金属及其化合物练习题共五套

金属加工与实训 基础篇 教案 课题 绪论绪论 教学目的和要求 1 了解金属加工的作用与地位 现状与发展趋势 2 熟悉金属加工的安全生产规范 3 了解金属加工的主要工种分类与特点 4 明确课程任务 性质 基本要求 学习目的 学习方法 重点 难点 1 金属加工的安全生产规范 2 课程的基本要求和学习方法 教学环节与内容 导入新课 新授内容 绪 论 一 金属加工在国民经济中的作用与地位 现状与发展趋势 金属加工是对金属材料进行成形生产的全过程 成形工艺是人们把原材料或半成品加工制造成为所需形状和尺寸产品的过程 金属加工历史悠久 内容丰富 简要介绍明朝宋应星所著的 天工开物 现代金属加工技术的发展趋势 主要表现在两个方向上 一是精密工程技术 二是金属加工 的高度自动化 制造加工业的发展方向可用 三化 来概括 即全球化 虚拟化和绿色化 二 金属加工的主要工种分类与特点 根据金属加工工艺流程 可以把金属加工工种分为热加工 冷加工和其他工种三大类 1 热加工 1 铸造工 2 锻压工 3 焊工 4 热处理工 2 冷加工 1 钳工 2 车工 3 铣工 4 刨工 5 磨工 3 其他工种 三 金属加工的安全生产规范 1 工人安全职责 2 车间管理安全规则 3 设备操作安全规则 四 本课程的性质 任务和教学目标 1 本课程的性质和任务 本课程是中等职业学校机械类专业及工程技术类相关专业的一门基础课程 主要任务是 1 使学生掌握必备的金属材料 热处理 金属加工工艺知识和技能 2 培养学生分析问题和解决问题的能力 具备继续学习专业技术的能力 3 培养其在机械类专业领域的基本从业能力 课时 1 课次编号 1 金属加工与实训 基础篇 教案 4 贯穿职业道德和职业意识的培养 形成严谨 敬业的工作作风 2 本课程的教学目标 1 实践能力目标 2 学习能力目标 3 社会能力目标 3 学习方法 1 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 4 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 课堂小结 1 金属加工与成形工艺 2 金属加工的主要工种分类与特点 3 金属加工的安全生产规范 4 本课程的主要任务及学习方法 金属加工与实训 基础篇 教案 课题 技术测量及常用器具技术测量及常用器具 教学目的和要求 1 掌握长度单位的换算关系 角度单位的换算关系 2 掌握游标卡尺的读数及使用方法 重点 难点 1 长度单位 角度单位的换算关系 2 游标卡尺的读数及使用方法 教学环节与内容 导入新课 新授内容 第 1 章 技术测量及常用器具 1 1 技术测量的基本知识 1 1 1 技术测量的含义 测量是以确定被测对象的量值而进行的实验过程 1 1 2 测量四要素 测量过程四要素指被测对象 计量单位 测量方法和测量精度 1 1 3 计量单位 长度的国际单位是米 m 机械制造中常采用的长度计量单位为毫米 mm 1mm 10 3m 在精密测量中 长度计量单位采用微米 m 1 m 10 3mm 在超精密测量中 长度计量单位采用纳米 nm 1nm 10 3 m 英寸 in 与法定长度单位 mm 的换算关系是 1in 25 4mm 角度单位为弧度 rad 微弧度 rad 和度 分 秒 1 rad 10 6 rad 1 0 rad 度 分 秒 的关系采用 60 进位制 即 1 60 1 60 1 2 常用测量器具 1 2 1 长度量具 1 钢直尺 钢直尺是一种不可卷的钢质板状量尺 亦可作为划直线的导向工具 使用方法 示范讲解 2 卡钳 卡钳根据用途可分为外卡钳和内卡钳两种 前者用于测量外尺寸 后者用于测量内尺寸 3 游标卡尺 游标卡尺可以直接测量出工件的内径 外径 中心距 宽度 长度和深度等 游标卡尺的测量精度有 0 1mm 0 05mm 和 0 02mm 三种 测量范围有 0 125mm 0 200mm 0 500mm 等 课时 1 课次编号 2 金属加工与实训 基础篇 教案 1 游标卡尺的刻线原理 游标卡尺的结构 游标卡尺是由尺身 游标 尺框所组成 如图 1 3 所示 游标卡尺的刻线原理 以 0 02mm 游标卡尺为例 游标卡尺的尺身每格刻线宽度 1mm 使尺 身上 49 格刻线的宽度与游标上 50 格刻线的宽度相等 则游标的每格刻线宽度为 49mm 50 0 98mm 尺身和游标的刻线间距之差为 1 00mm 0 98mm 0 02mm 这个差值就是 0 02mm 游标卡尺的读数值 0 02mm 游标卡尺的刻线原理如图 1 4 所示 0 1 2 3 4 5 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 尺身 游标 2 游标卡尺的读数方法 使用游标卡尺测量工件时 读数可分为下面 3 个步骤 以 0 02mm 游 标卡尺为例 1 读整数 读出游标零线左边最近的尺身刻度值 该数值就是被测件的整数值 2 读小数 找出游标刻线对准尺身刻线的位置 将其顺序数乘以游标读数值 0 02mm 所得的积 即为被测件的小数值 3 整个读数 把上面 1 和 2 两次读数值相加 就是被测工件的整个读数值 读数示例如图 1 5 所示 读数 23mm 10 0 02mm 23 20mm 3 游标卡尺的正确使用 示范讲解 课堂小结 1 长度单位的换算关系 2 角度单位的换算关系 3 直尺与卡尺的使用方法 4 游标卡尺的刻线原理 读数方法与正确使用 课外作业 完成作业 1 相关练习 图 1 4 游标卡尺刻线原理 金属加工与实训 基础篇 教案 课题 技术测量及常用器具 续 技术测量及常用器具 续 教学目的和要求 1 熟悉千分尺 百分表 万能角度尺等常用测量器具的构造及使用场合 2 掌握千分尺 百分表 万能角度尺等的读数方法及使用方法 重点 难点 1 千分尺的读数及使用方法 2 百分表的读数及使用方法 3 万能角度尺的读数及使用方法 教学环节与内容 复习提问 1 长度单位英寸 in 与毫米 mm 之间的换算关系 2 弧度 rad 与度 的换算关系 3 说明游标卡尺的读数方法及正解使用方法 导入新课 新授内容 4 千分尺 千分尺 1 千分尺是用微分筒读数的 读数值为 0 01mm 的量尺 2 千分尺的分类 结构与规格 3 千分尺的刻线原理 4 千分尺的读数方法 用千分尺进行测量时 其读数也可分为以下 3 个步骤 1 读整数 读出活动套筒锥面的端面左边在固定套筒露出来的刻线数值 即被测件的 mm 整 数或 0 5mm 数 2 读小数 找出与基准线对准的活动套筒上的刻线数值 如果此时整数部分的读数值为 mm 整数 那么该刻线数值就是被测件的小数值 如果此时整数部分的读数值为 0 5mm 数 则 该刻线数值还要加上 0 5mm 后才是被测件的 小数值 3 整个读数 将上面两次读数值相加 就是被测件的整个读数值 千分尺的读数如 课时 2 课次编号 3 图 1 8 图 1 7 金属加工与实训 基础篇 教案 图 1 8 所示 3 千分尺的正确使用 示范讲解 5 百分表 百分表 l 百分表的结构 图 1 10 2 百分表的刻线原理 图 1 10 百分表的结构 l 触头 2 测量杆 3 小齿轮 4 7 大齿轮 5 中间小齿轮 6 长指针 8 短指针 9 刻度盘 10 表圈 11 拉簧 3 百分表的读数方法 百分表测量时大小指针所示读数之和即为尺寸变化量 也就是说先读 小指针转过的刻度值 即 mm 的整数 再读大指针转过的刻度数 即小数部分 并乘以 0 01 然后 两者相加 即可得到所测量的数值 4 百分表的正确使用 6 刀口形直尺 刀口形直尺 示范讲解 刀口形直尺是用光隙法检验直线度或平面度的直尺 其形状如图 1 12 所示 7 塞尺 塞尺 示范讲解 塞尺是用来检查两贴合面之间间隙的薄片量尺 如图 1 13 所示 图 1 12 刀口形直尺及其使用 图 1 13 塞尺 1 2 2 角度量具角度量具 金属加工与实训 基础篇 教案 1 90 角尺角尺 90 角尺是检验直角用非刻线量尺 用于检查工件的垂直度 2 游标万能角度尺 游标万能角度尺 游标万能角度尺是用游标读数 可测任意角度的量尺 一般用来测量零件的内外角度 它的 构造如图 1 15 所示 游标万能角度尺的读数机构是根据游标原理制成的 示范讲解 1 2 31 2 3 量具的保养量具的保养 1 使用前必须用绒布将其擦拭干净 2 不能用精密量具去测量毛坯或运动着的工件 3 测量时不能用力过猛 过大 也不能测量温度过高的工件 4 不能把量具乱扔 乱放 更不能将其当工具使用 5 不能用污油清洗量具 更不能注入污油 6 量具使用完后 应将其擦洗干净后涂油并放入专用的量具盒内 课堂小结 1 千分尺 百分表 游标角度尺的读数方法及使用方法 2 量具的保养方法 课外作业 完成作业 1 相关练习 图 1 14图 1 15 金属加工与实训 基础篇 教案 课题 金属材料的性能金属材料的性能 教学目的和要求 1 掌握金属材料的力学性能 强度 硬度 塑性 冲击韧性 疲劳强度等基本概念 2 理解各力学性能指标的物理意义 了解其测定方法 3 熟悉金属材料的工艺性能 重点 难点 1 金属材料的力学性能 2 各性能指标的物理意义和测定方法 教学环节与内容 复习提问 1 说明千分尺的读数方法及其使用方法 2 如何保养好量具 导入新课 新授内容 第 2 章 金属材料的性能及常用工程材料 2 1 金属材料的性能 2 1 1 金属材料的力学性能 1 强度指标 1 强度 材料在外力作用 抵抗塑性变形和断裂的能力 工程上常用的金属材料的强度指 标有屈服强度 ReL 和抗拉强度 Rm 等 a b 低碳钢力低碳钢力 伸长曲线伸长曲线 圆形拉伸试样圆形拉伸试样 a 拉断前 b 拉断后 2 强度衡量指标 屈服强度 ReL 抗拉强度 Rm 1 屈服点 课时 2 课次编号 4 金属加工与实训 基础篇 教案 定义 发生屈服现象时的应力 公式 ReL FeL So MPa FeL 材料发生屈服现象时的力 So 材料的原始横截面面积 对于塑性差的材料 无明显屈服点 则用 Rr0 2来代替 ReL 2 抗拉强度 定义 最大应力值 公式 Rm Fm So Fm 最大的载荷 So 材料的原始截面面积 2 塑性指标 塑性 材料在外力作用下产生永久变形而不破坏的性能 表示材料的塑性指标是 伸长率 A 和断面收缩率 Z 1 使材料具有良好的成形性 2 受到外力变形时 有强化作用 衡量塑性指标 伸长率 断面收缩率 衡量塑性指标 伸长率 断面收缩率 1 伸长率 A 定义 公式 A Lu L0 L0 100 Lu 拉断后的长度 L0 原来的试样长度 注意 长 短试样测出的 A 值不相等 比较大小 要同样的试样 5 5 塑性材料 5 5 脆性材料 2 断面收缩率 定义 公式 Z S0 Su S0 100 S0 原截面面积 Su 断口处断面面积 Z 值越大 塑性越好 总结 总结 A Z 越大 塑性越好 越易变形但不会断裂 越大 塑性越好 越易变形但不会断裂 3 硬度指标 硬度 材料抵抗更硬的物体压入其内的能力 最常用的硬度指标有 布氏硬度 HB 和洛氏 硬度 HRA C 布氏硬度和洛氏硬度试验原理和使用范围均不相同 硬度衡量 布氏硬度 洛氏硬度等 1 布氏硬度 HB 1 应用范围 铸铁 有色金属 非金属材料 2 优缺点 精确 方便 材料限制 非成品检验和薄片 3 标注示例 350HBW5 750 表示用直径 5mm 的硬质合金球在 7 355kN 试验力下保持 10s 15s 测定的布氏硬度值为 350 2 洛氏硬度 HR HRA HRB HRC 1 应用范围 钢及合金钢 金属加工与实训 基础篇 教案 2 优缺点 测成品 薄的工件 无材料限制 但不精确 3 标注示例 45HRC 表示用 C 标尺测定的洛氏硬度值为 45 注 数值越大 硬度越高 但相互之间不能比较 必须查表为同单位才行 注 数值越大 硬度越高 但相互之间不能比较 必须查表为同单位才行 4 韧性指标 冲击韧度 金属材料抵抗冲击载荷的作用而不破坏的能力 常用的指标有冲击韧度 Ak 5 疲劳的概念 在交变应力作用下 虽然零件所承受的应力低于材料的屈服点 但经过较长时间的工作后产 生裂纹或突然发生完全断裂的现象称为金属的疲劳 金属材料的力学性能是在外力作用下表现出的力学性能 在实际生产中应用相当广泛 金属材料的力学性能是在外力作用下表现出的力学性能 在实际生产中应用相当广泛 2 1 2 金属的工艺性能 工艺性能是指金属材料在加工过程中是否易于加工成形的能力 它包括铸造性能 锻造性能 焊接性能和切削加工性能等 1 铸造性能 金属及合金在铸造工艺中获得优良铸件的能力称为铸造性能 衡量铸造性能的主要指标有流 动性 收缩性和偏析倾向等 金属材料中 以灰铸铁和青铜的铸造性能较好 2 锻造性能 用锻压成形方法获得优良锻件的难易程度称为锻造性能 塑性越好 变形抗力越小 金属的 锻造性能越好 例如黄铜和铝合金在室温状态下就有良好的锻造性能 碳钢在加热状态下锻造性 能较好 铸铁 铸铝 青铜则几乎不能锻压 3 焊接性能 焊接性能是指金属材料对焊接加工的适应性 也就是在一定的焊接工艺条件下 获得优质焊 接接头的难易程度 对碳钢和低合金钢 焊接性主要同金属材料的化学成分有关 其中碳的质量 分数的影响最大 如低碳钢具有良好的焊接性 高碳钢 不锈钢 铸铁的焊接性较差 4 切削加工性能 金属材料的切削加工性能是指金属材料在切削加工时的难易程度 影响切削加工性能的因素 主要有工件的化学成分 组织状态 硬度 塑性 导热性和形变强化等 一般认为金属材料具有 适当硬度 170 230 HBW 和足够的脆性时较易切削 课堂小结 1 金属材料的力学性能 强度 塑性 硬度 韧性 疲劳破坏 2 金属材料的工艺性能 课外作业 完成作业 2 金属加工与实训 基础篇 教案 课题 常用工程材料简介 钢 铸铁 常用工程材料简介 钢 铸铁 教学目的和要求 1 了解常用工程材料的分类方法 2 熟悉钢和铸铁的分类 牌号 性能和用途 重点 难点 1 钢的分类及牌号 2 铸铁的分类及牌号 教学环节与内容 复习提问 1 金属材料的力学性能指标有哪些 各自的符号和单位是什么 2 金属的工艺性能指哪几个方面 导入新课 新授内容 2 2 常用工程材料简介 常见工程材料的分类如下 钢 铸铁 金属材料 铝 镁 铜 铅及合金等 稀有金属及稀土等 粉末冶金材料 塑料 高分子材料 合成橡胶 合成纤维 硅酸盐材料玻璃 水泥 陶瓷 耐火材料 传统陶瓷 除 SiO2之外的其他氧化物 碳化物 氮化物材料 新型陶瓷 层叠型复合材料 复合材料 纤维增强复合材料 细粒复合材料 2 2 1 工业用钢 1 钢的分类 GB T13304 2008 钢的分类方法分为 按化学成分分类 按主要质量等级和主要性能或使用特性的分类 两 部分 1 按化学成分分类 根据钢的化学成分可分为非合金钢 碳素钢 低合金钢 合金钢 2 按主要质量等级和主要性能或使用特性的分类 1 按主要质量等级分类 分为普通质量 优质和特殊质量 2 按钢的主要性能或使用特性分类 2 钢的牌号 性能与用途 1 非合金钢的牌号 性能与用途 表 2 1 表 2 3 课时 2 课次编号 5 钢铁材料 非金属材料 陶瓷材料 工 程 材 料 非铁金属 金属加工与实训 基础篇 教案 1 碳素结构钢 Q235A F b Z s 235MPa 通常用于制造型材 螺钉 铁钉 铁丝 建筑材料等 2 优质碳素结构钢 普通含锰量钢 0 25 0 8 Mn 较高含锰量钢 0 70 1 20 Mn 举例 45 0 45 C 左右 0 50 0 80 Mn 左右 45Mn 0 45 C 左右 0 70 1 00 Mn 左右 常用于齿轮 主轴 连杆 45 弹簧 板簧 发条 65 65Mn 3 碳素工具钢 优质碳素工具钢 T 数字 高级优质碳素工具钢 T 数字 A 举例 T7 T8 T9 T14 含义 含碳 0 7 0 80 0 9 1 4 T7A T8A T9A T14A 主要用于剪刀 斧头 锯子 锉刀等 4 铸造碳素钢 ZG200 400 ZG230 450 ZG270 500 ZG310 570 ZG340 640 2 合金钢的牌号 性能与用途 见表 2 2 见表 2 4 1 合金结构钢 两位数字 元素符号和数字 如 20CrMnTi 25Cr2Ni4WA 等 2 合金工具钢 与合金结构钢相似 区别是当钢中 Wc 1 时 用一位数字表示 如 9Mn2V 当 Wc 1 时 不用数字 如 CrWMn 3 高速工具钢 与合金工具钢相同 如 W18Cr4V 4 轴承钢 G 合金元素符号 Cr 和数字 如 GCr15 注 Cr 后的数字表示钢中含 Cr 量 为千分之几 5 不锈 耐蚀钢与耐热钢 如 12Cr13 06Cr18Ni10 022Cr17Ni12 注 Cr 前的数字含 义见表 2 2 2 2 2 工程铸铁工程铸铁 铸铁是碳的质量分数大于 2 11 的铁碳合金总称 铸铁的特点 具有较低的熔点和优良的铸造性能 良好的耐磨性 吸振性 切削加工性等 按石墨形态不同 铸铁可分为灰铸铁 球墨铸铁 可锻铸铁 蠕墨铸铁等 1 灰铸铁 灰铸铁 牌号 用 HT 及数字组成 如 HT200 表示灰铸铁 最低抗拉强度值为 200 MPa 用途 灰铸铁广泛用作承受压力载荷的零件 如机座 床身 轴承座等 2 球墨铸铁 球墨铸铁 牌号 用符号 QT 及其后面两组数字表示 如 QT400 15 表示抗拉强度大于 400 MPa 断后 伸长率大于 15 金属加工与实训 基础篇 教案 用途 广泛应用于机械制造业中受磨损和受冲击的零件 如曲轴 齿轮 气缸套 中低压阀 门 轴承座等 3 3 可锻铸铁 可锻铸铁 牌号 由三个字母及两组数字组成 如 KTH300 06 抗拉强度大于 400 MPa 断后伸长率大于 6 用途 适于制造形状复杂 工作时承受冲出 振动 扭转等载荷的薄壁零件 如汽车 拖拉 机后桥壳 转向器壳和管子接头等 4 蠕墨铸铁 蠕墨铸铁 牌号 用 RuT 符号及其后面数字表示 如 RuT340 表示 Rm 340MPa A 1 0 的蠕墨铸 铁 用途 主要用于制造排气管 变速箱体 活塞环 汽缸套 汽车底盘零件等 5 5 合金铸铁 合金铸铁 合金铸铁是指常规元素高于规定含量或含有其他合金元素 具有较高力学性能或明显具有某 种特殊性能的铸铁 如耐磨 耐热 耐蚀铸铁等 部分铸铁的牌号 性能及应用见表 2 5 课堂小结 1 钢的分类方法 2 常用非合金钢 碳素钢 种类 牌号及用途 3 常用合金钢的种类 牌号及用途 4 灰铸铁 球墨铸铁 可锻铸铁 蠕墨铸铁性能与牌号 课外作业 完成作业 3 金属加工与实训 基础篇 教案 课题 常用工程材料简介 非铁金属 非金属及复合材料 常用工程材料简介 非铁金属 非金属及复合材料 教学目的和要求 1 掌握纯铝和纯铜的性能和特点 2 了解常用铝合金和铜合金牌号 性能和用途 3 了解硬质合金材料的种类 牌号与性能特点 4 了解工程中常见的非金属材料及复合材料的特点 用途及发展趋势 重点 难点 1 纯铝和纯铜的性能和特点 2 铝合金 铜合金轴承合金的牌号 性能和用途 教学环节与内容 复习提问 1 什么是钢 什么是铸铁 它们的主要区别是什么 2 说明材料牌号的含义 Q235 A F 45 T12A 65Mn GCr15 06Cr18Ni9 HT250 QT400 18 导入新课 新授内容 2 2 3 非铁金属非铁金属 1 1 铝及铝合金 铝及铝合金 1 纯铝 纯铝的性能与用途 密度低 2 7g cm3 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 Rm 80MPa A 50 Z 80 2 铝合金 1 变形铝合金 变形铝合金的塑性好 常制成板材 管材等型材 用于制造蒙皮 油箱 铆 钉和飞机构件等 按主要性能特点和用途 变形铝合金又可分为防锈铝合金 如 5A02 3A21 硬铝合金 如 2A12 超硬铝合金 如 7A03 7A04 和锻铝 如 2A50 2A70 2 铸造铝合金 铸造铝合金力学性能虽然不如变形铝合金 但具有良好的铸造性和抗蚀性 如 ZL102 等 可进行各种铸造成形 生产形状复杂零件毛坯 一般用于制造复杂及有一定力学性 能要求的零件 如仪表壳体 内燃机汽缸 活塞 泵体等 2 铜及铜合金 铜及铜合金 1 纯铜 纯铜的性能与用途 比重大 塑性好 强度低 Rm 200 250MPa A 45 50 耐蚀性强 有良好的导电性 导热性 具有抗磁性等特点 主要用于制造电线 电缆 配置铜合金 2 铜合金 1 黄铜 黄铜是以锌为主加合金元素的铜合金 加入适量的锌 能提高铜的强度 塑性和耐 蚀性 按其含合金元素种类 又分为普通黄铜 特殊黄铜两种 课时 2 课次编号 6 金属加工与实训 基础篇 教案 只加锌的铜合金称为普通黄铜 如 H62 H70 等 普通黄铜的耐蚀性较好 尤其对大气 海 水具有一定的抗蚀能力 若在普通黄铜中加入铅 铝 锰 锡 铁 镍 硅等合金元素所组成的 多元合金称为特殊黄铜 如 HPb59 1 HMn58 2 等 能进一步提高其力学性能 耐蚀性 耐磨 性 改善切削加工性等 2 青铜 铜和锡往往伴生而成矿 因此铜锡合金是人类历史上最早使用的合金 因其外观成 青黑色 所以称之为青铜 根据主加元素如锡 铝 铍 铅 硅等 分别称为锡青铜 如 QSn4 3 铝青铜 如 QAl5 铍青铜 如 QBe2 及用于铸造的铸造青铜 如 ZCuSn10Pb1 等 青铜的耐磨减摩性好 耐蚀性好 主要用于制造轴瓦 蜗轮及要求减摩 耐蚀的零件等 3 3 硬质合金 硬质合金 硬质合金是将一种或多种难熔金属的碳化物和起黏合作用的金属钴粉末 用粉末冶金方法制 成的金属材料 1 1 硬质合金的性能特点 硬质合金的性能特点 硬质合金的硬度高 常温下可达 86 93 HRA 69 81 HRC 热硬性好 在 900 1000 温度下仍然有较高的硬度 抗压强度高 但抗弯强度低 韧性差 2 2 常用的硬质合金 常用的硬质合金 1 钨钴类硬质合金 主要成分为碳化钨 WC 及钴 Co 其牌号用 YG 硬 钴 两字的汉语拼音字母 字头 加数字表示 数字表示含钴量的百分数 例如 YG8 表示钨估类硬质合金 含估量为 8 常用 YG3 进行精加工 YG6 进行半精加工 YG8 进行粗加工 2 钨钴钛类硬质合金 主要成分为碳化钨 WC 碳化钛 TiC 及钴 Co 其牌号用 YT 硬 钛 两字的汉语拼 音字母字头 加数字表示 数字表示碳化钛的质量分数 例如 YT5 表示钨钴类硬质合金 碳化钛的质量分数为 5 硬质合金中 碳化物质量分数越多 钴的质量分数越少 则合金的硬度 热硬性及耐磨性越 高 合金的强度和韧性越低 反之则相反 钨钴钛类合金主要用来切削加工韧性材料 如各种钢 常用 YT5 进行粗加工 YT15 进行半 精加工 YT30 进行精加工 3 钨钴钽 铌 类硬质合金 这类硬质合金又称为通用硬质合金或万能硬质合金 其牌号用 YW 硬 万 两字汉语 拼音字母字头 加顺序号表示 如 YW1 YW2 等 通用硬质合金既可切削脆性材料 又可切削韧性材料 特别对于不锈钢 耐热钢 高锰钢等 难加工的钢材 切削加工效果更好 硬质合金中含钴量越高 其韧性越好 越适合于粗加工 反之 则适合于精加工 2 2 42 2 4 非金属材料非金属材料 1 高分子材料 高分子材料 1 塑料 金属加工与实训 基础篇 教案 塑料是一种高分子物质合成材料 它以树脂为基础 再加入添加剂 如增塑剂 稳定剂 填充 剂 固化剂 染料等 在一定压力和温度下制成 塑料具有密度低 耐蚀性好 电绝缘性好 减 摩耐磨性好 成形方便等优点 塑性的缺点是强度低 耐热性差 常用工程塑料的主要特性和应用见教材表 2 6 2 橡胶 橡胶是在室温下处于高弹态的高分子材料 工业上使用的橡胶是在生胶 天然或合成的 中加 入各种配合剂经硫化后制成的 橡胶最大特点是弹性好 具有良好的吸振性 电绝缘性 耐磨性和化学稳定性 2 工业陶瓷 工业陶瓷 工业陶瓷是一种无机非金属材料 主要包括普通陶瓷 传统陶瓷 和特种陶瓷两类 陶瓷的共同特点是 硬度高 抗压强度大 耐高温 耐磨损 耐腐蚀及抗氧化性能好 但是 陶瓷性脆 没有延展性 经不起碰撞和急冷急热 目前 陶瓷材料已广泛用于制造零件 工具和工程构件等 3 复合材料 复合材料 复合材料是将两种或两种以上不同化学性质或不同组织结构的材料 以微观或宏观的形式组 合在一起而形成的新材料 复合材料与其他材料相比具有抗疲劳强度高 减震性好 耐高温能力 强 断裂安全性好 化学稳定性 减磨性和电绝缘性良好等优点 钢筋混凝土 玻璃钢等都是典 型的复合材料 按复合材料增强剂的种类和结构形式的不同 复合材料可分为层叠型复合材料 纤维增强复 合材料和细粒复合材料三类 课堂小结 1 纯铝的特点及铝合金分类 牌号和应用 2 纯铜的特点及铜合金分类 牌号和应用 3 钨钴类 钨钛钴类硬质合金的牌号 化学成分 性能及用途 4 常见非金属工程材料 课后作业 完成作业 4 金属加工与实训 基础篇 教案 课题 钢的热处理概念 目的 分类钢的热处理概念 目的 分类 钢的整体热处理钢的整体热处理 教学目的和要求 1 了解钢的热处理概念 目的 分类 2 熟悉钢的退火 正火 淬火 回火 调质 时效处理的方法及其应用 重点 难点 1 正火和退火的应用 2 淬火和回火的目的 方法及其应用 教学环节与内容 复习提问 1 铸造铝合金一般用于什么场合 2 青铜有什么特点 一般用于制造什么零件 3 常用硬质合金分为哪几类 各有什么特点 导入新课 新授内容 第第 3 章章 钢的热处理钢的热处理 3 1 钢热处理的概念 目的 分类 钢的热处理就是在固态下采用适当的方式进行加热 保温和冷却 改变其组织 从而获得预 期的组织和性能的工艺 热处理方法很多 其共同点是 只改变内部组织结构 不改变表面形状与尺寸 而且都由加 热 保温 冷却三阶段组成 如图 3 1 图 3 1 热处理工艺曲线示意图 热处理对钢的力学性能的影响 以 45 钢为例 见表 3 1 热处理的目的 除了消除毛坯缺陷 改善工艺性能 以利于进行冷热加工外 更重要的是充 分发挥材料潜力 显著提高力学性能 提高产品质量 延长使用寿命 热处理分类 1 整体热处理 主要包括正火 退火 淬火 回火 调质和时效等 2 表面热处理 主要包括表面淬火和表面回火 3 化学热处理 常用的有渗碳 渗氮 碳氮共渗等 课时 2 课次编号 7 金属加工与实训 基础篇 教案 3 2 钢的整体热处理 3 2 1 退火退火 退火 是将钢件加热到适当温度 保温一定时间 然后缓慢冷却的热处理工艺 目的 降低硬度 提高塑性 改善切削加工性能 细化晶粒 消除组织缺陷 改善钢的性能 并为最终热处理做好组织准备 消除内应力 稳定工件尺寸 减小变形 防止开裂 应用 铸件 锻件 焊接及其它毛坯的热处理 退火可分为完全退火 球化退火 去应力退火等 3 2 2 正火正火 正火 是将钢件加热到一定温度 保温适当的时间后 在空气中冷却的热处理工艺 目的 细化晶粒 调整硬度 消除网状碳化物 为后续加工及球化退火 淬火等做好组织准 备 正火与退火相比 所得室温组织相同 但正火的冷却速度比退火要快 具有操作简便 生产 周期短 生产效率较高 成本低等特点 3 2 3 淬火淬火 淬火 是将钢件加热到某一温度 保温一定时间 然后在冷却介质中迅速冷却 以获得高硬 度组织的一种热处理工艺 目的 为了得到高硬度的组织 然后与适当的回火相配合 使工件获得所需的使用性能 常用的淬火冷却方法 1 单液淬火法 常见碳钢在水中淬火 合金钢在油中淬火 2 双液淬火法 适用于高碳钢零件和较大的合金钢零件 3 分级淬火法 适用于尺寸较小的工件 4 等温淬火法 形状复杂 尺寸要求精确 且硬度与韧性要求高的重要零件 3 2 4 回火回火 回火 是将钢件淬硬后 再加热到某一不太高的温度 150 600 保温一定时间后 冷却 至室温的热处理工艺 回火是紧接淬火后进行的一种热处理操作 也是生产中应用最广泛的热处 理工艺 目的 稳定组织 使工件形状 尺寸稳定 减小或消除淬火内应力 降低脆性 获得工件所 要求的力学性能 按回火温度范围不同 钢的回火可分为低温回火 中温回火及高温回火三种 1 低温回火 150 250 目的是降低淬火钢的内应力和脆性 并保持高硬度 56 64HRC 和耐磨性 如模具 刃具等 2 中温回火 350 500 目的是使钢获得高弹性 并保持较高硬度 35 50HRC 和一 定的韧性 如弹簧 锻模等 3 高温回火 调质处理 500 650 硬度 20 35HRC 强度及韧性等综合性能较好 如连杆 曲轴 齿轮等 3 2 5 调质处理 金属加工与实训 基础篇 教案 在热处理生产中 通常将淬火加高温回火的复合热处理工艺称为调质处理 简称调质 主要 用于各种重要的结构零件 特别是交变载荷下工作的连杆 螺栓 螺帽 曲轴和齿轮等 3 2 6 时效处理 常在低温回火后精加工前 把工件重新加热到 100 150 保持 5 20 小时 这种为稳定精 密制件质量的处理 称为时效处理 可以消除钢材构件残余应力 稳定钢材组织和尺寸 课堂小结 1 钢的热处理概念 目的 分类 2 钢的整体热处理方法 课外作业 完成作业 5 金属加工与实训 基础篇 教案 课题 表面热处理 热处理新技术及热处理工艺的应用表面热处理 热处理新技术及热处理工艺的应用 教学目的和要求 1 熟悉钢的表面淬火 2 了解渗碳 氮化 碳氮共渗及热处理新技术 3 了解热处理工艺安排的一般原则及应用 重点 难点 1 钢的表面淬火 2 热处理工艺安排的一般原则及应用 教学环节与内容 复习提问 1 热处理经过哪几个阶段 常见的整体热处理方法有哪些 2 退火与正火有何区别 淬火后再回火有何好处 导入新课 新授内容 3 3 钢的表面热处理 3 3 1 钢的表面淬火钢的表面淬火 表面淬火 仅对工件表层进行淬火的工艺称为表面淬火 表面淬火可使工件表层获得高硬度组织 具有高硬度 高耐磨性 内部仍保持淬火前的组织 具有足够的强度和韧性 1 感应加热表面淬火 需经正火 调质处理 感应淬火因加热速度极快 加热时间短 基本无氧化 脱碳 变形小 淬硬层深度容易控制 能耗低 生产效率高 易实现机械化和自动化 分为 1 高频 10 500KHz 淬硬层深度 0 5 2mm 2 感应器 中频 500 10000Hz 淬硬层深度 2 8mm 3 工频 50Hz 淬硬层深度 10 15mm 感应淬火多用于中碳钢和中碳低合金钢制造的中小型工件的成批生产 2 火焰加热表面淬火 火焰加热表面淬火是应用氧 乙炔或其它可燃气体的火焰对零件表面进行加热 随之快速冷 却的工艺 淬硬层深度一般为 2 6 mm 优点是方法简单 不需特殊设备 故适用于单件或小批量零件的表面淬火 如大模数齿轮 小孔 顶尖 凿子等 3 3 23 3 2 钢的化学热处理钢的化学热处理 化学热处理 1 渗碳 气体渗碳 固体渗碳 多用于动负荷条件下表面受摩擦的零件 如轴 齿轮等 2 渗氮 气体渗氮 课时 2 课次编号 8 金属加工与实训 基础篇 教案 广泛用于齿轮 枪炮管 活塞销 气门 曲轴 汽缸套等零件 3 碳氮二元共渗 气体 固体 液体共渗 常用于处理低碳及中碳结构钢零件 如汽车和机床上的各类齿轮等 3 4 热处理新技术简介 3 4 1 形变热处理形变热处理 1 低温形变热处理 2 高温形变热处理 3 4 2 真空热处理与可控气氛热处理真空热处理与可控气氛热处理 真空热处理具有无氧化 无脱碳 无污染和少变形的 三无一少 的优越性 是当代热处理 的先进技术之一 3 4 3 激光表面热处理与电子束表面淬火激光表面热处理与电子束表面淬火 3 5 热处理工艺的应用 3 5 1 热处理工序确定的一般规律 热处理分为预备热处理和最终热处理两大类 预备热处理 正火 退火 调质等 工序一般安排在毛坯生产之后 切削加工之前 或粗加工之 后 精加工之前 最终热处理 淬火 回火 化学热处理等 后硬度较高 除可以磨削加工外 一般不适宜其他切 削加工 故其工序位置一般均安排在半精加工之后 磨削加工 精加工 之前 3 5 2 确定热处理工序位置的实例 1 车床主轴的热处理 1 主轴制造工艺路线 锻造 正火 切削加工 粗 调质 切削加工 半精 高频感应加热淬火 低温回火 磨削 2 主轴热处理各工序的作用 2 手用丝锥 1 手用丝锥的工艺路线 下料 球化退火 机械加工 淬火 低温回火 柄部处理 清洗 发兰处理 检验 2 热处理各工序的作用 课堂小结 1 钢的表面淬火的特点和应用 2 确定热处理的一般原则 课外作业 完成作业 6 金属加工与实训 基础篇 教案 课题 砂型铸造砂型铸造 教学目的和要求 1 掌握砂型造型 模样 芯盒 造型材料 熔炼 浇铸等基本概念 2 理解砂型造型的生产工艺过程 3 掌握常用手工造型的特点及应用 4 了解机器造型 5 掌握造型材料的组成及性能要求 6 了解熔炼与浇铸的方法 重点 难点 1 砂型造型 模样 芯盒 造型材料 熔炼 浇铸等基本概念 2 砂型造型的生产工艺过程 3 常用手工造型的特点及应用 4 型砂 芯砂的组成和性能要求 教学环节与内容 复习提问 1 钢的表面淬火有什么作用 有哪些方法 2 钢的表面化学热处理有哪些方法 3 钢的热处理工工的一般原则是什么 导入新课 新授内容 第第 4 章章 铸造铸造 4 1 铸造基础知识 1 基本概念 将熔融的金属液浇注入铸型内 待冷却凝固后获得所需形状和性能的毛坯或零件的工艺过程 称为铸造 用铸造方法制成的毛坯或零件称为铸件 2 铸造工艺过程 主要包括 金属熔炼 铸型制造 浇注凝固和落砂清理等 铸件的材质有碳素钢 合金钢 铸铁 有色合金等 3 特点 与其它金属加工方法相比 铸造具有如下优点 1 原材料来源广 2 生产成本低 3 铸件形状与零件接近 尺寸不受限制 因此 铸造在机器制造业中应用极其广泛 但铸造生产目前还存在着若干问题 如铸件内部组织粗大 常有缩松 气孔等铸造缺陷 导 致铸件力学性能不如锻件高 铸造工序多 而且一些工艺过程还难以精确控制 使得铸件质量不 够稳定 废品率高 课时 2 课次编号 9 金属加工与实训 基础篇 教案 4 2 砂型铸造 1 砂型铸造 砂型铸造指铸型由砂型和砂芯组成 而砂型和砂芯是用砂子和粘结剂为基本材料制成的 2 生产过程 3 造型 用型砂及模样等工艺设备制造铸型的过程叫造型 1 模样 模样用来形成铸件外部轮廓 模样的外形尺寸与铸件外形相适应 2 造型材料 制造铸型或型芯用的材料 称为造型材料 型砂和芯砂应具备以下基本性能 可塑性 强度 耐火性 透气性 退让性 3 造型方法 造型就是用型砂和模样制造铸型的过程 造型方法分手工造型和机器造型两大类 一般单件 和小批量生产都用手工造型 在大量生产时 主要采用机器造型 1 手工造型 全部用手工或或手动工具完成的造型工序称为手工造型 特点 操作灵活 无论铸件大小 结构复杂程度如何 都能适应 模样成本低 生产准备简 单 但劳动强度大 生产效率低 常用的造型方法 整模造型 分模造型 挖砂造型 假箱造型 刮板造型 活块造型 三箱造型 几种常用的手工造型方法的特点和适用范围见教材表 4 1 2 机器造型 机器造型用机器全部地完成或至少完成紧砂操作的造型工序 实质 用机器代替手工紧砂和起模 特点 与手工造型相比 改善了劳动条件 提高了生产率 铸件尺寸精度高 表面质量好 适用于成批大量生产 机器造型两个主要工序是紧砂和起模 紧砂方法 常用的紧砂方法有 振实 压实 振压 抛砂 射压等几种型式 其中以振压 金属加工与实训 基础篇 教案 式应用最广 起模方法 常用的起模方法有顶箱 漏模 翻转三种 5 造芯 制造型芯的过程称为造芯 型芯用来形成铸件内部轮廓 制造型芯采用芯盒 用芯盒的内腔 形状应与铸件内腔形状相适应制造型芯 用芯盒制造型芯的工艺同造型过程相似 6 典型浇注系统 为填充型腔和冒口而开设在铸型中的一系列通 道 称为浇注系统 1 浇注系统组成 通常浇注系统由浇口杯 直浇道 横浇道和内 浇道组成 2 冒口 对于易产生缩孔的铸件 还需开 设冒口 它是铸型内储存供补缩铸件用的熔融金属 的空腔 它有时还起排气 集渣等作用 冒口一般 开设在铸件容易产生缩孔部位的上方 7 熔炼 8 合型 浇注 落砂 清理 1 合型 将铸型的各个组元 如上型 下型 型芯 浇口杯等组合成一个完整铸型的操作 过程 2 浇注 将金属液从浇包注入铸型的操作 称为浇注 3 落砂 用手工或机械使铸件和型砂 芯砂 砂箱分开的操作过程 4 清理 落砂后 从铸件上清除表面粘砂 型砂 芯砂 多余金属等操作称为清理 课堂小结 1 铸造的基本概念 工艺过程 2 砂型铸造工艺过程 造型材料 3 手工造型方法和浇注系统 4 熔炼 浇铸及清理落砂概念 课外作业 完成作业 7 金属加工与实训 基础篇 教案 课题 特种铸造特种铸造 铸造新技术 新工艺铸造新技术 新工艺 教学目的和要求 1 了解金属型铸造 压力铸造 熔模铸造 离心铸造的铸造工艺 2 知道各铸造方法的特点和适用范围 3 了解铸造新技术 新工艺 重点 难点 特种铸造工艺 各铸造方法的特点和适用范围 教学环节与内容 复习提问 1 什么是砂型铸造 包括哪些工艺过程 2 砂型铸造造型材料有何要求 造型方法有哪些 有何特点 3 浇注系统由哪几部分组成 各有何作用 导入新课 新授内容 4 3 特种铸造 1 金属型铸造 方法 在重力作用下将熔融金属浇入金属型获得铸件的方法 特点 1 实现了一型多铸 2 铸件的力学性能高 3 铸件的精度高 应用 主要用于制造有色合金铸件 如铝活塞 汽缸体 缸盖等 2 压力铸造 方法 将熔融金属在高压下高速充型 并在压力下凝固而获得铸件的方法 特点 1 铸件尺寸精度高 2 铸件的强度和表面硬度高 3 可压铸形状复杂的薄壁铸 件 可嵌铸其他材料 4 生产效率高 5 设备投资大 压型制造成本高 6 铸件内部有大量气 孔 7 压铸件不能大余量加工和热处理 应用 主要用于熔点较低的锌 铝 镁及铜合金铸件的生产 3 离心铸造 方法 将液态金属浇入高速旋转的铸型中 使金属液在离心力的作用下填充铸型并凝固成型 的铸造方法 特点 1 工艺过程简单 2 铸件力学性能高 3 便于铸造双金属铸件 4 铸件内表面 质量差 孔的尺寸不易控制 应用 目前主要用于制造铁管 缸套和滑动轴承 4 熔模铸造 方法 模铸造又称失蜡铸造 它是在蜡模表面包以造型材料 待其硬化后 再将其中的蜡模 熔去 从而获得无分型面铸型的铸造方法 蜡模铸造工艺过程 1 母模 钢或黄铜制成的标准铸件 用来制造压型 2 压型 易熔合金压型 利用母模作模样 由易熔合金 Sn Pb Bi 等的合金 直接浇 注制成的 3 蜡模的制作 4 铸型的制造 特点 1 铸件精度高 表面光洁 2 能够铸造各种合金铸件 3 铸件形状可以比 课时 2 课次编号 10 金属加工与实训 基础篇 教案 较复杂 4 铸件质量不宜太大 5 生产工艺复杂 用途 熔模铸造主要用于制造形状复杂 精度要求较高的小型零件 如涡轮机叶片和叶轮 高速钢刀具等 4 4 铸造新技术 新工艺 1 造型技术的新进展 1 气体冲压造型 2 静压造型 3 真空密封造型 V 法造型 2 快速成形技术 RPT 目前正在应用与开发的快速成形技术 RPT 有 SLA 激光立体光刻成形技术 SLS 激光粉末选区烧结成形技术 FDM 熔丝沉积成形工艺 LOM 分层叠纸制造成形工艺 和 DSPC 直接制壳生产铸件的工艺 等 3 计算机在铸造中的应用 与传统的铸造工艺设计方法相比 用计算机设计铸造工艺有如下特点 1 计算准确 迅速 消除了人为的计算误差 2 可同时对几个系统利用铸造方案进行工艺设计和比较 从而找出较好的方案 3 能够储存并系统利用铸造工作者的经验 方便设计 4 计算结果能自动打印记录 并能绘制铸造工艺图等技术文件 课堂小结 1 特种铸造的特点 2 金属型铸造 压力铸造 离心铸造 熔模铸造的方法 特点和用途 3 铸造新技术 新工艺 课外作业 完成作业 8 金属加工与实训 基础篇 教案 课题 锻压基础知识锻压基础知识 自由锻造自由锻造 模锻模锻 教学目的和要求 1 了解锻造的工艺过程 特点 应用及安全技术 2 了解锻压生产所用设备 空气锤 冲床 和工具的构造 工作原理等 3 熟悉自由锻造 模锻的基本工序及应用 重点 难点 锻压成形的分类 特点及应用 自由锻 设备 基本工序及其操作 教学环节与内容 复习提问 1 特种铸造的特点有哪些 2 金属型铸造 压力铸造 离心铸造 熔模铸造的方法 特点和用途 导入新课 新授内容 第第 5 章章 锻锻 压压 5 1 锻压基础知识 锻压是指对坯料施加外力 使其产生塑性变形 改变形状 尺寸 改善性能 获得型材 棒 材 板材 线材或锻压件等的加工方法 1 锻压的特点 1 改善金属内部组织 提高力学性能 2 生产率较高 3 节省金属材料 锻压加工的不足是锻件 锻造毛坯 尺寸精度不高 难以直接锻制外形和内形复杂的零件且 设备费用较高 2 锻压的分类及应用 自由锻造 锻造 模型锻造 锻压 胎模锻造 板料冲压 应用 在机械 交通 电力 电子 国防等工业中得到广泛的 应用 3 锻压的安全技术 1 锻造安全技术 2 冲压安全技术 冲压操作貌似简单 但危险性很大 稍一疏忽 就会发生人身事故 课时 2 课次编号 11 锻压生产示意图锻压生产示意图 金属加工与实训 基础篇 教案 5 2 自由锻造 只用简单的通用性工具 或在锻造设备的上 下砧件直接使坯料变形而获得所需的几何形状 及内部质量的锻件的方法称为自由锻 1 自由锻设备 自由锻设备 1 空气锤 空气锤 2 蒸汽 空气锤 蒸汽 空气锤 3 水压机 水压机 2 自由锻的基本工序 1 镦粗 使毛坯高度减小 横断面积增大的锻造工序称为镦粗 2 拔长 拔长是指使毛坯横断面积减小 长度增加的锻造工序 3 冲孔 冲孔是指在坯料上冲出透孔或不透孔的锻造工序 4 切割 切割是指将坯料分成几部分或切除锻件余量的锻造工序 5 弯曲 弯曲是将坯料弯成所规定的外形的锻造工序 6 锻接 锻接是将两件坯料在炉内加热至高温后用锤快击 使两者在固态结合的锻造工序 7 错移 错移是指将坯料的一部分相对另一部分平行错开一段距离的锻造工序 常用于锻 造曲轴类零件 8 扭转 扭转是将坯料的一部分相对于另一部分绕其轴线旋转一定角度的锻造工序 5 3 模 锻 模型锻造是指利用模具使坯料变形而获得锻件的锻造方法 简称模锻 优点 1 锻件形状和精度由模膛保证 对工人的技术要求不高 所以生产率高 2 锻件尺寸精确 表面光洁 因而加工面的加工余量可以减少 3 可锻出形状复杂的锻件 而且敷料少 缺点 1 所用锻模价格较高 2 需要能力较大的专用设备 1 锤上模锻 锤上模锻就是将模具固定在模锻锤上 使毛坯变形获得锻件的锻造方法 所使用的设备有蒸 汽一空气模锻锤 无砧座锤 高速锤等 其中蒸汽一空气模锻锤应用最广泛 1 锻模 根据锻件的复杂程度不同 锻模分为单膛锻模和多膛