材料与工艺学ppt课件.ppt

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1、材料与工艺学材料与工艺学u讲课学时：讲课学时：2424u实验学时：实验学时：2424金迪主编金迪主编联系：联系：qq95771335信箱：信箱：目目 录录第一章第一章 绪论绪论第二章第二章金属材料及其加工技术金属材料及其加工技术第三章第三章工程塑料及其加工技术工程塑料及其加工技术第四章第四章工业陶瓷及其加工技术工业陶瓷及其加工技术 第五章第五章玻璃及其加工技术玻璃及其加工技术第六章第六章木材及其加工技术木材及其加工技术第七章第七章 涂料及其涂装工艺涂料及其涂装工艺塑料椅塑料椅Sacco椅椅胶合板椅胶合板椅玻璃椅玻璃椅充气椅充气椅石椅石椅木椅木椅钢管椅钢管椅1.1 设计与材料设计与材料第一章第一

2、章 绪论绪论一、材料与造型一、材料与造型社会进程：社会进程：石器时代、陶器时代、铜器时代、铁器时石器时代、陶器时代、铜器时代、铁器时代和人工合成材料时代。代和人工合成材料时代。不同时代生活用品材质变化：不同时代生活用品材质变化：明代家具明代家具圈椅圈椅瓦西里椅瓦西里椅胶合板椅胶合板椅S形塑料椅形塑料椅Sacco椅椅玻璃椅玻璃椅充气椅子充气椅子二、造型材料的种类与基本性能二、造型材料的种类与基本性能造型材料分类造型材料分类 按结合键性质分按结合键性质分 金属材料金属材料高分子材料高分子材料陶瓷材料陶瓷材料复合材料复合材料按用途分按用途分 结构材料结构材料功能材料功能材料材料的基本性能材料的基本性

3、能 参量参量：性能须量化。例如冲击韧性性能须量化。例如冲击韧性的单位是的单位是KJ/cm2 ， 即单位面积消耗的功。即单位面积消耗的功。 外界条件：外界条件：不同外界条件会得到相同的性能。不同外界条件会得到相同的性能。 例如例如:强强度，高温，抗力，屈服，反复交变载荷等。如含锌度，高温，抗力，屈服，反复交变载荷等。如含锌30%的黄铜的黄铜,在室温下抗拉强度是在室温下抗拉强度是313MPa。 铸造性铸造性 可锻性可锻性焊接性焊接性切削加工性切削加工性热处理性热处理性材料的基本性能材料的基本性能 使用性能使用性能力学性能力学性能物理性能物理性能化学性能化学性能 工艺性能工艺性能1.金属材料的性能金

4、属材料的性能（1）金属材料的力学性能）金属材料的力学性能强度强度定义：定义：材料抵抗外力作用下变形和断裂的能力。材料抵抗外力作用下变形和断裂的能力。主要的强度指标：主要的强度指标：屈服强度屈服强度：表示材料发生明显塑性变形时的最低应力表示材料发生明显塑性变形时的最低应力值。值。 用用s表示，单位为表示，单位为MPaMPa。抗拉强度抗拉强度：指材料在拉断前所承受的最大应力。用指材料在拉断前所承受的最大应力。用b表示，单位表示，单位MPa。塑性塑性定义：定义：在外力作用下产生永久变形而不破坏的能力。在外力作用下产生永久变形而不破坏的能力。判据判据：伸长率伸长率、断面收缩率。、断面收缩率。伸长率伸长

5、率：指试样拉断后标距的伸长量与原标距长度的指试样拉断后标距的伸长量与原标距长度的百分比。用百分比。用表示表示。断面收缩率断面收缩率：指试样拉断后缩项处横截面积的最大指试样拉断后缩项处横截面积的最大缩减量与原始横截面积的百分比。用缩减量与原始横截面积的百分比。用 表示表示 。弹性弹性定义：定义：金属材料在外力作用下产生变形，当外力去除金属材料在外力作用下产生变形，当外力去除后又恢复到原来形状和大小的一种特性。后又恢复到原来形状和大小的一种特性。弹性极限弹性极限：指材料产生完全弹性变形时所能承受的最指材料产生完全弹性变形时所能承受的最大应力值。用大应力值。用e 表示，单位表示，单位MPa。弹性模量

6、弹性模量：指材料承受外力时抵抗弹性变形的能力。指材料承受外力时抵抗弹性变形的能力。以以E来表示，单位为来表示，单位为MPa。硬度硬度定义：定义：指材料表面抵抗局部变形或断裂的能力。指材料表面抵抗局部变形或断裂的能力。按试验方法不同分按试验方法不同分布氏硬度（布氏硬度（HB）洛氏硬度（洛氏硬度（HRC）维氏硬度（维氏硬度（HV）疲劳强度疲劳强度定义：定义：指材料经无数次交变载荷作用而不断裂的最大应力指材料经无数次交变载荷作用而不断裂的最大应力值。对于对称循环交变应力的疲劳强度用用值。对于对称循环交变应力的疲劳强度用用-1表示，单位表示，单位为为MPa。国标规定国标规定：对于钢铁材料，一般规定疲劳

7、极限对应的应对于钢铁材料，一般规定疲劳极限对应的应力循环次数为力循环次数为107，有色金属及合金为，有色金属及合金为108。冲击韧性冲击韧性定义：定义：材料抵抗冲击载荷作用而不破坏的能力。用材料抵抗冲击载荷作用而不破坏的能力。用ak表示。表示。（2）金属材料的物理、化学性能）金属材料的物理、化学性能主要参数主要参数密度密度：材料单位体积内所含的质量材料单位体积内所含的质量熔点熔点：金属材料由固态转变为液态的温度金属材料由固态转变为液态的温度导热系数导热系数：维持单位温度梯度时，单位时间维持单位温度梯度时，单位时间 内流经物体单位面积的热量。内流经物体单位面积的热量。线膨胀系数线膨胀系数：温度每

8、升高温度每升高1时，金属材料时，金属材料 的长度增量与原长度的比值。的长度增量与原长度的比值。导电性导电性：金属材料传导电流的能力。金属材料传导电流的能力。（3）金属材料的工艺性能）金属材料的工艺性能铸造性铸造性：利用金属的可熔性将其熔化后，注入利用金属的可熔性将其熔化后，注入 铸型制成铸件的难以程度。铸型制成铸件的难以程度。可锻性可锻性：金属材料在锻造过程中承受压力加工金属材料在锻造过程中承受压力加工 而具有的塑性变形的能力。而具有的塑性变形的能力。焊接性焊接性：材料被焊接的难易程度材料被焊接的难易程度。切削加工性切削加工性：材料进行切削加工的难易程度。材料进行切削加工的难易程度。 热处理性

9、热处理性：包括的指标有淬硬性、淬透性、淬包括的指标有淬硬性、淬透性、淬 火变形和裂纹等火变形和裂纹等2.非金属材料的性能非金属材料的性能（1）物理性能）物理性能容重容重定义定义：材料在自然状态下材料在自然状态下,单位体积的质量单位体积的质量(包括孔隙和包括孔隙和空隙）。空隙）。密度密度定义定义：材料在绝对密实状态下单位体积的质量。：材料在绝对密实状态下单位体积的质量。孔隙孔隙用孔隙率来衡量。孔隙率指内部孔隙体积占总体积的百用孔隙率来衡量。孔隙率指内部孔隙体积占总体积的百分比分比 。材料的胀缩材料的胀缩产生原因产生原因：由于大气中温度、湿度的变化或其他介质由于大气中温度、湿度的变化或其他介质的作

10、用引起。的作用引起。导致结果导致结果：材料在使用过程中，其胀缩受到制品结构材料在使用过程中，其胀缩受到制品结构的限制，会造成制品开裂和变形。的限制，会造成制品开裂和变形。（2）力学性能）力学性能强度强度：特别是脆性材料特别是脆性材料,要用弯曲试验要用弯曲试验 确定。单位相同。确定。单位相同。 变形变形：除了弹性除了弹性,塑性塑性,还有蠕变和松弛。还有蠕变和松弛。（3）与水相关的性能）与水相关的性能 亲水性亲水性：水滴表面与材料表面夹角水滴表面与材料表面夹角90度为亲水材料。度为亲水材料。 吸水性吸水性：材料吸收水分的能力。材料吸收水分的能力。 耐水性耐水性：在水作用下在水作用下,其强度不明显降

11、低其强度不明显降低。抗渗性抗渗性：抵抗压力水渗透的能力。抵抗压力水渗透的能力。（4）与热相关的性能）与热相关的性能 导热性导热性：和金属相同。和金属相同。热容热容：加热时能吸收热量加热时能吸收热量,冷却时能放出热量。冷却时能放出热量。耐热性耐热性：长期在热环境下长期在热环境下,抵抗热破坏的能力。抵抗热破坏的能力。耐燃性耐燃性：对火和高温的抵抗不燃烧的能力。对火和高温的抵抗不燃烧的能力。耐火性耐火性：抵抗高热而不熔化的能力。抵抗高热而不熔化的能力。耐久性耐久性：使用过程中受载荷及大气等正常工作使用过程中受载荷及大气等正常工作,不破坏不破坏不失去原有性质。不失去原有性质。三、造型材料应具备的特性三

12、、造型材料应具备的特性工业造型材料的基本特性包括：工业造型材料的基本特性包括：感觉物性、加工感觉物性、加工成型性成型性,表面工艺性及环境耐候性表面工艺性及环境耐候性等。等。1.感觉物性感觉物性 通过人的感觉器官对材料的综合印象。这种感觉包括通过人的感觉器官对材料的综合印象。这种感觉包括自然质感和人为质感。例如自然质感和人为质感。例如:木材木材,天然大理石天然大理石,铝合金铝合金。2.加工成型性加工成型性 选定材料应是容易加工成型的。青铜加工成型性不选定材料应是容易加工成型的。青铜加工成型性不好；钢铁加工成型好好；钢铁加工成型好,应多用；工程塑料成型性好。应多用；工程塑料成型性好。 3.表面工艺

13、性表面工艺性 表面处理改变表面状态表面处理改变表面状态,防腐防腐,防化学防化学,提高寿命提高寿命,美观等。美观等。表面精加工表面精加工,表面覆盖装饰表面覆盖装饰,表面着色等。表面着色等。4.环境耐候性环境耐候性 适应环境条件经得起环境因素变化的能力。例如着适应环境条件经得起环境因素变化的能力。例如着色铝色铝-阳极氧化；电解铝着色阳极氧化；电解铝着色(适于户外适于户外) ；室内易用有；室内易用有机染色，钢铁加保护层。机染色，钢铁加保护层。 四、造型材料的应用和发展四、造型材料的应用和发展表现在以下几个方面表现在以下几个方面：p基础材料向高质量基础材料向高质量,低成本方向发展。低成本方向发展。p新

14、型结构材料向高温高比强度方向发展。新型结构材料向高温高比强度方向发展。p复合材料是高性能材料的一个重要发展趋势。复合材料是高性能材料的一个重要发展趋势。p信息功能材料及其他新材料。信息功能材料及其他新材料。p新材料新材料-立体集成电路立体集成电路,智能传感器智能传感器,光集成电路光集成电路,显示材料显示材料,敏感材料敏感材料,超导材料。超导材料。 工业造型材料美学是研究材料的审美特性和创美规工业造型材料美学是研究材料的审美特性和创美规律及材料的加工方法和使用方法的学科。材料美学具体律及材料的加工方法和使用方法的学科。材料美学具体化就是质感设计。化就是质感设计。 一、质感一、质感 定义：定义：是

15、用来标志人对物体材质的生理是用来标志人对物体材质的生理,心理活动的。心理活动的。 质感包括两个不同层次的概念质感包括两个不同层次的概念:形式要素机理形式要素机理（即（即物面的几何细部特征）物面的几何细部特征）;内容要素质地内容要素质地（即物面的理化（即物面的理化类别特征）。类别特征）。 两个基本属性两个基本属性 生理属性生理属性,如软硬如软硬,干湿干湿,冷暖冷暖,凹凸等凹凸等 物理属性物理属性,如材质如材质,类别类别,性质性质,机能等机能等 肌理肌理：物体表面的组织结构。它是质感最主要的特征。包物体表面的组织结构。它是质感最主要的特征。包括触觉肌理（如材料表面的凸凹、粗细）和视觉肌理（如括触觉

16、肌理（如材料表面的凸凹、粗细）和视觉肌理（如金属氧化的表面、木纹等）。金属氧化的表面、木纹等）。 质感与产品质感与产品：是紧密联系在一起的是紧密联系在一起的,产品设计对材料进行加产品设计对材料进行加工处理形成具有物质功能又具有精神功能的产品工处理形成具有物质功能又具有精神功能的产品。触觉质感触觉质感：靠手靠手,皮肤接触感知物体表面特征。皮肤接触感知物体表面特征。 触觉的构成触觉的构成生理构成：生理构成：视觉视觉,压觉压觉,痛觉痛觉,位置觉等位置觉等 心理构成：心理构成：快适和厌憎快适和厌憎 物理构成物理构成 视觉质感视觉质感：靠眼睛的视觉感知物体表面特征。靠眼睛的视觉感知物体表面特征。 二、造

17、型质感设计形式与原则二、造型质感设计形式与原则 质感设计基本原则如下质感设计基本原则如下:(一一)配比原则配比原则：用材上有总体与局部用材上有总体与局部,局部与局部的配比局部与局部的配比关系关系,按形式美基本法则进行配比按形式美基本法则进行配比,获得美的质感效果。获得美的质感效果。调和法则调和法则-使整体各部位物面质感统一和谐。使整体各部位物面质感统一和谐。 例如塑料不与例如塑料不与 木材搭配木材搭配,机床上不与木材搭配机床上不与木材搭配。对比法则对比法则-整体各部位物面质感有对比的变化整体各部位物面质感有对比的变化, ,形成材质对比形成材质对比, , 工艺对比。例如金属与非金属工艺对比。例如

18、金属与非金属, ,人造材料与天然材料。人造材料与天然材料。 (二二)主从原则主从原则：产品设计要有重点产品设计要有重点,主辅分开主辅分开,主体在造型主体在造型中起决定作用。中起决定作用。 (三三)适合原则适合原则：要考虑材质的功能和价值要考虑材质的功能和价值,质感应与适用质感应与适用性相符。如体育金质奖杯配檀香基座好。性相符。如体育金质奖杯配檀香基座好。三、质感设计在造型设计中的作用三、质感设计在造型设计中的作用提高适用性：提高适用性：如在方向盘上包上一层柔软造革如在方向盘上包上一层柔软造革 增加装饰性：增加装饰性：如家电如家电,汽车的涂装工艺。汽车的涂装工艺。达到多样性和经济性：达到多样性和

19、经济性：材料表面装饰用塑料贴面板代替木材材料表面装饰用塑料贴面板代替木材 表现真实性和价值性：表现真实性和价值性：良好的质感决定整体设计的良好的质感决定整体设计的真实性真实性和价值性和价值性一、造型设计与加工工艺一、造型设计与加工工艺u工艺方法：工艺方法： 如手工弯钢板不如机器弯钢板如手工弯钢板不如机器弯钢板 。再如门。再如门结构，采用铸造方法造型的门结构，采用铸造方法造型的门,厚度大厚度大,表面平整性和边缘表面平整性和边缘直线性都较差直线性都较差,且生产周期长。且生产周期长。 u工艺水平：工艺水平：结构结构,材料和工艺方法相同材料和工艺方法相同,但工艺水平不但工艺水平不同同,其效果也不同。其

20、效果也不同。 u新工艺的采用：新工艺的采用：如精密铸件如精密铸件,精密模锻精密模锻,挤压挤压,轧制轧制 u工艺方法综合运用：工艺方法综合运用：同种材料运用不同处理方法可同种材料运用不同处理方法可得到不同效果。得到不同效果。 二、造型设计与装配工艺二、造型设计与装配工艺基本原则：基本原则：1.避免装配时的机械加工避免装配时的机械加工2.应使装配方便应使装配方便 3.应使拆卸方便应使拆卸方便 4.应有正确的装配基面应有正确的装配基面 5.选合适的调整补偿环选合适的调整补偿环 6.应便于起吊应便于起吊 7.自动装配对零件结构的要求自动装配对零件结构的要求 易于定位易于定位 避免工件互相缠结避免工件互

21、相缠结 避免零件相互错位避免零件相互错位 三、造型设计与装饰工艺三、造型设计与装饰工艺1.线形装饰线形装饰明线装饰：明线装饰：采用与主体材料不同装饰材料采用与主体材料不同装饰材料(色彩色彩,材材质质)。汽车装饰条宽度。汽车装饰条宽度20mm,中部及底部装饰条宽度中部及底部装饰条宽度 35mm-45mm。多采用铝合金材质。多采用铝合金材质。 暗线装饰：暗线装饰：色彩与主体完全一致色彩与主体完全一致 2.色带装饰色带装饰喷涂装饰色带喷涂装饰色带 单色带贴装单色带贴装 印刷色带的贴装印刷色带的贴装 3.面板装饰面板装饰 面板位置明显面板位置明显,重要重要,要简洁要简洁,大方大方,美观。美观。 p面板

22、构图规律面板构图规律(1)要避免单调和呆板的对称性分割，。要避免单调和呆板的对称性分割，。(2)采用非对称性分割采用非对称性分割 ，。(3)利用斜线分割，。利用斜线分割，。 (4)应用曲线分割，。应用曲线分割，。 2.面板功能表现形式面板功能表现形式(1)用线包围区分用线包围区分 (2)用括线区分用括线区分 (3)用空格区分用空格区分 (4)用色区区分用色区区分 第二章第二章 金属材料及其加工技术金属材料及其加工技术2.1 常用金属材料及特常用金属材料及特性性一、金属材料的特性及分类一、金属材料的特性及分类1.1.金属材料的特性金属材料的特性具有良好的反射能力、金属光泽及不透明性具有良好的反射

23、能力、金属光泽及不透明性具有良好的塑性变形能力具有良好的塑性变形能力具有良好的导电性、导热性具有良好的导电性、导热性2.2.常用金属材料的分类常用金属材料的分类有色金属有色金属 黑色金属黑色金属 轻金属轻金属重金属重金属分类：分类：按化学成分分为按化学成分分为碳钢和合金钢碳钢和合金钢按含碳量分为按含碳量分为低碳钢，中碳钢，高碳钢低碳钢，中碳钢，高碳钢按质量分为按质量分为普通钢，优质钢，高级优质钢普通钢，优质钢，高级优质钢按用途分为按用途分为结构钢，工具钢，特殊用途钢结构钢，工具钢，特殊用途钢二、钢铁材料二、钢铁材料分类分类工业纯铁工业纯铁钢钢铸铁铸铁（一）工业纯铁（一）工业纯铁C0.9%时时,

24、随着随着C,HB;,。杂质的影响杂质的影响: P;,低温脆性低温脆性;S,FeS+Fe共晶体共晶体熔点熔点987,热脆。热脆。（2 2）碳素结构钢）碳素结构钢1）牌号）牌号表示方法表示方法：Q+最低屈服强度值最低屈服强度值+质量等级符号质量等级符号+脱氧方法符号。脱氧方法符号。Q表示表示“屈服强度屈服强度”，单位是，单位是MPa；质量等级符号为质量等级符号为A、B、C、D。由。由A到到D，其，其P、S含量依含量依次下降，质量提高。脱氧方法符号次下降，质量提高。脱氧方法符号: 沸腾钢沸腾钢F；镇静；镇静钢钢Z；半镇静钢；半镇静钢b；特殊镇静钢；特殊镇静钢TZ举例：举例：Q235AF表示屈服强度为

25、表示屈服强度为235MpaA级沸腾钢。级沸腾钢。2）用途）用途 用于桥梁、建筑、用于桥梁、建筑、各种型钢和铆钉、各种型钢和铆钉、螺钉、螺母等。螺钉、螺母等。（3）优质碳素结构钢）优质碳素结构钢1）牌号）牌号用用两位数字两位数字表示。表示。其中其中两位数字表示平均含碳量两位数字表示平均含碳量的万分数的万分数。举例：举例：45钢表示平均含碳量为钢表示平均含碳量为0.45%的优质碳素结的优质碳素结构钢。高级优质钢在钢号后加字母构钢。高级优质钢在钢号后加字母A，如，如20A。2）分类）分类较高含锰量的优质碳素结构钢较高含锰量的优质碳素结构钢正常含锰量的优质碳素结构钢正常含锰量的优质碳素结构钢3）用途）

26、用途 广泛用于制造机器零件，故又称广泛用于制造机器零件，故又称机械制造用钢机械制造用钢。如如08钢（钢（WC=0.08%）、）、10钢（钢（WC=0.1%）用于制作）用于制作冲压成形的机器外壳、容器、罩子等；冲压成形的机器外壳、容器、罩子等；45钢钢（WC=0.45%）制作轴、齿轮、连杆等。）制作轴、齿轮、连杆等。（4）碳素工具钢）碳素工具钢 1）牌号）牌号 用用“T+数字数字+字母字母”表示，其中，表示，其中，“T”表示碳的汉语拼音字头，数字表示平均含表示碳的汉语拼音字头，数字表示平均含碳量的千分数。碳量的千分数。例如例如T8，表示平均含碳量为表示平均含碳量为0.8%的碳素工具钢。含的碳素工

27、具钢。含锰量较高者，在钢号后标以锰量较高者，在钢号后标以“锰锰”或或“Mn”，如，如“碳碳8锰锰”或或“T8Mn”；若在钢号后面加若在钢号后面加“A”，则表示为高级优质，则表示为高级优质碳素工具钢。碳素工具钢。如如T12A，表示平均含碳量为，表示平均含碳量为1.2%的高的高级优质碳素工具钢级优质碳素工具钢。 制造各种量具、刃具等。如制造各种量具、刃具等。如T7钢（钢（WC=0.7%）主要）主要用于制造手钳、剪刀、凿子、手锤等；用于制造手钳、剪刀、凿子、手锤等；T10钢钢（WC=1%）用于制作钻头、手用钢锯条、简单冷作模）用于制作钻头、手用钢锯条、简单冷作模具等；具等；T12钢用于制作铰刀、锉刀

28、、量具等钢用于制作铰刀、锉刀、量具等 。2）用途）用途2.合金钢合金钢定义：定义：为了改善钢的性能，在钢中加入一种或数种为了改善钢的性能，在钢中加入一种或数种合金元素的钢。合金元素的钢。分类：分类：p合金结构钢合金结构钢：调质钢、弹簧钢、轴承钢：调质钢、弹簧钢、轴承钢 p合金工具钢合金工具钢：刃具钢、磨具钢、量具钢：刃具钢、磨具钢、量具钢p特殊性能钢特殊性能钢：不锈钢、耐热钢等。：不锈钢、耐热钢等。(1)合金元素在钢中的作用合金元素在钢中的作用 常加入的元素有常加入的元素有：Si、Mn、Cr、Ni、W、Ti、Al、Cu、稀土元素稀土元素等。 溶入固溶体中或碳化物中溶入固溶体中或碳化物中,固溶强

29、化固溶强化,提高合金钢的提高合金钢的硬度硬度,强度和耐磨性；强度和耐磨性；改善热处理工艺改善热处理工艺，提高淬透性和回火稳定性，提高淬透性和回火稳定性,细化晶细化晶粒粒,提高性能提高性能;改变钢的平衡状态改变钢的平衡状态,会使奥氏体区加大减小消失。会使奥氏体区加大减小消失。（1）合金结构钢）合金结构钢牌号：牌号：用用“两位数字两位数字+元素符号元素符号+数字数字”表示。两位数字表示。两位数字表示平均含碳量的万分数，元素符号为主加元素，数字表示平均含碳量的万分数，元素符号为主加元素，数字表示该合金元素的百分数，平均质量分数少于表示该合金元素的百分数，平均质量分数少于1.5%时不时不标数标数,平均

30、质量分数为平均质量分数为1.5%2.49%、2.5%3.49%时时,相应地标以相应地标以2、3。滚动轴承钢滚动轴承钢用用“G+Cr+铬含铬含量量”，其中，其中，“G”表示表示“滚动轴承钢滚动轴承钢”。*铬含量以千分铬含量以千分之一为单位。如之一为单位。如“GCr15”的平均含铬量为的平均含铬量为1.5%。 举例：举例：例如例如50Mn2，表示平均含碳量为表示平均含碳量为0.5%，含锰量为，含锰量为2%左右的合金结构钢左右的合金结构钢；高级优质钢在牌号后加字母高级优质钢在牌号后加字母A，如如60Si2MnA。特级优质钢在牌号后加字母特级优质钢在牌号后加字母E，如如30CrMnSiE。按用途分为按

31、用途分为 工程合金结构钢工程合金结构钢-低合金高强度结构钢低合金高强度结构钢机器合金机器合金结构钢结构钢合金弹簧钢合金弹簧钢合金渗碳钢合金渗碳钢合金调质钢合金调质钢合金轴承钢合金轴承钢（3）合金工具钢）合金工具钢牌号牌号：用用“含碳量含碳量+合金元素符号合金元素符号+该元素百分含量该元素百分含量+”表示。当含碳量小于表示。当含碳量小于1.00%时，含碳量用一位数字标明，时，含碳量用一位数字标明，这一位数字表示平均含碳量的千分之几，如这一位数字表示平均含碳量的千分之几，如9SiCr,表示平表示平均含碳量为均含碳量为0.9%，含硅、铬量为，含硅、铬量为1%左右的合金工具钢。左右的合金工具钢。当含碳

32、量大于当含碳量大于1.00%时，不标含碳量。时，不标含碳量。分类：分类：按用途可分为按用途可分为刃具钢、模具钢和量具钢刃具钢、模具钢和量具钢。但实际。但实际应用界限并非绝对应用界限并非绝对(4)特殊性能钢特殊性能钢牌号与合金工具钢相同，当牌号与合金工具钢相同，当C0.03-0.08%时时,前面用前面用0 表示。如表示。如0Cr13 C机械混合物机械混合物; AF+P; 面心立方面心立方体心立方体心立方; 碳化物弥散好于网状碳化物弥散好于网状; 细细晶晶粗晶。粗晶。2.变形条件变形条件p变形温度变形温度：提高变形温度可增大金属材料的塑性并降低：提高变形温度可增大金属材料的塑性并降低变形抗力。但要

33、避免过热和过烧。加工硬化严重会造成裂变形抗力。但要避免过热和过烧。加工硬化严重会造成裂纹。纹。p变形速度：变形速度：单位时间内变形程度。当小于单位时间内变形程度。当小于Va时时,随着随着v 塑性塑性抗力抗力，可锻性，可锻性；当大于；当大于Va时时,机械能转成热能机械能转成热能,塑性塑性，v，塑性，塑性，抗力，抗力，可锻性，可锻性。 p应力状态应力状态: 拉拔时变形材料呈两向压应力和一向拉应力拉拔时变形材料呈两向压应力和一向拉应力状态。模锻时金属材料呈三向压应力状态。变形中三向应状态。模锻时金属材料呈三向压应力状态。变形中三向应力状态中的压应力数目越多力状态中的压应力数目越多,塑性越好塑性越好,

34、抗力稍大抗力稍大,可锻性好。可锻性好。（三）压力加工零件的结构工艺性（三）压力加工零件的结构工艺性 不仅要有良好使用性能不仅要有良好使用性能,还要考虑加工工艺特点还要考虑加工工艺特点,使零件使零件便于加工便于加工,降低成本降低成本,提高生产率。提高生产率。1.自由锻件的结构工艺性自由锻件的结构工艺性2.模锻件结构工艺性模锻件结构工艺性1）合理的分模面）合理的分模面2）加工余量、园角、斜度）加工余量、园角、斜度3）避免高筋、薄壁突起）避免高筋、薄壁突起4）避免深孔、多孔）避免深孔、多孔5）采用锻造焊接结构）采用锻造焊接结构3.冲压件结构工艺性冲压件结构工艺性1）落料和冲孔的要求）落料和冲孔的要求

35、2）弯曲件要求）弯曲件要求3）拉深件要求）拉深件要求4）冲压结构的合理应用）冲压结构的合理应用三、焊接技术及其工艺性三、焊接技术及其工艺性焊接：焊接：通过加热或加压或同时加热又加压通过加热或加压或同时加热又加压,使原子扩散与使原子扩散与结合结合,从而形成一个整体。从而形成一个整体。焊接实质焊接实质：用加热或加压等手段，借助于金属原子的结用加热或加压等手段，借助于金属原子的结合与扩散作用，使分离的金属材料牢固地连接起来。合与扩散作用，使分离的金属材料牢固地连接起来。（一）金属的焊接方法（一）金属的焊接方法分类：分类：根据焊接过程特点的不同，焊接方法可以分为三根据焊接过程特点的不同，焊接方法可以分

36、为三大类。大类。志不强者志不强者, ,智不达智不达 墨翟墨翟压力焊压力焊摩擦焊摩擦焊超声波焊超声波焊爆炸焊爆炸焊扩散焊扩散焊高频焊高频焊钎焊钎焊软钎焊软钎焊硬钎焊硬钎焊熔熔焊焊电弧焊电弧焊电渣焊电渣焊等离子弧焊等离子弧焊电子束焊电子束焊激光焊激光焊手弧焊手弧焊气体保护焊气体保护焊埋弧焊埋弧焊电阻焊电阻焊特点：特点： 1.与铆接比，工艺简单省金属；与铆接比，工艺简单省金属；2. 气密、水密性能好。气密、水密性能好。球形储气罐球形储气罐3.由小拼大，异材焊。由小拼大，异材焊。4.易于控制效率高。易于控制效率高。 (二二)金属材料的焊接性金属材料的焊接性1.焊接性焊接性 定义定义：指在一定的焊接工艺

37、条件下，获得优质焊接接头指在一定的焊接工艺条件下，获得优质焊接接头的难易程度。的难易程度。它包括两方面内容：它包括两方面内容： 接合性能接合性能：即在一定的焊接工艺条件下，形成焊接缺陷的敏感性。使用性能使用性能：即在一定的焊接工艺条件下，焊接接头对使用要求的适应性。 2.影响焊接性的主要因素影响焊接性的主要因素1)金属材料的化学成分。金属材料的化学成分。 钢钢随含碳量增加可焊性变差。随含碳量增加可焊性变差。 2)焊接工艺方法。焊接工艺方法。气焊焊铝及铝合金不好气焊焊铝及铝合金不好;氩弧焊质量好。氩弧焊质量好。3)焊接材料焊接材料:焊条焊丝焊剂直接影响质量焊条焊丝焊剂直接影响质量,焊补铸铁时焊补

38、铸铁时,一般一般焊条质量差焊条质量差,镍基焊条质量可改观。镍基焊条质量可改观。4)焊接的结构型式焊接的结构型式:厚度刚度大的件厚度刚度大的件,易于产生应力和裂纹。易于产生应力和裂纹。5)环境条件环境条件:温度低易于产生应力裂纹温度低易于产生应力裂纹,高温易蠕变。高温易蠕变。6)工艺参数工艺参数:焊接电流焊接电流,焊接速度焊接速度,预热预热,缓冷。缓冷。 3.估算钢焊接性的碳当量法估算钢焊接性的碳当量法碳当量法是简便估算法碳当量法是简便估算法: C C当当越大，钢材热影响区的淬硬和冷硬倾向就越大，越大，钢材热影响区的淬硬和冷硬倾向就越大，焊接性就越差。焊接性就越差。根据经验根据经验: :C C当

39、当0.40.4，焊接性良好，焊接性良好； C C当当0.40.4-0.6-0.6，焊接性中等，焊接性中等； C C当当0.60.6，焊接性较差，焊接性较差。（三）焊接结构工艺性（三）焊接结构工艺性1.焊接方便焊接方便（2）焊缝布置）焊缝布置（3）节省材料）节省材料（4）改善劳动条件容器尽量在外面焊接。）改善劳动条件容器尽量在外面焊接。（5）避免仰焊焊缝）避免仰焊焊缝四、四、 切削加工及工艺性切削加工及工艺性定义：定义：利用刀具切削掉多于金属，获得符合要求的几何形状，尺利用刀具切削掉多于金属，获得符合要求的几何形状，尺寸及表面粗糙度的机械零件。寸及表面粗糙度的机械零件。（一）金属切削加工的分类（

40、一）金属切削加工的分类1.钳工钳工定义：定义：利用各种手工工具对金属材料进行切削加工。利用各种手工工具对金属材料进行切削加工。基本的加工方法：基本的加工方法：划线，锯割，锉削，钻孔，攻丝等。划线，锯割，锉削，钻孔，攻丝等。2.机械加工机械加工定义：定义：通过工人操纵机床对工件进行切削加工。通过工人操纵机床对工件进行切削加工。主要方法：主要方法：车，钻，铣，刨，磨等。车，钻，铣，刨，磨等。（二）金属切削机床分类（二）金属切削机床分类v按加工方式，加工对象分为大类：车床，钻床，镗床，磨床，齿轮加工机床，螺纹加工机床，铣床，刨床，拉床，特种加工机床，锯床，其他机床等。v金属切削机床按照万能程度分类：

41、金属切削机床按照万能程度分类：v1）通用机床（万能机床）：）通用机床（万能机床）：加工多种零件的不同加工多种零件的不同工序。工序。v2）专门化机床：）专门化机床：不同尺寸的这一类或几类零件的不同尺寸的这一类或几类零件的某一种或某几种特定加工工序。某一种或某几种特定加工工序。v3）专用机床：）专用机床：某一种或某几种零件的特定工序。某一种或某几种零件的特定工序。（三）工件材料的切削加工性（三）工件材料的切削加工性1.衡量切削加工难以程度的标准衡量切削加工难以程度的标准U60：一定耐用度下允许切削速度的大小。一定耐用度下允许切削速度的大小。 U60越大，切越大，切削性越好。削性越好。R：表面粗糙度

42、。表面粗糙度。 R越小，切削性越好。越小，切削性越好。2.改善金属材料切削加工性的措施改善金属材料切削加工性的措施u低碳钢和中碳钢通过冷拔降低塑性，提高低碳钢和中碳钢通过冷拔降低塑性，提高U60；u通过热处理改善材料的显微组织；通过热处理改善材料的显微组织；u在不影响材料使用性能的前提下，可加入一些有利于切削在不影响材料使用性能的前提下，可加入一些有利于切削的合金元素，易切钢。的合金元素，易切钢。（四）切削加工零件结构工艺性（四）切削加工零件结构工艺性1.零件结构应该使加工方便零件结构应该使加工方便1）便于装卡）便于装卡2）减少工件安装次数）减少工件安装次数3）减少刀具调整次数）减少刀具调整次

43、数4）采用标准刀具）采用标准刀具5）尽量避免内表面的加工）尽量避免内表面的加工6）便于加工时的进刀和退刀）便于加工时的进刀和退刀2.零件的结构应有力于提高刀具的刚度、寿命和减零件的结构应有力于提高刀具的刚度、寿命和减少切削加工量少切削加工量（1）减少切削加工量）减少切削加工量2）3）使用型材，减少加工量）使用型材，减少加工量2.3金属表面处理与装饰工艺金属表面处理与装饰工艺一、金属材料的表面处理一、金属材料的表面处理 定义：定义：金属材料表面的原子层与某些特定介质的阴离金属材料表面的原子层与某些特定介质的阴离子反应后在金属材料表面生成膜层。子反应后在金属材料表面生成膜层。该层为转化膜。该层为转

44、化膜。转化膜：分为电化学转化膜和化学转化膜两类。转化膜：分为电化学转化膜和化学转化膜两类。(一一)铝及合金的氧化与着色处理铝及合金的氧化与着色处理 1.铝及合金的电化学氧化铝及合金的电化学氧化 过程：过程：铝作阳极氧化铝作阳极氧化,零件作阴极零件作阴极 1)氧化膜的性质氧化膜的性质p氧化膜的多孔性氧化膜的多孔性 p吸附性吸附性 p硬度硬度 p绝缘性和绝热性绝缘性和绝热性 p作有机涂层的底色作有机涂层的底色2.铝及其合金的化学氧化铝及其合金的化学氧化过程：过程：把工件置于含有碱金属和碱金属的铬酸盐溶液中把工件置于含有碱金属和碱金属的铬酸盐溶液中,铝和溶液互相作用。生成氧化铝和氢氧化铝的薄膜。强度

45、铝和溶液互相作用。生成氧化铝和氢氧化铝的薄膜。强度低低,作底层。作底层。3.铝及其合金氧化膜的着色铝及其合金氧化膜的着色1）化学染色法：）化学染色法：把氧化后的制件用有机染料或无机染料把氧化后的制件用有机染料或无机染料的水溶液来染色。的水溶液来染色。 2）整体着色法：）整体着色法：是无机着色方法。可产生金黄色是无机着色方法。可产生金黄色,古铜色古铜色,灰色和黑色灰色和黑色 3）电解着色法：）电解着色法：氧化膜在金属盐的着色液中电解着色氧化膜在金属盐的着色液中电解着色 4）干涉着色法：）干涉着色法：在氧化在氧化,电解着色间加一扩孔步骤电解着色间加一扩孔步骤 (二）钢铁的氧化与磷化处理二）钢铁的氧

46、化与磷化处理1.钢铁的氧化处理钢铁的氧化处理(发黑处理发黑处理) 在浓碱液中煮沸在浓碱液中煮沸,表面生成四氧化三铁，又称发蓝、发表面生成四氧化三铁，又称发蓝、发黑，不氢脆黑，不氢脆,可对弹簧可对弹簧,薄钢片等高强钢发蓝处理。薄钢片等高强钢发蓝处理。2.钢铁的磷化处理钢铁的磷化处理 浸入磷酸盐溶液中浸入磷酸盐溶液中,生成磷酸盐膜，是氧化过程。有生成磷酸盐膜，是氧化过程。有色金属也都可磷化。耐蚀色金属也都可磷化。耐蚀,吸附油吸附油,不影响焊接不影响焊接,绝缘性好。绝缘性好。(三三)铜及铜合金的氧化处理铜及铜合金的氧化处理1.过硫酸盐碱性溶液氧化法过硫酸盐碱性溶液氧化法过程：过程：过硫酸盐碱性溶液由

47、氢氧化钠和过硫酸盐组成。过硫酸盐碱性溶液由氢氧化钠和过硫酸盐组成。经经60-65浸煮五分钟后浸煮五分钟后,生成黑色氧化膜。生成黑色氧化膜。2.铜氨溶液化学氧化法铜氨溶液化学氧化法：适于黄铜件适于黄铜件,膜为蓝黑色。膜为蓝黑色。3.古铜色化学氧化铜镀层古铜色化学氧化铜镀层：镀铜后在硫酸中活化再以过镀铜后在硫酸中活化再以过硫酸盐碱性溶液氧化。硫酸盐碱性溶液氧化。4.碱性溶液电化学氧化法碱性溶液电化学氧化法：工件为阳极工件为阳极,在氢氧化钠中通在氢氧化钠中通电。电。二、金属材料的表面装饰二、金属材料的表面装饰1.镀层装饰技术镀层装饰技术 在金属表面形成有色金属特性的镀层。增加耐蚀在金属表面形成有色金

48、属特性的镀层。增加耐蚀,耐磨耐磨,增强色彩增强色彩,光泽。镀层装饰金属有光泽。镀层装饰金属有Cu,Ni,Cr,Fe,Zn,Sn,Al等等及其合金。及其合金。2.涂层装饰技术涂层装饰技术 表面以有机物为主体的涂层，干燥成膜。作用：保护表面以有机物为主体的涂层，干燥成膜。作用：保护;装饰装饰;特殊作用特殊作用,如隔热绝缘。如隔热绝缘。3.搪瓷被覆技术搪瓷被覆技术 用玻璃质材料在金属制品表面形成被覆层用玻璃质材料在金属制品表面形成被覆层,然后在然后在800烧制。铁烧制。铁,铜铜,铝铝,金等都可用此法。金等都可用此法。三、其他面饰工艺三、其他面饰工艺(一一)表面精加工表面精加工1.切削与研削。切削与研

49、削。2.研磨研磨(机械研磨机械研磨,电解研磨电解研磨,化学研磨化学研磨)。3.蚀刻。蚀刻。(二二)其他表面装饰方法其他表面装饰方法1.层压塑料薄膜层压塑料薄膜 过程：过程：用层压法把塑料薄膜粘结在钢板上用层压法把塑料薄膜粘结在钢板上,制成薄膜钢板。制成薄膜钢板。薄膜材料有薄膜材料有：丙烯酸树脂膜丙烯酸树脂膜,氯乙烯膜氯乙烯膜,聚乙烯膜聚乙烯膜,聚氟乙烯膜。聚氟乙烯膜。 2.热浸涂层热浸涂层定义：定义：把金属件浸入熔融金属液中获得涂层。常用的把金属件浸入熔融金属液中获得涂层。常用的方法有方法有热浸锌层，热浸锡层，热浸涂铅。热浸锌层，热浸锡层，热浸涂铅。3.暂时性防护涂层暂时性防护涂层 其主要材料

50、是防锈油防锈纸其主要材料是防锈油防锈纸,可剥性塑料。可剥性塑料。 第三章第三章 工程塑料及其加工技术工程塑料及其加工技术3.1 常用塑料及性能常用塑料及性能一、高分子化合物及工程塑料一、高分子化合物及工程塑料定义：定义：是以高分子化合物为主要组分的材料，又称为高是以高分子化合物为主要组分的材料，又称为高分子化合物或聚合物。分子化合物或聚合物。 高分子化合物的组成：高分子化合物的组成：由简单的结构单元重复连接而由简单的结构单元重复连接而成。如由乙烯合成聚乙烯成。如由乙烯合成聚乙烯: CH2=CH2+CH2=CH2+ -CH2-CH2-CH2-CH2- ,聚乙烯分子链聚乙烯分子链CH单体：单体：组