机械工程材料成型及工艺15
《工程材料及成型工艺》练习题(复习资料)
《工程材料及成型工艺》练习题（复习资料）绪论1、材料分为金属、__________以及复合材料三大类。
其中金属包括纯金属和__________，纯金属又包括__________金属和有色金属；而非金属材料包括____________________、无机非金属材料。
2、常用的材料成形方法有__________成形、__________成形、__________成形和非金属成形。
第一章工程材料1.2 固体材料的性能1、应力应变图横坐标表示__________，纵坐标表示__________。
p、e、s、b点应力分别表示什么？2、书P80 第1题3、书P80第2题4、机械零件在正常工作情况下多数处于（）。
A．弹性变形状态B．塑性变形状态C．刚性状态D．弹塑性状态5、在设计拖拉机气缸盖螺栓时主要应选用的强度指标是（）。
A．屈服强度B．抗拉强度C．伸长率D．断面收缩率6、用短试样做拉伸实验，根据公式，伸长率会更大，说明短试样塑性更好。
（）7、工程上希望屈强比sbσσ高一些，目的在于（）。
A．方便设计B．便于施工C．提高使用中的安全系数D．提高材料的有效利用率8、所有的金属材料均有明显的屈服现象。
（）9、下列力学性能指标中，常被作为机械设计和选材主要依据的力学性能指标是（）A．σb B．HBW C．δD．HRC10、在外力作用下，材料抵抗塑性变形和断裂的能力称为__________。
11、材料在外力去除后不能完全自动恢复而被保留下来的变形称__________。
12、金属材料抵抗硬物体压入的能力称为__________。
13、某仓库内1000根20钢和60钢热轧棒料被混在一起。
请问怎样用最简便的方法把这堆钢分开？14、常见的硬度表示方法有：__________硬度、__________硬度和维氏硬度。
15、当温度降到某一温度范围时，冲击韧性急剧下降，材料由韧性状态转变为脆性状态。
这种现象称为“__________”。
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。
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。
材料成型及控制工程干什么工资高
材料成型及控制工程干什么工资高材料成型及控制工程专业的毕业生，初次就业工资大概从两千元到六七千元不等。
这个专业的工资跟其它任何行业的工资一样，都要受到地域、工龄甚性别的影响而有很大差别。
材料成型及控制工程的方向材料成型及控制工程主要6个方向，因各个大学的不同而有方向的偏重。
1、铸造。
工作环境整体不太好，前期待遇不高，本科毕业主要从事铸造工艺的监督或者设计、改进工作，中后期待遇比较好。
2、锻造。
工作环境因企业不同而好坏程度不同，大型的国家企业一般环境还可以的，本科毕业以后主要从事锻造工艺的监督或者设计、改良工作，整体收入一般，约2000-3000左右。
如果是做模具方向的话，工资待遇比较高，特别是数控技术加工的模具，在沿海城市极度吃香。
3、焊接。
工作环境比较差，焊接的电火花对人体有辐射，但是收入相当乐观，属于高工资的蓝领。
4、机械加工。
目前比较大量需求的属于数控技术人才，工作环境比较好，工资相对教高，技术含量高，特别在沿海城市尤其突出，有大量工作经验以后收入基本6000+。
5、热处理。
工作环境不太好，收入一般，一些时效热处理已经在慢慢被新的工艺技术所替代，现在选这个方向的毕业生比较少。
6、机制。
由于我是前些年毕业的，这个方向是近几年才加到材料成型这个学科里面的，具体情况我不太了解。
这个专业的毕业生整体还是非常好就业的，机械厂、机械公司、冶金工程、建筑企业、电站及部分电力公司等，至于以后的待遇问题得看你的工作表现了，只要积累好工作经验，发展还是不错的，学工科的毕业生，工作经验是极度重要的！如果是女生学这个专业的话，建议选择机械加工方向，铸造、焊接方向的话，最好选择设计部门或者质量安全部门，体力强度要求比较低，待遇还凑合。
材料成型及控制工程的就业前景材料成型及控制工程的毕业生可在电子信息产品制造业、机械制造行业、汽车制造业等领域从事各种材料加工与制备、计算机和信息技术应用于材料加工工艺与控制、工模具的计算机辅助设计与制造、技术与产品研发、质量控制、经营管理、商品检验及技术监督等方面的工作；亦可在教育科研、商业贸易和专业咨询等部门广泛就业。
《机械工程材料及成型技术》课程标准
《机械工程材料及成型技术》课程标准一、课程简介《机械工程材料及成型技术》是一门重要的机械工程课程，旨在帮助学生了解机械工程材料的基本性质、选择和应用，以及各种成型技术的原理、方法和应用。
本课程涵盖了机械工程领域的基础知识和技能，对于培养学生的综合素质和职业能力具有重要意义。
二、课程目标1. 掌握机械工程材料的基本性质和分类，了解各种材料的性能特点和应用范围。
2. 了解各种成型技术的原理、方法和应用，能够根据实际需要选择合适的成型技术。
3. 培养学生的实践能力和创新意识，能够在实际工作中应用所学知识解决机械工程问题。
三、教学内容与要求1. 机械工程材料（1）金属材料的基本性质：了解金属材料的物理、化学、机械和工艺性能，掌握金属材料的分类和牌号。
（2）钢铁材料：了解钢铁材料的分类、牌号、性能和应用，重点掌握碳素钢和合金钢。
（3）非金属材料：了解塑料、陶瓷、复合材料等非金属材料的性能和应用，重点掌握橡胶和塑料。
（4）选材原则：了解选材的重要性，掌握一般选材原则和方法，能够根据实际需要选择合适的材料。
2. 成型技术（1）铸造：了解铸造的基本原理、工艺过程和常见缺陷，重点掌握砂型铸造和金属型铸造。
（2）锻压：了解锻造和冲压的基本原理、工艺过程和常见缺陷，重点掌握自由锻和模锻。
（3）焊接：了解焊接的基本原理、工艺过程和常见缺陷，重点掌握熔化焊和钎焊。
（4）其他成型技术：了解特种加工、超塑性成型等其他成型技术的原理和方法。
四、教学方法与手段1. 采用多媒体教学，通过图片、视频等形式展示机械工程材料和成型技术的实际应用和效果。
2. 组织学生参观实习，了解实际生产中的机械工程材料和成型技术应用情况。
3. 开展案例教学，通过实际案例分析机械工程材料和成型技术在解决实际问题中的作用和效果。
4. 鼓励学生自主学习，通过在线学习平台、网络资源等途径获取相关知识。
五、考核方式与标准1. 考核内容：包括理论考试、实验操作、平时表现等方面。
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。
工程材料及成型技术习题及答案参考Word
习题一工程材料的性能1、由拉伸试验可得出哪些力学性能指标?在工程上这些指标是如何定义的？2、说明σs，σb，δ，ψ，E、G、σ-1，αk符号的意义和单位？3、在测定强度上σs和σ0.2有什么不同?4、在设计机械零件时常用哪两种强度指标？为什么?5、在何种服役条件下，屈服强度、抗拉强度、疲劳强度是设计中最有用的数据？6、设计刚度好的零件，应根据何种指标选择材料?采用何种材料为宜？材料的E越大，其塑性越差，这种说法是否正确? 为什么？7、材料的弹性模量E的工程含义是什么？它和零件的刚度有何关系？8、什么是弹性模量E？金属弹性模量的大小主要取决什么因素？9、金属材料刚度与金属机件刚度两者含义有何不同？10、试区别材料刚度与弹性的概念，一个弹簧由于刚度不足或弹性差产生的失效现象有何不同？如何防治二者造成的失效？11、有一低碳钢拉伸试件，d0=10.0mm，L0=50mm，拉伸实验时测得F s=20.5kN，F b=31.5kN，d1=6.25mm，L1=66mm，试确定此钢材的σs，σb，δ，ψ。
12、拉伸试件的原标距长度为50mm，直径为10.0mm，拉断后对接试样的标距长度为79mm，缩颈区的最小直径为4.9mm，求其δ，ψ。
这两个指标，哪个表征材料的塑性更准确？塑性指标在工程上有哪些实际意义？13、一根直径为2.5mm的3m长钢丝受载荷4900N后，有多大变形？（钢丝的弹性模量为205000MN/m2）14、标距不同的伸长率能否进行比较？为什么？15、现有标准圆形长、短试件各一根，原始直径d0=10mm，经拉伸试验，测得其延伸率δ5和δ10均为25%，求两试件拉断时的标距长度？这两个试件中那一个塑性较好？为什么？16、常用的硬度试验方法有几种？其应用范围如何?这些方法测出的硬度值能否进行比较？17、甲乙丙丁四种材料的硬度分别是45HRC，90HRB，800HV，240HBS，试比较这四种材料硬度的高低。
工程材料及成型工艺实验指导书
《工程材料及成型工艺》实验指导书二零一零年九月实验须知1. 实验前应仔细阅读实验指导书和有关教材，认真做好预习。
教师发现无充分准备者，可停止其进行实验。
2. 学生应准时进入实验室，在教师讲解实验内容之前不得擅自操作实验仪器等。
各项实验内容应有始有终独立完成。
3. 实验过程保持严肃、安静、整洁、遵守操作规程、注意安全、例行节约。
若发现故障，应立即报告教师酌情处理，不要擅自拆修。
4. 实验用的一切物品（如试样、图片、试剂和工具等）不准带出实验室。
5. 实验完毕将仪器物品收拾整齐，恢复原状并作好室内外卫生工作。
6. 每次实验后须完成书面实验报告，于下次实验前交给老师，实验报告成绩作为课程考核总评成绩的一部分。
7. 实验报告统一用报告纸撰写，字迹清楚。
8. 进入实验室应遵守实验室的一切规章制度。
实验一 硬度计的结构原理及使用方法一、实验目的1、了解布氏硬度计、洛氏硬度计及维氏硬度计的基本原理及其结构；2、熟悉并掌握洛氏硬度计的使用方法； 二、实验原理概述金属材料的硬度可以认为是金属材料表面在接触应力作用下抵抗塑性变形的一种能力。
硬度测量能够给出金属材料软硬程度的数量概念。
由于在金属表面以下不同深处材料所承受的应力和所发生的变形程度不同；因而硬度值可以综合地反映压痕附近局部体积内金属的弹性，微量塑变抗力，形变强化能力以及大量形变抗力。
由于硬度试验简单易行，又无损于零件，而且可以近似的推算出材料的其它机械性能，因此在生产和科研中应用广泛。
硬度试验方法很多，机械工业普遍采用压入法来测定硬度，压入法又分为布氏硬度、洛氏硬度、维氏硬度等。
(一)、布氏硬度1、基本原理及结构根据 GB231-84规定，布氏硬度试验法是用直径为D 的淬火钢球（或硬质合金球），以相应的试验力F 压入被测材料的表面，保持规定的时间后，卸掉试验力，用读数显微镜测出材料表面的压痕直径d 。
计算压痕单位面积上所受的力，即为被测金属的布氏硬度值HBS （或HBW ）。
机械工程师试题及答案
机械工程师试题及答案机械工程师试题及答案机械工程师通常指的是从事机械行业专业人士。
下面小编收集了有关机械工程师试题及答案，供大家参考。
一、机械，50分：结构，15分工艺，10分材料；10分综合、知识面，15分计算机技能，不在笔试题目中。
二、气动，15分：气动（含液压，简称气动）基本知识，8分电的基本概念，3分自动化的基本概念，4分三、塑料的基本知识，10分：分类，5分玻纤，1分添加剂，1分成型、成型温度（关于成型温度，太细节化，较难记住，无法出题），1分吸水率1分缩水率1分四、塑料模具的基本结构，5分；五、英语：共20分中英互译，10分；口语，听力，10分。
1，自动化机械中经常要用到直线滚子导轨，请写出3种国外品牌或台湾品牌：THK，Misumi，HIWIN,REXROTH（力士乐），NSK等等。
并写出3种国内品牌：ABBA，科泰，威远，维高等等。
2，各品牌的直线滚子导轨之额定寿命一般为B。
A，20Km；B，50Km；C，100Km；D，500Km。
3，滚动轴承，为机械设备所常用，请写出你在自动化设备设计实践中常用过的三种轴承：深沟球轴承、角接触球轴承、圆锥滚子轴承、滚针轴承、推力球轴承、推力滚子轴承，等。
4，轴承6005ZZ，为我们所常见之轴承，其中，第一个数字“6”表示（轴承的类别为）深沟球轴承，数字“5”表示轴承内径为25mm；“ZZ”表示双面带防尘盖。
5，我们自动化机械设计的零件，很多是需要机械加工的，请按你认为的常用性顺序写出5种以上机械加工方法：铣、车、钻、磨、线切割、电火花、冲、CNC加工，镗，刨，剪，锯，插，等离子体切割等等。
6，“位置度”形位公差符号为：，“全跳动”形位公差符号为。
7，请写出表面粗糙度的序列：0.8，1.6，3.2，6.3，12.5，25。
8，表面粗糙度Ra=0.8可以用以下那几种加工方法实现B，C，D，F，H：A，精密铸造；B，冷轧，C,挤压；D，车削，E，钻孔，F，磨削；G，慢走丝，H化学抛光。
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。
工程材料与成型工艺教学设计
工程材料与成型工艺教学设计一、课程设计背景工程材料与成型工艺是机械工程专业必修课程之一，其主要内容包括材料的性能、结构与应用，以及材料成型工艺与工具。
通过本课程的学习，学生能够掌握材料的基本性能与特点，了解不同材料的应用范围与制造工艺，以及掌握常见的成型工艺和工具的使用方法。
因此，本文档旨在针对工程材料与成型工艺这一课程进行教学设计。
二、课程设计目标1. 知识目标•掌握金属、非金属、复合材料的主要性能参数和应用领域；•了解不同材料的制造和加工工艺；•掌握金属、非金属材料的常用成型工艺和工具及其适用范围。
2. 能力目标•能够根据不同要求选择合适材料并进行加工；•能够使用金属、非金属的成型工具进行加工。
3. 情感目标•培养学生对工程材料和成型工艺的兴趣；•激发学生的学习热情。
三、教学内容1. 材料的性能、结构与应用1.1. 金属材料的性能及应用：•材料的力学性能（强度、硬度、塑性、韧性等）；•材料的物理性能（导电性、导热性等）；•材料的化学性能（腐蚀性、耐高温性等）；•材料的结构和组织；•金属材料的应用领域。
1.2. 非金属材料的性能及应用：•陶瓷材料；•高分子材料；•复合材料。
1.3. 材料的加工和制造：•铸造；•锻造；•压力加工；•焊接；•切削。
2. 材料成型工艺和工具2.1. 金属材料的成型工艺和工具：•拉伸（拉力试验机）；•挤压（挤压机）；•压缩（压力机）；•弯曲（弯曲试验机）；•冲压（数控冲床）；•粉末冶金（压制机）。
2.2. 非金属材料的成型工艺和工具：•热压（高温烧结炉）；•热塑性处理（注塑机）；•挤压（挤压机）；•拉伸（拉力试验机）。
四、教学方法本课程采用讲授与实践相结合的教学方法，主要通过以下方式进行：1. 理论授课：1.1. 视频授课：通过视频讲解材料的性能、结构与应用，以及材料成型工艺和工具的使用方法。
1.2. 课堂讲解：通过教师讲解材料的性能参数和应用范围、成型工艺和工具及其适用范围，对学生进行理论掌握和知识的补充。
材料加工和成形工艺
材料加工和成型工艺绪论1.材料、能源、信息现代技术和现代文明的三大支柱。
2.材料:指那些能够用于制造结构、器件或其它有用产品的物质。
3.工程材料分类，据组成与结构特点分为：金属材料、无机非金属材料、有机高分子材料、复合材料；据性能特征分为：结构材料、功能材料；据用途分为：建筑材料、能源材料、机械工程材料、电子工程材料。
4.结构材料:是以力学性能为主的工程材料的统称，主要用于制造工程建筑中的构件、机械装备中的支撑件、连接件、运动件、传动件、紧固件、弹性件及工具、模具等。
5.功能材料:是指以物理性能为主的工程材料，即指在电、磁、声、光、热等方面有特殊性能或在其作用下表现出特殊功能材料。
6.材料加工:指材料的成型加工及强化、改性和表面技术的应用等。
7.材料的加工和改性是挖掘材料性能的潜力和充分发挥材料效能的主要手段。
8.表面技术:指通过施加覆盖层或改变表面形貌、化学组分、相组成、微观结构、缺陷状态，达到提高材料抵御环境作用的能力或赋予材料表面某种功能特性的材料工艺技术。
第一章材料的力学行为和性能1.材料的性能包括使用性能和工艺性能。
2.使用性能分为物理性能、化学性能、力学性能。
3.物理性能:包括材料的密度、熔点、热膨胀性、导电性、导热性及磁性等；化学性能:指材料在不同条件下表现出来的各种性能，如化学稳定性、抗氧化性、耐蚀性等；力学性能:材料在力的作用下表现出来的各种性能，主要是弹性、塑性、韧性和强度。
4.工艺性能:指材料对某种加工工艺的适应性，包括铸造性能、压力加工性能、焊接性能、热处理工艺性和切削加工性等。
5.工程构件、机械零件在使用过程中的主要功能是传递各种力和能。
6.力学行为:材料在载荷作用下的表现。
7.弹性变形:当物体所受外力不大而变形处于开始阶段时，若去除外力，物体发生的变形会完全消失，并恢复到原始状态，这种变形称为弹性变形。
8.塑性变形（残余变形）:当外力增加到一定书之后再去除时，物体发生的变形不能完全消失而一部分被保留下来，这是材料进入塑性变形阶段，所保留的变形称塑性变形或残余变形。
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。
工程材料及材料成型技术
工程材料及材料成型技术工程材料及材料成型技术是现代工程领域中不可或缺的重要组成部分。
它们的应用范围广泛，涉及到建筑、交通、电子、航空航天等多个行业，对于保障工程质量和推动科技进步起着至关重要的作用。
工程材料是指在工程施工和日常使用中所需要的各种材料，包括金属材料、非金属材料、高分子材料等。
这些材料需要具备一定的力学性能、物理性能、化学性能和耐久性，以满足各种工程要求。
在选择工程材料时，需要考虑材料的成本、可用性、可再生性等因素，以及其与环境的适应能力。
材料成型技术则是将原材料经过一系列的工艺加工，制成所需形状和尺寸的过程。
常见的材料成型技术包括锻造、压铸、注塑、挤压等。
这些技术的选择取决于材料的性质和工程需求。
例如，在金属加工中，找到合适的温度和变形速率可以改善材料的塑性，提高成形质量；而在塑料加工中，注塑技术可以大幅提高产品的生产效率和质量。
工程材料及材料成型技术的研究和应用对于提高工程质量和降低生产成本具有重要意义。
首先，优选合适的工程材料可以提高工程的耐久性和安全性，减少维修和更换的频率，降低维修成本。
其次，借助材料成型技术可以降低产品的生产成本，提高生产效率。
例如，通过合理的模具设计和优化的注塑工艺，可以大幅提高塑料产品的生产速度，减少废品率。
在实际工程应用中，我们应该根据不同的工程项目和要求选择合适的工程材料和材料成型技术。
首先，需要通过对项目的需求分析和材料性能对比，确定最适合的工程材料。
其次，根据材料的特点和工程要求，选择合适的材料成型技术。
在材料成型过程中，需要对工艺参数进行合理的调整和控制，以保证产品的质量和性能。
工程材料及材料成型技术的研究和应用离不开不同学科领域的共同努力。
在材料科学、机械工程、化学工程等领域的交叉研究中，我们可以不断推动这些技术的发展和创新。
通过使用先进的材料和成型技术，我们可以为各个行业提供更高质量的产品和更可持续的解决方案。
综上所述，工程材料及材料成型技术在现代工程领域中具有重要地位和广泛应用。
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。
GCr15轴承钢的热处理工艺设计
热处理工艺课程设计说明书课程名称：金属热处理工艺学设计题目：GCr15轴承钢的热处理工艺设计院系：机械工程学院班级：材料成型及控制工程 XXXX 学号： 0 9 1 1 0 1 1 00学生姓名： idealwang指导教师：黄老师热处理工艺课程设计任务书目录1 热处理工艺课程设计的目的 --------------------42 零件的技术要求及选材 ------------------------4 2.1工作条件和技术要求 -------------------------4 2.2材料的选择 ---------------------------------52.3化学成分及合金元素的作用 -------------------63 热处理工艺课程设计的内容及步骤 ---------------7 3.1相变点的确定 ----------------------------------7 3.2热处理工艺 ----------------------------------8 3.2.1工艺流程-------------------------8 3.2.2热处理工艺参数的制定-------------10 3.2.3处理工艺卡片填写---------------------12 3.2.4作过程中的注意事项 ------------------------------12 3.3家具的设计或者选用及零件的摆布------------------------13 3.4热处理设备的选择-----------------------16 3.5组织特点和性能的分析 ------------------------------16 4总结---------------------------------------------215 收获和体会 ---------------------------------236 参考文献 -----------------------------------237 附表 1 热处理工艺卡 -------------------------25§1 热处理工艺课程设计的目的热处理工艺课程设计是高等学校金属材料工程专业一次专业课设计练习，是热处理原理与工艺课程的最后一个教学环节。
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机械工程材料成型及工艺15
（3）性能
¨ 力学性能 石墨虽然降低了灰铸铁的力学性能，但却使灰铸
铁获得了许多钢所不及的优良性能。 ¨ 优良的性能：
机械工程材料成型及工艺15
一.不锈钢 ( stainless steel )
1.定义: 在腐蚀介质中具有很高的抗腐
蚀能力的钢。
2.概念:*在空气中的年腐蚀量为0.01mm
以内的钢, 称为在空气中使用的 不锈钢。 *在强酸、强碱介质中的年腐蚀 量为0.1mm以内的钢,称为在强 酸、强碱介质中使用的不锈钢。
机械工程材料成型及工艺15
1．球墨铸铁的化学成分、组织和性能
（1）化学成分是：wC=3.6%～3.9%，wSi=2.0%～2.8%， wMn=0.6%～0.8%，wS<0.04%，wP≤0.1%, wMg=0.03%～0.05%
（2）组织 球墨铸铁的组织可分为四种类型： 铁素体(F)+球状石墨(G)， 铁索体(F)-珠光体(P)+球状石墨(G)， 珠光体(P)+球状石墨(G)， 下贝氏体(B下)+球状石墨(G)。 为铁素体球墨铸铁的显微组织。
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9SiCr钢板牙热处理工艺曲线
板 牙
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2.高速钢 ( high – speed steel )
高速钢 --- 锋钢、风钢 ; 常用W18Cr4V：18 – 4 – 1钢 (1) 性能要求:高硬度、高耐磨性、高的红硬性(600℃
时,HRC63以上) 、有一定的强度和韧性。
➢热处理特点:正火后的组体是马氏体。
➢牌号: 1Cr13～4Cr13
医用镊子
➢用途: 医疗器械
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2) 铁素体型不锈钢
➢化学成分特点: Wc = 0.1 %左右 WCr = 17 %
➢热处理特点: 不能进行热处理强化。 ➢牌号: 1Cr17、1Cr17Ti、1Cr28等。 ➢用途:化工设备中要求耐蚀性高、塑
组织硬度为65HRC以上。
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W18Cr4V淬火+ 一次回火组织
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W18Cr4V淬火+ 三次回火组织
W18Cr4V淬火+ 三次回火组织 420
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特殊性能钢
不锈钢 ( stainless steel ) 耐热钢 ( heat – resistant steel ) 耐磨钢 ( wear – resistant steel )
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球墨铸铁牌号
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可锻铸铁
可锻铸铁俗称玛钢、马铁。可锻铸铁的 生产过程是：首先浇注成白口铸铁件，然后 经可锻化退火（可锻化退火使渗碳体分解为 团絮状石墨）而获得可锻铸铁件。
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可锻铸铁牌号
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小结 重点要求
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4)使钢在室温下呈单相组织: ➢加入合金元素 Mn、Ni、Co等能扩大
γ区,可在室温获得奥氏体钢。 ➢加入合金元素 Cr、Mo、W、V、Ti、
Si 等能扩大α区,可在室温获得铁素体 钢。
5)减少与消除钢中的各种不均匀现象: 偏析、应力、组织等。
6)牺牲阳极保护阴极 : 镶嵌一些比金属 或合金基体电极电位更低的金属块。
机械工程材料成型及工艺15
5.化学成分特点:
* 低碳:耐蚀性要求愈高,碳含量愈低。 * 合金元素:主加Cr。
辅加Ni、Mo、Cu、Ti、Nb、Mn 等。
6.常用的不锈钢: *马氏体型不锈钢 *铁素体型不锈钢 *奥氏体型不锈钢
机械工程材料成型及工艺15
1)马氏体型不锈钢： Cr13型钢
➢化学成分特点: Wc = 0.1 ～ 0.4 % WCr = 13 %
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（3）性能
球墨铸铁的力学性能与基体的类型以及球状石 墨的大小、形状及分布状况有关。由于球状石墨对基 体的割裂作用最小，又无应力集中作用，球墨铸铁基 体的强度、塑性和韧性可以充分发挥，所以，球墨铸 铁与灰铸铁相比，有高的强度和良好的塑性与韧性。 它的某些性能可以与钢相媲美，如屈服点比碳素结构 钢高，疲劳强度接近中碳钢。同时，它还具有灰铸铁 的减震性、减磨性和小的缺口敏感性等优良性能。球 墨铸铁中的石墨球的圆整度越好，球径越小，分布越 均匀，则球墨铸铁的力学性能就越好。
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➢热处理特点:固溶处理;稳定化处理; 消除应力退火。
➢牌号: 0Cr18Ni9(304不锈钢）、1Cr18Ni9、 0Cr18Ni9Ti、1Cr18Ni9Ti
➢用途: 化工容器、管道等。
管板换热器 ( 304 )
大型化工储罐(304)
机械工程材料成型及工艺15
1Cr18Ni9Ti固溶处理组织金相图
形成VC, 硬度极高, 提高钢的 硬度和耐磨性, 产生二次硬化。
机械工程材料成型及工艺15
(3) W18Cr4V钢的生产工艺及热处理特点
铸造 锻造 球化退火 机加工 淬火+三次570℃回火 磨削加工
➢ 铸造:高速钢属于莱氏体钢,铸态组织
中含有大量呈鱼骨状分布的粗 大共晶碳化物M6C,钢的韧性大 幅下降。
1Cr18Ni9Ti固溶处理组织 580
机械工程材料成型及工艺15
机械工程材料成型及工艺15
七 、铸铁
目的：
了解常用铸铁的性能特点； 掌握铸铁的牌号； 了解铸铁的应用。
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7.1 铸铁的分类及石墨化
铸铁是指一系列主要由铁、碳(大于2.11%）和硅组 成的合金总称。 7.1.1 铸铁的分类（碳的存在形式） 1．白口铸铁 2．麻口铸铁 3．灰口铸铁 7.1.2 铸铁的分类（石墨-Graphite的形态） （1）灰 铸 铁 碳主要以片状石墨形式出现的铸铁； （2）可锻铸铁 碳主要以团絮状石墨形式出现的铸铁； （3）球墨铸铁 碳主要以球状石墨形式出现的铸铁； （4）蠕墨铸铁 碳主要以蠕虫状石墨形式出现的铸铁。
机械工程材料成型及工 艺115
1.低合金刃具钢
1）.性能要求:
高硬度、高耐磨性、有一 定的红硬性、强度和韧性, 工作温度不超过300℃。
2）.化学成分特点: *高碳 *加入Cr、Mn、Si、 W、V 等合金元素。
3）.热处理特点:
球化退火 淬火 + 低温回火
电化学腐蚀过程示意图
机械工程材料成型及工艺15
珠光体（或碳钢）电化学腐蚀示意图
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4.金属的防腐措施: 1)覆盖层保护: 涂漆、电镀、发蓝、磷化等工艺。
2)形成氧化层: 加入合金元素Cr、Al、Si 等, 形成Cr2O3、SiO2、Al2O3等氧化膜。
3)提高金属的电极电位: 加入合金元素Cr、Ni、 Si等,提高金属基体的电极电位。
2．冷却速度的影响
冷却速度快，铸铁容易产生白口铸铁组织； 冷却速度慢，碳原子扩散充分，有利于石墨化过 程充分进行，铸铁容易获得灰口铸铁组织。
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灰口铸铁
1．灰铸铁的化学成分、组织和性能 （1）化学成分
灰铸铁的化学成分一般为：wC=2.5%～ 4．0%， wSi=1.0%～ 2．5%，wMn=O．5%～ 1.4%，wS≤O.15%， wP≤0.3%。
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➢三次570℃回火
在570℃回火时 , 产生二次硬化。
机械工程材料成型及工艺15
➢三次570℃回火
*淬火后A残约20～25 %。 *第一次回火后A残约剩15～18 %。 *第二次回火后A残约剩3～5 %。 *第三次回火后A残约剩1～2 %。
回火后的组织: M回 + Cm + A残 ( 1～ 2 % )
球化退火后的组织 : S + 粒状 Cm
W18Cr4V球化退火组织 420
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W18Cr4V钢的热处理过程示意图
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➢淬火 : 1280℃; 淬火后的组织:M+Cm+A残(20～25%)
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W18Cr4V钢淬火组织
W18Cr4V淬火组织 300
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3金属腐蚀的机理.
金属腐蚀的种类:
1)化学腐蚀: 金属与介质 ( 干燥气体和 非电解质溶液 ) 发生化学 反应而产生的腐蚀。 例如:高温氧化、脱碳等。
2)电化学腐蚀:金属与介质 ( 电解质溶 液,即酸、碱、盐溶液 ) 发生电化学反应而产生 的腐蚀。
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机械工程材料成型及工艺15
7.1.3 铸铁的石墨化
铸铁中石墨的形成过程称为铸铁的石墨化。影响 铸铁石墨化的因素较多，其中化学成分和冷却速度是
影响石墨化的主要因素。
1．化学成分的影响（五大元素）
碳和硅都是强烈促进石墨化的元素碳和硅都是强 烈促进石墨化的元素；磷也是促进石墨化的元素，但 其作用较弱；硫和锰是阻碍石墨化的元素。
机械工程材料成型及工艺15
W18Cr4V钢的铸态组织
机械工程材料成型及工艺15
W18Cr4V钢的铸态组织
W18Cr4V铸态组织 420
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➢锻造:鱼骨状碳化物不能用热处理来消除,只能依 靠反复多次锻打来击碎。
W18Cr4V锻造组织 210
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➢球化退火:消除应力,调整组织,便于机加工, 为淬火作好组织准备。