南京航空航天大学《工程材料与热加工基础》课程设计⑤
工程材料与热加工基础 机械工程材料与热加工课程概论
课程的性质和任务
• 4）常用工程材料：掌握常用的工业用钢、铸铁、 非铁金属及其合金的成分、组织、性能和用途；了 解工程塑料、橡胶、陶瓷、复合材料等常用非金属 材料的分类、性能和用途，以便合理选用工程材料。 • 5）热加工基础：掌握铸造、锻压和焊接的特点及 应用范围，掌握金属的铸造性能、锻造性能和焊接 性能；能初步分析各种热加工零件的结构工艺性， 具有初步选择零件毛坯的能力。 • 6）零件材料与毛坯的选择：熟悉常用工程材料的 生产工艺过程，正确选择零件的材料、毛坯，并初 步安排热处理在工艺过程中的位置。合理选用工程 材料的初步能力。
零件的毛坯
• 焊接结构
• 焊接的实质是使两个分离的物体 通过加热或加压，或两者并用， 在用或不用填充材料的条件下借 助于原子间或分子间的联系与质 点厂车身车间POLO底盘焊接
教学方法
本课程内容主要是建立在实验观察和工业实 践基础之上,以实质性和规律性的描述为主,涉及面 较宽。 *着重理解教学内容,尽量避免死记硬背。 *配合实验及多媒体信息,帮助和加深理解教学内容。 *利用网络交流教学信息,如查阅资料、习题解答等。
课程教学形式
课程教学形式包括理论教学、实验教学、 课堂讨论、自学、辅导等方式，其中理论教 学以CAI为手段主要讲授重点和难点。
零件的毛坯
• 铸造毛坯 • 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。
• 锻造毛坯
零件的毛坯
• 锻压是对坯料施加外力，使其产 生塑性变形、改变尺寸、形状及 改善性能，用以制造机械零件、 工件或毛坯的成形加工方法。它 是锻造与冲压的总称，属于压力 加工的范畴。
机械零件加工工艺
铸造 锻压 材 毛 焊接 型材 粉末冶金
工程材料及热成型工艺课程设计
工程材料及热成型工艺课程设计1. 背景工程材料及热成型工艺是现代制造工业中极其重要的一部分，涉及到各行业各领域的制造和生产。
在工程离散制造过程中，这两个领域必不可少。
作为当今制造业的核心技术之一，热成型加工在不同的行业中都具有广泛的应用，如冶金、机械、航空航天等工业部门。
2. 课程设计目的本课程设计旨在深入了解相关基础知识和实际应用技术，达到以下目的：•了解不同种类的工程材料和它们的物理和化学性质。
•学习热成型加工的基本原理和其在不同工业部门中的应用。
•了解工程材料和热成型加工相互作用的影响，并学习如何优化制造过程。
•学习如何设计和选择最适合的加工工艺和设备，以满足不同的生产需求。
3. 课程内容3.1 工程材料3.1.1 材料结构和性质•基本元素和晶体结构•物理性质、机械性能和化学性质•缺陷分析和强度评估3.1.2 材料应用和选择•材料来源和加工方法•材料选型原则和应用环境•日常护理和维护3.2 热成型工艺3.2.1 加热和冷却•加热方式和设备•相变和热力学过程•冷却速率和材料变形加工3.2.2 热成型加工和应用•压力工艺和模具设计•热挤压、热轧、热拉伸和热淬火•各行业热成型加工的应用3.3 课程实践本课程将分为两个实践环节。
第一个环节将关注材料表征和机械性能测试，包括拉伸试验、压缩试验、冲击试验等。
第二个实践环节将关注热成型加工过程仿真和模拟，以及材料性能和加工过程之间的关系。
4. 课程评估•成绩占比：70% 期末考试, 20% 课程作业, 10% 实践报告•期末考试：理论知识，考试时间120分•课程作业：每周一次，与课程内容相关，张贴在学生选定的博客里，提交课程学习的总结，字数不少于500字。
•实践报告：与课程实践相关，对学生的实验和模拟结果进行评估和总结。
最新工程材料及热加工基础实验指导书精品版
2020年工程材料及热加工基础实验指导书精品版工程材料及热加工基础实验指导学生实验守则1.实验前认真做好预习，明确本次实验的目的，了解实验内容、步骤及注意事项。
2.实验不迟到，无故迟到三次者实验成绩记为不及格。
病假、事假需有医生或班主任证明，无故旷课者，该次成绩记以零3.实验时必须听从辅导教师及实验工作人员的指导，严格遵守设备操作，注意人身安全及设备安全，不得随意动用与本次实验无关的设备仪器，不准打闹。
4.损坏设备、仪器根据情节轻重按学校规定须进行全部或部分赔5.实验完毕，整理好仪器、设备，清理桌面及场6.认真做好实验报告，按时上交。
实验一碳钢及铸铁平织一、实验的目的1.观察识别碳钢及白口平衡状态下的显微组织。
2.了解含碳量对钢组织的影响。
3.了解金相显微镜的构造及使用方法。
二、实验基本原理从铁碳合金状态图可知，含碳量小于0.01%的铁碳合金称为工业纯铁，含碳量小于2.11%（大于0.01%）的铁碳合金称为钢；含碳量大于2.11%（小于6.69%）的铁碳合金称为铸铁。
碳钢的显微镜组织因其成份，热处理工艺不同而有很大的差别。
本次实验只研究铁碳合金在平衡状态下的显微组织，即在极缓慢冷却条件下（按铁碳相图变化）得到的组织，不同的组织对酸的耐蚀性不同,将热处理后的各试样制成金相试样,再将金相用4%的硝酸酒精进行腐蚀,使不同相得到不同腐蚀深度,并用金相显微镜对试样表面进行观察,判定各试样的组织。
三、主要仪器设备及耗材金相显微镜、各种金相试样。
四、实验内容同学分为三人一组，每组使用一台显微镜，仔细观察下列碳钢及铸铁组织，显微镜的放大倍数为450。
五、实验步骤1.插上金相显微镜电源；2.对金相显微镜的光学系统进行调试；3.将金相试样放到显微镜的载物台上；4.对金相显微镜进行粗调；5.对金相显微镜进行细调；6.记录试样的成分，观察试样的金相组织，并绘制示意图。
六、实验报告要求1.简述实验目的和内容。
2.绘出带*号的试样的显微组织示意图，并用箭头和符号指示图中的各种组织，图下指明牌号、处理方法、腐蚀剂、放大倍数及组织名称。
《热加工基础》教案
板书设计
8.5 锻压新工艺简介
一、精密模锻
四、超塑性成形
二、挤压
1、热挤压 2.冷挤压
1. 超塑性的概念 2. 超塑性的类型
3、温挤压
3. 超塑性的应用
三、轧锻
1、辊軋 2、横軋 3、斜軋 4、旋軋
教学过程 :主要教学内容(板书要点)
一、组织教学：填写班级日记 二、复习导入 1.提问：
板料冲压工序可分为哪些？
方法。
教学过程 :主要教学内容(板书要点)
常见的斜轧方式主要为螺旋斜轧和穿孔斜轧两种，见图 3-46。 3）楔横轧 楔横轧是一种特殊的横轧工艺。
教法提示及其他
8.5.4 超塑性成形 1． 超塑性成形的基本概念
可超过 100%，甚至 1000%以上），而变形抗力则大 大降低（常态的 1/5 左右，甚至更低），这种现象称为超 塑性。金属及合金在特定的组织条件、温度条件及变形速 度下进行变形时，可呈现出异乎寻常的塑性（延伸率
2.超塑性的类型 按实现超塑性的条件，超塑性主要有两种： （1）细晶粒超塑性 （2）相变超塑性 3.超塑性成形工艺的应用 主要用于模锻、拉伸和气压成形等。
四、 小结 1.精密模锻
2.挤压
3.轧锻
4.超塑性成形
五、布置作业 P125 11. 12
5 分钟 3 分钟
精密模锻是在普通模锻设备上直接锻造出形状复 杂、精度可达 IT10～IT12，表面粗糙度 Ra 为 3.2～0.8μ m 的锻件或零件的工艺方法。精密模锻锻件无需进行切削加 工即可直接使用，但在加工过程中必须采取一系列相应的 工艺措施。
板书
精密模锻工艺要求如下：
1）需精确计算原始坯料的尺寸，精确下料，并采用喷砂、 酸洗等方法清除坯料表面的氧化皮；2）需采用少、无氧 化方式加热，以减少坯料表面的氧化和脱碳现象；3）需 采用精度高、刚度好的摩擦压力机、曲柄压力机或高速 模锻锤等锻造设备进行锻造；4）锻模上、下模之间需采 用导向装置，以保证上、下模精确合模。
南京航空航天大学《工程材料及热加工工艺》课程设计有关事项共43页文档
45、自己的饭量自己知道。——苏联
41、学问是异常珍贵的东西，从任何源泉吸 收都不可耻。——阿卜·日·法拉兹
42、只有在人群中间，才能认识自 己。——德国
43、重复别人所说的话，只需要教育； 而要挑战别人所说的话，则需要头脑。—— 玛丽·佩蒂博恩·普尔
南京航空航天大学《工程材 料及热加工工艺》 27、自信是人格的核心。
28、目标的坚定是性格中最必要的力 量泉源 之一， 也是成 功的利 器之一 。没有 它，天 才也会 在矛盾 无定的 迷径中 ，徒劳 无功。- -查士 德斐尔 爵士。 29、困难就是机遇。--温斯顿．丘吉 尔。 30、我奋斗，所以我快乐。--格林斯 潘。
工程材料热加工课程设计
南京航空航天大学《工程材料与热加工基础》课程设计说明书学院______航空宇航学院________专业____飞行器设计与工程______学号______011210112___________姓名________窦兆起____________指导教师_____陈文华___________完成日期__2014年_6月_17日____第一篇任务书一、课程设计的目的《工程材料与热加工基础》课程是工程类专业的必修技术基础课，其内容包括：工程材料学、铸造、锻压、焊接等。
为了提高学生的工程实践能力和综合运用所学知识的能力，在学习该课程后进行为期一周的课程设计，其目的是：（1）通过课程设计的实践，使学生进一步加深了解和巩固课程所学的有关知识，提高学生综合运用所学知识的能力。
（2）通过课程设计使学生初步达到在一般机械设计中，能合理选择材料、选择毛坯生产方法，并能合理安排典型零件的热处理工艺、零件制造工艺流程及结构工艺性分析。
二、课程设计的任务及要求课程设计的指导思想应力求在提高产品质量、降低产品成本、提高生产效率的原则下，使工艺方案尽量简化、操作方便。
1.仔细读题、明确自己的任务。
2.对零件制造的总体方案进行论证与选定，包括：毛坯制造方案的可行性分析与比较。
主要表面机械加工方案分析与选择。
3.毛坯生产工艺方案的分析，包括:工艺性综合分析。
生产方法的确定。
工艺参数的确定及其他工艺问题的分析。
工艺图的绘制。
4.机械加工工艺方案的分析，包括：零件机械加工工艺的分析及工艺基准的选定。
工艺过程的拟定及工艺文件的编制。
各工序机床、加工余量、工、夹、量具的选定。
刀具的设计与应用。
绘制机械加工过程中所需的工艺图。
5.完成全部工艺绘制工作。
6.撰写一份完整的说明书。
要求理论鲜明、论证严密、文理通顺、字迹清楚。
7.编写参考文献。
第二篇零件设计一、轴座设计（铸造零件）1.1 零件名称——轴座1.2 零件简图：1.3 零件技术要求与生产性质：（1）技术要求：σb≥200MPa，支撑轴件，承受振动。
工程材料及机械制造基础热加工工艺基础教学设计
工程材料及机械制造基础热加工工艺基础教学设计一、教学目标本次教学旨在让学生了解热加工工艺及其在工程材料及机械制造中的应用基础，学生应当能够：1.熟悉热加工工艺的基本概念及原理。
2.掌握金属热加工的基本方法、步骤及原理。
3.能够了解不同工艺条件下的金属组织变化规律。
4.可以熟练掌握对常用金属材料的热处理操作。
5.具备应用热处理工艺处理不同金属材料的能力。
二、教学内容1.热加工工艺概述：（1）热加工工艺的定义及作用；（2）热加工工艺的分类；（3）热加工过程中的物理、化学及热学特性。
2.金属热加工原理：（1）金属热加工的基本方法；（2）金属热加工的步骤及相关工艺参数；（3）热加工过程中的组织变化及其原理；（4）金属热处理原理及分类。
3.常用金属材料的热处理操作：（1）铁素体变换；（2）退火；（3）淬火；（4）调质；（5）正火；（6）淬火回火。
三、教学方法1.课堂讲授法：通过讲解，解释和演示的形式授课，使学生理解热加工工艺基础知识，明确热加工原理及相关操作。
2.实验教学法：通过模拟实验教学，让学生熟悉常用金属材料的热处理操作，掌握热处理过程中的关键参数及操作技巧。
3.案例分析法：通过案例分析，详细讲解实际热加工工程中遇到的问题及解决方法，增强学生的实际操作能力。
四、教学评估1.课堂测试：通过课堂测试了解学生对教学内容的掌握情况和理解程度。
2.实验测评：课后进行实验测评，了解学生的实际操作能力及掌握情况。
3.作业评估：教师布置与本次教学相关的练习和作业，通过作业批改了解学生的作业完成情况和学习成果。
本次教学的评估，将综合以上三个方面的评估结果，全面了解学生的学习情况及教学效果。
南 京 航 空 航 天 大 学
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工程材料与热加工
工程材料与热加工《工程材料与热加工》课程标准学时/学分：64/4课程类型：理论课程适用专业：焊接技术及自动化课程所属系部：机械工程系批准日期：2015年4月一、制定依据与课程定位（一）制定依据本课程标准依据安徽机电职业技术学院《焊接技术及自动化专业人才培养方案》而制定。
（二）课程定位本课程是高职焊接技术及自动化专业的综合性专业基础课。
是机械类专业课程的前导课程。
二、课程教学目标（一）知识目标1、理解相关力学性能的指标及应用；2、理解晶体结构与结晶的重要概念及实际金属的晶体结构，掌握纯铁的同素异晶转变及细化晶粒的方法；3、掌握铁碳合金的基本相及典型合金的结晶过程；理解铁碳合金成分、组织和性能之间的关系；4、了解热处理的基本过程、影响钢热处理质量的因素；掌握常用热处理的基本概念及应用；5、掌握钢的常用分类方法、我国钢的牌号的表示方法；理解夹杂物对金属性能的影响；了解合金元素在钢中的作用、合金元素对钢热处理的影响；了解特殊性能钢的牌号及用途；6、掌握铸铁的分类；了解铸铁石墨化过程及影响因素；7、了解铝合金、铜合金的分类及及性能和热处理特点；掌握滑动轴承合金的性能及组织特点；了解粉末冶金的生产过程及硬质合金的牌号（代号）及性能；8、了解非金属材料（高分子材料、陶瓷材料及复合材料）的性能及应用；9、了解砂型铸造工艺过程、手工造型方法；理解合金铸造性能；了解砂型铸造工艺设计基础；了解一些特种铸造方法；10、了解锻压生产的特点及应用；理解塑性变形的原理；掌握金属的可锻性；了解自由锻造、模锻、板料冲压工艺；11、掌握焊接实质、特点、分类；了解常用焊接方法常用金属材料的焊接；了解胶接工艺；12、掌握零件失效的概念、类型；掌握选择材料的原则、方法、过程。
（二）能力目标通过对《工程材料及热加工》理论和实践教学，应能使机械类专业的学生掌握工程材料及热加工应用的理论知识和应用技能。
通过教学应使学生获得以下工程材料及热加工应用的知识和能力。
工程材料与热加工基础
工程材料与热加工基础
工程材料是指用于工程结构、机械零部件和设备制造的材料，它们的性能直接
影响着工程产品的质量和性能。
热加工是指利用热能对金属材料进行塑性变形的加工方法，包括锻造、轧制、挤压等。
工程材料与热加工基础是工程技术人员必须掌握的基础知识，下面将就工程材料和热加工的相关内容进行介绍。
首先，工程材料主要包括金属材料、非金属材料和复合材料。
金属材料是指主
要由金属元素组成的材料，具有良好的导热性、导电性和机械性能，常见的金属材料有铁、铝、铜、钛等。
非金属材料包括塑料、橡胶、陶瓷等，它们具有轻质、耐腐蚀等特点。
复合材料是由两种或两种以上的材料组成的材料，具有综合性能优异的特点。
其次，热加工是金属材料加工的重要方法之一。
锻造是利用铸锤或压力机对金
属材料进行塑性变形的加工方法，常用于生产大型零部件。
轧制是通过轧机对金属材料进行塑性变形，可以生产各种形状的材料。
挤压是将金属材料加热至一定温度后，通过挤压机对其进行塑性变形，常用于生产管材和型材。
最后，工程材料与热加工基础的学习对于工程技术人员来说至关重要。
掌握各
种材料的性能特点和适用范围，能够正确选择材料，保证产品的质量和性能。
同时，了解热加工的原理和方法，能够合理选择加工工艺，提高生产效率和产品质量。
总之，工程材料与热加工基础是工程技术人员必须掌握的基础知识，它涉及到
工程产品的质量和性能，对于提高产品质量、降低生产成本具有重要意义。
希望通过本文的介绍，能够对读者有所帮助，增强对工程材料与热加工基础的理解和掌握。
tao工程材料及热加工基础-1
1.3.1 冲击韧性：
韧性：
材料在塑性变形和断裂过程中吸收能量的能力。
冲击韧性： 是材料在冲击载荷作用下抵抗变形和断裂的 能力。常用一次弯曲冲击韧性试验ak值来表示。 ak 值是带缺口标准试样快速冲断时，单位横截面积
吸收的功。冲击韧性是材料强度和塑性综合作用
的结果。
一次弯曲冲击韧性试验
试样冲断时所消耗的冲击功Ak为:
工程材料及成形工艺基础
材料科学与技术学院 南京航空航天大学
第一章 材料的力学性能
材料的静载力学性能
◇拉伸试验
◇硬度
材料的动载载力学性能
◇冲击试验◇疲劳试验源自断裂韧性学习目的和要求
1. 理解材料常用力学性能指标的物理意义。
2. 了解强度、塑性、硬度及冲击韧性指标的测试方 法以及使用这些指标时应注意的局限性，重点掌 握强度、塑性以及布氏硬度和洛氏硬度。
应变ε＝Δl / l0
1. 弹性指标：
弹性:
金属材料受外力作用时产生变形,当外力去掉 后能恢复到原来形状及尺寸的性能。 弹性变形:
随完全卸载而消失的变形。
刚性: 材料抵抗弹性变形的能力。
1. 弹性指标：
比例枀限σp ： 金属拉伸曲线的初始阶段，应力与应变成正 比关系的最大应力称为比例枀限。 弹性枀限σe ：
面的数字按顺序分别表示球体直径（mm）、载荷及
（N）载荷保持时间（s） 。
如:120HBS10/1000/30表示直径为10mm的钢球在
1000kgf（9.807kN）载荷作用下保持30s测得的布氏
硬度值为120。
2.洛氏硬度 HR ( Rockwell hardness )
洛氏硬度测试示意图
h1-h0
工程材料及热加工工艺基础教学大纲
《工程材料及热加工工艺基础》课程教学大纲一、课程基本信息课程编号Z5903B001 课程名称工程材料及热加工工艺基础课程英文名称Basic Engineering Materials Termal Machining总学时数56授课学时50实践学时实验学时6习题课学时设计学时学分 3开课单位机电工程学院适用专业机械设计制造及自动化专业先修课程工程制图（Ⅰ）、工程训练（Ⅰ）、公差与技术测量课程类别专业主干课选用教材或参考资料教材：1. 工程材料及机械制造基础——工程材料（第二版）东南大学戴枝荣、张远明主编高等教育出版社2. 《金属工艺学》（上册、第五版）高等教育出版社邓文英主编参考书：1. 《机械制造基础》（上）清华大学出版社京玉海、罗丽萍主编2. 《机械制造基础学习指导与习题》重庆大学出版社京玉海主编本课程任务和目的本课程是一门实践性很强的技术基础课，其任务和目的是使学生获得常用工程材料及热加工工艺的基础知识，培养工艺实践的初步能力，为学习其他有关课程，并为以后从事涉及机械设计和加工制造方面的工作奠定必要的基础。
制订单位机电工程学院工程训练中心制订时间2008年课程组成员罗丽萍、京玉海、郑志强、郭烈恩、朱政强审核人批准人二、课程内容及基本要求㈠绪论1、了解机械制造的一般概念2、了解机械零件加工过程3、了解工程材料及热加工基础的任务、目的和要求4、了解课程的性质、特点和学习方法5、了解机械制造的发展趋势㈡工程材料1、工程材料概述⑴了解材料发展概况和工程材料的分类；⑵熟悉金属材料各项力学性能（强度、硬度、塑性、韧性等）的具体指标的物理意义及表示符号等；⒀一般了解金属材料的物理性能、化学性能、工艺性能的含义。
2、晶体结构与结晶⑴了解晶体的三大特点，熟悉三种常见金属晶体结构的分类、原子数、致密度、原子半径；⑵理解结晶的基本概念，清楚金属结晶的一般规律；⑶熟悉晶粒大小对金属性能的影响和控制晶粒大小的措施；⑷了解金属同素异晶转变的概念与结晶的区别，熟悉纯铁在不同温度下的晶体结构；⑸熟悉三种合金的结构，含分类、晶格类型特点及力学性能特点；⑹了解相图、相、合金及组元的概念。
工程材料与热加工基础课程设计
一轴类零件1、零件名称：C6132车床主轴2、零件图：3、选材1、技术要求和生产性质（1）技术要求：在滚动轴承中运转，承受交变弯曲和扭转应力，σb ≥800Mpa，δ≥9%，α≥0.6MJ/m2，内锥孔和外锥体硬度40～45HRC，其余部位220～250HBS（2）生产性质：大批生产2、选材分析（1）工作条件车床主轴，带动工件旋转，并能承受一定的载荷。
它在滚动轴承中运转，还需要承受摩擦。
因而其工作条件为：a．传递扭矩，承受拉、压载荷；b．轴颈承受较大的摩擦；c．承受一定的冲击载荷。
（2）失效形式轴被轴承支承的部分成为轴颈。
主轴在工作时由于轴颈和轴承的接触会产生摩擦，导致表面发热、磨损。
同时交变载荷长期作用也会是轴疲劳断裂。
所以车床主轴的主要失效形式有：a.疲劳破坏造成断裂b. 过度磨损导致失效（3）综合分析C6132车床主轴需要承受较大的抗拉强度，具有较大的冲击韧性，对局部锥孔需要进行另外热处理，其余部位的硬度也有一定要求，而且要大批量生产，选用的材料应比较常用且较便宜。
（4）选材方案方案一：从碳钢中选择。
一般车床主轴多用45钢，其价格相对较便宜，在调质处理后力学性能有所改善。
45钢在热处理后σb为650～800Mpa，αk≥450J/m2，硬度可达到220～250HBS。
而此处要求σb ≥800Mpa，αk≥0.6MJ/m2。
45钢硬度能满足要求，但其抗拉强度和冲击韧性太低，不满足要求。
方案二：从合金钢中选择。
选择40Cr这种中碳合金调质钢。
它的价格要比普通的45钢高。
但性能更好。
其力学性能：σb≥1000Mpa，αk≥600 J/m2，调质后硬度达220～250HBS，局部淬硬，表面硬度可达46～55HRC。
因此它具有较高的疲劳强度，能抵抗一定程度的变形。
同时合金钢中Cr的加入可有效提高淬透性，整体力学性能较好。
结论：综上所述，应选择40Cr作为C6132车床主轴的材料。
4、零件毛坯生产车床主轴承受重载，交变载荷，并高速旋转，适合采用锻件。
《工程材料与热加工基础》
工程材料与热加工基础—程晓宇
一.普通低合金钢 ( common low – alloyed steel )
1.化学成分: 碳素结构钢 + 合金元素 主加合金元素: Mn 1.8 %以内。 辅加合金元素:V、Ti、Nb、B。
三、碳素钢的编号及用途
1.碳素结构钢:
Q 235 — A · F
沸腾钢 A等级 235 MPa 屈服强度
工程材料与热加工基础—程晓宇
2.优质碳素结构钢
* *
45 --- Wc = 45%00 较高锰质量分数的优质碳素结构钢 45Mn --- Wc = 45%00 ; WMn = 0.7%～1.0%
《工程材料与热加工基础》 第五章 工业用钢 机械工程系
金工教研室
工程材料与热加工基础—程晓宇
第七章
• • • • 钢的基础知识 结构钢 工具钢 特殊性能钢
工业用钢
工程材料与热加工基础—程晓宇
第一节 钢的基础知识 一.合金元素对钢的组织和性能的影响
杂质及合金元素与铁和碳的作用。
合金元素对Fe-Fe3C相图的影响。 合金元素对钢的热处理的影响。
工程材料与热加工基础—程晓宇
3.单独形成特殊碳化物
熔点、硬度、耐磨性最高。 稳定性最高。
TiC、NbC、VC。
工程材料与热加工基础—程晓宇
三)合金元素对Fe-Fe3C相图的影响
• 扩大奥氏体区 • 缩小奥氏体区 • 改变共晶点和共析点的参数
工程材料与热加工基础—程晓宇
1.扩大奥氏体区的合金元素
工程材料与热加工基础—程晓宇
2.合金元素对过冷奥氏体转变的影响
除 Co 元素外, 所有的合金元素均使
钢的 TTT 曲线向右移。
工程材料及热加工基础 第四章 金属热处理与表面改性
§4.1 钢的热处理原理
§4.1 钢的热处理原理
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共析碳钢 TTT 曲线建立过程示意图
共析碳钢 TTT 曲线的分析
稳定的奥氏体区
过冷奥氏体区
2
目的：去应力，防止变形和开裂
3
应用：消除铸、锻、焊件的应力，稳定组织； 消除切削加工应力。 无组织变化。
去应力退火（低温退火）
4.2 钢的常规热处理工艺
目的：使塑性变形金属恢复原性能。
工艺：加热到再结晶温度以上，保温后缓冷。
应用：用于进一步冷变形钢件中间退火或最终热处理。
再结晶退火
4.2 钢的常规热处理工艺
4.1.3.1 钢在热处理时的冷却方式
保温
时间
临界温度
连续冷却
等温冷却
§4.1 钢的热处理原理
（1） 共析钢过冷奥氏体等温冷却转变曲线 ---- TTT曲线 ( C 曲线 )
T --- time T --- temperature T --- transformation
球化退火（不完全退火）
4.2 钢的常规热处理工艺
§4.2 钢的常规热处理工艺
共析钢球化退火组织 ( 化染 ) 700
§4.2 钢的常规热处理工艺
T10钢球化退火组织 ( 化染 ) 500
1
工艺：加热到Ar1以下某温度（500~600℃），保温后缓冷。
针、片状 --- 高碳马氏体(＞1%C); （孪晶马氏体）
南京航空航天大学工程材料与热加工基础课程设计⑤
南京航空航天大学《工程资料与热加工基础》课程设计说明书航空宇航学院学院：业：专翱翔器设计与工程级：班号：学名：姓指导老师：年月日完成日期：2620136南京航空航天大学《工程资料与热加工基础》课程设计学生姓名：学院：学号：指导老师：题目：典型部件的选材、加工工艺路线与结构工艺性分析起止时间：至2013-6-262013-6-23、课程设计的目的1《工程资料与热加工基础》是工程类专业的必修技术基础课，其内容包括：工程资料学、铸造、锻压、焊接等。
为提高学生的工程实践能力和综合运用所学知识的能力，在学习该课程后进行为期一周的课程设计，其目的是：（）经过课程设计的实践，使学生进一步认识和牢固课堂所学的相关知识， 1 提高学生综合运用所学知识的能力。
（）经过课程设计使学生初步达到在一般机械设计中，能合理地选择资料， 2 选择毛坯制造方法，并合理地安排热办理工艺及部件制造工艺流程。
、课程设计的主要内容2（）依照图纸熟悉机械产品的结构、各部件的作用和工作条件。
1（）依照部件的受力情况，环境及无效形式进行部件的选材设计（即选择合适2的资料成分、组织及热办理工艺）。
（）依照部件的使用条件、制造精度、形状尺寸、资料及生产性质（批量）等3条件，对指定部件进行毛坯种类的选择，并进行结构工艺性解析、完成工艺设计的主要内容（如：关于铸件，要求确定铸造方法、浇注地址、分型面、并在部件图上用引线表示标出浇冒口地址，要求画出铸造工艺图）。
（）对轴类部件还应设计其制造工艺流程，正确选择热办理工艺并在工艺流程 4 中合理安排其地址，要求做详细解析说明。
、课程设计要求3（）依照任务书中部件，按设计指导书中相关要求进行设计。
1（）设计中拟定某项方案是，应试虑中方案进行比较，充分论证后，选2~3 2择最正确方案，并在设计说明中详细表达该内容，不赞成只给出简单结论。
（）必要独立完成一份课程设计说明书，要求论述清楚，文字简洁，论述中附3加必要的插图。
工程材料及热加工
4、热处理和组织性能 合金渗碳钢的热处理工艺一般 都是渗碳后直接淬火，再低温回火。 热处理后，表面渗碳层的组织为合金渗碳体+回 火马氏体+少量残余奥氏体组织，硬度为60HRC～ 62HRC。心部组织与钢的淬透性及零件截面尺寸有关， 完全淬透时为低碳回火马氏体，硬度为40HRC～ 48HRC；多数情况下是屈氏体、回火马氏体和少量铁 素体，硬度为25HRC～40HRC。心部韧性一般都高于 700KJ/m2。 5、用途 主要用于制造汽车、拖拉机中的变速齿轮， 内燃机上的凸轮轴、活塞销等机器零件。
6、课程特色
1. 本课程具有实践性强的特点，在教学过程中重视学 生在校学习与实际工作的一致性，充分利用校内外 实训基地资源，采用“理论教学——课内模拟实 验——金工实习——认识实习这种工学结合的教学 模式，实现抽象知识与岗位实用技能的转化，提高 学生的技能水平。 2. 充分利用信息时代的教育技术，以教材内容为基础， 将课程知识点，制作成融文字、图片、动画、声音 为一体的多媒体课件。所制作的课件生动形象，插 图醒目清楚，易于学生理解和掌握，教学效果显著。 组织观看辅助教学电教片，使学生了解现代制造技 术及其发展趋势，扩大知识面，掌握相关学科的发 展前沿 3. 采用讨论式、互动式教学方法，引导学生将理论知 识与工程实例相结合，增强学生的求知欲及工程意 识。定期收集学生对于教学过程及教学方法的反馈 意见，不断改进教学方法和教学手段。
2013-5-10 14
以齿轮为例
齿轮类零件选材 1.齿轮的工作条件 (1)由于传递扭矩，齿根承受很大的交变弯曲应力； (2)换挡、启动或啮合不均时，齿部承受一定冲击载荷； (3)齿面相互滚动或滑动接触，承受很大的接触压应力 及摩擦力的作用。 2.齿轮的失效形式 (1)疲劳断裂主要从根部发生。 (2)齿面磨损由于齿面接触区摩擦，使齿厚变小。 (3)齿面接触疲劳破坏，在交变接触应力作用下，齿面 产生微裂纹，微裂纹的发展，引起点状剥落。 (4)过载断裂主要是冲击载荷过大造成的断齿。
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南京航空航天大学《工程材料与热加工基础》课程设计说明书学院：航空宇航学院专业：飞行器设计与工程班级：学号：姓名：指导老师：完成日期：2 0 1 3 年6 月 2 6 日南京航空航天大学《工程材料与热加工基础》课程设计学生姓名：学院：学号：指导老师：题目：典型零件的选材、加工工艺路线与结构工艺性分析起止时间：2013-6-23 至 2013-6-261、课程设计的目的《工程材料与热加工基础》是工程类专业的必修技术基础课，其内容包括：工程材料学、铸造、锻压、焊接等。
为提高学生的工程实践能力和综合运用所学知识的能力，在学习该课程后进行为期一周的课程设计，其目的是：（1）通过课程设计的实践，使学生进一步了解和巩固课堂所学的有关知识，提高学生综合运用所学知识的能力。
（2）通过课程设计使学生初步达到在一般机械设计中，能合理地选择材料，选择毛坯制造方法，并合理地安排热处理工艺及零件制造工艺流程。
2、课程设计的主要内容（1）根据图纸熟悉机械产品的结构、各零件的作用和工作条件。
（2）依据零件的受力状况，环境及失效形式进行零件的选材设计（即选择合适的材料成分、组织及热处理工艺）。
（3）依据零件的使用条件、制造精度、形状尺寸、材料及生产性质（批量）等条件，对指定零件进行毛坯种类的选择，并进行结构工艺性分析、完成工艺设计的主要内容（如：对于铸件，要求确定铸造方法、浇注位置、分型面、并在零件图上用引线示意标出浇冒口位置，要求画出铸造工艺图）。
（4）对轴类零件还应设计其制造工艺流程，正确选择热处理工艺并在工艺流程中合理安排其位置，要求做详细分析说明。
3、课程设计要求（1）根据任务书中零件，按设计指导书中有关要求进行设计。
（2）设计中制定某项方案是，应考虑 2~3 中方案进行比较，充分论证后，选择最佳方案，并在设计说明中详细叙述该内容，不允许只给出简单结论。
（3）必需独立完成一份课程设计说明书，要求论述清楚，文字简洁，论述中附加必要的插图。
（4）按格式书写课程设计说明书。
包括：封面、目录、正文、体会、建议和参考资料等。
4、课程设计完成情况教学内容由课程设计布置（2-3学时）、辅导（2-3）学时、综合实验（5学时）、自行设计大作业组成。
第一部分课程设计布置（2-3 学时）①设计的目的②课程设计题目的选定和要求③课程设计的内容和步骤④课程设计的时间和安排⑤课程设计的要求第二部分实验（5 学时）1、通过《工程材料与热加工基础》课程的学习，了解材料常用的力学性能试验方法和设备，学会硬度计的使用，学会光学金相显微镜的使用，学会分析常用碳钢的平衡组织，学会使用常规的热处理炉进行常规的热处理实验，掌握热处理加热、冷却方式对材料组织与性能的影响等。
2、在上述实验的基础上，任课老师的同意下，欢迎同学进行一些综合性和设计性的实验，并写出预备实验报告、实验题目、实验目的、实验所用的材料与设备，并对实验的结果进行必要的分析等，交给任课老师审阅，确定实验时间后由任课老师或实验老师指导进行实验。
第三部分学生自行设计与教师指导（3-4 天）1、三种零件（铸件、锻件、焊接件）确定后，学生要查阅相关的资料，了解各个零件的工作条件（受力大小、力的性质、环境是否有腐蚀等），根据零件的工作条件和结构特点制定2-3个选材方案，并进行分析比较，再安排其他加工工艺路线，并分析各种热处理工序的作用以及处理后材料的组织与性能特点。
2、分别对三种零件（铸件、锻件、焊接件）制定2-3个毛坯生产的具体方案并进行比较，确定一个最佳方案画出三种零件的生产工艺图。
5、考核与成绩评定情况由课程设计报告（80%）和平时成绩（20%）两部分组成。
指导老师签字年月日6、系部审查意见评审老师签字年月日目录第一章序篇1、任务书·········································································第二章正文——零件设计实例一、接合螺母（锻件）1、零件简介···································································2、零件简图···································································3、技术要求及生产性质···············································4、零件选材···································································5、毛坯选择···································································6、锻造结构工艺性分析及锻造方法的选择···············7、工艺流程···································································二、轴座（铸件）1、零件简介···································································2、零件简图··································································3、技术要求及生产性质··············································4、零件选材··································································5、毛坯选择··································································6、浇注位置及分型面的选择······································7、工艺流程··································································三、压缩空气贮存罐（焊件）1、零件简介··································································2、零件图·····································································3、技术要求及生产性质·············································4、零件选材·································································5、焊接方法选择·························································6、毛坯的生产方案·····················································7、焊接结构设计·························································8、工艺流程·································································第三章课程设计总结一、课程设计体会二、课程建议附录：参考资料·······················································································第二章零件设计实例一、锻件设计（接合螺母）1、零件简介接合螺母主要用来防止振动，用于承受较大载荷或承受变载荷的连接。