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1、材料成型工艺与设备课程性质：限选学时：56考试形式：平常（10）+期末（90）参考书：金属工艺学（邓文英主编）（第三版或第四版）绪论制造机件(材料成型)的工艺方法：机件生产过程：毛坯—零件—性能改变—装配工艺方法：铸造、压力加工、焊接、热处理、切削加工本课程的内容：各种工艺方法本身的规律、应用金属机件的加工过程、结构工艺性常用金属材料的有关性能学习本课程的基本要求：了解常用金属材料的一般性质、应用范围和选择原则初步掌握各种主要加工方法的实质、工作特点和基本原理了解各种主要加工方法的设备和工具的工作原
2、理、大致结构和应用范围初步掌握零件的结构性和常用金属材料的工艺性第一篇金属材料导论金属材料：●纯金属：●合金：以一种金属为基础，加入其它金属或非金属，经过熔炼、烧结或其它方法制成的具有金属性质的材料。（如：钢、黄铜、硅铝明）金属材料：●好的物理、化学、力学性能●好的工艺性能金属制品：占80–90%第一章金属材料的主要性能§1金属材料的力学性能性能力学性能：材料在力的作用下所表现出来的性能.(机械性能)包括：弹性、塑性、强度、硬度、冲击韧性和疲劳强度一.弹性和塑性弹性:受外力作用时产生变形,外力去掉后
3、能恢复原来形状的性质。弹性变形:大小与外力成正比塑性:在外力作用下,产生永久变形而不致引起破坏的性质。塑性变形:大小不与外力成正比二.强度强度强度:金属材料在外力的作用下抵抗塑性变形和断裂的能力按作用力性质分:抗拉、抗压、抗剪和抗扭强度塑性和强度是通过拉伸试验测定的：σe__弹性极限σs(σ0.2)—屈服极限σb____抗拉极限塑性指标：延伸率：断面收缩率：δ、ψ↑—→塑性↑强度指标：屈服强度：抗拉强度：σ≧σs,塑性变形；σ≧σb，破坏三.刚度刚度：金属材料在受力时抵抗弹性变形的能力指标:弹性模数
4、:弹性范围内,应力与应变的比.E=σ/ε弹性模数↑-→刚度↑.硬度三.刚度四.硬度硬度:金属材料抵抗更硬的物体压入其内的能力。(在小的体积范围内,抵抗弹性变形、塑性变形或断裂的能力）指标：布氏硬度(HB)洛氏硬度(HR)钢球(HBS)或硬质合金(HBW)据压痕直径d按公式或查表得到HB测量硬度≤HB450用于测定铸铁、有色金属、低碳钢等材料的硬度。布氏硬度测量洛氏硬度测量压头：120°金刚石圆锥体(HRA,HRC)Φ1.588mm淬火钢球(HRB)测量：依据压入深度，读表适用测试材料：硬质合金、淬火
5、钢、非铁合金冲击韧姓:金属材料抵抗冲击载荷作用下断裂的能力.指标:冲击值.(一次摆锤弯曲试验测定(GB/T229-94))●冲击韧性不能直接用于强度计算:(1)冲击值受许多因素影响:试样形状、表面粗糙度、内部组织、温度等（2）在冲击载荷下工作的机件，很少是受到大能量一次冲击破坏的（J/m2）五.冲击韧姓六.疲劳强度指标:疲劳强度极限σ-1循环基数:钢材:107有色金属、高强度钢：108疲劳强度:当材料在无数次重复或交变载荷作用下而不致引起断裂的最大应力.六.疲劳强度§2金属材料的物理、化学及工艺性能
6、一.物理性能物理性能:比重、熔点、热膨胀性、导热性和导电性考虑：（1）零件的使用性（2）零件的加工工艺性二.化学性能化学性能:金属材料抵抗各种化学作用的能力如:耐酸性、耐碱性、抗氧化性等考虑：零件的使用。如:医疗器械、化工设备防腐→不锈钢§2金属材料的物理、化学及工艺性能三.工艺性能工艺性能:铸造性、可锻性、焊接性、切削加工性能等。是物理、化学及力学性能的综合。第二章金属和合金的晶体结构与结晶固体：●晶体：原子按一定次序作有规则的排列如：金刚石、石墨、固态金属及合金等◊有一定的熔点和凝固点、各向异性
7、●非晶体：原子作不规则的排列如：玻璃、松香等◊无一定的熔点和凝固点、各向同性§1金属的晶体结构§1金属的晶体结构§1.金属的晶体结构晶体结构：如上图。几个术语：◆晶格◆晶面◆晶胞◆晶格常数●常见的金属晶格类型（1）体心立方晶格Cr,Mo,W,α-Fe(≤912℃)强度、塑性好晶胞中的原子数:1/8×8+1=2(2）面心立方晶格Al,Cu,Ni,γ-Fe(912-1394℃)塑性非常好晶胞中的原子数:1/8×8+1/2×6=4（3）密排六方晶格Pe,Mg,Zn,α-Ti,β-Cr塑性非常好晶胞中的原子
8、数:1/6×12+1/2×2+3=6§2金属的结晶过程和同素异构转变§2.金属的结晶过程和同素异构转变一.金属的结晶过程结晶（凝固）：金属由液体转变为晶体的现象.原子由无序状态转变为按一定的几何形状作有序的排列。冷却曲线：温度—时间●平台：实际结晶温度恒温下结晶结晶潜热●过冷：实际<理论结晶温度过冷度:理论-实际结晶温度与结晶时的冷却速度有关1.结晶时的冷却曲线2.结晶过程两个阶段：◊晶核（结晶中心）的形成：自发晶核，外来晶核◊晶核的长大：示意图晶核→长大→晶体 新晶
