机械工程材料与热加工课程概论

工程材料与热加工基础—程晓宇《工程材料与热加工基础》课程概论机械工程系金工教研室工程材料与热加工基础—程晓宇Ⅰ--工程材料机械制造基础机械制造基础Ⅱ--热加工工艺基础Ⅲ--机械加工工艺基础工程材料与热加工基础—程晓宇课程的性质和任务•工程材料与热加工基础是机械类、近机械类各专业学生必修的一门技术基础课。•本课程的任务是:•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：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－性能－应用之间关系的一般规律•3）热处理方面：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。工程材料与热加工基础—程晓宇课程的性质和任务•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；了解工程塑料、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。•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。工程材料与热加工基础—程晓宇教学方法本课程内容主要是建立在实验观察和工业实践基础之上,以实质性和规律性的描述为主,涉及面较宽。*着重理解教学内容,尽量避免死记硬背。*配合实验及多媒体信息,帮助和加深理解教学内容。*利用网络交流教学信息,如查阅资料、习题解答等。工程材料与热加工基础—程晓宇课程教学形式课程教学形式包括理论教学、实验教学、课堂讨论、自学、辅导等方式，其中理论教学以CAI为手段主要讲授重点和难点。工程材料与热加工基础—程晓宇课程教学要求的层次•本课程教学内容的要求分为:掌握、熟悉、了解三个层次。•实验内容按:分析、观察、掌握三个层次要求。工程材料与热加工基础—程晓宇教学内容——理论教学绪论第一章金属的力学性能第二章属的晶体结构与结晶第三章铁碳合金相图第四章钢的热处理第五章工业用钢第六章铸铁第七章非铁金属及其合金第八章非金属材料第九章铸造生产第十章锻压生产第十二章焊接第十三章零件毛坯的选择与材料的选用工程材料与热加工基础—程晓宇教材与学时安排•教材:《工程材料与热加工基础》•主编：程晓宇•理论授课学时:58学时•实验学时:6学时工程材料与热加工基础—程晓宇金属材料非金属材料课程概论工程材料的分类钢铁材料非铁金属高分子材料陶瓷材料复合材料工程材料与热加工基础—程晓宇课程概论铸造性能可锻性能可焊性能切削加工性能热处理性工艺性工程材料的性能使用性能力学性能物理性能化学性能工艺性能工程材料与热加工基础—程晓宇机械零件加工工艺材料毛坯零件铸造锻压焊接粉末冶金切削加工型材热处理工程材料与热加工基础—程晓宇材料的发展公元前1200年左右，人类进入了铁器时代，开始使用的是铸铁，以后制钢工业迅速发展，称为18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。工程材料与热加工基础—程晓宇材料的发展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”、“半导体时代”、“先进陶瓷时代”和“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。工程材料与热加工基础—程晓宇材料的发展•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工程材料与热加工基础—程晓宇材料的发展•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。工程材料与热加工基础—程晓宇材料的发展•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。工程材料与热加工基础—程晓宇零件的毛坯•铸造毛坯•熔炼金属，制造铸型，并将熔融金属浇入铸型，凝固后获得一定形状和性能铸件的成形方法，称为铸造。工程材料与热加工基础—程晓宇零件的毛坯•锻造毛坯•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。它是锻造与冲压的总称，属于压力加工的范畴。工程材料与热加工基础—程晓宇零件的毛坯•焊接结构•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，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点的扩散作用形成一个整体的过程。汽车一厂车身车间POLO底盘焊接