1、山東工程技師學(xué)院 機(jī)電工程系,1,材料的重要性,緒 論,2,材料發(fā)展概括,石器時(shí)代：,銅器時(shí)代：,司(后）母戊鼎（公元前1116世紀(jì)）,戰(zhàn)國(guó)編鐘（前475221年）,天然石，獸骨，樹(shù)枝,泥巴（日曬原始陶器；火燒瓷器用具）,鐵器時(shí)代： 滄州大獅（公元953年）,新型材料：,塑料、橡膠、陶瓷、鈦合金、碳纖維、納米等,陶器時(shí)代：,3,石器時(shí)代：距今6000至4000年左右,4,石器時(shí)代的生產(chǎn)工具極其落后，人類社會(huì)的生產(chǎn)力也是極端低下，所以社會(huì)發(fā)展極其緩慢，人類文化也是相當(dāng)簡(jiǎn)單和粗俗的。,5,舊石器 新石器,石器時(shí)代分為舊石器時(shí)代和新石器時(shí)代。 舊石器時(shí)代，人類只會(huì)采用敲打而成的石頭作為簡(jiǎn)單的工具；新

2、石器時(shí)代，人類已學(xué)會(huì)通過(guò)磨制的方法將石頭制成工具，后期還學(xué)會(huì)用泥土來(lái)制作陶器,6,陶器是由粘土或以粘土、長(zhǎng)石、石英等為主的混合物，經(jīng)成型、干燥、燒制（燒制溫度低于1200）而成的制品的總稱。,新石器時(shí)代晚期(公元前3000-前2800) 黑陶豆 陶體的黑色是因?yàn)闈B入了碳,7,8,到了“新石器時(shí)代”的晚期，人類因社會(huì)的發(fā)展，對(duì)農(nóng)具的要求有了極大的提高；同時(shí)漁獵和征戰(zhàn)也要求“使用性能”更高的武器于是，金屬時(shí)代來(lái)臨。 大約5000-6000年前，最早被人類利用的“金屬”是鉛因?yàn)殂U的熔點(diǎn)很低，大約只有327，主要做一些“器具”，那時(shí)的人當(dāng)然不知道“鉛中毒”的嚴(yán)重危害。然后，就是銅合金：青銅，一種銅錫鉛

3、合金，古埃及人和中國(guó)人，在這方面又“領(lǐng)先”了許多年，尤其在冶煉、鑄造、鍛造和制品后加工技術(shù)上。 青銅工具如斧、鋸、鑿、錐、鋤鏟的出現(xiàn)以及廣泛使用 ，在生產(chǎn)力的發(fā)展上起了劃時(shí)代的作用。它們?cè)谏a(chǎn)中高的效用，使青銅冶鑄技術(shù)日益重要，因而獲得飛速發(fā)展。,9,10,青銅器時(shí)代,商代四羊方尊,青銅時(shí)代約從公元前4000年至公元初年，希臘、埃及始于公元前3000年以前，中國(guó)始于公元前2000年。但發(fā)展快、水平高。到殷、西周時(shí)期已經(jīng)發(fā)展到較高水平。青銅器時(shí)代標(biāo)志著人類開(kāi)始學(xué)會(huì)冶煉和使用金屬材料。,11,古代青銅器：,我國(guó)最早的青銅器是1959年在河南偃師二里頭遺址中發(fā)現(xiàn)的銅爵（高20.7cm），其所處年代約

4、當(dāng)公元前21世紀(jì)至前17世紀(jì)，相當(dāng)于史籍所載夏王朝的時(shí)代。,12,上海博物館所藏鑲嵌十字鈫方鉞為夏代晚期兵器，如圖所示。,13,杜嶺方鼎,1974年出土于河南省鄭州杜嶺張寨前街，共兩件。 一件高1米，重86.4千克，腹上部飾獸面紋，兩側(cè)及下部飾乳丁紋，形體質(zhì)樸莊重，現(xiàn)藏于中國(guó)歷史博物館。 另一件較小，高0.87米，重64.25千克，藏于河南省博物館。為“河南博物院九大鎮(zhèn)院之寶”,14,1933年河南安陽(yáng)武官村出土的公元前十二世商代司母戉大方鼎： 高133cm、器口長(zhǎng)110cm、寬78cm，重832.8kg?；y精美。 成分：84.77%Cu，11.64%Sn，2.79%Pb,司母戉大方鼎,15

5、,商后期四川廣漢三星堆出土金面罩人頭銅像,三星堆的金面罩銅質(zhì)圓頂、平頂人頭像 , 大者與人相似,16,商代晚期青銅神樹(shù) 東漢青銅搖錢樹(shù),17,1978年湖北隨縣擂鼓墩曾候乙墓(公元前433年)出土文物數(shù)量共有15404件.青銅器達(dá)到10噸：禮、樂(lè)、兵器、日用品，馬車器等。,曾候乙墓：,18,曾候乙墓編鐘:共65件，重2500多公斤,19,曾候乙墓編鐘:楚王镈,20,曾侯乙銅鑒缶 (戰(zhàn)國(guó)早期),21,尊盤,銅尊上是用34個(gè)部件，經(jīng)過(guò)56處鑄接、焊接而連成一體，尊體上裝飾著28條蟠龍和32條蟠螭。 銅盤盤體上共裝飾了56條蟠龍和48條蟠螭,22,聯(lián)禁銅壺與大尊缶,23,陜西臨潼秦皇陵出土的銅車馬。

6、,秦陵一號(hào)銅車馬:按真車馬的二分之一縮小，總重約1061公斤。配有1000多件金銀配飾。,24,秦陵二號(hào)銅車馬,車通長(zhǎng)3.17米，高1.06米，相當(dāng)于真車馬的一半。總重量為1241公斤，由大小3462個(gè)零部件組裝而成。其中青銅制件1742個(gè)，黃金制件737個(gè)，白銀制件983個(gè)。所用銅絲直徑僅半個(gè)毫米左右。,25,鐵器時(shí)代：,青銅武器，在秦漢時(shí)，幾乎走到了“末路”。 由于鐵器比青銅器的硬度高4倍，極大地促進(jìn)了社會(huì)生產(chǎn)力的發(fā)展 。 鐵和（鍛）鋼的出現(xiàn)，改變了冷兵器時(shí)代的“格局”，鍛造的鐵或鋼制兵器，大大提高了游牧民族的戰(zhàn)斗力。到了西漢時(shí)期，中國(guó)制鐵技術(shù)才由春秋戰(zhàn)國(guó)時(shí)代鐵器的“鑄造為主”，向“百煉鐵

7、”（鍛造）轉(zhuǎn)變。 戰(zhàn)國(guó)后期由于鋒利的鋼鐵兵器用于實(shí)戰(zhàn)，促使了防護(hù)工具的改變：到西漢時(shí)期鐵鎧已取代了皮甲。,26,河北藁城商墓出土的鐵刃銅,西周時(shí)期虢國(guó)墓地出土的玉柄鐵劍,27,春秋戰(zhàn)國(guó) (公元前770221年)開(kāi)始大量使用鐵器,1977年河北平山中山王墓出土的戰(zhàn)國(guó)時(shí)期長(zhǎng)方形鐵爐，尺寸為8945.217.8cm,這時(shí)鐵器已相當(dāng)普及。我國(guó)已用鑄鐵做農(nóng)具，比歐洲國(guó)家早1800多年,戰(zhàn)國(guó)鐵鋤,28,29,中國(guó)古代的大型鑄鐵件： 河北滄州鐵獅:五代后周廣順三年（公元953年）鑄造。 總高5.4米，身高3.9米，頭高1.5米，身長(zhǎng)6.8米，寬3米，總重40噸 。,30,湖北當(dāng)陽(yáng)鐵塔:宋朝嘉祐六年（公元10

8、61年）鑄造。 鐵塔在殿前十三級(jí)，高七丈，重53,300kg，由基座、塔身及塔頂組成。 塔身13層, 除第一層外，每層均有平座、塔身和腰檐。腰檐上鑄有瓦壟、屋檐、檐角上鑄有凌空的龍首。 鐵塔的基座和塔身上鑄有許多神態(tài)各異的佛像及紋飾，基座八角各立一金剛武士。,31,聊城鐵塔：中國(guó)六大古鐵塔之一,坐落于聊城市東關(guān)京杭古運(yùn)河河畔，原護(hù)國(guó)隆興寺內(nèi)東南角。塔始建年代無(wú)文字記載，據(jù)推測(cè)當(dāng)在南宋或遼金。原鐵塔在明代永樂(lè)年間倒塌，天順年間重修。 塔為生鐵鑄造13層，高約15.8米。塔下基座占地16平方米，上有石刻佛教浮雕孔雀、麒麟、龍鳳及樂(lè)舞人物等各類圖飾。塔四面有門窗、斗拱、瓦攏、房檐等，1977年，鐵塔

9、被公布為山東省重點(diǎn)文物保護(hù)單位。,32,鋼鐵時(shí)代,18世紀(jì)的工業(yè)革命使人類的生產(chǎn)力有了空前的發(fā)展，人們不再簡(jiǎn)單的使用工具，而開(kāi)始使用真正意義的機(jī)器，這標(biāo)志著工業(yè)時(shí)代的來(lái)臨。 工業(yè)革命是以推廣應(yīng)用蒸汽機(jī)和紡織工業(yè)為突破口的，還有稍后的機(jī)械制造、輪船、火車等，這都是以煉鋼工業(yè)和鋼鐵材料的極大發(fā)展為基礎(chǔ)的，當(dāng)時(shí)，必須先開(kāi)發(fā)出鋼鐵、銅合金等新材料而后使其實(shí)用化并得到推廣。,33,如火車鐵軌的問(wèn)世就是鋼鐵材料大量生產(chǎn)和應(yīng)用的成功例子,34,人工合成材料時(shí)代,20世紀(jì)初，酚醛樹(shù)脂的合成標(biāo)志著人類進(jìn)入到了人工合成材料時(shí)代。 目前，傳統(tǒng)合成材料已有幾十萬(wàn)種，而新材料的數(shù)量正在以每年約5的速度增長(zhǎng)；世界上現(xiàn)有8

10、00多萬(wàn)種人工合成的化合物，而且還以每年25萬(wàn)種的速度增長(zhǎng)，其中相當(dāng)一部分將成為工業(yè)化生產(chǎn)的新材料。,35,新材料時(shí)代 (New Material Age),材料是全球新技術(shù)革命的四大標(biāo)志之一 (新材料技術(shù)、新能源技術(shù)、信息技術(shù)、生物技術(shù)),36,金屬由單一元素構(gòu)成的具有特殊的光澤、延展性、導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性的物質(zhì)，如金、銀、銅、鐵、錳、鋅、鋁等。 合金由一種金屬元素與其他一種(或幾種)金屬元素或非金屬元素通過(guò)熔煉或其他方法合成的具有金屬特性的材料。 金屬材料金屬及其合金的總稱，即指金屬元素或以金屬元素為主構(gòu)成的，并具有金屬特性的物質(zhì)。,37,38,來(lái)源豐富：鋁在地殼中占8.13% 金屬材料品種多

11、，性能各異。 金屬材料可通過(guò)熱處理或加工方法來(lái)改善性能。 有良好的加工工藝性。,39,課程主要內(nèi)容：,1金屬材料的基本知識(shí) 2金屬的性能 3金屬學(xué)基礎(chǔ)知識(shí) 4金屬材料及其應(yīng)用 5熱處理的基本知識(shí),40,1金屬材料的基本知識(shí),主要介紹金屬的晶體結(jié)構(gòu)及變形的相關(guān)知識(shí)。,41,2金屬的性能,主要介紹金屬的力學(xué)性能和工藝性能。,42,3金屬學(xué)基礎(chǔ)知識(shí),主要介紹鐵碳合金的組織及鐵碳合金相圖 。,43,4金屬材料及其應(yīng)用,主要介紹碳素鋼、合金鋼、鑄鐵、有色金屬及硬質(zhì)合金等金屬材料的常用牌號(hào)、成分、組織、性能及用途，并介紹了國(guó)外常用金屬材料的牌號(hào)和新型工程材料的相關(guān)知識(shí)。,44,5熱處理的基本知識(shí),主要介紹熱處理的原理（鋼在加熱、保溫、冷卻時(shí)的組織轉(zhuǎn)變）、熱處理的工藝（退火、正火、淬火、回火、表面熱處理等）及常用材料的典型熱處理工藝。,45,本課程的性質(zhì)和目的,（2）目的：,a獲得有關(guān)金屬熱處理、金屬材料的基本知識(shí)。,b熟悉常見(jiàn)金屬材料的牌號(hào)、性能特點(diǎn)及應(yīng)用；,了解它們之間成分、組織、性能、熱處理的關(guān)系。,c 具有選擇零件材料的能力，確定加工工藝路線的能力。,d 為后續(xù)課程和從事技術(shù)工作打下基礎(chǔ)。,（1）性質(zhì)：,基礎(chǔ)課。,46,緒 論,學(xué)習(xí)要求：,弄清重要的概念和基本理論，按照材料的成分和熱處理決定其組織、組織