緒論一． 材料技術與成形工藝
材料：製造物品的物質（原材料）。
[物質生產活動是人類生存和社會發展的基礎，因此，材料和應用便成了人類社會發展和文明程序的重要標誌。]
我國在材料工藝方面為人類文明作出過傑出貢獻
六千多年前創造了以製陶術為代表的仰韶文化；隨後的陶瓷技術一直領先世界。
商周時期創造了青銅冶煉技術為
代表的青銅文化。
春秋以來創造了鐵器文化： 春秋中期（西元前475---770年）冶煉生鐵
戰國時期（西元前221---475年）生產可煅鑄鐵
西漢中期（西元前24---206年）出現煉鋼技術，國外18世紀英國人才發明。
公元299年生產徐美人刀（低碳鋼，刃部滲碳，淬火）
1960』s，人們把材料、能源、資訊並稱現代技術和現代文明的三大支柱。
1970』s人們把新型材料、資訊科技和生物技術並列為新技術革命的標誌。
1． 工程材料分類
按材料的成分組成分類最為普遍：
a.金屬材料金屬鍵結合，具有導電性，導熱性，高塑性和金屬光澤
b.高分子材料共價鍵結合為主，碳—氫為主元素，分子量＞500
c.陶瓷材料離子鍵結合為主，一種元素或多種元素與一種非金屬元素的化合物。具有熔點高，硬度高，化學穩定性高
d. 複合材料兩種或兩種以上不同材料的組合材料。
2． 成型工藝分類
材料加工工藝
二． 本課程在機類專業人才培養中的作用（為什麼要學）
1．課程的內容層次
課程體系與材料科學為基礎，以材料及成型工藝的選用為主線，內容結構上可分為材料與成型技術的基本原理，基本知識與工程應用三個層次。
基本原理主要明確三種關係：
1 材料的成分——組織、結構——使用效能的關係；
2 材料改性及強化工藝——成分——組織、結構——效能的關係
3 材料成型工藝——組織——效能的關係
基本知識包括五類問題：
1 各類工程材料的特點及應用；
2 材料改性工藝的特點及應用；
3 各類成型工藝的特點及應用；
4 零件失效分析及質量控制方法；
5 新材料的發展與新工藝進展。
工程應用包括零件的材料及成型工藝選擇方法和材料及改性成型分析。
2．課程的學習目的
以齒輪為例：一對齒輪在工作狀態下
相互摩擦 --→ 磨損 --→ 高硬度 --→ 高碳鋼
相互衝擊 --→ 斷裂 --→ 高韌性 --→ 低碳鋼
滲碳表層高碳，高硬度
心部低碳，高韌性
設計及失效分析→效能要求----→選材及改性。
①培養合理選擇材料的初步能力；
②培養正確確定加工方法的能力。
三． 課程的特點與學習方法（怎麼學）
特點：① 專業技術基礎課。——不深入
② 實踐性強。——聯絡實際，抓應用
③ 材料、加工工藝方法種類多。——抓特點，抓比較
方法：① 記
② 抓主線成分——組織，結構——使用效能
工藝——組織，結構——使用效能
即乙個中心兩條線
③ 抓比較
4 及時複習，歸納，總結
第一章工程材料的效能
教學內容
1、1、材料的使用效能
材料的效能是材料的本質屬性。涉及的知識領域比較寬，在工程方面，與材料改性、選材和應用密切相關的主要效能指標概括如下：
一．力學效能
1. 剛度：材料抵抗彈性變形的能力
2. 強度：材料在常溫，靜載下抵抗塑性變形或破壞的能力
3．塑性：材料受力時產生塑性變形而不斷裂的能力
4．韌性：材料抵抗衝擊力而不破壞的能力a== (j∕)
5．疲勞強度：材料在交變應力反覆作用下（一般》10次）不致發生斷裂的能力。
f .硬度：材料抵抗區域性壓入變形的能力
以上配以圖3、低碳鋼應力——應變曲線圖4 、幾種材料的疲勞曲線
圖5、衝擊試驗簡圖圖6、硬度試驗方法
二．物理效能
三．化學效能：
a.耐蝕性：材料抵抗各種介質侵蝕的能力
b.耐侯性：材料在陽光、空氣、雨水等自然因素作用下不發生性質變化或破壞的能力
c.高溫抗氧化性：材料在高溫下抵抗表面氧化的能力
1.2．工藝效能
1、 鑄造性：材料能否用鑄造方法製成優良效能鑄件的難易程度
2、 可焊性：材料能否用一般焊接方法焊成優良接頭的難易程度
3、 可鍛性：材料能否用壓力加工方法加工或成型的難易程度
4、 可切削性：材料是否易於進行各種切削加工的效能
第二章工程材料的結構
教學內容：
2．1．金屬的晶體結構
一、 基本概念
1、 晶體：原子有規則排列的固體特性
2、晶格 ：把晶體中原子抽象成點（陣點），用直接聯接陣點構成的空間格仔
3、晶胞：晶格中最基本的幾何單元
三個概念結合 1.8 介紹 [呂. p6 .]
二、 基本結構
1、體心立方 （bcc ， body centre cubic lattice）
致密度 k=×100﹪=68﹪，
特性 ：多數金屬高熔點，高硬度
2、 麵心立方 （ fcc face centre cubic lattice）
k = 74 ％ 特性： 高塑性 ，無磁性。
3、 密排六方 （cph , close packed hexagonal）
k = 74 ％ 特性 ： 低塑性（滑移系少）
介紹以上結構借助圖 1-9 ～ 11 [呂 p8—9 ]
三、 晶體缺陷（＊）
晶體內部原子排列不規則的部位稱為晶體缺陷，按其幾何形態可分為：
1、 點缺陷 （空位和間隙原子）
造成晶格畸變， 引起晶體內部能量公升高，使材料的強度、硬度、電阻率公升高。
2、線缺陷（位錯dislocation）
即錯位，有刃型位錯（見圖）和螺型位錯
位錯密度= 單位：或 cm
一般金屬 =10 ～ 10 cm ,形變或淬火金屬為10—10cm
3、 面缺陷 （晶界和晶界）
實際金屬都是多晶體，原子沿晶體不同位向排列（見圖）
相同位向排列的原子組成的空間稱為晶粒，晶粒之間交界稱為晶界。
晶粒內部存在的小尺寸、有位向差的小晶塊稱為亞晶粒，（晶粒中的小晶粒）
亞晶粒間的交界稱為亞晶界。
以上三種晶體缺陷借助圖1.介紹
4、 晶體缺陷對材料效能的影響，
當晶體缺陷密度極低時，材料強度高，
當晶體缺陷密度極高時，材料強度也高圖 1、材料強度δ與晶粒
缺陷密度的關係
因此，強化金屬的途徑有二：
a.減少晶體缺陷接近理想狀態，如單晶，晶須
b.增加晶體缺陷，如淬火，冷加工非晶態
2．2．合金的晶體結構
一、基本概念
1、合金：由兩種或兩種以上的元素（稱為組元）組成的具有金屬性質的物質稱為合金。
兩個組元組成的稱二元合金。三個組元稱三元合金。三個以上稱多元合金。
2、 相（phase）：合金中具有相同理化性質和晶體結構，並與系統中有介面分開的部分稱為相。合金中只有乙個相的稱單相合金，兩個相以上的稱多相合金。
3、 組織（microstructure）：在顯微鏡觀察下，乙個相或幾個相的組成物稱為組織。組織中只有乙個相稱單相組織，兩個相以上稱多相組織。
二． 基本相結構
1、 固溶體
定義：組元a.（溶劑），溶入其它組元（溶質b.c.…）仍然保持組元a晶體結構的固體稱為固溶體。
種類：a.間隙固溶體 ：＜0.59 溶質原子溶入溶劑晶格間隙
b.置換固溶體：＜0.59 溶質原子取代溶劑原子的部分位置
2、 金屬間化合物
定義：當合金中溶質濃度含量超過固溶體溶解度時析出的新相稱為化合物。
種類：a.正常價化合物遵守化合價規律的化合物，如mg2sn, mg2si等
b.電子化合物電子濃度＝＝，的化合物，
如cuzn , cu3al，等。
c.間隙化合物過渡族金屬元素與原子半徑較小的非金屬形成的化合物，vc , wc , fec，等。
3、合金的效能
2 固溶體與固溶強化：隨著溶質原子濃度增大，固溶體晶格畸度增大，從而導致固溶體強度和硬度公升高，塑韌性有所下降的現象。
固溶體在合金中的相對含量大，稱為基體相，化合物相對量較少稱為第二相。
機械工程材料及成型技術基礎
在實際應用中還要考慮比容材料受溫度等外界影響時，單位重量的 材料其容積的增減，即容積與質量之比 特別是對於在高溫環境下工作，或者在冷 熱交替環境中工作的金屬零件，必須考慮其膨脹效能的影響。3.4磁性 能吸引鐵磁性物體的性質即為磁性，它反映在導磁率 磁滯損耗 剩餘磁感應強度 矯頑磁力等引數上，從而可以...
工程材料及成型技術習題及答案
習題一工程材料的效能 1 由拉伸試驗可得出哪些力學效能指標?在工程上這些指標是如何定義的？2 說明 s，b，e g 1，k符號的意義和單位？3 在測定強度上 s和 0.2有什麼不同?4 在設計機械零件時常用哪兩種強度指標？為什麼?5 在何種服役條件下，屈服強度 抗拉強度 疲勞強度是設計中最有用的資料...
材料成型技術基礎講稿
鑄造 將液態金屬澆注到鑄型型腔中，待其冷卻凝固後，獲得一定形狀的毛坯或零件的方法。鑄造生產的特點 優點 零件的形狀複雜 工藝靈活 成本較低。缺點 機械效能較低 精度低 效率低 勞動條件差。分類 砂型鑄造 90 以上 特種鑄造 鑄件效能較好，精度低，效率高 我國鑄造技術歷史悠久，早在三千多年前，青銅器...