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1、课程绪论 教材与学时安排 教材 :机械工程材料及其成形技术基础 理论授课学时 : 32学时 实验学时 : X学时 课程的性质和任务 机械工程材料及其成型技术是机械类、 近机械类各专业学生必修的一门技术基础课 。 本课程的任务是: l）工程材料的性能：以力学性能为主，还要 考虑物理性能、化学性能及工艺性能； 2）金属学基本理论：使学生获得有关工程材 料的基本理论和基本知识；常用工程材料成 分组织性能应用之间关系的一般规律 3）热处理方面：掌握钢的热处理基本原理和 工艺，掌握热处理各种工艺方法的目的，以 便正确选用热处理工艺方法，合理安排工艺 路线。 课程的性质和任务 4）常用工程材料：掌握常用的
2、工业用钢、铸铁、非 铁金属及其合金的成分、组织、性能和用途；以便合 理选用工程材料。 5）热加工基础：掌握铸造、锻压和焊接的特点及应 用范围，掌握金属的铸造性能、锻造性能和焊接性能 ；能初步分析各种热加工零件的结构工艺性，具有初 步选择零件毛坯的能力。 6）零件材料与毛坯的选择：熟悉常用工程材料的生 产工艺过程，正确选择零件的材料、毛坯，并初步安 排热处理在工艺过程中的位置。合理选用工程材料的 初步能力。 教学方法 本课程内容主要是建立在实验观察和工业实 践基础之上,以实质性和规律性的描述为主,涉及面 较宽。 *着重理解教学内容,尽量避免死记硬背。 *配合实验及多媒体信息,帮助和加深理解教学内
3、容 。 *利用网络交流：如查阅资料、习题解答等。 课程教学要求的层次 本课程教学内容的要求分为: 了解、熟悉、掌握三个层次。 实验内容按: 观察、分析、掌握三个层次要求。 教学内容 理论教学 第一讲 绪论 第二讲材料的性能 第三讲材料的结构 第四讲材料的凝固 第五讲铁碳合金相图 第六讲金属热处理技术 第七讲常用钢和铁材料 第八讲铸造成形 第九讲塑性成形 第十讲焊接成形 第十一讲典型零件的选材与失效分析 -工程材料 机械制造基础 机械制造基础 -热加工工艺基础 -机械加工工艺基础 金属材料 非金属材料 课程概论 工程材料的分类 钢铁材料 非铁金属 高分子材料 陶瓷材料 复合材料 课程概论 铸造性
4、能 可锻性能 可焊性能 切削加工性能 热处理性工艺性 工程材料的性能 使用性能 力学性能 物理性能 化学性能 工艺性能 机械零件加工工艺 材 料 毛 坯 零 件 铸造 锻压 焊接 粉末冶金 切削加工 型材 热处理 * 内容概述 课程教学概括来讲，就是要求我们掌握以下 内容： 材料角度： ( 材料四要素 ) 材料的组成与结构， 材料的制备与加工， 材料的性能， 材料的使用性能。(Performance） 加工角度： 工艺性能（结构工艺性） 材料的发展 公元前1200年左右，人类进入了铁铁器时时代，开始 使用的是铸铁，以后制钢工业迅速发展，称为 18世纪产业革命的重要内容和物质基础。 如图由于铁的
5、熔点较高（ 1538），其出现时间较 晚。左图为伊朗出土的铁 制器皿。图为铁矿石。铁 矿在地球上比铜矿要丰富 的多。 材料的发展 20世纪中叶以来，科学技术突飞猛进， 日新月异，作为“发明之母”和“产业的 粮食”的新材料研制更是异常活跃，出 现了称之为“高分子时代”、“半 导体时代”、“先进陶瓷时代” 和“复合材料时代”等种种提法。 在当今新技术革命波及整个国际社会 的浪潮冲击下，人类进入了一个“材料 革命”的新时代。 材料的发展 金属材料 金属具有正的电阻温度系数，通常 有良好的导电性、导热性、延展性 、高的密度和高的光泽。包括纯金 属和以金属元素为主的合金。在工 程领域有把金属及其合金分为
6、两类 ：（1）黑色金属，即铁和铁基合 金（钢铁及合金钢）；（2）有色 金属，黑色金属以外的所有金属及 其合金，常见有铝及铝合金，铜及 铜合金等。金属材料一般有良好的 综合机械性能（强度、塑性和韧性 等），是工程领域应用最广的材料 。金属材料是当今工程领域应用最 广的材料 材料的发展 高分子材料 又称聚合物，包括天然高 分子材料（木材、棉、麻等 ）和合成高分子材料（塑料 ，合成橡胶等）。其主要组 分高分子化合物是有许多结 构相同的结构单元相互连接 而成。它具有较高的强度、 良好的塑性、较强的耐腐蚀 性、绝缘性和低密度等优良 性能。高分子材料发明虽晚 ，但异军突起，因其物美价 廉，在工程材料中应用
7、越来 越广。 材料的发展 复合材料 由两种或两种以上材料组成 ，其性能是它的组成材料所 不具备的。复合材料可以有 非同寻常的刚度、强度、高 温性能和耐蚀性。按基本材 料分类，它可分为金属基复 合材料、陶瓷基复合材料和 聚合物基复合材料等。复合 材料具有极其优异性能，质 轻，强度高，韧性好，可制 作运动器材，而在航空航天 领域更是无可替代。 零件的毛坯 铸造毛坯 熔炼炼金属，制造铸铸型 ，并将熔融金属浇浇入 铸铸型，凝固后获获得一 定形状和性能铸铸件的 成形方法，称为铸为铸 造 。 零件的毛坯 锻造毛坯 锻压是对坯料施加外力，使其产 生塑性变形、改变尺寸、形状及 改善性能，用以制造机械零件、 工
8、件或毛坯的成形加工方法。它 是锻造与冲压的总称，属于压力 加工的范畴。 零件的毛坯 焊接结构 焊焊接的实质实质 是使两个分离的物体 通过过加热热或加压压，或两者并用， 在用或不用填充材料的条件下借 助于原子间或分子间的联系与质 点的扩散作用形成一个整体的过 程。 汽车一厂车身车间POLO底盘焊接 材料四要素相互关系: 控 性 控 构 控 形 力学性能 物理性能 化学性能 近终形 表面完整性 尺寸精度 宏观组织（晶 粒 形态与尺寸） 微观组织（亚晶 界、枝晶间距、 次生相） 强化相的形态、 尺寸及分布 多相合金的相结 构 组织均匀性 成分均匀性（宏 观与微观偏析） 组织致密性 夹杂、气孔等 应力、变形、开 裂等 晶体结构缺陷（ 点缺陷、位错、 孪晶等） 非晶、微晶、纳 米晶及非平衡晶 设计（成分组织） 合 成 材料科学与工程 加 工 End !
