《机械工程材料》李占君教案大纲

第页课程名称机械工程材料总计：学时讲课：学时实验：学时上机：学时课程类别专业基础课学分授课对象层次：本科专业年级班：总人数：任课教师职称学历/学位课程教学目的与基本要求通过本课程学习，应达到以下基本要求：1.掌握常用工程材料的性能、结构、牌号和应用范围。2.熟悉铁碳合金状态图，并能据图分析碳钢成分、组织和性能之间的关系。3.了解金属热处理的基本原理，熟悉常用热处理方法及其应用。4.了解常用非金属材料的组成、特性及应用；5.能够根据零构件设计的性能指标选择合适材料、制定加工工艺，做到“知材、懂材”并能合理使用材料。课程教学重点与难点重点：材料的机械性能；晶体结构的一些基本概念；铁碳合金的基本组织的定义、符号、成分、组织与性能特点；Fe-Fe3C相图；常用金属的典型牌号、典型用途及常用热处理方法；热处理的概念及原理；各种常用热处理方法的目的、工艺特点及应用；材料的选择。难点：晶体结构的基本概念；铁碳合金相图；常用金属的典型牌号、典型用途及常用热处理方法；热处理的原理；各种常用热处理方法的目的及应用。主要教学方法与手段采用多媒体教学手段，结合教科书并适当板书。教材和主要参考资料1.《机械工程材料》，李占君；机械工业出版社，2022年11月2.《机械工程材料与热加工工艺》第一版，梁戈；机械工业出版社，2006年7月注：课程类别填公共基础课或专业基础课或专业必修课或公共选修课或专业选修课或实验（上机）课或集中实践环节。

授课时间第1次课，第周星期第节课时授课方式理论课□讨论课□习题课□实验课□上机课□技能课□其他□授课题目绪论第1章金属材料的基本知识1.1金属材料的性能目的与要求掌握：材料的机械性能，拉伸曲线的意义，强度、塑性的主要判据及应用；熟悉：本课程的内容、特点和任务；材料的工艺性能的概念及内涵。了解：材料的物理和化学性能；重点与难点重点：材料的弹性、刚度、强度、塑性、硬度、冲击韧性、疲劳强度等力学性能指标。难点：低碳钢的应力应变曲线、硬度教学基本内容方法及手段绪论通过介绍一些图片、常识等引出本课程，从而激发学生兴趣，使学生熟悉本课程的性质、主要内容、特点以及学习本课程的任务。金属材料的性能一、力学性能材料在外力作用下产生变形和破断的特性称为力学性能。通过低碳钢拉伸的应力应变曲线讲解弹性、刚度、屈服强度、抗拉强度、延伸率、断面收缩率等力学性能。硬度—材料抵抗局部变形的能力。布氏硬度、洛氏硬度、维氏硬度。通过讲解冲击韧性实验原理图介绍冲击韧性。疲劳强度。二、物理、化学性能密度、熔点、热膨胀性、导热性、导电性、耐腐蚀性、高温抗氧化性三、工艺性能铸造性、可锻性、焊接性、切削加工性。宋体五号左对齐（各部分内容的时间分配、板书安排、采用的教学方法和教学手段可在此加以说明）思考题、作业、参考文献课后小结授课时间第2~3次课，第周星期第节课时授课方式理论课□讨论课□习题课□实验课□上机课□技能课□其他□授课题目1.2.1金属的晶体构造目的与要求掌握：晶体的基本概念、常见的三种晶格类型；熟悉：晶格致密度及配位数的概念；了解：晶面指数及晶向指数重点与难点重点：晶体的基本概念、常见的三种晶格类型。难点：对抽象概念的理解及三种常见晶格类型原子数、致密度、配位数的计算。教学基本内容方法及手段金属的晶体构造从固体的分类引出晶体和非晶体。指出金属及其合金都是晶体，是我们研究的对象，其力学性能与晶体结构密切相关，从而引出晶体构造。为了研究方便进行抽象，引出一些基本概念（晶格、晶面、节点、晶胞），为了研究评判晶胞引出晶格常数，介绍三种常见的晶格类型：体心立方、面心立方、密排立方，分别分析介绍每种晶格类型中的原子数。通过比较三种不同晶格类型引出致密度和配位数的基本概念，然后分析三种不同晶格类型中的配位数和致密度。对晶面与晶向进行简单介绍。以晶面和晶向为基础自然而然引出晶体的各向异性。思考题、作业、参考文献课后小结授课时间第3~4次课，第周星期第节课时授课方式理论课□讨论课□习题课□实验课□上机课□技能课□其他□授课题目1.2.2金属的结晶过程1.2.3同素异构转变目的与要求掌握：结晶、过冷（度）的定义、结晶的过程；影响晶粒大小的因素熟悉：金属的同素异构转变了解：金属结晶的能量条件重点与难点重点：过冷现象、影响晶粒大小的因素难点：影响晶粒大小的因素教学基本内容方法及手段金属的结晶过程通过物质状态的转变引出“凝固”，加上一定条件即可义为“结晶”。通过金属的冷却曲线分析金属结晶时的条件，从而引出过冷现象、过冷度等概念。简单介绍结晶的能量条件。通过分析金属结晶过程示意图，让学生掌握金属结晶的过程（晶核形成、晶核成长）。从晶粒大小对力学性能的影响引出，晶粒大小的重要性，从而介绍影响晶核形成率和成长率的因素（过冷度、未熔杂质）金属的同素异构转变通过分析讲解纯铁的冷却曲线，引出同素异构转变的概念，强调它是钢铁材料之所以能够进行热处理的根本原因。思考题、作业、参考文献课后小结授课时间第4~5次课，第周星期第节课时授课方式理论课□讨论课□习题课□实验课□上机课□技能课□其他□授课题目1.2.4实际金属的晶体结构2.1.1固溶体2.1.2金属化合物目的与要求掌握：晶体缺陷的种类、相与组织的定义与区别、固溶体与金属化合物的定义与性能特点。熟悉：固溶体、金属化合物的种类重点与难点重点：晶体缺陷、相与组织、固溶体与金属化合物难点：线缺陷（位错）、相与组织的区别教学基本内容方法及手段实际金属的晶体结构从原子排列的规律性引出单晶体与多晶体的定义，指出实际金属都属于多晶体，原子排列不那么规律，由此引出晶体缺陷的概念。晶体缺陷的类型：点、线、面缺陷点缺陷：从分析图形入手让学生掌握：空位、间隙、置换三种点缺陷线缺陷：通过图形让学生理解掌握位错的概念面缺陷：晶界与亚晶界第二章合金的结构和相图从日常生活入手引出“合金”，从而给合金下准确的定义，并强调定义中“具有金属特性”的重要性。2.1合金中的相结构给出相与组织的定义，从定义入手分析两者的区别。2.1.1固溶体分类：置换、间隙，性质：综合力学性能好2.1.2金属化合物分类：正常价、电子、间隙化合物，性质：强化相思考题、作业、参考文献课后小结授课时间第5~6次课，第周星期第节课时授课方式理论课□讨论课□习题课□实验课□上机课□技能课□其他□授课题目2.1.3二元合金相图的建立目的与要求掌握：二元匀晶相图熟悉：热分析法测定相图的过程了解：测定相图的常用方法重点与难点重点：二元匀晶相图难点：二元匀晶相图的分析（冷却曲线的画法、杠杆定律）教学基本内容方法及手段2.1.3二元合金相图的建立分析合金与纯金属在结晶时的不同点介绍一些基本概念：组元、合金系、相图介绍测定相图的常用方法通过分析匀晶相图的建立过程，让学生熟悉用热分析法测定相图的方法与过程。通过对二元匀晶合金相图的分析，让学生掌握冷却曲线的画法。任意找某种成分的二元合金对某种成分进行等量化分析，推导出杠杆定律。思考题、作业、参考文献课后小结授课时间第6~7次课，第周星期第节课时授课方式理论课□讨论课□习题课□实验课□上机课□技能课□其他□授课题目二元共晶相图目的与要求掌握：二元共晶相图的定义、不同成分的合金冷却曲线的画法重点与难点重点：二元共晶相图的定义、冷却曲线的画法难点：冷却曲线的画法教学基本内容方法及手段给出二元共晶相图的定义，从分析相图入手，画出各种不同成分合金的冷却曲线，并分析介绍其显微组织的特点。思考题、作业、参考文献课后小结授课时间第7~9次课，第周星期第节课时授课方式理论课□讨论课□习题课□实验课□上机课□技能课□其他□授课题目2.1.4铁碳合金目的与要求掌握：铁碳合金的基本组织的名称、符号、性能特点、铁碳合金相图，各种不同成分合金的冷却曲线及组织特点，含碳量对组织、性能的影响重点与难点重点：铁碳合金的基本组织的名称、符号、性能特点、铁碳合金相图、冷却曲线、含碳量对组织、性能的影响难点：铁碳合金的基本组织的性能特点、铁碳合金相图、冷却曲线教学基本内容方法及手段铁碳合金的基本组织：（1）铁素体（2）奥氏体（3）渗碳体（4）珠光体（5）莱氏体思考题、作业、参考文献课后小结授课时间第10~12次课，第周星期第节课时授课方式理论课□讨论课□习题课□实验课□上机课□技能课□其他□授课题目5.1金属材料改性处理的理论基础目的与要求掌握：奥氏体形成过程、影响奥氏体晶粒大小的因素、钢的等温冷却与连续冷却曲线熟悉：改善金属材料性能的常用方法，重点与难点重点：奥氏体形成过程、影响奥氏体晶粒大小的因素、钢的等温冷却与连续冷却曲线难点：钢的等温冷却与连续冷却曲线教学基本内容方法及手段改善金属材料的性能，主要可以通过如下几种途径：合金化即加入合金元素，调整材料的化学成分。可显著提高钢的强度、硬度和韧性，并使其具有耐蚀、耐热等特殊性能热处理即金属材料通过不同的加热、保温和冷却的方式，使其内部的组织结构发生变化，以达到改善加工工艺性能和强化力学性能的目的细晶强化即通过增加过冷度和变质处理细化晶粒，使金属材料的强度、硬度和塑、韧性都得到提高。冷变形强化即对金属材料进行冷塑性变形，改变其组织、结构，使强度、硬度提高，而塑性、韧性下降奥氏体的形成由奥氏体形核、晶核的长大、残留渗碳体的溶解和奥氏体的均匀化四个阶段组成思考题、作业、参考文献课后小结影响奥氏体晶粒度的因素：加热温度和保温时间、钢的成分热处理的冷却方式可分为两种：—种是将奥氏体迅速冷至Ar1以下某个温度，等温停留一段时间，再继续冷却，通常称之为“等温冷却”另一种是将奥氏体以一定的速度冷却，如水冷、油冷、空冷、炉冷等，称为“连续冷却”,由C曲线形状可知，过冷奥氏体等温转变的孕育期随着等温温度而变化，C曲线鼻尖处的孕育期最短，过冷奥氏体最不稳定，提高或降低等温温度，都会使孕育期延长，过冷奥氏体稳定性增加C曲线中右边一条线为转变终止线，其右边的区域为转变产物区，两条曲线之间的区域为转变过渡区，即转变产物与过冷奥氏体共存区C曲线下方的两条水平线：Ms(230℃)为马氏体转变的开始线，Mf(-50℃)为马氏体转变的结束线组织名称及符号珠光体(P)索氏体(S)托氏体(T)形成温度范围A1~650℃650~600℃600~550℃片层间距(μm)>0.40.4~0.2<0.2HBS70~230230~32030~400σb/MPa5508701100连续转变曲线授课时间第12~14次课，第周星期第节课时授课方式理论课□讨论课□习题课□实验课□上机课□技能课□其他□授课题目5.2钢的热处理目的与要求掌握：各种不同整体热处理的目的、方法熟悉：热处理的定义、分类重点与难点重点：各种不同整体热处理的目的、方法难点：各种不同整体热处理的目的、方法教学基本内容方法及手段钢的热处理(heattreatment)，是将钢在固态下进行加热、保温和冷却，改变其内部组织，从而获得所需要性能的一种金属加工工艺钢的热处理可分为整体热处理和表面热处理两大类整体热处理包括退火正火、淬火、回火表面热处理包括表面淬火和化学热处理退火与正火主要用于各种铸件、锻件、热轧型材及焊接构件，由于处理时冷却速度较慢，故对钢的强化作用较小，在许多情况下不能满足使用要求。除少数性能要求不高的零件外，一般不作为获得最终使用性能的热处理，而主要用于改善其工艺性能，故称为预备热处理退火是将钢加热至适当温度，保温一定时间，然后缓慢冷却的热处理工艺。根据目的和要求的不同，工业上常用的退火工艺有：完全退火、等温退火、球化退火、去应力退火、均匀化退火正火是将工件加热至Ac3或Accm以上30～50℃，保温后出炉空冷的热处理工艺正火与退火的主要区别是正火的冷却速度稍快，所得组织比退火细，硬度和强度有所提高思考题、作业、参考文献课后小结淬火淬火是将钢件加热至Ac3或Acl以上某一温度，保温后以适当速度冷却，获得马氏体和(或)下贝氏体组织的热处理工艺。目的是提高钢的硬度和耐磨性，淬火是强化钢件最重要的热处理方法。淬火温度的选择冷却介质：水、盐水和油淬火时为了得到马氏体组织，冷却速度必须大于淬火临界冷却速度VK。但快冷又不可避免地造成很大的内应力，引起工件变形与开裂工业上常用的淬火方法有以下几种：单液淬火法、双液淬火法、分级淬火法、等温淬火法、局部淬火法、冷处理淬透性：在规定条件下，决定钢材淬硬层深度和硬度分布的特性称为淬透性钢在理想条件下进行淬火硬化所能达到的最高硬度的能力称为淬硬性。它主要取决于马氏体中的含碳量，合金元素对淬硬性影响不大由于有热应力与相变应力（组织应力），淬火后易出现变形和开裂，减小淬火变形、开裂的措施：对于形状复杂的零件，应选用淬透性好的合金钢，以便能在缓和的淬火介质中冷却；工件的几何形状应尽量做到厚薄均匀，截面对称，使工件淬火时各部分能均匀冷却；高合金钢锻造时尽可能改善碳化物分布，高碳及高碳合金钢采用球化退火有利于减小淬火变形；适当降低淬火温度、采用分级淬火或等温淬火都能有效地减小淬火变形回火将淬火后的钢件加热至Ac1以下某一温度，保温一定时间，然后冷至室温的热处理工艺称为回火钢件淬火后必须进行回火，其主要目的是：减少或消除淬火应力，减小变形，防止开裂通过采用不同温度的回火来调整硬度，减小脆性，获得所需的塑性和韧性稳定工件的组织和尺寸，避免其在使用过程中发生变化随回火温度的升高，淬火钢的组织发生以下几个阶段的变化：马氏体的分解残余奥氏体的转变3)回火托氏体的形成4)渗碳体的聚集长大根据零件对性能的不同要求，按其回火温度范围，可将回火分为以下几类：低温回火(150～250℃)回火后的组织为回火马氏体，基本上保持了淬火后的高硬度(一般为58～64HRC)和高耐磨性，主要目的是为了降低淬火应力一般用于有耐磨性要求的零件，如刃具、工模具、滚动轴承、渗碳零件等中温回火(350～500℃)回火后的组织为回火托氏体，其硬度一般为35～45HRC，具有较高的弹性极限和屈服点。因而主要用于有较高弹性、韧性要求的零件，如各种弹簧高温回火(500～650℃)回火后的组织为回火索氏体，这种组织既有较高的强度，又具有一定的塑性、韧性，其综合力学性能优良工业上通常将淬火与高温回火相结合的热处理称为调质处理，它广泛应用于各种重要的结构零件，特别是在交变负荷下工作的连杆、螺栓、齿轮及轴类等。也可用于量具、模具等精密零件的预备热处理。硬度一般为200～350HBS授课时间第14次课，第周星期第节课时授课方式理论课□讨论课□习题课□实验课□上机课□技能课□其他□授课题目5.3钢的表面强化处理目的与要求掌握：常用的表面热处理方法（表面淬火、渗碳、渗氮）熟悉：钢的表面形变强化了解：钢的表面覆层强化重点与难点重点：表面淬火、渗碳、渗氮难点：表面淬火、渗碳、渗氮教学基本内容方法及手段从分析某些特殊零件的工作环境对零件性能的不同要求入手，从而引出表面强化。钢的表面淬火表面淬火是—种不改变表层化学成分，只改变表层组织的局部热处理方法。表面淬火是通过快速加热，使钢件表层奥氏体化，然后迅速冷却，使表层形成一定深度的淬硬组织（马氏体），而心部仍保持原来塑性、韧度较好的组织(退火、正火或调质处理组织)的热处理工艺根据加热方法的不同，表面淬火可分为:感应加热表面淬火、火焰加热表面淬火、接触电阻加热表面淬火、电解液加热表面淬火、激光加热表面淬火、电子束加热表面淬火等化学热处理是将钢件置于活性介质中加热并保温，使介质分解析出的活性原子渗入工件表层，改变表层的化学成分、组织和性能的热处理工艺化学热处理的目的是提高工件表面的硬度、耐磨性、疲劳强度、耐热性、耐蚀性和抗氧化性能等常用的化学热处理有渗碳、渗氮、碳氮共渗和渗金属等思考题、作业、参考文献课后小结授课时间第15~17次课，第周星期第节课时授课方式理论课□讨论课□习题课□实验课□上机课□技能课□其他□授课题目3.1碳素钢3.2合金钢目的与要求掌握：碳钢与合金钢的分类，各种钢牌号的表示方法、典型钢种及主要用途熟悉：合金元素在钢中的作用重点与难点重点：各种钢牌号的表示方法、典型钢种及主要用途难点：各种钢牌号的表示方法、典型钢种及主要用途教学基本内容方法及手段碳钢的分类：普通碳素结构钢的牌号以“Q+数字+字母+字母”表示。其中，“Q”字是屈服点“屈”字的汉语拼音字首，数字表示屈服点值。数字后标注字母A、B、C、D，表示钢材质量等级不同，从A到D含磷、硫量的依次降低，A级质量最差，D级质量最好。若为沸腾钢在钢号后加“F”；半镇静钢在钢号后加“b”；镇静钢则不加任何字母；TZ表示特种镇静钢。思考题、作业、参考文献课后小结授课时间第18~19次课，第周星期第节课时授课方式理论课□讨论课□习题课□实验课□上机课□技能课□其他□授课题目3.3铸铁3.4有色金属及其合金目的与要求掌握：铸铁的分类，各类铸铁牌号、性能特点及应用熟悉：石墨化过程、常用有色金属的牌号了解：有色金属的性能特点及应用重点与难点重点：铸铁的分类，各类铸铁牌号、性能特点及应用难点：各类铸铁牌号、性能特点及应用教学基本内容方法及手段3.3铸铁按碳元素在铸铁中存在的方式不同，可将铸铁分为两大类：白口铸铁和灰口铸铁。在白口铸铁中，碳以渗碳体的形式存在；而灰口铸铁中，渗以游离石墨形式存在。铸铁组织中石墨的形成叫做“石墨化”过程。铁碳合金按照Fe-G相图进行结晶，则铸铁的石墨化过程可分为如下三个阶段：第一阶段：即在1153时通过共晶反应而形成石墨第二阶段：即在范围内冷却过程中自奥氏体中不断析出二次石墨。第三阶段：即在时通过共析反应而形成石墨思考题、作业、参考文献课后小结授课时间第20次课，第周星期第节课时授课方式理论课□讨论课□习题课□实验课□上机课□技能课□其他□授课题目第四章非金属材料目的与要求掌握：非金属材料的种类、非金属材料与金属材料相比的性能特点熟悉：常用的工程塑料、工业陶瓷、复合材料了解：橡胶、胶粘剂重点与难点重点：非金属材料的种类、非金属材料与金属材料相比的性能特点、常用的工程塑料、工业陶瓷、复合材料教学基本内容方法及手段4.1高分子材料工程塑料塑料的主要成分是合成树脂，此外还包括填料或增强材料、增塑剂、固化剂、润滑剂、稳定剂、着色剂、阻燃剂等。它是将各种单体通过聚合反应合成的高聚物。树脂在一定的温度、压力下可软化并塑造成形，它决定了塑料的基本属性，并起到粘结剂的作用。其它添加别是为了弥补或改进塑料的某些性能。例如填料（木粉、碎布、纤维等)主要起增强和改善性能作用，其用量可达20%-50%。密度小耐腐蚀电绝缘性耐磨和减摩性好良好的成形性塑料的不足之处是强度、硬度较低，耐热性差，易老化、易蠕变等。根据树脂的热性能，塑料可分为：热塑性塑料：热固性塑料热塑性塑料受热时软化，冷却后变硬，再受热时又软化。具有可塑性和重复性。其树脂结构为线型或支链型结构。常用的塑料有聚烯烃、聚氯乙烯、聚苯乙烯、ABS、聚酰胺、聚甲醛、聚碳酸酯、聚四氯乙烯和聚甲基丙烯酸甲酯等热固性塑料加热固化后将不再软化，形成不溶、不熔物。其结构为网状结构。常用的有酚醛塑料、环氧塑料等工业橡胶的主要成分是生胶，橡胶的配合剂主要有硫化剂、填充剂、软化剂、防老化剂及发泡剂等。硫化剂的作用是使生胶分子在硫化处理中产生适度交联而形成网状络构，从而大大提高橡胶的强度、耐磨性和刚性，并使其性能在很宽的湿度范围内具有较高的稳定性思考题、作业、参考文献课后小结授课时间第21次课，第周星期第节课时授课方式理论课□讨论课□习题课□实验课□上机课□技能课□其他□授课题目6.1液态成型工艺理论基础目的与要求掌握：合金充型能力、收缩的概念及影响因素，铸造应力产生的原因及控制措施，合金的偏析和吸气性熟悉：液态成型的特点重点与难点重点：合金充型能力、收缩的概念及影响因素，铸造应力产生的原因及控制措施，合金的偏析和吸气性难点：铸造应力产生的原因及控制措施教学基本内容方法及手段液态成型即铸造，熔炼金属，制造铸型，并将熔融金属浇入铸型，凝固后获得一定形状和性能铸件的成形方法，称为铸造。优点：(1)能制造各种尺寸和形状复杂的铸件，尤其是内腔复杂的铸件。(2)铸件的形状和尺寸与零件很接近，因而节省了金属材料和加工工时。(3)绝大多数金属均能用液态成型方法制成铸件。(4)液态成型生产适用于各种生产类型。(5)液态成型所用的原材料来源广泛，价格低廉，并可回收使用，还可利用金属废料和废机件。缺点：

1）铸造组织疏松、晶粒粗大，内部易产生缩孔、缩松、气孔等缺陷，因此，铸件的力学性能，特别是冲击韧度低于同种材料的锻件。

2）铸件质量不够稳定。液态合金充满铸型型腔，并获得形状完整、轮廓清晰、尺寸准确的铸件的能力，称为合金的充型能力。影响合金充型能力的因素：合金的流动性、浇注温度、铸型特点合金的收缩性能铸造合金从液态冷却到室温的过程中，其体积和尺寸缩减的现象称为收缩。它主要包括以下三个阶段：1.液态收缩2.凝固收缩3.固态收缩思考题、作业、参考文献课后小结授课时间第22~23次课，第周星期第节课时授课方式理论课□讨论课□习题课□实验课□上机课□技能课□其他□授课题目6.3砂型铸造方法目的与要求掌握：铸造工艺方案的确定熟悉：砂型铸造的主要工序了解：机器造型的特点重点与难点重点：砂型铸造的主要工序、铸造工艺方案的确定难点：铸造工艺方案的确定教学基本内容方法及手段用型砂紧实成型的铸造方法称为砂型铸造。砂型铸造是应用最广泛的一种铸造方法，其主要工序包括：制造模样，制备造型材料、造型、造芯、合型、熔炼、浇注、落砂、清理与检验等。用造型混合料及模样等工艺装备制造铸型的过程称为造型。造型是砂型铸造的最基本工序，通常分为手工造型和机器造型两大类。手工造型方法可分为：两箱造型、三箱造型、脱箱造型、地坑造型、组芯造型；根据模样的不同特征，手工造型方法可分为：整模造型、分模造型、挖砂造型、假箱造型、活块造型、刮板造型。机器造型是指用机器全部完成或至少完成紧砂操作的造型工序。机器造型铸件尺寸精确、表面质量好、加工余量小，但需要专用设备，投资较大，适合大批量生产。铸造工艺图是表示铸型分型面、浇冒口系统、浇注位置、型芯结构尺寸、控制凝固措施（冷铁、保温衬板）等的图样。图中应表示出：铸件的浇注位置、分型面、型芯的数量、形状、尺寸及固定方法、加工余量、起模斜度、浇口、冒口、冷铁的尺寸和位置。铸造方案的确定

（1）浇注位置的选择浇注位置的选择应考虑以下原则：a）体积收缩大的合金及壁厚差较大的铸件，应按定向凝固的原则，将壁厚较大的部位和铸件的热节部置于上部或侧部，以便设置冒口进行补缩。b）重要加工面、耐磨表面等质量要求较高部位应置于下面或侧面。思考题、作业、参考文献课后小结授课时间第24~25次课，第周星期第节课时授课方式理论课□讨论课□习题课□实验课□上机课□技能课□其他□授课题目6.4特种铸造目的与要求掌握：常用的特种铸造的种类熟悉：熔模铸造、金属型铸造、压力铸造了解：其他铸造新工艺重点与难点重点：常用的特种铸造的种类、熔模铸造、金属型铸造、压力铸造教学基本内容方法及手段熔模铸造是用易熔材料制成模样，然后在模样上涂挂若干层耐火涂料制成型壳，经硬化后再将模样熔化，排出型外，从而获得无分型面的铸型。铸型经高温焙烧后即可进行浇注。(一)熔模铸造的工艺过程

熔模铸造的工艺过程包括：蜡模制造、结壳、脱蜡、焙烧和浇注等，熔模铸造的主要特点及适用范围1）铸件的精度和表面质量较高，尺寸公差等级可达IT14-IT11，表面粗糙度Ra值可达12.5mm-1.6mm。2）适用于各种合金铸件。3）可制造形状较复杂的铸件，铸出孔的最小直径为0.5mm，最小壁厚可达0.3mm。4）工艺过程较复杂，生产同期长，制造费用和消耗的材料费用较高，多用于小型零件（从几十克到几千克），一般不超过25kg。思考题、作业、参考文献课后小结授课时间第25~26次课，第周星期第节课时授课方式理论课□讨论课□习题课□实验课□上机课□技能课□其他□授课题目6.5铸造件的结构工艺设计目的与要求掌握：砂型铸造对铸件结构的要求重点与难点重点：砂型铸造对铸件结构的要求难点：砂型铸造对铸件结构的要求教学基本内容方法及手段铸件结构的铸造工艺性包括：铸件结构的合理性；铸件结构的工艺性；铸件结构对铸造方法的适应性。一、铸件结构的合理性（一）铸件应有合理的壁厚每一种铸造合金都有其适宜的铸件壁厚范围，铸件壁厚过大或过小都会对铸件产生不良影响。若选定合金的适宜壁厚不能满足零件力学性能的要求，则应改选高强度的材料或选择合理的截面形状以及增设加强肋等措施（二）铸件壁厚应力求均匀所谓壁厚均匀，是指铸件的各部分具有冷却速度相近的壁厚，铸件的内壁厚度应略小于外壁厚度。（三）铸件壁的联接形式要合理铸件如果因为结构需要不能做冷压室式压铸到壁厚均匀，则不同壁厚的联接应采用逐渐过渡的形式（四）尽量避免过大的水平面

过大的平面不利于金属液的填充，容易产生浇不到等缺陷，在进行铸件的结构设计时，应尽量将水平面设计成倾斜形状（五）铸件结构应避免冷却收缩受阻和有利于减小变形铸件在结构设计时，应尽量使其能自由收缩，以减小应力，避免裂纹。思考题、作业、参考文献课后小结授课时间第26~27次课，第周星期第节课时授课方式理论课□讨论课□习题课□实验课□上机课□技能课□其他□授课题目7.1金属塑性成型工艺基础7.2金属的锻造目的与要求掌握：塑性成型的种类、加工硬化与再结晶的概念及重要作用、纤维组织对力学性能的影响、锻造温度的选择、锻前加热与锻后冷却的目的、锻造的种类熟悉：锤上模锻工艺、锻模的结构、模锻工艺规程、模锻件结构的工艺性了解：常用的锻造设备重点与难点重点：塑性成型的种类、加工硬化与再结晶的概念及重要作用、纤维组织对力学性能的影响、锻造温度的选择、锻前加热与锻后冷却的目的、锻造的种类、锤上模锻工艺、锻模的结构、模锻工艺规程、模锻件结构的工艺性难点：锻造温度的选择、锻前加热与锻后冷却的目的、模锻工艺规程、模锻件结构的工艺性教学基本内容方法及手段金属材料在一定外力作用下，利用其塑性而使其成型并获得一定力学性能的加工方法称为塑性成型，也称塑性加工或压力加工按照成型特点，一般将塑性成型分为块料成型（又称体积成型）和板料成型两大类，每类又包括多种加工方法，形成各自的工艺领域。1.块料成形在塑性成型的过程中靠体积转移和分配来实现的。分为一次加工和二次加工。（1）一次加工这是属冶金工业领域内的原材料生产的加工方法，可提供型材、板材、管材和线材等。其加工方法包括轧制、挤压和拉拔。在这类成形过程中，变形区的形状随时间是不变化的，属稳定的变形过程，适于连续的大批量生产。（2）二次加工这是为机械制造工业领域内提供零件或坯料的加工方法。这类加工方法包括自由锻和模缎，统称为锻造。在锻造过程中，变形区随时间是不断变化的，属非稳定性塑性变形过程，适于间歇生2.板料成形板料成型一般称为冲压。它是对厚度较小的板料，利用专门的模具，使金属板料通过一定模孔而产生塑性变形，从而获得所需的形状、尺寸的零件或坯料。分为分离工序和成型工序。思考题、作业、参考文献课后小结授课时间第27~28次课，第周星期第节课时授课方式理论课□讨论课□习题课□实验课□上机课□技能课□其他□授课题目7.3板料冲压目的与要求掌握：板料冲压的分类、基本工序熟悉：冲模分类及结构、冲压件的工艺性了解：冲压设备重点与难点重点：板料冲压的分类、基本工序、冲模分类及结构、冲压件的工艺性难点：冲模结构、冲压件的工艺性教学基本内容方法及手段利用装在压力机上的模具对板料加压，使其产生分离或变形以获得零件的加工方法。板料冲压所以能被广泛应用是由于它具有下列特点：①可以冲压形状复杂的零件而废料较少。②能保证产品具有足够高的精度和小的粗糙度，可以满足一般互换性的要求。③能获得重量轻，材料消耗少，强度和刚度较高的零件。④冲压操作简单，工艺过程便于机械化自动化生产绿高，成本低。冲压设备平口剪床、圆盘剪床、冲床板料冲压的基本工序分为两类：分离工序，使板料的一部分与另一部分相互分离的工序；变形工序，使板料的一部分相对于另一部分发生位移而不破裂的工序。落料和冲孔使板料按封闭轮廓分离的工序。落料是为了获得冲下的零件；冲孔则是冲去中间的废料，周边为所需的零件。落料和冲孔的变形过程完全相同。弯曲将金属板料弯成一定角度、曲率和形状的工艺方法称为弯曲。拉深将板料变形成中空形状的工序思考题、作业、参考文献课后小结授课时间第28~29次课，第周星期第节课时授课方式理论课□讨论课□习题课□实验课□上机课□技能课□其他□授课题目7.4金属的其他塑性成型方法8.1焊接工艺基础目的与要求掌握：其他塑性成型的种类，焊接的种类，熟悉：轧制、挤压，焊接接头的组织和性能，焊接变形与应力了解：锻压新工艺，焊接的冶金过程重点与难点重点：其他塑性成型的种类，焊接的种类，轧制、挤压，焊接接头的组织和性能，焊接变形与应力难点：焊接接头的组织和性能，焊接变形与应力教学基本内容方法及手段常见的其他塑性成型方法：轧制、挤压、精密模锻、多向模锻挤压过程：落料表面→表面清理→镦粗预成形→软化退火→磷化润滑→反挤压成形→软化退火→磷化润滑→正挤压成形冷挤压金属在室温下进行挤压称为冷挤压。温挤压一般认为把金属坯料加热到100~800后进行挤压，称为温挤压。精密模锻是在一般模锻基础上逐步发用起来的—种少无切削加工新工艺，与一般模锻相比，它能获得表面质量好，机械加工余量少和尺寸精度较高的锻件，从而能提高材料利用率多向模锻属于闭式模锻。它实质上是以挤压为主，挤压和模锻复合成形的工艺。其变形过程也可分为三个变形阶段。第I阶段是基本成形阶段，第II阶段是充满阶段，第III阶段是形成飞边阶段锻压新工艺技术：超塑性成型、粉末锻造、高能率成型8焊接焊接方法的种类很多，各有其特点及应用范围。但按焊接过程本质的不同，可分为熔化焊、压力焊、钎焊三大类。熔化焊：它是利用局部加热的方法，把工件的焊接处加热到熔化状态，形成熔池，然后冷却结晶，形成焊缝，将两部分金属连接成为一个整体。这类仅靠加热工件到熔化状态实现焊接的工艺方法，叫熔化焊，简称熔焊。思考题、作业、参考文献课后小结授课时间第29~30次课，第周星期第节课时授课方式理论课□讨论课□习题课□实验课□上机课□技能课□其他□授课题目8.2熔化焊8.3其他焊接方法目的与要求掌握:手工电弧焊设备，焊条的组成及作用、焊条的分类熟悉：焊条的选用原则了解：其他焊接方法重点与难点重点：手工电弧焊设备，焊条的组成及作用、焊条的分类、焊条的选用原则难点：焊条的选用原则教学基本内容方法及手段手工电弧焊设备(1)交流