金属材料及加工PPT课件
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钢铁材料可分为三大类：
纯铁 (c<=0.02%)
塑性好、强度低，主要用于制造磁铁
钢 (0.02%<=c<2.11%) 铸铁 (c>=2.11%)
2.1.2 钢铁材料
钢 (0.02%<=c<2.11%)
碳钢
按含碳量：低碳钢、中碳钢、高碳钢 按品质：普通碳素钢、优质碳素钢 按用途：碳素结构钢、碳素工具钢
反映出金属的本质：
有特殊光泽 优良的导电性和导热性 是良好的塑性变形固体物质
2.1.1 金属材料的特性及分类
常用金属材料的分类
常用金属材料及其特性
2.1.1 金属材料的特性及分类 2.1.2 钢铁材料 2.1.3 有色金属及其合金 2.1.4 造型设计中金属材料的选用
2.1.2 钢铁材料
砂型成形方法
机器造型的特点：
生产效率高 劳动条件好 劳动强度低 铸件的表面质量好、尺寸精度高
适用于成批大量生产
砂型铸造
铸造产品设计的特点
由铸造零件的工艺看，产品的外形是由 模型的型腔决定的，无论是砂型还是金 属型或蜡型，在浇注需要良好的金属充 型能力要求的前提下，铸型的型腔不可 能做的太复杂、太有棱角以及太细小。
常用金属材料及其特性
2.1.1 金属材料的特性及分类 2.1.2 钢铁材料 2.1.3 有色金属及其合金 2.1.4 造型设计中金属材料的选用
2.1.3 有色金属及其合金
铝及铝合金 铜及铜合金
铝及铝合金
纯铝：纯度98%~99.996%，密度小、导电、 导热性优良；主要用于科研及制造电容器
合金钢
合金结构钢：合金弹簧钢、合金轴承钢等 合金工具钢：刃具钢、模具钢、量具钢 特殊用途钢：不锈钢、耐热钢、耐磨钢
铸铁 (c>=2.11%)
按碳存在的不同形式
灰口铸铁：碳以石墨形式存在，断口呈灰色 白口铸铁：碳以渗碳体形式存在，断口白色 麻口铸铁：按用途：碳素结构钢、碳素工具钢
按石墨的形态：
灰铸铁：片状石墨，强度、塑性、韧性不如钢，减 震性好、缺口敏感性低，适于制各种承受压力和要 求消震的床身、机架、箱体、缸体、壳体
可锻铸铁：团絮状石墨，高强度、塑性、冲击韧性， 制汽车后桥外壳、管接头、低压阀门
球墨铸铁：球状石墨，铸造性优良，取代了可锻铸 铁，制造受力复杂、负荷大、耐磨的铸件，如曲轴、 凸轮轴、齿轮、蜗轮蜗杆、活塞、工作缸等
各种铸造的基本过程：
砂型铸造
造型制芯——金属液态砂型成形最基本的工序，通 常分为：
手工造型： 利用简单的器械进行砂型（芯）的制作
机器造型： 利用造型机和制芯机进行砂型（芯）
的制作
砂型成形方法
手工造型的特点：
操作方便灵活，适应性强 生产பைடு நூலகம்低 劳动强度大 铸件质量不易保证
适用于单件小批量生产
铝合金：纯铝强度低，加入合金以提高强度
变形铝合金
1.防锈铝合金：含锰、镁等，不可热处理强化，耐蚀性好， 用于制造高耐蚀性薄板容器
2.硬铝：含铜、镁等，强度、硬度高（与高强钢相近）， 塑性低、韧性差，用于制造飞机大梁、螺旋桨、铆钉等
3.超硬铝合金：含锌、铜等，强度接近超高强度钢 4.锻铝：含镁、硅、铜等，热塑性、耐蚀性好，适于锻造，
铸造方法分类
砂型铸造：用型砂做铸型的铸造方法，使用率90% 特种铸造：砂型铸造以外的其他铸造方法，包括熔
模铸造、金属型铸造、压力铸造、低压铸造、离心 铸造、陶瓷型铸造等
2.2.1 铸造加工及其工艺性
无论哪种铸造，其工艺过程中的基本内 容和成型原理都是相同的，只是过程的 方法依不同铸造而有所不同。
金属材料及其加工技术
第一节 常用金属材料及其特性 第二节 金属材料成型与工艺性 第三节 金属表面处理与装饰技术
常用金属材料及其特性
2.1.1 金属材料的特性及分类 2.1.2 钢铁材料 2.1.3 有色金属及其合金
2.1.1 金属材料的特性及分类
金属的宏观特性
①良好的导电性和导热性； ②正的电阻温度系数；且绝大多数金属具有超导性； ③良好的反射能力、不透明性及金属光泽； ④良好的塑性变形能力（延展性）
金属材料成型与工艺性
2.2.1 铸造加工及其工艺性 2.2.2 压力加工及其工艺性 2.2.3 焊接技术及其工艺性 2.2.4 切削加工（机械加工）及其工艺
性 2.2.5 特种加工及其工艺性
后母辛方鼎
箱体
2.2.1 铸造加工及其工艺性
铸造——将熔融的金属液体浇注到与零件形状相 对应的铸造模型腔中，待冷却后得到实体毛坯或 零件的工艺过程
含锌>32%：热加工黄铜(含锌40%), 强度较高，含铜量 少，价格低、用于制作电器上的导电、耐蚀及有一定强度 的结构件
特殊黄铜：加入锡、铅、铝等元素
3.青铜
锡青铜：一般含锡3%~14%, 强度、塑性增加
特殊青铜：指不含锡的青铜，如铝青铜、铍青铜等，比锡 青铜具有更高的力学性能、耐磨性与耐蚀性。
铸造加工的特点：
适应性强：不受零件体积、重量大小、形状、结构复 杂程度的限制，不受合金种类限制
成本低廉：原材料消耗及切削加工费低、动力消耗少、 接近成品零件
铸造组织存在一定缺陷：缩孔、疏松、气孔、沙眼等 导致力学性能不如锻件；
工艺过程较难控制：废品率较高，工人劳动强度大等
2.2.1 铸造加工及其工艺性
用于航空等形状复杂、要求强度较高的锻件
铸造铝合金：要求有良好的铸造性能，分为铝硅、铝 铜、铝镁、铝锌四系。
铜及铜合金
1.纯铜（紫铜）：纯度99.5%~99.95%, 极好的塑 性, 抗蚀、导电、导热性、抗磁性极好，用于电工导 体和防磁器械
2.黄铜：含锌<50%
普通黄铜：含锌<32%, 极好的变形能力，用于弹壳等；
因此从总体上看，铸造产的特点是外观 线条圆润且有力度感，棱角不够分明。
铸造产品设计的特点
在艺术造型上多用于表现敦厚、圆润、古典、 尊贵的效果。如：佛像、灯座、纪念章、青铜 器餐具、艺术品等。
在工业上由于铸铁性脆，耐压不耐拉，广泛用 于在工作中承受较大的压力、有震动、需有自 润滑功能的机器零部件以及有复杂外形结构又 很难用其他方法造型的零件。如：机床底座、 车床床身导轨、汽车小零件等。
纯铁 (c<=0.02%)
塑性好、强度低，主要用于制造磁铁
钢 (0.02%<=c<2.11%) 铸铁 (c>=2.11%)
2.1.2 钢铁材料
钢 (0.02%<=c<2.11%)
碳钢
按含碳量：低碳钢、中碳钢、高碳钢 按品质：普通碳素钢、优质碳素钢 按用途：碳素结构钢、碳素工具钢
反映出金属的本质：
有特殊光泽 优良的导电性和导热性 是良好的塑性变形固体物质
2.1.1 金属材料的特性及分类
常用金属材料的分类
常用金属材料及其特性
2.1.1 金属材料的特性及分类 2.1.2 钢铁材料 2.1.3 有色金属及其合金 2.1.4 造型设计中金属材料的选用
2.1.2 钢铁材料
砂型成形方法
机器造型的特点：
生产效率高 劳动条件好 劳动强度低 铸件的表面质量好、尺寸精度高
适用于成批大量生产
砂型铸造
铸造产品设计的特点
由铸造零件的工艺看，产品的外形是由 模型的型腔决定的，无论是砂型还是金 属型或蜡型，在浇注需要良好的金属充 型能力要求的前提下，铸型的型腔不可 能做的太复杂、太有棱角以及太细小。
常用金属材料及其特性
2.1.1 金属材料的特性及分类 2.1.2 钢铁材料 2.1.3 有色金属及其合金 2.1.4 造型设计中金属材料的选用
2.1.3 有色金属及其合金
铝及铝合金 铜及铜合金
铝及铝合金
纯铝：纯度98%~99.996%，密度小、导电、 导热性优良；主要用于科研及制造电容器
合金钢
合金结构钢：合金弹簧钢、合金轴承钢等 合金工具钢：刃具钢、模具钢、量具钢 特殊用途钢：不锈钢、耐热钢、耐磨钢
铸铁 (c>=2.11%)
按碳存在的不同形式
灰口铸铁：碳以石墨形式存在，断口呈灰色 白口铸铁：碳以渗碳体形式存在，断口白色 麻口铸铁：按用途：碳素结构钢、碳素工具钢
按石墨的形态：
灰铸铁：片状石墨，强度、塑性、韧性不如钢，减 震性好、缺口敏感性低，适于制各种承受压力和要 求消震的床身、机架、箱体、缸体、壳体
可锻铸铁：团絮状石墨，高强度、塑性、冲击韧性， 制汽车后桥外壳、管接头、低压阀门
球墨铸铁：球状石墨，铸造性优良，取代了可锻铸 铁，制造受力复杂、负荷大、耐磨的铸件，如曲轴、 凸轮轴、齿轮、蜗轮蜗杆、活塞、工作缸等
各种铸造的基本过程：
砂型铸造
造型制芯——金属液态砂型成形最基本的工序，通 常分为：
手工造型： 利用简单的器械进行砂型（芯）的制作
机器造型： 利用造型机和制芯机进行砂型（芯）
的制作
砂型成形方法
手工造型的特点：
操作方便灵活，适应性强 生产பைடு நூலகம்低 劳动强度大 铸件质量不易保证
适用于单件小批量生产
铝合金：纯铝强度低，加入合金以提高强度
变形铝合金
1.防锈铝合金：含锰、镁等，不可热处理强化，耐蚀性好， 用于制造高耐蚀性薄板容器
2.硬铝：含铜、镁等，强度、硬度高（与高强钢相近）， 塑性低、韧性差，用于制造飞机大梁、螺旋桨、铆钉等
3.超硬铝合金：含锌、铜等，强度接近超高强度钢 4.锻铝：含镁、硅、铜等，热塑性、耐蚀性好，适于锻造，
铸造方法分类
砂型铸造：用型砂做铸型的铸造方法，使用率90% 特种铸造：砂型铸造以外的其他铸造方法，包括熔
模铸造、金属型铸造、压力铸造、低压铸造、离心 铸造、陶瓷型铸造等
2.2.1 铸造加工及其工艺性
无论哪种铸造，其工艺过程中的基本内 容和成型原理都是相同的，只是过程的 方法依不同铸造而有所不同。
金属材料及其加工技术
第一节 常用金属材料及其特性 第二节 金属材料成型与工艺性 第三节 金属表面处理与装饰技术
常用金属材料及其特性
2.1.1 金属材料的特性及分类 2.1.2 钢铁材料 2.1.3 有色金属及其合金
2.1.1 金属材料的特性及分类
金属的宏观特性
①良好的导电性和导热性； ②正的电阻温度系数；且绝大多数金属具有超导性； ③良好的反射能力、不透明性及金属光泽； ④良好的塑性变形能力（延展性）
金属材料成型与工艺性
2.2.1 铸造加工及其工艺性 2.2.2 压力加工及其工艺性 2.2.3 焊接技术及其工艺性 2.2.4 切削加工（机械加工）及其工艺
性 2.2.5 特种加工及其工艺性
后母辛方鼎
箱体
2.2.1 铸造加工及其工艺性
铸造——将熔融的金属液体浇注到与零件形状相 对应的铸造模型腔中，待冷却后得到实体毛坯或 零件的工艺过程
含锌>32%：热加工黄铜(含锌40%), 强度较高，含铜量 少，价格低、用于制作电器上的导电、耐蚀及有一定强度 的结构件
特殊黄铜：加入锡、铅、铝等元素
3.青铜
锡青铜：一般含锡3%~14%, 强度、塑性增加
特殊青铜：指不含锡的青铜，如铝青铜、铍青铜等，比锡 青铜具有更高的力学性能、耐磨性与耐蚀性。
铸造加工的特点：
适应性强：不受零件体积、重量大小、形状、结构复 杂程度的限制，不受合金种类限制
成本低廉：原材料消耗及切削加工费低、动力消耗少、 接近成品零件
铸造组织存在一定缺陷：缩孔、疏松、气孔、沙眼等 导致力学性能不如锻件；
工艺过程较难控制：废品率较高，工人劳动强度大等
2.2.1 铸造加工及其工艺性
用于航空等形状复杂、要求强度较高的锻件
铸造铝合金：要求有良好的铸造性能，分为铝硅、铝 铜、铝镁、铝锌四系。
铜及铜合金
1.纯铜（紫铜）：纯度99.5%~99.95%, 极好的塑 性, 抗蚀、导电、导热性、抗磁性极好，用于电工导 体和防磁器械
2.黄铜：含锌<50%
普通黄铜：含锌<32%, 极好的变形能力，用于弹壳等；
因此从总体上看，铸造产的特点是外观 线条圆润且有力度感，棱角不够分明。
铸造产品设计的特点
在艺术造型上多用于表现敦厚、圆润、古典、 尊贵的效果。如：佛像、灯座、纪念章、青铜 器餐具、艺术品等。
在工业上由于铸铁性脆，耐压不耐拉，广泛用 于在工作中承受较大的压力、有震动、需有自 润滑功能的机器零部件以及有复杂外形结构又 很难用其他方法造型的零件。如：机床底座、 车床床身导轨、汽车小零件等。