《模具材料及热处理》教学文件

1、模具材料及热处理教学文件模具材料及热处理课程简介     模具材料及热处理（目前只有机械工程材料教材比较合适）是研究工程材料的性质、应用及其热处理工艺的一门综合性技术基础课程。通过本课程的学习，使学生获得有关常用机械工程材料的基本知识和基本理论，掌握热处理工艺的基础知识，具有合理选择材料和妥善安排工艺方案的能力，为学习其它后继课程及将来从事生产技术工作奠定必要的基础。 本课程主要包括金属学基础、金属热处理原理及工艺、常用金属材料以及非金属材料四大方面的内容，通过本课程的教学，应使学生达到下列基本要求： 1、熟悉金属材料的力学性能和金属学方面的基本知识，掌

2、握常用金属材料的成分、组织结构、性能之间的相互关系及其变化规律。 2、了解机械零件选材的一般性原则，熟悉各种常用的机械工程材料尤其是模具材料的成分、组织结构、性能及用途，并具有合理选择材料的能力。 3、熟悉各种常用的热处理工艺方法及应用。针对某些常见的机械零件，具有正确选定其相应的热处理工艺及合理安排其热处理工序位置的能力。 本课程的特点是内容繁杂、抽象，实践性及应用性强，需要记忆的东西又多，学生普遍感到难学。因此，教师在教授该课程时，要善于抓住材料的“成分组织结构性能”之间的关系这条“主线”来讲授各章的内容，使学生掌握课程的内在规律性。教学中应教会学生注重分析、理解与运用，并注意前后知识间的

3、联系。为了提高学生分析问题、解决问题的能力，在系统理论学习外，还要密切联系生产实际，重视实验环节，培养学生独立动手能力，并认真完成作业。模具材料及热处理(机械工程材料)学习指导模具材料及热处理（机械工程材料）是模具（机械制造类）专业的一门主干技术基础课程。通过本课程的学习，使学生获得有关常用机械工程材料（特别是模具材料）的基本知识，掌握热处理工艺的原理及工艺方法，具有合理选择材料和妥善安排工艺方案的能力，为学习其它后继课程及将来从事模具设计与制造工作奠定必要的基础。本课程主要包括金属学基础、金属热处理原理及工艺、常用金属材料以及非金属材料四大方面的内容。在学习中，要把握其中规律性的内容，多思考

4、、多归纳、多练习，在理解的基础上作必要的整理，记忆和运用，至于教材中列出的许多具体工艺参数、材料成分、性能等数据，除规律性的内容外，不必死记硬背，只要求使用时会查阅有关手册，图表即可。    本课程与生产实践关系密切，与以前学习的基础理论课很不相同，因此学习本课程的方法也不同，上课和实验是本课程的重要环节，同时，要养成良好的自学习惯。为了帮助自学和复习，特将课程各章的学习要点列出，供参考。第一章 金属材料的性能 重点掌握各种机械性能指标（强度b 、s ，塑性、；冲击韧性ak；硬度HB、HRC、HV；疲劳强度-1）的特征意义和单位。一般要求金属材料的工艺性

5、能及物理化学性能。第二章 金属的晶体结构 重点掌握1.有关晶体结构的基本概念：金属键，晶体，晶格，晶粒，单晶体，三种常见的金属晶格，实际晶体的缺陷。2.合金相结构的基本类型：固溶体、化合物，以及这些合金相结构的结构特点与性能特点。一般要求晶格的致密度，晶向及晶面。第三章 金属的结晶 重点掌握1.金属的结晶、结晶过程、晶核的形成，长大规律及其影响因素；2.二元合金相图的基本概念：相、组织、组元、相图、合金、合金系等；3.二元合金相图的分析方法，熟悉几种最基本的二元合金相图；4.杠杆定律。一般要求1.金属铸锭的组织特征及缺陷；2.合金相图与性能的关系。第四章 金属的塑性变形与再结晶 一般要求1.金

6、属的塑性变形及其本质；2.塑性变形对金属材料的的组织和性能的影响； 3.内应力的产生及危害。第五章 铁碳合金（相图、碳钢）重点掌握1.纯铁的同素异晶转变；2.铁碳合金的基本组织；铁素体、奥氏体、渗碳体、珠光体、莱氏体的结构和性能特点及显微组织形貌特征；3.铁碳合金相图中各点、线、区的含义，了解成分、温度、组织、相之间的关系和变化规律，根据相图，分析各种典型成分的铁碳合金的结晶过程；4.铁碳合金的成分、组织与性能之间的关系；5.钢中常见杂质对钢的性能的影响；6.碳钢的分类，编号和用途。第六章 钢的热处理 重点掌握1.钢在加热时的组织转变；2.共析钢奥氏体等温冷却曲线中各条线的含义。C曲线中各种温

7、度区域内奥氏体转变产物的组织形貌，性能特点。非共析钢C曲线与共析钢C典线的差别及影响C典线的因素；3.奥氏体连续冷却转变曲线的特点，冷却速度对钢的组织变化和最终性能的影响4.各种热处理的定义、目的、组织转变过程，性能变化，用途和适用的钢种、零件的范围.一般要求 1. 钢在加热和冷却时组织转变的机理；2. 各种热处理的具体工艺过程及热处理缺陷.第七章 合金钢 重点掌握1.合金元素在钢中的作用，尤其是合金元素对钢的热处理的影响；2.合金钢的编号方法，会辩认各种钢号；3.各类合金钢特别是模具钢的成分，热处理方法，热处理后的组织，性能特点以及主要用途。一般要求了解特殊性能钢及粉末冶金的一般常识。第八章

8、 铸铁 重点掌握1.铸铁的石墨化原理，石墨的形态、大小对铸铁性能的影响，铸铁的性能特点及应用范围；2.各类铸铁的成分，组织和性能特点及牌号识别。一般要求铸铁的常用热处理的方法和目的。第九章 有色金属及其合金 重点掌握1.铝合金，铜合金的分类、牌号和性能特点；2.各类铝合金的强化措施，铝合金的时效及变质处理；一般要求各类铝合金、铜合金的成分、组织和性能的关系，以及主要用途。第十章：金属材料的表面处理一般要求1表面强化处理。2表面防腐处理。3表面装饰处理。模具材料及热处理课程教学大纲适用专业：模具设计与制造专业；总学时：60学时；学分：4学分 一、本课程的目的、任务 通过对本课程的学习，使学生获得

9、有关常用机械工程材料特别是模具材料的基本知识和基本理论，掌握热处理工艺的基础知识，具有合理选择材料和妥善安排工艺方案的能力，为学习后继课程及将来从事生产技术工作奠定必要的基础。 二、本课程的教学要求 本课程是学生在完成机械制图、普通物理、金工实习、金属工艺学等课程的基础上开设的，主要包括金属学基础、金属热处理原理及工艺、常用金属材料三大方面的内容，通过本课程的教学，应使学生达到下列基本要求： 熟悉金属材料的力学性能和金属学方面的基本知识，掌握常用金属材料的成分、组织结构、性能之间的相互关系及其变化规律。 熟悉各种常用的机械工程材料特别是模具材料的成分、组织结构、性能、牌号及用途，并具有合理选择

10、材料的能力。 熟悉各种常用的热处理工艺方法及应用。针对某些常见的机械零件特别是模具零件，具有正确选定其相应的热处理工艺及合理安排其热处理工序位置的能力。 了解机械零件选材的一般性原则，对于典型零件能够根据零件的失效特点、工作条件及性能要求来选择合适的材料。 本课程的特点是内容繁杂、抽象，实践性及应用性强，因此，教师在教授该课程时，要善于抓住材料的“成分组织结构性能”之间的关系这条“主线”来讲授各章的内容，使学生掌握课程的内在规律性。在教学中应教会学生注重分析、理解与运用，并注意前后知识间的联系。为了提高学生分析问题、解决问题的能力，在系统理论学习之外，还要密切联系生产实际，重视实验环节，培养学

11、生独立动手能力，并认真完成作业。三、教学内容及课时分配 第一章：金属材料的力学性能（4学时）第一节：强度、塑性、刚度、弹性模量。第二节：硬度、摩擦与磨损。第三节：冲击韧性与断裂韧性。 第四节：疲劳强度。本章教学要求：1.掌握材料常用的机械性能指标的意义。2.了解材料常见的失效形式、原因。第二章：金属的晶体结构（3学时）第一节：晶体的基本知识。第二节：纯金属的晶体结构。第三节：实际金属晶体中的缺陷。第四节：合金的晶体结构本章教学要求：1.了解晶体、非晶体的基本概念。2.掌握常见的三种金属晶格类型及晶格、晶胞、晶面、晶向、各向异性的基本概念。3.掌握实际金属晶体中的缺陷。第三章：金属的结晶（3学时

12、）第一节：纯金属的结晶第二节：合金的结晶第三节：合金性能与相图间的关系。本章教学要求：1.掌握金属结晶的基本概念2.掌握纯金属的结晶过程与一般规律。3.掌握有关合金的基本概念。4.深入理解相的概念，掌握合金的相结构类型。5.了解合金结晶的特点及二元合金相图的建立。6.掌握晶粒大小对金属性能的影响及晶粒大小的控制。7.熟悉几种常见的典型二元合金相图。第四章：金属的塑性变形及再结晶（2学时）第一节：金属的（冷）塑性变形。第二节：塑性变形对金属的组织和性能的影响。第三节：金属的回复与再结晶。第四节：金属的热加工。本章教学要求：1.掌握金属塑性变形的实质及塑变对金属的组织和性能的影响。2.掌握回复、再

13、结晶的概念及其对组织和性能的影响。3.了解冷、热加工的区别、热加工对组织及性能的影响。第五章：铁碳合金(相图、碳钢)（10学时）第一节：铁碳合金中的基本相及组织。第二节：铁碳合金相图。第三节：典型铁碳合金的冷却过程及组织。第四节：铁碳合金成分、组织、性能间的关系。第五节：碳钢本章教学要求：1.掌握铁碳合金中的基本相及其结构性能。2.掌握铁碳相图中各点、线、区的意义，能够根据相图分析各成分合金的结晶过程及其室温组织，并能用杠杆定律计算两相区内的相组成物及组织组成物。3.能够简要分析铁碳合金成分、组织与性能间的关系。4.了解钢中常存杂质元素对钢的性能的影响。5.掌握碳钢的牌号、成分、性能及用途。第

14、六章：钢的热处理（10学时）第一节：钢在加热时的转变。第二节：钢在冷却时的组织转变。第三节：钢的退火与正火。第四节：钢的淬火。第五节：钢的回火。第六节：钢的淬透性。第七节：钢的表面淬火。第八节：钢的化学热处理。本章教学要求：1.了解热处理的定义、目的及分类。2.掌握钢在加热时的奥氏体化过程，了解奥氏体晶粒的长大及控制因素。3.能够对C曲线及CCT曲线进行分析，并能够根据C曲线及CCT曲线确定过冷奥氏体在不同冷却条件下获得的组织。了解影响过冷奥氏体等温转变的因素。4.掌握过冷奥氏体的三种转变产物（P、B、M）的组织形态及性能特点。5.掌握普通热处理工艺（退火、正火、淬火及回火）的定义、目的、分类

15、、工艺、获得组织及应用。6.掌握淬透性的概念及其影响因素。7.熟悉表面热处理工艺及其应用，简要了解一些热处理新技术、新工艺。第七章：合金钢（10学时）第一节：合金元素在钢中的作用。第二节：合金结构钢。第三节：合金工具钢（重点是模具钢）。第四节：特殊性能钢。本章教学要求：1.了解合金元素在钢中的作用及存在形式。2.熟悉合金钢的分类、牌号、性能及用途。3.掌握典型塑模钢、冲模钢的牌号、成分、性能、热处理工艺及组织。第八章：铸铁（4学时）第一节：铸铁的分类及石墨化第二节：灰口铸铁第三节：可锻铸铁第四节：球墨铸铁本章教学要求：1.了解铸铁的分类及石墨化。2.掌握灰口铸铁、可锻铸铁、球墨铸铁的成分、组织

16、性能、牌号及用途。第九章：有色金属及其合金（2学时）第一节：铝及铝合金。第二节：铜及铜合金。第三节：粉末合金。本章教学要求：1.熟悉常用的有色金属及合金的分类、牌号、主要性能及用途。2.了解常用粉末冶金材料的生产过程、分类、性能及应用。第十章：金属材料的表面处理（2学时）第一节：表面强化处理。第二节：表面防腐处理。第三节：表面装饰处理。本章教学要求：了解金属表面强化、防腐及装饰处理的基本原理与工艺。三、各章讲授参考学时数章  节教学内容参考学时绪 论材料概述2第一章金属材料的机械性能4第二章金属的晶体结构3第三章金属的结晶3第四章金属的塑性变形及再结晶2第五章铁碳合金及铁碳相图10第六章钢的热