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1、机械工程材料与热加工课程概论第1页，本讲稿共20页-工程材料工程材料机械制造基础机械制造基础机械制造基础机械制造基础-热加工工艺基础热加工工艺基础-机械加工工艺基础机械加工工艺基础第2页，本讲稿共20页课程的性质和任务课程的性质和任务工工程程材材料料与与热热加加工工基基础础是是机机械械类类、近近机机械械类类各各专专业学生必修的一门业学生必修的一门技术基础课技术基础课。本课程的任务是本课程的任务是:l）工程材料的性能：）工程材料的性能：以力学性能为主，还要考虑以力学性能为主，还要考虑物理性能、化学性能及工艺性能；物理性能、化学性能及工艺性能；2）金属学基本理论：）金属学基本理论：使学生获得有关工
2、程材料的使学生获得有关工程材料的基本理论和基本知识；常用工程材料成分组织基本理论和基本知识；常用工程材料成分组织性能应用之间关系的一般规律性能应用之间关系的一般规律3）热处理方面：）热处理方面：掌握钢的热处理基本原理和工艺，掌握钢的热处理基本原理和工艺，掌握热处理各种工艺方法的目的，以便正确选用掌握热处理各种工艺方法的目的，以便正确选用热处理工艺方法，合理安排工艺路线。热处理工艺方法，合理安排工艺路线。http:/www.gangban- 第3页，本讲稿共20页课程的性质和任务课程的性质和任务4）常用工程材料：）常用工程材料：掌握常用的工业用钢、铸铁、掌握常用的工业用钢、铸铁、非铁金属及其合金
3、的成分、组织、性能和用途；了非铁金属及其合金的成分、组织、性能和用途；了解工程塑料、橡胶、陶瓷、复合材料等常用非金属解工程塑料、橡胶、陶瓷、复合材料等常用非金属材料的分类、性能和用途，以便合理选用工程材料。材料的分类、性能和用途，以便合理选用工程材料。5）热加工基础：）热加工基础：掌握铸造、锻压和焊接的特点及掌握铸造、锻压和焊接的特点及应用范围，掌握金属的铸造性能、锻造性能和焊接应用范围，掌握金属的铸造性能、锻造性能和焊接性能；能初步分析各种热加工零件的结构工艺性，性能；能初步分析各种热加工零件的结构工艺性，具有初步选择零件毛坯的能力。具有初步选择零件毛坯的能力。6）零件材料与毛坯的选择：）零
4、件材料与毛坯的选择：熟悉常用工程材料的熟悉常用工程材料的生产工艺过程，正确选择零件的材料、毛坯，并初生产工艺过程，正确选择零件的材料、毛坯，并初步安排热处理在工艺过程中的位置。合理选用工程步安排热处理在工艺过程中的位置。合理选用工程材料的初步能力。材料的初步能力。第4页，本讲稿共20页教学方法教学方法 本本课课程程内内容容主主要要是是建建立立在在实实验验观观察察和和工工业业实实践践基基础础之之上上,以以实实质质性性和和规规律律性性的的描描述述为为主主,涉涉及及面面较较宽。宽。*着重理解教学内容着重理解教学内容,尽量避免死记硬背。尽量避免死记硬背。*配合实验及多媒体信息配合实验及多媒体信息,帮助
5、和加深理解教学内容。帮助和加深理解教学内容。*利用网络交流教学信息利用网络交流教学信息,如查阅资料、习题解答等。如查阅资料、习题解答等。第5页，本讲稿共20页课程教学形式课程教学形式 课课程程教教学学形形式式包包括括理理论论教教学学、实实验验教教学学、课课堂堂讨讨论论、自自学学、辅辅导导等等方方式式，其其中中理理论论教教学学以以CAI为为手手段段主要讲授重点和难点。主要讲授重点和难点。第6页，本讲稿共20页课程教学要求的层次课程教学要求的层次本课程教学内容的要求分为本课程教学内容的要求分为:掌握、熟悉、了解三个层次。掌握、熟悉、了解三个层次。实验内容按实验内容按:分析、观察、掌握三个层次要求。
6、分析、观察、掌握三个层次要求。第7页，本讲稿共20页教学内容教学内容 理论教学理论教学绪论绪论第一章第一章金属的力学性能金属的力学性能第二章第二章 属的晶体结构与结晶属的晶体结构与结晶第三章第三章铁碳合金相图铁碳合金相图 第四章第四章 钢的热处理钢的热处理 第五章第五章 工业用钢工业用钢第六章第六章 铸铁铸铁第七章第七章非铁金属及其合金非铁金属及其合金第八章第八章非金属材料非金属材料第九章第九章铸造生产铸造生产第十章第十章 锻压生产锻压生产第十二章第十二章 焊接焊接第十三章第十三章 零件毛坯的选择与材料的选用零件毛坯的选择与材料的选用 第8页，本讲稿共20页教材与学时安排教材与学时安排教材教材
7、:工程材料与热加工基础工程材料与热加工基础主编：程晓宇主编：程晓宇理论授课学时理论授课学时:58学时学时实验学时实验学时:6学时学时第9页，本讲稿共20页金属材料金属材料非金属材料非金属材料课程概论课程概论工程材料的分类工程材料的分类钢铁材料钢铁材料非铁金属非铁金属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第10页，本讲稿共20页课程概论课程概论铸造性能铸造性能 可锻性能可锻性能可焊性能可焊性能切削加工性能切削加工性能热处理性工艺性热处理性工艺性 工程材料的性能工程材料的性能 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第11页，本讲稿共20页机械
8、零件加工工艺机械零件加工工艺材材料料毛坯零件铸造铸造锻压锻压焊接焊接粉末冶金切削加工型材热处理热处理第12页，本讲稿共20页材料的发展材料的发展 公元前1200年左右，人类进入了铁器器时代代，开始使用的是铸铁，以后制钢工业迅速发展，称为1818世纪产业革命的重要内容和物质基础。世纪产业革命的重要内容和物质基础。如图由于铁的熔点较高（1538），其出现时间较晚。左图为伊朗出土的铁制器皿。图为铁矿石。铁矿在地球上比铜矿要丰富的多。第13页，本讲稿共20页材料的发展材料的发展20世纪中叶以来，科学技术突飞猛进，日新月异，作为“发明之母”和“产业的粮食”的新材料研制更是异常活跃，出现了称之为“高分子时
9、代高分子时代”、“半导体时代半导体时代”、“先进陶瓷时代先进陶瓷时代”和和“复合材料时代复合材料时代”等种种提法。在当今新技术革命波及整个国际社会的浪潮冲击下，人类进入了一个“材料革命”的新时代。http:/www.gangban- 第14页，本讲稿共20页材料的发展材料的发展金属材料金属材料金属具有正的电阻温度系数，通常有良好的导电性、导热性、延展性、高的密度和高的光泽。包括纯金属和以金属元素为主的合金。在工程领域有把金属及其合金分为两类：（1）黑色金属，即铁和铁基合金（钢铁及合金钢）；（2）有色金属，黑色金属以外的所有金属及其合金，常见有铝及铝合金，铜及铜合金等。金属材料一般有良好的综合机
10、械性能（强度、塑性和韧性等），是工程领域应用最广的材料。金属材料是当今工程领域应用最广的材料第15页，本讲稿共20页材料的发展材料的发展高分子材料高分子材料 又称聚合物，包括天然高分子材料（木材、棉、麻等）和合成高分子材料（塑料，合成橡胶等）。其主要组分高分子化合物是有许多结构相同的结构单元相互连接而成。它具有较高的强度、良好的塑性、较强的耐腐蚀性、绝缘性和低密度等优良性能。高分子材料发明虽晚，但异军突起，因其物美价廉，在工程材料中应用越来越广。http:/www.gangban- 第16页，本讲稿共20页材料的发展材料的发展复合材料复合材料由两种或两种以上材料组成，其性能是它的组成材料所不具
11、备的。复合材料可以有非同寻常的刚度、强度、高温性能和耐蚀性。按基本材料分类，它可分为金属基复合材料、陶瓷基复合材料和聚合物基复合材料等。复合材料具有极其优异性能，质轻，强度高，韧性好，可制作运动器材，而在航空航天领域更是无可替代。第17页，本讲稿共20页零件的毛坯零件的毛坯铸造毛坯铸造毛坯熔炼金属，制造铸型，熔炼金属，制造铸型，并将熔融金属浇入铸并将熔融金属浇入铸型，凝固后获得一定型，凝固后获得一定形状和性能铸件的成形状和性能铸件的成形方法，称为铸造形方法，称为铸造。第18页，本讲稿共20页零件的毛坯零件的毛坯锻造毛坯锻造毛坯锻压是对坯料施加外力，使其产生塑性变锻压是对坯料施加外力，使其产生塑
12、性变形、改变尺寸、形状及改善性能，用以制形、改变尺寸、形状及改善性能，用以制造机械零件、工件或毛坯的成形加工方法。造机械零件、工件或毛坯的成形加工方法。它是锻造与冲压的总称，属于压力加工的它是锻造与冲压的总称，属于压力加工的范畴。范畴。第19页，本讲稿共20页零件的毛坯零件的毛坯焊接结构焊接结构焊接的接的实质是使两个分离的物体通是使两个分离的物体通过加加热或加或加压，或两者并用，或两者并用，在用或不用填在用或不用填充材料的条件下借助于原子间或分子间充材料的条件下借助于原子间或分子间的联系与质点的扩散作用形成一个整体的联系与质点的扩散作用形成一个整体的过程。的过程。汽车一厂车身车间POLO底盘焊接焊接第20页，本讲稿共20页