金属工艺学学习包
《金属工艺学》教学大纲-40学时
金属工艺学教学大纲课程编号：180501课程名称：金属工艺学/ Technology of Metals〔尝试4学时〕先修课程：工程材料、材料力学、工程制图、化学、物理、公差与配合、金工实习适用专业：机械工程及其自动化、机械设计及其自动化、工业工程、过程装备与控制工程、测控技术、车辆工程、材料工程、材料成型、材料加工、交通运输、工商办理、企业办理、热能与动力工程、国贸、船舶与海洋工程、轮机工程、能源与动力、油气储运、物流工程、给排水等机械类和近机械类各专业。
开课学院、系或教研室：物流工程学院机械制造系、机电学院金工学部。
一、课程的性质与任务本课程是高等工科院校机械类和近机械类专业必修的学科根底课程，本课程是研究机械零件毛坯的制造方法及毛坯设计时的布局工艺性问题，同时还研究机械加工方法的特点及各种加工方法对机械零件的工艺性要求。
通过本课程的学习了解和掌握各毛坯制造方法的底子道理和工艺特点，而且对各种外表加工的方法选择和机械零件的加工工艺规程的编制有较全面的了解，使学生具有初步的选择毛坯、制造毛坯及零件加工的工艺阐发能力。
二、课程的教学内容、底子要求及学时分配〔一〕教学内容1.绪论金属工艺学的目的，任务和内容；机器出产过程概念；机器制造工业在国民经济中的作用；学习金属工艺学的方法与要求。
根底砂型锻造底子工艺；锻造工艺方案的制定；锻造工艺图的绘制及工艺阐发举例。
3.合金的锻造性能液态合金的充型能力；锻造合金的凝固与收缩；铸件中常见的缺陷及防止。
4.铸件布局设计的工艺性锻造工艺对铸件布局的要求；锻造合金性能对铸件布局的要求。
5.常用合金铸件的出产铸铁件的出产；铸钢件的出产；铝、铜合金铸件的出产。
6.特种锻造熔模锻造；金属型锻造；压力锻造；低压锻造；离心锻造；其他特种锻造方法；各种锻造方法的比拟。
7.金属的塑性变形金属塑性变形的本色；塑性变形后的金属组织和性能；金属的可锻性。
8.金属的加热和锻件冷却金属的锻前加热；锻造温度范围及加热尺度；锻件的冷却方法；加热设备简介。
《金属工艺学》课程教学大纲教学提纲
《金属工艺学》课程教学大纲一、理论教学内容绪论金属工艺学的性质、目的和任务。
机器制造过程。
机械制造工业在国民经济中的地位和作用。
课程教学基本要求与学习方法。
第一部分热加工(一)金屑材料的基本知识1．金属材料的力学性能力学性能的概念。
力学性能主要指标(强度、塑性、硬度、韧性和疲劳强度)的符号、单位、物理意义与试验方法。
2．金属的晶体结构与结晶纯金属的晶体结构，纯金属的结晶过程。
冷却曲线和过冷度。
晶粒、晶界、晶格、晶胞、晶面的概念。
晶粒大小对金属力学性能的影响。
金属的同素异构转变。
3．合金的相结构与相图合金的相结构。
二元合金相图的概念。
4．铁碳合金铁碳合金相图中的相、特性点和特性线。
典型铁碳合金的组织转变。
铁碳合金相图的应用。
5．钢的热处理热处理的基本概念。
钢在加热和冷却时的组织转变。
钢的退火、正火、淬火、回火的目的、工艺特点及应用。
钢的表面淬火和化学热处理。
6．常用钢材含碳量和常存元素对碳钢力学性能的影响。
钢的分类、牌号和用途。
(二)铸造1．铸造的实质、特点及应用范围。
铸造方法分类。
2．合金铸造性能充型能力和流动性的概念。
充型能力和流动性对铸件质量的影响。
影响充型能力和流动性的主要因素，提高充型能力和流动性的主要措施。
收缩的概念。
铸造应力、收缩对铸件质量的影响。
缩孔、缩松、变形、裂纹等铸造缺陷的形成机理和防止措施。
3．常用合金铸件及其生产灰铸铁件：灰铸铁的分类、牌号、组织和性能特点及应用。
铸铁的石墨化。
孕育处理。
灰铸铁件的生产特点。
球墨铸铁件：球墨铸铁的分类、牌号、组织和性能特点及应用。
球墨铸铁件的生产工艺和铸造工艺特点。
可锻铸铁件：可锻铸铁的分类、牌号、组织和性能特点及应用。
可锻铸铁件的制造过程和铸造工艺特点。
蠕墨铸铁件和合金铸铁件。
铸铁的熔炼：冲天炉的工作原理。
铁水温度和化学成分的控制。
铸钢件、铜合金铸件和铝合金铸件生产。
4．砂型铸造及铸造工艺规程设计铸造工艺规程设计的意义、内容及步骤。
常见手工造型方法的选择。
金属工艺学实习教材第四版课程设计
金属工艺学实习教材第四版课程设计前言金属工艺学是现代机械加工工艺中的重要学科，也是各种机械零件、设备的制造过程中必不可少的技术。
实践中，金属工艺学的应用范围很广，从制造单个零部件到生产更大、更复杂的设备，都需要涉及金属工艺学。
本教材是一份基于金属工艺学实践课程而编写的教材。
本教材将包括金属工艺学实践课程的基本概念、原则和方法，以及工艺过程中的实际应用。
为了确保学生能够更好地理解金属工艺学的基本原理和方法，本教材结合了大量的实用案例和图像，以加强学生的知识运用能力。
为了使本教材更加全面、科学、实用，本教材还包含了金属工艺学的设计分析、操作流程和安全教育，以便学生在实践中更好地掌握金属工艺学实践的基本知识和技能。
目录第一章金属工艺学基本概念1.1 金属工艺学简介 1.2 金属加工的基本原理 1.3 材料的物理特性及其对金属加工的影响第二章金属制件的设计、分析与加工工艺2.1 金属制件的设计与分析 2.2 金属制件加工的基本工艺流程 2.3 切削加工、焊接加工、冷弯加工和热变形加工第三章金属加工设备与工具3.1 金属加工常用工具与设备 3.2 电气控制系统 3.3 机械传动系统第四章金属加工安全教育4.1 金属加工过程中的安全教育 4.2 金属加工设备的安全使用 4.3 工艺流程中的危险性分析与评估第五章金属工艺实验操作5.1 实验前的准备工作 5.2 实验器材的使用与维护 5.3 实验操作的注意事项第一章金属工艺学基本概念本章主要讲述了金属工艺学的基本概念和原理，包括金属工艺学的定义、基本原理以及材料的物理特性及其对金属加工的影响等内容。
具体内容包括：1.金属工艺学简介本节详细的介绍了金属工艺学的基本概念和发展历史，阐述了金属工艺学的重要性，以及在制造领域中的应用及其未来发展趋势等。
2.金属加工的基本原理本节详细介绍了金属加工的基本原理，包括金属材料内部构造和力学性能的特点，以及金属加工中几种基本载荷类型的应力状态和应力变化过程等内容。
《金属工艺学》课件
金属的加工工艺
金属的铸造工艺
铸造工艺简介：将熔融的金属倒入模具中，冷却后形成所需形状的工艺 铸造方法：砂型铸造、金属型铸造、离心铸造等 铸造材料：铁、钢、铝、铜、锌等 铸造工艺特点：可生产复杂形状的零件，成本低，生产效率高
金属的锻造工艺
锻造方法：自由锻造、模锻、 冲压、挤压等
锻造工艺：将金属加热到一 定温度，通过锤打、挤压等 方式改变其形状和性能
切削工具：包括车刀、铣刀、钻头、 锯片等
切削方法：包括车削、铣削、钻削、 锯削等
切削参数：包括切削速度、进给量、 切削深度等
切削质量：包括表面粗糙度、尺寸精 度、形位精度等
切削效率：包括生产效率、能耗、刀 具寿命等
金属的热处理工艺
热处理的原理和分类
热处理的原理：通过改变金属的微观结构， 提高其力学性能和耐腐蚀性
金属的表面处理技术
表面涂装技术
目的：保护金 属表面，提高 耐腐蚀性、耐
磨性等性能
主要方法：电 镀、喷涂、热
浸镀等
电镀：利用电 解原理，在金 属表面形成一 层金属或合金
镀层
喷涂：利用高 压气流将涂料 喷涂到金属表 面，形成一层
保护层
热浸镀：将金 属加热到一定 温度，使其表 面形成一层金 属或合金镀层
智能化：利用人工智能技术， 实现金属加工的自动化、智 能化
数字化：利用数字化技术， 实现金属加工的精确控制和
优化
绿色化：采用环保技术和材 料，实现金属加工的绿色化
和可持续发展
绿色环保和可持续发展要求
减少能源消耗：提高能源利用效率， 降低生产过程中的能源消耗
循环利用：提高金属材料的回收利 用率，实现资源的循环利用
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金属工艺学+邓文英主编
金属工艺学教案机械系.机械教研室授课时间：班级：本课课题：绪论教学目的和要求：1.了解本课程的性质、任务和在生产中的地位。
2.了解本课程内容和机械产品制造全过程的概念。
3.熟悉学习本课程的基本要求和方法。
重点与难点：了解本课程的性质及意义。
教学方法：讲授法和录像观摩。
课型：理论课金属工艺学（邓文英主编）教学过程绪论一、为什么要学金属工艺学（机械工程材料工艺学）？金属工艺学是一门传授有关制造金属零件工艺方法的综合性技术基础课。
它主要传授各种工艺方法本身的规律性及其在机械制造中的应用和相互关系；金属零件的加工工艺过程和结构工艺性；常用金属材料性能对加工工艺的影响；工艺方法的综合比较等。
研究的对象：常用的工程材料、材料的各种加工处理工艺。
例如：钢铁、铝合金、铜合金、塑料等材料及热处理工艺、焊接工艺、铸造工艺、切削加工工艺等加工处理工艺。
举例：常用主轴材料：45。
技术要求：调质处理。
箱体材料：HT200。
技术要求：退火。
国家工业发展的三大支柱：材料、信息、微机。
1.工程材料是国家工业发展的物质基础。
工业和日常生活都离不开工程材料的使用，研究材料最终是为人类的文明进步而服务。
2.作为工科类专业所必须掌握的一门功课。
基础课→（桥梁）→专业课机械工程材料工艺学是一门技术基础课，对专业课和基础课起着桥梁的作用。
二、机械工程材料工艺学课程有什么特点？1.本课程同实践紧密相联系，是一门实践性很强的学科。
2.通过生产实践才能融会贯通地学习掌握（安排了钳工、金工实习）。
3.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。
三、怎样才能学好机械工程材料工艺学？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。
随着科学技术和生产力的不断发展，金属工艺学的内容构成也有所发展。
《金属工艺学铸造》课件
金属材料的可铸造性
流动性：金属材料在铸造过程中流动性 越好，越容易形成均匀的铸件
收缩性：金属材料在冷却过程中收缩性 越小，越容易形成尺寸精确的铸件
热导率：金属材料的热导率越高，越容 易形成表面光滑的铸件
化学稳定性：金属材料在铸造过程中化 学稳定性越好，越不容易产生气孔和裂 纹
机械性能：金属材料的机械性能越好， 越容易形成强度高、耐磨损的铸件
铸造缺陷的检测方法
目视检查：观 察铸件表面是 否有裂纹、气 孔、砂眼等缺
陷
超声波检测： 利用超声波探 头对铸件内部 进行扫描，检
测内部缺陷
射线检测：利 用X射线或γ 射线对铸件进 行照射，通过 观察射线穿透 情况检测内部
缺陷
磁粉检测：利 用磁粉对铸件 表面进行喷涂， 观察磁粉吸附 情况检测表面
缺陷
离心铸造设备： 包括离心铸造 机、离心铸造 模具等，特点 是生产效率高， 精度高，但成
本较高。
连续铸造设备： 包括连续铸造 机、连续铸造 模具等，特点 是生产效率高， 成本低，但精
度较低。
砂型铸造设备的使用和维护
设备类型：砂型铸造设备主要包括砂型铸造机、砂型铸造模具等 使用方法：按照设备说明书进行操作，注意安全操作规程 维护方法：定期检查设备，及时更换磨损部件，保持设备清洁 常见问题及解决方法：如设备故障、模具损坏等问题，应及时解决，确保生产顺利进行
安全设施：包括防护罩、安全门、安全护栏等，确保操作人员安全 环保设施：包括废气处理系统、废水处理系统、噪音控制设备等，减少对环境的影响 使用方法：按照说明书进行操作，定期检查和维护，确保设施正常运行 维护方法：定期进行清洁、润滑、更换易损件等，确保设施使用寿命和效果
铸造生产安全与环保管理的实施
金属工艺学第8章课件.ppt
8.2.3 铜合金
8.2 铜及铜合金
2）几种常见的青铜
（1） 锡青铜 （2） 铝青铜 （3） 硅青铜 （4） 铍青铜
8.2.3 铜合金
8.2 铜及铜合金
3）百铜：
以镍为主要合金元素的铜合金称为 白铜。在固态下，铜与镍无限固溶，因 此工业白铜的组织为单相固溶体。白铜 按化学成分分为普通白铜和特殊白铜两 种。其中，特殊白铜是在普通白铜中加 人锌、铝、铁、锰等元素组成的合金。
8.1.2 铝合金
8.1 铝及铝合金
铝 合 金 分 类 示 意 图
4
8.1.2 铝合金
8.1 铝及铝合金
（1）
铸造铝合金
（2）
变形铝合金
5
8.1.2 铝合金
8.1 铝及铝合金Βιβλιοθήκη 68.1.2 铝合金
8.1 铝及铝合金
7
8.1.2 铝合金
8.1 铝及铝合金
8
8.1.2 铝合金
8.1 铝及铝合金
9
8.1 铝及铝合金
8.1.3 铝合金的热处理
1. 固溶处理
3. 其他处理方法
2. 时效处理
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8.2.1 工业纯铜
8.2 铜及铜合金
纯铜具有很强的导电性、导热件，仅次于银 而居于第二位。
纯铜的抗拉强度不是很高，硬度低，但塑性 很好，易于热压或冷加工。
纯铜中由于含有：Pb、Bi、O、S、P等杂质， 不仅降低了铜的导电、导热性能，还造成脆性断 裂。
2）特殊黄铜的分 类、性能及应用
为改善普通黄铜 的机械性能、抗蚀 性能或某些工艺性 能，而在其中加人 别的合金元素的黄 铜，称为特殊黄铜 或复杂黄铜。
8.2.3 铜合金
8.2 铜及铜合金
金属工艺学(全套课件512P)
Wc> 0.60%
Ws,Wp ≤ 0.020%
18
第一章 钢铁材料及热处理
第二节 铁碳合金及其状态图
1.2 碳钢的分类、编号、性能和用途 （2）编号
碳素结构钢：以钢材厚度（或直径）不大于 16mm钢的屈服强度数值表示。
Q+屈服强度数值+质量等级符号+脱氧方法
Q---钢的屈服强度； A,B,C,D---质量等级； F---沸腾钢； Z---镇静钢；b---半镇静钢；TZ---特殊镇静钢。
19
第一章 钢铁材料及热处理
第二节 铁碳合金及其状态图
沸腾钢（F）为脱氧不完全的钢。 浇注时钢液在钢锭模内产生沸腾现象（气体逸出），钢 锭凝固后，蜂窝气泡分布在钢锭中，在轧制过程中这种 气泡空腔会被粘合起来。这类钢的特点是钢中含硅量很 低，通常注成不带保温帽的上小下大的钢锭。
金属工艺学
绪论
• 金属工艺学:
研究金属材料性质及其加工工艺为 主的综合性技术基础课程。 • 主要研究内容：
– 各种工艺方法本身的规律性及其在机械制造中的应用和相互联系； – 金属机件的加工工艺过程和结构工艺性； – 常用金属材料性能对加工工艺的影响；
– 工艺方法的综合比较等.
2
绪论
在机械制造中需要了解以下内容：
条件。
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第一章 钢铁材料及热处理
抗其他更硬的物体压入其内的能力。
表示金属材料在一个小的体积范围内抵抗弹性变形、塑性变 形或破断的能力。
布氏硬度
HBS或HBW
洛氏硬度
HRC、HRB、HRA
12
第一章 钢铁材料及热处理
第一节 金属及合金的性能
1.4 冲击韧性：材料抵抗冲击载荷的能力。
(完整版)《金属工艺学》
(完整版)《金属工艺学》《金属工艺学》课程标准二〇一三年六月目录第一部分课程概述............................... - 2 -一、课程的性质和作用.......................... - 2 -二、课程设计的基本理念........................ - 2 -三、课程设计思路和依据........................ - 2 -第二部分课程目标............................... - 3 -一、知识目标.................................. - 3 -二、技能目标.................................. - 3 -三、人文目标.................................. - 3 -第三部分课程标准............................... - 4 -第四部分课程实施............................... - 5 -一、教学条件.................................. - 5 -二、师资要求.................................. - 5 -三、教学方法.................................. - 6 -四、教材选用与编写............................ - 6 -五、课程资源的开发与利用...................... - 6 -六、评价及标准................................ - 7 -第一部分课程概述一、课程的性质和作用1、课程性质《金属工艺学》是高等工科院校机械类和材料类各专业学生必修的一门综合性的技术基础课，是研究工程材料的性质及其加工方法的一门学科。
(第一章-第六章)金属工艺学-
（一）、布氏硬度
１、布氏硬度的试验原理是用一定直径的淬火钢球或硬质合 金球，以规定的试验力压入试样表面，经规定的保持时间后， 去除试验力，测量试样表面压痕直径d，然后根据压痕直径d计 算其硬度值。布氏硬度值是球面压痕单位表面积上所承受的平 均压力。
２、当压头为淬火钢球时，硬度符号为HBS，适用于布氏硬度 值低于450的金属材料，如灰铸铁、有色金属及经退火、正火和 调质处理的材料；当压头为硬质合金钢时，硬度符号为HBW， 适用于布氏硬度值为450~650的金属材料。
bFb/S0(MPa)
式 中 ： Fb是 试 样 承 受 的 最 大 拉 伸 力 ， N； S0是 试 样 的 原 始 横 截 面 积 ， mm2
（三）、塑性判据 塑性：断裂前材料发生不可逆永久变形的能力。 常用的塑性判据是材料断裂时最大相对塑性变形，如拉
伸时的断后伸长率和断面收缩率。 １、断后收缩率：试样拉断后，标距的伸长与原始标距
规定非比例伸长应力是试样标距部分的非比例伸长达到 规定的原始标距百分比时的应力。
2、屈服点和规定残余伸长应力：在拉伸过程中力不增 加（保持恒定），试样仍能继续伸长时的应力称为材料的屈 服点（屈服极限），以 s 表示。屈服点是具有屈服现象的材 料特有的强度指标。是工程上极为重要的力学性能指标之一 ，也是大多数机械零件选材和设计的依据。
静载荷拉伸试验是工业上最常用的力学性能试验方
法之一。试验时在试样两端缓慢地施加试验力，使试样的 标距部分受轴向拉力，沿轴向伸长，直至试样拉断为止。
高塑性材料拉伸.swf 脆性拉伸AL.swf
从完整的拉伸试验和力-伸长曲线可以看出，试 样从开始拉伸到断裂要经过弹性变形阶段、屈服阶段 、冷变形强化阶段、缩颈与断裂阶段。
二、硬度：一个小的金属表面或很小的体积内抵抗弹性变形、 塑性变形或抵抗破裂的一种抗力，是一个由材料的弹性、强度 、塑性、韧性等一系列不同力学性能组成的综合性能指标，衡 量金属软硬程序的一种性能指标；硬度所表示的量不仅决定于 材料本身，而且还取决于试验方法和试验条件。
金属工艺学_第2篇_热加工工艺基础_01铸造02_LJH
造型方法的选择
压实紧实 单纯借助压
力紧实砂型，机器结构简 单、噪声小，生产率高， 消耗动力少，型砂的紧实 度沿砂箱高度方向分布不 均匀，上下紧实度相差很 大。主要适用于成批生产 高度小于200mm薄而小的 铸件。
压实紧实
造型方法的选择
高压紧实 主要采用较高
第二节 砂型铸造工艺
砂型铸造概念 用型砂紧实成型的铸造方法称为砂型铸造。
砂型铸造
基本工艺过程
} 制作模样 造型
配制型砂
制作芯盒
}造芯
制作芯砂
砂型
凝固、落砂、清理、检验
铸型
铸件
下浇 芯注
型芯 烘干
熔炼
液态金属
选配炉料
砂型铸造工艺实例
轴 承 砂 型 铸 造 工 艺
砂型铸造工艺实例
轴 套 砂 型 铸 造 工 艺
压实比压（一般在0.7-1.5 MPa）压实砂型。砂型紧实 度高，铸件尺寸精度高，表 面粗糙度Ra值小，废品率 低，生产率高、噪声低、灰 尘小、易于机械化、自动化、 但机器结构复杂、制造成本 高。主要适用于需大量生产 的中、小型铸件，如汽车、 机械车辆、缝纫机等产品较 为单一的制造业。
高压紧实
造型方法的选择
浇注位置与分型面是铸造工艺图中的重要内容。
浇注位置 是指浇注 时铸件在 铸型中所 处的位置
2. 各种手工造型方法的主要特征及其适用范围
造型方法的选择 两箱造型 是造型的最基本方法，铸型由成对的上型
和下型构成，操作简单。适用于各种生产批量和各种大 小的铸件。
两箱造型
造型方法的选择 三箱造型 铸型由上、中、下三型构成。中型高度需与
铸件两个分型面的间距相适应。三箱造型操作费工。主 要适用于具有两个分型面的单件、小批生产的铸件。
金属工艺学全套课程教学课件
我主讲以下前四方面内容： 一．工程材料的基础知识； 二．铸造＿金属液态下成形的过程和方法； 三．锻造＿塑性金属受压变形或改性的过程和方法； 四．焊接＿分离金属实现永久连接的过程和方法； 五．切削加工＿使零件获得一定形状、表面和尺寸要求的过
程和方法；
建议学习方法：
１．理解和记忆名词术语； ２．抓住各章节之间的联系； ３．多看书，认真听，多找老师！
第一讲 金属材料主要性能和晶体构造
Main Properties and Structure of Metal Material
一、 金属材料性能
Properties of metal material
二、 金属晶体构造
Structure of metal material
1、晶体结构 2、金属结晶过程
1、体心立方： （Body Centred Cubic） 铬、钼、α-Fe和钨等金属。
2、面心立方： （Face） 铜、铝、银、γ-Fe和金等金属。
3、密排六方： （Hexagonal Close Packed） 铍、镁、锌、α-钛等。
晶格类型及晶格常数不同，性能就不一样。
图5：金属材料晶体结构、晶格及晶包
金属元素，经熔合而形成具有金属特性的物质。 （1）组元：组成合金的元素。 （2）相：化学成分和晶格形式相同，并与其周
边成分或晶格形式有界面分开的均匀组织。
2、合金基本组成物（constitute）
（1）固溶体：
溶质原子溶入溶剂，晶格类型等同溶剂。 按溶解度：分有限和无限固溶体； 按溶质原子位置：分置换和间隙固溶体；
1、概念： 金属晶格类型随温度改变而重新排列的过程。
2、与结晶类似： 存在过冷、包括形核和长大两个过程、 转变时有吸收或放出潜热。 所以又叫重结晶或二次结晶。
7.《金属工艺学》课程教学标准汇总
《金工艺学》课程教学标准一、课程基本信息课程名称：金属工艺学课程代码：0212G343适用专业：机电一体化技术总学时数：56学时先修课程：机械制图与CAD、机械设计基础后续课程：公差配合与技术测量，机械加工工艺二、课程定位本课程是高职机电一体化专业的一门必修的职业支撑课，是一门实践性、应用性和综合性很强的课程，使学生通过理论和实践教学，获得常用机械工程材料、金属加工和热处理的基本知识，初步具有金属加工的操作技能，为学习后续课程及形成综合职业能力打下必要的基础三、课程设计思路本课程的总体设计思路是以职业能力分析为依据，以就业为导向，以学生发展为本位。
教学上采用以学生为主体、以教师为主导、以项目及任务为载体的原则,设计课程内容。
灵活运用多种教学方法和手段，让学生在了解金属材料特性，各种加工方法及毛培成形工艺过程的基础上，初步形成合理选择零件材料及毛坯加工成形方法的能力，培养学生解决实际问题的能力。
在课程实施过程中，充分利用课程特征，加大学生工程体验的教学设计，激发学生的主体意识和学习兴趣。
四、课程教学目标1、能力目标：（1）、能根据零件的使用要求选择零件的材料。
（2）、能根据零件的材料和加工精度要求选择钢材热处理工艺方法。
（3）、能根据零件的材料和加工精度要求选择零件毛坯的成形工艺方法。
2、知识目标：（1）．以铁碳合金的成分-组织-温度-性能为主线，了解四者的相互关系和变化规律的基础知识，初步具有根据零件的使用要求选择零件材料的能力。
（2）．了解钢材在实际加热和冷却时内部组织的变化及其对钢材性能的影响，了解各种热处理方法的目的、工艺和应用，初步具有选择钢材热处理方法的能力。
（3）．了解毛坯的成形方法和基本工艺过程，初步具有选择零件毛坯成形方法的能力。
3、职业素质目标：（1）通过本课程的学习培养学生科学、严谨的工作态度；实事求是、理论联系实际的工作方法；团结协作、开拓创新精神。
4、职业技能证书要求：通过金属工艺学的学习与技能训练为在校期间考取中级车工或装配钳工职业技能证书打下操作理论基础。
金属工艺学最新版本课件
学习交流PPT
23
• 球墨铸铁的显微组织由球形石墨和金属基体两部 分组成。
可锻铸铁的化学成分大致为：wC=2.5%~3.2%， wSi=0.6%~1.3%，wMn=0.4%~0.6%，wP=0.1~0.26%， wS=0.05%~1.0%
学习交流PPT
34
• 铁素体基体+团絮状石墨的可锻铸铁断口呈黑灰色， 俗称黑心可锻铸铁，这种铸铁件的强度与延展性 均较灰铸铁的高，非常适合铸造薄壁零件，是最 为常用的一种可锻铸铁。
QT+最 低抗拉 强度值延伸率 δ
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4
1.1 铸铁的石墨化过程及其组织
• 铸铁组织中石墨的形成叫做“石墨 化”过程。
• 在铁碳合金中，碳可能主要以两种 形式存在，即化合状态的渗碳体和 游离状态的石墨。
• 石墨的晶格形式为简单六方，如图 所示。因其面间距较大，结合力弱， 故其结晶形态易发展成片状，且强 度、塑性和韧性极低，接近于零。
• 按碳元素在铸铁中存在的方式不同，可将铸铁分 为白口铸铁、麻口铸铁和灰口铸铁。
• 根据石墨形状的不同，灰口铸铁又可分为灰铸铁、 可锻铸铁、球墨铸铁、蠕墨铸铁等多种。
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3
白口铸铁 麻口铸铁 灰口铸铁
C在 铸件 中存 在的 形式
碳以渗碳 体的形式 存在，大 量莱氏体, 很少用它 来制造机 械零件， 主要用作 炼钢的原 料，故通 常称它为 生铁
• 由于球铁中金属基体是决定球铁力学性能的主要因素，所 以球铁可通过合金化和热处理强化的方法进一步提高它的 力学性能。因此，球铁可以在一定条件下代替铸钢、锻钢 等，用以制造受力复杂、负荷较大和要求耐磨的铸件。
金属工艺学培训资料
（五）疲劳强度 材料 在指定循 环基数下 不产生疲 劳断裂所 能承受的 最大应 力。
实际的疲劳强度值，规定钢进行1×106～ 107次，有色金属进行1×107～1×108次交变循 环而不发生疲劳破坏时的最大应力值，即为该 材料的疲劳强度σ-1。疲劳强度与抗拉强度之间 存在一定的比例关系，如碳素钢σ-1 ≈（0.4～0.55） σb ，灰铸 铁σ-1 ≈0.4σb ，有色金属σ-1 ≈（0.3～0.4） σb。 疲劳破坏的原因：应力集中——微裂纹—— 扩展——断裂破坏。 避免措施：改善内部组织、外部形状和表 面状态，减小和避免应力集中，表面强化处理 和减小表面粗糙度值。
2.合金的相结构 （1）固溶体—合金在固态下，组元之间能互相溶 解而形成的均匀相。 溶剂—与固溶体晶格类型相同。 溶质—晶格类型消失的组元。 ①置换固溶体——溶质的原子部分取代溶剂晶格 上的原子。动画\金工动画\置换固溶体.SWF 有限置换固溶体——按一定比例进行置换。 无限置换固溶体——任意进行置换原子。 条件：晶格类型相同，原子半径接近。 ②间隙固溶体——溶质的原子溶入溶剂晶格之中 形成的固溶体动画\金工动画\间隙固溶体.SWF 固溶体——>晶格畸变——>强度、硬度增加——> 固溶强化
布氏硬度试验原理图
2.洛氏硬度 （1）试验原理：用顶角为1200的金刚石圆锥或直径为 1.588mm的淬火钢球作压头，在初始试验力F1（98N）及总试验 力F作用下，将压头压入试样表面，按规定保持时间后卸除主试 验力，用测量的残余压痕深度增量计算硬度。 （2）符号 （3）表示方法 在符号前写出硬度值。 k h （4）应用范围 可直接测量成品或较薄工件，但结果不够 HR 准确。 0.002
（１）体心立方晶格动画\金工动画\体心.swf
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《金属工艺学》学习包目录课程的任务和学习方法 (2)第一章金属材料的性能 (1)习题 (2)第二章金属与合金的晶体结构与结晶 (3)习题 (5)第三章铁碳合金 (6)习题 (7)第四章钢的热处理 (8)习题 (10)第五章钢铁材料的表面热处理 .............................................习题 ..................................................................第六章常用工程材料 (11)习题 (13)第七章铸造成形 (14)习题 (15)第八章锻压成形 (16)习题 (17)第九章焊接与胶结成形 (18)习题 (21)第十章机械零件材料及毛坯的选择与质量检验 (22)习题 (24)第十一章金属切削加工的基础知识 (25)习题 (28)第十二章切削加工方法 (29)习题 (31)第十三章机械加工工艺过程的基础知识 (32)习题 (34)第十四章零件的结构工艺性 (35)习题 (35)第十五章先进制造技术 ...................................................习题 ..................................................................习题答案 (36)课程的任务和学习方法一、本课程的特点1、本课程是一门有关机械零件制造方法及其用材的综合性技术基础课。
2、本课程实践性很强，学生应积极认真地参加生产实习和实践，才能更有效地掌握本门课程的知识，以便为后续专业课程的学习和今后生产实践打下较好的基础。
二、本课程的任务1、了解常用工程材料的种类、性能及改性方法，初步掌握其应用范围和选择原则。
2、掌握主要毛坯成形方法的基本原理和工艺特点，具有选择毛坯及工艺分析的初步能力。
3、掌握各种主要加工方法的实质、工艺特点、基本原理和设备；了解零件的加工工艺过程，能制定简单的制造工艺过程。
4、了解零件的结构工艺性。
三、本课程的学习方法1、每章学习时，首先阅读自学指导书，了解本章学习目标中的主要内容，以及重点、难点所在，而后阅读教材和自学指导书中本章基本内容的阅读指导。
阅读时要注重对基本概念、基本理论的理解，同时要积极开展理论与实践的结合。
2、每章阅读理解后，要结合复习思考题进行自检，看是否初步掌握基本内容，并要及时完成习题作业，以求达到较牢固的掌握基本内容。
3、每章学完后，要闭书回忆，循序总结，自测自验。
根据记忆和熟练周期，阶段性安排复习，恢复和唤起所学过的内容，以求达到深入、全面、牢固地掌握所学内容；并加强实践训练，多干、多看、勤思考、多积累。
这样才能够良好地完成本课程的学习任务。
四、阅读教材选用和删减内容1、本课程采用中国机械工业教育协会组编，刘会霞主编的《金属工艺学》教材。
2、教材中带的第五章钢铁材料的表面热处理、第十五章先进制造技术为加宽内容，为非必读内容，读者可根据需要学习，但不计入规定学时内和考试范围第 1 章金属材料的性能、学习目标1、清楚金属材料的性能包括哪些内容。
2、掌握金属材料的力学性能各项指标的概念，符号及表示方法，应用条件和范围3、了解金属材料的物理、化学性能及应用。
二、基本内容1、金属材料的性能1）使用性能包括：力学性能、物理性能、化学性能。
2）工艺性能包括：铸造性能、锻造性能、焊接性能、切削加工性能和热处理性能。
2、载荷的概念1）静载荷：大小不变或变动很慢的载荷。
2）冲击载荷：突然增加或消失的载荷。
3）疲劳载荷：周期性的动载荷。
3、金属材料的力学性能各项指标的概念符号及表示方法应用条件和范围1）强度概念：金属材料在载荷作用下抵抗塑性变形或断裂的能力。
符号表示：屈服强度C s――材料产生屈服时的最小应力。
单位为Mpa。
抗拉强度c b 材料拉断前所承受的最大应力。
单位为Mpa。
应用条件和范围：设计机械零件和选材的主要依据。
2）塑性概念：金属材料在载荷作用下产生塑性变形而不断裂的能力。
符号表示：断后伸长率S 试样拉断后，标距长度的相对伸长率。
断面收缩率书一一试样拉断后，试样截面积的相对收缩率。
应用条件和范围：材料进行压力加工时选材的主要依据。
3）硬度概念：材料表面局部体积内抵抗另一物体压入时变形的能力。
符号表示：布氏硬度HB洛氏硬度HR 应用条件和范围：布氏硬度主要用于测量灰铸铁、有色金属以及经过退火、正火和调质的钢材等材料。
HBS 适于测量硬度值小于450 的材料，HBW 适于测量硬度值小于650 的材料。
洛氏硬度计可测定软的金属材料，也可测定硬的金属材料。
HRA 主要用于测量硬质合金、表面淬火钢；HRB 主要用于测量软钢、退火钢、铜合金等；HRC 主要用于测量一般淬火钢。
4）冲击韧度概念：金属材料抵抗冲击载荷载荷作用而不破坏的能力。
符号表示：冲击吸收功Ak 。
冲击韧度ak。
应用条件和范围：冲击韧度值一般只作为选材时的参考，不能作为计算依据。
材料的多次冲击抗力主要取决于塑性；冲击能量地时，主要取决于强度。
5）疲劳强度概念：金属材料在多次重复交变载荷作用下而不发生断裂的最大应力。
符号表示：疲劳强度s -1应用条件和范围：黑色金属循环周次10的7 次方，有色金属和某些高强钢循环周次10 的8次方。
三、本章重点金属材料的力学性能各项指标的概念，符号及表示方法，应用条件和范围。
四、习题一、填空题1 、金属的性能包括（）性能和（）性能。
2、材料的工艺性能包括（）、（）、（）、（）和（）。
3、填写下列力学性能指标的符号：屈服点（）、洛氏硬度A 标尺（）、抗拉强度（）、断后伸长率（）。
二、判断题1 、塑性变形随载荷的去除而消失。
（）2、当布氏硬度试验条件相同时，压痕直径愈小，金属的硬度愈低。
（）三、选择题1 、做疲劳实验时，试样承受的载荷是（）A 静载荷B 冲击载荷C 循环载荷2、金属的（）愈好，则其锻造性能愈好。
A 强度B 塑性C 硬度四、名词解释强度硬度塑性冲击韧性疲劳强度五、简答题1、为什么疲劳断裂对机械零件危害最大？如何提高零件的疲劳强度？第 2 章金属与合金的晶体结构与结晶一、学习目标1、了解晶格、晶胞、实际金属的多晶体结构、结晶等概念。
2、掌握金属晶体的三种常见晶格类型：面心立方、体心立方和密排六方晶格。
3、掌握实际金属点、线、面缺陷与金属力学性能的关系。
4、掌握纯金属结晶过程，过冷度与晶粒大小对力学性能的影响，细化晶粒的措施。
5、掌握合金的基本概念，了解固溶体和金属间化合物的概念。
6、了解二元合金相图的建立，了解合金结晶的过程。
二、基本内容1、金属的晶体结构的基本知识1）晶格、晶胞的概念：晶格一：用来描述原子在晶体中排列形式的假想的空间格架。
晶胞：晶格中能代表晶体结构特征的最小组成几何单元。
2）金属晶体结构常见的三种晶格类型：体心立方晶格、面心立方晶格和密排六方晶格。
3）金属的实际晶体结构：实际金属的晶体结构是多晶体结构；实际金属的晶体结构内部存在晶体缺陷。
晶体缺陷包括：点缺陷、线缺陷、面缺陷。
点缺陷即空位、间隙原子和置换原子；线缺陷即位错；面缺陷即晶界和亚晶界。
晶体缺陷会使金属内部晶格发生晶格畸变，产生内应力；金属的性能发生变化，强度、硬度增加。
晶体缺陷是强化金属的手段之一2、金属的结晶：1）纯金属的结晶过程。
结晶的概念：凝固时原子在物质内部做有规则排列。
过冷度：金属实际结晶温度低于理论结晶温度的差值。
结晶过程：液态金属结晶是不断生成晶核和晶核不断长大，直至完全结晶成固态的过程。
2）金属结晶后的晶粒大小。
晶粒大小对金属力学性能的影响：细晶粒金属具有较高的强度和韧性。
细化晶粒的措施：增大形核率，抑制长大速率。
常用方法有：增加过冷度；变质处理；振动等。
3、合金的晶体结构1）合金的基本概念：合金：一种金属元素与其它金属元素和非金属元素，经熔炼、烧结或其他方法结合成具有金属特性的物质。
组元：组成合金的最基本的独立物质。
可以是金属、非金属元素或稳定化合物相：合金中具有同一聚集状态，同一种结构和性质的均匀组成部分。
组织：用肉眼或借助显微镜观察到材料晶粒内部组成相的数量、形态、大小和分布状态。
2）合金的组织：固溶体：合金由液态结晶成固态时，一组元溶解在另一组元中，形成均匀的固相。
占主要地位的元素叫溶剂，被溶解的元素叫溶质。
固溶体的晶格类型保持溶剂的晶格类型。
由于溶质原子的融入，容剂晶格发生畸变，使塑性变形阻力增加，导致金属的强度、硬度提高，塑性、韧性有所下降，这种现象称为固溶强化。
金属间化合物：合金组员间发生相互作用而形成的具有金属特性的新相，它的晶格类型和性能不同于任一组元。
金属间化合物具有高熔点、高硬度、脆性大的特点，在合金中主要作为强化相，用以提高材料的强度、硬度和耐磨性，但塑性、韧性有所降低。
机械混合物：两种或两种以上的相按一定质量分数组合成的物质。
通过调整固溶体中容质含量和金属间化合物数量、大小、形态和分布状况，可以改变合金的力学性能。
3）合金的结晶：二元合金相图的建立：相图是表示在极其缓慢冷却条件下合金系中各种合金状态与温度、成分之间的关系的简明图解。
它是通过实验方法建立。
二元合金相图的分析：相图横坐标表示二元合金成分分数，纵坐标表示温度；特性点：纯金属熔点；特性线：液相线、固相线。
二元合金结晶过程：液相线以上温度，合金为液相——到达液相线，合金开始结晶——液相线、固相线之间，合金液相、固相共存——到达固相线及一下，合金为固相。
三、本章重点1、金属的晶体结构。
2、合金的晶体结构。
四、习题一、填空题1、晶体与非晶体的根本区别在于（）。
2、金属晶格常见的基本类型有（）、（）、（）三种。
3、实际金属的晶体缺陷有（）、（）、（）三种。
4、金属的晶粒愈细小，其强度（），塑性、韧性（）。
二、判断题1、无论是纯金属，还是合金，其结晶过程都是恒温过程。
（）2、金属结晶的过程是晶核形成和晶核长大的过程。
（）3、一种金属元素与其它金属元素或非金属元素，经熔炼、烧结或其他方法结合成的物质叫合金。
（）三、选择题1、一般来说，细晶粒金属具有（）强度和韧性。
A 较高的B较低的C中等的2、实际金属的结晶温度一般都（）理论结晶温度。
A 高于B低于C等于四、名词解释晶体晶体缺陷结晶合金固溶体金属间化合物五、简答题1、实际金属中存在的晶体缺陷对金属的力学性能有何影响？2、为什么希望得到细小晶粒组织？如何细化晶粒？第 3 章铁碳合金一、学习目标1、熟悉铁碳合金的基本组织的特点。
2、熟悉铁碳相图中的相、特性点和特性线。
3、熟悉典型铁碳合金结晶过程和组织转变。
4、掌握含碳量对铁碳合金组织转变和力学性能的影响。
二、基本内容1、铁碳合金基本组织1）纯铁的同素异构转变：S -Fe : 1394o C以上固态铁，体心立方晶格。