產(chǎn)品設(shè)計材料與工藝-03章-金屬材料與工藝課件

第3章金屬材料與工藝●大約在公元前4000年，人類進(jìn)入青銅時代；●大約在公元前2200年,人類已經(jīng)會冶煉和使用鐵器了?！袢祟愇拿鞯陌l(fā)展史與金屬材料的發(fā)明與應(yīng)用歷史是一致的。

賽斯卡椅（1929年）

[德]馬賽爾.布勞耶

●作為第一位使用彎曲鋼管設(shè)計現(xiàn)代椅的設(shè)計師，布勞耶也是第一個認(rèn)識到金屬材料的冷漠感，因此，他開始考慮在與人體接觸的部分采用其他材料，如皮革、帆布、藤等。

●賽斯卡椅采用彎曲鋼管制作，座面和靠邊都是由藤編織。充分利用懸臂彈性原理，使座面具有一定彈性。后來又設(shè)計出了扶手。鑄鐵（含C：2.11～4.3%）鋼（含C：0.03～2.11%）純鐵（含C：小于0.03%）黑色金屬有色輕金屬（密度≤4.5%）有色重金屬（密度＞4.5%）貴金屬（金、銀、鉑族金屬）稀有金屬半金屬（硅、硼、硒、碲、砷）有色金屬金屬材料按構(gòu)成元素分：3.1金屬材料的分類●由于金屬材料的各類繁多，按不同的要求有許多種分類方法：3.1.1按構(gòu)成元素分●按金屬材料構(gòu)成元素可分為：黑色金屬材料和有色金屬材料。3.1.2按用途分●按金屬材料主要性能和用途分為金屬結(jié)構(gòu)材料和金屬功能材料?！窠饘俳Y(jié)構(gòu)材料是指在機電設(shè)備、工程建筑和工具器具中起骨架作用而承受各種力負(fù)荷的金屬材料?！窠饘俟δ懿牧蟿t是具有特殊物理性能、化學(xué)性能或生物性能等而主要用于功能器件的材料?！窠饘俟δ懿牧现饕ǎ捍判怨δ懿牧?電性功能材料,力學(xué)功能材料,聲學(xué)功能材料,熱學(xué)功能材料,光學(xué)功能材料,化學(xué)功能材料等。3.1.4按密度分●按金屬材料密度分為輕金屬和重金屬?！褫p金屬的共同特點是密度小于4.5g/cm3：如鋁的密度是2.7g/cm3，鎂的密度是1.7g/cm3，而鉀的密度只有0.87g/cm3，鈉只有0.97g/cm3；其次是化學(xué)活性穩(wěn)定，與氧、硫、碳和鹵素的化合物均非常穩(wěn)定?！裰亟饘偈侵该芏却笥?.5g/cm3的金屬，約有45種。3.1.3按加工工藝分●按金屬材料加工工藝分為鑄造金屬材料、變形金屬材料和粉末冶金材料。3.2金屬材料的性能3.2.1物理性能一、金屬光澤●金屬都具有一定的金屬光澤，一般都呈銀白色。這是因為當(dāng)光線投射到金屬表面上時，自由電子吸收所有頻率的光,然后很快釋放出各種頻率的光，所以絕大多數(shù)金屬呈現(xiàn)鋼灰色以至銀白色光澤。●金顯黃色，銅顯赤紅色，鉍為淡紅色，銫為淡黃色，鉛是灰藍(lán)色。不銹鋼盲道釘二、延展性●金屬的延展性是指可錘煉可壓延的程度?！癞?dāng)金屬在外力作用下能延伸成細(xì)絲而不斷裂的性質(zhì)叫延性；●在外力（錘擊或滾軋）作用能碾成薄片而不破裂的性質(zhì)叫展性。●大多數(shù)金屬具有良好的延性（抽絲），例如最細(xì)的白金絲直徑不過1/5000mm；及展性（壓薄片），例如最薄的金箔只有1/10000mm厚?！裨谒薪饘俨牧现?，金（Au）的延展性最好；也有少數(shù)金屬的延展性很差，如錳（Mn）、鋅（Zn）等。金屬的延展性示意圖貼金箔工藝品三、硬度●金屬硬度是衡量金屬材料軟硬程度的一項重要的性能指標(biāo)?！裼捕炔皇且粋€簡單的物理概念，而是材料彈性、塑性、強度和韌性等力學(xué)性能的綜合指標(biāo)。●相對于其它材料而言，金屬的硬度一般較大，但不同金屬材料之間，硬度也有很大差別。有的堅硬，如鉻、鎢等；有些軟，可用小刀切割如鈉、鉀等。匕首四、密度●金屬的密度是指金屬單位體積的重量?！翊蠖鄶?shù)金屬的密度都比較大，例如世界上密度最大的金屬是鋨，其密度為22.59g/cm3，最常見的鐵的密度為7.86g/cm3，鋁的密度為2.7g/cm3。但有些金屬密度也比較小，如鈉、鉀等能浮在水面上；一般認(rèn)為世界上密度最小的金屬是鋰，其密度為0.534g/cm3?！拔⒏窠饘佟敝糜谄压⑸?，0.9mg/cm3

鈦合金飛機骨架五、熔點●金屬的熔點是指在一定壓力下，固態(tài)和液態(tài)呈平衡時的溫度，即由固態(tài)轉(zhuǎn)變（熔化）為液態(tài)的溫度。大多數(shù)情況下，金屬的熔點就等于凝固點。●在所有金屬材料中，有的熔點比較高，例如：金屬鎢的熔點最高，為34100C；而常見的鐵的熔點是15380C、鋁的熔點是6600C、銅的熔點是10830C。另外，有的金屬熔點則比較低，熔點最低的金屬是汞，為-390C?！裨诋a(chǎn)品設(shè)計中，人們早已利用金屬鎢的高熔點來制作燈泡內(nèi)的燈絲；利用金屬錫的熔點比較低，用來焊接金屬；利用汞的低熔點來制作溫度計。利用高熔點的鎢絲燈泡低熔點金屬汞溫度計六、導(dǎo)電性●金屬的導(dǎo)電性是指其傳導(dǎo)電流的能力，其原理是金屬在外加電場作用下，金屬中的電子在無規(guī)則運動的基礎(chǔ)上疊加一個有規(guī)則的運動，產(chǎn)生宏觀電流的性質(zhì)?！裨诮饘俨牧现校y的導(dǎo)電性最好，其次是銅和金。在實際應(yīng)用中，多用性價比高的銅作為輸電電線。七、導(dǎo)熱性●金屬的導(dǎo)熱性是指其傳導(dǎo)熱量的性能?！窠饘偃菀讓?dǎo)熱的原理是由于金屬晶體中的自由電子在熱的作用下與金屬原子頻繁碰撞從而把能量從溫度高的部分傳到溫度低的部分，使整塊金屬快速達(dá)到相同的溫度。金屬的導(dǎo)熱性則意味著其吸熱快，散熱也快?！褚话愣?，一般說導(dǎo)電性好的材料，其導(dǎo)熱性也好。在金屬材料中，銀的導(dǎo)熱性最好，其次是銅和金，鋁和鐵的導(dǎo)性一般，但鋁的導(dǎo)熱性比鐵好?！裨诋a(chǎn)品設(shè)計中，常見利用金屬的導(dǎo)熱性好的特點，制作各類加熱器具，如各類鐵或鋁質(zhì)炊具，銅質(zhì)冷凝管等。

物理性能：◆金屬光澤◆延展性◆硬度◆密度◆熔點◆導(dǎo)電性◆導(dǎo)熱性

力學(xué)性能：◆強度◆彈性模量◆剛度◆塑性

一、優(yōu)點

3.2.3金屬材料的優(yōu)缺點◆尺寸穩(wěn)定性好◆不易受到損傷，不易沾染灰塵及污物◆耐久性好，不易老化◆機械強度高◆隨著溫度變化，性質(zhì)變化小◆耐熱性好，不易燃燒◆產(chǎn)品制造成本高◆易傳熱、導(dǎo)電，保溫性能與絕緣性能差◆易生銹，易腐蝕◆制品質(zhì)量重◆不可根據(jù)需要隨意著色或制成透明制品◆不易于成型和加工二、缺點

鋼鐵回收融化過程3.3產(chǎn)品設(shè)計中常用黑色金屬●黑色金及其合金的統(tǒng)稱。在產(chǎn)品設(shè)計中，應(yīng)用最廣泛的材料主要是鋼鐵。一、鑄鐵●鑄鐵也稱生鐵，碳量鐵碳合金，工業(yè)用鑄鐵含碳量一般不超過4.3%。鑄鐵茶壺鑄鐵下水道井蓋圖3-7鑄鐵應(yīng)用示例鑄鐵炒鍋鑄鐵軋輥圖3-7鑄鐵應(yīng)用示例熟鐵平底炒鍋熟鐵鐵藝花配件二、純鐵●純鐵也稱鍛鐵、熟鐵或軟鋼，是指含碳量在0.03%以下的鐵?！窦冭F質(zhì)地很軟，硬度小，熔點高，塑性好，延展性好，可以拉成絲，強度和硬度均較低，不適于鑄造，但易于鍛造和焊接，制成各種器物。一、碳素鋼●碳素鋼是指碳含量低于2.11%，并有少量硅、錳以及磷、硫等雜質(zhì)的鐵碳合金。

(1)低碳鋼：又稱軟鋼,含碳量從0.10％至0.25%。易于接受各種加工如鍛造,焊接和切削,常用于制造鏈條、鉚釘、螺栓、軸等。(2)中碳鋼：含碳量0.25％～0.60％的碳素鋼。熱加工及切削性能良好，焊接性能較差。(3)高碳鋼：常稱工具鋼,含碳量從0.60%至1.70%,可以淬硬和回火。3.3.2鋼●鋼，是對含碳量介于0.03%～2.11%之間的鐵碳合金的統(tǒng)稱，為了保證鋼的韌性和塑性，含碳量一般不超過1.7%。中碳鋼唐刀低碳鋼鍛造輪轂高碳鋼小剪刀低碳鋼工藝：冷加工（彎曲）材料：鍍鋅低碳鋼合金結(jié)構(gòu)鋼零件二、合金鋼●按合金元素含量：低合金鋼（含量低于5%）,中合金鋼（含量為5%～10%）,高合金鋼（含量高于10%）；●按質(zhì)量分：優(yōu)質(zhì)合金鋼、特質(zhì)合金鋼；●按特性和用途分：合金結(jié)構(gòu)鋼、合金彈簧鋼、合金工具鋼、不銹鋼、耐酸鋼、耐磨鋼、耐熱鋼、滾動軸承鋼和特殊性能鋼（如軟磁鋼、永磁鋼、無磁鋼）等。(1)合金結(jié)構(gòu)鋼：合金結(jié)構(gòu)鋼的含碳量較低,一般在0.15%～0.50%范圍內(nèi)。工藝：金屬注模材料：低合金鋼合金鋼（2）合金彈簧鋼●合金彈簧鋼是用于制造彈簧或者其他彈性零件的鋼種。合金彈簧（3）合金工具鋼

●合金工具鋼是在碳素鋼的基礎(chǔ)上加入鉻、鉬、鎢、釩等合金元素以提高淬透性、韌性、耐磨性和耐熱性的一類中、高碳鋼種。合金工具鋼量具（4）不銹鋼

●不銹鋼是不銹耐酸鋼的簡稱。

●不銹鋼的不銹性和耐蝕性是由于其表面上富鉻氧化膜的形成。一般來說含鉻量大于12%的鋼，就具有了不銹鋼的特點。

●在現(xiàn)時應(yīng)用中，常用的不銹鋼有200系的202和300系的304。200系不銹鋼屬于低鎳高錳不銹鋼，鎳含量、錳含量8%左右。304號含鉻量大于18%，含鎳量大于8%。304號不銹鋼餐具不銹鋼水壺材料：4mm厚不銹鋼板

金屬紡制品●不銹鋼絲制作，具有阻燃，獨特裝飾效果。主要用于包覆材料。●BUDDY低矮的桌子/凳子：外觀來自兩個互相融合的圓椎形，頂蓋由不銹鋼制成，可選擇各種顏色和質(zhì)地，打開以后還可當(dāng)作容器使用。（5）耐酸鋼●耐酸鋼是指在酸、堿、鹽等各種侵蝕性較強化學(xué)浸蝕性介質(zhì)中耐腐蝕的鋼。其中鉻含量高達(dá)25%左右，鎳含量高達(dá)20%左右。耐酸鋼調(diào)味瓶（6）耐磨鋼●耐磨鋼是指耐磨損性能強的鋼鐵材料的總稱。（7）耐熱鋼

●耐熱鋼是指在高溫條件下，具有抗氧化性和足夠的高溫強度以及良好的耐熱性能的鋼，它包括抗氧化鋼和熱強鋼兩類。3.3.3鋼材●鋼材是指鋼錠、鋼坯或鋼材通過壓力加工制成所需要的各種形狀、尺寸和性能的材料總稱。鋼材有四大品種，即鋼板、鋼管、型鋼與鋼絲。一、鋼板

●鋼板即平板狀的鋼材，按厚度不同可分為薄鋼板和厚鋼板。（1）薄鋼板：用熱軋或冷軋方法生產(chǎn)的厚度在0.2～4.0mm之間的鋼板。薄鋼板的寬度在500～1400mm之間。薄鋼板在小汽車殼體上的應(yīng)用●英國年輕的自由設(shè)計師benjaminhubert設(shè)計的由鍍金的鋼片折疊成的雜志書架裝飾鋼板：●在鋼板基材上覆有裝飾性面層的鋼板?！裱b飾鋼板兼有金屬板的強度、剛性和面層材料優(yōu)良的裝飾性與耐腐性，在高檔和公用產(chǎn)品中得到重視，用于制造文件柜、檔案柜、書柜等家具?！裱b飾鋼板的規(guī)格、厚度與普通鋼板類似。為改善裝飾面層的附著力，常選用鍍鋅鋼板為基材。電鍍鋅鋼板表面噴塑（2）鋼帶●鋼帶實際上是很長的鋼板，成卷供應(yīng)，故也叫鋼帶。鋼帶寬度在1300mm以內(nèi)，長度根據(jù)每卷的大小略有不同，厚度有小于4mm的薄鋼帶和大于4mm的厚鋼帶。厚鋼板（3）厚鋼板●厚度大于4mm的鋼板統(tǒng)稱厚鋼板。厚鋼板的寬度在600～3000mm之間；厚鋼板分為特厚鋼板和中厚鋼板。二、鋼管●分為無縫鋼管和焊接鋼管。常用的是高頻電阻焊接的薄壁鋼管，也有時使用無縫鋼管和裝飾性好的不銹鋼管。內(nèi)膛是如何加工的？三、型鋼●型鋼是一種有一定截面形狀和尺寸的條型鋼材，是鋼材中板、管、型、絲四大品種之一。簡單斷面型鋼有方鋼、圓鋼、扁鋼、角鋼、六角鋼等；復(fù)雜斷面型鋼有工字鋼、槽鋼、鋼軌、窗框框鋼、彎曲型鋼等。

圓鋼:圓形斷面的鋼材。主要用于產(chǎn)品的零部件。●RE-TROUVé戶外靠椅，由鍍鋅鋼線網(wǎng)編織而成，椅面為管狀鋼材和金屬薄片。涼風(fēng)穿堂而過，隱約花開形狀?！馮ripod凳子采用3組8毫米粗細(xì)的U形鋼桿支撐，在室內(nèi)的吧臺和廚房都可以使用。四、鋼絲●鋼絲是用熱軋盤條為產(chǎn)，經(jīng)冷拉制成的再加工產(chǎn)品。鋼絲的分類比較復(fù)雜。1.從形態(tài)的不同分類如下：●按斷面形狀分類：主要有圓、方、矩、三角、橢圓、扁、梯形、Z字形等?！癜闯叽绶诸悾河刑丶?xì)，直徑小于0.1mm；較細(xì)，直徑0.1～0.5mm；細(xì)，直徑0.5～1.5mm；中等，直徑1.5～3.0；粗，直徑3.0～6.0mm；較粗，直徑6.0～8.0mm；特粗，直徑大于8.0mm?！癜磸姸确诸悾河械蛷姸?，較低強度，普通強度，較高強度，高強度，特高強度?！癜椿瘜W(xué)成分（C含量）分類：低碳，小于0.25%；中碳，0.25%～0.60%；高碳，大于0.60%。低合金鋼，合金元素總含量小于3.0%，中合金鋼，2.5%～10.0%，高合金鋼，大于10.0%?！癜幢砻鏍顟B(tài)分：有拋光，磨光、光面、酸洗、氧化處理、粗制、有鍍層。

鋼絲清潔球鋼絲制作。價廉，易成型，堅硬。二、按用途的不同分類如下：普通質(zhì)量鋼絲：包括焊條、制釘、制網(wǎng)、包裝和印刷業(yè)用鋼絲；●冷頂鍛用鋼絲：供冷鐓鉚釘、螺釘?shù)扔娩摻z；●電工用鋼絲：包括生產(chǎn)架空通訊線、鋼芯鋁絞線等用專用鋼絲；●紡織工業(yè)用鋼絲：包括粗梳子、針布和針用鋼絲等；●制繩用鋼絲：專供生產(chǎn)鋼絲繩和輻條用的鋼絲；●彈簧鋼絲：包括彈簧和彈簧墊圈用、琴用及輪胎、簾布和運輸膠帶用鋼絲；●結(jié)構(gòu)鋼絲：指鐘表工業(yè)、滾珠、自動切削用鋼絲；●不銹鋼絲：包括上述各用途的不銹鋼絲及外科植入物鋼絲；●電阻合金絲：供加熱器元件、電阻元件用；●工具鋼絲：包括鋼筋鋼絲和制鞋鋼絲。3.4.1鋁及鋁合金一、鋁的性質(zhì)●鋁屬于有色金屬中的輕金屬，密度為2.7g/cm3，是鋼鐵的1/3，熔點為660℃。

二、鋁合金的性質(zhì)●以鋁為基礎(chǔ)，加入一種或幾種其它元素，如銅、鎂、硅、錳、鋅等構(gòu)成的合金，形成各種類別的鋁合金以改變鋁的某些性質(zhì)的合金材料，稱為鋁合金。BA椅（1945年）（英）歐內(nèi)斯特·瑞斯變形鋁型材G5蘋果鋁合金機箱三、鋁合金的分類與應(yīng)用●按照加工方法可將鋁合金分為鑄造鋁合金和變形鋁合金?！褡冃武X合金：指采用軋制、沖壓、彎曲、擠壓等不同的壓力加工方法使其組織、形狀發(fā)生變化，制成的板、帶、棒、管、型、條等半成品鋁合金材料。鑄鋁零部件●鑄造鋁合金：可來直接澆鑄各種形狀零件的鋁合金稱為鑄造鋁合金。鋁合金制品瑞士著名制造商Schindlersalmerón設(shè)計生產(chǎn)。輕巧易疊放的鋁質(zhì)凳子由三片同樣的鋁片組裝而成，有黑色，白色和銀色三種可供用戶選擇。Lockheed躺椅（澳）馬克.紐森●

Lockheed躺椅是紐森的處女作與成名作。全球共10把?！駬?jù)回憶，一種類似于一滴水銀的流動金屬溶液的幻象停在他腦海里揮之不去，這股念頭攫住了他的心，他下決心把想象變?yōu)楝F(xiàn)實。睡椅的造型來自一幅18世紀(jì)法國畫中的馬車座椅。●椅子內(nèi)殼由熔接在一起的玻璃纖維制作，鋁片被砸成型后鉚接上去，將末端突起浸入黑色橡膠溶液中形成椅腿。僅重20千克?；ㄙM好幾個月時間完成?！襁@把閃爍亞光的雕塑椅子不久就出現(xiàn)在多本雜志上，使剛畢業(yè)的紐森嶄露頭角。鋁質(zhì)泡沫板材料：鋁+陶瓷顆粒工藝：向熔化的金屬熔液通入氣泡特性：絕緣性好，高強重比，回收利用率高。用途：地板材料，廚房工作臺板材內(nèi)芯等。鍍金鋁材料：鋁+金特性：具延展性，優(yōu)良的防腐蝕性，良好的導(dǎo)電導(dǎo)熱性。用途：裝飾材料，包裝材料。金屬紡制品材料：鋁纖維特性：獨特裝飾效果。用途：遮光材料。發(fā)泡鋁材料：鋁合金特性：堅硬不易彎曲，高強重比，不足10%實心鋁重量，易于加工。用途：散熱片、機翼結(jié)構(gòu)、車檔能量吸收裝置、高強力板材結(jié)構(gòu)、噴氣發(fā)動機消音器等。3.4.2銅及銅合金●銅是人類發(fā)現(xiàn)最早的金屬之一，可以追溯到青銅時代，也是人類廣泛使用的一種金屬，屬于重金屬，銅的使用對早期人類文明的進(jìn)步影響深遠(yuǎn)。一、銅的性質(zhì)●銅屬于有色金屬中的重金屬，密度為8.9g/cm3，與鋼鐵相近，熔點為1083℃。純銅呈紫紅色；具有高導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性、耐蝕性及良好的延展性，強度和硬度適中，易加工性，可壓延成薄片和線材。二、銅合金的性質(zhì)●銅合金是以純銅為基體加入一種或幾種其他元素所構(gòu)成的合金。純銅呈紫紅色，又稱紫銅。常用的銅合金根據(jù)添加的元素不同，主要有黃銅、青銅、白銅三大類。標(biāo)準(zhǔn)三芯絕緣電線電纜●銅是萬能金屬。是傳輸電力的載體。具有悠久的歷史，僅次于金。主要用于電線、發(fā)動機線圈、印刷電路、管道材料、加熱材料、首飾、廚具炊具。黃銅管三、銅合金的分類與應(yīng)用●按合金成份不同分為：黃銅（銅鋅合金、青銅（銅錫合金）、白銅（銅鈷鎳合金）；●按產(chǎn)品形態(tài)的不同可分為：銅管、銅棒、銅線、銅板、銅帶、銅條、銅箔等；●按材料形成方法不同可分為：鑄造銅和變形銅。黃銅：黃銅是由銅和鋅所組成的合金，一般為三七黃銅和四六黃銅。帶有中國傳統(tǒng)文化特征的黃銅飾件

在產(chǎn)品中，銅材是一種高檔裝飾材料，用于現(xiàn)代金屬產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)及框架等。產(chǎn)品中的五金配件和裝飾構(gòu)件等均廣泛采用銅材。美觀雅致、光亮耐久，體現(xiàn)出華麗、高雅的格調(diào)。

四羊方尊吳王夫差劍青銅：青銅早期特指以錫為主要添加元素的銅基合金，呈青灰色的金屬光澤，是金屬冶鑄史上最早的合金。青銅劍法國設(shè)計師IngridDonat和VincentDubourg設(shè)計的系列青銅產(chǎn)品

白銅文房用品（鎮(zhèn)尺）白銅：白銅是以鎳為主要添加元素的銅基合金，呈銀白色，有金屬光澤，故名白銅。3.4.3鋅及鋅合金●鋅是繼鐵、鋁、銅之后第四種應(yīng)用最廣泛的金屬材料，外觀呈銀白色略帶藍(lán)灰色（藍(lán)白色）。鋅被首先被羅馬人所認(rèn)知，但它第一次卻是在印度被認(rèn)其金屬身份，大規(guī)模的精煉始于1100～1500年間，特別是16世紀(jì)的中國。一、鋅的性質(zhì)●鋅是一種藍(lán)白色金屬，密度為7.14g/cm3，熔點為419.5℃，沸點906℃，莫氏硬度為2.5，較軟，僅比鉛和錫硬，延展性比鉛、銅和錫小，比鐵大。二、鋅合金的性質(zhì)●鋅合金是以鋅為基礎(chǔ)加入其他元素組成的合金。常加的合金元素有鋁、銅、鎂、鎘、鉛、鈦等低溫鋅合金。鋅是繼鋁、銅之后第三種應(yīng)用最廣泛的金屬材料。閃著銀光略帶藍(lán)灰色。增強人類的免疫系統(tǒng)。關(guān)鍵特性：熔點低，優(yōu)良的可鑄性，出色的防腐性，高強度高硬度，原材料廉價，具有保健性。典型用途：電子產(chǎn)品元件，黃銅的合金材料,鍍層材料，移動電話天線，照相機的快門裝置。指紋鎖面板水龍頭鋅合金的典型用途：電子產(chǎn)品元件，黃銅的合金材料,鍍層材料，移動電話天線，照相機的快門裝置。電子產(chǎn)品邊框鉸鏈3.4.4鈦及鈦合金●地球表面鈦的含量比較豐富，高達(dá)千分之六，比銅多61倍，是銅、鎳、鉛、鋅的總量的16倍，在金屬世界里排行第七，不屬于稀有金屬。一、鈦的性質(zhì)●鈦具有銀灰色金屬光澤，無磁性，無毒；密度小，僅為4.5g/cm3，比強度高，位于金屬之首；耐熱性能好，熔點為1660℃，沸點3287℃。二、鈦合金的性質(zhì)●強度高：可制出單位強度高、剛性好、質(zhì)輕的零、部件?！裼捕容^高●導(dǎo)熱系數(shù)小、彈性模量?。衡伒膶?dǎo)熱系數(shù)約為鎳的1/4，鐵的1/5，鋁的1/14?！窀邷睾偷蜏匦阅軆?yōu)良：在高溫下，鈦合金仍能保持良好的機械性能。●抗腐蝕性強鈦儲量豐富卻價格昂貴。

關(guān)鍵特性：高強重比，優(yōu)良的抗腐蝕性，難以進(jìn)行冷加工，良好的可焊性能，低導(dǎo)電性，低熱漲率，高熔點。典型用途：高爾夫球桿、網(wǎng)球拍、便攜式電腦、照相機、行李箱、外科手術(shù)植入物、飛行器骨架、白色顏料等。林德博格眼鏡框鈦合金高爾夫球桿蘋果POWERBookG4鈦合金外殼徠卡Q鈦合金灰色噴漆機身相機3.4.5其它金屬材料一、金●金是7種最古老的金屬（金、銅、銀、鉛、錫、鐵、水銀）之一，是地球上最稀有的金屬之一，亦是貨幣金屬之一，通稱黃金，是一種廣受歡迎的貴金屬，在很多世紀(jì)以來一直都被用作貨幣、保值物及珠寶。●在自然界中，金以單質(zhì)的形式出現(xiàn)在巖石中的金塊或金粒、地下礦脈及沖積層中。●金的密度較高，為19.32g/cm3；熔點為1064℃；質(zhì)地異常柔軟、光亮、抗腐蝕、高導(dǎo)熱導(dǎo)電性。●金的延性及展性是已知金屬中最高的。1克金可以加工成1平方米的箔片?！窠鸬募兌纫訩來計量，純金為24K，18K金的純度為24K金的2/3。18K金手鐲金磚二、銀●銀是古代就已知并加以利用的三大貴金屬之一(金、銀、鉑)；一般分為標(biāo)準(zhǔn)純銀和92.5%的銀與7.5%的銅。●銀的密度10.53g/cm3，熔點960.8℃?！裢怀龅膶?dǎo)熱導(dǎo)電性能，高反光性，優(yōu)良的延展性，高光敏感性，具防腐蝕性。●銀在現(xiàn)代生活中主要用于首飾、鏡子、太陽鏡、電鍍材料等；另外還用于電子元件、醫(yī)療和照相行業(yè)；在宗領(lǐng)域用于宗教器皿和宗教信物。三、鉑●鉑是三大貴重金屬之一(金、銀、鉑)。●密度大，為21.45g/cm3，熔點1772℃，延展性好，可拉成很細(xì)的鉑絲（1克鉑可以拉成1.609公里的鉑絲），軋成極薄的鉑箔?！胥K拋光后光澤優(yōu)雅，具有良好的化學(xué)穩(wěn)定性、防腐蝕性、微生物穩(wěn)定性，具有抑制癌細(xì)胞生長的作用?！胥K的典型用途有：首飾、鋼筆、飛行器火花塞、涂層刀片合金原料、牙科修補用料、具磁化性能的硬盤、汽車催化轉(zhuǎn)換器、電子器件、耐高溫高壓白金坩堝等。萬寶隆鋼筆金屬材料的固有特性1）金屬材料幾乎都是有晶格結(jié)構(gòu)的固體．由金屬鍵結(jié)合而成。2）金屬材料是電與熱的良導(dǎo)體。3）金屬材料表面具有金屬所特有的色彩與光澤。4）金屬材料具有良好的延展性。5）金屬可以與其他金屬或氫、磷與硫等非金屬元素在熔融態(tài)下形成金屬，以改善金屬的性能。6）除了貴重金屬之外，幾乎所有金屬的化學(xué)性能都較為活潑，易于氧化而生銹，產(chǎn)生腐蝕。課堂作業(yè)→08：應(yīng)用前面所講述的材料，結(jié)合個人的認(rèn)識，畫出下列產(chǎn)品草圖，并注明產(chǎn)品名稱和所用材料及相應(yīng)產(chǎn)品說明：

①鋼鐵材料產(chǎn)品2件以上；②鋁合金產(chǎn)品2件以上；③銅合金產(chǎn)品3件以上（分黃銅、青銅、白銅）；④鋅合金產(chǎn)品1件以上；⑤鈦合金產(chǎn)品1件以上；⑥銀鈦合金產(chǎn)品1件以上；⑦金屬與木質(zhì)材料間的組合產(chǎn)品3件以上。3.5金屬材料成型工藝

●應(yīng)用相應(yīng)的工具或設(shè)備，將金屬材料加工成某種物品、零件、組件的過程，并根據(jù)需要進(jìn)行組裝成制品和表面處理，最后形成完整的金屬產(chǎn)品的過程，即稱為金屬產(chǎn)品的加工工藝?！窠饘俨牧系募庸すに嚬卜譃槌尚图庸?、熱處理、表面處理、金屬產(chǎn)品的連接與結(jié)構(gòu)形式等部分。塑性加工●鍛造、軋制、擠壓、拔制、沖壓鑄造●砂型鑄造、熔模鑄造、金屬型鑄造、壓力鑄造、離心鑄造焊接●熔焊、壓焊、釬焊切削加工●車削、銑削、刨削、磨削、鉆削、鏜削及鉗工成形加工金屬產(chǎn)品成型工藝（一）普通熱處理

退火（加熱到臨界溫度以上，保溫一段時間后，以較慢的速度冷卻）

正火（加熱保溫后，在室溫下空氣中進(jìn)行冷）

淬火（加熱至臨界溫度以上，保溫后快速冷卻至室溫，以達(dá)到強化金屬組織，提高金屬的強度、硬度等）

回火（將淬火后的金屬重新加熱，再進(jìn)行保溫冷卻）表面熱處理表面淬火和化學(xué)熱處理特殊熱處理特殊工藝方法進(jìn)行熱處理，通常有形變熱處理、磁場熱處理等熱處理金屬產(chǎn)品成型工藝（二）肌理工藝通過鍛打、拋光、鑲嵌、蝕刻等工藝在金屬表面制作出肌理效果。表面著色工藝化學(xué)、電解、陽極氧化、鍍覆、琺瑯、熱處理、傳統(tǒng)著色技術(shù)等方法，使金屬表面形成各種色澤的膜層、鍍層或涂層。表面裝飾技術(shù)機械處理表面前處理電化學(xué)處理化學(xué)處理表面處理技術(shù)金屬產(chǎn)品的連接形式焊接、鉚接、螺紋連接及銷接四種方法金屬產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)形式固定式、拆裝式、折疊式結(jié)構(gòu)和連接形式金屬產(chǎn)品成型工藝（三）3.5.1成型加工

金屬的成型加工方法可分為鑄造、塑性加工、切削加工、焊接與粉末冶金五類。金屬成型加工按原料和產(chǎn)品及零件形式的不同，工藝過程可分為兩大類別：●以金屬板材、管材、線材類為原料的加工工藝過程；●以金屬液態(tài)、棒狀、塊狀、片狀類為原料的加工工藝過程

液態(tài)、棒狀、塊狀、片狀類金屬材料產(chǎn)品常見的制造工藝流程液態(tài)板材、管材、線材類金屬材料產(chǎn)品常見的制造工藝流程思考瑞士軍刀的加工工藝流程？一、鑄造●鑄造是指將熔融態(tài)金屬澆鑄到與零件形狀相適應(yīng)的鑄造空腔中，待其冷卻凝固后，以獲得具有一定形狀、尺寸和性能金屬零件毛坯的成型方法?！耔T造工藝可分為砂型鑄造、熔模鑄造、金屬型鑄造、壓力鑄造、離心鑄造?！癯Ｓ玫蔫T造材料有鑄鐵、鑄鋼、鑄鋁、鑄銅等，通常根據(jù)不同的使用目的、使用壽命和成本等方面來選用鑄件材料。(1)砂型鑄造●砂型鑄造俗稱翻砂，即用砂粒制造鑄型進(jìn)行鑄造的方法。●主要工序有：制造鑄模，制造砂鑄型(即砂型)，澆注金屬液，落砂，清理等。砂型鑄造工藝過程簡圖圖3-36砂型鑄造工藝過程簡圖優(yōu)點：●鑄造成型生產(chǎn)成本低，工藝靈活性大，適應(yīng)性強，適合生產(chǎn)不同材料、形狀和重量的鑄件，并適合批量生產(chǎn)。缺點：●公差較大，容易產(chǎn)生內(nèi)部缺陷。圖3-37砂型鑄造的分水閥接吻造型的鹽和胡椒粉罐工藝：砂型鑄造材料：鋁合金(2)熔模鑄造●熔模鑄造又稱“失蠟鑄造”，通常是在蠟?zāi)＃?0%石蠟，50%硬脂酸）表面涂上數(shù)層耐火材料，待其硬化干燥后，將其中的蠟?zāi)Ｈ廴ザ瞥尚蜌?，再?jīng)過焙燒，然后進(jìn)行澆注，而獲得鑄件的一種方法。熔模鑄造工藝過程簡圖熔模鑄造特點：（1）鑄件精度、光潔度高；（2）適于形狀復(fù)雜，薄壁件，無分型面；（3）不需加工即可安裝使用，降低成本；（4）生產(chǎn)批量不受限制，單件、大批均可；（5）工藝復(fù)雜周期長，鑄件重量一般小于25kg。(3)金屬型鑄造●用金屬材料制作鑄型進(jìn)行鑄造的方法，又稱永久型鑄造或硬型鑄造。鑄型常用鑄鐵、鑄鋼等材料制成，可反復(fù)使用，直至損耗。金屬型鑄造所得鑄件的表面光潔度和尺寸精度均優(yōu)于砂型鑄件，且鑄件的組織結(jié)構(gòu)致密，力學(xué)性能較高。●適用于中小型有色金屬鑄件和鑄鐵鑄件的生產(chǎn)。⑷壓力鑄造●壓力鑄造也簡稱壓鑄，即在壓鑄機上，用壓射活塞以較高的壓力和速度將將液態(tài)或半液態(tài)金屬壓入模腔中，并在壓力作用下成型和凝固而獲得鑄件的鑄造方法?！駥儆诰荑T造方法。鑄件尺寸精確，表面光潔，組織致密，生產(chǎn)效率高。適合生產(chǎn)小型、薄壁的復(fù)雜鑄件，并能使鑄件表面獲得清晰的花紋、圖案及文字等?！裰饕糜阡\、鋁、鎂、銅及其合金等鑄件的生產(chǎn)。

低壓力鑄造(6)離心鑄造●離心鑄造即將液態(tài)金屬澆入沿垂直軸或水平軸旋轉(zhuǎn)的鑄型中，在離心力作用下金屬液附著于鑄型內(nèi)壁，經(jīng)冷卻凝固成為鑄件的鑄造方法?！癯Ｓ糜谥圃旄鞣N金屬的管形或空心圓筒形鑄件，也可制造其他形狀的鑄件。二、金屬塑性加工●金屬的塑性加工又稱金屬壓力加工。是指在不破壞金屬完整的條件下，利用外力作用使金屬坯料產(chǎn)生塑性變形，從而獲得具有一定形狀、尺寸和機械性能的毛坯或零件的加工方法?！窠饘俚乃苄约庸し椒ㄖ饕绣懺?、軋制、拔制、擠壓、沖壓等。⑴鍛造●鍛造即利用手錘、鍛錘或壓力設(shè)備對金屬坯料施加壓力，使其產(chǎn)生塑性變形以獲得具有一定機械性能、一定形狀、尺寸和性能符合要求的零件的加工方法。鐓粗鍛造示意圖拔長鍛造示意圖雙面沖孔鍛造法示意圖

單面沖孔鍛造法示意圖①自由鍛：鐓粗、拔長、沖孔、切割、彎曲、扭轉(zhuǎn)、錯移及鍛接。金屬視頻\3-2-1-2-自由鍛造.html鍛錘壓緊彎曲法示意圖模彎曲法示意圖切割鍛造法示意圖錯移鍛造法示意圖鍛接鍛造法示意圖扭轉(zhuǎn)鍛造法示意圖②

模鍛：模鍛是指在專用模鍛設(shè)備上利用模具使毛坯成型而獲得鍛件的鍛造方法。

與自由鍛相比，模鍛具有以下特點：●模鍛的鍛件尺寸和精度高；●機械加工余量較小，節(jié)省加工工時，材料利用率高；●可以鍛造形狀復(fù)雜的鍛件；●鍛件內(nèi)部流線分布合理，操作簡便，勞動強度低，生產(chǎn)率高。③手工鍛造●手工鍛造是一種古老的金屬加工工藝，是以手工鍛打的方式，在金屬板上鍛錘出各種高低凹凸不平的浮雕效果。●手工鍛造亦有兩種形式：一種是手工自由鍛，一般用于小型金屬工藝品的制作；另一種是手工模鍛，一般用于大中型金屬工藝品的制作?！褡髨D為鍛銅浮雕。是手工鍛造作品。●手工鍛造是一種古老的金屬加工工藝，是以手工鍛打的方式，在金屬板上鍛錘出各種高低凹凸不平的浮雕效果。⑵

軋制:軋制是將金屬坯料通過一對旋轉(zhuǎn)軋輥間的特定間隙（間隙按要求設(shè)計成不同形狀）產(chǎn)生塑性變形，以獲得所要求的截面形狀并同時改變其組織性能的壓力加工方法。

⑶拔制:拔制是以拉力使大截面的金屬坯料強行穿過各種形狀的錐形?？?，改變它的斷面，以獲得尺寸精確、表面光潔的小截面毛坯或制品的塑性加工方法。

坯料成品模具拔制加工工作原理圖無縫鋼管⑷擠壓:擠壓是將金屬坯料放入封閉的擠壓模內(nèi)，用強大的壓力將金屬坯料從?？字袛D出成型的加工方法，從而獲得符合?？捉孛娴牧慵募庸し椒?。擠壓加工工作原理擠壓鋁型材⑸

沖壓：沖壓是應(yīng)用壓力機和模具（沖模）對金屬板材、帶材、管材和型材等施加外力，使之產(chǎn)生塑性變形或分離，從而獲得所需形狀和尺寸的工件（沖壓件）的成形加工方法。分離型沖壓工序的特點與應(yīng)用范圍（一）分離型沖壓工序的特點與應(yīng)用范圍（二）成型沖壓工序的特點與應(yīng)用范圍（三）成型沖壓工序的特點與應(yīng)用范圍（四）沖壓成型加工的優(yōu)點：●尺寸精度由模具來保證，適用于較大批量零件制品的生產(chǎn)；●沖壓成型可以獲得其他加工方法所不能或難以制造的壁薄、質(zhì)量輕、剛性好、表面質(zhì)量高、形狀復(fù)雜的零件；●材料利用率高，屬于少廢料或無廢料、無屑加工；●沖壓制件表面質(zhì)量較好，后續(xù)表面處理(如電鍍、噴漆)方便，互換性好，不影響裝配和產(chǎn)品性能。●效率高、操作方便；模具使用壽命長，生產(chǎn)成本低。缺點：噪聲和振動大，模具精度要求高與成本高，小批量生產(chǎn)受到限制等方面的缺點。課堂作業(yè)→09：①畫出2種鑄造成型產(chǎn)品；

②寫出雙立人餐刀、餐叉、餐勺的生產(chǎn)工藝過程；

③寫出雙立人刀具的分解生產(chǎn)工藝流程。

②

③④寫出下面不銹鋼杯的生產(chǎn)工藝流程3.5.4切削加工●金屬切削加工又稱為冷加工，即利用切削刀具從毛坯上切除多余的金屬，以達(dá)到規(guī)定的形狀、尺寸和表面質(zhì)量的零件的加工方法。

●切削加工方式包括車削、銑削、刨削、磨削、鉆孔、鏜削及鉗工等。⑴車削：車削加工一般是在車床上進(jìn)行，主要用車刀對旋轉(zhuǎn)的工件進(jìn)行的切削加工，其工作原理是工件旋轉(zhuǎn)、車刀在平面內(nèi)作直線或曲線移動的切削加工。車削工藝車削加工●在車床上還可以鉆中心孔、車外圓、車端面、鉆孔、車孔、鉸孔、切槽、車螺紋、滾花、車錐面、車成形面、攻螺紋等相應(yīng)的加工工藝。車削加工基本內(nèi)容⑵

銑削:銑削是以使用旋轉(zhuǎn)的多刃刀具切削工件的加工方法。工作時刀具旋轉(zhuǎn)（作主運動），工件移動（作進(jìn)給運動）；也可以工件固定，但此時旋轉(zhuǎn)的刀具還必須移動（同時完成主運動和進(jìn)給運動）。

銑削加工基本內(nèi)容⑶

刨削：刨削是在刨床上對工件進(jìn)行加工的過程。刨削時，蝕刀或工件的直線往復(fù)運動為主運動，工件的間歇移動為進(jìn)給運動。常用刨車有牛頭刨、龍門刨和刨插車；刨削主要用來加工各種平面、各種溝槽和成型面。

特點：通用性好：可加工垂直、水平的平面，還可加工T型槽、V型槽，燕尾槽等。生產(chǎn)率低：往復(fù)運動，慣性大，限制速度，單次加工，但狹長表面不比銑削低。刨垂直面刨削加工基本內(nèi)容⑷

磨削：磨削是指用磨料，磨具切除工件表面上多余材料的加工方法。磨削屬于精加工，可用于加工各種工件的內(nèi)外圓柱面、圓錐面和平面，以及螺紋、齒輪和花鍵等特殊、復(fù)雜的成形表面；是加工量少、精度高，是應(yīng)用較為廣泛的切削加工方法之一。

磨削工藝磨削工藝磨削工藝⑸

鉆削：鉆削是利用各種鉆頭進(jìn)行鉆孔、擴孔或锪孔的切削加工方法。鉆削通常在鉆床或車床上進(jìn)行，也可在鏜床或銑床上進(jìn)行，但鉆床是孔加工的通用機床，主要用鉆頭進(jìn)行鉆孔。

鉆削加工基本內(nèi)容⑹

鏜削：鏜削是一種用旋轉(zhuǎn)的單刃鏜刀把工件上的預(yù)制孔或其它圓形輪廓的內(nèi)徑擴大到一定尺寸，使之達(dá)到要求的精度和表面粗糙度的切削加工。

鏜削加工基本內(nèi)容⑺

鉗工：鉗工是切削加工、機械裝配和修理作業(yè)中的手工作業(yè)，因常在鉗工臺上用虎鉗夾持工件操作而得名。鉗工作業(yè)主要包括鏨削、銼削、鋸切、劃線、鉆削、鉸削、攻絲和套絲、刮削、研磨、矯正、彎曲和鉚接等。

鑄造●砂型鑄造●熔模鑄造●金屬型鑄造●壓力鑄造●離心鑄造塑性加工●鍛造●軋制●擠壓●拔制●沖壓切削加工●車削●銑削●刨削●磨削●鉆削●鏜削●鉗工3.5.5金屬連接●通過不同的方式加工成型的金屬制件，一般需要被連接在一起才能成為最終的制品或進(jìn)行進(jìn)一步加工?！窠饘俚倪B接形式可分為可拆式連接和不可拆式連接兩大類。其中，可拆式連接包括螺栓式連接和摩擦連接；不可拆式連接包括焊接、鉚接和膠接。一、焊接●焊接是一種以加熱、加壓的方式接合金屬材料，形成所需制件的加工工藝與連接方式。焊接主要有熔焊、壓焊和釬焊三大類。

馬里奧·博塔椅架采用鋼管彎曲焊接而成，椅面和椅背則由鋼板沖孔彎折而成。此款設(shè)計充分利用金屬材料本身固有的剛性和柔性來達(dá)到穩(wěn)固結(jié)實和柔韌舒適的雙重目的。二、鉚接●鉚接即鉚釘連接，是利用軸向力將零件鉚釘孔內(nèi)釘桿墩粗并形成釘頭，形成兩個或兩個以上的零件連接在一起的一種不可拆卸的靜連接方法。鉚釘有空心和實心兩大類，最常用的鉚接是實心鉚釘連接。

鉚接：不需要高溫熔化，只需要鉆槍、鉚釘即可使金屬物與金屬物之間連接一體的工藝，主要用于折疊結(jié)構(gòu)或不宜焊接的固定結(jié)構(gòu)。這種連接方式可先將零件進(jìn)行表面處理后再裝配，運輸方便?！柏堲~”剪子三、膠接●金屬膠接是應(yīng)用膠粘劑在金屬的連接各大門戶產(chǎn)生的機械接合力、物理吸附力、化學(xué)鍵合力而兩個膠接件連接起來的接合方法。金屬膠接工藝簡單，設(shè)備低廉；由于操作環(huán)境可在常溫下進(jìn)行，因而膠接件接頭應(yīng)力分布均勻，不易產(chǎn)生變形。

四、螺栓連接●螺栓是由頭部和螺桿（帶有外螺紋的圓柱體）兩部分組成的一類緊固件，需與螺母配合，用于緊固連接兩個帶有通孔的零件，這種連接形式即為螺栓連接。

六角頭螺栓

特種形式螺栓金屬視頻\3-9-2-3-螺釘.html表3-3：不同類別的螺栓及其應(yīng)用范圍螺栓連接：●螺紋緊固件既可作固定結(jié)構(gòu)的連接，又可應(yīng)用于拆裝連接，螺栓在構(gòu)件上的排列可以是并列或錯列。緊固件需要加防松裝置。銷接：銷也是一種通用的連接件，常應(yīng)用于拆裝式結(jié)構(gòu)，起定位和幫助連接作用。根據(jù)連接形式的不同，可分為:固定式、拆裝式、折疊式連接固定式：通過焊接或鉚接將零部件結(jié)合在一起。這種結(jié)構(gòu)受力及穩(wěn)定性好，有利于造型設(shè)計，但同時也為表面處理帶來了不便。其次的不足是占用空間大，不利于運輸，因此，有些產(chǎn)品設(shè)計成可套疊式。拆裝式：產(chǎn)品部件之間用螺栓、螺母連接，或者部件用金屬管材制作，以大管套小管，用螺釘連接固定。拆裝式金屬產(chǎn)品的部件可在電鍍后連接，便于運輸。折疊式：可分為折動式與疊積式。折動式是運用連桿機構(gòu)的原理，以鉚釘連接為主，把產(chǎn)品的各桿件連接起來。疊積式則兼具固定、折疊式產(chǎn)品的長處，外形美觀，牢固度高，可以充分利用空間，便于運輸。越合理的疊積式產(chǎn)品，疊積的件數(shù)也越多。3.5.6金屬材料的熱處理●金屬材料的熱處理就是通過對固態(tài)的金屬材料表面進(jìn)行的加熱和冷卻的方法，改變金屬內(nèi)部或表面的組織結(jié)構(gòu)，以獲得預(yù)期性能的工藝方法。通過熱處理可以改善金屬制件的機械加工、物理和化學(xué)性能，使制件具備設(shè)計要求的性能；同時通過熱處理還可以消除制件和焊接件中的有害殘余應(yīng)力，穩(wěn)定制件尺寸。

●熱處理工藝可分為普通熱處理、表面熱處理和特種熱處理。一、普通熱處理●普通熱處理大致包括退火、正火、淬火和回火處理四種基本工藝過程。

普通熱處理過程示意圖A、退火是將金屬加熱到臨界溫度（Ac3或Ac1）以上，保溫一段時間后，以較慢的速度冷卻，使其組織結(jié)構(gòu)接近均衡狀態(tài)，從而消除或減少內(nèi)應(yīng)力，均化組織和成分，有利于加工作業(yè)。B、正火是將金屬加熱保溫后，在室溫下空氣中進(jìn)行冷，是一種特殊的退火處理。C、淬火是將金屬加熱至臨界溫度以上，保溫后快速冷卻至室溫，以達(dá)到強化金屬組織，提高金屬的強度、硬度等機械性能。D、回火是將淬火后的金屬重新加熱，再進(jìn)行保溫冷卻。其目的是為了消除淬火應(yīng)力，以達(dá)到所要求的組織和性能。二、表面熱處理●表面熱處理包括表面淬火和化學(xué)熱處理：①表面淬火是通過快速加熱金屬表面層至所要求的溫度，然后進(jìn)行淬火，以提高金屬表面的硬度和耐磨性。②化學(xué)熱處理是將金屬工件置于一定活性介質(zhì)中加熱保溫，使介質(zhì)元素滲入工件表面，改變其表面的化學(xué)成分和組織結(jié)構(gòu)，提高表面的硬度、抗疲勞強度、耐磨性、抗蝕性和抗氧化性等。常用的化學(xué)熱處理包括滲碳、滲氮和氮碳共滲（又稱氰化）。

三、特殊熱處理●特殊熱處理是利用一些特殊工藝方法進(jìn)行熱處理，通常有形變熱處理、磁場熱處理等。

●車端面——打中心孔——粗車外圓——倒角——鉆孔——車內(nèi)孔——車內(nèi)螺紋——預(yù)切斷——倒角——切斷——檢驗例:螺母的加工順序如下：鑄造●砂型鑄造●熔模鑄造●金屬型鑄造●壓力鑄造●離心鑄造塑性加工●鍛造●軋制●擠壓●拔制●沖壓切削加工●車削●銑削●刨削●磨削●鉆削●鏜削●鉗工②.寫出右邊齒輪的加工工藝？①.寫出右邊金屬軸的加工工藝？課堂作業(yè)→10：3.6金屬材料的表面處理●金屬材料或制品的表面受到大氣、水分、日光、鹽霧細(xì)菌和其它腐蝕性介質(zhì)等的浸蝕作用，會引起金屬材料或制品失光、變色、粉化或裂開，從而遭到損壞。金屬材料表面處理及裝飾的功效一方面是保護(hù)作用，另一方面是裝飾作用。一、金屬表面前處理●在對金屬材料或制品進(jìn)行表面處理之前，應(yīng)有前處理或預(yù)處理工序，以使金屬材料或制品的表面達(dá)到可以進(jìn)行表面處理的狀態(tài)。●機械處理是通過切削、研磨、噴砂等加工清理制品表面的銹蝕及氧化皮等，將表面加工成平滑或具有凹凸模樣；●化學(xué)處理的作用主要是清理制品表面的油污、銹蝕及氧化皮等；●電化學(xué)處理則主要用以強化化學(xué)除油和浸蝕的過程，有時也可用于弱浸蝕時活化金屬制品的表面狀態(tài)。二、金屬材料的表面裝飾●金屬材料的表面裝飾主要分為表面著色工藝與肌理工藝兩大類，是常見的保護(hù)和美化產(chǎn)品外觀的重要方法。

小汽車的涂覆著色⑴

金屬表面著色工藝●金屬表面著色就是采用化學(xué)、物理、電解、機械、熱處理等方法，使金屬表面形成具有各種色澤的膜層、鍍層或涂層的金屬表面裝飾工藝。主要的著色方法有涂覆著色、化學(xué)著色、電解著色、陽極氧化著色，以極做假銹、汞齊鍍、熱浸鍍錫、鎏金、鎏銀以及亮斑等工藝。

①涂覆著色：涂覆著色是指采用浸涂、刷涂、噴涂等方法，在金屬表面涂覆有機涂層的著色方法。噴砂彩色多用途鋼碟碳含量越高，鋼的硬度和強度就越高。低碳鋼有著良好的延展性，中碳鋼一般應(yīng)用于建筑與工程領(lǐng)域，高碳鋼主要用于制作刀具。化學(xué)著色的不銹鋼材料②化學(xué)著色：化學(xué)著色是指在特定的溶液之中，通過金屬表面與溶液發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成有色粒子沉積在金屬表面，使金屬呈現(xiàn)出所要求的色彩的著色方法?；瘜W(xué)著色：在特定的溶液之中，通過金屬表面與溶液發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，在金屬表面生成帶色的基體金屬化合物膜層的方法。電解著色的鋁合金型材③.電解著色：電解著色是指在特定的溶液中，通過電解處理方法，將溶液中的金屬離子還原成的單質(zhì)或其化合物吸附于氧化層底部，使金屬表面發(fā)生反應(yīng)而生成帶色膜層的著色方法。在特定的溶液中，通過電解處理方法，使金屬表面發(fā)生反應(yīng)而生成帶色膜層。是陽極氧化染色登山扣④陽極氧化染色：陽極氧化染色是指在特定的溶液中，將金屬制件作為陽極，采用電解的方法使其表面形成能吸附染料的氧化物膜層的著色方法。Ramos|魔RM-808方形全金屬黑色機身，顯得非常有氣質(zhì)。硬朗的線條，金屬質(zhì)感，采用高科技陽極氧化處理技術(shù)，比時下所謂UV亮面噴漆效果要更時尚前衛(wèi)，彰顯華麗貴氣。

（荷）帕特·荷恩·艾克和諾伯·榮格科椅子由7部分組成，采用2mm厚的陽極氧化鋁板，板材切割后經(jīng)電腦打孔和壓彎機彎曲成型，各部分采用固定螺栓（或鉚釘）組裝在一起。手電筒（局部）工藝：表面陽極氧化著色材料：鋁合金不銹鋼表面鍍鉻水龍頭⑤.鍍覆著色：鍍覆著色是指采用電鍍、化學(xué)鍍、真空蒸發(fā)沉積鍍和氣相鍍等方法，在金屬表面沉積金屬、金屬氧化物或合金等，形成均勻膜層的著色方法。工藝：表面鍍鉻（鉻層厚度：0.006mm）材料：不銹鋼/銅特性：硬度高，防腐蝕，不褪色。

高雅的設(shè)計造型，表面裝飾性的鍍鉻層，使得水龍頭具有精致細(xì)膩如鏡面一般的拋光效果。將造型和材料表面效果完美的結(jié)合在一起，水流出來的時候，水龍頭表面能倒映出水的姿態(tài)。電鑄工藝成型●電鑄工藝是通過在模具表面緩慢積淀一層具有一定厚度的金屬層來實現(xiàn)造型。該工藝簡單，成本相對低廉?！窳硗?，該工藝還有一個優(yōu)點，即沿著模具表面形成的金屬鍍層厚度十分均勻。⑥琺瑯著色：琺瑯著色是指在金屬表面覆蓋玻璃質(zhì)材料，然后在8000C左右進(jìn)行燒制而成?！裨谥袊?，景泰藍(lán)、玉器、漆器和牙雕被稱為傳統(tǒng)工藝美術(shù)中的“四大名旦”不銹鋼表面熱處理著色制品⑦熱處理著色：熱處理著色是指利用加熱的方法，使金屬表面形成帶色氧化膜的著色方法。

圖3-70假銹做舊手提包⑧.傳統(tǒng)著色技術(shù)：傳統(tǒng)著色技術(shù)包括做假銹、汞齊鍍、熱浸鍍錫、鎏金、鎏銀以及亮斑等。圖3-70是金屬假銹做舊手提包。小刀刀脊部位表面鍛打裝飾⑵

金屬表面肌理工藝●金屬表面肌理工藝是通過鍛打、拋光、鑲嵌、腐蝕、刻劃、打磨等工藝，在金屬表面制作出肌理效果。①表面鍛打：表面鍛打是通過使用不同形狀的錘頭在金屬表面進(jìn)行鍛打，從而形成不同形狀的點狀肌理，層層疊疊，十分具有裝飾性。

帶塞子的不銹鋼容器表面拋光效果②表面拋光：表面拋光是指利用機械或手工以研磨材料將金屬表面磨光的方法?！袢讳P剛拉絲工藝外殼，不但在平面上增添更多凸凹有致的質(zhì)感,更是使產(chǎn)品閃現(xiàn)cool炫金屬光澤。羅恩·阿拉德鏡面拋光工藝的應(yīng)用，使得普通的餐桌變得及其生動活潑。想象一下坐在桌子旁吃水果并欣賞桌上風(fēng)景的情景吧。即使坐在旁邊也是一種享受。

金屬鑲嵌工藝品③表面鑲嵌：表面鑲嵌是指首先在金屬表面刻畫出陰紋，然后再將金、銀絲或金、銀片等質(zhì)地較軟的金屬材料嵌入其中，最后打磨平整，呈現(xiàn)纖巧華美的裝飾效果。

不銹鋼蝕刻角尺④表面蝕刻：表面蝕刻是指使用化學(xué)酸進(jìn)行腐蝕而得到的一種斑駁、滄桑的裝飾效果。用耐藥薄膜覆蓋整個金屬表面，然后用機械或化學(xué)方法除去需要凹下去部分的保護(hù)膜，使這部分金屬裸露；接著浸入藥液中，使裸露的部分溶解而形成凹陷，獲得紋樣，最后用其他藥液去除保護(hù)膜。3.6金屬材料產(chǎn)品加工工藝流程示例例一：說明鑄（生）鐵鍋的簡要加工工藝流程。

不銹鋼水槽及其底部背面例二：說明下圖所示不銹鋼水槽的簡要加工工藝過程。

例三：說明下圖所示水龍頭的簡要加工工藝過程。

例四：說明下圖所示發(fā)動機曲軸的簡要加工工藝過程。

例五：說明下圖所示易拉罐的簡要加工工藝過程。

例六：說明下圖所示手機鋁合金后蓋的加工工藝過程。

例七：說明下圖所示木柄菜刀的加工工藝過程。

例八：說明下圖所示酒吧凳的加工工藝過程。

3.7金屬材料產(chǎn)品設(shè)計實例賞析一、SIGG飲料瓶設(shè)計：瑞士SIGGAG公司材料：鋁合金工藝要點：沖壓拉伸、外表噴砂、內(nèi)壁搪瓷SIGG在德語系國家中享有70%知名度的品牌，其耐用的鋁質(zhì)飲料瓶身的設(shè)計，以其完美的功能和質(zhì)量成為設(shè)計的典范作品。設(shè)計師充分利用了鋁合金的良好延展性，采用高效、快捷的沖壓拉伸冷加工工藝成型技術(shù)。瓶的內(nèi)壁噴涂一層搪瓷，既保證飲料存儲的安全，又防止了飲料中的酸對瓶身的腐蝕；對瓶身外表進(jìn)行了獨具個性特色的磨砂效果涂飾，使得整個功能瓶更加精制和高檔次。二、水花果盤設(shè)計：吉斯·貝克材料：不銹鋼工藝要點：鑄造、沖裁、焊接、拋光水花濺起的剎那一直都是攝影愛好者的主題，因為具有漲力、短暫而珍貴，且每個水花都是獨一無二的。設(shè)計師想表達(dá)的是將珍貴而短暫的時光置入日常生活中，并增添美感。水花果盤的柔和造型結(jié)合無懈可擊的拋光表面，把不銹鋼獨有的美感展現(xiàn)的一覽無余，外觀形式和材料表面質(zhì)感相互和諧輝映，營造出了栩栩如生的水滴波紋效果。

三、接吻造型的鹽和胡椒粉罐設(shè)計：卡里姆·拉希德材料：鋁合金工藝要點：砂型鑄造、焊接、拋光接吻造型的鹽和胡椒粉罐是納姆彼公司的產(chǎn)品，其生產(chǎn)技術(shù)水平精湛，勘稱藝術(shù)級，基本工藝為鋁合金沙模鑄造，由于鋁合金中不含銀、鉛，所以可以長久保持良好的光澤，表面也不會出現(xiàn)裂縫，并且也不用擔(dān)心鉛會污染放置其中的食物。

四、眼鏡盒設(shè)計：林德伯格公司材料：不銹鋼工藝要點：沖壓、卷邊、拋光眼鏡盒由一整片薄形啞光不銹鋼片制成，盒身兼具強度與彈性，是一件完美地發(fā)揮不銹鋼片材料內(nèi)在特性的經(jīng)典產(chǎn)品。由鋼片到眼鏡盒造型是一個十分精密的設(shè)計、計算、加工過程，盒體閉合完全靠鋼片自身的彈性與強度來實現(xiàn)，整個產(chǎn)品沒有用到任何鉸鏈、螺絲、焊接等工藝或外部元件。造型秉承了北歐傳統(tǒng)的簡約而強調(diào)功能的設(shè)計風(fēng)格，表面研磨工藝的應(yīng)用，使得產(chǎn)品更加樸素、簡潔；整個設(shè)計的理念基于實現(xiàn)材料、造型及功能三者之間最完美的和諧狀態(tài)。

五、黃銅喇叭材料：黃銅工藝要點：電鑄造這款喇叭是采用電鑄造工藝成型的。電鑄工藝是通過在模具表面緩慢積淀一層具有一定厚度的金屬層來實現(xiàn)造型的；在電鑄造過程中，金屬積淀于模具表面上，當(dāng)積淀的金屬達(dá)到一定的厚度時，金屬元件即可從模具上分離下來。這些模具可以用任何一種不導(dǎo)電的材料制成，在電鑄造之前只需用導(dǎo)電物質(zhì)對其表面進(jìn)行涂覆即可。電鑄造工藝簡單，成本相對低廉；另外，電鑄造工藝還有一個優(yōu)點，即沿著模具表面形成的金屬鍍層厚度十分均勻。

六、鑄鐵茶壺設(shè)計：黑川雅之材料：鐵工藝要點：鑄造、焊接日本傳統(tǒng)茶道的加熱器以鑄鐵為主，但現(xiàn)在已不再有這種需求了，因此出現(xiàn)了不能銷售的大量庫存茶壺蓋和把手，黑川雅之就產(chǎn)生了利用它們?nèi)ブ谱鳜F(xiàn)代的鐵壺的想法。

這款鑄鐵水壺采用具有豐富表情的鑄鐵材質(zhì)，經(jīng)由手工鑄造；此壺可用作茶壺或酒壺，內(nèi)部附有過濾器，根據(jù)用途不同可以隨意安裝或取下，并且搭配具有一體感的底座，賦予獨特的造型。在鑄鐵壺的設(shè)計靈感之初，黑川雅之是以素材、形狀、光、影來思考：“鐵元素的野性、粗糙的質(zhì)感，配以何種形狀體現(xiàn)和諧的美感，感受鐵元素是有生命的物質(zhì)，并與之對話，想像它被高溫鍛燒的感覺，感知一種設(shè)計素材就像感知一個鮮活的生命，并賦予它適合的形狀和造型，這個過程就像孕育生命”。該產(chǎn)品是日本的傳統(tǒng)手工藝與現(xiàn)代設(shè)計的完美融合。

七、鉆石安樂椅設(shè)計：哈里·貝爾托材料：鋼管、鋼絲、軟體工藝要點：焊接、彎曲鉆石安樂椅也稱之為鉆石椅，是1952年美國設(shè)計師哈里·貝爾托用手工彎曲、手工焊接的鋼管制成。鉆石安樂椅把鋼絲焊接成鉆石形狀的非幾何形虛擬曲面，安裝在直線形的金屬條構(gòu)成的支架上，三維彎曲的金屬網(wǎng)狀座面和靠背，與直線形金屬支架形成直線與曲線的對比，鋼絲外面涂以乙烯基樹脂，閃閃發(fā)光，就象黑夜里天空中閃爍的星星

八、輪轂材料：鋁合金工藝要點：鍛造、拋光鉆石安輪轂的工藝和技術(shù)發(fā)展迅速，目前市面上運用較多的就是鋁合金輪轂，采用鑄造（重力鑄造、低壓精密鑄造）、鍛造兩種成型工藝。鑄造輪轂造型可以多變，制造成本較低，受到撞擊后由于強度不是非常高，易彎曲，不易斷裂。鍛造輪轂優(yōu)于鑄造輪轂的，因為輪轂剛性更高更輕，對加速、減速、過彎、油耗以及懸掛的負(fù)載都越有幫助。輪轂是汽車外觀中的一個重要部件，其美觀程度對于汽車的整體形象有著很大的影響，關(guān)系著汽車車身設(shè)計的品位和檔次；簡捷、時尚的輪轂外觀形式也越來越受到年輕一代愛車人士的觀愛。

金屬金屬板材、管材、線材類產(chǎn)品制造常見的工藝流程液態(tài)、棒狀、塊狀、片狀類金屬材料產(chǎn)品常見的制造工藝流程液態(tài)■

成形加工—鑄造、塑性加工、切削加工、焊接與粉末冶金●鑄造—砂型鑄造、熔模鑄造、金屬型鑄造、壓力鑄造、離心鑄造●塑性加工—鍛造、軋制、擠壓、拔制、沖壓●切削加工—車削、銑削、刨削、磨削、鉆削、鏜削及鉗工●焊接—熔焊、壓焊、釬焊■

熱處理—普通熱處理、表面熱處理、特殊熱處理●普通熱處理—退火、正火、淬火、回火

退火（加熱到臨界溫度以上，保溫一段時間后，以較慢的速度冷卻）

正火（加熱保溫后，在室溫下空氣中進(jìn)行冷）

淬火（加熱至臨界溫度以上，保溫后