金属工艺学教案1

金属工艺学教案1金属工艺学教案编者安荣机械系机械教研室金属工艺学教案1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熟悉学习本课程的基本要求和方法。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（邓文英主编）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结构工艺性；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。研究的对象常用的工程材料、材料的各种加工处理工艺。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45。技术要求调质处理。箱体材料HT200。技术要求退火。国家工业发展的三大支柱材料、信息、微机。1工程材料是国家工业发展的物质基础。工业和日常生活都离不开工程材料的使用，研究材料最终是为人类的文明进步而服务。2作为工科类专业所必须掌握的一门功课。基础课（桥梁）专业课机械工程材料工艺学是一门技术基础课，对专业课和基础课起着桥梁的作用。二、机械工程材料工艺学课程有什么特点1本课程同实践紧密相联系，是一门实践性很强的学科。2通过生产实践才能融会贯通地学习掌握（安排了钳工、金工实习）。3为了弥补实践方面的不足，采用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金属工艺学教案21注意各章节的联系、学习、复习、巩固、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基本知识，铸造、锻造、焊接、切削加工基本常识。随着科学技术和生产力的不断发展，金属工艺学的内容构成也有所发展。应当指出，本课程的发展必然是有关学科的相互渗透和综合，而不是兼收并蓄、包罗万象、内容越来越复杂。它仍属工艺学范畴。金属工艺学是实践性很强的技术基础课，它有利于对学生进行技能训练，有利于培养学生具有更高的实际能力和开拓精神。录像教学绪论J056（25分钟）作业布置课后总结金属工艺学教案3授课时间班级本课课题金属材料的力学性能。教学目的和要求熟悉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。课型理论课第一章金属材料的主要性能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、应力试验拉伸实验试样低碳钢、L05D0、L010D0GB（639786）要求同学们实验指导书（图书馆查资料，锻炼学生的自学能力）。材料的力学性能实验。F（N）BSKFEESOL（MM）LE分析（从中导出材料的强度和塑性）PFE、LE。SFS、LS。SFS、LSLS。BLB、FFB。金属工艺学教案4（1）F0、L0（2）FFE、LOELEFOELOETGLOEKOLE弹性变形阶段。（3）FEFS、LLSLS，S屈服点（“屈服”现象）。LSLS塑性变形阶段（屈服变形）（5）FS5塑性材料、55G/CM3重金属。应用飞机制造业、子弹头、检验材料、炼铁、炼钢、铅球等。2熔点固体液体的温度点。凝固点液体固体的温度点。铁1538、铜1083、铝660、钛1660。应用耐高温材料（飞机、导弹、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。应用电线的形态、桥梁的架设、钢轨的铺设、精密的测量工具、电冰箱、电饭锅等。4导热性金属具有传导热能的性质。导热材料的顺序银、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。导电材料的顺序银、铜、铝等。应用电火花加工（下册P7880、电解加工、电子束加工及制造电线、金属工艺学教案9电缆、玻璃拉丝模等。6磁性；金属材料在磁场的情况下磁化（分为软磁和硬磁）。例如铁、镍、钴等。应用手表材料、磨床的磨削加工（P71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（造成重大事故）。应用食品行业、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能力。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行冷、热加工的性能。包括热处理性能（第三章）、铸造性能（第二篇）、焊接性能（第三篇）、锻造性能（第四篇）、切削加工性能（第五篇）。（最后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。作业布置课后总结金属工艺学教案10授课时间班级本课课题铁碳合金的晶体结构与结晶过程。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。熟悉两种常见的金属晶格类型。2了解结晶的概念、结晶基本过程，晶粒大小对金属力学性能影响及其控制措施，纯铁的同素异晶转变。重点与难点铁碳合金晶体结构和同素异晶转变。教学方法讲授法课型理论课和录像观摩。第二章铁碳合金（钢和铸铁）第一节纯铁的晶体结构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凝结成固态金属的现象。概念理论结晶温度金属在无限缓冷冷却下结晶得到的结晶温度TO。（计算出来的）实际结晶温度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）（平时浇注的温度）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，TN107/S非晶态金属）实验测出冷却速度越大，生核速率越大长大速率。（2）变质处理（孕育处理）在液态金属中，加入一些细小的金属粉末（变质剂）（孕育剂）形成非自发晶核，使晶核数目增多，晶粒变细小。（3）机械振动使枝晶破碎成为几个晶核，使晶核数目增多（超生波振动等）。二、纯金属的晶体结构金属工艺学教案12概念原子球、结点、晶格、晶胞、晶格常数（A、B、C、）致密度晶胞中原子占有的体积与晶胞体积之比。纯金属的晶格类型1体心立方晶胞例如纯铁（FE）912、W、MO、V、CR（TI）882立方体ABC；90原子数81/812致密度068原子的晶格结构不同，则性能不同，即使原子的晶格结构相同，但由于原子的质量不同，性能也不同。2面心立方晶格立方体ABC90原子数81/861/24致密度074举例铜ABC3608108、铜原子M63541671024G铜原子的直径D25505，计算铜的密度纯铁（FE）9121394、AL、CU、AG、MN等。三、纯铁的同素异晶转变（举列钻石和石墨）纯铁FE（912）FE（1394）FE（1538）L二次结晶或重结晶。提问一定质量的纯铁加热到9121394时，体积是增加还是减少，若继续加热到13941538时，体积是增大还是减少金属工艺学教案13授课时间班级本课课题铁碳合金教学目的和要求1了解合金、组元、系、相、固溶体、金属化合物、机械混合物。2熟悉铁素体、奥氏体、渗碳体、珠光体、莱氏体。重点与难点铁碳合金组织及其力学性能。教学方法讲授法。课型理论课第二节铁碳合金的基本组织复习旧课细化金属材料晶粒的方法及纯铁的结构。元素（金属非金属）共为108种，而纯金属一般共为83种。FEHB80、B200MPA、CHB3、B0。FEC组成的合金化合物HB800、B400MPA。ALHB25、B80MPA。ALMGMN组成的铝合金化合物HB70、B280MPA。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新材料。金属特性导电性、导热性、塑性、光泽。例如钢铁合金FECMNSI、铝合金（ALMGMN）、（ALZEMN）、铜合金（CUZN）、（CUSN）、（CUNI）等。产生具有优良的使用性能和工艺性能方面的新材料（特出的物理、化学性能）。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（ALMGMN）。铝合金AL99、97、95、MG05、2、2、MN05、1、3、二元合金系、三元合金系、四元合金系。金属工艺学教案14相具有同一化学成分，同一聚集状态，且有明显界面分开的独立均匀部分。例如液单相、固相单相、液固两相。一、固溶体定义溶质原子进入溶剂中，依然保持晶格类型的金属晶体。置换固溶体D质/D剂085。（胖子到教室形象举例）晶格歪扭、畸变，晶体缺陷。无限置换固溶体CUNI有限置换固溶体CUZN温度越高，则溶解度（固溶量）越大。间隙固溶体D质/D剂077PC共晶白口铁分类共晶白口铁43CLD亚共晶白口铁C43CLDC三、钢在结晶过程中的组织转变实验热分析法（C0669）实用价值。1共析钢077CLLAAP分析在727发生共析反应，A中含碳多少P中含碳多少（727F8878、C1122）2亚共析钢05CLLAAAFPF分析AAF在点以上A中含碳多少随着温度降低，A中含碳是逐渐增加还是减少AFPF在冷却到点时，A中含碳增加到077C，发生共析反应AP，727时，P、F各占百分多少727F3534、P6466。20F9264、C736。3过共析钢10CLLAAACPC（P961、C39）分析AAC在点以上，A中含碳多少C中含碳多少在点以下，随着温度降低，A中含碳逐渐增加还是减少ACPC当冷却到时，A中含碳逐渐减少到077C，发生共析反应AP，727,P、C相对含量是多少亚共晶白口铸铁、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。金属工艺学教案18亚共析钢FP取决于F、P的含量。共析钢P强度高。过共析钢PC取决于P、C的含量（C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。力学性能和含碳量的关系曲线图。力学性能KUHBSB含碳量（钢14C）0077140211434FEFE3C状态图的应用。正确选材C025，低碳钢塑性好，韧性好。025077CC曲线左移。合金元素除CO外所有的合金元素均使C曲线右移。加热温度温度越高，C曲线右移。保温时间时间越长，C曲线右移。亚共析钢的C曲线过共析钢的C曲线AR3ARCM550550320MS175MS50MF80MF0110100S0110100S第二节退火和正火方法普通热处理退火、正火、淬火、回火。热处理表面淬火火焰加热和感应加热法。表面热处理化学热处理渗碳、渗氮、二元、多元共渗。一、退火把钢加热到一定温度，保温一定时间，然后缓慢冷却（炉冷）的热处理工艺法。目的提高钢的塑性和韧性（利于切削加工）；消除钢的内应力（以防钢件变形和开裂）；均匀组织；为随后的热处理做准备（组织上为以后的热处理做准备）。退火的种类（1）完全退火（亚共析钢）把钢加热到AC3线以上3050的温度，保温一定时间金属工艺学教案25（1525MIN/MM30MIN/M3（碳钢按有效厚度或直径每25毫米为1小时，合金钢按有效厚度或直径每20毫米为1小时，保温时间与工件形状、材料质量、装炉量等有关）然后随炉冷却的一种工艺。组织分析PFAAPF（重结晶退火）。（实际生产中在炉中冷却到500左右即可出炉冷却）（2）球化退火（过共析钢）把钢加热到AC1线以上2030的温度，保温一定时间（56MIN/MM1HOUR/M3）然后随炉冷却的一种工艺。组织分析PFE3C网AFE3C网AFE3C球PFE3C球。（实际生产中冷却到500以下时，组织转变完成，可取出空冷）。有些难于形成颗粒球状渗碳体的钢，可以多次并重复上述过程循环退火（周期化退火）。（3）低温退火（亚、共、过共析钢）把钢加热到500650，保温一定时间（68MIN/MM、15HOUR/M3），然后随炉冷却的一种工艺。（低温退火）若用于消除加工硬化（650750），空冷，则称为再结晶退火。组织分析PFPFPFPFP学生分析。PFE3C网学生分析。（4）扩散退火（亚、过共析钢）把钢加热到AC3线以上150200、ACCM线以上150200，保温一定时间（1020HOUR）然后随炉冷却的一种工艺。（加热温度高，保温时间长，成本高，钢的烧损量大，晶粒粗大），这种工艺是为了消除钢中的成分不均匀的现象。二、正火把钢加热到AC3线或ACCM线以上3050的温度，（45MIN/MM、1HOUR/M3经过保温后，随空气冷却的一种工艺。目的提高低碳钢的硬度。（利于切削加工）消除网状渗碳体组织。（冷却速度较大，网状来不及形成）改善钢的组织。（细化晶粒，均匀组织）因正火是在空气中冷却，得到的组织晶粒细小，且缩短了冷却时间，提高了生产率和设备利用率，是一种比较经济的方法，应用较广泛。但是难于消除再结晶退火。组织分析PFAAASFPFE3C网AAASFE3C粒应用对一些大型或形状复杂的零件，淬火有开裂的危险，用正火；对于含碳量0305的钢件，用正火代替退火；含碳量低于03的钢件，采用正火，能提高硬度利于切削。金属工艺学教案26A3912A1727T0扩散退火077211完全退火球化退火正火去应力退火布置作业课后总结金属工艺学教案27授课时间班级本课课题钢的热处理教学目的和要求1掌握淬火的目的、方法及其应用。2熟悉回火的目的，掌握回火方法及其应用。重点与难点淬火和回火的目的、方法及其应用。教学方法讲授法和录像观摩。课型理论课教学过程第三节淬火和回火复习旧课退火和正火的目的及其应用。一、淬火在固态范围内，把钢加热到一定的温度（亚共析钢AC33050、共析钢及过共析钢AC13050），保温一定时间，（1525MIN/MM、30MIN/M3时间与钢的成分、原始组织、工件形状和尺寸加热介质、装炉方法，虽经验公式热处理手册，但生产实际中是综合上述的因素通过实验才能合理的选定）以大于或等于临界冷却速度冷却下来的一种热处理工艺。（VK）目的获得马氏体组织，从而提高钢的硬度和耐磨性。（1）严格控制淬火加热温度。（2）合理选择淬火冷却介质。目的既能得到高硬度的马氏体，也不会产生变形、开裂。M温度AC1NNMST（A）（B）（C）MF0时间共析钢等温冷却C曲线图（A）实际水中的冷却曲线。（B）实际油中的冷却曲线。（C）理想淬火剂金属工艺学教案28的冷却曲线。分析MNQT（C）冷却曲线MN冷却速度慢，目的是不易变形、开裂；NQ冷却速度快，目的是A不会转变为珠光体；QT冷却较慢，目的是既能得到高硬度的马氏体，不变形、开裂。而且冷却介质使用过程中不易变质，不易燃，无毒性，无污染，来源充足，价格便宜，能反复多次重复使用。满足以上所有要求的淬火剂是理想的淬火剂，但目前尚未找到还有待于我去研究和开发。水碳钢优点650550、V600/S；AP、S、T、B。缺点300200、V270/S；易使工件变形、开裂。（若水温超过40，在650550，冷却速度大为AP、S、T、B,不易淬硬，水中淬火易形成表面蒸气膜，若不及时去掉，影响工件内部冷却形成软点。盐水、碱水有水优点以外，并能自由去除薄膜，不会造出淬不硬及软点，但在200300之间冷却，依然很快，易变形、开裂）。矿物油（机油）合金钢优点300200、V30/S；工件不会变形、开裂。缺点650550、V150/S；AP、S、T、B。（机油温度不能提的太高，过高的油温将会引起油面的燃烧，油长时间使用易老化，为了寻求理想的淬火介质水玻璃溶液、聚乙烯醇水溶液聚醚水溶液而当前热处理工艺发展的趋势是在淬火冷却介质的改进和研究方向，主要是在现有的淬火油中加入各种添加剂，以提高冷却能力，减缓油的老化，延长使用时间，）。（3）正确选择淬火方法（由于淬火冷却介质不能完全满足淬火质量的要求，所以在热处理工艺方面还应考虑从淬火方法上加以解决）。单液淬火把钢加热到淬火温度，经保温后，放入一种冷却介质中。（这种方法操作简单，易机械化、自动化，通常工件是形状简单的碳钢和合金钢。在水中或盐水中进行单液淬火，操作虽然简单，单淬火变形大，如果采用油冷又难以取得淬硬的效果，这就可将油、水冷却结合起来进行如下的双液淬火）。应用卡规、轴承、锯子等。双液淬火把加热到淬火的温度的工件，经保温后，先放入水或盐水中冷到400300，再迅速移到油中或空气中冷却水淬油冷法。（双液淬火广泛应用于各种零件或工具，能得到高硬度，又能减少淬火内应力，缺点是操作难，且未能很好地改进工件表面与心部的温差这一缺金属工艺学教案29点。技术还要熟练）。应用齿轮、缸体、阀体等。分级淬火把工件加热到淬火温度，经保温后，迅速冷却到MS点，附近，稍加停留（AB），待工件表面和中心温度基本一致时，再取出放入油中或空气中冷却冷却热浴淬火法。（这种淬火法由于在奥氏体向马氏体转变前，工件的温度经等温停留后逐渐趋于一致，使随后的组织转变得以在表层和内部同时进行，由此可大大减小淬火内应力和变形，主要应用于形状复杂、小尺寸的碳钢和合金钢。）应用油泵齿轮、滚珠、滚针等。等温淬火把加热到淬火温度的工件，经保温后，放入稍高于MS点的盐浴或碱浴中，并等温到奥氏体转变层成下贝氏体后，再取出空冷。（等温淬火硬度虽然没有分级淬火高，但工件在获得较高硬度的同时还具有良好的塑性和韧性，还可以有效地减少应力和变形，其缺点是不适应用界面尺寸大的工件，其心部易产生珠光体，生产周期长，适用于薄、细而形状发复杂的零件。）应用；油嘴、小圆筒等。冷处理把淬冷到室温的钢继续冷却到7080，保温一段时间，使残余过冷奥氏体在继续冷却过程中转变为马氏体。（是用干冰785或103的液化乙烯、192的液态氮成本很高，易产生应力、变形，很少应用。）应用游标卡尺、螺旋尺、钢尺、砝码等。V1单液淬火、V2双液淬火、V3分级淬火、V4等温淬火。A1550MSV1V2V3V4MF0T（S）金属工艺学教案30二、回火定义将淬火后的钢加热到AC1以下某一温度，保温一定时间（15小时），然后冷却的一种工艺。目的降低材料的脆性、消除内应力；获得要求的力学性能；稳定工件尺寸；降低合金钢的硬度，使之易被切削。（1）低温回火（150250）组织回火马氏体HRC5864。应用于需要高硬度，高耐磨的材料零件。例如刃具、量具、模具、滚动轴承等。（2）中温回火（350500）组织回火屈氏体HRC3545。应用于需要较高弹性、韧性的材料零件等。例如弹簧、板簧、发条、冲击工具等。（3）高温回火（500650）组织回火索氏体HRC1525（HB200250）。应用于受交变载荷作用的材料零件等。例如轴、丝杠、齿轮、连杆等。淬火高温回火调质处理。时效处理（尺寸稳定处理）某些量具等精密工具为了保持淬火后的高硬度和耐磨性及稳定的尺寸，需在100180进行长时间的低温加热，保温（1050小时），随炉冷却的工艺。布置作业课后总结金属工艺学教案31授课时间班级本课课题钢的表面热处理教学目的和要求1熟悉表面淬火。2了解渗碳、氮化、碳氮共渗及其它化学热处理。3了解热处理新技术简介。重点与难点表面淬火的目的。教学方法讲授法。课型理论课第四节表面淬火和化学热处理复习旧课淬火和回火的应用。普通热处理材料的内外力学性能均匀一致外硬内硬、外韧内韧，但是，特殊情况下，需要内外力学性能不一致的材料外硬内韧。一、表面淬火（中碳钢）定义1火焰加热表面淬火氧炔焰M26MM。2感应加热表面淬火（需经正火、调质处理）高频（10500KHZ）M052MM；感应器中频（50010000HZ）M28MM；中频（50HZ）M1015MM；二、化学热处理定义1渗碳气体渗碳、固体渗碳低碳钢1052MM后渗碳淬火低温回火。2渗氮气体渗氮。前调质处理渗氮。合金钢（000108MM）。3碳氮二元共渗气体、固体、液体共渗。低碳钢低碳合金钢4辉光离子氮化（离子氮化）布置作业课后总结金属工艺学教案32授课时间班级本课课题铸造教学目的和要求1了解铸造的工艺。2了解合理地控制铸件的凝固，从而防止缺陷。重点与难点铸造工艺基础。教学方法讲授法。课型理论课第五章铸造第一节液态合金的充型复习旧课表面热处理的特点及其应用。液态合金填充铸型的过程，简称充型。影响充型能力的主要因素如下一、合金的流动性流动性43C、高温、P、铸型特点。二、浇注条件1浇注温度在保证充型能力足够的前提下，浇注温度不易太高。2充型压力液态合金所受的压力越大，充型能力越好三、铸型填充条件如下因素对充型能力均有影响1铸型材料导热系数和比热容越大，激冷越大，充型能力越差。2铸型温度3铸型中的气体开设出气口，增加透气性。第二节铸件的凝固与收缩一、铸件的凝固方式1逐层凝固2糊状凝固3中间凝固大多数的凝固均是这样。二、铸造合金的收缩合金的收缩经历三阶段（1）液态收缩（2）凝固收缩（3）固态收缩收缩率与化学成分、浇注温度、铸件结构和铸型条件有关。铸铁的最好。三、铸件中的缩孔与缩松1缩孔与缩松的形成（1）缩孔它是集中在铸件上部或最后凝固部位容积较大的孔洞。（2）缩松分散在铸件某区域内的细小缩孔。金属工艺学教案332缩孔和疏松的防止（1）定向凝固设置冒口。（2）安放冷铁。布置作业课后总结金属工艺学教案34授课时间班级本课课题铸造工艺基础教学目的和要求1了解铸造内应力，防止变形和开裂。2掌握铸件质量的控制。重点与难点铸件质量的控制。教学方法讲授法。课型理论课第三节铸造内应力、变形和裂纹复习旧课铸件的凝固与收缩。一、内应力的形成1热应力减少热应力的基本途径是尽量减少各个部位间的温度差，使其均匀地冷却。3机械应力它是合金的固态收缩受到铸型或型芯的机械阻碍而形成的内应力。二、铸件的变形与防止具有残余内应力的铸件是不稳定的，它将自发地通过变形来减缓其内应力，以便趋于稳定状态。防止铸件变形的措施使铸件壁厚均匀、形状对称，采用同时凝固和反变形。也可采用时效处理自然时效和人工时效。一、铸件的裂纹与防止当铸造内应力超过金属的强度极限时，便会产生裂纹。两种1热烈是高温下形成的裂纹。影响因素（1）合金性质。（2）铸型阻力。2冷裂是低温下形成的裂纹。二、合金性质和含磷量。第四节铸件的质量控制应从如下几个方面来控制铸件质量（1）合理选定铸造合金和铸件结构。（2）合理制定铸件的技术要求。（3）模样质量检查。（4）铸件质量检验。（5）铸件热处理。金属工艺学教案35布置作业课后总结授课时间班级本课课题常用合金铸件的生产教学目的和要求1了解铸铁的分类、特点、石墨化及其影响因素。2掌握灰铸铁的牌号、组织、性能及其应用，灰铸铁的变质处理，灰铸铁的热处理。3了解可锻铸铁、蠕墨铸铁和合金铸铁简介4。熟悉球墨铸铁的牌号、组织、性能及其应用、球墨铸铁的热处理。重点与难点铸铁的性能及其应用。教学方法讲授法。课型理论课第六章常用合金铸铁的生产第一节铸铁件生产复习旧课铸件的质量控制。铸铁的分类定义含碳量669C211的铁碳合金。白口铸铁C以FE3C形式存在。灰口铸铁C以片状石墨形式存在，G片。可锻铸铁C以团絮石墨状形式存在，G絮。球墨铸铁C以球状石墨形式存在，G球。蠕墨铸铁麻口铸铁一、灰铸铁灰铸铁的性能（1）铸造性能好；（2）减摩性能好；（3）减震性能好；（4）切削加工性能好；（5）缺口敏感性较低（举例麻子脸；黑白衣服，标准好学生）（6）抗拉强度、塑性、韧性比相应的基体的钢低。2影响铸铁组织和性能的因素（G石墨）（1）化学成分C、SIG，MN、S、PFE3C。（2）冷却速度VFE3C、VG。3灰铸铁的孕育处理（变质处理）变质剂硅铁75。在铸铁未浇注前，向铁水中加入少量变质剂（SIFE）、（SICA），形成非自发晶核，细化晶粒，从而提高其力学性能。4灰铸铁的牌号及其生产特点金属工艺学教案36（1）灰铸铁的牌号HTABAB为材料的最低抗拉强度。（2）灰铸铁的生产特点二、可锻铸铁（马铁、玛钢、展性铸铁、韧性铸铁）CG絮状。成分组织特点G絮状基体。G絮状F铁素体可锻铸铁。G絮状F珠光体可锻铸铁。牌号KTHABCAB为最低抗拉强度。C为最低延伸率。黑心可锻铸铁、珠光体可锻铸铁和白心可锻铸铁。三、球墨铸铁】1950年，我国开始球铁的研究，1959年无锡柴油机厂利用球铁代替45、40CR钢，寿命、机械性能相近，成本降低5080，工时减少3050。1964年广州柴油机厂利用球铁代替合金钢，成本降低85。1球墨铸铁的组织和性能2球墨铸铁的生产特点（1）铁水（2）球化处理和孕育处理球化剂和变质剂。（3）铸型工艺（4）热处理四、蠕墨铸铁1蠕墨铸铁的性能2蠕墨铸铁的制取3蠕墨铸铁的应用布置作业课后总结金属工艺学教案37授课时间班级本课课题常用合金铸件的生产教学目的和要求1了解铸钢生产的特点。2了解铜、铝合金的生产特点。重点与难点铸钢、铸铝、铸铜的生产。教学方法讲授法。课型理论课第二节铜、铝合金铸件生产复习旧课铸铁件的生产特点。一、铸造铜合金铜及铜合金1铜9995CU（紫铜）面心立方晶格，比重大，塑性好，强度低，B200250MPA、4550，耐蚀性强，主要用于制造电线、电缆、配置铜合金。工业纯铜T1T5，数字越大，铜纯度越低。T19995、T29990、T39970、T49950。2铜合金加入SN、ZN、PB、AL、NI等。黄铜（CUZN）A压力加工黄铜HH96、H68、HSN621。B铸造黄铜ZHZHSI803、ZHAL6725。青铜（CUSN）、（CUCR）、（CUPB）、（CUAL）。A压力加工青铜QSNQSN6501。B铸造青铜ZQSN101。白铜（CUNI）。3热处理去应力退火。二、铸造铝合金1铝999968AL，面心立方晶格，比重小，塑性好，强度低，耐腐蚀能力强，表面易形成AL2O3，主要用于制造电线、电缆、配制合金，B80MPA、50、80。工业纯铝L1L5，数字越大，铝纯度越低。L19950AL、L29900AL、L39800。2铝合金加入铜、镁、锰、锌、硅等。压力加工铝合金（形变铝合金）A防锈铝合金LFMNMG，LF5、LF11、抗蚀、强度低、焊接性好。金属工艺学教案38B硬铝合金LYCUMG，LY1、LY11，机械性能好，抗蚀性好。C超硬铝合金LCCUMGZN，LC4、LC3抗蚀性差、室温强度高。D锻铝合金LDMGSICU，LD5，LD6、锻造性好、机械性能好。铸造铝合金A铸造铝硅合金ZL1SI、ZL101、ZL104铸造性能好、耐腐蚀。B铸造铝铜合金ZL2CU、ZL203、ZL201、耐热、铸造、耐蚀性差。C铸造铝镁合金ZL3MG、ZL302、ZL301、机械性能好抗蚀、比重大。D铸造铝锌合金ZL4ZN、ZL401、ZL402、抗蚀性差、压铸性好。热处理变质处理（2/3NAF1/3NACL）、时效强化。三、铜、铝合金铸件的生产特点1铜合金的熔化2铝合金的熔化3铸造工艺四、钛、钛合金性能质量轻、比强度高，高温强度好，低温韧性优异，耐蚀性好。比强度强度和密度的比值。钛和钛合金的基本性能钛为银白色的金属，密度为45G/MM3，熔点为1668，具有同素异晶转变882以下呈密排六方晶格TI，882以上呈体心立方晶格TI。比强度值高S1300MPA；热强度高500，保持高强度；耐腐蚀性好超过不锈钢；疲劳极限高远远超过铝合金。二、钛合金1类钛合金加入铝、锡、锆等。TA5、TA7，高温强度好、组织稳定、抗氧化性好，抗蠕变性好，焊接性能好。2类钛合金加入钒、钼、铌、铬、锰等。TB2，较高的强度，优良的冲压性能。3（）类钛合金TC4、TC4，常温下强度较高，优良的塑性，易锻造，扎制，冲压。总之是飞机、导弹、宇宙飞船、舰艇的理想结构材料。轴承合金在滑动轴承中制造轴瓦及内衬的合金。材料1锡基轴承合金（巴氏合金）ZCHSNSB116（ZCHSN2）2号。ZCHSNSB12410（ZCHSN1）1号。金属工艺学教案392铅基轴承合金（巴氏合金）ZCHPBSB16162（ZCHPB1）1号。ZCHPBSB1553（ZCHPB2）2号。3铜基轴承合金ZQPB30、ZNSN101。各种轴承合金性能的比较种类锡基轴承合金铅基轴承合金铜基轴承合金铸铁抗咬合性优优中差磨合性优优差劣耐蚀性优中中优耐疲劳性劣劣良优硬度HB203015305080160180温度150150230150最大应力MPA60010006008002000300600咬合性当摩擦条件不良时，轴承材料与轴粘着和焊合性。磨合性在不长的工作时间后，轴承与轴能自动吻合，使载荷均匀作用在工作面上，避免局部磨损。布置作业课后总结金属工艺学教案40授课时间班级本课课题砂型铸造教学目的和要求1熟悉铸造生产的特点、分类及其应用。2了解造型（造芯）材料，造芯方法，铸铁的熔炼、浇注、铸件的落砂、清理和检验。3熟悉金属的主要铸造性能流动性、收缩性等。4熟悉浇注位置和分型面、浇注系统和冒口，加工余量、起模斜度，铸造圆角，铸件线收缩率，型芯头，能绘制典型铸件的铸造工艺图。重点与难点分型面、浇注系统和冒口。教学方法讲授法和录像观摩。课型理论课第七章砂型铸造复习旧课铸钢、铸铝、铸铜的生产特点。砂型铸造是传统的铸造方法，它适用于各种形状、大小、批量及各种合金铸件的生产。第一节造型方法的选择铸铁件、铸钢件、铸铝件、铸铜件的制造工艺方法。定义将熔化的金属材料浇注到铸型空腔中，待其冷却凝固后，得到毛坯的方法。产品毛坯（铸件）一、手工造型1单件、小批生产2成批生产P55看过录像后，要学生设计画出木模确定分型面活块设计叙述整个制造过程。二、机器造型（造芯）1机器造型（造芯）基本原理（1）填砂；（2）震击紧砂；第六章辅助压实；金属工艺学教案41第七章起模。3机器造型的工艺特点第二节浇注位置和分型面的选择浇注位置是指浇注时铸型分型面所处的空间位置，而铸型分型面是指铸型组元间的结合面。一、浇注位置选择原则（1）铸件的重要加工面应朝下。（2）铸件的大平面应朝下。（3）将面积较大的薄壁部分置于铸型下部或处于垂直或倾斜位置。（4）在较厚部位安放冒口。二、铸型分型面的选择原则定义以砂子为主要原料形成铸型型腔的铸造工艺。（1）以平面为易、越少越好。（2）重要面置于下箱。（3）模型易出布置作业课后总结第三节工艺参数的选择复习旧课铸造工艺设计。一、机械加工余量和最小铸孔二、起模斜度为了使模样便于从砂型中取出，凡垂直于分型面的立壁在制造模样时，必须留出一定的的倾斜度。外壁的起模斜度通常为153，内壁的起模斜度通常为310。三、收缩率通常灰铸铁为0710，铸钢为1320，铝硅合金为0812。四、型芯头第九章特种铸造第一节熔模铸造复习旧课铸造工艺参数的选择。一、熔模铸造的工艺过程1蜡模制造（1）压型制造（2）蜡模的压制（3）蜡模组装2型壳制造（1）浸涂料（2）撒砂金属工艺学教案42（3）硬化3焙烧和浇注（1）焙烧（2）浇注二、熔模铸造的特点和适用范围优点（1）型腔表面极为光滑（2）能生产高熔点的黑色金属铸件（3）生产批量不受限制。第二节金属型铸造一、金属型构造二、金属型的铸造工艺1喷刷涂料2金属型应保持一定的工作温度3适合的出型时间三、金属型铸造的特点和适用范围第三节压力铸造一、压力铸造的工艺过程（1）注入金属（2）压铸（3）取出铸件二、压力铸造的优点和适用范围（1）铸件的精度及其表面质量较其它铸造方法均高。（2）可压铸形状复杂的薄壁件，或直接铸出小孔、螺纹、齿轮等。（3）铸件的强度和硬度均较高。（4）压铸的生产率较其它铸造方法均高。第四节离心铸造一、离心铸造的基本方式二、离心铸造的特点和适用范围优点（1）省工、省料，降低了成本。（2）极少有缩孔、缩松、气孔、夹渣等缺陷。（3）便于制造双金属铸件。缺点（1）尺寸偏差大，而且内表面粗糙。（2）不适合密度偏析大的合金及轻合金铸件。金属工艺学教案43第五节常用铸造方法的比较布置作业课后总结授课时间班级本课课题金属的塑性变形教学目的和要求1熟悉金属锻件的特点、分类及其应用。2了解金属的塑性变形，塑性变形对金属组织和性能的影响，冷变形金属在加热时组织和性能的变化，热变形对金属组织和性能的影响，金属的锻造性。3了解锻造温度范围、锻件的冷却。4了解自由锻的特点，设备，基本工序（镦粗、拔长、冲孔、切割、弯曲、错移、扭转）及其应用。5熟悉自由锻造工艺设计绘制锻件图，坯料质量及其尺寸计算。拟定锻造工序，选定锻造设备吨位，确定加热、冷却及其热处理规范，编制锻件工序卡片。能绘制简单锻件图。6了解模锻及其胎模锻简介。重点与难点金属的塑性变形对金属组织和性能的影响。教学方法讲授法和录像观摩。课型理论课第三篇金属塑性加工第十章金属的塑性变形第一节金属塑性变形的实质塑性变形当外力增大到使金属的内应力超过该金属的屈服点之后，既使外力停止作用，金属的变形也不消失。金属的塑性变形的实质是晶体内部产生滑移的结果。在切向应力的作用下，晶体的一部分与另一部分沿着一定的晶面产生相对滑移（该面称滑移面），从而造成晶体的塑性变形。第二节塑性变形对金属组织和性能的影响金属工艺学教案44金属的变形弹性变形、塑性变形、颈缩变形。弹性变形去除外力作用时，能恢复原形。塑性变形去除外力作用时，不能恢复原形。颈缩变形材料趋向接近断裂。加工硬化随变形程度的增大，强度和硬度上升而塑性下降的现象。原理压力加工就是利用材料的塑性变形，即使晶体中晶粒相对于另一个晶粒发生滑移或错位，达到所要求的变形程度。冷变形在再结晶温度以下的变形。热变形在再结晶温度以上的变形。T再04T熔例纯铁T熔1538、45T熔1450。纯铝T熔660、CUT熔1083。T熔T熔273（绝对温标）加工硬化塑性变形程度越高，强度和硬度就升高。消除方法再结晶退火。第三节金属的锻造性金属的可锻性是衡量材料在经受压力加工时获得优质制品难以程度的工艺程度。一金属的本质1化学成分的影响含碳量；杂质含量等。2金属组织的影响奥氏体；铁素体等组织。二、加工条件1变形温度的影响锻造温度碳钢800（AE200）。合金钢830（AE150）。温度过低导致锻件破裂报废。温度过高将产生过热、过烧、脱碳和严重氧化等缺陷。2变形速度的影响一般情况下可忽略不计。3应力状态的影响压应力较拉应力为易。录像锻造布置作业课后总结金属工艺学教案45授课时间班级本课课题锻造教学目的和要求1熟悉锻造的特点、分类及其应用。重点与难点锻造方法教学方法讲授法。课型理论课和录像观摩。复习旧课金属塑性成形原理。第十一章锻造第一节锻造方法一、自由锻1自由锻工序（1）基本工序镦粗、拔长、冲孔、弯曲、扭转、错移。（2）辅助工序2锻件分类及基本工序方案二、模锻1锤上模锻（1）模锻模膛（2）制坯模膛2曲柄压力机上模锻3摩擦压力机上模锻4胎模锻第二节锻造工艺规程的制订一、绘制锻件图二、坯料重量和尺寸的确定三、锻造工序的确定四、锻造工艺规程中的其它内容第三节锻件结构的工艺性一、自由锻件的结构工艺性二、模锻件的结构工艺性金属工艺学教案46布置作业课后总结授课时间班级本课课题板料冲压教学目的和要求1熟悉板料冲压的特点及其应用。重点与难点变形工序教学方法讲授法。课型理论课和录像观摩。复习旧课锻件的结构工艺性。第十二章板料冲压板料冲压是利用冲模使板料产生分离或变形的加工方法。特点（1）可以冲出形状复杂的零件，且废料较少。（2）产品具有较高的精度和较低的表面粗糙度，冲压件的互换性较好。（3）能获得重量轻、材料消耗少、强度和刚度都较高的零件。（4）冲压操作简单，工艺过程便于机械化。第一节分离工序一、落料及冲孔（通称冲裁）1冲裁变形过程2凹凸模间隙3凹凸模刃口尺寸的确定4冲裁件的排样二、修整三、切断第二节变形工序一、拉深1拉深过程2拉深中的废品3旋压二、弯曲三、翻边金属工艺学教案47四、成形第三节冲模简介一、简单冲模二、连续冲模三、复合冲模第四节冲压件的结构工艺性一、冲压件的形状及尺寸二、简化工艺及节省材料的设计三、冲压件的厚度四、冲压件的精度和表面质量布置作业课后总结金属工艺学教案48授课时间班级本课课题特种压力加工方法简介教学目的和要求1了解特种加工。重点与难点特种加工教学方法讲授法。课型理论课和录像观摩。复习旧课板料冲压。第十三章特种压力加工方法简介第一节精密模锻第二节零件挤压第三节零件扎制一、纵扎二、横扎三、斜扎布置作业课后总结金属工艺学教案49授课时间班级本课课题焊接教学目的和要求1熟悉焊接的特点、分类及其应用。2了解焊接电流，电焊机和构造，电焊条，手弧焊工艺。重点与难点手弧焊教学方法讲授法。课型理论课和录像观摩。复习旧课板料冲压。第四篇焊接第十四章电弧焊第一节焊接电弧焊接用加热或加压的方法，通过材料的原子扩散，使其连接成一个整体的工艺过程。切割使材料切断、割离的工艺过程。焊接分三类熔化焊熔化金属从而使接头连接起来。压力焊金属焊件受压使接头连接起来。钎焊熔化钎料使焊件接头连接起来。特点省料省时。拼小成大。技术高。能制双层金属。手工电弧焊工作原理焊接电弧电路短路电弧放电热量Q（20008000）金属工艺学教案50工作区域阳极、弧祝区、阴极区（直流电）阳极区4243Q；弧柱区2038Q、60008000；阴极区3638Q24003200。阳极接焊件、阴极接焊条正接法（厚焊件）。阳极接焊条、阴极接焊件负接法（薄焊件）。电焊机（弧焊机）直流弧焊机焊逢质量好。交流弧焊机价格较低。第二节焊接接头的组织与性能一、焊接工件上温度的变化与分布二、焊接接头的组织和性能1焊缝2焊接热影响区（1）熔合区（2）过热区（3）正火区（4）部分相变区一、改善焊接热影响区组织和性能的方法第三节焊接应力与变形布置作业课后总结金属工艺学教案51授课时间班级本课课题电弧焊教学目的和要求1熟悉焊接的特点、分类及其应用。2了解焊接电流，电焊机和构造，电焊条，手弧焊工艺。重点与难点焊条电弧焊教学方法讲授法。课型理论课和录像观摩。复习旧课焊接应力和变形。第四节焊条电弧焊一、焊条电弧焊的焊接过程二、电焊条1焊条芯导电、填充焊缝。2药皮稳定电弧、隔绝空气、排除渣子。焊芯组成C01、SI003、S06时，钢材塑性较低，淬硬倾向很强，焊接性不好。三、小型抗裂试验法第二节碳钢的焊接一、低碳钢的焊接二、中、高碳钢的焊接金属工艺学教案55焊接的特点第三节合金结构钢的焊接（1）热影响区的淬硬倾向（2）焊接接头的裂纹倾向第四节铸铁的补焊铸铁的焊接特点第五节非铁金属及其合金的焊接一、铜及铜合金的焊接特点二、铝及铝合金的焊接特点布置作业课后总结金属工艺学教案56授课时间班级本课课题材料的焊接性。教学目的和要求1了解焊接结构设计。重点与难点焊接结构设计。教学方法讲授法和录像观摩。课型理论课。复习旧课材料的焊接性。第十七章焊接结构设计第一节焊接结构件的材料的选择第二节焊接接头的工艺设计一、焊缝的布置（1）焊缝布置应尽量分散（2）焊缝的位置应尽可能对称布置（3）焊缝应尽可能避开最大应力端面和应力集中位置（4）焊缝应尽量避开机械加工表面（5）焊缝位置应便于焊接操作二、接头形式的选择与设计1接头形式2坡口形式3接头过渡形式4其它焊接方法的接头与坡口形式布置作业课后总结金属工艺学教案57授课时间班级本课课题金属切削的基础知识教学目的和要求1了解金属切削运动与切削要素。2熟悉刀具材料的选择，车刀主要角度、作用及其选择原则。3了解金属切削过程的物理现象。4了解金属的切削加工性。重点与难点刀具材料的选择，车刀主要角度、作用及其选择原则。教学方法讲授法和录像观摩。课型理论课。复习旧课焊接结构设计。第十八章金属切削的基础知识第一节切削运动及切削要素一、零件表面的形状及切削要素切削运动包括主远动和进给运动主运动的速度最高，消耗功率最大。二、切削用量1切削速度V2进给量F3背吃刀量A三、切削层参数1切削层公称横截面积A2切削层公称宽度B3切削层公称厚度H第二节刀具材料及刀具构造一、刀具材料金属工艺学教案581对刀具材料的基本要求（1）较高的硬度（2）足够的强度和韧度（3）较好的耐磨性（4）较高的耐热性较好的工艺性2常用的刀具材料高速钢硬质合金陶瓷刀具3其它新型刀具材料简介（1）高速钢的改进（2）硬质合金的改进（3）人造金刚石（4）立方氮化硼二、刀具角度1车刀切削部分的组成（1）前刀面（2）后刀面（3）切削刃2车刀切削部分的主要角度（1）刀具静止参考系A基面B切削平面C正交平面D假定工作平面（2）车刀主要角度A主偏角B副偏角C前角D后角E刃倾角（3）刀具的工作角度三、刀具结构结构形式整体式、焊接式、机夹式布置作业课后总结金属工艺学教案59授课时间班级本课课题金属切削的基础知识教学目的和要求1了解金属切削过程的物理现象。2了解金属的切削加工性。重点与难点金属的切削加工性。教学方法讲授法和录像观摩。课型理论课。复习旧课切削基础知识第三节金属切削过程一、切削形成过程及切屑种类1切屑形成过程2切屑种类（1）带状切屑（2）节状切屑（3）崩碎切屑二、积屑瘤1积屑瘤的形成2积屑瘤对切削加工的影响3积屑瘤的控制】三、切屑力和切削功率1切削力的构成与分解（1）切削力FC（2）进给力FF（3）背向力FP这三个切削分力与总切削力F有如下关系FFFF2CF2P2切削力的估算金属工艺学教案603切削功率四、切削热和切削温度1切削热的产生、传出及对加工的影响（1）切屑变形所产生的热量，是切削热的主要来源（2）切屑与刀具前刀面之间的摩擦所产生的热量（3）工件与刀具后刀面之间的摩擦所产生的热量2切削温度及其影响因素五、刀具磨损和刀具耐用度1刀具磨损的形式与过程2影响刀具磨损的因素3刀具耐用度第四节切削加工技术经济简析一、切削加工主要技术经济指标下面简要介绍切削加工的几个主要技术经济指标，即产品质量、生产率和经济性。1产品质量（1）精度（2）表面质量2生产率3经济性一、切削用量的合理选择1选择切削用量的一般原则（1）对加工质量的影响（2）对生产率的影响3切削用量的选择（1）背吃刀量的选择（2）进给量的选择（3）切削速度的选择二、切削液的选用1切削液的作用和种类常用的切削液有以下两大类（1）水基切削液主要起冷却作用，也有一定的润滑作用。（2）油基切削液主要起润滑作用，也有一定的冷却作用。2切削液的选择和使用通常应根据加工性质、工件