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1、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工艺特点，能初步运用,如何学好本课程？,即使天上掉馅饼， 也只有早起的人才
2、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,关闭通信等能够发出声音的工具,不迟到,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,
3、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,我国古代在金属工艺学方面的成就,青铜的冶铸技术,越王勾践剑,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 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。,材料、信息、能源称为现代技术的三大支柱。,复合材料,工程材料,金属材料,陶瓷材料,高分子材料,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
4、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 1839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
5、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。
6、 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
7、、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。,毛坯选择,车削,传统的有,现代的有,有液态成形毛坯,塑性成形毛坯,连接成形毛坯,粉末冶金成形,型材等毛坯,车削、刨 削、铣削 拉削、镗削、磨削等,数控加工、电火花加工、激光加工等特种加工方法,机械加工方法,一个具体零件的加工往往可用多种不同的加工方法，而每种加工方法所能达到的加工精度、加工质量、加工范围、加工效率是不同的。,预先热处理： 为使切削加工能顺利进行，可通过预先热处理调整硬度，为切削加工做好组织准备。,最终热处理： 使材料
8、的性能达到要求。,第一节 高炉炼铁,2019/7/22/20:51:47,25,武钢三烧396m2鼓风环式冷却机,知识要点,1.说出常见的铁矿石及其主要成份； 2.知道炼铁的原理及各流程的作用； 3.正确写出炼铁反应的有关化学方程式 并进行有关的计算。,一、常见的几种铁矿石,黄铁矿,菱铁矿,磁铁矿,主要成分 Fe3O4,主要成分 Fe2O3,赤铁矿,Fe:56 C:12 S:32 O:16,主要成分FeCO3,主要成分 FeS2,常见的几种铁矿石的成分,黄铁矿 主要成分 FeS2,菱铁矿 主要成分FeCO3,磁铁矿,主要成分 Fe3O4,主要成分 Fe2O3,赤铁矿,探究之旅,要完成铁的冶炼通
9、常考虑哪些主要方面的问题？,如何从铁矿石中得到铁呢? 以赤铁矿(主要成分Fe2O3)为例。,炼铁原理,在高温下，可以用CO从铁矿石中还原出铁。,炼铁原料:,焦炭: 石灰石:,一氧化碳,铁矿石:,铁,2019/7/22/20:51:47,32,高炉生产工艺流程,2019/7/22/20:51:47,33,高炉结构,高炉是由耐火材料砌筑而成竖式圆筒形炉体，外有钢板制成炉壳加固密封，内嵌冷却器保护，炉子自上而下依次分为炉喉、炉身、炉腰、炉腹和炉缸五部分。炉缸部分设有风口、铁口和渣口，炉喉以上为装料装置和煤气封盖及导出管。,二、实验室炼铁：,右边酒精灯的作用？,实验开始：先通一氧化碳再加热 实验结束：先停止加热继续通一氧化碳到试管冷却,实验现象：,红色固体变成黑色；,澄清石灰水变浑浊。,录像,红色固体变成黑色；,澄清石灰水变浑浊。,写出反应的化学方程式：,还原剂？还原反应？,高温条件下用一氧化碳把 铁从其氧化物中还原出来,失氧，被还原,炼铁原理,炼铁高炉示意图,三、工业炼铁,1.原料:,3.设备:,高炉,铁矿石,焦炭,石灰石,2.原理:,
