金屬工藝學(xué)緒論第一章匯編

1、課程的性質(zhì)、任務(wù)和要求課程的性質(zhì)、任務(wù)和要求如何學(xué)好本課程？如何學(xué)好本課程？即使天上掉餡餅，即使天上掉餡餅，也只有早起的人才能得到也只有早起的人才能得到要付出勞動(dòng)是否想學(xué)好本課程？是否想學(xué)好本課程？ 為了應(yīng)付考試為了應(yīng)付考試？ 記錄老師講課重點(diǎn)（經(jīng)常提到）記錄老師講課重點(diǎn)（經(jīng)常提到） 為了工作需要？為了工作需要？ 認(rèn)真讀懂教材和參考書(shū)認(rèn)真讀懂教材和參考書(shū) 為了擴(kuò)大知識(shí)面？為了擴(kuò)大知識(shí)面？ 廣泛涉及課外書(shū)籍、勤于思考廣泛涉及課外書(shū)籍、勤于思考 約約 定定v字跡工整、按時(shí)獨(dú)立完成作業(yè)字跡工整、按時(shí)獨(dú)立完成作業(yè)v課堂內(nèi)不吃東西課堂內(nèi)不吃東西v關(guān)閉通信等能夠發(fā)出聲音的工具關(guān)閉通信等能夠發(fā)出聲音的工具v

2、.v不遲到不遲到金屬材料金屬材料 導(dǎo)論導(dǎo)論1. 材料工業(yè)的重要程度o材料材料作為能制造有用物品的物質(zhì)，與能源能源和信息信息共同構(gòu)成了人類社會(huì)賴以生存與發(fā)展的基本資源，故材料、能源和信息材料、能源和信息并列為現(xiàn)代現(xiàn)代科學(xué)和現(xiàn)代文明的三大支柱科學(xué)和現(xiàn)代文明的三大支柱，而在這三者之間，材料又是最重要的基礎(chǔ)。 材料是人類生活與社會(huì)發(fā)展的主要物質(zhì)基礎(chǔ)物質(zhì)基礎(chǔ)，其品種、數(shù)量和質(zhì)量是人類文明和社會(huì)進(jìn)步程度的標(biāo)志。1. 材料工業(yè)的重要程度 歷史學(xué)家把人類社會(huì)的發(fā)展按其使用的材料類型劃分為、，而今正處于的新時(shí)代。我國(guó)是世界上最早發(fā)現(xiàn)和使用金屬的國(guó)家之一商朝的青銅器春秋戰(zhàn)國(guó)的鐵器人工合成材料我國(guó)古代在金屬工藝學(xué)方

3、面的成就 青銅的冶鑄技術(shù)越王勾踐劍金金 屬屬M(fèi)etal復(fù)合材料復(fù)合材料Composites陶陶 瓷瓷Ceramic高分子高分子Polymer2. 工程材料的分類工程材料的分類按屬性分類：按屬性分類：金屬材料陶瓷材料高分子材料復(fù)合材料2. 工程材料的分類工程材料的分類按功能：按功能：結(jié)構(gòu)材料功能材料生物材料智能材料信息材料按材料維度：按材料維度：三維塊體材料二維薄膜材料一維纖維材料零維納米材料材料類別不同，則性能不同、用途不同、成型材料類別不同，則性能不同、用途不同、成型的技術(shù)也不同。的技術(shù)也不同。材料、信息、能源稱為現(xiàn)代技術(shù)的三大支柱。材料、信息、能源稱為現(xiàn)代技術(shù)的三大支柱。 復(fù)合材料復(fù)合材料

4、工程材料工程材料金屬材料金屬材料陶瓷材料陶瓷材料高分子材料高分子材料3. 什么是金屬材料什么是金屬材料金屬材料金屬材料以金屬元素為主要成分、以金屬元素為主要成分、原子通過(guò)金屬鍵結(jié)合而成的一原子通過(guò)金屬鍵結(jié)合而成的一類固體材料。類固體材料。金屬材料金屬材料鐵合金：鋼、鑄鐵非鐵合金：銅、鋁、鈦、鎂及其合金公元前6000年：人類發(fā)明金屬冶煉1公元前4000年：古埃及人掌握煉銅技術(shù)1公元前2500年：中國(guó)人開(kāi)始使用鐵公元18世紀(jì)末：瓦特(JamesWatt,17361819，英國(guó)) 發(fā)明了蒸汽機(jī)以后，大量使用鐵軌 和鑄鐵管 ，鑄鐵的冶煉才走上工業(yè) 化生產(chǎn)的道路。從此，金屬材料在材料工業(yè)中就占有了統(tǒng)治性

5、的主導(dǎo)地位。4. 金屬材料的發(fā)展歷史金屬材料的發(fā)展歷史4. 金屬材料的發(fā)展歷史金屬材料的發(fā)展歷史1820年：（英）法拉第開(kāi)始研究合金鋼1839年：巴比特研制出軸承合金1856年：（德）貝斯麥在轉(zhuǎn)爐中將生鐵精煉成鋼1906年：泰勒和霍特研制出高速鋼1912年：（美）海恩茲發(fā)明鎢鉻鈷硬質(zhì)合金1923年：克虜伯公司發(fā)明鎢鈷硬質(zhì)合金1940年：（日）北圓一郎等發(fā)明特超硬鋁1948年：（美）米爾斯研制出球墨鑄鐵1959年：福特公司研制出TiC金屬陶瓷切削刀具（TiC-Ni-Mo合金）1970年：美國(guó)和瑞典研制出粉末高速鋼5. 金屬材料的優(yōu)越性金屬材料的優(yōu)越性 自20世紀(jì)50年代以后，高分子材料、先進(jìn)陶瓷

6、材料、復(fù)合材料迅速發(fā)展，開(kāi)始出現(xiàn)一些金屬材料的“代用品”。那么鋼鐵材料是否已經(jīng)進(jìn)入“夕陽(yáng)”工業(yè)了哪？ 否。 金屬材料具有其他材料不能完全取代的獨(dú)特性質(zhì)和使用性能。金屬材料金屬材料高高 模模 量量高高 韌韌 性性高高 磁磁 性性高高 導(dǎo)電導(dǎo)電 性性6. 金屬材料的研究現(xiàn)狀金屬材料的研究現(xiàn)狀當(dāng)前，金屬材料的研究領(lǐng)域包括： 高純材料優(yōu)異的軟磁性、良好的耐腐蝕性、高殘余電阻率，用于高真空容器、核反應(yīng)堆等。 高強(qiáng)度材料可減輕重量，用于航空航天、深海潛艇、原子能等領(lǐng)域。 超易切削鋼提高刀具壽命30倍，降低成本、節(jié)約能源。 硬質(zhì)合金與金屬陶瓷高硬度、高耐磨性、耐高溫、抗氧化，用于刀具、磨具、軋輥、軸承等領(lǐng)域

7、。1. 高溫合金與難熔合金超過(guò)1300有很高強(qiáng)度，用于飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)等。6. 金屬材料的研究現(xiàn)狀金屬材料的研究現(xiàn)狀6. 金屬基復(fù)合材料高比強(qiáng)度、高比彈性模量，用于航空航天等領(lǐng)域。7. 共晶合金定向凝固材料超高溫下呈現(xiàn)更高強(qiáng)度，用于制造渦輪葉片等。8. 金屬非晶及微晶材料通過(guò)快速冷凝而得到，如金屬玻璃、金屬微晶材料。前者具有超耐腐蝕性、高磁導(dǎo)率、低熱脹系數(shù)等，用于變壓器鐵心；后者具有高強(qiáng)度、高韌性、高抗疲勞斷裂性等。9. 金屬間化合物原子按照金屬健與部分共價(jià)鍵結(jié)合，高溫強(qiáng)度高、抗氧化性好、彈性模量高、密度低，應(yīng)用于多領(lǐng)域。10. 納米金屬材料顆粒徑100nm的金屬材料，具有超導(dǎo)性。用于電子工業(yè)、原子

8、能工業(yè)、航空航天工業(yè)、化學(xué)工業(yè)等。毛坯選擇毛坯選擇車削車削傳統(tǒng)的有傳統(tǒng)的有現(xiàn)代的有現(xiàn)代的有有液態(tài)成形毛坯有液態(tài)成形毛坯塑性成形毛坯塑性成形毛坯連接成形毛坯連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車削、刨車削、刨 削、銑削削、銑削拉削、鏜削、磨削等拉削、鏜削、磨削等數(shù)控加工、電火花加工、數(shù)控加工、電火花加工、激光加工等特種加工方法激光加工等特種加工方法機(jī)械加機(jī)械加工方法工方法 一個(gè)具體零件的加工往往可用一個(gè)具體零件的加工往往可用多種不同的加工多種不同的加工方法方法，而每種加工方法所能達(dá)到的加工精度、加工，而每種加工方法所能達(dá)到的加工精度、加工質(zhì)量、加工范圍、加工效率是不同的。質(zhì)量

9、、加工范圍、加工效率是不同的。 預(yù)先熱處理預(yù)先熱處理： 為使切削加工能順利進(jìn)行，可通過(guò)為使切削加工能順利進(jìn)行，可通過(guò)預(yù)先熱處理調(diào)整硬度，為切削加工做好組織準(zhǔn)備。預(yù)先熱處理調(diào)整硬度，為切削加工做好組織準(zhǔn)備。最終熱處理：最終熱處理： 使材料的性能達(dá)到要求。使材料的性能達(dá)到要求。第一節(jié)第一節(jié) 高爐煉鐵高爐煉鐵2021-8-3/9:33:5625武鋼三燒武鋼三燒396m2鼓風(fēng)環(huán)式冷卻機(jī)鼓風(fēng)環(huán)式冷卻機(jī)知識(shí)要點(diǎn)知識(shí)要點(diǎn)1.說(shuō)出常見(jiàn)的鐵礦石及其主要成份；說(shuō)出常見(jiàn)的鐵礦石及其主要成份；2.知道煉鐵的原理及各流程的作用；知道煉鐵的原理及各流程的作用；3.正確寫(xiě)出煉鐵反應(yīng)的有關(guān)正確寫(xiě)出煉鐵反應(yīng)的有關(guān)化學(xué)方程式化學(xué)

10、方程式并進(jìn)行有關(guān)的并進(jìn)行有關(guān)的計(jì)算計(jì)算。一、常見(jiàn)的幾種鐵礦石一、常見(jiàn)的幾種鐵礦石黃鐵礦黃鐵礦菱鐵礦菱鐵礦磁鐵礦磁鐵礦主要成分主要成分 Fe3O4主要成分主要成分 Fe2O3赤鐵礦赤鐵礦 主要成分中的含鐵量主要成分中的含鐵量Fe:56 C:12 S:32 O:16主要成分主要成分FeCO3主要成分主要成分 FeS2常見(jiàn)的幾種鐵礦石的成分常見(jiàn)的幾種鐵礦石的成分黃鐵礦黃鐵礦主要成分主要成分 FeS2菱鐵礦菱鐵礦主要成分主要成分FeCO3磁鐵礦磁鐵礦主要成分主要成分 Fe3O4主要成分主要成分 Fe2O3赤鐵礦赤鐵礦70% 72% 48% 56%主要成分中的含鐵量主要成分中的含鐵量 要完成鐵的冶煉通常

11、考慮哪些要完成鐵的冶煉通?？紤]哪些主要方面的問(wèn)題？主要方面的問(wèn)題？冶煉原理冶煉原理；冶煉原料冶煉原料；冶煉裝置冶煉裝置(設(shè)備設(shè)備)等。等。 如何從鐵礦石中得到鐵呢如何從鐵礦石中得到鐵呢? 以以赤鐵礦赤鐵礦(主要成分主要成分Fe2O3)為例。為例。Fe2O3 FeCO高溫高溫在高溫下，可以用在高溫下，可以用CO從鐵礦石中從鐵礦石中還原出鐵。還原出鐵。焦炭焦炭:石灰石石灰石:一氧化碳一氧化碳鐵礦石鐵礦石:鐵鐵Fe2O3+ 3CO 2Fe + 3CO2 高溫高溫2021-8-3/9:33:5632高爐生產(chǎn)工藝流程2021-8-3/9:33:5633高爐結(jié)構(gòu)高爐結(jié)構(gòu)高爐是由耐火材料砌高爐是由耐火材料砌

12、筑而成筑而成豎式圓筒形爐豎式圓筒形爐體體，外有鋼板制成爐，外有鋼板制成爐殼加固密封，內(nèi)嵌冷殼加固密封，內(nèi)嵌冷卻器保護(hù)，爐子自上卻器保護(hù)，爐子自上而下依次分為而下依次分為爐喉、爐喉、爐身、爐腰、爐腹和爐身、爐腰、爐腹和爐缸爐缸五部分。爐缸部五部分。爐缸部分設(shè)有風(fēng)口、鐵口和分設(shè)有風(fēng)口、鐵口和渣口，爐喉以上為裝渣口，爐喉以上為裝料裝置和煤氣封蓋及料裝置和煤氣封蓋及導(dǎo)出管。導(dǎo)出管。AB氧化鐵氧化鐵一氧化碳一氧化碳石灰水石灰水二、實(shí)驗(yàn)室煉鐵：二、實(shí)驗(yàn)室煉鐵：右邊酒精燈右邊酒精燈的作用？的作用？實(shí)驗(yàn)開(kāi)始：實(shí)驗(yàn)開(kāi)始：先通一氧化碳先通一氧化碳再加熱再加熱實(shí)驗(yàn)結(jié)束：實(shí)驗(yàn)結(jié)束：先停止加熱先停止加熱繼續(xù)繼續(xù)通一氧化碳到試管冷卻通一氧化碳到試管冷卻實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：紅色固體變成黑色；澄清石灰水變渾濁。錄像錄像紅色固體變成黑色； 澄清石灰水變渾濁。寫(xiě)出反應(yīng)的化學(xué)方程式：寫(xiě)出反應(yīng)的化學(xué)方程式：Fe2O3+ 3CO 2Fe + 3CO2 高溫高溫還原劑？還原反應(yīng)？還原劑？還原反應(yīng)？高溫高溫條件下用條件下用一氧化碳一氧化碳把把鐵鐵從其從其氧化物氧化物中還原出來(lái)中還原出來(lái)Fe2O3+