《篇常用金属材料》课件

常用金属材料金属材料是现代工业的基础，在各种领域发挥着重要作用从建筑到航空航天，金属材料的应用无处不在课程目标掌握金属材料的基本知识提升对金属材料的选用能力了解常见金属材料的性质、分类、应用和加工工艺根据工程应用需求，选择合适的金属材料培养对金属材料的创新思维关注金属材料的发展趋势，探索新型金属材料的应用金属材料概述金属的特性应用广泛合金的优势金属材料通常具有良好的导电性、导热从建筑物到汽车，再到电子设备，金属通过合金化，可以提高金属材料的强性和延展性，并能抵抗拉伸和弯曲的应材料广泛应用于各个领域度、硬度、耐腐蚀性和其他性能力钢铁概述钢铁是世界上使用最广泛的金属材料，是人类文明进步的重要标志钢铁以其优异的性能，包括强度、硬度、韧性、塑性、可加工性等，广泛应用于建筑、桥梁、汽车、航空航天、机械制造等各个领域钢铁的分类碳素钢合金钢铸铁主要成分为铁和碳，含碳量在碳素钢中加入其他金属元素，以提高含碳量

2.11%~

6.69%，强度较低，具有良

0.03%~

2.11%强度、韧性、耐腐蚀等性能好的铸造性能，广泛应用于铸造行业铸铁的特性与应用铸铁特性铸铁应用铸铁具有较高的强度和硬度，耐磨损，铸铁广泛应用于机械制造、汽车制造、抗震性好然而，其韧性较差，容易脆建筑等领域裂，不耐冲击例如，铸铁可用于制造发动机缸体、机铸铁具有良好的铸造性能，可以铸造出床床身、管道、阀门、井盖、排水沟盖各种形状复杂的零件，价格相对较低，等应用广泛碳素钢的特性与应用

1.优异的机械性能

2.可加工性强12碳素钢具有良好的强度、韧性和塑性，可加工成各种形状和碳素钢易于切割、焊接和热处理，适合各种加工工艺，降低尺寸，满足不同工程需求生产成本，提高生产效率

3.价格低廉

4.应用广泛34碳素钢是钢铁家族中产量最大、价格最便宜的品种，广泛应从建筑、机械制造到汽车、航空航天等各个领域，碳素钢发用于各种工业领域挥着不可替代的作用合金钢的特性与应用

1.优异性能

2.应用广泛12合金钢通过添加其他元素，合金钢在汽车、航空、机如铬、镍、钼等，提高了强械、建筑等领域发挥着重要度、韧性、耐腐蚀性等性作用，例如制造发动机、飞能机机身、精密仪器等

3.分类繁多

4.价格较高34根据合金元素的不同，合金与普通碳素钢相比，合金钢钢可分为不锈钢、耐热钢、的制造成本更高，但其优越工具钢等，满足不同应用场的性能使其在特定领域不可景的需求替代有色金属概述有色金属是指除铁、锰、铬以外的所有金属这些金属通常具有较高的强度、韧性、耐腐蚀性等优良性能，在航空航天、电子、汽车等领域广泛应用有色金属种类繁多，如铜、铝、镁、钛、锌、锡、铅等，它们具有不同的物理化学性质，在不同的领域发挥着独特的用途铝及铝合金轻质材料耐腐蚀性加工性能好可回收利用铝合金密度低，强度高，非铝合金具有良好的耐腐蚀铝合金易于加工成型，可以铝合金可回收利用，有助于常适合航空航天领域性，广泛用于制造各种产制作各种复杂的形状保护环境资源品铜及铜合金高导电性优异的抗腐蚀性铜具有良好的导电性和导热铜及其合金在潮湿环境中具有性，广泛用于电子、电气行优异的耐腐蚀性，广泛用于建业筑、水管等领域良好的加工性能铜可通过铸造、锻造、拉伸等多种加工方式制成不同形状的零件，应用广泛镁及镁合金优异的力学性能轻量化材料镁合金具有良好的强度、刚度和塑性，可满足不同应用场景的力学要求在高强度和高刚度要求的场合，镁合金可替代传统的钢铁和铝合金镁合金的密度仅为铝合金的三分之二，是目前最轻的结构金属材料广泛应用于航空航天、汽车制造等领域，有效减轻产品重量，提高燃油效率钛及钛合金耐腐蚀性高强度生物相容性钛具有优异的耐腐蚀性能，尤其是在海钛合金具有高强度和高比强度，其强度钛及钛合金具有良好的生物相容性，在水、酸性介质和高温氧化环境中与钢相当，但密度比钢小生物医学领域得到广泛应用镍及镍合金耐腐蚀性强耐高温性能好抗蠕变性能出色镍和镍合金拥有优异的耐腐蚀性能，即镍合金在高温下保持高强度和抗氧化镍合金在高温和长期载荷下具有良好的使在恶劣环境下也能保持稳定，延长使性，适用于高温环境下的部件和设备，抗蠕变性能，适用于高压容器和涡轮叶用寿命如航空发动机片等需要高强度和抗疲劳性能的部件金属材料的性能测试金属材料的性能测试是通过实验方法来评估其机械性能、物理性能、化学性能等拉伸试验1测量材料的抗拉强度、屈服强度、延伸率等硬度试验2测定材料抵抗硬物压入其表面的能力冲击试验3评估材料在冲击载荷下的韧性疲劳试验4测试材料在反复载荷下的抗疲劳性能腐蚀试验5评估材料在不同环境中的耐腐蚀性这些测试结果可以帮助工程师选择最合适的金属材料用于不同的应用场景，并确保其在使用过程中满足设计要求金属材料的选择性能要求成本考量12材料需要满足强度、硬度、选择性价比高的材料，平衡耐腐蚀性等特定性能需求性能与价格因素加工工艺环境影响34考虑材料的加工难度，选择选择环保、可回收的材料，合适的加工工艺减少对环境的负面影响金属材料的加工工艺切削加工1去除材料，改变形状塑性加工2改变材料形状铸造3将熔化的金属灌入模具粉末冶金4将金属粉末压制成型金属材料的加工工艺是指将金属材料转变为所需形状、尺寸和性能的过程不同的加工方法适用于不同的金属材料和产品类型热处理技术退火降低材料硬度和强度，改善加工性能正火细化晶粒，提高强度和硬度，改善综合力学性能淬火使材料内部组织发生改变，提高硬度和强度，提高耐磨性回火降低淬火后的硬度和脆性，提高韧性表面处理技术电镀1电镀利用电化学原理在金属表面沉积一层金属或合金，提高其耐腐蚀性、耐磨性、美观性和导电性•镀锌•镀铬•镀镍热喷涂2热喷涂将熔化的或半熔化的材料喷涂到金属表面，形成一层保护层，提高其耐磨性、耐高温性和耐腐蚀性•等离子喷涂•火焰喷涂•电弧喷涂化学转化3化学转化通过化学反应在金属表面形成一层致密的氧化膜或其他化合物，提高其耐腐蚀性•氧化•磷化•钝化金属材料的腐蚀与防护腐蚀的类型腐蚀的防护金属腐蚀主要分为化学腐蚀和电化学腐金属腐蚀防护方法很多，主要包括表面蚀化学腐蚀是指金属与周围环境中的处理、涂层保护、电化学保护等常用物质直接发生化学反应而导致的腐蚀，的表面处理方法包括喷砂、抛光、钝化例如金属在干燥空气中的氧化等涂层保护方法包括涂漆、镀层、搪瓷电化学腐蚀是指金属在电解质溶液中发等电化学保护方法包括阴极保护和阳生电化学反应而引起的腐蚀，例如钢铁极保护在潮湿空气中的锈蚀金属材料的焊接焊接概述焊接类型焊接是将两个或多个金属部件常见的焊接类型包括气焊、电永久连接在一起的工艺，通过弧焊、激光焊、电阻焊等，每热量和压力或两者结合将金属种焊接方式都有其独特的应用熔化在一起场景和优缺点焊接工艺焊接的重要性焊接过程包括预热、熔化、凝焊接在现代工业中扮演着重要固和冷却等步骤，需要控制焊角色，广泛应用于建筑、机械接参数，确保焊接质量，满足制造、航空航天等领域，是连设计要求接金属部件的重要手段金属材料的焊接工艺熔焊1利用高温熔化焊件压焊2利用压力和热量钎焊3利用熔点较低的金属电阻焊4利用电流产生的热量激光焊5利用高能激光束焊接是将两个或多个金属工件通过加热或加压，使之熔化或塑性变形，从而连接成一体的工艺焊接工艺种类繁多，根据加热方式和连接原理可分为熔焊、压焊、钎焊、电阻焊和激光焊等金属材料的切削加工车削车削是利用旋转的工件和刀具之间的相对运动，切削工件表面，形成圆柱形、圆锥形或其他旋转体的加工方法铣削铣削是利用多齿刀具旋转，切削工件表面的加工方法，常用于加工平面、沟槽和轮廓钻削钻削是利用旋转的钻头，在工件上钻孔的加工方法，常用于加工圆形孔洞磨削磨削是利用磨料的磨损作用，对工件进行精加工或修整的加工方法，可获得高精度和光洁度表面金属材料的塑性加工冷加工1常温下进行，加工硬化明显热加工2高温下进行，塑性好，加工硬化轻微热处理3改变金属材料的组织结构和性能表面处理4提高金属材料的耐腐蚀性塑性加工是指通过外力使金属材料发生塑性变形，从而改变其形状和尺寸的过程塑性加工包括冷加工和热加工，热处理和表面处理等多种工艺，广泛应用于金属材料的制造和加工领域金属材料的铸造熔炼1将金属材料加热至熔化状态，形成金属液浇注2将熔化的金属液浇入铸型中，形成金属铸件的形状冷却固化3金属液在铸型中冷却固化，形成具有特定形状和尺寸的铸件清理4将铸件从铸型中取出，并进行清理、修整和检验金属材料的粉末冶金粉末制备1粉末冶金的核心是粉末的制备常用的方法包括机械粉碎、化学沉淀、气相沉积等粉末成型2将制备好的金属粉末压制成所需形状的坯体常用的方法包括压制、注射成型和等静压成型烧结3在高温下将压制好的坯体加热，使粉末颗粒互相结合，形成致密的固体烧结过程中，粉末颗粒之间会发生扩散、溶解和再结晶等现象后处理4烧结后，还需要对零件进行必要的加工，如尺寸调整、表面处理等，以满足使用要求金属材料的回收利用资源再利用经济效益环境保护循环经济回收利用可以减少对自然资回收金属材料可以降低生产减少废弃金属的堆放，降低回收利用金属材料，促进循源的开采，节约能源，保护成本，创造新的经济价值污染，保护生态环境环经济发展，实现可持续发环境展金属材料的发展趋势轻量化高性能化追求更轻的材料，例如铝合金和镁合金，以提高产品性能开发具有更高强度、耐腐蚀性、耐高温性的新型材料，例如高强度钢、钛合金等例如，航空航天领域使用轻型金属材料来减轻飞机重量，提高例如，汽车制造领域使用高强度钢来提升车身强度，提高安全燃油效率性能金属材料在工程中的应用

1.建筑工程

2.机械制造12钢铁、铝合金等广泛用于建高强度钢、耐磨钢、不锈钢筑结构，如桥梁、高层建等用于各种机械设备，提高筑、框架结构等其性能和寿命

3.交通运输

4.航空航天34汽车、飞机、火车、船舶等钛合金、镁合金等轻质高强都需要大量使用金属材料，度金属材料应用于航天器和保证安全和性能飞机制造未来展望智能材料可持续发展增材制造未来金属材料将更加智能化，具备自修金属材料将更加环保，采用可回收、可3D打印技术将进一步发展，为金属材料复、自感知等功能，应用于航空航天、循环利用的新型材料，减少对环境的污的制造提供更灵活、高效的解决方案医疗等领域染总结与思考金属材料科学不断发展，新材料不断涌现，应用领域不断拓展可持续发展绿色制造，回收利用，降低环境污染，实现可持续发展工程设计深入了解金属材料特性，优化设计，提高产品性能，提升效率。