工程材料及其成形基础
工程材料及其成型基础大纲
工程材料及其成型基础大纲一、概述1.工程材料及其成型的定义和概念2.工程材料的分类及应用领域3.工程材料的性能要求和测试方法二、金属材料1.金属材料的分类和特点2.金属的晶体结构和缺陷3.金属的力学性能及其测试方法4.金属材料的热处理和强化机制5.常见金属材料的应用和加工工艺三、非金属材料1.非金属材料的分类和特点2.非金属材料的结构和性能3.非金属材料的应用领域和特殊性能4.非金属材料的加工和成型工艺四、高分子材料1.高分子材料的分类和特点2.高分子材料的结构和性能3.高分子材料的加工和改性方法4.常见高分子材料的应用领域和加工工艺五、复合材料1.复合材料的概念和分类2.复合材料的结构和性能3.复合材料的增强机制和界面特性4.复合材料的制备和成型工艺5.常见复合材料的应用领域和加工方法六、成型工艺1.金属材料的成型方法和工艺流程2.非金属材料的成型方法和工艺流程3.高分子材料的成型方法和工艺流程4.复合材料的成型方法和工艺流程七、表面处理与涂装1.表面处理的目的和方法2.金属材料的表面处理工艺3.非金属材料的表面处理工艺4.涂装技术及其应用八、工程材料的环境损伤与防护1.工程材料在使用过程中的损伤类型和机理2.工程材料的防护措施和方法3.工程材料的可持续发展和环境保护九、新材料与材料设计1.新型工程材料的研究和应用现状2.材料设计的原则和方法3.材料设计与工程实践以上为工程材料及其成型基础大纲的主要内容，通过对材料基本概念、分类、性能和加工工艺的介绍，使学生能够掌握工程材料的选择、设计和加工方法，进而提高工程实践能力。
工程材料及其成形基础实验指导书
工程材料及其成形基础实验指导书实验一 硬度试验一、实验目的1、了解硬度测定的基本原理及应用范围。
2、熟悉布氏、洛氏硬度试验机的主要结构及操作方法。
二、概 述金属的硬度可以认为是金属材料表面在接触应力作用下抵抗塑性变形的一种能力。
硬度测量能够给出金属材料软硬程度的数量概念。
由于在金属表面以下不同深处材料所承受的应力和所发生的变形程度不同，因而硬度值可以综合地反映压痕附近局部体积内金属的弹性、微量塑变抗力、塑变强化能力以及大量形变抗力。
硬度值越高，表明金属抵抗塑性变形能力越大，材料产生塑性变形就越困难。
另外，硬度与其它机械性能(如强度指标b σ及塑性指标ϕ和δ)之间有着一定的内在联系，所以从某种意义上说硬度的大小对于机械零件或工具的使用性能及寿命具有决定性意义。
硬度的试验方法很多，在机械工业中广泛采用压入法来测定硬度，压入法又可分为布氏硬度、洛氏硬度、维氏硬度等。
压入法硬度试验的主要特点是：(1) 试验时应力状态最软(即最大切应力远远大于最大正应力)，因而不论是塑性材料还是脆性材料均能发生塑性变形。
(2)金属的硬度与强度指标之间存在如下近似关系； HB b K σ=⋅式中：b σ——材料的抗拉强度值；HB ——布氏硬度值；K ——系数。
退火状态的碳钢36.0~34.0=K合金调质钢 35.0~33.0=K 有色金属合金 53.0~33.0=K(3)硬度值对材料的耐磨性、疲劳强度等性能也有定性的参考价值，通常硬度值高，这些性能也就好。
在机械零件设计图纸上对机械性能的技术要求，往往只标注硬度值，其原因就在于此。
(4)硬度测定后由于仅在金属表面局部体积内产生很小压痕，并不损坏零件，因而适合于成品检验。
(5)设备简单，操作迅速方便。
三、布氏硬度(HB)(一)布氏硬度试验的基本原理布氏硬度试验是施加一定大小的载荷P ，将直径为D 的钢球压入被测金属表面(如图1-1所示)保持一定时间，然后卸除载荷，根据钢球在金属表面上所压出的凹痕面积F 凹求出平均应力值，以此作为硬度值的计量指标，并用符号HB 表示。
工程材料与成形技术基础
工程材料与成形技术基础工程材料与成形技术基础是现代工程领域中非常重要的一门学科，它涉及到了材料的选择、性能分析、成形工艺等方面的知识。
在工程实践中，材料的选择和成形技术的应用直接影响着产品的质量和性能，因此，对工程材料与成形技术基础的深入理解和掌握至关重要。
首先，工程材料的选择对产品的性能有着重要的影响。
不同的工程材料具有不同的物理和化学性质，因此在实际应用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，在高温环境下工作的零部件需要具有耐高温的特性，而在海水中使用的零部件则需要具有抗腐蚀的特性。
因此，工程材料的选择需要综合考虑各种因素，以确保产品能够在特定环境下具有良好的性能。
其次，对工程材料性能的分析是工程材料与成形技术基础中的重要内容之一。
通过对材料的力学性能、热学性能、耐磨性、耐腐蚀性等方面的分析，可以帮助工程师们更好地了解材料的特性，从而为产品设计和工艺选择提供依据。
例如，在设计机械零部件时，需要对材料的强度、韧性等性能进行分析，以确保产品在工作时不会发生断裂或变形。
此外，成形技术是工程材料与成形技术基础中的另一个重要内容。
成形技术包括了各种加工工艺，如锻造、铸造、焊接、切削等，这些工艺对产品的形状、尺寸和表面质量有着直接的影响。
因此，工程师需要根据产品的要求选择合适的成形技术，并对成形工艺进行合理的设计和控制，以确保产品能够满足设计要求。
总之，工程材料与成形技术基础是工程领域中不可或缺的一门学科，它对产品的质量和性能有着直接的影响。
通过对工程材料的选择、性能分析和成形技术的应用，工程师们可以更好地设计和制造出符合要求的产品，从而推动工程技术的发展和进步。
希望本文能够对工程材料与成形技术基础有所帮助，谢谢阅读！。
工程材料与成形技术基础
工程材料与成形技术基础工程材料是指用于工程结构和设备制造的材料，包括金属材料、非金属材料和复合材料等。
而成形技术则是指将原材料加工成所需形状和尺寸的工艺技术。
工程材料与成形技术是工程制造的基础，对于提高产品质量、降低成本、提高生产效率具有重要意义。
首先，工程材料的选择对产品的性能和质量有着至关重要的影响。
不同的工程材料具有不同的物理、化学和力学性能，因此在工程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。
例如，在高温环境下需要使用耐热材料，而在腐蚀性环境中需要使用耐腐蚀材料。
因此，工程材料的选择需要综合考虑材料的性能、成本和加工工艺等因素。
其次，成形技术对产品的成型质量和生产效率有着直接影响。
成形技术包括铸造、锻造、冲压、焊接等多种工艺，每种工艺都有其适用的材料和产品类型。
在实际生产中，需要根据产品的形状、尺寸和要求来选择合适的成形技术，并结合材料的性能和加工工艺来进行生产。
例如，在金属材料的成形过程中，需要考虑材料的塑性变形性能、热处理工艺和成形设备的选型等因素。
此外，工程材料与成形技术的发展也在不断推动着工程制造技术的进步。
随着材料科学和加工技术的不断发展，新型工程材料和先进成形技术不断涌现，为工程制造提供了更多的选择和可能。
例如，复合材料的应用和先进成形技术的发展，使得产品的轻量化、高强度化和精密化成为可能，推动了航空航天、汽车制造、船舶制造等领域的发展。
综上所述，工程材料与成形技术是工程制造的基础，对产品的质量、成本和生产效率有着重要的影响。
在工程设计和生产中，需要充分考虑材料的选择和成形技术的应用，以实现产品的性能优化和工艺优化。
同时，工程材料与成形技术的不断发展也为工程制造技术的进步提供了新的动力和可能，推动着工程制造向着更高质量、更高效率和更环保的方向发展。
工程材料与成形技术基础总结
工程材料与成形技术基础主要内容1、工程材料的分类工程材料一般可分为金属材料、高分子材料、陶瓷材料和复合材料等几大类。
2、金属材料的主要性能（1）力学性能是金属材料重要的使用性能，主要有：弹性、塑性、刚度、强度、硬度、冲击韧性、疲劳强度、断裂韧性等，要求掌握各种性能的定义。
（2) 常用的力学性能指标有：弹性极限（σe ）、屈服强度（σs ，σ0.2 ）、抗拉强度（σb ）、延伸率（δ）、断面收缩率（φ）、冲击韧性（αk ）、硬度（HB ，HRC ，HV ）和疲劳强度（σ-1）等。
3、掌握金属材料的物理性能、化学性能和工艺性能的概念。
4、名词解释：（1）、合金（2）组元（3）固溶体（4）相图（5）金属化合物（6）结晶（7）晶体（8）晶格（9）晶面（10）晶胞（11）固溶强化（12）金属热处理（13）退火（14）正火（15）淬火（16）回火（17）调质处理5、铁碳合金的基本组织：铁素体、奥氏体、渗碳体、珠光体和莱氏体。
6、掌握铁碳合金相图中的特性点和特性线的含义,要求默画铁碳合金相图。
7、了解铁碳合金中典型合金的结晶过程分析。
8、掌握铁碳合金的成分、组织和性能的变化规律。
9、掌握金属热处理的定义及作用。
10、重点掌握常用的金属热处理工艺方法的定义、目的、特点及应用。
常用热处理工艺包括退火、正火、淬火、回火及表面热处理和表面化学热处理。
11、了解钢在加热和冷却时的转变过程。
12、掌握常用金属材料的分类。
重点掌握碳钢的分类（按质量、用途、含碳量）、铸铁的分类（两种分类法）和合金钢的分类。
13、掌握碳钢、铸铁、合金钢的编号方法、成分、性能和应用。
能正确选用螺栓、齿轮、轴、床身、箱体、弹簧、模具、刀具等典型零件的相关材料（名称和编号)。
14、了解机械零件选材的一般原则。
第二部分材料成形工艺基础一、铸造1、了解合金的铸造性能及相关影响因素。
2、了解常见铸件缺陷及产生的主要原因。
3、掌握砂型铸造的工艺过程及应用范围。
工程材料与成形技术基础
工程材料与成形技术基础
工程材料与成形技术基础
工程材料是指用于各种工程应用的材料，包括金属、塑料、陶瓷、复合材料等。
工程材料的特性决定着其适合的应用范围以及需要采取
何种成形技术来加工。
在选择和应用材料时，需考虑各项性能指标，
包括强度、硬度、韧性、耐腐蚀性、耐热性、导热性、导电性等。
工程材料的成形技术可分为两大类：热成形与冷成形。
热成形包
括锻造、轧制、挤压等，该类成形技术以高温、高压作用为主，可改
变材料的晶粒状态、结构和形状，从而提高材料的机械性能。
冷成形
包括拉伸、冲压、剪切、折弯等，该类成形技术以低温、低压作用为主，主要用于薄板、薄壁、小件等细密零部件的制造。
在应用材料时，需要根据其特性选择合适的成形技术进行加工，
以达到理想的效果。
例如，在生产中需要使用成本低廉、加工强度高
的材料，可以选择钢铁、铜、铝等金属材料，并采用锻造、挤压等热
成形技术进行加工。
而在制造精密零部件时，需要使用耐磨耗、耐腐
蚀性能好的材料，可以选择高强度塑料或钛合金等，并采用拉伸、冲
压等冷成形技术进行加工。
总之，工程材料与成形技术基础是工程领域中极为重要的一个方面。
只有深入了解各种材料的特性和成形技术的特点，才能在实践中
选择和应用合适的材料和成形技术，从而提高产品质量、降低生产成本。
工程材料及成形技术基础
新材料将更加注重生物相容性，为医疗、 生物工程等领域提供更好的材料支持。
成形技术的发展趋势
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精密成形技术
随着加工精度要求的提高，精密成形技术将得到 更广泛的应用，如激光成形、3D打印等。
高效成形技术
成形技术的效率将得到提升，如快速成形、连续 铸造等，以满足大规模生产的需求。
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环保成形技术
环保和可持续发展成为全球共识，因此，环保成 形技术将得到更多的关注和应用，如绿色铸造、 无损检测等。
成形技术应适用于所制造的零件的形 状、尺寸、批量等要求，满足生产效 率和制造成本的要求。
技术先进性原则
优先选择技术先进、生产效率高、质 量稳定的成形技术，提高产品竞争力。
经济性原则
在满足使用性能的前提下，优先选择 成本低、原材料消耗少的成形技术， 降低制造成本。
环保性原则
优先选择低污染、低能耗、低排放的 成形技术，减少对环境的负面影响。
复合材料
玻璃纤维复合材料
具有高强度、高刚性、耐腐蚀等特点，广泛应用于航空、船舶、 化工等领域。
碳纤维复合材料
质轻、强度高、耐高温，多用于航空、体育器材等领域。
陶瓷复合材料
具有高硬度、高耐磨性、耐高温等特点，多用于机械、化工等领 域。
其他工程材料
工程塑料
如尼龙、聚碳酸酯等，具 有质轻、绝缘性好、耐腐 蚀等特点，广泛应用于电 子、汽车等领域。
胶粘剂ห้องสมุดไป่ตู้
具有粘附力强、耐久性好 等特点，用于各种材料的 粘接和固定。
涂料
具有装饰和保护作用，可 用于金属、木材、塑料等 各种材料的表面处理。
03 成形技术基础
铸造技术
砂型铸造
压力铸造
利用砂型作为模具进行铸造的方法， 适用于各种形状和尺寸的铸件。
工程材料及成形技术基础
工程材料及成形技术基础一、工程材料的分类工程材料是指用于建筑、道路、桥梁、机械等工程领域的材料。
根据其性质和用途，可以分为以下几类：1. 金属材料：包括钢铁、铜、铝等，具有高强度和良好的可塑性。
2. 非金属材料：包括水泥、玻璃、陶瓷等，具有耐腐蚀性和耐高温性。
3. 复合材料：由两种或两种以上不同的材料组成，如玻璃钢等。
4. 塑料材料：包括聚乙烯、聚氯乙烯等，具有轻质和绝缘性能。
5. 纤维素材料：如木材、纸张等，具有良好的韧性和抗压能力。
二、工程材料的选用原则在选择工程材料时，需要考虑以下几个方面：1. 强度和刚度：根据使用环境和承受力量大小选择合适的强度和刚度。
2. 耐久性：考虑使用寿命长短以及环境因素对耐久性的影响。
3. 耐腐蚀性：根据使用环境选择具有良好耐腐蚀性的材料。
4. 经济性：在满足使用要求的前提下，尽可能选择成本低廉的材料。
5. 可加工性：考虑材料的可塑性和可加工性，以便进行成形和加工。
三、常用的成形技术1. 锻造：通过对金属材料进行高温加热和压制，使其产生塑性变形，从而得到所需形状和尺寸的零部件。
2. 拉伸：将金属材料拉伸至所需长度，并在拉伸过程中使其产生塑性变形，从而得到所需形状和尺寸的零部件。
3. 压力加工：将金属材料置于模具中，在施加压力的同时进行变形，从而得到所需形状和尺寸的零部件。
4. 焊接：通过将两个或多个金属材料相互连接，在连接处产生化学键或物理结合，从而得到所需结构和尺寸的零部件。
5. 铸造：通过将液态金属倒入模具中，在冷却凝固后得到所需形状和尺寸的零部件。
四、工程材料的应用1. 钢铁材料：广泛应用于建筑、桥梁、机械等领域，如钢结构、钢管等。
2. 水泥材料：主要用于建筑和道路建设，如混凝土、水泥砖等。
3. 陶瓷材料：主要用于制作陶器、瓷器等装饰品和工业领域中的耐腐蚀零部件。
4. 塑料材料：广泛应用于包装、电子设备外壳等领域。
5. 玻璃材料：主要用于建筑和装饰领域，如玻璃幕墙、玻璃门窗等。
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培养学生积极思考、敢于动手、自主探究的 能力，同时养成严谨细致的工作作风，以适应培 养高质量应用型人才的要求。
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三、课程主线
本课程的课堂教学分为材料基础、热加工技 术基础、冷加工技术基础等三个模块：
工程材料及其成形基础
材料基础
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热加工技术
冷加工技术
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1. 材料选择 一般传动齿轮应选择中碳钢或中碳合金钢，如
45或40Cr。 对于高速、承受冲击载荷的齿轮，可选择渗碳
钢，如20Cr或20CrMnTi。
2. 毛坯成形 大量生产时可采用模锻成形，直径在100mm以 下的小齿轮也可用圆钢锻造成形。
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模锻齿轮工序
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战国.曾候乙编钟
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越王勾 践剑， 春晚期，
距今 2400 多年
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如，对相关设备结构与工作原理的学习，通过 课堂教学不易理解，可通过现场拆装来解决。
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(4) 注重讨论式课堂教学模式 课堂教学中的习题课和讨论课是本课程的重要 环节之一。结合生产实际，讲解典型例题，鼓励 学生之间开展讨论，引导学生进行解题方法和步 骤的讨论。
如，采取如“智力竞赛式”或“两军对垒式” 式的课堂讨论。
在机械制造过程中，一般是先用热加工的方法制造
出零件的毛坯，再用冷加工的方法进一步改变毛坯的形
态，使其最终被加工成合格零件。
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3. 冷加工技术
通常经过切削成形(也称机械加工)把毛坯加工为零件。 因一般是在常温下进行，故习惯上称之为冷加工技术。
其间，为了改善材料的工艺性能和使用性能，通常 还需对工件进行相应的热处理。
其中，以工程材料及其热处理 3
为简介，突出热加工和冷加工 4
知识的应用。
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教学内容 工程材料及
其热处理 铸造成形
锻压成形
焊接成形
切削成形
学时 10
10 6 4 18
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2. 教学方法与教学手段设计 (1) 理论教学与实践相结合 坚持理论教学与实践教学密切结合的教学方法, 利用“理论—实践—创新” 的教学模式,有机串 联工程实训所学知识。
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二、教学目标
1. 基础目标 通过本课程学习，熟悉常用工程材料的种类、 成分、组织、性能和改性方法，掌握各种毛坯成 形方法及零件的加工工艺基础，同时有针对性地 了解新的成形工艺的应用。
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2. 技能目标
能根据某一零件的结构特点及性能要求，初 步具有选用材料、确定毛坯成形方法、零件加工 方法及制订加工工艺路线的 能力。
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☆ 通过本课程学习，可获得常用工程材料成形 工艺的基本知识，培养学生的工艺分析能力,为 后续课程学习和今后的工作实践奠定基础。
☆本课程在培养学生的工程意识、创新意识 和解决工程实际问题的能力等方面，具有重要作 用。
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2. 课程特点 特点一：实践性强。要结合目前工程实训的实 践经历和平时日常生活中接触到的机械产品实例， 加深对所学内容的理解。 特点二：知识面广。以叙述性内容为主，融多 种工艺方法为一体，故必须博闻强记。
1.材料选择 材料选择的正确与否，直接关系到产品的质量、 使用寿命、生产成本与经济效益。 同时，还要通过选择不同成分的材料及相应的 热处理工艺来改善和提高零件的相关性能。
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2. 热加工技术
常用工程材料的毛坯成形工艺有：铸造、锻造、焊接 等方法。
在应用铸造、锻造和焊接的方法进行毛坯成形时，常 常需要将(金属)材料加热到较高的温度，故这几种方法 习惯上被称为热加工技术。
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4. 考核方式 由试卷库随机抽题，采用闭卷考核的方式，同 时结合平时作业进行综合考评。 将平时成绩记入总成绩，平时成绩包括上课出 勤、作业、课堂表现等。 其中，试卷成绩占80％,平时成绩占20％。
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五、应用举例
机床齿轮属于受力较大的重要零件。工作时 齿面承受很大的接触应力和摩擦力，齿根承受 较大的弯曲应力，有时还要承受冲击力。
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(5) 精讲多练 如，切削成形部分内容在工程实训中安排有较 多实践。因此，在课堂教学中则精讲，学生可充 分利用已有的实践基础，并结合例题多练习。 (6) 采取启发性、互动性教学 师生要互相交流，这是改善教学效果、提高教 学质量的重要手段。
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3. 建议的学习方法 (1) 强化工程实训。多动手、多观察。 (2) 记好课堂笔记。一定要记住要点。 (3) 注重归纳总结。将零散的理论知识、技能加 以归纳总结，思考如何与所学专业接轨。
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3. 切削成形
(1) 成形法。与被切齿轮齿槽形状基本相同的铣 刀加工齿轮齿面的加工方法。在卧式铣床是用圆 盘铣刀，在立式铣床上用指状铣刀。
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(2) 展成法。利用齿轮刀具与被切齿轮的来自合运 动而切出齿轮齿面的加工方法。
插齿和滚齿属于此方法。
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☆ 随着热加工精密成形技术的不断发展，使其所生 产的毛坯的形状、尺寸和表面质量更接近零件的要求， 现已能够取代部分零件的切削工艺而直接获得成品零件。
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四、教学设计
1. 内容与学时安排
本课程分为五部分内容：工程 1 材料基本知识及其热处理、铸、
锻、焊、切削成形。各内容及 2 学时安排如右图所示：
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(2) 改革传统教学方式，充分利用现代化教学 手段
本课各个教学环节普遍配备有多媒体教学课件。 与传统教学方法相比，该课件在使用中确实起到 形象、直观、信息容量大的教学效果。
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(3) 多种教学手段相结合，利用现场教学解决教 学难点等问题
充分利用工程实训时间、场地和内容，减少课 堂讲课内容的重复，把本课程课程的实验教学与 工程实践融为一体，寻求授课方式多样化。