工程材料及成型工艺基础PPT课件
合集下载
工程材料及其成形技术基础培训教材PPT课件(PPT192页)
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
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
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。
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
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
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。
工程材料与成型工艺说课课件ppt
02
工程材料
金属材料
定义
金属材料是指以金属元素或以 金属元素为主构成的具有金属
特性的材料的统称。
分类
黑色金属、有色金属、特种金属 。
特点
高强度、高硬度、良好的塑性和韧 性。
非金属材料
01
02
03
定义
非金属材料是以非金属元 素或非金属元素为主构成 的具有非金属特性的材料 的统称。
分类
塑料、橡胶、陶瓷、玻璃 等。
工程材料与成型工艺的发展趋势
发展趋势
随着科技的不断发展，工程材料与成型工艺也在不断进步。新型工程材料的 不断涌现，成型工艺的不断创新，使得工程材料与成型工艺在未来的应用中 更加广泛和高效。
未来展望
未来，工程材料与成型工艺将会朝着更加高效、节能、环保、可持续发展的 方向发展。同时，随着工业4.0的到来，工程材料与成型工艺将会更加智能化 、自动化、数字化。
03
在满足性能要求的前提下，优先选择成本低、来源广泛、易于
加工的材料，同时考虑材料对环境的影响。
成型工艺选择的原则和方法
符合材料特性
满足使用要求
选择与材料特性相匹配的成型工艺，如塑料 材料宜采用注射成型工艺。
根据产品形状、尺寸和性能要求选择合适的 成型工艺。
考虑生产批量
考虑经济效益
生产批量不同，所需的设备和工艺也不同， 应根据实际情况选择最经济的生产方法。
案例二：航空航天中的材料与工艺应用
总结词
航空航天领域对材料和工艺的要求极为苛刻，需要克服高强度、高温、腐蚀等多种复杂条件。
详细描述
航空航天领域需要使用各种高性能材料，如钛合金、高温合金、复合材料等，以及各种先进成型工艺，如真空 吸铸、粉末冶金、3D打印等。在航空航天领域，材料和工艺的选择和优化直接影响到飞行器的性能、安全和 可靠性，因此需要加强研究和技术创新。
最新工程材料与成型工艺说课课件ppt讲课教案精品课件
wú yá)苦坐舟
第八页，共25页。
书山有路勤为径，学海无涯(xué hǎi
三、情感目标
（1）培养学生的沟通(gōutōng)能力及团队协 作精神。
（2）提高学生分析问题(wèntí)、解决问题(wèntí)的能 力。
（3）激发学生学习机械类知识学习的兴趣。
素基 质于 分企 解业
文 化 的 综 合
坐舟
书山有路勤为径，学海无涯(xué hǎi wú yá)苦
第十五页，共25页。
三、教学(jiāo xué)条件
wú yá)苦坐舟
第十六页，共25页。
书山有路勤为径，学海无涯(xué hǎi
3、教学( jiāo xué)条件
3.1 教学资源 3.2 教学设备
教学(jiāo xué)条件
坐舟
书山有路勤为径，学海无涯(xué hǎi wú yá)苦
14
工艺设计和结构设计
项目八
工程材料的选用ຫໍສະໝຸດ 掌握材料选用时要考虑的因素，
6
材料的选用内容及方法
yá)苦坐舟
第十四页，共25页。
书山有路勤为径，学海无涯(xué hǎi wú
2.3、教学方法与手段 (shǒuduàn)
教学方法与手段(shǒuduàn)的运用
教学方法与手段
理论讲授
课堂讨论
案例分析
实验实训
四、教材(jiàocái)特色
yá)苦坐舟
第二十页，共25页。
书山有路勤为径，学海无涯(xué hǎi wú
4 教材(jiàocái)特色
1、理论与实践相结合。 2、内容全面知识新颖。 3、满足(mǎnzú)学生个性发展与深入钻研的要求。
yá)苦坐舟
材料成形工艺基础课件(PPT 82页)
化学
材料科学与材料工程的差异
材料科学和材料工程是一个整体，不可分割；它们 之间的差异主要表现在学科的侧重点不同。 材料科学侧重于发现和揭示四个要素之间的关系， 提出新概念、新理论。 材料工程侧重于寻求新手段实现新材料的设计思想 并使之投入应用，二者相辅相成。
尼龙纤维的研制：
1938年首批合成尼
尼龙熔融纺纤技术
Carother等提出熔
材料 科学
分子链的高度取向
融纺纤的新概念
材料工程所涉及的三大制备技术
根据所需材料的性能、结构要求，进行材料的提纯净 化、原料(成分)配制和合成或合金化的过程．是材料制备 工程的首要环节。
熔融凝固制备技术
原材料
熔融 精炼
凝固
坯料
常用于金属、无机非金属化合物、半导体材料坯锭和 玻璃制品的制备。
青铜文化
四羊方尊
虎食人卣you
青铜文化
二里冈出土饕(tie)餮乳钉纹方鼎
大禾人面方鼎
青铜文化
饕餮纹鼎
司母辛方鼎
青铜文化
商代青铜文化
司母戊鼎，1939年安阳
材料的常规加工技术主要有锻造、冲压、轧制、挤压、 拉拔、焊接以及注射成形等。
玻璃材料有它的特殊性，从原材料配制、熔化，到熔 体快冷成形为制品，必须一步完成。
课程的主要目的
• 《材料成形工艺基础》是机械类或近机械类专
业的一门学科基础课，学习本课程的主要目的是 使学生比较全面系统的获得机械制造中铸造、压 力加工、粉末成形、焊接、塑料、橡胶、陶瓷以 及有关模具设计、加工、制造方面的专业知识。 其主要任务是介绍以下内容： • 1）制定铸造过程图，了解合金的熔炼与浇注过 程的基本知识以及砂型铸造、特种铸造等； • 2）制定锻造过程图，了解材料塑性变形基本规 律；了解粉末成形、塑料、橡胶、陶瓷成型过程 和板料冲压成形过程； • 3）了解常用金属材料焊接过程基本知识；
工程材料及成形工艺基础ppt
焊接
通过加热或加压将两个或多个金属件连接在一起 ，以获得所需形状和尺寸的组件。包括电弧焊、 激光焊、气体保护焊等方法。
锻造
通过高温将金属坯料放在模具中锻打，以获得所 需形状和尺寸的零件。包括自由锻、模锻、精密 锻等方法。
塑料成形
通过加热和成型将塑料原料变成所需形状和尺寸 的零件。包括注射成形、挤出成形、吹塑成形等 方法。
3
复合材料
由两种或两种以上不同性质的材料组成，具有 优异的综合性能
工程材料的制造工艺
铸造
将液态金属倒入模具中凝固成型的过程，包括砂 型铸造、金属型铸造等
锻造
将固态金属进行压力加工，制成各种形状和尺寸 的零件
焊接
通过加热或加压，使两个或多个金属件连接起来 ，达到密封和连接的目的
工程材料的应用
钢铁
01
目前，智能成形技术在国内外得到了广泛的应用和推广，在提高生产
效率、降低生产成本、提高产品质量等方面发挥了重要作用。
03
智能成形技术的未来趋势
未来，智能成形技术将朝着更加智能化、自动化、绿色化的方向发展
，实现生产过程的全面自动化、智能化、信息化。
06
结论
材料成形工艺在制造业中的地位与作用
材料成形工艺是制造 业的基础
使用高压将金属液体注入金属模具，凝固后形成铸件。
锻压技术
自由锻
使用锻锤在空气中自由锻打金属坯料，使其变形并形成所需形状。
模锻
使用模具限制金属坯料在变形过程中移动，使其形成所需形状。
焊接技术
熔化焊
将两个金属件加热至熔化状态，然后将其连接在一起。
压焊
通过加压将两个金属件连接在一起，其中一个或两个金属件 需要加热。
铝合金具有轻质、高强、耐腐蚀等特 点，在交通运输、航空航天、建筑等 领域得到广泛应用。
通过加热或加压将两个或多个金属件连接在一起 ，以获得所需形状和尺寸的组件。包括电弧焊、 激光焊、气体保护焊等方法。
锻造
通过高温将金属坯料放在模具中锻打，以获得所 需形状和尺寸的零件。包括自由锻、模锻、精密 锻等方法。
塑料成形
通过加热和成型将塑料原料变成所需形状和尺寸 的零件。包括注射成形、挤出成形、吹塑成形等 方法。
3
复合材料
由两种或两种以上不同性质的材料组成，具有 优异的综合性能
工程材料的制造工艺
铸造
将液态金属倒入模具中凝固成型的过程，包括砂 型铸造、金属型铸造等
锻造
将固态金属进行压力加工，制成各种形状和尺寸 的零件
焊接
通过加热或加压，使两个或多个金属件连接起来 ，达到密封和连接的目的
工程材料的应用
钢铁
01
目前，智能成形技术在国内外得到了广泛的应用和推广，在提高生产
效率、降低生产成本、提高产品质量等方面发挥了重要作用。
03
智能成形技术的未来趋势
未来，智能成形技术将朝着更加智能化、自动化、绿色化的方向发展
，实现生产过程的全面自动化、智能化、信息化。
06
结论
材料成形工艺在制造业中的地位与作用
材料成形工艺是制造 业的基础
使用高压将金属液体注入金属模具，凝固后形成铸件。
锻压技术
自由锻
使用锻锤在空气中自由锻打金属坯料，使其变形并形成所需形状。
模锻
使用模具限制金属坯料在变形过程中移动，使其形成所需形状。
焊接技术
熔化焊
将两个金属件加热至熔化状态，然后将其连接在一起。
压焊
通过加压将两个金属件连接在一起，其中一个或两个金属件 需要加热。
铝合金具有轻质、高强、耐腐蚀等特 点，在交通运输、航空航天、建筑等 领域得到广泛应用。
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。
24
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
46
ppt课件
型芯稳固、排气清理方便
47
ppt课件
48
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。
49
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：
41
ppt课件
减少分型面数目
42
ppt课件
43
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。
工程材料与成型工艺说课课件ppt
课程目标
明确课程的教学目标，如提高学生的材料选用能力、成型 工艺设计能力等。
强调课程对学生的综合素质和能力的培养，如创新思维、 实践能力等。
课程内容
介绍课程的主要内容，包括工程材料的种类、性能和选用原则，以及各种成型工 艺的原理和应用范围等。
强调课程内容的实用性和针对性，以帮助学生更好地掌握实际应用技能。
02
工程材料
工程材料的分类
按化学成分
金属材料、非金属材料、复合材料
按用途
结构材料、功能材料
按物理性能
金属材料、高分子材料、复合材料、无机非金属 材料
工程材料的性能
01
02
03
使用性能
强度、硬度、韧性、耐磨 性、耐腐蚀性等
工艺性能
可塑性、可焊性、铸造性 、切削加工性等
经济性能
成本、资源利用、环境影 响等
03
成型工艺
成型工艺的分类
• 铸造工艺 • 砂型铸造 • 精密铸造 • 压力铸造 • 锻压工艺 • 自由锻 • 模锻 • 板料冲压 • 焊接工艺 • 电弧焊 • 激光焊 • 超声波焊 • 注塑工艺 • 立式注塑 • 卧式注塑 • 精密注塑
成型工艺的特点
• 铸造工艺 • 可以制造形状复杂的零件 • 成本低，易于批量生产 • 但存在废品率高、质量不稳定的缺点 • 锻压工艺 • 可制造出高精度、高质量的零件 • 生产效率高，易于实现自动化生产 • 但模具成本高，对材料要求高 • 焊接工艺 • 适用于批量小、形状复杂的零件 • 设备简单，操作灵活 • 但对操作技能要求高，质量不稳定 • 注塑工艺 • 可制造出形状复杂、尺寸精确的零件 • 生产效率高，易于实现自动化生产 • 但模具成本高，对材料要求高
智能材料
【精品课件】工程材料及成形技术基础
PPT文档演模板
【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
PPT文档演模板
•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
PPT文档演模板
【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
PPT文档演模板
【精品课件】工程材料及成形技术基 础
PPT文档演模板
【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
相关主题
- 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)。
15
金属的拉伸：
2006-1-1 16
拉伸试样：
17
Stress
低碳钢拉伸曲线：
Strain
18
2、刚性与强度： （Rigidity and Strength) （1）刚性：材料抵抗弹性变形能力。
衡量：弹性模量E（拉伸曲线OE段斜率）
（2）强度：材料抵抗变形或断裂能力。 抗拉、抗弯、抗扭、抗剪和屈服强度等。 b点处应力为抗拉强度： σb=Pb/Fo Pa s点处应力为屈服强度： σs=Ps/Fo Pa
金属材料经受无数次 应力循环而不发生疲 劳断裂的应力值。
27
规定：钢铁循环107以上材料不破坏的最大应力。 有色金属循环108 以上。
疲 劳 曲 线
28
29
二、金属工艺性能
指金属材料接受各种加工过程的难易程度。 分类：
1、铸造性能； 2、可锻性； 3、焊接性； 4、热处理性能； 5、切削加工性
出版社，2006.8 4．张万昌 主编， 热加工工艺基础，机械工业出版社
4
成绩考核：
平时成绩：30%作业+实验报告 考试成绩：70%闭卷
5
建议学习方法：
１．理解和记忆名词术语； ２．抓住各章节之间的联系； ３．多看书，认真听，多找老师！
6
绪论
1、工程材料分类 按属性分类：
金属 Metal
金属材料 陶瓷材料 高分子材料 复合材料
常用金属力学性能：
牌
力学性能
应
号
σb
σs
δ
/MPa /MPa %
HBS HRC αk/
用
J/Cm2
Q235-A 400 235 26
工程结构
45钢
610
16
229 55
（淬火）
轴、杆
ZG310- 570 310 15 570
ZAlSi2 143
4
50
HT250
250
QT700-2 700 420 2
沧州铁狮 铸于953 年。高 5.78米， 长6.5米， 宽3.17米， 重40吨
10
本讲重点：金属材料的力学性能（表达方
式、测定方法、单位量纲、物理意义）
教学难点：拉伸曲线特点； 硬度检测。
11
第一讲 金属材料主要性能
Main Properties and Structure of Metal Material
布氏硬度（HB) Brinell 洛氏硬度(HRA、HRB、HRC)Rockwell
21
压头用钢球直径：10mm、5mm、2.5mm 载荷：30KN、7.5KN、1.87KN 布氏硬度HBS 用于测定软性材料（HBS≤450）
HBS测定
洛氏硬度HRC 用于测定高硬度材料（20－67 HRC） 金刚石圆锥体压头，压入金属表面，卸载后读出HR值。
Material)
1、机械性能（或力学）： Mechanical Properties 受外力时所表现的特性。如：
强度、硬度、塑性和韧性等。
2、物理性能：密度、导热和导电率等。
3、化学性能：抗氧化、耐腐蚀性等。
14
1、弹性和塑性（Elasticity and Plasticity) （1）弹性：除去外力材料能恢复原状。 弹性极限：产生弹性变形的最大应力。 σe=Pe/Fo ( Pa ) （2）塑性：材料受外力产生永久变形的能力。 衡量：(Ductility) 延伸率：δ=（L1-Lo)/Lo * 100% 截面收缩率：Ψ=(Fo-Fk)/Fo * 100% 屈服极限：材料开始产生塑性变形时应力。 σs=Ps/Fo ( Pa )
270
3
铸钢件
活塞 气缸体 曲轴
写在最后
经常不断地学习,你就什么都知道。你知道得越多,你就越有力量 Study Constantly, And You Will Know Everything. The More
HRC测定
布氏、洛氏硬度测试方法对比：
24
4、冲击韧性： Impact Toughness 材料抵抗或承受冲击载荷能力。
衡量：单位面积冲击功,αk=Ak/F( J/m2 ) 塑性材料试样开缺口，脆性材料不开缺口。
冲击韧性的测试方法
25
冲击试验设备：
kHale Waihona Puke 5、疲劳强度：(Fatigue Strength)
陶瓷 Ceramic
高分子 Polymer
复合材料
Composites
2. 什么是金属材料
金属材料——以金属元素为主要成分、 原子通过金属键结合而成的一 类固体材料。
金属材料
铁合金：钢、铸铁 非铁合金：铜、铝、钛、镁及其合金
3.什么叫成形工艺？ 金属或非金属毛坯或零件成形方法和过程。
主要研究：
1）工程材料基础知识； 2）铸造＿金属液态下成形的过程和方法； 3）锻造＿塑性金属受压变形或改性的过程和方法； 4）焊接＿分离金属实现永久连接的过程和方法； 5）钢的热处理原理、过程与方法。
注意：σs、σb为工程上常用指标。
19
（2）强度指标，单位：MPa(N/mm2）
σb ——抗拉强度
σs ——屈服强度
（屈服点）
σ0.2 ——名义屈服强度
（永久变形0.2%）
σ－1——疲劳强度 （σ-1≈0.5σb）
低碳钢拉伸试验图
3、硬度：Hardness
指材料抵抗更硬物体压入其内的能力。 据测试方法不同有：
一、 金属使用性能
Properties of metal material
二、 金属工艺性能
Structure of metal material
12
金属性能种类
冶炼→铸造
热轧→板棒型管 铸锭
焊接 机加工 冷轧
零 件
热锻→ 锻件 冷拔
或
构
铸件
机加工： 深冲 件
车、铣、 刨、磨 工艺性能
使用性能
一、金属材料使用性能 (Properties of Metal
任务和要求：
➢了解产品的制造过程 ➢掌握常用工程材料的种类与性能，能初步选用 ➢掌握材料成形基本原理和工艺特点，能初步运用
参考资料：
1．卢志文 主编，工程材料及成形技术，机械工业
出版社， 2007.2 2．吕广庶、张远明主编，工程材料及成形技术基础，
高等教育出版社， 2011.9 3．侯书林 主编，机械制造基础（上册），中国林业
同学们好！
1
自我介绍:
张锁梅主讲课程： １．《工程材料及机械制造工艺基础》 ２．《机械制造工艺课程设计》 科研方向： １．成形工艺的设计与优化； ２．钢的热处理改性； ３．铸铁石墨球化机理的研究； ４．冶金实验设备的设计与自动控制的开发。
2
本课程性质、任务和要求
性质：
➢ 研究常用工程材料及其毛坯成形方法 ➢ 理论与实践密切结合
金属的拉伸：
2006-1-1 16
拉伸试样：
17
Stress
低碳钢拉伸曲线：
Strain
18
2、刚性与强度： （Rigidity and Strength) （1）刚性：材料抵抗弹性变形能力。
衡量：弹性模量E（拉伸曲线OE段斜率）
（2）强度：材料抵抗变形或断裂能力。 抗拉、抗弯、抗扭、抗剪和屈服强度等。 b点处应力为抗拉强度： σb=Pb/Fo Pa s点处应力为屈服强度： σs=Ps/Fo Pa
金属材料经受无数次 应力循环而不发生疲 劳断裂的应力值。
27
规定：钢铁循环107以上材料不破坏的最大应力。 有色金属循环108 以上。
疲 劳 曲 线
28
29
二、金属工艺性能
指金属材料接受各种加工过程的难易程度。 分类：
1、铸造性能； 2、可锻性； 3、焊接性； 4、热处理性能； 5、切削加工性
出版社，2006.8 4．张万昌 主编， 热加工工艺基础，机械工业出版社
4
成绩考核：
平时成绩：30%作业+实验报告 考试成绩：70%闭卷
5
建议学习方法：
１．理解和记忆名词术语； ２．抓住各章节之间的联系； ３．多看书，认真听，多找老师！
6
绪论
1、工程材料分类 按属性分类：
金属 Metal
金属材料 陶瓷材料 高分子材料 复合材料
常用金属力学性能：
牌
力学性能
应
号
σb
σs
δ
/MPa /MPa %
HBS HRC αk/
用
J/Cm2
Q235-A 400 235 26
工程结构
45钢
610
16
229 55
（淬火）
轴、杆
ZG310- 570 310 15 570
ZAlSi2 143
4
50
HT250
250
QT700-2 700 420 2
沧州铁狮 铸于953 年。高 5.78米， 长6.5米， 宽3.17米， 重40吨
10
本讲重点：金属材料的力学性能（表达方
式、测定方法、单位量纲、物理意义）
教学难点：拉伸曲线特点； 硬度检测。
11
第一讲 金属材料主要性能
Main Properties and Structure of Metal Material
布氏硬度（HB) Brinell 洛氏硬度(HRA、HRB、HRC)Rockwell
21
压头用钢球直径：10mm、5mm、2.5mm 载荷：30KN、7.5KN、1.87KN 布氏硬度HBS 用于测定软性材料（HBS≤450）
HBS测定
洛氏硬度HRC 用于测定高硬度材料（20－67 HRC） 金刚石圆锥体压头，压入金属表面，卸载后读出HR值。
Material)
1、机械性能（或力学）： Mechanical Properties 受外力时所表现的特性。如：
强度、硬度、塑性和韧性等。
2、物理性能：密度、导热和导电率等。
3、化学性能：抗氧化、耐腐蚀性等。
14
1、弹性和塑性（Elasticity and Plasticity) （1）弹性：除去外力材料能恢复原状。 弹性极限：产生弹性变形的最大应力。 σe=Pe/Fo ( Pa ) （2）塑性：材料受外力产生永久变形的能力。 衡量：(Ductility) 延伸率：δ=（L1-Lo)/Lo * 100% 截面收缩率：Ψ=(Fo-Fk)/Fo * 100% 屈服极限：材料开始产生塑性变形时应力。 σs=Ps/Fo ( Pa )
270
3
铸钢件
活塞 气缸体 曲轴
写在最后
经常不断地学习,你就什么都知道。你知道得越多,你就越有力量 Study Constantly, And You Will Know Everything. The More
HRC测定
布氏、洛氏硬度测试方法对比：
24
4、冲击韧性： Impact Toughness 材料抵抗或承受冲击载荷能力。
衡量：单位面积冲击功,αk=Ak/F( J/m2 ) 塑性材料试样开缺口，脆性材料不开缺口。
冲击韧性的测试方法
25
冲击试验设备：
kHale Waihona Puke 5、疲劳强度：(Fatigue Strength)
陶瓷 Ceramic
高分子 Polymer
复合材料
Composites
2. 什么是金属材料
金属材料——以金属元素为主要成分、 原子通过金属键结合而成的一 类固体材料。
金属材料
铁合金：钢、铸铁 非铁合金：铜、铝、钛、镁及其合金
3.什么叫成形工艺？ 金属或非金属毛坯或零件成形方法和过程。
主要研究：
1）工程材料基础知识； 2）铸造＿金属液态下成形的过程和方法； 3）锻造＿塑性金属受压变形或改性的过程和方法； 4）焊接＿分离金属实现永久连接的过程和方法； 5）钢的热处理原理、过程与方法。
注意：σs、σb为工程上常用指标。
19
（2）强度指标，单位：MPa(N/mm2）
σb ——抗拉强度
σs ——屈服强度
（屈服点）
σ0.2 ——名义屈服强度
（永久变形0.2%）
σ－1——疲劳强度 （σ-1≈0.5σb）
低碳钢拉伸试验图
3、硬度：Hardness
指材料抵抗更硬物体压入其内的能力。 据测试方法不同有：
一、 金属使用性能
Properties of metal material
二、 金属工艺性能
Structure of metal material
12
金属性能种类
冶炼→铸造
热轧→板棒型管 铸锭
焊接 机加工 冷轧
零 件
热锻→ 锻件 冷拔
或
构
铸件
机加工： 深冲 件
车、铣、 刨、磨 工艺性能
使用性能
一、金属材料使用性能 (Properties of Metal
任务和要求：
➢了解产品的制造过程 ➢掌握常用工程材料的种类与性能，能初步选用 ➢掌握材料成形基本原理和工艺特点，能初步运用
参考资料：
1．卢志文 主编，工程材料及成形技术，机械工业
出版社， 2007.2 2．吕广庶、张远明主编，工程材料及成形技术基础，
高等教育出版社， 2011.9 3．侯书林 主编，机械制造基础（上册），中国林业
同学们好！
1
自我介绍:
张锁梅主讲课程： １．《工程材料及机械制造工艺基础》 ２．《机械制造工艺课程设计》 科研方向： １．成形工艺的设计与优化； ２．钢的热处理改性； ３．铸铁石墨球化机理的研究； ４．冶金实验设备的设计与自动控制的开发。
2
本课程性质、任务和要求
性质：
➢ 研究常用工程材料及其毛坯成形方法 ➢ 理论与实践密切结合