机械制造基础教案

……………精品资料推荐………………精品资料推荐…………………PAGEPAGE3教案第一讲绪论课题：1、讲解本课程研究的对象、内容、方法课题形式：讲授、两课时2、讲解机械制造一般过程概述教学要求：1、理解机械制造的一般过程2、明确本课程的研究对象、内容、方法教学重点：1、机械制造的一般过程教学难点、机械制造的一般过教 具：多媒体图片教学方法：多媒体讲解、课堂提问教学过程：一、案例导入：本课程题目为《机械制造基础那么到底机械制造过程有哪些呢？二、教学内容：熟悉各种工程材料性能，合理选择材料；初步掌握和选用毛坯或零件的成形方法及机械零件表面加工方法；选用公差配合本课程学习意义熟悉各种工程材料性能，合理选择材料；初步掌握和选用毛坯或零件的成形方法及机械零件表面加工方法；选用公差配合了解工艺规程制订的原则与方法扩大知识面（特种加工技术、先进制造技术）“工程材料”部分：以剖析铁碳合金的金相组织为基础，以介绍工程材料的性质和本课程知识体系了解工艺规程制订的原则与方法扩大知识面（特种加工技术、先进制造技术）“工程材料”部分：以剖析铁碳合金的金相组织为基础，以介绍工程材料的性质和热加工工艺基础：“铸造”、“锻压”、“焊接”，认识这些加工方法的用途和实合理选材为重点；热加工工艺基础：“铸造”、“锻压”、“焊接”，认识这些加工方法的用途和实互换性与测量技术：理解公差配合概念与选用；现方法；互换性与测量技术：理解公差配合概念与选用；机械加工工艺基础：“毛坯选择”、“金属切削加工技术”、“机械零件表面加工特殊加工与先进制造技术：了解用途与应用场合技术”、“机械加工工艺规程编制”机械加工工艺基础：“毛坯选择”、“金属切削加工技术”、“机械零件表面加工特殊加工与先进制造技术：了解用途与应用场合总结归纳各章节学习目的，形成完整知识体系（宏观）突出各章重点与细节，加深对知识点的深入认识（微观）学习方法总结归纳各章节学习目的，形成完整知识体系（宏观）突出各章重点与细节，加深对知识点的深入认识（微观）在相关生产实习过程中，遇到实际问题，结合课本知识，继续自学机械制造的概念在相关生产实习过程中，遇到实际问题，结合课本知识，继续自学将原材料（毛坯）和相关辅料转变成为成品（机械零件）的过程机械制造主要过程技术准备毛坯制造 零件加工 产品检验和装配产品检验和装配制订工艺规程原材料选则与供应刀具、夹具、量具的配备热处理设备和检测仪器的准备技术准备阶段制订工艺规程原材料选则与供应刀具、夹具、量具的配备热处理设备和检测仪器的准备方法多种，常见的有铸造、锻压、焊接和型材铸造：金属液态成形，各种尺寸、形状复杂的毛坯或零件方法多种，常见的有铸造、锻压、焊接和型材铸造：金属液态成形，各种尺寸、形状复杂的毛坯或零件（适应性广、成本低廉）锻压：用外力对金属坯料施压使其产生塑性变形（锻造与冲压，改善金属的力学性锻压：用外力对金属坯料施压使其产生塑性变形（锻造与冲压，改善金属的力学性（型材：直接从型材厂购买料、结构重要轻）型材：直接从型材厂购买金属切削加工是主要加工手段金属切削加工是主要加工手段（）等特种加工应用日趋广泛（电火花、电解、超声波、激光、电子束、离子束、等离子选择原则：零件批量、精度、表面粗糙度、技术实现方式，价格成本等等综合考虑弧、化学等等）特种加工应用日趋广泛（电火花、电解、超声波、激光、电子束、离子束、等离子选择原则：零件批量、精度、表面粗糙度、技术实现方式，价格成本等等综合考虑零件检验目的：使零件加工误差在允许范围内产品检验和装配零件检验目的：使零件加工误差在允许范围内零件检验对象：一般场合，工序、加工过程中的尺寸变化、加工完成后几何形状误装配：遵守严格的装配规范。差；在要求高的场合（重载、高压、高温、可靠性要求很高）内部性能（缺陷检验、力学性能、金相组织检验）零件检验对象：一般场合，工序、加工过程中的尺寸变化、加工完成后几何形状误装配：遵守严格的装配规范。2、讲解机械制造一般过程概述技术准备毛坯制造零件加工……………精品资料推荐………………精品资料推荐…………………第二讲金属的力学性能§1.1金属的力学性课 题：1、金属的力学性能指标及测量方法课题形式：讲授、两课时、强度指标的定义与分类2、硬度指标的定义与分类教学难点、金属的各力学指标的概念、测量方教 具：多媒体图片、表格教学方法：多媒体讲解教学过程：一、案例导入：二、教学内容：1.金属材料的性能指在使用过程中表现出来的性能。强度1 拉伸试验231)力一伸长曲线231)力一伸长曲线弹性与塑性弹性金属材料受外力作用时产生变性能，叫做弹性。2)弹性变形 随着外力消失而消失的变4……………精品资料推荐………………精品资料推荐…………………PAGEPAGE10形，叫做弹性变形。曲线。塑性变形在外力消失后留下来的这部分不可恢复的变形，叫做塑性变形。4 强度金属材料在载荷作用下抵抗塑性变形和断裂的能力称为强度。屈服强度Re、抗拉强度Rm屈服点与屈服强度金属材料开始产生屈服现象时的最低应力值称为屈服(S点)，用符号Re表示Re=Fs/Ao 式中 试样发生屈服时的载荷A—试样的原始横截面积mm2。GB/T2228Rr0.20.2%残余伸长时的应力值，即r0.2=F0.2/Ao式中 F0.—试样标距产生的0.2%残余伸长时载荷A—试样的原始横截面积mm2。抗拉强度金属材料在断裂前所能承受的最大应力值称为抗拉强度，用符号Rm表示Rm=Fb/Ao 式中 F—试样在断裂前所承受的载荷N；A—试样原始横截面积mm2。金属材料的载荷作用下，断裂前材料发生不可逆久变形的能力称为塑性。塑性金属材料的载荷作用下，断裂前材料发生不可逆久变形的能力称为塑性。通过拉伸试验可测定材料的塑性。常用的塑性指标有断后伸长率和断面收缩率ψ。通过拉伸试验可测定材料的塑性。=(L1-L0)/L0 ψ=(F0-F1)/F0硬度是指金属材料抵抗局部变形，特别是塑性变形、压痕或划痕的能力。硬度硬度是指金属材料抵抗局部变形，特别是塑性变形、压痕或划痕的能力。可用硬度试验机测定，常用的硬度指标有布氏硬度HBW、洛氏硬度（HRA、HRB、HRC等）和维氏硬度HV。可用硬度试验机测定，常用的硬度指标有布氏硬度HBW、洛氏硬度（HRA、HRB、HRC布氏硬度HBWHBW0.1022FD(DD2d2)式中—试验力；d—压痕平均直径m；D—硬质合金球直径选择试验规范DF1—1选择。试验的优缺点优点：试验时使用的压头直径较大，在试样表面上留下压痕也较大，所得值也较准确。缺点：对金属表面的损伤较大，不易测试太薄工件的硬度，也不适于测定成品件硬度。（4）应用布氏硬度试验常用来测定原材料、半成品和性能不均匀材料（如铸铁）的硬度。洛氏硬度（1）洛氏硬度测量原理洛氏硬度HR=K-h/s常用洛氏硬度标尺及适用范围试验优缺点常用洛氏硬度标尺及适用范围试验优缺点优点：操作简单迅速，效率高，直接从指示器上读出硬度值；压痕小，故可直接测量成品或较薄工件的硬度；对于HRA和HRC采用金刚石压头，可测量高硬度薄层和深层的材料。缺点：由于压痕小，测得的数值不够准确，通常要在试样不同部位测定四次以上，取其平均值为该材料的硬度值3维氏硬度试验原理维氏硬度值用四棱锥压痕单位面积上所承受的平均压力表示，符号HV。HV=0.102×2F×Sin1360/2/d2=0.189F/d2 式中F头上试验力N；—压痕两对角线长度的平均值m。常用试验力及其适用范围维氏硬度试验所用试验力视其试样大小、薄厚及其他条件，可在49.03—980.7N49.03N98.07N196.1N、294.2N、490.3N、980.7N。维氏硬度试验适用范围宽，尤其适用测定金属镀层、薄片金属及化学热处理的表面层（渗碳层、渗氮层等）硬度，其结果精确可靠。（3）试验优缺点优点：与布氏、洛氏硬度试验比较，维氏硬度试验不存在试验力与压头直径有一定比例硬度值误差较小。缺点：其硬度值需要先测量对角线长度，然后经计算或查表确定，故效率不如洛氏硬度试验高。冲击韧度冲击试验方法与原理一次冲击弯曲试验通常在摆锤式冲击试验机上进行。试验时将试样放在试验机两支座上把质量为m的摆锤抬到高使摆锤具有位能mHg。摆锤落下冲断试样后升至h高度,具有位能为mhg，故摆锤冲断试样推动的位能为这就是试样变形和断裂所消耗的功称为冲击吸收功即AK=mg(H-h) 用试样的断口处截面积SN（cm2）去除AK（J）即得到冲击韧度，用Ak表示，单位为J/cm2.aK=AK/SN冲击试验的实际意义韧脆转变温度衡量原材料的冶金质量和热加工产品质量冲击吸收功对原材料内部结构、缺陷等具有较大敏感性，很容易揭示出材料中某些物理现象，如晶粒粗化、冷脆、回火脆性及夹渣、气泡、偏析等。目前常用冲击试验来检验冶炼、热处理及各种热加工工艺和产品的质量。疲劳强度疲劳概念虽然零件所承受的交变应力数值小于材料的屈服强度，但在长时间运转后也会发生断裂，这种现象称为疲劳断裂。据统计，机械零件断裂中有80%是由于疲劳引起。疲劳曲线与疲劳极限试验证明，金属材料所受最大交变应力Rmax愈大，则断裂前所受的循环周次N（定义为疲劳寿命）愈少，这种交变应力Rmax与疲劳寿命N的关系曲线称疲劳曲线或S—N曲线。工程上规定，材料经受相当循环周次不发生断裂的最大应力称为疲劳极限，以符号R-1表示。提高材料疲劳极限的途径a）的疲劳裂纹。b）的缺陷。如疏松、气孔和表面氧化等。c）.机械加工方面要降低零件表面粗糙度值。d）件表面造成压应力，以抵消或降低表面拉应力引起疲劳裂纹的可能性。补充：断裂韧度金属材料抵抗裂纹扩展的能力指标就称为断裂韧度。三、小结三、小结学习了金属的力学性能指标，包括：强度、塑性、硬度、冲击韧度、疲劳强度、断裂韧度四、布置作业四、布置作业习题：1、2第三讲金属的晶体结构与结晶§1.2铁碳合课 题：1、金属的晶体结构与结晶课题形式：讲授、两课时教学目的：1、讲解金属的晶体结构与结晶教学要求：1、掌握晶体的结构、特性，常见金属的晶体结构2、区别单晶体与多晶体的结构、性能差异，理解晶体缺陷对金属性能的影响3、掌握金属的结晶过程，细化晶粒的常见方法教学重点：1、金属晶体的结构对金属性能的影响2、细化晶粒的目的与常见方法2、细化晶粒的目的与常见方法教具：多媒体图片教学方法：多媒体讲解教学过程：一、案例导入：上一讲，已对金属材料的力学性能，及其常见指标，进行了讲解（指标？。那么这些描述金属材料的指标，是由什么影响和决定的呢？在这讲中，将对材料二、教学内容：1、晶体时，按照一定的几何规则作周期性的重复排列。晶体特性：具有一定熔点且呈各向异性。哪些物质是晶体呢？（自然界除了玻璃、松香、石蜡等，都是晶体）、晶格、晶胞、晶格常数（PPT）2.常见金属的晶体结构（在PPT）α-铁、铬、钼、钨、钒γ-铁、铜、铝、镍等密排六方晶格铍、镁、锌、镉等3.金属的实际晶体结构单晶体和多晶体概念单晶体：晶体内的晶格位向完全一致的晶体。多晶体：由多晶粒组成的实际晶体结构。而实际的金属晶体是由许多不同方位的晶粒所组成。晶粒与晶粒这间的界面称为晶界。课堂提问：多晶体有没有各向异性的特性呢？实际金属结构金属的结构特点：是晶体；是多晶体；晶体内部有缺陷(2)晶体缺陷点缺陷：点缺陷的存在使金属能够比较容易的发生扩散现象面缺陷：面缺陷的存在使金属的强度提高金属的结晶结晶的概念理论结晶温度与实际结晶温度：过冷度ΔT金属结晶的必要条件：一定的过冷度、纯金属结晶的规律金属的结晶过程→形核与长大过程枝晶形成的原因：优先长大方向；金属不纯净；散热不均匀。晶粒大小与金属力学性能的关系能影响很大。冷却速度：冷却速度↑→过冷度↑→形核率↑→晶粒度↓变质处理：人工晶核→晶粒度↓附加震动：枝晶数量↑→晶粒度↓三、总结四、布置作业四、布置作业第四讲合金的晶体结构与铁碳合金相图§1.2铁碳合金课 题：1、合金的晶体结构2、铁碳合金相图课题形式：讲授、两课时教学目的：1、讲解合金的晶体结构2、讲解铁碳合金相图2、掌握铁碳合金相图画法及应用3、铁碳合金相图画法及应用2、铁碳合金相图画法及应用2、碳的质量分数对铁碳合金组织、性能的影教 具：多媒体图片教学方法：多媒体讲解教学过程：四、案例导入：影响，并在此基础上讲解了细化晶粒的目的与常见方法（提问细化晶粒的目的与常见方法？五、教学内容：合金的基本概念合金：由两种或两种以上的金属元素或金属元素与非金属元素组成的具有金属特征的物质。组元：组成合金的基本的物质叫组元。组织：指用肉眼或借助于放大镜、显微镜观察到的材料内部的形态结构。固溶体固态合金中的相，按其组元原子的存在方式可分为固溶体和金属化合物两大基本类型固溶体性能：晶格畸变，金属的强度，硬度很高。固溶强化2、金属化合物金属化合物性能：复杂的晶体结构，熔点高，硬度高，而脆性大。弥散强化1.纯铁晶格类型会发生转变（以纯铁的冷却曲线，讲解该过程）铁碳全合金的基本组织（以表1.2.3讲解）a）液相。铁碳合金在溶化温度以上形成的均匀液体称液相，用符号L表示。铁素体。碳在Fα-Fe韧性。奥氏体。碳在γ-FeA（较小，适合锻造）渗碳体：渗碳体是一种具有复杂晶体结构的间隙化合物，它的分子式为Fe3C，既是组元，又是基本相。其硬度很高，塑性韧性几乎为零。珠光体：用符号P表示，它是铁素体与渗碳体薄层片相间的机械机械混合物。介于Fe3C莱氏体：用符号Ld3.铁碳合金相图分析S7270.77S7270.77共析点：发生共析转变A0.77%—→p(F0.0218%+Fe3C共析)P7270.0218碳在α-Fe中的最大溶解度点Q室温0.0008室温下碳在α-Fe中的溶解度特性点符温度号A/℃1538ωc（%）0含义熔点：纯铁的熔点C11484.3共晶点：发生共晶转变L4.3—→Ld(A2.11%+Fe3C共晶)D12276.69熔点：渗碳体的熔点E11482.11碳在γ-Fe中的最大溶解度点G9120同素异构转变点主要特性线AC。CDACD线统称为液相线，在此线之上合金全部处于液相状态，用符号L表示。AEECFAECF线统称为固相线，液体合金冷却至此线全部结晶为固体，此线以下为固相区。ESAcmGSA3GPPSK水平线共析线72℃，又称A1线。PQ（2）铁碳合金的分类根据铁碳合金的含碳量及组织的不同，可将铁碳合金分为：1）工业纯铁ωc＜0.0218%。2）钢0.0218%＜ωc＜2.11亚共析钢0.0218%＜ωc＜0.77%；共析钢ωc=0.77%；过共析钢0.77%＜ωc＜2.11%。3）白口铸铁2.11%＜ωc＜6.69%，又可分为以下三种：亚共晶白口铸铁2.11%＜ωc＜4.3%共晶白口铸铁ωc=4.3%过共晶白口铸铁4.3%＜ωc＜6.69%4.典型铁碳合金的结晶过程及组织以下6a.亚共析钢的结晶过程；b.共析钢的结晶过程分析；c.过共析钢的结晶过程分析；d.ef.过共晶白口铸铁的结晶过程课堂提问：亚共晶白口铸铁的结晶过程及组织转变有哪些？5.碳对铁碳合金平衡组织和力学性能的影响）F+P——Fe3C（相间）P——Fe3C（相间）P＋Fe3CII——Fe3C（相间）Fe3C续网状P＋Fe3CII＋Ld’——Fe3C呈层片状与铁素体片混合（相间）Fe3C作为莱氏体的基体Ld’——Fe3C作为莱氏体的基体Ld’+Fe3CI——Fe3C为粗大长片状Fe3C作为莱氏体的基体含碳量对力学性能的影响（图1.2.9含碳量对钢的力学性能的影响铁素(F)：软而韧 渗碳(Fe3C):硬而脆含碳量增加，硬度增加含碳量增加，塑性韧性降低含碳量增加，强度先增后降(3)含碳量对工艺性能的影响1）切削加工性:中碳钢好；低碳钢(F多，塑性好，易粘刀)差；高碳钢（Fe3C多，磨损严重）差2）锻造性:低碳钢好（F多，塑性好，含碳量越大，越差。白口铸铁，不能锻造（Fe3C，脆3）铸造性：液相线与固相线的水平距离与垂直距离。距离越大，越差。低碳钢，液相线与固相线距离随小，但液相线温度高，过热度小，流动性差。随含碳量增大，变差。但到了共晶成分附近的铸铁，流动性好，铸造性又变好了。4）焊接性：含碳量增大，焊接性变差。6.Fe—Fe3C相图的应用(1)为选材提供成分依据Fe-Fe3C相图反映了铁碳合金组织和性能随成分的变化规律。这样，就可以根据零件的工韧性好的材料，可选用低碳钢（c=0.1%~0.25；对工作中承受冲击载荷和要求较高强度的各种机械零件，希望强度和韧性都比较好，可选用中碳钢（c=0.25%~0.65；制造各（c=0.77%~1.44。对于形状复杂的箱体、机器底座等，选用熔点低、流动性好的铸铁材料。a）在铸造生产上的应用Fe-Fe3C性能。因此，在铸造生产中，经常选用接近共晶成分的铸铁。b).在锻压生产上的应用100~200750~850℃。对过共析钢，则选择在PSKc）.在焊接生产上的应用焊接时，由于局部区域（焊缝）Fe-Fe3C相图可知，温度不同，冷却后的组织性能就不同，为了获得均匀一致的组织和性能，就需要在焊接后采用热处理方法加以改善。d).在热处理方面的应用Fe-Fe3C六、总结金组织、性能的影响。四、布置作业四、布置作业习题：8；10；11；12课 题：碳素钢、铸铁概课题形式：讲授、一课时

第五讲碳素钢、铸铁§1.2.4碳素钢、铸铁教学目的：1、讲解碳素钢、铸铁的分类、编号、性能及应用教学要求：1、了解常见碳素钢的分类、编号、性能及应用2、了解常见铸铁的分类、编号、性能及应用3、掌握查阅碳素钢、铸铁的相关资料能力2、查阅碳素钢、铸铁的相关资料方法教学难点、常见碳素钢、铸铁的分类、编教 具：多媒体教学方法：多媒体讲解教学过程：七、案例导入：的含碳量与显微组织关系，以及碳含量对材料力学性能、工艺性能方面的影响。提问：1.铁碳合金的分类有哪些？从抗拉强度为例，说明含碳量变化对合金的力学性能影响表现？从铸造性、切削加工性角度，说明含碳量变化对合金的工艺性能影响表现？料，在工程中的应用。八、教学内容：1.碳素钢(1)分类Wc：低中（0.25%~0.6%）高（0.6%~2.11%）S/P含量：普通质量钢优质钢高级优质钢用途：结构钢：(a)优质碳素结构钢；(b)合金结构钢；(c)弹簧钢；(d)易切钢；(e)轴承钢；(f)特定用途优质结构钢。工具钢：(a)碳素工具钢；(b)合金工具钢；(c)高速工具钢。特殊性能钢：(a)不锈耐酸钢；(b)耐热钢；(c)电热合金钢；(d)电工用钢；(e)高锰耐磨钢。(2)碳素钢的编号碳素结构钢：Q+屈服极限+质量等级+脱氧方式：例如：Q235AF优质碳素结构钢：两位数字（平均含碳量的万倍（MnT（M）+T8MnA铸造碳钢：ZG+屈服极限+抗拉强度：例如：ZG200-400(3)碳素结构钢：S/P含量较大，普通用途，价格便宜，用量大，热轧空冷状态，Q195塑性好，常用于螺钉、螺母及各种薄板，可代替08或10钢，制造冲压件、焊接结构件；Q275强度较高，可代替30或40钢，制造较重要某些零件，小轴、销、连杆、农机零件等。(4)优质碳素结构钢：S/P08F20、25属于渗碳钢，强度低，塑性韧性好，承受力不大，但要求高韧性零件，也可做冷冲压件和焊接件，如凸轮、滑块活塞销等。渗碳钢，渗碳，淬火+低回，表面硬度可达60HRC，耐30-55属于调制钢，淬火+高回，具有良好的综合力学性能，用于塑性、强度、韧性均高的场合。如轴类零件。60-70属于弹簧钢，淬火+中回，弹性极限、屈服比都高，弹簧或弹性零件及耐磨零件。15Mn-70Mn，性能和用途与普通Mn的对应相同，淬透性高。(5)碳素工具钢：0.65%—1.35%，分碳素工具钢和优质工具钢，加。球化退火，组织为F基体+细小均匀分布的粒状渗碳体。硬度不大于217HBWA60—65HRC缺点：红硬性差，当刃部温度高于250度，其硬度和耐磨性会显著下降。尺寸小、低速的手用工具。(6)铸造碳钢：0.15%—0.6ZG200-400—机座，变速箱壳；ZG230-450—砧座，外壳，轴承盖，底板，阀体，犁柱；ZG270-500—轧钢机机架、轴承座、连杆、箱体、缸体；ZG310-570—大齿轮、缸体、制动轮、辊子；ZG340-640—齿轮、荆轮学会查表，查阅以下碳钢的主要用途：Q235;45;T7A;T12;ZG270-4502.铸铁特点：C以石墨形态存在，具有良好的铸造性、切削加工性、减摩性与消振性和低的缺口敏感性，而且熔炉铸铁的工艺与设备简单、成本低。分类及表示方法灰铸铁（石墨以片状：HTHT100球墨铸铁（石墨以球状QT+蠕墨铸铁（石墨以蠕虫状：RuTRuT260（石墨以团絮状KT+H/ZKTH300-0学会查表，查阅以下碳钢的主要用途：HT100——低载荷和不重要零件，如盖、外罩、手轮、支架、重锤等。QT400-18——承受冲击、振动的零件，轮毂、驱动桥壳、减速器壳、拨叉等。RuT260——增压器废气进气壳体、汽车底盘零件等。KTH300-06——弯头、三通管件、中低压阀门等。九、总结学习了碳素钢、铸铁的分类、编号、性能及应用，查阅碳素钢、铸铁的相关资料方法四、布置作业习题：5；6；7四、布置作业习题：5；6；7第六讲 普通热处理概述1.3.3普通热处理概述课 题：1、普通热处理（退火、正火、淬火、回火）方法概2、时效处理与淬透性的概念课题形式：讲授、两课时教学目的：1、讲解普通热处理方法概述2、讲解时效处理与淬透性的概念2、了解时效处理与淬透性的概教学重点、普通热处理工艺原理与方法教学难点、普通热处理工艺原理与方法教 具：多媒体图片、表格教学方法：多媒体讲解教学过程：三、案例导入：艺方法，是本讲的研究重点内容。四、教学内容：普通热处理概述1.钢的退火均匀成分；为最终热处理作好组织准备。完全退火：是将亚共析碳钢加热到Ac320-60ºC600ºC加工和淬火做好准备。应用：亚共析碳钢、合金钢等温退火等温退火是为了保证A在P钢经A化后，等温退火以较快速度冷却到A1以下，等温应定时间，使A在等温中发生P转变，然后再以较快速度冷至室温，等温退火时间短，效率高。应用：共析钢、过共析钢、合金钢扩散退火（均匀化退火）目的：消除和金结晶是产生的枝晶偏析，使成分均匀，故而又称均匀化退火。工艺：把铸锭或铸件加热到Ac1以上，大约1000-1200ºC，保温10-15小时，再随炉冷却。特点：高温长时间加热。此扩散退火后需要进行一次完全退火或正火来消除过热。去应力退火（低温退火）目的：用于消除铸件，锻件，焊接件，冷冲压件以及机加工件中的残余应力，这些残余应力在以后机加工或使用中潜在地会产生变形或开裂。工艺：将工件缓慢加热到600-650℃，保温一定的时间，然后随炉缓慢冷却到200℃再出炉空冷。球化退火球化退火是将钢加热至Ac1以上、Accm目的在于使珠光体内的片状渗碳体以及先共析渗碳体都变为球粒状渗碳体适用于共析钢与过共析钢。（5）球化退火球化退火是将钢加热至Ac1以上、Accm目的在于使珠光体内的片状渗碳体以及先共析渗碳体都变为球粒状渗碳体适用于共析钢与过共析钢。2钢的正火空气中冷却，这种热处理称正火正火的目的与退火相同，只是温度高于退火，且在空气中冷却。正火工艺：正火的加热温度与钢的化学成分关系很大低碳钢加热温度为Ac3以上100-150℃中碳钢加热温度为Ac3以上50-100℃高碳钢加热温度为Accm以上30-50℃件冷却时不能堆放在一起，应散开放置。却速度较退火快，因此有伪共析组织。正火的应用因此尽可能选用正火。正火有以下几方面的应用：1）普通结构件的最终热处理；正火可以消除铸造或锻造生产中的过热缺陷，细化组织，提高机械性能。2）改善低碳钢和低碳合金钢的切削加工性；硬度在160-230HB的金属，易切削加工，金属硬度高，不但难以加工，而且刀具易磨损，能量耗费也大，硬度过低，加工又易粘刀，使刀具发热和磨损，且加工零件表面光洁度也很差。3）作为中碳结构钢制作的较主要零件的预先热处理；较快，二次渗碳体来不及沿A5）作为这些零件的最终热处理。钢的淬火Ac3或Ac1目的：获得马氏体或下贝氏体，提高钢的强度和硬度。B充分满足各种工具与零件的使用要求。淬火工艺淬火加热温度的选择淬火温度的高低与钢的化学成分有关亚共析钢t＝Ac3+(30～70)℃共析钢，过共析钢t＝Ac1+(30～70)℃亚共析碳钢为什么要加热到Ac3以上完全Ａ化后淬火呢？若加热温度选在Ac1～Ac3之间，组织中有一部分铁素体存在，在随后的淬火冷却中，由于铁素体不发生变化而保留下来Ac3加热时间的选择间很困难，只是给出一个经验公式：t=a*Dt加热时间；a加热系数；D工件有效厚度理想淬火冷却速度加热到A状态的钢，冷却速度必须大于临界冷却速度是才能获得要求的M组织。常用的淬火冷却介质：油、水、盐水、碱水等。淬火方法单液淬火：直冷，简单易操作。双液淬火：先快后慢，降低组织应力。分级淬火：快-恒-快，降低热应力与组织应力。等温淬火：得到B下（工模具、弹簧）。局部淬火：量具等的局部区域。淬火缺陷的防止方法热处理生产中，由于热处理工艺处理不当，常会给工件带来缺陷，如氧化，脱碳，过热，过烧，硬度不足，变形与开裂等。温下，甚至晶界也回会发生氧化。预留足够的加工余量。1）采用合理的锻造与预先热处理；采用合理的热处理工艺；采用正确的操作方法；对于淬火易开裂的部分，如键槽，孔眼等用石棉堵塞。钢的回火AC1所需组织和性能的热处理工艺。回火的目的获得工件所需的组织，降低内应力、提高韧性、稳定尺寸、改善加工性能，通过调整回火温度可获得不同硬度、强度和韧性的力学性能。要的热处理工序。回火温度组织性能应用组织形态150～250℃M'脆性及残余应力表面淬火及ε碳化物高硬度和高耐磨工模具钢，过饱和α-Fe+低。渗碳淬火件350～500℃T'弹性极限和屈服弹性元件极限高F状+FeC细粒状针3500～650℃S'良好的综合机械重要零件性能F多边形＋FeC细粒状3淬火钢回火时组织和性能的变化①马氏体分解（100～350℃）：回火M(低过饱和α＋ε碳化物)②残余奥氏体的分解（200～300℃）：B下③碳化物的转变（250～400℃）：ε碳化物转变为Fe3C④渗碳体的聚集长大和α相再结晶（>400℃）成为粒状Fe3C，600℃后粗化45钢经调质和正火后的性能比较体呈片状，调质钢不仅硬度高，且塑性与韧性也高于正火状态。持淬火后的高硬度及尺寸稳定性，淬火后又可进行时效处理（温度低于低温回火）。补充1：时效处理工艺。室温下进行的时效处理是自然时效；较高温度下进行的时效处理是人工时效。种措施也被称为时效。但这种时效不属於金属热处理工艺。作用是为了消除精密量具或模补充2：钢的淬透性淬透性表示的是钢在淬火时所能得到的淬硬层深度。同样条件下淬火，淬透性好的钢淬硬层较深，淬透性差的钢淬硬层较浅。三、小结：钢的退火与正火钢的淬火钢的回火时效处理与淬透性四、作业：课本习题：15；16；17……………精品资料推荐………………精品资料推荐…………………第七讲 钢的表面热处理§1.3.6钢的热处理课 题：1、表面热处理的目的、分2、常用的表面热处理工艺3、应用表面热处理的典型零件课题形式：讲授、两课时2、讲解常用的表面热处理工艺3、讲解表面热处理的典型零件2、了解常用的表面热处理工艺3、了解表面热处理的典型零件；根据零件特点选择合理的表面热处理方式教学重点：1、掌握表面热处理的目的、分类及应用2、根据零件特点选择合理的表面热处理方式教学难点：1、表面热处理的目的、分类及应用2、根据零件特点选择合理的表面热处理方教 具：多媒体图片、表格教学过程：案例导入：教学内容：1、表面热处理目的：使零件具有“表硬心韧”的性能特点。分类：表面淬火、表面化学热处理2、表面淬火目的：表面与心部的成分一致，组织不一样。一定深度的淬硬层，而心部仍保持原始组织的一种局部淬火方法。分类：火焰加热表面淬火、感应加热表面淬火、激光加热表面淬火应用场合：中碳钢0.4—0.5%）,如40453常用的表面淬火技术21图一121图一淬硬层深度：2—6mm优点：方法简便；无需特殊设备；适用于单件、小批量生产零件；应用：轧钢机齿轮、轧辊；矿ft机械齿轮、轴；……………精品资料推荐………………精品资料推荐…………………PAGEPAGE302感应加热表面淬火装置：如图二图二淬硬层与频率有关：0.2—2mm，高频感应加热图二28m，中频感应加热0.—10KH；>10—15mm，工频感应加热（50HZ）特点：淬火质量好，表层组织细、硬度高、脆性劳动条件差。3、激光加热表面淬火工艺：将高功率密度的激光束照射到工件表面，使表面快速加热到奥氏体区，依靠工件本身热传导迅速自冷而获得一定淬硬层的工艺操作。硬化层：1—2mm应用：汽车、拖拉机汽缸套、汽缸、活塞环、凸轮轴等零件；特点：淬火质量好，组织超细化，硬度高、脆性极小、工件变形小、不需要回火、节约能源、无污染、效率高、便于自动化，但是设备昂贵。4、表面化学热处理目的：表层与心部的成分、组织都不同层以改变工件表层的化学成分和组织，从而达到“表硬心韧”的性能特点。可渗的元素：渗碳、氮、碳氮共渗C\Cr；渗铝、硅(AlSi)；渗硫(S)5、渗碳技术应用场合：常用的材料为低碳钢或者低碳合金钢，如20、25、20CrMnTi分类：气体渗碳法；固体渗碳法常用介质：具有活性碳原子，最常用的气体（煤油、苯、甲醇等高温分解的混合气体CH、C2H4等）过程：吸附过程，即活性碳原子吸附至工件表面；扩散过程，即碳原子向工件里层扩散。温度：在奥氏体区，900—9500C时间：根据渗层深度而定，约10小时左右，后续热处理：渗碳+淬火+低温回火A’；心部为FP或者M（低碳）+F6、典型零件工艺路线的制定、轴类零件（机床主轴）分析工作条件：承受中等交变扭矩载荷、交变弯曲载荷或者是拉压载荷；局部（花键）承受摩擦和磨损。失效形式：疲劳断裂，轴颈处磨损（主要方式；冲击过载断裂等（偶尔发生）性能要求：高的疲劳强度；良好的综合性能；局部高硬度；45（40Cr）回火→精磨→成品；组织：表面为回火马氏体；心部为回火索氏体、齿轮（低碳钢、表面渗碳）齿轮根部承受交变弯曲应力（传递扭矩时失效形式：齿的折断（疲劳断裂和冲击过载断裂；齿表面磨损。性能要求：高的疲劳强度和表面硬度，心部具有足够的塑性韧性。（4）选材：低碳钢（20，25）微观组织：表面回（高碳）+A’（少量）“表硬心部多）+P “心韧”2、了解常用的表面热处理工艺3、了解表面热处理的典型零件；根据零件特点选择合理的表面热处理方式四、作业：第八讲合金钢4合金钢课 题：1.4.1合金钢的分类与编号合金结构钢合金工具钢课题形式：讲授、两课时2、讲解典型合金钢的用途2、掌握典型合金钢的用途3、查阅相关资料2、典型合金钢的用途2、典型合金钢的用途教 具：多媒体图片、表教学方法：多媒体讲解教学过程：案例导入：之前的课题已经研究了钢的热处理工艺方式（提问：有哪些热处理方式？合金钢这类重要材料的知识进行讲解。教学内容：4.11.合金钢的分类合金钢的编号合金结构钢：两位数字（平均含碳量的万倍+(A)后位数字为合金质量分数，低于1.5%不标；1.5%~2.5%为2；2.5%~3.5%为3；……40Cr，38CrMoAlA滚动轴承钢数字的质量分数的千倍另外元素）全是高级优质钢，不A, GCr15；元素表示同合金结构钢合金工具钢时，用一位数字表示碳的含量的千倍；Wc>1%时，不标；其余元同合金结构钢，高速工具钢例外，含碳量不标） 例Cr12MoV；9SiCr5)不锈钢与耐热钢：Wc<0.03%00+其他元素；Wc在0.03%~0.080+其他元0Cr19Ni9参考：碳素钢的编号合金结构钢低合金高强度合金钢合金调质钢（回火S/淬透性低、中、高）ddS)(60Si2Mn60Si2CrVA、50CrVA)(GCr9、GCr15)低合金高强度合金钢特点：以加Mn为主，合金总含量在3性好，良好的焊接工艺性，较好的耐腐蚀性和低的冷脆性转变温度。0.16%—0.20Q295;Q345;Q390;Q420;Q460.热轧、正火，组织为F+P（少）CrNi强化F;VNbTi细化F;合金元素使共析点S增加C化物形成元素（VNbTi）及N化物形成元素A，使细小化合物从固溶体中析出，产生弥散强化作用。合金渗碳钢和内燃机里的凸轮轴、活塞销等。的韧性。渗碳前：含碳量0.10%—0.25CrNi、Mn、B.Ni的效果最好。为了细化晶粒，加入Ti、V、Mo，形成的碳化物高温渗碳时不溶解有效遏制渗碳时的过热现象。M+残余少硬度可达58—64HRC，心部组织与钢的淬透性及零件的截面有关：全部淬透时，为M40-48HRC;未淬透，为P+F或低回M+F25-40HRC淬透性分为：低、中、高合金调质钢用途：重要零件，机床主轴、汽车底盘的半轴、柴油机连杆螺栓等。0.25—0.50（中碳钢【为什么？】过低不易淬硬，回火达不到所需要的强度；过高，则零件韧性较差主加元素:CrNiMnSiB，以增加淬透性、强化F;MoW500-65S回4.合金弹簧钢工作条件：冲击、振动、周期性扭转、弯曲等交变应力，不允许有塑性变形。0.5%—0.7%Si、Mn，提高钢的淬透性和强化F.尺寸不同：热成形弹簧钢与冷成形弹簧钢。d大、中回35500、喷丸处理、强化表面、回屈】d小、铅浴或盐浴中等温度冷却50—55、S200-30060Si2Mn、60Si2CrVA、50CrVA滚动轴承钢构件高碳低铬钢，0.95%—1.15（耐磨性。铬的作用是提高淬透性，使组织均匀，增强回火稳定性。含S/P很少。S回+均匀分布的细小碳化物+A（少61—65HRC。精密场合，可淬火后立刻要冷处理（-60-8，减少残余A，再进行低回+磨削加工，最后稳定化处理（在10-20h）GCr9、GCr15、GCr15-SiMn提问1：查阅以下牌号钢的主要用途：Q345；20Cr；20CrMn；20Cr2Ni4；45；40Cr；38CrMoAlA;GCr15合金工具钢合金刃具钢用途：制造各种切削刀具的钢（1）低合金刀具钢性能要求：高硬度、高耐磨性、高的红硬性、一定的塑性和韧性0.75—1.45%。加入Si、Cr、Mn提高淬透性；回火稳定性；红硬性。W形成特殊碳化物，不溶于A，使得A保持细小，细化晶粒。+A、CrWMn9SiCr、Cr2、Cr12MoV2)高速钢红硬性高达600度，可以高速切削。含有较高的碳和大量形成碳化物的元素WMo、CrCo0.7-1.6%.合金元素含量大于10只能高温轧制，反复锻造将共晶碳化物击碎。等温球化退火消除残余应力。（在830—880度保温，快冷到720-760度保温。淬火方法：油淬空冷的双介质或马氏M+20%-25%的AM+较多粒状碳化物+少量的A;三类：WW-Mo2.合金模具钢用途：制造各种模具的钢性能：高硬度、高耐磨性、一定的韧性和塑性1)冷作模具钢室温组织：回火马氏体典型钢号：CrWMn、9Mn2V、Cr2、9SiCr9Cr2、Cr122)热作模具钢分类：热锻模具钢、压铸模钢室温组织：回火屈氏体、铬系热作模具【、3Cr2W8V3.合金量具钢用途：制造游标卡尺、千分尺、量块、塞规性能：较高硬度、较高耐磨性、足够韧性、尺寸稳定室温组织：回火马氏体典型钢号：CrWMn、9Mn2V、GCr15特殊性能钢不锈钢用途：在腐蚀介质下使用的钢防锈原理：Cr>11.7%,使得Cr室温只有均匀单项组织，减少原电池形成的可能性典型牌号：1Cr13、2Cr13、3Cr13、7Cr17、1Cr17、0Cr19Ni9耐热钢用途高温环境下使用的钢性能：高温抗氧化性和热强性时，会缓慢地发生塑性变形，且随时间的延长而增大，最后导致金属破坏的现象典型牌号：15CrMo4Cr9Si2、0Cr18Ni11Ti耐磨钢使用场合：冲击和磨损条件下使用的高锰钢使用形态：铸造成形后【单相A水韧处理：将高锰钢铸件加热到1000~1100°C，使碳化物全部溶解到A中，然后水中急冷，获得均匀、单一的过饱和A典型型号：ZGMn13-1三、小结：合金钢的分类、编号、性能与用途四、作业：课本习题：20、21、22、23、24课 铝及铝合金概述2、铜及铜合金概述3、滑动轴承合金概述课题形式：讲授、两课时

第九讲有色金属§1.5有色金属教学目的：1、讲解常见有色金属材料的分类、性能及应用教学要求：1、了解常见有色金属材料的分类、性能及应用2、查阅相关机械工程资料能力2教学难点、铝及铝合金的分类、性能及应教 具：多媒体图片、表格教学过程：案例导入：之前的章节已经对铁碳合金及合金钢等主要工程材料的力学性能及提高力学性能的方样的性能及应用呢？教学内容：铝及铝合金铝及其合金是航空工业中的主要结构材料，是有色金属中应用最广泛的结构材料。小，具有优良的加工工艺性能、电导性、热导性和耐大气腐蚀能力。工业纯铝是WAl=99.00～99.80%的纯铝，主要用来制作电线、电缆、散热片、配置合金等。其牌号用A1**.*表示。最后三位数字表示铝的最低百分含量，如A199.6。铝合金定义：加入Si、Cu、MgZn、Mn强化的铝合金和能热处理强化的铝合金。硬铝合金 （能热处理强化）超硬铝合金（能热处理强化）锻铝合金 （能热处理强化）Al-Cu系合金Al-Si系合金（变质处理）铝合金（硬铝合金 （能热处理强化）超硬铝合金（能热处理强化）锻铝合金 （能热处理强化）Al-Cu系合金Al-Si系合金（变质处理）铝合金（工艺）防锈铝合金（冷变形方法）变形铝合金铸造铝合金Al-Mg系合金Al-Zn系合金铸造铝合金Al-Mg系合金Al-Zn系合金变形铝合金牌号：采用四位字符牌号，铝合金的牌号用2×××～8×××为原始合金，－Y5A0。例：ZL102。固溶处理和时效。固溶热处理（俗称淬火：将合金加热到单相α饱和α固溶体组织。降低的现象。铝合金经固溶处理后，强度和硬度不会明显升高，塑性会显著提高。但这种组织是不稳定的，经时效处理，强度和硬度显著升高，塑性下降。（5） 1.5.11.5.2铜及铜合金工业纯铜10838.96g/cm3，面心立方晶格、无同素异晶转变，良热材料及配置合金。工业纯铜的代号用“T”加顺序号表示，共有T1、T2、T3、T4四个牌号。序号越大，纯度越低。铜合金特殊黄铜青铜（Cu-Sn）锡青铜黄铜（Cu-Zn特殊黄铜青铜（Cu-Sn）锡青铜黄铜（Cu-Zn）普通黄铜铜合金无锡青铜白铜（Cu-Ni）黄铜：无锡青铜白铜（Cu-Ni）+数字”表示。如H68。单相黄铜H68，有较高的强度，冷、热变形能H62行热变形加工，广泛用于制作热轧、热压零件或由棒材经机加工制造各种零件。用“H。青铜：Wsn＝3％－14％，其中压力加工锡青铜Wsn＜7%。锡青铜的耐磨性好、无磁性和冷脆现象，可用于制作轴承、密性要求不高，耐磨、耐蚀的零件。较高的摩擦零件。铍青铜用于弹性元件及钟表、仪器的零件，电焊机电机等1．5．4滑动轴承合金用途：制造滑动轴承中的轴瓦及内衬的合金。性能和组织特点：要求：较高的抗压强度和疲劳强度；摩擦系数小、表面能储存润滑油，耐磨性好；良好的抗蚀性、热导性和较小的膨胀系数；良好的磨合性；加工性能好，原料来源广，价格便宜。料为锡基或铅基轴承合金（巴士合金；硬基体上分布软质点常用材料为铜基及铝基轴承合金。常见轴承合金：ZSnSb11Cu6ZPbSb16Cu2铜基轴承合金：铅青铜（ZCuPb3、锡青铜（ZCuSn10Pb。铅青铜具有高的疲劳强及承受较大的固定载荷。如电动机、泵、金属切削机床的轴承。小结性好、疲劳强度高和耐腐蚀性好等优点。小结1、铝及铝合金的分类、性能及应用2、铜及铜合金的分类、性能及应用3、滑动轴承合金的分类、性能及应用四、布置作业习题：26四、布置作业习题：26补充题2、铜合金的分类及主要应用？3、常见滑动轴承合金材料有哪些？课 题：1、粉末合金材料2、陶瓷材料3、塑料、橡胶材料4、复合材料课题形式：讲授、两课时

第十讲其他材料§1.6其他材料教学目的：1、讲解常见非金属材料的分类、性能及应用教学要求：1、了解常见非金属材料的分类、性能及应用2、查阅相关机械工程资料能力教学重点：1、冶金材料的分类、性能及应用2、复合材料的分类、性能及应用教学难点：1、冶金材料的分类、性能及应教 具：多媒体图片、表格教学过程：案例导入：的性能及应用呢？教学内容：粉末冶金材料（或金属粉末与非金属粉末的混合物工艺流程：混粉-成型-烧结-热处理-再压-后续加工-包装1.硬质合金以高硬度难熔金属的碳化物TiC)微米级粉末为主要成分，以钴、钼Mo）为粘结剂，在真空炉或氢气还原炉中烧结而成的粉末冶金制品。具有：硬度高8693HR，相当于6～81HR；热硬性好（可达90～100℃，保持60HRC；耐磨性好。硬质合金刀具比高速钢切削速度高47倍，刀具寿命高5～80倍。制造模具、量具，寿命比合金工具钢高20～15050HRC钨钴类硬质合金主要成分是碳化钨（WC）和粘结剂钴（Co。其牌号是由“YG”（“硬、钴”两字汉语拼音字首）和平均含钴量的百分数组成。例如，YG8，表示平均WCo＝8％，其余为碳化钨的钨钴类硬质合金。钨钛钴类硬质合金Ti及钴。其牌号由“YT（“钛”两字汉语拼音字首其余为碳化钨和钴含量的钨钛钴类硬质合金。（3）钨钛钽（铌）类硬质合金主要成分是碳化钨、碳化钛、碳化钽（或碳化铌）“YW（“YW1。粉末冶金减摩材料又称烧结减摩材料。通过在材料孔隙中浸润滑油或在材料成分中加广泛用于制造轴承、支承衬套或作端面密封等。30％～60％的体积孔隙度，孔径1～100陶瓷材料陶瓷是以天然硅酸盐或人工合成的无机化合物为原料金属的无机化合物构成的多晶固体材料。1）陶瓷的分类1、按使用原料分2、按用途不同分分为日用陶瓷和工业陶瓷。工业陶瓷又分为工程结构陶瓷和功能陶瓷。2）陶瓷的性能a）强度低、脆性大。b）热震性能比较差。c）.化学性能陶瓷的组织结构非常稳定，具有很好的耐腐蚀能力。d）.电性能具有较好的绝缘性能。3）常用的陶瓷材料普通瓷、氧化铝陶瓷、碳化物陶瓷、氮化硅陶瓷等。以氧化铝陶瓷为例，说明陶瓷的牌号及应用。普通型氧化铝陶瓷系按Al2O399959085其余参阅P801.6.21、塑料机械工程中用的高分子材料主要是各种人工合成有机高分子化合物。塑料是以树脂为主要组分，加入一些能改善使用性能和工艺性能的添加剂而制成的一种高分子材料。塑料的分类按树脂在加热和冷却时所表现的性能分热塑性塑料和热固性塑料按使用范围分通用塑料、工程塑料和耐高温塑料塑料的组成通常所用的塑料并不是一种纯物质，它是由许多材料配制而成的。其中高分子聚合物(或称合成树脂)是塑料的主要成分，此外，为了改进塑料的性能，还要在聚合物中添加各种辅助材料，如填料、增塑剂、润滑剂、稳定剂、着色剂等，才能成为性能良好的塑料。塑料的性能特点a）.质轻、比强度高b）.化学稳定性好c）d）.优良的减摩性、耐磨性和自润滑性e）.消声、减震性好f）.成形加工性好、方法简单、成本低、生产率高塑料的强度、硬度不及金属材料高，耐热性和热导性差、膨胀变形大、蠕变大、易老化。常见工程塑料聚乙烯P(PVCPS、聚丙烯PABS塑料、聚酰胺PA聚甲醛PO、聚碳酸酯P、有机玻璃、聚四氟乙烯、酚醛塑料、环氧塑料2、橡胶密封材料、减震防震材料和传动材料。组成：生胶和橡胶配合剂（着色剂）分类：橡胶分为天然橡胶和合成橡胶。色的汁液，称为胶乳，胶乳经凝聚、洗涤、成型、干燥即得天然橡胶。合成橡胶是由人工合成方法而制得的，采用不同的原料（单体）可以合成出不同天然橡胶，其中产量最大的是丁苯橡胶。（SBS。还具有较好的耐老化性能。顺丁橡胶绝大部分用于生产轮胎，少部分用于制造耐寒制品、缓冲材料以及胶带、胶鞋等。顺丁橡胶的缺点是抗撕裂性能较差，抗湿滑性能不好。有较强的耐燃性和优异的抗延燃性，其化学稳定性较高，耐水性良好。缺点是电绝缘性能，耐寒性能较差。氯丁橡胶用途广泛，如用来制作运输皮带和传动带，电线、电缆的包皮材料，制造耐油胶管、垫圈以及耐化学腐蚀的设备衬里。复合材料它不仅保留了组成材料各自的优点，而且还具有单一材料所没有的优异性能。组分有基体材料和增强体。分类：按性能划分为结构复合材料和功能复合材料等。按基体材料划分为非金属基体和金属基体两类。按复合形式划分为纤维增强复合材料、叠层或夹层复合材料、颗粒复合材料等。常见复合材料纤维增强复合材料a）.i.

玻璃纤维树脂复合材料（玻璃钢）热塑性玻璃钢由20%-40%的玻璃纤维和80%-60%的基体材料（尼龙、聚烯烃类、聚苯乙烯等热塑性树脂）组成。高强度、高冲击韧性、良好的低温性能、低热膨胀系数。轴承、齿轮、仪表盘、壳体。ii. 热固性玻璃钢60%-7040%-30%的基体材料（环氧树脂、酚醛树脂组成。密度小、强度高（超过一般的高强度钢、铝合金、钛合金、耐磨性、绝缘性、绝热性好、低吸水性，易加工成型。但耐热性差30C以下。各种机器的护罩、复杂壳体。碳纤维、聚酯、酚醛、环氧、聚四氟乙烯等。性能优于玻璃钢。运动器材、航空航天、机械制造、汽车工业及化工。b）. 碳纤维、聚酯、酚醛、环氧、聚四氟乙烯等。性能优于玻璃钢。运动器材、航空航天、机械制造、汽车工业及化工。c）. 硼纤维、环氧、聚酰亚胺等。高弹性模量，耐热性良好。缺点各项异性，成本太高。航硼纤维、环氧、聚酰亚胺等。高弹性模量，耐热性良好。缺点各项异性，成本太高。航空航天、军事d）. 碳化硅与环氧树脂。抗拉强度接近碳纤维-环氧树脂复查材料。航空航天工业。碳化硅与环氧树脂。抗拉强度接近碳纤维-环氧树脂复查材料。航空航天工业。防弹衣、飞机机身、雷达天线罩、轻型舰船。纤维增强陶瓷基复合材料避免陶瓷的脆性。碳纤维-Si3N4复合材料飞机发动机叶片颗粒增强复合材料高速切削刀具，高温耐磨材料叠层或夹层材料由两层或两层以上的不同材料热压胶合而成，目的在于充分利用各组成部分的最佳性能。如，耐磨、耐腐蚀、隔热隔音等材料。蜂窝夹层材料。由两层或两层以上的不同材料热压胶合而成，目的在于充分利用各组成部分的最佳性能。如，耐磨、耐腐蚀、隔热隔音等材料。蜂窝夹层材料。五、小结学习了以下常见的其他材料：粉末冶金材料b)b)c)陶瓷材料塑料、橡胶材料d) 复合材料四、布置作业习题：27、28四、布置作业习题：27、28第十一讲铸造工艺概论2.1概论；2.2合金的铸造性课 题：1、铸造生产的特点及铸造工艺流程2、合金的铸造性能课题形式：讲授、四课时教学目的与要求：1、掌握铸造生产的特点及铸造工艺流程2、理解合金的铸造性能教学重点：1、合金的铸造性能教学难点、合金的铸造性教 具：多媒体图片教学过程：案例导入：节开始将对铸造工艺概论基础知识进行讲解。课堂内容：概论铸造定义：所谓金属液态成型，即铸造，是将液态金属借助外力充填到型腔中凝固冷却而获得所需形状和尺寸的毛坯或零件的工艺。用图片和动画展示一般的砂型铸造过程。铸造工艺特点：限制；壁厚1mm到1m，质量零点几克到数百吨（三峡的水轮机叶轮重达430。可复杂成形。适合形状复杂，尤其是有复杂内腔的毛坯或零件。7515-30%但也存在一些不足，如组织缺陷，力学性能偏低，质量不稳定，工作环境较差。产生，导致铸件力学性能，特别是冲击性能较低（发展了铸锻联合工艺）污染环境。铸造（特种铸造工艺）合金的铸造性能铸造性：指在铸造生产过程中合金铸造成形的难易程度。主要衡量指标：合金的充型能力、收缩性影响因素：合金的化学元素、工艺因素合金的充型能力定义：熔融金属充满型腔，形成轮廓清晰、形状完整的铸件的能力。影响因素：1.合金的流动性（化学成分）2.外界条件（铸型条件、浇注条件、铸件结构）合金的流动性流动性定义：液态合金充满型腔，形成轮廓清晰，形状和尺寸符合要求的优质铸件的能力流动性好，易于充满型腔，有利于气体和非金属夹杂物上浮和对铸件进行补缩影响因素：化学成分衡量方法：测量螺旋形流动试样的长度实验愈长，合金的流动性愈好！影响合金流动性的材料因素：合金的流动性主要取决于它本身的化学成分。钢铁的流动性，可以从Fe-C合金相图判别。液相线与固相线的水平距离和垂直距离。距离越大，流动性越差。合金的化学成分决定了凝固模式凝固过程：液相——凝固区——固相区凝固区宽度分：逐层凝固、中间凝固、糊状凝固凝固方式对流动性影响钢。流动阻力小，填充能力强。糊状凝固：结晶温度范围大的合金。锡青铜、球墨铸铁及高碳钢。流动阻力大，填充能力差，容易产生铸造缺陷。2.外界条件对充型能力的影响1)铸型条件（水分多，排气困难，越差）（浇注温度；充型压力；浇注速度）铸件结构（壁厚小、结构复杂、大水平面等都差）重点分析一下，浇注条件中浇注温度对充型能力的影响：浇注温度指的是浇注时熔融合金的温度，一般要求比它的液相线温度高，即存在过吸气，过收缩，粘砂，胀砂等不良后果。所以，每种合金有自己的合理浇注温度范围。1520—16201230—1450680—780℃薄壁复杂取上限；厚大的取下限合金的收缩性定义：铸件在冷却过程中，其体积和尺寸缩小的现象。指标：体收缩率（液体到常温的体积改变量；线收缩（在固态时，从高温到常温的线性尺寸改变量）收缩过程：收缩过程对铸件的性能的影响们是铸件产生缩孔、缩松缺陷的基本原因。合金的固态收缩表现为铸件尺寸的缩小，通常用线收缩率来表示。固态收缩是铸件产生应力、裂纹和变形等缺陷的主要原因。影响收缩的因素,Wc、Si增加收缩率越小50°C150°C铸件结构与铸型条件：受阻收缩。壁厚不同，冷却速度不一致；铸型和型腔对收缩的机械阻力。阻力越大，收缩越小。收缩对铸件质量的影响12铸件中的缩孔与缩松由液态收缩和凝固收缩造成1．缩孔与缩松的形成（1）缩孔产生的根本原因：合金的液体收缩和凝固收缩远大于固态收缩值。形成条件：恒温或温差变化很小结晶，逐层凝固（2）缩松缩松的分布面积比缩孔大得多。产生的根本原因：与缩孔一样部位：整个铸件断面上，轴线区域、热节处、冒口根部和内浇口附近，也常分布在集中缩孔的下方防止铸件产生缩孔、缩松的措施1、定向凝固（顺序凝固：冒口与冷铁件缺点：温差大、热应力大、容易引起裂纹2、同时凝固：冷铁应用范围：收缩小的合金铸件，如灰口铸铁缺点：心部容易出现缩松2铸件的铸造应力、变形和裂纹铸造应力：铸件的固态收缩受到阻碍而引起的应力。机械应力：铸件收缩受到铸型、型芯或浇冒口的阻碍而引起的应力。热应力：因铸件壁厚不均匀，结构复杂，使各部分冷却收缩不一致。薄壁冷速快，压应力，伸长或外凸厚壁冷速慢，拉应力，压缩或内凹铸件的裂纹：残余压力超过强度极限。冷裂和热裂。减小和消除铸造应力的方法采用同时凝固方式在工艺上采取措施减少铸造应力，如改善型芯砂的退让性、合理设置浇、冒口。构。减小机械阻碍；去应力退火。铸造生产的常见缺陷根据缺陷，找出产生缺陷的主要原因，改善铸造质量。形状类缺陷、孔洞类缺陷、夹杂类缺陷、裂纹缺陷、表面缺陷等。课堂小结：讲解了铸造生产的特点及铸造工艺流程与合金的铸造性能概述常见缺陷现象及消除方法。课后作业：2-3、2-4、2-5、2-6课 题：1、常见铸造生产方课题形式：讲授、两课时

第十二讲铸造方法铸造生产方法教学目的与要求：1、掌握常见铸造生产方法教学重点：1、常见铸造生产方法教学难点、常见铸造生产方教 具：多媒体图片教学过程：案例导入：造方法，进行讲解。教学内容：根据铸型的方法不同，铸造方法分为砂型铸造和金属铸造。砂型铸造12、造型材料：型（芯）砂、涂料等。对型（芯）砂的性能要求：①可塑性：主要与粘土含量有关。要与原砂、粘接剂、紧实程度、砂粒粗细及其均匀性、水分等有关。③耐火性：型砂不软化、不烧结、不粘在金属表面的性能。主要与原砂的成分、形状和粒度有关。④透气性：允许气体透过的能力。砂粒粗大均匀，粘土少，水分适当透气性好。附加物（加锯末、木屑，可提高退让性。造型材料：涂料：刷在砂型、型芯表面、防粘沙。3、各种砂型造型方法4、机器造型基本原理：填砂、紧砂、压实、起模等实现机械化。工艺特点：模板两箱造型。模样分做在模板两面。砂箱、模板、造型设备都是专用的。分类：震击造型、压实造型、射砂造型、抛砂造型。震击造型：靠震击作用力将型砂紧实。特点是靠近模底板紧实程度高。压实造型：靠压头的压力紧实型砂。特点是越接近模底板，紧实程度越差。射砂造型：生产率高，应用广。抛砂造型：生产率高，紧实均匀。特种铸造1、熔模铸造：采用易熔材料制成模样来生产铸件的工艺方法。又称为“精密铸造”、“失蜡铸造”、“消失模铸造”工艺过程：母模→压型→蜡模→蜡模组装→结壳→脱蜡→焙烧→填砂造型→浇注→落砂清理及检验。工艺特点①铸件精度高（尺寸IT11-1、表面质量好Ra2.5-3.。②可作形状复杂的铸件。最小壁厚可达0.3mm，最小孔径0.5mm。③适应各种合金的铸造，结壳材料耐火度高，可浇注高熔点合金及难切削合金（高锰钢、耐热合金等。④生产批量不受限制，既可成批生产，又可单件生产。⑤原料价贵，工艺复杂，周期长，成本高，铸件尺寸、重量受限，最大不超过25Kg。⑥适用范围a）高熔点合金精密铸件的成批、大量生产（）小零件。2、金属型铸造定义：用金属（铸铁或钢）铸型生产铸件的方法。分类：按分型方式，可分为整体式、水平式、垂直式和复合式。（2）工艺特点：金属材料导热速度快、无退让性、透气性，耐火性差等金属型铸造的工艺措施：与铸型的温差，提高铸型寿命0.3-0.4mm，保护铸型、调节冷速、方便出型。分型面上做出通气槽和出气孔。金属型铸造的特点和应用：①尺寸精度高、表面质量好，节约金属。②组织致密，力性好③实现“一型多铸”，生产率高，成本低，条件好，便于机械化和自动化。④铸型制造周期长、成本高、工艺参数要求严格，易出现大量同一缺陷的废品。应用：大批量生产形状简单的有色金属铸件。黑金属铸件只限于形状简单的中、小型铸件。3、压力铸造30-70MPa0.05-0.25s。需专用设备——压铸机。工艺过程：合型→压射→开型→顶出铸件压铸的特点和适用范围：1）压铸件强度、硬度较高，力学性能好。可压铸出形状复杂的薄壁件，镶嵌件，最小壁厚0.4mm。生产率高，条件好。设备投资高，铸型制造周期长。适用范围：大批量的有色金属铸件，缸体、齿轮、箱体、支架等。4获得铸件的方法。需专用设备：离心铸造机。分立式和卧式。立式：铸型绕垂直轴旋转，用于生产圆环铸件；卧式：铸型绕水平轴旋转，用于生产管类和套类铸件。离心铸造的特点和适用范围:①铸件组织致密，极少有缩孔、缩松、气孔、夹渣等缺陷；②铸造圆筒形铸件时，可节省型芯和浇注系统，省工省料，降低成本；③便于制造双金属铸件，如轧辊、钢套、镶铜衬、滑动轴承等。④合金充型能力得到了提高，可以浇注流动性较差的合金铸件和薄壁铸件，⑤离心铸造内表面粗糙，尺寸不易控制，需增加加工余量且不适宜易偏析合金。课堂小结：常见的铸造方法，砂型铸造和特种铸造。课后作业：2-7第十三讲铸造工艺设计铸造工艺设课 题：1、浇注位置和分型面的选择2、主要工艺参数3、浇注系统4课题形式：讲授、四课时教学目的与要求：1、掌握浇注位置和分型面的选择方法2、掌握确定主要工艺参数的方法3、掌握浇注系统的组成4、理解铸造工艺图的绘制方法教学重点与难点：1、掌握浇注位置和分型面的选择方法2、掌握确定主要工艺参数的方法3、掌握浇注系统的组成4、理解铸造工艺图的绘制方教 具：多媒体图片教学过程：案例导入：铸造生产要实现优质、高产、低成本、少污染，必须根据铸造件的结构特点、技术要求、生产批次、生产条件等进行铸造工艺设计，并绘制出铸造工艺图。教学内容：铸造工艺设计包括：选择铸造方法或造型方法铸件的浇注位置和分型面位置，型芯和芯头结构；加工余量、收缩率和拔模斜度等工艺参数；浇注系统、冒口和冷铁的布置等；将所确定的工艺方案用文字和铸造工艺符号在零件图上表示出来浇注位置及分形面的选择可采用：立浇、卧浇、斜浇等浇注位置。分型面：指两半铸型（上、下型）或多个铸型（多箱造型）相互接触、配合的表面。铸件的造型位置由分型面决定，而铸件的浇注位置与造型位置通常是一致的。浇注位置和分型面对铸件质量及铸造工艺都有很大影响。选择原则：着眼于控制铸件的凝固顺序估计到铸件发生缺陷的可能浇注位置的选择原则：边参照图片，边讲解铸件的重要加工面或主要工作面应朝下或位于侧面，避免砂眼、气孔和夹渣朝下。铸件的大平面应朝下，减少辐射防开裂夹渣。铸型的上表面除了容易产生砂眼、气孔、夹渣外，大平面还常产生夹砂缺陷，如图4-2a所面朝下，也有利于排气、减小金属液对铸型的冲刷力。为防止铸件薄壁部分产生浇不足或冷隔缺陷接安置冒口，使之实现自下而上的定向凝固芯子数力求少，砂垛代芯省又好。分型面的选择原则分型面是指两半铸型相互接触的表面。除了消失模铸造外，都要选择分型面。一般说来，分型面在确定浇注位置后再选择。便于起模，使造型工艺简化。1）2）分型面应尽量平直3)避免活块和型芯4）尽量减少分型面，并尽量做到只有一个分型面缝和毛刺，提高铸件精度。抓住主要矛盾、全面考虑位置要求的前提下考虑造型工艺的简化。多地考虑铸件的浇注位置。机床立柱、曲轴等圆周面质量要求很高、又需沿轴线分型的铸件，在批量生产中有时采用“平作立浇”法，此时，采用专用砂箱，先按轴线分型来造型、下芯，合箱之后，将铸型翻转90度，竖立后进行浇注。1、机加工余量和最小铸孔与铸件大小、合金种类、铸造方法、加工面位置等有关。有色金属：表面光洁，加工余量少。生产条件：大批量生产，机器造型，加工余量少；小批量生产，手工造型，余量大。d＜30mm，铸钢d＜60mm，一般不铸出。确定加工余量，需要先确定铸件的尺寸公差等级和加工余量等级。根据GB/T11350-1989的规定，铸件尺寸公差CT16MABCEFHJ92、起模斜度主要取决于起模高度、造型方法、模样材料。3、收缩率与铸件尺寸、合金种类有关。4、铸造圆角3、收缩率与铸件尺寸、合金种类有关。4、铸造圆角主要是为了减少应力集中，防止冲砂、裂纹等缺陷一1/1/5R3-5mm。5、型芯头起定位、支撑型芯及排气的作用芯头设计主要确定：长度、斜度、间隙。2.4.3确定浇注系统金属液体流入铸型型腔的通道。2.4.4绘制铸造工艺图符号见表118.例题：以联轴器为例，说明铸造工艺设计步骤。联轴器零件图如图。材料HT200，小批生产，砂型铸造，手工造型。分析生产性质浇注位置和分型面确定加工余量6-7得尺寸公差等级为CT6-9得加工余量等级为MA-H。φ200mm大端面是顶面，按规定顶面和孔的加工余量等级应降一级，故降为MA-J级，查表6-10得余量为8.5mm。台阶面按MA-H查表得余量7mm。φ200mm外圆面按MA-H7mmφ120mm小端面、外圆面按MA-H查得余量5.5mm。φ60mm80mmMA-J5.5mm。确定起模斜度因全部加工采用增厚法两处平行于起模方向的侧壁高度均为406-11al.0。考虑起模斜度和余量，上端分别增加87mm6.55.5mm。6-121%。铸造圆角：按经验一般中小件圆角为3-5mm，取R4mm；R2。浇注系统设计（略）课堂小结：铸造工艺设计，包括1、浇注位置和分型面的选择、2、主要工艺参数、3、浇注系统、4、铸造工艺图的绘制课后作业：2-8、2-9、2-10第十四讲铸件结构工艺性铸件结构工艺课 题：1、铸造性对铸造结构的要求2、铸造工艺对铸造结构的要求课题形式：讲授、两课时、讲解铸造性对铸造结构的要求2、理解铸造性对铸造结构的要求2、理解铸造工艺对铸造结构的要求教学重点与难点：1、讲解铸造性对铸造结构的要求2、讲解铸造工艺对铸造结构的要教 具：多媒体图片教学过程：案例导入：能保证铸件质量，满足使用要求，而且工艺简单，生产效率高，成本低。二、教学内容：、铸造性对铸造结构的要求壁厚要合理（不能过小、不能过大）最小壁厚：由于铸造合金流动性的限制，若壁厚过小，则会产生浇不到、冷隔等缺陷。影响因素：材料化学成分、铸件尺寸、浇注工艺方式缩孔、缩松缺陷。提高铸件强度方式：加强筋或合理的截面结构（丁字形、工字形、槽形）最大壁厚约为最小壁厚的三倍壁厚要均匀容易产生热应力和裂纹。厚的壁改为筋结构。内壁应薄于外壁原因：内壁和肋板，散热条件较差。内、外壁厚差值为10%-30%壁连接要合理原因：减少热节，防止缩孔，减少应力，防止裂纹方法：倒铸造圆角；逐步过渡；肋或壁的连接避免十字交叉和锐角连接避免铸件收缩受阻原因：受阻，则容易造成铸造应力会超过材料的抗拉强度而产生裂纹。方法：轮辐数，变偶为奇；弯曲轮辐；防止铸件翘曲变形细长形或平板类铸件，易翘曲变形。方法：改不对称为对称（改TU型为工型、字型；采用加强筋，提高刚度铸造工艺对铸件结构的要求1.铸件外形力求简单尽量简化外形，减少分型面铸件内腔设计内腔采用型芯来形成。尽量少用型芯。零件内腔在一定条件下可用砂型来形成。内腔靠自带砂芯来形成。要使用自带砂芯，内腔必须具备二个条件，一是开口式的（内凹，二是开口直径D大于高度。内腔设计力求不用或节省砂芯。砂芯的安放、排气和铸件清理（成铸件壁厚达不到要求。使铸件出现气孔。此外，还必须便于在铸件清理时取出芯砂。铸件的结构斜度结构斜度：指设计人员在设计零件时在垂直于分型面的非加工表而上给出的斜度。起模斜度：为了便于起模，在平行于模样或芯盒起模方向的侧壁上的斜度。课堂小结;以下原则要在熟记同时不断深化理解，力求能应用于工程实践之中。一、结构应使工艺简化具体对铸件而言：简化外形，分形少；凸肋设计避活块二、结构力求避免缺陷壁厚过厚过薄不合理，添筋设肋降壁厚，细化组织省金属，减少热节防缺陷。铸件壁厚求均匀， 减少应力避缺陷。正确连接铸件壁， 拐弯之处大弧渡，厚薄不同缓慢过，过渡结构代锐角。避免较大水平面，适当倾斜易成形、2-122-13、2-14课 题：1、锻压工艺概2、铸造工艺基础课题形式：讲授、两课时

第十五讲锻压工艺基础概述3.2、讲解锻压工艺概述（生产特点、适用范围、发展趋势）2、讲解铸造工艺基础（塑性变形过程、组织性能变化、锻造性、了解锻压工艺概述（生产特点、适用范围、发展趋势）2、掌握铸造工艺基础（塑性变形过程、组织性能变化、锻造性）教学重点与难点、铸造工艺基础（塑性变形过程、组织性能变化、锻造性教 具：多媒体图片教学方法：多媒体讲解教学过程：一、案例导入：或零件毛坯的方法，即锻压法。二、教学内容：概述锻造生产的特点冲压总称。锻压包括轧制、挤压、拉拨、自由锻造、模型锻造、冲压等加工方法，其典型工序实例如图所示。锻造件特点：晶粒细化、组织致密；具有连贯的锻造流线，力学性能好优点：（1）能改善金属内部组织，提高金属的力学性能。（2）节省加工工时。（3甚至几十倍以上。缺点：（1）不能获得形状很复杂的制件,其制件的尺寸精度、形状精度和表面质量还不够高；（2）加工设备比较昂贵,制件的成本比铸件高。锻造生产的适用范围锻压加工是以金属的塑性变形为基础的,各种钢和大多数非铁金属及其合金都具有不同程度的塑性,因此它们可在冷态或热态下进行锻压加工,而脆性材料(如灰铸铁、铸造铜合金、铸造铝合金等)则不能进行锻压加工。应用范围广，几乎所有运动的重大受力构件新材料的方面计算机技术在锻压技术中的应用如何制造出性能