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工程材料与热加工基础III授课教师：周金堂 材 料 科 学 与 技术 学 院,绪论,一、本课程研究的对象 材料是推动人类进步的物质基础。历史学家根据材料来划分历史时代石器、青铜、铁器时代。这说明材料的发展，标志着社会的进步和发展。,石器,宏观性能是由微观的组织结构决定的，而组织结构又取决于化学成分、加工工艺，所以本课程还重点研究：金属材料的化学成分、内部组织、加工工艺(热处理、塑性变形）与性能之间相互关系及规律性。研究改变材料性能的途径。金属材料的成型工艺,金属材料有好的性能：,使用性能（力学、物理、化学）和工艺性能（成形性）,本课程主要研究工程材料中的一部分金属材料。,l）工程材料的性能：以力学性能为主，还要考虑物理性能、化学性能及工艺性能；2）金属学基本理论：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 性能 应用之间关系的一般规律。3）热处理工艺：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，以便正确选用热处理工艺方法，合理安排工艺路线。,二、本课程的性质,是机械类、近机械类各专业重要的技术基础课。,三、课程的内容,4）常用工程材料：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；5）热加工基础：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；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。6）零件材料与毛坯的选择：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。,与专业课更相似，运用数学公式推导较少，借助图表文字表达叙述性强，有相应的理论基础，与生产实践结合较多。,四、课程的特点,五、学习中注意的几个问题,1、掌握重要的概念、规律、基础理论2、理论联系实际3、注意自己能力的培养4、较快的适应这类课程的学习。,六、学习后应达到的要求,1、根据零件的性能要求，能初步合理的选用金属材料。2、能较合理的安排典型零件的加工工艺路线及正确确定热处理工艺方法。3、了解和掌握铸造、锻压和焊接成形的理论基础，各种常见成形工艺方法的原理、特点及适用范围，达到能够在实际生产中合理选择毛坯成形工艺。,第一章 工程材料及力学性能,1-1工程材料及其分类一、工程材料概念 工程材料制造工程结构、机器零件和工具的固体材料。工程材料学涉及的范围只是固体材料中有关工程结构、机器零件和工具制造，并且主要要求力学性能的材料，并研究这些材料的化学成分、组织结构、加工工艺、性能和应用之间的关系。,二、工程材料的分类,1、金属材料,金属材料是最重要的工程材料，包括金属和以金属为基的合金。最简单的金属材料是纯金属。工程应用的金属材料，原子间的结合键基本上为金属键，皆为金属晶体材料。工业上把金属和其合金分为两大部分:（1）黑色金属 铁和以铁为基的合金(钢、铸铁和铁合金)；（2）有色金属 黑色金属以外的所有金属及其合金。,在四类工程材料中，应用最广、用量最大、承载能力最高的仍是黑色金属。有色金属中的轻金属铝、钛、镁及其合金在航空航天工业中有重要意义。,陶瓷是一种或多种金属元素同一种非金属元素(通常为氧)的化合物。非金属元素原子同金属原子化合时形成很强的离子键，同时也存在有一定成分的共价键，但离子键是主要的。例如MgO晶体中,离子键占84%,共价键占16%。也有一些特殊陶瓷以共价键为主。陶瓷材料属于无机非金属材料，主要为金属氧化物和金属非氧化合物。由于大部分无机非金属材料含有硅和其它元素的化合物，所以又叫做硅酸盐材料,2.陶瓷材料,普通陶瓷硅、铝的氧化物以及硅酸盐特种陶瓷人工氧化物、碳化物、氮化物的共混物等的烧结材料金属陶瓷金属粉末与陶瓷粉末的烧结材料,按用途可分为三类：,硬度极高，高耐磨性，高耐蚀性，高抗氧化能力，高弹性模量；缺点是塑性极低，太脆。,力学性能的特点,高分子材料为有机合成材料，亦称聚合物。它具有较高的强度，良好的塑性，较强的耐腐蚀性能，很好的绝缘性，以及重量轻等优良性能，在工程上是发展最快的一类新型结构材料。,3.高分子材料,高分子材料是以高分子化合物为主要组成部分的材料。高分子化合物是指由一种或多种低分子化合物聚合而成的，相对分子质量很大的化合物,亦称聚合物、高聚物。每个大分子皆包含有大量结构相同、相互连接的链节。有机物质主要以碳元素(通常还有氢)为其结构组成，在大多数情况下它构成大分子的主链。大分子内的原子之间由很强的共价键结合，而大分子与大分子之间的结合力为较弱的范德瓦尔斯力,天然高分子,合成高分子（按用途分）,塑料,橡胶,