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时间:2018-10-09
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1、金属工艺学第一章 金属材料基础知识图0-1 国家大剧院图0-2 航空母舰第一章 金属材料基础知识第一节 金属材料的分类第二节 钢铁材料生产过程概述第三节 机械制造过程概述第四节 金属材料的性能第五节 金属材料的晶体结构第六节 纯金属的结晶过程第七节 金属材料的同素异构转变第八节 合金的晶体结构与结晶过程第九节 金属材料的铸锭组织特征第一节 金属材料的分类图1-1 金属材料分类1.钢铁材料2.非铁金属第二节 钢铁材料生产过程概述图1-2 钢铁材料生产过程示意图一、炼铁第二节 钢铁材料生产过程概述炼铁用的原料主要是含铁的氧化物。含铁比较多且有冶炼价值的矿物
2、有赤铁矿石、磁铁矿石、菱铁矿石、褐铁矿石等。铁矿石中除了含有铁的氧化物以外,还含有硅、锰、硫、磷等元素的氧化物杂质,这些杂物称为脉石。炼铁的实质就是从铁矿石中提取铁及其有用元素并形成生铁的过程。现代炼铁的主要方法是高炉炼铁。高炉炼铁的炉料主要是铁矿石、燃料(焦炭)和熔剂(石灰石)。二、炼钢第二节 钢铁材料生产过程概述炼钢以生铁(铁液或生铁锭)和废钢为主要原料,此外,还需要加入熔剂(石灰石、氟石)、氧化剂(O2、铁矿石)和脱氧剂(铝、硅铁、锰铁)等。炼钢的主要任务是把生铁熔化成液体,或直接将高炉铁液注入高温炼钢炉中,利用氧化作用将碳及其他杂质元素减少到规
3、定的化学成分范围之内,以获得需要的钢材。所以,用生铁炼钢实质上是一个氧化过程。1.炼钢方法表1-1 氧气转炉炼钢法和电弧炉炼钢法的比较第二节 钢铁材料生产过程概述2.钢的脱氧图1-3 镇静钢锭、半镇静钢锭和沸腾钢锭第二节 钢铁材料生产过程概述(1)镇静钢(Z) 指脱氧完全的钢。(2)沸腾钢(F) 指脱氧不完全的钢。(3)半镇静钢(b) 其脱氧程度和性能状况介于镇静钢和沸腾钢之间。(4)特殊镇静钢(TZ) 脱氧质量优于镇静钢,其内部材质均匀,非金属夹杂物含量少,能满足特殊需要。3.钢的浇铸4.炼钢的最终产品(1)板材 板材一般分为厚板和薄板。(2)管材
4、管材分为无缝钢管和有缝钢管两种。(3)型材 常用的型材有方钢、圆钢、扁钢、角钢、工字钢、槽钢、钢轨等。第二节 钢铁材料生产过程概述(4)线材 线材是用圆钢或方钢经过冷拔而成的。(5)其他材料 其他材料主要是指要求具有特种形状与尺寸的异形钢材,如车轮箍、齿轮坯等。第三节 机械制造过程概述一、设计阶段机械产品在设计阶段首先要从市场调查、产品性能、生产数量等方面出发,制定出产发计划。在设计时首先进行总体设计,再进行部件设计,并画出装配图和零件图。然后根据机械零件的使用条件、场合、性能及环境保护要求等,选择合适的材料和合理的加。不同的机械产品有不同的性能要求,
5、如汽车必须满足动力性能、控制性能、操纵性、安全性以及使用起来舒适、燃料消耗率低、噪声小、维护与维修方便等要求。在满足了产品性能和成本要求的前提下,则由工艺部门编制生产加工工艺规程或工艺图,并交付生产。第三节 机械制造过程概述图1-4 机械产品制造过程的三个阶段二、制造阶段第三节 机械制造过程概述生产部门根据机械零件的加工工艺规程与零件图进行制造,然后进行装配。通常不能根据零件设计图直接进行加工,而应根据设计图绘制出制造图,再按制造图进行加工。这是由于设计图绘制的是零件加工完成的最终状态图,而制造图则表示在制造过程中某一工序完成时工件的状态。两者是有差异
6、的。在加工时需要根据制造图准备合适的坯料,并进行预定的加工。准备好材料后,根据零件的不同,可采用铸造、锻造、机械加工、热处理等不同的加工方法,分别在各类车间进行加工。零件加工完成后再装配成部件或整机。机械产品装配完后,需要按设计要求进行各种试验,如空载与负荷试验、性能与寿命试验以及其他单项试验等。整机质量验收合格后,则可进行涂装、包装和装箱,最后准备投入市场。第三节 机械制造过程概述三、使用阶段出厂的机械产品一经投入使用,其磨损、腐蚀、故障及断裂等问题就会接踵而来,并暴露出设计和制造过程中存在的质量问题。一个好的机械产品除了应注重设计功能、外观特征和制
7、造工艺外,还应经常注意收集与积累使用过程中零件的失效资料,据此反馈给制造或设计部门,以进一步提高机械产品的功能和质量。这样做不仅能使机械产品获得良好的可靠性,而且还能在良好的信誉方面赢得市场。第四节 金属材料的性能一、金属材料的力学性能金属材料的力学性能是指金属材料在力作用下所显示的与弹性和非弹性反应相关或涉及应力⁃应变关系的性能,如强度、塑性、硬度、韧性、疲劳强度等。物体受外力作用后导致物体内部之间相互作用的力,称为内力。单位面积上的内力,称为应力σ(N/mm2)。金属材料的强度指标就是用应力来度量的。应变ε是指由外力所引起的物体原始尺寸或形状的相对
8、变化(%)。(一)强度与塑性1.拉伸试验(1)拉伸试样 拉伸试样的尺寸按国家标准中金属拉伸试验
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