工程材料學(0緒論)

1、工程材料學工程材料學上海工程技術大學（上海工程技術大學（SUES）材料工程學院材料工程學院周細應周細應 機機緒緒 論論（1 1）材料的地位及材料的分類）材料的地位及材料的分類（2 2）在各類機械中使用的工程材料）在各類機械中使用的工程材料（3 3）與其他課程的關系）與其他課程的關系（4 4）目的和任務）目的和任務（6 6）學習內容及其學時分配）學習內容及其學時分配（7 7）考核方式）考核方式（8 8）考試舉例）考試舉例（5 5）課程特點及學習方法）課程特點及學習方法緒論緒論 (1)(1)工程材料的地位工程材料的地位材料是現(xiàn)代社會的三大支柱之一材料是現(xiàn)代社會的三大支柱之一應用最廣的材料是鋼鐵應用

2、最廣的材料是鋼鐵元素元素原子結原子結合狀態(tài)合狀態(tài)物質的物質的狀態(tài)狀態(tài)材料材料成分成分組織與組織與結構結構性能性能加工與加工與制備制備金屬材料金屬材料 綜合性能好，用量最大、應用范圍最廣綜合性能好，用量最大、應用范圍最廣高分子材料高分子材料 質輕、耐腐蝕，常用于化工、機械等質輕、耐腐蝕，常用于化工、機械等陶瓷材料陶瓷材料 高電強、高硬度、耐腐蝕、絕緣，高電強、高硬度、耐腐蝕、絕緣， 用于電器、化工、航空航天等用于電器、化工、航空航天等復合材料復合材料 輕、高比強度，用于航空航天等輕、高比強度，用于航空航天等材料分類材料分類（按成分分類按成分分類）材料分類材料分類（按特性分類按特性分類）結構材料結

3、構材料-國家大型工程國家大型工程人造太陽八月放人造太陽八月放 電成世界首例成功典范電成世界首例成功典范結構材料結構材料船用發(fā)動機曲軸船用發(fā)動機曲軸結構材料結構材料 北京奧運會鳥巢北京奧運會鳥巢材料分類材料分類（按用途分類按用途分類）材料的分類材料的分類材料材料非金屬材料非金屬材料金屬材料金屬材料有色金屬材料有色金屬材料黑色金屬材料黑色金屬材料無機非金屬材料無機非金屬材料有機高分子材料有機高分子材料材料材料結構材料結構材料功能材料功能材料功能材料功能材料防彈裝甲板防彈裝甲板 1958年年 世博會世博會高分子材高分子材料料緒論緒論（2 2）在各類機械中使用的工程材料）在各類機械中使用的工程材料金屬

4、材料金屬材料無機非金屬材無機非金屬材料料橡膠橡膠鋅鋅鋁鎂鋁鎂鋁合金鋁合金塑料塑料鋼鐵鋼鐵玻璃玻璃木材木材石油石油動植物動植物制品制品塑料塑料高高分分子子材材料料Shanghai University of Engineering Science上海工程技術大學材料工程學院上海工程技術大學材料工程學院Wear-resistantAcid-resistant 先進材料先進材料（新型材料）（新型材料）陶瓷材料陶瓷材料Shanghai University of Engineering Science上海工程技術大學材料工程學院上海工程技術大學材料工程學院LD6CrNiMnSiMoV（GD）鋼）鋼9C

5、r6W3Mo2V2（GM）鋼）鋼采用納米大分子：采用納米大分子：“生物部件生物部件”與小分子無機物晶體結構組與小分子無機物晶體結構組合，采用納米電子學控制裝配成納米機器人，將會給人類醫(yī)合，采用納米電子學控制裝配成納米機器人，將會給人類醫(yī)學科技帶來深刻的革命，使現(xiàn)在許多的疑難病癥得到解決。學科技帶來深刻的革命，使現(xiàn)在許多的疑難病癥得到解決。某某飯店飯店北京“水立方”燈會LED City ：工作場所：工作場所&景觀景觀 擁有國內最大跨度擁有國內最大跨度“無柱空間無柱空間”的上海世博會主題館的上海世博會主題館頂部，如頂部，如“馬賽克馬賽克”一般密密麻麻的光伏片，組成一般密密麻麻的光伏片，組成

6、1818個個菱形、菱形、1212個三角形的巨大光伏組件群，亦如個三角形的巨大光伏組件群，亦如“寶石寶石”般般在屋頂閃耀。在屋頂閃耀。 世世界界最最大大單單體體面面積積太太陽陽能能屋屋面面 光伏發(fā)電原理圖 當光線照射太陽電池表面時，一部分光子被硅材料吸收；光子的能量傳遞給了硅原子，使電子發(fā)生了越遷，成為自由電子在P-N結兩側集聚形成了電位差，當外部接通電路時，在該電壓的作用下，將會有電流流過外部電路產生一定的輸出功率。這個過這個過程的的實質是：光子能量轉換成電能的過程。程的的實質是：光子能量轉換成電能的過程。 ABCDE太陽能電池組的基本制造過程德國德國 15.8%1,460MW其它歐洲其它歐洲

7、 7.1%560MW美國美國 5.5%431MW中國中國 32.7%2,589MW日本日本 16.0%932MW臺灣臺灣 11.6%919MW亞洲其它國家亞洲其它國家 6.8%539MW印度印度 1.1%87.2MW其它國家其它國家 0.7%54MW全球全球(08)7,910MW資料來源：資料來源：Photon International(2009)裝配裝配加工加工機械設計機械設計使用使用工程圖學工程圖學工程力學工程力學機械原理機械原理壽命壽命外型外型金屬學金屬學材料學材料學熱處理熱處理金屬材料學金屬材料學(4) 本課程的目標本課程的目標設計中的設計中的 選材問題選材問題加工中的加工中的熱處理

8、問題熱處理問題力學性能：力學性能：強度，硬度，塑性，疲勞強度強度，硬度，塑性，疲勞強度工藝性能：工藝性能：鑄，鍛，焊，熱，切削鑄，鍛，焊，熱，切削使用性能：使用性能：安全，可靠，耐用，舒適，美觀安全，可靠，耐用，舒適，美觀經濟性能：經濟性能：物美價廉物美價廉課程特點課程特點基本概念多基本概念多公式推導少公式推導少微觀理論多微觀理論多理論性強理論性強實踐性強實踐性強重在理解重在理解避免死記硬背避免死記硬背課堂認真聽課堂認真聽實驗認真做實驗認真做階梯式學習階梯式學習環(huán)環(huán)相扣環(huán)環(huán)相扣緒論緒論（5 5）學習方法學習方法學習方法學習方法材料科學基本知識材料科學基本知識材料科學基礎材料科學基礎熱處理基本知

9、識熱處理基本知識原理和工藝原理和工藝金屬材料方面金屬材料方面合金鋼及其應用合金鋼及其應用其他材料簡介其他材料簡介鑄鐵及有色金屬鑄鐵及有色金屬實驗實驗綜合性、設計性、開放性綜合性、設計性、開放性機動機動（2學時）緒論緒論（6 6）學習內容）學習內容緒論緒論 （7 7）考核方式）考核方式平時：平時：40% (作業(yè)、實驗、答問、出勤）作業(yè)、實驗、答問、出勤）考試：考試：60%考試方式：考試方式：試卷考試試卷考試考試內容：考試內容：以基本知識和應用為主答答:（1）選用滲碳鋼（）選用滲碳鋼（1分）。因為該齒輪尺寸較大，所選材料分）。因為該齒輪尺寸較大，所選材料應具有較高的淬透性和強度，可選用應具有較高的

10、淬透性和強度，可選用20CrMnMo等滲碳鋼（等滲碳鋼（2分）分） （2）加工路線：下料）加工路線：下料 鍛造鍛造 正火正火 機加工機加工滲碳緩冷滲碳緩冷淬火淬火+低溫回火低溫回火 噴丸噴丸 檢驗（成品）檢驗（成品） 包裝入庫。（包裝入庫。（1分）分） （3）（）（a）正火的目的是為了消除鍛造后的殘余應力和細化）正火的目的是為了消除鍛造后的殘余應力和細化組織，提高切削加工性。可加熱到組織，提高切削加工性?？杉訜岬?70 880保溫后出爐空冷。保溫后出爐空冷。（2分）（分）（b）滲碳是為了增加齒輪表層含碳量，提高表面硬度、）滲碳是為了增加齒輪表層含碳量，提高表面硬度、耐磨性、接觸疲勞強度和彎曲疲

11、勞強度；滲碳后緩冷是為了減小耐磨性、接觸疲勞強度和彎曲疲勞強度；滲碳后緩冷是為了減小變形（直接淬火變形大）。淬火加熱溫度要保證心部處在單相奧變形（直接淬火變形大）。淬火加熱溫度要保證心部處在單相奧氏體區(qū)，可選用氏體區(qū)，可選用860880 加熱，用壓床淬火，油冷?；鼗鸩捎眉訜?，用壓床淬火，油冷?；鼗鸩捎玫蜏鼗鼗穑ǖ蜏鼗鼗穑?80200），以降低脆性、減少內應力等。（），以降低脆性、減少內應力等。（4分）分）緒論緒論（8 8）考試舉例）考試舉例一個重載高速齒輪，外徑一個重載高速齒輪，外徑500mm，厚度，厚度70mm。要求：表面耐磨，。要求：表面耐磨，接觸疲勞強度高，具有較高的韌性。進行（接觸疲勞

12、強度高，具有較高的韌性。進行（1）選擇合適材料；（）選擇合適材料；（2）寫出簡明加工路線；（寫出簡明加工路線；（3）說明熱處理方法和目的（）說明熱處理方法和目的（10分）分）現(xiàn)以沖裁模的工作零件凹模為例，分析它現(xiàn)以沖裁模的工作零件凹模為例，分析它的加工路線，工作圖如下：的加工路線，工作圖如下：根據零件結構特征制定如下的加工線路：備料鍛造退火刨削六面平面磨鉗工熱處理平面磨電火花線切割用腐蝕液加工排料孔鉗工在上述各工序中，現(xiàn)在只關注鍛造、退火、熱處理工序。它們對提高模具的使用壽命模具的使用壽命，具有比較重大的意義。性能性能設計模擬設計模擬成分成分組織結構組織結構加工制備加工制備材料材料共性主題模具材料的失效模具材料的失效模具材料選用是否合適；模具結構設計是否合理；熱處理工藝