设计材料及加工工艺.ppt

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1、设计材料及加工工艺08级工业设计专业水轮机整铸转轮“神舟”号载人飞船和长征系列运载火箭的燃料箱（全焊接铝合金结构）6.1 6.1 金属材料的固有特性金属材料的固有特性 （了解）（了解）6.2 6.2 金属材料的工艺特性金属材料的工艺特性 （掌握）（掌握）金属材料的成型加工金属材料的成型加工金属材料的热处理金属材料的热处理金属材料的表面处理技术金属材料的表面处理技术6.3 6.3 常用的金属材料常用的金属材料 （掌握）（掌握）产品造型设计中常用的黑色金属产品造型设计中常用的黑色金属产品造型设计中常用的有色金属产品造型设计中常用的有色金属6.4 6.4 金属材料在设计中的应用金属材料在设计中的应用

2、第六章第六章 金属材料及加工工艺金属材料及加工工艺本章内容及学习目标：本章内容及学习目标：6.1 6.1 金属材料的固有特性金属材料的固有特性 （掌握）（掌握）金属材料是金属及其合金的总称。具体讲，就是钢、铁、金属材料是金属及其合金的总称。具体讲，就是钢、铁、有色金属及它们的合金。它仍是现代产品设计中的一大有色金属及它们的合金。它仍是现代产品设计中的一大主流材质。主流材质。金属材料的特性表现在以下几个方面：金属材料的特性表现在以下几个方面：1.1.几乎都是具有晶格结构的固体，由金属键结合而成；几乎都是具有晶格结构的固体，由金属键结合而成；2.2.是电与热的良导体；是电与热的良导体；3.3.表面

3、具有金属所特有的色彩与光泽；表面具有金属所特有的色彩与光泽；4.4.具有良好的延展性；具有良好的延展性；5.5.可以与其他金属或非金属在熔融态下形成合金，以可以与其他金属或非金属在熔融态下形成合金，以改善金属的性能。改善金属的性能。6.6.除了贵金属之外，几乎所有金属的化学性能都较活除了贵金属之外，几乎所有金属的化学性能都较活泼，易氧化而生锈，产生腐蚀。故金属产品表面都要泼，易氧化而生锈，产生腐蚀。故金属产品表面都要进行保护处理。进行保护处理。6.2 6.2 金属材料的工艺特性金属材料的工艺特性 （掌握）（掌握）金属材料有良好的工艺性能，可通过各种变形手金属材料有良好的工艺性能，可通过各种变形

4、手段实现产品的各种造型。了解金属材料的工艺特段实现产品的各种造型。了解金属材料的工艺特性是设计师快速并可靠地实现设计构思的一个重性是设计师快速并可靠地实现设计构思的一个重要途径。要途径。6.2.1 6.2.1 金属材料的成型加工金属材料的成型加工 1.1.铸造工艺铸造工艺 2.2.塑性加工塑性加工 3.3.切削切削 4.4.焊接焊接1.1.铸造工艺铸造工艺定义：定义：指将熔融金属浇入到铸型腔后，冷却凝指将熔融金属浇入到铸型腔后，冷却凝固成为具有一定形状铸件的工艺方法。固成为具有一定形状铸件的工艺方法。分类：分类：铸造按铸型材料及浇注方式分为铸造按铸型材料及浇注方式分为砂型、砂型、熔模、金属型、

5、压力铸造等熔模、金属型、压力铸造等。常用的铸造材料：常用的铸造材料：铸铁、铸钢（含碳量低于铸铁、铸钢（含碳量低于0.65%0.65%的钢）、铸铝、铸铜等，通常根据不同的的钢）、铸铝、铸铜等，通常根据不同的使用目的、使用寿命和成本等方面来选用铸件使用目的、使用寿命和成本等方面来选用铸件材料。材料。铸造工艺特点铸造工艺特点（1 1）适适应应性性广广。适适应应铸铸铁铁，碳碳钢钢，有有色色金金属属等等材材料料；铸铸件件大大小小，形形状状和和重重量量几几乎乎不不受受限限制制；壁壁厚厚1mm1mm到到1m 1m。（2 2）可可复复杂杂成成形形。适适合合形形状状复复杂杂，尤尤其其是是有有复复杂杂内腔的毛坯或

6、零件。内腔的毛坯或零件。（3 3）成成本本较较低低。与与其其它它工工艺艺方方法法相相比比，铸铸造造成成型型生产成本低，生产成本低，（4 4）不不足足点点：容容易易产产生生组组织织缺缺陷陷，力力学学性性能能偏偏低低，质量不稳定。因此，铸件多数做为毛坯用。质量不稳定。因此，铸件多数做为毛坯用。砂型铸造：砂型铸造：砂型铸造俗称翻砂，用砂型铸造俗称翻砂，用砂粒制造铸型砂粒制造铸型进行铸造的进行铸造的方法；方法；砂型铸造的主要工序：砂型铸造的主要工序：制造铸模，制造砂铸型制造铸模，制造砂铸型（即砂型），浇注金属液，落砂、清理等（即砂型），浇注金属液，落砂、清理等砂型铸造工艺的特点：砂型铸造工艺的特点：适

7、用性强，几乎不受铸件形状、尺寸、重量及适用性强，几乎不受铸件形状、尺寸、重量及所用金属种类的限制；所用金属种类的限制；工艺设备简单，成本低，为铸造业广泛使用。工艺设备简单，成本低，为铸造业广泛使用。熔模铸造熔模铸造熔模铸造又叫熔模铸造又叫“失蜡铸造失蜡铸造”。先用蜡质材料制成。先用蜡质材料制成模型，然后在蜡模上涂挂耐火材料，经硬化后，模型，然后在蜡模上涂挂耐火材料，经硬化后，再将模型熔化排出成铸模进行铸造。再将模型熔化排出成铸模进行铸造。其延伸工艺其延伸工艺有陶瓷型铸造和壳型铸造有陶瓷型铸造和壳型铸造。熔模铸造工艺过程如。熔模铸造工艺过程如下：下：熔模铸造视频熔模铸造视频熔模铸造动画熔模铸造动

8、画过程要点：过程要点：a a）制作母模：）制作母模：母模是铸件的基本模样，用于制造母模是铸件的基本模样，用于制造压型。压型。母模的材料一般用木质、石膏。母模的材料一般用木质、石膏。b b）制作压型：）制作压型：压型是制造蜡模的铸型。压型是制造蜡模的铸型。用铝合金用铝合金或钢加工而成。或钢加工而成。过程：过程：用硅橡胶制作压型时，将母模均匀的刷上用硅橡胶制作压型时，将母模均匀的刷上一层硅橡胶，然后贴上一层纱布，反复五六次，一层硅橡胶，然后贴上一层纱布，反复五六次，视铸件的大小决定。外层用石膏固定，待硅橡胶视铸件的大小决定。外层用石膏固定，待硅橡胶模固化后，取出母模，即可翻制出硅橡胶模压型。模固化

9、后，取出母模，即可翻制出硅橡胶模压型。c c）制作蜡模：）制作蜡模：制造蜡模的材料有石蜡、蜂蜡、硬制造蜡模的材料有石蜡、蜂蜡、硬脂酸和松香等，常用脂酸和松香等，常用50%50%的石蜡和硬脂酸的混合的石蜡和硬脂酸的混合料。料。过程：过程：将熔化好的蜡料倒入压型内，同时不断的将熔化好的蜡料倒入压型内，同时不断的翻转压型，使蜡料均匀形成蜡模，待蜡模料冷却翻转压型，使蜡料均匀形成蜡模，待蜡模料冷却后便可从压型中取出，修毛刺后即得蜡模。后便可从压型中取出，修毛刺后即得蜡模。批量批量生产时将多个蜡模组装成蜡模组。生产时将多个蜡模组装成蜡模组。d d）制作型壳：）制作型壳：在蜡模上均匀地刷一层耐火涂料，在蜡

10、模上均匀地刷一层耐火涂料，洒一层耐火砂，使之硬化成壳。如此反复涂三四洒一层耐火砂，使之硬化成壳。如此反复涂三四次，便形成具有一定厚度的由耐火材料构成的型次，便形成具有一定厚度的由耐火材料构成的型壳（洒耐火砂应先细后粗）壳（洒耐火砂应先细后粗）e e）脱蜡：）脱蜡：将制作好的型壳放入炉中烘烤，将蜡模熔将制作好的型壳放入炉中烘烤，将蜡模熔化流出并回收，从而得到一个中空的型壳。化流出并回收，从而得到一个中空的型壳。f f）焙烧和造型：）焙烧和造型：将型壳进行高温焙烧，以增加型壳将型壳进行高温焙烧，以增加型壳强度。为进一步提高型壳强度，防止浇注时型壳强度。为进一步提高型壳强度，防止浇注时型壳变形或破裂

11、，可将型壳放在箱体中，周围用干砂变形或破裂，可将型壳放在箱体中，周围用干砂填充。填充。g g）浇注：）浇注：将型壳保持一定的温度，浇注金属溶液。将型壳保持一定的温度，浇注金属溶液。h h）脱壳：）脱壳：待金属液凝固后，去除型壳，切去浇口，待金属液凝固后，去除型壳，切去浇口，清理毛刺，获得所需铸件。清理毛刺，获得所需铸件。熔模铸造工艺的特点熔模铸造工艺的特点：1 1）可不考虑脱模问题，无分型面。）可不考虑脱模问题，无分型面。2 2）铸件形状精度高，表面光洁，不必加工或少）铸件形状精度高，表面光洁，不必加工或少加工。加工。3 3）能够铸造各种合金铸件。）能够铸造各种合金铸件。4 4）适用于中小型、

12、薄壁、复杂的铸件，铸件重）适用于中小型、薄壁、复杂的铸件，铸件重量一般不超过量一般不超过25Kg25Kg。5 5）熔模铸造工序多，生产周期长。）熔模铸造工序多，生产周期长。金属型铸造金属型铸造用金属材料制造铸型进行铸造的方法，又称永久用金属材料制造铸型进行铸造的方法，又称永久型铸造或硬型铸造。型铸造或硬型铸造。铸型常用的材料有铸铁、铸钢等材料制成。铸型常用的材料有铸铁、铸钢等材料制成。金属型铸造工艺的特点：金属型铸造工艺的特点：1 1）铸件的表面光洁度和尺寸精度均优于砂型铸件，）铸件的表面光洁度和尺寸精度均优于砂型铸件，且铸件的组织结构致密，力学性能较高。且铸件的组织结构致密，力学性能较高。2

13、 2）适用于中小型有色金属（如铝、铜、镁及其合）适用于中小型有色金属（如铝、铜、镁及其合金）铸件和铸铁铸件的生产。金）铸件和铸铁铸件的生产。金属型铸造视频金属型铸造视频压力铸造压力铸造简称压铸。在压铸机上，用压射活塞以较高的压简称压铸。在压铸机上，用压射活塞以较高的压力和速度将压室内的金属液（力和速度将压室内的金属液（液态或半液态液态或半液态）压）压射到模腔中，并在压力作用下使金属液迅速冷却射到模腔中，并在压力作用下使金属液迅速冷却凝固成铸件的方法。属于精密铸造。凝固成铸件的方法。属于精密铸造。压铸机压铸机 压铸生产中最基本的设备，压铸过程是通压铸生产中最基本的设备，压铸过程是通过它来实现的。

14、压铸机的种类很多，目前应用较过它来实现的。压铸机的种类很多，目前应用较多的是卧式冷压室压铸机。多的是卧式冷压室压铸机。压铸型压铸型 是压铸时所用的金属型，由定型、动型两是压铸时所用的金属型，由定型、动型两部分组成。定型固定在机架上；动型由合型机构部分组成。定型固定在机架上；动型由合型机构带动可沿水平方向移动，实现压铸型的开与合以带动可沿水平方向移动，实现压铸型的开与合以及压铸过程中的紧固。压铸型装有抽芯和顶出铸及压铸过程中的紧固。压铸型装有抽芯和顶出铸件的机构。件的机构。卧式冷压室压卧式冷压室压铸机铸机压铸工艺视频压铸工艺视频压铸工艺动画压铸工艺动画常见的压铸件常见的压铸件压铸工艺的特点：压铸

15、工艺的特点：1 1）铸件尺寸精确，表面光洁，组织致密，生产效铸件尺寸精确，表面光洁，组织致密，生产效率高。率高。2 2）适合生产小型、薄壁的复杂铸件，并能使铸件）适合生产小型、薄壁的复杂铸件，并能使铸件表面获得清晰的花纹、图案及文字等。表面获得清晰的花纹、图案及文字等。3 3）主要用于锌、铝、镁、铜及其合金等铸件的生）主要用于锌、铝、镁、铜及其合金等铸件的生产。产。离心铸造离心铸造离心铸造是将液态金属浇入沿垂直轴或水平轴离心铸造是将液态金属浇入沿垂直轴或水平轴旋转的铸型中，在离心力作用下金属液附着于旋转的铸型中，在离心力作用下金属液附着于铸型内壁，经冷却凝固成为铸件的铸造方法。铸型内壁，经冷却

16、凝固成为铸件的铸造方法。离心铸造视频离心铸造视频离心铸造的特点：离心铸造的特点：1 1）离心铸造的组件组织致密，力学性能好，可减离心铸造的组件组织致密，力学性能好，可减少气孔、夹渣等缺陷。少气孔、夹渣等缺陷。2 2）常用于制造各种金属的管形或空心圆筒形铸件，）常用于制造各种金属的管形或空心圆筒形铸件，也可制造其他形状的铸件，如：水泵叶轮、增加也可制造其他形状的铸件，如：水泵叶轮、增加器涡轮等。器涡轮等。2.2.金属塑性加工金属塑性加工（1 1）金属材料塑性加工的原理和特点：）金属材料塑性加工的原理和特点：金属塑性加工又称金属压力加工，是指在外力作金属塑性加工又称金属压力加工，是指在外力作用下使

17、金属坯料发生塑性变形，从而获得具有一用下使金属坯料发生塑性变形，从而获得具有一定形状、尺寸和机械力学性能的坯件或零件的加定形状、尺寸和机械力学性能的坯件或零件的加工方法，工方法，主要特点有：主要特点有：1 1）在成型的同时，还能改善材料的组织结构与形）在成型的同时，还能改善材料的组织结构与形态而引起性能的变化。态而引起性能的变化。2 2）不宜于加工脆性材料或形状复杂的制品。）不宜于加工脆性材料或形状复杂的制品。3 3）适于专业大规模生产，要用专门设备和工具）适于专业大规模生产，要用专门设备和工具（2 2）主要加工方法：）主要加工方法：金属材料塑性加工按加工方法有：锻造、轧制、挤金属材料塑性加工

18、按加工方法有：锻造、轧制、挤压、拔制和冲压加工。压、拔制和冲压加工。轧制轧制 体积成形体积成形 挤压挤压 拔制拔制 锻造锻造 冲压冲压 板料成形板料成形 弯曲弯曲 拉深拉深 胀形胀形 金属塑性加工分金属塑性加工分类锻造锻造是利用手锤、锻锤或压力设备上的模具对加热的是利用手锤、锻锤或压力设备上的模具对加热的金属坯料施力，是金属材料在不分离条件下产生金属坯料施力，是金属材料在不分离条件下产生塑性变形，以获得形状、尺寸和性能符合要求的塑性变形，以获得形状、尺寸和性能符合要求的零件。零件。为了使金属材料在高塑性下成型，通常锻造是在为了使金属材料在高塑性下成型，通常锻造是在热态下进行，因此锻造也称为热锻

19、。热态下进行，因此锻造也称为热锻。分类方法分类方法1：按成型是否使用模具：按成型是否使用模具锻造锻造自由锻自由锻模模 锻锻分类方法分类方法2：按加工方法分类：按加工方法分类锻造锻造手工锻造手工锻造机械锻造机械锻造自由锻自由锻自由锻是将金属坯料放在上、下砥铁之间，施以自由锻是将金属坯料放在上、下砥铁之间，施以冲击压力和静压力，使其产生变形的加工方法。冲击压力和静压力，使其产生变形的加工方法。模锻模锻模锻是将金属坯料放在具有一定形状的锻模模膛模锻是将金属坯料放在具有一定形状的锻模模膛内，施以冲击压力或静压力而使金属坯料产生变内，施以冲击压力或静压力而使金属坯料产生变形的加工方法。形的加工方法。手工

20、锻造手工锻造在现代金属装饰工艺中，仍常用手工锻造。即是在现代金属装饰工艺中，仍常用手工锻造。即是以手工锻打的方式，在金属板上锻锤出各种高低以手工锻打的方式，在金属板上锻锤出各种高低凹凸不平的浮雕效果。如图片所示的锻铜浮雕。凹凸不平的浮雕效果。如图片所示的锻铜浮雕。手工锻造工艺的工具有：手工锻造工艺的工具有：铁锤、铁锤、木锤、各种型号和形状的錾子、木锤、各种型号和形状的錾子、铁垫板、沙袋、汽油喷灯等。铁垫板、沙袋、汽油喷灯等。轧制轧制轧制的定义：轧制的定义：利用两个旋利用两个旋转轧辊的压力使金属坯料转轧辊的压力使金属坯料通过一个特定空间产生塑通过一个特定空间产生塑性变形，以获得所要求的性变形，以

21、获得所要求的截面形状并同时改变其组截面形状并同时改变其组织性能。织性能。通过轧制可将钢坯加工成通过轧制可将钢坯加工成不同截面形状的原材料不同截面形状的原材料，如圆钢、方钢、角钢、如圆钢、方钢、角钢、T T字字钢、工字钢、槽钢、钢、工字钢、槽钢、Z Z字钢、字钢、钢轨等。钢轨等。轧制加工方法：轧制加工方法：热轧热轧是将材料加热到再结晶温度以上进行轧制。是将材料加热到再结晶温度以上进行轧制。特点：特点：热轧变形抗力小，变形量大，生产效率高，热轧变形抗力小，变形量大，生产效率高，适合轧制较大断面尺寸，塑性较差或变形量较大适合轧制较大断面尺寸，塑性较差或变形量较大的材料。的材料。冷轧冷轧是在室温下对材

22、料进行轧制。是在室温下对材料进行轧制。特点：与热轧相比，冷轧产品尺寸精确，表面光特点：与热轧相比，冷轧产品尺寸精确，表面光洁，机械强度高。冷轧变形抗力大，变形量小，洁，机械强度高。冷轧变形抗力大，变形量小，适于轧制塑性好，尺寸小的线材、薄板材等。适于轧制塑性好，尺寸小的线材、薄板材等。轧制制热轧冷冷轧挤压挤压将金属放入挤压筒内，用强大的压力使坯料从将金属放入挤压筒内，用强大的压力使坯料从模孔中挤出，从而获得符合模孔截面的坯料或模孔中挤出，从而获得符合模孔截面的坯料或零件的加工方法。零件的加工方法。常用的挤压方法有常用的挤压方法有：正挤压、反挤压、复合挤：正挤压、反挤压、复合挤压、径向挤压。压、

23、径向挤压。冲压冲压又称板料冲压。在压力作用下利用模具使金属板又称板料冲压。在压力作用下利用模具使金属板料分离或产生塑性变形，以获得所需工件的工艺料分离或产生塑性变形，以获得所需工件的工艺方法。方法。冲压加工的分类：冲压加工的分类：按按冲压加工功能冲压加工功能分为冲裁加工和成型加工。分为冲裁加工和成型加工。冲裁加工又称为分离加工，包括冲孔、落料、冲裁加工又称为分离加工，包括冲孔、落料、修边、剪裁等。修边、剪裁等。成型加工是使材料发生塑性变形，包括弯曲、成型加工是使材料发生塑性变形，包括弯曲、拉深、卷边等。拉深、卷边等。按按冲压加工温度冲压加工温度分为热冲压和冷冲压。前者分为热冲压和冷冲压。前者适

24、合变形抗力高，塑性较差的板料；后者则在适合变形抗力高，塑性较差的板料；后者则在室温下进行，是薄板材常用的冲压方法。室温下进行，是薄板材常用的冲压方法。冲压加工的特点：冲压加工的特点：冲压加工生产效率高，产品尺寸均匀一致，表冲压加工生产效率高，产品尺寸均匀一致，表面光洁，可实现机械化、自动化，适合大批量面光洁，可实现机械化、自动化，适合大批量生产，成本低，广泛应用于航空、汽车、仪器生产，成本低，广泛应用于航空、汽车、仪器仪表、电器等工业部门和生活日用品的生产。仪表、电器等工业部门和生活日用品的生产。3.3.切削加工切削加工又称冷加工。利用切削刀具在切削机床上（或又称冷加工。利用切削刀具在切削机床

25、上（或用手工）将金属工件的多余加工量切去，以达用手工）将金属工件的多余加工量切去，以达到规定的形状、尺寸和表面质量的工艺过程。到规定的形状、尺寸和表面质量的工艺过程。按加工方式分为：按加工方式分为：车削、铣削、刨削、磨削、车削、铣削、刨削、磨削、钻削、镗削及钳工等，是最常见的金属加工方钻削、镗削及钳工等，是最常见的金属加工方法。法。4.4.焊接加工焊接加工焊接加工是充分利用金属材料在高温作用下易焊接加工是充分利用金属材料在高温作用下易熔化的特性，使金属与金属发生相互连接的一熔化的特性，使金属与金属发生相互连接的一种工艺，是金属加工的一种辅助手段。种工艺，是金属加工的一种辅助手段。常用的焊接方法

26、有熔焊、压焊和钎焊。常用的焊接方法有熔焊、压焊和钎焊。材料化学成分是影响材料焊接性的最基本因素。材料化学成分是影响材料焊接性的最基本因素。材料化学成分含量不同，其焊接性也不同。材料化学成分含量不同，其焊接性也不同。通常，低碳钢有良好的焊接性，高碳钢、高合金通常，低碳钢有良好的焊接性，高碳钢、高合金钢、铸铁和铝合金的焊接性较差，中碳钢则介钢、铸铁和铝合金的焊接性较差，中碳钢则介于两者之间。于两者之间。6.2.2 6.2.2 金属材料的表面处理技术金属材料的表面处理技术金属材料或制品的表面受到大气、水分、光照、金属材料或制品的表面受到大气、水分、光照、盐雾霉菌和其他腐蚀性介质等的浸蚀作用，会盐雾霉

27、菌和其他腐蚀性介质等的浸蚀作用，会引起金属材料或制品失光、变色、粉化或开裂，引起金属材料或制品失光、变色、粉化或开裂，从而遭到损坏。从而遭到损坏。金属材料表面处理及装饰的功效一方面是保护金属材料表面处理及装饰的功效一方面是保护作用，另一方面是装饰作用。作用，另一方面是装饰作用。1.1.金属材料的表面前处理金属材料的表面前处理2.2.金属材料的表面装饰技术金属材料的表面装饰技术1.1.金属材料的表面前处理金属材料的表面前处理在对金属材料或制品进行表面处理之前，应有前在对金属材料或制品进行表面处理之前，应有前处理或预处理工序，以使金属材料或制品的表面处理或预处理工序，以使金属材料或制品的表面达到可

28、以进行表面处理的状态。达到可以进行表面处理的状态。表面前处理的方法：表面前处理的方法：机械处理；机械处理；化学处理；化学处理；电化学处理电化学处理机械处理机械处理是通过切削、研磨、喷砂等加工清理制是通过切削、研磨、喷砂等加工清理制品表面的锈蚀及氧化皮等，将表面加工成平滑或品表面的锈蚀及氧化皮等，将表面加工成平滑或具有凹凸模样；具有凹凸模样；化学处理化学处理的作用主要是清理制品表面的油污、锈的作用主要是清理制品表面的油污、锈蚀及氧化皮等；蚀及氧化皮等；电化学处理电化学处理则主要用以强化化学除油和浸蚀的过则主要用以强化化学除油和浸蚀的过程，有时也可用于弱浸蚀时活化金属制品的表面程，有时也可用于弱浸

29、蚀时活化金属制品的表面状态。状态。2.2.金属材料的表面装饰技术金属材料的表面装饰技术金属材料表面装饰技术是保护和美化产品外观金属材料表面装饰技术是保护和美化产品外观的手段，主要分为的手段，主要分为表面着色工艺表面着色工艺和和肌理工艺肌理工艺。金属表面着色工艺金属表面着色工艺该工艺是采用化学、电解、物理、机械、热处该工艺是采用化学、电解、物理、机械、热处理等方法，使金属表面形成各种色泽的膜层、理等方法，使金属表面形成各种色泽的膜层、镀层或涂层。镀层或涂层。着色工艺方法：着色工艺方法：化学着色、电解着色、阳极氧化学着色、电解着色、阳极氧化着色、涂覆着色、珐琅着色、热处理着色、化着色、涂覆着色、珐

30、琅着色、热处理着色、传统着色技术传统着色技术 金属表面肌理工艺金属表面肌理工艺该工艺是通过锻打、刻划、打磨、腐蚀等工艺在该工艺是通过锻打、刻划、打磨、腐蚀等工艺在金属表面制作出肌理效果。金属表面制作出肌理效果。肌理工艺方法：肌理工艺方法：表面锻打、表面抛光、表面镶嵌、表面锻打、表面抛光、表面镶嵌、表面蚀刻表面蚀刻6.3 6.3 常用的金属材料常用的金属材料1.1.金属材料的分类金属材料的分类（1 1）按）按金属材料构成元素金属材料构成元素分为黑色金属材料和有分为黑色金属材料和有色金属材料。色金属材料。黑色金属材料黑色金属材料包括铁和以铁为基体的合金。如纯包括铁和以铁为基体的合金。如纯铁、碳钢、

31、合金钢、铸铁、铁合金等，简称钢铁铁、碳钢、合金钢、铸铁、铁合金等，简称钢铁材料。材料。黑色金属材料的特点：黑色金属材料的特点：钢铁材料资源丰富、冶炼钢铁材料资源丰富、冶炼加工较方便、生产率高、成本低、力学性能优良，加工较方便、生产率高、成本低、力学性能优良，在应用上最为广泛。在应用上最为广泛。有色金属有色金属包括铁以外的金属及其合金。常用的有包括铁以外的金属及其合金。常用的有金、银、铝及铝合金、铜及铜合金、钛及钛合金金、银、铝及铝合金、铜及铜合金、钛及钛合金等。等。（2 2）按金属材料主要性能和用途分为金属结构）按金属材料主要性能和用途分为金属结构材料和金属功能材料。材料和金属功能材料。（3

32、3）按金属材料加工工艺分为铸造金属材料、）按金属材料加工工艺分为铸造金属材料、变形金属材料和粉末冶金材料。变形金属材料和粉末冶金材料。（4 4）按金属材料密度分为轻金属（密度）按金属材料密度分为轻金属（密度4.5g/cm4.5g/cm3 3）和重金属（密度）和重金属（密度 4.5g/cm4.5g/cm3 3 ）。）。钢铁材料（黑色金属材料）钢铁材料（黑色金属材料）工业上应用最广泛的金属材料是钢铁材料，其工业上应用最广泛的金属材料是钢铁材料，其产量约占金属材料总产量的产量约占金属材料总产量的90%90%以上。根据含以上。根据含碳量多少，钢铁材料可分为三大类：碳量多少，钢铁材料可分为三大类：工业纯

33、铁：工业纯铁：应用较少应用较少钢：钢：广泛应用于各个领域广泛应用于各个领域铸铁：铸铁：常用的有灰口铸铁、可锻铸铁和球墨常用的有灰口铸铁、可锻铸铁和球墨铸铁铸铁钢的分类钢的分类碳素钢碳素钢合金钢合金钢钢钢低碳钢（低碳钢（含碳量含碳量0.25%以下以下）中碳钢（中碳钢（含碳量含碳量0.25%0.6%）高碳钢高碳钢（含碳量（含碳量0.6%以上）按含碳量分类按含碳量分类碳素钢是一种用量大、用途广的金属碳素钢是一种用量大、用途广的金属材料，多制成不同规格的板材、管材、材料，多制成不同规格的板材、管材、型材、线材及铸件，广泛用于建筑、型材、线材及铸件，广泛用于建筑、桥梁、车辆、化工等各领域。桥梁、车辆、化

34、工等各领域。高合金钢高合金钢（总含量（总含量10%以上）以上）中合金钢中合金钢（总含量（总含量5%10%）低合金钢低合金钢（总含量（总含量5%以下）以下）按合金元素总含按合金元素总含量分类量分类合金钢：合金钢：以碳素钢为基础适量加入一种或几种合金元素的以碳素钢为基础适量加入一种或几种合金元素的钢，具有较高的综合机械性能和某些特殊的物理、化学性钢，具有较高的综合机械性能和某些特殊的物理、化学性能。能。有色金属材料有色金属材料常见的有色金属材料有常见的有色金属材料有铝及铝合金铝及铝合金和和铜及铜合铜及铜合金金。铝及铝合金工业用量最大的有色金属，是一种铝及铝合金工业用量最大的有色金属，是一种常用的现

35、代材料。常用的现代材料。铝铝的特性：的特性：具有较优良的特性。具有较优良的特性。纯铝密度小，约为纯铝密度小，约为2.7g/cm2.7g/cm3 3，相当于铜的三分之一，相当于铜的三分之一，属于轻金属。属于轻金属。铝的导电、导热性优良，仅次于铜。铝的导电、导热性优良，仅次于铜。具有很高的塑性，可进行各种塑性加工。具有很高的塑性，可进行各种塑性加工。纯铝为银白色，在大气中铝与氧的亲和力很大，能纯铝为银白色，在大气中铝与氧的亲和力很大，能形成一层致密的三氧化二铝膜，隔绝空气防止进一形成一层致密的三氧化二铝膜，隔绝空气防止进一步氧化，具有良好的抗氧性。步氧化，具有良好的抗氧性。铝合金的定义：铝合金的定

36、义：是以铝为基加入其他合金元素是以铝为基加入其他合金元素（铜、硅、镁、锌、锰、镍等）而组成的合金。（铜、硅、镁、锌、锰、镍等）而组成的合金。铝合金的特性：铝合金的特性：铝合金质轻、强度高，比强度值接近或超过钢；铝合金质轻、强度高，比强度值接近或超过钢；具有优良的导电、导热性和抗蚀性；具有优良的导电、导热性和抗蚀性；易加工，耐冲压，并且可阳极氧化成各种颜色。易加工，耐冲压，并且可阳极氧化成各种颜色。铝合金的分类：铝合金的分类：变形铝合金：变形铝合金：广泛用作工程结构材料、工业造型材广泛用作工程结构材料、工业造型材料和建筑装潢材料等。料和建筑装潢材料等。铸造铝合金：铸造铝合金：生产各种形状复杂，承

37、载不大，重量生产各种形状复杂，承载不大，重量较轻且具有一定耐蚀、耐热要求的铸件。较轻且具有一定耐蚀、耐热要求的铸件。铜及铜合金铜及铜合金铜及铜合金是历史上应用最早的有色金属，工铜及铜合金是历史上应用最早的有色金属，工业上常用的有紫铜、黄铜、青铜、白铜等。业上常用的有紫铜、黄铜、青铜、白铜等。纯铜具有玫瑰色，表面氧化后呈紫色，故又称纯铜具有玫瑰色，表面氧化后呈紫色，故又称紫铜。紫铜。纯铜的特性：纯铜的特性：质地柔软，有极好的延展性，具有良好的加工型和质地柔软，有极好的延展性，具有良好的加工型和焊接性；焊接性；易冷、热加工成形，可碾压成极薄的铜箔，拉制成易冷、热加工成形，可碾压成极薄的铜箔，拉制成

38、极细的铜丝；极细的铜丝；导电、导热性极好，仅次于银。导电、导热性极好，仅次于银。铜合金铜合金是以铜为基加入一定量的其他合金元素是以铜为基加入一定量的其他合金元素（锌、锡、铝、硅、镍等）而组成的合金。（锌、锡、铝、硅、镍等）而组成的合金。铜合金的分类：铜合金的分类：按按化学组成化学组成分为分为黄铜、青铜、白铜黄铜、青铜、白铜；按按加工方法加工方法分为变形铜合金和铸造铜合金；分为变形铜合金和铸造铜合金；黄铜（黄铜（Cu-ZnCu-Zn合金）：合金）：是锌为主要合金元素的铜合金。是锌为主要合金元素的铜合金。黄铜色泽美观，具有高贵的黄金般色泽，导电导热性强，黄铜色泽美观，具有高贵的黄金般色泽，导电导热

39、性强，耐腐蚀性能、机械性能和工艺性能良好，易于切削、抛耐腐蚀性能、机械性能和工艺性能良好，易于切削、抛光及焊接。光及焊接。白铜（白铜（Cu-NiCu-Ni合金）：合金）：是以镍为主要合金元素的铜合金，是以镍为主要合金元素的铜合金，色泽呈白色，质地较软，耐腐蚀性好。色泽呈白色，质地较软，耐腐蚀性好。镍含量的增加，白铜的强度、硬度、弹性和耐蚀性镍含量的增加，白铜的强度、硬度、弹性和耐蚀性等性能相应提高。等性能相应提高。青铜：青铜：除黄铜、白铜以外的其他铜合金统称为青铜，常用除黄铜、白铜以外的其他铜合金统称为青铜，常用的合金元素有锡、铝、硅、锰、铬等。的合金元素有锡、铝、硅、锰、铬等。根据合金元素种类，青铜分为根据合金元素种类，青铜分为普通青铜普通青铜和和特殊青铜特殊青铜。普通青铜是以锡为主要合金元素，含锡量为普通青铜是以锡为主要合金元素，含锡量为5%20%5%20%，又又称为称为锡青铜（锡青铜（Cu-SnCu-Sn合金），合金），其色泽呈青灰色，具有抗腐其色泽呈青灰色，具有抗腐蚀性。蚀性。特殊青铜泛指不含锡的青铜特殊青铜泛指不含锡的青铜，如铝青铜、铍青铜、锰青铜，如铝青铜、铍青铜、锰青铜等。大多数特殊青铜比普通青铜具有较高的机械性能、耐等。大多数特殊青铜比普通青铜具有较高的机械性能、耐磨性和耐蚀性。磨性和耐蚀性。6.4 6.4 金属材料在设计中的应用金属材料在设计中的应用意大利果盘