金属工艺学绪论.pptx

课程的性质、任务和要求性质：研究常用工程材料及其成形方法的综合性课程研究常用工程材料及其成形方法的综合性课程体现理论教学与实践环节密切结合的技术基础课程体现理论教学与实践环节密切结合的技术基础课程任务和要求：了解产品的制造过程了解产品的制造过程掌握常用工程材料的种类与性能，能初步选用掌握常用工程材料的种类与性能，能初步选用掌握材料成形的基本原理和工艺特点，能初步运用掌握材料成形的基本原理和工艺特点，能初步运用第1页/共38页如何学好本课程？即使天上掉馅饼，也只有早起的人才能得到要付出劳动第2页/共38页是否想学好本课程？为了应付考试？记录老师讲课重点（经常提到）为了工作需要？认真读懂教材和参考书为了扩大知识面？广泛涉及课外书籍、勤于思考 第3页/共38页约 定v字迹工整、按时独立完成作业v课堂内不吃东西v关闭通信等能够发出声音的工具v.v不迟到第4页/共38页金属材料 导论第5页/共38页1.材料工业的重要程度o材材料料作为能制造有用物品的物质，与能能源源和信信息息共同构成了人类社会赖以生存与发展的基本资源，故材材料料、能能源源和和信信息息并列为现现代代科科学学和和现现代代文文明明的的三三大大支支柱柱，而在这三者之间，材料又是最重要的基础。材料是人类生活与社会发展的主要物质基础，其品种、数量和质量是人类文明和社会进步程度的标志。第6页/共38页1.材料工业的重要程度历史学家把人类社会的发展按其使用的材料类型划分为石器时代、青铜时代、铁器时代，而今正处于人工合成材料的新时代。我国是世界上最早发现和使用金属的国家之一商朝的青铜器春秋战国的铁器人工合成材料第7页/共38页我国古代在金属工艺学方面的成就青铜的冶铸技术第8页/共38页第9页/共38页越王勾践剑第10页/共38页第11页/共38页金 属Metal复合材料Composites陶 瓷Ceramic高分子Polymer2.工程材料的分类按属性分类：金属材料陶瓷材料高分子材料复合材料第12页/共38页2.工程材料的分类按功能：结构材料功能材料生物材料智能材料信息材料按材料维度：三维块体材料二维薄膜材料一维纤维材料零维纳米材料材料类别不同，则性能不同、用途不同、成型的技术也不同。第13页/共38页材料、信息、能源称为现代技术的三大支柱。材料、信息、能源称为现代技术的三大支柱。复合材料复合材料工程材料工程材料金属材料金属材料陶瓷材料陶瓷材料高分子材料高分子材料第14页/共38页3.什么是金属材料金属材料以金属元素为主要成分、原子通过金属键结合而成的一类固体材料。金属材料铁合金：钢、铸铁非铁合金：铜、铝、钛、镁及其合金第15页/共38页公元前6000年：人类发明金属冶炼1公元前4000年：古埃及人掌握炼铜技术1公元前2500年：中国人开始使用铁公元18世纪末：瓦特(JamesWatt,17361819，英国)发明了蒸汽机以后，大量使用铁轨 和铸铁管，铸铁的冶炼才走上工业 化生产的道路。从此，金属材料在材料工业中就占有了统治性的主导地位。4.金属材料的发展历史第16页/共38页4.金属材料的发展历史1820年：（英）法拉第开始研究合金钢1839年：巴比特研制出轴承合金1856年：（德）贝斯麦在转炉中将生铁精炼成钢1906年：泰勒和霍特研制出高速钢1912年：（美）海恩兹发明钨铬钴硬质合金1923年：克虏伯公司发明钨钴硬质合金1940年：（日）北圆一郎等发明特超硬铝1948年：（美）米尔斯研制出球墨铸铁1959年：福特公司研制出TiC金属陶瓷切削刀具（TiC-Ni-Mo合金）1970年：美国和瑞典研制出粉末高速钢第17页/共38页5.金属材料的优越性 自20世纪50年代以后，高分子材料、先进陶瓷材料、复合材料迅速发展，开始出现一些金属材料的“代用品”。那么钢铁材料是否已经进入“夕阳”工业了哪？否。金属材料具有其他材料不能完全取代的独特性质和使用性能。金属材料高 模 量高 韧 性高 磁 性高 导电 性第18页/共38页6.金属材料的研究现状当前，金属材料的研究领域包括：1.高纯材料优异的软磁性、良好的耐腐蚀性、高残余电阻率，用于高真空容器、核反应堆等。2.高强度材料可减轻重量，用于航空航天、深海潜艇、原子能等领域。3.超易切削钢提高刀具寿命30倍，降低成本、节约能源。4.硬质合金与金属陶瓷高硬度、高耐磨性、耐高温、抗氧化，用于刀具、磨具、轧辊、轴承等领域。5.高温合金与难熔合金超过1300有很高强度，用于飞机发动机等。第19页/共38页6.金属材料的研究现状6.金属基复合材料高比强度、高比弹性模量，用于航空航天等领域。7.共晶合金定向凝固材料超高温下呈现更高强度，用于制造涡轮叶片等。8.金属非晶及微晶材料通过快速冷凝而得到，如金属玻璃、金属微晶材料。前者具有超耐腐蚀性、高磁导率、低热胀系数等，用于变压器铁心；后者具有高强度、高韧性、高抗疲劳断裂性等。9.金属间化合物原子按照金属健与部分共价键结合，高温强度高、抗氧化性好、弹性模量高、密度低，应用于多领域。10.纳米金属材料颗粒径100nm的金属材料，具有超导性。用于电子工业、原子能工业、航空航天工业、化学工业等。第20页/共38页毛坯选择毛坯选择车削传统的有传统的有现代的有现代的有有液态成形毛坯有液态成形毛坯塑性成形毛坯塑性成形毛坯连接成形毛坯连接成形毛坯粉末冶金成形粉末冶金成形型材等毛坯型材等毛坯车削、刨车削、刨 削、铣削削、铣削拉削、镗削、磨削等拉削、镗削、磨削等数控加工、电火花加工、数控加工、电火花加工、激光加工等特种加工方法激光加工等特种加工方法机械加工机械加工方法方法第21页/共38页 一个具体零件的加工往往可用一个具体零件的加工往往可用多种不同的加工多种不同的加工方法方法，而每种加工方法所能达到的加工精度、加工质，而每种加工方法所能达到的加工精度、加工质量、加工范围、加工效率是不同的。量、加工范围、加工效率是不同的。预先热处理预先热处理：为使切削加工能顺利进行，可通过为使切削加工能顺利进行，可通过预先热处理调整硬度，为切削加工做好组织准备。预先热处理调整硬度，为切削加工做好组织准备。最终热处理：最终热处理：使材料的性能达到要求。使材料的性能达到要求。第22页/共38页第一节 高炉炼铁第23页/共38页2023/5/5/19:23:5624武钢三烧396m2鼓风环式冷却机第24页/共38页知识要点1.说出常见的铁矿石及其主要成份；2.知道炼铁的原理及各流程的作用；3.正确写出炼铁反应的有关化学方程式并进行有关的计算。第25页/共38页一、常见的几种铁矿石黄铁矿菱铁矿磁铁矿主要成分 Fe3O4主要成分 Fe2O3赤铁矿 主要成分中的含铁量Fe:56 C:12 S:32 O:16主要成分FeCO3主要成分 FeS2第26页/共38页常见的几种铁矿石的成分黄铁矿主要成分 FeS2菱铁矿主要成分FeCO3磁铁矿主要成分 Fe3O4主要成分 Fe2O3赤铁矿70%72%48%56%主要成分中的含铁量第27页/共38页 要完成铁的冶炼通常考虑哪些要完成铁的冶炼通常考虑哪些主要方面的问题？主要方面的问题？冶炼原理；冶炼原料；冶炼装置(设备)等。第28页/共38页 如何从铁矿石中得到铁呢如何从铁矿石中得到铁呢?以以赤铁矿赤铁矿(主要成分主要成分Fe2O3)为例。为例。Fe2O3 FeCO高温高温在高温下，可以用在高温下，可以用CO从铁矿石中从铁矿石中还原出铁。还原出铁。第29页/共38页焦炭:石灰石:一氧化碳铁矿石:铁Fe2O3+3CO 2Fe+3CO2 高温高温第30页/共38页2023/5/5/19:24:2631高炉生产工艺流程第31页/共38页2023/5/5/19:24:2632高炉结构高炉是由耐火材料砌筑而成竖式圆筒形炉体，外有钢板制成炉壳加固密封，内嵌冷却器保护，炉子自上而下依次分为炉喉、炉身、炉腰、炉腹和炉缸五部分。炉缸部分设有风口、铁口和渣口，炉喉以上为装料装置和煤气封盖及导出管。第32页/共38页AB氧化铁一氧化碳石灰水二、实验室炼铁：第33页/共38页右边酒精灯的作用？实验开始：先通一氧化碳再加热实验结束：先停止加热继续通一氧化碳到试管冷却实验现象：实验现象：红色固体变成黑色；澄清石灰水变浑浊。录像第34页/共38页红色固体变成黑色；澄清石灰水变浑浊。写出反应的化学方程式：Fe2O3+3CO 2Fe+3CO2 高温高温还原剂？还原反应？高温条件下用一氧化碳把铁从其氧化物中还原出来第35页/共38页Fe2O3+3CO 2Fe+3CO2 高温高温 还原反应：还原反应：氧化物中的氧被夺去的反应。氧化物中的氧被夺去的反应。夺取氧的物质叫做夺取氧的物质叫做还原剂还原剂。失氧，失氧，被还原被还原我是我是还原剂还原剂！炼铁原理炼铁原理第36页/共38页炼铁高炉示意图炼铁高炉示意图三、工业炼铁三、工业炼铁1.原料原料:3.设备设备:高炉高炉铁矿石铁矿石焦炭焦炭石灰石石灰石2.原理原理:高温高温Fe2O3+3CO 2Fe+3CO2第37页/共38页感谢您的观看。第38页/共38页