陕西科技大学——材料成型第二章(第二部分)
材料的特性及应用
2 材料的特性及应用
案例 废纸和黏合剂制作的纸质座椅设计
2 材料的特性及应用
案例
太阳能台灯设计
太阳能与LED照明结合体成为绿色新能源。
2 材料的特性及应用
案例
风力路灯设计
2 材料的特性及应用
案例
2
海藻悍马引领绿色设计
（通用汽车的西海岸高级设计室生产）
材料的特性及应用
悍马概念车包含一个充满海藻并可以释放氧气的车身。 拥有铝制车体，并且由氢和燃料电池提供能量。 在停车的时候，车身可以像树叶一样展开，吸收阳光。
材料的特性
物
化
工
感
可
变
环
理
学
艺
觉
复
保
性
性
特
特
合
性
能
能
性
性
性
工作寿命
小结
材料的特性
物
化
工
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可
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环
理
学
艺
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性
性
特
特
合
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能
能
性
性
性
陕西科技大学 ·设计与艺术学院
本章重点问题
1、材料的那些特性对于产品设计来说非常重要， 为什么？ 2、材料的感觉特性在产品设计中的重要作用，谈 谈自己的切身感受。 3、材料的环保性能在现代设计中的体现，请举例 说明。
觉
复
保
性
性
特
特
合
性
能
能
性
性
性
案例
2 材料的特性及应用
2 材料的特性及应用
材料的特性
物
化
陕西科技大学材料学院《陶瓷工艺学》课件第五章 成型与模具
2.3
滚压成型的工艺控制：
(1)、泥料的性能： 泥料需一定的硬度（屈服值）保证排泥的力量。 泥料需一定的延伸量和屈服值。 泥料的延伸量和屈服值与其中塑性原料的多少和种类有关 和水分的含量有关。 塑性原料太少或塑性太差或水分太少，则延伸量过小，滚压时 易开裂，模型也易损坏。 塑性原料太多或塑性太强或水分太多，则屈服值过低，滚压时 易粘滚，坯体易变形。 泥料的可塑性由配方决定，一般配方确定后，通过控制含水 率来调节可塑性以适应滚压成型 的需要。所以要严格控制含水率
5.3 成型过程： 5.4 注塑成型设备：
注塑成型机由加料、输送、压注、模型封合装置、温度和 压力控制部分。 注塑机有柱塞式和螺旋式两种。 注塑成型模具：注意： (1)、排气孔。(2)、冷却沟槽 。(3)、入口用高 耐磨性材料。
17
5.4 脱脂
除去有机添加剂的过程。 5.4.1 特点：时间长。 5.4.2影响 脱脂速率的因素： (1)、原料的特性。 (2)、有机添加剂的种类和数量有关。 (3)、生坯的形状、大小、厚度。
5
1.2 旋压的工艺特点与控制：
(1)、以“刮泥”的形式排泥，要求泥料屈服值低些。即泥料 的含水率稍高些，排泥阻力小。 (2)、“刮泥”成型时，与样板刀接触的坯体表面不光滑，赶 光时需加水来赶光表面。 (3)、模座转速，据制品的形状定。 转速高：深腔制品，直径 小的制品，阴模旋压。一般转速控 制230 —400r/min。泥料水分21—23%。 (4)、“中心”准。石膏模，样板刀，模座主轴对准中心。 (5)、样板刀对泥料正压力小，生坯强度低，但可加宽刀口， 减小刀口角度，增加泥料等措施进行改进。 (6)、旋压设备简单，适应性强，可旋制深凹制品。
塑压模由上模、下模组成。上下模都由石膏模和一个金属模 框组成。金属模框箍着石膏模，对石膏模起加固和保护作用，而 且能保证上下模准确定位。 (3)、模型的结构 上下模间形成一个空腔，为所要求成型制品的形状。上下模 留有一定的空隙，可排除余泥。石膏模外缘部位留有沟檐容纳余 泥。 14
陕西科技大学材料学院《陶瓷工艺学》课件绪论
炻 器
音粗 韵长
瓷器
<0.5
透明
音清 韵长
说明：分类依据为吸水率。
吸水率，反映陶瓷瓷胎气孔率的大小。 （陶瓷胎体吸水后—陶瓷胎体干重）100% 吸水率= —————————————————— 陶瓷胎体干重
9
五 我国陶瓷发展史
陶瓷的发展史，同时也是一部人类文明的 发展史。我国陶瓷有着悠久的历史，在我国的 文化和工艺的发展史上都有着重要的地位。
4
●二者的区别：
１、用料不同： 特陶很少使用粘土，大多特陶不用粘土。而是使用经过加 工的不同纯度的化工原料或合成矿物原料。 ２、新工艺(工艺突破传统方法）。
3、不同的化学组成、显微结构和性质。
共性：均属无机非金属材料。
5
二 本课程主要内容、目标 第一章 原料 第二章 坯料
主 要 内 容
第三章 釉料
10
我国陶瓷的发展经历了 四个时期，包括三个大的飞跃。
●无釉陶器时期 ●原始瓷器时期 ●透明釉时期 ●半透明胎时期 ●釉陶的出现为第一大飞跃 ●不透明釉到透明釉为第二大飞跃 ●不透明胎到半透明为第三大飞跃
11
作业： 1、陶瓷的概念？ 2、传统陶瓷和特陶的相同和不同之处？ 3、陶瓷的分类依据？陶瓷的分类？ 4、陶瓷发展史的四个阶段和三大飞跃？ 5、宋代五大名窑及其代表产品？ 6、普通陶瓷（长石质瓷）的岩相结构？
陶瓷工艺学
PROCESSING OF CERAMICS
绪 论 (Introduction)
一. 陶瓷的概述 二.本课程主要内容、目标
三.普通陶瓷（不带釉）的岩相成分
四.普通陶瓷的分类 五.我国陶瓷发展史
2
一. 陶瓷的概述
1. 陶瓷的定义
(完整word版)材料成型技术基础--名词解释
名词解释一、二章(绪论+铸造成型)：1缩孔、缩松：液态金属在凝固的过程中，由于液态收缩和凝固收缩,因而在铸件最后凝固部位出现大而集中的孔洞，这种孔洞称为缩孔，细小而分散的孔洞称为缩松.2顺序凝固：指采用各种措施保证铸件结构各部分，从远离冒口部分到冒口之间建立一个逐渐递增的温度梯度，实现由远离冒口的部分最先凝固再向冒口方向顺序凝固的凝固方式。
3同时凝固:由顺序凝固的定义可得。
4偏析：铸件凝固后截面上不同部位晶粒内部化学成分不均匀的现象称为偏析。
5：宏观偏析：其成分不均匀现象表现在较大尺寸范围，也称为区域偏析.6微观偏析:指微小范围内的化学成分不均匀现象。
7流动性:液态金属自身的流动能力称为“流动性”.8充型能力：液态金属充满铸型型腔，获得形状完整、轮廓清晰的铸件的能力叫充型能力。
9正偏析:当溶质的分配系数K〉1的合金进行凝固时，越是后来结晶的固相，溶质的浓度越低，这种成分偏析称之为正偏析.10逆偏析：当溶质的分配系数K〈1的合金进行凝固时，越是后来结晶的固相，溶质的浓度越高，这种成分偏析称之为逆偏析。
11：自由收缩:铸件在铸型中收缩仅受到金属表面与铸型表面的摩擦阻力时，为自由收缩. 12：受阻收缩：如果铸件在铸型中的收缩除了受到金属表面与铸型表面的摩擦阻力，还受到其他阻碍,则为受阻收缩。
13:析出性气孔：溶解于熔融金属中的气体在冷却和凝固的过程中,由于溶解度的下降而从合金中析出，当铸件表面已凝固，气泡来不及排除而保留在铸件中形成的气孔.14：反应性气孔：浇入铸型的熔融金属与铸型材料、芯撑、冷铁或熔渣之间发生化学反应所产生的气体在、铸件中形成的孔洞，称为反应气孔。
15：侵入性气孔:浇注过程中熔融金属和铸型之间的热作用，使型砂和型芯中的挥发物挥发生成，以及型腔中原有的空气，在界面上超过临界值时，气体就会侵入金属液而不上浮逸出而形成的气孔。
三章（固态材料塑性成型)1金属塑性变形：是指在外力作用下，使金属材料产生预期的变形，以获得所需形状、尺寸和力学性能的毛坯或零件的加工方法。
材料成型概论第二章材料成型的基础220110427资料
挤压模具
结构钢—工程结构钢、机械结构钢
工程结构钢：大多规定了钢的最低抗拉强度、最低屈 服强度,使钢具有一定的综合力学性能，保证材料设计 和使用中结构部件的最低安全要求。 工程结构钢分为： 1.通用工程结构钢—碳素结构钢、低合金高强度结构钢 2.专用工程结构钢—压力容器用钢、锅炉用钢、桥梁用 钢；焊接用钢、汽车大梁用钢；地质钻探钢管用钢、 钢轨、铆螺钢；船用钢、管线钢、锚链钢等。
金属压力加工产品标准和技术要求
内容包括： 3 验收试验标准—验收规则、做试验时的取样部位、
试样形状和尺寸、试验条件和试验方法。 4 交货标准—钢材交货时的包装和标志方法，以及资
料证明书内容等。
2.2.1 钢铁材料的种类及编号
工程上常采用的分类方法主要有：
按主要性能及用途分类 按化学成分分类 按合金元素种类分类 按质量等级分类 按冶炼方法分类 按金相组织分类
材料成型概论
第一章 材料成型概述 第二章 材料塑性成型的基础 第三章 轧制成型 第四章 挤压成型 第五章 拉拔成型 第六章 锻造成型 第七章 冲压成型 第八章 陶瓷成型
2.2 金属材料的种类及编号
2.2.1 钢铁材料的种类及编号 2.2.2 铝 铝合金及铜 铜合金 2.2.3 钛及钛合金
高级优质钢 ≤0.030 ≤0.030 ≤0.025 ≤0.025
特级优质钢 ≤0.025 ≤0.020 ≤0.025 ≤0.015
3. 钢材按用途分类
工程用钢 建筑、桥梁、船舶、车辆
结构钢
滚动轴承钢
刃具钢
工 具 钢 模具钢
量具钢
特 殊 性 不锈钢 能 钢 耐热钢
耐磨钢
2.钢材按质量分类
钢的质量是以磷、硫的含量来划分的。
陕西科技大学——机械制造工程学第二章(2)
二、切削功率
根据切削功率选择机
消耗在切削过程中的功 床电动机时，还要考虑
率称为切削功率：
机床的传动效率。机床 电动机的功率应为
PC
(F
CV
C
F f nW
1000
f
)
103
PC F CV C 103
P
E
P
C
m
三、切削力的测量及切削力计算经验公式
用测力仪测出切削力，再通过对实验数 据的处理，可求得计算切削力的经验公式。在 生产实际中，一般都用经验公式来计算切削力。
一、切削力、切削合力与分力
1、切削力
切削力来源于以下两个方面： l）克服切削层材料和工件表面 层材料对弹性变形、塑性变形 的抗力。 2）克服刀具与切屑、刀具与 工件表面间摩擦阻力所需的力。
２、切削合力及分解
Fc
κr
F Ff
Fp Ff ·p
v Ff ·p
f
背向力 Fp Ff ·p
Ff 进给力
切削力的分解
控制措施：
• ①正确选用切削速度，使切削速度避开产生 积屑瘤的区域。
• ②使用润滑性能好的切削液，目的在于减小 切屑底层材料与刀具前刀面间的摩擦。
• ③增大刀具前角，减小刀具前刀面与切屑之 间的压力。
• ④适当提高工件材料硬度，减小加工硬化倾 向。
积屑瘤的动态演示1 积屑瘤的动态演示2 积屑瘤的动态演示3
应设法断屑
节状，底面光滑有裂 纹，背面呈锯齿状
局部剪切应力达到断 裂强度
加工塑性材料，切削 速度较低，进给量较 大， 刀具前角较小
切削过程欠平稳， 表面粗糙度欠佳
粒状
不规则块状颗粒
陕西科技大学机电工程学院过程装备与控制工程过程装备制造与检测期末考试复习资料总结第二部分制造
第一节过程设备常用材料本节简述压力容器对材料性能的要求和常用材料的性能。
一.对材料性能的基本要求选择压力容器用材料应着重考虑:力学性能、工艺性能和耐腐蚀性能。
1. 材料的力学性能需要保证:强度指标、塑性指标和韧性指标。
⑴较高的强度强度指标是设计中决定许用应力［ζ］的重要依据。
常用的强度指标有抗拉强度ζb和屈服强度ζs。
高温下工作时，还要考虑蠕变极限和高温持久强度。
材料强度指标选取原则保证塑性指标及其他性能的要求下，尽量用强度指标高的材料，以减小容器的重量。
材料强度指标高，容器的厚度小、重量轻；但塑性、韧性一般都较差，焊接时易产生裂纹等缺陷。
⑵良好的塑性塑性指标主要包括伸长率δ、断面收缩率ψ和冷弯试验弯曲角α。
塑性指标选取原则:容器用钢材,要求具有较好的塑性。
因为塑性好的材料在破坏前一般都产生明显的塑性变形，不但容易发现，而且塑性变形可以松弛局部高应力，避免部件断裂。
标准对容器用钢材塑性的最基本要求：GB6654-86中规定，各钢种的延伸率δ5为(16～26)%；国际标准化组织(ISO)推荐规范中规定伸长率的下限值：碳钢及锰钢不小于16%；对合金钢不小于14%。
⑶较好的韧性虽然压力容器一般不受冲击载荷，但冲击值低、韧性差的材料，对缺口脆性比较敏感，特别是裂纹等缺陷。
所以用于制造压力容器承压部件的材料，要求具有较好的韧性。
2. 工艺性能材料的制造工艺性能差，不但难以加工制造，而且还容易在制造过程中产生各种缺陷。
工艺性能主要包括：冲压性能,焊接性能,热处理性能（1）良好的冲压加工性能:要求材料有良好的冲压加工性能。
否则冲压加工时，难变形，容易产生裂纹等缺陷。
塑性指标达到标准规定值的材料，都可以满足冲压工艺性能的要求；⑵较好的焊接性压力容器大多是焊接结构，制造材料的焊接性能至关重要。
焊接性差的材料，会在焊接接头内产生各种焊接缺陷，包括裂纹、未焊透等严重缺陷。
裂纹是最危险而一直被认为是不允许存在的缺陷。
所以在选用一种新材料焊制压力容器时，一般都要经过焊接性试验。
2014年材料科学与工程基础考研大纲——陕西科技大学材料学院
2014年材料科学与工程基础考研大纲——陕西科技大学材料学院2014年材料科学与工程基础考研大纲——陕西科技大学材料学院（总分150分，考试时间 3小时）掌握材料科学与工程学科的内涵、范畴及研究内容，能将材料科学的基础理论与国内国际材料的发展实践相结合，揭示材料组成—材料结构-材料性质三者之间的联系。
第一章晶体结构缺陷1. 掌握晶体结构缺陷。
2. 掌握几种典型的无机化合物晶体结构(钙钛矿、尖晶石、金红石等)。
3. 影响离子晶体结构的因素。
4. 掌握固溶体的分类及研究方法。
5. 缺陷化学反应式的建立。
本章重点：晶体结构缺陷的分类。
本章难点：固溶体的分类及研究方法。
第二章熔体与玻璃体基本要求：1. 熔体的结构。
2. 熔体的性质。
3. 玻璃的通性。
4. 玻璃的形成。
5. 玻璃的结构学说。
6. 常见玻璃的结构。
7. 玻璃的热历史。
本章重点：玻璃的形成条件。
本章难点：熔体和玻璃体的结构。
第三章相平衡基本要求：1. 理解硅酸盐系统相平衡特点。
2. 理解相图热力学的基本原理。
3. 掌握单元系统相图。
4. 掌握二元系统相图及应用。
5. 掌握三元系统相图及应用。
本章重点：二元和三元系统基本相图。
本章难点：专业相图的应用。
第四章扩散基本要求：1. 扩散方程。
2. 扩散过程的热力学理论。
3. 扩散过程的微观理论。
4. 固体材料中的扩散及影响扩散的诸因素。
本章重点：扩散过程的微观理论。
本章难点：扩散过程的热力学理论。
第五章固相反应基本要求：1. 了解固相反应及动力学特征。
2. 掌握固相反应的动力学方程。
3. 熟识影响固相反应的因素。
本章重点：固相反应及动力学特征。
本章难点：固相反应的动力学方程。
第六章相变基本要求：1. 了解相变的分类。
2. 掌握液—固相变过程。
3. 掌握相图的热力学推导。
4. 掌握液—液相变过程。
本章重点：液—固相变过程。
第七章烧结基本要求：1.了解固态烧结的基本概念。
2.掌握液相参与的烧结方式。
3.掌握晶核生长与二次再结晶。
陕西科技大学国家级特色专业
陕西科技大学国家级特色专业（一）——材料成型及控制工程材料成型及控制工程专业设立于1987年，当时名为塑性成型工艺与设备，按照教育部1998年制订的专业目录，次年起改为现名。
本专业作为西部地区材料成型及控制工程专业领域，特别是非金属成型方面的人才培养基地和科学研究基地，20多年来，立足西北，面向全国，在新材料研究与开发、材料的先进加工成型技术等方面形成了自己独具特色的科研方向，取得了一系列研究成果，培养出一批基础理论扎实、工程能力强的高级专业人才，为我国尤其是西部地区经济社会发展做出了重要贡献。
目前拥有“材料加工工程”二级学科硕士学位授予权。
材料成型及控制工程专业以非金属材料成型及模具设计与制造为主，同时发展金属材料成型及模具设计与制造。
在全国有同专业的院校中，陕西科技大学材料成型及控制工程专业虽然起步较晚，但课程设置涵盖面广，专业方向实用性强，具有不同于其他院校同类专业的鲜明特色，在陕西省乃至全国已具有一定的优势。
2008年被确定为陕西省特色专业，2010年被教育部确定为教育部特色专业；同年，该专业教学团队被确定为省级教学团队，“塑料成型工艺与模具”是陕西省精品课程。
本专业教师队伍中，有教授4人、副教授5人，其中1名教授具有省级教学名师称号。
学校非常重视本专业的建设，特别是实验室建设。
目前已成为校内颇具实力的教学和科研基地之一。
实验室总占地约2600m2，拥有仪器设备288台（套），固定资产500多万元，能满足教学和科研的需要。
可开设现有专业的各类实验及一些面向全校的实验，并可进行科研实验和研究生的课题研究。
近年来，结合学科建设、专业建设、课程建设和实验建设，对这些实验室进行了较多的投入，使它们的实验教学能力有了进一步的增强和扩展。
在专业主要课程的设置中，以既注重特色，又兼顾拓宽口径为基本出发点。
通过各种实践性教学环节，如教学实验，金工实习、生产实习、课程设计、创新教育、毕业实习、毕业设计等，加强对学生专业技能和动手能力的培养。
陕西科技大学870《塑料成型工艺学》硕士研究生入学考试大纲
陕西科技大学硕士研究生入学考试《塑料成型工艺》考试大纲《塑料成型工艺》是材料成型与控制工程专业的主干专业课，是一门综合性、实践性较强的课程。
它是在《塑料成型工艺》的基础上，结合实际教学的具体情况，溶入部分高分子物理学和塑料材料学的知识而形成的一门课程。
通过本课程的学习，使学生明确塑料成型的基本原理和方法，初步制订塑料成型工艺的能力，并能对生产中出现的一些常见的工艺问题具有初步分析、解决能力。
一、考试内容第1章绪论通过本章的学习，了解塑料工业的发展历程和塑料成型加工的重要性，明确塑料制品的生产过程。
第2章塑料的物化基础2.1 高分子化合物2.2 高分子化合物的结构2.3 高聚物的分子运动及力学状态2.4 高聚物的几个力学性能重点：热塑性高分子、热固性高分子、柔性、链段、取向、松驰过程等概念，非晶态高聚物的三种力学状态，高聚物的粘弹性。
要求：通过本章的学习，了解高分子化合物的分类及命名，明确高分子化合物的基本特征，掌握高分子结构与性能之间的关系，掌握高聚物运动形式与力学状态之间的关系。
第3章塑料成型的理论基础3.1 概述3.2 聚合物的流变行为3.3 聚合物的加热与冷却3.4 聚合物的结晶3.5 成型过程中的定向作用3.6 聚合物的降解3.7 热固性塑料的交联作用重点：非牛顿型液体的类型、特性及原因，聚合物的加工过程中所发生的各种物理、化学变化及对高聚物性能的影响。
要求：通过本章的学习，明确聚合物在不同加工条件下的加工特性、影响因素及对高聚物性能的影响。
第4章成型用的物料4.1 粉料及粒料4.2 粉料和粒料的工艺性能重点：塑料的组成、各种助剂的作用及塑料的工艺性能。
要求：通过本章的学习，明确粉料与粒料的异同，塑料的组成及工艺性能，各种助剂的作用及选用原则。
第5章压缩模塑5.1 概述5.2预压、预热5.3压缩模塑用的设备5.4模压过程及操作方法5.5模压成型的控制因素重点：压缩模塑的定义、工艺过程及控制因素。
材料成型原理期末知识点总结
1.液体的表观特征具有流动性（液体最显著的性质）；可完全占据容器的空间并取得容器内腔的形状（类似于气体，不同于固体）； 不能够象固体那样承受剪切应力，表明液体的原子或分子之间的结合力没有固体中强（类似于气体，不同于固体）；具有自由表面（类似于固体，不同于气体）； 液体可压缩性很低（类似于固体，不同于气体）。
2.液体： 长程无序近程有序（短程有序） 3.4.每个原子在三维方向都有相邻原子，频繁相互碰撞而交换能量。
每时每刻都有一些原子能量超过(或低于)原子平均能量(“能量起伏”)，即原子能量的不均匀性。
5.由于“能量起伏”，一部分金属原子（离子）从某个团簇中分化出去，同时又会有另一些原子组合到该团簇中，此起彼伏，不断发生着这样的涨落过程，似乎原子团簇本身在“游动”一样，团簇的尺寸及其内部原子数量都随时间和空间发生着改变，这种现象称为“结构起伏”。
6.温度越高原子团簇平均尺寸越小。
7.“浓度起伏”——同种元素及不同元素之间的原子间结合力存在差别，结合力较强的原子容易聚集在一起，把别的原于排挤到别处，表现为游动原子团簇之间存在着成分差异。
8.黏度η定义：当液态金属在外力作用下流动时，由于分子间存在内聚力，因此使液体内部产生内摩擦力，以阻碍液层间的相对滑动。
液体的这种性质称为粘滞性，用黏度表征。
dy dV X（作用于液体表面的应力τ大小与垂直于该平面方向上的速度梯度的比例内摩擦阻力越大，液体越不容易流动，液体的黏度越大。
9.液态金属的黏度及其影响因素：Tk U Tk B exp203b①液体的原子之间结合力越大，则内摩擦阻力越大，黏度也就越高;黏度随原子间距δ增大而降低,但总的趋势随温度T 而下降；②如果混合热H 为负值，合金元素的增加会使合金液的黏度上升；③若溶质与溶剂在固态形成金属间化合物，则合金液的粘度将会明显高于纯溶剂金属液的粘度，因为合金液中存在异类原子间较强的化学结合键；④表面活性元素（如向Al-Si 合金中添加的变质元素Na ）使液体粘度降低，非表面活性杂质的存在使粘度提高。
陕西科技大学国家级特色专业
陕西科技大学国家级特色专业（一）——材料成型及控制工程材料成型及控制工程专业设立于1987年，当时名为塑性成型工艺与设备，按照教育部1998年制订的专业目录，次年起改为现名。
本专业作为西部地区材料成型及控制工程专业领域，特别是非金属成型方面的人才培养基地和科学研究基地，20多年来，立足西北，面向全国，在新材料研究与开发、材料的先进加工成型技术等方面形成了自己独具特色的科研方向，取得了一系列研究成果，培养出一批基础理论扎实、工程能力强的高级专业人才，为我国尤其是西部地区经济社会发展做出了重要贡献。
目前拥有“材料加工工程”二级学科硕士学位授予权。
材料成型及控制工程专业以非金属材料成型及模具设计与制造为主，同时发展金属材料成型及模具设计与制造。
在全国有同专业的院校中，陕西科技大学材料成型及控制工程专业虽然起步较晚，但课程设置涵盖面广，专业方向实用性强，具有不同于其他院校同类专业的鲜明特色，在陕西省乃至全国已具有一定的优势。
2008年被确定为陕西省特色专业，2010年被教育部确定为教育部特色专业；同年，该专业教学团队被确定为省级教学团队，“塑料成型工艺与模具”是陕西省精品课程。
本专业教师队伍中，有教授4人、副教授5人，其中1名教授具有省级教学名师称号。
学校非常重视本专业的建设，特别是实验室建设。
目前已成为校内颇具实力的教学和科研基地之一。
实验室总占地约2600m2，拥有仪器设备288台（套），固定资产500多万元，能满足教学和科研的需要。
可开设现有专业的各类实验及一些面向全校的实验，并可进行科研实验和研究生的课题研究。
近年来，结合学科建设、专业建设、课程建设和实验建设，对这些实验室进行了较多的投入，使它们的实验教学能力有了进一步的增强和扩展。
在专业主要课程的设置中，以既注重特色，又兼顾拓宽口径为基本出发点。
通过各种实践性教学环节，如教学实验，金工实习、生产实习、课程设计、创新教育、毕业实习、毕业设计等，加强对学生专业技能和动手能力的培养。
2014年金属材料考研大纲——陕西科技大学材料学院
2014年金属材料考研大纲——陕西科技大学材料学院2014年金属材料考研大纲——陕西科技大学材料学院（总分100分，考试时间 3小时）掌握金属材料合金化的一般规律及典型金属材料的成分、工艺、组织和性能的关系。
能将材料科学的基础理论、金属热处理原理及工艺和力学性能等课程的内容与国内国际材料的发展实践相结合，揭示材料组成—材料结构-材料性质三者之间的联系，同时具备选择和应用金属材料的能力。
第一章钢的合金化原理基本要求：6. 掌握钢中合金元素与铁和碳的作用;铁基固溶体;碳(氮)化合物。
7. 掌握合金元素在钢中的分布;合金元素对铁-碳状态图的影响。
8. 掌握钢的分类、编号方法。
9. 掌握合金元素在钢加热中的作用，合金元素对过冷奥氏体转变动力曲线的影响。
10. 掌握合金元素在淬火马氏体回火中的作用，合金元素对力学性能的影响以及有关强韧化问题。
11. 掌握合金元素对钢工艺性能的影响，合金元素对淬透性的影响。
本章重点：钢的分类和合金元素对钢工艺性能的影响。
本章难点：合金元素在钢中的分布;合金元素对铁-碳状态图的影响。
第二章工程构件用钢基本要求：8. 了解工程构件用钢的服役条件及性能要求。
9. 掌握普通碳素工程构件用钢、低合金(含微合金化)钢的合金化原则和有关的低合金钢、双相钢。
10. 了解提高高低碳工程构件用钢性能的途径：控轧、控冷、合金化等。
了解工程构件用钢的发展趋势。
本章重点：工程构件用钢的合金化原则。
本章难点：提高工程构件用钢性能的途径。
第三章机器零件用钢基本要求：1.掌握机器零件用钢一般性能要求。
2.掌握常用机器零件用钢：调质钢、弹簧钢、低碳马氏体钢、轴承钢、高锰耐磨钢、渗碳钢、氮化钢、(低淬钢)等合金化原则和性能及其典型钢种。
3.了解超高强度钢。
4.了解典型机器零件用钢的选材思路和发展。
本章重点：机器零件用钢一般性能要求。
本章难点：常用机器零件用钢的合金化原则和性能及其典型钢种。
第四章工具用钢基本要求：1.掌握工具用钢的合金化、组织性能的特点、分类。
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浇注
• 把液态金属浇入铸型的过程。浇注工序对铸件质 量影响很大，如果操作不当常引起浇注不足、冷 隔、跑火、夹渣、和缩孔等缺陷。
落砂
• 将铸件从砂型中取出来称为落砂。落砂温度对铸件 质量也有很大影响，温度太高时落砂会时铸件冷速 加快而产生白口、变形和裂纹。温度太低落砂又会 影响生产率。
清理 • 落砂后的铸件必须经过清理工序，才能使铸件外表
熔模铸造的发展
史可以追溯到
4000年前，埃及
、中国和印度是
发
最早起源的国家
ห้องสมุดไป่ตู้
展
。
概
况
曾侯乙尊盘 (战国早期)
• 基本工艺过程
蜡模制造 结壳 脱蜡 焙烧、填砂造型和浇注
压型
耐火材料
浸涂料 热水法 加热900~950°C
高压粘蒸结汽剂法
焙烧
蜡模压制 撒砂 蜡模组装 硬化
化学硬化 干燥处理
600~700°C 浇注
对于容易产生缩孔的铸件，应使厚的部分放在铸型的上部 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。
⑤ 应尽量减少型芯的数量，要便于安放型芯、固定和排气
合理的： 不合理：
(二）分型面
分型面是指两半铸型相互接触的表面。除了消失模铸
造外，都要选择分型面。
一般说来，分型面在确定浇注位置后再选择。但是，
• ② 具有透气性，便于铸型中的气体逸出； • ③ 具有耐火性，以便高温金属液注入是不会软化； • ④ 具有退让性，可以减少逐渐收缩时的阻力。 • 由此可以减小铸件产生缺陷的可能：如塌箱、砂眼、
气孔、粘砂、内应力、裂纹等。
砂型和型芯
• 砂型可以获得毛坯铸件的外形，加入型芯可获得 毛坯内腔形状。型芯也可用于形成复杂外形的铸 件。
三、砂型铸造
什么是砂型铸造？
• 以型砂和芯 砂为造型材料 制成铸型，液 态金属在重力 下充填铸型来 生产铸件的铸 造方法。
• 主要工序：制造模型和芯盒、备砂、造型造芯、烘干、合 箱、熔化、浇注、落砂、 清理、检验。
砂型铸造的工艺过程
砂型铸造造型材料的性能要求
• ① 应具有一定的强度，以便能承受金属液的冲刷力以 及其他外力；
②拔（起）模斜度 为了使模样（或型芯）便于从砂型中取出，凡垂直于分型面
的立壁在制造模样时，必须留出一定的倾斜度β，此倾斜度称为 起模斜度。
◆β大小取决于立壁的高度、造型方法、模样材料等因素， 通常为15`～3°。立壁越高，斜度越小；机器造型应比手工造型 小，而木模应比金属模斜度大，内壁比外壁大。
③收缩余量：
• 消除白口一般采用高温退火：把铸件加热到900 ～950℃，保温2～5小时后，随炉冷却。
v 砂型铸造方法 Sand Casting
v 手工造型 Hand Molding
手工造型具有工艺装备简单、经济，生产准备时 间短，操作灵活及适应性强等优点。但劳动强度 大，生产效率低，铸件质量差，对工人的操作技 能水平要求高。
主要芯位于下箱
①分型面应选择最大截面处
③分型面应尽量平直
平直分型面 可采用简便的分 模造型。 大批量生产
弯曲分型面 则需采用挖砂或 假箱造型。
单件小批
起重臂分型面的选择。
③尽量使铸件重要加工面或大部分加工面、加工基准面放在一 个砂型内，减少错箱、披缝和毛刺，提高铸件精度。
床身铸件，其顶部平面为加工基准面。 图中方案a在妨碍起模的凸台处增加了外部型芯，因采用整模造型使加工 面和基准面在同一砂箱内，铸件精度高，是大批量生产时的合理方案。 若采用方案b，铸件若产生错型将影响铸件精度，但在单件、小批生产条 件下，铸件的尺寸偏差在一定范围内可用划线来矫正，故在相应条件下方 案b仍可采用。
②铸件宽大平面应朝下
因为在浇注过程中，熔融金属对型腔上表面的强烈辐射 ，容易使上表面型砂急剧地膨胀而拱起或开裂，在铸件表 面造成夹砂结疤缺陷
③面积较大的薄壁部分应置于铸型下部或垂直
将薄壁部分置于铸型上部，易产生浇不足、冷隔等缺陷。改 置于铸型于下部后，可避免出现缺陷。
④易形成缩孔的铸件，较厚部分置于上部或侧面
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。 收缩余量的大小与铸件尺寸大小、结构的复杂程度和铸造合金 的线收缩率有关，常常以铸件线收缩率表示：
∑=(L模-L铸件)/ L模X100% ★通常灰铸铁的线收缩率为0.7％一1.0％ ★铸钢为1.6％－2.0％ ★铝硅合金为0.8％一1.2％
④铸造圆角 在设计和制造模型时，对相交壁的交角要做圆弧过渡，目 的是防止铸件交角处粘砂、缩孔以及由于应力集中而产生 裂纹等缺陷。 凝固特性 热节、充型
分析各种分型面的利、弊之后，可能再次调整浇注位置。
在生产中浇注位置和分型面有时是同时确定的。
分型面的选择在很大程度上影响着铸件的质量、成本
和生产率。
分型面的选择要在保证铸件质量的前提下，尽量简化
工艺，节省人力物力。
原则： ①便于取模（确定分型面的最基本要求），分型面应
选择最大截面处 ②尽量减少分型面的数量，分型面应尽量平直 ③尽量使铸件全部或大部置于同一砂箱内（精度） ④便于造型、下芯、合箱及检验壁厚，尽量使型腔和
化，并组成生产流水线。机器造型生产率高，铸型质量好， 铸件质量高，适用于中小型铸件的大批量生产。
造型生产线示意图
造型生产线
机器造型方法一 机器造型方法：震压造型、高压造型、抛砂造型。 1、震压造型工作原理
机器造型方法二
2、多触头高压造型
3、抛砂机
铸造工艺设计
支座的零件图、铸造工艺图、模样图及合型图
④使型腔和主要芯位于下箱，便于下芯、合型和检查型腔尺寸。
（三）铸造工艺参数的确定
机械加工余量； 拔模斜度；
工艺参数
收缩率； 铸造圆角； 型芯及型芯头。
① 加工余量和最小铸出孔槽
在铸件上为切削加工而加大的尺寸称为机械加工余量。余量 过大，切削加工费工，且浪费金属材料；余量过小，制品会因残 余黑皮而报废，或者，因铸件表面层过硬而加速刀具磨损。
因为铸件上部凝固速度慢，晶粒较粗大，易在铸件上部形成 砂眼、气孔、渣孔等缺陷。铸件下部的晶粒细小，组织致密， 缺陷少，质量优于上部。 • 机床床身导轨和铸造锥齿轮的锥面都是主要的工作面，浇注时 应朝下。
卷扬筒的浇注位置方案
因为卷扬筒的圆周表面质量要求高，不允许存有明显的 铸造缺陷。
若采用卧铸，圆周的朝上表面的质量难以保证； 若采用立铸，由于全部圆周表面均处于侧立位置，其质 量均匀一致，较易获得合格铸件。
面达到要求。清理内容主要包括：切除浇冒口、清 除砂芯和粘砂。
清砂 在落砂后除去铸件表面粘砂的操作称为清砂。
铸件浇冒口、飞翅和毛刺的去除
铸件热处理
• 一般铸件清理后，还要进行热处理以便清除内应 力或消除白口。
• 清除内应力一般采用低温退火：把铸件加热到 550～600℃，保温2～4小时后，随炉缓慢冷却。
设
计
要
点
铸造工艺 方案的确定
工艺参数 的确定
浇注系统 和冒口
铸造工艺 图的绘制
铸造工艺设计包括：
选择铸造方法或造型方法
铸件的浇注位置和分型面位置，型芯和芯头结构；
加工余量、收缩率和拔模斜度等工艺参数；
浇注系统、冒口和冷铁的布置等；
将所确定的工艺方案用文字和铸造工艺符号在零件
图上表示出来，绘制铸造工艺图。
不同转 角处的
热节
⑤ 型芯头 型芯的功用：是形成铸件的内腔，孔洞和形状复杂阻 碍起模部分的外形。 设置型芯头是为了使型芯定位、固定和排气以及 便于从铸件中清除型芯。型芯头的形状和尺寸，影响 型芯合箱时的工艺性和稳定性。型芯头分为垂直芯头 和水平芯头。
◆型芯头：是型芯的定位、支撑和排 气的部分。
设计时需考虑：保证定位准确、能承 受砂芯自身重量和液态合金的冲击、浮力 等外力的作用，浇注时砂芯内部产生的气 体能顺畅引出铸型等。
◆型芯头的形状和尺寸，对型芯装配 的工艺和稳定性有很大影响。垂直型芯一 般都有上、下芯头。
◆芯头必须留一定的斜度。下芯 头 α= 5～10°上芯头α=6～15°。
水平芯头长度：取决于芯头直径 及型芯长度；
悬臂型：芯头必须加长； 型芯头与铸型型芯座之间应有1 ～4mm的间隙。
（四）冒口和冷铁
冒口是在铸型中设置的一个储存金属液的空腔。
四、特种铸造
特种铸造是指砂型铸造之外的其他铸造方法。常用的特种铸造 方法有熔模铸造、金属型铸造、压力铸造和离心铸造等。
（一）熔模铸造
什么是熔模铸造？
熔模铸造又称"失蜡铸造"。通常是在蜡模表面涂上数层 耐火材料，待其硬化干燥后，将其中的蜡模熔去而制成 型壳，焙烧后进行浇注，而获得铸件的一种方法。由于 获得的铸件具有较高的尺寸精度和表面光洁度，故又称 "熔模精密铸造"。
落砂和清理
打碎型壳 落砂
去浇口、毛刺 清理
熔模铸造的特点及应用：
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• 浇注位置：浇注时铸件在铸型中所处的空间位置； 可采用：立浇、卧浇、斜浇等浇注位置。
• 分型 面：是指两半铸型（上、下型）或多个铸型（多箱造 型）相互接触、配合的表面。 铸件的造型位置由分型面决定，而铸件的浇注位置 与造型位置通常是一致的。
• 浇注位置和分型面对铸件质量及铸造工艺都有很大影响。 • 选择原则：着眼于控制铸件的凝固顺序
v 机器造型 Machine Molding 机器造型是将造型中紧砂和起模两道工序用机械代 替手工完成。与手工造型比机器造型的优点是生产 效率高、砂型质量好，铸件的精度和表面质量提高 并改善劳动条件。但设备的工艺装备费用高、生产 准备时间较长，只适用于中、小铸件的成批或大量 生产。
常用手工造型方法
外冷铁 放置在型腔壁上的金属块称为外冷铁。