属材料的工艺性能包括：铸造性能、锻造性能、焊接性能、切削加工性和热处理工艺性。
一、铸造性能
将熔化的金属浇注到铸型的型腔中，待其冷却后得到毛坯或直接得到零件的加工方法称为铸造。由铸造得到毛坯或零件称为铸件。铸造的应用十分广泛，据统计在机械设备中，铸件重量约占整体重量的50%～80%。
铸造性能包括液态金属的流动性、凝固过程的收缩率、吸气性和成分偏析倾向等。
二、锻造性能
锻造是指锻造和板料冲压。锻造是指金属加热后，用锤或压力机使其产生塑性变形，从而获得具有一定形状、尺寸和机械性能的毛坯或零件的加工方法。锻造广泛用于机床、汽车、拖拉机、化工机械中，如齿轮、连杆、曲轴、刀具、模具等都采用锻造加工。
板料冲压是指板料在机床压力作用下，利用装在机床上的冲模使其变形或分离，从而获得毛坯或零件的加工方法。
锻造性能的优劣常用金属的塑性和变形抗力来综合衡量。塑性愈大，变形抗力愈小，其压力加工性能愈好。金属材料的塑性，由金属材料的伸长率、断面收缩率和冲击韧度等指标衡量铜合金和铝合金在室温状态下就有良好的锻造性能；碳钢在加热状态下锻造性能较好。其中低碳钢最好，中碳钢次之，高碳钢较差；低合金钢的锻造性能接近于中碳钢，高合金钢的较差；铸铁锻造性能差，不能锻造。
三、焊接性能
焊接是一种永久性连接金属材料的工艺方法。它通过局部加热、加压或加热同时加压的方法，使分离金属借助原子间结合与扩散作用而连接起来的工艺方法，其应用广泛。
金属材料对焊接加工的适应性称焊接性。也就是在一定的焊接工艺条件下，获得优质焊接接头的难易程度
焊接性包括工艺焊接性和使用焊接性两个方面。前者主要是指焊接接头产生工艺缺陷的倾向，尤其是出现各种裂缝的可能性；后者主要是指焊接接头在使用中的可靠性，包括焊接接头的力学性能及其他特殊性能（如耐热、耐蚀性能等）。金属材料这两个方面的焊接性可通过估算和试验方法来确定。
在汽车工业中，焊接的主要对象是钢材。影响钢材焊接性的主要因素是化学成分。多种化学元素加入钢中以后，对焊缝组织性能、夹杂物的分布以及对焊接热影响区的淬硬程度等影响不同，产生裂缝的倾向也不同。在各种元素中，碳的影响最明显。其他元素的影响可折合成碳当量，用碳当量方法可估算被焊钢材的焊桉性。一些经验值见表1— 4。低碳钢和碳当量低于0.4%的合金钢有较好的焊接性能，碳质量分数大于0.45％的碳钢和碳质量分数大于0.35％的合金钢的焊接性能较差
此外，硫、磷对钢材焊接性能影响也很大，在各种合格钢材中，硫、磷都受到严格限制。碳质量分数是焊接性好坏的主要因素。
四、切削加工性能
金属切削加工是利用金属切割工具，从金属坯件上切去多余的金属，从而获得成品或半成品金属零件的加工方法。切削加工分机械加工和钳工两大类，常用的机械加工有：车削、钻削、镗削、刨削、铣削及磨削加工。
金属材料机加工的难易，视具体加工要求和加工条件而定。影响切削加工性的因素很多，主要有材料的化学成分、组织、硬度、韧度、导热性和形变硬化等。全属材料具有适当的硬度和足够的脆性时切削性良好。改变钢的化学成分（如加入少量铅、磷等元素）和进行适当的热处理（如低碳钢进行正火，高碳钢进行球化退火）可提高钢的切削加工性能。一般来说，若刀具耐用度高、许用切削速度较高，加工表面质量易于保证，或断屑问题易于解决，则这种材料容易机加工。此时金属材料的硬度和韧度要适中。硬度过大、过小或韧度过大，则机加工性能不好，合适的硬度大约是HBS =170～230HBS
对切削加工性来说，一般认为中碳钢的塑性比较适中，硬度在HB200左右，切削加工性能最好。含碳量过高或过低，都会降低其切削加工性能。
五、热处理工艺性能
金属材料适应各种热处理工艺的性能称为热处理性能。
衡量金属材料热处理工艺性能指标包括导热系数、淬硬性、淬透性、淬火变形、开裂趋势、表面氧化及脱碳趋势、过热及过烧的敏感趋势、晶粒长大趋势、回火脆性等。
钢的热处理工艺性能主要考虑其淬透性，即钢接受淬火的能力。含Mn、Cr、Ni等合金元素的合金钢淬透性比较好，碳钢的淬透性较差。
钢铁材料的八大工艺性能 钢铁材料是日常生活中,工业上与机械上不可或缺的一种常见线材材料,因此,对钢铁材料进行使用时,大家一定要了解一下关于钢铁材料的工艺性能,其钢铁材料工艺性能都有哪些呢?主要有以下八种。 1、铸造性 金属材料能用铸造方法获得合格铸件的能力称为铸造性。铸造性包括流动性、收缩性和偏析倾向等。流动性是指液态金属充满铸模的能力,流动性愈好,愈易铸造细薄精致的铸件,收缩性是指铸件凝固时体积收缩的程度,收缩愈小,铸件凝固时变形愈小。偏析是指化学成分不均匀,偏析愈严重,铸件各部位的性能愈不均匀,铸件的可靠性愈小。 2、切削加工性 金属材料的切削加工性系指金属接受切削加工的能力,也是指金属经过加工而成为合乎要求的工件的难易程度。通常可以切削后工作表面的粗糙程度、切削速度和刀具磨损程度来评价金属的切削加工性。 3、焊接性 焊接性是指金属在特定结构和工艺条件下通过常用焊接方法获得预期质量要求的焊接接头的性能。焊接性一般根据焊接时产生的裂纹敏感性和焊缝区力学性能的变化来判断。 4、锻性 锻性是材料在承受锤锻、轧制、拉拔、挤压等加工工艺是会改变形状而不产生裂纹的性能。它实际上是金属塑性好坏的一种表现,金属材料塑性越高,变形抗力就越小,则锻性就越好。锻性好坏主要决定于金属的化学成分、显微组织、变形温度、变形速度及应力状态等因素。 5、冲压性 冲压性是指金属经过冲压变形而不发生裂纹等缺陷的性能。许多金属产品的制造都要经过冲压工艺,如汽车壳体、搪瓷制品坯料及锅、盆、盂、壶等日用品。为保证制品的质量和工艺的顺利进行,用于冲压的金属板、带等必须具有合格的冲压性能。 6、顶锻性 顶锻性是指金属材料承受打铆、镦头等的顶锻变形的性能。金属的顶锻性,是用顶锻试验测定的。 7、冷弯性 金属材料在常温下能承受弯曲而不破裂的性能,称为冷弯性。出现裂纹前能承受的弯曲程度愈大,则材料的冷弯性能愈好。 8、热处理工艺性 热处理是指金属或合金在固态范围内,通过一定的加热、保温和冷却方法,以改变金属或合金的内部组织,而得到所需性能的一种工艺操作。热处理工艺就是指金属经过热处理后其
1、金属材料的性能包括使用性能和工艺性能。 2、金属材料的使用性能是指材料在使用过程中表现出来的性能，它包括机械性 能、物理性能和化学性能等。 3、金属材料的工艺性能是指材料对各种加工工艺适应的能力，它包括铸造性 能、压力加工性能、焊接性能和切削加工性能等。 4、根据载荷作用性质不同，载荷可分为静载荷、冲击载荷、疲劳载荷等 三种。 5、材料按照其化学组成可以分为金属材料、非金属材料、复合材料和有机材料四类。 6、材料基本性能包括固有特性和派生特性。 7、材料的工艺性能包括切削加工工艺性能、铸造工艺性能、锻造工艺性能、焊接工艺性能、热处理工艺性能等。 8、工业产品造型材料应具备的特殊性能包括感觉物性、加工成型性、表面工艺性和环境耐候性。 9、钢铁材料按化学组成分为钢材、纯铁和铸铁；其中钢材按化学组成分为碳素钢和合金钢。 10．铸铁材料按照石墨的形态可分为可锻铸铁、灰口铸铁和球墨铸铁三种。 11、变形铝合金主要包括锻铝合金、硬铝合金、超硬铝合金和防锈铝合金。 12、金属制品的常用铸造工艺包括砂型铸造、熔模铸造和金属型铸造等。 13、金属材料的表面处理技术包括表面改质处理、表面精整加工和表面被覆处理。 14、塑料按照其重复加工利用性能可以分为热塑性塑料和热固性塑料。 15、塑料制品的成型工艺主要包括吹塑成型、挤塑成型、吸塑成型、注塑成型等。 16、陶瓷材料根据其原料、工艺和用途，可以分为传统陶瓷和近代陶瓷两 大类。 17、陶瓷制品的工艺过程一般包括原配料、坯料成型和窑炉烧结三个主 要工序。 18、陶瓷制品的坯体成型方法主要有压制成型、可塑成型和注浆成型三种。
19、陶瓷制品的旋压成型可以分为覆旋旋压法和仰旋旋压法两种。 20、日用陶瓷制品可以分为陶器、瓷器和炻器。其中陶器的气孔率和吸水率介于炻器和瓷器之间。 21、玻璃按用途可分为日用器皿玻璃、技术用玻璃、建筑用玻璃、和玻璃纤维四大类。 22、玻璃的加工工艺包括原料装配、加热熔融、成型加工、热处理和表面装饰。 23、玻璃成型工艺包括压制、拉制、吹制、压延、浇注和结烧等。 24、锻造是利用手锤锻锤或压力设备上的模具对加热的金属抷料施力，使金属材料在不分离条件下产生变形，以获得形状尺寸和性能符合要求的零件。 25、金属焊接按其过程特点可分为3大类：熔焊、压焊、钎焊 26、金属切削加工可分为钳工和机械加工两部分。 27、木材与其他材料相比，具有多孔性、各向异性、湿涨干缩性、燃烧性和生物降解性等独特性质。 28、木材在横切面上硬度大，耐磨损，但易折断，难刨削，加工后不易获得光洁表面。 29、塑料的基本性能：质轻比强度高，优异的电绝缘性能，减摩耐磨性能好，优良的化学性能，透光及防护性能，减震消音性能好，独特的造型工艺性能，良好的质感和光泽度。 30、塑料的挤出成型也称挤压模塑和挤塑，它是在挤出机中通过加热，加压而使物料以流动状态连续通过挤出模成型的方法。 31、按照陶瓷材料的性能功用可分为普通陶瓷和特种陶瓷两种。 32、玻璃的熔制过程分为：硅酸盐的形成，玻璃的形成，澄清和均化，冷却。 33、金属材料的表面处理技术包括表面改质处理、表面精整加工和表面被覆处理。 34、金属件的连接工艺可以分为机械性连接、金属性连接和化学性连接三种类型。 35、涂料由主要成膜物质、次要成膜物质和辅助材料三部分组成。
《金属材料与热处理》导学案主备人：栾义审核人：栾义编号：002 §1.2 金属材料的工艺性能 【使用说明】 1、依据学习目标，全体同学积极主动的根据教材内容认真预习并完成导学案， 小组长做好监督与检查，确保每位同学都能认真及时的预习相关知识。 2、结合导学案中的问题提示，认真研读教材，回答相关问题。 3、要求每位同学认真预习、研读课本，找出不明白的问题，用红笔做好标记。【学习目标】 1、知识与技能：掌握工艺性能的定义，并熟知金属材料工艺性能的分类。 2、学习与方法：通过研读课本，积极讨论，踊跃展示，牢记各种工艺性能。 3、情感态度价值观：激情投入，大胆质疑，快乐学习。 【重点难点】 工艺性能的定义 工艺性能的分类 【自主学习】 铸造性重要级别：★★★★★ 可锻性重要级别：★★★ 焊接性重要级别：★★★ 冷弯性重要级别：★★★ 切削加工性重要级别：★★★ 【合作探究】 1、工艺性能的定义： 2、工艺性能的内容： ①铸造性——定义及内容：
班级：姓名：使用时间：年月日②可锻性——定义及内容： ③焊接性——定义及影响因素： ④冷弯性——定义及如何测定： ⑤切削加工性——定义及衡量因素： 【当堂巩固】 1、低碳钢的焊接性较差，高碳钢、铸铁的焊接性较好。（） 2、碳钢的铸造性比铸铁好，故常用来铸造形状复杂的工件。（） 3、一般认为金属材料的硬度为 HBW时，具有良好的切削加工性。 4、可锻性的好坏主要与金属材料的塑性有关，塑性越好，可锻性越好。（） 5、流动性是指液态金属充满铸模的能力，其影响因素主要是、 和。 【课后作业】(自己默写，组长监督) 1、理解掌握本导学案内容，并完成习题册第一章第二节相关题目。 【学后反思】
材料成形工艺基础 1.铸件的凝固方式和各自特点 (1)逐层凝固方式。恒温下结晶的纯金属或共晶合金，在铸件凝固过程中其截面上的凝 固区域宽度等于0，固液两相界面清楚。随着温度的下降，固体层不断加厚，逐步达到铸件中心。如果合金的结晶温度范围很小，或截面温度梯度很大，铸件截面的凝固区域则很窄，也属于逐层凝固方式。 (2)糊状凝固方式。如果铸件截面温度场较平坦，或合金的结晶温度范围很宽，铸件凝 固的某一段时间内，其凝固区域里既有已结晶的晶体，也有未凝固的液体。 (3)中间凝固方式。如果合金的结晶温度范围较窄，或者铸件截面的温度梯度较大，铸 件截面上凝固区域介于前两者之间。 2.铸件的凝固方式和凝固原则有何不同？何谓顺序凝固原则和同时凝固原则？各适合用于什么合金和铸件结构条件？ （1）逐层凝固是指铸件某一截面上，铸件的凝固从表层逐渐向中心发展，直至中心最后凝固：而顺序凝固则是指从铸件的薄壁到厚壁再到冒口的有次序 地凝固。同样，也不要把糊状凝固与同时凝固相混淆。 （2）顺序凝固原则：是指采用各种措施保证铸件结构上各部分，按照远离冒口的部分最先凝固，然后是靠近冒口的部分，最后才是冒口本身凝固的次序 进行。主要适用于必须补缩的场合，如铝青铜，铝硅合金和铸钢件等。 同时凝固原则：是采取工艺措施保证铸件结构上各部分之间没有温差或温差尽量 小，使各部分几乎同时凝固。适用于收缩较小的普通灰铸铁和球墨铸铁。 5.缩孔和缩松是怎样形成的？如何防止铸件中产生缩孔和缩松？ 答：缩孔：缩孔产生的基本原因是合金的液态收缩和凝固收缩值远大于固态收缩值，缩孔形成的条件是金属恒温或很小的温度范围内结晶，铸件壁以逐层凝固方式进行凝固缩松:缩松和形成缩孔原因相同，但形成条件不同，他主要出现在结晶温度范围宽.呈糊状凝固方式的合金中，或铸件厚壁中。 防止：缩孔和缩松的数量可以相互转化。 1制定正确的铸造工艺（1）合理确定内浇口位置及浇注工艺。采用高温慢浇可加强顺序凝固，有利于补缩，以消除缩孔（2）合理应用冒口，冷铁等工艺措施。用铸铁，钢和铜制成冷铁 2符合顺序凝固原则，并最后凝固的地方安置冒口，使缩孔移至冒口中。 8.铸件产生热裂和冷裂的原因是什么？如何防止铸件产生裂纹？ 热裂形成原因：1铸件的凝固方式。宽凝固温度范围呈糊状凝固方式的合金最容易产生热裂。随着凝固温度范围的变小，合金的热裂倾向变小，恒温凝固的共晶合金最不容易形成热裂。2凝固时期受到阻碍，得看收缩受到阻碍的大小即铸件凝固区域固相晶粒骨架开始线收缩后受到外部和内部阻碍造成足够大的应力，则会导致热裂的产生。防止：防止热裂的方法是使铸件结构合理，壁厚均匀，避免热节；改善铸型和型芯的退让性，减小浇.冒口对铸件收缩的机械阻碍；减少合金中有害杂质含量，可提高合金高温强度。 冷裂形成原因：冷裂是铸件处于弹性状态即在低温时形成的裂纹。冷裂往往出现在铸件受拉应力部位，特别是有应力集中的地方。防止冷裂的方法是尽量减少铸造应力，防止带轮冷裂的措施：1把内浇口开在薄点的轮辐处，以实现同时凝固；2较早打箱，以去除铸型对收缩的阻碍，打箱后立即用砂子埋好铸件，使其缓慢冷却；3修改结构，加大连接圆角，以增加强度和减少应力集中。
铸造种类很多，按造型方法习惯上分为：①普通砂型铸造，包括湿砂型、干砂型和化学硬化砂型3类。②特种铸造，按造型材料又可分为以天然矿产砂石为主要造型材料的特种铸造（如熔模铸造、泥型铸造、铸造车间壳型铸造、负压铸造、实型铸造、陶瓷型铸造等）和以金属为主要铸型材料的特种铸造（如金属型铸造、压力铸造、连续铸造、低压铸造、离心铸造等）两类。铸造工艺通常包括：①铸型（使液态金属成为固态铸件的容器）准备，铸型按所用材料可分为砂型、金属型、陶瓷型、泥型、石墨型等，按使用次数可分为一次性型、半永久型和永久型，铸型准备的优劣是影响铸件质量的主要因素；②铸造金属的熔化与浇注，铸造金属（铸造合金）主要有铸铁、铸钢和铸造有色合金；③铸件处理和检验，铸件处理包括清除型芯和铸件表面异物、切除浇冒口、铲磨毛刺和披缝等凸出物以及热处理、整形、防锈处理和粗加工等。 铸造工艺可分为三个基本部分，即铸造金属准备、铸型准备和铸件处理。铸造金属是指铸造生产中用于浇注铸件的金属材料，它是以一种金属元素为主要成分，并加入其他金属或非金属元素而组成的合金，习惯上称为铸造合金，主要有铸铁、铸钢和铸造有色合金。铝合金铸造工艺性能，通常理解为在充满铸型、结晶和冷却过程中表现最为突出的那些性能的综合。流动性、收缩性、气密性、铸造应力、吸气性（任何铝铸件均存在这些问题）。铝合金这些特性取决于合金的成分，但也与铸造因素、合金加热温度、铸型的复杂程度、浇冒口系统、浇口形状等有关。 (1)流动性 流动性是指合金液体充填铸型的能力。流动性的大小决定合金能否铸造复杂的铸件。在铝合金中共晶合金《共晶铝硅合金 (ZL102 、 YL102 、 ZL108 、 YL108 和 ZL109)》的流动性最好。 影响流动性的因素很多，主要是成分、温度以及合金液体中存在金属氧化物、金属化合物及其他污染物的固相颗粒，但外在的根本因素为浇注温度及浇注压力（俗称浇注压头）的高低。 实际生产中，在合金已确定的情况下，除了强化熔炼工艺（精炼与除渣）外，还必须改善铸型工艺性（砂模透气性、金属型模具排气及温度），并在不影响铸件质量的前提下提高浇注温度，保证合金的流动性。（这个度要靠经验来掌控，也是一个铸造技师，一辈子要研究的事） (2)收缩性 收缩性是铸造铝合金的主要特征之一。一般讲，合金从液体浇注到凝固，直至冷到室温，共分为三个阶段，分别为液态收缩、凝固收缩和固态收缩。合金的收缩性对铸件质量有决定性的影响，它影响着铸件的缩孔大小、应力的产生、裂纹的形成及尺寸的变化。通常铸件收缩又分为体收缩和线收缩，在实际生产中一般应用线收缩来衡量合金的收缩性。 铝合金收缩大小，通常以百分数来表示，称为收缩率。 ①体收缩 体收缩包括液体收缩与凝固收缩。 铸造合金液从浇注到凝固，在最后凝固的地方会出现宏观或显微收缩，这种因收缩引起的宏观缩孔肉眼可见，并分为集中缩孔和分散性缩孔。集中缩孔的孔径大而集中，并分布在铸件顶部或截面厚大的热节处。分散性缩孔形貌分散而细小，大部分分布在铸件轴心和热节部位。显微缩孔肉眼难以看到，显微缩孔大部分分布在晶界下或树枝晶的枝晶间。 缩孔和疏松是铸件的主要缺陷之一，产生的原因是液态收缩大于固态收缩。生产中发现，（我喜欢这句话，一看就是实际生产中中总结的）铸造铝合金凝固范围越小，越易形成集中缩孔，凝固范围越宽，越易形成分散性缩孔，因此，在设计中必须使铸造铝合金符合顺序凝固原则，即铸件在液态到凝固期间的体收缩应得到合金液的补充，是（使）缩孔和疏松集中在铸件外部冒口中。对易产生分散疏松的铝合金铸件，冒口设置数量比集中缩孔要多，并在易产生疏松处设置冷铁，加大局部冷却速度，使其同时或快速凝固。
金属材料的工艺性能 金属材料的工艺性能是指制造工艺过程中材料适应加工的性能，即指其铸造性能、锻造性能、焊接性能、切削加工性能和热处理工艺性能。 1、铸造性能 金属材料铸造成形获得优良铸件的能力称为铸造性能，用流动性、收缩性和偏析来衡量。 1）流动性熔融金属的流动能力称为流动性。流动性好的金属容易充满铸型，从而获得外形完整和尺寸精确、轮廓清晰的铸件； 2）收缩性铸件在凝固和冷却的过程中，其体积和尺寸减少的现象称为收缩性。铸件用金属材料的收视率越小越好； 3）偏析铸锭或铸件化学成分和组织的不均匀现象称为偏析，偏析大会使铸件各部分的力学性能有很大的差异，降低铸件的质量。 被铸物质多为原为固态，但加热至液态的金属，如铜、铁、锡等，铸模的材料可以是沙，金属甚至陶瓷。南关菜市场东头前两年有两个人把大量的铝易拉罐盒熔化后倒进模子里铸成大大小小的铝锅、铝盆等 2、锻造性 工业革命前锻造是普遍的金属加工工艺，马蹄铁、冷兵器、铠甲均由各国的铁匠手锻造（俗称打铁），金银首饰加工、金属包装材料是锻造与冲压的总和。什么是锻造性能？ 锻造性能：金属材料用锻压加工方法成形的适应能力称锻造性。
锻造性主要取决于金属材料的塑性和变形抗力。塑性越好，变形抗力越小，金属的锻造性能越好。高碳钢不易锻造，高速钢更难。 （塑性：断裂前材料产生永久变形的能力。） 3、焊接性 金属材料对焊接加工的适应性成为焊接性。也就是在一定的焊接工艺条件下，获得优质焊接接头的难易程度。钢材的含碳量高低是焊接性能好坏的主要因素，含碳量和合金元素含量越高，焊接性能越差。4、切削加工性能 切削加工性能一般用切削后的表面质量（用表面粗糙程度高低衡量）和道具寿命来表示。金属材料具有适当的硬度和足够的脆性时切削性良好。改变钢的化学成分（如加入少量铅、磷等元素）和进行适当的热处理（如低碳钢进行正火，高碳钢进行球化退火）可以提高刚的切削加工性能。（热处理的四把火：正火、退火、淬火、回火等，后面我们将进一步学习。）铜有良好的切削加工性能。 5、热处理工艺性能 钢的热处理工艺性能主要考虑其淬透性，即钢接受淬火的能力。（淬火能获得较高的硬度和光洁的表面），含锰、铬、镍等元素的合金钢淬透性比较好，碳钢的淬透性较差。铝合金的热处理要求较严，铜合金只有几种可以熔热处理强化。三国时诸葛亮带兵打仗，请当时的著名工匠蒲元为他造了3000把钢刀，蒲元用了（清水淬其锋）的热处理工艺，经过千锤百炼，使钢刀削铁如泥，从而大败敌军.有关方面的成语：趁热打铁、斩钉截铁等。
属材料的工艺性能包括：铸造性能、锻造性能、焊接性能、切削加工性和热处理工艺性。 一、铸造性能 将熔化的金属浇注到铸型的型腔中，待其冷却后得到毛坯或直接得到零件的加工方法称为铸造。由铸造得到毛坯或零件称为铸件。铸造的应用十分广泛，据统计在机械设备中，铸件重量约占整体重量的50%～80%。 铸造性能包括液态金属的流动性、凝固过程的收缩率、吸气性和成分偏析倾向等。 二、锻造性能 锻造是指锻造和板料冲压。锻造是指金属加热后，用锤或压力机使其产生塑性变形，从而获得具有一定形状、尺寸和机械性能的毛坯或零件的加工方法。锻造广泛用于机床、汽车、拖拉机、化工机械中，如齿轮、连杆、曲轴、刀具、模具等都采用锻造加工。 板料冲压是指板料在机床压力作用下，利用装在机床上的冲模使其变形或分离，从而获得毛坯或零件的加工方法。 锻造性能的优劣常用金属的塑性和变形抗力来综合衡量。塑性愈大，变形抗力愈小，其压力加工性能愈好。金属材料的塑性，由金属材料的伸长率、断面收缩率和冲击韧度等指标衡量铜合金和铝合金在室温状态下就有良好的锻造性能；碳钢在加热状态下锻造性能较好。其中低碳钢最好，中碳钢次之，高碳钢较差；低合金钢的锻造性能接近于中碳钢，高合金钢的较差；铸铁锻造性能差，不能锻造。 三、焊接性能 焊接是一种永久性连接金属材料的工艺方法。它通过局部加热、加压或加热同时加压的方法，使分离金属借助原子间结合与扩散作用而连接起来的工艺方法，其应用广泛。 金属材料对焊接加工的适应性称焊接性。也就是在一定的焊接工艺条件下，获得优质焊接接头的难易程度 焊接性包括工艺焊接性和使用焊接性两个方面。前者主要是指焊接接头产生工艺缺陷的倾向，尤其是出现各种裂缝的可能性；后者主要是指焊接接头在使用中的可靠性，包括焊接接头的力学性能及其他特殊性能（如耐热、耐蚀性能等）。金属材料这两个方面的焊接性可通过估算和试验方法来确定。 在汽车工业中，焊接的主要对象是钢材。影响钢材焊接性的主要因素是化学成分。多种化学元素加入钢中以后，对焊缝组织性能、夹杂物的分布以及对焊接热影响区的淬硬程度等影响不同，产生裂缝的倾向也不同。在各种元素中，碳的影响最明显。其他元素的影响可折合成碳当量，用碳当量方法可估算被焊钢材的焊桉性。一些经验值见表1— 4。低碳钢和碳当量低于0.4%的合金钢有较好的焊接性能，碳质量分数大于0.45％的碳钢和碳质量分数大于0.35％的合金钢的焊接性能较差
设计材料及加工工艺（章节总结）
第一章概论 1.1设计与材料 纵观人类的进化史，与人类的生活和社会发展密不可分的有很多因素，其中材料的的开发、使用和完善就是其中之一。 材料是人类生产各种所需产品和生活中不可缺少的物质基础。可以说我们生活的周围任何物品都离开材料。 材料科学的发展，使产品形态产生了根本变化，材料的发展，更是推动了人们生活的进步。 1.2产品造型设计的物质基础 材料在产品造型设计中，是用以构成产品造型，不依赖于人的意识而客观存在的物质，所以材料是工业造型设计的物质基础。 工艺：材料的成型工艺、加工工艺和表面处理工艺。是人类认识、利用和改造材料并实现产品造型的技术手段。 材料与工艺是设计的物质技术条件，与产品的功能、形态构成了产品设计的三大要素。而产品的功能和造型的实现都建立在材料和工艺上。 1.3材料设计 1.材料设计的内容 产品造型中的材料设计，以“物—人—环境的材料系统为对象，将材料的性能、使用、选择、制造、开发、废弃处理和环境保护啊看成一个整体，着重研究材料特性与人、社会、环境的协调关系，对材料的工学性，社会性、经济性、历史性、生理性、心理性和环境性等问题进行平衡和把握，积极评价各种材料在设计中的使用和审美价值，是材料的特性和产品的物理功能和犀利功能达到高度的和谐统一，是材料具有开发新产品和新功能的可行性，并从各种材料的质感中获取最完美的结合和表现，给人以自然，丰富、亲切的视觉和触觉的综合感受。产品造型的材料选择中，我们不仅要从材料本身的角度考虑材料的功能特性，还要考虑整个材料设计系统。 材料设计的方式 出发点：原材料所具有的特性与产品所需性能之间的比较。 两种主要方式：(从产品的功能用途出发，思考如何选择和研制相应材料(从原料出发，思考如何发挥材料的特性，开拓产品的新功能，甚至创造全新的产品。 材料与产品的匹配关系 产品设计包含功能设计、形式设计，在产品设计中都要匹配。 材料性能的三个层次：核心部分是材料的固有性能；中间层次世人的感觉器官能直接感受的材料性能；外层是材料性能中能直接赋予视觉的表面性能。 产品功能设计所要求的是与核心部分的材料固有性能相匹配，而在产品设计中除了材料的形态之外，还必须考虑材料与使用者的触觉、视觉相匹配。 1.4设计材料的分类 1.按材料的来源分类：①天然材料②技工材料③合成材料④复合材料⑤智能材料或应变材料按材料的物质结构分类：①金属材料②无机材料③有机材料④复合材料 按材料的形态分类：①线状材料②板状材料③块状材料 1.5材料特性的基本特性 从材料特性包括:①材料的固有特性，即材料的物理化学特性②材料的派生特性，即材料的加工特性材料的感觉特性和经济特性。 特性的综合效应从某种角度讲决定着产品的基本特点。 1.5.1材料特性的评价 材料特性的评价：①基础评价，即以单一因素评价②综合评价，即以组合因素进行评价。
1金属材料的性能 金属材料的性能分为使用性能和工艺性能。使用性能是指金属材料在使用过程中反映出来的特性，它决定金属材料的应用范围、安全可靠性和使用寿命。使用性能又分为机械性能、物理性能和化学性能。工艺性能是指金属材料在制造加工过程中反映出来的各种特性，是决定它是否易于加工或如何进行加工的重要因素。 在选用金属材料和制造机械零件时，主要考虑机械性能和工艺性能。在某些特定条件下工作的零件，还要考虑物理性能和化学性能。 1.1金属材料的机械性能 各种机械零件或者工具，在使用时都将承受不同的外力，如拉力、压力、弯曲、扭转、冲击或摩擦等等的作用。为了保证零件能长期正常的使用，金属材料必须具备抵抗外力而不破坏或变形的性能，这种性能称为机械性能。即金属材料在外力作用下所反映出来的力学性能。金属材料的机械性能是零件设计计算、选择材料、工艺评定以及材料检验的主要依据。 不同的金属材料表现出来的机械性能是不一样的。衡量金属材料机械性能的主要指标有强度、塑性、硬度、韧性和疲劳强度等。 1.1.1强度 金属材料在外力作用下抵抗变形和断裂的能力称为强度。按外力作用的方式不同，可分为抗拉强度、抗压强度、抗弯强度和抗扭强度等。一般所说的强度是指抗拉强度。它是用金属拉伸试验方法测出来的。 1.1.2刚性与弹性 金属材料在外力作用下，抵抗弹性变形的能力称为刚性。刚性的大小可用材料的弹性模量（E）表示。弹性模量是金属材料在弹性变形范围内的规定非比例伸长应力（ζρ）与规定非比例伸长率（ερ）的比值。所以材料的弹性模量（E）愈大，刚性愈大，材料愈不易发生弹性变形。但必须注意的是：材料的刚性与零件的刚度是不同的，零件的刚度除与材料的弹性模量有关外，还与零件的断面形状和尺寸有关。例如，同一种材料的两个零件，弹性模量E虽然相同，但断面尺寸大的零件不易发生弹性变形，而断面尺寸小的零件则易发生弹性变形。 零件在使用过程中，一般处于弹性变形状态。对于要求弹性变形小的零件，如泵类主轴、往复机的曲轴等，应选用刚性较大的金属材料。对于要求弹性好的零件，如弹簧则可通过热处理和合金化的方法，达到提高弹性的目的。 1.1.3硬度 金属材料抵抗集中负荷作用的性能称为硬度。换句话说，硬度是金属材料抵抗硬物压入的能力。材料的硬度是强度、塑性和加工硬化倾向的综合反映。硬度与强度之间往往有一定的概略比例关系，并在很大程度上反映出材料的耐磨性能。此外，硬度测定方法简便，不需制备特殊的试样，可以直接在零件上进行测定，而不损坏工件。所以硬度通常在生产上作为热处理质量检验的主要方法。 1.1.4冲击韧性 有些机器零件在工作时，如齿轮换挡、设备起动、刹车等，往往受到冲击负荷的作用；还有
工程材料的性能包括使用性能和工艺性能。使用性能是指材料在使用条件下表现出来的性能如力学性能、物理性能和化学性能；工艺性能是指材料在加工过程中反映出的性能如切削加工性能、铸造性能、塑性加工性能、焊接性能和热处理性能等。其具体的分类如下： 一、强度、刚度、塑性、硬度 材料在静载荷的作用下所表现出的各种性能称为静态力学性能。材料的静态力学性能可以通过静载试验确定，该试验可以确定材料在静载荷作用下的变形（弹性变形、塑性变形）和断裂行为，这些数据广泛应用于结构载荷机件的强度和刚度设计中，也是材料加工工艺有关材料变形行为的重要资料。在生产金属材料的工厂，静载试验是检验材料质量的基本手段之一。此外，科学工作者也能够从材料的变形和断裂行为的分析中得到很多有关材料性能的重要资料，这些资料对于研究和改善材料的组织与性能十分必要。 一、拉伸试验 拉伸试验是工业上应用最广泛的金属力学性能试验方法之一。这种试验方法的特点是温度、应力状态和加载速率是确定的，并且常用标准的光滑圆柱试样进行试验。通过拉伸试验可以揭示材料在静载荷作用下常见的三种失效形式，即弹性变形、塑性变形和断裂。还可以标定出材料最基本的力学性能指标，如屈服强度σ0.2、抗拉强度σb、断后伸长率δ和断面
收缩率ψ。 1、拉伸试验曲线 拉伸试验曲线有以下几种表示方法： （1）载荷－伸长曲线（P-ΔL）这是拉伸试验机的记录器在试验过程中直接描画出的曲线。P是载荷的大小，ΔL指试样标距长度L0受力后的伸长量。 （2）工程应力－应变曲线（σ－ε曲线）令F0为试样原有的横截面面积，则拉伸应力σ＝P / F0，拉伸应变ε＝ΔL / L0。以σ－ε为坐标作图得到的曲线就是工程应力－应变曲线，它和P-ΔL曲线形状相似，仅在尺寸比例上有一些差异。图2－1为低碳钢的拉伸曲线。由图可见，低碳钢在拉伸过程中，可分为弹性变形、塑性变形和断裂三个阶段。 （3）真应力－应变曲线（S－e曲线）指试样在受载过程中任一瞬间的真应力（S = P / F）和真应变（e = ln L / L0）之间的关系曲线。 图2-1低碳钢的工程应力－应变曲线 2、弹性和刚度 （1）弹性：当外加应力σ小于σe（如图2－1）时，试样的变形能在卸载后（σ＝0）立即消失，即试样恢复原状，这种不产生永久变形的性能称为弹性。σe为不产生永久变形的最大应力，称为弹性极限。 （2）刚度：在弹性范围内，应力与应变成正比，即σ＝Eε，或E＝σ/ε，比例常数E 称为弹性模量，它是衡量材料抵抗弹性变形能力的指标，亦称为刚度。它是一个对组织不敏感的参数，主要取决于材料本身，与合金化、热处理、冷热加工等关系不大。 3、强度 强度是指在外力作用下材料抵抗变形和断裂的能力，是材料最重要、最基本的力学性能指标之一。 （1）屈服点与屈服强度 屈服点σs与屈服强度σ0.2是材料开始产生明显塑性变形时的最低应力值，即
铸造工艺性之粘土型砂的性能 工艺性能：与各铸造工序的操作相关的砂型性能。影响：生产率、劳动强度、同时影响铸件质量、流动性、可塑性、粘膜型、保存性、吸湿性、溃散性、复用性。 工作性能;直接影响铸件质量的型砂性能成为工作性能。如湿强度、干强度、高温强度、热湿拉强度、透气性、发气性、耐火度、退让性、导热性等。 粘土砂的性能，主要取决于粘土和原砂的材料的性质及砂、土、水的配合比例在很大程度还受混制工艺、紧实度、温度等影响。 1.湿强度 在外力作用下，型砂达到破坏时，单位面积上所承受的力称为强度。型砂在湿态势的强度为湿强度。影响：起模、翻转、合型、搬运过程中造成塌箱。而在浇注时，则可能承受不住金属液的冲刷，冲坏铸型表面，使铸件产生砂眼，甚至炮火。 湿强度包括湿压、湿拉、湿剪强度。 湿强度主要取决于粘土的质量和加入量，含水量、原砂的颗粒组成、混砂质量、紧实程度。 （1）原砂在粘土加入量足够的情况下，砂粒越细、越不均匀，则型砂质点间的接触面积越大，湿强度越高。 （2）粘土和水分水分适当时，随着粘土量的增加，型砂的湿强度增高。湿强度最大值在水/水+粘土=20%z左右时出现。 （3）混砂时间为了保证粘土砂获得一定的强度，混砂时间要充分，
钠基膨润土由于吸水时间长，因此比钙基膨润土和普通粘土混 砂时间长。 （4）紧实度随着紧实度的提高砂型质点紧密排列，相互接触面积增大，粘土的粘结性能更好的发挥，提高湿强度。 湿强度度对惰性粉末非常敏感，惰性粉末增加，湿强度增加， 但是湿拉强度和湿剪强度会降低，砂型发脆，起模时容易损坏 型腔。 2.干强度 干强度对于干型、表面干型和干芯在运输、合型及浇注初期有着实际意义通常测定抗弯、抗压、抗拉和抗剪等干强度。砂型烘干后，自由水和吸附水逸失，质点相互靠近，质点间附着力增加，砂型湿强度比干强度有显著增加。 砂粒大小对型砂干强度影响不显著。影响干强度主要是粘土和水分。 在相同的粘土加入量的情况下，一般膨润土砂的干强度高于普通粘土砂。但在实际生产中由于膨润土的用量和水分均较低，并且膨润土砂在100-200℃脱水量集中，如果不采取严格的烘干制度将会导致砂型和砂芯开裂，因而实际强度反而回比普通粘土砂低。 增加紧实度，能提高粘土砂的干强度。 3.热湿拉强度 型砂式样在高温急热的条件下，因水分向内迁移，在表面层下数毫米处形成高湿度凝聚层，此层砂的的抗拉强度称为热湿拉强度。
第四节球墨铸铁的铸造性能与铸造工艺特点 由于碳硅含量较高，球墨铸铁与灰铸铁一样具有良好的流动性和自补缩能力。但是由于炉前处理工艺及凝固过程的不同，球墨铸铁与灰铸铁相比在铸造性能上又有很大的差别，因而其铸造工艺也不尽相同。 一、球墨铸铁的流动性与浇注工艺 球化处理过程中球化剂的加入，一方面使铁液的温度降低，另一方面镁、稀土等元素在浇包及浇注系统中形成夹渣。因此，经过球化处理后铁液的流动性下降。同时，如果这些夹渣进入型腔，将会造成夹杂、针孔、铸件表面粗糙等铸造缺陷。 为解决上述问题，球墨铸铁在铸造工艺上须注意以下问题： （1）一定要将浇包中铁液表面的浮渣扒干净，?最好使用茶壶嘴浇包。 （2）严格控制镁的残留量，最好在0.06%以下。 （3）浇注系统要有足够的尺寸，以保证铁液能做尽快充满型腔，并尽可能不出现紊流。 （4）采用半封闭式浇注系统，根据美国铸造学会推荐的数据，直浇道、横浇道与内浇道的比例为4：8：3。 （5）内浇口尽可能开在铸型的底部。 （6）如果在浇注系统中安放过滤网会有助于排除夹渣。 （7）适当提高浇注温度以提高铁液的充型能力并避免出现碳化物。对于用稀土处理的铁液，其浇注温度可参阅我国有关手册。对于用镁处理的铁液，根据美国铸造学会推荐的数据，当铸件壁厚为25mm时，浇注温度不低于1315℃；当铸件壁厚为6mm时,浇注温度不低于1425℃。 二、球墨铸铁的凝固特性与补缩工艺特点 球墨铸铁与灰铸铁相比在凝固特性上有很大的不同，主要表现在以下方面： （1）球墨铸铁的共晶凝固范围较宽。灰铸铁共晶凝固时，片状石墨的端部始终与铁液接触，因而共晶凝固过程进行较快。球墨铸铁由于石墨球在长大后期被奥氏体壳包围，其长大需要通过碳原子的扩散进行，因而凝固过程进行较慢，以至于要求在更大的过冷度下通过在
南昌理工学院2016～2017学年第一学期期末考试试卷 ___________院系_______________专业______年级_______班 姓名_____________学号________________
学号： 二、选择题（每题2分，共30分） 1.根据载荷作用性质不同，载荷可分为静载荷、冲击载荷、（）等三种。 A 局部载荷B疲劳载荷C 剩余载荷 D 边缘载荷 2.材料按照其化学组成可以分为金属材料、非金属材料、复合材料和（）四类。 A钢材B有色材料C有机材料D铝合金 3.塑料按照其重复加工利用性能可以分为热塑性塑料和（）。 A冷固塑性塑料B冷固弹性塑料C冷塑性塑料D热固性塑料 4.陶瓷材料根据其原料、工艺和用途，可以分为传统陶瓷和（）两大类。 A近代陶瓷B古代陶瓷C景德镇陶瓷D唐三彩 5.木材在横切面上硬度大，耐磨损，但（），加工后不易获得光洁表面。 A易折断，易刨削 B易折断，难刨削 C难折断，难刨削 D难折断，易刨削 6.塑料的基本性能：质轻比强度高，优异的电绝缘性能，减摩耐磨性能好，（），减震消音性能好，独特的造型工艺性能，良好的质感和光泽度。 A化学性能优良，透光及防护性能差 B化学性能差，透光及防护性能差 C优良的化学性能，透光及防护性能 D化学性能差，透光性及保护性能好 7.塑料的挤出成型也称（），它是在挤出机中通过加热，加压而使物料以流动状态连续通过挤出模成型的方法。 A挤出模塑 B挤压 C压塑 D挤压模塑和挤塑 8.玻璃的熔制过程分为：硅酸盐的形成，玻璃的形成，（）。 A澄清和均化，冷却 B冷却，澄清 C澄清和均化 D冷却 9.木材与其他材料相比，具有（）、燃烧性和生物降解性等独特性质。 A多孔性、各向同性、湿涨干缩性 B多孔性、各向异性、湿涨干缩性 C多孔性、各向同性、干涨干缩性 D多孔性、各向异性、湿涨干伸性 10.金属切削加工可分为钳工和（）两部分。 A焊接加工B车削加工C机械加工D刨削加工 11玻璃的加工工艺包括原料装配、加热熔融、成型加工、（）。 A表面装饰 B热处理 C冷却成型 D热处理和表面装饰
金属材料性能 为更合理使用金属材料，充分发挥其作用，必须掌握各种金属材料制成的零、构件在正常工作情况下应具备的性能（使用性能）及其在冷热加工过程中材料应具备的性能（工艺性能）。 ???? 材料的使用性能包括物理性能（如比重、熔点、导电性、导热性、热膨胀性、磁性等）、化学性能（耐用腐蚀性、抗氧化性），力学性能也叫机械性能。 ???? 材料的工艺性能指材料适应冷、热加工方法的能力。 ???? （一）、机械性能 ???? 机械性能是指金属材料在外力作用下所表现出来的特性。 ??? 1 、强度：材料在外力（载荷）作用下，抵抗变形和断裂的能力。材料单位面积受载荷称应力。 ??? 2 、屈服点（бs ）：称屈服强度，指材料在拉抻过程中，材料所受应力达到某一临界值时，载荷不再增加变形却继续增加或产生 0.2%L 。时应力值，单位用牛顿 / 毫米 2 （ N/mm2 ）表示。 ??? 3 、抗拉强度（бb ）也叫强度极限指材料在拉断前承受最大应力值。单位用牛顿 / 毫米 2 （ N/mm2 ）表示。 ??? 4 、延伸率（δ）：材料在拉伸断裂后，总伸长与原始标距长度的百分比。 ?? 5、断面收缩率（Ψ）材料在拉伸断裂后、断面最大缩小面积与原断面积百分比。??? 6 、硬度：指材料抵抗其它更硬物压力其表面的能力，常用硬度按其范围测定分布氏硬度（ HBS 、 HBW ）和洛氏硬度（ HKA 、 HKB 、 HRC ） ??? 7 、冲击韧性（ Ak ）：材料抵抗冲击载荷的能力，单位为焦耳 / 厘米 2 （ J/cm 2 ） . （二）、工艺性能 ???? 指材料承受各种加工、处理的能力的那些性能。 8 、铸造性能：指金属或合金是否适合铸造的一些工艺性能，主要包括流性能、充满铸模能力；收缩性、铸件凝固时体积收缩的能力；偏析指化学成分不均性。 9 、焊接性能：指金属材料通过加热或加热和加压焊接方法，把两个或两个以上金属材料焊接到一起，接口处能满足使用目的的特性。 10 、顶气段性能：指金属材料能承授予顶锻而不破裂的性能。 11 、冷弯性能：指金属材料在常温下能承受弯曲而不破裂性能。弯曲程度一般用弯曲角度α（外角）或弯心直径 d 对材料厚度 a 的比值表示， a 愈大或 d/a 愈小，则材料的冷弯性愈好。 12 、冲压性能：金属材料承受冲压变形加工而不破裂的能力。在常温进行冲压叫冷冲压。检验方法用杯突试验进行检验。 13 、锻造性能：金属材料在锻压加工中能承受塑性变形而不破裂的能力。 （三）、化学性能 ???? 指金属材料与周围介质扫触时抵抗发生化学或电化学反应的性能。 14 、耐腐蚀性：指金属材料抵抗各种介质侵蚀的能力。 15 、抗氧化性：指金属材料在高温下，抵抗产生氧化皮能力。 >> 返回 金属材料的检验
第一节 材料的力学性能 使用性能和工艺性能： 使用性能是指金属材料在使用过程中表现出来的性能，包括力学性能、物理性能(如电导性、热导性等)、化学性能(如耐蚀性、抗氧化性等)。 所谓工艺性能是指金属材料在各种加工过程中所表现出来的性能，包括铸造性能、锻造性能、焊接性能、热处理性能和切削加工性能等。 材料的力学性能是指材料在各种载荷(外力)作用下表现出来的抵抗能力，它是机械零件设计和选材的主要依据。 常用的力学性能有：强度、塑性、硬度、冲击韧度和疲劳强度等。 一、刚度 定义：工程上，指构件或零件在受力时抵抗弹性变形的能力。 计算：等于材料弹性模量E 与零构件截面积A 的乘积。 零构件发生过弹性变形的原因是刚度不足；金属和合金的弹性模量不能通过合金化和热处理、冷变形等方法改变；提高零构件刚度方法是增加横截面积或改变截面形状。 二、强度 强度是指材料在外力作用下抵抗变形或断裂的能力。由于所受载荷的形式不同，金属材料的强度可分为抗拉强度、抗压强度、抗弯强度和抗剪强度等。有些金属材料，如高碳钢、铸铁等，在拉伸试验中没有明显的屈服现象。所以国标中规定，以试样的塑性变形量为试样标距长度的0.2%时的应力作为屈服强度，用σ0.2表示。 三、塑性 塑性是指金属材料在载荷作用下，产生塑性变形而不破坏的能力。金属材料的塑性也是 通过拉伸试验测得的。常用的塑性指标有伸长率和断面收缩率。 （1）伸长率 ： %10000?-= l l l k δ 长试样和短试样的伸长率分别用δ 10和δ5表示，习惯上δ10也常写成δ。 (2)断面收缩率 ：
%10000?-= S S S k ψ 四、硬度 硬度是衡量材料软硬程度的指标，它表示材料在外力作用下抵抗变形或破裂的能力。 常用的有：布氏硬度、洛氏硬度和维氏硬度试验方法。 HB=S F ?102.0=Dh F π?102.0 用淬火钢球作压头测得的硬度用符号HBS 表示，适合于测量布氏硬度值小于450的材料；用硬质合金球作压头测得的硬度用符号HBW 表示，适合于测量布氏硬度值450～650的材料。 布氏硬度压痕大，试验结果比较准确。但较大压痕有损试样表面，不宜用于成品件与薄件的硬度测试，而且布氏硬度整个试验过程较麻烦。 （2）洛氏硬度 HR=N-S h 常用的洛氏硬度是HRA 、HRB 和HRC 三种。 （3）维氏硬度 维氏硬度也是根据压痕单位表面积上的载荷大小来计算硬度值。所不同的是采用相对面夹角为136°的正四棱锥体金刚石作压头。 维氏硬度适用范围宽(5～1000 HV)，可以测从极软到极硬材料的硬度，尤其适用于极薄工件及表面薄硬层的硬度测量(如化学热处理的渗碳层、渗氮层等)，其结果精确可靠。缺点是测量较麻烦，工作效率不如洛氏硬度高。 五、冲击韧度 金属材料在冲击载荷作用下抵抗破坏的能力称为冲击韧度。 物理意义：试样在冲断时单位横截面积上所消耗的冲击功A K ，单位为J/cm 2。a K 值越大，表示材料的冲击韧性越好。 应用： （1）评价材料冶金质量和锻造及热处理的缺陷（因其对材料中的缺陷比较敏感），与屈服强度结合用于一般零件抗断裂设计。 （2）低温冲击试验，测量材料的韧脆转变温度T K 。T 〉T K 为韧性断裂，不希望材料在T K 温度以下工作。
2014设计材料及加工工艺期末总结 第一章概论 1.产品造型设计的三个要素及相互关系。 产品设计的三要素：产品的功能、产品的形态、材料与工艺 功能与形态建立在材料与工艺基础上，各种材料的的特性因加工特性不同而体现出不同的材质美，从而影响产品造型设计。 2.材料的特性有哪些？ 固有特性： 物理特性：(1)物理性能：密度、硬度 (2)(力学)机械性能：强度、弹性和塑性、脆性和韧性、刚度、耐磨性等 (3)热性能：导热性、耐热性、热胀性、耐燃性、耐火性 (4)电性能：导电性、电绝缘性 (5)磁性能：铁磁性、顺磁性、抗磁性 (6)光性能：对光的反射、折射、透射 化学特性：(1)抗氧化性 (2)耐腐蚀性 (3)耐候性 派生特性：（1）加工特性（2）感觉特性（3）环境特性（4）经济性 第二章材料的工艺特性 1 什么是材料的工艺性？ 材料适应各种工艺处理要求的能力。 材料的工艺性包括成型加工工艺、连接工艺、表面处理工艺 2 材料成型加工工艺的选择。 （1）去除成形（减法成形） 在坯料成形过程中，将多余部分去除而获得所需形态，如车削、铣削、刨削、磨削等。（2）堆积成形（加法成形） 通过原料堆积获得所需形态。如铸造、焙烧、压制、注射成型。 （3）塑性成形 坯料在成形过程中不发生重量变化，只有形状的变化，如弯曲、压制、压延等。 3 材料表面处理的目的、工艺类型及选择。 表面处理的目的:（1）保护产品（2) 赋予产品一定的感觉特性 工艺类型及选择 A 表面精加工 工艺技术：研磨、抛光、喷砂、蚀刻效果：平滑、光亮、肌理 B 表面层改质 工艺技术：化学处理、阳极氧化效果：特定的色彩、光泽 C 表面被覆 技术：镀层、涂层（PVD、CVD）、珐琅、表面覆贴 效果：覆盖产品材料，表面呈现覆贴材料的效果。 4 快速成型的原理及特点，了解几种快速成型技术。 快速成型的原理：是基于离散、堆积原理而实现快速加工原型或零件的加工技术。
铸造（casting） 铸造是将金属熔炼成符合一定要求的液体并浇进铸型里，经冷却凝固、清整处理后得到有预定形状、尺寸和性能的铸件的工艺过程。铸造毛坯因近乎成形，而达到免机械加工或少量加工的目的降低了成本并在一定程度上减少了时间．铸造是现代制造工业的基础工艺之一。把金属材料做成所需制品的工艺方法很多，如铸造、锻造、挤压、轧制、拉延、冲压、切削、粉末冶金等等。其中，铸造是最基本、最常用的工艺。 铸造种类很多，按造型方法习惯上分为： ①普通砂型铸造，包括湿砂型、干砂型和化学硬化砂型3类。 ②特种铸造，按造型材料又可分为以天然矿产砂石为主要造型材料的特种铸造（如熔模铸造、泥型铸造、铸造车间壳型铸造、负压铸造、实型铸造、陶瓷型铸造等）和以金属为主要铸型材料的特种铸造（如金属型铸造、压力铸造、连续铸造、低压铸造、离心铸造等）两类。 铸造可按铸件的材料分为： 黑色金属铸造（包括铸铁、铸钢）和有色金属铸造（包括铝合金、铜合金、锌合金、镁合金等） 铸造有可按铸型的材料分为： 砂型铸造和金属型铸造。 按照金属液的浇注工艺可分为： 1、重力铸造：指金属液在地球重力作用下注入铸型的工艺，也称浇铸。广义的重力铸造包括砂型浇铸、金属型浇铸、熔模铸造、消失模铸造，泥模铸造等；窄义的重力铸造专指金属型浇铸。 2、压力铸造是指金属液在其他外力（不含重力）作用下注入铸型的工艺，按照压力的大小，又分为高压铸造（压铸）和低压铸造。 补充知识： 1、精密铸造是相对于传统的铸造工艺而言的一种铸造方法。它能获得相对准确地形状和较高的铸造精度。较普遍的做法是：首先做出所需毛坯（可 留余量非常小或者不留余量）的电极，然后用电极腐蚀模具体，形成空腔。再用浇铸的方法铸蜡，获得原始的蜡模。在蜡模上一层层刷上耐高温的液体砂料。待获得足够的厚度之后晾干，再加温，使内部的蜡模溶化掉，获得与所需毛坯一致的型腔。再在型腔里浇铸铁水，固化之后将外壳剥掉，就能获得精密制造的成品 2、选择铸造方式时应考虑：a．优先采用砂型铸造b．铸造方法应和生产批量相适 c．造型方法应适合工厂条件d．要兼顾铸件的精度要求和成 3、金属材料的力学性能主要指：强度、刚度、硬度、塑性、韧性等。