工程材料与材料成型技术教案

工程材料与材料成型技术教案

培黎工程技术学院二○一一年二月课程基本情况

系主任：年月日目录

第一章绪论

第一节材料加工概述

一、材料加工概述

二、材料加工的基本要素和流程

第二节材料成形的一些基本问题和发展概况

一、凝固成形的基本问题和发展概况

二、塑性成形的基本问题和发展概况

三、焊接成形的基本问题和发展概况

四、表面成形的基本问题和发展概况

第三节本课程的性质和任务

绪论

学习思考问题

·材料加工的基本要素和流程是什么？

·材料成形存在的基本问题是什么?

·本课程的性质和基本任务是什么?

一、材料加工概述

任何机器或设备，都是由许许多多的零件装配而成的。这些零件所用材料有金属材料，也有非金属材料。零件或材料的加工方法多种多样，归纳起来有以下4类：

(1)成形加工：用来改变材料的形状尺寸，或兼有改变材料的性能。主要有凝固成形、塑性成形、焊接成形、粉末压制和塑料成形等。

(2)切除加工：用于改变材料的形状尺寸，主要有车、铣、刨、钻、磨等传统的切削加工，以及直接利用电能、化学能、声能、光能进行的特殊加工，如电火花加：[、电解加工、超声加工和激光加

工等。

(3)表面成形加工：用来改变零件的表面状态和(或)性能，如表面形变及淬火强化、化学热处理、表面涂(镀)层和气相沉积镀膜等。

(4)热处理加工：用来改变材料或零件的性能，如退火、正火、淬火和回火等。

根据零件的形状尺寸特征、工作条件及使用要求、生产批量和制造成本等多种因素，选择零件的加工方法，以达到技术上可行、质量可靠和经济上合理。零件制成后再经过检验、装配、调试，最终得到整机产品。

二、材料加工的基本要素和流程

材料加工方法的种类虽然繁多，但通过对每种材料加工方法的过程分析表明，它们都可以用建立在少数几个基本参数基础上的统一模式来描述。该模式便于对各种加工方法进行综合分析和横向比较。

任何一种材料的加工过程，都是为了达到材料的形状尺寸或性能的变化。而为了产生这种变化，必须具备三个基本要素：材料、能量和信息（图1.2）。因而材料的加工过程，可以用相关材料流程、能量流程和信息流程来描述。

三大流程：

1.材料流程

表征加工过程特点的类型；

要改变形状尺寸和性能的材料状态；

能够用来实现这种形状尺寸和性能变化的基本过程；

2.能量流程

包括机械过程的能量流程，热过程能量：电能、化学能、机械能

3.信息流程

形状信息、性能信息

第一节材料凝固概述

第二节凝固的热力学基础

一、状态函数的概念

二、状态函数间的关系

三、自发过程

四、界面张力

第三节形核

一、凝固的热力学条件

二、自发形核

三、非自发形核

四、形核剂

第四节生长

一、固液界面的结构

二、生长方式

三、生长速度

第五节溶质再分配

一、溶质再分配与平衡分配系数

二、非平衡凝固时的溶质再分配

三、成分过冷判据

四、成分过冷与晶体生长形态

五、微观偏析

六、宏观偏析

第六节共晶合金的凝固

第七节金属及合金的凝固方式

一、凝固区特性与凝固质量的关系

二、凝固动态曲线与凝固方式

三、凝固方式的影响因素

第八节凝固成形的应用

一、铸造生产过程中的凝固控制

二、焊接生产中的凝固过程控制

三、陶瓷与粉末合金制备过程中的凝固现象思考与练习

第三章材料成形热过程

第一节焊接成形过程

一、焊接热过程特点

二、焊接过程热效率

第二节焊接温度场

一、焊接传热形式及传导基本方程

二、焊接湿度场的数学表述法数学解析的假定条件

三、瞬时热源的热传导过程

四、影响焊接温度场的因素

第三节焊接热循环

一、焊接热循环的主要参数

二、多层焊热循环

三、影响焊接热循环的因素

第四节凝固成形热过程

一、凝固成形热过程特点及热效率

二、凝固成形热温度场

第五节塑性成形热过程特点及温度场

一、塑性成形热过程的基本特点

二、塑性成形加热过程的热效率

三、塑性成形的温度场

思考与练习

第四章塑性成形理论基础

第一节金属冷态下的塑性变形

一、冷塑性变形机理

二、冷塑性变形特点

三、冷塑性变形对金属组织和性能的影响

铸造成形

2．1概述

铸造是液态金属成形的方法铸造过程是熔炼金属，制造铸型，并将熔融金属在重力、压力、离心力、电磁力等处力场的作用下充满铸型，凝固后获得一定形状与性能铸件的生产过程，是生产金属零件和毛坯的主要方式之一。

2．2铸件形成理论基础

2．2．1金属的充型

2．2．2铸件的温度场

2．2．3金属的凝固

1）逐层凝固方式

2）体积凝固方式

3）中间凝固方式

1．合金的收缩及影响因素

1）收缩

铸件在凝固和冷却过程中，其体积和尺寸减小的现象称为收缩。

金属从浇注温度冷却到室温要经历三个互相联系的收缩阶段：

（1）液态收缩

（2）凝固收缩

（3）固态收缩

2）影响收缩的因素

（1）化学成分的影响

（2）浇注温度的影响

（3）铸件结构和铸

3）缩孔及缩松

2．铸造应力及变形

1）热应力

2）收缩应力