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1、材料成形基础绪,1,材料成型基础(发展篇),材料成形基础绪,2,绪 论,工程材料成形工艺(也称为材料成形技术；传统名称金属工艺学；简称：金工)： 即从选择材料到毛坯或成品的成形工艺。 通过本课的学习，可以了解掌握常用工程材料及其成形工艺的基础知识。 材料社会进步的物质基础与先导，是人类进步的里程碑。而任何材料在被制造成有用物品(无论是生活用品或是生产工具等)的过程中，都,材料成形基础绪,3,要经过成形加工，显然材料成形工艺是人类生产活动中始终不可缺少的基础性技术。 一.材料成形工艺的发展史 材料成形工艺是伴随着人类使用材料的历史而发展的。 在人类使用材料之初，用过兽骨，还通过将天然材料石头、陶

2、土打制成石器和烧制成陶器（瓷器），在烧陶过程中 人们掌握了金属（青铜）冶炼技术及金属成形工艺。 在成形技术的发展中，中华民族对此做出过,材料成形基础绪,4,极其重大的贡献。 我国在原始社会后期开始有陶器，在仰韶文化和龙山文化时期制陶技术已相当成熟。 我国是世界上应用铜、铁最早的国家，远在4000年前就已经开始使用铜合金，至商周时代(公元前16世纪一公元前8世纪)达到了青铜文化的鼎盛时期。 公元前六七世纪的春秋时期，我国已开始使用铁器，这比欧洲国家早了1800多年。战国时期,我国就发明了炼钢技术，创造了多种在当时比较,材料成形基础绪,5,先进的炼钢方法,并将其用于制造农具和兵器等. 铸造技术在我

3、国源远流长，并达到了很高的水平，形成了闻名于世的以泥范(砂型)、铁范 (金属型)和失蜡铸造为代表的中国古代三大铸造技术。 据考证,早在3 000年前的商周时期,我国已发明了古代失蜡铸造法；战国中期，出现了金属型铸造；隋唐以后，我国已掌握了大型铸件的生产技术。 河南安阳武官村出土的商代司母戊鼎，重,材料成形基础绪,6,875 kg，体积庞大，花纹精巧，造型精美。 湖北江陵楚墓中发现的越王勾践青铜宝剑，地下埋藏了2 000多年，但依然刃口锋利，寒光闪闪，可一次割透叠在一起的十多层纸张。 西汉时期曾大量使用的“透光”铜镜，被西方人称为 “中国魔镜”，就是我国古代工匠们巧妙地利用了因铸件壁厚不同形成的

4、铸造应力及变形的原理而制成的。 现存于北京大钟寺内的明朝永乐年间铸造的,材料成形基础绪,7,大铜钟，重465 t，钟身内外遍铸经文20余万字，是世界上铸字最多的大钟，其钟声浑厚虽在悦耳，远传百里。 我国河北沧州的五代铁狮、湖北当阳的北宋铁塔等，都是世界著名的巨型铸件。 北京故宫、颐和园内精美的铜狮、铜鹤、铜龟和铜亭构件等，则是我国明清时期失蜡铸造的代表作。 我国锻造和焊接技术也有着悠久的历史。 在河北藁城出土的商朝铁刃铜钺(越)是我国,材料成形基础绪,8,发现的最早的锻件。(距今3 000多年) 在河南辉县战国墓中发掘出的殉葬铜器,其耳和足是用钎焊方法与本体连接的。 我国还是最早使用粘接技术的

5、国家，在陕西临潼秦始皇陵陪葬坑发现的铜车马中，金银饰件的固定用的就是一种无机粘接剂。 我国明朝科学家宋应星著天工开物一书中，记载了冶铁、炼铜、铸钟、锻铁、焊接、淬火等多种金属成形和改性方法及生产经验,是世界上有关金属加工工艺最早的科学著作之一。,材料成形基础绪,9,我国的瓷器制造自古以来就享有盛名，宋代时已形成陶瓷业的“八大名窑”，即定窑、磁州窑、均窑、耀窑、景德镇窑、越窑、龙泉窑和建窑，其风格各具特色，技术各领风骚。 近年来，仅材料科学的发展极为迅速。 以钢铁工业为例，2003年，我国钢产量2.2亿吨，是世界钢产量9.6亿吨的23. 从1890年张之洞创办汉阳铁厂,直到1949年的半个多世纪

6、，中国产钢总量只有760万吨,不足现在一个大型钢铁厂的年产量。,材料成形基础绪,10,1949年,全国产钢量15.8万吨，占世界钢产量的0.1，只相当于现在全国半天的产量。 1996年至今，我国钢产量年年超过1亿吨,成为世界第一产钢大国。 从6000万吨增长到1亿吨钢，经过7年。 这对于我国立足于工业化、现代化的世界，意义重大。 但是我国又是一个钢的消费大国，2003年我国钢消费2.67亿吨。 我国钢厂结构不合理，10以上的钢是由,材料成形基础绪,11,规模不到50万吨的小型钢铁企业完成的，70以上的生产能力是由150万吨以下的中小钢铁企业完成的。 因此，我国钢铁企业的能耗大，产品品质不高，许

7、多高附加值的优质钢材仍需进口，2003年就进口了3717万吨的优质钢材。 所以，新一代钢铁材料的主要探索目标是提高钢材强度和使用寿命。 研究证明，纯铁的理论强度应能高于8000 MPa，而目前碳素钢为200 MPa级，低合金钢(如,材料成形基础绪,12,Q345)约400MPa级，合金结构钢也只有800 MPa级。 日本拟于2010年将钢的强度和寿命各提高1倍，2030年再翻一番(即1t钢可相当于现在的4 t)，这个计划展示了材料挖潜的前景。 我国已是制造大国，仅次于美、日，要取代德国而位居世界第三。 近年，我国的材料成形技术有了突飞猛进的发展,如三峡水利建设中,440 t不锈钢转轮、750

8、t蜗壳和300 t的闸门都是世界上最重的钢铁结构。,材料成形基础绪,13,最近建成的30万吨超级大型油轮(长333 m，宽58 m)、1 000吨级的大型热壁加氢反应器(壁厚280 mm)、空间环境模拟装置(直径18 m、高22 m的大型不锈钢真空容器)等都是材料及材料成形工艺的重大成就。 材料成形加工是制造业的重要组成部分。 据统计，全世界75的钢材经塑性加工，45的金属结构用焊接得以成形。 我国铸件年产量超过1400万吨，成为世界铸件生产第一大国。,材料成形基础绪,14,汽车工业是材料成形技术应用最广的领域。 以汽车生产为例，1953-1992年40年间，我国共生产汽车100万辆，而200

9、3年-年全国就生产汽车207万辆，(2007年上半年产量超过450万辆)预计到2010年，年产量将达到1000万辆左右，成为世界汽车生产第二大国。 据统计，2000年全球汽车用材总质量的65由钢材(约45)、铝合金(约13)及铸铁(约7)通过锻压、焊接和铸造成形，并通过热处理及表面改性获得最终所需的实用性能。,材料成形基础绪,15,二.本课程的学习要求,本课程是机械类专业的（技术基础课）主干课程之一。 同学们在学完本课程之后，应达到以下基本要求： 1.掌握各种成形方法的基本原理、工艺特点和应用场合，了解常用成形设备的结构和用途，具有进行材料成形工艺分析和合理选择毛坯(或零件)成形方法的初步能力

10、。,材料成形基础绪,16,2.具有综合运用工艺知识，分析零件结构工艺性的初步能力。 3.了解与材料成形技术有关的新材料、新工艺及其发展趋势。 本课程的特点： 是融多种工艺方法为一体，以叙述性内容为主，涉及面广，信息量大，实践性强。 多因素，逻辑性强，必须博闻强记。 因而在学习方法上应当进行适当的调整，以求获得良好的学习效果。,材料成形基础绪,17,旧石器时代晚期，残长8.2厘米，北京周口店出土。,骨 针,材料成形基础绪,18,(新石器时代山东龙山文化，约4800年) 高29.7厘米， 1960年山东潍坊市出土， 现藏山东省博物馆。,白 陶,材料成形基础绪,19,旧石器时代早期，北京市房山区周口

11、店第一地点出土,石锤、石钻,材料成形基础绪,20,石镰 长20.6厘米 新石器时代晚期 距今7000年,材料成形基础绪,21,人面鱼纹彩陶盆,(新石器时代仰韶文化，约5000年) 高16.5厘米,口径39.5厘米。20世纪50年代陕西省西安市半坡村出土,现藏中国历史博物馆。,材料成形基础绪,22,材料成形基础绪,23,越王勾践剑，春秋晚期，距今2400多年,材料成形基础绪,24,青花牡丹纹水注,材料成形基础绪,25,秦始皇陵出土的铜车马(公元前200多年),车通长3.17米，高1.06米，相当于真车马的一半,总重量为1241公斤。,材料成形基础绪,26,永乐大钟通高5.5米，口径3.3米，重约46吨，以“五绝”荣获“钟王”之誉： 1.形大量重、历史悠久、历史内涵最为丰富； 2.钟身内外整齐地铸有23万多字的汉文、梵文佛经铭文，是铭文字数最多的大钟； 3.有世界第一流的声学特性,轻击，圆润、深沉，重击，纯厚、洪亮,钟声悠雅感人,益寿延年,钟声可传4050公里； 4.钟体力学结构设计合理。 5.铸造工艺精美绝伦