工程材料學(xué)(0緒論)

1、工程材料學(xué)工程材料學(xué)上海工程技術(shù)大學(xué)（上海工程技術(shù)大學(xué)（SUES）材料工程學(xué)院材料工程學(xué)院周細(xì)應(yīng)周細(xì)應(yīng) 機(jī)機(jī)緒緒 論論（1 1）材料的地位及材料的分類）材料的地位及材料的分類（2 2）在各類機(jī)械中使用的工程材料）在各類機(jī)械中使用的工程材料（3 3）與其他課程的關(guān)系）與其他課程的關(guān)系（4 4）目的和任務(wù)）目的和任務(wù)（6 6）學(xué)習(xí)內(nèi)容及其學(xué)時(shí)分配）學(xué)習(xí)內(nèi)容及其學(xué)時(shí)分配（7 7）考核方式）考核方式（8 8）考試舉例）考試舉例（5 5）課程特點(diǎn)及學(xué)習(xí)方法）課程特點(diǎn)及學(xué)習(xí)方法緒論緒論 (1)(1)工程材料的地位工程材料的地位材料是現(xiàn)代社會(huì)的三大支柱之一材料是現(xiàn)代社會(huì)的三大支柱之一應(yīng)用最廣的材料是鋼鐵應(yīng)用

2、最廣的材料是鋼鐵元素元素原子結(jié)原子結(jié)合狀態(tài)合狀態(tài)物質(zhì)的物質(zhì)的狀態(tài)狀態(tài)材料材料成分成分組織與組織與結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)性能性能加工與加工與制備制備金屬材料金屬材料 綜合性能好，用量最大、應(yīng)用范圍最廣綜合性能好，用量最大、應(yīng)用范圍最廣高分子材料高分子材料 質(zhì)輕、耐腐蝕，常用于化工、機(jī)械等質(zhì)輕、耐腐蝕，常用于化工、機(jī)械等陶瓷材料陶瓷材料 高電強(qiáng)、高硬度、耐腐蝕、絕緣，高電強(qiáng)、高硬度、耐腐蝕、絕緣， 用于電器、化工、航空航天等用于電器、化工、航空航天等復(fù)合材料復(fù)合材料 輕、高比強(qiáng)度，用于航空航天等輕、高比強(qiáng)度，用于航空航天等材料分類材料分類（按成分分類按成分分類）材料分類材料分類（按特性分類按特性分類）結(jié)構(gòu)材料結(jié)

3、構(gòu)材料-國(guó)家大型工程國(guó)家大型工程人造太陽(yáng)八月放人造太陽(yáng)八月放 電成世界首例成功典范電成世界首例成功典范結(jié)構(gòu)材料結(jié)構(gòu)材料船用發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸船用發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸結(jié)構(gòu)材料結(jié)構(gòu)材料 北京奧運(yùn)會(huì)鳥巢北京奧運(yùn)會(huì)鳥巢材料分類材料分類（按用途分類按用途分類）材料的分類材料的分類材料材料非金屬材料非金屬材料金屬材料金屬材料有色金屬材料有色金屬材料黑色金屬材料黑色金屬材料無(wú)機(jī)非金屬材料無(wú)機(jī)非金屬材料有機(jī)高分子材料有機(jī)高分子材料材料材料結(jié)構(gòu)材料結(jié)構(gòu)材料功能材料功能材料功能材料功能材料防彈裝甲板防彈裝甲板 1958年年 世博會(huì)世博會(huì)高分子材高分子材料料緒論緒論（2 2）在各類機(jī)械中使用的工程材料）在各類機(jī)械中使用的工程材料金屬

4、材料金屬材料無(wú)機(jī)非金屬材無(wú)機(jī)非金屬材料料橡膠橡膠鋅鋅鋁鎂鋁鎂鋁合金鋁合金塑料塑料鋼鐵鋼鐵玻璃玻璃木材木材石油石油動(dòng)植物動(dòng)植物制品制品塑料塑料高高分分子子材材料料Shanghai University of Engineering Science上海工程技術(shù)大學(xué)材料工程學(xué)院上海工程技術(shù)大學(xué)材料工程學(xué)院Wear-resistantAcid-resistant 先進(jìn)材料先進(jìn)材料（新型材料）（新型材料）陶瓷材料陶瓷材料Shanghai University of Engineering Science上海工程技術(shù)大學(xué)材料工程學(xué)院上海工程技術(shù)大學(xué)材料工程學(xué)院LD6CrNiMnSiMoV（GD）鋼）鋼9C

5、r6W3Mo2V2（GM）鋼）鋼采用納米大分子：采用納米大分子：“生物部件生物部件”與小分子無(wú)機(jī)物晶體結(jié)構(gòu)組與小分子無(wú)機(jī)物晶體結(jié)構(gòu)組合，采用納米電子學(xué)控制裝配成納米機(jī)器人，將會(huì)給人類醫(yī)合，采用納米電子學(xué)控制裝配成納米機(jī)器人，將會(huì)給人類醫(yī)學(xué)科技帶來(lái)深刻的革命，使現(xiàn)在許多的疑難病癥得到解決。學(xué)科技帶來(lái)深刻的革命，使現(xiàn)在許多的疑難病癥得到解決。某某飯店飯店北京“水立方”燈會(huì)LED City ：工作場(chǎng)所：工作場(chǎng)所&景觀景觀 擁有國(guó)內(nèi)最大跨度擁有國(guó)內(nèi)最大跨度“無(wú)柱空間無(wú)柱空間”的上海世博會(huì)主題館的上海世博會(huì)主題館頂部，如頂部，如“馬賽克馬賽克”一般密密麻麻的光伏片，組成一般密密麻麻的光伏片，組成

6、1818個(gè)個(gè)菱形、菱形、1212個(gè)三角形的巨大光伏組件群，亦如個(gè)三角形的巨大光伏組件群，亦如“寶石寶石”般般在屋頂閃耀。在屋頂閃耀。 世世界界最最大大單單體體面面積積太太陽(yáng)陽(yáng)能能屋屋面面 光伏發(fā)電原理圖 當(dāng)光線照射太陽(yáng)電池表面時(shí)，一部分光子被硅材料吸收；光子的能量傳遞給了硅原子，使電子發(fā)生了越遷，成為自由電子在P-N結(jié)兩側(cè)集聚形成了電位差，當(dāng)外部接通電路時(shí)，在該電壓的作用下，將會(huì)有電流流過(guò)外部電路產(chǎn)生一定的輸出功率。這個(gè)過(guò)這個(gè)過(guò)程的的實(shí)質(zhì)是：光子能量轉(zhuǎn)換成電能的過(guò)程。程的的實(shí)質(zhì)是：光子能量轉(zhuǎn)換成電能的過(guò)程。 ABCDE太陽(yáng)能電池組的基本制造過(guò)程德國(guó)德國(guó) 15.8%1,460MW其它歐洲其它歐洲

7、 7.1%560MW美國(guó)美國(guó) 5.5%431MW中國(guó)中國(guó) 32.7%2,589MW日本日本 16.0%932MW臺(tái)灣臺(tái)灣 11.6%919MW亞洲其它國(guó)家亞洲其它國(guó)家 6.8%539MW印度印度 1.1%87.2MW其它國(guó)家其它國(guó)家 0.7%54MW全球全球(08)7,910MW資料來(lái)源：資料來(lái)源：Photon International(2009)裝配裝配加工加工機(jī)械設(shè)計(jì)機(jī)械設(shè)計(jì)使用使用工程圖學(xué)工程圖學(xué)工程力學(xué)工程力學(xué)機(jī)械原理機(jī)械原理壽命壽命外型外型金屬學(xué)金屬學(xué)材料學(xué)材料學(xué)熱處理熱處理金屬材料學(xué)金屬材料學(xué)(4) 本課程的目標(biāo)本課程的目標(biāo)設(shè)計(jì)中的設(shè)計(jì)中的 選材問(wèn)題選材問(wèn)題加工中的加工中的熱處理

8、問(wèn)題熱處理問(wèn)題力學(xué)性能：力學(xué)性能：強(qiáng)度，硬度，塑性，疲勞強(qiáng)度強(qiáng)度，硬度，塑性，疲勞強(qiáng)度工藝性能：工藝性能：鑄，鍛，焊，熱，切削鑄，鍛，焊，熱，切削使用性能：使用性能：安全，可靠，耐用，舒適，美觀安全，可靠，耐用，舒適，美觀經(jīng)濟(jì)性能：經(jīng)濟(jì)性能：物美價(jià)廉物美價(jià)廉課程特點(diǎn)課程特點(diǎn)基本概念多基本概念多公式推導(dǎo)少公式推導(dǎo)少微觀理論多微觀理論多理論性強(qiáng)理論性強(qiáng)實(shí)踐性強(qiáng)實(shí)踐性強(qiáng)重在理解重在理解避免死記硬背避免死記硬背課堂認(rèn)真聽課堂認(rèn)真聽實(shí)驗(yàn)認(rèn)真做實(shí)驗(yàn)認(rèn)真做階梯式學(xué)習(xí)階梯式學(xué)習(xí)環(huán)環(huán)相扣環(huán)環(huán)相扣緒論緒論（5 5）學(xué)習(xí)方法學(xué)習(xí)方法學(xué)習(xí)方法學(xué)習(xí)方法材料科學(xué)基本知識(shí)材料科學(xué)基本知識(shí)材料科學(xué)基礎(chǔ)材料科學(xué)基礎(chǔ)熱處理基本知

9、識(shí)熱處理基本知識(shí)原理和工藝原理和工藝金屬材料方面金屬材料方面合金鋼及其應(yīng)用合金鋼及其應(yīng)用其他材料簡(jiǎn)介其他材料簡(jiǎn)介鑄鐵及有色金屬鑄鐵及有色金屬實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)綜合性、設(shè)計(jì)性、開放性綜合性、設(shè)計(jì)性、開放性機(jī)動(dòng)機(jī)動(dòng)（2學(xué)時(shí)）緒論緒論（6 6）學(xué)習(xí)內(nèi)容）學(xué)習(xí)內(nèi)容緒論緒論 （7 7）考核方式）考核方式平時(shí)：平時(shí)：40% (作業(yè)、實(shí)驗(yàn)、答問(wèn)、出勤）作業(yè)、實(shí)驗(yàn)、答問(wèn)、出勤）考試：考試：60%考試方式：考試方式：試卷考試試卷考試考試內(nèi)容：考試內(nèi)容：以基本知識(shí)和應(yīng)用為主答答:（1）選用滲碳鋼（）選用滲碳鋼（1分）。因?yàn)樵擙X輪尺寸較大，所選材料分）。因?yàn)樵擙X輪尺寸較大，所選材料應(yīng)具有較高的淬透性和強(qiáng)度，可選用應(yīng)具有較高的

10、淬透性和強(qiáng)度，可選用20CrMnMo等滲碳鋼（等滲碳鋼（2分）分） （2）加工路線：下料）加工路線：下料 鍛造鍛造 正火正火 機(jī)加工機(jī)加工滲碳緩冷滲碳緩冷淬火淬火+低溫回火低溫回火 噴丸噴丸 檢驗(yàn)（成品）檢驗(yàn)（成品） 包裝入庫(kù)。（包裝入庫(kù)。（1分）分） （3）（）（a）正火的目的是為了消除鍛造后的殘余應(yīng)力和細(xì)化）正火的目的是為了消除鍛造后的殘余應(yīng)力和細(xì)化組織，提高切削加工性?？杉訜岬浇M織，提高切削加工性?？杉訜岬?70 880保溫后出爐空冷。保溫后出爐空冷。（2分）（分）（b）滲碳是為了增加齒輪表層含碳量，提高表面硬度、）滲碳是為了增加齒輪表層含碳量，提高表面硬度、耐磨性、接觸疲勞強(qiáng)度和彎曲疲

11、勞強(qiáng)度；滲碳后緩冷是為了減小耐磨性、接觸疲勞強(qiáng)度和彎曲疲勞強(qiáng)度；滲碳后緩冷是為了減小變形（直接淬火變形大）。淬火加熱溫度要保證心部處在單相奧變形（直接淬火變形大）。淬火加熱溫度要保證心部處在單相奧氏體區(qū)，可選用氏體區(qū)，可選用860880 加熱，用壓床淬火，油冷?；鼗鸩捎眉訜?，用壓床淬火，油冷?；鼗鸩捎玫蜏鼗鼗穑ǖ蜏鼗鼗穑?80200），以降低脆性、減少內(nèi)應(yīng)力等。（），以降低脆性、減少內(nèi)應(yīng)力等。（4分）分）緒論緒論（8 8）考試舉例）考試舉例一個(gè)重載高速齒輪，外徑一個(gè)重載高速齒輪，外徑500mm，厚度，厚度70mm。要求：表面耐磨，。要求：表面耐磨，接觸疲勞強(qiáng)度高，具有較高的韌性。進(jìn)行（接觸疲勞

12、強(qiáng)度高，具有較高的韌性。進(jìn)行（1）選擇合適材料；（）選擇合適材料；（2）寫出簡(jiǎn)明加工路線；（寫出簡(jiǎn)明加工路線；（3）說(shuō)明熱處理方法和目的（）說(shuō)明熱處理方法和目的（10分）分）現(xiàn)以沖裁模的工作零件凹模為例，分析它現(xiàn)以沖裁模的工作零件凹模為例，分析它的加工路線，工作圖如下：的加工路線，工作圖如下：根據(jù)零件結(jié)構(gòu)特征制定如下的加工線路：備料鍛造退火刨削六面平面磨鉗工熱處理平面磨電火花線切割用腐蝕液加工排料孔鉗工在上述各工序中，現(xiàn)在只關(guān)注鍛造、退火、熱處理工序。它們對(duì)提高模具的使用壽命模具的使用壽命，具有比較重大的意義。性能性能設(shè)計(jì)模擬設(shè)計(jì)模擬成分成分組織結(jié)構(gòu)組織結(jié)構(gòu)加工制備加工制備材料材料共性主題模具材料的失效模具材料的失效模具材料選用是否合適；模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是否合理；熱處理工藝