《热加工基础》课件.ppt
热加工基础
热加工是材料科学和工程学中的重要组成部分，涉及通过加热和冷却材料来改变其物理和机械性能。
课程简介
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1.课程目标
了解热加工工艺基础知识，掌握金属材料热加工过程的原理和技术，培养学生解决实际问题的能力。
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2.课程内容
涵盖热加工工艺概述、金属材料组成与结构、变形加工工艺、热处理工艺、表面处理工艺等方面。
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3.学习方法
课堂讲授、案例分析、实践操作等多种教学方式相结合，培养学生理论联系实际的能力。
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4.教学要求
掌握热加工工艺基本理论和操作技能，能独立完成简单热加工任务，并具备一定的分析解决问题的能力。
2.热加工工艺概述
定义
热加工是指在高温下对金属材料进行塑性变形或热处理的工艺。
热加工主要利用高温使金属材料的强度降低，塑性提高，从而使金属材料能够承受更大的变形。
分类
热加工工艺主要分为两类：变形加工和热处理。
变形加工包括锻造、轧制、挤压、拉拔等，热处理包括退火、淬火、回火、调质等。
3.热加工原理
加热
热加工是指将金属材料加热到一定温度，使其软化或熔化，再通过外力使其变形，最终获得所需形状和尺寸的加工方法。
变形
金属材料在加热状态下，其内部晶体结构发生变化，塑性提高，更容易发生塑性变形。
冷却
变形后的金属材料需要冷却至室温，使其塑性降低，保持变形后的形状。
4.金属材料组成
金属元素
铁、铝、铜、镁、锌、钛等是常见的金属元素。这些元素以不同的比例组合，形成各种金属材料。
非金属元素
碳、氮、氧、硅等非金属元素在金属材料中也扮演重要角色。它们以不同形式存在，影响金属的性能。
合金元素
为了提升金属材料的性能，常常添加一些合金元素，例如镍、铬、锰等。这些元素改变金属的结构和性能。
杂质元素
金属材料中通常存在一些杂质元素，如磷、硫、砷等。这些元素通常会降低金属材料的性能。
金属结构
金属结构决定了其性能，如强度、硬度、韧性和塑性等。常见的金属结构包括晶体结构和非晶体结构。
晶体结构具有规则排列的原子，例如体心立方结构、面心立方结构和密排六方结构等。非晶体结构原子排列不规则，没有晶体结构。
金属性能
金属性能是指金属材料在各种外力、环境条件和温度下表现出的特性。例如，强度、硬度、塑性、韧性、疲劳强度、耐腐蚀性等。
金属性能直接影响金属材料的加工和使用性能。例如，强度和硬度决定了金属材料抵抗变形和断裂的能力，塑性和韧性则决定了金属材料在加工过程中发生变形的能力，耐腐蚀性决定了金属材料在腐蚀环境下的使用寿命。
7.变形加工工艺
塑性变形
在压力作用下，金属材料发生永久性形状改变，不出现断裂现象。
冷变形加工
在室温或低于再结晶温度下进行的变形加工。
热变形加工
在再结晶温度以上进行的变形加工，主要包括锻造、轧制、挤压、拉拔等。
加工特点
提高金属强度和硬度
改善金属组织结构
改变金属形状和尺寸
8.锻压加工
锻造
锻造加工是利用锤头或压力机对金属坯料进行打击或挤压，使金属产生塑性变形，从而获得所需形状和尺寸的加工方法。
压力机
压力机锻造是利用液压机产生的巨大压力，将金属坯料压制成所需形状和尺寸的加工方法。
应用
锻压加工广泛应用于航空航天、汽车、机械、能源等领域，可以生产各种形状复杂、尺寸精密的零件。
热轧加工
轧制工艺
热轧加工，是将金属坯料通过轧辊施加压力，使之变形并获得所需尺寸和形状的加工方法。
高温条件
在高温条件下进行，以降低金属的抗变形能力，提高加工效率。
成品规格
可生产各种尺寸和形状的金属板材、带材、型材和管材。
10.挤压加工
挤压机
挤压机是挤压加工的关键设备，用于对金属坯料施加压力使其变形。
材料
铝合金、铜合金、镁合金等是常见的挤压加工材料，它们具有良好的塑性。
工艺流程
挤压加工通常包括预热、挤压、冷却和矫直等步骤，以确保产品质量。
产品
挤压加工可用于制造各种形状的零件，例如管材、棒材、型材等。
拉拔加工
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定义
拉拔加工是将金属材料通过模具，在拉拔力的作用下，使材料截面减小长度增加的一种塑性加工工艺。
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特点
拉拔加工可提高金属材料的强度、硬度和塑性，并可获得形状精确、表面光洁的金属制品。
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应用
广泛应用于制造各种金属丝、棒材、管材、电线电缆等。
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优势
生产效率高、尺寸精度高、表面质量好，适于大批量生产。
热处理工艺
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概述
热处理工艺是将金属材料加热到一定温度，并保温一定时间，然后以适当速度冷却的一种工艺。它能改变金属材料的内部组织结构，进而改变其力学性能和物理性能。
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目的
提高金属材料的强度、硬度、韧性、耐磨性、耐腐蚀性等性能。通过控制热处理过程，可以获得各种不同的性能指标，满足不同应用需求。
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类型
常见的热处理工艺包括退火、淬火、回火、调质、表面处理等。不同的热处理工艺对应不同的加热温度、保温时间和冷却速度，最终得