《金属材料工艺》教学学大纲

1、金属工艺与机械制造教学大纲课程编号：学 时： 72学 分：4适用专业：机电，考核要求：平时30,期末70一、课程目的和任务金属工艺学是一门研究冇关制造金属机件的工艺方法的综合性技术科学的课程，是广播 电视中等专业学校机械类各专业所开设的一门必修技术基础课。开设木课程的n的是使学生懂得冇关金属材料和其它工程材料的棊木知识，了解常川金 属材料的成分、组织、性能及热处理工艺之间的关系。了解铸造、压力加工、焊接的工艺基 础知识，为学习其它课程和从事生产技术工作打好必要的基础。本课程的主要任务：学习 热处理、铸造、压力加工、焊接等金属机件制造工艺方法的基木原理；培养学生合理选用 金属材料的能力；培养学生

2、选择毛坯和零件加工方法的初步能力；培养学生具冇零件毛 坯加工方法的工艺知识和零件的结构工艺性知识；培养学生严谨的科学态度，实践动手 能力，以及分析问题的能力。二、理论教学内容第一章炼铁和炼钢【教学目的】木章阐述了炼铁原材料、炼铁的基木过程、高炉产品；炼钢的实质、炼 钢的方法、钢的浇注。要求了解炼铁的基本过程、牛铁常'存元索与高炉铁的分类；了解炼钢 的基本方法、镇静钢和沸腾钢的组织特征与用途。【教学重点和难点】高炉熔炼的过程、高炉产品、炼钢的实质、转炉炼钢冶炼过程、镇 静钢、沸腾钢。讲清炼铁与炼钢的实质，牛铁屮有哪些常存元素，哪些是有害元索，对性能 有何影响【教学内容】炼铁原料：铁矿石、

3、燃料、熔剂。高炉构造和高炉熔炼过程。高炉产品：铸造生铁、炼钢生铁和铁合金。炼钢方法：转炉炼钢、平炉炼钢和电炉炼钢。浇注方法：模铸法和连铸法。镇静钢和沸腾钢。【教学方法】第二章金属的性能【教学冃的】本章阐述了金属五大机械性能指标强度、塑性、破度、韧性和疲劳强度的 概念、测试方法和应用。要求学握强度和塑性指标的符号、单位及意义；掌握（ij氏硬度和洛 氏硕度的测定原理、方法、符号及应用。了解拉伸试验方法和拉伸曲线图；了解多次冲击试 验和疲劳试验的概念。【教学重点和难点】拉伸试验、布氏硕度试验、洛氏哽度试验、一次冲击试验的测试原理, 以及经试验所获得的强度、塑性、硬度和韧性指标的符号、物理函义及其应用

4、。要求学牛应 完成上述四种机械性能测试的实验。【教学内容】拉伸试验和低碳钢拉伸曲线；拉伸试验测得的强度指标：。c、。 s和。b,以及拉伸试验测得的塑性指 标：各、4）。布氏硬度和洛氏硬度试验法的原理及应用。摆锤式一次冲击试验法原理和冲击韧性指标a ko金属疲劳的概念。第三章 金属的结构和结晶【教学冃的】木章阐述了晶体结构的基本知识，金属晶体结构常见的类型，金属的实际晶体 结构和缺陷，金属的结品过程，同素界构转变，铸锭的组织和缺陷。要求理解品格、品胞、 实际金属的多晶体结构、结晶等概念。学握金属晶体的三种常见晶格类型：而心立方、体心 立方和密排立方品胞。掌握实际金属点、线、血缺陷与金属机械性能的

5、关系。掌握纯金属结 品过程，过冷度打品粒大小对机械性能的影响，细化品粒的措施，纯铁的同素显构转变。掌 握铸锭组织的结晶形成过程，铸锭组织对性能的影响。【教学重点和难点】借助模型帮助学生掌握金属常见的晶格结构类型。着重讲解实际金属的 各种晶休缺陷的特征及其对金属机械性能的影响关系。借助冷却曲线建立过冷度的概念，以 及过冷度与冷却速度、品粒大小和金属机械性能的关系，建立金属同素界构转变的物理概念。【教学内容】品体结构的基木知识：品格、品胞、金属常见的品格类型。金属的实际晶体结构：多晶体结构、点缺陷、线缺陷、面缺陷。纯金属的结品：结品的概念、结品过程、品粒大小对机械性能的影响、同素异构转变。铸锭的组

6、织与缺陷。第五章铁碳合金【教学冃的】合金相结构的基本概念及其分类，二元合金状态图的建立和二元金状态图的分 析。要求掌握合金、组元、系、相和组织的垄木概念；着重掌握固溶体、金属化合物和机械 混合物的概念及其对金属性能的影响。了解二元合金状态图的意义和作用，掌握用热分析法 测定二元合金状态图，重点掌握二元合金状态图的结品过程分析。铁碳合金的基木组织，铁 碳合金状态图，碳钢的分类、牌号和用途。要求牢固掌握铁碳合金的基本组织（铁索体、奥 氏体、渗碳体、珠光体、莱氏体）的定义、结构、形成条件和性能特点。牢固掌握简化的铁 碳合金状态图；熟练分析不同成分的铁碳合金的结晶过程；掌握铁碳合金状态图各相区的组 织

7、及性能，以及铁碳合金状态图的实际应用。【教学重点和难点】合金结构的基木概念，二元合金状态图的建立和分析。建议借助实例分 析固溶体、化合物对合金性能的影响。以热分析法为例，采用绘图仪绘制p b-s b合 金状态图，并结合金相显微图片分析共品、亚共品、过共品合金的结品过程利结品组织。分 析铁碳合金的基本组织及其室温下不同成分铁碳合金的组织特征。绘制铁碳合金状态图，対 不同成分的合金结晶过程进行分析。【教学内容】合金结构的基木概念。合金的相结构：固溶体、査换固溶体、间隙固溶体、金属化合物、机械混合物。二元合金状态图的建立：状态图表示方法、测定方法，二元合金状态图分析：共晶合金结晶过程、亚共晶合金结晶

8、过程、过共晶合金结晶过程。铁碳合金基本组织铁素体、奥氏体、渗碳体、珠光体和莱氏体的定义、表示符号、晶体结构、 显微组织特征、形成条件及性能特点。铁碳合金状态图的构成、状态图中特性点、线的含义。典型合金的结晶过程分析及其组织, 室温下不同区域的组织组成相。碳含量対铁碳合金组织和性能的影响。铁碳合金状态图的实际应用。第六章碳素钢【教学冃的】拿握碳钢中常存元素对碳钢性能的影响；碳素钢的分类；基本掌握碳钢的分类、牌号、性能和用途。【教学重点和难点】碳钢屮常存元素对碳钢性能的影响，碳钢的分类、牌号、性能和用途。【教学内容】猛、硅、硫、磷等常存杂质元索对钢性能的影响。碳铁的分类、牌号、性能和 用途。第七章

9、钢的热处理【教学fl的】本章阐述了钢在加热吋的组织转变和在冷却吋的组织转变，钢的退火、匸火、 淬火、回火等常规热处理工艺方法。简要介绍钢的表面热处理方法。要求掌握奥氏体的形成 过程及影响奥氏休形成的因索，理解奥氏体晶粒度概念，掌握影响奥氏体晶粒人小的因索及 控制晶粒大小的措施。牢固掌握过冷奥氏体等温转变“c”曲线、等温转变产物的纽织与性 能之间的关系学握过冷奥氏体连续冷却转变曲线及连续冷却转变曲线的实际应用。掌握退 火、正火、淬火、回火等普通热处理的工艺特点、转变组织、性能及应用。理解钢的淬透性 概念，基本掌握淬透性测最方法和影响淬透性的因素，掌握防止淬火开裂和减少变形的措丿施。 了解钢的表面

10、淬火、表面化学热处理的工艺特点及应用范围。【教学重点和难点】着重讲解加热时fe-fe 3 c状态图、共析钢奥氏体形成示意图、共 析钢等温转变曲线和连续转变曲线。结合碳钢的热处理实验，掌握普通热处理退火、正火、 淬火和冋火工艺规范的确定，处理后的组织形态和性能。通过课堂讨论对退火、正火、淬火、 i叫火作实例分析，加深对普通热处理工艺的掌握。【教学内容】钢的热处理的地位作用和热处理分类。钢在加热、冷却时的临界转变点a 1、a 3、a cm o共析钢加热时奥氏体形成的基本过程：奥氏体品核形成和长大、残余渗碳体的溶解、奥氏体均匀化。奥氏体品粒大小及控制措施。过冷奥氏的等温转变illi线，等温转变产物珠

11、光体、索氏体、屈氏体、上贝氏体、下贝氏体的 组织形态及性能。过冷奥氏体连续转变illi线及具与等温转变illi线的比较。过冷奥氏体向马氏转变的特点及具转变产物的组织形态及性能。钢的普通热处理工艺退火、正火、淬火、回火的冃的、分类及应用。第八章合金钢【教学冃的】木章阐述了介金元索在钢中与诙、碳等元索的作用，合金元索对铁碳介金状态 图和钢的热处理的影响，合金结构钢和合金工具钢的分类、牌号、热处理工艺、性能及用途 举例。要求基本掌握合金元素在钢中的作用及合金元素时钢的热处理影响。掌握普通低合金 钢、合金调质钢、合金渗碳钢、合金弹簧钢、滚动轴承钢的常用钢种的牌号、成分、热处理 工艺、性能和应用。基木学

12、握常用低合金刃具钢、高速钢、热模具钢及冷模具钢的牌号、成 分、热处理工艺、性能和应用。了解合金最具钢、不锈钢、耐热钢、耐磨钢、软磁钢的牌号、 成分、性能及应用。【教学重点和难点】着重以 16mn、20cr、20crmnti、40cr、5crnimo、65mn、60si2mn、gcrl5、9sicr、crl2> w18cr4v等钢号为例，分述各钢号中合金元素的作用、成分特点、 热处理工艺特点、使用状态的组织、性能和用途举例，达到能合理选用材料的教学口的。【教学内容】合金元素对铁素体机械性能的影响。合金元素与碳生成的合金碳化物对钢的机械性能的影响。合金元素对铁碳合金状态图的彫响。合金元素对钢

13、加热时组织转变的影响、冷却时组织转变的影响和冋火转变的影响。合金结构钢牌号标注规定，普通低合金钢、合金调质钢、合金渗碳钢、合金弹簧钢、滚动轴 承钢的常用钢种举例分析。常川合金刃具钢、高速钢、热模具钢及冷模具钢典型钢种的举例分析。第九章铸铁【教学冃的】木章阐述了以碳在铸诙的形式对铸铁分类，铸铁的石墨化过程及影响因素，灰 口铸铁、可锻铸铁和球墨铸铁的成分、组织、牌号、用途和热处理。要求了解铸铁的分类, 掌握铁碳合金双重状态图，铸铁的石墨化过程及英影响因素。基本掌握灰口铸铁、可锻铸铁、 球墨铸铁的成分、纽织、性能、牌号及用途。【教学重点和难点】通过铸恢的金相实验，掌握灰口铸铁、可锻铸铁、球黑铸铁组织

14、特征。 运用铁碳合金双重状态图分析不同阶段的石墨化过程及其转变后的组织。着重分析碳、硅、 磷、硫元素，以及冷却速度对石墨化过程的影响。以ht20-40. kt306、qt602为例分析 其成分、组织、牌号及用途。【教学内容】碳在铸铁屮存在的形式，石墨晶体结构和性能特点，铁碳合金双重状态图，影 响石墨化的因索，灰口铸铁、可锻铸诙、球墨铸铁的成分、组织、性能、牌号和用途举例， 合金铸铁简介。第十章有色金属及硬质合金【教学目的】本章简述了铝及其合金、镁及其合金、钛及其合金、铜及其合金、滑动轴承 合金的牌号、成分用途。耍求了解铝及其合金、铜及其合金的分类、牌号、性能及用途。 了解滑动轴承的工作条件及其

15、对组织、性能的要求，滑动轴承合金的分类、牌号、成份、性 能及应用范围。【教学重点和难点】铜合金状态图，铝合金状态图，以及对滑动轴承合金的要求。【教学内容】纯铝的性能、牌号和用途。铸造铝合金和形变铝合金的牌号、化学成分、机械 性能和用途。铜的性能、牌号和用途。黄铜和青铜的分类、牌号、化学成分、机械性能和用途。对滑动轴承合金的耍求。锡基轴承合金、铅基轴承合金和铜基轴承合金的牌号、成分、机械 性能及用途举例。第十二章铸造【教学目的】本章阐述了砂型铸造方法，铸造合金及其熔炼，铸件的常见缺陷，铸件结构设 计。简介了四种特种铸造方法。要求了解砂型铸造工艺过程、造型材料。某木掌握手工造型 方法和浇注系统。掌

16、握合金铸造性能和铸铁的铸造特性。了解铸铁熔炼过程、设备及浇注工 艺。基木掌握铸件的常见缺陷及预防扌亞施。掌握铸造工艺图的标注方法，较熟练地运用浇注 位置和分型而的选择原则、工艺参数的确定原则来分析实际问题。掌握铸造丄艺和合金铸造 性能对铸件结构的要求。了解金属铸造、熔模铸造、离心铸造等特种铸造工艺方法。【教学重点和难点】手丄造型方法、合金的铸造特性、铸造工艺设计和结构工艺性。应按教 学实习人纲的要求完成铸造教学实习后，进行课堂授课。以课堂讨论形式对简单铸件的结构 工艺性作分析讨论【教学内容】铸造生产的实质、特点和应用。砂型铸造丁艺过程。模型和型芯盒的基本要求。型砂和芯砂的主要性能。手工造型的基

17、本方法、特点和作用。浇 注系统的组成及其各部分的作用。合金的流动性、收缩及偏析，常用合金的铸造特性。冲天炉的构造、炉料及熔化过程。浇注工艺，铸件的常见缺陷。铸造工艺图的作用和内容。浇注位置、分型面、工艺参数、浇注系统等工艺设计。典型铸件工艺设计举例。铸件的结构匸艺性对铸造工艺过程的影响。铸件的结构工艺性对铸造工艺过程的影响。铸件的结构工艺性与合金铸造性能的关系。铸件结构设计基木知识。金属型、压力、熔模、离心等特殊铸造方法的特点和应用。第十三章锻压【教学冃的】本章阐述了金属压力加工的基本原理，锻件坯料的加热和锻件的冷却，口由锻 造，模型锻造，板料冲压。简述了其它压力加工方法。要求理解滑移变形和挛

18、生变形概念。 掌握金属常温下赠性变形时组织性能变化，以及加热时变形组织的回复、再结晶与晶粒长大。 掌握热加工对金属组织和性能的彩响。了解坯料加热过程中产牛的缺陷，能合理地确定加热 规范。基木掌握自山锻造主要儿种工序的定义和应用，合理地确立锻造零件的结构工艺性。 了解口由锻造工艺规程的编制，僦上模锻、胎模锻造丄艺方法，板料冲压的基本工序和冲模 分类，轧制、挤压、拉丝等其它压力加工方法。【教学重点和难点】压力加工的基木原理，白由锻造的基木工序、锻件结构工艺性和白由锻 造工艺规程的编制与举例。为配合授课，应完成锻造生产实习。举例对简单零件的结构工艺 性作课堂讨论和分析【教学内容】金属压力加工的实质、特点和应用。单晶体和多晶体塑性变形。常温下塑性变 形对金属材料组织和性能的影响，及其加热时组织和性能的变化。热加工对金属组织和性能 的影响。金属的可锻性及其影响因素。坯料的加热和锻件的冷却。白由锻造的基木方法及其