无职院《工程材料及成形工艺基础》课程群A（48）模块教学大纲

PAGE1无锡职业技术学院《工程材料及成形工艺基础》课程群A（48）模块教学大纲教育层次：专科层次、学制三年课程模块号：C1B421课程模块教学时数：48学分数：3制订或修订执笔人：姜敏凤完成日期：2005.07审核小组：院教学工作委员会审核日期：2005.10课程模块审批通过文件号：第2次修订：签发人：谈向群签发日期：2005.10有效期至2008年10月

一、课程性质和任务课程性质《工程材料及热成形工艺基础》是研究工程材料及其成形工艺方法的一门综合性专业技术基础课。它是高等职业技术学院工科各专业的一门必修课。2．课程任务通过本课程的学习使学生获得常用工程材料及成形工艺方法的基础知识，培养学生综合运用材料及成形工艺知识进行选择材料与改性方法、选择毛坯生产方法以及工艺路线分析的初步能力，并为学习其他有关课程和从事工业工程生产第一线技术工作奠定必要的基础。本课程注重培养学生解决生产具体工艺问题的能力；着重培养学生在机械制造领域内进行选择和判断能力；并培养高职应用性人才的技术文化修养。二、先修课模块金工实习（钳工、热加工、机加工）、制图、工程力学等三、教学目标1．知识目标1）了解工程材料与材料成形工艺技术在机械制造过程中的地位和作用。2）熟悉工程材料的种类、牌号、成分、性能、改性方法和用途。3）了解常用材料成形工艺方法的基本知识。4）了解与本课程有关的新材料、新工艺、新技术及其发展趋势。5）建立质量与经济观念，培养理论联系实际的科学作风。2．能力目标1）具有现代机械制造过程的完整概念。2）能运用工程材料及改性的知识，正确选用零件材料和改性方法的初步能力。3）能综合运用工艺知识，正确选用毛坯成形方法及工艺路线分析的初步能力。4）初步具有运用工程材料与成形工艺新技术、新工艺解决实际问题的能力。四、教学内容及要求单元一绪论1．课程教学的基本要求1）了解本课程的性质、任务、教学内容及基本要求。2）了解材料及成形工艺在工程技术中的应用。3）了解材料及成形工艺的历史和发展趋势。4）认识本课程的特点、学习方法和要求。2．重点、难点[重点]：本课程的主要内容；本课程在机械制造中的地位和作用。[难点]：激发学生学习本课程的兴趣。单元二工程材料的基础知识1．课程教学的基本要求1）了解工程材料的品种与分类方法。2）了解钢铁的生产方法和钢材的种类。3）理解金属材料的使用性能和工艺性能的概念。4）熟悉主要力学性能（强度、塑性、硬度、韧性等）的测量方法及性能判据的意义和作用。5）了解金属材料的晶体结构、结晶规律。6）理解材料的成分、组织与性能间的关系及变化规律。2．重点、难点[重点]：材料的常用力学性能及意义；材料的组织结构与性能间的关系。[难点]：力学性能判据的意义及应用；强化材料（细晶强化、固溶强化、第二相强化等）的原理及措施。单元三铁碳合金1．课程教学基本要求1）理解铁碳合金相图及其应用2）熟悉铁碳合金成分、组织、性能、用途之间的关系及变化规律，为正确选择钢材提供必要的理论依据。3）会使用金相显微镜观察铁碳合金的平衡组织，并通过平衡组织观察识别（估测）非合金钢和牌号，加深对铁碳合金成分、组织、性能之间关系的理解。4）掌握常用非合金钢（碳钢）种类、牌号、性能、用途。2．重点、难点[重点]：铁铁合金的种类，常用非合金钢（碳钢）的种类、牌号、性能及应用。[难点]：铁碳合金的成分、组织、性能之的关系。特别是钢中含碳量对钢的力学能的影响。单元四钢的热处理及材料的表面处理技术（材料的改性）1．课程教学基本要求1）了解钢的热处理原理（钢在热处理过程中组织转变及转变产物的形态和性能）。2）掌握钢的整体热处理（退火、正火、淬火、回火）的工艺特点、应用与技术要求的标注。3）掌握热处理（退火、正火、淬火、回火）操作。了解热处理工艺参数（加热温度、保温时间、冷却速度等）对钢的组织和性能的影响。4）了解钢的表面淬火化学热处理工艺的特点及应用。5）具有选用常规热处理工艺，并安排其工序位置的初步能力。6）了解材料的表面强化、表面防腐、表面装饰技术及应用。7）了解钢的热处理及表面处理新技术与发展趋势。2．重点、难点[重点]：常用热处理方法（退火、正火、淬火、回火、表面淬火、渗碳等）的工艺特点、应用及在工艺中所处的位置。[难点]钢的热处理原理（钢在热处理加热、冷却时的组织转变及转变产物的特征和性能）。单元五、低合金钢与合金钢1．课程教学基本要求1）了解合金钢的分类方法及牌号表示方法。2）了解合金元素在钢中的作用，具体表现为对钢组织、性能、加工工艺的影响。3）知道常用低合金钢、合金钢的牌号、热处理、性能特点及其应用（包括低合金高强度结构钢、合金渗碳钢、合金调质钢、合金弹簧钢、轴承钢、耐磨钢、合金工具钢、高速钢、不锈钢、耐热钢等）。2．重点、难点[重点]：合金钢的种类、牌号，不同钢种的性能特点及适用场合。[难点]：各类合金钢的牌号、热处理（改性）、性能及应用。单元六铸铁1．课程教学基本要求。1）了解铸铁的分类方法。常用铸铁的种类、性能特点（与钢比较）。2）知道常用铸铁（灰铸铁、球墨铸铁、可锻铸铁、蠕墨铸铁）的组织识别、性能差别、牌号表示、适用场合。2．重点、难点[重点]：灰铸铁、球墨铸铁、蠕墨铸铁的、性能、应用[难点]：铸铁的石墨化及影响因素。单元七非铁金属与非金属材料1．课程教学基本要求1）了解铝及铝合金的种类、牌号（或代号）、性能、应用。2）了解铜及铜合金的种类、牌号（或代号）、性能、应用。3）了解滑动轴承合金的种类、牌号、性能。4）初步了解常用粉末冶金材料（硬质合金、含油轴承等）的特点及应用。5）初步了解常用非金属材料（塑料、橡胶、陶瓷）的性能特点及应用场合。6）初步了解常用复合材料的种类、性能特点及应用场合。2．重点、难点[重点]：铝及铝合金、铜及铜合金的种类、牌号、性能及应用。[难点]：各类非铁金属牌号（代号）表示方法。单元八铸造成形1．课程教学基本要求1）了解铸造的分类、特点、应用。2）理解合金的铸造性能及对铸件质量的影响，常用铸造合金的铸造性能。3）了解砂型铸造的工艺过程及工艺要点（分型面、浇注位置、工艺参数等的正确选择），会画简单铸件的铸造工艺简图。4）了解其他常用特种铸造方法的特点及应用、铸造技术发展趋势。5）初步具备合理选择典型铸件的铸造方法、分析铸件结构工艺性，具有铸件质量与成本分析的初步能力。2．重点、难点[重点]：铸造的特点及应用，砂型铸造工艺过程及工艺要点。[难点]：铸造工艺简图的绘制。单元九锻压成形1．课程教学教学基本要求1）了解锻压的分类、特点、应用。2）理解塑性变形对金属组织和性能的影响，常用金属的锻压性能。3）了解自由锻的主要工序及工艺要点（识读锻件图、坯料的质量和尺寸、锻造工序、加热和冷却规范、锻造设备等），会画简单锻件图。4）了解其他常用锻压方法的特点及应用、锻压技术发展趋势。5）初步具备合理选择典型零件的锻压方法、分析锻件结构工艺性，具有锻件质量与成本分析的初步能力。2．重点、难点[重点]：塑性变形对金属组织和性能的影响，锻压件的特点及应用。[难点]：锻件图的绘制。单元十焊接成形1．课程教学基本要求1）了解焊接的分类、特点、应用，常用金属的焊接性能。2）了解焊条电弧焊的工艺过程和工艺要点（焊接电弧、焊条、焊接工艺参数、焊接接头与坡口、预防焊接变形的措施等）。3）了解其他焊接方法的特点及应用、焊接技术发展趋势。4）会选用焊接材料、焊接方法，初步具有焊件质量与成本分析的能力。2．重点、难点[重点]：焊接的特点及应用，焊条电弧焊的工艺过程和工艺要点。[难点]：焊接件的结构图的表示方法。单元十一材料与成形工艺选择1．课程教学基本要求1）了解材料与毛坯选择的原则。2）了解材料与毛坯选择的方法与步骤。3）典型零件的选材、选毛坯、选改性方法及进行工艺路线分析（即“三选，一线”）。2．重点、难点[重点]：轴类、盘类、箱体类零件的选材与选毛坯。[难点]：工艺路线分析。五、教学时数本课程总教学时数为48学时（含讲授、实验、录像、参观、阶段测验），各教学单元学时分配如表1所示。

表1《机械加工基础I》学时分配表序号课程内容课时分配讲授实验或现场教学或其它合计1单元一绪论课程的性质、任务、内容、学习方法材料及成形在工程技术中的应用。材料及成形工艺的历史和发展趋势。112单元二工程材料基础知识子单元一工程材料的品种与分类方法。钢铁生产简介（炼钢、炼铁、钢材生产）62（实验一）8子单元二金属力学性能（强度、塑性、硬度、冲击韧性、断裂韧度、疲劳等）子单元三纯金属的晶体结构、结晶规律。合金的结构与组织3单元三铁碳合金铁碳合金的基本组织、Fe-Fe3C状态图42（实验二）6非合金钢（碳钢）4单元四钢的热处理及表面处理技术钢的热处理原理62（实验三）8钢的退火与正火钢的淬火与回火钢的化学热处理钢的表面热处理及热处理新技术5单元五低合金钢与合金钢钢材的分类及应用66常用结构钢（低合金高强度结构钢、渗碳钢、调质钢、弹簧钢、轴承钢）常用工具钢（合金工具钢、高速工具钢）不锈钢与耐热钢6单元六铸铁铸铁的分类及石墨在铸铁中的作用22灰铸铁球墨铸铁可锻铸铁蠕墨铸铁7单元七非铁合金与非金属材料铝及其合金55铜及其合金硬质合金非金属材料8单元八铸造铸造生产概述229单元九锻压锻压生产概述2210单元十焊接焊接生产概述2211单元十一材料与成形工艺选择2212机动2213测试22合计=SUM(ABOVE)42648六、课程实践教学内容本课程具有较强的实践性，为提高教学效果，促进学生知识和能力的并行发展，应对实践教学环节引起足够的重视，课程内安排的实践内容如表2所示；同时应加强本课程与其他实践教学环节（钳工、热加工、机加工实习等）的联系，共同承担起对学生能力培养的任务，以实现教学目标。表2课程实践项目及时间分配表序号实验项目课时数1实验一：硬度试验，冲击试验演示22实验二：铁碳合金平衡组织观察23实验三：钢的热处理（录像或实验）24铸造、锻压、焊接生产（录像或参观）2七、学习评价1．评价形式本课程的评价按“教务处统一安排测试课程的评分结构”的要求为依据，对学生的学习采用多元评价体系。学生成绩由平时成绩和和期末测试成绩两部分构成，如表3所示。平时成绩含出勤率、作业、阶段测验、实验成绩等部分，其评价细则如表4所示；期末测试由教务处统一安排（形式可采用闭卷或开卷），根据教学目标、教学要求，对学生的知识和能力进行综合评价。2．测试的评分等级测试的评分等级采用百分制。3．评分结构（如表3所示）表3教务处统一安排测试课程评分结构测试成绩（%）平时测试成绩比例（%）期末测试成绩比例（%）出勤、作业、平时作业、阶段测验实验1002010704．平时测试评分细则（如表4所示）

表4平时成绩和测试评分规则《机械加工基础I》/48学时序号单元名称/学时测试项目单元成绩合计阶段测试成绩/开、闭卷形式总计（30%）单元成绩+阶段成绩1绪论/1平时作业120（闭卷）100课堂测验实践教学2工程材料基础知识/8平时作业10课堂测验实践教学（实验一）3铁碳合金/6平时作业10理论教学课堂测验实践教学（实验二）4钢的热处理及表面处理技术/8平时作业10课堂测验实践教学（实验三）5低合金钢与合金钢/6平时作业415（闭卷）课堂测验实践教学6铸铁/2平时作业2理论教学实践教学7非铁合金与非金属材料/7平时作业4课堂测验实践教学8铸造/2平时作业210（开卷）课堂测验实践教学9锻压/2平时作业2课堂测验实践教学10焊接/2平时作业2课堂测验实践教学11材料与成形工艺选择/2平时作业2课堂测验实践教学合计出勤考核6=SUM(ABOVE)4945100

八、建议使用教材或讲义及教学参考资料建议使用教材：姜敏凤《工程材料与热成形工艺》高等教育出版社2003年5月第一版肖智清《机械制造基础》机械工业版社2001年7月第一版九、本课程所需仪器、设备清单和消耗所需费用及承担者表5《机械加工基础》课程仪器、设备清单序号名称规格/型号数量价格（元）承担者备注1布氏硬度机HD8-187.53机械工程中心实验室（二）2洛氏硬度机HR-150A33读数显微镜54金相显微镜4X、4XA等205金相抛光机P—246冲击试验机17箱式电阻炉4十、教学法建议本课程为一门传统的综合性专业技术基础课程，教学应体现“宽、浅、用、新”的原则，注重学生工程素质的培养，重在使学生对机器生产全过程有一个较清楚的了解，拓宽解决实际工程问题的思路，建立全局观念。课程以机器制造过程为主线，务必使学生了解本课程在机器生产过程中的作用（如下图），理解学习目的性。原材料原材料毛坯机器零件热处理热处理铸造锻压焊接切削加工装配图1机器生产过程理论教学以够用为准则，切忌过深、过难、过偏，特别对基础部分切忌重蹈学科化的教学的老路。应注重理论与实践的结合，大胆舍弃与实际应用偏离过远的内容（如二元合金相图等）；淡化材料的组织，而应注重性能及工艺方法的应用（如热处理单元淡化热处理后材料的组织，而应注重各种工艺方法的适用场合以及热处理后能达到的性能等）。应尽量采用录像、多媒体教学，参观等多种教学手段和教学形式，增强学生对本课程学习的兴趣，提高教学效率。课程可分为基础知识、工程材料及改性、毛坯成形三个模块。鉴于课时的限制和其教学内容的特殊性，毛坯成形模块教学目标的实现应与“热加工实习”通盘考虑，建议该课程与“热加工实习”安排在同一学期进行，以便实现理论教学与实践教学的有机结合，发挥教学学时的效益，共同完成该模块的教学目标。十一、其他附：试卷一试卷二

无锡职业技术学院《机械加工基础》试卷（1）班级学号姓名得分一、填空题（15分）1．生铁的主要化学成分是以铁和碳为主，同时还含有等杂质元素；钢的化学成分中元素的含量比生铁低；一般钢坯或钢锭要加工成钢材才能使用，常用的钢材有：板材、、、四大类。2．金属材料的冲击吸收功随温度的降低而，这种韧性随温度急剧变化的温度范围称韧脆转变温度，韧脆转变温度越低，表明材料在低温下的冲击性能越。3．金属的晶粒越细，强度、硬度越，塑性、韧性越。实际生产中可通过、和来细化晶粒。4．常用金属中，γ-Fe、Al、Cu等金属具有晶格,α-Fe具有晶格。5．金属的结晶是在过冷的情况下结晶的,冷却速度越快,过冷度，金属结晶后的晶粒越,力学性能越。6．钢的普通热处理方法有退火、、、。7．钢的调质处理是指、中碳钢调质处理后得到的组织是，其性能特点是。8．低碳钢的碳质量分数范围是：、中碳钢：、高碳钢：。9．为改善T10A钢的切削加工性能，可采用热处理工艺。10．合金渗碳钢的含碳量属碳范围，可保证钢的心部具有良好的。11．滚动轴承钢可采用作为预先热处理，以作为最后热处理。二、判断题（10分）机械零件承受的应力远小于材料的屈服点时，是不可能发生突然断裂的。（）镇静钢的性能一般优于沸腾钢，但成本较高。（）3．钢中的杂质元素硅、锰、磷、硫等都是有害元素。（）4．T10A钢的质量比T12钢的质量好。（）5．淬火钢的回火温度一般在A1线以下，所以回火后钢的组织和性能都不发生改变。（）6．球化退火可消除过共析钢中的网状二次渗碳体。（）7．钢淬火后的硬度值主要决定于钢中碳的质量分数。（）8．一般钢淬火冷却速度越快，零件越容易产生变形和开裂。（）9．T12钢的含碳量比T8钢高，所以前者比后者的强度高。（）10．滚动轴承钢GCr15中含铬15%，主要用于制作滚动轴承的内、外圈。（）三、选择题（15分）1．下列硬度值最高的是（），最低的是（）。A．350HBSB．60HRCC．445HBW2．奥氏体中碳的质量分数是（）。A．<0.77%B.<2.11%C.<4.3%3．铁碳合金从高温缓冷至A1线时，将发生（）转变。A．A→FB.A→PC.L→Ld4.A3线是指Fe-Fe3C相图中的（）线。A．GSB.PSKC.ES5．整体硬度要求为230~250HBS的轴，在精加工过程中抽查时，应采用（）。A．HRAB．HRCC．HBS6．下列热处理工艺中，冷却速度最快的为（）。A．退火B．正火C．淬火7．为保证过冷奥氏体全部转变为马氏体，冷却速度应（）淬火临界冷速。A．大于B．小于C．任意8．为消除过共析钢中二次渗碳体网状组织，可采用（）。A．正火B．完全退火C．球化退火9．为减小热处理变形，小尺寸、形状复杂的合金钢工模具宜采用（）淬火法。A．单介质B．马氏体分级C．贝氏体等温D．深冷处理10．45钢在（）加热保温，投入水中淬火后的硬度最高。A．700℃B．750℃C．840℃四、有一低碳钢拉伸试样，原直径为10mm、长为100mm，拉伸时在载荷为21000N时发生屈服，试样断裂前的最大载荷为30000N，断裂后长度为133mm，断裂处最小直径为6mm,试计算s、b、、。（5分）五、填写出下列力学性能名称（8分）符号力学性能符号力学性能σbAkvσsσ-1δHBSψHRC六、画出Fe-Fe3C相图，要求在图上标出各特性点的符号、成分、温度、以及钢的部分各区的组织，并根据相图填写下表。（15分）钢号温度（℃）显微组织2093078045850650T8750200T1275020FeFe3CWc×100Fe-Fe3C相图七、说出下列钢号属于哪一类钢，并说出牌号中各符号和数字的含义（12分）钢号类型牌号中各符号和数字含义Q235-A.F08FT10A45ZG200-400Q390A60Si2Mn20CrMnTi9SiCrZGMn1340Cr55Mn八、分别用低碳钢和中碳钢制作的两种齿轮，要求齿面具有高的硬度和耐磨性，心部具的较高的强度和韧性，请回答：（1）两种齿轮分别应进行怎样的最终热处理工艺？（2）热处理后两种齿轮在性能上、成本上有何差异？（10分）九、为什么淬火钢一般要进行回火后才能使用？（5分）十、比较08、20、45、、T9、T12钢经退火处理后强度、硬度的高低，并说明理由。（5分）（注：下列性能请将上述钢号按从低到高的次序排列）强度：硬度：塑性：韧性：

无锡职业技术学院《机械加工基础》试卷（2）班级学号姓名得分选择题（共10分，每小题2分）1．采用冷冲压方法制造汽车油底壳，宜在下列材料中选取（）。A）45B）T10AC）082．与钢相比，铸铁工艺性能的突出优点是（）。A）焊接性能好B）淬透性好C）铸造性能好3．金属的铸造性能主要用（）表示。A）流动性B）塑性C）收缩率D）强度4．选择零件材料时，首先应考虑的是（）。A）经济性B）切削加工性能C）使用性能5．引起铸件的缩孔和缩松的主要原因是（）。A）固态收缩C）液态收缩D）凝固收缩F）流动性判断题（共10分，每小题1分）（）1．由于可锻铸铁的塑性比灰铸铁好，所以是可以锻造的铸铁。（）2．黄铜是铜锌合金，青铜是铜锡合金。（）3．玻璃钢是玻璃和钢的复合材料。（）4．铸件的最大优点是适应性强，组织细小、力学性能好。（）5．由于铸造是液态金属成形，所以可以制造形状很复杂的铸件。（）6．砂型铸造、金属型铸造、熔模铸造、压力铸造相比，大批生产时压力铸造的生产率最高。（）7．承受重载荷的重要零件，例如轴、齿轮、连杆等大多采用锻件毛坯。（）8．在设计制造零件时，应使工件受的最大正应力与流线方向重合，最大切应力与流线方向垂直，并使流线沿零件轮廓分布。（）9．因为铸铁的力学性能优良，所以在机械器中被广泛采用。（）10．滑动轴承与滚动轴承的性能要求相近，所用的材料类型也相同。填写下表，选择合适的材料与热处理方法（共10分）可供选择的材料如下：4Cr1340Cr65Mn20CrMnTiT8A零件名称材料最后热处理性能气门弹簧螺丝刀缸盖螺栓汽车变速齿轮医疗器械下列工件（毛坯）应采用何种方法制造（只要填大类，如铸造、锻造、冲压、焊接等）（共5分）KT350-10制的汽车后轴壳———————（）HT200制的气缸体——————————（）40Cr制的汽车中间轴—————————（）08制的散热器罩———————————（）Q345制自行车架———————————（）将下列牌号分别填入它们所属的类别中（共10分）KT300-06YT5HT250QT800-2ZAlSi12（ZL102）YG8YW1RuT420QSn4-32A05（LD5）ZCuZn38H68ZCuPb30ZCuSn10P1