产品造型材料与工艺——第三讲.ppt

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1、产品造型材料与工艺第三讲第二章金属材料及其加工技术第一节常用金属材料及其特性第二节金属材料成型与工艺性第三节金属表面处理与装饰技术第一节常用金属材料及其特性2.1.1金属材料的特性及分类2.1.2钢铁材料2.1.3有色金属及其合金2.1.4造型设计中金属材料的选用2.1.1金属材料的特性及分类金属的微观特性结合键：晶体的结合力。固体状态下，原子（离子或分子）聚为晶体，原子之间产生较强的相互作用力金属晶体中，价电子弥散在整个体积内，所有金属离子皆处于相同的环境之中结合键没有饱和性、方向性和选择性金属的宏观特性①良好的导电性和导热性；②正的电阻温度系数；且绝大多数金属具有超导性；③良好的反射

2、能力、不透明性及金属光泽；④良好的塑性变形能力（延展性）反映出金属的本质：有特殊光泽优良的导电性和导热性是良好的塑性变形固体物质2.1.1金属材料的特性及分类金属材料的性能①使用性能使用过程中表现出来的性能机械(力学)性能：强度、塑性、弹性、刚度等物理性能：导热性、导电性、热膨胀性、磁性等化学性能：抗蚀性、抗氧化等②工艺性能制造和加工过程中表现出来的性能如铸造性能、锻造性能、焊接性能、切削加工性能和热处理性能等2.1.1金属材料的特性及分类常用金属材料的分类2.1.1金属材料的特性及分类第一节常用金属材料及其特性2.1.1金属材料的特性及分类2.1.2钢铁材料2.1.3有色金属及其合金2

3、.1.4造型设计中金属材料的选用2.1.2钢铁材料钢铁材料可分为三大类：纯铁(c<=0.02%)塑性好、强度低，主要用于制造磁铁钢(0.02%<=c<2.11%)铸铁(c>=2.11%)2.1.2钢铁材料钢(0.02%<=c<2.11%)碳钢按含碳量：低碳钢、中碳钢、钢碳钢按品质：普通碳素钢、优质碳素钢按用途：碳素结构钢、碳素工具钢合金钢合金结构钢：合金弹簧钢、合金轴承钢等合金工具钢：刃具钢、模具钢、量具钢特殊用途钢：不锈钢、耐热钢、耐磨钢铸铁(0.02%<=c<2.11%)按碳存在的不同形式灰口铸铁：碳以石墨形式存在，断口呈灰色白口铸铁：碳以渗碳体形式存在，断口白色麻口铸铁：按用途：碳

4、素结构钢、碳素工具钢按石墨的形态：灰口铸铁：钢基+片状石墨，强度、塑性、韧性不如钢，减震性好、缺口敏感性低，适于制各种承受压力和要求消震的床身、机架、箱体、缸体、壳体可锻铸铁：铸态白口铸铁热处理成，高强度、塑性、冲击韧性，制汽车后桥外壳、管接头、低压阀门球墨铸铁：铁水+球化剂，铸造性优良，取代了可锻铸铁，制造受力复杂、负荷大、耐磨的铸件，如曲轴、凸轮轴、齿轮、蜗轮蜗杆、活塞、工作缸等第一节常用金属材料及其特性2.1.1金属材料的特性及分类2.1.2钢铁材料2.1.3有色金属及其合金2.1.4造型设计中金属材料的选用2.1.3有色金属及其合金铝及铝合金铜及铜合金铝及铝合金纯铝：纯度98%~

5、99.996%，密度小、导电、导热性优良；主要用于科研及制造电容器铝合金：纯铝强度低，加入合金以提高强度变形铝合金1.防锈铝合金：含锰、镁等，不可热处理强化，耐蚀性好，用于制造高耐蚀性薄板容器2.硬铝：含铜、镁等，强度、硬度高（与高强钢相近），塑性低、韧性差，用于制造飞机大梁、螺旋桨、铆钉等3.超硬铝合金：含锌、铜等，强度接近超高强度钢4.锻铝：含镁、硅、铜等，热塑性、耐蚀性好，适于锻造，用于航空等形状复杂、要求强度较高的锻件铸造铝合金：要求有良好的铸造性能，分为铝硅、铝铜、铝镁、铝锌四系。铜及铜合金1.纯铜（紫铜）：纯度99.5%~99.95%,极好的塑性,抗蚀、导电、导热性、抗磁性极

6、好，用于电工导体和防磁器械2.黄铜：含锌<50%普通黄铜：含锌<32%,极好的变形能力，用于弹壳等；含锌>32%：热加工黄铜(含锌40%),强度较高，含铜量少，价格低、用于制作电器上的导电、耐蚀及有一定强度的结构件特殊黄铜：加入锡、铅、铝等元素3.青铜锡青铜：一般含锡3%~14%,强度、塑性增加特殊青铜：指不含锡的青铜，如铝青铜、铍青铜等，比锡青铜具有更高的力学性能、耐磨性与耐蚀性。第一节常用金属材料及其特性2.1.1金属材料的特性及分类2.1.2钢铁材料2.1.3有色金属及其合金2.1.4造型设计中金属材料的选用金属材料设计是造型设计的重要组成部分，它包括：材料的选用材料加工工艺的制定

7、造型设计中，金属材料的选用是一个复杂的决策问题，它需要：首先要掌握金属材料理论及其应用知识明确目标及限制条件进行必要的试验和选材方案对比2.1.4造型设计中金属材料的选用如何进行金属材料的选材？先掌握几个基本的选材原则根据使用性能选材变形失效：弹性变形和塑性变形影响形状、尺寸精度重要螺栓、弹簧、精密丝杠等，应选高弹性模量材料断裂失效：塑性断裂：明显塑性变形后断裂，应选高强度材料低应力脆性断裂：无宏观塑性变形下断裂，如高强度的锤杆，应