工程材料及热加工

1、工程材料及热加工课程整体情况介绍王巧云课程整体情况介绍1. 本课程校内发展的历史沿革2. 本课程的内容3. 教学内容组织方式与目的4. 教学条件（教材的使用与建设）5. 工学结合6. 课程特色7. 教学队伍8. 教学效果1、本课程校内发展的历史沿革斗一材料是人类文明生活的物质基础。人类历史所谓石器时代、青铜器时代和铁器时代就是按生产活动中 起主要作用的工具材料来划分的。可见材料的发展对 社会的进步起着极为重要的作用。工程材料及热加工包括工程材料及热加工工艺两部分。它是机械类和近机械类专业的一门专业基础课。作为 一名机械制造的技术人员,在设计和制造零件时,必 须熟悉各类材料的牌号,懂得材料的成分

2、、组织和性 能之间的关系,对零件毛坯选用的热加工工艺应有相当的了解。商代青铜兽周朝青铜器本校以前招生是五年制大专生,没有一套合适的教材, 上课所用的是参考教材。要讲授的内容包括铁碳合金、合 金钢、热处理、压力加工、铸造、铸焊等方面，它的内容 涉及的比较广，每个方面在各大院校都是一门独立的专业。 1994年原金工教硏室主任金南威根据原航空航天工业部批 准的”工程材料及金属热加工基础”课程教学大纲要求， 主编了一本适合工科中专学校的教材。该教材课时多，对 五年制大专生分两个学期教学。工程材料部分在第一学期 作为考试课程，热加工工艺部分在第二学期作为考查课程。 该课程设有实验课,包括金相组织的观察和

3、热处理实验等。根据学校发展的要求Z对实验室及实习工 厂进行改建,其课程的教学也需要进行改革。 现在学校招生是三年制大专生,教材的选用 是程晓宇主编的面向21世纪高职高专规划教 材工程材料及热加工技术,对课程进行 了以下方面的改革:(1)鉴于现在课程改革和课时紧张的情况,将热处理实验内容改为认识实习期间参观热 处理车间,将金相组织的观察实验改为在教 师的指导下运用课件进行。(2) 在教学过程中,配合理论教学,为了使学生对热加 工和材料应用方面有一定的感性认识,采用多媒体课 件、采集的视频等教学方式,提高了教学效果。(3) 改变了传统的以教师为中心的教学方法，充分调动 学生学习的积极性,采用互动式

4、、课堂讨论式教学, 临罕11 了 狼好餡妨学勃果(4 )加强过程管理j改欠期杏考试为平时成绩+作 业+崩末看试综合考楼捧定成绩。1条马氏体铁素体2、本课程的内容机械工程系飞机制造技术专业、模具设计与 制造专业、机械制造与自动化专业、机电一体化 专业（五年制）开设了工程材料及热加工这 门课程,该课程是机械类专业的一门专业基础课, 要求学生掌握制造机械零件所必备的有关工程材 料及毛坯热加工方面的知识。该课程的内容包括 工程材料基础和热加工工艺基础两部分曲轴整体热处理大炉机械工程材料基础包括以下内容：也金属的力学性能:介绍材料室温时的力学性能。也金属的晶体结构与结晶：介绍常见金属的晶体结 构。囱铁碳

5、相图：介绍铁碳合金相图中典型合金的结晶 过程,铁碳合金的组织和力学性能的关系、相图 在选材方面的应用m钢的热处理:介绍钢在加热和冷却时的组织转变, 过冷奥氏体转变产物的组织、形态和性能,以及 热处理工艺的目的、方法、和应用。也金属材料:介绍常用金属材料（铸铁、碳钢、合 金钢、轴承合金、铝合金等）的种类、成份、牌 号、热处理、性能特点及其应用。OSHSi、s& . i a sffl Z1 -1 a ossi、8fi SI、wiB、SWH1 -1 s3、教学内容组织方式与目的以合金渗碳钢为例1、性能要求(1) 表面渗碳层硬展高,以保证优异的耐磨性和接触疲劳 抗力,同时具肴适当的塑性和轿性。(2)

6、心部具有高的韧性和足够高的强度。有良好的热处理工艺性能。2、成分特点低碳：碳含量一般为0.10% 0.25%。(2迦入提高淬透性的合金元素:常加入Cr、Ni、Mn、B(3) 矗入阻碍奥氏体晶粒长大的元素:Ti、V、W、Mo等。3、常见钢种及牌号20Cr低淬透性合金渗碳钢。20CrMnTi中淬透性合金渗碳钢。18Cr2Ni4WA和20Cr2Ni4A高淬透性合金渗碳钢。2020/4/29104、热处理和组织性能合金渗碳钢的热处理工艺一般 都是渗碳后直接淬火,再低温回火。热处理后，表面渗碳层的组织为合金渗碳体+回火 马氏体+少量残余奥氏体组织,硬度为60HRC 62HRC。心部组织与钢的淬透性及零件

7、截面尺寸有 关,完全淬透时为低碳回火马氏体,硬度为 40HRC-48HRC;多数情况下是屈氏体、回火马氏 体和少量铁素体，硬度为25HRC40HRC。心部韧 性一般都高于700KJ/m2。5、用途主要用于制造汽车、拖拉机中的变速齿轮, 内燃机上的凸轮轴、活塞销等机器零件。变速齿轮拨叉以熔模铸造为例*_、熔模铸造的工艺过程二、熔模铸造的特点及应用范围熔模铸造有以下优点：1）由于铸型精密，没有分型面，型腔表面极光洁，故铸件的 精度及表面质量均优。同时，铸型在热态浇注,可以生 产出形状复杂的薄壁铸件。2）由于型壳是由耐火材料制成，可以适应各种合金的生产, 对于生产高熔点合金及难切削加工合金,更显出其

8、独特 的优越性。3）生产批量不受限制，除常用于成批、大量生产外,也可用 于单件生乂熔模铸造的主要缺点是:材料昂贵、工序多、生产周 期长，不宜生产大件等。熔模铸造广泛应用于电器仪表、刀具、航空等制造 部门。例如，汽轮机和涡轮发动机的叶片汽车、拖拉 机上的小型零件等,已成为少或无切削加工中最重要的 工艺方法。4、教学条件（教材的使用与建设）1H暮 蒔主料与彎 tIITZsi 孤沪用：工教系分料理 论体部材意 理容个些注 将内各一就 O的始 线课容生开 主的内发为新材际生力 瞿教实薯 应形到业让的 料券企，题U合夷帘材问 K 內械2C编特缩。以整养 。驀 參下压点的培例烫刀 时学昌力际到学 辭及任分

9、艺生、具学教为全能实入亠咼 总为择行用术引提 询聶工羣教学用技例, 加内宇该8坯荣产実口 ，:無晓。应化毛教技生术结 B- isB适强与训生业技践 2应教、教材、料实学企的实 翟备习版门8彗对重面与 主不善实出这该概以学把注方论曾.幺以齿轮为例齿轮类零件选材1. 齿轮的工作条件(1) 由于传递扭矩,齿根承受很大的交变弯曲应力;(2) 换挡、启动或啮合不均时，齿部承受一定冲击载荷；G)齿面相互滚动或滑动接触,承受很大的接触压应力及 摩擦力的作用。2. 齿轮的失效形式疲劳断裂主要从根部发生。(2)齿面磨损由于齿面接触区摩擦，使齿厚变小。G)齿面接触疲劳破坏,在交变接触应力作用下，齿面产 生微裂纹,

10、微裂纹的发展,引起点状剥落。过载断裂主要是冲击载荷过大造成的断齿。3 齿轮的性能要求(1) 高的弯曲疲劳强度；(2) 高的接触疲劳强度和耐磨性；G)较高的强度和冲击韧性。齿轮材料一般选用低、中碳钢或其合金钢,经表面强 化处理后,表面强度和硬度高,心部韧性好,工艺性 能好,经济上也较合理。典型齿轮选材举例齿轮机床变速箱齿轮担负传递动力,改变运动速度和方 向的任务。载荷不大，运动平稳,工作条件好。一 般可选中碳钢（45钢）制造,为了提高淬透性，也可 选用中碳合金钢（40C钢）。工艺路线为：下料T锻造一正火一粗加工一调质T 精加工一轮齿高频淬火及回火一精磨。冲击载荷小的低速齿轮也可采用HT250、H

11、T350. QT500-5、QT600-2等铸铁制造。2 汽车齿轮汽车齿轮主要分装在变速箱和差速器 中。工作较为繁重,比机床齿轮要求高。 一般用合金渗碳钢20Cr或20CrMnTi制 造。渗碳齿轮的工艺路线为：下料锻造正火切削加工渗碳、 淬火及低温回火f喷丸f磨削加工制作的在线学习内容丰富,图文并茂,动画生 动,极大地提高了学生学习的兴趣及积极性。 举例（非合金钢）电子教案：自制的电子教案及采集的视频，教 师可以在多媒体进行授课,将生产的实际情况带到课堂，缩短了课堂与企业生产的距离,增 强学生的感性认识。A课程组设计与制作的金属工艺学多媒体课 件在2004年我校青年教师多媒体课件竞赛中获 等奖

12、；该课件在2005年陕西省现代教育技术 应用硏究成果评选活动中获二等奖,在陕西省 高校青年教师多媒体课件竞赛中获优秀奖。高结我造菇学学爺校动绚慫疋国昌 就织团飞署理造行養西八 确组学教面将创进：、瞬 皋谀取 刁務业课方，合会习系司帧力业航经 学番盍学习结机实关公磅争就宀八工已 始员构攣矍看识作东 腸人结体在践工工生认厶昱一等宀蒂为学了企、1 匀工丄女的公等W矍, 业制课工tw公幕业使生业士口 rm/二 mrhl 自Xx-L_人占 竝得直血了 游取i。师专与工钳。业计蠶造晦专果业企 -求双化计S3体职设深，制 结亂養动设热厂一生学了处机 岂翱的建自具及工为wm飞会龙j、 I-脅发究造、材实学培业

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14、究生教学队伍整体结构师队伍属于中青年结合，以中年教师为核心，青年教 师为主体，梯队层次清晰合理。现有专职教师5人，其中讲 师3人，助讲2人，硕士研究生3人，硕士研究生在读1人， 教师知识结构涵盖各层次，符合教学要求。教师队伍中“双师型”教师1人；毕业后分配到工厂进行实践，后来调 到教师岗位的教师有2名，他们具有参与实际工程的经历和 丰富的教学实践经验。教师队伍的专职教师均为核心教学 人员，自入校以来一直在教学一线工作，承担着主要课程 的教学工作，具有丰富的教学经验，教学效果良好。近几 年，新毕业的年轻教师利用假期到生产第一线进行培训， 受到了很好的效果。今后随着课程改革的不断完善，将培 养年轻

15、教师迅速成长，以形成结构更加合理、素质更加优 秀的教师队伍。8、教学效果原金工教研室主任金南威的评价工程材料与热加工在我校办专科期间曾经是金 属工艺学系列课程中一门重要的课程，该课程在 多年的教学实践和教学改革中取得了很好的教学 效果，特别是近几年来，形成了独具特色的教学 模式和教学风格。在学时不断压缩的情况下Z能 整合教学内容，形成了一定特色的教学内容体系。 注重材料学理论知识的传授与实际动手能力的培 养相结合，着重培养学生分析问题、解决问题的 能力。教学质量不断提高,且受到了同行专家和 学生的一致好评,机械系主任宋文学教授的评价工程材料与热加工作为_门技术基础课z课程内容跨越材料工程和机械工程两大学科, 授课难度很大。该课程授课教师很好地把握了两大学科内容之间的关系建立了完善的课程 内容体系。授课教师态度端正，备课认真z内 容熟练,教学方法灵活,善于运用现代教学手 段，板书、多媒体课件、录像、教学模型交替 使用z学生喜欢，效果较好。机械基础教研室韩敏建老师的评价该课程的课堂授课既使用了多媒体