工程材料与机械制造基础第一章

工程材料和成形技术，工程材料和成形技术，工程材料和成形技术，班主任：韩琪机械和车辆学院665633CB302，本课程的基本任务是，(1)材料的性能取决于材料的微观组织结构改变材料的性能必须改变材料的微观结构，材料的微观结构与材料的化学成分和加工技术有关。 (2)掌握材料学基础知识，重点掌握金属材料成分、组织与性能的关系，知道如何强化金属材料。 (3)掌握常用金属材料的品种、成分、组织、性能和用途。 正确运用材料知识，正确选择零件材料。 (4)掌握材料的成形方法和技术和几种常用金属材料的技术性能，根据材料成形技术的特点，可以正确地设计零件的结构。课程安排，1 )工程材料概论(2学时)2)金属材料的主要性能(2学时)3)金属的结晶结构和结晶(2学时)4)铁合金(6学时)5)钢的热处理(6学时)6)常用金属材料(4学时)7)铸造成形(6学时)8)锻压成形(2学时)9)焊接实验课(6学时) .审查的安排，1，实验： 10分2，作业上班： 20分3，期末考试： 70分，工作1/3作业1/3实验欠缺一次，本课程的成绩是按0分计算的，本课程的性质：专业基础课参考书：刘天模，徐幸梓编，010301 机械工学出版社剑虹等编，工程材料中国建材工业出版社沈其文主编，金属学与热处理 (第三版)，华中科技大学出版社，第一章工程材料概要，1.1材料和材料科学1.2工程材料分类1.3工程材料的应用和发展1.4工程材料的选择1.5钢铁材料的来源，1.1材料和材料科学，材料：有用的东西，构件和设备、锤、锉、材料科学、神舟4号机回归，涡轮喷气发动机，(1)材料是人类生活生产的物质基础，1.1材料和材料科学，(2)材料是人类进步的重要里程碑，石器时代：公元前2000年，青铜器时代：公元前2000年公元400年， 铁器时代：由于公元400年20世纪前半段材料的重要性，历史家根据人类使用的材料来划分时代，新材料时代： 20世纪80年代，1.1材料和材料科学，石器时代用天然材料制作的工具，我国青铜器时代制作的工具和生活用品，精制的图案，1.1材料和材料科学，象形尊(西周)， 需求：简单的生存经济：农业经济材料：天然材料、1.1材料和材料科学、钻石火灾、汽车、环保住宅、人的材料利用、舒适的生活工业经济人工材料、人与自然和谐知识经济环境协调材料、材料发展和人类社会的示意图、1.1材料和材料科学、材料的发展水平和利用程度成为人类文明进步的指标1.1材料和材料科学，(3)材料是现代文明的四大支柱之一，能源科学和技术、生物科学和技术、信息科学和技术、材料科学和技术、四大支柱技术、龙芯、1.1材料和材料科学、半导体材料的工业生产，没有今天的数字生活，1.1材料和材料科学，没有高温高强度的结构材料今天的航空工业和航天宇宙飞机表面没有陶瓷保护瓷砖，飞机引擎叶片，波音客机，1.1材料和材料科学，低功耗光纤，因为目前没有光纤通信，能源、信息和生物等技术的发展，在一定程度上依赖于材料的进步。、TITANIC、TITANIC的沉没与船体材料的质量直接相关！ 咦！ 咦！ 哥伦比亚号航天飞机事故、挑战者号航天飞机事故、爆炸的主要原因是燃料箱的o型环发生了故障，费尔曼博士通过实验证明橡胶o型环浸在冰水中发生了脆性行为，已失效，前苏联于1957年将第一颗人造卫星送入宇宙因此，在此后的10年里，在十几所大学相继成立了材料科学研究中心，约2/3大学的冶金系和矿冶系改建为冶金材料科学系和材料科学和工学系。 那个材料从金属扩散到了陶瓷和高分子聚合物材料中。 可知高新技术需要先进材料的支持。 前苏联第一颗人造卫星及其火箭，1.1材料和材料科学，公元前60005000年的新石器时代，中华民族的先人能用粘土烧制陶器，东汉时代出现了瓷器，并传到了海外。 1.1材料和材料科学，(4)中华民族在人类历史上对材料的发展和应用作出了重大贡献，4000年前夏朝我们的祖先已经能炼铜，到殷、商时期，我国的青铜冶炼和铸造技术已达到了高水平。 司母戊鼎河南安阳晚商遗址出土的青铜铸造高133厘米重875kg的饰柄优美，1.1材料科学，越王刚实践宝剑，春秋末期越国青铜武器可在湖北江陵楚墓长55.7厘米千年不锈钢剑檐尖锐的前线剪发，1.1材料和材料科学，古代剑刃制造中的特殊技术， 1.1材料和材料科学黄石古铜矿遗址春秋末期的矿山深度达到50万吨是极为稀少的，1.1材料和材料科学，我国从春秋战国时代就开始大量使用铁器，明代的科学家宋应星在无机非金属材料科学基础根中记载了古代的渗碳热处理等技术。 这表明，在欧洲工业革命前，中国在金属材料和热处理方面取得了很高的成果。 1.1材料和材料科学、新中国成立后，建立了鞍山、攀枝花、宝钢等大型钢铁基地。 钢的产量从1949年的15.8万吨上升到现在的1亿吨。原子弹、氢弹爆炸、卫星、宇宙飞船的天空等表明，我国在材料的开发、研究、应用等方面有了飞跃性的发展。中国航天事业“神舟”号、中国航天事业“神舟”号、中国航天事业“神舟”5号、材料和材料科学、人类对材料的认识逐渐深入，灰铸铁微观组织，1863年，光学显微镜首次应用于金属研究，金相学诞生，材料的宏观性能与微观组织相结合1.1材料和材料科学，1912年发现x射线对晶体的作用，其后被用于晶体衍射分析，对固体材料的微观结构的认识从最初的假设中回想出科学的现实。 Si表面的重构图像，1932年发明了电子显微镜，把人们带到了微观世界更深的水平(10-7m )。 1.1材料与材料科学，1934年位错理论的提案，解决了晶体理论计算强度与实验测得的实际强度之间存在的较大差异矛盾，对材料的力学性能和高强度材料的设计具有划时代的意义。 从金属钛中的位错，1.1材料和材料科学，地下获得原材料，采矿、挖掘、开采或采集，成为金属锭、碎石、石油化学材料和木材，如钢材、有色金属材料、塑料、胶合板和混凝土等大材料后，材料按预定目的被人类使用后， 满足社会对最终产品的要求，废弃到最后，回到了大地，这些都是为了再加工和下次利用而进入再利用，作为废料，材料和材料科学，材料流于再利用，材料科学的定义和研究内容，材料科学是以材料为对象的科学。主要研究内容：研究材料的化学组成、结构和性能的关系；研究材料的形成机理和制法；研究材料的物理性能的测试方法和技术；分析材料的破损机理；研究材料的合理加工方法和最佳使用方案。 1.2工程材料的分类，工程材料制造工程结构和机械零件，主要是要求力学性能的结构材料。 1 .按经济部门：土木建筑材料、机械工程材料、电子材料、航空航天材料、医学材料等2 .按材料功能类别：结构材料、功能材料、3 .组成和结合结合类别：金属材料高分子材料陶瓷材料(无机非金属材料)复合材料、1.2工程材料分类、金属结合金属材料特征： 1、以金属结合为主2、良好的导电性、 1.2工程材料的分类，铁和铁合金称为黑色金属，即钢铁材料，其全球年产量已达10亿吨，机械产品的使用量已占用材料总体的60%以上。 无缝钢管，山形钢，槽钢，1.2工程材料的分类，金属材料产品，高分子材料的特征： 1，以分子键和共价键为主的2，塑性，耐腐蚀性，电绝缘性，减振性好，密度小的3，塑料，橡胶和合成纤维等，1.2工程材料的分类，高分子材料为机械，电， 1.2工程材料分类、陶瓷材料特征： 1、以共价键和离子键为主的2、熔点高、硬度大、耐腐蚀、脆性大3、包括传统陶瓷和特殊陶瓷，传统陶瓷也称为普通陶瓷，天然材料(粘土、石英、长石等) 陶瓷制品、陶瓷发动机、特殊陶瓷又称精细陶瓷，是一种以人工合成材料为原料的陶瓷，常用作为工程上的耐热、耐腐蚀性、耐磨部件。 1.2工程材料分类，玻璃纤维增强高分子复合材料，复合材料：由不同性质或不同结构的材料以微观或宏观的形式组合而成的材料。 常用复合材料1、玻璃钢； 2、碳纤维复合材料； 3 .硼纤维复合材料4 .金属纤维复合材料； 5、晶须复合材料。 1.3随着工程材料的应用和发展，经济的飞跃发展和科技的进步，对材料的要求越来越严格，结构材料向高比较强、高刚性、高韧性、耐高温、耐腐蚀、耐辐射和多功能方向发展。 1.3工程材料的应用和发展，新材料陆续出现，1.3工程材料的应用和发展，机械工业是材料应用的重要领域，随着1.3工程材料的应用和发展，对产品的要求越来越高。 在产品设计和制造过程中，面临着越来越多的材料和材料加工问题。 要求机械工程技术人员掌握必要的材料科学和材料工程知识，正确选择材料和加工方法，具有合理安排加工流程的能力。 铸造一级涡轮盘，1.3工程材料的应用和发展，应用科学家和工程师必须使用材料，了解材料的性能和行为特征。 汽车用材料：钢铁、玻璃、塑料、橡胶等。 光钢材就有2000多种不同种类、型号的品种。 制作特定零件时，应该根据什么原则来选择材料？材料的选定首先要考虑强度、导电性或热传导性、密度和其他性能。 然后，考虑材料的加工性能和使用行为(成形性、机械加工性、电稳定性、化学持续性、照射行为)。 最后考虑成本和材料来源。 1.4机械制造和材料选择的概要(结构性能加工技术)、变速齿轮用钢必须易于机械加工，具有足够的韧性和冲击性。 例如，车身连接件金属容易成形，需要耐冲击变形的能力。 1 .材料的内部结构和性能工程师必须掌握支配材料性能的基本原则。 也就是说，材料的性能取决于其内部结构。内部结构有原子、原子在结晶中、分子中与邻接原子结合的方式和微观结构。 1.4机械制造和材料选择的概要(结构性能加工技术)、2 .加工技术和材料性能中常见的加工方法改变材料的几何形状。 性能对加工过程很重要。 硬质材料损伤刀刃，软材料粘在锯子和砂轮上。 高强度材料，特别是脆性材料不适合塑性变形。 例如，当导线的拉拔直径变小时，其自身被强化，变硬。 材料变形，其内部结构变化，其性能也变化。 热加工也影响包括退火、高温淬火、其他热处理在内的材料内部结构。 理解结构变化的本质，便于制定适当的流程流。 1.4机械制造和材料选择概要(结构性能加工技术)，1.4机械制造和材料选择概要(结构性能加工技术)，3 .材料使用行为完成材料有满足设计要求的性能强度、硬度、导电性、密度等。 使用的工艺材料的内部结构不会变化，总是保持着这些性能。 反对。 橡胶在阳光和空气中逐渐硬化吗？ 铝不能用在超音速飞机上吗？ 金属会因周期性的负荷而疲劳吗？ 材料的选定考虑到初期要求和使用条件来进行。 金属材料的优良使用性能(机械性能、物理性能、化学性能)和加工工艺性能(铸造、锻造、焊接、热处理、机械加工性能等)。 特殊的金属材料根据成分的制备，可以用不同的技术方法改变内部组织结构，改善性能。 了解钢铁材料的生产技术。 掌握钢和铁的区别。 小型钢铁联合企业的生产流程：采矿选矿烧结(或球团) 炼铁炼钢轧制钢(钢材)、1.5钢铁材料来源、热轧钢板、钢和生铁的差异：碳含量、C2.11%=钢，熔点1450-1500； C2.11%=生铁。 2 .生铁用途：炼钢生铁、铸造生铁、合金生铁。 3 .钢的分类：将碳钢、合金钢按构成元素分类。 4 .合金钢：除了碳钢外，为了改