贵州大学工程材料及其成形技术基础总结与复习指导.ppt

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工程材料及其成形技术基础总结与复习指导,

（一）本课程内容分为两大篇,1、第1篇为工程材料学，其内容可归纳为四大部分：

第一部分为基本理论基础。

它主要说明工程材料的化学成分、组织结构与性能之间的相互关系与变化规律。

第二部分为工程材料的强韧化（钢的热处理）。

它说明强化工程材料的主要途径有两个：

一是通过优化成分设计来发展高性能水平的新材料，另一是通过变更材料的加工处理工艺来充分发挥现有材料的性能潜力。

而本篇则主要讨论后一途径变更加工处理工艺，主要是指钢的热处理。

材料的所有性能都是其化学成分和组织结构在一定的外界因素（载荷性质、应力状态、电场、磁场等）作用下的综合反映，它们构成了相互联系的系统。

对材料结构和性能之间相互关系的了解不仅能正确地认识材料结构的形成规律，而且也为正确地选择材料加工处理工艺和发展新材料提供了基础。

例如，钢的化学成分对钢的强韧性的影响是通过影响钢的组织结构来实现的；当钢的化学成分一定时，还可通过不同的热处理工艺改变材料的组织结构，而导致钢在力学性能上有较大的差异。

第三部分为常用工程金属材料介绍。

它包括碳钢、合金钢、有色金属及其合金、非金属材料等。

第四部分为工程材料的合理选用。

主要介绍了工程材料合理选用的基本原则，有关失效分析的基本概念。

由于机械工程中机械零件的用材主要以金属材料特别是钢铁为主，所以金属材料特别是钢铁，其基本原理、热处理与应用当属本篇的重点。

具体说来，四大部分各有一个重点，即第一部分的铁碳合金相图一节为重点；第二部分的钢的热处理原理与工艺为重点；第三部分中的工业用钢一节为重点；第四部分以工程材料的合理选用为重点。

工程材料篇的内容相继可简化为理论基础、强化工艺、常用工程金属材料和合理选材四大部分。

理论基础的核心是调整成分和结构；强化工艺的关键是控制组织；常用材料介绍的最重要依据是力学性能的确定；合理选材是最重要的应用。

所以，贯穿本篇的纲是“材料成分组织（结构）一性能一强化和应用”。

因此，在进行系统复习和总结时，不论对各个部分，还是各个章节，都可以用这一纲来引导，做到纲举目张。

2、第2篇为材料成形技术学，其内容可归纳为六大部分：

第一部分是液态凝固成形。

应掌握铸造生产方法的原理、特点与应用。

铸造工艺正是利用了液体的流动性使其适应性很强，且特别适合于生产形状复杂尤其是内腔复杂、重量较大的零件毛坯（特别是选用了脆性材料的零件）。

但是，由于铸件的晶粒较粗大、组织疏松、成分不够均匀，力学性能较同样材料的锻件差。

第二部分是塑变成形。

应掌握锻压生产方法的原理、特点与应用。

锻压工艺是借助外力的作用，使金属坯料产生塑性变形，从而获得一定形状、尺寸和性能的毛坏或零件的方法。

由于金属在固态下的塑性变形量是有限的，所以，锻压只能用于形状较简单毛坯或零件的生产。

但是，锻压可以压合材料冶炼组织的内部缺陷，细化晶粒，使夹杂物均匀分布，形成合理的纤维组织，所以，锻压件的力学性能好，主要用于受力较人而且受力复杂的毛坯或零件。

第三部分是固态连接成形。

应掌握焊接生产方法的原理、特点与应用。

焊接是将分离的金属，用局部加热、加压或两者同时进行的手,段，借助于金属内部原子之间的结合，使金属连接成牢固整体的加工方法。

与古老的连接方法铆接相比，焊接方法的适应性广（大小结构、不同合金、锻焊结合、铸焊结合、不同型材），省工时，省材料（节约l520），有高的结合强度，接头的严密性好。

但是，由于局部加热，热影响区组织变坏，焊接后产生残余应力。

焊接主要用于工程结构的生产，如各种压力容器，桥梁，船体，汽车、飞机构件等的制造。

第四部分是颗粒态成形。

应掌握粉末冶金生产方法的原理、特点与应用。

粉末压制工艺是利用颗粒态材料整体的流动和局部的塑变，获得一定形状、尺寸和性能的零件或毛坏的方法。

由于其成形特点，能够生产出其他方法不能或很难制造的制品且材料的利用率很高，但粉末的价格较高，设备和模具投资较大，零件几何形状受一定限制。

第五部分是粘流态成形。

应掌握高分子材料制品生产方法的原理、特点与应用。

高分子材料制品的成形工艺是利用压力使加热后呈粘流态的高分子材料充填模具型腔以获得制品。

塑料和橡胶是应用范围,广用量大的高分子材料，随着电子、家电、机械、日用五金等工业产品塑料化趋势的不断增大，对塑料、橡胶制品成形工艺及其模具的需求也越大。

第六部分是材料成形技术生产方法的选择。

在充分了解各类毛坯生产方法的特点后，根据零件毛坯的材料种类、力学性能要求、结构形状，生产批量、现场条件等情况，合理的选择材料成形生产的具体工艺或方法。

机械制造业中机械零件的用材主要以金属材料特别是钢铁为主，所以金属材料特别是钢铁，其成形原理、材料的工艺性、常用工艺方法及选用当属本篇的重点。

具体说来，即第一部分的砂型铸造工艺一节为重点；第二部分的锻造和板料冲压工艺为重点；第三部分中的熔化焊一节为重点；第四部分以粉末冶金为重点；第五部分塑料制品成形工艺为重点；第六部分是由零件材料合理选择其成形技术生产方法。

材料成形技术篇各章的内容相继可简化为理论基础、成形工艺、材料工艺性、结构工艺性和合理选则五大部分。

理论基础的核心是成形原理及规律；成形工艺的关键是特征及应用范围；材料工艺性是确定成形技术最重要的依据；结构工艺性决定了工艺过程的繁简；合理选则具体工艺方法是最重要的应用。

所以，贯穿本篇各章的纲是“成形原理成形工艺一零件特性一应用”。

因此，在进行系统复习和总结时，不论对各个部分，还是各个章节，都可以用这一纲来引导，做到纲举目张。

总之，在复习中，只要掌握该课程的这一总体结构，理顺各章关系，注意各章节之间的内在联系，紧紧抓住各重点，掌握基本知识和基本内容，是完全能够达到本课程的基本要求与目的的。

（二）工程材料及其成形技术基础是一门叙述性很强的课程，特别强调对问题的理解及在理解基础上应强化记忆一些主要东西,1要切实搞清一些重要的名词、术语和图表的含义例如相、组织、淬透性、回火马氏体、可铸性、热应力、加工硬化、可锻性、焊接电弧、热影响区、流动性、流变性等等的含义究竟是什么；铁碳合金相图中的含碳量对钢力学性能的影响图说明了什么，铸造工艺流程图说明了什么，塑料状态与温度的关系图说明了什么，生产方法与生产成本的影响图可得出什么结论等等。

2弄明白一些基本知识，记忆一些基本图形数据和一些重要公式与计算例如零件、毛坯与产品，结晶、重结晶及再结晶的概念与区别，奥氏体、过冷奥氏体与残余奥氏体，液态凝固成形、颗粒态烧结成形、粘流态固化成形，材料工艺性与结构工艺性等概念应明确与区分开来等。

例如铁碳合金相图及其上特性点、线的含碳量与温度，共析碳钢的TTT与CCT曲线以及其上的各条线含义、各区域的组织，常用钢45、Tl0、Wl8Cr4V等的淬火、回火温度，合金的线收缩率，铸铁的浇注温度，碳钢的锻造加热温度，等。

如杠杆定律的应用与平衡状态下钢的相组分、组织组分相对百分含量的汁算，确定再结晶温度、再结晶退火温度的经验公式及计算，烧结温度经验公式等等。

3要能深刻领悟一些重要的规律例如钢的组织转变规律，加热转变的依据就在铁碳相图中；冷却转变的依据则在钢的过冷奥氏体的两个冷却转变曲线（即TTT与CCT曲线）中；各种材料成形技术的成形条件、特点和应用范围取决于其成形原理；工业上各种材料成形技术相互补充缺一不可，如何选择与零件的材料、几何结构、批量、生产条件等密切相关；等等。

深刻领悟并掌握了这些规律，就能把握住课程的精髓。

4学会运用理论观点解释生产实际中的现象例如加工硬化在生产实际中的应用实例，具体某种工业用钢经热处理后的组织，零件材料、结构、批量的多样化决定了其成形技术的多样化等，都要求将所学到的理论观点活学活用，具体分析生产中的实际问题。

5透彻理解所谓透彻理解，实际上就是要搞清这些概念、原理、规律、图表、公式、工艺性等的内涵、适用条件等。

有了深刻透彻的理解，本课程的内容自然就基本掌握了。

总之，要掌握科学的复习方法，进行科学的思维，积极主动地做好系统复习。