【学习课件】第一章工程材料基础-机械制造基础
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工程材料及机械制造基础 PPT课件
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二、物理性能和化学性能
如：比重、熔点、耐腐蚀性等。
22
三、工艺性能
（材料适应成型加工工艺的能力， 反映对材料成型加工的难易程度） 铸造性能 压力加工性能 焊接性能 切削加工性能 热处理工艺性能
23
思考：
1、金属材料的机械性能中哪个性能最好？ 2、已知某钢材的σS =240 MPa，σb =400
C： C↑——σ、HB↑，δ、ak↓。 当C>0.9%时，σ↓ Si： Si↑——σ、HB↑，δ、ak↓。 但∵Si含量少，故影响不大。 Mn： Mn↑——σ、HB↑，并减少S的危害。也
∵Mn含量少，故影响不大。 S: 生成FeS，FeS与Fe形成晶体（985℃熔点），
易热脆(高温加工时容易产生裂纹)。 P： P↑——σ、HB↑，δ、ak↓↓。易冷脆(钢在低
布氏硬度： 以压痕单位球面积上所承受载荷的大小， 作硬度值。（HB）
洛氏硬度： 以压痕的深度来确定其的硬度值。 （HRC）
19
HBS 压头为淬火钢球，用于测定较软金 属材料（<450HBS）如有色金属、灰 铸铁、退火、正火、调质钢。
HBW 压头为硬质合金球，用于测定较 硬金属材料（>450HBW）。
有色金属：铜、铝、镁、钛等及其合金 陶瓷
——无机非金属材料 玻璃 混凝土 塑料
——有机高分子（高分子聚合物）材料 橡胶 纤维
金属基 ——复合材料
纤维基
5
1、材 料
1.1 材料的分类——按性能分：
——结构材料：利用材料的力学性能，所制备的各 类器件或构件是为了承受各种形式 的载荷，主要起支撑作用。
——功能材料：具有特殊的电、磁、光、热、声、 力、化学性能和理化效应的各种新 材料。 用以对信息和能量的感受、计划、 输运、屏蔽、绝缘、吸收、控制、 记忆、存储、显示、发射、转化和 变换的目的。
二、物理性能和化学性能
如：比重、熔点、耐腐蚀性等。
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三、工艺性能
（材料适应成型加工工艺的能力， 反映对材料成型加工的难易程度） 铸造性能 压力加工性能 焊接性能 切削加工性能 热处理工艺性能
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思考：
1、金属材料的机械性能中哪个性能最好？ 2、已知某钢材的σS =240 MPa，σb =400
C： C↑——σ、HB↑，δ、ak↓。 当C>0.9%时，σ↓ Si： Si↑——σ、HB↑，δ、ak↓。 但∵Si含量少，故影响不大。 Mn： Mn↑——σ、HB↑，并减少S的危害。也
∵Mn含量少，故影响不大。 S: 生成FeS，FeS与Fe形成晶体（985℃熔点），
易热脆(高温加工时容易产生裂纹)。 P： P↑——σ、HB↑，δ、ak↓↓。易冷脆(钢在低
布氏硬度： 以压痕单位球面积上所承受载荷的大小， 作硬度值。（HB）
洛氏硬度： 以压痕的深度来确定其的硬度值。 （HRC）
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HBS 压头为淬火钢球，用于测定较软金 属材料（<450HBS）如有色金属、灰 铸铁、退火、正火、调质钢。
HBW 压头为硬质合金球，用于测定较 硬金属材料（>450HBW）。
有色金属：铜、铝、镁、钛等及其合金 陶瓷
——无机非金属材料 玻璃 混凝土 塑料
——有机高分子（高分子聚合物）材料 橡胶 纤维
金属基 ——复合材料
纤维基
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1、材 料
1.1 材料的分类——按性能分：
——结构材料：利用材料的力学性能，所制备的各 类器件或构件是为了承受各种形式 的载荷，主要起支撑作用。
——功能材料：具有特殊的电、磁、光、热、声、 力、化学性能和理化效应的各种新 材料。 用以对信息和能量的感受、计划、 输运、屏蔽、绝缘、吸收、控制、 记忆、存储、显示、发射、转化和 变换的目的。
机械制造基础_第一章工程材料基础
1.1.3 金属的结晶
金属就是由一种金属元素所组成，比如，铜，铝，铁，锌等
1）结晶。 指金属的原子由近程有序状态（液态）转变成 长程有序状态（晶态）的过程。 2）纯金属结晶的冷却曲线。 金属液非常缓慢的冷却时， 记录温度随时间而变化的曲线，如图1-6所示。出现水平 线段的原因是结晶时放出大量的结晶潜热，补偿了金属向 周围散失的热量。 3）过冷。 在实际结晶过程中，金属 液只有冷却到理论结晶温度（熔点） 以下的某个温度时才结晶的现象。理 论结晶温度 T 0 和实际结晶温度 T n 之间 的温度差 T 叫过冷度，它与冷却速 度有关，冷却越快，过冷度越大。
高分子和陶瓷材料的某些力学性能不如金属， 但具有金属材料不具备的某些特性，如耐腐蚀、电 绝缘、隔音、减震、耐高温、质轻、来源丰富、价 廉、成形加工容易等优点，近年发展较快。
材料性能的决定因素：化学成分、内部组织和 状态。其中“化学成分”是改变性能的基础，“处 理”是改变性能的手段，“组织”是性能变化的根 据。
细晶强化的基本原理： 增加形核速度，抑制长大速度
第2节 工程材料的性能
1.2.1 金属材料的性能
为了合理地使用和加工金属材料，必须了解其使 用性能和工艺性能。
使用性能：指各个零件或构件在正常工作时金属 材料应具备的性能，它决定了金属材料的应用范围、 使用的可靠性和寿命。包括力学性能、物理性能、化 学性能。
图1-6 冷却曲线
4）结晶过程。 晶体形核和成长过程。如图1-7所示，在 液体金属开始结晶时，在液体中某些区域形成一些有规则 排列的原子团，成为结晶的核心，即晶核 （形核过程）。 然后原子按一定规律向这些晶核聚集，而不断长大，形成 晶粒（成长过程）。在晶体长大的同时，新的晶核又继续 产生并长大。当全部长大的晶体都互相接触，液态金属完 全消失，结晶完成。由于各个晶粒成长时的方向不一，大 小不等，在晶粒和晶粒之间形成界面，称为晶界。
机械制造基础课件第一章
例如：1.导电零件和电线首先考虑其材料的 导电性;
(金属材料中：银、铜、金、铝、铍、镁、 钼、钴、锌、镍、镉、铁、锡导电性依次减 弱)。 2.设计散热器、热交换器时考虑其材料的散热 性； 3.设计化工、医疗器械时考虑材料的耐蚀性； 4.设计机械零件时考虑材料的受力情况， 因此，选择材料时要考虑材料的力学性能。
根据载荷的作用 于零件上（子弹、火箭、大炮的发射， 性质载荷分为：汽车、飞机的碰撞）
C.交变载荷：大小和方向至少有一个随时间 周期性的变化。 （匀速运转的轴承、齿轮的啮合）
第一章 金属材料的性能及热处理
第一章 金属材料的性能及热处理
鸟巢设计者:the designer “鸟巢”是国内在建筑结构上首次使用
机械制造基础
甘肃省水利水电学校
教学重难点 2.了解常用的硬 度指标
教学目的 3.了解常用的硬 度指标
1.了解金属材 料的力学性能 及工艺性能的 概念
2.理解力-伸长曲 线示意图
1.了解常用的硬度 指标
授课方法： 讲授法 授课时数： 2课时 教学内容及 过程：
第一章 金属材料的性能及热处理
第一章 金属材料的性能及热处理
A:断后伸长率（%） L0：试样的原始标距（mm） LU:试样拉断后的标距（mm） 断后伸长量的示意图：
第一章 金属材料的性能及热处理
2.断面收缩率（Z）: 指试样拉断处横截面积的收缩量与原始横截面积 的百分比，用符号Z表示，其计算公式为：
Z S 0 SU X100%
Z:断面收缩率（S%0） S0：试样的原始横截面积（mm2） SU:试样拉断后的断口处的最小横截面积（mm） 注意：断面收缩率不受试样尺寸的影响，能比较 确切地反应金属材料的塑形。A、Z值越大，表示 金属材料的塑性越好。塑性好的金属易通过塑性 变形加工成形状复杂的零件。
(金属材料中：银、铜、金、铝、铍、镁、 钼、钴、锌、镍、镉、铁、锡导电性依次减 弱)。 2.设计散热器、热交换器时考虑其材料的散热 性； 3.设计化工、医疗器械时考虑材料的耐蚀性； 4.设计机械零件时考虑材料的受力情况， 因此，选择材料时要考虑材料的力学性能。
根据载荷的作用 于零件上（子弹、火箭、大炮的发射， 性质载荷分为：汽车、飞机的碰撞）
C.交变载荷：大小和方向至少有一个随时间 周期性的变化。 （匀速运转的轴承、齿轮的啮合）
第一章 金属材料的性能及热处理
第一章 金属材料的性能及热处理
鸟巢设计者:the designer “鸟巢”是国内在建筑结构上首次使用
机械制造基础
甘肃省水利水电学校
教学重难点 2.了解常用的硬 度指标
教学目的 3.了解常用的硬 度指标
1.了解金属材 料的力学性能 及工艺性能的 概念
2.理解力-伸长曲 线示意图
1.了解常用的硬度 指标
授课方法： 讲授法 授课时数： 2课时 教学内容及 过程：
第一章 金属材料的性能及热处理
第一章 金属材料的性能及热处理
A:断后伸长率（%） L0：试样的原始标距（mm） LU:试样拉断后的标距（mm） 断后伸长量的示意图：
第一章 金属材料的性能及热处理
2.断面收缩率（Z）: 指试样拉断处横截面积的收缩量与原始横截面积 的百分比，用符号Z表示，其计算公式为：
Z S 0 SU X100%
Z:断面收缩率（S%0） S0：试样的原始横截面积（mm2） SU:试样拉断后的断口处的最小横截面积（mm） 注意：断面收缩率不受试样尺寸的影响，能比较 确切地反应金属材料的塑形。A、Z值越大，表示 金属材料的塑性越好。塑性好的金属易通过塑性 变形加工成形状复杂的零件。
机械制造基础第1章 工程材料基础知识
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(1)金属材料 金属材料是最重要的工程材料，包括金属和以金属为基的合金 。最简单的金属材料是纯金属。 工程应用的金属材料，原子间的结合键基本上为金属键，为金 属晶体材料。 工业上把金属和其合金分为两大部分 （1）黑色金属 铁和以铁为基的合金(钢、铸铁和铁合金)； （2）有色金属 黑色金属以外的所有金属及其合金。
18
(3)陶瓷材料 陶瓷是一种或多种金属元素同一种非金属元素(通常为氧)的化合 物。 非金属元素原子同金属原子化合时形成很强的离子键，同时也存 在有一定成分的共价键。例如MgO晶体中, 离子键占84%, 共价键占 16%。也有一些特殊陶瓷以共价键为主。 陶瓷的硬度很高，但脆性很大。 陶瓷材料属于无机非金属材料，主要为金属氧化物和金属氧化合 物。由于大部分无机非金属材料含有硅和其它元素的化合物，所以 又叫做硅酸盐材料。它一般包括无机玻璃(硅酸盐玻璃)、玻璃陶瓷( 或称微晶玻璃)和陶瓷等三类
第1章 工程材料基础知识
1.1 工程材料概述 1.2 金属材料的性能 1.3 金属与合金的晶体结构与结晶
1.4 铁碳合金相图
1.5 金属材料的塑性变形
1
1.1 工程材料概述
1.1.1 材料科学的发展 材料是人类生活和生产的物质基础，是人类认 识和改造自然的工具。自从人类一出现，就开始使 用材料，材料的发展史与人类史一样久远。纵观人 类利用材料的历史，可以发现每一种重要材料的发 现和利用，都会把人类支配和改造自然的能力提高 到一个新的水平，为社会生产力和生活带来巨大的 变化。
2
1.1.1 材料科学的发展
1.石器时代 2.青铜器时代 3.铁器时代 4.近现代材料
3
石器时代 (Stone Age) BC 400,000 ~ 4,500
《机械制造基础》教学课件—01工程材料
（2）冲击韧性的概念。冲击韧性是指金属材料在冲击载荷作用下抵抗破坏的能力，其值以冲击 韧度表示。冲击韧度越大，材料的韧性越好，在受到冲击时越不易断裂。
冲击试验是将被测的金属材料制成一定形状和尺寸的试样，将冲击试样安放在冲击试验机上， 把重量为G的摆锤提到高度h1后，使摆锤自由下落，冲断试样后，摆至高度h2，其位能的变化 值即为摆锤对试样所做的冲击功。
5．扭转
扭转的物体受到一对大小相等、方向相反、作用面垂直于轴心线的外力偶的作用。转 动汽车转向盘、攻丝都是扭转的实例。
在实际应用中，零件的受力情况都比较复杂，通常要同时承受多种力的作用。汽车 传动轴，在工作时要同时承受拉伸、弯曲和扭转等作用。这就要求该轴具有良好的 结构设计、较高的强度。
1.1.1 材料的常用机械性能
第一章 工程材料
• 理解金属材料的常用机械性能指标。 • 了解常用金属材料的种类和用途。 • 熟悉材料选用的基本原则。 • 熟悉热处理的目的和意义。 • 熟悉热处理的分类和用途。 • 熟悉常用热处理方法的工艺特点。
1.1 材料的机械性能
1.1.1 材料载荷的形式
1．拉伸 拉伸是物体最常见的一种受力形式。其特点为受力方向沿着物体轴线，且受力方向相 背离。桥式起重机上的钢丝绳在吊起重物时主要承受拉伸作用。 2．压缩 压缩与拉伸一样，受力方向沿着物体轴线，但是受力方向相对。大型零件的底座在工 作中都要承受自身重量带来的压力。万吨水压机就是通过压力来使工件成形的。
4．热处理的分类和应用
按照热处理在零件生产过程中的作用不同，热处理工艺还可分为预备热处理和最终热处理。
预备热处理是零件加工过程中的一道中间工序（也称为中间热处理），其目的是改善锻、铸毛坯件组织， 消除应力，为后续的机加工或进一步的热处理做准备。
冲击试验是将被测的金属材料制成一定形状和尺寸的试样，将冲击试样安放在冲击试验机上， 把重量为G的摆锤提到高度h1后，使摆锤自由下落，冲断试样后，摆至高度h2，其位能的变化 值即为摆锤对试样所做的冲击功。
5．扭转
扭转的物体受到一对大小相等、方向相反、作用面垂直于轴心线的外力偶的作用。转 动汽车转向盘、攻丝都是扭转的实例。
在实际应用中，零件的受力情况都比较复杂，通常要同时承受多种力的作用。汽车 传动轴，在工作时要同时承受拉伸、弯曲和扭转等作用。这就要求该轴具有良好的 结构设计、较高的强度。
1.1.1 材料的常用机械性能
第一章 工程材料
• 理解金属材料的常用机械性能指标。 • 了解常用金属材料的种类和用途。 • 熟悉材料选用的基本原则。 • 熟悉热处理的目的和意义。 • 熟悉热处理的分类和用途。 • 熟悉常用热处理方法的工艺特点。
1.1 材料的机械性能
1.1.1 材料载荷的形式
1．拉伸 拉伸是物体最常见的一种受力形式。其特点为受力方向沿着物体轴线，且受力方向相 背离。桥式起重机上的钢丝绳在吊起重物时主要承受拉伸作用。 2．压缩 压缩与拉伸一样，受力方向沿着物体轴线，但是受力方向相对。大型零件的底座在工 作中都要承受自身重量带来的压力。万吨水压机就是通过压力来使工件成形的。
4．热处理的分类和应用
按照热处理在零件生产过程中的作用不同，热处理工艺还可分为预备热处理和最终热处理。
预备热处理是零件加工过程中的一道中间工序（也称为中间热处理），其目的是改善锻、铸毛坯件组织， 消除应力，为后续的机加工或进一步的热处理做准备。
机械制造基础全套电子课件教案(完整版)ppt
定义：新材料是指 最近发展或正在发 展的具有优异性能 和特殊功能的材料
分类：按照应用领 域分类，可分为电 子、航天、生物医 学等领域
发展趋势：高分子 材料、复合材料、 金属材料、无机非 金属材料等
重要性：新材料是 现代高新技术产业 的重要基础，对于 促进社会进步和经 济发展具有重要意 义
机械制造工艺
分类：自由锻、模锻
锻造工艺流程：下料、加热、锻 打、冷却、矫形
锻造设备：锻锤、液压机、机械 压力机等
焊接工艺
焊接定义：通过加 热或加压，或两者 并用，使两个分离 的物体产生原子间 结合。
焊接方法：电弧焊、 电阻焊、激光焊、 钎焊等。
焊接材料：焊条、 焊丝、焊剂等。
焊接应用：广泛应 用于机械制造、建 筑、化工等领域。
焊接电源 送丝机构 焊枪 控制系统
机械加工设备
车床：用于切削旋转零件， 分为卧式、立式和数控车 床等。
铣床：用于切削平面和沟 槽，包括数控铣床、加工 中心等。
钻床：用于在工件上钻孔， 包括摇臂钻床、数控钻床 等。
镗床：用于加工大型箱体 零件，可进行粗加工和精 加工。
磨床：用于磨削零件表面，具中， 冷却凝固后形成具有一定形状和 质量的金属零件的工艺方法
分类：砂型铸造、金属型铸造、 压力铸造等
优点：可以制造形状复杂的零件， 且成本相对较低
缺点：生产周期长，精度不高
锻造工艺
定义：将金属坯料放入模具中施 加压力，使其产生塑性变形，从 而获得所需形状和尺寸的零件
机械制造基础全套电子课件 教案(完整版)ppt
汇报人：
汇报时间：20XX/XX/XX
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目录
CONTENTS
1 机械制造概述 2 机械制造材料 3 机械制造工艺 4 机械制造设备 5 机械制造过程控制 6 机械制造的未来发展
机械制造基础知识PPT课件
IT7~IT8 IT6~IT7
IT5
0.4~0.8 0.1~0.4
以亚泰老总黄来兴的一句话开始
现在的大学生都愿意在办公室画图，我们的主 要图纸都是购买或测绘的。
懂工艺的太少，我们是有图做不出来。
.
1
一 机械制造基础知识
第一节 第二节 第三节 第四节 第五节 第六节 第七节 第八节 第九节 第十节
机械的生产过程和工艺过程
零件的工艺分析
ห้องสมุดไป่ตู้
(重点)
毛坯的选择
元件装夹和定位基准的选择（难点）
加工
（续） 结构工艺性好
同一宽度尺寸的退刀槽， 使用一把刀具即可加工
加工面减小，节省工时， 减少刀损耗且易保证平面 度要求
内壁孔出口处平整，钻孔 方便，易保证孔中心位置
将阶梯轴的两个键槽设计 在同一方向上，一次装夹 即可对两个键槽加工
.
23
第三节 毛坯的选择
选择毛坯的基本任务是选定毛坯的制造方法及其 制造精度。
产品品种基本固定，但数 量少，品种较多，需要周期性 地轮换生产，大多数工作地点 的加工对象是周期性的变换。
产品品种固定，每种产品数
量很大，大多数工作地点的加工
的对象固定不变。例如，汽车、
轴承制造等一般属于大量生产。
.
10
表1-4 各种生产类型工艺过程的主要特点
生产类型 工艺特征
工件的互换性
单件生产
.
3
二 工艺过程及其组成
1．工艺过程
把生产过程中改变生产对象的形状、尺寸、相 对位置和物理、力学性能等，使其成为成品或半成品 的过程称为工艺过程。
工艺过程可根据其具体工作内容分为铸造、 锻造、冲压、焊接、机械加工、热处理、 表面处理、装配等不同的工艺过程。
机械制造基础课件
机械制造基础课件1. 引言机械制造是制造业中最基础、最重要的领域之一。
在现代工业中，机械制造与人类生活密切相关，涵盖了从工厂到家庭的各个环节。
本课件将为您介绍机械制造的基础知识和常用工艺，帮助您理解和掌握机械制造的核心概念和技术。
2. 机械制造概述机械制造是通过对材料进行切削、成形、连接等处理，将零部件组装成完整的机械设备的过程。
它包括了材料加工、装配和检测等环节，是将设计图纸转化为实际产品的关键环节。
机械制造的主要目标是提高生产效率、保证产品质量、增强产品功能和节约资源。
在现代工业中，机械制造已经成为自动化、智能化的重要方向，大大提高了生产效率和产品质量。
3. 机械制造的基础知识3.1 材料选择与加工在机械制造过程中，材料的选择是非常重要的。
不同的材料具有不同的特性和用途，因此在选择材料时需要考虑产品的使用环境、承载能力等因素。
材料加工包括了切削、成型、焊接等方法，通过对材料进行相应的处理，使其具备所需的形状和性能。
3.2 设计与制图机械制造的第一步是根据产品需求进行设计，并根据设计结果制作相应的图纸。
设计需要考虑产品的功能要求、结构设计、工艺可行性等因素；制图则是将设计结果以图形和符号的形式表达出来，方便制造过程的实施。
3.3 加工工艺与设备机械制造涉及到各种加工工艺和设备。
常见的加工工艺包括切削、冲压、铸造、焊接等，它们提供了制造过程中所需的形状和性能改变；而加工设备包括了机床、模具、焊接设备等，它们是加工工艺实施的工具和载体。
4. 机械制造的常用工艺4.1 切削加工切削是指通过刀具对工件进行切削，使工件达到所需的形状和尺寸。
切削加工包括车削、铣削、钻削等方法，广泛应用于各个领域的机械制造过程中。
4.2 冲压加工冲压是指通过模具对金属板材进行冲击和压制，将其加工成所需形状的工艺。
冲压加工具有高效、精度高的特点，广泛应用于汽车、电子、家电等行业。
4.3 铸造工艺铸造是将液态金属或熔融的非金属材料倒入模具中，冷却硬化成型的工艺。
工程材料及机械制造基础培训课件-第一篇工程材料基础知识培训
第一节 材料的力学性能
1是材料在拉断前
0
承受最大载荷时的应力。
F
F0.2
s0.2
bs
e
σb (Rm)=Fb/S0 （MPa）
纯金属
b
k
脆性材料
它表征了材料在拉伸条件下 所能承受的最大应力。
0.2%
l
l l0
抗拉强度 — 脆性材料选材的强度计算主要依据。
工程材料及机械制造基础培训课件-第一篇工程材料基础知识培训
工程材料及机械制造基础培训课件-第一篇工程材料基础知识培训
F F F
120
0
h
第一节 材料的力学性能
19
σb 与HB的关系
低碳钢： σb≈3.6HB 高碳钢： σb≈3.4HB 调质合金钢： σb≈3.25HB
5．冲击韧性(Ak)
H1
材料抵抗冲击载荷作用下断裂的能力。
AK = G（H1 – H2）（J） ak = AK /S （J/m2）
F
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第一节 材料的力学性能
11
d0 拉伸实验 l0 F
F Fb
s
F Fs
Fe e
b F S0
k
L
lk
dk
o
缩颈
l
l l0
拉伸曲线 应力—应变曲线
e — 弹性极限点 K — 断裂点
S — 屈服点
b — 极限载荷点
工程材料及机械制造基础培训课件-第一篇工程材料基础知识培训
• 金属的成分 • 合适的显微组织 • 加工路线
显微组织是决定性能的主要内因（本章的 工程意义）
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