按碳存在的不同形式
灰口铸铁：碳以石墨形式存在，断口呈灰色
白口铸铁：碳以渗碳体形式存在，断口白色
麻口铸铁：按用途：碳素结构钢、碳素工具钢
按石墨的形态：
灰口铸铁：钢基+片状石墨，强度、塑性、韧性不 如钢，减震性好、缺口敏感性低，适于制各种承受 压力和要求消震的床身、机架、箱体、缸体、壳体
可锻铸铁：铸态白口铸铁热处理成，高强度、塑性、 冲击韧性，制汽车后桥外壳、管接头、低压阀门
韧性材料 疲劳断裂：交变应力作用下的裂纹形成、扩展造成断裂，如齿轮，应
表面强化处理
表面损伤失效：磨损、腐蚀、表面疲劳
选材的经济性原则：材料价格、加工费用等 其他因素：环保、市场等
根据工艺性能选材
铸造性能
金属构件承载不大，受力简单而结构复杂，尤其是具有复 杂内腔结构
铸造性能：铸造铝合金和铜合金>灰口铸铁>铸铁>铸钢
铝及铝合金 铜及铜合金
铝及铝合金
纯铝：纯度98%~99.996%，密度小、导电、导热性 优良；主要用于科研及制造电容器
铝合金：纯铝强度低，加入合金以提高强度
变形铝合金
1.防锈铝合金：含锰、镁等，不可热处理强化，耐蚀性好，用于制 造高耐蚀性薄板容器
2.硬铝：含铜、镁等，强度、硬度高（与高强钢相近），塑性低、 韧性差，用于制造飞机大梁、螺旋桨、铆钉等
2.1.1 金属材料的特性及分类 2.1.2 钢铁材料 2.1.3 有色金属及其合金 2.1.4 造型设计中金属材料的选用
2.1.2 钢铁材料
钢铁材料可分为三大类：
纯铁 (c<=0.02%)
塑性好、强度低，主要用于制造磁铁
钢 (0.02%<=c<2.11%) 铸铁 (c>=2.11%)
3.超硬铝合金：含锌、铜等，强度接近超高强度钢 4.锻铝：含镁、硅、铜等，热塑性、耐蚀性好，适于锻造，用于航
空等形状复杂、要求强度较高的锻件
铸造铝合金：要求有良好的铸造性能，分为铝硅、铝铜、 铝镁、铝锌四系。
铜及铜合金
1.纯铜（紫铜）：纯度99.5%~99.95%, 极好的塑 性, 抗蚀、导电、导热性、抗磁性极好，用于电工 导体和防磁器械
锻造性能
承载较大、受力复杂的构件 热锻性：低碳钢>中碳钢>高碳钢
焊接性能
体积较大，要求气密性好，能承受一定压力，如输气管道、 蒸汽锅炉等
钢材最适合焊接，含碳和合金元素越多，焊接性能越差； 铝合金、铜合金焊接性较差，灰口铸铁基本不能焊接
2.黄铜：含锌<50%
普通黄铜：含锌<32%, 极好的变形能力，用于弹壳等；
含锌>32%：热加工黄铜(含锌40%), 强度较高，含铜量 少，价格低、用于制作电器上的导电、耐蚀及有一定强 度的结构件
特殊黄铜：加入锡、铅、铝等元素
3.青铜 锡青铜：一般含锡3%~14%, 强度、塑性增加
特殊青铜：指不含锡的青铜，如铝青铜、铍青铜等，比 锡青铜具有更高的力学性能、耐磨性与耐蚀性。
2.1.2 钢铁材料
钢 (0.02%<=c<2.11%)
碳钢
按含碳量：低碳钢、中碳钢、钢碳钢 按品质：普通碳素钢、优质碳素钢 按用途：碳素结构钢、碳素工具钢
合金钢
合金结构钢：合金弹簧钢、合金轴承钢等 合金工具钢：刃具钢、模具钢、量具钢 特殊用途钢：不锈钢、耐热钢、耐磨钢
铸铁 (0.02%<=c<2.11%)
球墨铸铁：铁水+球化剂，铸造性优良，取代了可 锻铸铁，制造受力复杂、负荷大、耐磨的铸件，如 曲轴、凸轮轴、齿轮、蜗轮蜗杆、活塞、工作缸等
第一节 常用金属材料及其特性
2.1.1 金属材料的特性及分类 2.1.2 钢铁材料 2.1.3 有色金属及其合金 2.1.4 造型设计中金属材料的选用
2.1.3 有色金属及其合金
产品造型材料与工艺
第三讲
第二章 金属材料及其加工技术
第一节 常用金属材料及其特性 第二节 金属材料成型与工艺性 第三节 金属表面处理与装饰技术
第一节 常用金属材料及其特性
2.1.1 金属材料的特性及分类 2.1.2 钢铁材料 2.1.3 有色金属及其合金 2.1.4 造型设计中金属材料的选用
第一节 常用金属材料及其特性
2.1.1 金属材料的特性及分类 2.1.2 钢铁材料 2.1.3 有色金属及其合金
2.1.4 造型设计中金属材料的选用
2.1.4 造型设计中金属材料的 选用
金属材料设计是造型设计的重要组成部分，它 包括：
材料的选用 材料加工工艺的制定
造型设计中，金属材料的选用是一个复杂的决 策问题，它需要：
①良好的导电性和导热性； ②正的电阻温度系数；且绝大多数金属具有超导性； ③良好的反射能力、不透明性及金属光泽； ④良好的塑性变形能力（延展性）
反映出金属的本质：
有特殊光泽 优良的导电性和导热性 是良好的塑性变形固体物质
2.1.1 金属材料的特性及分类
金属材料的性能
①使用性能 使用过程中表现出来的性能
机械(力学)性能：强度、塑性、弹性 、刚度等 物理性能：导热性、导电性、热膨胀性、磁性等 化学性能：抗蚀性、抗氧化等
②工艺性能 制造和加工过程中表现出来的性能
如铸造性能、锻造性能、焊接性能、切削加工性能和热处 理性能等
2.1.1 金属材料的特性及分类
常用金属材料的分类
第一节 常用金属材料及其特性
2.1.1 金属材料的特性及分类
金属的微观特性
结合键：晶体的结合力。固体状态下，原子 （离子或分子）聚为晶体，原子之间产生较 强的相互作用力
金属晶体中，价电子弥散在整个体积内，所 有金属离子皆处于相同的环境之中
结合键没有饱和性、方向性和选择性
2.1.1 金属材料的特性及分类
金属的宏观特性
首先要掌握金属材料理论及其应用知识 明确目标及限制条件Байду номын сангаас 进行必要的试验和选材方案对比
如何进行金属材料的选材？
先掌握几个基本的选材原则
造型设计中金属的选材原则
根据使用性能选材
变形失效：弹性变形和塑性变形影响形状、尺寸精度
重要螺栓、弹簧、精密丝杠等，应选高弹性模量材料
断裂失效：
塑性断裂：明显塑性变形后断裂，应选高强度材料 低应力脆性断裂：无宏观塑性变形下断裂，如高强度的锤杆，应选强