工程材料与机械制造基础ch

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1、工程材料与热加工工艺基础绪论一、本课程研究的对象材料是推动人类进步的物质基础。历史学家根据材料来划分历史时代—石器、青铜、铁器时代。本课程主要研究工程材料中的一部分—金属材料及其成形方法。1、常用金属材料金属材料有好的性能：使用性能（力学、物理、化学）和工艺性能（成形性）宏观性能是由微观的组织结构决定的，而组织结构又取决于化学成分、加工工艺，所以本课程还研究：2、金属材料的化学成分、内部组织、加工工艺与性能（力学性能与工艺性能）之间关系及规律性。3、研究改变材料性能的途径。4、金属材料的成形方法(铸造锻压焊接)二、本课程的性质是机械类、近机类各专业重要的技术基础课。三、课程的内容与特点内容：

2、1、金属学基础—晶体结构与结晶，相图，塑性变形与再结晶。2、钢的热处理—原理与工艺3、常用的金属材料-碳钢、合金钢、铸铁、有色金属及合金。4、金属材料的成形方法（铸造、锻压、焊接）共48学时（36学时讲课+4学时讨论+5学时实验+3学时机动）特点：与专业课更相似，运用数学公式推导较少，借助图表文字表达叙述性强，有相应的理论基础，与生产实践结合较多。四、学习中注意的几个问题1、掌握重要的概念、规律、基础理论2、理论联系实际3、注意自己能力的培养4、较快的适应这类课程的学习。五、学习后应达到的要求1、根据零件的性能要求，能初步合理的选用金属材料。2、能较合理的安排典型零件的加工工艺路线及确定热处

3、理工艺方法。3、根据零件结构特点等能较合理的选择材料成形方法。参考教材：辅助教材：“工程材料学、热加工工艺基础”学习指导、习题，自编。1.“工程材料（第2版）”郑明新主编，1994.2，清华大学出版社。2.“机械工程材料”王焕庭主编，1993.10，大连理工大学出版社。3.“机械工程材料”崔占全等主编，2003.2，机械工业出版社。4.“材料成形工艺基础”，翟封祥、尹志华主编，哈尔滨工业大学出版社。课堂纪律答疑安排？各班班长安排一名课代表机器制造工艺流程简介总体设计零部件设计产品设计决定功能，选材→定技术要求，绘出图纸决定生产方案(铸、锻、压、焊）工艺准备制定工艺规程及工艺卡→设计并制造工装

4、铸件粗加工毛坯生产锻压件→切削加工半精加工→焊接件精加工组件、部件装配装配与调试总装→装箱出厂调试第一章工程材料的种类与性能§1-1工程材料的分类1、金属材料（黑色金属和有色金属）应用最广、用量最大、承载能力最高的仍是黑色金属。有色金属中的轻金属（铝、镁、钛合金）在航空工业中有重要意义。2、非金属材料（无机非金属材料、有机非金属材料）陶瓷材料、水泥、玻璃、耐火材（无机非金属材料）陶瓷材料最大的特点是有高的硬度、高的耐磨性、高的抗蚀性和抗氧化能力。最大的弱点是脆性大，塑性低。很少用于常温下受力的结构材料，但是耐高温。聚合物—工程塑料、橡胶和合成纤维（有机非金属材料）即高分子材料，由许多分子量

5、很大的大分子组成。3、复合材料（树脂基和金属基两种）复合材料的性能不同于组成它的任何单一材料的性能。§1-2工程材料的力学性能力学性能是指材料在受外力作用下或力与环境因素（温度、介质）共同作用下所表现出来的性能。是零件设计、材料选用、工艺评定等的重要依据。一、几个概念1、变形：材料在外力作用下引起尺寸和形状的变化。分为：弹性变形—外力去除后，变形物体靠原子之间结合力又恢复原状的变形。塑性变形：外力去除后，物体的一部分恢复了原状，还保留一部分变形，这种残留的永久变形叫塑性变形。2、应变：变形量与原尺寸之比。=L/L=V/V3、应力：单位面积上的内力。=P/F(kg/mm2)(N/mm

6、2—MPa)1kg/mm210Mpa=107pa4、屈服：材料受力到一定值后，载荷不再增加而塑性变形继续发生的现象。二、拉伸试验图6.拉伸试样（a）拉伸前（b）拉伸后图7.低碳钢的拉伸曲线图8.低碳钢的应力－应变曲线二、拉伸试验（一）强度材料在外力的作用下抵抗某种现象（塑性变形、断裂）的能力。1、弹性极限（e）e=Pe/FoMPa(Pe:材料在弹性变形范围内产生最大弹性变形时所承受的力N。Fo试样标距部分的原始截面积，mm2。）表示材料产生完全弹性变形所能承受的最大应力。一些精密零件，如精密弹簧、枪炮管等工作中不允许产生微量塑性变形，设计时应以e选材。弹性模量E弹性模量E是材料在弹性

7、变形范围内应力与应变的比值。拉伸时E=/，在工程上E称为材料的刚度，表征材料对弹性变形的抗力。E越大，在一定的外力下引起的弹性变形越小，即材料的刚度越大。注：零件的刚度与材料的刚度不是一回事，零件的刚度除取决于材料的刚度外，还与零件的结构有关。零件拉伸时的刚度为A0E（A0为零件的截面积）。E的大小取决于材料的本性—原子结合键能的高低，键能大，E就大。材料的成分与组织的变化影响不明显。2、屈服强度（S或