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《工程材料及成形工艺基础》教案
7.含碳量影响铁碳合金的力学性能钢的塑性、韧性随含碳量的增加而降低，硬度随含碳量增加而升高，强度随含碳量增加先升后降工业用钢含碳量一般不超过
1.4%教学设计教学实施过程掌握碳钢整体热处理“四把火”的工艺方法，制定热处理工艺包括加热温度、保温时间和冷却方式，根据实验结果会分析不同的热处理工艺对碳钢力学性能的影响
2.碳钢的热处理显微组织观察观察不同热处理状态下的试样组织形貌，分析钢在不同热处理状态下的组织和性能特点将钢在固态范围内采用适当的方式进行加热、保温、冷却，使其内部组织发生变化，从而获得预期的组织、结构和性能的工艺过程称为钢的热处理工艺由加热、保温和冷却三个阶段组成，可改变钢的组织，改善钢的性能退火正火淬火回火加热的转变本质就是奥氏体的形成.钢的加热温度非平衡条件加热Aci、Ac3＞Acem；冷却4口、An、Alm
2.奥氏体的形成晶核形成及长大、残余渗碳体的溶解和奥氏体成分的均匀化
3.影响奥氏体晶粒大小的主要因素加热温度和钢的化学成分
二、钢在冷却时的转变钢的冷却过程是热处理的关键工序，直接决定热处理后材料的组织和性能钢的冷却转变实质上是过冷奥氏体的冷却转变据冷却方式不同，过冷奥氏体的转变分为等温转变和连续冷却转变两种.过冷奥氏体的等温转变等温转变曲线1珠光体型转变珠光体型转变也称高温转变、扩散型转变，产物可分为珠光体、索氏体和托氏体三类2贝氏体型转变贝氏体型转变也称中温转变、半扩散型转变，产物可分为上贝氏体和下贝氏体两类.过冷奥氏体向马氏体的转变马氏体转变称为低温转变、非扩散型相变有板条状和针叶状马氏体过冷奥氏体的连续冷却转变
三、钢的整体热处理整体热处理中的“四把火”退火、正火、淬火和回火L钢的退火定义、目的、种类和应用完全退火、不完全退火、等温退火和去应力退火等
2.钢的正火定义、目的和应用退火与正火的选择切削加工性能、从使用性能上考虑、从经济上考虑.钢的淬火定义、目的、种类和应用淬火加热温度的选择亚共析钢4c3以上30~50℃共析钢和过共析钢Aci以上30〜50°C淬火冷却介质水、水溶液、油、空气和有机水溶液等，淬火冷却方法单液淬火法、双液淬火法、分级淬火法和等温淬火法，淬火质量钢的淬透性和钢的淬硬性，淬火缺陷过热和过烧、氧化和脱碳、变形和开裂、硬度不足.钢的回火定义、目的、种类和应用低温回火150℃〜250℃、中温回火350℃〜500C、高温回火500℃~650℃o钢件经淬火加高温回火的复合热处理工艺称为调质
四、钢的表面热处理.钢的表面淬火火焰加热表面淬火和感应加热表面淬火.钢的化学热处理渗碳、钢的渗氮和碳氮共渗等，化学热处理的三个基本过程分解、吸收和扩散
五、热处理工艺设计.处理的技术条件.热处理的工序安排，包括预先热处理和最终热处理教学设计教学实施过程
一、钢中常存元素与合金元素.钢中常存元素对钢性能的影响Si、Mn、S、P Mn和Si是钢中的有益元素，S和P是钢中的有害元素，S会导致热脆，P会导致冷脆.钢中合金元素的作用合金元素对钢基本相的影响引起铁素体晶格畸变，产生固溶强化，使铁素体的强度、硬度升高，塑性、韧性下降；有些合金元素可与碳作用形成碳化物，有些与碳亲和力很弱，不形成碳化物合金元素对Fe-Fe3c相图的影响合金元素扩大或缩小奥氏体相区，合金元素都使Fe-Fe3c相图的S点和E点向左移，合金元素对钢热处理的影响（奥氏体化及奥氏体晶粒长大、过冷奥氏体转变、回火转变）
二、碳钢.碳素结构钢碳素结构钢简称普碳钢，代表牌号Q235牌号由代表屈服点的字母Q、屈服点数值、质量等级符号和脱氧方法符号四部分按顺序组成可做建筑构件、桥梁等.优质碳素结构钢用两位数字表示钢中平均含碳量的万分数（
0.01%为单位），如45钢可做活塞销、齿轮、小轴等.碳素工具钢碳素工具钢如T8A钢，后面的数字表示平均碳的质量分数的千倍碳的质量分数wc=
0.65%〜
1.35%作为刃具，最终热处理为淬火+低温回火可做木工工具、冲头等.铸造碳钢铸钢含碳量
0.15〜
0.60%之间，铸钢的牌号ZGxxx-xxx后面两组数字，第一组表示屈服点，第二组表示抗拉强度铸钢一般均需热处理，完全退火或正火等可做机座、阀体、轴承盖等
三、合金钢.合金钢的分类与编号.合金结构钢低合金结构钢简称“普低钢”，碳的质量分数一般不超过
0.2%如Q235正火，广泛用于建筑、石油、化工、铁道、桥梁、船舶等工业中合金渗碳钢，如20CrMnTi渗碳淬火、低温回火后使用，如汽车、拖拉机上的变速齿轮，内燃机上的凸轮、活塞销以及部分量具等，均采用渗碳钢制造合金调质钢，最典型的钢种是40Cr最终热处理为淬火后高温回火（即调质处理），主要用于汽车、拖拉机上的连杆、螺栓、传动轴和机床主轴等合金弹簧钢，如60Si2Mn最终热处理为淬火后中温回火，用于制造各种弹簧滚动轴承钢，如GCrl5最终热处理为淬火后低温回火，用于制造滚动轴承套圈和滚动体的专用钢
三、合金工具钢根据用途不同，分为刃具钢、模具钢和量具钢三大类
1.刃具钢低合金刃具钢，碳质量分数wc=
0.75%〜
1.45%如9SiCr刃具钢一般经过淬火和低温回火后使用高速工具钢是由大量W、Mo、Cr、Co、V等元素组成的高碳、高合金钢，用于制造尺寸大，切削速度高，负荷重的刃具，车刀、铳刀、刨刀、拉刀、钻头、冷热模具热处理为高温淬火+三次低温回火.量具钢量具钢是用来制造各种度量工具的钢种，如CM2GCrl5o.模具钢模具钢是用来制造锻压、冲压、成型、压铸等模具的钢种按模具的工作条件和使用性质分为两大类热作模具钢和冷作模具钢
4.
3.4特殊性能钢.特殊性能钢不锈钢、耐热钢和耐磨钢
四、铸铁.铸铁的石墨化铸铁组织中石墨的形成过程称之为石墨化过程碳与硅是强烈促进石墨化的元素硫是强烈阻碍石墨化的元素，镒也是阻碍石墨化的元素；冷却越慢，越有利于石墨化的进行.灰铸铁.碳钢，是指碳含量在
2.11%以下的铁碳合金按碳的含量分类低碳钢、中碳钢、高碳钢；按钢的冶金质量分类普通钢、优质钢、高级优质钢；按钢的用途分类碳素结构钢、碳素工具钢、专用钢；按钢液脱氧程度分类沸腾钢、镇静钢、半镇静钢.合金钢是指为了改善钢的组织、性能，在冶炼时特意加入合金元素的钢按合金元素含量分类低合金钢、中合金钢、高合金钢；按主要用途分类合金结构钢、合金工具钢、特殊性能钢；按金相组织分类珠光体钢、贝氏体钢、奥氏体钢和碳化物钢等.铸铁是wc
2.11%的铁碳合金根据碳在铸铁中存在的形式，铸铁可分为白口铸铁、灰口铸铁和麻口铸铁；根据石墨的形态，灰铸铁可分为普通灰铸铁、球墨铸铁、可锻铸铁和蠕墨铸铁.工业纯铝的纯度为
99.0-
98.0%其牌号有Li~L7牌号越大，纯度越低在纯铝中适量加入Si、Cu、Mn、Mg等合金元素配制成铝合金，铝合金通常按成型工艺分为变形铝合金和铸造铝合金.纯铜又称紫铜，按照加工方法及含氧量不同分为工业纯铜和无氧铜两类.制造轴瓦及其内衬的合金叫做轴承合金常用锡基轴承合金是以锡为基础，加入睇、铜等元素组成的合金此外还有铅基轴承合金、铜基轴承合金和铝基轴承合金等.钛及钛的合金是航空，航天，导弹，造船，化工机械等广泛应用，它具有重量轻，比强度高，耐高温，耐腐蚀以及良好的低温韧性等优点工艺纯钛的性质与其纯度有关，纯度越大，硬度、强度越低教学设计教学实施过程教学内容教学设计教学实施过程高分子材料是以高分子化合物为主要组分的材料机械工程中使用的高分子材料主要是各种有机高分子化合物，例如塑料、合成橡胶、合成纤维、涂料和胶粘剂等.塑料塑料=树脂+添加剂，添加剂的种类填料、增塑齐!J、稳定剂（防老剂）、润滑剂、固化剂、发泡剂、抗静电剂、稀释剂、阻燃剂、着色剂等、常用塑料热塑性塑料（聚乙烯（PE）、聚氯乙烯（PVC）、聚丙烯（PP）、聚酰胺（PA）、聚甲基丙烯酸甲脂（PMMA）、丙烯月青-丁二烯-苯乙烯共聚物（ABS）、聚甲醛（POM）、聚四氟乙烯（PTFE）、聚碳酸脂（PC）、聚飒（PSF）等）热固性塑料（酚醛塑料（用）、环氧塑料（EP）等）.橡胶橡胶是以生胶为主要原料，加入适量配合剂而制成的高分子材料配合剂如硫化剂、活性剂、软化剂、填充剂、防老剂、着色剂等橡胶弹性大，最高伸长率可达800%〜1000%外力去除后能迅速恢复原状；橡胶可积储能量，吸振能力强，有足够的强度，耐磨性、隔声性、绝缘性好，有一定的耐蚀性按原料来源不同，橡胶分为天然橡胶和合成橡胶；根据应用范围宽窄，分为通用橡胶和特种橡胶
二、陶瓷材料陶瓷材料是用天然或合成化合物经过成形和高温烧结制成的一类无机非金属材料，刚度最好、硬度最高的材料陶瓷按原料不同分为普通陶瓷和特种陶瓷根据应用范围不同，普通陶瓷分为日用陶瓷和工业陶瓷根据用途不同，特种陶瓷材料可分为结构陶瓷、工具陶瓷、功能陶瓷特种陶瓷包括特种结构陶瓷和功能陶瓷两大类，如压电陶瓷、磁性陶瓷、电容器陶瓷、高温陶瓷等工程上最重要的是高温陶瓷，包括氧化物陶瓷、硼化物陶瓷、氮化物陶瓷和碳化物陶瓷
三、复合材料复合材料是指两种或两种以上的物理、化学性质不同的物质，经一定方法得到的一种新的多相固体材料按基体不同，分为非金属基体复合材料和金属基体复合材料为非金属基体复合材料和金属基体复合材料两类；按增强相的形态，分为晶须增强复合材料、颗粒增强复合材料、层叠增强复合材料、纤维增强复合材料；按性能，分为结构、功能等复合材料
4.新型工程材料纳米材料、梯度功能材料、形状记忆合金、高蜡合金等教学设计教学实施过程的大平面应朝下；铸件上壁薄而大的平面应朝下或垂直、倾斜，有利于金属液充满型腔，以防止产生冷隔、浇不足缺陷；容易产生缩孔的铸件或铸件的厚大部分应放在上面，以保证铸件自下而上的顺序凝固，保证液态金属的补缩分型面的选择原则尽量使铸件全部或大部分放在同一砂箱中；应使铸件的加工基准面处于同一砂型中；应尽量使分型面平直，数量少，避免不必要的活块和型芯等，以便于起模，使造型工艺简化；尽量使型腔及主要型芯位于下型，以便造型、下芯、合型、检验铸件壁厚
3.工艺参数的确定包括铸件的收缩率、机械加工余量、起模斜度、型芯头和最小铸出孔及槽等工艺参数
三、铸件结构设计
1.砂型铸造工艺对铸件结构设计的要求减少和简化分型面、铸件外形应力求简单、应有一定的结构斜度、铸件结构必须考虑型芯装配的稳定性，排气的可能性和铸件的清理，以避免偏芯，气孔等缺陷
2.合金铸造性能对铸件结构设计的要求铸件壁厚要合理、铸件壁厚应均匀、铸件壁的连接应合理、铸件应尽量避免过大的平面
四、特种铸造.熔模铸造是一种精密铸造方法，又称为失蜡铸造工艺过程:压型、蜡模的压制、结壳、脱蜡和焙烧、填砂和浇注.金属型铸造工艺过程、特点和应用.压力铸造工艺过程、特点和应用.低压铸造工艺过程、特点和应用.离心铸造工艺过程、特点和应用
五、铸造新技与发展
1.铸造新技术半固态金属铸造、快速原型制造技术.铸造技术的发展趋势教学设计教学内容项目7锻压加工教学参考学时8知识目标.了解塑性变形的实质和锻压的基本方法，锻压生产的特点及其应用，模锻的特点及应用，锻模的主要构成.理解金属的塑性变形对金属组织和性能的影响以及冷加工、热加工的特点，金属的锻造性能及其影响因素，板料冲压的特点和应用.掌握锻造比和锻造流线对锻件的影响，自由锻的基本工序和自由锻工艺规程的制订过程，自由锻零件的结构工艺性，板料冲压的基本工序和冲压零件的结构工艺性.了解现代塑性加工方法及发展趋势技能目标.能分析金属的锻造性能及影响因素，并能根据生产实际选择锻压方法，制订简单零件的自由锻工艺规程.能分析冲压件的结构工艺性思政目标.以锻造国产大飞机为切入点，激发学生对中国制造的自信积极投身专业发展.以冲压成形助力中国打造靓丽的高铁名片为切入点，了解自主创新的中国智慧，激发学生的钻研探索精神教学重点金属的塑性变形对金属组织和性能的影响以及冷加工、热加工的特点，自由锻的基本工序和自由锻工艺规程的制定过程，自由锻零件的结构工艺性，板料冲压的基本工序和冲压零件的结构工艺性教学难点自由锻工艺规程的制定过程和自由锻零件的结构工艺性，板料冲压的基本工序和冲压零件的结构工艺性~~
1.混合教学法线上线下相结合，线下为主，线上为辅线上统计学生学习情况，便于更好开展线下教学并及时做出调整
2.案例分析法教学内容由案例引入一方面可自然过渡到教学内容，一方面可实现课堂思政的教学目标击力或压力，使之产生自由变形而获得所需形状和内部质量的锻件的成形方法常用的自由锻设备有锻锤和压力机自由锻工序，根据作用与变形要求的不同，可分为基本工序、辅助工序和精整工序基本工序包括徽粗、拔长、冲孔、弯曲、切割、扭转、错移、锻接等，最常用的是锻粗、拔长、冲孔精整工序如修整鼓形、断面校平和弯曲校直辅助工序如压钳口、倒棱和切肩.模锻是将加热到锻造温度的金属坯料放到固定在模锻设备上的锻模模膛内，使坯料受压变形，从而获得锻件的方法，适用于大批量生产形状复杂、精度要求较高的中小型锻件（一般低于150Kg）不适于单件小批量和大型锻件模锻按其锻造设备的不同，又分为锤上模锻、压力机模锻和平锻机模锻等.胎模锻是指在自由锻设备上，使用可移动的胎模具生产锻件的锻造方法种类摔模、扣模、开式套模、闭式套模、合模等.锻件的结构工艺性，自由锻件的结构工艺性要求和模锻件的结构工艺性
五、冲压冲压是利用冲模使板料产生变形或分离，从而获得具有一定形状和尺寸的零件的工艺方法冲压通常在常温下进行，又叫冷冲压冲压所用设备为冲床和剪床冲床用来实现两大类基本冲压工序，即分离工序和变形工序.分离工序是使坯料的一部分与另一部分相互分离的工序如冲裁（落料和冲孔）、剪切和修整等工序.变形工序是坯料的一部分相对于另一部分产生位移而不破裂的工序变形工序主要有拉深、弯曲、胀形、翻边等.冲压件的结构工艺性冲裁件、拉深件、对弯曲件
六、现代塑性加工与发展趋势
1.现代塑性加工方法高速高能成形（爆炸成形、电液成形、电磁成形）、少无切削成形（精密模锻、粉末锻造、液态模锻）、超塑性成形、微成形、内高压成形
2.塑性加工发展趋势教学设计.电阻焊是将被焊工件压紧于两电极之间，并通以电流，利用电流流经工件接触面及邻近区域产生的电阻热将其加热到熔化或塑性状态，使之形成金属结合的一种方法有点焊、缝焊、凸焊、对焊4种电阻焊的特点及应用.摩擦焊是利用焊件接触端面相对运动中相互摩擦所产生的热，使端部达到热塑性状态，然后迅速顶锻，完成焊接的一种压焊方法摩擦焊的特点及应用.钎焊将钎料加热到熔化温度而将两块或几块熔点高于钎料的金属部件连接起来的过程叫钎焊钎焊的分类、特点及应用.电子束焊接的原理、特点及应用.超声波焊接的原理、特点及应用
三、常用金属材料的焊接金属材料的可焊性是指金属材料经过焊接加工后，能否获得优良焊接接头的可能性金属材料中所含的碳、镐、硅、磷、硫等元素对钢的可焊性均有影响工业生产上评定金属材料可焊性的方法有直接试验法和碳当量法等.碳钢的焊接包括低碳钢的焊接、中碳钢和iWj碳钢的焊接，焊接存在的问题及采取的措施.合金结构钢的焊接存在的问题及采取的措施.铸铁焊补存在的问题及采取的措施.有色金属的焊接包括铜及铜合金的焊接、铝及铝合金的焊接等
四、焊接结构设计.焊接结构材料的选择，焊接结构材料在选择时必须同时能满足使用性能和加工性能要求在满足使用性能和加工性能的前提下，应优先选用焊接性较好的材料选用低合金钢，选用镇静钢不宜选用沸腾钢.焊接接头的工艺设计包括焊接方法的选择、焊缝的布置、接头形式的选择、坡口的设计、接头过渡形式选择焊接方法时必须根据被焊材料的焊接性、接头形式、焊接厚度、焊缝空间位置、焊接结构特点以及工作等多方面因素综合考虑后予以选择确定焊接结构中焊缝布置是否合理，对焊接接头质量和生产率都有很大的影响易出现裂纹.铸铁的焊接主要是焊补工作按照焊接前对铸件有无预热可分为热焊和冷焊两种.铜及铜合金可用氨弧焊、气焊、碳弧焊、钎焊等进行焊接其中，氤弧焊主要用于焊接紫铜和青铜件，气焊主要用于焊接黄铜件.根据所采用的焊接方法和加工方式的不同，焊接结构材料在选择时必须同时能满足使用性能和加工性能要求.选择焊接方法时必须根据被焊材料的焊接性、接头形式、焊接厚度、焊缝空间位置、焊接结构特点以及工作等多方面因素综合考虑后予以选择确定.毛坯选择的一般原则适应性原则、经济性原则、可行性原则和兼顾现有生产条件原则.毛坯的种类包括铸件、锻件、冲压件、焊件以及型材等教学设计10知识目标.准确理解金属的晶体结构，晶粒大小对合金性能的影响及细化晶粒的方法，掌握合金的三类主要组织.掌握铁碳合金的基本相、组织及其性能特点，铁碳合金相图中特性点、特性线意义，会分析共析钢、亚共析钢、过共析钢随温度变化所产生的组织变化过程.掌握含碳量对铁碳合金组织性能的影响，了解铁碳合金相图的用途技能目标.了解金相显微试样制备原理，初步掌握金相显微试样的制备方法.能应用铁碳合金相图，分析不同含碳量的铁碳合金在不同温度下的组织，能观察判断典型铁碳合金的显微金相组织.能应用铁碳合金相图分析铁碳合金在不同温度、不同含碳量时的性能特点思政目标.以金相试样的制备为切入点，引导学生重视实操，培养严谨求实的工作作风和一丝不苟的工匠精神.理解组织决定性能，树立内因和外因的辩证关系，引导学生养成自律习惯教学重点合金的三类基本组织固溶体、金属化合物和混合物；铁碳合金基本相与组织，铁碳合金相图点线的意义，典型铁碳合金共析钢、亚共析钢、过共析钢随温度变化所产生的组织变化过程；含碳量对铁碳合金的性能的影响教学难点典型铁碳合金显微组织观察，会分析含碳量对铁碳合金组织和性能的影响~~
1.混合教学法线上线下相结合，线下为主，线上为辅线上统计学生学习情况，便于更好开展线下教学并及时做出调整
2.案例分析法教学内容由案例引入一方面可自然过渡到教的强度，这种强化金属材料的方法称为细晶强化常用的细化晶粒方法有增加过冷度、变质处理和振动处理三种
2.金属的同素异构转变铁的同素异构转变是铁的重要特性，是钢和铸铁能通过热处理改变组织和性能的前提1538℃8-Fe1394℃y-Fe912℃a-Fe纯铁体心立方晶格面心立方晶格体心立方晶格
三、合金及其组织合金、组元、组织、相的定义通常固态合金有固溶体、金属化合物和机械混合物三类组织固溶强化这种通过溶入合金元素使金属材料强度、硬度提高的现象称为固溶强化它是提高材料力学性能的重要途径之
一四、铁碳合金相图
1.铁碳合金的组织铁素体、奥氏体、渗碳体、珠光体和莱氏体的定义、组织特点和性能特点
2.铁碳合金相图中的特性点、线铁碳合金相图中的特性点、线的含义
3.典型成分铁碳合金的平衡结晶过程及其组织根据含碳量及室温下平衡组织的不同，铁碳合金一般可分为工业纯铁、钢和白口铸铁三类共析钢的平衡组织P亚共析钢的平衡组织F+P过共析钢的平衡组织P+Fe3Cii
五、铁碳合金相图的应用
1.铁碳合金成分、组织、性能之间的关系铁碳合金的室温组织随碳的质量分数的增加，组织的变化规律如下F+P-P-P+Fe3］一P+FesO+Ld-Ld一Ld+Fe3cl当含碳量wc〈
0.9%时，随碳含量的增加，钢组织中渗碳体的相对量增多，铁素体的相对量减少，使钢的强度，硬度呈直线上升，而塑性、韧性随之降低当含碳量卬c
0.9%时，随含碳量的继续增加，硬度仍然增加，强度开始明显下降，塑性、韧性继续降低
2.在钢铁材料选材方面的应用含碳量在
0.15%〜
0.7%的亚共析钢主要用于大型工程结构件，教学内容项目3钢的热处理教学参考学时12教学目标知识目标.了解钢的热处理分类定义、目的、分类及作用.理解钢加热和保温的目的及组织转变.钢在等温冷却和连续冷却过程中的组织转变和转变产物的性能特点.掌握退火、正火、淬火、回火的目的、工艺及应用.掌握钢的淬透性概念、影响因素及与淬硬性的区别.理解各种表面热处理的目的及应用特点技能目标.能制定钢的整体热处理工艺.能分析并观察钢的不同热处理组织思政目标.通过热处理“四把火”的学习，锻造“淬火成钢”的坚韧品质.理解热处理工艺对材料性能和使用安全性的影响，培养学生树立责任意识，铸就工匠精神教学重点与难点教学重点钢的加热和冷却时的组织转变；钢在等温转变和连续转变时的转变产物和性能特点；热处理“四把火”的目的、工艺和应用；表面热处理的目的、工艺和应用教学难点钢在等温转变时的转变产物和性能特点；热处理“四把火”的目的、工艺和应用教学方法.混合教学法线上线下相结合，线下为主，线上为辅线上统计学生学习情况，便于更好开展线下教学并及时做出调整.案例分析法教学内容由案例引入一方面可自然过渡到教学内容，一方面可实现课堂思政的教学目标.讨论法在知识讲授中，难以理解的知识点可作为问题点，由同学们分组讨论得出结论，强化认识环节教学内容技能分析
1.碳钢的整体热处理操作技能训练技能训练1按照热处理工艺实验要求，为
20、
45、T8和T10钢制定热处理加热温度、保温时间和冷却方式试验结束后，清理试样，测硬度值；根据测得的硬度值分析含碳量、热处理方法对钢热处理后组织、硬度的影响并按要求完成实训报告技能训练2在金相显微镜下观察不同热处理状态下的20钢，45钢试样，观察组织形貌，分析钢在不同热处理状态下的组织和性能特点并按要求完成实训报告技能评价考核标准热处理工艺操作的规范性；工艺参数制定的是否合理；相关数据的测得过程是否正确；组织形貌特征观察是否正确；实训报告填写是否规范、正确评价方法观察法、检测法项目小结.钢的普通热处理分为退火、正火、淬火、回火.退火的主要目的是降低硬度、提高塑性、消除残余内应力、细化晶粒、均匀组织和成分退火分为完全退火、球化退火、去应力退火.正火与退火目的基本相同正火的速度比退火快，正火钢的组织较细，强度、硬度比退火钢高.淬火主要目的是为了获得硬度高、耐磨的马氏体组织淬火方法有单液淬火、双液淬火、分级淬火和等温淬火（获得下贝氏体组织）淬火必须与回火相配合.回火的目的是减小或消除淬火产生的内应力，降低硬度、脆性，提高韧性，使钢获得良好的综合力学性能回火还能稳定工件的尺寸，保证精度回火分为高温回火、中温回火、低温回火.常见的表面热处理为表面淬火表面淬火有火焰加热表面淬火和感应加热表面淬火化学热处理有渗碳、渗氮、碳氮共渗等.预先热处理包括退火、正火、调质等，通常安排在毛坯生产之后、切削加工之前的位置；最终热处理包括淬火、回火、表面淬火及化学热处理，通常安排在半精加工之后、精加工之前的位置，且不再进行除磨削之外的切削加工教学内容项目4金属材料教学参考学时14教学目标知识目标.了解合金元素在钢中的作用.掌握金属材料的分类、牌号、性能及其用途技能目标能够对常用机械零件进行性能分析和材料选用思政目标.通过钢中元素的利害辩证关系，培养学生在学习生活中，遇到问题要辩证看待对错与得失.不同牌号的钢铁性能和用途不尽相同，培养学生树立自信、发挥自己的特点和优势教学重点与难点教学重点碳钢（碳素结构钢、优质碳素结构钢、碳素工具钢、铸造碳钢）、合金钢（普低钢、合金渗碳钢、合金调质钢、合金弹簧钢、合金轴承钢）的分类、牌号、性能、热处理特点及应用教学难点碳钢和合金钢的牌号、性能和应用教学方法L混合教学法线上线下相结合，线下为主，线上为辅线上统计学生学习情况，便于更好开展线下教学并及时做出调整.案例分析法教学内容由案例引入一方面可自然过渡到教学内容，一方面可实现课堂思政的教学目标.讨论法在知识讲授中，难以理解的知识点可作为问题点，由同学们分组讨论得出结论，强化认识环节教学内容技能分析
1.机床主轴选材根据零件选材原则，分析不同工作条件下的机床主轴根据工作条件要求，能为机床主轴选择材料和热处理方法
2.汽车变速器齿轮选材根据零件选材原则，分析汽车变速器齿轮的工作条件、失效方式、性能要求初步具备指定工艺路线的能力，并分析热处理在工艺路线中的作用灰铸铁的显微组织可以看成是在钢的基体上分布着一些片状石墨灰铸铁的牌号由“HT”及数字组成，如HT100表示灰铸铁，最低抗拉强度是lOOMPa为了改善灰铸铁的组织和力学性能，生产中常采用孕育处理灰铸铁的热处理消除应力退火、表面淬火等.球墨铸铁由普通灰铸铁熔化的铁液，经过球化处理后得到的，使石墨呈球状析出球墨铸铁的牌号用“QT”符号及其后面两组数字表示.蠕墨铸铁蠕墨铸铁经蠕化处理后获得的高强度铸铁，石墨呈短小的蠕虫状，牌号用“RuT”符号及其后面数字表示常用于制造受热循环载荷、要求组织致密、强度较高、形状复杂的大型铸件，如机床的立柱、柴油机的汽缸盖、缸套、排气管等.可锻铸铁可锻铸铁是由一定成分的白口铸铁经可锻化退火，使渗碳体分解而获得团絮状石墨的铸铁牌号是由三个字母及两组数字组成，如KTH300-
06.合金铸铁常用的合金铸铁有耐磨铸铁、耐热铸铁及耐腐蚀铸铁等
五、有色金属材料铝及其合金、铜及铜合金、轴承合金、钛及钛合金技能训练技能训练1选择材料要满足零件工作条件、工艺性能的要求，同时必须十分重视材料的经济性根据以上三个原则，分析不同工作条件下的机床主轴和性能要求为每一种工作条件下的机床主轴选材和选择热处理工艺并按要求完成实训报告技能训练2分析汽车变速齿轮的工作条件，根据工作特点，判断失效形式，分析其性能要求，并确定选择材料初步拟定汽车变速齿轮的加工工艺路线，并分析热处理在工艺路线中的位置和作用并按要求完成实训报告技能评价考核标准机床材料选择是否合理；实训过程是否合理；实训报告填写是否规范、正确评价方法观察法、检测法项目小结
1.钢中常存元素Si、Mn、S、P等，Mn和Si是钢中的有益元素，S和P是钢中的有害元素教学内容项目1金属材料的性能教学参考学时8教学目标知识目标.了解金属材料力学性能的含义.准确理解强度、塑性、刚度有关名词概念，了解拉伸曲线，掌握强度、塑性指标的检测方法.准确理解硬度的含义，掌握布氏硬度、洛氏硬度、维氏硬度检测原理、表示方法、适用范围.准确理解冲击韧度、疲劳强度的含义，并了解其对于材料使用的重要性.了解金属材料的性能对使用和加工过程的影响.准确理解材料的工艺性能技能目标.能检测金属材料的强度、塑性、硬度指标.能依据检测结果判断金属材料是否符合使用要求思政目标理解金属材料性能在实际工程应用中的重要意义，培养学生认真严谨的学习与工作态度，树立对所从事行业的使命感和责任感教学重点与难点教学重点金属材料力学性能-强度、刚度、塑性、硬度、韧性和疲劳强度的含义和指标，重点掌握强度、塑性和硬度的检测方法，能判断金属材料是否符合使用性能要求教学难点强度、塑性和硬度的检测，并判断是否符合使用性能要求教学方法.混合教学法线上线下相结合，线下为主，线上为辅线上统计学生学习情况，便于更好开展线下教学并及时做出调整.案例分析法教学内容由案例引入一方面可自然过渡到教学内容，一方面可实现课堂思政的教学目标.讨论法在知识讲授中，难以理解的知识点可作为问题点，由同学们分组讨论得出结论，强化认识教学内容项目5其他工程材料教学参考学时6教学目标知识目标.认知机械工业中非金属材料和复合材料的种类、性能特点和应用.了解新型工程材料的种类、性能特点和应用技能目标能够正确认知和使用机械工业中常用非金属材料、复合材料和新型工程材料思政目标认识新型工程材料，以高性能材料研究应用作为切入点，一代材料，一代装备，激发学生爱国热情和自豪感，树立远大志向，为建设材料强国而努力奋斗教学重点与难点教学重点高分子材料、陶瓷材料、复合材料的种类、性能特点及工程应用教学难点高分子材料、陶瓷材料、复合材料的种类、性能特点及工程应用教学方法.混合教学法线上线下相结合，线下为主，线上为辅线上统计学生学习情况，便于更好开展线下教学并及时做出调整.案例分析法教学内容由案例引入一方面可自然过渡到教学内容，一方面可实现课堂思政的教学目标.讨论法在知识讲授中，难以理解的知识点可作为问题点，由同学们分组讨论得出结论，强化认识环节教学内容技能分析.自行车车架材料演变的认知收集资料，了解自行车车架材料的演变过程，认识每一种材料的性能特点.新型工程材料的认知收集资料，了解新型工程材料，认识每一种材料的性能特点相关知识
一、高分子材料两类；按增强相的形态，分为晶须增强复合材料、颗粒增强复合材料、层叠增强复合材料、纤维增强复合材料；按性能，分为结构、功能等复合材料常用复合材料纤维增强复合材料、层叠增强复合材料、颗粒增强复合材料、晶须增强金属基复合材料
四、新型工程材料.纳米材料的特性、应用.梯度功能材料的特性、应用.形状记忆合金的特性、应用.高嫡合金的特性、应用技能训练学生以小组为单位，利用互联网和课程资源库等资源，搜集车架材料、新型工程材料的图片、文字资料等；在教师引导下学生处理信息，各小组以卡片的形式把搜集到的信息粘贴在黑板上，教师指导学生对材料分类，并让学生分析和总结各类材料的性能特点及应用；各小组相互交流信息，并总结出自行车车架材料的演变过程和各类新型工程材料等，将实践活动转化为对材料的认知技能训练1自行车车架材料的演变铭钥钢车架、铝制车架、碳纤维车架、钛车架、高光泽LFT复合材料并按要求完成实训报告技能训练2非晶态合金、阻尼合金等并按要求完成实训报告技能评价考核标准收集材料方法的多样性；材料性能分析是否正确；实训报告填写是否规范、正确评价方法观察法、检测法项目小结.高分子材料是以高分子化合物为主要组分的材料塑料是以合成树脂为主要成分，加入一些用来改善塑料使用性能和工艺性能的添加剂而制成的橡胶是以生胶为主要原料，加入适量配合剂而制成的高分子材料.陶瓷材料是用天然或合成化合物经过成形和高温烧结制成的一类无机非金属材料陶瓷按原料不同分为普通陶瓷和特种陶瓷.复合材料是指两种或两种以上的物理、化学性质不同的物质，经一定方法得到的一种新的多相固体材料按基体不同，分教学内容项目6铸造成形教学参考学时8教学目标知识目标.理解合金的铸造性能及对铸件质量的影响，常用铸造合金的铸造性能.掌握砂型铸造的工艺过程及工艺要点（分型面、浇注位置、工艺参数等的正确选择）.了解金属型铸造、压力铸造、熔模铸造、离心铸造的基本原理、特点和应用.了解铸造新工艺及其发展技能目标.熟悉整模造型和分模造型典型工艺过程，铸件的结构工艺性具有选择典型铸造方法的能力会画简单铸件的铸造工艺简图.熟悉挖砂造型工艺过程，铸件的结构工艺性具有选择典型铸件铸造方法的能力思政目标.以青铜器作品为切入点，培养学生国情观念、文化自信，尊重中华民族的优秀文明成果，传播弘扬中华优秀传统科技文化.以绿色铸造为切入点，引导学生树立绿色环保理念教学重点与难点教学重点砂型铸造的工艺过程及工艺要点（分型面、浇注位置、工艺参数等的正确选择），铸件的结构工艺性分析，选择典型铸件的铸造方法教学难点铸件的结构工艺性分析教学方法L混合教学法线上线下相结合，线下为主，线上为辅线上统计学生学习情况，便于更好开展线下教学并及时做出调整.案例分析法教学内容由案例引入一方面可自然过渡到教学内容，一方面可实现课堂思政的教学目标.讨论法在知识讲授中，难以理解的知识点可作为问题点，由同学们分组讨论得出结论，强化认识环节教学内容技能分析.支座铸造工艺的设计砂型铸造的工艺过程及工艺要点，选择典型铸造方法，会画简单铸件的铸造工艺简图.插齿机刀轴蜗轮铸造工艺的设计分型面、浇注位置、工艺参数等的正确选择，铸件的结构工艺性，选择典型铸件铸造方法的能力相关知识学习
一、铸造工艺基础铸造定义、特点及应用
1.液态合金的充型流动性，是合金主要铸造性能之一影响充型能力的主要因素合金的成分、浇注温度、铸型填充条件、铸件结构
2.铸件的凝固与收缩铸造合金的收缩液态收缩、凝固收缩、固态收缩铸件中缩孔和缩松的形成和防止措施，使铸件实现“定向凝固”（即顺序凝固）铸造应力及铸件的变形的防止措施铸件的裂纹与防止
二、砂型铸造砂型铸造是传统的铸造方法，适用于各种形状、大小、批量及各种合金铸件的生产又称一次性铸造，俗称翻砂
1.造型方法的选择按造型的手段，可以分为手工造型和机器造型两大类手工造型，仅适用于单件小批量生产，常用的手工造型有整模造型、分模造型、挖砂造型、假箱造型、活块造型、三箱造型、刮板造型等几种方法；机器造型按紧实方式分震压式造型、高压造型、空气冲击造型等，是目前铸造生产中的主要方法
2.铸造工艺设计铸造工艺图是铸造生产的基本工艺文件，图中主要表示出，铸件的浇注位置、分型面、型芯的数量、形状、尺寸及固定方法、机械加工余量、拨模斜度、收缩率、浇冒口、冷铁的尺寸及位置等浇注位置的选择原则铸件的重要表面应朝下或侧面；铸件技能训练技能训练1:根据支座结构特点，可供选择的分型面主要是方案1沿底板中心线分型，即采用分模造型；方案II沿底面分型，铸件全部位于下箱，为铸出110mm凹槽必须采用挖砂造型；方案HI沿110mm凹槽底面分型方案II、III的优点多于方案1单件、小批量生产依靠方案II分型较为经济合理，大批量生产，应采用方案HI以降低模板制造费用绘制支座铸造工艺图，并按要求完成实训报告技能训练2按照生产批量和技术要求，进行分型面的选择、浇注位置的选择最终，选用了平做立浇、一型两件的工艺，采用机器造型并按要求完成实训报告技能评价考核标准铸造工艺的制定是否合理；铸造工艺图绘制是否正确；实训报告填写是否规范、正确评价方法观察法、检测法项目小结.不同合金其流动性不同可以通过调整其影响因素，调节合金的流动性合金的流动性越高，其充型能力越强，越有利于充型否则，容易引起浇不足、冷隔等铸造缺陷.收缩是合金的固有属性，不能消除，但可控制收缩使铸件的体积和尺寸变小，如果控制不当，容易使铸件产生缩孔、缩松、应力、变形、裂纹等铸造缺陷合金具有吸气性，控制和排气不当，将在铸件上产生气孔缺陷.手工造型根据铸型寿命、模样形式、使用砂箱情况分类.有别于砂型铸造的铸造方法统称为特种铸造各种特种铸造方法有其特定的铸造机械、造型方法和适用范围.从保证铸件质量，便于造型制芯，简化铸造工艺出发，确定浇注位置与分型面.根据造型方法、合金种类、铸件大小以及浇注位置和分型面查表或根据经验确定机械加工余量、拔模斜度、铸造收缩率和最小铸出孔、槽等铸造工艺参数.从简化铸造工艺过程出发设计铸件结构以便于拔模、减少和简化型芯、便于型芯固定和排气.从避免铸造缺陷的角度出发，铸件结构要适合合金铸造性能的要求，铸件应有合适的壁厚、壁与壁的连接应有过渡且为圆角连接、肋的布置应对称、避免水平方向出现大的平面
3.讨论法在知识讲授中，难以理解的知识点可作为问题点，由同学们分组讨论得出结论，强化认识教学实施过程环节教学内容技能分析.自由锻工艺方案的制定熟悉自由锻基本工序的特点及工艺要求，制订简单零件的自由锻工艺方案.弯曲工艺方案的制定熟悉冲压变形工序弯曲的特点及工艺要求，制订简单零件的弯曲工艺方案相关知识学习锻压是对金属材料施加外力，使其产生塑性变形或分离，以获得一定形状、尺寸、性能的工件和毛坯的成形加工方法锻压是锻造和冲压的总称相对于铸造成形来说，锻压成形在加工过程中可压合缺陷，细化晶粒，使零件的力学性能提高，是金属材料不可或缺的毛坯制造工艺之
一一、锻压概述.金属塑性变形的实质是晶体内部位错滑移的结果.锻压方法锻造自由锻、模锻、胎模锻、冲压、挤压、轧制、拉拔等.锻压特点及应用
二、塑性变形对金属组织和性能的影响.冷变形强化，又称为加工硬化，可作为强化材料的手段之一.回复及再结晶对冷变形后的金属进行加热，金属的产生会三个阶段的变化，即回复、再结晶、晶粒长大了回=
0.25〜
0.3T熔7再q
0.4T熔.冷加工和热加工，以金属的再结晶温度为划分界限.锻造流线与锻造比，锻造流线的明显程度与金属的变形程度有关
三、金属的可锻性.金属的内在因素化学成分和金属的组织.金属的变形条件变形温度、变形速度和应力状态
四、锻造
1.自由锻指将金属坯料放在锻造设备的上下砧铁之间，施加冲技能分析.强度、塑性指标了解材料拉伸时力与变形的关系，观察拉伸过程中的各种现象（屈服、强化、缩颈、断裂）；测定塑性材料低碳钢的下屈服强度ReL、抗拉强度Rm、断后伸长率A和断面收缩率Z；测定脆性材料白口铸铁的抗拉强度数据Rm；分析比较塑性材料与脆性材料在拉伸时的不同.硬度指标使用洛氏硬度计测定20钢正火试样、45钢退火试样、T8钢淬火试样的HRC值，使用布氏硬度计上测定铝、黄铜、45钢退火试样的硬度值；掌握布氏、洛氏硬度测定的基本原理及应用范围；了解布氏、洛氏硬度试验机硬度数据的测试方法相关知识学习金属材料的性能包括使用性能和工艺性能两方面使用性能包括力学性能、物理性能、化学性能工艺性能包括铸造性能、锻压性能、焊接性能、切削加工性能和热处理工艺性能等
一、金属的力学性能（定义、指标）.强度（定义、指标）
（1）拉伸试验低碳钢在拉伸过程的几个变形阶段弹性变形阶段（此阶段可得到力学性能指标刚度E）；屈服阶段；强化阶段；局部塑性变形（缩颈）阶段；断裂通过拉伸试验可以得到力学性能指标强度、刚度、塑性
（2）强度指标塑性材料的屈服强度分为上屈服强度H和下屈服强度ReL，一般用下屈服强度L作为衡量指标；脆性材料的屈服强度工程上常采用塑性延伸强度Rp来表征材料对微量塑性变形的抗力，如Rp
0.2抗拉强度用符号Rm表示.塑性（定义、指标）断后伸长率A试样拉断后的标距伸长量与原始标距的百分比；断面收缩率Z试样拉断处横截面面积的缩减量与原始横截面面积的百分比.硬度（定义、分类、测试原理、特点、应用）
（1）布氏硬度布氏硬度采用硬质合金球压头，用符号HBW（硬质合金球压技能训练技能训练1:自由锻工艺规程一般包括以下几个步骤绘制锻件图（应考虑的因素余块（敷料）、机械加工余量、锻造公差）；确定变形工艺方案；计算坯料质量及尺寸；选定锻造设备；确定锻造温度范围、冷却方式和热处理方法；填写工艺卡片并按要求完成实训报告技能训练2根据弯曲件成形要求，进行托架工艺性分析，包括零件的弯曲圆角、工艺性能、尺寸等级要求等制定三种弯曲工艺方案，分析选择最优方案并按要求完成实训报告技能评价考核标准自由锻工艺规程是否合理、工艺卡片填写是否准确完整；弯曲工艺方案是否合理；实训报告填写是否规范、正确评价方法观察法、检测法项目小结.锻压是依靠金属塑性变形实现坯料成形的，塑性变形的实质是晶体内部位错滑移的结果.锻压方法有锻造、冲压、挤压、轧制、拉拔等.冷塑性变形会使金属发生冷变形强化，可通过再结晶退火消除.变形温度低于再结晶温度的加工称为冷加工，变形温度高于再结晶温度的加工称为热加工冷加工件有高的强度、硬度、尺寸精度以及低的表面粗糙度，但是变形程度小；热加工有良好的综合力学性能，变形程度大，但是尺寸精度和表面质量差.锻造流线能引起金属性能的各向异性，力学性能要求高的零件必须考虑锻造流线的合理分布.金属的可锻性取决于金属的化学成分、组织状态、变形温度、变形速度和应力状态.锻造方法有自由锻、模锻、胎模锻常用的自由锻工序有徽粗、拔长、冲孔、弯曲等；模锻能锻造形状复杂的锻件；胎模锻介于前两者之间.冲压有分离和变形两大类工序落料和冲孔统称冲裁，属于分离工序变形工序主要有拉深和弯曲等.冲压件必须注意结构工艺性，才能保证冲压件的质量教学内容项目8焊接成形教学参考学时8教学目标知识目标了解电弧焊的焊接过程及特点，焊接接头金属的组织和性能，熟悉焊条的组成和作用，掌握焊接生产过程的基本概念了解常用焊接方法的种类、特点及工艺过程了解常用金属材料的焊接了解焊接结构设计，掌握常见的焊接接头形式，坡口及焊接的空间位置了解焊接技术的新发展技能目标.通过焊接训练，初步获得焊接的基本工艺知识.通过对简单工件进行焊接，培养学生的焊接工艺分析能力和动手操作能力.掌握手工电弧焊的特点，设备和工具，焊条的组成和分类，电焊机的接线方法，电弧的引燃、运条以及运条方法思政目标.以鸟巢焊接为切入点，培养学生发扬精益求精，把细节做到极致的工匠精神.通过学习焊接技术的发展，鼓励学生勇于探索，积极投身行业的技术创新和未来发展中去教学重点与难点教学重点焊接接头金属的组织和性能，熟悉焊条的组成和作用；常用焊接方法的种类、特点及工艺过程；焊接结构设计，掌握常见的焊接接头形式，坡口及焊接的空间位置教学难点焊接接头金属的组织和性能分析，焊接结构设计教学方法L混合教学法线上线下相结合，线下为主，线上为辅线上统计学生学习情况，便于更好开展线下教学并及时做出调整.案例分析法教学内容由案例引入一方面可自然过渡到教学内容，一方面可实现课堂思政的教学目标.讨论法在知识讲授中，难以理解的知识点可作为问题点，由同学们分组讨论得出结论，强化认识教学实施过程环节教学内容技能分析.手工电弧焊的操作熟悉手工电弧焊的焊接过程及特点，电焊条的组成和种类，掌握手工电弧焊的实际操作过程.CO2气体保护焊的操作熟悉CO2气体保护焊的焊接过程及特点，掌握CO2气体保护焊的实际操作过程相关知识学习焊接就是通过适当的物理化学过程（加热或者加压，或者两者同时进行，用或不用填充材料）使两个分离的固态物体产生原子（分子）间结合力而连接成一体的连接方法焊接可分为三大类熔焊、压焊（固态焊）、钎焊
一、电弧焊L焊接电弧是在焊条末端和工件两极之间的气体介质中，产生强烈而持久的放电现象焊接电弧包括阴极区、弧柱和阳极区三个部分.焊接接头由焊缝区、熔合区和热影响区组成热影响区可分为过热区、正火区、部分相变区和再结晶区.焊接应力与变形是直接影响焊接结构性能、安全可靠性和制造工艺性的重要因素焊接过程中对焊件进行了局部的不均匀的加热，是产生焊接应力与变形的根本原因焊接残余应力有热应力、组织应力、拘束应力、氢致应力焊接残余变形有收缩变形、角变形、弯曲变形、扭曲变形、失稳变形（波浪变形）减少焊接应力和焊接变形的措施合理的装配顺序和焊接顺序、合理的焊接方向、尽可能地减少焊缝的尺寸和数量、避免焊缝过分集中、锤击焊缝、加热减应力法、反变形法、刚性固定法.焊条电弧焊的概念、焊接过程、特点和应用手工电弧焊焊条由焊条芯和药皮两部分组成焊条的种类及型号、焊条选用原则.埋弧焊的概念、焊接过程、特点和应用.气体保护焊包括C02气体保护焊和氮弧焊等气体保护焊的概念、焊接过程、特点和应用.等离子弧焊接与切割的焊接特点和应用
一、其他常用焊接方法接头形式可分为有对接接头、角接接头、T形接头和搭接接头四种熔焊坡口形式根据其形状可分为三类基本型，1形、丫型、V型、U型、双丫型、双U型、双V型等
五、焊接技术的新进展.能源方面.计算机在焊接中的应用.焊接机器人和智能化.提高焊接生产率技能训练技能训练1以低碳钢板对接向上立焊为例，焊前准备焊机选用、焊条选用、焊件（试板）、辅助工具和量具；焊前装配定位及焊接准备试板、试板装配、反变形、焊接操作（打底的断弧焊、填充焊、盖面焊；焊缝清理；焊接质量检验焊缝外形尺寸、焊缝表面缺陷、焊件变形、焊缝内部质量并按要求完成实训报告技能训练2以厚度为12mm薄板的V形坡口对接平焊为例，装配及定位焊；焊接参数的选择；焊接要点焊枪角度与焊法、试件位置、打底焊、填充焊、盖面焊并按要求完成实训报告技能评价考核标准设备操作的规范性；焊接过程是否正确；实训报告填写是否规范、正确评价方法观察法、检测法项目小结.电弧焊属于不加压的熔化焊焊接方法之一，它是利用电弧加热和熔化金属进行焊接的方法按电极不同，电弧焊可分为熔化电极和不熔化电极两种电弧焊的应用极广，它可以焊接结构钢、铸铁、铜和铝及其合金、银、铅等.除电弧焊外，其他常用焊接方法有电阻焊、摩擦焊、钎焊、电子束焊接、高频焊、超声波焊接等.可焊性是指金属材料经过焊接加工后，能否获得优良焊接接头的可能性金属材料的成分、焊接方法、具体工艺及参数等均影响可焊性.低碳钢可焊性好，不必采取特殊措施中碳钢和高碳钢焊接时设法避免焊缝与近缝区产生裂缝.合金结构钢就是在钢中加入少量合金元素，以大大提高强度，并保证必要的塑性及韧性的高强度钢合金结构钢的焊接容教学设计教学内容项目9机械零件材料及毛坯制造工艺选择教学参考学时4教学目标知识目标.了解机械零件材料选择的一般原则，毛坯的分类及选择原则.理解毛坯成形方法选择的合理性.掌握机械零件加工工艺过程技能目标.了解毛坯的制造方法，会选择机械零件的材料和毛坯.通过实例初步掌握零件加工工艺路线思政目标对比”原材料经过冷热加工，成为用于工程领域的合格零件”与，，每个人经过学习训练，成为对社会有用的人“，激励学生认真学习专业知识，树立专业意识，提升专业思维能力教学重点与难点教学重点会选择机械零件的材料和毛坯，初步掌握零件加工工艺路线教学难点加工工艺路线的制定教学方法L混合教学法线上线下相结合，线下为主，线上为辅线上统计学生学习情况，便于更好开展线下教学并及时做出调整.案例分析法教学内容由案例引入一方面可自然过渡到教学内容，一方面可实现课堂思政的教学目标.讨论法在知识讲授中，难以理解的知识点可作为问题点，由同学们分组讨论得出结论，强化认识教学实施过程环节教学内容技能分析
1.轴类零件材料及毛坯制造工艺的拟定了解零件的选材原贝IJ毛坯的分类及选择原则，选择轴类零件的材料和毛坯，轴类零件加工工艺路线
2.箱体类零件材料及毛坯制造工艺的拟定了解零件的选材原则，毛坯的分类及选择原则，选择箱类零件的材料和毛坯，箱类零件加工工艺路线的拟定相关知识选择机械零件的材料、毛坯的类型和对于机械制造具有重要学习意义本章将着重介绍材料、毛坯选择的原则及典型机械零件材料、毛坯加工工艺路线的选择
一、机械零件材料的选择.零件选材的一般原则按零件使用性能要求选材、按制造工艺性能要求选材、按经济性原则要求选材.零件选材的基本步聚
3、机械零件的失效一般零件存在以下三种情况中的一种，都认为零件已经失效零件完全破坏，不能继续工作；严重损伤，继续工作很不安全；虽能安全工作，但已不能满意地起到预定的作用零件失效形式有以下几种过量变形失效、断裂失效、表面损伤失效零件失效的原因零件失效的分析
二、机械零件毛坯的选择.毛坯选择的原则适用性原则、工艺性原则、经济性原则、兼顾现有生产条件原则.毛坯的分类型材毛坯、焊接组合毛坯、铸造毛坯、锻压加工毛坯、冲压毛坯、粉末冶金毛坯.常用零件的毛坯选择包括轴杆类零件、盘套类零件和机架、箱体类零件三大类技能训练技能训练1以单级圆柱齿轮减速箱的传动轴为例，进行材料选择、毛坯选择、工艺路线的拟定，分析热处理的作用，并填写工艺卡片并按要求完成实训报告技能训练2以双级圆柱齿轮减速箱箱体为例，进行材料选择、毛坯选择、工艺路线的拟定，并填写工艺卡片并按要求完成实训报告技能评价考核标准材料毛坯选择是否合适；工艺路线制定是否合理；实训报告填写是否规范、正确评价方法观察法、检测法.项目小结.零件选材的一般原则使用性原则、工艺性原则、经济性原则.零件常见的失效形式过量变形失效、断裂失效、表面损伤失效头）表示，表示方法如600HBW1/30/20布氏硬度试验的优缺点及应用
（2）洛氏硬度洛氏硬度采用120的金刚石圆锥压头或尺寸很小的淬火钢球或硬质合金球作为压头，根据压痕的深度测定洛氏硬度值有HRA、HRB、HRC三种洛氏硬度标尺，其中HRC应用较广泛洛氏硬度试验的优缺点及应用
（3）维氏硬度维氏硬度采用正四棱锥体金刚石压头，符号为HV维氏硬度试验的优缺点及应用
4.韧性（定义、指标）冲击韧性的好坏由冲击韧度的大小来反映，用冲击韧度值砥表示断裂韧性用断裂韧度Kic表示
5.疲劳强度（定义、提高措施）提高零件疲劳强度的措施主要有改善材料的内部组织；降低零件的表面粗糙度；零件的表面尽量避免尖角、缺口和截面突变；采取表面强化措施
二、金属的物理化学性能金属材料的物理性能是材料固有的属性，包括密度、熔点、导电性、导热性、热膨胀性、磁性等金属的化学性能主要包括耐腐蚀性和抗氧化性
三、金属的工艺性能金属材料的工艺性能是金属在加工制造过程中反映出来的性能，包括铸造性能、锻造性能（可锻性）、焊接性能、切削加工性能、热处理工艺性能等几个方面技能训练技能训练1按照拉伸实验相关要求，完成低碳钢和白口铸铁的拉伸，得到拉伸曲线根据测得的数据计算塑性材料低碳钢的下屈服强度ReL、抗拉强度Rm、断后伸长率A和断面收缩率Z；脆性材料白口铸铁的抗拉强度数据Rm并按要求完成实训报告技能训练2按照硬度测试要求，使用洛氏硬度计测定20钢正火试样、45钢退火试样、T8钢淬火试样的HRC值，使用布氏硬度计上测定铝、黄铜、45钢退火试样的硬度值并按要求完成实训报告技能评价考核标准设备操作的规范性；相关数据的测得过程是否正确；实训报告填写是否规范、正确评价方法观察法、检测法项目小结.材料的力学性能指标主要有强度、塑性、刚度、硬度、韧性、疲劳强度等.强度是材料在静载荷作用下抵抗塑性变形或断裂的能力，衡量指标主要有屈服强度和抗拉强度.塑性是材料在断裂前产生塑性变形的能力，衡量指标主要有断后伸长率和断面收缩率.硬度的常用测定方法有布氏硬度、洛氏硬度和维氏硬度硬度与屈服强度的对应性较好.刚度的衡量指标主要有弹性模量，其值越高，材料的刚度越好.韧性指标包括冲击韧度和断裂韧度前者是衡量材料抵抗冲击载荷破坏的能力，后者是衡量材料抵抗裂纹扩展（低应力脆断）的能力.疲劳强度衡量材料抵抗循环交变载荷破坏的能力.强度、塑性、硬度、刚度都是在静载荷作用下测定的，韧性和疲劳强度则分别是在冲击载荷和交变载荷的作用下测定学内容，一方面可实现课堂思政的教学目标
3.讨论法在知识讲授中，难以理解的知识点可作为问题点，由同学们分组讨论得出结论，强化认识环节教学实施过程教学内容技能分析.金相试样的制备了解金相显微试样制备原理，熟悉金相显微试样的制备过程取样、粗磨、细磨、抛光和浸蚀.显微组织观察了解典型成份的铁碳合金在平衡状态下的显微金相组织特征，识别不同钢种的显微金相组织，分析含碳量对铁碳合金显微金相组织的影响，从而加深理解成份、组织和性能之间的相互关系相关知识学习
一、纯金属的晶体结构.晶体与非晶体.晶体结构.常见金属晶格类型体心立方晶格铭（Cr）、钢（V）、鸨（W）、钥（Mo）及铁（a-Fe）等面心立方晶格金（Au）、铝（A1）、铜（Cu）、锲（Ni）、铁（y-Fe）等密排六方晶格镁（Mg）、锌（Zn）、被（Be）、镉（Cd）、错（Zr）等.金属实际晶体结构晶体内部的晶格位向完全一致为单晶体实际金属材料是由许多位向不同的晶粒组成的晶体结构，称为多晶体单晶体具有各向异性的特点；而实际使用的金属材料一般不具有各向异性
二、金属的结晶与同素异构转变
1.金属的结晶过冷是金属结晶的必要条件理论结晶温度7b与实际结晶温度〃之差称为过冷度冷却速度大，结晶的过冷度也越大细晶粒金属具有较高的综合力学性能，即强度、硬度、塑性及韧性都比较好通过采用适当的方法获得细小晶粒以提高材料各种机械零部件及各种弹性元件含碳量在
0.7%以上
1.4%以下的共析钢和过共析钢用于制作刃具、量具、模具、轧制工具及耐磨损工具等含碳量大于
2.11%的铁碳合金称为铸铁用于各类机器的机身或底座，铸铁管及轧辑等
3.在工艺方面的应用铁碳合金相图在铸造方面、锻压加工、焊接加工、热处理方面的应用技能训练技能训练1按照金相试样制备过程取样、粗磨、细磨、抛光和浸蚀，完成试样制备；熟悉操作过程，注意操作规范性并按要求完成实训报告技能训练2熟悉金相显微镜观察铁素体、渗碳体、珠光体和莱氏体的金相显微组织，并分析组织特征；观察工业纯铁、钢（亚共析钢20和45钢、共析钢T
8、过共析钢T12）和白口铸铁（亚共晶白口铸铁、共晶白口铸铁和过共晶白口铸铁）的金相显微组织，并分析组织特征并按要求完成实训报告技能评价考核标准试样制备过程是否规范；金相显微镜操作的规范性；组织观察是否正确；实训报告填写是否规范、正确评价方法观察法、检测法项目小结.常见的晶格类型有三类体心立方晶格、面心立方晶格、密排六方晶格.结晶的过程就是形核和长大的过程，这两个过程是同时进行的大多数合金结晶后获得多晶体，呈现各向同性.结晶后得到的晶粒越细小，力学性能越好；可采取增加过冷度、变质处理、振动处理等手段细化晶粒.纯铁存在同素异构转变现象，是铁碳合金能进行热处理的前提.合金的组织有固溶体、金属化合物、混合物三类铁碳合金的组织有铁素体、奥氏体、渗碳体、珠光体和莱氏体其中，铁素体、奥氏体是固溶体，渗碳体是金属化合物，珠光体和莱氏体是混合物铁素体硬度最低，奥氏体塑性最好，渗碳体硬度最高，珠光体强度最高.根据含碳量和室温组织的不同，铁碳合金分为工业纯铁、钢和白口铸铁钢又分为亚共析钢、共析钢和过共析钢；白口铸铁分为亚共晶白口铸铁、共晶白口铸铁和过共晶白口铸铁。
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