中职金属工艺学教案集.docx

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1、金属工艺学教案全集授课时间：班级：本课课题：绪论教学目的和要求：1.了解本课程的性质、任务和在生产中的地位。2 .了解本课程内容和机械产品制造全过程的概,念。3 .生疏学习本课程的根本要求和方法。重点与难点：了解本课程的性质及意义。教学方法：讲授法和录像观摩。课型：理论课金属工艺学教学过程绪论一、为什么要学金属工艺学机械工程材料工艺学？金属工艺学是一门传授有关制造金属零件工艺方法的综合性技术基础课。它主要传授各种工艺方法本身的规律性及其在机械制造中的应用和相互关系；金属零件的加工工艺过程和构造工艺性；常用金属材料性能对加工工艺的影响；工艺方法的综合比较等。争论的对象：常用的工程材料、材料的各种

2、加工处理工艺。例如：钢铁、铝合金、铜合金、塑料等材料及热处理工艺、焊接工艺、铸造工艺、切削加工工艺等加工处理工艺。举例：常用主轴材料：45o技术要求：调质处理。箱体材料：HT200o技术要求：退火。国家工业进展的三大支柱：材料、信息、微机。1 .工程材料是国家工业进展的物质根底。工业和日常生活都离不开工程材料的使用，争论材料最终是为人类的文明进步而效劳。2 .作为工科类专业所必需把握的一门功课。根底课T桥梁专业课机械工程材料工艺学是一门技术根底课，对专业课和根底课起着桥梁的作用。二、机械工程材料工艺学课程有什么特点？1.本课程同实践严密相联系，是一门实践性很强的学科。2 .通过生产实践才能融会

3、贯穿地学习把握安排了钳工、金工实习。3 .为了弥补实践方面的缺乏，承受录像教学以及到工厂参观和实习，通过师生的相互努力来学好这门功课。三、怎样才能学好机械工程材料工艺学？1 .留意各章节的联系、学习、复习、稳固、应用、总结。2 .要理解、要提问题、不能累计问题。3 .抓住主要内容：金属材料及热处理根本学问，铸造、锻造、焊接、切削加工根本常识。随着科学技术和生产力的不断进展，金属工艺学的内容构成也有所进展。应当指出，本课程的进展必定是有关学科的相互渗透和综合，而不是兼收并蓄、包罗万象、内容越来越简单。它仍属工艺学范畴。金属工艺学是实践性很强的技术根底课，它有利于对学生进展技能训练，有利于培育学生

4、具有更高的实际力量和开拓精神。录像教学：绪论J05625分钟作业布置：课后总结：授课时间：班级：本课课题：钢铁生产简介。教学目的和要求：1.了解炼铁的实质、原料、设备及产品介绍常识学问。2.了解炼钢的实质、原料、设备及产品介绍常识学问。重点与难点：炼钢和炼铁的过程。教学方法：讲授法和录像观摩。课型：理论课。教学过程金属材料导论复习旧课：了解本课程的性质。合金的定义：一种金属为根底，参加其他金属或非金属，经过熔炼或烧结制成的具有金属特性的材料导电性、延展性、光泽、导热性。常用的是：钢和铁、铜合金、铝合金等理论联系实际。钢铁的冶炼：一、炼铁：1.原料：空气一供给氧气，助燃作用。铁矿石一铁有贫矿和富

5、矿之分我国常用的是Fe2O3赤铁矿、Fe3O4磁铁矿、Fe2O33H2O褐铁矿、伴随着SiO2、Mn0、S、P等杂质。焦炭一复原剂、供给热能炼焦厂生产。C+O2CO2+Q、C02+CCO+QFe2O3+COFe+CO2+Q熔剂T造渣剂，去除杂质，石灰厂生产CaCO3石灰石、CaO生石灰举例：家用磷轨净水作用。CaCOLCae)+COSCaO+SiO2CaSiO3CaO+FeSCaS+FeOFeO+CO2 .设备：高炉。衡量质量指标系数：焦炭比。组成：炉喉、炉身、炉腰、炉腹、炉缸。3 .产品：生铁：炼钢制造铁制品等。高炉煤气：日用燃料等。炉铁渣：水泥、玻璃提纯二、炼钢：1 .原料：生铁一铁的来源

6、。氧气一精炼提纯的作用。Fe02FeOFeO+SiSiO2+FeFe+CC+FeFe+MnMn+FeSiO2+MnOMnSiO2TJ造渣剂熔剂生石灰一主要去除S、P等杂质。举例：家用磷钗净水作用Fe+SFeSCaO+FeSCaS+FeOP+O2P2O5Fe+P2O5Fe3CPO4)2CaO+Fe7(P02t)9Ca,(POa)-()+FeO2 .设备：转炉正在普及设备、电孤炉最好、平炉淘汰设备。3 .产品：钢锭简称钢包：有特冷静钢(TZL冷静钢Z、半冷静钢b、沸腾钢(F)o钢渣。煤气。录像：钢铁的冶炼简介J05928分钟作业布置：课后总结：授课时间：班级：本课课题：金属材料的力学性能。教学目的

7、和要求：生疏强度和塑性的指标及其意义。重点与难点：强度和塑性。教学方法：讲授法和观摩法。课型：理论课教学过程第一章金属材料的主要性能复习旧课：钢铁的冶炼。提问：炼钢、铁的原料？第一节金属材料的力学性能机械性能材料的性能：使用性能：物理性能、化学性能、力学性能机械性能。工艺性能：热处理性能、铸造性能、焊接性能、锻造性能、切削加工性能。力学性能的定义：材料在外力作用下，表现出静载荷、动载荷、交变载荷的性能。一、强度与塑性概念：静载荷、应力试验：拉伸试验试样一低碳钢、L0=5d.L=10dGB(6397-86)要求同学们试验指导书图书馆查资料，熬炼学生的自学力量。材料的力学性能试验。分析：从中导出材

8、料的强度和塑性P:F、AL。S:F、AL。S,Fs,LL%bL、FFeeSsssbb(1) F=0、L=0(2) FgFe、AL-9LeFx=L。eXtg=ALeXKOLe:弹性变形阶段。FeFFs、LeLFs、L=LsLsm,S屈服点屈服”现象。LLf塑性变形阶段屈服变形(5) FJVFVFb、Ls,LLbALJALb塑性变形阶段大量塑性变形阶段(6) F=Fb、L=Lb,Fb最大载荷、b缩颈点。(7) FkFFb、LbL5%一塑性材料、s5%一脆性材料。45:s18.7%15(2)断面收缩率：定义：公式：=(A0-A1/Aj100%s0一原截面面积。S1一断口处断面面积。IP值越大，塑性越

9、好。总结：3越大，塑性越好，越易变形但不会断裂。录像：拉伸试脸。作业布置：课后总结：授课时间：班级：本课课题：金属材料的力学性能。教学目的和要求：1,把握洛氏硬度、布氏硬度的试验原理、特点及其应用范围。2 .了解金属夏比冲击试验、屡次冲击试验简介。3 .了解金属疲乏的概念，提高疲乏强度的措施。重点与难点：硬度、冲击韧性、疲乏强度的概念。教学方法：讲授法课型：理论课和录像观摩。教学过程复习旧课：强度和塑性的概念。二、硬度硬度：定义：抵抗更硬物体压入的力量。衡量：布氏硬度、洛氏硬度、维氏硬度等。1 .布氏硬度：HB试验：GB84o肯定直径的钢球HBS硬质合金HBW),规定的载荷准时间后。HB=FS

10、(Nmm2)oSOboAkT-甲、3Olk和温度有关：温度越低，al越小。低温易冲断脆性临界转变温度。四、疲乏强度概念：交变载荷、疲乏现象试验：疲乏试验法。衡量指标：疲乏强度1-1钢：107、有色金属：108。max=,1五、蠕变和松弛：补充内容1 .蠕变：蠕变强度高温下简洁产生。2 .松弛：松弛强度高温下简洁产生。录像：硬度试验、冲击试验和疲乏试验。作业布置:课后总结:授课时间：班级：本课课题：材料的物理性能、化学性能。教学目的和要求：1.把握材料的物理性能、化学性能复习过去的相关内容。2.了解它们在实际生产中的应用。重点与难点：物理性能和化学性能的应用。教学方法：讲授法课型：理论课教学过程

11、其次节金属材料的物理、化学及工艺性能复习旧课：学习本课的实际意义。金属的性能：物理性能、化学性能。一、物理性能：1 .比重：单位体积内物体的重量。密度：单位体积内物体的质量。铁：7.8克/厘米3、铜：8.9克/厘米3、铝：2.7克/厘米3、钛：4.51克/厘米3y轻金属、5gCm3-重金属。应用：飞机制造业、子弹头、检险材料、炼铁、炼钢、铅球等。2 .熔点：固体液体的温度点。凝固点：液体f固体的温度点O铁：1538、铜：1083、铝：660、钛：1660Co应用：耐高温材料飞机、航天防火安全阀、熔断器保险丝等。3 .热涨性：一般而言，金属材料具有热胀冷缩的性能。材料不同，热胀冷缩的大小也不同。

12、应用：电线的形态、桥梁的架设、钢轨的铺设、周密的测量工具、电冰箱、电饭锅等。4 .导热性：金属具有传导热能的性质。导热材料的挨次：银、铜、铝等。金属材料的杂质越多、导热性越差。高速钢导热性差，加热要缓慢，以防开裂。应用：陶瓷、水壶的水垢等。5 .导电性：金属具有传递电流的性质。导电材料的挨次：银、铜、铝等。应用：电火花加工下册P.7880电解加工、电子束加工及制造电线、电缆、玻璃拉丝模等。6 .磁性；金属材料在磁场的状况下磁化分为软磁和硬磁。例如：铁、锲、钻等。应用：手表材料、磨床的磨削加工P.71下册等。二、化学性能：1 .耐蚀性耐酸碱性：金属材料抵抗腐蚀的性能。例如：钢铁生铁锈、铜生铜绿造

13、成重大事故。应用：食品德业、饮料行业、医药行业、化工行业等。2 .抗氧化性：高温时抵抗氧化的力量。应用：锻打、电焊、热处理等。3 .化学稳定性：在常温下，化学稳定的性能。应用：耐热设备、高温锅炉等。三、工艺性能：是指是否易于进展冷、热加工的性能。包括：热处理性能第三章、铸造性能其次篇、焊接性能第三篇、锻造性能第四篇、切削加工性能第五篇。最终要和书名金属工艺学联系上以上各种工艺性能将在以后有关章节中分别介绍。作业布置：课后总结：授课时间：班级：本课课题：铁碳合金的晶体构造与结晶过程。教学目的和要求：1.了解晶体与非晶体，晶格、晶胞、晶格常数的意义。生硫两种常见的金属晶格类型。2.了解结晶的概念、

14、结晶根本过程，晶粒大小对金属力学性能影响及其掌握措施，纯铁的同素异晶转变。重点与难点：铁碳合金晶体构造和同素异晶转变。教学方法：讲授法课型：理论课和录像观摩。教学过程其次章铁碳合金钢和铸铁第一节纯铁的晶体构造及其同素异晶转变复习旧课：材料的力学性能。一、金属的结晶结晶：液态金属分散成固态金属的现象。概念：理论结晶温度一金属在无限缓冷冷却下结晶得到的结晶温度Too计算出来的实际结晶温度一金属以实际冷却速度冷却结晶得到的结晶温度Tn。实际测量出来的寻常浇注的温度一、金属结晶的过冷现象：过冷现象：金属的实际结晶温度总是低于理论结晶温度，TnVTOo过冷度：To=Tn=AT变量。冷却速度越大，过冷度越

15、大。金属的实际结晶温度总是低于理论结晶温度，TnTo,过冷度：To=Tn=AT变量。0时间冷却速度越大，过冷度越大。金属的实际结晶温度总是低于理论结晶温度，Tnb=2OOMPa.C:HB3bO。Fe+C组成的合金化合物:HB8OOb=400MPaoAl:HB25、b=80MPaoAl+Mg+Mn组成的铝合金化合物：HB70、b=280MPao而工业中的金属材料均为合金。合金：定义；金属元素同另一种或几种金属元素或非金属元素组成的具有金属特性的材料。金属特性：导电性、导热性、塑性、光泽。例如：钢铁合金：Fe+C+Mn+Si铝合金：Al+Mg+Mn、(Al+Ze+MnL铜合金:(Cu+Zn(Cu+

16、SnL(Cu+Ni)等。产生具有优良的使用性能和工艺性能方面的材料特出的物理、化学性能Jo组元：定义：合金中的最小单元。合金系：合金中百分含量不同的组元构成的一系列合金。铝合金Al+Mg+Mn。铝合金：Al:99%、97%、95%Mg:0.5%、2%、2%、Mn:0.5%、1%、3%、二元合金系、三元合金系、四元合金系。相：具有同一化学成分，同一聚拢状态，且有明显界面分开的独立均匀局部。例如：液T单相、固相T单相、液+固T两相。一、固溶体：定义：溶质原子进入溶剂中，照旧保持晶格类型的金属晶体。置换固溶体：d/d0.85。胖子到教室形象举例质1晶格歪扭、畸变，晶体缺陷O无限置换固溶体：Cu+Ni

17、1.有限置换固溶体：Cu+Zn温度越高，则溶解度固溶量越大。间隙固溶体：d/d7270.0218%。因形成固溶体使材料强度、硬度上升的现象一固溶强化。合金的好处1 .铁素体F:CaFe中形成的固溶体。单相、层片状、体心立方晶格。200.0008%C工业纯铁工727C0.0218%C。机械性能：6=3050%、=7080%aku=160z-z200Jcm2b=180280MPaHBS508077（TCI磁性。应用简单提一下饱和的盐水凝固点一21、其沸点108C。饱和NaoH溶液沸点314Co）2 .奥氏体A:C-Fe中形成的固溶体。单相、层片状、面心立方晶格O7270.77%C1148C2.11

18、%Co机械性能：=4060%、=40050MPa、HBS=I70220、抗磁性。应用提一下二、金属化合物中间相强化相形成：温度降低时析出的一种材料。e2.4VC、WCCuZnCu21Zn22HRCJ、kujo渗碳体C:F+C层片相间叠加。硬度极高，而塑性、韧性极低。三、机械混合物：定义：a固溶体+-固溶体+a金属化合物+。一金属化合物例如:钢铁、铝合金、铜合金、钛合金等。1 .珠光体P:F+Fe3C两相，机械混合物。0.77%C0机械性能：=2025%b=800-850MPaHBS=2802600强度高、硬度较高。应用提一下2 .莱氏体Ld、Ld:两相机械混合物，含碳量：4.3%CJLd=A+

19、C7271148C。高温莱氏体1.Ld1=P+C20727。低温莱氏体机械性能：HB=560600=45%。性能与渗碳体相近。应用较少总结：硬度最高的是渗碳体，强度最好的是珠光体，高温下奥氏体塑性最好，常温下铁素体塑性最好，莱氏体硬度较高。布置作业：课后总结：授课时间：班级：本课课题：铁碳合金教学目的和要求：1.生疏简化的Fe-FesC状态图、分析：特性点、线和区域组织。2.生疏典型成分铁碳合金的结晶过程分析及其在室温下的组织。重点与难点：把握铁碳合金状态图。教学方法：讲授法。课型：理论课教学过程第三节铁碳合金状态图复习旧课：铁碳合金组织及其力学性能。O0.772.114.306.69F+C一

20、、铁碳合金状态图的建立(1)配制不同成分的铁碳合金，用热分析法测定各合金的冷却曲线。(2)从各冷却曲线上找出临界点，并将各临界点分别画到成分一温度坐标中。(3)将意义一样的临界点连接起来。二、Fe-FesC合金状态图的分析：1 .点特性点：A1538C100%Fe的熔点；D1227oClOO%Fe3C的熔点；G912100%Fe的同素异晶转变点重结晶温度点；C1148C4.3%C共晶点L-LdA+C共晶反响；F1148oC6.69%C虚点；P727100%Fe虚点；K7276.69%C虚点、E1148C2.1l%C碳在-Fe中的最大固溶量；S7270.77%C碳在-Fe中的最小固溶量，共析点A

21、P共析反响。2 .线特性线：(1) AC线：液相线开头结晶出奥氏体：LTL+A。DC线：液相线开头结晶出渗碳体：LTL+C。(2) AE线：固相线奥氏体结晶终了线：L+AA。ECF线：固相线共晶线：共晶反响LLdo(3) GS线一A3线：从奥氏体中开头析出铁素体线。(4) ES线一ACln线：从奥氏体中开头析出渗碳体线碳在奥氏体中的固溶线。(5) PSK线一A1线：共析线；共析反响APCFC共晶体。(6) PQ线一碳在铁素体中的溶解度曲线。这种由铁素体中析出的渗碳体为三次渗碳体。3.分类:含碳量分类：*工业纯铁：C0.0218%C.钢：0.0218%C2.11%白口铁：2.11%C6.69%钢

22、分类：共析钢：0.77%P.亚共析钢：C0.77%P+F过共析钢：00.77%P+C共晶白口铁分类：共晶白口铁：4.3%CLd.亚共晶白口铁：C4.3%CLd+P+C过共晶白口铁：04.3%CLd+C三、钢在结晶过程中的组织转变试验：热分析法一C:06.69%有用价值。1 .共析钢：0.77%C:LL+AAP分析：在727C发生共析反响，A中含碳多少？P中含碳多少？727:F=88.78%、C=Il.22%2 .亚共析钢：0.5%C:LL+AAA+FP+F分析：AA+F在T点以上A中含碳多少？随着温度降低，A中含碳是渐渐增加还是削减？A+F-P+F在冷却到一点时，A中含碳增加到0.77%C,发

23、生共析反响AP,727时，P、F各占百分多少？727:F=35.34%、P=64.66%.20:F=92.64%、C=7.36%。3 .过共析钢：1.0%C:LL+AAA+CP+CP=96.1%、C=3.9%分析：A-A+C在一点以上，A中含碳多少？C中含碳多少？在一点以下，随着温度降低，A中含碳渐渐增加还是削减？A+C-P+C当冷却到一时，A中含碳渐渐削减到0.77%C,发生共析反响AP,727,P、C相对含量是多少？VI.亚共晶白口铸铁、共晶白口铸铁、过共晶白口铸铁请学生自行分析。铁碳合金的组织和性能：工业纯铁：F塑性好。亚共析钢：F+P取决于F、P的含量。共析钢：P强度高。过共析钢：P+

24、C取决于P、C的含量Cc为网状的二次渗碳体，脆、不合格。亚共晶白口铸铁、共晶白口铸铁、过共晶白口铸铁自行分析O力学性能和含碳量的关系曲线图。4. Fe-Fe3C状态图的应用。正确选材：.CW0.25%,低碳钢：塑性好，韧性好。0.25%VCVo.60%,中碳钢：综合机械性能好。(3) .0.60%C1.4%,高碳钢：硬度高，耐磨性好。制定工艺性能：铸造方面：共晶成分的铁碳合金铸造时，组织致密，不易偏析。锻造方面：钢加热到固相线AE以下200及A3线上170C之间，利用奥氏体塑性好。焊接方面：热处理方面：课堂争论：碳对铁碳合金组织和性能的影响。布置作业：课后总结：授课时间：班级：本课课题：碳素钢

25、教学目的和要求：1.了解常存杂质元素对碳钢性能的影响。2.把握碳钢的分类、牌号、性能和用途。重点与难点：碳钢的分类、牌号、用途。教学方法：讲授法。课型：理论课和习题课。教学过程第四节工业用钢简介复习旧课：碳对铁碳合金组织和性能的影响。一、钢的分类碳钢的分类、编号和用途：分类：亚共析钢：0.0080.77%C共析钢：0.77%C0过共析钢：0.772.11 %C。低碳钢：0.25%C中碳钢：0.25%WeVo.60%高碳钢：0.60%VCq.4%质量：一般碳素钢：S0.05%.P0.045%o优质碳素钢：SWO.04%、P0.04%o和国际不接轨J高级优质碳素钢：SW0.03%、P0.035%o

26、用途：碳素构造钢:碳素工具钢:冶炼：平炉钢渐渐淘汰转炉钢使用电弧炉钢。酸碱性：酸性钢碱性钢中性钢。钢的分类：碳素钢和合金钢。二、碳素钢：钢中杂质含量对其性能的影响1 .UMn:0.250.8%Mn,有益元素，脱氧剂。提高钢的强度和硬度，特别是降低钢的的脆性。2 .硅Si:0.4%Si,有益元素，脱氧剂。提高钢的强度。3 .S:0.050%,有害元素，热脆红脆性。FeS+Fe为共晶体，985为液体。硫的含量越高，热脆性越严峻。4 .磷P:0.0045%,有害元素，冷脆。使钢常温下其塑性和韧性急剧下降,脆性转变温度上升，在低温时，这种现象更加严峻。5 .氢H:0.0001%,有害元素，氢脆，白点。

27、过多的氢分子会导致钢的开裂。总之，杂质元素对钢材的性能与质量影响很大，必需严格掌握在所规定的范围内。碳素钢分如下三类：(1)一般碳素构造钢：:Q235AF、b、Z、s235MPa0.9%1.4%T7A、T8A、T9AT14Ao主要用于剪刀、斧头、锯子、锂刀等。三、合金钢：钢：非合金钢、低合金钢、合金钢。合金钢：低合金钢、合金钢。碳钢在200时，机械性能猛烈下降，而合金钢在650时，其机械性能才略为下降。质量：优质钢、高级优质钢A、特级优质钢E。1 .合金构造钢起首两位数字表示平均含碳量的万分之几，其后的符号表示所含的主要元素；假设元素含量CrVl.5%、3%Ni20CrMnTi:0.20%(C

28、r、Mn、Ti55Si2MnA2 .合金工具钢当含碳量N1.0%时，不标含碳量数当含碳量vl.0%时，起首数表示含碳量的千分之几。合金元素同上。例：9Mn2V:0.9%C、2%Mn、V9SiCro3 .特别性能钢起首数表示含碳量的千分之几，假设起首为“0”，则表示含碳量0.10%;假设起首数为“00”,则表示含碳量为0.03%,合金元素同上。例：9Crl8:0.9%C、18%Cr0lCrl8Ni9Ti:0.1%C、18%Cr、9%Ni、Ti13%Mn、2%Mo、NlCrl3.ICr28、0Crl7Tio第五节零件选材的一般原则选择材料的一般原则如下：1.应能满足零件的工作要求：安全第一。2 .应能满足工艺性能要求：质量第一。3 .必需重视材料的经济性：效率第一。以铁代钢，以铸代锻问答题：一、依据铁碳合金状态图，说明以下缘由：1 .含碳1.0%的钢比含碳0.5%的钢硬度高。2 .含碳1.2%的钢比含碳0.6%的钢强度高。3 .钢宜压力加工成形，铸铁宜铸造成形。4 .钳工锯T8、TlO钢比锯10、20钢费力，锯条宜钝。5 .在Ilo(TC含碳0.4%的钢能锻造，而含碳4.0%的生铁不能锻造。6 .捆扎物品的铁丝一般都用低碳钢，而吊车用的钢缆却用中碳钢。7 .制造滚动轴承的材料均是高碳钢。