第0章工程材料緒論

1、授授課內課內容容 1. 工程材料在機械制造工程材料在機械制造業(yè)業(yè)中的作用中的作用 2. 工程材料及成型技工程材料及成型技術術的的發(fā)發(fā)展展 3. 課課程特點、主要程特點、主要內內容、容、教學教學要求要求工程材料在機械制造業(yè)中的作用工程材料在機械制造業(yè)中的作用-工程材料工程材料機械制造基礎機械制造基礎-熱加工工藝基礎熱加工工藝基礎-機械加工工藝基礎機械加工工藝基礎教學方法教學方法、理解一般知識點，掌握每章節(jié)重點和難點。、配合實驗及動畫演示,金像照片、錄像資料等幫助和加深教學內容的理解。 、學習查閱資料和手冊的方法，課后閱讀相關資料，習題解答等。v金屬的力學性能金屬的力學性能v金屬的晶體結構與結晶金

2、屬的晶體結構與結晶v鐵碳合金相圖鐵碳合金相圖 v鋼的熱處理鋼的熱處理 v工程常用金屬材料工程常用金屬材料v鑄鐵鑄鐵v非鐵金屬及其合金非鐵金屬及其合金v鑄造鑄造v鍛壓鍛壓v焊接焊接v零件毛坯的選擇與材料的選用零件毛坯的選擇與材料的選用 課程教學內容課程教學內容課程概述課程概述工程材料工程材料工程材料的分類工程材料的分類金屬材料非金屬材料鋼鐵材料鋼鐵材料非鐵金屬非鐵金屬高分子材料高分子材料陶瓷材料陶瓷材料復合材料復合材料工程材料的性能工程材料的性能鑄造性能鑄造性能 可鍛性能可鍛性能可焊性能可焊性能切削加工性能切削加工性能熱處理性工藝性熱處理性工藝性 工程材料的性能工程材料的性能 使用性能使用性能力

3、學性能力學性能物理性能物理性能化學性能化學性能工藝性能工藝性能機械零件加工工藝機械零件加工工藝材材料料毛毛坯坯零零件件鑄造鑄造鍛壓鍛壓焊接焊接粉末冶金粉末冶金切削加工切削加工型材型材熱處理熱處理生產過程生產過程零件的毛坯零件的毛坯鑄造毛坯鑄造毛坯焊接結構焊接結構鍛鍛造毛造毛坯坯毛坯毛坯生產過程生產過程熱加工熱加工-鑄造鑄造 熔煉金屬，制造鑄型，熔煉金屬，制造鑄型，并將熔融金屬澆入鑄型，凝固并將熔融金屬澆入鑄型，凝固后獲得一定形狀和性能鑄件的后獲得一定形狀和性能鑄件的成形方法，稱為鑄造。成形方法，稱為鑄造。 熱加工熱加工-鍛壓（鍛造、沖壓）鍛壓（鍛造、沖壓） 鍛壓是對坯料施加外力，使其產鍛壓是對

4、坯料施加外力，使其產生塑性變形、改變尺寸、形狀及改善生塑性變形、改變尺寸、形狀及改善性能，用以制造機械零件、工件或毛性能，用以制造機械零件、工件或毛坯的成形加工方法。它是鍛造與沖壓坯的成形加工方法。它是鍛造與沖壓的總稱，屬于壓力加工的范疇。的總稱，屬于壓力加工的范疇。 熱加工熱加工-焊接焊接 通過加熱或加壓，或兩者通過加熱或加壓，或兩者并用，在用或不用填充材料的并用，在用或不用填充材料的條件下借助于原子間或分子間條件下借助于原子間或分子間的聯系與質點的擴散作用形成的聯系與質點的擴散作用形成一個整體的過程。一個整體的過程。汽車一廠車身車間POLO底盤焊接材料的發(fā)展史材料的發(fā)展史材料的發(fā)展史材料的

5、發(fā)展史 材料是現代文明的三大支柱之一，也是發(fā)展國民經濟和機械工業(yè)的重要物質基礎。材料作為生產活動的基本投入之一，對生產力的發(fā)展有深遠的影響。歷史上曾把當時使用的材料，當作歷史發(fā)展的里程碑，如“石器時代”、“青銅器時代”、“鐵器時代”等。我國是世界上最早發(fā)現和使用金屬的國家之一。周朝是青銅器的極盛時期，到春秋戰(zhàn)國時代，已普遍應用鐵器。直到19世紀中葉，大規(guī)模煉鋼工業(yè)興起，鋼鐵才成為最主要的工程材料。 科學技術的進步，推動了材料工業(yè)的發(fā)展，使新材料不斷涌現。石油化學工業(yè)的發(fā)展，促進了合成材料的興起和應用；20世紀80年代特種陶瓷材料又有很大進展，工程材料隨之擴展為包括金屬材料、有機高分子材料（聚合

6、物）和無機非金屬材料三大系列的全材料范圍。 3.1 3.1 概述概述材料的發(fā)展史材料的發(fā)展史 人類早在6 000年以前就發(fā)明了金屬冶煉，公元前4000年，古埃及人便掌握了煉銅技術。我國青銅冶煉始于公元前2000年（夏代早期）。古埃及在5 000年以前，就用含鎳7.5的隕石鐵做成鐵球。我國春秋戰(zhàn)國時期，已經大量使用鐵器。 鑄鐵的發(fā)展經歷了5 000年的漫長歲月，只是到了瓦特發(fā)明蒸汽機以后，由于在鐵軌、鑄鐵管制造中的大量應用，才走上工業(yè)生產的道路。15世紀18世紀，從高爐煉鋼到電弧爐煉鋼，奠定了近代鋼鐵工業(yè)的基礎。 19世紀后半葉，歐洲社會生產力和科學技術的進步，推動了鋼鐵工業(yè)的大步發(fā)展，擴大了鋼

7、鐵生產規(guī)模，提高了產品質量。從20世紀50年代到2006年，全世界的鋼產量由2.1億噸增加到12.39億噸。而我國2006年鋼產量達到4.19億噸，超過20世紀50年代全球鋼產量一倍，躍居全球鋼產量首位。 在黑色金屬發(fā)展的同時，非鐵金屬也得到發(fā)展。人類自1866年發(fā)明電解鋁以來，鋁已成為用量僅次于鋼鐵的金屬。1910年純鈦的制取，滿足了航空工業(yè)發(fā)展的需求。金屬材料的發(fā)展金屬材料的發(fā)展v非金屬材料及復合材料的發(fā)展非金屬材料及復合材料的發(fā)展 非金屬材料如陶瓷、橡膠等的發(fā)展歷史也十分悠久。進入到20世紀后，更是取得了重大的進展。人工合成高分子材料從20世紀20年代至今發(fā)展最快，其產量之大、應用之廣可

8、與鋼鐵材料相比。20世紀60年代到70年代，有機合成材料每年以14的速度增長，而金屬材料年增長率僅為4。1970年世界高分子材料為4 000萬噸，其中3 000萬噸為塑料；橡膠為5 000萬噸，這已超過天然橡膠的產量；合成纖維400萬噸。 20世紀90年代，塑料產量已逾億噸，按體積計，已超過鋼鐵產量。2005年我國塑料產量達到2 198.55萬噸。材料的發(fā)展史材料的發(fā)展史v 陶瓷材料近幾十年的發(fā)展也十分引人注目。陶瓷材料在冶金、建筑、化工和尖端技術領域已成為耐高溫、耐腐蝕和各種功能材料的主要用材。v 航空、航天、電子、通信、機械、化工、能源等工業(yè)的發(fā)展對材料的性能提出了越來越高的要求。傳統(tǒng)的單

9、一材料已不能滿足使用要求，復合材料的研究和應用引起了人們的重視。玻璃纖維樹脂復合材料、碳纖維樹脂復合材料等已在航空航天工業(yè)和交通運輸、石油化工等工業(yè)中廣泛應用。 永樂大鐘高永樂大鐘高6.756.75m m、直徑直徑3.33.3m m、重量、重量46.546.5t t的的銅鐘，是明朝永樂年間銅鐘，是明朝永樂年間（約（約14201420年）鑄造的，在年）鑄造的，在世界大鐘之林中鑄造年代世界大鐘之林中鑄造年代最久遠。鐘身內外鑄滿了最久遠。鐘身內外鑄滿了佛經，經文清晰，排列巧佛經，經文清晰，排列巧妙，總字數達妙，總字數達230184230184個，個，是世界上鑄字最多的大鐘。是世界上鑄字最多的大鐘。撞

10、擊一下，鐘聲悠揚悅耳，撞擊一下，鐘聲悠揚悅耳，可傳可傳40405050kmkm。永樂大鐘局部，上面載明大鐘鑄造的時間。最大直徑最大直徑1873818738毫米，高毫米，高36393639毫米，凈重達毫米，凈重達17801780噸，是目前世界上噸，是目前世界上最大水輪發(fā)電機轉子。（最大水輪發(fā)電機轉子。（2005.02.042005.02.04吊裝就位）吊裝就位）葛葛 洲洲 壩壩 水水 輪輪 發(fā)發(fā) 電電 機機 轉轉 子子 九龍大鼎（廣東肇慶市）九龍大鼎（廣東肇慶市）高高6.686.68米米, ,寬寬5.585.58米米, ,重量重量1616噸，整座由青銅澆鑄而成。噸，整座由青銅澆鑄而成。 材料的發(fā)

11、展史材料的發(fā)展史司母戊大鼎司母戊大鼎(875公斤商朝公斤商朝)材料的發(fā)展史材料的發(fā)展史越王勾踐劍越王勾踐劍彩繪銅車馬彩繪銅車馬 香港天壇大佛香港天壇大佛 高高3434米，重米，重250250噸，由噸，由200200塊青銅鑄件砌成。耗資塊青銅鑄件砌成。耗資20002000萬港元。萬港元。 無錫靈山大佛無錫靈山大佛1、靈山大佛通高88米，佛體79米，蓮花瓣9米。2、靈山大佛佛體（不含蓮花瓣）由1560塊6-8毫米厚的銅壁板構成，焊縫長達30余公里。 3、靈山大佛鑄銅約700噸，銅板面積達九千多平方米，約一個半足球場大小。 4、由于高科技的運用，靈山大佛能抵御14級臺風和8級地震的侵襲。 鋼鐵工業(yè)鋼鐵工業(yè)材料發(fā)展趨勢總結材料發(fā)展趨勢總結 公元前1200年左右，人類進入了鐵器時代鐵器時代，開始使用的是鑄鐵，以后制鋼工業(yè)迅速發(fā)展，成為18世紀產業(yè)革命的重要內容和物質基礎。 20世紀中葉以來，科學技術突飛猛進，出現了稱之為“高分子時代高分子時代”、“半導體時代半導體時代”、“先進陶瓷