《工程材料及成形技术》教案 本课程有11章构成，有5部分组成，即 第一部分：工程材料基础理论部分 第0章：绪论 第】意：工程材料的结构与性能 第)音 :金属材料 第3章：钢的热处 的结晶与二元相图 第二部分：实际材料部分 第4章：工程材料 第三部分：材料成形技术部分 第5章：金属的液态成型 第 的塑性成开 第7章：金属的焊接成形 第8章：非金属材料成形 第四部分：新材料新工艺部分 第9竞：新材料及其新工艺 第五部分：工程材料及成形方法选用部分 第10章：机械零件材料及成形工艺的选用 第0章绪论 0.1材料与成形技术 0.1.1什么是材料 材料是指人类用以制造各种有用器件的物质。 012材料的作用？ 材料是人类生产和生活所必须的物质基础。 没有半导体材料的工业化生产，就不可能有目前的计算机技术 没有高温高强度的结构材料，就不可能有今天的航空工业和字航工业 没有低消耗的光导纤维，也就没有现代的光纤通讯。 新中国成立后，我国的材料工业发展迅速。先后建起了鞍山、攀枝花、宝钢等大型钢 铁基地。钢产量由49年的15.8万吨上升到现在的5.0亿吨。 新中国成立后，原子弹、氢弹的爆炸，卫星、飞船的上天等都说明了我国在材料的开 发、研究及应用等方面有了飞跃的发展。 中国的航天事业“神舟”5号、6号载人飞船 0.1.3人类对材料的认识在逐步深入 1863年，光学显微镜首次应用于金属研究，诞生了金相学，使人们能够将材料的宏 观性能与微观组织联系起来。 1912年发现了X射线对晶体的作用并在随后被用于晶体衍射分析，使人们对固体材 料微观结构的认识从最初的假想到科学的现实 0.1.4材料的发展历程 初级阶段：以天然材料为主： 成熟阶段：以钢铁为代表的传统材料：
《工程材料及成形技术》教案 本课程有 11 章构成，有 5 部分组成，即： 第一部分：工程材料基础理论部分 第 0 章：绪论 第 1 章：工程材料的结构与性能 第 2 章：金属材料的结晶与二元相图 第 3 章：钢的热处理 第二部分：实际材料部分 第 4 章：工程材料 第三部分：材料成形技术部分 第 5 章：金属的液态成型 第 6 章：金属的塑性成形 第 7 章：金属的焊接成形 第 8 章：非金属材料成形 第四部分：新材料新工艺部分 第 9 章：新材料及其新工艺 第五部分：工程材料及成形方法选用部分 第 10 章：机械零件材料及成形工艺的选用 第 0 章 绪论 0.1 材料与成形技术 0.1.1 什么是材料？ 材料是指人类用以制造各种有用器件的物质。 0.1.2 材料的作用？ 材料是人类生产和生活所必须的物质基础。 没有半导体材料的工业化生产，就不可能有目前的计算机技术. 没有高温高强度的结构材料，就不可能有今天的航空工业和宇航工业。 没有低消耗的光导纤维，也就没有现代的光纤通讯。 新中国成立后，我国的材料工业发展迅速。先后建起了鞍山、攀枝花、宝钢等大型钢 铁基地。钢产量由 49 年的 15.8 万吨上升到现在的 5.0 亿吨。 新中国成立后，原子弹、氢弹的爆炸，卫星、飞船的上天等都说明了我国在材料的开 发、研究及应用等方面有了飞跃的发展。 中国的航天事业“神舟”5 号、6 号载人飞船 0.1.3 人类对材料的认识在逐步深入 1863 年，光学显微镜首次应用于金属研究，诞生了金相学，使人们能够将材料的宏 观性能与微观组织联系起来。 1912 年发现了 X-射线对晶体的作用并在随后被用于晶体衍射分析，使人们对固体材 料微观结构的认识从最初的假想到科学的现实。 0.1.4 材料的发展历程 初级阶段：以天然材料为主； 成熟阶段：以钢铁为代表的传统材料；
高技术阶段：以复合材料为代表的新材料 01.5材料科学是以材料为研究对象的一门科学 主要研究内容： ()研究材料的化学组成、结构与性能的关系： (②)研究材料的形成机理和制取方法： (3)研究材料物理性能的测试方法和技术： (④)分析材料的损坏机理： (⑤)研究材料的合理加工方法和最佳使用方案 0.2工程材料的分类 0.2.1金属材料 金属材料可以分为：黑色金属和有色金属两大类，有色金属包括：轻金属，重金属，贵 金属，稀有金属 以金属键结合为主，具有良好的导电性、导热性、延展性和金属光泽用量最大 应用最广泛。 铁及铁合金称为黑色金属，即钢铁材料，其世界年产量已达12亿吨，在机械产品中 的用量已占整个用材的60%以上。 0.2.2陶瓷材料 特点： 共价键和离子键为主：熔点高、 硬度高、耐腐蚀、脆性大 分为传统陶瓷、特种陶瓷和金属陶瓷三类。 传统陶瓷又称普通陶瓷，是以天然材料（如黏土、石英、长石等）为原料的陶瓷，主要 用作建筑材料使用。特种陶瓷又称精细陶瓷，是以人工合成材料为原料的陶瓷，常用作工 程上的耐热、耐蚀、耐磨零件。 0.2.3高分子材料 以分子键和共价键为主：塑性、耐蚀性、电绝缘性、减振性好，密度小。包括塑料 橡胶及合成纤维等。 高分子材料在机械、电气、纺织、汽车、飞机、轮船等制造工业和化学、交通运输、 航空航天第工业中被广泛应用」 0.2.4复合材料 是把两种 两种以上不同性质或不同结构的材料以微观或宏观的形式组合在一起而 形成的材料。 (a)金属基复合材料 (b陶瓷基复合材料 (c)高分子复合材料 现代航空发动机燃 光室温度最高的材料就是通过粉末治金法制备的氧化物粒子弥散 强化的镍基合金复合材料。很多高级游艇、赛艇及体育器械等是由碳纤维复合材料制成的， 它们具有重量轻，弹性好，强度高等优点。 03工程材料与成形技术的应用与发展 随若经济的飞速发展和科学技术的进步，对材料的要求越来越苛刻，结构材料向高比 强、高刚度、高韧性 耐高温、耐腐蚀、抗辐照和多功能方向发展 新材料在不断地涌现。 0.4在机械制造业中的地位
高技术阶段：以复合材料为代表的新材料 0.1.5 材料科学是以材料为研究对象的一门科学 主要研究内容： ⑴ 研究材料的化学组成、结构与性能的关系； ⑵ 研究材料的形成机理和制取方法； ⑶ 研究材料物理性能的测试方法和技术； ⑷ 分析材料的损坏机理； ⑸ 研究材料的合理加工方法和最佳使用方案。 0.2 工程材料的分类 0.2.1 金属材料 金属材料可以分为：黑色金属和有色金属两大类，有色金属包括：轻金属,重金属,贵 金属,稀有金属。 以金属键结合为主 ，具有良好的导电性、导热性、延展性和金属光泽; 用量最大、 应用最广泛。 铁及铁合金称为黑色金属，即钢铁材料，其世界年产量已达 12 亿吨，在机械产品中 的用量已占整个用材的 60%以上。 0.2.2 陶瓷材料 特点：以共价键和离子键为主；熔点高、硬度高、耐腐蚀、脆性大 ； 分为传统陶瓷、特种陶瓷和金属陶瓷三类。 传统陶瓷又称普通陶瓷, 是以天然材料(如黏土、石英、长石等)为原料的陶瓷, 主要 用作建筑材料使用。特种陶瓷又称精细陶瓷，是以人工合成材料为原料的陶瓷，常用作工 程上的耐热、耐蚀、耐磨零件。 0.2.3 高分子材料 以分子键和共价键为主；塑性、耐蚀性、电绝缘性、减振性好，密度小。包括塑料、 橡胶及合成纤维等。 高分子材料在机械、电气、纺织、汽车、飞机、轮船等制造工业和化学、交通运输、 航空航天等工业中被广泛应用。 0.2.4 复合材料 是把两种或两种以上不同性质或不同结构的材料以微观或宏观的形式组合在一起而 形成的材料。 （a） 金属基复合材料 （b） 陶瓷基复合材料 （c） 高分子复合材料 现代航空发动机燃烧室温度最高的材料就是通过粉末冶金法制备的氧化物粒子弥散 强化的镍基合金复合材料。很多高级游艇、赛艇及体育器械等是由碳纤维复合材料制成的， 它们具有重量轻，弹性好，强度高等优点。 0.3 工程材料与成形技术的应用与发展 随着经济的飞速发展和科学技术的进步，对材料的要求越来越苛刻，结构材料向高比 强、高刚度、高韧性、耐高温、耐腐蚀、抗辐照和多功能方向发展。 新材料在不断地涌现。 0.4 在机械制造业中的地位
机械工业是材料应用的重要领域。 随着机械工业的发展，对产品的要求越来越高。 在产品设计与制造过程中，会遇到越来越多的材料及材料加工方面的问题。 要求机械工程技术人员掌握必要的工程材料及成形技术知识，具备正确选择材料和加 工方法、合理安排加工工艺路线的能力。 0.5本课程的性质、任务及学习方法 0.5.1课程性质：是机械类和近机类各专业的技术基础课。 0.5.2课程任务： ()初步掌握工程材料及成形技术的一般知识： (2)建立工程材料的化学成分、组织结构、加工工艺与性能之间的关系。 (3)初步掌握常用材料的用途和成形加工工艺： 举例说键整之盾爽隳定加工方法、妥善安排加工工艺路线的能力。 ①化学成分（成分）：组成材料各元素在材料中的浓度。 ②组织：用肉眼或借助于不同放大倍数的显微镜所观察到的金属内部的情景。 习惯上把用肉眼或几十倍放大镜观察到的组织称低倍组织或宏观组织。 放大100-1000倍的组织称高倍组织或显微组织。在电子显微镜下放大几千至几十万 倍的组织称精细组织或电镜组织。钢的宏观组织、显微组织和电镜组织（图） ③结构：材料中各原子的具体组合状态，一般通过X-射线衍射或透射电镜研究。 主要参考书： ()机械制造基础（上）一一工程材料及热加工工艺基础，候书林主编，中国林业出 鞋材鞋及热加工工艺基础辅助教材 服绩评是纷摆 平时（作业，提问和课堂纪律）成绩占10%，实验成绩占10%，期末考试成绩占80%
机械工业是材料应用的重要领域。 随着机械工业的发展，对产品的要求越来越高。 在产品设计与制造过程中，会遇到越来越多的材料及材料加工方面的问题。 要求机械工程技术人员掌握必要的工程材料及成形技术知识，具备正确选择材料和加 工方法、合理安排加工工艺路线的能力。 0.5 本课程的性质、任务及学习方法 0.5.1 课程性质：是机械类和近机类各专业的技术基础课。 0.5.2 课程任务： ⑴ 初步掌握工程材料及成形技术的一般知识； ⑵ 建立工程材料的化学成分、组织结构、加工工艺与性能之间的关系。 ⑶ 初步掌握常用材料的用途和成形加工工艺； ⑷ 初步具备合理选材、正确确定加工方法、妥善安排加工工艺路线的能力。 举例说明工艺-组织-性能之间关系 ①化学成分(成分)：组成材料各元素在材料中的浓度。 ②组织：用肉眼或借助于不同放大倍数的显微镜所观察到的金属内部的情景。 习惯上把用肉眼或几十倍放大镜观察到的组织称低倍组织或宏观组织。 放大 100-1000 倍的组织称高倍组织或显微组织。在电子显微镜下放大几千至几十万 倍的组织称精细组织或电镜组织。钢的宏观组织、显微组织和电镜组织（图） ③ 结构：材料中各原子的具体组合状态，一般通过 X-射线衍射或透射电镜研究。 主要参考书： ⑴ 机械制造基础（上）——工程材料及热加工工艺基础，候书林主编，中国林业出 版社 ⑵ 工程材料及热加工工艺基础辅助教材 成绩评定方法： 平时（作业，提问和课堂纪律）成绩占 10%，实验成绩占 10%，期末考试成绩占 80%