第一篇 金属铸造成形工艺
一.掌握铸造定义与实质及其合金的铸造性能。
A铸造：将熔融金属浇入铸型型腔， 经冷却凝固后获得所需铸件的方法。
B铸造实质：液态成形。
C合金：两种或两种以上的金属元素、或金属与非金属元素（碳）熔和在一起，所构成具有金属特性的物质。
D合金的铸造性能：是指合金在铸造过程中获得尺寸精确、结构完整的铸件的能力，流动性和收缩性是合金的主要铸造工艺特性。
二.掌握合金的充型能力及影响合金充型能力的因素。
A合金的充型能力：液态合金充满铸型，获得轮廓清晰、形状准确的铸件的能力。
B影响合金充型能力的因素：
（1）铸型填充条件
a. 铸型材料；
b. 铸型温度；
c. 铸型中的气体
（2）浇注条件
a. 浇注温度（T）
T 越高（有界限），充型能力越好。
b. 充型压力
流动方向上所受压力越大，
充型能力越好。
（3）铸件结构
结构越复杂，充型越困难。
三.掌握合金收缩经历的三个阶段及其铸造缺陷的产生。
A合金的收缩：合金从浇注、凝固、冷却到室温，体积
和尺寸缩小的现象。
B合金收缩的三个阶段：
（1）液态收缩
合金从 T浇注→ T凝固开始 间的收缩。
（2）凝固收缩
合金从 T凝固开始→T凝固终止 间的收缩。
液态收缩和凝固收缩是形成铸件缩孔和缩松缺陷的基本原因。
（3）固态收缩（易产生铸造应力、变形、裂纹等。）
合金从 T凝固终止→T室 间的收缩。
四.了解形成铸造缺陷（缩孔，缩松）的主要原因及其防止措施。
A产生缩孔和缩松的主要原因：液态收缩 和 凝固收缩 导致。
B缩孔形成原因：收缩得不到及时补充；
缩松形成原因：糊状凝固，被树枝晶体分隔区域难以实现补缩。
C缩孔与缩松的预防：
（1）定向凝固，控制铸件的凝固顺序；
（2）合理确定铸件的浇注工艺
五.掌握铸件产生变形和裂纹的根本原因。
铸件产生变形和裂纹的根本原因：铸造内应力（残余内应力）
六.掌握预防热应力的基本途径。
预防热应力的基本途径：缩小铸件各部分的温差，使其均匀冷却。借助于冷铁使铸件实现同时凝固。
七.砂型铸造：是把液体金属浇注到砂型中从而获得铸件的铸造方法。
1.掌握浇注位置和分型面的选择及拔摸斜度α的作用；
A浇注位置和分型面的选择原则：
① 主要工作面和重要加工面应朝下或位于侧面；
②铸件的大平面应朝下或采用倾斜浇注，以免造成结疤、夹砂等缺
陷；
③铸件薄避部分应朝下或位于侧面或倾斜浇注，以免产生冷隔、浇
不到现象；
④铸件厚大部分应朝下或位于侧面，以便设置冒口进行补缩；
⑤分型面应选在最大截面处，方便起模；
⑥尽量减少分型面的数量；
⑦分型面应尽量选用平直面，避免曲面分型，以简化制模和造型工
艺；
⑧尽量使铸件全部或大部分处于同一砂箱，且位于下箱，或使主要
加工面与基准面处于同一砂箱；
⑨尽量减少型芯和活块数量，以简化制模、制芯和造型等工序；
⑩分型面应尽量与浇注位置一致，以免合型后再翻转砂箱。
B拔摸斜度α的作用：使模样容易从砂型中取出而不致损坏砂型和砂芯。
2.了解浇注系统的定义及各组成部分的特点和作用。
A浇注系统：为填充型腔和冒口而开设于铸型中的一系列通道。
B浇注系统组成部分：浇口杯、直浇道、横浇道、内浇道
C作用：
1）确保金属液平稳、无冲击地充满型腔；
2）除渣、调节凝固顺序，避免产生铸造缺陷。
八.掌握零件结构的铸造工艺及铸造性能对铸件的要求。
铸造工艺:
1、浇注位置和分型面的选择.
2、浇注系统
3、铸造工艺参数的确定（机加工余量、收缩余量、起模斜度、芯头…）
九.铸件结构设计
1.掌握并会鉴别铸件结构工艺性的合理性；
A铸件结构的合理性
设计铸件时应从下述几方面考虑：
a合理、适宜的铸件壁厚
b 铸件壁的联接
① 采用过渡形式；
避免金属积聚和内应力的产生。
○2 铸件结构圆角；
避免出现热节和应力集中现象。
○3多壁相连，采用交错或环形接头；
④ 避免铸件壁间的锐角联接
○5防止铸件翘曲变形；
采用对称式结构或增设防变形肋。
⑥ 避免大水平面和冷却受阻的铸件结构
B、 铸件结构的工艺性
a. 铸件外形设计
① 减少和简化分型面
○2改进妨碍起模的铸件结构
（凹面、凸台、肋条…）
铸件要有结构斜度
便于起模，延长模具使用寿命
b. 铸件内腔的设计
① 铸件结构应避免不必要的型芯，
并尽量避免活块；
② 铸件结构应有利于砂芯的固定和排气；
○3避免封闭空腔；
（型芯安放困难、排气不畅、难于清砂）
○4去除不必要圆角。
（使造型或制芯工艺过程复杂化。）
2.了解给定铸件结构条件下可能产生的主要缺陷，掌握处理缺陷
的措施。
第二篇 金属的塑性成形工艺
锻压：是通过金属在固态下发生塑性变形来形成零件毛坯的重要加工方法之一，要掌握其形成特点和应用范围。
塑性成型：在外力作用下，使金属坯料产生塑性变形，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。
锻模：是高强度合金制造的成型锻件的模具，由上、下模组成。
模锻：在模锻设备上，利用锻模使材料变形而获得锻件的锻造方法。
模膛：上、下模接触时所形成的空间。
冲压：通过冲模使板料塑性成型（分离或变形）而得到制件的工艺方法。
拉深：利用模具使冲裁后的平板毛坯变形为开口空心零件，而厚度基本不变的加工方法。
一.了解一般金属在锻压时经历的变形过程、变形特点及变形对锻压件组
织性能的影响。
1、变形过程：未变形（不受力）→ 弹性变形（小力）→ 弹塑性变形
→塑性变形
2、变形特点：晶粒沿变形最大的方向伸长；晶格与晶粒均发生扭曲，
产生内应力；晶粒间产生碎晶。
加工硬化：金属低于再结晶温度时，由于塑性应变而产生的强度、硬度增加的现象
回复：将冷成形后的金属加热到一定温度后，使金属内部原子回复到平衡位置，晶内残余应力减小的现象。（部分消除加工硬化）
再结晶：消除加工硬化，再次获得良好的塑性。
二.掌握锻压、锻造比与锻造流线的特性及材料可锻性（塑性成型性）的
衡量指标。
1、锻压特性:
?改善材料的力学性能,使金属组织致密，晶粒细小；
?简单的精加工，使坯料的形状、尺寸接近成品零件；
?提高零件的强度和韧性；
?精密的公差；
? 快速零件加工。
2、锻造比（y）：锻造变形前后的截面比、长度比或高度比。
拔长： y = A0 /A = L /L0 > 1
镦粗： y = A /A0 = H0 /H > 1
3、锻造流线（纤维组织、流纹）
特性：a金属变形程度越大，纤维组织就越明显，各向异性也就越明显。
b化学稳定性强，其分布状况一般不能通过热处理消除，只能通过不同方位上的锻压成形才能改变。（为获得最佳力学性能，应充分利用纤维组织的方向性）
遵循两项原则：1、使纤维分布与零件的轮廓相符而不被切断（切断时，不能连贯，切应力与纤维方向平行，承载能力较弱；不切断，连贯性好，纤维方向合理，零件品质好）。2、使零件所受的最大拉应力与纤维方向一致，最大切应力与纤维方向垂直。
4、材料可锻性（塑性成型性）的衡量指标：金属的塑性（反映金属塑
性变形的能力）和变形抗力（反映金属塑性变形的难易程度）综合评定。
三.掌握金属塑性变形的基本规律（体积不变条件，最小阻力定律）。
体积不变条件：金属在塑性变形时，由于金属材料连续而致密，其体积变化很小，与形状变化相比可以忽略不计。
最小阻力定律：金属受外力作用下发生塑性变形时，如果金属质点在几个方向上都可流动，那么，金属质点就优先沿阻力最小的方向流动。
四.重点掌握分模面（上下锻模在模锻件上的分界面）的选择原则。
?要保证模锻件能从模膛中取出（一般选在模锻件的最大尺寸的截面上）。
?按选定的分模面制成锻模后，应使上、下两模没分模面的模膛轮廓一致（当出现错模现象时，可及时发现并调整）
?最好把分模面选在模膛深度最浅的位置处。（金属更容易充满模膛，便于取出锻件，有利于锻模的制造）
?选定的分模面应该使零件上所加的敷料最少（敷料多，浪费金钱，降低材料利用率，增加切削加工的工作量）
?最好使分模面为一个平面，上、下模膛的模膛深度基本一致（便于锻模制造）
注意问题：
?头部尺寸明显偏大的锻件选曲面分模。
?锻件流纹方向垂直分模面
五.掌握板料冲压的基本工序、变形特点及应用，重点了解冲裁、弯曲、
拉深等工艺中影响质量的因素。
1、板料冲压的基本工序：
a：分离工序（使坯料的一部分与另一部分相互分离的工艺方法。主要有落料、冲孔、切边、修整等）
b：成形工序也可称变形工序（使坯料的一部分相对于另一部分产生位移而不破裂的工艺方法。主要有弯曲、拉深、翻边、成型等。）
2、板料冲压的特点：
?板料冲压生产过程的主要特征是依靠冲模和冲压设备完成加工，便于实现自动化，生产率高，操作方便。
?冲压件一般不需再进行切削加工，节省原材料，节省能源消耗。
?板料冲压常用表面品质好的板料或带料，产品质量小、强度高、刚性好。
?冲压件的尺寸公差由冲模来保证，因此产品尺寸稳定，互换性好，可形成形状复杂零件。
3、板料冲压的应用：
板料冲压在批量生产中得到广泛的应用。在汽车、拖拉机航空、电器、
仪表、国防以及日用品工业中，冲压件占有相当大的比例
4、冲裁影响质量的因素：凸、凹模间隙Z等
5、弯曲影响质量的因素：
a：板厚δ、内弯曲半径r（δ越大，r越小，压缩及拉伸应力越大，容易产生破裂）
b：弯曲线与板料纤维方向的关系（尽可能使弯曲线与流纹垂直。若弯曲线与流纹平行，容易产生破裂，可增大最小弯曲半径来避免破裂） c：回弹现象（防止：将模具制成比弯曲件角度小一个回弹角β）
6、拉深影响质量的因素：拉深系数m等
六.了解冲裁的变形过程，掌握凸、凹模刃口尺寸的确定。
1、冲裁的变形过程：
?弹性变形阶段（板料内应力未超过材料的弹性极限）
?塑性变形阶段（刃口附近出现微裂纹）
?剪裂分离阶段（上下微裂纹沿最大剪切应力方向板料内部扩展，上下裂纹重合，板料被剪断分离）
2、凸、凹模刃口尺寸的确定（落料件的光亮带由凹模刃口挤切板料产
生，冲孔件孔的光亮带由凸模刃口挤切板料产生的。故计算刃口尺寸时，应按落料和冲孔两种情况分别进行分析）：
?落料模：以凹模为设计基准件，即按落料件尺寸确定凹模刃口尺寸，而凸模的刃口尺寸 = 凹模刃口尺寸 – Z（凸、凹模间隙）；
?冲孔模：以凸模为设计基准件，即按冲孔件尺寸确定凸模刃口尺寸，而凹模的刃口尺寸 = 凸模刃口尺寸 + Z（凸、凹模间隙）；
七.掌握拉深系数与常见拉深缺陷。
1、拉深变形特点：
a：变形区是板料的凸缘部分，其它部分是传力区；
b：板料变形在切向压应力和径向拉应力的作用下，产生切向压缩和径向伸长的变形；
c：拉深时，金属材料产生很大的塑性流动，板料直径越大，拉深后筒形直径越小，其变形程度就越大。
2、拉深系数（拉深系数是衡量拉深变形程度的指标，m越小→变形程度越大，坯料拉入凹模越困难）：拉深件的直径d与坯料直径D的比值，即m = d / D。
注：对于m较小的拉深零件需采用多次拉深工艺（多次拉深必然产生加工硬化，为保证坯料有足够塑性，经过一两次拉深后，应安排工序间的退火处理），总拉深系数：m = m1·m2 ·m3···m n。多次拉深时，应使: m1＜m2＜m3···＜m n ，m1=d1/D，m2=d2/d1，··· m n=d n/d n-1。
3、常见拉深缺陷：拉裂和起皱是拉深工艺中常见的缺陷。
○1拉裂：直壁与底部的过渡圆角处为最危险部位，当拉应力超过材料屈服点时，此处将被：“拉裂”。
防止拉裂措施：
a：正确选择拉深系数
b：合理设计拉深凸、凹模的圆角半径。
c：合理设计凸、凹模的间隙。
d：注意润滑。
○2起皱：当拉深变形程度较大、压应力较大、板料又比较薄时，部分材料会因失稳而拱起，产生起皱现象。
拉深过程不允许出现起皱现象，防止起皱措施：
a：设置压边圈。
b：增加毛坯的相对厚度。
c：增加拉深系数。
八.掌握自由锻、模锻、冲压件结构设计原则。
1、自由锻结构设计原则：在满足使用性能要求的条件下，应使锻件状
简单、易于锻造
2、模锻结构设计设计原则：
① 合理的分模面、模锻斜度和圆角；
② 锻件形状简单、对称、平直；
③ 避免窄沟、深槽、深孔和多孔结构；
④ 复杂锻件采用锻 —— 焊组合工艺。
3、冲压件结构设计原则：零件在满足使用要求的前提下，能以最简单、
最经济的冲压方式加工出来。
九.重点掌握冲压件的结构工艺性（弯曲件，拉深件），修改不合理的冲压
件结构。
影响冲压件工艺性的主要因素有：冲压件的形状、尺寸、精度和材料。
1、冲裁件结构工艺性：
?冲裁件的形状应力求简单、对称，有利于材料的合理利用，同时应避免长槽与长悬臂结构，否则制造模具困难（搭边排样）。
?冲裁件的内、外形转角处，要尽量避免尖角，应以圆弧连接。以避免尖角处应力集中被冲模冲裂
?冲孔件尺寸与厚度关系合理。
2、弯曲件结构工艺性（S为材料厚度）：
? 弯曲件形状应尽量对称，弯曲半径不能小于材料允许的最小弯曲半径，并应考虑材料纤维方向，以免成型过程中弯裂。
? 弯曲边过短不易弯成型，故应使弯曲边高度H＞2s。若H＜2s，则必须压槽，或增加弯曲边高度，然后加工去掉
? 弯曲带孔件时，为避免孔的变形，孔的边缘距弯曲中心应有一定的距离L。L＞1.5～2s。当L过小时,可在弯曲线上冲工艺孔,如对零
件孔的精度要求较高，则应弯曲后再冲孔。
3、拉深件结构工艺性
?拉深件外形应简单、对称，且不宜太高。以便使拉深次数尽量少，并容易成型。
?拉深件的圆角半径（如图示）应满足：rd > 2S，R > (3~4)S，r > 0.15H。
否则，应增加整形工序。
?拉深件的壁厚变薄量一般要求不应超出拉伸工艺壁厚变化的规律（最大变薄率约在 10%～18%左右）
注：为简化冲压工艺，可采用冲-焊结构。
第三篇 材料的焊接成形工艺
焊接：是通过加热、加压或加热加压，并且使用或不用填充材料，使焊件达到原子结合的一种加工方法。焊接技术分为熔化焊、压力焊和钎焊三大类。
钎焊：用熔点低于工件材料熔点的钎料作连接物，在连接面上冷却结晶形成结合面的方法
熔焊：指焊接过程中，将焊件接头加热至熔化状态，不加压完成焊接
的方法。
压焊：指焊接过程中，对工件施压完成焊接的方法。
一.掌握焊接成型的特点及冶金过程的实质。
1、焊接成型的特点：（1）不同材料、厚度、形状的金属连接成型；
（2）焊件刚度大、整体性好；
（3）存在焊接应力和焊接变形；
（4）不可拆性
2、焊接的冶金过程：加热焊接材料→熔化焊材→熔滴向熔池转移
3、焊接成型的实质：通过加热或加压（或两都并用）使材料两个分离
表面的原子达到晶格距离，借助原子的结合与扩散而获得不可拆的接头。
二.了解焊接电弧的组成与直流电弧焊的正接，反接。
1、电弧由阴极区（阴极材料的电子逸出功愈小，电子发射愈容易，电
弧愈易稳定）、弧柱区（中性的气体粒子受到电场作用将产生激励或电离，弧柱具有很高的温度）和阳极区（接受由弧柱来的电子流和向弧柱提供正离子流，受电子碰撞，阳极能量较高，温度升高）组成
2、○1直流电弧焊的正接：焊件接电源正极，焊条接电源负极（正极温
度高于负极，这种接法可获得较大的熔深，适于厚板的焊接。）
○2直流电弧焊的反接：焊件接电源负极，焊条接电源正极（焊条熔化速度快，可实现薄板的快速焊接及碱性焊条的焊接。）
三.掌握产生焊接应力与变形的根本原因及其防止措施。
1、焊接应力与变形的根本原因：工件局部不均匀加热和冷却。焊接应
力还是形成焊接裂纹的重要因素
2、焊接应力与焊接变形的防止措施：
（1）尽量减少焊缝数量和尺寸，避免焊缝密集交叉。
（2）采用合理的焊接顺序。
· 先焊收缩量较大的焊缝；
· 先焊工件受力较大的焊缝；
· 先焊错开的短焊缝，后焊直通的长焊缝。
（3）焊前预热；
（4）反变形法
（5）焊前刚性固定
（6）锤击焊缝法；
（7）焊后去应力退火处理。
四.了解焊条药皮（酸性药皮可用交流、直流电源焊接，而碱性药皮
只能用直流电源焊接）、焊芯的主要作用
提高电弧燃烧稳定性;防止空气对金属的有害作用;对焊缝金属脱氧;
加入合金元素,提高焊缝力学性能.
五.掌握引弧板和熄弧板的作用。
引弧板和熄弧板的作用：防止起弧和熄弧时在工件焊焊缝中产生的气孔、夹杂、缩孔、缩松等缺陷。
六.了解焊接成型的常见缺陷及金属材料的焊接性。
1、金属材料的焊接性：
焊接性定义：金属材料对焊接加工的适应性（CE越大，焊接性越差）。
焊接性包括：
○1 接合性能（金属对产生焊接缺陷的敏感性）；
② 使用性能（焊接接头对使用要求的适应性）。
2、焊接成型的常见缺陷：
七.掌握常用焊接方法的工艺特性、应用范围与焊接位置。
焊条电弧焊、 埋弧焊、 电渣焊、 压焊和钎焊
（一）焊条电弧焊
（1）工艺特性，主要包括：焊条直径、焊接电流、焊接层数、焊接
速度和电弧长度等
1. 焊条直径（d）
立焊时， d ≤ 5 mm；仰焊或横焊时，d ≤ 4 mm；平焊焊条选用原则：板厚 δ≤ 4 mm → d =δ；δ＞ 4 mm → d = 4 ~ 6 mm。
2. 焊接电流（I）。影响焊接电流的主要因素：d和焊缝空间位置。
I = K·d [A]，式中：K（经验系数，K = 30 ~ 40 A/mm）；d（焊条直径，单位：mm）
3. 焊层数（n），n =δ/d，式中：δ（焊件厚度，单位mm）；n等于小数时取整。
（2）应用范围：适合于焊接性好的低碳钢、低合金钢的焊接；只用于单件、小批短焊缝的焊接。
（3）焊接位置：平焊、立焊、横焊、仰焊。
（二）埋弧焊
（1）工艺特性：
1、焊前准备
δ＜ 14 mm，不开坡口；
δ= 14 ~ 22 mm，开 “Y ” 型坡口，坡口角度 50o ~ 60o；
δ= 22 ~ 50 mm，开 “Y ” 型或 “U ” 型坡口。
焊缝两端附加引弧板和熄弧板；
焊缝间隙要均匀。
2、平板对接焊
平板对接焊一般采用双面焊，也可采用打底焊、焊剂垫或垫板，也可采用水冷铜成形底板进行单面焊双面成型。
3、环缝焊
焊接环焊时，焊丝起弧点应与环的中心线偏离一距离e，以防止熔池金属的流淌。偏移距离 e = 20 ~ 40 mm，适用范围：焊件直径＞250 mm。
4、焊件的装配
装配间隙均匀、高低平整、上下不错边。
（2）应用范围：用于压力容器的环缝焊和直缝焊、锅炉冷壁的长直焊缝焊接、船舶和潜艇壳体的焊接、起重机械（如行车）和治金机械（如高炉炉身）的焊接等。
只适于平焊直缝和环缝，板厚δ= 6 ~ 60 mm 的各种钢板焊件。不适于δ＜ 1mm 的薄板。
（3）焊接位置：平焊、环焊
（三）电渣焊（三个阶段：起弧造渣阶段、焊接阶段、收尾阶段） （1）工艺特性
1、一次焊成任意厚度工件（只需留有一定的间隙而不用开坡口）；
2、 单丝可焊厚度 δ = 40 ~ 60 mm
单丝摆动 δ = 60 ~ 150 mm
三丝摆动 δ = 450 mm
3、生产率高，成本低；
4、焊接质量好；
5、焊缝晶粒粗大，力学性能差。
（2）应用范围：广泛应用于锅炉、重型机械和石油化工等行业。除焊接碳钢、合金钢以及铸铁外，也可用来焊接铝、镁、钛及铜合金。
（3）焊接位置：立焊
八.重点掌握焊接接头工艺设计（焊缝的合理布置，接头形式）。
（一）焊缝的布置：
（1）焊缝位置应便于操作：
1、手工电弧焊要考虑焊条操作空间。
2、自动焊应考虑接头处便于存放焊剂。
3、点焊或缝焊应考虑电极伸入方便。
（2）焊缝布置应有利于减少焊接应力与变形
1、焊缝应避免过分密集交叉（减少焊接热影响区，防止粗大组织出现）。
2、尽量减少焊缝数量
3、焊缝应尽量对称布置（抵消焊接变形）
4、焊缝端部锐角应该去掉
（3）焊缝应尽量避开最大应力或应力集中处（防止焊接应力与外加应力相互叠加，造成过大的应力和开裂）
（4）不同厚度工件焊接时，接头处应平滑过渡（防止接头处应力集中，防止焊不透等缺陷）。
（5）焊缝应避开加工表面（防止破坏已加工面）
（二）接头形式：
（三）接头过渡形式：
1.常用的力学性能判据各用什么符号表示它们的物理含义各是什么 塑性，弹性，刚度，强度，硬度，韧性 金属的结晶：即液态金属凝固时原子占据晶格的规定位置形成晶体的过程。 细化晶粒的方法：生产中常采用加入形核剂、增大过冷度、动力学法等来细化晶粒，以改善金属材料性能。 合金的晶体结构比纯金属复杂，根据组成合金的组元相互之间作用方式不同，可以形成固溶体、金属化合物和机械混合物三种结构。 固溶强化：通过溶入某种溶质元素形成固溶体而使金属的强度、硬度升高的现象。 铁碳合金的基本组织有铁素体、奥氏体、渗碳体、珠光体和莱氏体 钢的牌号和分类 影响铸铁石墨化的因素主要有化学成分和冷却速度 塑料即以高聚物为主要成分，并在加工为成品的某阶段可流动成形的材料。 热塑性塑料：即具有热塑性的材料，在塑料整个特征温度范围内，能反复加热软化和反复加热硬化，且在软化状态通过流动能反复模塑为制品。 热固性塑料：即具有热固性的塑料，加热或通过其他方法，能变成基本不溶、不熔的产物。 橡胶橡胶是可改性或已被改性为某种状态的弹性体。 复合材料：由两种或两种以上性质不同的材料复合而成的多相材料。 通常是其中某一组成物为基体，而另一组成物为增强体，用以提高强度和韧性等。 工程材料的发展趋势
据预测，21世纪初期，金属材料在工程材料中仍将占主导地位，其中钢铁仍是产量最大、覆盖面最广的工程材料，但非金属材料和复合材料的发展会更加迅速。 今后材料发展的总趋势是：以高性能和可持续发展为目标的传统材料的改造及以高度集成化、微细化和复合化为特征的新一代材料的开发。 材料的凝固理论 凝固：由液态转变为固态的过程。 结晶：结晶是指从原子不规则排列的液态转变为原子规则排列的晶体状态的过程。 粗糙界面：微观粗糙、宏观光滑； 将生长成为光滑的树枝； 大部分金属属于此类 光滑界面：微观光滑、宏观粗糙； 将生长成为有棱角的晶体； 非金属、类金属（Bi、Sb、Si）属于此类 偏析：金属凝固过程中发生化学成分不均匀的现象 宏观偏析通常指整个铸锭或铸件在大于晶粒尺度的大范围内产生的成分不均匀的现象 铸件凝固组织：宏观上指的是铸态晶粒的形态、大小、取向和分布等情况，铸件的凝固组织是由合金的成分和铸造条件决定的。 铸件的宏观组织一般包括三个晶区：表面的细晶粒区、柱状晶粒区和内部等轴晶区。 金属塑性成形指利用外力使金属材料产生塑性变形，使其改变形状、尺寸和改善性能，从而获得各种产品的加工方法。 主要应用： （1）生产各种金属型材、板材、线材等； （2）生产承受较大负荷的零件，如曲轴、连杆、各种工具等。 金属塑性成形特点
材料工程基础》课程教学大纲 课程代码：050231021 课程英文名称：Fundamentals of Materials Engineering 课程总学时：40 讲课：40 实验：0 上机：0 适用专业：金属材料工程专业大纲编写（修订）时间：2017.7 一、大纲使用说明 （一）课程的地位及教学目标材料工程基础是金属材料工程专业学生必修的专业基础课，是学位课，是从事材料科学与工程专业技术领域人员必备的课程。 本课程主要讲授液态金属成形工艺、金属塑性成形工艺、金属连接成形工艺、粉末冶金成形、非金属材料成形工艺及各种材料成形工艺方法的选择原则。通过学习，使学生初步具备为不同零件的生产选择合理的制造方法的能力，为其他相关课程如工程材料学、热处理原理与工艺学以及从事新材料成形研究奠定必要的基础，同时使学生具有对典型的金属材料零件分析讨论使用不同的成形方法制造的能力。 通过本课程的学习，学生将达到以下要求： 1.掌握液态金属成形的工艺设计、浇注系统、冒口、冷铁等的设计基本原则；掌握顺序凝固的应用，同时凝固的应用；掌握砂型铸造、金属型铸造、压力铸造、离心铸造、熔模铸造、低压铸造等特种铸造方法的原理、特点和应用；了解3D 打印等先进成形技术； 2．掌握自由锻件图设计和模锻工艺；掌握板料冲压、挤压、拉拔、轧制等工艺特点和应用；了解超塑性成形、液态模锻等先进塑性成形工艺。 3.掌握金属连接成形原理和方法；掌握电弧焊、气焊、埋弧自动焊、气体保护电阻焊、等离子弧焊与切割、压力焊、钎焊等焊接工艺原理、特点及应用；了解焊接缺陷的检验方法；了解电子束焊接等现代焊接方法。 4.掌握粉末冶金成形工艺的方法、特点和应用。 5.掌握塑料、橡胶、陶瓷成形方法的特点和应用。 6.掌握各种材料成形工艺选用原则和方法。对具体典型的金属材料零件如暖气片、机床床身、大口径地下输水管、黄铜水龙头、发动机缸体、汽车铝轮毂、大型发电子转子、大批量齿轮毛坯、柴油机曲轴、连杆、半轴、硬币、汽车面板、火车钢轨、铜线、钢瓶、船体、硬质合金刀具、显示器壳体等分析讨论使用不同的成形方法制造的合理性。 7.了解国家相关政策，了解“一带一路”政策给材料成形带来的挑战以及机遇。 8.了解各种成形方法的设备。 9.了解各种新的材料成形方法。 （二）知识、能力及技能方面的基本要求 1.基本知识：掌握材料成形方法的一般知识，主要掌握金属材料成形的常用方法及特点。 2.基本理论及方法：掌握液态金属各种成形方法及工艺设计，浇注系统、冒口、冷铁的设计基本原则，掌握铸造缺陷及检验方法，掌握特种铸造方法的原理；掌握塑性成形方法的原理及工艺设计，锻件图设计，板料冲压、挤压、拉拔、轧制等工艺，掌握模型锻造的零件结构特点；掌握金属连接成形的方法及工艺设计，电弧焊、气焊、埋弧自动焊、气体保护电阻焊、等离子弧焊与切割、压力焊、钎焊等工艺，掌握焊接接头的组织和性能，掌握焊接缺陷及检验方法；掌握粉末冶金成形工艺的方法、特点和应用；掌握塑料、橡胶、陶瓷成形方法的特点和应用；
材料成型工艺基础（第三版）部分课后习题答案 第一章 ⑵.合金流动性决定于那些因素？合金流动性不好对铸件品质有何影响？ 答：①合金的流动性是指合金本身在液态下的流动能力。决定于合金的化学成分、结晶特性、粘度、凝固温度围、浇注温度、浇注压力、金属型导热能力。 ②合金流动性不好铸件易产生浇不到、冷隔等缺陷，也是引起铸件气孔、夹渣、縮孔缺陷的间接原因。 ⑷.何谓合金的收縮？影响合金收縮的因素有哪些？ 答：①合金在浇注、凝固直至冷却至室温的过程中体积和尺寸縮减的现象，称为收縮。 ②影响合金收縮的因素：化学成分、浇注温度、铸件结构和铸型条件。 ⑹.何谓同时凝则和定向凝则？ 答：①同时凝则：将浇道开在薄壁处，在远离浇道的厚壁处出放置冷铁，薄壁处因被高温金属液加热而凝固缓慢，厚壁出则因被冷铁激冷而凝固加快，从而达到同时凝固。 ②定向凝则：在铸件可能出现縮孔的厚大部位安放冒口，使铸件远离冒口的部位最先凝固，靠近冒口的部位后凝固，冒口本身最后凝固。 第二章 ⑴.试从石墨的存在和影响分析灰铸铁的力学性能和其他性能特征。 答：石墨在灰铸铁中以片状形式存在，易引起应力集中。石墨数量越多，形态愈粗大、分布愈不均匀，对金属基体的割裂就愈严重。灰铸铁的抗拉强度低、塑性差，但有良好的吸震性、减摩性和低的缺口敏感性，且易于铸造和切削加工。石墨化不充分易产生白口，铸铁硬、脆，难以切削加工；石墨化过分，则形成粗大的石墨，铸铁的力学性能降低。 ⑵.影响铸铁中石墨化过程的主要因素是什么？相同化学成分的铸铁件的力学性能是否相同？ 答：①主要因素：化学成分和冷却速度。 ②铸铁件的化学成分相同时铸铁的壁厚不同，其组织和性能也不同。在厚壁处冷却速度较慢，铸件易获得铁素体基体和粗大的石墨片，力学性能较差；而在薄壁处，冷却速度较快，铸件易获得硬而脆的白口组织或麻口组织。 ⑸.什么是孕育铸铁？它与普通灰铸铁有何区别？如何获得孕育铸铁？ 答：①经孕育处理后的灰铸铁称为孕育铸铁。 ②孕育铸铁的强度、硬度显著提高，冷却速度对其组织和性能的影响小，因此铸件上厚大截面的性能较均匀；但铸铁塑性、韧性仍然很低。 ③原理：先熔炼出相当于白口或麻口组织的低碳、硅含量的高温铁液，然后向铁液中冲入少量细状或粉末状的孕育剂，孕育剂在铁液中形成大量弥散的石墨结晶核心，使石墨化骤然增强，从而得到细化晶粒珠光体和分布均匀的细片状石墨组织。 ⑻.为什么普通灰铸铁热处理效果没球墨铸铁好？普通灰铸铁常用热处理方法有哪些？目的是什 么？ 答：①普通灰铸铁组织中粗大的石墨片对基体的破坏作用不能依靠热处理来消除或改进；而球墨铸铁的热处理可以改善其金属基体，以获得所需的组织和性能，故球墨铸铁性能好。 ②普通灰铸铁常用的热处理方法：时效处理，目的是消除应力，防止加工后变形；软化退火，目的是消除白口、降低硬度、改善切削加工性能。 第三章 ⑴．为什么制造蜡模多采用糊状蜡料加压成形，而较少采用蜡液浇铸成形？为什么脱蜡时水温不应达到沸点？ 答：蜡模材料可用石蜡、硬脂酸等配成，在常用的蜡料中，石蜡和硬脂酸各占50%，其熔点为50℃~60℃，高熔点蜡料可加入塑料，制模时，将蜡料熔为糊状，目的除了使温度均匀外，对含填充料的蜡料还有防止沉淀的作用。
材料成形技术基础知识点复习-杨大壮按照制造前后质量变化情况,现代制造过程分类一般分为质量不变过程,质量减少过程,质量增加过程。机械制造技术是以设计为心的产品技术和以工艺为核心的过程技术构成的。 1、液态金属充满铸型型腔,获得完整、轮廓清晰的铸件的能力称为液态金属充填铸型能力。流动性指熔融金属的流动能力。一般用铸件最小壁厚来表征液态金属的充型能力,用螺旋形试样长短来表征液态金属的流动性。 2、影响液态金属充型能力的因素有金属的流动性、铸型性质、浇注条件、铸件结构四个方面。 3、收缩的定义及铸造合金收缩过程(液态、凝固、固态)铸件在液态、凝固和固态冷却过程所产生的体积和尺寸减小现象称为收缩。液态金属浇入铸型后,从浇注温度冷却到室温都经历液态收缩,凝固收缩,固态收缩三个互相关联的收缩阶段。 4、液态金属凝固过程,由于液态收缩和凝固收缩,往往在铸件最后凝固的部位出现大而集的孔洞,称缩孔;细小而分散的孔洞称分散性缩孔,简称缩松。缩孔产生的基本原因是液态收缩和凝固收缩值大于固态收缩值且得不到补偿。缩孔产生的部位在铸件最后凝固区域、两壁相交处等热节处。基本条件是金属在恒温或很窄的温度范围内结晶,铸件由表及里逐层凝固。缩松产生的基本条件是金属的结晶温度范围较宽,
呈体积凝固方式。缩松常存在于铸件的心区域、厚大部位、冒口根部和内浇道附近。防止方法:①采用顺序凝固原则②加压补缩 5、铸件在凝固和随后的冷却过程,固态收缩收到阻碍而引起的内应力,称为铸造应力。分类(形成原因):热应力(残余),相变应力,机械阻碍应力(临时)防止和减小的措施:①合理设计铸件结构②尽量选用线收缩率小、弹性模量小的合金③采用同时凝固的工艺④合理设置浇冒口,缓慢冷却⑤若铸件已存在残余应力,可采用人工时效自然时效或振动时效等方法消除产生的缺陷(热裂、冷裂、变形)6/主要气体(H2、N2、O2)金属在熔炼过程会溶解气体。在浇注过程,因浇包未烘干、铸型浇铸系统设计不当,铸型透气性差以及浇注速度控制不当或型腔内气体不能及时排出等,都会使气体进入金属液,增加金属气体的含量,这就构成了金属的吸气性。过程:①气体分子撞击到金属液表面②在高温金属液表面上气体分子离解为原子状态③气体原子根据与金属元素之间的亲和力大小,以物理吸附方式或化学吸附方式吸附在金属表面④气体原子扩散进入金属液内部7、铸件凝固后,截面上不同部位以至晶粒内部产生化学成分不均匀现象称为偏析。宏观偏析(区域偏析):成分不均匀现象表现在较大尺寸范围,主要包括正偏析和逆偏析。微观偏析:微小范围内的化学成分不均匀现象,一般在一个晶粒尺寸范围左右,包括晶内偏析(枝晶偏析)和晶界偏析。正偏析:如果是溶质的分配系数K>1的合金,固液界面的液相溶质减少,因此越是后来结晶的固相,溶质的浓度越
《工程材料》教学大纲 一、教学基本目标 《工程材料》课程是高等院校机械类专业的一门必修的技术基础课，是机械设备设计合理选择材料和使用材料的基础。通过教学使学生： 1．了解工程材料的发展，了解非金属材料的分类及其应用，了解新材料、新工艺； 2．掌握机械工程材料的基本理论及基本知识，熟悉金属材料的分类及其应用；（毕业要求1-3） 3．熟悉铁碳相图、钢的热处理工艺、合金化等基本知识，掌握材料的成分、组织、性能之间的关系，具有分析机械工程材料性能的能力；（毕业要求1-3）4．能够根据机械零件使用条件和性能要求，对结构零件进行合理选材的能力；（毕业要求1-3） 5．能够根据机械零件使用条件和性能要求，制定结构零件热处理工艺的能力。（毕业要求1-3） 二、课程涉及知识技能 本课程通过课堂教学、实验、综合作业等综合教学环节，训练以下知识技能（毕业要求1-3）： 1．掌握工程材料基本理论及基本知识，具备根据工业需求选择材料及制定热处理工艺的初步能力； 2．掌握铁碳相图和钢的合金化原理相关知识，具备分析材料、成份和组织和性能关系的能力； 3．掌握钢的热处理工艺、目的及其应用，具备根据材料的性能需求选择热
处理工艺的能力； 4．培养学生自主学习的能力和材料性能分析的工程意识； 5．通过材料金相试样制备及金相组织观察实验，具备分析材料成份、组织和性能关系的能力； 6．设计典型机械零件材料热处理工艺实验，具备分析不同热处理工艺对材料组织和性能影响能力。 三、相关能力培养 1．具有根据工业需求选择材料及制定热处理工艺的初步能力；（毕业要求1-3） 2．具有设计实验方案、进行实验、分析和解释数据的能力； 3．通过分组实验研究与讨论，培养学生具有团队意识和人际交流能力； 4．通过工程材料的选择与应用，培养学生工程设计的安全意识和社会责任感；（毕业要求1-3） 5．具有自主学习的能力。 四、教学基本内容 绪论 1. 了解材料的发展简史及工程材料研究的对象 2. 熟悉工程材料的分类 第 1 章材料的结构与性能 1. 掌握常见的纯金属晶体结构和合金的晶体结构 2. 掌握实际金属中的晶体缺陷 3. 熟悉金属材料的力学性能，了解金属材料的工艺性能和理化性能 4. 了解金属晶体中的晶面和晶向 5. 了解组织和性能的关系 第2章金属材料组织和性能的控制 1. 掌握纯金属的结晶过程 2. 掌握细晶强化的措施 3. 掌握匀晶相图、共晶相图、包晶相图和共析相图的分析 4. 掌握铁碳合金中的相和组织的概念，掌握相图中重要的点和线的含义，
填空题 1．常用毛坯的成形方法有铸造、、粉末冶金、、、非金属材料成形和快速成形. 2.根据成形学的观点,从物质的组织方式上,可把成形方式分为、、 . 1．非金属材料包括、、、三大类. 2．常用毛坯的成形方法有、、粉末冶金、、焊接、非金属材料成形和快速成形作业2 铸造工艺基础 2-1 判断题（正确的画O，错误的画×） 1．浇注温度是影响铸造合金充型能力和铸件质量的重要因素。提高浇注温度有利于获得形状完整、轮廓清晰、薄而复杂的铸件。因此，浇注温度越高越好。（×） 2．合金收缩经历三个阶段。其中，液态收缩和凝固收缩是铸件产生缩孔、缩松的基本原因，而固态收缩是铸件产生内应力、变形和裂纹的主要原因。（O） 3．结晶温度范围的大小对合金结晶过程有重要影响。铸造生产都希望采用结晶温度范围小的合金或共晶成分合金，原因是这些合金的流动性好，且易形成集中缩孔，从而可以通过设置冒口，将缩孔转移到冒口中，得到合格的铸件。（O） 4．为了防止铸件产生裂纹，在零件设计时，力求壁厚均匀；在合金成分上应严格限制钢和铸铁中的硫、磷含量；在工艺上应提高型砂及型芯砂的退让性。（O） 5．铸造合金的充型能力主要取决于合金的流动性、浇注条件和铸型性质。所以当合金的成分和铸件结构一定时；控制合金充型能力的唯一因素是浇注温度。（×） 6．铸造合金在冷却过程中产生的收缩分为液态收缩、凝固收缩和固态收缩。共晶成分合金由于在恒温下凝固，即开始凝固温度等于凝固终止温度，结晶温度范围为零。因此，共晶成分合金不产生凝固收缩，只产生液态收缩和固态收缩，具有很好的铸造性能。（×）7．气孔是气体在铸件内形成的孔洞。气孔不仅降低了铸件的力学性能，而且还降低了铸件的气密性。（O） 8．采用顺序凝固原则，可以防止铸件产生缩孔缺陷，但它也增加了造型的复杂程度，并耗费许多合金液体，同时增大了铸件产生变形、裂纹的倾向。（O） 2-2 选择题 1．为了防止铸件产生浇不足、冷隔等缺陷，可以采用的措施有（D）。 A．减弱铸型的冷却能力； B．增加铸型的直浇口高度； C．提高合金的浇注温度； D．A、B和C； E．A和C。 2．顺序凝固和同时凝固均有各自的优缺点。为保证铸件质量，通常顺序凝固适合于（D），而同时凝固适合于（B）。 A．吸气倾向大的铸造合金； B．产生变形和裂纹倾向大的铸造合金； C．流动性差的铸造合金； D．产生缩孔倾向大的铸造合金。 3．铸造应力过大将导致铸件产生变形或裂纹。消除铸件中残余应力的方法是（D）；消除铸件中机械应力的方法是（C）。 A．采用同时凝固原则； B．提高型、芯砂的退让性； C．及时落砂； D．去应力退火。 4．合金的铸造性能主要是指合金的（B）、（C）和（G）。 A．充型能力；B．流动性；C．收缩；D．缩孔倾向；E．铸造应力；F．裂纹；G.偏析；H.气孔。
材料成型工艺基础考试 复习要点 公司内部编号：（GOOD-TMMT-MMUT-UUPTY-UUYY-DTTI-
材料成型工艺基础 复习资料 13上午九到十一点 一号公教楼407 1铸件的凝固方式及其影响因素 凝固方式：（l）逐层凝固方式 （2）糊状凝固方式 （3）中间凝固方式 影响因素：（l)合金的结晶温度范围：结晶温度范围越小，凝固区域越窄，越倾向于逐层凝固。低碳钢近共晶成分铸铁倾向于逐层凝固，高碳 钢、远共晶成分铸铁倾向于糊状凝固。 （2）逐渐的温度梯度：在合金的结晶温度范围已定时，若铸件的温度梯度↑由小到大，则凝固区由宽变窄，倾向于逐层凝固。 2铸造性能含义及其包括内容，充型能力含义，影响合金流动性因素（合金种类、成分、浇注条件、铸型条件） 铸造性能：合金铸造成形获得优质铸件的能力，、 合金的铸造性能：主要指合金的流动性、收缩性和吸收性等 充型能力：液态合金充满铸型型腔，获得形状完整轮廓清晰的铸件的能力。 影响合金流动性因素：（l)合金的种类。灰铸铁、硅黄铜流动性最好，铝合金次 之，铸钢最 差。
（2）合金的成分。同种合金，成分不同，其结晶特点不 同，流动性也不同。 （3）浇注温度越高，保持液态的时间越长，流动性越好； 温度越高，合金粘度越低，阻力越小，充型能力越强。 在保证充型能力的前提下温度应尽量低。 生产中薄壁件常采用较高温度，厚壁件采用较低浇注温 度， （4） l.铸型的蓄热能力越强，充型能力越差 2．铸型温度越高，充型能力越好 3．铸型中的气体阻碍充型 3合金的收缩三阶段，缩孔、缩松、应力、变形、裂纹产生阶段 l.收缩。合金从液态冷却至常温的过程中，体积或尺寸缩小的现象。 合金的收缩过程可分为三阶段（l）液态收缩 （2）凝固收缩 （3）固态收缩 缩孔（1）形成条件：金属在恒温或很窄的温度范围内结晶，铸件壁以逐层凝固方式凝固。（2）产生原因：是合金的液态收缩和凝固收缩值大于固态收缩值，且得不到补偿。 （3）形成部位：在铸件最后凝固区域，次区域也称热节。 缩松（1）形成条件：形成铸件最后凝固的收缩未能得到补足，或者结晶温度范 围宽的合金呈糊状凝固，凝固区域较宽，液、固两相共存，
《材料成形技术基础》考试样题答题页 （本卷共10页） 、判断题（每题分，共分，正确的画“O ”，错误的打“X ”） 、选择题（每空1分，共38分） 三、填空（每空0.5分，共26分） 1.( 化学成分) ( 浇注条件) ( 铸型性质) 2.( 浇注温度) 3.( 复杂) ( 广) 4.( 大) 5.( 补缩) ( 控制凝固顺序)6.( 球铁) ( 2 17% ) 7.( 缺口敏感性) ( 工艺)8.( 冷却速度) ( 化学成分) 9.( 低) 10.( 稀土镁合金)11.( 非加工)12.( 起模斜度) ( 没有) 13.( 非铁) ( 简单)14.( 再结晶)15.( 变形抗力) 16.( 再结晶) ( 纤维组织)17.( 敷料) ( 锻件公差) 18.( 飞边槽)19.( 工艺万能性)20.( 三) ( 二） 21.( -二二) ( 三)22.( 再结晶退火)23.( 三） 24.( -二二)25.( 拉) ( 压)26.( 化学成分) ( 脱P、S、O )27.( 作为电极) ( 填充金属)28.( 碱性) 29.( 成本) ( 清理)30.( 润湿能力)31.( 形成熔池) （达到咼塑性状态) ( 使钎料熔化)32.( 低氢型药皮) ( 直流专用)
Ct 230 图5 四、综合题（20分） 1、绘制图5的铸造工艺图（6分） ? 2J0 环O' 4 “ei吋 纯 2、绘制图6的自由锻件图，并按顺序选择自由锻基本工序（6 分）。 O O 2 令 i 1 q―1 孔U 400 圈6 3、请修改图7?图10的焊接结构，并写出修改原因。 自由锻基本工序： 拔长、局部镦粗、拔长 图7手弧焊钢板焊接结构（2 分）图8手弧焊不同厚度钢板结构（2 分） 修改原因：避免焊缝交叉修改原因：避免应力集中（平滑过 度）
《机械工程材料》教学大纲 修订单位：机械工程学院材料工程系 执笔人：吕柏林 一、课程基本信息 1.课程中文名称：机械工程材料 2.课程英文名称：Mechanical Engineering Materials 3.适用专业：机械设计制造及其自动化 4.总学时：48学时 5.总学分：3学分 二、本课程在教学计划中的地位、作用和任务 机械工程材料课程是为机械类本科生开设的必修课，本课程的主要目的是使学生通过本课程的学习，掌握金属材料，非金属材料，材料热处理以及材料选用等方面的技术基础知识．本课程的任务是结合校内金工教学实习，使学生通过工程材料的基础知识，材料处理，材料选用基础的学习，获得常用机械工程材料方面的实践应用能力，也为进一步学习毛坯成型和零件加工知识以及其它有关课程及课程设计，制造工艺方面奠定必要的基础。 三、理论教学内容与教学基本要求 （一）教学基本要求： １．熟悉工程材料的基本性能 ２．掌握金属学的基础知识，包括金属的晶体结构，结晶，塑性变形与再结晶，二元合金的结构与结晶． ３．掌握运用铁碳合金相图，等温转变曲线，分析铁碳合金的组织与性能的关系． ４．熟悉各种常规热处理工艺以及材料的表面热处理技术． ５．掌握常用工程材料（包括高分子材料，陶瓷材料）的组织，性能，应用与选用原则．（二）理论教学内容 1．绪论（2学时） 课程的目的和任务 ;教学方法和教学环节 ;学习要求与方法 2．工程材料的机械性能（2学时） 强度，刚度，硬度，弹性，塑性，冲击韧性 3．金属的晶体结构和结晶（6学时） 常见的三种晶体结构 ;金属实际结构及晶体缺陷 ;金属的同素异构转变4．金属的塑性变形与再结晶（6学时）
材料成型技术基础复 习重点
1.1 1.常用的力学性能判据各用什么符号表示？它们的物理含义各是什么？ 塑性，弹性，刚度，强度，硬度，韧性 1.2 金属的结晶：即液态金属凝固时原子占据晶格的规定位置形成晶体的过程。 细化晶粒的方法：生产中常采用加入形核剂、增大过冷度、动力学法等来细化晶粒，以改善金属材料性能。 合金的晶体结构比纯金属复杂，根据组成合金的组元相互之间作用方式不同，可以形成固溶体、金属化合物和机械混合物三种结构。 固溶强化：通过溶入某种溶质元素形成固溶体而使金属的强度、硬度升高的现象。 1.3 铁碳合金的基本组织有铁素体、奥氏体、渗碳体、珠光体和莱氏体 1.4 钢的牌号和分类 影响铸铁石墨化的因素主要有化学成分和冷却速度 1.5 塑料即以高聚物为主要成分，并在加工为成品的某阶段可流动成形的材料。 热塑性塑料：即具有热塑性的材料，在塑料整个特征温度范围内，能反复加热软化和反复加热硬化，且在软化状态通过流动能反复模塑为制品。 热固性塑料：即具有热固性的塑料，加热或通过其他方法，能变成基本不溶、不熔的产物。 橡胶橡胶是可改性或已被改性为某种状态的弹性体。 1.6 复合材料：由两种或两种以上性质不同的材料复合而成的多相材料。
通常是其中某一组成物为基体，而另一组成物为增强体，用以提高强度和韧性等。 1.8工程材料的发展趋势 据预测，21世纪初期，金属材料在工程材料中仍将占主导地位，其中钢铁仍是产量最大、覆盖面最广的工程材料，但非金属材料和复合材料的发展会更加迅速。 今后材料发展的总趋势是：以高性能和可持续发展为目标的传统材料的改造及以高度集成化、微细化和复合化为特征的新一代材料的开发。 2.0材料的凝固理论 凝固：由液态转变为固态的过程。 结晶：结晶是指从原子不规则排列的液态转变为原子规则排列的晶体状态的过程。 粗糙界面：微观粗糙、宏观光滑； 将生长成为光滑的树枝； 大部分金属属于此类 光滑界面：微观光滑、宏观粗糙； 将生长成为有棱角的晶体； 非金属、类金属（Bi、Sb、Si）属于此类 偏析：金属凝固过程中发生化学成分不均匀的现象 宏观偏析通常指整个铸锭或铸件在大于晶粒尺度的大范围内产生的成分不均匀的现象 2.1
《土木工程材料》课程教学大纲 一、课程的性质和学习目的 1、本课程的性质和任务 《土木工程材料》是土木工程专业的一门重要专业技术基础课, 是直接为土木工程实际问题服务的一门重要的学科。 《土木工程材料》是研究土木工程用材料结构、性能、标准及相互关系的一门科学，并且研究如何选用和组配复合材料。通过本课程的学习，使学生掌握各种材料内部组成、结构、技术性能、技术标准及其相互关系。培养学生合理选用和组配新型复合材料的能力。 2、课程的基本要求： （1）掌握砂石材料、水泥、水泥混凝土、沥青混合料的组成结构、技术性质及其关系；掌握矿质混合料、水泥混凝土、沥青混合料配合比设计； （2）熟悉石灰、沥青及钢材的组成结构、技术性质及技术要求； （3）了解各种外加剂的性能；了解部分新建筑材料的技术性能及发展趋向； （4）了解石灰、水泥凝结硬化原理；沥青混凝土强度理论；集料的级配理论；沥青乳化机理。 （5）了解土木工程中合成高分子材料的主要制品及应用、了解建筑功能材料的主要类型及特点。 3、本课程与其他课程的关系 在学习本课程之前, 应学完《数学》、《物理》、《化学》、《材料力学》、《工程地质》等课程，以便同学在学习本课程的过程中充分运用过去学过的知识。它是后续专业课的基础。二、本课程学习和考核的内容 绪论（2学时） 教学内容：土木工程材料发展概况，土木工程材料在土木工程建筑结构物中的作用，以及在经济发展中的意义；课程研究的对象和内容、要求和学习方法。 教学目标：了解土木工程材料在土木工程建筑结构物中的作用，以及在经济发展中的意义；明确本课程在本专业中的地位，了解本课程研究的对象和内容、要求和学习方法。 重点：土木工程材料在土木工程建筑结构物中的作用，土木工程材料的发展概况。 难点：土木工程材料在土木工程建筑结构物中的作用 （一）土木工程材料的基本性质（2学时） 教学内容：材料学的基本理论，材料的物理性质、力学性质、材料的耐久性。 教学目标：了解材料学的基本理论，掌握材料的物理性质、力学性质，掌握材料的物理—力学性质相互间的关系及在土木工程中的应用，掌握材料耐久性的基本概念。 重点：材料的物理—力学性质相互间的关系及在土木工程中的应用。 难点：材料的物理性质。 （二）天然石料（2学时） 教学内容：岩石的组成与分类、岩石的力学性能与测试方法、常用石料品种
第一篇 金属铸造成形工艺 一.掌握铸造定义与实质及其合金的铸造性能。 A铸造：将熔融金属浇入铸型型腔， 经冷却凝固后获得所需铸件的方法。 B铸造实质：液态成形。 C合金：两种或两种以上的金属元素、或金属与非金属元素（碳）熔和在一起，所构成具有金属特性的物质。 D合金的铸造性能：是指合金在铸造过程中获得尺寸精确、结构完整的铸件的能力，流动性和收缩性是合金的主要铸造工艺特性。 二.掌握合金的充型能力及影响合金充型能力的因素。 A合金的充型能力：液态合金充满铸型，获得轮廓清晰、形状准确的铸件的能力。 B影响合金充型能力的因素： （1）铸型填充条件 a. 铸型材料； b. 铸型温度； c. 铸型中的气体 （2）浇注条件 a. 浇注温度（T） T 越高（有界限），充型能力越好。 b. 充型压力 流动方向上所受压力越大， 充型能力越好。 （3）铸件结构
结构越复杂，充型越困难。 三.掌握合金收缩经历的三个阶段及其铸造缺陷的产生。 A合金的收缩：合金从浇注、凝固、冷却到室温，体积 和尺寸缩小的现象。 B合金收缩的三个阶段： （1）液态收缩 合金从 T浇注→ T凝固开始 间的收缩。 （2）凝固收缩 合金从 T凝固开始→T凝固终止 间的收缩。 液态收缩和凝固收缩是形成铸件缩孔和缩松缺陷的基本原因。 （3）固态收缩（易产生铸造应力、变形、裂纹等。） 合金从 T凝固终止→T室 间的收缩。 四.了解形成铸造缺陷（缩孔，缩松）的主要原因及其防止措施。 A产生缩孔和缩松的主要原因：液态收缩 和 凝固收缩 导致。 B缩孔形成原因：收缩得不到及时补充； 缩松形成原因：糊状凝固，被树枝晶体分隔区域难以实现补缩。 C缩孔与缩松的预防： （1）定向凝固，控制铸件的凝固顺序； （2）合理确定铸件的浇注工艺 五.掌握铸件产生变形和裂纹的根本原因。 铸件产生变形和裂纹的根本原因：铸造内应力（残余内应力） 六.掌握预防热应力的基本途径。 预防热应力的基本途径：缩小铸件各部分的温差，使其均匀冷却。借助于冷铁使铸件实现同时凝固。
材料成形技术基础复习题 一、选择题 1．铸造中，设置冒口的目的是（）。 a. 改善冷却条件 b. 排出型腔中的空气 c. 减少砂型用量 d. 有效地补充收缩 2．铸造时不需要使用型芯而能获得圆筒形铸件的铸造方法是( )。 a. 砂型铸造 b. 离心铸造 c. 熔模铸造 d. 压力铸造 3．车间使用的划线平板，工作表面要求组织致密均匀，不允许有铸造缺陷。其铸件的浇注位置应使工作面（）。 a. 朝上 b. 朝下 c. 位于侧面 d. 倾斜 4．铸件产生缩松、缩孔的根本原因（）。 a. 固态收缩 b. 液体收缩 c. 凝固收缩 d. 液体收缩和凝固收缩 5．为提高铸件的流动性，在下列铁碳合金中应选用（）。 a. C=3.5% b. C=3.8% c. C=4.0% d. C=4.7% 6．下列合金中，锻造性能最好的是（），最差的是（）。 a.高合金钢 b.铝合金 c.中碳钢 d.低碳钢 7．大型锻件的锻造方法应该选用（）。 a.自由锻 b.锤上模锻 c.胎膜锻 8．锻造时，坯料的始锻温度以不出现（）为上限；终锻温度也不宜过低，否则会出现（）。 a.晶粒长大 b.过热 c.过烧 d.加工硬化 9．材料经过锻压后，能提高力学性能是因为（）。 a.金属中杂质减少 b.出现加工硬化 c.晶粒细小，组织致密
材料和制造方法应选（）。 a.30钢铸造成形 b.30钢锻造成形 c.30钢板气割除 d.QT60-2铸造成形11．设计板料弯曲模时，模具的角度等于成品角（）回弹角。 a.加上 b.减少 c.乘以 d.除以 12．酸性焊条用得比较广泛的原因之一（）。 a. 焊缝美观 b. 焊缝抗裂性好 c. 焊接工艺性好 13．低碳钢焊接接头中性能最差区域（）。 a. 焊缝区 b. 正火区 c. 部分相变区 d. 过热区 14．焊接应力与变形的产生，主要是因为（）。 a. 材料导热性差 b. 焊接时组织变化 c.局部不均匀加热与冷却15．焊接热影响区，在焊接过程中是（）。 a. 不可避免 b. 可以避免 c. 不会形成的 16．灰口铁的壁越厚，其强度越低，这主要是由于（）。 a. 气孔多 b. 冷隔严重 c. 浇不足 d. 晶粒粗大且缩孔、缩松。17．圆柱齿轮铸件的浇注位置，它的外圈面应( )。 a. 朝上 b. 朝下 c. 位于侧面 d. 倾斜 18．合金的体收缩大,浇注温度过高, 铸件易产生（）缺陷; 合金结晶温度围广, 浇注温度过低,易使铸件产生（）缺陷。 a. 浇不足与冷隔 b. 气孔 c. 应力与变形 d. 缩孔与缩松19．绘制铸造工艺图确定拔模斜度时，其壁斜度关系时（）。 a. 与外壁斜度相同 b. 比外壁斜度大 c. 比外壁斜度小 20．引起锻件晶粒粗大的原因是（）。 a.终锻温度太高 b.始锻温度太低 c.终锻温度太低
材料工程基础教学大纲 课程编号： 课程名称：材料工程基础 英文名称：Fundamentals of Material Engineering 学时：32 学分：2 适用专业：材料化学 课程性质：限选 执笔人： 先修课程：无机化学、高等数学、化工原理 编写日期：2011年3月 修订日期：2012年3月
材料工程基础教学大纲 一、课程教学目标 材料工程基础课程是材料化学专业的一门学科基础课。围绕材料生产过程主要涉及到的工程理论，本课程主要介绍与之相关的基本理论和基础研究方法。通过本课程的学习，要使学生获得工程流体力学、传热与传质基础等方面的基本概念、基本理论和基本运算技能；掌握材料生产过程中相关的工程理论基本知识，具备一定的工程研究能力。 二、教学内容及基本要求 第一章流体力学基础 （1）了解流体的基本物理属性和流体的输送设备。 （2）理解流体静力学、流体动力学、流体流动及流动阻力的基本概念、特性和工程应用。 第二章两相运动现象 （1）了解两相与多相流的专用术语和基本特性参数。 （2）了解粒子-流体的相互作用、连续相方程、流体-固体两相流的数值模拟。 第三章传热学基础 （1）了解传导传热、对流传热、辐射传热、综合传热等基本概念。 （2）掌握温度梯度、热流量的概念，平壁导热、园筒壁导热的计算，影响对流换热的主要因素及对流换热过程的描述，发射率、角系数的概念，物体之间的辐射传热，强化和削弱传热过程的方法。 第四章质量传递基础 （1）了解传质基本概念、分子扩散传质、传质与化学反应。 （2）掌握对流传质中的浓度边界层与对流传质系数、对流传质准数方程。 第五章物料干燥 （1）了解固体物料的去湿方法、物料的干燥方法、湿空气状态的变化过程、水分在气-固两相间的平衡。 （2）掌握对流干燥、传导干燥、辐射干燥、场干燥技术。
第一章铸造 1.铸造：将液态金属在重力或外力作用下充填到型腔中，待其凝固冷却后，获得所需形状和尺寸的毛坯或零件的方法。 2.充型：溶化合金填充铸型的过程。 3.充型能力：液态合金充满型腔，形成轮廓清晰、形状和尺寸符合要求的优质铸件的能力。 4.充型能力的影响因素： 金属液本身的流动能力（合金流动性） 浇注条件：浇注温度、充型压力 铸型条件：铸型蓄热能力、铸型温度、铸型中的气体、铸件结构 流动性是熔融金属的流动能力，是液态金属固有的属性。 5.影响合金流动性的因素： （1）合金种类：与合金的熔点、导热率、合金液的粘度等物理性能有关。 （2）化学成份：纯金属和共晶成分的合金流动性最好； （3）杂质与含气量：杂质增加粘度，流动性下降；含气量少，流动性好。 6.金属的凝固方式： ①逐层凝固方式 ②体积凝固方式或称“糊状凝固方式”。 ③中间凝固方式 7.收缩：液态合金在凝固和冷却过程中，体积和尺寸减小的现象称为合金的收缩。 收缩能使铸件产生缩孔、缩松、裂纹、变形和内应力等缺陷。 8.合金的收缩可分为三个阶段：液态收缩、凝固收缩和固态收缩。 液态收缩和凝固收缩，通常以体积收缩率表示。液态收缩和凝固收缩是铸件产生缩孔、缩松缺陷的基本原因。 合金的固态收缩，通常用线收缩率来表示。固态收缩是铸件产生内应力、裂纹和变形等缺陷的主要原因。 9.影响收缩的因素 （１）化学成分：碳素钢随含碳量增加，凝固收缩增加，而固态收缩略减。 （２）浇注温度：浇注温度愈高，过热度愈大，合金的液态收缩增加。 （３）铸件结构：铸型中的铸件冷却时，因形状和尺寸不同，各部分的冷却速度不同，结果对铸件收缩产生阻碍。 （4）铸型和型芯对铸件的收缩也产生机械阻力 10.缩孔及缩松：铸件凝固结束后常常在某些部位出现孔洞，按照孔洞的大小和分布可分为缩孔和缩松。大而集中的孔洞称为缩孔，细小而分散的孔洞称为缩松。 缩孔的形成：主要出现在金属在恒温或很窄温度范围内结晶，铸件壁呈逐层凝固方式的条件下。 缩松的形成：主要出现在呈糊状凝固方式的合金中或断面较大的铸件壁中，是被树枝状晶体分隔开的液体区难以得到补缩所致。 合金的液态收缩和凝固收缩越大，浇注温度越高，铸件的壁越厚，缩孔的容积就越大。 缩松大多分布在铸件中心轴线处、热节处、冒口根部、内浇口附近或缩孔下方。
材料成型技术基础复习提纲整理
第一章绪论 1、现代制造过程的分类（质量增加、质量不变、质量减少）。 2、那几种机械制造过程属于质量增加（不变、减少）过程。 （1)质量不变的基本过程主要包括加热、熔化、凝固、铸造、锻压（弹性变形、塑性变形、塑性流动）、浇灌、运输等。 （2）质量减少过程材料的4种基本去除方法：切削过程；磨料切割、喷液切割、热力切割与激光切割、化学腐蚀等；超声波加工、电火花加工和电解加工；落料、冲孔、剪切等金属成形过程。 （3）材料经过渗碳、渗氮、氰化处理、气相沉积、喷涂、电镀、刷镀等表面处理及快速原型制造方法属于质量增加过程。 第二章液态金属材料铸造成形技术过程 1、液态金属冲型能力和流动性的定义及其衡量方法 液态金属充满铸型型腔，获得形状完整、轮廓清晰的铸件的能力，称为液态金属充填铸型的能力，简称液态金属的充型能力。 液态金属的充型能力通常用铸件的最小壁厚来表示。 液态金属自身的流动能力称为“流动性”。液态金属流动性用浇注流动性试样的方法来衡量。在生产和科学研究中应用最多的是螺旋形试样。 2、影响液态金属冲型能力的因素（金属性质、铸型性质、浇注条件、铸件结构）
（1）金属的流动性：流动性好的液态金属，充型能力强，易于充满薄而复杂的型腔，有利于金属液中气体、杂质的上浮并排除，有利于对铸件凝固时的收缩进行补缩。 流动性不好的液态金属，充型能力弱，铸件易产生浇不足、冷隔、气孔、夹杂、缩孔、热裂等缺陷。 （2）铸型性质：铸型的蓄热系数b(表示铸型从其中的金属液吸取并储存在本身中热量的能力)愈大，铸型的激冷能力就愈强，金属液于其中保持液态的时间就愈短，充型能力下降。 （3）浇注条件：浇注温度对液态金属的充型能力有决定性的影响。浇注温度越高，充型能力越好。在一定温度范围内，充型能力随浇注温度的提高而直线上升，超过某界限后，由于吸气，氧化严重，充型能力的提高幅度减小。 液态金属在流动方向上所受压力(充型压头)越大，充型能力就越好。但金属液的静压头过大或充型速度过高时，不仅发生喷射和飞溅现象，使金属氧化和产生”铁豆”缺陷，而且型腔中气体来不及排出，反压力增加，造成“浇不足”或“冷隔”缺陷。 浇注系统结构越复杂，流动阻力越大，液态金属充型能力越低。 （4）铸件结构：衡量铸件结构的因素是铸件的折算厚度R(R＝铸件体积/铸件散热表面积＝V／S)和复杂程度，它们决定着铸型型腔的结构特点。 R大的铸件，则充型能力较高。R越小，则充型能力较弱。 铸件结构复杂，厚薄部分过渡面多，则型腔结构复杂，流动阻力大，充型能力弱。 铸件壁厚相同时，铸型中的垂直壁比水平壁更容易充满。
《工程材料》课程教学大纲 课程名称：工程材料课程代码：MEAU2012 英文名称：Engineering Materials 课程性质：大类基础课程（专业基础 学分/学时：2学分/36学时 必修课程） 开课学期：第4学期 适用专业：机械设计制造及其自动化、机械电子工程、工业设计等专业 先修课程：材料力学、物理化学、传热学、有机化学 后续课程：无 开课单位：机电工程学院课程负责人：陈长军 大纲执笔人：陈长军大纲审核人：倪俊芳 一、课程性质和教学目标（在人才培养中的地位与性质及主要内容，指明学生需掌握知识与能力及其应达到的水平） 课程性质：本课程是机械设计及其自动化、过程装备与控制工程、热能与动力工程、理论与应用力学专业的技术基础课程之一。使学生获得有关工程结构和机械零件常用的金属材料和非金属材料的基本理论和性能特点，并使其初步具备合理选择与使用材料、正确制定零件的冷热加工工艺路线的能力。 教学目标：工程材料为工程学基础课。作为工程技术人员，必须具有合理选择、正确使用材料的能力。因此，通过本课程的学习，使学生掌握必要的材料方面的基本理论，具有解决工程实践中关于如何选用材料、确定热处理方法、安排某零件的工艺路线等问题的能力。 本课程的具体教学目标如下： 1）掌握金属材料的成分、组织、性能之间的关系 2）了解强化材料的基本方法 3）初步掌握钢的热处理原理及基本工艺 4）熟悉钢的牌号、性能、用途，正确选用材料的基本原则
教学目标与毕业要求的对应关系： 二、课程教学内容及学时分配（含课程教学、自学、作业、讨论等内容和要求，指明重点内容和难点内容。重点内容：★；难点内容：?） 1、绪论（1学时） 目标及要求： 1)材料与社会经济发展的关系；工程材料及其分类； 2)课程目的、任务与学习方法；课程内容，了解课程的主要教学内容、学 习方法和主要参考资料。 讨论内容： 讨论材料与社会经济发展的关系 作业内容： 掌握材料的概念及其基本的分类。 2、第一章工程材料的性能（2学时） 1.1静载时材料的力学性能 1.2动载时材料的力学性能 1.3断裂韧性 目标及要求： 1)掌握材料的拉伸强度指标，硬度的表达方法； 2)了解材料的冲击韧度与疲劳强度； 3)了解材料的断裂韧性； 讨论内容：
材料成型技术基础复习重点-标准化文件发布号：（9456-EUATWK-MWUB-WUNN-INNUL-DDQTY-KII
1.1 1.常用的力学性能判据各用什么符号表示它们的物理含义各是什么 塑性，弹性，刚度，强度，硬度，韧性 1.2 金属的结晶：即液态金属凝固时原子占据晶格的规定位置形成晶体的过程。 细化晶粒的方法：生产中常采用加入形核剂、增大过冷度、动力学法等来细化晶粒，以改善金属材料性能。 合金的晶体结构比纯金属复杂，根据组成合金的组元相互之间作用方式不同，可以形成固溶体、金属化合物和机械混合物三种结构。 固溶强化：通过溶入某种溶质元素形成固溶体而使金属的强度、硬度升高的现象。 1.3 铁碳合金的基本组织有铁素体、奥氏体、渗碳体、珠光体和莱氏体 1.4 钢的牌号和分类 影响铸铁石墨化的因素主要有化学成分和冷却速度 1.5 塑料即以高聚物为主要成分，并在加工为成品的某阶段可流动成形的材料。 热塑性塑料：即具有热塑性的材料，在塑料整个特征温度范围内，能反复加热软化和反复加热硬化，且在软化状态通过流动能反复模塑为制品。 热固性塑料：即具有热固性的塑料，加热或通过其他方法，能变成基本不溶、不熔的产物。 橡胶橡胶是可改性或已被改性为某种状态的弹性体。 1.6 复合材料：由两种或两种以上性质不同的材料复合而成的多相材料。 通常是其中某一组成物为基体，而另一组成物为增强体，用以提高强度和韧性等。 1.8工程材料的发展趋势
据预测，21世纪初期，金属材料在工程材料中仍将占主导地位，其中钢铁仍是产量最大、覆盖面最广的工程材料，但非金属材料和复合材料的发展会更加迅速。 今后材料发展的总趋势是：以高性能和可持续发展为目标的传统材料的改造及以高度集成化、微细化和复合化为特征的新一代材料的开发。 2.0材料的凝固理论 凝固：由液态转变为固态的过程。 结晶：结晶是指从原子不规则排列的液态转变为原子规则排列的晶体状态的过程。 粗糙界面：微观粗糙、宏观光滑； 将生长成为光滑的树枝； 大部分金属属于此类 光滑界面：微观光滑、宏观粗糙； 将生长成为有棱角的晶体； 非金属、类金属（Bi、Sb、Si）属于此类 偏析：金属凝固过程中发生化学成分不均匀的现象 宏观偏析通常指整个铸锭或铸件在大于晶粒尺度的大范围内产生的成分不均匀的现象 2.1 铸件凝固组织：宏观上指的是铸态晶粒的形态、大小、取向和分布等情况，铸件的凝固组织是由合金的成分和铸造条件决定的。 铸件的宏观组织一般包括三个晶区：表面的细晶粒区、柱状晶粒区和内部等轴晶区。