金属加工教案

1、课题：绪论课时：1课次编号：1教学目的和要求：1 . 了解金属加工的作用与地位、现状与发展趋势2 .熟悉金属加工的安全生产规范3 . 了解金属加工的主要工种分类与特点4 .明确课程任务、性质、基本要求、学习目的、学习方法重点、难点：1 .金属加工的安全生产规范2 .课程的基本要求和学习方法教学环节与内容： 导入新课 新授内容绪论一、金属加工在国民经济中的作用与地位、现状与发展趋势金属加工是对金属材料进行成形生产的全过程。成形工艺是人们把原材料或半成品加工制造成为所需形状和尺寸产品的过程。金属加工历史悠久、内容丰富。（简要介绍明朝宋应星所著的天工开物）现代金属加工技术的发展趋势。主要表现在两个方

2、向上：一是精密工程技术；二是金属加工的高度自动化。制造加工业的发展方向可用“三化”来概括，即全球化、虚拟化和绿色化。二、金属加工的主要工种分类与特点根据金属加工工艺流程，可以把金属加工工种分为热加工、冷加工和其他工种三大类。1 .热加工（1）铸造工（2）锻压工（3）焊工（4）热处理工2 .冷加工（1）钳工（2）车工（3）铳工 （4）刨工 （5）磨工3 .其他工种三、金属加工的安全生产规范1 .工人安全职责2 .车间管理安全规则3 .设备操作安全规则四、本课程的性质、任务和教学目标1 .本课程的性质和任务本课程是中等职业学校机械类专业及工程技术类相关专业的一门基础课程。主要任务是：（1）使学生掌

3、握必备的金属材料、热处理、金属加工工艺知识和技能。（2）培养学生分析问题和解决问题的能力，具备继续学习专业技术的能力。（3）培养其在机械类专业领域的基本从业能力。（ 4）贯穿职业道德和职业意识的培养，形成严谨、敬业的工作作风。2本课程的教学目标（ 1）实践能力目标（ 2）学习能力目标（ 3）社会能力目标3学习方法（ 1）注意各章节的联系、学习、复习、巩固、应用、总结。（ 2）要理解、要提问题、不能累计问题。（ 3）抓住主要内容：金属材料及热处理基本知识，铸造、锻造、焊接、切削加工基本常识。（ 4）为了弥补实践方面的不足，采用录像教学以及到工厂参观和实习，通过师生的相互努力来学好这门功课。 课堂

4、小结1 金属加工与成形工艺2金属加工的主要工种分类与特点3金属加工的安全生产规范4本课程的主要任务及学习方法课题：技术测量及常用器具课时：1课次编号：2教学目的和要求：1 .掌握长度单位的换算关系、角度单位的换算关系2 .掌握游标卡尺的读数及使用方法重点、难点：1 .长度单位、角度单位的换算关系2 .游标卡尺的读数及使用方法教学环节与内容：导入新课新授内容第1章技术测量及常用器具1.1 技术测量的基本知识1.1.1 技术测量的含义测量是以确定被测对象的量值而进行的实验过程。1.1.2 测量四要素测量过程四要素指被测对象、计量单位、测量方法和测量精度。1.1.3 计量单位长度的国际单位是米（m）

5、。机械制造中常采用的长度计量单位为毫米（mm）, 1mm=10-3m。在精密测量中，长度计量单位采用微米（m）, Um=103mmo在超精密测量中，长度计量单位采用纳米（ nm） ,1nm=10-3（im。英寸（in）与法定长度单位（mm）的换算关系是1in=25.4mm。角度单位为弧度（rad）、微弧度 科ra由口度（。）、分（'）、秒（"）。1 rad =10-6rad 1 o=0.0174533rad。度（o）、分（'）、秒（"）的关系采用60进位制，即1o=60', 1'=60"。1.2常用测量器具1.2.1 长度量具1钢直

6、尺钢直尺是一种不可卷的钢质板状量尺，亦可作为划直线的导向工具。使用方法：（示范讲解）2 .卡钳卡钳根据用途可分为外卡钳和内卡钳两种，前者用于测量外尺寸，后者用于测量内尺寸。3 .游标卡尺游标卡尺可以直接测量出工件的内径、外径、中心距、宽度、长度和深度等。游标卡尺的测量精度有 0.1mm、0.05mm和0.02mm 三种。测量范围有 0125mm、0200mm、0500mm等。1-3所示。飙肉发面酒仲西面ffll-3擀标卡尺的结构（1）游标卡尺的刻线原理游标卡尺的结构：游标卡尺是由尺身、游标、尺框所组成，如图游标卡尺的刻线原理：以 0.02mm游标卡尺为例。游标卡尺白尺身每格刻线宽度1mm,使尺

7、身上49格刻线的宽度与游标上 50格刻线的宽度相等， 则游标的每格刻线宽度为 49mm/50=0.98mm , 尺身和游标的刻线间距之差为 1.00mm-0.98mm=0.02mm。这个差值就是 0.02mm游标卡尺的读数值。0.02mm游标卡尺的刻线原理如图1-4所示。012345尺身II皿一 1111riiiUii游标 I f I I I 1 I I I I I I I II I I I T I I I | I IT I | I II I | I I I I I I 11 I I I I012345678910图1-4 游标卡尺刻线原理（2）游标卡尺的读数方法使用游标卡尺测量工件时，读数可

8、分为下面 3个步骤（以0.02mm游标卡尺为例）:1）读整数。读出游标零线左边最近的尺身刻度值,该数值就是被测件的整数值。2）读小数。找出游标刻线对准尺身刻线的位置,将其顺序数乘以游标读数值0.02mm所得的积，即为被测件的小数值。3）整个读数。把上面 1）和2）两次读数值相加，就是被测工件的整个读数值。读数示例如图1-5所示，读数：23mm+10 0.02mm=23.20mm。 2345:| I | 一 |I ! i. i. | |J J“LJ LJi i I 1 1 1 p I H | 1 I i r I r T r p r r r r r II口 12345图L5读数示例（3）游标卡尺的

9、正确使用（示范讲解）课堂小结1 .长度单位的换算关系。2 .角度单位的换算关系。3 .直尺与卡尺的使用方法。4 .游标卡尺的刻线原理、读数方法与正确使用。课外彳业完成作业（1）相关练习课题：技术测量及常用器具（续） 教学目的和要求：课时：2课次编号：31 .熟悉千分尺、百分表、万能角度尺等常用测量器具的构造及使用场合2 .掌握千分尺、百分表、万能角度尺等的读数方法及使用方法。重点、难点：1 .千分尺的读数及使用方法2 .百分表的读数及使用方法3 .万能角度尺的读数及使用方法教学环节与内容：复习提问1 .长度单位英寸（in）与毫米（mm）之间的换算关系？2 .弧度（rad）与度（o）的换算关系？

10、3 .说明游标卡尺的读数方法及正解使用方法。导入新课新授内容4 .千分尺（1）千分尺是用微分筒读数的，读数值为0.01mm的量尺。（2）千分尺的分类、结构与规格弓嬖砧座墀阡ES定套筒活动套曾能力装置图 1-7 /（3）千分尺的刻线原理（4）千分尺的读数方法用千分尺进行测量时，其读数也可分为以下3个步骤：mm整数1）读整数。读出活动套筒锥面的端面左边在固定套筒露出来的刻线数值，即被测件的 或0.5mm数。2）读小数。找出与基准线对准的活动套筒上的刻线数值，如果此时整数部分的读数值为mm整数，那么该刻线数值就是被测件的小数值；如+0.05mm"C.050nnm35.5果此时整数部分的读数

11、值为0.5mm数,则该刻线数值还要加上 0.5mm后才是被测件的小数值。图1-8 飞尺的IF家3）整个读数。将上面两次读数值相加，就 是被测件的整个读数值。千分尺的读数如图1-8所示。（3）千分尺的正确使用（示范讲解）5 .百分表（l）百分表的结构（图1-10）（2）百分表的刻线原理图1-10百分表的结构1-触头；2-测量杆；3-小齿轮；4、7-大齿轮；5-中间小齿轮；6-长指针；8-短指针；9-刻度盘；10-表圈11-拉簧（3）百分表的读数方法 百分表测量时大小指针所示读数之和即为尺寸变化量。也就是说先读小指针转过白刻度值（即mm的整数），再读大指针转过的刻度数 （即小数部分），并乘以0.0

12、1,然后两 者相加，即可得到所测量的数值。（4）百分表的正确使用6 .刀口形直尺（示范讲解）刀口形直尺是用光隙法检验直线度或平面度的直尺，其形状如图1-12所示。7 .塞尺（示范讲解）塞尺是用来检查两贴合面之间间隙的薄片量尺，如图1-13所示。平凹凸图1-12 刀口形直尺及其使用1.2.2角度量具1 . 90o角尺90o角尺是检验直角用非刻线量尺，用于检查工件的垂直度。2 .游标万能角度尺游标万能角度尺是用游标读数，可测任意角度的量尺。一般用来测量零件的内外角度。它的构 造如图1-15所示。游标万能角度尺的读数机构是根据游标原理制成的。（示范讲解）图 1-1490。角尺图 1-15游林万能的度

13、尺1.2.3量具的保养1）使用前必须用绒布将其擦拭干净。2）不能用精密量具去测量毛坯或运动着的工件。3）测量时不能用力过猛、过大，也不能测量温度过高的工件。4）不能把量具乱扔、乱放，更不能将其当工具使用。5）不能用污油清洗量具，更不能注入污油。6）量具使用完后，应将其擦洗干净后涂油并放入专用的量具盒内课堂小结1 .千分尺、百分表、游标角度尺的读数方法及使用方法2 .量具的保养方法课外彳3 成作业（1）相关练习课时：2课次编号：4课题：金属材料的性能教学目的和要求：1 .掌握金属材料的力学性能一一强度、硬度、塑性、冲击韧性、疲劳强度等基本概念。2 .理解各力学性能指标的物理意义，了解其测定方法。

14、3 .熟悉金属材料的工艺性能。重点、难点：1 .金属材料的力学性能2 .各性能指标的物理意义和测定方法教学环节与内容：复习提问1 .说明千分尺的读数方法及其使用方法。2 .如何保养好量具？导入新课新授内容第2章 金属材料的性能及常用工程材料2. 1金属材料的性能2. 1. 1金属材料的力学性能圆形拉伸试样低碳钢力-伸长曲线(2)强度衡量指标：屈服强度ReL、抗拉强度Rm(a)拉断前(b)拉断后(1)强度：材料在外力作用，抵抗塑性变形和断裂的能力。工程上常用的金属材料的强度指1)屈服点：定义：发生屈服现象时的应力。公式：ReL= FeL/So（MPa）FeL-材料发生屈服现象时的力，S。-材料的

15、原始横截面面积。对于塑性差的材料，无明显屈服点，则用Rq2来代替ReL。2）抗拉强度： 定义：最大应力值。公式：Rm= F m/SoFm 最大的载荷，So 材料的原始截面面积。2 塑性指标塑性：材料在外力作用下产生永久变形而不破坏的性能。表示材料的塑性指标是：伸长率A 和断面收缩率Z。1 ）使材料具有良好的成形性；2）受到外力变形时，有强化作用。衡量塑性指标：伸长率、断面收缩率。（ 1）伸长率：A定义：公式：A= （LuLo） /Lo X100%L u 拉断后的长度。L 0原来的试样长度。注意：长、短试样测出的A 值不相等（比较大小，要同样的试样）。8 5>5% 塑性材料，8 5<

16、5%脆性材料。（ 2）断面收缩率： 定义： 公式：Z= （ So-Su） / S0X 100% So 一原截面面积。Su 断口处断面面积。Z 值越大，塑性越好。总结： A、 Z 越大，塑性越好，越易变形但不会断裂。3硬度指标硬度：材料抵抗更硬的物体压入其内的能力。最常用的硬度指标有：布氏硬度（HB）和洛氏硬度 （HRA-C） 。布氏硬度和洛氏硬度试验原理和使用范围均不相同；硬度衡量：布氏硬度、洛氏硬度等。（ 1 ）布氏硬度：HB1）应用范围：铸铁、有色金属、非金属材料。2）优缺点：精确、方便、材料限制、非成品检验和薄片。3）标注示例：350HBW5/750表示用直径5mm勺硬质合金球在 7.3

17、55kN试验力下保持10s-15s测 定的布氏硬度值为35o。（ 2）洛氏硬度：HR、 （ HRA、 HRB、 HRC）1）应用范围：钢及合金钢。2）优缺点：测成品、薄的工件，无材料限制，但不精确。3）标注示例：45HRC 表示用 C 标尺测定的洛氏硬度值为45。注：数值越大，硬度越高。但相互之间不能比较，必须查表为同单位才行。4韧性指标冲击韧度：金属材料抵抗冲击载荷的作用而不破坏的能力。常用的指标有冲击韧度（Ak） 。5疲劳的概念在交变应力作用下，虽然零件所承受的应力低于材料的屈服点，但经过较长时间的工作后产生裂纹或突然发生完全断裂的现象称为金属的疲劳。金属材料的力学性能是在外力作用下表现出

18、的力学性能，在实际生产中应用相当广泛。2.1.2 金属的工艺性能工艺性能是指金属材料在加工过程中是否易于加工成形的能力，它包括铸造性能、锻造性能、焊接性能和切削加工性能等。1. 铸造性能金属及合金在铸造工艺中获得优良铸件的能力称为铸造性能。衡量铸造性能的主要指标有流动性、收缩性和偏析倾向等。金属材料中，以灰铸铁和青铜的铸造性能较好。2. 锻造性能用锻压成形方法获得优良锻件的难易程度称为锻造性能。塑性越好，变形抗力越小，金属的锻造性能越好。例如黄铜和铝合金在室温状态下就有良好的锻造性能；碳钢在加热状态下锻造性能较好；铸铁、铸铝、青铜则几乎不能锻压。3. 焊接性能焊接性能是指金属材料对焊接加工的适

19、应性，也就是在一定的焊接工艺条件下，获得优质焊接接头的难易程度。对碳钢和低合金钢，焊接性主要同金属材料的化学成分有关（其中碳的质量分数的影响最大）。如低碳钢具有良好的焊接性，高碳钢、不锈钢、铸铁的焊接性较差。4. 切削加工性能金属材料的切削加工性能是指金属材料在切削加工时的难易程度。影响切削加工性能的因素主要有工件的化学成分、组织状态、硬度、塑性、导热性和形变强化等。一般认为金属材料具有适当硬度（170230 HBW）和足够的脆性时较易切削。 课堂小结5. 金属材料的力学性能：强度，塑性，硬度，韧性，疲劳破坏2金属材料的工艺性能 课外作业完成作业（2）课时：2课次编号：5课题：常用工程材料简介

20、（钢、铸铁）教学目的和要求：1 . 了解常用工程材料的分类方法2 .熟悉钢和铸铁的分类、牌号、性能和用途。重点、难点：1 .钢的分类及牌号2 .铸铁的分类及牌号教学环节与内容：复习提问1 .金属材料的力学性能指标有哪些？各自的符号和单位是什么？2 .金属的工艺性能指哪几个方面？导入新课 新授内容2.2常用工程材料简介常见工程材料的分类如下：产钢铁材料林rl铸铁，金属材料1/铝、镁、铜、铅及合金等L非铁金属,稀有金属及稀土等粉末冶金材料）塑料程/高分子材料合成橡胶非金属材料J合成纤维科必rI硅酸盐材料玻璃、水泥、陶瓷、耐火材料（传统陶瓷）陶餐材料 I除si。2之外的其他氧化物、碳化物、氮化物材料

21、（新型陶瓷）层叠型复合材料I复合材料，纤维增强复合材料L细粒复合材料2.2.1工业用钢1.钢的分类（GB/T13304-2008）钢的分类方法分为“按化学成分分类”、“按主要质量等级和主要性能或使用特性的分类”两部分。（1）按化学成分分类根据钢的化学成分可分为非合金钢（碳素钢）、低合金钢、合金钢。（2）按主要质量等级和主要性能或使用特性的分类1）按主要质量等级分类分为普通质量、优质和特殊质量2）按钢的主要性能或使用特性分类2.钢的牌号、性能与用途（1）非合金钢的牌号、性能与用途（表 2-1 ,表2-3）1 ）碳素结构钢：Q235A （F、b、Z）、（rsA235MPa通常用于制造型材、螺钉、铁

22、钉、铁丝、建筑材料等。2 ）优质碳素结构钢：普通含镒量钢：0.250.8 % M不较高含镒量钢：0.701.20 % M不举例45 :0.45 %C左右、0.50 0.80 % Mn左右。45Mn: 0.45 %C 左右、 0.70 1.00%Mn 左右。常用于齿轮、主轴、连杆-45。弹簧、板簧、发条> 65、65Mnt3）碳素工具钢：优质碳素工具钢：T+数字。高级优质碳素工具钢：T+数字+ A举例T7、T8、T9、T14。含义：含碳 0.7 %、0.80 %、0.9 %1.4%。T7A、T8A、T9AT14A=主要用于剪刀、斧头、锯子、锂刀等。4）铸造碳素钢：ZG200 400、 ZG

23、230 450、 ZG270 500、 ZG310 570、 ZG340 640（ 2）合金钢的牌号、性能与用途（见表2-2 ，见表 2-4 ）1 ）合金结构钢：两位数字、元素符号和数字如，20CrMnTi、25Cr2Ni4WA等。2）合金工具钢：与合金结构钢相似。区别是当钢中 W（K 1%寸，用一位数字表示，如，9Mn2V 当WO 1%寸，不用数字，如 CrWMn3）高速工具钢：与合金工具钢相同。如，W18Cr4V。4）轴承钢：G合金元素符号 Cr和数字，如，GJ1S注：Cr后的数字表示钢中含 Cr量为 千分之几。5）不锈、耐蚀钢与耐热钢。如12Cr13， 06Cr18Ni10， 022Cr

24、17Ni12 。注： Cr 前的数字含义见表 2-2 。2 .2.2 工程铸铁铸铁是碳的质量分数大于2.11%的铁碳合金总称。铸铁的特点：具有较低的熔点和优良的铸造性能，良好的耐磨性、吸振性、切削加工性等。按石墨形态不同，铸铁可分为灰铸铁、球墨铸铁、可锻铸铁、蠕墨铸铁等。1灰铸铁牌号：用“ HT”及数字组成。如 HT200表示灰铸铁，最低抗拉强度值为200 MPa。用途：灰铸铁广泛用作承受压力载荷的零件，如机座、床身、轴承座等。2球墨铸铁牌号：用符号“ QT'及其后面两组数字表示。如QT400-15表示抗拉强度大于 400 MPa,断后伸长率大于15%。用途： 广泛应用于机械制造业中受

25、磨损和受冲击的零件，如曲轴、齿轮、 气缸套、中低压阀门、轴承座等。3可锻铸铁牌号：由三个字母及两组数字组成。如 KTH300-06抗拉强度大于400 MPa,断后伸长率大于 6%。用途：适于制造形状复杂、工作时承受冲出、振动、扭转等载荷的薄壁零件，如汽车、拖拉机后桥壳，转向器壳和管子接头等。4蠕墨铸铁牌号：用“RuT”符号及其后面数字表示。如RuT340表示Rm>340MPa, AR1.0%的蠕墨铸铁。用途：主要用于制造排气管、变速箱体、活塞环、汽缸套、汽车底盘零件等。5合金铸铁合金铸铁是指常规元素高于规定含量或含有其他合金元素，具有较高力学性能或明显具有某种特殊性能的铸铁。如耐磨、耐热

26、、耐蚀铸铁等。部分铸铁的牌号、性能及应用见表2-5。 课堂小结1 钢的分类方法2常用非合金钢（碳素钢）种类、牌号及用途3常用合金钢的种类、牌号及用途4、灰铸铁、球墨铸铁、可锻铸铁、蠕墨铸铁性能与牌号 课外作业完成作业（3）课题：常用工程材料简介（非铁金属、非金属及复合材料）课时：2课次编号：6教学目的和要求：1. 掌握纯铝和纯铜的性能和特点。2. 了解常用铝合金和铜合金牌号、性能和用途。3. 了解硬质合金材料的种类、牌号与性能特点。4. 了解工程中常见的非金属材料及复合材料的特点、用途及发展趋势。重点、难点：1 .纯铝和纯铜的性能和特点；2 .铝合金、铜合金轴承合金的牌号、性能和用途。教学环节

27、与内容：复习提问1 .什么是钢？什么是铸铁？它们的主要区别是什么？2 .说明材料牌号的含义： Q235-A?F、45、T12A、65Mn、GCr15> 06Cr18Ni9 > HT250、QT400-18导入新课新授内容2.2.3非铁金属1 .铝及铝合金（1）纯铝纯铝的性能与用途：密度低（2.7g/cm3）,塑性好，强度低，耐腐蚀能力强，表面易形成AI2O3,主要用于制造电线、电缆、配制合金。Rm=80MPa、A=50%、Z=80%。（2）铝合金1）变形铝合金变形铝合金的塑性好，常制成板材、管材等型材，用于制造蒙皮、油箱、挪钉和飞机构件等。按主要性能特点和用途，变形铝合金又可分为防

28、锈铝合金（如5A02、3A21）、硬铝合金（如2A12）、超硬铝合金（如 7A03、7A04）和锻铝（如 2A50、2A70）。2）铸造铝合金铸造铝合金力学性能虽然不如变形铝合金，但具有良好的铸造性和抗蚀性，如ZL102等，可进行各种铸造成形，生产形状复杂零件毛坯。一般用于制造复杂及有一定力学性能要求的零件，如仪表壳体、内燃机汽缸、活塞、泵体等。2 .铜及铜合金（1）纯铜纯铜的性能与用途：比重大，塑性好，强度低，Rm=200250MPa、A = 4550%,耐蚀性强，有良好的导电T1E、导热性，具有抗磁性等特点，主要用于制造电线、电缆、配置铜合金。（2）铜合金1）黄铜 黄铜是以锌为主加合金元素

29、的铜合金。加入适量的锌，能提高铜的强度、塑性和耐 蚀性。按其含合金元素种类，又分为普通黄铜、特殊黄铜两种。只加锌的铜合金称为普通黄铜（如H62、H70等）。普通黄铜的耐蚀性较好，尤其对大气、海水具有一定的抗蚀能力。若在普通黄铜中加入铅、铝、锰、锡、铁、镍、硅等合金元素所组成的多元合金称为特殊黄铜（如HPb59-1 、 HMn58-2 等） ，能进一步提高其力学性能、耐蚀性、耐磨性，改善切削加工性等。2）青铜铜和锡往往伴生而成矿，因此铜锡合金是人类历史上最早使用的合金，因其外观成青黑色，所以称之为青铜。根据主加元素如锡、铝、铍、铅、硅等，分别称为锡青铜（如QSn4-3） 、铝青铜（如QA15）、

30、皱青铜（如 QBe2）及用于铸造的铸造青铜（如 ZCuSnIOPbl）等。青铜的耐磨减摩性好、耐蚀性好，主要用于制造轴瓦、蜗轮及要求减摩、耐蚀的零件等。3硬质合金硬质合金是将一种或多种难熔金属的碳化物和起黏合作用的金属钴粉末，用粉末冶金方法制成的金属材料。（ 1）硬质合金的性能特点硬质合金的硬度高，常温下可达8693 HRA （6981 HRC）;热硬性好，在900 C1000 C温度下仍然有较高的硬度；抗压强度高。但抗弯强度低，韧性差。（ 2）常用的硬质合金1 ）钨钴类硬质合金主要成分为碳化钨（ WC ）及钴（ Co） 。其牌号用“YG ”（ “硬”、 “钴”两字的汉语拼音字母字头）加数字表

31、示，数字表示含钻量的百分数。例如： YG8,表示鸨估类硬质合金，含估量为8%。常用 YG3 进行精加工，YG6 进行半精加工，YG8 进行粗加工。2）钨钴钛类硬质合金主要成分为碳化鸨 WC、碳化钛TiC及钻Co。其牌号用“ YT”（“硬” “钛”两字的汉语拼音 字母字头）加数字表示，数字表示碳化钛的质量分数（）。例如：YT5,表示鸨钻类硬质合金，碳化钛的质量分数为5%。硬质合金中，碳化物质量分数越多，钴的质量分数越少，则合金的硬度、热硬性及耐磨性越高，合金的强度和韧性越低，反之则相反。钨钴钛类合金主要用来切削加工韧性材料，如各种钢。常用 YT5 进行粗加工，YT15 进行半精加工， YT30

32、进行精加工。3）钨钴钽（铌）类硬质合金这类硬质合金又称为通用硬质合金或万能硬质合金。其牌号用“YW”（ “硬”“万”两字汉语拼音字母字头）加顺序号表示，如YW1 YW2等。通用硬质合金既可切削脆性材料，又可切削韧性材料，特别对于不锈钢、耐热钢、高锰钢等难加工的钢材，切削加工效果更好。硬质合金中含钴量越高，其韧性越好，越适合于粗加工；反之，则适合于精加工。2.2.4 非金属材料1高分子材料（ 1 ）塑料塑料是一种高分子物质合成材料。它以树脂为基础，再加入添加剂（ 如增塑剂、稳定剂、填充剂、固化剂、染料等） 在一定压力和温度下制成。塑料具有密度低、耐蚀性好、电绝缘性好、减摩耐磨性好、成形方便等优点

33、。塑性的缺点是强度低、耐热性差。常用工程塑料的主要特性和应用见教材表2-6 。（ 2）橡胶橡胶是在室温下处于高弹态的高分子材料。工业上使用的橡胶是在生胶（ 天然或合成的） 中加入各种配合剂经硫化后制成的。橡胶最大特点是弹性好，具有良好的吸振性、电绝缘性、耐磨性和化学稳定性。2工业陶瓷工业陶瓷是一种无机非金属材料，主要包括普通陶瓷（传统陶瓷）和特种陶瓷两类。陶瓷的共同特点是：硬度高、抗压强度大、耐高温、耐磨损、耐腐蚀及抗氧化性能好。但是，陶瓷性脆，没有延展性，经不起碰撞和急冷急热。目前，陶瓷材料已广泛用于制造零件、工具和工程构件等。3复合材料复合材料是将两种或两种以上不同化学性质或不同组织结构的

34、材料，以微观或宏观的形式组合在一起而形成的新材料。复合材料与其他材料相比具有抗疲劳强度高、减震性好、耐高温能力强、断裂安全性好、化学稳定性、减磨性和电绝缘性良好等优点。钢筋混凝土、玻璃钢等都是典型的复合材料。按复合材料增强剂的种类和结构形式的不同，复合材料可分为层叠型复合材料、纤维增强复合材料和细粒复合材料三类。 课堂小结1 纯铝的特点及铝合金分类、牌号和应用。2纯铜的特点及铜合金分类、牌号和应用。3钨钴类、钨钛钴类硬质合金的牌号、化学成分、性能及用途。4常见非金属工程材料。 课后作业完成作业（4）课题：钢的热处理概念、目的、分类 教学目的和要求：钢的整体热处理课时：2课次编号：71 . 了解

35、钢的热处理概念、目的、分类。2 .熟悉钢的退火、正火、淬火、回火、调质、时效处理的方法及其应用。重点、难点：1 .正火和退火的应用；2 .淬火和回火的目的、方法及其应用。教学环节与内容：复习提问1 .铸造铝合金一般用于什么场合？2 .青铜有什么特点？ 一般用于制造什么零件？3 .常用硬质合金分为哪几类，各有什么特点？导入新课新授内容第3章钢的热处理3. 1钢热处理的概念、目的、分类钢的热处理就是在固态下采用适当的方式进行加热、保温和冷却，改变其组织，从而获得预期 的组织和性能的工艺。热处理方法很多，其共同点是：只改变内部组织结构，不改变表面形状与尺寸，而且都由加热、保温、冷却三阶段组成，如图图

36、3-1热处理工艺曲线示意图热处理对钢的力学性能的影响(以45钢为例，见表3-1)热处理的目的：除了消除毛坯缺陷，改善工艺性能，以利于进行冷热加工外，更重要的是充分 发挥材料潜力，显著提高力学性能，提高产品质量，延长使用寿命。热处理分类：(1)整体热处理主要包括正火、退火、淬火、回火、调质和时效等。(2)表面热处理主要包括表面淬火和表面回火。(3)化学热处理常用的有渗碳、渗氮、碳氮共渗等3.2 钢的整体热处理3.1.1 退火退火：是将钢件加热到适当温度，保温一定时间，然后缓慢冷却的热处理工艺。目的：降低硬度，提高塑性，改善切削加工性能；细化晶粒，消除组织缺陷，改善钢的性能，并为最终热处理做好组织

37、准备；消除内应力，稳定工件尺寸，减小变形，防止开裂。应用：铸件、锻件、焊接及其它毛坯的热处理。退火可分为完全退火、球化退火、去应力退火等。3.1.2 正火正火：是将钢件加热到一定温度，保温适当的时间后，在空气中冷却的热处理工艺。目的： 细化晶粒、调整硬度；消除网状碳化物，为后续加工及球化退火、淬火等做好组织准备。正火与退火相比，所得室温组织相同，但正火的冷却速度比退火要快。具有操作简便、生产周期短、生产效率较高、成本低等特点。3.1.3 淬火淬火：是将钢件加热到某一温度，保温一定时间，然后在冷却介质中迅速冷却，以获得高硬度组织的一种热处理工艺。目的：为了得到高硬度的组织，然后与适当的回火相配合

38、，使工件获得所需的使用性能。常用的淬火冷却方法：（ 1）单液淬火法：常见碳钢在水中淬火、合金钢在油中淬火。（ 2）双液淬火法：适用于高碳钢零件和较大的合金钢零件（ 3）分级淬火法：适用于尺寸较小的工件（ 4）等温淬火法：形状复杂、尺寸要求精确，且硬度与韧性要求高的重要零件3.1.4 回火回火：是将钢件淬硬后，再加热到某一不太高的温度（150600C），保温一定时间后，冷却至室温的热处理工艺。回火是紧接淬火后进行的一种热处理操作，也是生产中应用最广泛的热处理 工艺。目的：稳定组织，使工件形状、尺寸稳定；减小或消除淬火内应力，降低脆性，获得工件所要求的力学性能。按回火温度范围不同，钢的回火可分为低

39、温回火、中温回火及高温回火三种。（1）低温回火（150250C）,目的是降低淬火钢的内应力和脆性，并保持高硬度（5664HRC）和耐磨性。如模具、刃具等。（2）中温回火（350500C）,目的是使钢获得高弹性，并保持较高硬度（3550HRC和一定的韧性。如弹簧、锻模等。（3）高温回火（调质处理）（500650C）,硬度2035HRC强度及韧性等综合性能较好。如连杆、曲轴、齿轮等。3.1.5 调质处理在热处理生产中，通常将淬火加高温回火的复合热处理工艺称为调质处理，简称调质。主要用于各种重要的结构零件，特别是交变载荷下工作的连杆、螺栓、螺帽、曲轴和齿轮等。3.1.6 时效处理常在低温回火后精加工

40、前，把工件重新加热到 100150C,保持520小时，这种为稳定精密制件质量的处理，称为时效处理。可以消除钢材构件残余应力，稳定钢材组织和尺寸。 课堂小结1 钢的热处理概念、目的、分类2钢的整体热处理方法 课外作业完成作业（5）课时：2课次编号：8课题：表面热处理、热处理新技术及热处理工艺的应用 教学目的和要求：1. 熟悉钢的表面淬火。2. 了解渗碳、氮化、碳氮共渗及热处理新技术3. 了解热处理工艺安排的一般原则及应用重点、难点：1 .钢的表面淬火2 .热处理工艺安排的一般原则及应用教学环节与内容：复习提问1 .热处理经过哪几个阶段？常见的整体热处理方法有哪些？2 .退火与正火有何区别？淬火后

41、再回火有何好处？导入新课新授内容3.3 钢的表面热处理3.3.1 钢的表面淬火表面淬火：仅对工件表层进行淬火的工艺称为表面淬火。表面淬火可使工件表层获得高硬度组织，具有高硬度、高耐磨性，内部仍保持淬火前的组织， 具有足够的强度和韧性。1 .感应加热表面淬火(需经正火、调质处理)感应淬火因加热速度极快，加热时间短，基本无氧化、脱碳，变形小；淬硬层深度容易控制；能耗低，生产效率高，易实现机械化和自动化。分为：(1)高频(10500KHz)淬硬层深度：0.52mm；(2)感应器 中频(50010000Hz)淬硬层深度：28mm；(3)工频(50Hz)淬硬层深度：1015mm。感应淬火多用于中碳钢和中

42、碳低合金钢制造的中小型工件的成批生产。2 .火焰加热表面淬火火焰加热表面淬火是应用氧一乙快或其它可燃气体的火焰对零件表面进行加热，随之快速冷却的工艺，淬硬层深度一般为 26 mm。优点是方法简单，不需特殊设备。故适用于单件或小批量零件的表面淬火。如大模数齿轮、小 孔、顶尖、凿子等。3 .3.2钢的化学热处理化学热处理：1 .渗碳：气体渗碳、固体渗碳：多用于动负荷条件下表面受摩擦的零件，如轴、齿轮等。2 .渗氮：气体渗氮:广泛用于齿轮、枪炮管、活塞销、气门、曲轴、汽缸套等零件。3 .碳氮二元共渗：气体、固体、液体共渗。常用于处理低碳及中碳结构钢零件，如汽车和机床上的各类齿轮等。3.4 热处理新技

43、术简介3.4.1 形变热处理1 . 低温形变热处理2 . 高温形变热处理3 .4.2 真空热处理与可控气氛热处理真空热处理具有无氧化、无脱碳、无污染和少变形的“三无一少”的优越性，是当代热处理的先进技术之一。4 .4.3 激光表面热处理与电子束表面淬火3.5 热处理工艺的应用3.5.1 热处理工序确定的一般规律热处理分为预备热处理和最终热处理两大类。预备热处理（正火、退火、调质等）工序一般安排在毛坯生产之后，切削加工之前，或粗加工之后，精加工之前。最终热处理（淬火、回火、化学热处理等）后硬度较高，除可以磨削加工外，一般不适宜其他切削加工，故其工序位置一般均安排在半精加工之后，磨削加工（精加工）

44、之前。3.5.2 确定热处理工序位置的实例1. 车床主轴的热处理（ 1）主轴制造工艺路线：锻造f正火f切削加工（粗）f调质f切削加工（半精）f高频感应加热淬火f低温回火f磨削（ 2）主轴热处理各工序的作用（ .手用丝锥（ 1）手用丝锥的工艺路线下料-球化退火-机械加工-淬火、低温回火-柄部处理-清洗-发兰处理f检验。（ 2）热处理各工序的作用 课堂小结1钢的表面淬火的特点和应用2确定热处理的一般原则 课外作业完成作业（6）课题：砂型铸造课时：2 课次编号：9教学目的和要求：1、掌握砂型造型、模样、芯盒、造型材料、熔炼、浇铸等基本概念。2、理解砂型造型的生产工艺过程。3、掌握常用手工造型的特点及

45、应用。4、了解机器造型。5、掌握造型材料的组成及性能要求。6、了解熔炼与浇铸的方法。重点、难点：1、砂型造型、模样、芯盒、造型材料、熔炼、浇铸等基本概念。2、砂型造型的生产工艺过程。3、常用手工造型的特点及应用。4、型砂、芯砂的组成和性能要求。教学环节与内容：复习提问1 .钢的表面淬火有什么作用？有哪些方法？2 .钢的表面化学热处理有哪些方法？3 .钢的热处理工工的一般原则是什么？导入新课新授内容第4章铸造4.1 铸造基础知识1 .基本概念：将熔融的金属液浇注入铸型内，待冷却凝固后获得所需形状和性能的毛坯或零件的工艺过程称为铸造。用铸造方法制成的毛坯或零件称为铸件。2 .铸造工艺过程主要包括：

46、金属熔炼、铸型制造、浇注凝固和落砂清理等。铸件的材质有碳素钢、合金钢、铸 铁、有色合金等。3 .特点与其它金属加工方法相比，铸造具有如下优点：(1)原材料来源广。(2)生产成本低。(3)铸件形状与零件接近，尺寸不受限制。因此，铸造在机器制造业中应用极其广泛。但铸造生产目前还存在着若干问题，如铸件内部组织粗大，常有缩松、气孔等铸造缺陷，导致 铸件力学性能不如锻件高。铸造工序多，而且一些工艺过程还难以精确控制，使得铸件质量不够稳 定，废品率高。4.2 砂型铸造1.砂型铸造砂型铸造指铸型由砂型和砂芯组成，而砂型和砂芯是用砂子和粘结剂为基本材料制成的。用型砂及模样等工艺设备制造铸型的过程叫造型。(1)

47、模样模样用来形成铸件外部轮廓，模样的外形尺寸与铸件外形相适应。(2)造型材料制造铸型或型芯用的材料，称为造型材料。型砂和芯砂应具备以下基本性能：可塑性、强度、耐火性、透气性、退让性(3)造型方法造型就是用型砂和模样制造铸型的过程。造型方法分手工造型和机器造型两大类。一般单件和 小批量生产都用手工造型。在大量生产时，主要采用机器造型。1)手工造型全部用手工或或手动工具完成的造型工序称为手工造型。特点：操作灵活，无论铸件大小、结构复杂程度如何，都能适应，模样成本低，生产准备简单。 但劳动强度大，生产效率低。常用的造型方法:整模造型，分模造型，挖砂造型， 假箱造型刮板造型， 活块造型， 三箱造型几种

48、常用的手工造型方法的特点和适用范围见教材表4-1。2)机器造型机器造型用机器全部地完成或至少完成紧砂操作的造型工序。实质：用机器代替手工紧砂和起模。特点：与手工造型相比，改善了劳动条件，提高了生产率，铸件尺寸精度高，表面质量好。适 用于成批大量生产。机器造型两个主要工序是紧砂和起模。紧砂方法 常用的紧砂方法有：振实、压实、振压、抛砂、射压等几种型式，其中以振压 式应用最广。起模方法 常用的起模方法有顶箱、漏模、翻转三种。5 . 造芯制造型芯的过程称为造芯，型芯用来形成铸件内部轮廓，制造型芯采用芯盒，用芯盒的内腔形 状应与铸件内腔形状相适应制造型芯，用芯盒制造型芯的工艺同造型过程相似。6 .典型

49、浇注系统口海口杯为填充型腔和冒口而开设在铸型中的一系列通道，称为浇注系统。(1)浇注系统组成通常浇注系统由浇口杯、直浇道、横浇道和内 浇道组成。(2)冒口 对于易产生缩孔的铸件， 还需开设 冒口。它是铸型内储存供补缩铸件用的熔融金属的 空腔。它有时还起排气、集渣等作用。冒口 一般开 设在铸件容易产生缩孔部位的上方。7 .熔炼8 .合型、浇注、落砂、清理(1)合型：将铸型的各个组元，如上型、下型、型芯、浇口杯等组合成一个完整铸型的操作 过程。(2)浇注：将金属液从浇包注入铸型的操作，称为浇注。(3)落砂：用手工或机械使铸件和型砂(芯砂)、砂箱分开的操作过程。(4)清理：落砂后，从铸件上清除表面粘

50、砂、型砂(芯砂)、多余金属等操作称为清理。课堂小结1.铸造的基本概念、工艺过程2,砂型铸造工艺过程、造型材料3.手工造型方法和浇注系统4、熔炼、浇铸及清理落砂概念。课外彳业完成作业(7)课题：特种铸造铸造新技术、新工艺课时：2课次编号：10教学目的和要求：1. 了解金属型铸造、压力铸造、熔模铸造、离心铸造的铸造工艺。2. 知道各铸造方法的特点和适用范围。3. 了解铸造新技术、新工艺。重点、难点：特种铸造工艺、各铸造方法的特点和适用范围。教学环节与内容：复习提问1 .什么是砂型铸造？包括哪些工艺过程？2,砂型铸造造型材料有何要求？造型方法有哪些？有何特点？3.浇注系统由哪几部分组成？各有何作用？

51、导入新课新授内容4.3特种铸造1.金属型铸造方法：在重力作用下将熔融金属浇入金属型获得铸件的方法。特点：（1）实现了一型多铸（2）铸件的力学性能高（3）铸件的精度高应用：主要用于制造有色合金铸件，如铝活塞、汽缸体、缸盖等。2、压力铸造方法：将熔融金属在高压下高速充型，并在压力下凝固而获得铸件的方法。特点：（1）铸件尺寸精度高（2）铸件的强度和表面硬度高（3）可压铸形状复杂的薄壁铸件， 可嵌铸其他材料（4）生产效率高（5）设备投资大，压型制造成本高（6）铸件内部有大量气孔（7） 压铸件不能大余量加工和热处理应用：主要用于熔点较低的锌、铝、镁及铜合金铸件的生产。3、离心铸造方法：将液态金属浇入高速

52、旋转的铸型中，使金属液在离心力的作用下填充铸型并凝固成型 的铸造方法。特点：（1）工艺过程简单（2）铸件力学性能高（3）便于铸造双金属铸件（4）铸件内表面质 量差，孔的尺寸不易控制。应用：目前主要用于制造铁管、缸套和滑动轴承。4.熔模铸造方法：模铸造又称失蜡铸造，它是在蜡模表面包以造型材料，待其硬化后，再将其中的蜡模 熔去，从而获得无分型面铸型的铸造方法。蜡模铸造工艺过程：（1）母模：钢或黄铜制成的标准铸件，用来制造压型。（2）压型：易熔合金压型，利用母模作模样，由易熔合金（Sn、Pb、Bi等的合金）直接浇注制成的。（3）蜡模的制作（4）铸型的制造特点：（1）铸件精度高，表面光洁；（2）能够铸

53、造各种合金铸件；（3）铸件形状可以比较复杂； （ 4）铸件质量不宜太大；（ 5）生产工艺复杂。用途：熔模铸造主要用于制造形状复杂、精度要求较高的小型零件，如涡轮机叶片和叶轮、 高速钢刀具等。4.4 铸造新技术、新工艺1 造型技术的新进展（ 1）气体冲压造型（ 2）静压造型（ 3）真空密封造型（V 法造型 ）2快速成形技术（RPT）目前正在应用与开发的快速成形技术（RPT）有：SLA（激光立体光刻成形技术 卜SLS（激光粉末选区烧结成形技术 卜FDM（熔丝沉积成形工艺卜 LOM（分层叠纸制造成形工艺）和DSPC（直接制壳生产铸件的工艺）等。3.计算机在铸造中的应用与传统的铸造工艺设计方法相比，用计算机设计铸造工艺有如下特点：1）计算准确、迅速，消除了人为的计算误差。2）可同时对几个系统利用铸造方案进行工艺设计和比较，从而找出较好的方案。3）能够储存并系统利用铸造工作者的经验，方便设计。4）计算结果能自动打印记录，并能绘制铸造工艺图等技术文件。 课堂小结1 特种铸造的特点2金属型铸造、压力铸造