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1、同学们好,金 属 工 艺 学 上册（第四版） 邓文英主编 高等教育出版社,绪 论,什么叫金属工艺学？ 是一门研究有关制造金属零件工艺方法的综合性技术基础课。 它主要研究： （1）各种工艺方法本身的规律性及其在机械制造中的应用和相互联系； （2） 金属机件的加工工艺过程和结构工艺性； （3）常用金属材料性能对加工工艺的影响等。 金属工艺学中涉及到的知识点在机械制造工程中的地位。,课程的性质、任务和要求,性质： 研究常用工程材料及其成形方法的综合性课程 体现理论教学与实践环节密切结合的技术基础课程,任务和要求： 了解产品的制造过程 掌握常用工程材料的种类与性能，能初步选用 掌握材料成形的基本原理和
2、工艺特点，能初步运用,1鞠鲁粤 主编，工程材料与成形技术基础，高等教育出版社， 2004.6 2吕广庶、张远明主编，工程材料及成形技术基础，高等教育出版社， 2001.9 3严绍华主编，材料成形技术基础，清华大学出版社，2001.8 4施江澜 主编， 材料成形技术基础，机械工程出版社，2001.8,参考文献,如何学好本课程？,即使天上掉馅饼， 也只有早起的人才能得到,要付出劳动,是否想学好本课程？,为了应付考试？ 记录老师讲课重点（经常提到） 为了工作需要？ 认真读懂教材和参考书 为了扩大知识面？ 广泛涉及课外书籍、勤于思考,约 定,字迹工整、按时独立完成作业,课堂内不吃东西,关闭通信等能够发
3、出声音的工具,做不到的是,不迟到,第一篇 金属材料导论,1. 材料工业的重要程度,材料作为能制造有用物品的物质，与能源和信息共同构成了人类社会赖以生存与发展的基本资源，故材料、能源和信息并列为现代科学和现代文明的三大支柱，而在这三者之间，材料又是最重要的基础。,材料是人类生活与社会发展的主要物质基础，其品种、数量和质量是人类文明和社会进步程度的标志。,1. 材料工业的重要程度,历史学家把人类社会的发展按其使用的材料类型划分为石器时代、青铜时代、铁器时代，而今正处于人工合成材料的新时代。,我国是世界上最早发现和使用金属的国家之一,2. 工程材料的分类,按属性分类：,金属材料 陶瓷材料 高分子材料
4、 复合材料,2. 工程材料的分类,材料类别不同，则性能不同、用途不同、成型的技术也不同。,3. 什么是金属材料,金属材料以金属元素为主要成分、原子通过金属键结合而成的一类固体材料。,公元前6000年：人类发明金属冶炼1 公元前4000年：古埃及人掌握炼铜技术1 公元前2500年：中国人开始使用铁 公元18世纪末：瓦特(JamesWatt,17361819，英国) 发明了蒸汽机以后，大量使用铁轨 和铸铁管 ，铸铁的冶炼才走上工业 化生产的道路。 从此，金属材料在材料工业中就占有了统治性的主导地位。,4. 金属材料的发展历史,4. 金属材料的发展历史,1820年：（英）法拉第开始研究合金钢 183
5、9年：巴比特研制出轴承合金 1856年：（德）贝斯麦在转炉中将生铁精炼成钢 1906年：泰勒和霍特研制出高速钢 1912年：（美）海恩兹发明钨铬钴硬质合金 1923年：克虏伯公司发明钨钴硬质合金 1940年：（日）北圆一郎等发明特超硬铝 1948年：（美）米尔斯研制出球墨铸铁 1959年：福特公司研制出TiC金属陶瓷切削刀具（TiC-Ni-Mo合金） 1970年：美国和瑞典研制出粉末高速钢,5. 金属材料的优越性,自20世纪50年代以后，高分子材料、先进陶瓷材料、复合材料迅速发展，开始出现一些金属材料的“代用品”。那么钢铁材料是否已经进入“夕阳”工业了哪？,否。 金属材料具有其他材料不能完全取
6、代的独特性质和使用性能。,6. 金属材料的研究现状,当前，金属材料的研究领域包括： 高纯材料优异的软磁性、良好的耐腐蚀性、高残余电阻率，用于高真空容器、核反应堆等。 高强度材料可减轻重量，用于航空航天、深海潜艇、原子能等领域。 超易切削钢提高刀具寿命30倍，降低成本、节约能源。 硬质合金与金属陶瓷高硬度、高耐磨性、耐高温、抗氧化，用于刀具、磨具、轧辊、轴承等领域。 高温合金与难熔合金超过1300有很高强度，用于飞机发动机等。,6. 金属材料的研究现状,6. 金属基复合材料高比强度、高比弹性模量，用于航空航天等领域。 7. 共晶合金定向凝固材料超高温下呈现更高强度，用于制造涡轮叶片等。 8. 金
7、属非晶及微晶材料通过快速冷凝而得到，如金属玻璃、金属微晶材料。前者具有超耐腐蚀性、高磁导率、低热胀系数等，用于变压器铁心；后者具有高强度、高韧性、高抗疲劳断裂性等。 9. 金属间化合物原子按照金属健与部分共价键结合，高温强度高、抗氧化性好、弹性模量高、密度低，应用于多领域。 10. 纳米金属材料颗粒径100nm的金属材料，具有超导性。用于电子工业、原子能工业、航空航天工业、化学工业等。,第一章 金属材料的主要性能,教学重点：金属材料的力学性能（表达方式、测定方法、单位量纲、物理意义） 教学难点：拉伸曲线（F-l或-曲线）特点；硬度实验过程,第一节 金属材料的力学性能,力学性能是指金属材料在受外
8、力作用时所反映出来的固有性能。 金属材料的力学性能主要有：强度、塑性、硬度、冲击韧度和疲劳强度等。 力学性能指标，是选择、使用金属材料的重要依据。,一、强度与塑性,强度:材料抵抗由外力载荷所引起的应变或断裂的能力。 塑性:材料在外力作用下产生不可逆永久变形而不破坏的能力。 拉伸试验,标准试件,低碳钢拉伸曲线,铸铁拉伸曲线,Fl：载荷伸长量拉伸曲线 ：应力应变曲线,= F/Ao = L / L0 分别以和为纵坐标和横坐标，绘出应力-应变曲线。应力-应变曲线的形状与拉伸曲线完全相似，只是坐标与数值不同。,屈服极限S,强化阶段,弹性极限P,屈服阶段,强度极限B,颈缩阶段,弹性阶段,强度指标,1.屈服
9、点 在拉伸试验过程中，外力不增加(保持恒定)，但试样仍然能继续伸长(变形)，这种现象称屈服。S点称屈服点， S点对应的应力称屈服点应力。用符号s表示。屈服点应力s可按下式计算： s = Fs / A0 (MPa) 式中：Fs试样屈服时的载荷，N； A0试样原始横截面积，mm2。,2抗拉强度 抗拉强度是指试样拉断前承受的最大应力值，用符号b表示，单位为Mpa，即 b= Fb / A0 (Mpa ) 式中：Fb试样承受的最大载荷，N； A0试样原始横截面积，mm2。,屈服点应力（屈服强度）和抗拉强度在设计机械和选择、评定金属材料时有重要意义 。 机械零件多以s作为强度设计的依据。 对于脆性材料，在强度计算时，则以b为依据。,塑性指标,(1)伸长率 = （L1-L0）/L0 100% 式中： L0试样原标距的长度（mm） L1试样拉断后的标距长度（mm）,(2) 断面收缩率 断面收缩率是指试样拉断后断面处横截面积的相对收缩值。 = （A0-A1）/A0 100% 式中：A0试样的原始截面积（mm2） A1试样断面处的最小截面积（mm2） 和愈大，则塑性愈好。良好的塑性是金属材料进行塑性加工的必要条件。,
