產品造型材料與工藝金屬概述課件

什么是金屬材料？金屬材料是金屬及其合金的總稱。具體講，就是鋼、鐵、有色金屬及它們的合金。它仍是現(xiàn)代產品設計中的一大主流材質。什么是金屬材料？金屬材料是金屬及其合金的總稱。具體講，就是鋼金屬材料有色金屬材料黑色金屬材料純鐵鋼輕金屬材料重金屬材料分類鑄鐵C≤0.02%C≥2.11%≤4.5g/cm3＞4.5g/cm3一、常用金屬材料的分類金屬材料有色金屬材料黑色金屬材料純鐵鋼輕金屬材料重金屬材料分鐵有哪些種類？生鐵——是煉鋼原料，碳含量大于2％，含硅量不大于1.7%

。故硬而脆，斷口呈白色。鑄造生鐵——是鑄造材料，碳含量大于2.11％，硅含量為1.25-3.6%.碳多以石墨狀態(tài)存在。斷口呈灰色。

熟鐵——降碳至小于0.4％就成了純鐵，也叫熟鐵。熟鐵很軟。工業(yè)純鐵——C≤0.02主要用作磁鐵芯鐵有哪些種類？生鐵——是煉鋼原料，碳含量大于2％，含硅量不大煉鐵過程鐵水先在高爐中從礦石中煉出來，這時候的鐵水含碳量和雜質都較高，常用來鑄成生鐵塊或直接送到轉爐去煉鋼，這種鐵水也可以進一步冶煉去掉些雜質（包括近一步脫碳）和使鐵三碳分解,，石磨狀態(tài)析出，用作澆鑄鑄件（鑄鐵）。煉鐵過程鐵水先在高爐中從礦石中煉出來，這時候的鐵水含碳如何煉鋼？鐵水進一步冶煉降碳，含碳量進一步降低就成了鋼。鋼中也常加入其他合金元素，通過冶煉調節(jié)鋼中的合金元素（包括碳）的比例關系，就煉成了各種型號的鋼，這種過程就是煉鋼。如何煉鋼？鐵水進一步冶煉降碳，含碳量進一步降低就成了二、鑄鐵鑄鐵是碳含量大于2.11%、并常含有較多的硅、錳、硫、磷等元素的鐵碳合金。鑄鐵的生產設備和工藝簡單，價格便宜，并具有許多優(yōu)良的使用性能和工藝性能，所以應用非常廣泛，是工程上最常用的金屬材料之一。鑄鐵主要用于生產各種鑄件。如機床的床身、發(fā)動機的汽缸體、缸套、曲軸、凸輪軸；軋機的軋輥及機器的底座等。二、鑄鐵鑄鐵是碳含量大于2.11%、并常含有較多的硅、錳產品造型材料與工藝金屬概述課件產品造型材料與工藝金屬概述課件產品造型材料與工藝金屬概述課件1、鑄鐵的分類（按石墨化程度分類）（1）灰口鑄鐵：碳主要以石墨形式存在，應用廣泛。（2）白口鑄鐵：碳主要以Fe3C形式存在。（很少應用）

1、鑄鐵的分類（按石墨化程度分類）2、灰口鑄鐵的分類：（以石墨形態(tài)分類）（1）灰鑄鐵：（石墨為片狀）成分：C：2.5—4.0%，Si：1.0—2.5%，少量Mn,S,P等。性能：抗壓不抗拉；耐磨、消振性好；牌號：HT+數(shù)字→表示最低抗拉強度。如：HT150、HT250應用：機床床座，床身、工作臺；汽車拖拉機的汽缸、汽缸套等。2、灰口鑄鐵的分類：（以石墨形態(tài)分類）（2）球墨鑄鐵（石墨為球狀）成分：C：3.8—4.0%，Si：2.0—2.8%，Re:0.03—0.05%性能：良好的抗拉強度，彎曲疲勞強度，塑性、韌性；優(yōu)異的鑄造性。（可熱處理或合金化）；應用：汽車拖拉機底盤零件；閥體、閥蓋；機油泵齒輪；代替中碳鋼制造柴油機、汽油機曲軸、連桿、車床主軸。（2）球墨鑄鐵（石墨為球狀）牌號：QT+數(shù)字-數(shù)字球鐵抗拉強度延伸率

如：QT400-15、QT600-3、QT800-2。牌號：QT+數(shù)字-數(shù)字（3）可鍛鑄鐵：成分：C：2.4—2.8%；Si：1.2—2.0%；少量Mn,S,P等元素。應用：形狀復雜、承受沖擊載荷的薄壁零件。（汽車的前后輪殼，減速器的外殼等）牌號：KT(Z)+數(shù)字-數(shù)字KT鐵素體型可鍛鑄鐵，KTZ珠光體型抗拉強度延伸率

如KT350-10、KTZ600-3性能：介于灰鑄鐵和球墨鑄鐵之間。（3）可鍛鑄鐵：應用：形狀復雜、承受沖擊載荷的薄壁零件。（汽三、鋼材料分類鋼碳鋼合金鋼按含碳量分類：低碳鋼、中碳鋼、高碳鋼按鋼的品質分類：普通碳素鋼、優(yōu)質碳素鋼按用途分類：碳素結構鋼、碳素工具鋼臺金結構鋼：低合金高強度鋼、合金滲碳鋼、合金調質鋼、合金軸承鋼合金工具鋼：刃具鋼、量具鋼、模具鋼特殊用途鋼：不銹鋼、耐熱鋼、耐磨鋼等三、鋼材料分類鋼碳鋼合金鋼按含碳量分類：低碳鋼、中碳鋼、高碳1、碳鋼碳鋼：以鐵、碳為主要成分的合金。1、碳鋼碳鋼的分類和牌號按含碳量分類低碳鋼（C<0.25%)中碳鋼(0.3%<C<0.6)高碳鋼(C>0.6)按質量分類普通碳素鋼S<0.035％P<0.035%優(yōu)質碳素鋼S<0.030%P<0.030%高級優(yōu)質碳素鋼S<0.02%P<0.03%按硫磷雜質含量而定硫磷雜質含量越少，鋼的質量越高！碳鋼的分類和牌號按含碳量分類低碳鋼（C<0.25%)按質按用途分類碳素結構鋼：用于制造工程構件和機器零件的鋼，如橋梁、船舶以及建筑用鋼，齒輪、軸、連桿等，通常是低碳鋼、中碳鋼。碳素工具鋼：用于制造各種刃具、量具、模具等，如手工鋸鋸條、游標卡尺、冷作模具等，一般為高碳鋼。按用途分類2、合金鋼許多工業(yè)產品對材料提出了更高的要求，如更高的強度，抗高溫、高壓、低溫，耐腐蝕、磨損以及其它特殊物理、化學性能的要求。碳鋼已不能完全滿足要求。為了提高鋼的性能，在鐵碳合金中特意加入合金元素。所獲得的鋼種稱為合金鋼。2、合金鋼合金鋼的分類合金鋼的分類合金結構鋼合金工具鋼特殊性能鋼合金鋼的分類合金鋼的分類合金結構鋼（1）合金結構鋼合金結構鋼的分類：低合金結構鋼、合金滲碳鋼、合金調質鋼、合金彈簧鋼、軸承鋼等。（1）合金結構鋼（2）合金工具鋼工具鋼的服役條件及性能要求（以車刀為例）服役條件A：刀刃與工件之間發(fā)生劇烈的摩擦，造成嚴重的磨損B:刀刃部分溫度高（高速切削時，溫度達600度）C:沖擊與振動（進刀）失效形式：磨損，刀刃崩缺，刀具折斷性能要求：高硬度；紅硬性；一定強度、塑性、韌性（2）合金工具鋼冷作模具鋼:

實際溫度不超過200-3000C工作條件及要求：負荷重、模具形狀復雜，要求模具材料變形小、耐磨性高、有一定的韌性。材料中含Cr較高，常用的有：Cr12MoV（傳統(tǒng)）、7Cr7Mo3VSi(新鋼種）。熱作模具：型腔表面溫度可達6000C。常用的材料是5CrNiMo（傳統(tǒng)）、35Cr3Mo3W2V(新鋼種）等。冷作模具鋼:實際溫度不超過200-3000C（3）特殊性能鋼不銹鋼、耐熱鋼、耐磨鋼（3）特殊性能鋼常用不銹鋼不銹鋼按正火狀態(tài)的組織可分為馬氏體不銹鋼、鐵素體不銹鋼和奧氏體不銹鋼。常用不銹鋼①馬氏體型不銹鋼成分：Wc：0.1—1.0%，WCr:12—18%牌號：1Cr13,2Cr13，3Cr13,4Cr13,性能和應用：1Cr13,2Cr13：鋼耐蝕性較好，且有較好的機械性能，用于汽輪機葉片（1Cr13,2Cr13稱為葉片鋼），結構架、螺栓、螺帽等。3Cr13,4Cr13：強度和耐磨性提高，但耐蝕性降低。用于醫(yī)療工具、量具、刃具、滾珠軸承。①馬氏體型不銹鋼不銹鋼船用螺旋槳

不銹鋼剪刀

不銹鋼船用螺旋槳不銹鋼剪刀②鐵素體型不銹鋼成分：Wc≤0.15%，，這類鋼的鉻質量分數(shù)為17%～30%，牌號：1Cr17、1Cr17Ti等性能：耐蝕性比Cr13型鋼更好，強度較低、塑性很好，可用形變強化提高強度。應用：用作耐蝕性要求很高而強度要求不高的構件，如化工設備、容器和管道等。②鐵素體型不銹鋼③奧氏體型不銹鋼（用量最多，占65—70%；）典型成分：Wc:<0.12%；WCr；18%；WNi；8%；(稱為18-8不銹鋼）牌號：1Cr18Ni9、1Cr18Ni9Ti性能：耐蝕性很好，強度、硬度低，無磁性,塑性、韌性和耐蝕性比Cr13型更好。高塑性、高的低溫韌性、高的加工硬化能力、焊接性能好、無磁性及高的耐腐蝕性。應用：化工行業(yè)居多，抗磁儀表、醫(yī)療器械等。③奧氏體型不銹鋼（用量最多，占65—70%；）1Cr18Ni9Ti不銹鋼表帶不銹鋼容器1Cr18Ni9Ti不銹鋼表帶不銹鋼容器3、鋼材由塑性加工和用冷彎焊接生產的原材料，主要有鋼板、鋼管、型鋼和鋼絲。3、鋼材

四、有色金屬及其合金1、有色金屬（1）定義:除黑色金屬(鋼、鐵)以外的所有金屬。（2）分類：重金屬(密度＞3.5);Cu、Ni等。輕金屬(密度＜3.5);Al、Mg等。貴重金屬;Au金、Ag銀、Pt鉑等。稀有金屬;W鎢、Ti鈦、Ra鐳、Nb鈮等。半金屬;Si、Te碲、B硼等。四、有色金屬及其合金1、有色金屬產品造型材料與工藝金屬概述課件2、鋁及鋁合金鋁及鋁合金是工業(yè)用量最大有色金屬，由于其優(yōu)良特性，鋁及鋁合金在電氣工程、航空及宇航工業(yè)、一般機械和輕工業(yè)中都有廣泛的應用。2、鋁及鋁合金鋁及鋁合金有以下特點：

①密度小、比強度高

純鋁的密度為2.7g/cm3,僅為鐵的1/3。鋁合金的密度與純鋁相近。鋁合金（強化后）的強度與低合金高強鋼的強度相近，鋁合金比強度比一般高強鋼高得多。

②有優(yōu)良的物理、化學性能

鋁的導電性好，僅次于銀、銅和金，在室溫時的導電率約為銅的64%。鋁及鋁合金有相當好的抗大氣腐蝕能力，鋁及鋁合金磁化率極低，接近于非鐵磁性材料。

③加工性能良好

鋁及鋁合金(退火)的塑性很好，可以冷成形。切削性能也很好。超高強鋁合金成形后可通過熱處理獲得很高的強度。鑄鋁合金的鑄造性能極好。鋁及鋁合金有以下特點：

①密度小、比強度高

鋁合金的分類鋁合金變形鋁合金鑄造鋁合金不能熱處理強化鋁合金（防銹鋁合金）能熱處理強化鋁合金鋁純鋁硬鋁合金鍛鋁合金超硬鋁合金鋁合金的分類鋁合金變形鋁合金鑄造鋁合金不能熱處理強化鋁合金能飛機用座椅軌道及航空零件

鋁合金型材料鋁合金散熱器飛機用座椅軌道及航空零件鋁合金型材料鋁合金散熱器銅及銅合金具有下列性能：3、銅合金優(yōu)異的物理、化學性能

純銅導電性、導熱性極佳，銅合金的導電、導熱性也很好。銅及銅合金對大氣和水的抗蝕能力很高。銅是抗磁性物質。

良好的加工性能。

塑性很好，容易冷、熱成形；鑄造銅合金有很好的鑄造性能。

具有某些特殊機械性能

例如優(yōu)良的減摩性和耐磨性(如青銅及部分黃銅)，高的彈性極限和疲勞極限(如鈹青銅等)。

色澤美觀

銅及銅合金具有下列性能：3、銅合金銅及銅合金的分類銅合金軸承合金黃銅錫青銅銅純銅(紫銅)鋁青銅白銅鈹青銅普通黃銅特殊黃銅青銅特殊青銅銅及銅合金的分類銅合金軸承合金黃銅錫青銅銅純銅(紫銅)鋁純銅純銅呈紫紅色，常稱紫銅，銅的含量在99.9%以上。工業(yè)純銅分為四種：T1、T2、T3、T4。編號越大，純度越低。純銅用于制作電導體及配制合金。純銅的強度低,不宜作結構材料。純銅純銅呈紫紅色，常稱紫銅，銅的含量在99.9%黃銅（銅鋅合金）以鋅為主要合金元素的銅合金稱為黃銅。按照化學成分，黃銅分普通黃銅和特殊黃銅兩種。

普通黃銅：銅和鋅二元合金。用字母H表示，如H62,表示含銅量約為62%，含鋅量約為38%。

型號有：H96

H90

H85

H70

H68

H65

H63

H62

H59

特殊黃銅：在銅鋅合金中加入其他元素（如錫、鎳、錳、鉛、硅、鋁、鐵等）的合金，表示方法是在H后面加除鋅外的主要加入元素的符號及含量。如：HNi65-5表示銅含量約為：65%，鎳含量約為5%，其余量為鋅含量。黃銅（銅鋅合金）以鋅為主要合金元素的銅合金稱為黃產品造型材料與工藝金屬概述課件白銅（銅鎳合金）以鎳為主要合金元素的銅合金稱為白銅（在固態(tài)下，銅與鎳無限固溶）。也分為普通白銅和特殊白銅。普通白銅：銅和鎳的二元合金（即二元白銅）表示方法是用字母B加鎳的含量表示，如：B5表示鎳含量為約5%，其余約為銅含量。型號有：B0.6B19B25B30特殊白銅：即三元上的白銅加入的元素主要有鐵、錳鋅鋁。表示方法是加第二個主要元素符號及銅含量以外的成分數(shù)字組表示。如BMn3-12表示鎳含量約為3%，錳含量約為12%。白銅（銅鎳合金）以鎳為主要合金元素的銅合金稱為白性能：●有較好的強度和優(yōu)良的塑性，能進行冷、熱變形。冷變形能提高強度和硬度；

●抗蝕性很好；

●電阻率較高。用途：制造船舶儀器零件、化工機械零件及醫(yī)療器械、樂器、飾品等。性能：●有較好的強度和優(yōu)良的塑性，能進行冷、熱變形。冷變形青銅（銅錫合金）

青銅原指銅錫合金，常用的錫青銅中含錫在10％以下鑄造和機械性能好，曾用作制造大炮，故稱炮銅。壓力加工錫青銅，其牌號“Q”加錫元素和數(shù)字表示。鑄造錫青銅是以鑄錠供應，同樣在牌號前加“Z”字。如錫青銅，QSn1.5-0.2（0.2其它合金元素含量為0.2%）由于錫的價格較高，現(xiàn)在已經出現(xiàn)了多種無錫青銅，如硅青銅、鋁青銅等，可作為錫青銅的代替品?，F(xiàn)在的青銅定義是除以鋅（黃銅）和鎳（白銅）

銅合金以外的其他銅基合金。這些主要合金有鋁、硅、鉛、鈹、錳等。

青銅（銅錫合金）

青銅原指銅錫合金，常用的錫青銅中青銅品種多，應用廣。

青銅品種多，應用廣。

銅在工業(yè)設計中的應用電子、電工器材雕塑與工藝品日用品水管樂器電鍍材料與裝飾材料器皿、容器銅在工業(yè)設計中的應用電子、電工器材產品造型材料與工藝金屬概述課件產品造型材料與工藝金屬概述課件產品造型材料與工藝金屬概述課件產品造型材料與工藝金屬概述課件產品造型材料與工藝金屬概述課件產品造型材料與工藝金屬概述課件4、鎂

鎂是一種對于產品設計非常重要的金屬，因為它是日常應用中最輕的結構金屬。典型的壓力鑄造鑄件有飛機發(fā)動機部件、賽車車輪以及運動器械。鎂合金外殼筆記本電腦4、鎂鎂是一種對于產品設計非常重要的金屬，因為它是日

鋁鎂合金：鋁鎂合金一般主要元素是鋁，再摻入少量的鎂或是其它的金屬材料來加強其硬度。其導熱性能和強度尤為突出。鋁鎂合金質堅量輕、密度低、散熱性較好、抗壓性較強，能充分滿足3C產品高度集成化、輕薄化、微型化、抗摔撞及電磁屏蔽和散熱的要求。其硬度是傳統(tǒng)塑料機殼的數(shù)倍，但重量僅為后者的三分之一.而且，銀白色的鎂鋁合金外殼可使產品更豪華、美觀，而且易于上色，可以通過表面處理工藝變成個性化的粉藍色和粉紅色。缺點：鎂鋁合金并不是很堅固耐磨，成本較高，比較昂貴，而且成型比ABS困難(需要用沖壓或者壓鑄工藝)，所以筆記本電腦一般只把鋁鎂合金使用在頂蓋上，很少有機型用鋁鎂合金來制造整個機殼。鋁鎂合金：鋁鎂合金一般主要元素是鋁，再摻入少量的鎂或高熔點金屬鉻作為裝飾性的光潔電鍍金屬而為工業(yè)設計師所熟知，同時它也具有抗腐蝕性。鉻用于淬火鋼可增加其耐磨性和耐腐蝕性。Zippo纖巧經典鉻5、鉻高熔點金屬鉻作為裝飾性的光潔電鍍金屬而為工業(yè)設計師所熟知高熔點金屬鍍鉻手機鉻質Roller臺燈高熔點金屬鍍鉻手機鉻質Roller臺燈高熔點金屬6、鈦鈦用于外科植入片以及航海設備和化學設備。鈦片、鈦板在成形時會產生加工硬化。IBMThinkPad

Z60t筆記本高熔點金屬6、鈦鈦用于外科植入片以及航海設備和化學設鈦合金：鈦合金材質的可以說是鋁鎂合金的加強版，鈦合金與鎂合金除了摻入金屬本身的不同外，最大的分別之處，就是還滲入碳纖維材料，無論散熱，強度還是表面質感都優(yōu)于鋁鎂合金材質，而且加工性能更好，外形比鋁鎂合金更加的復雜多變。其關鍵性的突破是強韌性更強、而且變得更薄。就強韌性看，鈦合金是鎂合金的三至四倍。至于薄度，鈦合金厚度只有0.5mm，是鎂合金的一半，厚度減半可以讓筆記本電腦體積更嬌小。鈦合金唯一的缺點就是必須通過焊接等復雜的加工程序，才能做出結構復雜的筆記本電腦外殼，這些生產過程衍生出可觀成本，因此十分昂貴。鈦合金：鈦合金材質的可以說是鋁鎂合金的加強版，鈦合金與鎂五、金屬成形金屬成型分類五、金屬成形金屬成型分類液態(tài)狀體成型

液體狀態(tài)成型又稱鑄造，金屬受熱熔化并澆鑄到鑄型中。該工藝是一種獲得所需要的金屬工件的有效方法。塑性狀體成型塑性狀態(tài)成型(又稱鍛造)，棒料和預成形的零件被加熱到接近熔點溫度，使得它們容易變形。各種鍛造工藝通常勞動強度較大，但這一工藝的優(yōu)點是提高了零件的強度。固體狀體成型在固體狀態(tài)下，通常局限于板料、棒料和管材，并通常在室溫下進行。這些工藝通常勞動強度較大，但計算機控制加工和板料加工方面的新發(fā)展已經大大減少了時間和成本。液態(tài)狀體成型液體狀態(tài)成型又稱鑄造，金屬受熱熔化并澆鑄到1、液態(tài)金屬成形（鑄造）1、液態(tài)金屬成形（鑄造）適應性廣。適應鑄鐵，碳鋼，有色金屬等材料；鑄件大小，形狀和重量幾乎不受限制；壁厚1mm到1m。可復雜成形。適合形狀復雜，尤其是有復雜內腔的毛坯或零件。成本較低。與其它工藝方法相比，鑄造成型生產成本低，不足點：容易產生組織缺陷，力學性能偏低，質量不穩(wěn)定。因此，鑄件多數(shù)做為毛坯用。（1）鑄造工藝特點適應性廣。適應鑄鐵，碳鋼，有色金屬等材料；鑄件大小，形狀和重三個相關的概念鑄型模型型腔

帶有型芯的砂型示意圖型腔示意圖三個相關的概念鑄型模型型腔帶有型芯的砂型示產品造型材料與工藝金屬概述課件鑄造工藝的應用鑄造工藝的應用（2）鑄造設計原則

鑄件需要有拔模斜度，分模面應該簡單，不能過于復雜，同時不能位于拐角或邊緣處。設計要保持鑄件壁厚是均勻的或是均勻變化的，厚度的突變將改變冷卻速率并會導致翹曲變形、熱裂和收縮；同時，要考慮提供補償量。鑄件設計要避免有尖角和棱的出現(xiàn)，采用過渡曲線和圓角以確保金屬液的均勻流動。要避免有較大的平面，因為較大的平面趨向于產生翹曲變形并且常常導致表面缺陷。（2）鑄造設計原則鑄件需要有拔模斜度，分模面應該簡單，不能鑄造分類：一次鑄型消失模鑄造永久鑄型鑄造分類：一次鑄型一次鑄型（損耗型鑄模）砂型鑄造潮砂型

是把潮濕的砂子壓實在有木模樣或金屬兩半模的砂箱中。所裝配的鑄型可以帶型芯或無型芯，熔化金屬澆鑄到最終形成的型腔中，取出零件時鑄型即被破壞。干砂型主要用于大型、重型鑄件中，它比濕砂型更堅固。一次鑄型（損耗型鑄模）砂型鑄造一次鑄型（損耗型鑄模）砂型鑄造一次鑄型（損耗型鑄模）砂型鑄造一次鑄型（損耗型鑄模）

砂型鑄造自動化的鑄型制造砂型鑄造的鋼鑄件一次鑄型（損耗型鑄模）

自動化的鑄型制造砂型鑄造消失模鑄造熔模鑄造又稱失蠟鑄造．精密鑄造或整體型鑄造，其鑄型是由70%—80%的石膏和20%～30%的加強纖維制成的。熔模制造的鋁鑄件消失模鑄造熔模鑄造又稱失蠟鑄造．精密鑄造或整體工藝步驟A.用蠟制作所要鑄造零件的模型；B.附加橫澆道和澆口并把蠟模焊在澆注系統(tǒng)上制成蠟模組；C.在熔模組表面浸涂上涂層料,模組留有直澆道和澆口杯；D.當上涂層料固定后，熔模組被翻轉、培燒，熔化的蠟從鑄型中排出，留下一個空腔。熔模制造工藝示意圖工藝步驟A.用蠟制作所要鑄造零件的模型；熔模制造工機殼船舶配件機殼船舶配件熔模鑄造工藝的特點：1、可不考慮脫模問題，無分型面。2、鑄件形狀精度高，表面光潔，不必加工或少加工。3、能夠鑄造各種合金鑄件。4、適用于中小型、薄壁、復雜的鑄件，鑄件重量一般不超過25kg。5、熔模鑄造工序多，生產周期長。熔模鑄造工藝的特點：1、可不考慮脫模問題，無分型面。陶瓷殼型鑄造陶瓷型的制造方法可分為兩大類：一類是全部采用陶瓷漿料制造鑄型法；另一類就是采用底套（相當于砂型的背砂層）表面再灌陶瓷漿料以制陶瓷型的方法。

陶瓷殼型鑄造示意圖陶瓷殼型鑄造得到的零件陶瓷殼型鑄造陶瓷型的制造方法可分為兩大類：一類是全部采用陶瓷永久鑄型石墨型鑄造石墨型是用石墨加工的整體型，它是難熔材料并且不像金屬型那樣需要陶瓷涂料。使用的金屬通常是鋅合金，鑄件的重量從28.35g-4.54kg。用石墨型鑄造的零件永久鑄型石墨型鑄造石墨型是用石墨加工的整體型，它永久鑄型金屬型鑄造中鋁的重力填充金屬型鑄造金屬型通常是用鐵鑄成或是用各種不同的金屬機加工制成的。型芯可以是金屬的、砂子的或是砂殼的，鑄件材料限于鋁、鋅、某些黃銅、青銅或鉛。鑄型在型腔填充之前通常要涂一層陶瓷涂料。永久鑄型金屬型鑄造中鋁的重力填充金屬型鑄造金屬型金屬型鑄造工藝的特點：

1.鑄件的表面光潔度和尺寸精度均優(yōu)于砂型鑄件，且鑄件的組織結構致密，力學性能較高。

2.適用于中小型有色金屬（如鋁、銅、鎂及其合金）鑄件和鑄鐵鑄件的生產。金屬型鑄造工藝的特點：

1.鑄件的表面光潔度和尺寸精度均優(yōu)永久鑄型低壓鑄造在低壓鑄造中，金屬液2—7kg的空氣壓力下，從加熱坩堝中通過升液管被壓入鑄型，填充底部時消除了典型重力填充鑄造時所產生的湍流現(xiàn)象。鑄件凝固后，減小壓力，使剩余金屬流回到坩堝里。葉輪低壓金屬型鑄造低壓鑄造工藝示意圖永久鑄型低壓鑄造在低壓鑄造中，金屬液2—7kg的空低壓鑄造特點澆注壓力和速度可調，適應各種鑄型、合金和鑄件大小。底注式平穩(wěn)充型，無飛濺、氣體卷入和型壁沖刷等弊病，鑄件合格率提高。壓力下結晶，組織致密，輪廓清晰，表面光潔，少切削或零切削，機械性能高，對薄壁件鑄造尤其有利。金屬利用率高達90-98%。低壓鑄造特點澆注壓力和速度可調，適應各種鑄型、合金和鑄件大小永久鑄型壓力鑄造壓力鑄型(模具)是用P形工具鋼加工的。熔化的鋁、鎂或鋅合金在高壓下被注入水冷模中然后開模，頂出零件。通常由剪切模去除飛邊，并精整。采用壓力鑄造工藝制造的鋁鎂合金輪架永久鑄型壓力鑄造壓力鑄型(模具)是用P形工具鋼加低壓鑄造與壓力鑄造低壓鑄造組織致密，力學性能較好，但生產率較低。壓力鑄造生產率高，適宜于薄壁鑄件，但鑄件中縮松，不致密，不使用于氣密性要求高的鑄件。在選擇氣密性要求高的鑄件時用低壓鑄造，生產批量大，無致密性要求的中小件有色金屬鑄件用壓力鑄造。低壓鑄造與壓力鑄造低壓鑄造組織致密，力學性能較好，但生產率較永久鑄型真空壓力鑄造用于生產對精度和強度高要求的鑄件。該工藝中，將鋼模放入一個封閉罩里，并浸在金屬液中。在該腔內抽真空使金屬流入澆道和進入型腔中。真空壓力鑄造工藝采用真空成型鑄造的高爾夫擊球頭永久鑄型真空壓力鑄造用于生產對精度和強度高要求的2、塑性成形金屬塑性加工又稱金屬壓力加工，是指在外力作用下使金屬坯料發(fā)生塑性變形，從而獲得具有一定形狀、尺寸和機械力學性能的坯件或零件的加工方法，金屬材料塑性加工按加工方法有：

鍛造、軋制、沖壓、沖擠和拔制加工。

塑性成型2、塑性成形金屬塑性加工又稱金屬壓力加產品造型材料與工藝金屬概述課件（1）軋制如圖示，利用兩個旋轉軋輥的壓力使金屬坯料通過一個特定空間產生塑性變形，以獲得所要求的截面形狀并同時改變其組織性能。通過軋制可將鋼坯加工成不同截面形狀的原材料，如圓鋼、方鋼、角鋼、T字鋼、工字鋼、槽鋼、鋼軌等。（1）軋制如圖示，利用兩個旋轉軋輥的壓力使金在熱軋中，預熱的棒料或方坯通過一系列的軋輥擠壓，變薄或變形為板料、片料或結構形狀。晶粒先被壓碎然后拉長，在回復階段晶粒會再生長，形成粗糙的表面（紅色顯示晶粒改變）。在熱軋中，預熱的棒料或方坯通過一系列的軋輥擠壓，變薄或變在冷軋中，預先熱軋過的板料通過軋輥(冷態(tài)下)進一步壓平，碾碎并拉長晶粒。但在加熱或退火階段，晶粒細化，形成光滑、細致的表面。該工藝改善了鋼板性能但增加了20%的成本（紅色顯示晶粒改變）。在冷軋中，預先熱軋過的板料通過軋輥(冷態(tài)下)進一步壓平，碾碎（2）鍛造①自由鍛不使用模具的鍛造稱為自由鍛。是利用手錘、鍛錘或壓力設備上的模具對加熱的金屬坯料施力，是金屬材料在不分離條件下產生塑性變形，以獲得形狀、尺寸和性能符合要求的零件。

（2）鍛造①自由鍛不使用模具的鍛造稱為自由鍛。在現(xiàn)代金屬裝飾工藝中，仍常用手工鍛造。即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。如圖片所示的鍛銅浮雕。在現(xiàn)代金屬裝飾工藝中，仍常用手工鍛造。即是以手工鍛打②模鍛使用模具的鍛造稱為模鍛。

模鍛成型是將金屬坯料放在具有一定形狀的鍛模模膛內，施以沖擊壓力或靜壓力，而使金屬產生變形的加工方法，如圖示。②模鍛使用模具的鍛造稱為模鍛。

?？諝忮N空氣錘③擠壓將金屬放入擠壓筒內，用強大的壓力使坯料從?？字袛D出，從而獲得符合?？捉孛嫘螤畹呐髁匣蛄慵募庸し椒?，如圖示。

適合于擠壓的金屬材料主要有低碳鋼、有色金屬及其合金。

擠壓加工的特點：要得到多種截面形狀的型材。

零件通過從擠壓件上切下得到③擠壓將金屬放入擠壓筒內，用強大的壓力使坯產品造型材料與工藝金屬概述課件產品造型材料與工藝金屬概述課件擠壓產品擠壓產品④拉拔如圖示，用拉力使大截面的金屬坯料強行穿過一定形狀的?？?，以獲得所需斷面形狀、尺寸的小截面毛坯或制品的工藝過程。

拉拔生產主要用來制造各種管材、棒材、線材和異形材等。可拔制的金屬材料：有低碳鋼、有色金屬及合金。④拉拔如圖示，用拉力使大截面的金屬坯料強行穿過⑤沖擠在沖擠中，大型的沖壓機適用于薄壁和無拔模斜度的小零件及中等尺寸的零件。沖擠工藝示意圖沖擠的鋁件⑤沖擠在沖擠中，大型的沖壓機適用于薄壁和無拔模斜度3、固態(tài)成形固態(tài)成形是成型金屬板料、棒料、線材和管材的工藝，通常在室溫下進行。有些情況下，如果是厚料，延展性差，或在成型過程中發(fā)生冷卻硬化時，就需要對這些材料加熱。板料成型又稱為鈑金。3、固態(tài)成形固態(tài)成形是成型金屬板料、棒料、板料沖壓

板料沖壓常簡稱沖壓，是在壓力作用下利用模具使金屬板料分離或產生塑性變形，從而獲得所需工件的工藝方法。沖壓通常在常溫下進行，故又稱為冷沖壓。板料沖壓

板料沖壓常簡稱沖壓，是在壓力作用下利用模具

沖壓加工生產的特點：主要是對金屬板材進行加工，制件一般不需進行再處理；沖壓生產率高，材料利用率高；制件精度高、產品一致性高，可在平面方向制成復雜產品；模具和設備要求高、適合大批量生產。

沖壓加工生產的特點：材料：板料沖壓的原材料主要是塑性好的金屬板材材，低碳鋼薄板材、有色金屬及合金板材。普通冷軋板、鍍鋅鋼板、熱浸鍍鋅鋼板、不銹鋼。坯料厚度一般在4mm以下。

主要制品：沖壓加工，廣泛應用在航空、汽車、電器等工業(yè)上和生活日用品的生產。如生活鋁制品、鋁、鎂合金材質的電器殼體等。材料：板料沖壓的原材料主要是塑性好的金屬板材材，低碳鋼薄板材沖壓工藝的分類：

沖壓加工因制件的形狀、尺寸和精度的不同，所采用的工序也不同。根據(jù)材料的變形特點可將冷沖壓工序分為分離工序和成形工序兩類。

分離工藝——是指坯料在沖壓力作用下，變形部分的應力達到強度極限σb以后，使坯料發(fā)生斷裂而產生分離。分離工序主要有剪裁、沖孔、落料等。

成形工藝——是指坯料在沖壓力作用下，變形部分的應力達到屈服極限σs，但未達到強度極限σb，使坯料產生塑性變形，成為具有一定形狀、尺寸與精度制件的加工工序。成形工序主要有彎曲、拉深、翻邊、旋壓等。

沖壓工藝的分類：

沖壓加工因制件的形狀、尺寸和精度把板料沿直線彎曲成各種形狀，板料外層受拉伸力，內層受壓縮力。可加工形狀復雜的零件彎曲成形工序用模具沿封閉輪廓線沖切，沖下部分是廢料。用于沖制各類零件的孔形沖孔用模具沿封閉輪廓線沖切，沖下部分是零件。用于制造各種平板零件或者成形工序制坯落料分離工序板料成形特點及應用范圍簡圖成形方法分類基本塑性形成方法分類把板料沿直線彎曲成各種形狀，板料外層受拉伸力，內層受壓縮力。

在預先沖孔的板料或未經沖孔的板料是上，載雙向拉應力作用下產生切向伸長變形，沖制帶有直邊的空心零件翻邊

平板毛坯或者管坯載雙向拉應力作用下產生雙向伸長變形。用于成形凸包、凸筋或鼓凸空心零件脹形法蘭區(qū)坯料載切向壓應力、徑向拉應力作用下向直壁流動，制成筒形或帶法蘭的筒形零件拉深成形工序在預先沖孔的板料或未經沖孔的板料是上，載雙向拉應力作用下高速送料沖壓板材沖孔動畫高速送料沖壓板材沖孔動畫拉深中，沖頭將金屬擠壓到一個相匹配的模腔中，金屬板料成形出一個空心的形狀。在深度拉深中，通常經過一些連續(xù)的步驟完成，空腔的深度是直徑的2倍或2倍以上。拉深中，沖頭將金屬擠壓到一個相匹配的模腔中，金屬板料成形沖床沖床沖壓制品示例沖壓制品示例產品造型材料與工藝金屬概述課件產品造型材料與工藝金屬概述課件彎曲（折彎）工藝折彎工藝是將管材或板料按設計要求彎成一定的角度和一定的曲率，形成所需形狀零件的沖壓工序。多用于工業(yè)產品的箱、柜、盒和一些結構產品，同工業(yè)設計產品關系密切。彎曲（折彎）工藝折彎工藝是將管材或板料按設計要求彎曲件的形狀一般要求彎曲件形狀對稱，彎曲半徑左右一致，則彎曲時坯料受力平衡而無滑動。彎曲件的形狀一般要求彎曲件形狀對稱，彎曲半徑左右典型彎曲件的工序安排一次彎曲二次彎曲第一次彎曲第二次彎曲典型彎曲件的工序安排一次彎曲二次彎曲第一次彎曲第二次彎曲三次彎曲第一次彎曲第二次彎曲第三次彎曲三次彎曲第一次彎曲第二次彎曲第三次彎曲四次彎曲第一次彎曲第二次彎曲第三次彎曲第四次彎曲四次彎曲第一次彎曲第二次彎曲第三次彎曲第四次彎曲彎曲工藝應用彎曲工藝應用產品造型材料與工藝金屬概述課件產品造型材料與工藝金屬概述課件產品造型材料與工藝金屬概述課件管材彎曲管材和棒料的彎曲模。靜?；騽幽Q定了彎曲半徑，隨動支撐塊移動管材或對棒料進行彎曲管材彎曲管材和棒料的彎曲模。靜?；騽幽Q定了彎曲半徑，管材彎曲管材彎曲管材彎曲利用彎曲工藝制造的椅子管材彎曲利用彎曲工藝制造的椅子固態(tài)成型設計指南1、沖裁（1）避免鈑金外部、內部尖角固態(tài)成型設計指南1、沖裁（2）避免過長的懸臂和狹槽（3）鈑金沖孔優(yōu)先選用圓孔（2）避免過長的懸臂和狹槽（4）避免孔與鈑金折彎邊距離太近E≥1.5t+R（4）避免孔與鈑金折彎邊距離太近E≥1.5t+R2、折彎（1）折彎高度H≥2t+R2、折彎H≥2t+R產品造型材料與工藝金屬概述課件(2)大于最小折彎半徑(2)大于最小折彎半徑有效克服反彈有效克服反彈（3）折彎方向（3）折彎方向（4）保證折彎間隙，避免折彎干涉（4）保證折彎間隙，避免折彎干涉（5）保證折彎強度（6）減少折彎工序（5）保證折彎強度（7）避免復雜折彎（7）避免復雜折彎3、降低成本的考慮（1）鈑金件的形狀3、降低成本的考慮（2）減小鈑金外形尺寸（2）減小鈑金外形尺寸（3）外形盡量簡單（3）外形盡量簡單（4）合理利用鈑金結構，減少零件數(shù)量（4）合理利用鈑金結構，減少零件數(shù)量產品造型材料與工藝金屬概述課件六、金屬表面處理技術

金屬表面處理有雙重功效，即防護功效和裝飾功效。金屬及其它材料或制品的表面要受到外界腐蝕性介質侵蝕作用，會引起制品表面失光、變色、銹斑等。故對制品材料表面需進行保護處理并同時考慮其裝飾性。

六、金屬表面處理技術金屬表面處理有雙重功效，即防護功（1）鋁及鋁合金的氧化與著色處理

A、鋁及鋁合金的氧化處理

使鋁及鋁合金表面通過電化學或化學反應，在其表面可形成具有一定厚度、硬度、耐腐蝕性和耐磨性的AI2O3覆蓋膜保護層。且該保護層附著力強，不會從基體上剝落，又易著色。再者，該氧化物覆蓋膜具有多孔性，吸附力強，是作為電鍍和涂裝工藝的良好底層。

鋁及鋁合金表面形成金屬氧化物保護膜的方法有：

1、金屬材料的表面處理

（1）鋁及鋁合金的氧化與著色處理

A、鋁及鋁合金的氧化處理電化學氧化法——陽極氧化法

把鋁及鋁合金放入電解液池中作為陽極，通以直流電。陽極的鋁制品表面發(fā)生氧化反應：

鋁及鋁制品的化學氧化——

將鋁制品置入堿溶液中，鋁與堿溶液發(fā)生化學反應，很快在制品表面形成

AI2O3或AI(OH)3薄膜。其厚度0.5~0.4um。電化學氧化法——陽極氧化法

把鋁及鋁合金放入電解液池

化學氧化工藝與電化學氧化工藝的比較：

◆硬度、耐磨性、抗蝕性要差一些，即膜要軟些。

◆吸附力強

◆生產率高、成本低，不耗電，不需專門設備，適用于大批量生產。

剛得到的新鮮氧化膜層，它具有多孔性，吸附力強，容易染上各種顏色，具有很好的裝飾效果。著色方法有：

化學氧化工藝與電化學氧化工藝的比較：

◆硬度、耐磨化學染色、電解著色及電解整體著色?；瘜W染色是利用氧化膜層的多孔性與化學活性吸附各種色素而使氧化膜著色。電解著色是將陽極氧化后的鋁及其合金在含有金屬鹽的水溶液中進行交流電解,在氧化膜多孔層的底部沉積金屬、金屬氧化物或金屬化合物,而呈現(xiàn)各種色彩。電解整體著色指鋁及其合金在陽極氧化的同時被著色,其特點是氧化與著色一步完成,著色膜具有良好的耐光性、耐熱性、耐蝕性及耐磨性?；瘜W染色、電解著色及電解整體著色。

圖片所示為經陽極氧化處理后再著色的鋁壺制品：

圖片所示為經陽極氧化處理后再著色的鋁壺制品：（2）鋼鐵的氧化與磷化處理A、鋼鐵的氧化處理——又稱“發(fā)藍”處理

就是將去油污的鋼件浸在濃堿（NaoH）中煮沸，則在鋼鐵表面生成穩(wěn)定的Fe2O4的過程。Fe2O4

氧化膜呈藍黑色，又黑又亮，具有防護作用和裝飾的效果。

“發(fā)藍”膜是提高黑色金屬防護能力的一種簡便而又經濟的方法。

（2）鋼鐵的氧化與磷化處理A、鋼鐵的氧化處理——又稱“發(fā)藍”發(fā)藍層特點：

◆僅有幾微米厚（0.5~1.0um），基本上不改變工件原有尺寸，不影響零件裝配。

◆其耐蝕能力一般。為提高防護能力和潤滑，可將氧化后的鋼件再用肥皂液浸漬和烘干，然后再浸油，取出后使用。

◆該工藝氧化時間短，成本低。

變速齒輪發(fā)藍層特點：

◆僅有幾微米厚（0.5~1.0um），基鋼鐵氧化處理工藝應用：

機械零件、精密儀器、武器、日用品（鐵鍋）的表面防護和裝飾。鋼鐵氧化處理工藝應用：

機械零件、精密儀器、武器、日用品（鐵（3）銅及銅合金的氧化處理同鋼鐵發(fā)藍原理相同，通過化學或電化學方法在銅及銅合金表面生成穩(wěn)定的黑色氧化膜的過程。（3）銅及銅合金的氧化處理同鋼鐵發(fā)藍原理相同，通過化2、金屬材料的表面裝飾材料表面裝飾技術是保護和美化產品外觀的手段，是指通過用鍍層技術和熱噴涂把具有一定性能的材料或金屬及其合金，沉積在制品表面上，形成一定厚度的覆蓋層，又稱皮膜的方法。2、金屬材料的表面裝飾材料表面裝飾技術是保護和美化產（1）鍍層技術鍍層工藝中最普通的方法有兩種：

電鍍和化學鍍

電鍍：

電鍍原理：是利用電化學中陰極沉積原理，即把被鍍制品作陰極，通以直流電，使要鍍金屬的金屬鹽溶液中的金屬陽離子在制品表面上獲得電子變成原子沉積在表面上形成鍍層。（1）鍍層技術鍍層工藝中最普通的方法有兩種：

電鍍和化學如，鍍鎳：

用鎳板作電鍍槽的陽極，與直流電源正極相連，鍍件作陰極與電源負極相連，用鎳金屬鹽溶液作電鍍液，構成導電回路。

接通直流電源時，

陽極：

陰極：沉積在鍍件上形成鍍層。電鍍裝置原理圖如，鍍鎳：

用鎳板作電鍍槽的陽極，與直流電源正極相連，鍍件作電鍍生產線電鍍生產線鍍金鍍銀鍍金鍍銀（2）涂覆技術靜電噴涂裝飾型地漏三通最通常的如刷漆、噴漆、噴塑等。（2）涂覆技術靜電噴涂裝飾型地漏三通最通常的如刷漆、噴漆、噴（3）搪瓷被覆（琺瑯）技術表面經涂飾搪瓷涂層的燈具

搪瓷被覆又稱琺瑯被覆，琺瑯被覆是用玻璃質材料在金屬制品表面形成一被覆層，然后在800。C左右進行燒制而成。鐵、銅、鋁、不銹鋼以及金、銀都可被覆琺瑯。（3）搪瓷被覆（琺瑯）技術表面經涂飾搪瓷涂層的燈具搪3、其它面飾工藝表面鍛打使用不同形狀的錘頭在金屬表面進行鍛打，從而形成不同形狀的點狀肌理。表面拋光利用機械或手工以研磨材料將金屬表面磨光的方法。表面拋光分為磨光、鏡面、絲光、噴砂等效果。表面蝕刻利用化學酸進行腐蝕而得到的一種斑駁、滄桑的裝飾效果。（1）金屬的肌理加工3、其它面飾工藝表面鍛打（1）金屬的肌理加工產品造型材料與工藝金屬概述課件噴砂精拋精拋鏡面拋肌理加工應用噴砂精拋精拋鏡面拋肌理加工應用噴砂精拋精拋拉絲工藝精細機加工噴砂精拋精拋拉絲工藝精細機加工（2）層壓塑料薄膜

如鋁塑板

（3）熱浸涂層

金屬材料熱浸鍍金屬保護層的方法。將去油污后的制品，浸漬于液態(tài)金屬中，經短時間取出后就在制品表面沾上一薄膜金屬保護層。

工業(yè)上被廣泛采用的熱浸鍍金屬有：Sn、Zn、Al、Pb等，

例如，罐頭盒材料—馬口鐵，即低碳鋼鐵皮。經熱浸鍍金屬錫Sn后，得到熱鍍錫層，具有很好的耐蝕能力。又如，白鐵皮、白鐵絲，經熱鍍鋁后形成具有極好的抗氧化能力的鋁層。（2）層壓塑料薄膜

如鋁塑板

（3）熱浸涂層

實驗一：“容器的設計”工作量要求：１\幅面為A3的展示版面（包括構思草圖、產品效果圖、產品使用說明等內容）２\１:１產品實物模型。實驗一：“容器的設計”工作量要求：造型材料：金屬線材為主成形工藝：以固態(tài)成形為主材料連接：以釬焊為主表面處理：涂覆著色（噴漆）造型材料：金屬線材為主謝謝！謝謝！演講完畢，謝謝觀看！演講完畢，謝謝觀看！什么是金屬材料？金屬材料是金屬及其合金的總稱。具體講，就是鋼、鐵、有色金屬及它們的合金。它仍是現(xiàn)代產品設計中的一大主流材質。什么是金屬材料？金屬材料是金屬及其合金的總稱。具體講，就是鋼金屬材料有色金屬材料黑色金屬材料純鐵鋼輕金屬材料重金屬材料分類鑄鐵C≤0.02%C≥2.11%≤4.5g/cm3＞4.5g/cm3一、常用金屬材料的分類金屬材料有色金屬材料黑色金屬材料純鐵鋼輕金屬材料重金屬材料分鐵有哪些種類？生鐵——是煉鋼原料，碳含量大于2％，含硅量不大于1.7%

。故硬而脆，斷口呈白色。鑄造生鐵——是鑄造材料，碳含量大于2.11％，硅含量為1.25-3.6%.碳多以石墨狀態(tài)存在。斷口呈灰色。

熟鐵——降碳至小于0.4％就成了純鐵，也叫熟鐵。熟鐵很軟。工業(yè)純鐵——C≤0.02主要用作磁鐵芯鐵有哪些種類？生鐵——是煉鋼原料，碳含量大于2％，含硅量不大煉鐵過程鐵水先在高爐中從礦石中煉出來，這時候的鐵水含碳量和雜質都較高，常用來鑄成生鐵塊或直接送到轉爐去煉鋼，這種鐵水也可以進一步冶煉去掉些雜質（包括近一步脫碳）和使鐵三碳分解,，石磨狀態(tài)析出，用作澆鑄鑄件（鑄鐵）。煉鐵過程鐵水先在高爐中從礦石中煉出來，這時候的鐵水含碳如何煉鋼？鐵水進一步冶煉降碳，含碳量進一步降低就成了鋼。鋼中也常加入其他合金元素，通過冶煉調節(jié)鋼中的合金元素（包括碳）的比例關系，就煉成了各種型號的鋼，這種過程就是煉鋼。如何煉鋼？鐵水進一步冶煉降碳，含碳量進一步降低就成了二、鑄鐵鑄鐵是碳含量大于2.11%、并常含有較多的硅、錳、硫、磷等元素的鐵碳合金。鑄鐵的生產設備和工藝簡單，價格便宜，并具有許多優(yōu)良的使用性能和工藝性能，所以應用非常廣泛，是工程上最常用的金屬材料之一。鑄鐵主要用于生產各種鑄件。如機床的床身、發(fā)動機的汽缸體、缸套、曲軸、凸輪軸；軋機的軋輥及機器的底座等。二、鑄鐵鑄鐵是碳含量大于2.11%、并常含有較多的硅、錳產品造型材料與工藝金屬概述課件產品造型材料與工藝金屬概述課件產品造型材料與工藝金屬概述課件1、鑄鐵的分類（按石墨化程度分類）（1）灰口鑄鐵：碳主要以石墨形式存在，應用廣泛。（2）白口鑄鐵：碳主要以Fe3C形式存在。（很少應用）

1、鑄鐵的分類（按石墨化程度分類）2、灰口鑄鐵的分類：（以石墨形態(tài)分類）（1）灰鑄鐵：（石墨為片狀）成分：C：2.5—4.0%，Si：1.0—2.5%，少量Mn,S,P等。性能：抗壓不抗拉；耐磨、消振性好；牌號：HT+數(shù)字→表示最低抗拉強度。如：HT150、HT250應用：機床床座，床身、工作臺；汽車拖拉機的汽缸、汽缸套等。2、灰口鑄鐵的分類：（以石墨形態(tài)分類）（2）球墨鑄鐵（石墨為球狀）成分：C：3.8—4.0%，Si：2.0—2.8%，Re:0.03—0.05%性能：良好的抗拉強度，彎曲疲勞強度，塑性、韌性；優(yōu)異的鑄造性。（可熱處理或合金化）；應用：汽車拖拉機底盤零件；閥體、閥蓋；機油泵齒輪；代替中碳鋼制造柴油機、汽油機曲軸、連桿、車床主軸。（2）球墨鑄鐵（石墨為球狀）牌號：QT+數(shù)字-數(shù)字球鐵抗拉強度延伸率

如：QT400-15、QT600-3、QT800-2。牌號：QT+數(shù)字-數(shù)字（3）可鍛鑄鐵：成分：C：2.4—2.8%；Si：1.2—2.0%；少量Mn,S,P等元素。應用：形狀復雜、承受沖擊載荷的薄壁零件。（汽車的前后輪殼，減速器的外殼等）牌號：KT(Z)+數(shù)字-數(shù)字KT鐵素體型可鍛鑄鐵，KTZ珠光體型抗拉強度延伸率

如KT350-10、KTZ600-3性能：介于灰鑄鐵和球墨鑄鐵之間。（3）可鍛鑄鐵：應用：形狀復雜、承受沖擊載荷的薄壁零件。（汽三、鋼材料分類鋼碳鋼合金鋼按含碳量分類：低碳鋼、中碳鋼、高碳鋼按鋼的品質分類：普通碳素鋼、優(yōu)質碳素鋼按用途分類：碳素結構鋼、碳素工具鋼臺金結構鋼：低合金高強度鋼、合金滲碳鋼、合金調質鋼、合金軸承鋼合金工具鋼：刃具鋼、量具鋼、模具鋼特殊用途鋼：不銹鋼、耐熱鋼、耐磨鋼等三、鋼材料分類鋼碳鋼合金鋼按含碳量分類：低碳鋼、中碳鋼、高碳1、碳鋼碳鋼：以鐵、碳為主要成分的合金。1、碳鋼碳鋼的分類和牌號按含碳量分類低碳鋼（C<0.25%)中碳鋼(0.3%<C<0.6)高碳鋼(C>0.6)按質量分類普通碳素鋼S<0.035％P<0.035%優(yōu)質碳素鋼S<0.030%P<0.030%高級優(yōu)質碳素鋼S<0.02%P<0.03%按硫磷雜質含量而定硫磷雜質含量越少，鋼的質量越高！碳鋼的分類和牌號按含碳量分類低碳鋼（C<0.25%)按質按用途分類碳素結構鋼：用于制造工程構件和機器零件的鋼，如橋梁、船舶以及建筑用鋼，齒輪、軸、連桿等，通常是低碳鋼、中碳鋼。碳素工具鋼：用于制造各種刃具、量具、模具等，如手工鋸鋸條、游標卡尺、冷作模具等，一般為高碳鋼。按用途分類2、合金鋼許多工業(yè)產品對材料提出了更高的要求，如更高的強度，抗高溫、高壓、低溫，耐腐蝕、磨損以及其它特殊物理、化學性能的要求。碳鋼已不能完全滿足要求。為了提高鋼的性能，在鐵碳合金中特意加入合金元素。所獲得的鋼種稱為合金鋼。2、合金鋼合金鋼的分類合金鋼的分類合金結構鋼合金工具鋼特殊性能鋼合金鋼的分類合金鋼的分類合金結構鋼（1）合金結構鋼合金結構鋼的分類：低合金結構鋼、合金滲碳鋼、合金調質鋼、合金彈簧鋼、軸承鋼等。（1）合金結構鋼（2）合金工具鋼工具鋼的服役條件及性能要求（以車刀為例）服役條件A：刀刃與工件之間發(fā)生劇烈的摩擦，造成嚴重的磨損B:刀刃部分溫度高（高速切削時，溫度達600度）C:沖擊與振動（進刀）失效形式：磨損，刀刃崩缺，刀具折斷性能要求：高硬度；紅硬性；一定強度、塑性、韌性（2）合金工具鋼冷作模具鋼:

實際溫度不超過200-3000C工作條件及要求：負荷重、模具形狀復雜，要求模具材料變形小、耐磨性高、有一定的韌性。材料中含Cr較高，常用的有：Cr12MoV（傳統(tǒng)）、7Cr7Mo3VSi(新鋼種）。熱作模具：型腔表面溫度可達6000C。常用的材料是5CrNiMo（傳統(tǒng)）、35Cr3Mo3W2V(新鋼種）等。冷作模具鋼:實際溫度不超過200-3000C（3）特殊性能鋼不銹鋼、耐熱鋼、耐磨鋼（3）特殊性能鋼常用不銹鋼不銹鋼按正火狀態(tài)的組織可分為馬氏體不銹鋼、鐵素體不銹鋼和奧氏體不銹鋼。常用不銹鋼①馬氏體型不銹鋼成分：Wc：0.1—1.0%，WCr:12—18%牌號：1Cr13,2Cr13，3Cr13,4Cr13,性能和應用：1Cr13,2Cr13：鋼耐蝕性較好，且有較好的機械性能，用于汽輪機葉片（1Cr13,2Cr13稱為葉片鋼），結構架、螺栓、螺帽等。3Cr13,4Cr13：強度和耐磨性提高，但耐蝕性降低。用于醫(yī)療工具、量具、刃具、滾珠軸承。①馬氏體型不銹鋼不銹鋼船用螺旋槳

不銹鋼剪刀

不銹鋼船用螺旋槳不銹鋼剪刀②鐵素體型不銹鋼成分：Wc≤0.15%，，這類鋼的鉻質量分數(shù)為17%～30%，牌號：1Cr17、1Cr17Ti等性能：耐蝕性比Cr13型鋼更好，強度較低、塑性很好，可用形變強化提高強度。應用：用作耐蝕性要求很高而強度要求不高的構件，如化工設備、容器和管道等。②鐵素體型不銹鋼③奧氏體型不銹鋼（用量最多，占65—70%；）典型成分：Wc:<0.12%；WCr；18%；WNi；8%；(稱為18-8不銹鋼）牌號：1Cr18Ni9、1Cr18Ni9Ti性能：耐蝕性很好，強度、硬度低，無磁性,塑性、韌性和耐蝕性比Cr13型更好。高塑性、高的低溫韌性、高的加工硬化能力、焊接性能好、無磁性及高的耐腐蝕性。應用：化工行業(yè)居多，抗磁儀表、醫(yī)療器械等。③奧氏體型不銹鋼（用量最多，占65—70%；）1Cr18Ni9Ti不銹鋼表帶不銹鋼容器1Cr18Ni9Ti不銹鋼表帶不銹鋼容器3、鋼材由塑性加工和用冷彎焊接生產的原材料，主要有鋼板、鋼管、型鋼和鋼絲。3、鋼材

四、有色金屬及其合金1、有色金屬（1）定義:除黑色金屬(鋼、鐵)以外的所有金屬。（2）分類：重金屬(密度＞3.5);Cu、Ni等。輕金屬(密度＜3.5);Al、Mg等。貴重金屬;Au金、Ag銀、Pt鉑等。稀有金屬;W鎢、Ti鈦、Ra鐳、Nb鈮等。半金屬;Si、Te碲、B硼等。四、有色金屬及其合金1、有色金屬產品造型材料與工藝金屬概述課件2、鋁及鋁合金鋁及鋁合金是工業(yè)用量最大有色金屬，由于其優(yōu)良特性，鋁及鋁合金在電氣工程、航空及宇航工業(yè)、一般機械和輕工業(yè)中都有廣泛的應用。2、鋁及鋁合金鋁及鋁合金有以下特點：

①密度小、比強度高

純鋁的密度為2.7g/cm3,僅為鐵的1/3。鋁合金的密度與純鋁相近。鋁合金（強化后）的強度與低合金高強鋼的強度相近，鋁合金比強度比一般高強鋼高得多。

②有優(yōu)良的物理、化學性能

鋁的導電性好，僅次于銀、銅和金，在室溫時的導電率約為銅的64%。鋁及鋁合金有相當好的抗大氣腐蝕能力，鋁及鋁合金磁化率極低，接近于非鐵磁性材料。

③加工性能良好

鋁及鋁合金(退火)的塑性很好，可以冷成形。切削性能也很好。超高強鋁合金成形后可通過熱處理獲得很高的強度。鑄鋁合金的鑄造性能極好。鋁及鋁合金有以下特點：

①密度小、比強度高

鋁合金的分類鋁合金變形鋁合金鑄造鋁合金不能熱處理強化鋁合金（防銹鋁合金）能熱處理強化鋁合金鋁純鋁硬鋁合金鍛鋁合金超硬鋁合金鋁合金的分類鋁合金變形鋁合金鑄造鋁合金不能熱處理強化鋁合金能飛機用座椅軌道及航空零件

鋁合金型材料鋁合金散熱器飛機用座椅軌道及航空零件鋁合金型材料鋁合金散熱器銅及銅合金具有下列性能：3、銅合金優(yōu)異的物理、化學性能

純銅導電性、導熱性極佳，銅合金的導電、導熱性也很好。銅及銅合金對大氣和水的抗蝕能力很高。銅是抗磁性物質。

良好的加工性能。

塑性很好，容易冷、熱成形；鑄造銅合金有很好的鑄造性能。

具有某些特殊機械性能

例如優(yōu)良的減摩性和耐磨性(如青銅及部分黃銅)，高的彈性極限和疲勞極限(如鈹青銅等)。

色澤美觀

銅及銅合金具有下列性能：3、銅合金銅及銅合金的分類銅合金軸承合金黃銅錫青銅銅純銅(紫銅)鋁青銅白銅鈹青銅普通黃銅特殊黃銅青銅特殊青銅銅及銅合金的分類銅合金軸承合金黃銅錫青銅銅純銅(紫銅)鋁純銅純銅呈紫紅色，常稱紫銅，銅的含量在99.9%以上。工業(yè)純銅分為四種：T1、T2、T3、T4。編號越大，純度越低。純銅用于制作電導體及配制合金。純銅的強度低,不宜作結構材料。純銅純銅呈紫紅色，常稱紫銅，銅的含量在99.9%黃銅（銅鋅合金）以鋅為主要合金元素的銅合金稱為黃銅。按照化學成分，黃銅分普通黃銅和特殊黃銅兩種。

普通黃銅：銅和鋅二元合金。用字母H表示，如H62,表示含銅量約為62%，含鋅量約為38%。

型號有：H96

H90

H85

H70

H68

H65

H63

H62

H59

特殊黃銅：在銅鋅合金中加入其他元素（如錫、鎳、錳、鉛、硅、鋁、鐵等）的合金，表示方法是在H后面加除鋅外的主要加入元素的符號及含量。如：HNi65-5表示銅含量約為：65%，鎳含量約為5%，其余量為鋅含量。黃銅（銅鋅合金）以鋅為主要合金元素的銅合金稱為黃產品造型材料與工藝金屬概述課件白銅（銅鎳合金）以鎳為主要合金元素的銅合金稱為白銅（在固態(tài)下，銅與鎳無限固溶）。也分為普通白銅和特殊白銅。普通白銅：銅和鎳的二元合金（即二元白銅）表示方法是用字母B加鎳的含量表示，如：B5表示鎳含量為約5%，其余約為銅含量。型號有：B0.6B19B25B30特殊白銅：即三元上的白銅加入的元素主要有鐵、錳鋅鋁。表示方法是加第二個主要元素符號及銅含量以外的成分數(shù)字組表示。如BMn3-12表示鎳含量約為3%，錳含量約為12%。白銅（銅鎳合金）以鎳為主要合金元素的銅合金稱為白性能：●有較好的強度和優(yōu)良的塑性，能進行冷、熱變形。冷變形能提高強度和硬度；

●抗蝕性很好；

●電阻率較高。用途：制造船舶儀器零件、化工機械零件及醫(yī)療器械、樂器、飾品等。性能：●有較好的強度和優(yōu)良的塑性，能進行冷、熱變形。冷變形青銅（銅錫合金）

青銅原指銅錫合金，常用的錫青銅中含錫在10％以下鑄造和機械性能好，曾用作制造大炮，故稱炮銅。壓力加工錫青銅，其牌號“Q”加錫元素和數(shù)字表示。鑄造錫青銅是以鑄錠供應，同樣在牌號前加“Z”字。如錫青銅，QSn1.5-0.2（0.2其它合金元素含量為0.2%）由于錫的價格較高，現(xiàn)在已經出現(xiàn)了多種無錫青銅，如硅青銅、鋁青銅等，可作為錫青銅的代替品?，F(xiàn)在的青銅定義是除以鋅（黃銅）和鎳（白銅）

銅合金以外的其他銅基合金。這些主要合金有鋁、硅、鉛、鈹、錳等。

青銅（銅錫合金）

青銅原指銅錫合金，常用的錫青銅中青銅品種多，應用廣。

青銅品種多，應用廣。

銅在工業(yè)設計中的應用電子、電工器材雕塑與工藝品日用品水管樂器電鍍材料與裝飾材料器皿、容器銅在工業(yè)設計中的應用電子、電工器材產品造型材料與工藝金屬概述課件產品造型材料與工藝金屬概述課件產品造型材料與工藝金屬概述課件產品造型材料與工藝金屬概述課件產品造型材料與工藝金屬概述課件產品造型材料與工藝金屬概述課件4、鎂

鎂是一種對于產品設計非常重要的金屬，因為它是日常應用中最輕的結構金屬。典型的壓力鑄造鑄件有飛機發(fā)動機部件、賽車車輪以及運動器械。鎂合金外殼筆記本電腦4、鎂鎂是一種對于產品設計非常重要的金屬，因為它是日

鋁鎂合金：鋁鎂合金一般主要元素是鋁，再摻入少量的鎂或是其它的金屬材料來加強其硬度。其導熱性能和強度尤為突出。鋁鎂合金質堅量輕、密度低、散熱性較好、抗壓性較強，能充分滿足3C產品高度集成化、輕薄化、微型化、抗摔撞及電磁屏蔽和散熱的要求。其硬度是傳統(tǒng)塑料機殼的數(shù)倍，但重量僅為后者的三分之一.而且，銀白色的鎂鋁合金外殼可使產品更豪華、美觀，而且易于上色，可以通過表面處理工藝變成個性化的粉藍色和粉紅色。缺點：鎂鋁合金并不是很堅固耐磨，成本較高，比較昂貴，而且成型比ABS困難(需要用沖壓或者壓鑄工藝)，所以筆記本電腦一般只把鋁鎂合金使用在頂蓋上，很少有機型用鋁鎂合金來制造整個機殼。鋁鎂合金：鋁鎂合金一般主要元素是鋁，再摻入少量的鎂或高熔點金屬鉻作為裝飾性的光潔電鍍金屬而為工業(yè)設計師所熟知，同時它也具有抗腐蝕性。鉻用于淬火鋼可增加其耐磨性和耐腐蝕性。Zippo纖巧經典鉻5、鉻高熔點金屬鉻作為裝飾性的光潔電鍍金屬而為工業(yè)設計師所熟知高熔點金屬鍍鉻手機鉻質Roller臺燈高熔點金屬鍍鉻手機鉻質Roller臺燈高熔點金屬6、鈦鈦用于外科植入片以及航海設備和化學設備。鈦片、鈦板在成形時會產生加工硬化。IBMThinkPad

Z60t筆記本高熔點金屬6、鈦鈦用于外科植入片以及航海設備和化學設鈦合金：鈦合金材質的可以說是鋁鎂合金的加強版，鈦合金與鎂合金除了摻入金屬本身的不同外，最大的分別之處，就是還滲入碳纖維材料，無論散熱，強度還是表面質感都優(yōu)于鋁鎂合金材質，而且加工性能更好，外形比鋁鎂合金更加的復雜多變。其關鍵性的突破是強韌性更強、而且變得更薄。就強韌性看，鈦合金是鎂合金的三至四倍。至于薄度，鈦合金厚度只有0.5mm，是鎂合金的一半，厚度減半可以讓筆記本電腦體積更嬌小。鈦合金唯一的缺點就是必須通過焊接等復雜的加工程序，才能做出結構復雜的筆記本電腦外殼，這些生產過程衍生出可觀成本，因此十分昂貴。鈦合金：鈦合金材質的可以說是鋁鎂合金的加強版，鈦合金與鎂五、金屬成形金屬成型分類五、金屬成形金屬成型分類液態(tài)狀體成型

液體狀態(tài)成型又稱鑄造，金屬受熱熔化并澆鑄到鑄型中。該工藝是一種獲得所需要的金屬工件的有效方法。塑性狀體成型塑性狀態(tài)成型(又稱鍛造)，棒料和預成形的零件被加熱到接近熔點溫度，使得它們容易變形。各種鍛造工藝通常勞動強度較大，但這一工藝的優(yōu)點是提高了零件的強度。固體狀體成型在固體狀態(tài)下，通常局限于板料、棒料和管材，并通常在室溫下進行。這些工藝通常勞動強度較大，但計算機控制加工和板料加工方面的新發(fā)展已經大大減少了時間和成本。液態(tài)狀體成型液體狀態(tài)成型又稱鑄造，金屬受熱熔化并澆鑄到1、液態(tài)金屬成形（鑄造）1、液態(tài)金屬成形（鑄造）適應性廣。適應鑄鐵，碳鋼，有色金屬等材料；鑄件大小，形狀和重量幾乎不受限制；壁厚1mm到1m。可復雜成形。適合形狀復雜，尤其是有復雜內腔的毛坯或零件。成本較低。與其它工藝方法相比，鑄造成型生產成本低，不足點：容易產生組織缺陷，力學性能偏低，質量不穩(wěn)定。因此，鑄件多數(shù)做為毛坯用。（1）鑄造工藝特點適應性廣。適應鑄鐵，碳鋼，有色金屬等材料；鑄件大小，形狀和重三個相關的概念鑄型模型型腔

帶有型芯的砂型示意圖型腔示意圖三個相關的概念鑄型模型型腔帶有型芯的砂型示產品造型材料與工藝金屬概述課件鑄造工藝的應用鑄造工藝的應用（2）鑄造設計原則

鑄件需要有拔模斜度，分模面應該簡單，不能過于復雜，同時不能位于拐角或邊緣處。設計要保持鑄件壁厚是均勻的或是均勻變化的，厚度的突變將改變冷卻速率并會導致翹曲變形、熱裂和收縮；同時，要考慮提供補償量。鑄件設計要避免有尖角和棱的出現(xiàn)，采用過渡曲線和圓角以確保金屬液的均勻流動。要避免有較大的平面，因為較大的平面趨向于產生翹曲變形并且常常導致表面缺陷。（2）鑄造設計原則鑄件需要有拔模斜度，分模面應該簡單，不能鑄造分類：一次鑄型消失模鑄造永久鑄型鑄造分類：一次鑄型一次鑄型（損耗型鑄模）砂型鑄造潮砂型

是把潮濕的砂子壓實在有木模樣或金屬兩半模的砂箱中。所裝配的鑄型可以帶型芯或無型芯，熔化金屬澆鑄到最終形成的型腔中，取出零件時鑄型即被破壞。干砂型主要用于大型、重型鑄件中，它比濕砂型更堅固。一次鑄型（損耗型鑄模）砂型鑄造一次鑄型（損耗型鑄模）砂型鑄造一次鑄型（損耗型鑄模）砂型鑄造一次鑄型（損耗型鑄模）

砂型鑄造自動化的鑄型制造砂型鑄造的鋼鑄件一次鑄型（損耗型鑄模）

自動化的鑄型制造砂型鑄造消失模鑄造熔模鑄造又稱失蠟鑄造．精密鑄造或整體型鑄造，其鑄型是由70%—80%的石膏和20%～30%的加強纖維制成的。熔模制造的鋁鑄件消失模鑄造熔模鑄造又稱失蠟鑄造．精密鑄造或整體工藝步驟A.用蠟制作所要鑄造零件的模型；B.附加橫澆道和澆口并把蠟模焊在澆注系統(tǒng)上制成蠟模組；C.在熔模組表面浸涂上涂層料,模組留有直澆道和澆口杯；D.當上涂層料固定后，熔模組被翻轉、培燒，熔化的蠟從鑄型中排出，留下一個空腔。熔模制造工藝示意圖工藝步驟A.用蠟制作所要鑄造零件的模型；熔模制造工機殼船舶配件機殼船舶配件熔模鑄造工藝的特點：1、可不考慮脫模問題，無分型面。2、鑄件形狀精度高，表面光潔，不必加工或少加工。3、能夠鑄造各種合金鑄件。4、適用于中小型、薄壁、復雜的鑄件，鑄件重量一般不超過25kg。5、熔模鑄造工序多，生產周期長。熔模鑄造工藝的特點：1、可不考慮脫模問題，無分型面。陶瓷殼型鑄造陶瓷型的制造方法可分為兩大類：一類是全部采用陶瓷漿料制造鑄型法；另一類就是采用底套（相當于砂型的背砂層）表面再灌陶瓷漿料以制陶瓷型的方法。

陶瓷殼型鑄造示意圖陶瓷殼型鑄造得到的零件陶瓷殼型鑄造陶瓷型的制造方法可分為兩大類：一類是全部采用陶瓷永久鑄型石墨型鑄造石墨型是用石墨加工的整體型，它是難熔材料并且不像金屬型那樣需要陶瓷涂料。使用的金屬通常是鋅合金，鑄件的重量從28.35g-4.54kg。用石墨型鑄造的零件永久鑄型石墨型鑄造石墨型是用石墨加工的整體型，它永久鑄型金屬型鑄造中鋁的重力填充金屬型鑄造金屬型通常是用鐵鑄成或是用各種不同的金屬機加工制成的。型芯可以是金屬的、砂子的或是砂殼的，鑄件材料限于鋁、鋅、某些黃銅、青銅或鉛。鑄型在型腔填充之前通常要涂一層陶瓷涂料。永久鑄型金屬型鑄造中鋁的重力填充金屬型鑄造金屬型金屬型鑄造工藝的特點：

1.鑄件的表面光潔度和尺寸精度均優(yōu)于砂型鑄件，且鑄件的組織結構致密，力學性能較高。

2.適用于中小型有色金屬（如鋁、銅、鎂及其合金）鑄件和鑄鐵鑄件的生產。金屬型鑄造工藝的特點：

1.鑄件的表面光潔度和尺寸精度均優(yōu)永久鑄型低壓鑄造在低壓鑄造中，金屬液2—7kg的空氣壓力下，從加熱坩堝中通過升液管被壓入鑄型