《工程材料及成型技術(shù)》教案

教案

2007~2008學(xué)年第1學(xué)期

學(xué)院、系室機(jī)械工程系

課程名稱材料與成型技術(shù)

專業(yè)、年級(jí)、班級(jí)工業(yè)工程06級(jí)

主講教師莊哲峰

福建農(nóng)林大學(xué)

教案編寫說(shuō)明

教案又稱課時(shí)授課計(jì)劃,是任課教師的教學(xué)實(shí)施方案。任課教師應(yīng)遵循專業(yè)教學(xué)計(jì)劃制

訂的培養(yǎng)目標(biāo)，以教學(xué)大綱為依據(jù)，在熟悉教材、了解學(xué)生的基礎(chǔ)上，結(jié)合教學(xué)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，

提前編寫設(shè)計(jì)好每門課程每個(gè)章、節(jié)或主題的全部教學(xué)活動(dòng)。教案可以按每堂課（指同一主

題連續(xù)1~4節(jié)課）設(shè)計(jì)編寫。教案編寫說(shuō)明如下：

1、編號(hào)：按施教的順序標(biāo)明序號(hào)。

2、教學(xué)課型表示所授課程的類型，請(qǐng)?jiān)诶碚撜n、實(shí)驗(yàn)課、習(xí)題課、實(shí)踐課及其它欄內(nèi)選擇

打“√”。

3、題目：標(biāo)明章、節(jié)或主題。

4、教學(xué)內(nèi)容：是授課的核心。將授課的內(nèi)容按邏輯層次，有序設(shè)計(jì)編排，必要時(shí)標(biāo)以“*”、

“#”“”符號(hào)分別表示重點(diǎn)、難點(diǎn)或疑點(diǎn)。

5、教學(xué)方式、手段既教學(xué)方法，如講授、討論、示教、指導(dǎo)等。教學(xué)媒介指教科書、板書、

多媒體、模型、標(biāo)本、掛圖、音像等教學(xué)工具。

6、討論、思考題和作業(yè)：提出若干問(wèn)題以供討論，或作為課后復(fù)習(xí)時(shí)思考，亦可要求學(xué)生

作為作業(yè)來(lái)完成，以供考核之用。

7、參考書目：列出參考書籍、有關(guān)資料。

8、日期的填寫系指本堂課授課的時(shí)間。

福建農(nóng)林大學(xué)教案

編號(hào)：1

課時(shí)安排：2學(xué)時(shí)教學(xué)課型：理論課√實(shí)驗(yàn)課□習(xí)題課□實(shí)踐課□其它□

題目緒論

第一章工程材料的性能（1學(xué)時(shí)）

教學(xué)目的要求：

●了解材料及材料技術(shù)的發(fā)展史，本課程的基本內(nèi)容、基本框架和基本特點(diǎn)

●掌握本課程的學(xué)習(xí)方法

●了解材料的常用性能指標(biāo)的物理意義及應(yīng)用

教學(xué)內(nèi)容（注明：*重點(diǎn)#難點(diǎn)疑點(diǎn)）

緒論

一．材料技術(shù)與成形工藝

二．課程的專業(yè)地位（為什么要學(xué)）

1．本課程的內(nèi)容：

以材料及成型工藝的選用為主線，內(nèi)容結(jié)構(gòu)上可分為材料與成型技術(shù)的基本原理，基本知識(shí)與工

程應(yīng)用三個(gè)層次。

基本原理主要明確三種關(guān)系：

①材料的成分——組織、結(jié)構(gòu)——使用性能的關(guān)系；

②材料改性及強(qiáng)化工藝——成分——組織、結(jié)構(gòu)——性能的關(guān)系

③材料成型工藝——組織——性能的關(guān)系

基本知識(shí)包括五類問(wèn)題：

①各類工程材料的特點(diǎn)及應(yīng)用；

②材料改性工藝的特點(diǎn)及應(yīng)用；

③各類成型工藝的特點(diǎn)及應(yīng)用；

零件失效分析及質(zhì)量控制方法；

新材料的發(fā)展與新工藝進(jìn)展。

工程應(yīng)用包括零件的材料及成型工藝選擇方法和材料及改性成型分析。

2．目的

①培養(yǎng)合理選擇材料的初步能力；

②培養(yǎng)正確確定加工方法的能力。

三．本課程的特點(diǎn)與學(xué)習(xí)方法（怎么學(xué)）

特點(diǎn)

筆記

方法：①記

記憶

②抓主線成分——組織，結(jié)構(gòu)——使用性能

工藝——組織，結(jié)構(gòu)——使用性能

即一個(gè)中心兩條線

共性

③抓比較

個(gè)性——突出特點(diǎn)，優(yōu)點(diǎn)、應(yīng)用

④及時(shí)復(fù)習(xí)，歸納，總結(jié)

第一章工程材料的性能（1學(xué)時(shí)）

第一節(jié)材料的力學(xué)性能

1．剛度、強(qiáng)度、塑性

2．疲勞強(qiáng)度

3．硬度

4．沖擊韌性

第二節(jié)材料的理化性能

1．物理性能

2化學(xué)性能

第三節(jié)材料的工藝性能

1．鑄造性能

2．鍛造性能

3．焊接性能

4．切削加工性能

教學(xué)方式、手段、媒介：課堂講授，多媒體輔助教學(xué)，結(jié)合部分板書

板書設(shè)計(jì)：教學(xué)內(nèi)容（注明：*重點(diǎn)#難點(diǎn)疑點(diǎn)）：

緒論

一．材料技術(shù)與成形工藝

、二.課程的專業(yè)地位（為什么要學(xué)）＊

1、課程的內(nèi)容：

以材料及成型工藝的選用為主線，

三個(gè)層次

①基本原理（明確三種關(guān)系）：

成分——組織、結(jié)構(gòu)——使用性能

工藝——組織、結(jié)構(gòu)——性能的關(guān)系

②基本知識(shí)（包括五類問(wèn)題）：

材料的特點(diǎn)及應(yīng)用；

改性工藝的特點(diǎn)及應(yīng)用；

成型工藝的特點(diǎn)及應(yīng)用；

失效分析及質(zhì)量控制方法；

新材料、新工藝進(jìn)展。

③工程應(yīng)用

、2。學(xué)習(xí)目的

①合理選材能力；

②正確確定加工方法的能力。

＊三．課程的特點(diǎn)與學(xué)習(xí)方法（怎么學(xué)）

筆記

：①記

記憶

②抓主線成分——組織，結(jié)構(gòu)——使用性能

工藝——組織，結(jié)構(gòu)——使用性能

即一個(gè)中心兩條線

共性

③抓比較

個(gè)性——突出特點(diǎn)，優(yōu)點(diǎn)、應(yīng)用

④及時(shí)復(fù)習(xí)，歸納，總結(jié)

第一章工程材料的性能（1學(xué)時(shí)）

第一節(jié)材料的力學(xué)性能

1．剛度、強(qiáng)度、塑性（畫拉伸曲線解析

2．疲勞強(qiáng)度3．硬度

4．沖擊韌性

第二節(jié)材料的理化性能

1．物理性能導(dǎo)電性導(dǎo)熱性電阻率磁性

2化學(xué)性能耐腐蝕性

第三節(jié)材料的工藝性能

討論、思考題、作業(yè)：

1．概述本課程內(nèi)容的基本框架。

2．比較強(qiáng)度與硬度、塑性與韌性。

參考書目：

1．呂廣庶張遠(yuǎn)明.材料材料及成形技術(shù)基礎(chǔ).北京：高等教育出版社，2001

2．王煥庭等.機(jī)械工程材料.大連：大連理工大學(xué)出版社，2001

3．王俊昌等.工程材料及機(jī)械制造基礎(chǔ)（熱加工工藝基礎(chǔ)）.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2004

4．嚴(yán)紹華.工程材料及機(jī)械制造基礎(chǔ)（熱加工工藝基礎(chǔ)）.北京：高等教育出版社，2004

5．鄭明新.工程材料.北京：清華大學(xué)出版社，1992

6陳培里等，材料及熱加工，高等教育出版社，2006。

福建農(nóng)林大學(xué)教案

編號(hào)：2

課時(shí)安排：2學(xué)時(shí)教學(xué)課型：理論課√實(shí)驗(yàn)課□習(xí)題課□實(shí)踐課□其它□

題目（教學(xué)章、節(jié)或主題）：

第二章工程材料的結(jié)構(gòu)

教學(xué)目的要求（分掌握、熟悉、了解三個(gè)層次）：

●熟悉1、材料內(nèi)部原子的結(jié)合方式（結(jié)合鍵）和排列方式（晶體結(jié)構(gòu)）及其對(duì)性能的影響；

2、晶體缺陷及其對(duì)材料性能的影響。

教學(xué)內(nèi)容（注明：*重點(diǎn)#難點(diǎn)疑點(diǎn)）：

、材料的鍵合方式

一、離子鍵

、金屬的結(jié)構(gòu)

一、基本概念

二、基本結(jié)構(gòu)

三、晶體缺陷

強(qiáng)化金屬的途徑有二：

a.減少晶體缺陷接近理想狀態(tài)，如單晶，晶須

b.增加晶體缺陷，如淬火，冷加工非晶態(tài)。

．合金的晶體結(jié)構(gòu)

一、基本概念

二、基本相結(jié)構(gòu)

1、固溶體

2、合金的性能

①固溶體與固溶強(qiáng)化。

固溶體在合金中的相對(duì)含量大，稱為基體相，化合物相對(duì)量較少稱為第二相。

②化合物與第二相強(qiáng)化。

利用第二相來(lái)提高材料的強(qiáng)度稱為第二相強(qiáng)化。當(dāng)?shù)诙嗍菑浬①|(zhì)點(diǎn)引起的強(qiáng)化稱為彌散強(qiáng)化。

．高分子材料

一．高分子的概念

二．高聚物的結(jié)構(gòu)

1．大分子鏈的幾何形態(tài)

2．大分子鏈的構(gòu)象及柔順性

3．高聚物的聚集態(tài)結(jié)構(gòu)

1．5．陶瓷材料的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

一．相組成

1．晶相

2．玻璃相

3．氣相

二．相結(jié)構(gòu)

1．氧化物結(jié)構(gòu)

2．硅酸鹽結(jié)構(gòu)

教學(xué)方式、手段、媒介：課堂講授，多媒體輔助教學(xué)，結(jié)合部分板書

板書設(shè)計(jì)：

強(qiáng)化金屬的途徑有二：

a.減少晶體缺陷接近理想狀態(tài)，如單晶，晶須

b.增加晶體缺陷，如淬火，冷加工非晶態(tài)。

固溶強(qiáng)化：通過(guò)加熱合金元素（溶質(zhì)），產(chǎn)生晶格畸變，使材料的強(qiáng)度、硬度提高的方法稱為固溶強(qiáng)

化。

固溶體在合金中的相對(duì)含量大，稱為基體相，

化合物相對(duì)量較少稱為第二相。

第二相強(qiáng)化：通過(guò)加入合金元素形成化合物（第二相）來(lái)提高材料的強(qiáng)度的方法，稱為第二相強(qiáng)化

當(dāng)?shù)诙嗍菑浬①|(zhì)點(diǎn)引起的強(qiáng)化稱為彌散強(qiáng)化。

討論、思考題、作業(yè)：

1、何謂刃型位錯(cuò)位錯(cuò)密度對(duì)材料的力學(xué)性能有何影響

2、置換原子與間隙原子的固溶強(qiáng)化效果哪個(gè)大些為什么

3、金屬間化合物在結(jié)構(gòu)和性能方面與固溶體有何不同常見(jiàn)的金屬間化合物有幾種類型它們對(duì)合金的性

能有何影響

參考書目：

1、呂廣庶張遠(yuǎn)明.材料及成形技術(shù)基礎(chǔ).北京：高等教育出版社，2001

2、王煥庭等.機(jī)械工程材料.大連：大連理工大學(xué)出版社，2001

福建農(nóng)林大學(xué)教案

編號(hào)：3

課時(shí)安排：2學(xué)時(shí)教學(xué)課型：理論課□實(shí)驗(yàn)課□習(xí)題課□實(shí)踐課□其它□

題目（教學(xué)章、節(jié)或主題）：

第三講工程材料的強(qiáng)韌化

3.1．金屬的塑性變形

3．2.金屬的結(jié)晶

教學(xué)目的要求（分掌握、熟悉、了解三個(gè)層次）：

教學(xué)目的要求：

●掌握1。金屬形變強(qiáng)化的本質(zhì)及其應(yīng)用；

2．金屬結(jié)晶的規(guī)律及細(xì)晶強(qiáng)化的途徑；

3．鐵碳合金相圖的分析及應(yīng)用；

4．金屬的相變強(qiáng)化（熱處理）目的、工藝及應(yīng)用（重點(diǎn)）；

●熟悉金屬合金化及其應(yīng)用

教學(xué)內(nèi)容（注明：*重點(diǎn)#難點(diǎn)疑點(diǎn)）：

、金屬的塑性變形

一、塑性變形的實(shí)質(zhì)

1、形式：滑移與孿晶

2、本質(zhì)：位錯(cuò)的運(yùn)動(dòng)

3．晶界對(duì)塑性變形起阻礙作用

二、變形過(guò)程的組織和性能變化

1．組織變化晶粒拉長(zhǎng)形變亞結(jié)構(gòu)形變織構(gòu)

2．加工硬化隨著變形量的增大，金屬的強(qiáng)度、硬度增加，塑性、韌性下降的現(xiàn)象稱為加工硬

化。利用增大變形量使金屬的強(qiáng)度、硬度增加的方法稱為形變強(qiáng)化。

3．殘余內(nèi)應(yīng)力宏觀內(nèi)應(yīng)力微觀內(nèi)應(yīng)力晶格內(nèi)應(yīng)力

三、加熱對(duì)冷變形金屬組織與性能的影響

1．回復(fù)

2．再結(jié)晶

組織性能變化：無(wú)變形晶粒通過(guò)形核和長(zhǎng)大，取代了變形晶粒。位錯(cuò)密度下降，力學(xué)性能恢復(fù)到

變形前的狀態(tài)。

再結(jié)晶溫度：T再≈T熔（K）

3．2.金屬的結(jié)晶

一、基本概念

1、凝固、結(jié)晶、相變

2、冷卻曲線

3、過(guò)冷度（△T）

二、結(jié)晶過(guò)程

1、形核

2、長(zhǎng)大

三、晶粒大小及其控制

1、晶粒度的概念

2、晶粒大小對(duì)金屬力學(xué)性能的影響（細(xì)晶強(qiáng)化）

3、控制晶粒大小的途徑

①控制過(guò)冷度

②變質(zhì)處理

③攪拌和振動(dòng)

四、合金的結(jié)晶

1、合金結(jié)晶的特點(diǎn)

2、合金結(jié)晶的規(guī)律——相圖

（1）相圖的建立

（2）相圖的分析方法

教學(xué)方式、手段、媒介：課堂講授，多媒體輔助教學(xué)，結(jié)合部分板書

板書設(shè)計(jì)：

、金屬的塑性變形

一、塑性變形的實(shí)質(zhì)

1、形式：滑移與孿晶

2、本質(zhì)：位錯(cuò)的運(yùn)動(dòng)

3．晶界對(duì)塑性變形起阻礙作用

二、變形過(guò)程的組織和性能變化

1．組織變化晶粒拉長(zhǎng)形變亞結(jié)構(gòu)形變織構(gòu)

2．加工硬化隨著變形量的增大，金屬的強(qiáng)度、硬度增加，塑性、韌性下降的現(xiàn)象稱為加工硬

化。利用增大變形量使金屬的強(qiáng)度、硬度增加的方法稱為形變強(qiáng)化。

3．殘余內(nèi)應(yīng)力宏觀內(nèi)應(yīng)力微觀內(nèi)應(yīng)力晶格內(nèi)應(yīng)力

三、加熱對(duì)冷變形金屬組織與性能的影響

1．回復(fù)

2．再結(jié)晶

組織性能變化：無(wú)變形晶粒通過(guò)形核和長(zhǎng)大，取代了變形晶粒。位錯(cuò)密度下降，力學(xué)性能恢復(fù)到

變形前的狀態(tài)。

再結(jié)晶溫度：T再≈T熔（K）

3．2.金屬的結(jié)晶

一、基本概念

1、凝固、結(jié)晶、相變

2、冷卻曲線

3、過(guò)冷度（△T）

二、結(jié)晶過(guò)程

1、形核均質(zhì)形核異質(zhì)形核

2、長(zhǎng)大

三、晶粒大小及其控制

1、晶粒度的概念

2、晶粒大小對(duì)金屬力學(xué)性能的影響

細(xì)晶強(qiáng)化；通過(guò)細(xì)化晶粒來(lái)提高材料強(qiáng)度和韌性的方法稱為細(xì)晶強(qiáng)化。

3、控制晶粒大小的途徑

①控制過(guò)冷度

②變質(zhì)處理

③攪拌和振動(dòng)

四、合金的結(jié)晶

1、合金結(jié)晶的特點(diǎn)

（1）結(jié)晶在一個(gè)溫區(qū)進(jìn)行；

（2）結(jié)晶過(guò)程伴隨著成分的變化

2、合金結(jié)晶的規(guī)律——相圖

（1）相圖的建立熱分析法

（2）相圖的分析方法

--------在對(duì)應(yīng)的成分點(diǎn)上畫垂線；

--------確定垂線與相圖的交點(diǎn)；

--------確定相變類型，分析結(jié)晶過(guò)程。

討論、思考題、作業(yè)：

1．碳鋼在鍛造溫度范圍內(nèi)變形時(shí)，是否會(huì)有形變強(qiáng)化現(xiàn)象為什么

2．分析形變強(qiáng)化現(xiàn)象的利與弊，如何利用或消除形變強(qiáng)化

3．金屬結(jié)晶的基本規(guī)律是什么晶核的成核率和長(zhǎng)大速度受到哪些因素的影響

4．為什么材料一般希望獲得細(xì)晶粒細(xì)化晶粒的方法有哪些

參考書目：

1．呂廣庶張遠(yuǎn)明.材料材料及成形技術(shù)基礎(chǔ).北京：高等教育出版社，2001

2．王煥庭等.機(jī)械工程材料.大連：大連理工大學(xué)出版社，2001

3．王俊昌等.工程材料及機(jī)械制造基礎(chǔ)（熱加工工藝基礎(chǔ)）.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2004

4．嚴(yán)紹華.工程材料及機(jī)械制造基礎(chǔ)（熱加工工藝基礎(chǔ)）.北京：高等教育出版社，2004

5．鄭明新.工程材料.北京：清華大學(xué)出版社，1992

6陳培里等，材料及熱加工，高等教育出版社，2006。

福建農(nóng)林大學(xué)教案

編號(hào)：4

課時(shí)安排：2學(xué)時(shí)教學(xué)課型：理論課√實(shí)驗(yàn)課□習(xí)題課□實(shí)踐課□其它□

題目（教學(xué)章、節(jié)或主題）：

3．3．鐵碳合金的平衡態(tài)相圖

3.4．鋼的熱處理

一、鋼在加熱時(shí)的相變

教學(xué)目的要求（分掌握、熟悉、了解三個(gè)層次）：

掌握1、鐵碳合金相圖的分析與應(yīng)用；

2、鐵碳合金成分組織性能的關(guān)系及其變化規(guī)律；

3、加熱對(duì)鋼的熱處理的影響；

4．過(guò)冷奧氏體轉(zhuǎn)變產(chǎn)物的組織、性能特點(diǎn)及形成條件。

教學(xué)內(nèi)容（注明：*重點(diǎn)#難點(diǎn)疑點(diǎn)）：

．鐵碳合金的平衡態(tài)相圖

一、Fe-Fe3C相圖

1.純鐵的性能及同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變

性能：低強(qiáng)度高塑性

1394r912

同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變：-Fe-Fe-Fe

(Bcc)(Fcc)(Bcc)

圖純鐵的冷卻曲線

＊2.鐵碳合金的基本組織

下面五個(gè)組織都介紹其定義，成分、結(jié)構(gòu)、性能特點(diǎn)。

①固溶體

a.鐵素體（Ferrite,F）碳在-Fe中的固溶體，BCC結(jié)構(gòu)，

b.奧氏體（Austenite,A）碳在r-Fe中的固溶體，F(xiàn)CC結(jié)構(gòu)，

②金屬間化合物—滲碳體（Fe3C,或Cementite,Cem）

③混合物

a.珠光體（Pearlite,P）

b.萊氏體（Ledeburite,Le或Ld）

3.Fe-Fe3C相圖

畫出標(biāo)注組織的Fe-Fe3C相圖

分析相圖中的特征點(diǎn)，曲線和水平線

二、鐵碳合金的平衡結(jié)晶過(guò)程

圖2.17.六種典型合金的結(jié)晶過(guò)程分析

分析三種碳鋼和三種白口鑄鐵的結(jié)晶過(guò)程

1，碳鋼的結(jié)晶過(guò)程

①共析鋼（含碳量％）

介紹結(jié)晶過(guò)程后引出杠桿定律：

根據(jù)相對(duì)量相等和含碳量相等可有

QF＋QFe3c=1相對(duì)量相等

QF×＋QFe3c×=含碳量相等

②亞共析鋼（＜％c）從奧氏體狀態(tài)開(kāi)始分析

③過(guò)共析鋼（＜％C＜）

與亞共析鋼比較，提出不同特點(diǎn)

----------共析反應(yīng)前先發(fā)生A→Fe3CⅡ接著發(fā)生共析轉(zhuǎn)變，

其顯微組織為Fe3CⅡ＋P

2.白口鑄鐵的結(jié)晶過(guò)程

①共晶白口鑄鐵（％C）

這里的關(guān)鍵是Tc(1148℃)發(fā)生共晶轉(zhuǎn)變。

Tc

(A＋Fe3C)---Ld(萊氏體)

②亞共晶白口鑄鐵（＜％c＜＝

③過(guò)共晶白口鑄鐵

總結(jié)結(jié)晶和相變規(guī)律

下面進(jìn)一步討論含碳量對(duì)鐵碳合金的影響。

＊、三．含碳量對(duì)鐵碳合金組織和性能的影響

1、對(duì)組織的影響

分析.鐵碳合金中含碳量與相和組織組成物的關(guān)系

2、對(duì)性能的影響

．鋼的熱處理

金屬熱處理的定義和分類

一、鋼在加熱時(shí)的相變

1．鋼的臨界轉(zhuǎn)變溫度

2．奧氏體形成的過(guò)程

＊3．影響奧氏體形成和晶粒長(zhǎng)大的因素

1）加熱溫度和保溫時(shí)間

2）原始組織

3)合金元素

二．鋼中過(guò)冷奧氏體的冷卻轉(zhuǎn)變

冷卻方式

1。珠光體轉(zhuǎn)變

介紹其轉(zhuǎn)變性質(zhì)，組織形態(tài)、性能特點(diǎn)及應(yīng)用（下同）

2。貝氏體轉(zhuǎn)變

2.3。馬氏體相變

4.過(guò)冷奧氏體的冷卻轉(zhuǎn)變曲線

教學(xué)方式、手段、媒介：

課堂講授，多媒體輔助教學(xué)，結(jié)合部分板書

板書設(shè)計(jì)：

已把多媒體文稿印發(fā)給學(xué)生，加上內(nèi)容多只進(jìn)行課堂少量助說(shuō)話的輔助性板書

討論、思考題、作業(yè)：

1．為什么鑄造合金常選用共晶成分合金為什么進(jìn)行塑性加工的合金常選用單相固溶體成分的合金

2．何謂鐵素體、奧氏體、滲碳體、珠光體、萊氏體它們的結(jié)構(gòu)、組織形態(tài)、性能等各有何特點(diǎn)

3．分析含而是分別為%、%、3%、%的鐵碳合金從流言蜚語(yǔ)緩冷至室溫時(shí)的結(jié)晶過(guò)程，

4．根據(jù)Fe-FeC相圖，計(jì)算：

（1）室溫下，含碳%的鋼中珠光體和鐵素體各多少；

（2）室溫下，含碳%的鋼中珠光體和二次滲碳體各占多少；

（3）鐵碳合金中，二次滲碳體的最大百分含量。

5．某工廠倉(cāng)庫(kù)積壓了許多碳鋼（退火狀態(tài)），由于鋼材混雜，不街道鋼的化學(xué)成分，現(xiàn)找出其中一根，

經(jīng)金相分析后，發(fā)現(xiàn)其組織為珠光體+鐵素體，其中鐵素體占80%，問(wèn)此鋼才的含碳量大約是多少

6．簡(jiǎn)述加熱溫度和保溫時(shí)間對(duì)鋼的奧氏體晶粒尺寸及其冷卻后的組織和性能的影響

7．奧氏體的形成過(guò)程分哪幾個(gè)階段影響奧氏體形成過(guò)程的因素有哪些

8.過(guò)冷奧氏體的轉(zhuǎn)變產(chǎn)物有哪幾種類型比較這幾種轉(zhuǎn)變類型的異同點(diǎn)。

參考書目：

1．呂廣庶張遠(yuǎn)明.材料材料及成形技術(shù)基礎(chǔ).北京：高等教育出版社，2001

2．王煥庭等.機(jī)械工程材料.大連：大連理工大學(xué)出版社，2001

3．王俊昌等.工程材料及機(jī)械制造基礎(chǔ)（熱加工工藝基礎(chǔ)）.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2004

4．嚴(yán)紹華.工程材料及機(jī)械制造基礎(chǔ)（熱加工工藝基礎(chǔ)）.北京：高等教育出版社，2004

5．鄭明新.工程材料.北京：清華大學(xué)出版社，1992

6陳培里等，材料及熱加工，高等教育出版社，2006。

福建農(nóng)林大學(xué)教案

編號(hào)：5

課時(shí)安排：學(xué)時(shí)教學(xué)課型：理論課□實(shí)驗(yàn)課□習(xí)題課□實(shí)踐課□其它□

題目（教學(xué)章、節(jié)或主題）：

．鋼的熱處理（續(xù)）

第五節(jié)．鋼的合金化

第六節(jié)．高分子材料的增強(qiáng)與改性

教學(xué)目的要求（分掌握、熟悉、了解三個(gè)層次）：

掌握1。過(guò)冷奧氏體轉(zhuǎn)變產(chǎn)物的組織、性能特點(diǎn)及形成條件；

2．各種熱處理工藝的操作要點(diǎn)、目的應(yīng)用處理后的組織性能特點(diǎn)。、

教學(xué)內(nèi)容（注明：*重點(diǎn)#難點(diǎn)疑點(diǎn)）：

三、退火與正火

介紹定義及工藝要點(diǎn)

1）目的：

2）正火與退火的選擇

①考慮切削性能

②考慮使用性能

③考慮經(jīng)濟(jì)性

四、鋼的淬火

介紹定義及工藝要點(diǎn)

1、淬火加熱溫度的選擇

1）亞共析鋼為Ac＋(30－50℃)

2）.過(guò)共析鋼為Ac＋(30－50℃)

2．淬火冷卻介質(zhì)的選擇

介紹選擇的原則、著重介紹水和油

3．常用淬火方法

從消除淬火應(yīng)力出發(fā)，簡(jiǎn)要介紹四種淬火方法

4.鋼的淬透性

介紹淬透性（Hardenability）和淬硬性（Hardeningcapacity）的概念

五、淬火鋼的回火

回火(Termping,韌化)的定義

1．回火的目的

2．組織與性能變化

1）組織變化

2）性能變化

六．鋼的表面淬火

介紹工藝定義和目的。

1．感應(yīng)加熱淬火

1）基本原理

2）組織與性能

3)應(yīng)用：齒輪和軸類零件

2.火焰加熱表面淬火

七.鋼的化學(xué)熱處理

1．化學(xué)熱處理的基本過(guò)程

1）活性原子的產(chǎn)生

2）活性原子被吸收

3）活性原子向心部方向擴(kuò)散

2．化學(xué)熱處理的常用方法

1）滲碳（Carburizing）

2）氮化.（Nitriding）

3.）氣體軟氮化

簡(jiǎn)要介紹上述各種工藝的操作要點(diǎn)、性能特點(diǎn)及應(yīng)用

八．熱處理新技術(shù)

1．形變熱處理（Thermomechanicaltreatment,TMT）

2．超細(xì)化熱處理

3．真空熱處理

4．離子氮化：

5．激光熱處理

6．電子束熱處理

極簡(jiǎn)要介紹上述各種工藝的操作要點(diǎn)、性能特點(diǎn)及應(yīng)用

第五節(jié)．鋼的合金化

一、合金元素在鋼中的分布

周期表

碳化物形成元素26Fe非碳化物形成元素

Ti.V.W.Mo.Cr.Mn.鐵3d64S2Si.Al.Cu.Ni.Co.B

形成合金碳化物形成合金鐵素體

二．合金元素在鋼中的作用

1．改善鋼的力學(xué)性能

a.固溶強(qiáng)化

強(qiáng)化原因：提高強(qiáng)度硬度

b.第二相強(qiáng)化（合金碳化物的作用）

c.細(xì)化晶化（碳化物阻礙奧氏體晶粒長(zhǎng)大）一提高強(qiáng)度和韌性。

2.提高鋼的淬透性

提高淬透性帶來(lái)的好處：

①增加淬硬層深度，改善鋼的性能；

②減慢淬火冷卻速度，減少變形。（所以，合金鋼用油冷，碳鋼用水冷）

2．提高鋼的回火穩(wěn)定性

（引例）比較T12鋼與高速鋼車刀的不同回火溫度下的組織和性能變化引出

回火穩(wěn)定性的概念再著重闡述回火穩(wěn)定性給鋼帶來(lái)的高帶來(lái)的好處（兩點(diǎn)）。

第六節(jié)．高分子材料的增強(qiáng)與改性

放在其它工程材料介紹，這里只簡(jiǎn)單提一提

教學(xué)方式、手段、媒介：課堂講授，多媒體輔助教學(xué)，結(jié)合部分板書

板書設(shè)計(jì)：

已把多媒體文稿印發(fā)給學(xué)生，加上內(nèi)容多只進(jìn)行課堂少量助說(shuō)話的輔助性板書

討論、思考題、作業(yè)：

1.鋼材的退火、正火、淬火、回火的目的是什么各種熱處理加熱溫度范圍和冷卻方法如何選擇各應(yīng)

用在什么場(chǎng)合熱處理后形成的組織是什么

2．為什么要進(jìn)行表面淬火常用的表面淬火方法有哪些各應(yīng)用在什么場(chǎng)合

3．淬透性與淬透層深度、淬硬性有哪些區(qū)別影響淬透性因素有哪些

4．化學(xué)熱處理的基本過(guò)程是什么常用的化學(xué)熱處理方法有哪些各自的目的是什么

參考書目：

1．呂廣庶張遠(yuǎn)明.材料材料及成形技術(shù)基礎(chǔ).北京：高等教育出版社，2001

2．王煥庭等.機(jī)械工程材料.大連：大連理工大學(xué)出版社，2001

3．王俊昌等.工程材料及機(jī)械制造基礎(chǔ)（熱加工工藝基礎(chǔ)）.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2004

4．嚴(yán)紹華.工程材料及機(jī)械制造基礎(chǔ)（熱加工工藝基礎(chǔ)）.北京：高等教育出版社，2004

5．鄭明新.工程材料.北京：清華大學(xué)出版社，1992

6陳培里等，材料及熱加工，高等教育出版社，2006。

福建農(nóng)林大學(xué)教案

編號(hào)：6

課時(shí)安排：2學(xué)時(shí)教學(xué)課型：理論課√實(shí)驗(yàn)課□習(xí)題課□實(shí)踐課□其它□

題目（教學(xué)章、節(jié)或主題）：

第四講常用金屬材料

4．1．工業(yè)用鋼概述

．結(jié)構(gòu)鋼

教學(xué)目的要求（分掌握、熟悉、了解三個(gè)層次）：

●掌握1。鋼的合金化及其對(duì)性能的影響

2。鋼的分類及牌號(hào)表示，鋼的性能特點(diǎn)，熱處理特點(diǎn)及應(yīng)用；

教學(xué)內(nèi)容（注明：*重點(diǎn)#難點(diǎn)疑點(diǎn)）：

第四章常用金屬材料

4.1.工業(yè)用鋼概述

鋼的定義

一、鋼中雜質(zhì)

1.硫的影響：

2.磷的影響：

著重介紹它們的危害及限量

＊二、鋼的分類及牌號(hào)表示

1.分類：見(jiàn)教材

2.牌號(hào)表示：

①結(jié)構(gòu)鋼

a.碳鋼以“鋼中平均含碳量的萬(wàn)倍”編號(hào)

b.合金結(jié)構(gòu)鋼“鋼中平均含碳量的萬(wàn)倍+Me符號(hào)及含量的百倍+……”

②工具鋼和不銹鋼。

a、碳素工具鋼。T+鋼中平均含碳量的千倍（高級(jí)優(yōu)質(zhì)+A）

b、合金工具鋼和不銹鋼。

鋼中平均含碳量的千倍+Me符號(hào)及含量的百倍+……。

上述介紹均要逐個(gè)舉例說(shuō)明，最后加以總結(jié)

﹡鋼號(hào)前有兩個(gè)位數(shù)為結(jié)構(gòu)鋼，如40Cr，

一個(gè)位數(shù)和沒(méi)有數(shù)的＜13％Cr是工具鋼，如9SiCr,CrWMn,W18CrV.

≥13％Cr是不銹鋼，如2Cr13,1Cr18Ni9。

＊．結(jié)構(gòu)鋼

一、工程結(jié)構(gòu)鋼

1、性能特點(diǎn)：

2、成分特點(diǎn)：

①普通結(jié)構(gòu)鋼

②低合金結(jié)構(gòu)鋼

3．熱處理特點(diǎn)：

4．主要應(yīng)用

各類鋼均按性能特點(diǎn)（要求）、成分特點(diǎn)、代表鋼種、熱處理特點(diǎn)及其主要應(yīng)用的思

路介紹，下同

二、優(yōu)質(zhì)結(jié)構(gòu)鋼：

＊1、滲碳鋼

＊2、調(diào)質(zhì)鋼

3、彈簧鋼

①性能特點(diǎn)

②成分特點(diǎn)：

③熱處理特點(diǎn)：

④應(yīng)用：

4．滾動(dòng)軸承鋼

5．易切削鋼

教學(xué)方式、手段、媒介：

課堂講授，多媒體輔助教學(xué)，結(jié)合部分板書

板書設(shè)計(jì)：

把多媒體文稿印發(fā)給學(xué)生，加上內(nèi)容多只進(jìn)行課堂少量助說(shuō)話的輔助性板書

討論、思考題、作業(yè)：

1．合金鋼與碳鋼相比，具有哪些特點(diǎn)

2．指出下列合金鋼的類別、碳和合金元素的主要作用：

（1）40CrNiMo；（2）60Si2Mn；（3）9SiCr；（4）Cr12MoV；（5）0Cr18Ni9。

3.今有一種φ10mm的桿類零件，受中等交變拉壓栽何作用要求零件沿截面性能均勻一致，供選材料有：

16Mn、45鋼、40Cr、T12。要求：①選擇合適的材料；②編制簡(jiǎn)明工藝路線；③說(shuō)明各熱處理工序的主

要作用；④指出最終組織。

參考書目：

1．呂廣庶張遠(yuǎn)明.材料材料及成形技術(shù)基礎(chǔ).北京：高等教育出版社，2001

2．王煥庭等.機(jī)械工程材料.大連：大連理工大學(xué)出版社，2001

3．王俊昌等.工程材料及機(jī)械制造基礎(chǔ)（熱加工工藝基礎(chǔ)）.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2004

4．嚴(yán)紹華.工程材料及機(jī)械制造基礎(chǔ)（熱加工工藝基礎(chǔ)）.北京：高等教育出版社，2004

5．鄭明新.工程材料.北京：清華大學(xué)出版社，1992

6陳培里等，材料及熱加工，高等教育出版社，2006。

福建農(nóng)林大學(xué)教案

編號(hào)：7

課時(shí)安排：學(xué)時(shí)教學(xué)課型：理論課□實(shí)驗(yàn)課□習(xí)題課□實(shí)踐課□其它□

題目（教學(xué)章、節(jié)或主題）：

．工具鋼

．特殊性能鋼

教學(xué)目的要求（分掌握、熟悉、了解三個(gè)層次）：

●掌握1。工具鋼的特點(diǎn)、種類及應(yīng)用。

2．特殊鋼的性能特點(diǎn)，熱處理特點(diǎn)及應(yīng)用

教學(xué)內(nèi)容（注明：*重點(diǎn)#難點(diǎn)疑點(diǎn)）：

．工具鋼

一、工具鋼的特點(diǎn)（除熱作模具鋼外）

1、性能特點(diǎn)

①高硬度，高耐磨性。＞HRC60

②高熱硬性

③一定強(qiáng)韌性：細(xì)化晶粒

④高的淬透性：如Cr、Mn、Si。

2．成分特點(diǎn)：

三高：含碳量高（＞％C，熱作模具鋼—％C除外）

合金元素含量高。

純度高。S、P均＜—％。均屬高級(jí)優(yōu)質(zhì)鋼。

3．鍛造及熱處理特點(diǎn)

工具生產(chǎn)工藝流程；鍛造——球化退火——機(jī)加工——淬火+低溫回火——精加工—

—……

介紹鍛造和各熱處理工藝的目的和要求、處理后的組織與性能

二、常用工具鋼

a)碳素工具鋼：T7——T13。用于工作溫度＜250℃的工具

b)低合金工具鋼：9SiCr,9Mn2V,CrWMn用于工作溫度＜350℃的工具

c)高速鋼：W18Cr4VW6Mo5Cr4V2等用于工作溫度＜550℃的工具

d)冷作模具鋼：Cr12Cr12MoV等用于制造大型模具。

e)熱作模具鋼：5CrNiMo5CrMnMo用于制造熱鍛模

3Cr2W8V用于制造壓鑄模具

．特殊性能鋼

思路：先介紹零件在各種特殊環(huán)境（如腐蝕、高溫、磨損）的失效形式及性能要求，

再提出改善途徑---成分及熱處理要求，最后介紹相應(yīng)鋼種及應(yīng)用。

一、不銹鋼

1、金屬腐蝕的概念。

2、金屬抗腐蝕的途徑

3、常用不銹鋼

二、耐熱鋼

1.金屬在高溫服役的性能

①嚴(yán)重氧化——燒損

②降低強(qiáng)度與蠕變

2.熱強(qiáng)鋼：

①珠光體型熱強(qiáng)鋼（工作溫度＜500℃＝

②馬氏體型熱強(qiáng)鋼（工作溫度≤600℃）

三.耐磨鋼：

1.高錳鋼

成分：

鑄造組織：++（Fe，Mn）3C

熱處理：1000—1100℃（單相區(qū)）加熱水淬

加工硬化

耐磨機(jī)理：（奧氏體）受沖擊變形，強(qiáng)烈壓縮表層硬度520—600HBS

M

硬度HRC54—60

應(yīng)用：高應(yīng)力受沖擊的零件，如拖拉機(jī)履帶板。

2.低合金結(jié)構(gòu)鋼

常用鋼：55SiMnRe.60SiMnRe.(Re:Rare－earth)

熱處理：820℃油淬+200—250℃回火，HRC50—60

應(yīng)用：斗齒，鏟刀，犁鏵等。

教學(xué)方式、手段、媒介：

課堂講授，多媒體輔助教學(xué)，結(jié)合少量板書

板書設(shè)計(jì)：

把多媒體文稿印發(fā)給學(xué)生，加上內(nèi)容多只進(jìn)行課堂少量助說(shuō)話的輔助性板書

討論、思考題、作業(yè)：

1．指出下列鋼的類別、熱處理特點(diǎn)、組織和性能特點(diǎn)及主要用途：

（1）45；（2）65；（3）CrWMn；（4）Cr12；（5）1Cr18Ni9;(6)5CrNiMo;(7)3Cr2W8V

2.有一塊凹模，材料為Cr12MoV鋼。因材料庫(kù)下料時(shí)搞錯(cuò)了，下成T12A。試分析：①如果按Cr12MoV

鋼進(jìn)行預(yù)備熱處理和最終熱處理，凹模會(huì)產(chǎn)生哪些缺陷②如果預(yù)備熱處理按Cr12MoV進(jìn)行，而最終熱處

理的淬火按T12A鋼進(jìn)行，又會(huì)產(chǎn)生哪些缺陷

參考書目：

1．呂廣庶張遠(yuǎn)明.材料材料及成形技術(shù)基礎(chǔ).北京：高等教育出版社，2001

2．王煥庭等.機(jī)械工程材料.大連：大連理工大學(xué)出版社，2001

3．王俊昌等.工程材料及機(jī)械制造基礎(chǔ)（熱加工工藝基礎(chǔ)）.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2004

4．嚴(yán)紹華.工程材料及機(jī)械制造基礎(chǔ)（熱加工工藝基礎(chǔ)）.北京：高等教育出版社，2004

5．鄭明新.工程材料.北京：清華大學(xué)出版社，1992

6陳培里等，材料及熱加工，高等教育出版社，2006。

福建農(nóng)林大學(xué)教案

編號(hào)：8

課時(shí)安排：2學(xué)時(shí)教學(xué)課型：理論課√實(shí)驗(yàn)課□習(xí)題課□實(shí)踐課□其它□

題目（教學(xué)章、節(jié)或主題）：

4．5.鑄鐵（CastIron）

4．6.有色金屬材料（Non－ferrousalloys）

5.7.滑動(dòng)軸承合金

教學(xué)目的要求（分掌握、熟悉、了解三個(gè)層次）：

●掌握1、特殊鋼的性能特點(diǎn)，熱處理特點(diǎn)及應(yīng)用；

2、鑄鐵的分類，牌號(hào)表示，各類鑄鐵的生產(chǎn)，組織和性能特點(diǎn)及其應(yīng)用；

●熟悉滑動(dòng)軸承材料的性能特點(diǎn)及其應(yīng)用

●了解有色金屬材料的性能及其應(yīng)用

教學(xué)內(nèi)容（注明：*重點(diǎn)#難點(diǎn)疑點(diǎn)）：

4.5.鑄鐵（CastIron）

一.鑄鐵的特點(diǎn)

1.成分特點(diǎn)

2.組織特點(diǎn)

3.性能特點(diǎn)

由上面引出灰口鑄鐵的組織特點(diǎn)：鋼的基體組織+G

再?gòu)腉（石墨）的性能特點(diǎn)引出：灰口鑄鐵的形象比喻：=鋼+孔洞

最后導(dǎo)入其性能就不言而喻了。并著重強(qiáng)調(diào)石墨形態(tài)的影響。

①基本力學(xué)性能：

②石墨帶來(lái)的優(yōu)良性能

優(yōu)良的鑄造性熔點(diǎn)低，流動(dòng)性好，G補(bǔ)縮。

良好的耐磨性G潤(rùn)滑，儲(chǔ)油。

良好的消震性G吸收振動(dòng)波。

優(yōu)良的切削性G潤(rùn)滑刀具，斷屑。

低的切口敏感性

二.鑄鐵的石墨化

三．灰口鑄鐵的分類及牌號(hào)表示

同時(shí)介紹各種鑄鐵的性能及應(yīng)用

四.灰口鑄鐵的熱處理

1.特點(diǎn)：a.熱處理不改變G形態(tài)及分布

b.鑄鐵有一定的合金元素含量，加熱和冷卻速度要較慢。

2.熱處理方法

已經(jīng)有鋼的熱處理的基礎(chǔ)，只簡(jiǎn)單介紹

五.合金鑄鐵

可分為耐磨鑄鐵，耐熱鑄鐵和耐蝕鑄鐵，其理論基礎(chǔ)與特殊性能鋼相似，建議自學(xué)。

4.6.有色金屬材料（Non－ferrousalloys）

一.鋁及其合金

1.工業(yè)純鋁

2時(shí)效強(qiáng)化

舉Al－4％Cu合金經(jīng)時(shí)效處理的性能變化例，引出時(shí)效強(qiáng)化的概念

就是將經(jīng)過(guò)固溶熱處理的合金，在常溫放置（自然時(shí)效）或在較高溫度保溫（人

工時(shí)效），使過(guò)飽和固溶體中形成溶質(zhì)富集區(qū)或析出彌散微粒以達(dá)到沉淀硬化目的的工藝。

2形變鋁合金

介紹牌號(hào)表示、種類及應(yīng)用，下同。

①牌號(hào)：

②形變鋁合金的種類

a、防銹鋁合金，

b、硬鋁合金，

c、超硬鋁合金，

d、鍛鋁合金，

4、鑄造鋁合金

①代號(hào)表示：ZL+3個(gè)數(shù)字。

②鑄造鋁硅合金（硅鋁明）

a、簡(jiǎn)單硅鋁明ZAlSi12(ZL102)

b、特殊硅鋁明。

c、熱處理：固溶處理+時(shí)效強(qiáng)化。

d.應(yīng)用：發(fā)動(dòng)機(jī)缸體，缸蓋，活塞，汽缸頭，曲軸箱等

③其他鑄造鋁合金（建議自學(xué)）

二、銅及其合金

1、工業(yè)純銅

2、黃銅

①牌號(hào)：普通黃銅：H+含Cu量如H70

特殊黃銅H+其它Me符號(hào)+含Cu量—其它Me的含量

如：HPb59－1.（約59％Cu、1％Pb、40％Zn）

鑄造銅合金ZCu+主加元素及含量+……

如：ZCuZn16Si4(約16％Zn、4％Si、80％Cu)

②普通黃銅

見(jiàn)呂P151.圖6.15

圖6.6.含Zn量對(duì)黃銅力學(xué)性能的影響

組織：含＜32％Zn為單相組織

＞32％Zn，開(kāi)始出現(xiàn),相，為+,兩相組織。

性能：塑性好，鑄鍛性能優(yōu)良、耐磨、耐蝕。

應(yīng)用：裝飾材料，管、板、散熱器、冷凝器等。

③特殊黃銅

Fe提高高溫強(qiáng)度

Al.Si提高耐蝕性

特殊黃銅=普通黃銅+Me

Pb提高耐磨性

3、青銅

①牌號(hào)Q+主加元素符號(hào)及含量－輔加元素含量－……

例：QSn4－3(4％Sn,3％Zn,余量銅)

ZQSn10(Z表示鑄造合金，10％Sn，余量銅

呂P152F.6.18.

圖含錫量與錫青銅力學(xué)力學(xué)的關(guān)系

②錫青銅

組織：＜6％Sn單相

＞6％Sn+（為電子化合物，硬脆）

6%Sn:熱壓力加工

常用合金：3－14％Sn

1014%Sn:鑄造

性能：抗蝕性比黃銅高

鑄造性：流動(dòng)性差，但收縮率小

應(yīng)用：閥門，水暖配件，耐磨零件，如齒輪，軸承。

③鈹青銅

含—％Be。如QBe2，。

性能：彈性極限、耐磨性、耐蝕性、導(dǎo)熱性高。

應(yīng)用：精密儀器、儀表的彈性元件。

滑動(dòng)軸承合金

一、對(duì)軸承材料的要求

硬度適中

摩擦系數(shù)小

膨脹系數(shù)小

能儲(chǔ)藏潤(rùn)滑油

二、常用軸承合金

1、巴氏合金（BabbiteAlloys）

①錫基：介紹其成分特點(diǎn)、組織特點(diǎn)、性能特點(diǎn)及應(yīng)用，下同

②鉛基：

2、銅基合金

3、鋁基合金

4、其它軸承。

有鋅基軸承，粉末冶金軸承和塑料軸承。

教學(xué)方式、手段、媒介：

課堂講授，多媒體輔助教學(xué)，結(jié)合少量板書

板書設(shè)計(jì)：

把多媒體文稿印發(fā)給學(xué)生，加上內(nèi)容多只進(jìn)行課堂少量助說(shuō)話的輔助性板書

討論、思考題、作業(yè)：

1．比較Cr13型不銹鋼和奧氏體型不銹鋼的特性及應(yīng)用場(chǎng)合

2．白中鑄鐵、灰口鑄鐵和鋼，這三者的成分、組織和性能有何主要區(qū)別

從綜合力學(xué)性能和工藝性能來(lái)考慮，安排球墨鑄鐵、可鍛鑄鐵、灰鑄鐵的優(yōu)劣順序，并說(shuō)明原因。

3.何謂硅鋁明它屬于哪一類鋁合金為什么硅鋁明具有良好的鑄造性能在變質(zhì)處理前后其組織及性能

有何變化這類鋁合金主要用在何處

4.軸瓦材料必須具有什么特性對(duì)軸承合金的組織有什么要求何謂“巴比特合金”或“巴氏合金”巴

氏合金有哪幾類舉例說(shuō)明常用巴氏合金的成分、組織、性能及用途。

參考書目：

1．呂廣庶張遠(yuǎn)明.材料材料及成形技術(shù)基礎(chǔ).北京：高等教育出版社，2001

2．王煥庭等.機(jī)械工程材料.大連：大連理工大學(xué)出版社，2001

3．王俊昌等.工程材料及機(jī)械制造基礎(chǔ)（熱加工工藝基礎(chǔ)）.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2004

4．嚴(yán)紹華.工程材料及機(jī)械制造基礎(chǔ)（熱加工工藝基礎(chǔ)）.北京：高等教育出版社，2004

5．鄭明新.工程材料.北京：清華大學(xué)出版社，1992

6陳培里等，材料及熱加工，高等教育出版社，2006。

福建農(nóng)林大學(xué)教案

編號(hào)：9

課時(shí)安排：2學(xué)時(shí)教學(xué)課型：理論課√實(shí)驗(yàn)課□習(xí)題課□實(shí)踐課□其它□

題目（教學(xué)章、節(jié)或主題）：

第五章其它工程材料

教學(xué)目的要求（分掌握、熟悉、了解三個(gè)層次）：

●了解1。粉末冶金的加工過(guò)程及粉末冶金產(chǎn)品在機(jī)械工業(yè)的應(yīng)用

2．工程塑料、陶瓷材料和復(fù)合材料的組成、性能、種類及應(yīng)用

教學(xué)內(nèi)容（注明：*重點(diǎn)#難點(diǎn)疑點(diǎn)）：

第五章其它工程材料

5.1.粉末冶金材料

一.概述

1．粉末冶金工藝過(guò)程：

粉末制備——壓制成型——燒結(jié)——后加工（切削加工、壓力加工、浸漬、熔滲……）

介紹各個(gè)工序的作用

2.粉末冶金的特點(diǎn)

①對(duì)原材料及制品的適應(yīng)性強(qiáng)。

②高效節(jié)能集材料生產(chǎn)——加工技術(shù)——零件制造于一體

③材料利用率高可實(shí)現(xiàn)少無(wú)切削

二.常用粉末冶金材料

1.軸承材料

2.摩擦材料

3.工具材料（硬質(zhì)合金）

①鎢鈷類（WC—Co）

②鎢鈷鈦類（WC—TiC—Co）

③鋼結(jié)硬質(zhì)合金

介紹上述材料的性能要求、材料成分、性能特點(diǎn)及應(yīng)用：

．高分子材料

一、高分子材料的性能

1、強(qiáng)度低、比強(qiáng)度高

2、粘彈性

3、耐磨減摩

4、物理性能；

5、化學(xué)性能：耐腐蝕。

二、工程塑料

1、塑料的組成

2、塑料的分類：

①按照性質(zhì)可分為

②按功能可分為通用塑料和工程塑料

3、常用塑料

介紹八種工程塑料的組成、性能及應(yīng)用

．陶瓷材料

一、性能特點(diǎn)：

1、力學(xué)性能

介紹其力學(xué)性能及其強(qiáng)化途徑

2、理化性能：

二、工程結(jié)構(gòu)陶瓷

（一）傳統(tǒng)陶瓷

介紹其成分、特性及其應(yīng)用，下同

（二）特種陶瓷

1、氧化鋁陶瓷

2、氧化硅陶瓷

3、碳化硅陶瓷

4、氮化硼陶瓷

（三）金屬陶瓷

見(jiàn)第五講。粉末冶金材料

．復(fù)合材料

復(fù)合材料的定義

一、復(fù)合材料的分類

二、復(fù)合材料的組成

1、增強(qiáng)材料

強(qiáng)度較高的材料

①纖維增強(qiáng)材料

介紹玻璃纖維、碳纖維、硼纖維、芳倫纖維、晶須的成分及性能特點(diǎn)

②顆粒增強(qiáng)材料：

介紹陶瓷Al2O3、SiC、Si3N4、WC、TiC。特殊性能填料：石墨、碳墨、MoS2（耐磨、潤(rùn)滑）

銀粉、銅粉（導(dǎo)電）Fe2O3磁粉（導(dǎo)磁）的性能特點(diǎn)及應(yīng)用

2、基體材料（強(qiáng)度較低材料）

三、增強(qiáng)復(fù)合原則

1、增強(qiáng)體與基體，應(yīng)避免降低強(qiáng)度的化學(xué)反應(yīng)；

2、增強(qiáng)體與基體的熱膨脹系數(shù)應(yīng)基本匹配，Xf＞dm

（f—fiber，纖維；m—matrix，基體）

3、增強(qiáng)體與基體的彈性模數(shù)應(yīng)Ef＞Em

4、纖維排列方向應(yīng)與構(gòu)體受力方向一致。

四、復(fù)合材料的應(yīng)用

介紹1、玻璃鋼2、纖維增強(qiáng)金屬3、彌散強(qiáng)化4、金屬陶瓷5、纖維增強(qiáng)橡膠

6、塑料—金屬多層復(fù)合材料的組分及復(fù)合方法、性能特點(diǎn)及應(yīng)用

教學(xué)方式、手段、媒介：

課堂講授，多媒體輔助教學(xué)，結(jié)合少量板書

板書設(shè)計(jì)：

把多媒體文稿印發(fā)給學(xué)生，加上內(nèi)容多只進(jìn)行課堂少量助說(shuō)話的輔助性板書

討論、思考題、作業(yè)：

參考書目：

1．呂廣庶張遠(yuǎn)明.材料材料及成形技術(shù)基礎(chǔ).北京：高等教育出版社，2001

2．王煥庭等.機(jī)械工程材料.大連：大連理工大學(xué)出版社，2001

3．王俊昌等.工程材料及機(jī)械制造基礎(chǔ)（熱加工工藝基礎(chǔ)）.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2004

4．嚴(yán)紹華.工程材料及機(jī)械制造基礎(chǔ)（熱加工工藝基礎(chǔ)）.北京：高等教育出版社，2004

5．鄭明新.工程材料.北京：清華大學(xué)出版社，1992

6陳培里等，材料及熱加工，高等教育出版社，2006。

福建農(nóng)林大學(xué)教案

編號(hào)：10

課時(shí)安排：2學(xué)時(shí)教學(xué)課型：理論課√實(shí)驗(yàn)課□習(xí)題課□實(shí)踐課□其它□

題目（教學(xué)章、節(jié)或主題）：

第六講鑄造

．鑄件工藝基礎(chǔ)

教學(xué)目的要求（分掌握、熟悉、了解三個(gè)層次）：

●熟悉常用鑄造合金的工藝特點(diǎn)及應(yīng)用；

●掌握鑄件結(jié)構(gòu)工藝性；

教學(xué)內(nèi)容（注明：*重點(diǎn)#難點(diǎn)疑點(diǎn)）：

概述：

1.定義：

2.特點(diǎn)：

3．應(yīng)用：

．鑄造工藝基礎(chǔ)（金屬的鑄造性能）

金屬的鑄造性能包括流動(dòng)性，收縮性，吸氣性。

一、液態(tài)金屬的流動(dòng)性

1．定義：

2.意義：

澆不足，冷隔

流動(dòng)性不好，鑄件易產(chǎn)生鑄造缺陷

氣孔、縮孔、疏松、夾雜

3.影響流動(dòng)性的因素

①金屬本身

②工藝條件

澆注溫度：越高，流動(dòng)性越好，但收縮大，吸氣多。

a.澆注條件澆注壓力：越大，流動(dòng)性越好，

（壓力鑄造鑄件質(zhì)量高）。

造型材料：導(dǎo)熱性越好，流動(dòng)性越差。

型腔形狀：越復(fù)雜，阻力越大，流動(dòng)性越差。

b.鑄型條件

壁厚度：越薄散熱越快，流動(dòng)性越差。

注意最小允許壁厚。

針對(duì)上述影響因素引出改進(jìn)措施

4．提高流動(dòng)性的措施：

①選擇結(jié)晶溫區(qū)小，熔點(diǎn)低的合金（純金屬或共晶合金）。

②提高澆注壓力，適當(dāng)提高澆注溫度。

③改進(jìn)鑄件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，力求型腔形狀簡(jiǎn)單、平直。

二．合金的收縮

定義

收縮過(guò)程：

液態(tài)收縮————凝固收縮————固態(tài)收縮

↓↓↓

金屬液體積減小縮孔、疏松內(nèi)應(yīng)力、變形、裂紋

型腔內(nèi)液面下降

1.縮孔與疏松

①形成原因

②影響因素

a.金屬本性：

b.工藝條件：

c.結(jié)構(gòu)條件：

③防止措施：

a.設(shè)冒口進(jìn)行補(bǔ)縮

b.控制凝固順序

c.合理設(shè)計(jì)鑄件結(jié)構(gòu)

2.鑄造應(yīng)力

①熱應(yīng)力

②機(jī)械應(yīng)力

③鑄造應(yīng)力對(duì)鑄件質(zhì)量的影響

a.變形

b.裂紋

熱裂：介紹其特征，分析其原因，冷裂同

冷裂：

④消除和減輕應(yīng)力的措施

a.力求同時(shí)凝固

介紹同時(shí)凝固的工藝要點(diǎn)、分析其優(yōu)缺點(diǎn)，提出主要應(yīng)用

b.改善鑄件結(jié)構(gòu)——力求對(duì)稱，壁厚均勻，避免熱帶；

c.及時(shí)落砂，清理；

d.去應(yīng)力退火，清理后550—600℃加熱保溫3——6小時(shí)。

三、基于合金鑄造性能的鑄件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

總要求：避免鑄造缺陷（疏松、縮孔、變形開(kāi)裂、夾渣、氣孔等）

a.太薄——澆不足，冷隔

太厚——晶粒粗大，縮孔、疏松

b.

c.太大面積的水平面——不易充滿

避免

d.尖角，十字交叉——熱節(jié)和應(yīng)力集中

e.阻礙收縮——裂紋

f.突然過(guò)渡——應(yīng)力集中

內(nèi)壁厚＜外壁厚

a.符合順序凝固設(shè)計(jì)倒錐狀壁厚

注意

b.應(yīng)用加強(qiáng)筋結(jié)構(gòu)，對(duì)稱結(jié)構(gòu)——減少變形.

教學(xué)方式、手段、媒介：

課堂講授，多媒體輔助教學(xué)，結(jié)合少量板書

板書設(shè)計(jì)：

把多媒體文稿印發(fā)給學(xué)生，加上內(nèi)容多只進(jìn)行課堂少量助說(shuō)話的輔助性板書

討論、