金属材料及制备加工工艺
常见八种金属材料及其加工工艺
常见八种金属材料及其加工工艺1、铸铁——流动性下水道盖子作为我们日常生活环境中不起眼的一部分，很少会有人留意它们。
铸铁之所以会有如此大量而广泛的用途，主要是因为其出色的流动性，以及它易于浇注成各种复杂形态的特点。
铸铁实际上是由多种元素组合的混合物的名称，它们包括碳、硅和铁。
其中碳的含量越高，在浇注过程中其流动特性就越好。
碳在这里以石墨和碳化铁两种形式出现。
铸铁中石墨的存在使得下水道盖子具有了优良的耐磨性能。
铁锈一般只出现在最表层，所以通常都会被磨光。
虽然如此，在浇注过程中也还是有专门防止生锈的措施，即在铸件表面加覆一层沥青涂层，沥青渗入铸铁表面的细孔中，从而起到防锈作用。
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生产砂模浇注材料的传统工艺如今被很多设计师运用到了其他更新更有趣的领域。
材料特性：优秀的流动性、低成本、良好的耐磨性、低凝固收缩率、很脆、高压缩强度、良好的机械加工性。
典型用途：铸铁已经具有几百年的应用历史，涉及建筑、桥梁、工程部件、家居、以及厨房用具等领域。
2、不锈钢——不生锈的革命不锈钢是在钢里融入铬、镍以及其他一些金属元素而制成的合金。
其不生锈的特性就是来源于合金中铬的成分，铬在合金的表面形成了一层坚牢的、具有自我修复能力的氧化铬薄膜，这层薄膜是我们肉眼所看不见的。
我们通常所提及的不锈钢和镍的比例一般是18：10。
20世纪初，不锈钢开始作为元才来噢被引入到产品设计领域中，设计师们围绕着它的坚韧和抗腐蚀特性开发出许多新产品，涉及到了很多以前从未涉足过的领域。
这一系列设计尝试都是非常具有革命性的：比如，消毒后可再次使用的设备首次出现在医学产业中。
不锈钢分为四大主要类型：奥氏体、铁素体、铁素体-奥氏体(复合式)、马氏体。
家居用品中使用的不锈钢基本上都是奥氏体。
材料特性：卫生保健、防腐蚀、可进行精细表面处理、刚性高、可通过各种加工工艺成型、较难进行冷加工。
典型用途：奥氏体不锈钢主要应用于家居用品、工业管道以及建筑结构中;马氏体不锈钢主要用于制作刀具和涡轮刀片;铁素体不锈钢具有防腐蚀性，主要应用在耐久使用的洗衣机以及锅炉零部件中;复合式不锈钢具有更强的防腐蚀性能，所以经常应用于侵蚀性环境。
金属材料及加工工艺
图62为采用铸造方法生产的产品
第六章 金属材料及加工工艺
6 2金属材料的工艺特性 成型加工
2熔模铸造 又称失蜡铸造;为精密铸造方法之一;是常闲的铸造方法 熔模
铸造的工艺过程如图64所示 ①制作母模：
第六章 金属材料及加工工艺
6 2金属材料的工艺特性 成型加工
金属的成型方法可区分为铸造 塑性加工 切削加工 焊接与粉末冶金五类
1 铸造
将熔融态金属浇入铸型后;冷却凝固成为具有一定形状铸件的工艺方法 铸 造是生产金属零件毛坯的主要工艺方法之一;与其他工艺方法相比;铸造成型 生产成本低;工艺灵活性大;适应性强;适合生产不同材料 形状和重量的铸 件;并适合于批量生产 但它的缺点是公差较大;容易产生内部缺陷 铸造按 铸型所用材料及浇注方式分为砂型铸造 熔模铸造 金属型铸造 压力铸造以 及离心铸造等
焊接型钢等；按截面形状可分为圆钢 方钢 扁钢 六角钢 角钢 工字钢 槽钢和异形钢等 型钢的规格常以反映截面形状的主要轮廓尺寸来表示
机械处理：通过切削 研磨 喷砂等加工清理制品表面的锈蚀及氧化皮 等;将表面加工成平滑或具有凹凸模样；
化学处理：主要是清理制品表面的油污 锈蚀及氧化皮等； 电化学处理：主要用以强化化学除油和浸蚀的过程;有时也可用于弱浸
蚀时活化金属制品的表面状态
第六章 金属材料及加工工艺
6 2金属材料的工艺特性 表面处理技术
④表面蚀刻：是使用化学酸进行腐蚀而得到的一种斑驳 沧桑的装 饰效果;如图16所示具体方法如下：
首先在金属表面涂上一层沥青;接着将设计好的纹饰在沥青的表面刻画;将需腐蚀部分的金 属露出 下面就可以进行腐蚀了;腐蚀可以视作品的大小;选择进入化学酸溶液内腐蚀和喷刷溶液 腐蚀 一般来说;小型作品选择浸入式腐蚀 化学酸具有极强的腐蚀性;在进行腐蚀操作时一定要注 意安全保护
材料制备与加工工艺
材料制备与加工工艺对于材料的制备与加工工艺的研究，是现代科学技术领域的一项重要工作。
材料的选择、制备和加工工艺直接影响了产品的质量、性能和使用寿命。
本文将介绍一些常见的材料制备与加工工艺，并探讨其在不同领域中的应用。
一、金属材料制备与加工工艺金属材料是最常见的材料之一，广泛应用于机械、建筑、航空等各个领域。
金属材料的制备与加工工艺主要包括熔炼、铸造、锻造、热处理等。
熔炼是将金属原料加热至熔点，使其液化后借助重力或电磁力等方法进行分离和纯化的过程。
铸造是将液态金属倒入模具中，经过冷却凝固得到所需形状的工艺。
锻造是通过将金属材料置于锻机上，借助外力作用使其发生塑性变形得到所需形状。
热处理则是通过对金属材料进行加热、保温和冷却等过程，改变其结构和性能。
二、陶瓷材料制备与加工工艺陶瓷材料具有优异的耐高温、耐腐蚀和绝缘性能，广泛应用于电子、化工、建筑等领域。
陶瓷材料的制备与加工工艺主要包括研磨、成型、烧结等步骤。
研磨是将原料进行细磨，使其粒度均匀。
成型是将研磨后的陶瓷原料进行压制或注塑等工艺，得到所需形状。
烧结是将成型后的陶瓷材料进行高温加热，使其颗粒间发生结合，形成致密的材料。
三、聚合物材料制备与加工工艺聚合物材料具有很好的可塑性和耐磨性，广泛应用于塑料、纺织、医药等领域。
聚合物材料的制备与加工工艺主要包括聚合、挤出、注塑、模压等。
聚合是将单体分子进行化学反应，形成高分子链的过程。
挤出则是将聚合物料塑化后通过模具挤出成型。
注塑是将塑化的聚合物料注入到模具中，通过冷却凝固得到所需形状。
模压则是将聚合物加热塑化后放入模具中压制，形成所需形状。
四、复合材料制备与加工工艺复合材料是由两种或多种不同材料组合而成的新材料，具有优异的特性和广泛的应用前景。
复合材料的制备与加工工艺主要包括预浸法、层叠法、注射法等。
预浸法是将纤维材料与树脂浸渍后固化，形成复合材料。
层叠法是将纤维和树脂分层叠加，经过压制和热处理形成复合材料。
金属材料制备与加工技术
金属材料制备与加工技术金属材料是工业生产中最广泛应用的材料之一，其特点是强度高、重量轻、导电性好、延展性强等。
金属材料的制备与加工技术是工业生产中不可或缺的重要环节。
本文将从金属原料的提取、金属材料的制备、金属材料的特性及加工技术等角度，展开论述金属材料制备与加工技术的相关知识。
一、金属原料的提取金属原料来自于矿石，矿石是地球上自然产生的含有金属元素的矿物石。
几乎所有矿石都需要经过熔炼、冶炼等一系列加工过程，才能将金属元素提取出来。
不同的金属矿石有不同的提取方法，如铁矿石通常采用高炉冶炼技术，铜、铅、锌等常见的有色金属，则采用闪速炉或氧气活性炉等技术。
二、金属材料的制备金属材料的制备通常包含提纯、合金化、制备成型三个主要步骤。
提纯是指通过各种方法，去除杂质，提高金属材料的纯度。
在高纯度金属制备过程中，物理化学方法是常用的手段。
合金是指在金属中加入一定的其他金属元素，以改变原有金属的性能、强度和其它特性。
合金化处理通常采用电解沉积、熔锅法、原位反应等多种方法。
制备成型是将经过提纯和合金化处理后的金属材料，通过成型处理，达到特定形状和尺寸的目的。
制备成型通常分为加热塑性成型和非加热塑性成型两种方法，加热塑性成型包括锻造、轧制、挤压、拉伸、深冲等；非加热塑性成型包括压铸、砂型铸造、金属模铸造等。
三、金属材料的特性金属材料的特性有很多，其中包括密度、热膨胀系数、导热系数、热传导率、电导率、热稳定性等。
不同的金属材料在这些特性方面的表现是不同的，而在材料的物理性质、化学性质等方面也有很大的不同。
钢铁是三维有序排列的铁原子和碳原子的合金，具有高强度和韧性，可以制成各种机械零件，用途广泛；铝和铜等有色金属，密度轻、延展性强，广泛应用于航空航天、电子、建筑等领域；而铂、金等贵金属具有良好的耐腐蚀性，广泛用于化工、电子领域等。
四、金属材料的加工技术金属材料的加工技术是将金属材料变成成品的重要环节。
金属材料的加工技术种类繁多，依据不同的材料、产品、加工要求等，可以进行精密加工、焊接、切削加工、热处理等多种不同的加工方法。
金属工程材料加工工艺
金属工程材料加工工艺一、金属熔炼金属熔炼是指将金属材料加热至熔点，使其成为液态，然后进行搅拌、熔化、澄清、浇铸等操作，以制备出所需形状和性能的金属材料。
金属熔炼是金属材料加工工艺中的重要环节之一，其质量直接影响到金属材料的性能和使用寿命。
二、金属成型金属成型是指将金属材料加工成所需形状的过程，包括锻造、铸造、冲压、轧制等工艺。
金属成型是金属材料加工中最基本的工艺之一，其质量直接影响到金属材料的使用性能和外观质量。
三、金属连接金属连接是指将金属材料通过焊接、铆接、螺栓连接等方式连接在一起的过程。
金属连接是金属材料加工中必不可少的环节之一，其质量直接影响到金属结构的强度和稳定性。
四、金属表面处理金属表面处理是指通过化学或物理方法对金属表面进行处理，以提高其耐腐蚀性、美观度和使用性能的过程。
金属表面处理包括镀层、涂层、氧化处理等工艺。
五、金属热处理金属热处理是指将金属材料加热至一定温度，并在此温度下保持一段时间，以改变其内部结构，从而达到改变其力学性能和耐腐蚀性能等目的的过程。
金属热处理包括淬火、回火、退火等工艺。
六、金属加工金属加工是指通过切削、磨削、钻孔等方式将金属材料加工成所需形状和尺寸的过程。
金属加工是金属材料加工中重要的环节之一，其质量直接影响到金属制品的质量和使用性能。
七、金属检测金属检测是指通过各种检测手段对金属材料的质量、性能和成分进行检测和评估的过程。
金属检测是保证金属材料加工质量和安全性的重要环节之一，包括无损检测、物理检测等方法。
八、金属包装金属包装是指对加工好的金属制品进行包装的过程，以保护其在使用和运输过程中不受损坏和污染。
金属包装应具有防震、防潮、防锈等功能，同时也要考虑到包装的外观美观度和成本等因素。
金属材料的先进制备技术
1.2 材料加工技术
材料加工技术的总体发展趋势 过程综合、技术综合、学科综合； 性能设计与工艺设计的一体化（第五次革命）； 在材料设计、制备、成形、处理的全过程中对材料 的组织性能利形状尺寸进行精确控制（计算机仿真、 数据库）。
全属材料加工技术的主要发展方向
常规材料加工工艺的短流程化和高效化 发展先进的成形加工技术，实现组织与性能的精确控制 材料设计(包括成分设计性、性能设计与工艺设计)、制备与 成形加工一体化 开发新型制备与成形加工技术，发展新材料和新制品 发展计算机数值模拟与过程仿真技术，构筑完善的材料数据 库 材料的智能制各与成形加工技术
第二章 快速凝固
2.1 概述 2.2 实现快速凝固的条件 2.3 线材快速凝固成形 2.4 带材快速凝固成形 2.5 体材快速凝固成形
2.1 概述
当液态合金以足够快的冷却速度凝固时，则 可能生成过饱和固溶体、非平衡晶体、非晶 体。 大型铸件的冷却速度约0.001—0.1 K／s；特 薄压铸件的冷却速度 100 K／s,快速凝固过程 的冷却速度可高达 10^6-10^9 K／s。
全属材料加工技术的主要发展方向材料设计包括成分设计性性能设计与工艺设计制备与成形加工一体化材料的智能制各与成形加工技术第二章快速凝固21概述22实现快速凝固的条件23线材快速凝固成形24带材快速凝固成形25体材快速凝固成形21概述当液态合金以足够快的冷却速度凝固时则可能生成过饱和固溶体非平衡晶体非晶薄压铸件的冷却速度100ks快速凝固过程的冷却速度可高达106109形成非晶态
金属材料的先进制备技术 （金属材料加工新技术新工艺）
何宜柱 安徽工业大学 材料科学与工程学院
第一章： 绪论
1.1 材料与材料技术 1.2 材料加工技术
金属材料制备工艺
金属材料制备工艺一、引言金属材料是工业生产中应用广泛的材料之一，其制备工艺对材料的性能和质量具有重要影响。
本文将介绍金属材料制备的一般工艺流程及常见的制备方法。
二、金属材料制备工艺流程金属材料的制备工艺一般包括原料准备、熔炼、铸造、加热处理和成形等环节。
1. 原料准备金属材料的原料通常是金属矿石或金属化合物。
在原料准备环节，需要对原料进行选矿、破碎、粉碎等处理，以获得具备一定纯度和颗粒度的原料。
2. 熔炼熔炼是将金属原料加热至熔点并使其熔化的过程。
常用的熔炼方法包括电弧炉熔炼、电感炉熔炼、氩弧熔炼等。
通过熔炼，可以得到液态金属。
3. 铸造铸造是将熔融金属倒入预先准备好的铸型中，并使其冷却凝固，获得所需形状的金属制品。
铸造方法主要包括砂型铸造、金属型铸造、压铸等。
铸造工艺的选择与所需制品的形状、尺寸和性能要求密切相关。
4. 加热处理加热处理是指对铸件或其他金属制品进行加热和冷却处理，以改变其组织结构和性能。
常用的加热处理方法有退火、淬火、正火等。
加热处理可以提高金属制品的硬度、强度、耐磨性等性能。
5. 成形成形是通过机械加工或其他方法将金属材料加工成所需形状和尺寸的工艺。
常见的成形方法有锻造、轧制、拉伸、冲压等。
成形工艺可以进一步改善金属材料的性能，并满足不同应用的需求。
三、常见的金属材料制备方法除了一般的工艺流程外，金属材料的制备还有一些特殊的方法和技术。
1. 粉末冶金粉末冶金是指利用金属粉末作为原料，通过混合、压制和烧结等工艺制备金属制品的方法。
粉末冶金可以制备出具有特殊形状和复杂结构的金属制品，并具有较高的密度和机械性能。
2. 电化学方法电化学方法是利用电解池中的电流和电解质溶液对金属进行电解、沉积或溶解的方法。
通过电化学方法可以制备出具有高纯度、均匀性好的金属材料。
3. 薄膜制备薄膜制备是一种制备薄膜材料的方法，常用于制备金属薄膜、合金薄膜等。
常见的薄膜制备方法有物理气相沉积、化学气相沉积、溅射沉积等。
材料制备与加工工艺
材料制备与加工工艺材料制备与加工工艺在现代工业生产中扮演着至关重要的角色。
随着科技的进步和工业化的发展，人们对材料的需求也越来越高。
本文将就材料制备与加工工艺进行探讨，分析其在各个领域的应用和发展趋势。
一、材料制备1. 金属材料制备金属材料是工业生产中最基础的材料之一，其制备过程包括矿石的选矿、冶炼、铸造等多个环节。
随着冶金技术的不断进步，金属材料的品质和性能也在不断提高。
例如，现代高纯度金属材料的制备技术已经非常成熟，广泛应用于半导体产业和航空航天领域。
2. 塑料材料制备塑料是一种合成高分子材料，其制备过程主要包括聚合反应、加工成型等环节。
塑料材料逐渐取代传统材料，在包装、建筑、家具等领域得到广泛应用。
随着环保意识的提高，生物降解塑料等新型塑料材料也逐渐兴起。
3. 复合材料制备复合材料是由两种或两种以上不同性质的材料组合而成，具有优异的综合性能。
其制备过程包括基体、增强材料的选择、预处理、成型等环节。
复合材料在汽车、航空航天、体育器材等领域有着广泛的应用前景。
二、加工工艺1. 金属加工工艺金属加工是将金属材料进行成型、切削、焊接等加工过程，以满足不同形状和尺寸的要求。
常见的金属加工工艺包括冷拔、热轧、冷冲、焊接等。
现代数控加工技术的发展，使得金属加工更加精确高效。
2. 塑料加工工艺塑料加工是将塑料材料进行挤压、注塑、吹塑等加工过程，制备成各种形状的制品。
塑料加工工艺简单易行，适用于大规模生产。
注塑成型技术被广泛应用于电子、家电、汽车等行业。
3. 复合材料加工工艺复合材料加工是将复合材料进行成型、固化、表面处理等加工过程，以获得具有特定性能的制品。
常见的复合材料加工工艺包括手工层叠、自动化复合、热压成型等。
随着复合材料应用领域的不断拓展，其加工工艺也在不断创新和完善。
结语材料制备与加工工艺是现代工业发展的重要支撑，其发展水平直接影响着产品的质量和性能。
随着科技的不断进步和需求的不断变化，材料制备与加工工艺也在不断创新和发展。
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合物的方法。
矿石冶炼
精炼提纯
工艺方法分类：
提取 冶金
氯化 冶金
火法冶金
喷射 冶金 真空 冶金
湿法冶金
定义：湿法冶金是指利用一些化学溶剂的化学作用，在
水溶液或非水溶液中进行包括氧化、还原、中和、水解和 络合等反应，对原料、中间产物或二次再生资源中的金属 进行提取和分离的冶金过程。
工艺过程：
炼钢的常见工艺：
碱性平炉炼钢：以液态生铁或废钢为原料；利用炉气和 矿石供氧；以气体或液体燃料供热。
电弧炉炼钢：利用石墨电极和金属炉料之间形成的电弧 高温(通常5000℃一6000℃)加热和熔化金属，金属熔化后 加入铁矿石、熔剂等，并吹氧，以加速钢中的碳、硅、 锰、磷等元素的氧化。
当碳、磷含量合格时，
第一篇
金属材料及制备加工工艺
金属材料的制备－冶金 铸造 金属的压力加工
第一章 第二章 第三章
第四章
第五章
金属材料热处理
金属的焊接
第六章
工程材料
第一章
金属材料的制备－冶金
冶金工艺概述
钢铁冶炼
第一节
第二节
第三节
有色金属冶炼
第一节
冶金工艺概述
绝大多数金属元素（除Au、Ag、Pt外）都以氧化物、 碳化物等化合物的形式存在地壳之中。 因此，要获得各种金属及其合金材料．必须首先通过 各种方法将金属元素从矿物中提取出来，接着对粗炼金属
生产冰晶石 或氟化物 纯冰晶石
再熔或精炼 铝 锭
铝的生产流程示意图
铝冶炼的主要过程：
矿石（Al2O3）
矿石（Al2O3）
1100 ℃ NaOH 165 ℃0.35Pa
Na2CO3 NaOH
Al2O3•Na2O NaAlO2
CO2
NaAlO2 Al（OH）3
Al（OH）3
煅烧 950~1000℃
Al2O3
第二节
钢铁冶炼
Fe 在地壳中的含量为 5 ％左右，在金属中仅次于铝， 除陨石外，纯铁在地壳中还未见到，铁容易与其它元素 化合，特别是与氧化合，因此铁矿石多以氧化物形式存 在。
铁矿石中除铁的氧化物外，还有其它元素的氧化物
(SiO2、MnO2 等)，这些统称为脉石。 炼铁的目的就是使铁从铁的氧化物中还原，并使还原 出的铁与脉石分离。
离 子 浸 取 固 液 分 离 溶 液 富 集 金属或化 合物提取
电冶金
定义：利用电能从矿石或其它原料中提取、回收、精
炼金属的冶金过程。
工艺分类：
电热熔炼 ：直接用电加热生产金属的一种冶金方法。电
热熔炼包括电弧熔炼、等离子熔炼和电磁熔炼等。
水溶液电解：应用水溶液电解精炼金属的一种冶金方法。
熔盐电解：直接利用高导电率、低熔点的熔盐作为电解质 在熔池中进行电解。
生铁冶炼
原料：脉石、熔剂（如CaCO3用于造渣）以及焦炭等。
主要反应过程：
CO2 ＋ C ＝ 2CO Fe2O3 － Fe（主要产品）： 分为炼钢生铁和铸造生铁。 炉渣（副产品）：含SiO2、CaO和Al2O3的铝硅酸盐，主
要用于生产水泥。
900 ℃
Al3＋＋3e → Al AlO33- - 6e → Al2O3 Al
煤气（副产品）：含26％左右的CO，用作燃料。
钢铁冶炼
炼钢的目的： 除去生铁中多余的碳和大量杂质元素，
使其化学成分达到钢的要求。
炼钢的基本过程：
铁元素的氧化： 2〔Fe〕＋｛O2｝＝2（FeO） 铁元素的再还原： 〔Si〕 〔Mn〕 〔P〕 〔C〕
｝
＋ (FeO ）
（SiO2） （MnO） （P2 O5 ） （CO）
接还原得到粗金属，所以长期以来铝的价格极高。
后来，人类发现电解法很容易制备金属铝，铝的价
格大约降低了20倍。 电解法制备金属铝必须包括两个环节：一是从含铝 的矿石中制取纯净的氧化铝；二是采用熔盐电解氧化铝 得到纯铝。
铝矿石
萤 石 生产氧化铝 选 矿 纯氧化铝 阳极糊或 其它产品 电解制铝 电 能 电极生产 碳素材料
矿采用火法冶炼；氧化铜矿采用湿法冶炼。
铜精矿的火法冶炼：
精铜矿 熔 炼 冰 铜 粗 铜
纯 铜
电解精炼
火法精炼
铜的湿法冶炼：
溶 剂
溶 解
置换法 铜离子 电沉积 氢还原 铜
铜 矿
目前，湿法冶炼的发展出现新的契机，基于环保的要
求，湿法冶炼的地位正在显示出不可取代的作用。
铝的冶炼
由于铝的化学性质活泼，不能通过各种化学处理直
｝
＋〔Fe〕
造渣除P、S： 由于P、S元素的存在严重影响钢的性能，所以必须脱除。
2P + 5FeO + 4CaO = 5Fe + 4CaO· P2O5 FeS + CaO = FeO + CaS
脱氧：消除钢中的氧化杂质，提高钢的质量。 合金化：按照不同钢种对合金元素成分的要求，进行合金
化处理。
扒去氧化性炉渣．再 加入石灰、萤石、电 石、硅铁等造渣剂和 还原剂，形成高碱度
还原渣，脱去钢中的
氧和硫。
氧气顶吹转炉炼钢：
熔池搅拌；放热升温；无需燃料。已成为现代冶炼
碳钢和低合金钢的主要方法。
第三节
有色金属冶炼
铜的冶炼
铜在地壳中的含量只有0.01％，在自然界中大多以硫
化物和氧化物的形式存在于各种伴生矿中。一般，硫化铜
产品进行精练提纯和合金化处理，然后浇注成锭，加工成
形，才能得到所需成分、组织和规格的金属材料。 金属的冶金工艺可以分为火法冶金、湿法冶金、电冶 金以及真空冶金等。
火法冶金
定义：火法冶金是指利用高温从矿石中提取金属或其化 工艺过程：
矿石准备
选矿、焙 烧球化或 烧结 金属化合物 的还原 除去杂质 提纯金属