金屬工藝在制造業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用與地位

姓名：楊盈輝學(xué)號0805276015班級：08機(jī)電一班【摘要】：本篇匯聚總結(jié)了金屬工藝學(xué)在制造業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用與地位，體現(xiàn)新工藝、新材料、新技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用。金屬工藝學(xué)是研究機(jī)械零件的制造方法的:既材料選擇，制造毛坯，直到加工出零件的綜合性課程.它主要是有熱加工和冷加工兩大部分組成.它的任務(wù)是通過學(xué)習(xí)對機(jī)械工程中各零部件的加工方法及工藝有所認(rèn)識和了解，從而在工程設(shè)計(jì)中正確地選用【關(guān)鍵詞】：金屬工藝學(xué)金屬工藝引言:金屬工藝學(xué)是一門研究有關(guān)制造金屬機(jī)件的工藝方法的綜合性技術(shù)學(xué)科。它主要研究：各種工藝方法本身的規(guī)律性及其在機(jī)械制造中的應(yīng)用和相互聯(lián)系;金屬機(jī)件的加工工藝過程和結(jié)構(gòu)工藝性；常用金屬材料性能對加工工藝的影響；工藝方法的綜合比較等。研究在機(jī)械制造中金屬材料（或坯料、半成品等）的冶煉、鑄造、鍛壓、焊接、金屬熱處理、切削加工、機(jī)械裝配等的工藝過程和方法的一門學(xué)科。一、機(jī)械工程材料的概述、分類應(yīng)用、發(fā)展概述機(jī)械工程材料:用于制造各類機(jī)械零件、構(gòu)件的材料和在機(jī)械制造過程中所應(yīng)用的工藝材料。分類機(jī)械工程材料涉及面很廣，按屬性可分為金屬材料和非金屬材料兩大類。金屬材料包括黑色金屬和有色金屬。有色金屬用量雖只占金屬材料的5%,但因具有良好的導(dǎo)熱性、導(dǎo)電性，以及優(yōu)異的化學(xué)穩(wěn)定性和高的比強(qiáng)度等，而在機(jī)械工程中占有重要的地位。非金屬材料又可分為無機(jī)非金屬材料和有機(jī)高分子材料。前者除傳統(tǒng)的陶瓷、玻璃、水泥和耐火材料外，還包括氮化硅、碳化硅等新型材料以及碳素材料（見碳和石墨材料）等。后者除了天然有機(jī)材料如木材、橡膠等外，較重要的還有合成樹脂（見工程塑料）。此外，還有由兩種或多種不同材料組合而成的復(fù)合材料。這種材料由于復(fù)合效應(yīng)，具有比單一材料優(yōu)越的綜合性能，成為一類新型的工程材料。機(jī)械工程材料也可按用途分類，如結(jié)構(gòu)材料（結(jié)構(gòu)鋼）。工模具材料（工具鋼）。耐蝕材料（不銹鋼）、耐熱材料（耐熱鋼）、耐磨材料（耐磨鋼）和減摩材料等。由于材料與工藝緊密聯(lián)系，也可結(jié)合工藝特點(diǎn)來進(jìn)行分類，如鑄造合金材料、超塑性材料、粉末冶金材料等。粉末冶金可以制取用普通熔煉方法難以制取的特殊材料，也可直接制造各種精密機(jī)械零件，已發(fā)展成一類粉末冶金材料。發(fā)展人類在同自然界的斗爭中，不斷改進(jìn)用以制造工具的材料。最早是用制作工具，以后逐步發(fā)現(xiàn)和使用金屬。中國使用金屬材料的歷史悠久，用于制造各類機(jī)械零件、構(gòu)件的材料和在機(jī)械制造過程中所應(yīng)用的工藝材料。人類最先利用的材料是自然材料：天然的石頭和木材、泥土、獸皮，發(fā)明火以后，可以使用陶器和瓷器，青銅是金屬材料的最早使用，煉鐵和煉鋼豐富和發(fā)展了機(jī)械材料，鋼鐵是機(jī)械材料的主要材料，提高鋼鐵等金屬材料的使用性能和加工性能是19世紀(jì)20世紀(jì)21世紀(jì)材料專家的主要研究內(nèi)容，非金屬材料，如高分子材料和現(xiàn)代陶瓷是21世紀(jì)材料工作者的研究目標(biāo)。第二次世界大戰(zhàn)后，科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步促進(jìn)了新型材料的發(fā)展，球墨鑄鐵、合金鑄鐵、合金鋼、耐熱鋼、不銹鋼、竦合金、鈦合金和硬質(zhì)合金等相繼形成系列并擴(kuò)大應(yīng)用。同時(shí)，隨著石油化學(xué)工業(yè)的發(fā)展，促進(jìn)了合成材料的興起，工程塑料、合成橡膠和膠粘劑等在機(jī)械工程材料中的比重逐步提高。另外，寶石、玻璃和特種陶瓷材料等也逐步擴(kuò)大在機(jī)械工程中的應(yīng)用。展望機(jī)械產(chǎn)品的可靠性和先進(jìn)性，除設(shè)計(jì)因素外，在很大程度上取決于所選用材料的質(zhì)量和性能。新型材料的發(fā)展是發(fā)展新型產(chǎn)品和提高產(chǎn)品質(zhì)量的物質(zhì)基礎(chǔ)。各種高強(qiáng)度材料的發(fā)展，為發(fā)展大型結(jié)構(gòu)件和逐步提高材料的使用強(qiáng)度等級，減輕產(chǎn)品自重提供了條件;高性能的高溫材料、耐腐蝕材料為開發(fā)和利用新能源開辟了新的途徑?，F(xiàn)代發(fā)展起來的新型材料有新型纖維材料、功能性高分子材料、非品質(zhì)材料、單品體材料、精細(xì)陶瓷和新合金材料等，對于研制新一代的機(jī)械產(chǎn)品有重要意義。如碳纖維比玻璃纖維強(qiáng)度和彈性更高，用于制造飛機(jī)和汽車等結(jié)構(gòu)件，能顯著減輕自重而節(jié)約能源。精細(xì)陶瓷如熱壓氮化硅和部分穩(wěn)定結(jié)品氧化鋯，有足夠的強(qiáng)度，比合金材料有更高的耐熱性，能大幅度提高熱機(jī)的效率，是絕熱發(fā)動(dòng)機(jī)的關(guān)鍵材料。還有不少與能源利用和轉(zhuǎn)換密切有關(guān)的功能材料的突破，將會(huì)引起機(jī)電產(chǎn)品的巨大變革。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，尤其是材料測試分析技術(shù)的不斷提高，如電子顯微技術(shù)、微區(qū)成分分析技術(shù)等的應(yīng)用，材料的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和性能間的關(guān)系不斷被揭示，對于材料的認(rèn)識也從宏觀領(lǐng)域進(jìn)入微觀領(lǐng)域。在認(rèn)識各種材料的共性基本規(guī)律的基礎(chǔ)上，正在探索按指定性能來設(shè)計(jì)新材料的途徑。二、金屬工藝的性能物理性能：區(qū)別在于含碳量碳素鋼：a.低碳鋼（C^0.25%）；b.中碳鋼（C忍0.25?0.60%）；c.高碳鋼（C》0.60%）。生鐵％c=（2?4.3%）工業(yè)純鐵其化學(xué)成分主要是鐵，含量在99.50%—99.90%，含碳量在0.04%以下，其他元素愈少愈好。Q235A屈服值，在235左右的優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼。45鋼含碳量%0.45的優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼。T10A含碳量％1的工具鋼，ZG200-400指的是他的屈服強(qiáng)度為200，抗拉強(qiáng)度為400,單位為（MP）的鑄鋼?；诣T鐵HT200表ø30試樣的最低抗拉強(qiáng)度200MPa。機(jī)械性能：復(fù)合材料，是以一種材料為基體，另一種材料為增強(qiáng)體組合而成的材料。各種材料在性能上互相取長補(bǔ)短，產(chǎn)生協(xié)同效應(yīng)，使復(fù)合材料的綜合性能優(yōu)于原組成材料而滿足各種不同的要求。復(fù)合材料的基體材料分為金屬和非金屬兩大類。金屬基體常用的有鋁、鎂、銅、鈦及其合金。非金屬基體主要有合成樹脂、橡膠、陶瓷、石墨、碳等。增強(qiáng)材料主要有玻璃纖維、碳纖維、硼纖維、芳綸纖維、碳化硅纖維、石棉纖維、品須、金屬絲和硬質(zhì)細(xì)粒等。退火是將工件加熱到適當(dāng)溫度，根據(jù)材料和工件尺寸采用不同的保溫時(shí)間，然后進(jìn)行緩慢冷卻，目的是使金屬內(nèi)部組織達(dá)到或接近平衡狀態(tài)，獲得良好的工藝性能和使用性能，或者為進(jìn)一步淬火作組織準(zhǔn)備。正火是將工件加熱到適宜的溫度后在空氣中冷卻，正火的效果同退火相似，只是得到的組織更細(xì)，常用于改善材料的切削性能，也有時(shí)用于對一些要求不高的零件作為最終熱處理。淬火是將工件加熱保溫后，在水、油或其它無機(jī)鹽、有機(jī)水溶液等淬冷介質(zhì)中快速冷卻。淬火后鋼件變硬，但同時(shí)變脆。為了降低鋼件的脆性，將淬火后的鋼件在高于室溫而低于710°C的某一適當(dāng)溫度進(jìn)行長時(shí)間的保溫，再進(jìn)行冷卻，這種工藝稱為回火。退火、正火、淬火、回火是整體熱處理中的“四把火”，其中的淬火與回火關(guān)系密切，常常配合使用，缺一不可。三、機(jī)械加工技術(shù)的概況、發(fā)展工業(yè)革命以前，機(jī)械大都是由木工手工制成的木結(jié)構(gòu)，金屬（主要是鋼和鐵）僅用以制造儀器、鐘表、鎖、泵和木結(jié)構(gòu)機(jī)械上的小型零件。金屬加工主要靠機(jī)匠的精工細(xì)作以達(dá)到需要的精度。隨著蒸汽機(jī)的廣泛使用以及隨之出現(xiàn)的礦山、冶金、輪船和機(jī)車等大型機(jī)械的發(fā)展，需要成形加工和切削加工的金屬零件越來越多，所用金屬材料由銅、鐵發(fā)展到以鋼為主。機(jī)械加工（包括鑄造、鍛壓、焊接、熱處理等技術(shù)及其設(shè)備以及切削加工技術(shù)和機(jī)床、刀具、量具等）迅速發(fā)展，從而保證了發(fā)展生產(chǎn)所需要的各種機(jī)械裝備供應(yīng)。同時(shí)，隨著生產(chǎn)批量的增大和精密加工技術(shù)的發(fā)展，也促進(jìn)了大量生產(chǎn)方法（零件互換性生產(chǎn)、專業(yè)分工和協(xié)作、流水加工線和流水裝配線等）的形成。機(jī)械工業(yè)是為國民經(jīng)濟(jì)提供裝備的基礎(chǔ)工業(yè)，將隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展而產(chǎn)生變化。機(jī)電一體化，機(jī)電一體化技術(shù)和機(jī)電一體化產(chǎn)品的統(tǒng)稱，是在機(jī)電產(chǎn)品中引入微電子元器件和技術(shù)之后形成的。機(jī)電一體化技術(shù)又稱機(jī)械微電子技術(shù)，是機(jī)械工程、微電子技術(shù)、信息處理技術(shù)等多種技術(shù)融合成的一種系統(tǒng)技術(shù)。機(jī)械工程專業(yè)化和綜合化：機(jī)械工程成為一門獨(dú)立學(xué)科。隨著機(jī)械工程技術(shù)的發(fā)展和知識總量的增長，機(jī)械工程開始分解，陸續(xù)出現(xiàn)了專業(yè)化的分支學(xué)科。分解趨勢在20世紀(jì)中期（第二次世界大戰(zhàn)結(jié)束前后）達(dá)到最高峰。由于機(jī)械工程的知識總量已擴(kuò)大到遠(yuǎn)非一個(gè)人所能全部掌握，一定的專業(yè)化是必不可少的。但是過度的專業(yè)化造成知識過分分割，視野狹窄，不能統(tǒng)觀和統(tǒng)籌稍大規(guī)模工程的全貌和全局，并且縮小技術(shù)交流的范圍，阻礙新技術(shù)的出現(xiàn)和技術(shù)整體的進(jìn)步，對外界條件變化（如新技術(shù)、新材料和新產(chǎn)品的出現(xiàn)、材料與半成品的供應(yīng)及價(jià)格變化等）的適應(yīng)能力很差。封閉性專業(yè)的專家們掌握的知識過狹，考慮問題過專，在協(xié)同工作時(shí)配合協(xié)調(diào)困難，也不利于繼續(xù)自學(xué)提高。因此，從20世紀(jì)中、后期開始，機(jī)械工程又出現(xiàn)了綜合的趨勢。人們更多地關(guān)注基礎(chǔ)理論，拓寬專業(yè)領(lǐng)域，合并分化過細(xì)的專業(yè)。學(xué)習(xí)金屬工藝的目的和要求：通過學(xué)習(xí)“金屬材料的力學(xué)性能”一節(jié)，要求熟悉金屬的五大性能指標(biāo)（強(qiáng)度塑性硬度韌性和疲勞強(qiáng)度）的概念，實(shí)驗(yàn)方法和應(yīng)用。要求掌握強(qiáng)度和塑性指標(biāo)的符號、單位及意義，以及布氏硬度和洛氏硬度的測定原理，方法，符號及應(yīng)用。了解拉伸試驗(yàn)方法和拉伸曲線圖，了解沖擊試驗(yàn)和疲勞試驗(yàn)的概念。關(guān)于金屬材料的物理性能，化學(xué)性能和工藝性能僅要求了解概念不作為重點(diǎn)。金屬的晶體結(jié)構(gòu)與結(jié)品過程的基本知識，重點(diǎn)了解常用的金屬品體結(jié)構(gòu)類型，金屬結(jié)品過程金屬的同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變。合金的組織結(jié)構(gòu)與性能特點(diǎn)。從而為學(xué)習(xí)鐵碳合金等內(nèi)容奠定必要的基礎(chǔ)。鐵碳合金是現(xiàn)代工業(yè)中應(yīng)用最廣泛的金屬材料，要求掌握鐵碳合金的基本組織鐵素體，奧氏體，滲碳體，珠光體，萊氏體的定義，結(jié)構(gòu)，形成條件及性能特點(diǎn)。掌握鐵碳合金狀態(tài)圖的分析和應(yīng)用，并學(xué)會(huì)分析幾種典型鐵碳合金組織結(jié)構(gòu)的變化規(guī)律。熱處理是改善金屬材料性能的重要工藝方法。學(xué)習(xí)“鋼的熱處理”基本知識，要求在了解鋼在加熱和冷卻過程中內(nèi)部組織變換規(guī)律的基礎(chǔ)上，熟悉鋼的普通熱處理工藝方法（退火，正火，淬火，回火）的工藝特點(diǎn)、性能及應(yīng)用。掌握奧氏體的形成過程、影響奧氏體品粒大小的因素及晶粒的措施。對于鋼在冷卻時(shí)組織轉(zhuǎn)變機(jī)理和其他熱處理工藝僅作一般了解。鋼鐵材料的選擇及鑒別鋼鐵材料來源豐富，并且有優(yōu)良的使用性能和加工性能，是機(jī)械加工中應(yīng)用最普遍的材料。不同的鋼鐵材料具有不同的性能和使用范圍，因此鋼鐵材料的正確選擇及鑒別對于成功的機(jī)械加工至關(guān)重要！―鋼鐵材料的選擇及鑒別的基本任務(wù)是為選擇毛坯等的種類和制造方法提供依據(jù)。了解鋼鐵材料的選擇及鑒別，從而對正確地選擇毛坯、正確地進(jìn)行機(jī)械加工具有重要的經(jīng)濟(jì)意義，因?yàn)椴煌匿撹F種類具有不同性能和用途，對零件的質(zhì)量、加工方法、材料的利用率、機(jī)械加工勞動(dòng)量和制造成本等都有很大的影響。常用鋼鐵材料簡介1)鋼工業(yè)上將碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)小于2.11%的鐵碳合金稱為鋼。鋼具有良好的使用性能和工藝性能，因此獲得了廣泛的使用。剛的分類鋼的分類方法很多，常用的分類方法有以下幾只：1、按化學(xué)成分分碳素鋼：低碳鋼(3(C)<0.25%)、中碳鋼(3(C)=0.25%?0.60%)、高碳鋼(3(C)>0.60%);合金鋼：低合金鋼(3(Me)<5%)、中合金鋼(3(Me)=5%?10%)、高合金鋼(3((Me)>10%)。2、按用途分結(jié)構(gòu)鋼：可分為工程結(jié)構(gòu)鋼和機(jī)器零件用鋼。工具鋼：用于制作各類工具，包括刃具鋼、量具鋼、模具鋼。按特殊性能分：可分為不銹鋼、耐熱鋼、耐磨鋼等。3、按質(zhì)量分普通鋼(3(S-P)^0.05%)、優(yōu)質(zhì)鋼(3(S?P)^0.04%)、高級優(yōu)質(zhì)鋼(3(S?P)^0.03%)。1、碳素鋼優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼碳素工具鋼碳素工具鋼可分為優(yōu)質(zhì)碳素工具鋼和高級優(yōu)質(zhì)碳素工具鋼兩類。2、合金鋼2)鑄鐵鑄鐵是碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)大于2.11%，主要組成元素是鐵、碳、硅并含有較多的硫、磷、錳等雜質(zhì)元素的鐵碳合金。生產(chǎn)中常用的鑄鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)在2.5%?4.0%。由于鑄鐵具有良好的鑄造性能、切削加工性、減振性、低的缺口敏感性，且成本較低，因此，在機(jī)械工業(yè)中得到了廣泛的應(yīng)用。鑄鐵的分類根據(jù)鑄鐵中石墨形態(tài)的不同，鑄鐵常分為：灰鑄鐵(片狀石墨)、球墨鑄鐵(球狀石墨)、蠕墨鑄鐵(蠕蟲狀石墨)、可鍛鑄鐵(團(tuán)絮狀石墨)。3)生鐵碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)大于2%的鐵碳合金稱為生鐵。按用途可將生鐵分為煉鋼生鐵和鑄造生鐵；按化學(xué)成分可將生鐵分為普通生鐵和特種生鐵(包括天然合金生鐵和鐵合金)。對鋼鐵材料的簡易鑒別方法對鋼鐵材料進(jìn)行鑒別，最可靠的方法是化學(xué)分析法。但是這種方法，設(shè)備較復(fù)雜，需要時(shí)間較長，并且費(fèi)用較高，操作麻煩。因此各國都在鋼鐵材料成分的簡易鑒別法。目前，目前常用的有以下幾種：火花鑒別、色標(biāo)鑒別、斷口鑒別、音響鑒別、斑點(diǎn)分析法、磁鐵鑒別法、火花鑒別法學(xué)習(xí)常用金屬材料的分類和應(yīng)用，要求了解碳素鋼和合金鋼的分類、牌號、性能及用途；了解鑄鐵的分類，鑄鐵的石墨化及其影響因素?；菊莆栈诣T鐵、可鍛鑄鐵、球墨鑄鐵的成分，組織，牌號及用途。了解鋁及鋁合金，銅及銅合金的分類、特點(diǎn)、性能及用途。粉末冶金及納米材料以自學(xué)為主。金屬工藝學(xué)實(shí)習(xí)是一門實(shí)踐基礎(chǔ)課，是一門傳授機(jī)械制造基礎(chǔ)知識的實(shí)踐性很強(qiáng)的技術(shù)基礎(chǔ)課，是機(jī)械類各專業(yè)學(xué)生學(xué)習(xí)工程材料及機(jī)械制造基礎(chǔ)等課程必不可少的必修課，是非機(jī)類有關(guān)專業(yè)教學(xué)計(jì)劃中重要的實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)和必不可少的必修課，而且可以使學(xué)生更好的了解傳統(tǒng)的機(jī)械制造工藝和現(xiàn)代機(jī)械制造技術(shù)。金屬工藝學(xué)實(shí)習(xí)的目的是讓學(xué)生學(xué)習(xí)機(jī)械加工工藝知識，培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力、實(shí)踐能力，訓(xùn)練學(xué)生的良好作風(fēng)，這也是我們對同學(xué)的基本要求。三、總結(jié)盡管近幾十年來非金屬材料的用量正以數(shù)倍于金屬材料的速度增長。但在今后相當(dāng)長的時(shí)間內(nèi)，機(jī)械制造中應(yīng)用最廣泛的仍然是金屬材料特別是鋼鐵材料。一個(gè)國家金屬材料的產(chǎn)量或耗用量體現(xiàn)了其國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展水