材料成形技术基础_合肥工业大学

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材料成形技术基础

开课时间： 2025年02月17日 ~ 2025年06月29日

学时安排： 4

进行至第11周，共19周已有 404 人参加

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spContent=国家精品在线开放课！国家级线上一流课程！国家级线上线下混合式一流课程！机械类及近机械类专业使用。工程材料基本知识及钢的热处理；铸造、锻造和板料冲压、焊接、粉末冶金、塑料、橡胶、陶瓷、复合材料等的成形方法和工艺；零件结构工艺性和毛坯成形方法的选择。大量的零件和生产现场图片、工艺生产视频、动画、教学案例，帮您轻松学习本课程！

国家精品在线开放课！国家级线上一流课程！国家级线上线下混合式一流课程！机械类及近机械类专业使用。工程材料基本知识及钢的热处理；铸造、锻造和板料冲压、焊接、粉末冶金、塑料、橡胶、陶瓷、复合材料等的成形方法和工艺；零件结构工艺性和毛坯成形方法的选择。大量的零件和生产现场图片、工艺生产视频、动画、教学案例，帮您轻松学习本课程！

—— 课程团队

课程概述

1.课程基本信息

《材料成形技术基础》或称《工程材料及成形技术基础》，属于机械制造基础系列课程，涵盖工程材料和热加工工艺。本课程全面介绍工程材料的基础知识和钢的热处理，以及铸造、锻造、冲压、焊接、粉末冶金、非金属材料、复合材料等各种成形方法，以及如何合理选择毛坯。

2.课程应用范围

本课程是机械设计制造及其自动化、智能制造、机械工程、真空、车辆工程、飞行器、过程装备等机械类专业必修的技术基础课，也是热能与动力工程、测试与控制工程、电气及其自动化等专业学习的机械制造基础系列课程的主要内容，也可为与机械相关的企业职工培训服务，应用范围广。

3.课程MOOC的亮点与优势

主讲教师——省级教学名师、省级优秀教师；

2018年获国家级精品在线开放课程；

2020年获国家级线上一流课程；

2020年获国家级线上线下混合式一流课程；

2023年获全国教师教学创新大赛国家级二等奖；

2019年获省级教学成果一等奖。

2021年获省级教学成果二等奖。

2023年获省级教学成果一等奖。

该课程共有116个视频，总计长达15个多小时，覆盖教学大纲对所有的知识点，教学体系完整，教学内容非常丰富。

主讲老师郑红梅教授有丰富的教学经验和科研经验，能将教学和企业生产、实际产品以及科研及制造业发展趋势紧密结合。老师讲解生动，吐字清楚，普通话非常标准。

课程视频采用白背景拍摄，专业公司制作水平很高。

与主讲老师同步讲解的文字提示，简单实用的动画，生产现场的生产视频及讲解配音，大量设备、产品、零件等的图片和工程图纸，利于学习者理解。

每个知识点配有习题，学习者提交后，平台及时批阅，学习者即可查阅参考答案，教师可以提取每套习题的成绩，减轻了主讲教师的工作量。

4.学习后的收获

工程材料基础知识和钢的热处理——正确选择零件的料材和热处理方法；

材料成形方法及其理论和成形工艺——正确选择机械零件毛坯成形方法、减少零件缺陷和报废率；

成形方法对零件结构的工艺性要求——正确设计零件的结构。

5.参考教材

《工程材料及成形技术基础（第2版）》MOOC配套、省级规划、融媒体教材，郑红梅、杨沁主编，合肥工业大学出版社，2024.7

《金属工艺学（上第6版附光盘）》，邓文英，郭晓鹏，邢忠文主编，高等教育出版社，2017.6

《工程材料成形与机械制造基础》，李爱菊，孙康宁编著，机械工业出版社，2012.6

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授课目标

工程材料基础知识和钢的热处理——正确选择零件的料材和热处理方法；

材料成形方法及其基本理论和成形工艺——正确选择机械零件毛坯成形方法、减少零件缺陷和报废率；

成形方法对零件结构的工艺性要求——正确设计零件的结构。

课程大纲

第一章金属材料的基本知识及钢的热处理

课时目标：识记、理解工程材料的主要性能指标，根据性能指标分析、评价和判断材料的性能；识记和理解金属晶体结构与结晶的基本概念和结晶过程，理解晶粒大小对金属性能的影响，可采取适当的措施控制晶粒大小；理解铁碳合金相图，记识和理解主要点和线的含义，记识和理解各区域的组织，分析金属成分、组织和温度之间的关系，分析不同含碳量的铁碳合金组织随温度转变过程。识记和理解各种金属包括钢、铸铁、铜及铜合金、铝及铝合金、钛及钛合金、镁及镁合金的牌号、力学性能和应用，能根据零件的使用要求进行合理选材。识记和理解常用粉末冶金材料、非金属材料及复合材料的分类和应用，能根据零件的使用要求进行合理选材。识记和理解热处理基本知识，能根据零件的使用要求合理选择热处理方法。识记和理解热处理的基本概念，分析钢在加热和冷却时的组织转变，识记和理解钢的普通热处理、表面热处理和化学热处理等各种热处理方法的基本概念、工艺过程、特点和应用范围，能够根据零件的材料和使用要求合理选择热处理方法。

0-1 课程简介

0-2 材料成形在产品生产过程中的作用

0-3 材料成形中的基本要素及其流动

0-4 材料成形技术的发展趋势

1-1 金属材料的力学性能---强度和塑性

1-2 金属材料的力学性能---硬度

1-3 金属材料的力学性能---韧性

1-4 金属材料的力学性能---疲劳强度和耐磨性

1-5 金属材料的物理、化学和工业性能

1-6 金属的晶体结构—晶向与晶面

1-7 金属的晶体结构—常见的晶格类型

1-8 金属的结晶和同素异构转变

1-9合金的晶体结构

1-10 铁碳合金的基本组织

1-11 铁碳合金相图----主要特性点的含义

1-12 铁碳合金相图----主要特性线的含义

1-13 铁碳合金相图----典型铁碳合金的平衡结晶过程

1-14 化学成分对钢的力学性能的影响及钢的分类

1-15 钢的牌号和应用——钢的分类及碳素钢

1-16 钢的牌号和应用—合金钢

1-17 钢的牌号和应用—特殊性能钢和铸钢

1-18 铸铁及其石墨化

1-19 铸铁的分类、牌号及应用——白口铸铁、麻口铸铁、灰铸铁

1-20 铸铁的分类、牌号及应用——球墨铸铁、可锻铸铁、蠕墨铸铁、合金铸铁

1-21 铝和铝合金——工业纯铝和变形铝合金

1-22 铝和铝合金——铸造铝合金

1-23 铜和铜合金

1-24 钛和钛合金

1-25 镁和镁合金

1-26 滑动轴承合金

1-27 粉末冶金材料

1-28 高分子材料-塑料

1-29 高分子材料-橡胶

1-30 工业陶瓷

1-31 复合材料

1-32 钢在加热和冷却时的组织转变

1-33 退火

1-34 正火

1-35 淬火

1-36 回火

1-37 表面淬火

1-38 表面化学热处理

1-39 工程材料的发展趋势

第二章铸造

课时目标：识记铸造的定义、特点及应用范围。理解并应用充型能力及其对铸件质量的影响、影响充型能力的因素、充性能力不足引起的冷隔和浇不到的缺陷，理解并应用金属的收缩特性及其对铸件质量的影响、影响收缩性的因素、收缩引起的应力变形裂纹，理解并应用常用铸造合金的铸造性能对铸件质量的影响，分析铸件产生缺陷的原因，评价工艺方法和措施是否合理，以及采取合理的措施防止缺陷的产生。识记、对比各种铸造方法特点和应用范围，根据零件的材料、使用要求和生产批量等合理选择铸造方法。识记铸造工艺设计的内容，理解和应用选择浇注位置和分型面、铸造工艺参数的设计原则，针对典型零件，进行合理选择和设计，绘制铸造工艺图。根据合金的铸造性能和铸造工艺对零件结构的要求，评价铸件结构，设计合理的铸件结构。认知铸造技术的发展趋势。

2-1 铸造的概念

2-2 金属液的充型能力及其影响因素

2-3 金属的收缩及其影响因素

2-4 缩孔与缩松

2-5 铸造应力

2-6 铸件的变形和防止措施

2-7 铸件裂纹和防止措施

2-8 常用铸造合金的铸造性能

2-9 铸造方法--砂型铸造方法

2-10 特种铸造应用定义及其特点

2-11 铸造方法---金属型铸造

2-12 铸造方法---压力铸造

2-13 铸造方法---低压铸造

2-14 铸造方法---离心铸造

2-15 铸造方法---熔模铸造

2-16 铸造方法---实型铸造

2-17 铸造方法---连续铸造

2-18 铸造工艺设计

2-19 铸造工艺设计-浇注位置及分型面选择

2-20 铸造工艺设计-铸造工艺参数

2-21 铸造工艺设计-铸造工艺符号及其表示方法

2-22 铸造工艺设计-铸造工艺设计示例

2-23 零件结构的铸造工艺性

第三章金属塑性成形

课时目标：识记塑性成形及其分类、特点和应用。理解金属塑性变形的机理。理解塑性变形前后金属组织和性能变化的原因。理解和应用加工硬化及其消除方法，理解回复、再结晶，能够按照回复和再结晶温度进行成形分类和选择适当的加热温度降低和消除。理解锻造流线及其产生原因，设计零件时进行合理利用。理解金属塑性成形性及其影响因素，提出提高方法。识记自由锻及其基本工序和适用范围；具有自由锻工艺设计的能力，可绘制出自由锻件图，制定合理的变形工序及其顺序；可设计、评价和改进自由锻件结构。记识模锻及其特点和适用范围、锤上模锻特点和分类、锤模锻的变形工步和模膛和特点、胎模锻及其特点，并进行合理选择。具有锤模锻工艺设计的能力，可绘制出模锻件图。可设计、评价和改进模锻件结构。记识冲压及其特点和应用。理解冲裁、弯曲、拉深及其它冲压成形方法及其工艺，提出防止缺陷产生的措施；具有冲压工艺设计能力,合理设计冲裁模和拉深模的尺寸，合理选择冲压工序和工序顺序，合理选择冲压模具类型。可设计、评价和改进冲压件的结构。认知塑性成形技术的发展趋势。

3-1 塑性成形的定义及其特点和应用

3-2 金属塑性变形的机理

3-3 加工硬化回复再结晶冷成形热成形

3-4 锻造比与锻造流线

3-5 材料的塑性成形性

3-6 塑性成形及自由锻造方法

3-7 自由锻工艺设计

3-8 模锻方法及其特点和应用

3-9 锤上模锻

3-10 锤模锻工艺设计

3-11 胎模锻

3-12 板料冲压的定义特点及应用

3-13 冲裁

3-14 弯曲

3-15 拉深

3-16 缩口、起伏、翻孔与胀形

3-17 冲压工艺设计

3-18 冲压工序选择

3-19 冲压模具

3-20 零件结构的冲压工艺性

第四章焊接

课时目标：识记焊接及其分类、特点及应用。识记焊接冶金过程及其特点，理解和应用保证焊缝质量的措施；记识和理解熔池及焊接接头的组成、组织及力学性能的变化；理解焊接应力产生的原因，可采取适当的调节和消除应力的方法；记识焊接变形的分类，理解产生原因，可应用适当的措施控制焊接变形，可应用适当的方法矫正残余变形。记识、分析和比较各种焊接方法及其特点和应用范围，合理选择焊接方法。记识材料焊接性，理解其影响因素和评价方法，分析常用金属材料的焊接性，合理选材。具有焊接结构设计和工艺设计能力，能合理选择焊接结构材料、合理布置焊缝、选择合适的焊接方法，会设计焊接接头形式和坡口形式。认知焊接技术的发展趋势。

4-1 焊接的定义分类特点和应用

4-2 熔焊冶金过程及其特点

4-3 焊接应力

4-4 焊接变形

4-5 埋弧焊

4-6 气体保护电弧焊

4-7 电阻焊

4-8 摩擦焊

4-9 钎焊

4-10 等离子弧焊、电子束焊和激光焊

4-11 材料的焊接性的影响因素及其评价

4-12 常用材料的焊接性能

4-13 焊接材料的选择和焊缝的布置

4-14 焊接方法的选择

4-15 焊接接头的设计

4-16 焊接工艺设计示例

第五章粉末冶金成形

课时目标：识记常用粉末冶金材料的种类和应用场合；识记粉末冶金材料生产的工艺步骤；识记常见几种粉末冶金制品的坯料成形方法，能够正确选择坯料成形方法；理解粉末冶金零件结构的工艺性，分析、判断和改进粉末冶金零件的结构。

5-1 粉末冶金成形和粉末冶金材料概述

5-2 粉末冶金成形工艺

5-3 粉末冶金零件的结构工艺性

第六章非金属材料成形

课时目标：识记和理解塑料成形的工艺过程；理解和合理选择塑料制品成形方法。塑料零件的结构工艺性，分析、判断和改进塑料制品的结构。

6-1 非金属材料概述及塑料成形

6-2 橡胶成形

6-3 陶瓷成形

第七章复合材料成形

课时目标：记识复合材料各组成部分及其作用；理解复合材料成形的工艺特点；记识和理解常见的复合材料的成形方法及其特点和应用；理解复合材料制品结构设计原则。

7-1 复合材料成形

第八章机械零件毛坯的选择

课时目标：理解机械零件毛坯选择的原则，能够合理选择零件的材料和毛坯成形方法。

8-1机械零件毛坯的选择--毛坯选择原则

8-2机械零件毛坯的选择--常用毛坯的选择

8-3机械零件毛坯的选择--常用零件的材料和成形方法

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预备知识

机械制图、工程训练、材料力学、理论力学、机械原理、互换性与测量技术

参考资料

1.《工程材料及成形技术基础》，郑红梅、杨沁主编，合肥工业大学出版社，2024.7

2.《工程材料及成形工艺（第2版）》，卢志文、赵亚忠主编. 机械工业出版社，2019.9

3.《工程材料及成形技术基础》，吕广庶,张远明主编.高等教育出版社，2011.06

4.《金属工艺学（上册第6版附光盘）》，邓文英、郭晓鹏等主编，高等教育出版社，2017.6

5.《工程材料与成形技术基础（第3版附光盘）》，鞠鲁粤著，高等教育出版社，2015.3

6.《工程材料与机械制造基础（上册第3版）》，孙康宁、张景德主编.机械工业出版社，2019.10

7.《材料成形技术基础（第3版）》，施江澜、赵占西主编，高等教育出版社，2014.1

8.《材料成形技术基础（第2版）》，赵立红等主编，哈尔滨工程大学出版社，2018.2

常见问题

请各位同学注意：

本教材全面使用新国标，金属材料室温拉伸试验方法 “GB/T 228.1—2010”对应的“GB/T 228—1987”旧标准测定和标注的金属材料力学性数据仍在沿用，新旧标准对照见表1-1。

表1-1 金属材料强度与塑性的新、旧标准名词和符号对照

GB/T228.1—2010		GB/T228—1987
名称	符号	名称	符号
抗拉强度	R_m	抗拉强度	σ_b
上屈服强度	R_eH	上屈服强度	σ_sH
下屈服强度	R_eL	下屈服强度	σ_sL
断后伸长率	A和A_11.3	断后伸长率	δ和δ₁₀
断面收缩率	Z	断面收缩率	ϕ
规定残余伸长强度	R_r，R_r0.2	规定残余伸长应力	σ_r_，如σ_r0.2

1 位授课老师

郑红梅

教授

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