机械工程材料与成型工艺知识点

"机械工程材料与成型工艺是制造业的核心技术！本课程系统讲解金属材料特性（铁碳合金、铝合金等）、成型工艺（铸造/焊接/塑性加工）及切削加工技术重点涵盖：金属晶体结构、铁碳相图等材料基础车铣磨削等机械加工方法CO₂焊/电弧焊等焊接技术冲压/锻造等塑性成形原理铸造合金熔炼与工艺设计课程融合材料科学与机械制造，帮助掌握从材料选择到零件成型的全流程知识体系" 。

机械工程材料与成型工艺知识点

• 课程概述📚
  • 课程性质及研究对象
    • 性质：综合性技术基础课
      • 研究工程材料及其成形工艺
    • 研究对象：常用工程材料的成形工艺方法
      • 金属液态成形、塑性成形、焊接、切削加工
  • 课程内容及特点📖
    • 内容：工程材料、金属液态成形、塑性成形、焊接、切削加工
      • 广泛涉及金属、高分子、无机非金属、复合材料等
    • 特点：内容广泛、实践性强、叙述多、无公式推导
  • 课程学习目标🎯
    • 了解常用工程材料的性能特点
      • 掌握各种成形工艺方法的原理、特点和适用范围
    • 具备选择材料、结构、加工方法的能力
      • 能进行零件的结构工艺性分析
  • 课程先修课📚
    • 工程图学
      • 看图、识图、绘图能力
    • 工程材料基本知识
      • 一定的实践知识
• 材料的种类与主要性能🔍
  • 材料的种类
    • 金属材料：钢铁合金、有色合金
      • 钢、铸铁、铜及其合金、铝及其合金等
    • 高分子材料：橡胶、塑料、纤维
      • 具有良好的弹性和塑性
    • 无机非金属材料：水泥、玻璃、耐火材料、陶瓷
      • 具有高硬度和耐高温性能
    • 复合材料：树脂基、金属基、陶瓷基
      • 结合多种材料优点
    • 功能材料：力学、物理、化学、生物、智能功能材料
      • 具有特殊功能和应用
  • 材料的主要性能
    • 使用性能：力学性能、物理性能、化学性能
      • 材料在外力、物理、化学作用下表现出的特性
    • 工艺性能：加工成形性能
      • 材料加工成形的难易程度
• 金属及合金的结构与结晶🔬
  • 金属的晶体结构
    • 晶体：原子有序排列，有固定熔点，各向异性
      • 体心立方晶格、面心立方晶格、密排六方晶格
    • 非晶体：原子无序排列，无固定熔点，各向同性
      • 如玻璃、沥青
  • 合金的结构
    • 固溶体：溶质原子溶入溶剂晶格
      • 置换固溶体、间隙固溶体
    • 金属化合物：合金各组成元素相互作用形成的物质
      • 硬度高、脆性大、强度低
  • 金属的结晶与同素异晶转变
    • 结晶过程：形核、长大
      • 过冷现象和过冷度影响结晶
    • 同素异晶转变：金属晶体结构随温度变化
      • 如Fe的同素异晶转变
• 铁碳合金🧪
  • 铁碳合金的基本组织
    • 铁素体：碳溶入αFe形成的固溶体
      • 良好塑性、韧性，硬度低
    • 奥氏体：碳溶入γFe形成的固溶体
      • 良好塑性，碳的最大溶解度为2.11%
    • 渗碳体：金属化合物，硬度高、塑性韧性差
    • 珠光体：铁素体和渗碳体的机械混合物
      • 良好综合力学性能
    • 莱氏体：奥氏体和渗碳体的机械混合物
      • 硬度高、脆性大
  • 铁碳合金相图
    • 平衡条件下合金系的成分、温度、组织、状态关系图
      • 用于研究合金系的成分、温度、组织、状态变化规律
• 常用金属材料🛠️
  • 碳钢与合金钢
    • 碳钢：低碳钢、中碳钢、高碳钢
      • 按碳质量分数分类
    • 合金钢：低合金钢、中合金钢、高合金钢
      • 按合金元素总量分类
  • 铜及铜合金
    • 纯铜：紫红色，面心立方晶格
      • 良好导电性、导热性、耐蚀性
    • 铜合金：黄铜、白铜、青铜
      • 根据化学成分不同分类
  • 铝及铝合金
    • 纯铝：银白色，面心立方晶格
      • 良好导电性、导热性，强度低
    • 铝合金：变形铝合金、铸造铝合金
      • 根据化学成分不同分类
  • 钛及钛合金
    • 纯钛：密度4.5g/cm³，熔点1667℃
      • 良好塑性，耐冲击性好
    • 钛合金：α型、β型、α+β型
      • 按退火组织分类
• 金属的液态成形💧
  • 液态成形（铸造生产）
    • 概念：液态金属浇注到铸型型腔中冷却凝固
      • 砂型铸造、特种铸造
  • 液态成形工艺基础
    • 充型能力与流动性
      • 影响充型能力的因素：合金化学成分、浇注条件等
    • 凝固与收缩
      • 凝固方式：逐层凝固、糊状凝固、中间凝固
      • 收缩：液态收缩、凝固收缩、固态收缩
  • 铸造合金及其熔炼
    • 铸铁件的生产
      • 灰口铸铁、球墨铸铁等
    • 铸造有色合金
      • 铸造铜合金、铸造铝合金等
• 金属的塑性成形🤸
  • 金属塑性成形（压力加工）
    • 概念：金属材料在外力作用下产生塑性变形
      • 轧制、挤压、拉拔、自由锻造、模型锻造、板料冲压
  • 金属塑性变形原理
    • 单晶体的塑性变形：滑移、孪晶
      • 靠位错移动实现
    • 多晶体的塑性变形：晶内变形、晶间变形
      • 晶粒细化提高力学性能
  • 塑性成形工艺方法
    • 自由锻造：单件、小批生产
      • 设备：锻锤、压力机
    • 模型锻造：成批、大量生产
      • 设备：蒸汽空气模锻锤
    • 板料冲压：薄板零件生产
      • 设备：冲床
• 材料的焊接成形🔥
  • 金属的焊接成形概念
    • 用加热、加压等工艺措施使两分离表面产生原子间结合
      • 熔化焊、压力焊、钎焊
  • 焊接成形的特点
    • 接头牢固、密封性好
      • 可化大为小、以小拼大
  • 常用焊接成形方法
    • 焊条电弧焊：设备简单、应用灵活
      • 焊接冶金过程与电焊条选择
    • 埋弧焊：生产率高、质量稳定
      • 适用于长直焊缝和大批量生产
    • 气体保护焊：CO₂气体保护焊成本低、生产率高
      • 适用于各种空间位置的焊接
• 切削加工的基础知识⚙️
  • 切削运动与切削要素
    • 切削运动：主运动、进给运动
      • 切削层公称面积与切削力关系
  • 金属切削刀具
    • 刀具角度：主偏角、副偏角、刃倾角
      • 影响切削力、切削热和刀具寿命
  • 零件表面的加工方法
    • 机械加工：车削、铣削、磨削等
      • 根据加工表面特点和产量选择加工方案
    • 特种加工：电火花加工、激光加工等
      • 适用于难加工材料和复杂形状零件