金屬加工教案

1、課時：1 課次編號：1課題：緒論 教學目的和要求：1了解金屬加工的作用與地位、現狀與發(fā)展趨勢2熟悉金屬加工的安全生產規(guī)范3了解金屬加工的主要工種分類與特點4明確課程任務、性質、基本要求、學習目的、學習方法重點、難點：1金屬加工的安全生產規(guī)范2課程的基本要求和學習方法教學環(huán)節(jié)與內容：導入新課新授內容緒 論一、金屬加工在國民經濟中的作用與地位、現狀與發(fā)展趨勢金屬加工是對金屬材料進行成形生產的全過程。成形工藝是人們把原材料或半成品加工制造成為所需形狀和尺寸產品的過程。金屬加工歷史悠久、內容豐富。（簡要介紹明朝宋應星所著的天工開物）現代金屬加工技術的發(fā)展趨勢。主要表現在兩個方向上：一是精密工程技術；二

2、是金屬加工的高度自動化。制造加工業(yè)的發(fā)展方向可用“三化”來概括，即全球化、虛擬化和綠色化。二、金屬加工的主要工種分類與特點根據金屬加工工藝流程，可以把金屬加工工種分為熱加工、冷加工和其他工種三大類。1.熱加工（1）鑄造工 （2）鍛壓工 （3）焊工 （4）熱處理工 2.冷加工（1）鉗工 （2）車工 （3）銑工 （4）刨工 （5）磨工3.其他工種 三、金屬加工的安全生產規(guī)范1.工人安全職責2.車間管理安全規(guī)則3.設備操作安全規(guī)則四、本課程的性質、任務和教學目標1本課程的性質和任務本課程是中等職業(yè)學校機械類專業(yè)及工程技術類相關專業(yè)的一門基礎課程。主要任務是：（1）使學生掌握必備的金屬材料、熱處理、金

3、屬加工工藝知識和技能。（2）培養(yǎng)學生分析問題和解決問題的能力，具備繼續(xù)學習專業(yè)技術的能力。（3）培養(yǎng)其在機械類專業(yè)領域的基本從業(yè)能力。（4）貫穿職業(yè)道德和職業(yè)意識的培養(yǎng)，形成嚴謹、敬業(yè)的工作作風。2本課程的教學目標（1）實踐能力目標（2）學習能力目標（3）社會能力目標3學習方法（1）注意各章節(jié)的聯系、學習、復習、鞏固、應用、總結。（2）要理解、要提問題、不能累計問題。（3）抓住主要內容：金屬材料及熱處理基本知識，鑄造、鍛造、焊接、切削加工基本常識。（4）為了彌補實踐方面的不足，采用錄像教學以及到工廠參觀和實習，通過師生的相互努力來學好這門功課。課堂小結1金屬加工與成形工藝2金屬加工的主要工種分

4、類與特點3金屬加工的安全生產規(guī)范4本課程的主要任務及學習方法課時：1 課次編號：2課題：技術測量及常用器具 教學目的和要求：1.掌握長度單位的換算關系、角度單位的換算關系2.掌握游標卡尺的讀數及使用方法重點、難點：1長度單位、角度單位的換算關系2游標卡尺的讀數及使用方法教學環(huán)節(jié)與內容：導入新課新授內容第1章 技術測量及常用器具1.1 技術測量的基本知識1.1.1 技術測量的含義測量是以確定被測對象的量值而進行的實驗過程。1.1.2 測量四要素測量過程四要素指被測對象、計量單位、測量方法和測量精度。1.1.3計量單位長度的國際單位是米（m）。機械制造中常采用的長度計量單位為毫米（mm），1mm=

5、10-3m。在精密測量中，長度計量單位采用微米（m），1m=10-3mm。在超精密測量中，長度計量單位采用納米（nm）,1nm=10-3m。英寸（in）與法定長度單位（mm）的換算關系是1in=25.4mm。角度單位為弧度（rad）、微弧度rad和度()、分()、秒()。1 rad =10-6rad， 1 =0.rad。度()、分()、秒()的關系采用60進位制，即1=60，1=60。1.2 常用測量器具1.2.1長度量具1.鋼直尺鋼直尺是一種不可卷的鋼質板狀量尺，亦可作為劃直線的導向工具。使用方法：（示范講解）2卡鉗卡鉗根據用途可分為外卡鉗和內卡鉗兩種，前者用于測量外尺寸，后者用于測量內尺寸

6、。3游標卡尺游標卡尺可以直接測量出工件的內徑、外徑、中心距、寬度、長度和深度等。游標卡尺的測量精度有0.1mm、0.05mm和0.02mm 三種。測量范圍有0125mm、0200mm、0500mm等。(1)游標卡尺的刻線原理 游標卡尺的結構：游標卡尺是由尺身、游標、尺框所組成，如圖1-3所示。游標卡尺的刻線原理：以0.02mm游標卡尺為例。游標卡尺的尺身每格刻線寬度1mm，使尺身上49格刻線的寬度與游標上50格刻線的寬度相等，則游標的每格刻線寬度為49mm50=0.98mm，尺身和游標的刻線間距之差為1.00mm-0.98mm=0.02mm。這個差值就是0.02mm游標卡尺的讀數值。0.02m

7、m游標卡尺的刻線原理如圖1-4所示。0 1 2 3 4 50 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10尺身游標圖1-4 游標卡尺刻線原理 (2)游標卡尺的讀數方法 使用游標卡尺測量工件時，讀數可分為下面3個步驟(以0.02mm游標卡尺為例)：1)讀整數。讀出游標零線左邊最近的尺身刻度值，該數值就是被測件的整數值。2)讀小數。找出游標刻線對準尺身刻線的位置，將其順序數乘以游標讀數值0.02mm所得的積，即為被測件的小數值。3)整個讀數。把上面1)和2)兩次讀數值相加，就是被測工件的整個讀數值。讀數示例如圖1-5所示，讀數：23mm+100.02mm=23.20mm。(3)游標卡尺的正確使用（示范

8、講解）課堂小結1長度單位的換算關系。2角度單位的換算關系。3直尺與卡尺的使用方法。4游標卡尺的刻線原理、讀數方法與正確使用。課外作業(yè)完成作業(yè)（1）相關練習課時：2 課次編號：3課題：技術測量及常用器具（續(xù)）教學目的和要求：1. 熟悉千分尺、百分表、萬能角度尺等常用測量器具的構造及使用場合2掌握千分尺、百分表、萬能角度尺等的讀數方法及使用方法。重點、難點：1千分尺的讀數及使用方法2百分表的讀數及使用方法3萬能角度尺的讀數及使用方法教學環(huán)節(jié)與內容：復習提問1長度單位英寸（in）與毫米(mm)之間的換算關系？2弧度（rad）與度 () 的換算關系？3. 說明游標卡尺的讀數方法及正解使用方法。導入新課

9、新授內容4千分尺（1）千分尺是用微分筒讀數的，讀數值為0.01mm的量尺。（2）千分尺的分類、結構與規(guī)格圖1-7（3）千分尺的刻線原理 （4）千分尺的讀數方法 用千分尺進行測量時，其讀數也可分為以下3個步驟：1)讀整數。讀出活動套筒錐面的端面左邊在固定套筒露出來的刻線數值，即被測件的mm整數或0.5mm數。2)讀小數。找出與基準線對準的活動套筒上的刻線數值，如果此時整數部分的讀數值為mm整數，那么該刻線數值就是被測件的小數值；如果此時整數部分的讀數值為0.5mm數，則該刻線數值還要加上0.5mm后才是被測件的小數值。圖1-83)整個讀數。將上面兩次讀數值相加，就是被測件的整個讀數值。千分尺的讀

10、數如圖1-8所示。(3)千分尺的正確使用（示范講解）5百分表 (l)百分表的結構（圖1-10） (2)百分表的刻線原理圖1-10 百分表的結構l-觸頭；2-測量桿；3-小齒輪；4、7-大齒輪；5-中間小齒輪；6-長指針；8-短指針；9-刻度盤；10-表圈 11-拉簧(3)百分表的讀數方法 百分表測量時大小指針所示讀數之和即為尺寸變化量。也就是說先讀小指針轉過的刻度值(即mm的整數)，再讀大指針轉過的刻度數(即小數部分)，并乘以0.01，然后兩者相加，即可得到所測量的數值。（4）百分表的正確使用6刀口形直尺（示范講解）刀口形直尺是用光隙法檢驗直線度或平面度的直尺，其形狀如圖1-12所示。7塞尺（

11、示范講解）塞尺是用來檢查兩貼合面之間間隙的薄片量尺，如圖1-13所示。圖1-12 刀口形直尺及其使用 圖1-13 塞尺1.2.2 角度量具1. 90角尺90角尺是檢驗直角用非刻線量尺，用于檢查工件的垂直度。2游標萬能角度尺游標萬能角度尺是用游標讀數，可測任意角度的量尺。一般用來測量零件的內外角度。它的構造如圖1-15所示。游標萬能角度尺的讀數機構是根據游標原理制成的。（示范講解）圖1-14圖1-151.2.3 量具的保養(yǎng)1)使用前必須用絨布將其擦拭干凈。2)不能用精密量具去測量毛坯或運動著的工件。3)測量時不能用力過猛、過大，也不能測量溫度過高的工件。4)不能把量具亂扔、亂放，更不能將其當工具

12、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，應將其擦洗干凈后涂油并放入專用的量具盒內課堂小結1千分尺、百分表、游標角度尺的讀數方法及使用方法2量具的保養(yǎng)方法課外作業(yè)完成作業(yè)（1）相關練習課時：2 課次編號：4課題：金屬材料的性能教學目的和要求：1.掌握金屬材料的力學性能強度、硬度、塑性、沖擊韌性、疲勞強度等基本概念。2.理解各力學性能指標的物理意義，了解其測定方法。 3.熟悉金屬材料的工藝性能。重點、難點：1金屬材料的力學性能2各性能指標的物理意義和測定方法教學環(huán)節(jié)與內容：復習提問1說明千分尺的讀數方法及其使用方法。2如何保養(yǎng)好量具？導入新課新授內容第2章 金屬材料的性能及

13、常用工程材料21 金屬材料的性能211 金屬材料的力學性能1強度指標（1）強度：材料在外力作用，抵抗塑性變形和斷裂的能力。工程上常用的金屬材料的強度指標有屈服強度(ReL)和抗拉強度(Rm)等； (a)(b)低碳鋼力-伸長曲線 圓形拉伸試樣(a)拉斷前 (b)拉斷后（2）強度衡量指標：屈服強度ReL、抗拉強度Rm1） 屈服點：定義：發(fā)生屈服現象時的應力。公式：ReLFeL/So （MPa）FeL材料發(fā)生屈服現象時的力，So材料的原始橫截面面積。對于塑性差的材料，無明顯屈服點，則用Rr0.2來代替ReL。2）抗拉強度：定義：最大應力值。公式：RmFm/SoFm最大的載荷，So材料的原始截面面積。

14、2 塑性指標塑性：材料在外力作用下產生永久變形而不破壞的性能。表示材料的塑性指標是：伸長率A和斷面收縮率Z。 1）使材料具有良好的成形性；2）受到外力變形時，有強化作用。衡量塑性指標：伸長率、斷面收縮率。（1）伸長率：A定義：公式：A（LuL0）/L0 100Lu拉斷后的長度。 L0原來的試樣長度。注意：長、短試樣測出的A值不相等（比較大小，要同樣的試樣）。55% 塑性材料，55脆性材料。（2）斷面收縮率：定義：公式：Z（S0Su）/ S0100S0原截面面積。 Su斷口處斷面面積。Z值越大，塑性越好。總結：A、Z越大，塑性越好，越易變形但不會斷裂。 3硬度指標硬度：材料抵抗更硬的物體壓入其內

15、的能力。最常用的硬度指標有：布氏硬度（HB)和洛氏硬度 (HRA-C)。布氏硬度和洛氏硬度試驗原理和使用范圍均不相同； 硬度衡量：布氏硬度、洛氏硬度等。（1）布氏硬度：HB1）應用范圍：鑄鐵、有色金屬、非金屬材料。2）優(yōu)缺點： 精確、方便、材料限制、非成品檢驗和薄片。3）標注示例：350HBW5/750 表示用直徑5mm的硬質合金球在7.355kN試驗力下保持10s-15s 測定的布氏硬度值為350。（2）洛氏硬度：HR、（HRA、HRB、HRC）1）應用范圍：鋼及合金鋼。2）優(yōu)缺點：測成品、薄的工件，無材料限制，但不精確。3）標注示例：45HRC表示用C標尺測定的洛氏硬度值為45。注：數值越

16、大，硬度越高。但相互之間不能比較，必須查表為同單位才行。 4韌性指標沖擊韌度：金屬材料抵抗沖擊載荷的作用而不破壞的能力。常用的指標有沖擊韌度(Ak)。 5疲勞的概念在交變應力作用下，雖然零件所承受的應力低于材料的屈服點，但經過較長時間的工作后產生裂紋或突然發(fā)生完全斷裂的現象稱為金屬的疲勞。金屬材料的力學性能是在外力作用下表現出的力學性能，在實際生產中應用相當廣泛。2.1.2 金屬的工藝性能工藝性能是指金屬材料在加工過程中是否易于加工成形的能力，它包括鑄造性能、鍛造性能、焊接性能和切削加工性能等。1.鑄造性能金屬及合金在鑄造工藝中獲得優(yōu)良鑄件的能力稱為鑄造性能。衡量鑄造性能的主要指標有流動性、收

17、縮性和偏析傾向等。金屬材料中，以灰鑄鐵和青銅的鑄造性能較好。2. 鍛造性能用鍛壓成形方法獲得優(yōu)良鍛件的難易程度稱為鍛造性能。塑性越好，變形抗力越小，金屬的鍛造性能越好。例如黃銅和鋁合金在室溫狀態(tài)下就有良好的鍛造性能；碳鋼在加熱狀態(tài)下鍛造性能較好；鑄鐵、鑄鋁、青銅則幾乎不能鍛壓。3. 焊接性能焊接性能是指金屬材料對焊接加工的適應性，也就是在一定的焊接工藝條件下，獲得優(yōu)質焊接接頭的難易程度。對碳鋼和低合金鋼，焊接性主要同金屬材料的化學成分有關（其中碳的質量分數的影響最大）。如低碳鋼具有良好的焊接性，高碳鋼、不銹鋼、鑄鐵的焊接性較差。4. 切削加工性能金屬材料的切削加工性能是指金屬材料在切削加工時的

18、難易程度。影響切削加工性能的因素主要有工件的化學成分、組織狀態(tài)、硬度、塑性、導熱性和形變強化等。一般認為金屬材料具有適當硬度（170230 HBW）和足夠的脆性時較易切削。課堂小結1金屬材料的力學性能：強度，塑性，硬度，韌性，疲勞破壞2金屬材料的工藝性能課外作業(yè)完成作業(yè)（2）課時：2 課次編號：5課題：常用工程材料簡介（鋼、鑄鐵）教學目的和要求：1. 了解常用工程材料的分類方法2熟悉鋼和鑄鐵的分類、牌號、性能和用途。重點、難點：1鋼的分類及牌號2鑄鐵的分類及牌號教學環(huán)節(jié)與內容：復習提問1金屬材料的力學性能指標有哪些？各自的符號和單位是什么？2金屬的工藝性能指哪幾個方面？導入新課新授內容2.2

19、常用工程材料簡介常見工程材料的分類如下：鋼鐵材料 鋼 鑄鐵非鐵金屬 金屬材料 鋁、鎂、銅、鉛及合金等 稀有金屬及稀土等工程材料 粉末冶金材料 塑料 高分子材料 合成橡膠非金屬材料 合成纖維陶瓷材料 硅酸鹽材料玻璃、水泥、陶瓷、耐火材料（傳統陶瓷） 除SiO2之外的其他氧化物、碳化物、氮化物材料（新型陶瓷） 層疊型復合材料 復合材料 纖維增強復合材料 細粒復合材料2.2.1工業(yè)用鋼1. 鋼的分類(GBT13304-2008)鋼的分類方法分為“按化學成分分類”、“按主要質量等級和主要性能或使用特性的分類”兩部分。（1）按化學成分分類 根據鋼的化學成分可分為非合金鋼（碳素鋼）、低合金鋼、合金鋼。（2

20、）按主要質量等級和主要性能或使用特性的分類1）按主要質量等級分類 分為普通質量、優(yōu)質和特殊質量2）按鋼的主要性能或使用特性分類2鋼的牌號、性能與用途（1）非合金鋼的牌號、性能與用途（表2-1，表2-3）1） 碳素結構鋼： Q235A（F、b、Z）、s235MPa。 通常用于制造型材、螺釘、鐵釘、鐵絲、建筑材料等。 2）優(yōu)質碳素結構鋼：普通含錳量鋼：0.250.8Mn。較高含錳量鋼：0.701.20Mn。舉例 45： 0.45C左右、 0.500.80Mn左右。 45Mn： 0.45C左右、 0.701.00Mn左右。常用于齒輪、主軸、連桿45。彈簧、板簧、發(fā)條65、65Mn。3）碳素工具鋼：

21、優(yōu)質碳素工具鋼：T數字。 高級優(yōu)質碳素工具鋼：T數字A。舉例 T7、T8、T9、T14。含義：含碳0.7、0.80、0.91.4。T7A、T8A、T9A、T14A。主要用于剪刀、斧頭、鋸子、銼刀等。4）鑄造碳素鋼： ZG200400、 ZG230450、 ZG270500、ZG310570、ZG340640（2）合金鋼的牌號、性能與用途（見表2-2，見表2-4）1）合金結構鋼：兩位數字、元素符號和數字 如，20CrMnTi、25Cr2Ni4WA等。2）合金工具鋼：與合金結構鋼相似。區(qū)別是當鋼中Wc1%時，用一位數字表示，如，9Mn2V；當Wc1%時，不用數字，如CrWMn。3）高速工具鋼：與合

22、金工具鋼相同。如，W18Cr4V。4）軸承鋼：G、合金元素符號Cr和數字，如，GCr15。注：Cr后的數字表示鋼中含Cr量為千分之幾。5）不銹、耐蝕鋼與耐熱鋼。如12Cr13，06Cr18Ni10，022Cr17Ni12。注：Cr前的數字含義見表2-2。2.2.2 工程鑄鐵鑄鐵是碳的質量分數大于2.11%的鐵碳合金總稱。鑄鐵的特點：具有較低的熔點和優(yōu)良的鑄造性能，良好的耐磨性、吸振性、切削加工性等。按石墨形態(tài)不同，鑄鐵可分為灰鑄鐵、球墨鑄鐵、可鍛鑄鐵、蠕墨鑄鐵等。1灰鑄鐵牌號：用“HT”及數字組成。如HT200表示灰鑄鐵，最低抗拉強度值為200 MPa。用途：灰鑄鐵廣泛用作承受壓力載荷的零件，

23、如機座、床身、軸承座等。2球墨鑄鐵牌號：用符號“QT”及其后面兩組數字表示。如QT400-15表示抗拉強度大于400 MPa，斷后伸長率大于15%。用途：廣泛應用于機械制造業(yè)中受磨損和受沖擊的零件，如曲軸、齒輪、氣缸套、中低壓閥門、軸承座等。3可鍛鑄鐵牌號：由三個字母及兩組數字組成。如KTH300-06抗拉強度大于400 MPa，斷后伸長率大于6%。用途：適于制造形狀復雜、工作時承受沖出、振動、扭轉等載荷的薄壁零件，如汽車、拖拉機后橋殼，轉向器殼和管子接頭等。4蠕墨鑄鐵牌號：用“RuT”符號及其后面數字表示。如RuT340表示Rm340MPa，A1.0%的蠕墨鑄鐵。用途：主要用于制造排氣管、變

24、速箱體、活塞環(huán)、汽缸套、汽車底盤零件等。5合金鑄鐵合金鑄鐵是指常規(guī)元素高于規(guī)定含量或含有其他合金元素，具有較高力學性能或明顯具有某種特殊性能的鑄鐵。如耐磨、耐熱、耐蝕鑄鐵等。部分鑄鐵的牌號、性能及應用見表2-5。課堂小結1鋼的分類方法2常用非合金鋼（碳素鋼）種類、牌號及用途3常用合金鋼的種類、牌號及用途4、灰鑄鐵、球墨鑄鐵、可鍛鑄鐵、蠕墨鑄鐵性能與牌號課外作業(yè)完成作業(yè)（3）課時：2 課次編號：6課題：常用工程材料簡介（非鐵金屬、非金屬及復合材料）教學目的和要求：1掌握純鋁和純銅的性能和特點。2了解常用鋁合金和銅合金牌號、性能和用途。3了解硬質合金材料的種類、牌號與性能特點。4了解工程中常見的非

25、金屬材料及復合材料的特點、用途及發(fā)展趨勢。重點、難點：1純鋁和純銅的性能和特點；2鋁合金、銅合金軸承合金的牌號、性能和用途。教學環(huán)節(jié)與內容：復習提問1什么是鋼？什么是鑄鐵？它們的主要區(qū)別是什么？2說明材料牌號的含義：Q235-AF、45、T12A、65Mn、GCr15、06Cr18Ni9、HT250、QT400-18導入新課新授內容2.2.3 非鐵金屬1鋁及鋁合金（1）純鋁純鋁的性能與用途：密度低（2.7g/cm3），塑性好，強度低，耐腐蝕能力強，表面易形成Al2O3，主要用于制造電線、電纜、配制合金。 Rm80MPa、A50、Z80。（2）鋁合金1）變形鋁合金 變形鋁合金的塑性好，常制成板材

26、、管材等型材，用于制造蒙皮、油箱、鉚釘和飛機構件等。按主要性能特點和用途，變形鋁合金又可分為防銹鋁合金（如5A02、3A21）、硬鋁合金（如2A12）、超硬鋁合金（如7A03、7A04）和鍛鋁（如2A50、2A70）。2）鑄造鋁合金 鑄造鋁合金力學性能雖然不如變形鋁合金，但具有良好的鑄造性和抗蝕性，如ZL102等，可進行各種鑄造成形，生產形狀復雜零件毛坯。一般用于制造復雜及有一定力學性能要求的零件，如儀表殼體、內燃機汽缸、活塞、泵體等。2銅及銅合金（1）純銅純銅的性能與用途：比重大，塑性好，強度低，Rm200250MPa、A4550，耐蝕性強，有良好的導電性、導熱性, 具有抗磁性等特點，主要用

27、于制造電線、電纜、配置銅合金。（2）銅合金1）黃銅 黃銅是以鋅為主加合金元素的銅合金。加入適量的鋅，能提高銅的強度、塑性和耐蝕性。按其含合金元素種類，又分為普通黃銅、特殊黃銅兩種。只加鋅的銅合金稱為普通黃銅（如H62、H70等）。普通黃銅的耐蝕性較好，尤其對大氣、海水具有一定的抗蝕能力。若在普通黃銅中加入鉛、鋁、錳、錫、鐵、鎳、硅等合金元素所組成的多元合金稱為特殊黃銅（如HPb59-1 、HMn58-2等），能進一步提高其力學性能、耐蝕性、耐磨性，改善切削加工性等。2）青銅 銅和錫往往伴生而成礦，因此銅錫合金是人類歷史上最早使用的合金，因其外觀成青黑色，所以稱之為青銅。根據主加元素如錫、鋁、鈹

28、、鉛、硅等，分別稱為錫青銅（如QSn4-3）、鋁青銅(如QAl5)、鈹青銅（如QBe2）及用于鑄造的鑄造青銅（如ZCuSn10Pb1）等。青銅的耐磨減摩性好、耐蝕性好，主要用于制造軸瓦、蝸輪及要求減摩、耐蝕的零件等。3硬質合金硬質合金是將一種或多種難熔金屬的碳化物和起黏合作用的金屬鈷粉末，用粉末冶金方法制成的金屬材料。（1）硬質合金的性能特點硬質合金的硬度高，常溫下可達8693 HRA（6981 HRC）；熱硬性好，在900 1000 溫度下仍然有較高的硬度；抗壓強度高。但抗彎強度低，韌性差。（2）常用的硬質合金1）鎢鈷類硬質合金主要成分為碳化鎢（WC）及鈷（Co）。其牌號用“YG”（“硬”、

29、“鈷”兩字的漢語拼音字母字頭）加數字表示，數字表示含鈷量的百分數。例如：YG8，表示鎢估類硬質合金，含估量為8%。常用YG3進行精加工，YG6進行半精加工，YG8進行粗加工。2）鎢鈷鈦類硬質合金主要成分為碳化鎢WC、碳化鈦TiC及鈷Co。其牌號用“YT”（“硬”“鈦”兩字的漢語拼音字母字頭）加數字表示，數字表示碳化鈦的質量分數（%）。例如：YT5，表示鎢鈷類硬質合金，碳化鈦的質量分數為5%。硬質合金中，碳化物質量分數越多，鈷的質量分數越少，則合金的硬度、熱硬性及耐磨性越高，合金的強度和韌性越低，反之則相反。鎢鈷鈦類合金主要用來切削加工韌性材料，如各種鋼。常用YT5進行粗加工，YT15進行半精加

30、工，YT30進行精加工。3）鎢鈷鉭（鈮）類硬質合金這類硬質合金又稱為通用硬質合金或萬能硬質合金。其牌號用“YW”（“硬”“萬”兩字漢語拼音字母字頭）加順序號表示，如YW1，YW2等。通用硬質合金既可切削脆性材料，又可切削韌性材料，特別對于不銹鋼、耐熱鋼、高錳鋼等難加工的鋼材，切削加工效果更好。硬質合金中含鈷量越高，其韌性越好，越適合于粗加工；反之，則適合于精加工。2.2.4 非金屬材料1高分子材料（1）塑料塑料是一種高分子物質合成材料。它以樹脂為基礎，再加入添加劑(如增塑劑、穩(wěn)定劑、填充劑、固化劑、染料等) 在一定壓力和溫度下制成。塑料具有密度低、耐蝕性好、電絕緣性好、減摩耐磨性好、成形方便等

31、優(yōu)點。塑性的缺點是強度低、耐熱性差。常用工程塑料的主要特性和應用見教材表2-6。（2）橡膠橡膠是在室溫下處于高彈態(tài)的高分子材料。工業(yè)上使用的橡膠是在生膠(天然或合成的)中加入各種配合劑經硫化后制成的。橡膠最大特點是彈性好，具有良好的吸振性、電絕緣性、耐磨性和化學穩(wěn)定性。2工業(yè)陶瓷工業(yè)陶瓷是一種無機非金屬材料，主要包括普通陶瓷(傳統陶瓷)和特種陶瓷兩類。陶瓷的共同特點是：硬度高、抗壓強度大、耐高溫、耐磨損、耐腐蝕及抗氧化性能好。但是，陶瓷性脆，沒有延展性，經不起碰撞和急冷急熱。目前，陶瓷材料已廣泛用于制造零件、工具和工程構件等。3復合材料復合材料是將兩種或兩種以上不同化學性質或不同組織結構的材料

32、，以微觀或宏觀的形式組合在一起而形成的新材料。復合材料與其他材料相比具有抗疲勞強度高、減震性好、耐高溫能力強、斷裂安全性好、化學穩(wěn)定性、減磨性和電絕緣性良好等優(yōu)點。鋼筋混凝土、玻璃鋼等都是典型的復合材料。按復合材料增強劑的種類和結構形式的不同，復合材料可分為層疊型復合材料、纖維增強復合材料和細粒復合材料三類。課堂小結1純鋁的特點及鋁合金分類、牌號和應用。2純銅的特點及銅合金分類、牌號和應用。3鎢鈷類、鎢鈦鈷類硬質合金的牌號、化學成分、性能及用途。4常見非金屬工程材料。課后作業(yè)完成作業(yè)（4）課時：2 課次編號：7課題：鋼的熱處理概念、目的、分類 鋼的整體熱處理教學目的和要求：1了解鋼的熱處理概念

33、、目的、分類。2熟悉鋼的退火、正火、淬火、回火、調質、時效處理的方法及其應用。重點、難點：1正火和退火的應用； 2淬火和回火的目的、方法及其應用。教學環(huán)節(jié)與內容：復習提問1鑄造鋁合金一般用于什么場合？2青銅有什么特點？一般用于制造什么零件？3常用硬質合金分為哪幾類，各有什么特點？導入新課新授內容第3章 鋼的熱處理3. 1 鋼熱處理的概念、目的、分類鋼的熱處理就是在固態(tài)下采用適當的方式進行加熱、保溫和冷卻，改變其組織，從而獲得預期的組織和性能的工藝。熱處理方法很多，其共同點是：只改變內部組織結構，不改變表面形狀與尺寸，而且都由加熱、保溫、冷卻三階段組成，如圖3-1。圖3-1 熱處理工藝曲線示意圖

34、熱處理對鋼的力學性能的影響（以45鋼為例，見表3-1）熱處理的目的：除了消除毛坯缺陷，改善工藝性能，以利于進行冷熱加工外，更重要的是充分發(fā)揮材料潛力，顯著提高力學性能，提高產品質量，延長使用壽命。熱處理分類：(1) 整體熱處理 主要包括正火、退火、淬火、回火、調質和時效等。(2) 表面熱處理 主要包括表面淬火和表面回火。(3) 化學熱處理 常用的有滲碳、滲氮、碳氮共滲等3.2 鋼的整體熱處理3.2.1 退火退火：是將鋼件加熱到適當溫度，保溫一定時間，然后緩慢冷卻的熱處理工藝。目的：降低硬度，提高塑性，改善切削加工性能；細化晶粒，消除組織缺陷，改善鋼的性能，并為最終熱處理做好組織準備；消除內應力

35、，穩(wěn)定工件尺寸，減小變形，防止開裂。應用：鑄件、鍛件、焊接及其它毛坯的熱處理。退火可分為完全退火、球化退火、去應力退火等。3.2.2 正火正火：是將鋼件加熱到一定溫度，保溫適當的時間后，在空氣中冷卻的熱處理工藝。目的：細化晶粒、調整硬度；消除網狀碳化物，為后續(xù)加工及球化退火、淬火等做好組織準備。正火與退火相比，所得室溫組織相同，但正火的冷卻速度比退火要快。具有操作簡便、生產周期短、生產效率較高、成本低等特點。3.2.3 淬火淬火：是將鋼件加熱到某一溫度，保溫一定時間，然后在冷卻介質中迅速冷卻，以獲得高硬度組織的一種熱處理工藝。目的：為了得到高硬度的組織，然后與適當的回火相配合，使工件獲得所需的

36、使用性能。常用的淬火冷卻方法：（1）單液淬火法：常見碳鋼在水中淬火、合金鋼在油中淬火。（2）雙液淬火法：適用于高碳鋼零件和較大的合金鋼零件（3）分級淬火法：適用于尺寸較小的工件（4）等溫淬火法：形狀復雜、尺寸要求精確，且硬度與韌性要求高的重要零件3.2.4 回火回火：是將鋼件淬硬后，再加熱到某一不太高的溫度（150600），保溫一定時間后，冷卻至室溫的熱處理工藝。回火是緊接淬火后進行的一種熱處理操作，也是生產中應用最廣泛的熱處理工藝。目的：穩(wěn)定組織，使工件形狀、尺寸穩(wěn)定；減小或消除淬火內應力，降低脆性，獲得工件所要求的力學性能。按回火溫度范圍不同，鋼的回火可分為低溫回火、中溫回火及高溫回火三種

37、。（1）低溫回火（150250），目的是降低淬火鋼的內應力和脆性，并保持高硬度（5664HRC)和耐磨性。如模具、刃具等。（2）中溫回火（350500），目的是使鋼獲得高彈性，并保持較高硬度（3550HRC)和一定的韌性。如彈簧、鍛模等。（3）高溫回火（調質處理）（500650），硬度2035HRC，強度及韌性等綜合性能較好。如連桿、曲軸、齒輪等。 3.2.5 調質處理在熱處理生產中，通常將淬火加高溫回火的復合熱處理工藝稱為調質處理，簡稱調質。主要用于各種重要的結構零件，特別是交變載荷下工作的連桿、螺栓、螺帽、曲軸和齒輪等。 3.2.6 時效處理常在低溫回火后精加工前，把工件重新加熱到1001

38、50，保持520小時，這種為穩(wěn)定精密制件質量的處理，稱為時效處理。可以消除鋼材構件殘余應力，穩(wěn)定鋼材組織和尺寸。課堂小結1鋼的熱處理概念、目的、分類2鋼的整體熱處理方法課外作業(yè)完成作業(yè)（5）課時：2 課次編號：8課題：表面熱處理、熱處理新技術及熱處理工藝的應用教學目的和要求：1熟悉鋼的表面淬火。2. 了解滲碳、氮化、碳氮共滲及熱處理新技術3了解熱處理工藝安排的一般原則及應用重點、難點：1鋼的表面淬火2熱處理工藝安排的一般原則及應用教學環(huán)節(jié)與內容：復習提問1熱處理經過哪幾個階段？常見的整體熱處理方法有哪些？2退火與正火有何區(qū)別？淬火后再回火有何好處？導入新課新授內容3.3 鋼的表面熱處理3.3.

39、1 鋼的表面淬火表面淬火：僅對工件表層進行淬火的工藝稱為表面淬火。表面淬火可使工件表層獲得高硬度組織，具有高硬度、高耐磨性，內部仍保持淬火前的組織，具有足夠的強度和韌性。1. 感應加熱表面淬火（需經正火、調質處理）感應淬火因加熱速度極快，加熱時間短，基本無氧化、脫碳，變形小；淬硬層深度容易控制；能耗低，生產效率高，易實現機械化和自動化。分為：（1）高頻（10500KHz）淬硬層深度：0.52mm；（2）感應器 中頻（50010000Hz）淬硬層深度：28mm；（3）工頻（50Hz）淬硬層深度：1015mm。感應淬火多用于中碳鋼和中碳低合金鋼制造的中小型工件的成批生產。2. 火焰加熱表面淬火火焰

40、加熱表面淬火是應用氧乙炔或其它可燃氣體的火焰對零件表面進行加熱，隨之快速冷卻的工藝，淬硬層深度一般為26 mm。優(yōu)點是方法簡單，不需特殊設備。故適用于單件或小批量零件的表面淬火。如大模數齒輪、小孔、頂尖、鑿子等。3.3.2 鋼的化學熱處理化學熱處理：1.滲碳：氣體滲碳、固體滲碳： 多用于動負荷條件下表面受摩擦的零件，如軸、齒輪等。2.滲氮：氣體滲氮： 廣泛用于齒輪、槍炮管、活塞銷、氣門、曲軸、汽缸套等零件。3.碳氮二元共滲：氣體、固體、液體共滲。常用于處理低碳及中碳結構鋼零件，如汽車和機床上的各類齒輪等。3.4 熱處理新技術簡介3.4.1 形變熱處理1. 低溫形變熱處理2. 高溫形變熱處理3.

41、4.2 真空熱處理與可控氣氛熱處理真空熱處理具有無氧化、無脫碳、無污染和少變形的“三無一少”的優(yōu)越性，是當代熱處理的先進技術之一。3.4.3 激光表面熱處理與電子束表面淬火3.5 熱處理工藝的應用3.5.1 熱處理工序確定的一般規(guī)律熱處理分為預備熱處理和最終熱處理兩大類。預備熱處理(正火、退火、調質等)工序一般安排在毛坯生產之后，切削加工之前，或粗加工之后，精加工之前。最終熱處理(淬火、回火、化學熱處理等)后硬度較高，除可以磨削加工外，一般不適宜其他切削加工，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)之前。3.5.2 確定熱處理工序位置的實例1. 車床主軸的熱處理（1）主軸制造工

42、藝路線：鍛造正火切削加工(粗) 調質切削加工(半精) 高頻感應加熱淬火低溫回火磨削（2）主軸熱處理各工序的作用2.手用絲錐（1）手用絲錐的工藝路線下料球化退火機械加工淬火、低溫回火柄部處理清洗發(fā)蘭處理檢驗。（2）熱處理各工序的作用課堂小結1鋼的表面淬火的特點和應用2確定熱處理的一般原則課外作業(yè)完成作業(yè)（6）課時：2 課次編號：9課題：砂型鑄造教學目的和要求：1、掌握砂型造型、模樣、芯盒、造型材料、熔煉、澆鑄等基本概念。2、理解砂型造型的生產工藝過程。3、掌握常用手工造型的特點及應用。4、了解機器造型。5、掌握造型材料的組成及性能要求。6、了解熔煉與澆鑄的方法。重點、難點：1、砂型造型、模樣、芯

43、盒、造型材料、熔煉、澆鑄等基本概念。2、砂型造型的生產工藝過程。3、常用手工造型的特點及應用。4、型砂、芯砂的組成和性能要求。教學環(huán)節(jié)與內容：復習提問1鋼的表面淬火有什么作用？有哪些方法？2鋼的表面化學熱處理有哪些方法？3鋼的熱處理工工的一般原則是什么？導入新課新授內容第4章 鑄造4.1 鑄造基礎知識1基本概念：將熔融的金屬液澆注入鑄型內，待冷卻凝固后獲得所需形狀和性能的毛坯或零件的工藝過程稱為鑄造。用鑄造方法制成的毛坯或零件稱為鑄件。2鑄造工藝過程主要包括：金屬熔煉、鑄型制造、澆注凝固和落砂清理等。鑄件的材質有碳素鋼、合金鋼、鑄鐵、有色合金等。3特點與其它金屬加工方法相比，鑄造具有如下優(yōu)點：

44、 （1）原材料來源廣。 （2）生產成本低。 （3）鑄件形狀與零件接近，尺寸不受限制。因此，鑄造在機器制造業(yè)中應用極其廣泛。但鑄造生產目前還存在著若干問題，如鑄件內部組織粗大，常有縮松、氣孔等鑄造缺陷，導致鑄件力學性能不如鍛件高。鑄造工序多，而且一些工藝過程還難以精確控制，使得鑄件質量不夠穩(wěn)定，廢品率高。4.2 砂型鑄造1砂型鑄造砂型鑄造指鑄型由砂型和砂芯組成，而砂型和砂芯是用砂子和粘結劑為基本材料制成的。2生產過程：3造型用型砂及模樣等工藝設備制造鑄型的過程叫造型。（1）模樣模樣用來形成鑄件外部輪廓，模樣的外形尺寸與鑄件外形相適應。（2）造型材料制造鑄型或型芯用的材料，稱為造型材料。型砂和芯砂

45、應具備以下基本性能：可塑性、強度、耐火性、透氣性、退讓性（3）造型方法造型就是用型砂和模樣制造鑄型的過程。造型方法分手工造型和機器造型兩大類。一般單件和小批量生產都用手工造型。在大量生產時，主要采用機器造型。1) 手工造型全部用手工或或手動工具完成的造型工序稱為手工造型。特點：操作靈活，無論鑄件大小、結構復雜程度如何，都能適應，模樣成本低，生產準備簡單。但勞動強度大，生產效率低。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， 活塊造型， 三箱造型幾種常用的手工造型方法的特點和適用范圍見教材表4-1。2） 機器造型機器造型用機器全部地完成或至少完成緊砂操作的造型工序。實

46、質：用機器代替手工緊砂和起模。特點：與手工造型相比，改善了勞動條件，提高了生產率，鑄件尺寸精度高，表面質量好。適用于成批大量生產。機器造型兩個主要工序是緊砂和起模。 緊砂方法 常用的緊砂方法有：振實、壓實、振壓、拋砂、射壓等幾種型式，其中以振壓式應用最廣。起模方法 常用的起模方法有頂箱、漏模、翻轉三種。5 造芯制造型芯的過程稱為造芯，型芯用來形成鑄件內部輪廓，制造型芯采用芯盒，用芯盒的內腔形狀應與鑄件內腔形狀相適應制造型芯，用芯盒制造型芯的工藝同造型過程相似。6典型澆注系統為填充型腔和冒口而開設在鑄型中的一系列通道，稱為澆注系統。（1）澆注系統組成通常澆注系統由澆口杯、直澆道、橫澆道和內澆道組

47、成。（2）冒口 對于易產生縮孔的鑄件，還需開設冒口。它是鑄型內儲存供補縮鑄件用的熔融金屬的空腔。它有時還起排氣、集渣等作用。冒口一般開設在鑄件容易產生縮孔部位的上方。7熔煉8合型、澆注、落砂、清理（1）合型：將鑄型的各個組元，如上型、下型、型芯、澆口杯等組合成一個完整鑄型的操作過程。（2）澆注：將金屬液從澆包注入鑄型的操作，稱為澆注。（3）落砂：用手工或機械使鑄件和型砂(芯砂)、砂箱分開的操作過程。（4）清理：落砂后，從鑄件上清除表面粘砂、型砂(芯砂)、多余金屬等操作稱為清理。課堂小結1鑄造的基本概念、工藝過程2砂型鑄造工藝過程、造型材料3手工造型方法和澆注系統4、熔煉、澆鑄及清理落砂概念。課

48、外作業(yè)完成作業(yè)（7）課時：2 課次編號：10課題：特種鑄造 鑄造新技術、新工藝教學目的和要求：1了解金屬型鑄造、壓力鑄造、熔模鑄造、離心鑄造的鑄造工藝。2知道各鑄造方法的特點和適用范圍。3了解鑄造新技術、新工藝。重點、難點：特種鑄造工藝、各鑄造方法的特點和適用范圍。教學環(huán)節(jié)與內容：復習提問1什么是砂型鑄造？包括哪些工藝過程？2砂型鑄造造型材料有何要求？造型方法有哪些？有何特點？3澆注系統由哪幾部分組成？各有何作用？導入新課新授內容4.3 特種鑄造1金屬型鑄造方法：在重力作用下將熔融金屬澆入金屬型獲得鑄件的方法。特點：（1）實現了一型多鑄（2）鑄件的力學性能高（3）鑄件的精度高應用：主要用于制造

49、有色合金鑄件，如鋁活塞、汽缸體、缸蓋等。2、壓力鑄造方法：將熔融金屬在高壓下高速充型，并在壓力下凝固而獲得鑄件的方法。特點：（1）鑄件尺寸精度高（2）鑄件的強度和表面硬度高（3）可壓鑄形狀復雜的薄壁鑄件，可嵌鑄其他材料（4）生產效率高（5）設備投資大，壓型制造成本高（6）鑄件內部有大量氣孔（7）壓鑄件不能大余量加工和熱處理應用：主要用于熔點較低的鋅、鋁、鎂及銅合金鑄件的生產。3、離心鑄造方法：將液態(tài)金屬澆入高速旋轉的鑄型中，使金屬液在離心力的作用下填充鑄型并凝固成型的鑄造方法。特點：（1）工藝過程簡單（2）鑄件力學性能高（3）便于鑄造雙金屬鑄件（4）鑄件內表面質量差，孔的尺寸不易控制。應用：目

50、前主要用于制造鐵管、缸套和滑動軸承。4熔模鑄造方法：模鑄造又稱失蠟鑄造，它是在蠟模表面包以造型材料，待其硬化后，再將其中的蠟模熔去，從而獲得無分型面鑄型的鑄造方法。蠟模鑄造工藝過程：（1）母模:鋼或黃銅制成的標準鑄件，用來制造壓型。（2）壓型：易熔合金壓型，利用母模作模樣，由易熔合金（Sn、Pb、Bi等的合金）直接澆注制成的。（3）蠟模的制作（4）鑄型的制造特點：（1）鑄件精度高，表面光潔；（2）能夠鑄造各種合金鑄件；（3）鑄件形狀可以比較復雜；（4）鑄件質量不宜太大；（5）生產工藝復雜。用途：熔模鑄造主要用于制造形狀復雜、精度要求較高的小型零件，如渦輪機葉片和葉輪、高速鋼刀具等。4.4 鑄造

51、新技術、新工藝1造型技術的新進展（1）氣體沖壓造型 （2）靜壓造型 （3）真空密封造型(V法造型) 2快速成形技術(RPT) 目前正在應用與開發(fā)的快速成形技術(RPT)有：SLA(激光立體光刻成形技術)、SLS(激光粉末選區(qū)燒結成形技術)、FDM(熔絲沉積成形工藝)、LOM(分層疊紙制造成形工藝)和DSPC(直接制殼生產鑄件的工藝)等。 3.計算機在鑄造中的應用與傳統的鑄造工藝設計方法相比，用計算機設計鑄造工藝有如下特點：1）計算準確、迅速，消除了人為的計算誤差。2）可同時對幾個系統利用鑄造方案進行工藝設計和比較，從而找出較好的方案。3）能夠儲存并系統利用鑄造工作者的經驗，方便設計。4）計算結果能自動打印記錄，并能繪制鑄造工藝圖等技術文件。課堂小結1特種鑄造的特點2金屬型鑄造、壓力鑄造、離心鑄造、熔模鑄造的方法、特點和用途3鑄造新技術、新工藝課外作業(yè)完成作業(yè)（8）課時：2 課次編號：11課題：鍛壓基礎知識 自由鍛造 模鍛教學目的和要求：1. 了解鍛造的工藝過程、特點、應用及安全技術。2. 了