铁冶金过程中的高炉炼铁、转炉炼钢、铁 水脱硫都是一个高温化学反应过程。 •如何实现高温？ •如何实现化学反应？ 此外，传输现象还存在于制冷工程、机械工程、生 物化学工程及环境工程等领域。
材料加工过程中的传输现象： 合金熔炼过程中组分的混合
冲天炉熔炼中焦炭的燃烧 热处理过程中组分的扩散 合金液充型过程散热、铸件的冷却及组分的再分配 异质合金焊接及焊接过程热传导
金属热态成形的四种工艺 （ “三传” 现象广泛存在）
1. 铸造：液态(或固液态)金属——注入模具中——降温、凝固。 2. 锻压：金属加热至塑性变形抗力小、但是仍然为固体的状态，采用锻打、 加压手段，而获得一定的形状的工艺方法。 3. 焊接：焊接是通过加热、加压，或两者并用，用或者不用填充材料，使两工 件产生原子间结合的加工工艺和连接方式。