工程材料与机械制造基础课程学习要点.docx

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工程材料与机械制造基础课程学习要点

《工程材料与机械制造基础》课程

（工程材料及成形部分）学习要点

教材：

《现代工程材料成形与机械制造基础》（上册）

孙康宁、张景德主编，高等教育出版社，第2版

工程材料与机械制造基础（课程）是一门重要的工科大平台课，是工科各专业了解本专业以外工程知识的主要来源。

由于涉及知识面宽，基本概念多，各部分内容联系相对松散，有些同学学习初期感觉有一定的难度，为此建议同学们学习时注意掌握以下基本概念、基本要求和知识要点，并深入理解各部分之间的联系，包括材料与成形工艺之间的联系，成分、结构、性能、工艺之间的联系，各成形工艺之间的联系等等。

第一章绪论

材料

制造

材料的发展趋势

制造技术发展趋势

第二章材料的力学性能

基本概念

力学性能:

强度、塑性、硬度、冲击韧度、断裂韧性、疲劳强度及其衡量指标

材料学基础:

材料结构（晶体、非晶体）

性能、成分、工艺与结构之间关系

晶体点阵、晶胞、晶格常数

体心立方晶体结构（bcc）

面心立方晶体结构（fcc）

密排六方晶体结构（hcp）

晶体缺陷

结晶：

过冷度

同素异构转变

合金的相与相结构、组织

相结构：

固溶体、金属化合物

铁碳合金的相结构：

固溶体（铁素体、奥氏体），金属化合物:

（渗碳体）

组织（机械混合物）：

珠光体、莱氏体

冷却曲线！

相图！

！

（点线面、用途）会画会填图，会分析，要背过。

共析钢、亚共析钢、过共析钢

共晶白口铸铁、亚共晶白口铸铁、过共晶白口铸铁

工程材料的分类、编号及用途：

钢铁、有色金属

选材的基本原则

第三章热处理与表面工程技术

材料改性、目的、方法；什么是热处理？

分析共析钢在加热和冷却时的组织及性能转变；

最常用的热处理工艺（退火、正火、淬火、回火）特点及选用。

什么是马氏体？

什么是过冷奥氏体？

什么是表面淬火与化学热处理,工艺特点？

淬火后材料强度硬度一定会增强吗？

玻璃钢化机理是什么?

什么是表面工程技术，主要技术分类？

常见表面工程技术有哪些？

第四章液态成形

弄懂以下基本概念及基础知识:

什么是液态成形？

液态成形的特点？

何为金属铸造（砂型铸造,特种铸造）？

一、砂型铸造（弄清楚零件、铸件、毛坯、木模、混砂、芯子、造型、型腔、分型面、合箱、浇注、清砂之间的关系）

1.充型能力流动性螺旋试样

影响流动性因素:

成分浇注条件（温度压力）铸型特性（铸型材料结构）

2.凝固

逐层凝固体积凝固中间凝固

影响凝固因素:

合金成分、组织、冷却方式（温度梯度）

3合金收缩性

液态收缩凝固收缩固态收缩

影响因素：

成分、温度、铸型条件等

收缩造成缺陷：

（1）缩孔缩松顺序凝固冒口冷铁逐层凝固体积凝固

（2）铸造应力、变形和裂纹热应力、机械应力，同时凝固原则

（3）合金的吸气性及气孔、析出性气孔、侵入性气孔、反应性气孔

4．常用铸造合金的铸造性能特点（铸铁铸钢有色金属）

5.砂型铸造常见缺陷（缩孔缩松浇不足冷隔应力变形气孔等）

二、特种铸造

1．金属型铸造工艺特点

2．溶模铸造及工艺特点

3．压力铸造及工艺特点

4．低压铸造及工艺特点

5．离心铸造及工艺特点

6．消失模铸造及工艺特点

铸造方法选择

三、铸件结构工艺性（要求：

根据图纸会判断结构设计是否合理！

）

1．铸件结构应利于避免或减少铸件缺陷

2．铸件结构应利于简化铸造工艺

3．铸件结构要便于后续加工

第五章塑性成形技术

1.弄懂以下基本概念及基础知识:

什么是塑性成形,基本要素是什么？

与液态成形相比有何不同?

常见塑性成形方法:

锻造、冲压、挤压、轧制、拉拔

压力加工（挤压、轧制、拉拔）:

靠孔型获得所需截面型材

塑性变形的机制（晶内变形+晶间变形）

晶内变形（滑移+孪生）晶间变形（滑移+转动）

（1）变形引起的性能变化及相关概念:

加工硬化:

强度、硬度提高，但塑性、韧性下降

回复（及特点）:

T回=（0.25-0.3）T熔（K）

再结晶（及特点）:

T再=0.4T熔（K）

冷变形、热变形、温变形

（2）变形引起的组织变化及相关概念:

晶粒细化、锻造流线（锻造纤维组织）、变形程度、锻造比

变形程度、锻造比、锻造流线关系（锻造比衡量变形程度大小,变形程度越大,锻造流线越显著）

锻造流线对性能的影响，锻造流线如何利用？

（3）最小阻力定律及应用

体积不变条件（定律）及应用

（4）材料的塑性成形性（可锻性）

衡量可锻性指标：

变形抗力、塑性

影响因素：

成分、组织、温度、变形速度、应力状态

2．金属塑性成形方法基本概念与基础知识

锻造？

自由锻？

模锻？

板料冲压？

冲裁？

落料？

冲孔？

变形工序？

拉伸？

弯曲？

翻边？

胀型？

（1）自由锻

基本工序：

镦粗、拔长、冲孔各有何特点？

自由锻工艺规程：

锻件图（加工余量、锻造公差、余块）、锻造成形工艺方案、计算毛坯重量和尺寸、确定锻造温度范围、制订自由锻工艺规程卡。

（2）模型锻造

1）锤上模锻

锻模结构？

模锻件图的制订（制做锻模的依据）：

分模面选择及原则、加工余量、公差和余块的确定、模锻斜度的选择、圆角确定、冲孔连皮、锻件图的技术条件。

2）.锻造压力机上模锻

热模锻压力机上模锻及特点

螺旋压力机上模锻及特点

平锻机模锻及特点

3．板材冲压成形基本概念与基础知识

分离与变形之区别？

工艺有何不同？

1）冲裁

冲裁过程3阶段（弹性、塑性、断裂）

断面组成4部分（圆角带、光亮带、断裂带和毛刺）

模具间隙对断面质量的影响？

什么是冲裁件的排样？

2）变形工序

A．拉深

拉深？

拉深过程？

拉深会出现什么废品形式（拉穿，起皱）？

拉穿，起皱的原因是什么？

拉深系数？

影响拉深件质量因素（凸、凹模圆角半径、凸凹模间隙、拉深系数k=d/D、润滑）

B．弯曲

最小弯曲半径、回弹、纤维利用？

C．胀形

D．翻边

E．旋压

3）冲模的分类和构造

简单冲模？

连续冲模？

复合冲模？

什么是凸凹模？

4）冲压成形工艺规程的制定

冲压件的工艺性分析

拟订冲压工艺方案

确定模具类型与结构形式

选择冲压设备

编写冲压工艺文件

4．锻压件结构工艺性（要求：

根据图纸会判断结构设计是否合理！

）

1）自由锻件的结构工艺性

2）模锻件的结构工艺性

3）冲压件的结构工艺性

5．要了解几种先进塑性成形方法

第六章．材料连接技术

弄懂以下基本概念及基础知识:

基本概念：

什么是连接？

焊接？

焊接温度场？

焊接热循环？

焊接化学冶金？

热影响区？

熔化焊？

埋弧自动焊？

气体保护电弧焊？

电渣焊？

压力焊（固态焊）？

电阻焊？

摩擦焊？

钎焊？

钎料？

铆接？

胶接？

焊接性（可焊性）？

碳当量？

冷裂纹敏感系数法？

基础知识：

1.焊条电弧焊（手工电弧焊）焊接过程

2.熔化焊的焊接热过程及特点（三阶段：

加热，热传导、冷却；三特点：

局部性、移动、加热冷却极快）

3.焊接化学冶金反应区（三区域：

药皮反应区、熔滴反应区、熔池反应区）及特点，参与反应的物相（液、固、气），反应希望达到的目地是什么？

4.焊接接头组成由几部分组成（三部分：

焊缝、熔合区、热影响区）？

各区域组织与性能？

5.埋弧自动焊焊剂起何作用？

埋弧自动焊优缺点？

适用范围？

6.气体保护焊常用何种保护气体？

气体保护焊优缺点？

适用范围？

7.电渣焊热源是什么？

电渣焊优缺点？

适用范围？

8.电阻焊优缺点？

适用范围？

9.摩擦焊优缺点？

适用范围？

10.钎焊优缺点？

适用范围？

11.衡量焊接性（可焊性）的指标？

影响可焊性的指标（成分、含氢量、板厚），用碳当量如何判断金属材料可焊性？

12.对焊接结构及工艺性有哪些要求（材料选择、焊缝布置、焊接接头设计、焊接应力和变形如何避免）（要求：

根据图纸会判断结构设计是否合理！

）？

13.产生焊接应力与变形的根源是什么？

14.常见焊接缺陷有哪些？

检测方法？

第七章粉末冶金与陶瓷材料成型

熟悉以下基本概念及基础知识:

1.粉末成形特点？

2.粉末成形工艺过程？

3.粉体成形的三种方法（干压、塑性泥团、注浆成形）？

4.粉料的基本物理性能（基本概念）：

粒度、粒度分布、颗粒的形态、拱桥效应、表面能、表面状态、粉料的堆积（填充）特性、粉体流动性。

5.对干压成形粉体的要求？

6.对塑性泥团的要求？

7.对浆料的要求？

8.粉体主要制备技术（粉碎、合成）

9.烧结的目的？

10.快速成型原理？

第八章高分子材料成形

熟悉以下基本概念及基础知识:

1.高分子材料结构（线状、枝状、网状）

2.高聚物的聚集态（无定形、折叠链、伸直链结构），

3.高聚物的物理状态（玻璃态、高弹态、黏流态）

4.衡量聚合物的成形性能指标（流动性、收缩性、熔体弹性）

5.高聚物的类型（热塑性塑料？

热固性塑料？

）

6.塑料的组成（树脂、填充剂）

7.塑料成形方法（注射成形、压塑成形、挤出成形、压延成形、吹塑成形）

8.塑料件的结构工艺性？

9.橡胶的组成？

10.硫化性能？

11.橡胶加工的工艺过程？

第九章：

复合材料成形

熟悉以下基本概念及基础知识:

1.复合材料及优点？

2.复合材料结构（颗粒弥散、晶须弥散、纤维增强）

3.复合材料组织（基体、增强体）

4.复合原则？

5.常见复合材料成型工艺？