工程材料与成型工艺98272252

⼯程材料与成型⼯艺第⼀章：⼯程材料的分类及⼒学性能1、强度：材料抵抗外⼒作⽤下变形和断裂的能⼒（MPa ）（1）弹性限度0e S Fe =σ（2）屈服点0s S Fs =σ屈服阶段特点：负荷F 不变，或略有升⾼，伸长量L ?继续显著增加（3）条件屈服极限2.0σ（⽆明显屈服现象）（4）抗拉强度b σ（材料能抵抗最⼤塑性变形和断裂的能⼒）2、塑性：在外⼒作⽤下，材料产⽣永久性变形⽽不破坏的能⼒（柔软性）断后伸长率δ=00L L L u -断⾯收缩率ψ=00S S S u-。

ψδ，越⼤塑性越好 3、硬度（耐磨性）：材料抵抗变形特别是压痕或划痕⾏成的永久变形的能⼒。

（1）布⽒硬度HBW /HBS ：以式样压痕的表⾯积A 去除符合下所得的商压头：硬质合⾦头/淬⽕钢球 HBW=F/A优点：能准确反映试样的真实硬度。

缺点：不适于检验⼩件薄件和成品件。

350HBW10/1000/30：⽤直径10mm 的硬质合⾦钢球在9.807KN 试验⼒作⽤下保持30s 测得的布⽒硬度值为350。

（2）洛⽒硬度HR ：以残余压痕的⼤⼩作为计量硬度的依据。

压头：⾦刚⽯圆锥、钢球或硬质合⾦球 HR=100-n/0.00260HRBW/s ：⽤硬质合⾦球/钢球压头在B 标尺上测得洛⽒硬度值为60。

优点：压痕⾯积⼩，可检测成品⼩件和薄件，测量范围⼤，测量简便迅速。

缺点：对内部组织和性能不均匀的材料测量不准确。

4、冲击韧性k a ：在冲击再和作⽤下抵抗冲击⼒的作⽤⽽不被破坏的能⼒。

5、疲劳强度：b 121σσ=-材料在规定N 次的交变载荷作⽤下，⽽不致引起断裂的最⼤应⼒称为疲劳强度。

6、断裂韧度IC K ：是指带微裂纹的材料或零件阻⽌裂纹扩展的能⼒。

第⼆章：⾦属学基础⼀、⾦属的晶体结构2、典型⾦属晶格类型3、⾦属的同素异构转变：同⼀⾦属在⼀定温度下，发⽣晶体结构变化的现象。

纯铁在固态下发⽣两次同素异构转变⼆、⾦属的结晶1、过冷现象：结晶过程中，n T 总是低于0T 的现象0T ：理论结晶温度；n T 实际结晶温度过冷度：0T 与n T 的差值，n T T T-=?02、过冷是⾦属结晶的必要条件。

《工程材料及成型工艺》教学大纲（Engineering Material and Forming Technology）课程代码：31010280学位课程/非学位课程：非学位课学时/学分：60/4适用专业：机械工程专业课程简介：《工程材料及成形工艺》是研究工程材料及其成形工艺方法的一门综合性专业技术基础课。

本课程以材料的成分、加工工艺、组织结构与性能之间的关系为主线，重点介绍材料的本质，提出有关的理论和描述，说明材料结构是如何与其成分、加工工艺、性能以及行为相联系的。

使学生获得常用工程材料的种类、成分、组织、性能和改性、成形方法的基本知识。

一、教学目标1、知识水平教学目标通过本课程的教学，使学生了解工程材料与热加工工艺技术在机械制造过程中的地位和作用，熟悉工程材料的种类、牌号、成分、性能、改性方法和用途；了解常用热加工工艺方法的基本知识。

了解与本课程有关的新材料、新工艺、新技术及其发展趋势。

2、能力培养目标通过本课程的教学，使学生具有现代机械制造过程的完整概念。

能运用工程材料及改性的知识，正确选用零件材料和改性方法的初步能力；能综合运用热加工工艺知识，选用毛坯成形方法；初步具有运用工程材料与热加工工艺新技术、新工艺解决实际问题的能力。

3、素质培养目标培养热爱科学、求真务实的学风和对机械技术工作的奉献精神。

二、教学重点与难点1、教学重点：铁碳合金相图、钢的热处理、工业用钢、铸造。

2、教学难点：铁碳合金相图、钢的热处理、工业用钢、铸造。

三、教学方法与手段采用启发式教学，调动学生学习的主观能动性，培养学生思考问题、分析问题和解决问题的能力；引导和鼓励学生通过实践和自学获取知识，以“少而精”为原则，精选教学内容，使学生对机械制造的新材料、新工艺、新技术有所了解。

采用多媒体教学，充分利用课件中的影音文件和图片资料，增强直观性，加深理解。

同时注重每个章节的小结，帮助学生将课程内容结构化，有助于记忆。

四、教学内容、学习目标与学时分配教学内容教学目标课时分配（60学时，其中实验8学时）绪论了解0.51．金属材料的力学性能 1.51.1刚度、强度、塑性掌握 11.2冲击韧性掌握1.3疲劳强度了解 0.51.4硬度理解2．金属及合金的结构与结晶 42.1金属的结构与结晶理解 22.2合金的结构与相图掌握 23．铁碳合金相图 43.1铁碳合金的组元及基本相理解 13.2 Fe-Fe3C相图掌握 2.53.3含碳量对碳钢组织与性能的影响了解 0.54．钢的热处理 104.1钢在加热时的转变理解 14.2钢在冷却时的转变掌握 34.3钢的退火与正火掌握 14.4钢的淬火与回火掌握 24.5钢的淬透性与淬硬性理解 14.6钢的表面热处理掌握 25．工业用钢 65.1概述理解 25.2结构钢掌握 25.3工具钢掌握 1.55.4特殊性能钢理解 0.5 6．有色金属及其合金 26.1铝及铝合金了解 16.2铜及铜合金了解 0.56.3滑动轴承合金了解 0.5 8．铸造 108.1合金的铸造性能理解 28.2常用铸造合金掌握 28.3砂型铸造掌握 28.4铸件工艺的制定原则及结构了解 28.5特种铸造了解 2 9．金属压力加工 89.1金属塑性成形理解 29.2锻造掌握 49.3板料冲压掌握 2 10．焊接 610.1金属熔焊掌握 210.2电弧焊掌握 110.3其他焊接方法了解 110.4常用金属材料的焊接掌握 110.5焊接结构设计了解 1实验项目与学时分配表五、作业要求（宋体小四号加粗）1、课外作业：每章结束后，要求布置作业一次，以综合应用题为主。

工程材料及成型技术课程（Engineering Material and Processing）（36学时，工业工程专业适用）一、简要说明《工程材料及成型技术》是工业工程专业的必修课，36学时，2学分。

二、课程的性质，地位和任务《工程材料及成型技术》是研究工程材料及其成形技术的综合性课程，是机械类、工业工程专业必修的技术基础课。

本课程包括工程材料及其选择、材料成形技术及其选择两大部分，使学生通过本课程的学习，达到以下目的：1．获得工程材料性能及其改性和成型工艺的基本知识；2．掌握工程材料及其主要成形方法的基本原理和工艺特点，具有合理选择零件材料，零件、毛坯成形方法以及工艺分析的初步能力；3．具有应用工艺知识考虑零件结构设计工艺性的初步能力；4．了解现代材料及其成形的新技术和发展方向。

为其它相关课程的学习和将来从事机械制造工作奠定基础。

三、教学基本要求和方法本课程是一门密切联系工业生产实践的综合性技术基础课，课堂教学之前应具有一定的生产实践知识，因此学习本课程之前或在学习过程中应到机械制造厂进行一次多工种的金工实习，对于主要工种（如铸造、锻压、焊接、热处理、切削加工等）的基本操作应作全面了解和动手实践，以获得零件加工的感性知识。

在学习本课程之前，应先修完工程图学，工程力学，并完成金工实习，可与机械加工技术、机械原理、互换性原理等课程并行开课。

四、授课教材与主要参考书教材：材料及热加工，陈培里等，高等教育出版社，2006.8参考书：1．工程材料及成型技术基础，吕广庶，张远明主编，高教出版社，2001.82．热加工工艺基础张万昌主编，清华大学出版社，3．材料科学与工程导论王高潮主编，机械工业出版社，20064．机械工程材料，沈莲主编，机械工业出版社，2003。

四、学分和学时分配《工程材料及热处理》36学时，2学分，学时分配如下表。

五、教学内容及学时分配（一）理论教学(30学时）绪论（1学时）1．目的要求：使学生对材料科学、材料及机械零件的成型技术的发展概况、材料及成型技术与工业工程专业的关系、以及《材料及成型技术》的课程特点及学习方法有总的了解。

变质处理：在液态金属结晶前，特意加入某些难熔固态颗粒，造成大量可以成为非自发晶核的固态质点，使结晶时的晶核数目大大增加，从而提高了形核率，细化晶粒，这种处理方法即为变质处理。

变质剂：在浇注前所加入的难熔杂质称为变质剂。

加工硬化：随着塑性变形的增加，金属的强度、硬度迅速增加；塑性、韧性迅速下降的现象。

再结晶：被加热到较高的温度时，原子也具有较大的活动能力，使晶粒的外形开始变化。

从破碎拉长的晶粒变成新的等轴晶粒。

和变形前的晶粒形状相似，晶格类型相同，把这一阶段称为“再结晶”。

热加工：将金属加热到再结晶温度以上一定温度进行压力加工。

冷加工：在再结晶温度以下进行的压力加工。

合金：通过熔炼，烧结或其它方法，将一种金属元素同一种或几种其它元素结合在一起所形成的具有金属特性的新物质，称为合金。

组元：组成合金的最基本的、独立的物质称为组元。

相：在金属或合金中，凡成分相同、结构相同并与其它部分有界面分开的均匀组成部分，均称之为相。

相图：用来表示合金系中各个合金的结晶过程的简明图解称为相图。

固溶体：合金的组元之间以不同的比例混合，混合后形成的固相的晶格结构与组成合金的某一组元的相同，这种相称为固溶体。

改善冲压件结构工艺性的途 1.在使用功能不变的情况下，尽量简化结构，以减少工序，节省材料，降低成本。

2.采用冲压结构。

对于形状复杂或特别的冲压件，可以设计成若干个简单冲压件，然后再用焊接或者用其他连接方法形成整体件。

3.采用冲口工艺，以减少一些组合件。

4.冲压件的厚度。

在强度、刚度允许的情况下，应该尽量采用厚度比较薄的材料来制作，以减少金属的消耗，减轻结构质量，对局部刚度不够的地方，可采用加强筋。

加工硬化：晶粒沿变形最大的方向伸长；晶格和晶粒均发生扭曲，产生内应力；晶粒间产生碎晶。

组织结构的变化使其力学性能，物理和化学性能都发生变化。

而力学性能的变化最为明显：随着变形程度的增加，金属的强度和硬度逐渐升高，而塑性和韧性降低。

工程材料与成型工艺工程材料与成型工艺是现代工程领域中非常重要的一部分，它们在各种工程项目中都发挥着至关重要的作用。

工程材料是指用于各种工程结构和设备中的材料，包括金属材料、非金属材料和复合材料等。

而成型工艺则是指将原材料加工成所需形状和尺寸的过程，包括铸造、锻造、压力加工、焊接、切削加工等各种加工方法。

本文将就工程材料与成型工艺的相关内容进行探讨，以便更好地了解它们在工程中的应用和意义。

首先，工程材料的选择对工程项目的质量和性能有着直接的影响。

不同的工程项目对材料的性能要求各不相同，因此在选择工程材料时需要考虑到其力学性能、耐热性、耐腐蚀性、导热导电性等各项指标。

例如，在制造高速列车的轨道时，需要选用具有良好耐磨性和高强度的特种钢材料；在建筑领域，需要选用具有良好耐候性和耐腐蚀性的建筑材料。

因此，工程材料的选择需要根据具体工程项目的要求来进行综合考虑，以确保工程项目的质量和安全。

其次，成型工艺在工程制造中扮演着至关重要的角色。

成型工艺的选择直接影响着工件的精度、表面质量和加工效率。

不同的工程材料和工件形状需要采用不同的成型工艺来加工。

例如，对于形状复杂的工件，可以采用数控加工技术来进行加工，以保证工件的精度和表面质量；而对于大型铸件，则需要采用铸造工艺来进行生产。

因此，成型工艺的选择需要根据工程材料的性能和工件形状来进行综合考虑，以确保工件的加工质量和生产效率。

此外，工程材料与成型工艺的发展也在不断推动着工程领域的进步。

随着科学技术的不断发展，新型工程材料和成型工艺不断涌现，为工程领域的发展带来了新的机遇和挑战。

例如，高性能复合材料的应用大大提高了航空航天领域的性能和安全性；先进的数控加工技术则大大提高了工件的加工精度和生产效率。

因此，工程材料与成型工艺的不断创新和进步为工程领域的发展注入了新的活力和动力。

总之，工程材料与成型工艺在现代工程领域中具有非常重要的地位和作用。

它们的选择和应用直接影响着工程项目的质量和性能，同时也推动着工程领域的不断发展和进步。

《工程材料与材料成型工艺基础》课程教学大纲课程编号：ME04556课程名称：工程材料与材料成型工艺基础英文名称：Engineering Materials & Fundamentals of Material Forming Technology学时：34h（课堂教学）+8h(讨论) + 8h (实验)＝50h适用专业：车辆工程课程性质：必修先修课程：汽车结构、画法几何与机械制图、材料力学一、课程教学目标《工程材料与材料成型工艺基础》课程是车辆工程专业本科学生的基础课程。

通过学习该课程，要求学生掌握研究车辆工程学科涉及的金属材料的基本理论、基本知识和技能，了解非金属材料和复合材料的基础知识；掌握工程材料组成（成分）—结构—工艺—性能之间的关系及变化规律；认知工程材料常用的成形方法及其工艺特点；具备合理选用车用材料及其制造方法的初步能力；了解车辆领域的新材料及其相关的新技术、新工艺和发展趋势。

为车辆工程专业学生今后从事汽车设计、制造和开发打下材料及其成型工艺技术方面的坚实基础。

二、教学内容及基本要求一）工程材料部分：1、工程材料力学性能评价分析，如：强度、断裂韧性、硬度等；2、了解金属的晶体结构、结晶规律、晶体缺陷及其对性能的影响；3、熟悉典型合金的化学成份、相、组织与性能之间的关系；4、了解二元合金状态图和铁碳合金状态图；5、学习金属塑性变形的基础理论，了解金属塑性变形对金属组织和性能的影响；6、学习并掌握碳钢、合金钢和铸铁的种类、牌号；了解常存元素对钢的性能的影响；合金元素在钢中的作用；了解结构钢、工具钢、特殊性能钢的性能及其应用。

7、熟悉常用热处理工艺（退火、正火、淬火、回火、表面热处理）的工艺特点；了解钢在热处理过程中的组织转变及转变产物的基本性能；了解常见热处理缺陷、产生原因、及预防措施；8、掌握车辆工程典型金属材料及其应用；9、了解车用非金属材料种类、特性与应用；10、学习车用复合材料基础理论知识，包括材料特点、设计原则、界面测试分析方法；11、熟悉车用复合材料种类、特性与应用。

工程材料与成型工艺工程材料是指用于工程结构和零部件制造的材料，它们具有一定的力学性能、物理性能和化学性能。

在工程设计和制造中，材料的选择和成型工艺的应用对产品的质量、性能和成本都有着重要的影响。

本文将从工程材料和成型工艺两个方面进行探讨。

首先，工程材料的选择对产品的性能和成本有着直接的影响。

不同的工程材料具有不同的力学性能和化学性能，因此在产品设计中需要根据产品的使用环境和要求来选择合适的材料。

比如，在汽车制造中，发动机零部件需要使用耐高温、耐磨损的材料，而车身结构则需要轻质、高强度的材料。

材料的选择需要综合考虑产品的使用要求、成本和加工性能等因素，以达到最佳的性能和成本效益。

其次，成型工艺是将选定的材料加工成产品的过程，它直接影响着产品的精度、表面质量和生产效率。

不同的工程材料需要采用不同的成型工艺来实现产品的加工和制造。

比如，金属材料可以采用铸造、锻造、热处理等工艺，而塑料材料则可以采用注塑、挤出、吹塑等工艺。

成型工艺的选择需要考虑产品的形状复杂度、尺寸精度要求、生产批量和成本等因素，以实现高效、稳定的生产。

在工程材料和成型工艺的选择过程中，需要充分考虑产品的设计要求、使用环境和经济性等因素，以实现最佳的性能和成本效益。

同时，还需要不断关注新材料和新工艺的发展，以应对市场的需求和技术的变革。

总之，工程材料与成型工艺是工程制造中的重要环节，它们直接影响着产品的质量、性能和成本。

在产品设计和制造过程中，需要综合考虑材料的选择和成型工艺的应用，以实现最佳的性能和成本效益。

随着科技的不断进步，工程材料和成型工艺也将不断发展和完善，为工程制造提供更多的选择和可能性。