第一講的材料基本知識(shí)

1、第一講的材料基本知識(shí)工業(yè)工程專業(yè)工業(yè)工程專業(yè)（學(xué)制：四年；授予學(xué)位：管理學(xué)學(xué)士學(xué)制：四年；授予學(xué)位：管理學(xué)學(xué)士） 工業(yè)工程是研究如何對(duì)制造業(yè)生產(chǎn)管理系統(tǒng)及工業(yè)工程是研究如何對(duì)制造業(yè)生產(chǎn)管理系統(tǒng)及制造業(yè)生產(chǎn)服務(wù)系統(tǒng)進(jìn)行規(guī)劃、設(shè)計(jì)、評(píng)價(jià)和創(chuàng)新制造業(yè)生產(chǎn)服務(wù)系統(tǒng)進(jìn)行規(guī)劃、設(shè)計(jì)、評(píng)價(jià)和創(chuàng)新的學(xué)科，是管理學(xué)、自然科學(xué)、社會(huì)學(xué)、工程學(xué)等的學(xué)科，是管理學(xué)、自然科學(xué)、社會(huì)學(xué)、工程學(xué)等多學(xué)科交叉的復(fù)合型學(xué)科。通過工程技術(shù)與管理學(xué)多學(xué)科交叉的復(fù)合型學(xué)科。通過工程技術(shù)與管理學(xué)科的結(jié)合，采用系統(tǒng)化、專業(yè)化的科學(xué)方法，對(duì)、科的結(jié)合，采用系統(tǒng)化、專業(yè)化的科學(xué)方法，對(duì)、物料、設(shè)備、能源和信息等系統(tǒng)要進(jìn)行定量分析、物料、設(shè)備

2、、能源和信息等系統(tǒng)要進(jìn)行定量分析、設(shè)計(jì)、與優(yōu)化，達(dá)到保證質(zhì)量、降低成本、提高系設(shè)計(jì)、與優(yōu)化，達(dá)到保證質(zhì)量、降低成本、提高系統(tǒng)生產(chǎn)效率和維護(hù)等方面的技術(shù)工作。統(tǒng)生產(chǎn)效率和維護(hù)等方面的技術(shù)工作。培養(yǎng)目標(biāo)：培養(yǎng)目標(biāo)： 工業(yè)工程專業(yè)培養(yǎng)具有現(xiàn)代工業(yè)技術(shù)工業(yè)工程專業(yè)培養(yǎng)具有現(xiàn)代工業(yè)技術(shù)與管理科學(xué)基本知識(shí)，掌握現(xiàn)代工業(yè)工程與管理科學(xué)基本知識(shí)，掌握現(xiàn)代工業(yè)工程管理基本理論、方法和手段，熟悉信息化管理基本理論、方法和手段，熟悉信息化環(huán)境下生產(chǎn)運(yùn)作管理方式，具備從事現(xiàn)代環(huán)境下生產(chǎn)運(yùn)作管理方式，具備從事現(xiàn)代工業(yè)企業(yè)生產(chǎn)、服務(wù)和管理系統(tǒng)的規(guī)劃、工業(yè)企業(yè)生產(chǎn)、服務(wù)和管理系統(tǒng)的規(guī)劃、設(shè)計(jì)、評(píng)價(jià)、創(chuàng)新及決策咨詢等基本能力

3、設(shè)計(jì)、評(píng)價(jià)、創(chuàng)新及決策咨詢等基本能力的復(fù)合型專業(yè)管理人才。的復(fù)合型專業(yè)管理人才。畢業(yè)去向：畢業(yè)去向： 畢業(yè)后可去外資企業(yè)、大中型企業(yè)及民畢業(yè)后可去外資企業(yè)、大中型企業(yè)及民營企業(yè)等單位的規(guī)劃部、生產(chǎn)部、制造部營企業(yè)等單位的規(guī)劃部、生產(chǎn)部、制造部（工業(yè)工程部）、采供部、人力資源部等部（工業(yè)工程部）、采供部、人力資源部等部門從事生產(chǎn)計(jì)劃、物料設(shè)備采購、質(zhì)量管理門從事生產(chǎn)計(jì)劃、物料設(shè)備采購、質(zhì)量管理等運(yùn)營管理工作。也有的到工業(yè)設(shè)計(jì)院、咨等運(yùn)營管理工作。也有的到工業(yè)設(shè)計(jì)院、咨詢公司等單位從事管理工作。詢公司等單位從事管理工作。5世界四大材料世界四大材料：鋼鐵、木材、塑料、水泥鋼鐵、木材、塑料、水泥( (

4、如生產(chǎn)一根如生產(chǎn)一根“軸軸”) ) 材料分：金屬材料、非金屬材料、復(fù)合材料材料分：金屬材料、非金屬材料、復(fù)合材料金屬材料金屬材料指鋼鐵、有色金屬等材料指鋼鐵、有色金屬等材料非金屬材料非金屬材料無機(jī)無機(jī)高分子材料（陶瓷、水泥、高分子材料（陶瓷、水泥、木材等），木材等），有機(jī)有機(jī)高分子材料（如塑料、橡膠），高分子材料（如塑料、橡膠），復(fù)合材料復(fù)合材料-玻璃鋼、碳纖維復(fù)合材料、硼纖維材料。玻璃鋼、碳纖維復(fù)合材料、硼纖維材料。現(xiàn)在新材料現(xiàn)在新材料- -納米材料、智能材料納米材料、智能材料6 金屬材料、非金屬材料、復(fù)合材料金屬材料、非金屬材料、復(fù)合材料 是按物質(zhì)結(jié)構(gòu)不同分類的是按物質(zhì)結(jié)構(gòu)不同分類的。 材

5、料按用途不同分材料按用途不同分： 機(jī)械工程材料、土木工程材料、電工材料、電子材料機(jī)械工程材料、土木工程材料、電工材料、電子材料 材料按功能不同分：材料按功能不同分： 結(jié)構(gòu)材料、功能材料、磁性材料等結(jié)構(gòu)材料、功能材料、磁性材料等7本課程的性質(zhì)和目的本課程的性質(zhì)和目的1、性質(zhì)：、性質(zhì)： 金屬工藝學(xué)課程是研究用金屬材料及金屬零件加工工藝的一門技術(shù)基礎(chǔ)課，是近機(jī)類學(xué)生的必修課之一。 金屬工藝學(xué)課程主要研究零件毛坯的生產(chǎn)方法、零件的加工工藝過程和結(jié)構(gòu)工藝性。特點(diǎn)：雜，多，廣，邏輯性差。特點(diǎn)：雜，多，廣，邏輯性差。82、目的：、目的：獲得有關(guān)金屬材料及零件加工工藝的基本知識(shí)。獲得有關(guān)金屬材料及零件加工工藝

6、的基本知識(shí)。 熟悉常見金屬材料的牌號(hào)、性能特點(diǎn)及應(yīng)用。熟悉常見金屬材料的牌號(hào)、性能特點(diǎn)及應(yīng)用。 了解毛坯件的生產(chǎn)過程，零件的加工過程以及所用了解毛坯件的生產(chǎn)過程，零件的加工過程以及所用 相相 關(guān)設(shè)備。關(guān)設(shè)備。 為后續(xù)課程和從事技術(shù)工作打下基礎(chǔ)。為后續(xù)課程和從事技術(shù)工作打下基礎(chǔ)。 本課學(xué)習(xí)方法是本課學(xué)習(xí)方法是：預(yù)習(xí)：預(yù)習(xí) 、筆記、筆記 、復(fù)習(xí)、討論問題、復(fù)習(xí)、討論問題本教材的重點(diǎn)本教材的重點(diǎn)： 金屬毛坯的成形方法，機(jī)械加工方法金屬毛坯的成形方法，機(jī)械加工方法9第一講第一講 金屬材料的基礎(chǔ)知識(shí)金屬材料的基礎(chǔ)知識(shí)金屬材料的性能金屬材料的性能使用性能使用性能力學(xué)、物理、化學(xué)力學(xué)、物理、化學(xué)工藝性能工藝

7、性能鑄造、鍛壓、焊接、切削加工鑄造、鍛壓、焊接、切削加工力學(xué)性能力學(xué)性能：受外力作用下所表現(xiàn)出的性能受外力作用下所表現(xiàn)出的性能。不能說：機(jī)械性能不能說：機(jī)械性能 判據(jù)判據(jù) 如：如： 強(qiáng)度、塑性、硬度、韌性、疲勞強(qiáng)度等強(qiáng)度、塑性、硬度、韌性、疲勞強(qiáng)度等第一節(jié)第一節(jié) 強(qiáng)強(qiáng) 度度 與與 塑塑 性性一、強(qiáng)度一、強(qiáng)度 strength 概念：強(qiáng)度是指金屬抵抗永久變形（塑性變形強(qiáng)度是指金屬抵抗永久變形（塑性變形）和斷裂和斷裂 的能力的能力。通過拉伸試驗(yàn)測得大小。強(qiáng)度判據(jù)：屈服點(diǎn)屈服點(diǎn) （屈服強(qiáng)度）、（屈服強(qiáng)度）、 抗拉強(qiáng)度抗拉強(qiáng)度Base knowledge of the Metallic materic

8、al10L0LKd0拉斷前試樣拉斷前試樣拉斷后試樣拉斷后試樣試樣按試樣按GB639786制取，制取，分長試樣分長試樣L0=10d0短試樣短試樣 L0=5d0說明說明：請(qǐng)記下以下公式請(qǐng)記下以下公式bkse拉伸力拉伸力 F O伸長量伸長量 LFsFbFe低碳鋼的力低碳鋼的力伸長曲線伸長曲線FF11二、二、塑性塑性 plasticityplasticity概念概念：在外力作用下產(chǎn)生永久變形而不破壞的能力在外力作用下產(chǎn)生永久變形而不破壞的能力。判據(jù)判據(jù)：斷后伸長率斷后伸長率 、斷后斷面收縮率、斷后斷面收縮率斷后伸長率斷后伸長率 Percentage elongation after fracture概

9、念概念：試樣斷后標(biāo)準(zhǔn)的伸長量與標(biāo)準(zhǔn)的百分比試樣斷后標(biāo)準(zhǔn)的伸長量與標(biāo)準(zhǔn)的百分比。用符號(hào)用符號(hào) A 表示，其中：其中：L Lk k斷后試樣長度斷后試樣長度 L Lo o試樣原始長度試樣原始長度說明說明：伸長率在實(shí)際應(yīng)用中，一般是：伸長率在實(shí)際應(yīng)用中，一般是表示塑性大小。表示塑性大小。A越大，材料的塑性越好。通常認(rèn)為越大，材料的塑性越好。通常認(rèn)為A5% %脆性材料脆性材料。12第第 二二 節(jié)節(jié) 硬硬 度度 Hardness硬度硬度是指材料抵抗局部變形，特別是塑性變形、壓痕或是指材料抵抗局部變形，特別是塑性變形、壓痕或 劃痕的能力。劃痕的能力。硬度是衡量材料硬度是衡量材料軟硬軟硬程度的判據(jù)程度的判據(jù)。

10、一、布氏硬度一、布氏硬度 Brinell HardnessBrinell Hardness用符號(hào)：用符號(hào)：HB 表示表示N/mm2 ( (Kgf/mm2) )。說明：說明：1、壓頭為淬火鋼球用、壓頭為淬火鋼球用 HBS 表示，表示，2、壓頭為硬質(zhì)合金用、壓頭為硬質(zhì)合金用 HBW 表示，表示，生產(chǎn)中一般用生產(chǎn)中一般用HBW來測量材料的硬度。來測量材料的硬度。3、表示法：數(shù)字在前、字母在后。如、表示法：數(shù)字在前、字母在后。如 300HBW I50HBS175HBS； 標(biāo)注時(shí)不要寫成標(biāo)注時(shí)不要寫成HBS=200HBS=200，或，或 HBS=150HBS=150175175， 不要出現(xiàn)單位；數(shù)值差不

11、要超過不要出現(xiàn)單位；數(shù)值差不要超過3030。4、不宜測量薄件、成品件。因壓痕大。、不宜測量薄件、成品件。因壓痕大。Ssteel （鋼）（鋼）W-wolfam （鎢）（鎢）凹AFFD工件工件壓頭：鋼球或壓頭：鋼球或硬質(zhì)合金硬質(zhì)合金 dHB =13二、洛氏硬度二、洛氏硬度 Rockwell Hardness 原理是用原理是用120120的金剛石圓錐或尺寸很小的淬火鋼球作為的金剛石圓錐或尺寸很小的淬火鋼球作為壓頭，在一定的壓力作用下，壓入材料表面，在指示盤上顯示壓頭，在一定的壓力作用下，壓入材料表面，在指示盤上顯示出硬度值大小。出硬度值大小。 常用的是用符號(hào)常用的是用符號(hào) HRC HRC 表示表示。

12、沒有單位。沒有單位。 注：注：GB/T230.12009規(guī)定規(guī)定 有有11種表示硬度方法，常見的有種表示硬度方法，常見的有A、B、C三種，如三種，如HRA、HRB、HRC、HRD、HRE等，因施加壓等，因施加壓力和壓頭材料不同而出現(xiàn)了不同的標(biāo)尺力和壓頭材料不同而出現(xiàn)了不同的標(biāo)尺A、B、C、D、E等等說明：說明：1、數(shù)字在前、字母在后，如、數(shù)字在前、字母在后，如45HRC；35HRC38HRC 2、HRC適用范圍數(shù)值適用范圍數(shù)值2070；小于或大于這個(gè)范圍均；小于或大于這個(gè)范圍均 為標(biāo)注錯(cuò)誤！如為標(biāo)注錯(cuò)誤！如17HRC；75HRC；HRC=1519等。等。 3、在圖紙標(biāo)注時(shí)注意數(shù)值差應(yīng)、在圖紙標(biāo)

13、注時(shí)注意數(shù)值差應(yīng) 5，否則為標(biāo)注錯(cuò)誤。，否則為標(biāo)注錯(cuò)誤。 4、適用于測量硬度較高的材料，如淬火鋼件；測量成、適用于測量硬度較高的材料，如淬火鋼件；測量成 品件或半成品件。因壓痕較小。壓頭直徑品件或半成品件。因壓痕較小。壓頭直徑1.587mm。14補(bǔ)充標(biāo)準(zhǔn)：補(bǔ)充標(biāo)準(zhǔn)：國家標(biāo)準(zhǔn)工程建設(shè)（國家標(biāo)準(zhǔn)工程建設(shè)（GBJ）；）；國家計(jì)量技術(shù)法規(guī)（國家計(jì)量技術(shù)法規(guī)（JJG）；）；山東省企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)山東省企業(yè)標(biāo)準(zhǔn) （Q/） ；城建行標(biāo)城建行標(biāo) （CJ、CJJ）；）；建材行標(biāo)建材行標(biāo) （JC）；）；建工行標(biāo)建工行標(biāo) （JG、JGJ）；）；山東省地方標(biāo)準(zhǔn)山東省地方標(biāo)準(zhǔn) （DB37 ）；）；冶金行標(biāo)冶金行標(biāo) （YB、YB

14、J）；）；國際標(biāo)準(zhǔn)化組織標(biāo)準(zhǔn)（國際標(biāo)準(zhǔn)化組織標(biāo)準(zhǔn)（ISO）；）；International Standards Organization 120Fh工件工件壓頭壓頭15主要參考書目：主要參考書目：1現(xiàn)代工程材料成形與制造工藝基礎(chǔ)現(xiàn)代工程材料成形與制造工藝基礎(chǔ)孫康寧主編，機(jī)械工業(yè)出版社孫康寧主編，機(jī)械工業(yè)出版社2工程材料及成形工藝基礎(chǔ)工程材料及成形工藝基礎(chǔ)楊惠智主編，楊惠智主編，機(jī)械工業(yè)出版社機(jī)械工業(yè)出版社3金屬工藝學(xué)金屬工藝學(xué)鄧文英主編，鄧文英主編， 高教出版社高教出版社金工實(shí)習(xí)金工實(shí)習(xí)第三節(jié)：常見金屬材料牌號(hào)第三節(jié)：常見金屬材料牌號(hào)一、一、碳素鋼碳素鋼 （簡稱：碳鋼）（簡稱：碳鋼）carbo

15、n -steelGB/T133041991規(guī)定：鋼按化學(xué)成分分：非合金鋼規(guī)定：鋼按化學(xué)成分分：非合金鋼（碳鋼）、低合金鋼、合金鋼三類。（碳鋼）、低合金鋼、合金鋼三類。非合金鋼非合金鋼是指是指WC2.11%，并含有少量，并含有少量Si、Mn、P、S等元素的鐵碳合金。等元素的鐵碳合金。（一）、碳鋼分類、牌號(hào)、用途（掌握內(nèi)容）（一）、碳鋼分類、牌號(hào)、用途（掌握內(nèi)容）1、分類、分類（1）按鋼中碳含量多少分）按鋼中碳含量多少分Wc 0.6%低碳鋼低碳鋼中碳鋼中碳鋼高碳鋼高碳鋼2、按鋼的質(zhì)量（品質(zhì)）分：、按鋼的質(zhì)量（品質(zhì)）分：（S、P含量多少）含量多少）普通碳素鋼普通碳素鋼:優(yōu)優(yōu) 質(zhì)質(zhì) 鋼鋼:高級(jí)優(yōu)質(zhì)鋼高

16、級(jí)優(yōu)質(zhì)鋼:S、P較高；較高；Ws0.05%,Wp0.045%Ws 0.035%, Wp 0.035%;Ws 0.02%. Wp 0.03%;3、按鋼的用途不同分、按鋼的用途不同分 （共55種）（1）碳素結(jié)構(gòu)鋼）碳素結(jié)構(gòu)鋼 structural steel（2）碳素工具鋼）碳素工具鋼 tool steel（3）特殊性能鋼）特殊性能鋼 special steel（4）鑄）鑄 鋼鋼 casting steel適用于各種機(jī)器零件、工程結(jié)構(gòu)件適用于各種機(jī)器零件、工程結(jié)構(gòu)件制造量具、刀具、模具、手錘、鉗子等制造量具、刀具、模具、手錘、鉗子等用于特殊要求，酸、堿、鹽腐蝕環(huán)境用于特殊要求，酸、堿、鹽腐蝕環(huán)境。

17、形狀復(fù)雜，難用鍛造方法成形的鑄鋼件。形狀復(fù)雜，難用鍛造方法成形的鑄鋼件。（三）碳鋼的牌號(hào)、用途（三）碳鋼的牌號(hào)、用途1、碳素結(jié)構(gòu)鋼、碳素結(jié)構(gòu)鋼 GB7001988牌號(hào)由代表屈服點(diǎn)的字母牌號(hào)由代表屈服點(diǎn)的字母Q、屈服點(diǎn)數(shù)值、質(zhì)量等級(jí)符、屈服點(diǎn)數(shù)值、質(zhì)量等級(jí)符號(hào)、脫氧方法四部分組成。其中質(zhì)量等級(jí)分別用號(hào)、脫氧方法四部分組成。其中質(zhì)量等級(jí)分別用A、B、C、D表示。表示。A的的S、P量高，量高，D的的S、P量最低，且質(zhì)量量最低，且質(zhì)量最好。最好。如：如：Q235A . FQ“屈屈”字漢語拼音字首字漢語拼音字首235s235MPaA質(zhì)量等級(jí)質(zhì)量等級(jí) A級(jí)級(jí)F脫氧方法，指脫氧方法，指“沸騰鋼沸騰鋼”制造的

18、鋼材，一般不標(biāo)出。制造的鋼材，一般不標(biāo)出。牌號(hào)有：牌號(hào)有：Q195；Q215；Q235；Q255；Q275五類。五類。2、優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼、優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼S S、P P含量較低，用于重要零件含量較低，用于重要零件GB69988規(guī)定：牌號(hào)用兩位數(shù)字表示。其中兩位數(shù)字表規(guī)定：牌號(hào)用兩位數(shù)字表示。其中兩位數(shù)字表示含碳量萬分之幾。示含碳量萬分之幾。如：如：08F、10、15、20、25、30、35、40、45、50、55、60、65、70、75。 如如: 45鋼是鋼是WC=0.45%20Mn、65Mn等稱等稱 含錳量較高的優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼。含錳量較高的優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼。3、碳素工具鋼、碳素工具鋼GB1298

19、88規(guī)定：牌號(hào)用規(guī)定：牌號(hào)用“碳碳”字漢語拼音字首字漢語拼音字首“T”+數(shù)字表示。數(shù)字表示數(shù)字表示。數(shù)字表示W(wǎng)C的千分之幾。的千分之幾。如：如：T7、T8、T9、T10、T10A、T12等。如等。如T10鋼鋼WC=1%；T10AT10A中的中的“A A”表示為高級(jí)優(yōu)質(zhì)碳素工具鋼。表示為高級(jí)優(yōu)質(zhì)碳素工具鋼。（四）（四） 鑄鑄 鋼鋼 GB/T56131995牌號(hào)：用牌號(hào)：用“鑄鋼鑄鋼”漢語拼音字首漢語拼音字首 ZG表示表示。如：如：ZG200400 用變速箱體、殼等，焊接性好。用變速箱體、殼等，焊接性好。200s200MPa400b400MPa還有：還有：ZG230450；用力不大的閥體、軸承蓋。

20、；用力不大的閥體、軸承蓋。ZG270500熱軋曲軸、連桿等熱軋曲軸、連桿等二、合二、合 金金 鋼鋼 alloy-steel（一）、分類（一）、分類1、按含合金元素量多少、按含合金元素量多少：（1）低合金鋼）低合金鋼（2）中合金鋼）中合金鋼（3）高合金鋼）高合金鋼W含量含量10%W含量含量=5%10%2、按用途分：、按用途分：（1）合金結(jié)構(gòu)鋼）合金結(jié)構(gòu)鋼（2）合金工具鋼）合金工具鋼（3）特殊性能鋼）特殊性能鋼軸、齒輪、鋼筋、型鋼等軸、齒輪、鋼筋、型鋼等刀具、模具、手用工具等刀具、模具、手用工具等不銹鋼、耐熱鋼、耐蝕鋼等不銹鋼、耐熱鋼、耐蝕鋼等（二）、合金元素在鋼中的作用（了解）（二）、合金元素在鋼中的作用（了解）1、與鐵作用：固溶于鐵素體中，固溶強(qiáng)化，、與鐵作用：固溶于鐵素體中，固溶強(qiáng)化，力學(xué)性能力學(xué)性能。2、與碳作用：固溶于鐵素體；形成碳化物，、與碳作用：固溶于鐵素體；形成碳化物，HB、b.總的看來：在碳鋼的基礎(chǔ)上，加入些合金元素，提高淬透總的看來：在碳鋼的基礎(chǔ)上，加入些合金元素，提高淬透性，提高綜合力學(xué)性能，滿足使用要求。性，提高綜合力學(xué)性能，滿足使用要求。 （三）合金結(jié)構(gòu)鋼（三）合金結(jié)構(gòu)