机械工程中的工程材料与加工技术

材料及热加工复习资料2 工程材料及热加工工艺

绪论

一. 课程的任务及内容

工艺方法

工程材料 ———加工工艺 ——— 产品件 装配试车

工艺过程

基本知识 热加工 冷加工

成分.组织.性能 铸.锻.焊.热 （切削加工）

关系.应用

性质：机械类各专业必修的一门综合的技术基础课。

任务：使学生获得有关金属学.钢的热处理.常用的金属材料及加工的基础

知识，培养学生合理选材.确定热处理方法及安排工件加工工艺路线的初步

能力。

先修课：物理.化学.机械制图.金工实习等，与材料力学. 机械设计等关系

密切。

作用：打基础 为后续课 为专业课 为工作实践

二．材料及发展趋势

钢： 碳钢. 合金钢. 铸钢….

黑色金属

金属材料 铁： HT. QT. 合金铸铁…

Cu及Cu合金

机械设计中材料的选择及其应用

机械设计中材料的选择和运用是整个机械设计中的核心，对提高机械设计的水平，保障机械产品的质量以及推动整个机械设计行业的发展具有十分重要的意义。

标签：机械设计;材料选择;应用

Abstract：the use of mechanical and material selection in the design is the core in

mechanical design，mechanical design to improve the level and guarantee the quality

of mechanical products and promote the development of the mechanical design

industry has very important significance.

Keywords：mechanical design;material selection;application

1 机械设计中材料的选择

1.1 选择载荷类型的材料

机械设计过程中，通常机械材料的外载荷性能容易导致机械设计的部分元件失效，而机械的零部件所具备的性能却能有效的防止这种零件的失效。由于失效零部件性能与材料的外载荷性能之间的矛盾，进而要求在机械材料的选择上，要以材料的载荷性能的大小作为机械选材的标准。在选材上可以将材料的载荷性能归结为两个方面：一是当零部件在外载荷力的作用下出现扭转时，其中应力大多集中在材料表层，这就表明，材料表面的性能直接决定着零部件间的控制效果。所以在机械设计材料选择上，如果机械材料需要承受载荷力，就可以选择低碳钢渗碳或者是中碳钢调质的方式对材料进行加工。通过此种材料的选择和加工方式能够确保产品的质量。二是对一些能够承受压缩或者是拉伸作用的材料，由于外载荷力作用到零件的横截面，使横截面的应力比较均衡，所以这就需要在机械材料的设计中，选择一些性能分布均匀的材料，保障在机械设计的加工、生产等环节中能够对材料进行高效的作业。

技术协作信息

在工程生产及机械产品生产制造领域当中,都需要对相关材料进行成型加工,从而也就需要使用到材料成型及控制

工程中的相关知识。本文主要针对浅谈材料成型与控制工程中的金属材料加工技术问题进行分析和讨论。

材料成型与控制工程中的金属

材料加工技术探析

◎赵雪松技术探讨与推广

当前，我国的机械制造行业随着科技

的进步得以飞速发展，材料成型及控制工

程是机械制造业发展中的重点，需要长期

的、坚持不懈的探索和研究，材料成型及控

制工程的质量是决定机械制造水平的关

键因素。因此发展机械制造业必须重视材

料成型和控制工程及其相关衍生技术的

探索和研究。一、材料成型技术的发展趋势

1.高效节能。随着工业的不断发展，对

材料的需求量越来越大，这就意味着材料

成型的时间必须缩短，材料生产的规模需

要扩大，也就是材料成型的效率需要得到

提高。而未来能源必然会愈加紧张，能源

浪费高的材料成型技术将不再适合时代

的要求，节省能源的材料成型技术将会成

为社会的主流。所以，高效节能是未来材

料成型技术发展的趋势所在，以提高产品

的生产效率和质量，减少能源消耗。

2.绿色环保。社会的发展使人们的健

康和绿色环保意识越来越强，对生活和工

作环境有了更高的要求，高污染、作业环境

恶劣以及对人体危害较大的材料成型技

术会逐渐被人们放弃，转而研发洁净环保

的新型材料成型技术，以降低对环境产生

的噪音、气体、水资源等方面的污染，提高

工作人员的人身健康安全。

3.数字化与智能化。数字化是建立数

字化数据体系，实现设计体系、制造技术以

及检测与后加工的数字化。数字化技术体

系的建立，能够减少材料生产中各个环节

产生的误差，加强整个生产过程的监督检

验。智能化是指在材料成型的生产过程

中，对材料生产的各个环节实施智能化控

制技术，优化生产工艺和流程，以提高产品

的产量和质量。

4.自动化。自动化是材料成型技术发

展的必然趋势。随着工业发展对材料产品

生产规模和生产质量稳定性要求的提高，

提升材料生产过程的自动化就显得十分

机械工程材料与热加工工艺

摘要：本文主要阐述了机械工程材料的主要性能及其应用，同时说明机械工程材料热加工工艺，其中包括钢铁生产与质量、钢的热处理、低合金钢和合金钢、铸铁以及有色金属及其合金等。

关键词：机械工程；工程材料；热加工工艺

引言：机械工程材料种类繁多，其中最为常见就是有色金属材料，要根据有色金属材料特点，采用正确的制造技术和加热工艺，有效增强有色金属强度和耐腐蚀性等，确保所制作出的零部件，其质量和性能都有显著增强。

1机械工程材料的主要性能及其应用

机械工程各类产品多数都是由种类繁多、性能各异的金属材料和非金属，通过正确加工所制作出的零部件共同构成的。金属材料的机械性能主要是指金属材料在各种形式的外力作用下，抵抗变形和断裂的能力，判断金属机械性指标包括金属材料强度、塑性和硬度等。金属材料在受力时抵抗产生弹性的能力则称为刚度。金属材料的硬度主要是指材料抵抗外物压力的能力，硬度越高，金属材料抵抗局部塑性变形的能力就越大。通常材料的硬度越高，其耐磨性就越强，强度和硬度间存在着内部联系。金属冲击韧性是材料在冲击荷载作用下，抵抗断裂的能力，现阶段机械工程技术常用一次摆锤冲击弯曲试验，测定材料受冲击荷载能力。机械工程所用零件种类较多，如发动机设备中的曲轴、连轴等，该类零件常在交变荷载下工作。此外，转动轴等零件虽然受到的荷载无法随时间交替变化，但零件本身是能够旋转的。以该两种情况为背景，零部件中都会产生随时间变化的应力，该种应力即称为“交变应力”。此外，以此种情况为背景工作的零部件，其最大应力要低于材料在静荷载小的极限，但经过长期工作的磨损，难免会出现断裂等情况，引发断裂事故。所以，要采取有效措施避免断裂事故发生。制造零部件和选用工艺时，要充分考虑所选材料的工艺性能，如低碳钢有着较强的塑性成形性能和可焊性，所以常被用作制造量器和刀具等[1]。 2机械工程材料表面处理方法

机械工程材料表面处理方法主要包括强化处理法、表面防护处理法、涂料涂装法和氧化处理法，其中，强化处理法即可分为表面覆盖层强化法、表面表型强化法两种，表面覆盖层强化法指的是在材料表面，获得特殊性能的覆盖膜，以此增强材料表面的刚度、硬度和耐疲劳性，增强材料质量。常见金属表面覆盖层强化法有金属热喷涂、表面气相沉积等方法，热喷涂法主要指的是将涂层材料进行熔化处理，经过高速气流将雾化成的颗粒，迅速喷射到零件表面，借此构成喷涂覆盖层。要按照实际情况合理选择喷涂材料，保证材料的耐磨性、耐腐蚀性等均符合基本要求，防止所选材料性能未达到基本要求，降低后续工作质量。氧化处理法也属于常见方法，氧化处理主要是采用化学或电化学方法，使工件表面形成氧化膜，借此改善工件的耐蚀性。表面防护处理法能分为化学镀和热浸镀，化学镀需要利用还原剂，确保金属离子能在溶液中，在催化剂的影响下还原材料表面的金属镀层。化学镀能在非金属、金属和半导体等材料基体上镀覆，因该方法适用对象众多，所以应用领域尤为广泛[2]。