机械工程材料成型
机械工程中的材料成型技术
机械工程中的材料成型技术机械工程是一门对材料、工艺、力学等知识有着高要求的学科，而材料成型技术是机械工程中至关重要的一个环节。
材料成型技术经历了几千年的发展，现代的材料成型技术不仅仅只是制造简单的器具和物件，而是拥有更广泛的应用。
本文将探讨机械工程中的材料成型技术，包括铸造、锻造、热处理、塑性加工等几个方面。
一、铸造技术铸造技术是常用的一种材料成型方法，在机械工程中，因其具有低成本、模具制造方式灵活、适用于生产大批量同性能的部件等特点而被广泛应用。
在铸造技术中，常用的材料有铝、铜、铁、钢、锌等。
铸造过程主要包括制模、熔炼、浇注、冷却、脱模等环节。
其中制模环节是非常关键的环节之一。
有机、无机、水玻璃等多种材料可以被用于制作模具，具体的选择需要根据铸造件的要求而定。
为了提高铸造品的质量，再浇注前应该根据铸造件的要求制作相应的温度计和重量称等器械，以确保铸造后达到规格和质量要求。
二、锻造技术锻造技术是将高温下的金属材料通过工具的冲击、力量和加压等作用压缩成型。
在锻造中，材料的显微结构会受到改变，因此可使铸造的性能得到提高，同时还可以获得稳定的尺寸和更多细节的表现。
根据锻造的过程和条件的不同，锻造技术可以分成多种类型。
例如，钩锻、模锻、粉末冲压和拉伸锻等。
钩锻是最传统的锻造技术，在这种锻造过程中，先将金属材料预热，然后在模具中进行加压，直至材料成型。
但是，在这种方法中，材料的形状和尺寸是不能够得到精确控制的，因此，更精确的方式是采用模锻。
三、热处理技术在材料成型后，通常需要进行热处理，以使得金属材料的性能得到提高和消除加工形变等缺陷。
热处理技术广泛应用于制造工具、汽车、航空器、重型机械等领域中，可以使得材料经受更高的压力和负荷。
在热处理技术中，常用的加工过程包括淬火处理、回火处理、正火处理等。
具体处理方式根据要求和具体的应用而定。
四、塑性加工技术塑性加工技术是用来对金属材料进行各种形状的塑性变形，从而用来制造各种不同的产品。
机械工程材料成型及工艺
机械工程材料成型及工艺在机械工程中，材料成型主要包括以下几个方面：锻造、压力加工、冷成型、热成型、焊接和铸造等。
这些成型方式根据材料的性质和产品的设计要求选择不同的加工方法和工艺。
锻造是一种通过加热和施加压力来改变原始材料形状的方法。
它可以改变材料的内部结构和物理性质，提高材料的强度和韧性，并将其加工成各种形状的零件。
锻造分为冷锻和热锻两种方式，冷锻适用于一些具有良好延展性的材料，而热锻主要适用于高硬度的合金材料。
压力加工是通过施加压力来使材料发生塑性变形的方法。
它主要包括拉伸、压缩、弯曲、剪切等加工过程。
压力加工可以使材料具有更高的强度、硬度和韧性，并且可以通过精确的控制来获得各种形状和尺寸的零件。
冷成型是指在常温下对金属材料进行塑性加工的方法。
它主要包括冲压、拉伸、挤压、弯曲等加工过程。
冷成型可以保持材料的硬度和强度，同时可以通过模具和设备的精确控制来得到高精度的成型零件。
热成型是指在高温下对金属材料进行塑性加工的方法。
它主要包括热挤压、热压缩、热拉伸、热弯曲等加工过程。
热成型可以使材料的塑性增加，改善材料的流动性和可塑性，从而得到复杂形状的零件。
焊接是将两个或多个材料通过加热或施加压力使其在原子层面上相互结合的方法。
它主要用于连接零件、修复损坏的零件和制造复合材料等方面。
焊接的方式有多种，包括电弧焊、气体焊、激光焊等，可根据不同的需求选择适当的焊接方式。
铸造是通过将熔融的金属或合金注入到模具中，经过冷却和凝固后得到特定形状的零件或产品的方法。
铸造是一种常用的成型方式，可以生产大批量、复杂形状的零件，同时也可以制造出内部空腔的零件。
总之，机械工程材料成型及工艺是实现产品设计和制造的重要环节。
不同的成型方式和工艺可根据材料的性质和产品的要求灵活选择，通过合理的加工和控制，可以获得高精度、高质量的零件和产品。
机械工程中的材料加工与成型技术
机械工程中的材料加工与成型技术机械工程是一门研究机械设备设计、制造和运行的学科，而材料加工与成型技术则是机械工程中至关重要的一部分。
材料加工与成型技术涉及到将原材料转化为最终产品的过程，它对于产品质量、成本和效率都有着重要的影响。
在机械工程中，材料加工是指通过各种加工方法将原材料进行形状、尺寸和性能上的改变。
常见的材料加工方法包括切削、锻造、焊接、铸造、冲压等。
切削是最常见的加工方法之一，它通过将切削工具与工件相对运动，将工件上的材料切削掉来实现加工目的。
切削方法适用于各种材料，如金属、塑料、木材等。
锻造是通过将金属材料加热至一定温度，然后施加压力使其发生塑性变形，从而得到所需形状的加工方法。
焊接是将两个或多个工件通过加热或施加压力使其相互连接的方法，常用于金属材料的加工。
铸造是将熔化的金属或其他材料倒入预先制作好的铸型中，待其冷却凝固后得到所需形状的加工方法。
冲压是通过将金属板材放置在冲压机上，利用冲压模具对其进行冲压、弯曲、拉伸等加工的方法。
与材料加工相对应的是材料成型技术，它是指通过将材料加工成所需形状的方法。
材料成型技术广泛应用于各个领域，如汽车制造、航空航天、电子设备等。
常见的材料成型技术包括挤压、拉伸、压铸、注塑等。
挤压是将金属材料加热至一定温度，然后通过挤压机将其挤压成所需截面形状的加工方法。
拉伸是将金属材料加热至一定温度，然后通过拉伸机将其拉伸成所需形状的加工方法。
压铸是将熔化的金属注入铸型中，然后施加压力使其充填整个铸型并冷却凝固的加工方法。
注塑是将熔化的塑料注入模具中，然后冷却凝固得到所需形状的加工方法。
在机械工程中，材料加工与成型技术的选择对产品的性能和质量有着重要的影响。
不同的加工方法和成型技术适用于不同的材料和产品，需要根据具体情况进行选择。
同时，材料加工与成型技术的发展也在不断推动着机械工程的进步。
随着科技的发展，新的材料和加工技术不断涌现，为机械工程师提供了更多的选择和可能性。
机械工程材料及其成型技术考试试题及其答案
一、名词解释（每小题3分，共15分）1、固溶体2、退火3、同素异构转变4、铸造工艺图5、焊接性二、填空题（每空0.5分，共20分）1、钢的高温回火温度范围在_________________，回火后的组织为______________。
2、填出下列力学性能指标的符号：屈服强度________，洛氏硬度Ｃ标尺________，冲击韧性________。
3、常见金属的晶格类型有_______________ 、_______________、____________等。
α-Fe属于__________晶格，γ-Fe属于__________晶格。
4、钢的热处理是通过钢在固态下的_______、_______和_______的操作来改变其__________，从而改善钢的_________的一种工艺方法。
5、自由锻的基本工序有__________、__________、__________、__________、__________等。
6、在亚共析碳钢中，钢的力学性能随含碳量的增加其强度提高而______下降，这是由于平衡组织中_______增多而_______减少的缘故。
7、焊条焊芯的作用是________________和__________________。
8、金属的冷塑性变形会导致其__________提高，_________下降，这种现象称为加工硬化。
9、金属的可锻性就金属的本身来说主要取决于金属的___________和____________。
10、零件常用的毛坯类型包括_____________ 、_____________ 、_____________、_____________、_____________等。
11、铸件的收缩过程可以划分为____________、___________和___________三个阶段。
12、锻压是指锻造和_________的总称，锻造按成型方式分为___________和___________两类。
材料成型及控制工程和机械制造及其自动化
材料成型及控制工程什么是材料成型及控制工程？材料成型及控制工程是一门综合性学科，涉及材料的加工和成型技术以及相应的控制方法。
它研究材料的物理、化学、力学等性质，并设计和优化相应的加工过程，以实现对材料的精确控制和成型。
材料成型的分类材料成型可分为热成型和冷成型两大类。
热成型热成型是利用材料的高温软化性质进行成型的一种方法。
它主要包括热轧、热挤压、锻造等工艺。
热成型可以改善材料的结晶结构，提高材料的力学性能和耐磨性。
冷成型冷成型是在室温下进行成型的一种方法。
它主要包括冷轧、冷挤压、拉伸等工艺。
冷成型可以实现高精度的成型，并可保持材料的冷加工硬化效应，提高材料的强度和韧性。
材料成型的工艺材料成型的工艺包括模具设计、工艺规程制定、设备选型等。
模具设计模具是材料成型的核心工具，它决定了成品的形状和尺寸精度。
模具设计需要考虑材料的物理性质、加工工艺要求、成品的结构特点等因素。
工艺规程制定工艺规程是指在材料成型过程中所需采取的各项措施和操作步骤。
工艺规程的制定需要考虑材料的性质、成品的要求、设备的能力等因素。
设备的选型是根据材料成型的要求选择合适的设备。
设备的选型需要考虑材料的性质、成型的工艺要求、生产效率等因素。
材料成型的控制方法材料成型的控制方法包括传统控制和先进控制两大类。
传统控制传统控制主要包括手工控制和PID控制。
手工控制是指根据经验和直觉进行控制，它的缺点是人为因素较大，容易导致成型质量的变异。
PID控制是一种常用的自动控制方法，它根据系统的误差、偏差和积分来调整控制参数，以实现对成型过程的控制。
先进控制先进控制主要包括模糊控制、神经网络控制、遗传算法控制等。
这些方法能够根据成型过程的实时数据来自适应地调整控制参数，提高成型过程的精度和稳定性。
机械制造及其自动化什么是机械制造及其自动化？机械制造及其自动化是一门研究如何设计、制造和控制机械设备的学科。
它主要涉及机械设计、制造工艺、自动化技术等方面内容。
材料成型及控制工程专业介绍[整理]
![材料成型及控制工程专业介绍[整理]](https://img.taocdn.com/s3/m/2efc7378e55c3b3567ec102de2bd960590c6d997.png)
材料成型及控制工程专业介绍[整理]材料成型及控制工程专业是机械工程专业的一个重要分支，也是近年来快速发展的一个专业领域。
材料成型是一个涉及到材料科学、机械制造、工程设计等多个领域的综合性学科。
其主要研究对象是金属、非金属、复合材料等材料在各种成型过程中所产生的物理和化学变化，以及材料在各种应力状态下的力学性能。
材料成型是将材料变形成为所需形状的一种加工方式。
材料成型包括塑性成型、热成型、粉末冶金、注塑成型等多种成型方法。
其中，塑性成型是较为常见的一种成型方法，其利用压力将金属板材或棒材等材料挤压成为各种形状的零部件。
在材料成型的过程中，成型模具的设计及成型参数的控制是非常关键的。
材料成型及控制工程专业是以以上材料成型技术和控制技术为主要研究方向的一门学科。
材料成型及控制工程专业强调对材料成型过程中各种机械、热力学、流体力学及控制知识的运用，并结合电子、计算机控制等现代技术手段来控制成型过程，以得到所需的成型零件。
材料成型及控制工程专业旨在培养具备材料加工及相关领域中的集成技能和知识，具备系统化思维和跨学科交流能力的高层次人才。
材料成型及控制工程专业注重培养学生的实践操作技能和科研能力，使学生具备开展工程技术和应用研究的能力。
材料成型及控制工程专业的培养目标具体包括：1.掌握机械制造和加工原理，具有控制与实现各种加工方法和技术的能力；2.掌握材料成型的基本理论和方法，能够进行塑性变形成型、热压成型、粉末冶金、注塑成型等各种成型方法的科学研究；3.掌握材料加工过程中的结构、性能、质量控制和故障分析，具有材料选择、加工方法选择、表面工程等的设计能力；4.具备现代制造技术、自动化技术、计算机辅助设计制造等方面的基本知识，具有实际工程应用能力；5.具备读懂境外资料和开展科技交流的能力，具备应对国际化竞争的基础能力。
随着科技的不断发展和经济全球化的加速推进，材料成型及控制工程专业在航空、汽车、机械、电子等领域的应用越来越广泛。
机械工程材料与成型技术
机械工程材料与成型技术工程材料：金属材料有机高分子材料陶瓷材料复合材料。
过冷现象：实际结晶过程只有在理论结晶温度以下才能进行的现象。
过冷度：实际结晶温度Tn与理论结晶温度To之间的温度差。
退火：是将钢加热到Ac3以上的一定温度，或Ac1以下某一温度，保温一定时间，然后随炉温冷却，或将工件埋入石灰等冷却能力弱的介质中缓慢冷却到600ºC以下，在空气中冷却至室温的热处理工艺。
正火：是把钢件加热到Ac3以上的一定温度，经适当保温，使钢全部奥氏体化后再空气中冷却，得到较细珠光体组织的热处理工艺。
淬火：是将工件加热到Ac3或Ac1点以上某一温度保持一定时间，然后以适当速度冷却获得马氏体或贝氏体组织的热处理工艺。
回火：将淬火零件重新加热到Ac1以下某一温度，保温一定时间后冷却到室温的工艺。
（8分)细化铸态金属晶粒措施：1)增大金属的过冷度2)变质处理3）振动4）电磁搅拌铸铁的性能特点：1）优良的铸造能力2）良好的切削加工性3)较好的耐磨性和减震性4）较低的缺口敏感性浇注位置的确定：1）主见的重要加工面应朝下2）铸件的大平面应朝下3）将面积较大的薄壁部分至于铸型下部或使其处于垂直或倾斜位置4）对容易产生的缩孔的铸件，使厚的部分放在铸型分型面附近的上部或侧面，以便在铸件厚壁处直接安置冒口，使之实现自下而上的定向凝固。
分型的选择：1）简化工艺原则2）方便操作原则3）保证精度原则砂型铸造工艺对铸件结构的要求：1）铸件具有最少的分型面且分型面尽量平直；避免铸件外形侧凹凸台和筋条结构应便于起模；铸件应有合适的结构斜度；2）空腔：尽量不用或少用型芯；便于型芯固定，排气和清理。
（12分）合金铸造性能对铸件结构的要求：1）铸件的壁厚应合理均匀2）壁的转角处应有结构圆角；应避免壁的交叉和锐角连接；壁厚与薄壁间的连接应铸件过渡；3）筋的分置受力尺寸应合理4）铸件结构应能自由收缩和采用对称结构有利于减小应力和防止变形5）铸件结构应符合合金的凝固原则和合理增设补缩通道结构有利于防止缩孔和缩松6）铸件结构应尽量避免过大水平面。
机械工程材料与成型技术课程总结
机械工程材料与成型技术课程总结机械工程材料与成型技术是机械工程专业的一门重要课程，主要涉及到机械工程中常用的材料和成型工艺。
通过学习这门课程，我对机械工程领域中材料和成型工艺的理论和应用有了更深入的了解。
下面我将对这门课程进行总结。
首先，机械工程材料与成型技术课程让我了解到了材料在机械工程中的重要性。
不同的工程领域对材料的要求有所不同，机械工程中常用的材料包括金属材料、塑料材料、陶瓷材料等。
这门课程从材料的组成、结构、性能和应用等方面进行了系统的讲解，让我更好地认识和选择合适的材料。
其次，该课程还介绍了常见的成型工艺。
成型工艺是将材料按照设计要求进行形状加工的重要手段，常见的成型工艺包括锻造、铸造、焊接、下料等。
通过学习这些成型工艺，我了解到了不同工艺的原理、特点以及适用范围。
这对我今后在实际工作中选择合适的成型工艺具有很大的指导意义。
再次，课程中还强调了材料的性能与材料的结构有着密切的关系。
不同的材料结构会导致材料的不同性能，如硬度、强度、韧性等。
在课程中，老师给我们讲解了不同结构对材料性能的影响，如晶体结构、晶粒尺寸、晶界等。
这让我更加深入地理解了材料的微观结构与宏观性能之间的关系。
此外，课程中还介绍了一些新兴的材料和新的成型工艺。
随着科学技术的不断发展，新材料和新工艺不断涌现。
这门课程也及时地介绍了一些前沿的研究成果和应用案例。
通过了解这些新材料和新工艺，我对机械工程领域的发展有了更深刻的认识。
总的来说，机械工程材料与成型技术是一门非常实用的课程。
通过学习这门课程，我不仅掌握了机械工程领域常用的材料和成型工艺，还了解了材料的结构与性能之间的关系，以及新材料和新工艺的发展趋势。
这对我今后在机械工程领域的学习和实践具有重要意义。
在课程学习过程中，我通过课堂听讲、实验实践等方式加深了对知识的理解和掌握。
同时，老师和同学们的积极互动也使课堂氛围更加活跃，让我更容易融入到学习中。
然而，也要承认的是，考试成绩在课程中占据了重要地位。
机械工程材料及成型基础教学教材
复合材料
玻璃纤维复合材料
由玻璃纤维和有机高分子材料复 合而成，具有质轻、强度高、耐 腐蚀等特点，广泛应用于航空、 航天、汽车等领域。
碳纤维复合材料
由碳纤维和有机高分子材料复合 而成，具有高强度、高刚性、耐 高温等特点，广泛应用于航空、 体育器材等领域。
02 材料成型基础
铸造工艺
01
02
03
04
热处理
通过控制加热、保温和冷却过程， 改变材料的内部组织结构，提高材 料的力学性能。
表面处理
通过物理或化学方法，改变材料表 面的成分和结构，提高材料的耐磨 性、耐腐蚀性和装饰性。
材料成本
原材料价格
不同材料的价格差异很大，选择价格合理的材料 可以降低成本。
加工成本
材料的加工难度和工艺要求不同，加工成本也不 同。在选择材料时，应考虑其加工成本。
未来趋势
高性能材料
01
随着机械工程的发展，对材料性能的要求越来越高，未来将不
断涌现出高性能的新型材料。
智能材料
02
智能材料能够感知外部刺激并作出响应，未来在传感器、执行
器和结构健康监测等领域有广泛应用。
可持续发展的材料
03
随着环保意识的提高，未来将更加注重材料的可持续发展，如
可降解和可回收的材料。
砂型铸造
利用砂型作为模具进行铸造， 适用于各种形状和尺寸的铸件
。
熔模铸造
通过制作熔模，再利用熔模制 作模具进行铸造，适用于精密
铸件。
压力铸造
在高压下将液态金属注入模具 ，适用于生产小型、高精度、
高强度铸件。
离心铸造
利用离心力将液态金属注入旋 转的模具中，适用于生产管状
和套筒类铸件。
机械工程中的塑料成型技术应用
机械工程中的塑料成型技术应用在现代机械工程领域中，塑料成型技术被广泛应用于各种制造过程中。
塑料成型技术是指通过熔融、注射、挤出等方式将塑料材料加工成所需形状的过程。
它在机械工程中的应用涵盖了许多领域，如汽车制造、电子产品、医疗设备等。
本文将探讨塑料成型技术在机械工程中的应用，并对其优势和挑战进行分析。
首先，塑料成型技术在汽车制造中发挥着重要作用。
汽车的外部和内部构件大部分都采用塑料材料制造，如车身、仪表板、座椅等。
塑料成型技术可以实现对复杂形状的精确加工，使得汽车零部件具有更高的精度和质量。
此外，塑料材料相对于金属材料来说更轻，可以降低汽车的整体重量，提高燃油效率。
因此，塑料成型技术在汽车制造中的应用不仅提高了产品的质量，还具有环保和节能的优势。
其次，塑料成型技术在电子产品制造中也占据重要地位。
电子产品的外壳、键盘、连接器等部件通常采用塑料材料制造。
塑料成型技术可以实现对微小零件的高精度加工，保证电子产品的稳定性和可靠性。
此外，塑料材料具有良好的绝缘性能，可以防止电子产品发生短路和漏电等问题。
因此，塑料成型技术在电子产品制造中的应用不仅提高了产品的性能，还增强了产品的安全性。
另外，塑料成型技术在医疗设备制造中也发挥着重要作用。
医疗设备的外壳、仪器配件等部件通常采用塑料材料制造。
塑料成型技术可以实现对微小零件的高精度加工，保证医疗设备的准确性和可靠性。
此外，塑料材料具有良好的耐腐蚀性和生物相容性，可以避免对人体造成不良影响。
因此，塑料成型技术在医疗设备制造中的应用不仅提高了产品的质量，还保障了患者的安全。
然而，塑料成型技术在机械工程中也面临一些挑战。
首先是原材料选择的问题。
不同的塑料材料具有不同的性能和特点，选择适合的塑料材料对于产品的质量和性能至关重要。
其次是加工过程中的能耗问题。
塑料成型技术需要通过加热和冷却等过程来实现塑料材料的变形，这些过程需要消耗大量的能源。
因此，如何提高能源利用效率，降低能源消耗是一个亟待解决的问题。
机械工程材料成型及工艺
•机械工程材料成型及工艺
d）具有大平面的铸件，应将铸件的大平面朝下。
e）尽量减少型芯的数目，最好使型芯位于下型以便下芯 和检查，同时应保证型芯在铸型中安放牢靠、排气通畅。
•机械工程材料成型及工艺
（2）分型面的选择
分型面为铸型组元间的接合面，选择分型面应考 虑以下原则：
a）分型面应尽量采用平面分型，避免曲面分型， 并应尽量选在最大截面上，以简化模具制造和造型工 艺。
•机械工程材料成型及工艺
（二）机器造型
机器造型是指用机器全部完成或至少完成紧砂操 作的造型工序。机器造型铸件尺寸精确、表面质量好、 加工余量小，但需要专用设备，投资较大，适合大批 量生产。
机器造型方法分类： 常用的机器造型方法有：压实紧实、高压紧实、 震击紧实、震压紧实、微震紧实、抛砂紧实、射压紧 实、射砂紧实。
一、砂型铸造
用型砂紧实成型的铸造方法称为砂型铸造。砂型铸造 是应用最广泛的一种铸造方法，其主要工序包括：制 造模样，制备造型材料、造型、造芯、合型、熔炼、 浇注、落砂、清理与检验等。
砂型铸造的生产工艺流程
•机械工程材料成型及工艺
二、造型方法的选择
用造型材料及模样等工艺装备制造铸型的过程称 为造型。造型是砂型铸造的最基本工序，通常分为手 工造型和机器造型两大类。 （一）手工造型
•机械工程材料成型及工艺
活块造型
活块造型是在制模时将铸件上的妨碍起模的小凸 台，肋条等这些部分作成活动的（即活块）。起模时， 先起出主体模样，然后再从侧面取出活块。其造型费 时，工人技术水平要求高。主要用于单件、小批生产 带有突出部分、难以起模的铸件。
•机械工程材料成型及工艺
刮板造型
刮板造型是用刮板代替实体模样造型，它可降低 模样成本，节约木材，缩短生产周期。但生产率低， 工人技术水平要求高。用于有等载面或回转体的大、 中型铸件的单件、小批生产、如带轮、铸管、弯头等。
机械工程材料成型及工艺
冲孔 凸模尺寸靠近零件公差范围内的最大尺寸
4、冲裁件的排样
▪ 排样应使废料最少。排料有‘无搭边和有搭边’两种类型。
notice a、前三图是“有搭 边”优点是毛刺小， 且在同一平面上，尺 寸准确。 b、D图“无搭边” 毛刺不在同一平面上。 尺寸不易准确。
过烧：接近材料熔化温度，晶间的低熔点物质开始熔 化，且晶界上形成氧化层。金属失去锻造性 能，一击便碎，无法挽回。
＊ 锻造温度： 始锻温度：碳钢比AE线低200C°左右 终锻温度：800C°过低难于锻造 ，若 强行锻造，将导致锻件破裂 报废。
⒉变形速度的影响 变形速度--单位时间的变形程度
＊变形速度u =dε/dt ε—变形程度
2、凹凸模间隙 ▪ 间隙影响：断面质量，模具寿命，卸料力，推件力，冲裁
力，工件尺寸精度 ▪ 间隙过大：裂缝错开，边缘粗糙。卸料力，推件力小。 ▪ 间隙过小：上下裂缝错开，边缘粗糙。磨损严重。 ▪ 间隙可按下式计算:
c=mδ δ---板料厚度。 m----系数。
3、凹凸模刃口尺寸的确定
▪ 落料—以凹模刃口尺寸作为基准，根据间隙的大小确定凸模尺寸。（凹 模尺寸等于零件的尺寸）
二、坯料重量和尺寸的确定 ＊ 坯料重量G坯 G坯 =G锻+G烧损+G料头 式中：G锻—锻件重量 G烧损—坯料因加热氧化而烧损 G料头—在锻造过程中被冲掉或被 切掉的金属 ＊锻造比 对于以钢锭为坯料时,并采用拔长时,锻造比 不小于2.5~3。轧材为坯料时，锻造比可取1.3~1.5。
三、锻造工序（工步）的确定 ＊ 自由锻、按P98表3-1定 ＊ 模锻 —长轴：常用拔长、滚压、弯曲、预锻、终锻等， 小型长轴常采用一根棒料锻几个锻件， 模锻件采用周期轧制材料作坯料时 可省去拔长滚压等工步。图3-30 图3-31 用轧制坯料模锻 —短轴：常用镦粗、预锻、终锻等。图3-32
材料成型及控制工程和机械制造及其自动化
材料成型及控制工程和机械制造及其自动化1. 介绍材料成型及控制工程和机械制造及其自动化是现代工程领域中极为重要的学科。
它们涵盖了材料科学、机械工程和自动化技术等多个学科领域，旨在研究如何通过各种加工方法将原材料转化为具有特定形状、性能和功能的成品。
这两个学科的发展与人类社会的进步息息相关。
材料成型及控制工程关注如何利用不同的成型方法（例如铸造、锻造、挤压、注塑等）来改变材料的形状和结构，从而满足各种应用需求。
而机械制造及其自动化则关注如何设计和制造高效、精密、可靠的机械设备，并通过自动化技术提高生产效率和质量。
2. 材料成型及控制工程2.1 材料成型方法材料成型是指通过施加力或能量对原材料进行加工，使其发生形状改变和组织结构变化的过程。
常见的材料成型方法包括：•铸造：将熔融金属或合金注入模具中，冷却固化后得到所需形状的零件。
•锻造：通过对金属材料施加压力，使其在高温下改变形状和组织结构。
•挤压：将金属材料挤出模具，使其成为具有特定截面形状的连续体。
•滚压：利用滚轮对金属材料进行连续塑性变形，以获得所需形状的零件。
2.2 材料成型控制工程材料成型控制工程是指利用各种控制方法和技术，对材料成型过程进行监测、调节和优化，以实现高质量、高效率的生产。
主要包括以下内容：•过程监测与控制：通过传感器和数据采集系统实时监测成型过程中的温度、压力、速度等关键参数，并通过控制算法调节工艺参数，以保证产品质量。
•自适应控制：根据反馈信号不断调整控制参数，使系统能够自动适应不同的材料和工艺条件，提高生产效率和产品质量。
•智能化控制：利用人工智能和机器学习技术，对成型过程进行预测和优化，实现自动化和智能化生产。
3. 机械制造及其自动化3.1 机械制造技术机械制造技术是指利用各种机床、工具和加工方法，对原材料进行切削、成形和连接等加工处理，以制造各种零部件和设备的过程。
常见的机械制造技术包括：•切削加工：通过旋转或线性运动的刀具对材料进行切削，如车削、铣削、钻削等。
机械工程材料成型及工艺6
183
L+
c
L
d
1
L L+
L+(+ )+
L+
e
2
(+ )+
+
Pb
X3
(+ )+ + Ⅱ
Sn
t
标注了组织组成物的相图
3．包晶相图
包晶转变： 铂-银合金包晶相图
Ld + c e
T,C
T,C
L
Pt
L+
e
L
d L+
c
L+ L+
二、
塑性变形后的金属在加热时 组织和性能的变化
加热时冷变形金属 组织和性能随温度 的升高可分为三个 阶段： 1．回复 2．再结晶 3．晶粒长大
回复
变形后的金属在较低温度进行加热，会发生回复过 程。产生回复的温度T回复为 ：
T回复=(0.25～0.3)T熔点
式中：T熔点表示该金属的熔点, 单位为绝对温度(K)。
2. 合金的工艺性能与相图的关系
● 铸造性能
液固相线距离愈小，结晶温度范围愈小（如接近共晶成分的合金）， 则流动性好，不易形成分散缩孔。
● 锻造、轧制性能
单相固溶体合金， 变形抗力小，变形均匀， 不易开裂。
P21，图1-17
加工硬化的实际意义
• 有效的强化机制；
• 均匀塑性变形和压力加工的保证； • 零件安全的保证。
4）形成亚结构；
• 金属经大的塑性变形时, 由于位错的密度增大和发生交互
作用, 大量位错堆积在局部地区, 并相互缠结, 形成不均 匀的分布, 使晶粒分化成许多位向略有不同的小晶块, 而 在晶粒内产生亚晶粒。
机械材料成型是什么专业
机械材料成型是什么专业机械材料成型是一门涉及机械设计、材料科学以及制造工艺的专业。
它与机械工程、材料科学和工程等学科密切相关，并重点关注如何通过成型工艺将材料转化为所需形状和尺寸的零件或产品。
这个专业涉及的范围广泛，包括金属、塑料、陶瓷等材料的成型和加工方法。
机械材料成型的意义机械材料成型是现代制造工艺中不可或缺的一部分，它使得我们能够将原材料转化为具有特定形状和功能的产品。
通过机械材料成型技术，我们能够满足不同行业的需求，例如汽车制造、航空航天、电子设备等。
同时，机械材料成型也可以提高产品的性能和品质，提升生产效率，降低成本。
机械材料成型的主要内容机械材料成型的主要内容包括材料选择、成型工艺设计和模具制造等方面。
材料选择在机械材料成型过程中，选择适合的材料非常重要。
不同材料具有不同的物理、化学性质和机械特性，选择合适的材料可以有效地满足产品的要求。
在材料选择中，需要考虑材料的刚度、强度、耐磨性、耐腐蚀性等因素，并根据产品的具体要求进行合理的选择。
成型工艺设计成型工艺是机械材料成型的关键环节。
在成型工艺设计中，需要考虑产品的形状、尺寸以及表面质量等要求，选择合适的成型工艺进行加工。
常见的成型工艺包括铸造、锻造、压力加工等。
在设计成型工艺时，需要综合考虑成本、生产效率以及产品质量等因素。
模具制造模具在机械材料成型中起着至关重要的作用。
模具是用于成型的工具，它可以赋予材料所需的形状和尺寸。
模具制造的质量直接影响到成品的质量。
在模具制造中，需要设计合理的模具结构，选择合适的材料，并采用适当的加工方法制造模具。
机械材料成型的发展趋势随着科学技术的不断发展，机械材料成型也在不断创新和改进。
以下是机械材料成型的一些发展趋势：数字化制造数字化制造是一个重要的发展方向，它利用计算机辅助设计和制造技术，实现产品的智能化和精细化。
在机械材料成型中，数字化制造可以提高工艺设计的精确度和效率，降低生产成本，同时提升产品质量。
材料成型及控制工程与机械专业的异同点
材料成型及控制工程与机械专业的异同点材料成型及控制工程和机械专业在学科基础、专业知识、就业方向和发展前景等方面存在一些异同点。
本文将详细介绍这些方面的异同之处，帮助读者更好地了解两个专业的特点和区别。
1.学科基础材料成型及控制工程和机械专业都涵盖了广泛的学科基础，包括数学、物理、化学等自然科学知识，以及工程图学、机械设计、材料科学等领域的知识。
两个专业都需要学习基础课程，如高等数学、大学物理、机械制图、机械设计、材料科学等。
然而，材料成型及控制工程专业更侧重于材料科学和工程技术的结合，主要研究材料的加工、成型和改性等方面的技术和原理，涉及材料性能的改善和加工工艺的优化。
而机械专业则更注重机械系统的设计和制造，涵盖了机械设计、制造、动力学、热力学等多个领域。
2.专业知识材料成型及控制工程和机械专业都需要学习专业知识，以便在相关领域从事研究和开发工作。
材料成型及控制工程专业主要包括材料加工工艺、材料成型过程控制、材料性能表征等方面的知识，涉及的课程包括材料热处理、金属塑性成型、焊接工艺、模具设计等。
该专业主要关注材料在加工和成型过程中的物理和化学变化，以及如何通过控制这些变化来改善材料的性能和加工质量。
机械专业则主要涉及机械系统设计和制造的知识，包括机构学、动力学、流体力学、热力学等方面。
课程包括机械原理、机械设计、机械制造技术基础、液压与气压传动等。
机械专业更注重机械系统的整体性能和优化设计，同时涉及制造技术和质量控制等方面的知识。
3.就业方向材料成型及控制工程和机械专业的就业方向存在一定的差异。
材料成型及控制工程专业的毕业生主要在材料加工、制造、研发等领域的企业和机构就业，从事材料加工工艺设计、成型过程控制、材料性能检测和产品开发等方面的工作。
例如，可以在汽车制造、机械制造、电子产品制造等行业的企业从事材料加工、成型和质量控制等方面的工作。
机械专业的毕业生则主要在机械制造、设计、研发等领域的企业和机构就业，从事机械系统设计、制造、装配、调试和维护等方面的工作。
谈谈材料成型专业与机械设计这门课的关系
谈谈材料成型专业与机械设计这门课的关系材料成型专业和机械设计课程之间存在着紧密的关系。
材料成型专业是工程技术类专业的一种，主要研究材料的成型过程以及相关的工程技术方法。
而机械设计课程是工程类专业的一门基础课程，主要培养学生的机械设计能力和工程实践能力。
首先，材料成型专业需要掌握材料加工的基本原理和技术方法，而这些技术方法往往依赖于机械设计的基础知识。
例如，液压机械的工作原理与液压成形工艺密切相关，而了解液压机械的工作原理需要具备机械设计的基础知识。
因此，机械设计课程可以帮助材料成型专业的学生更好地理解和掌握材料成型的相关知识。
其次，机械设计课程还会教授一些材料的力学性能和材料特性的基本知识，这些知识对于材料成型专业的学生来说也是非常重要的。
例如，了解不同材料的强度和刚度等力学性能可以帮助材料成型专业的学生选择合适的材料进行成型，并在成型过程中进行相应的力学计算和分析。
此外，机械设计课程还会教授一些设计软件的使用方法，包括三维建模、装配和仿真等。
这些设计软件在材料成型专业中也是非常常用的。
例如，利用三维建模软件可以对材料成型的模具进行设计和优化，同时可以通过装配和仿真功能对成型过程进行模拟和分析。
因此，机械设计课程可以帮助材料成型专业的学生熟练掌握这些设计软件的使用方法，提高工作效率。
最后，机械设计课程还会培养学生的工程实践能力，包括设计思维、解决问题的能力和团队协作能力等。
这些能力对于材料成型专业的学生来说同样非常重要。
毕业后从事材料成型工程技术工作的学生，需要具备一定的工程实践经验，能够根据实际需求进行合理的设计，并解决实际问题。
机械设计课程可以培养学生的这些能力，提高他们在材料成型领域的竞争力。
综上所述，材料成型专业与机械设计课程之间具有密切的关系。
机械设计课程可以为材料成型专业的学生提供必要的理论知识和实践技能，帮助他们更好地理解和掌握材料成型的相关知识，并提高工作能力和竞争力。
因此，对于材料成型专业的学生来说，学好机械设计课程是非常重要的。
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石墨的形态 片 状 铸铁名称 灰铸铁
团絮状 球 状 蠕虫状 可锻铸铁 球墨铸铁 蠕墨铸铁
第二节 常用铸铁
一、灰铸铁
灰铸铁 指石墨呈片状分布的灰口铸铁
特 点 价格便宜，应用广泛
1．牌号 2．组织
HT ×××
×××—最低抗拉强度值 灰铸铁代号
HT100、HT150、HT200、……、HT350 F+G片
FeC 6.69%
F% = （6.69-1.2）/ （6.69-0.0218）×100%= 82.3 % FeC% = （1.2-0.0218）/ （6.69-0.0218）×100%= 17.7 %
作业 一
利用杠杆定律计算含碳量为1.2%C的Fe-C合金缓慢冷却到727℃时，在共析 转变前后各种相的相对重量以及室温时各种相的相对重量。
热
消除白口
降低由于冷却速度过快引起的铸件表
处
组织退火
层产生的白口组织的硬度
理
表面淬火
提高硬度 和耐磨性
用于机床导轨、 缸体内壁
4．应 用
灰铸铁主要用于承受压力和振动的零部件，如机床 的床身、各种箱体、壳体、泵体、缸体等
二、可锻铸铁
可锻铸铁
由白口铸铁经石墨化退火获得的，其石 墨呈团絮状
1．牌号
KTH ×××-××
4.由于石墨的导热性差，故铸铁加热过程应缓慢进行
习题讲解
作业 1
利用杠杆定律计算含碳量为1.2%C的Fe-C合金缓慢冷却到727℃时，在共析 转变前后各种组织组成物的相对重量以及室温时各种组织组成物的相对重 量。
作业 一
利用杠杆定律计算含碳量为1.2%C的Fe-C合金缓慢冷却到727℃时，在共析
××—最低延伸率 ×××—最低抗拉强度值 可锻铸铁代号
KTB ×××-××
KTZ ×××-××
KTH KTB KTZ分别表示黑心、白心、珠光体 可锻铸铁代号
2．组 织
F+G团絮状
钢的基体+团絮状石墨
P+G团絮状
铁素体可锻铸铁 断口为黑色 黑心可锻铸铁
3．性 能
强度、塑性和韧性均比灰铸铁 高，但不能锻造
2. 用冷拔高碳钢丝缠绕螺旋弹簧，最后要进行何种热处理， 为什么？
3. 反复弯折退火钢丝时，会感到越弯越硬，最后断裂，为什 么？
3．性 能
强度、塑性和韧性优于灰铸铁，力学性能介于灰铸铁 与可锻铸铁之间
4．应 用 常用于制造承受热循环载荷的零件，如：柴油机
汽缸、气缸盖以及结构复杂、强度要求高的铸件， 如液压阀的阀体、耐压泵的泵体等
铸铁的热处理
1.铸铁热处理的主要目的
➢ 通过改善铸铁的基体组织来提高铸件的性能 ➢ 热处理一般不能改善原始组织中石墨的形态和分 布状况
基体 石墨
珠光体 铁素体 + 珠光体
2.铸铁的性能特点
力学性能低
石墨相当于钢基体中的裂纹或空洞，破 坏了基体的连续性
耐磨性好
石墨有润滑作用，脱落后的空间可以储油
消振性能好 石墨可以吸收能量
铸造性能好 铸铁中硅含量高且成分接近于共晶成分
切削性能好
石墨的存在使车屑容易脆断，不粘刀
3.铸铁的分类及牌号表示方法
作业 二
将两种T12钢小试样分别加热到780℃和860℃，保温后以大 于Vk的速度冷却至室温，试问：
（1）哪个温度淬火后马氏体晶粒粗大？ （2）哪个温度淬火后残余奥氏体量多？ （3）哪个温度淬火后未溶碳化物量多？ （4）哪个温度淬火合适？为什么？
作业 三
1. 某厂用冷拉钢丝绳吊运出炉热处理工件去淬火，钢丝绳的 承载能力远超过工件的重量，但在工件的运输过程中发生 断裂，试分析其原因；
4．应 用 用于制造形状复杂且承受振动载荷 的薄壁小型件，如汽车、拖拉机的前 后轮壳、管接头、低压阀门等。
三、球墨铸铁
球墨铸铁
指石墨呈球形的灰铸铁，由液态铁水经石 墨化后得到
1．牌号
QT ×××-××
××—最低延伸率 ×××—最低抗拉强度值 球墨铸铁代号
QT400-17、QT420-10、QT500-05、QT600-02、 QT700-02、 QT800-02、QT1200-01
2.铸铁的石墨化过程
在结晶过程中直 接析出，也由渗 碳体加热时分解
铸铁的石墨化 铸铁中的碳原子析出形成石墨的过程
铸铁冷却 时的石墨 化过程
从液体中析出一次石墨 由共晶反应而生成的共晶石墨 由共析反应生成的共析石墨
铸铁加热 时的石墨 化过程
介稳定的渗碳体，当在Байду номын сангаас较高的温度下长 时间加热时，会发生分解产生石墨化
作业 二
下列说法是否正确，为什么？
（1）马氏体是硬而脆的相； （2）过冷奥氏体的冷却速度大于Vk时，则冷速越大，得到的 马氏体的硬度越高； （3）钢中的合金元素含量越高，其淬火后的硬度也越高； （4）本质细晶粒钢的晶粒总比本质粗晶粒钢的晶粒细； （5）同种钢材在同样的条件下，总是水冷的比油冷的淬透性 好，小件比大件的淬透性好。
冷却时共析石墨的析出和加 热时共析渗碳体的分解
铸铁的石墨化程度与其组织之间的关系
如果石墨化过程受到了不同程度的影响，铸铁的组 织必将发生变化
3.影响石墨化的因素
➢ 化学成分的影响
C、Si是促进石墨化的元素 C、Si含量过低 出现白口组织
力学性能和铸 造性能变差
C、Si含量过高
石墨数量 多且粗大
基体内铁素 体量增多
降低铸 件性能
因此C、Si含量一般控制在：2.5%-4.0%C； 1.0%-3.0%Si
➢ 冷却速度的影响 冷却速度越慢 过冷度越小
越有利于按照Fe-G 相图进行结晶和转变
越有利于石墨化过程充分进行
二、铸铁的特点及实 体分质 上类是 分钢 布的 着基 不
同形态的石墨
1.铸铁的组织特点 铁素体
铸铁的组织
共析转变后的组织： P+FeCⅡ P% = （6.69-1.2）/ （6.69-0.77）×100%= 92.7 % FeCⅡ% = （1.2-0.77）/ （6.69-0.77）×100%= 7.3 %
室温时的组织： P+FeCⅡ
作业 一
利用杠杆定律计算含碳量为1.2%C的Fe-C合金缓慢冷却到727℃时，在共析 转变前后各种相的相对重量以及室温时各种相的相对重量。
转变前后各种组织组成物的相对重量以及室温时各种组织组成物的相对重 量。
共析转变前的组织： A+FeCⅡ
A 0.77% 1.2%
FeCⅡ 6.69%
共析转变前的组织所占比重：
A% = （6.69-1.2）/ （6.69-0.77）×100%= 92.7 % FeCⅡ% = （1.2-0.77）/ （6.69-0.77）×100%= 7.3 %
2．组 织
F+G球状
钢的基体+球状石墨
F+G球状
P+G球状
钢的基体+球状石墨
球化剂 3．性 能
加入到铁水中能使石墨形成球形的物 质，如：镁、稀土和稀土镁
塑性和韧性比灰铸铁和可锻铸铁都高
4．应 用 在汽车、机车、机床、矿山机械、动力机械、工程机械、
冶金机械、机械工具、管道等方面得到广泛应用
四、蠕墨铸铁
2.铸铁热处理的原理
铸铁热处理的原理、工艺与钢基本相同
3.热处理特点
1.共析转变温度升高 2.C曲线右移，淬透性提高 含硅量高
中小铸铁件可在油中淬火 提高了淬透性 3.奥氏体中的含碳量可用加热温度和保温时间来调整
由于铸铁中有较多的石墨，当奥氏体化温度升高时， 石墨不断溶入奥氏体中便获得不同含碳量的奥氏体， 因而可得到不同含碳量的马氏体
石墨化过程
第一阶段石墨化
温度高，原子扩 散能力强，石墨 化过程能充分进 行
在P′S′K′线以上发生的石墨化
温度较低，原子扩散 一次石墨、二次石墨、共条晶件石差墨，的石析墨出化和过加程热 时一次渗碳体、二次渗碳体往及往共不晶能渗充碳分体进的行分，解
甚至完全不能进行
第二阶段石墨化 在P′S′K′线以下发生的石墨化
金属材料及热处理
第七章
铸铁
第七章 铸 铁
铸铁的定义
指C%>2.11%并含有Si、Mn、P、S等元素的铁碳合 金
良好的铸造性、切削加工性及减震性
性能特点
生产工艺简单、造价低廉
应用范围
强度低，塑性、韧性差
应用广泛，如：机床床身、内燃机的汽缸体、缸 套、活塞环及轴瓦、曲轴等
钢铁生产加工过程概略图 冶炼厂
碳在铸铁中 的存在形式
游离态的石墨G
强度、硬度、塑性 几乎为零
渗碳体Fe3C
亚件稳下定发相生，分一解定游条的离碳态
Fe3C 3Fe+C
当铁碳合金中的C以 渗碳体的形式存在时， 就会出现具有莱氏体 组织的白口铸铁；当 铁碳合金中的C全部或 大部分以石墨的形式 存在时，就会出现在 钢的基体组织中分布 着不同形状石墨的铸 铁，统称为灰铸铁
焦
炭
铁 矿 石
石
高 炉
炼 钢
炼
炼 铁
生 铁
钢
铸钢锭
轧制
锻造
灰 石
铸造生铁
各种型材 锻件
机械厂
铸造 锻 造
冷热 冲处 压理
切削 加工
铸 钢
机械产品
第七章 铸 铁
概述
铸铁的石墨化过程 铸铁的特点及分类
常用铸铁
灰铸铁 可锻铸铁 球墨铸铁 蠕墨铸铁
第一节 概 述
一、铸铁的石墨化过程
1.Fe-Fe3C 和 Fe-G 双重相图
室温时的相： F+FeC
F
0.0008
1.2%