1、课程绪论教材与学时安排教材与学时安排 教材教材 : :机械工程材料及其成形技术基础 理论授课学时理论授课学时 : : 3232学时学时 实验学时实验学时 : : X学时学时课程的性质和任务课程的性质和任务 机械工程材料及其成型技术机械工程材料及其成型技术是机械类、是机械类、近机械类各专业学生必修的一门近机械类各专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：以以力学性能力学性能为主，还要为主，还要考虑物理性能、化学性能及考虑物理性能、化学性能及工艺性能工艺性能； 2）金属学基本理论：）金属学基本理论：使学生获得有关工程材使学生获得
2、有关工程材料的基本理论和基本知识；常用工程材料成料的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分组织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，以工艺，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，合理安排工艺便正确选用热处理工艺方法，合理安排工艺路线。路线。 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、非掌握常用的工业用钢、铸铁、非铁金属及其合金的成分、组织、性能和用途；以便合铁金属及其合金的成分、组织、性能和
3、用途；以便合理选用工程材料。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应掌握铸造、锻压和焊接的特点及应用范围，掌握金属的铸造性能、锻造性能和焊接性能；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能初步分析各种热加工零件的结构工艺性结构工艺性，具有初步，具有初步选择零件毛坯的能力。选择零件毛坯的能力。 6）零件材料与毛坯的选择：）零件材料与毛坯的选择：熟悉常用工程材料的生熟悉常用工程材料的生产工艺过程，产工艺过程，正确选择零件的材料、毛坯，并初步安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。排热处理在工艺过程中的位
4、置。合理选用工程材料的合理选用工程材料的初步能力。初步能力。教学方法教学方法 本课程内容主要是建立在本课程内容主要是建立在实验观察实验观察和和工业实工业实践践基础之上基础之上,以以实质性实质性和和规律性规律性的描述为主的描述为主,涉及面涉及面较宽。较宽。*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：如查阅资料、习题解答等。利用网络交流：如查阅资料、习题解答等。 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: 了解、熟
5、悉、掌握三个层次。了解、熟悉、掌握三个层次。 实验内容按实验内容按: 观察、分析、掌握三个层次要求。观察、分析、掌握三个层次要求。教学内容教学内容 理论教学理论教学第一讲第一讲 绪论绪论第二讲第二讲材料的性能材料的性能第三讲第三讲材料的结构材料的结构第四讲第四讲材料的凝固材料的凝固第五讲第五讲铁碳合金相图铁碳合金相图第六讲第六讲金属热处理技术金属热处理技术第七讲第七讲常用钢和铁材料常用钢和铁材料第八讲第八讲铸造成形铸造成形第九讲第九讲塑性成形塑性成形第十讲第十讲焊接成形焊接成形第十一讲第十一讲典型零件的选材与失效分析典型零件的选材与失效分析-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
6、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机械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*内容概述内容概述 课程教
7、学概括来讲，就是要求我们掌握以下课程教学概括来讲，就是要求我们掌握以下内容：内容： 材料角度：材料角度： ( 材料四要素材料四要素 ) 材料的组成与结构，材料的组成与结构， 材料的制备与加工，材料的制备与加工， 材料的性能，材料的性能， 材料的使用性能。材料的使用性能。(Performance） 加工角度：加工角度： 工艺性能（结构工艺性）工艺性能（结构工艺性）材料的发展材料的发展 公元前1200年左右，人类进入了铁器时代铁器时代，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
8、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。 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“高分子时代高分子时代”、“半导体时代半导体时代”、“先进陶瓷时先进陶瓷时代代”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。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
9、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。 材料
10、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。 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。 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
11、力，使其产锻压是对坯料施加外力，使其产生塑性变形、改变尺寸、形状及生塑性变形、改变尺寸、形状及改善性能，用以制造机械零件、改善性能，用以制造机械零件、工件或毛坯的成形加工方法。它工件或毛坯的成形加工方法。它是锻造与冲压的总称，属于压力是锻造与冲压的总称，属于压力加工的范畴。加工的范畴。零件的毛坯零件的毛坯 焊接结构焊接结构焊接的实质是使两个分离的物体焊接的实质是使两个分离的物体通过加热或加压，或两者并用，通过加热或加压，或两者并用，在用或不用填充材料的条件下借在用或不用填充材料的条件下借助于原子间或分子间的联系与质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过点的扩散作用形成一个整体
12、的过程。程。汽车一厂车身车间POLO底盘焊接焊接材料四要素相互关系材料四要素相互关系: :控控性性控控构构控控形形力学性能力学性能物理性能物理性能化学性能化学性能近终形近终形表面完整性表面完整性尺寸精度尺寸精度宏观组织（晶宏观组织（晶 粒粒 形态与尺寸）形态与尺寸）微观组织（亚晶微观组织（亚晶 界、枝晶间距、界、枝晶间距、 次生相）次生相）强化相的形态、强化相的形态、 尺寸及分布尺寸及分布多相合金的相结多相合金的相结 构构组织均匀性组织均匀性成分均匀性（宏成分均匀性（宏 观与微观偏析）观与微观偏析）组织致密性组织致密性夹杂、气孔等夹杂、气孔等应力、变形、开应力、变形、开 裂等裂等晶体结构缺陷（晶体结构缺陷（ 点缺陷、位错、点缺陷、位错、 孪晶等）孪晶等）非晶、微晶、纳非晶、微晶、纳 米晶及非平衡晶米晶及非平衡晶设计（成分组织）设计（成分组织） 合合 成成 材料科学与工程材料科学与工程 加加 工工 End !
