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第一课绪论一、金属工艺学课程主要內容？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。二、金属工艺学课程有什么特点？三、怎样才能学好？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、不能累积问题。3.抓住主要内容。第一篇工程材料基础知识第一节金属材料的主要性能教学目的和要求：1熟悉强度和塑性的指标及其意义。2.掌握洛氏硬度、布氏硬度的试验原理、特点及其应用范围。3.了解金属疲劳、冲击韧性的概念。重点与难点：强度和塑性、硬度、冲击韧性、疲劳强度的概念。第一节金属材料的力学性能（机械性能）材料的性能：使用性能：物理性能、化学性能、力学性能。工艺性能：热处理性能、铸造性能、焊接性能、锻造性能、切削加工性能。力学性能的定义：材料在外力作用下，表现出的性能。一、强度与塑性概念：应力；应变拉伸实验，拉伸曲线，应力应变曲线1.强度：定义：抵抗塑性变形、断裂的能力。衡量指标：屈服强度、抗拉强度。（1）屈服点：（2）抗拉强度：2.塑性：定义：发生塑性变形，不破坏的能力。衡量指标：伸长率、断面收缩率。（1）伸长率：（2）断面收缩率：总结：δΨ越大，塑性越好，越易变形但不会断裂。二、硬度定义：抵抗更硬物体压入的能力。衡量：布氏硬度、洛氏硬度。1.布氏硬度：HB（1）应用范围：铸铁、有色金属、非金属材料。（2）优缺点：精确、方便、材料限制、非成品检验和薄片。2.洛氏硬度：通常习惯用HRC（1）应用范围：钢及合金钢。（2）优缺点：测成品、薄的工件，无材料限制，但不精确。总结：数值越大，硬度越高。三、韧性冲击韧度：定义：抵抗冲击载荷而不破坏的能力。衡量指标：αk＝Ak/A（J/cm2）四、疲劳强度概念：交变载荷、疲劳现象试验：疲劳实验法。衡量指标：疲劳强度σ-1第二节金属材料的物理、化学及工艺性能教学目的和要求：1.了解材料的物理性能、化学性能。2.了解它们在实际生产中的应用。重点与难点：物理性能和化学性能的应用。一、物理性能：1密度：单位体积内物体的质量。2.熔点：固体→液体的温度点。3.热涨性：金属材料具有热胀冷缩的性能。4.导热性：金属具有传导热能的性质。5.导电性：金属具有传递电流的性质。二、化学性能：1.耐蚀性（耐酸碱性）：金属材料抵抗腐蚀的性能。2.抗氧化性：高温时抵抗氧化的能力。3.化学稳定性：在常温下，化学稳定的性能。三、工艺性能：是指是否易于进行冷、热加工的性能。包括：热处理性能、铸造性能、焊接性能、锻造性能、切削加工性能。第二章铁碳合金（钢和铸铁）教学目的和要求：1.了解晶体与非晶体，晶格、晶胞、晶格常数的意义。熟悉三种常见的金属晶格类型。2.了解结晶的概念、结晶基本过程，晶粒大小对金属力学性能影响及其控制措施，纯铁的同素异晶转变。重点与难点：铁碳合金晶体结构和同素异晶转变。第一节纯铁的晶体结构及其同素异晶转变一、金属的结晶结晶：液态金属凝结成固态金属的现象。金属结晶的过冷现象：金属的实际结晶温度低于理论结晶温度，TnTo。过冷度：To-Tn＝?T（变量）。总结：晶粒越小，则材料的力学性能越好。采用的主要途径是：（1）提高过冷度：冷却速度越大，生核速率越大长大速率。（2）变质处理（孕育处理）：在液态金属中，加入一些细小的金属粉末（变质剂）二、纯金属的晶体结构概念：晶格、晶胞、晶格常数（a、b、c、α、β、γ）纯金属的晶格类型：1.体心立方晶格：纯铁（α-Fe）2.面心立方晶格；铜三、纯铁的同素异晶转变（举列钻石和石墨）纯铁：α－Fe→（912℃）γ－Fe（1394℃）→δ-Fe（1538℃）→L二次结晶或重结晶。第二节铁碳合金的基本组织教学目的和要求：1.了解合金、组元、相、固溶体、金属化合物、机械混合物。2.熟悉铁素体、奥氏体、渗碳体、珠光体、莱氏体。重点与难点：铁碳合金组织及其力学性能。合金：定义；金属特性：导电性、导热性、塑性、光泽。组元、相的概念一、固溶体：定义：溶质原子进入溶剂中，依然保持晶格类型的金属晶体。置换固溶体：间隙固溶体：1.铁素体F：C→α－Fe中形成的固溶体。机械性能：δ＝30～50％、ψ＝70～80％、αku＝160～200J/cm2、σb＝180～280MPa、HBS50～802.奥氏体A：C→γ－Fe中形成的固溶体。机械性能：δ＝40～60％、σb＝400～50MPa、HBS＝170～220。二、金属化合物Fe3C、硬度极高，而塑性、韧性极低。三、机械混合物：1.珠光体P：F＋Fe3C两相，机械混合物。0.77％C。机械性能：δ＝20～25％、σb＝800～850MPa、HBS＝280～260。2.莱氏体Ld、Ld′：含碳量：4.3％C。第二课第三节铁碳合金状态图教学目的和要求：1.熟悉简化的Fe－Fe3C状态图、分析：特性点、线和区域组织。2.熟悉典型成分铁碳合金的结晶过程分析及其在室温下的组织。重点与难点：掌握铁碳合金状态图。一、铁碳合金状态图的建立简要介绍相图如何建立二、Fe－Fe3C合金状态图的分析：1.点（特性点）：A；D点；C；P；E；S。2.线（特性线）：（1）AC线：（2）AE线：（3）PSK线；3.分类：含碳量分类工业纯铁：C≤0.0218％C钢：0.0218％C≤2.11％铁：2.11％C6.69％钢分类：共析钢：亚共析钢：过共析钢。三、钢在结晶过程中的组织转变1.共析钢：L→L＋A→A→P2.亚共析钢：L→L＋A→A→A＋F→P＋F3.过共析钢：L→L＋A→A→A＋C→P＋C铁碳合金的组织和性能：工业纯铁：F塑性好。亚共析钢：F＋P取决于F、P的含量。共析钢：P强度高。过共析钢：P＋C取决于P、C的含量（C为网状的二次渗碳体，脆、不合格）。力学性能和含碳量的关系曲线图。第四节工业用钢简介教学目的和要求：1.掌握碳钢的分类、牌号、性能和用途。重点与难点：碳钢的分类、牌号、用途。一、钢的分类碳钢的分类、编号和用途：分类：①低碳钢：0.25％C②中碳钢：0.25％≤C0.60%③高碳钢：0.60％C≤1.4％质量：①普通碳素钢：S≤0.05％、P≤0.045％。②优质碳素钢：S≤0.04％、P≤0.04％。③高级优质碳素钢：S≤0.03％、P≤0.035％。用途：①结构钢：②工具钢：二、碳素钢：碳素钢分如下三类：（1）普通碳素结构钢：新：Q235Aσs≥235MPa。通常用于制造型材、螺钉、铁钉、铁丝、建筑材料等。（2）优质碳素结构钢：（3）碳素工具钢：优质碳素工具钢：T＋数字。高级优质碳素工具钢：T＋数字＋A。举例：T7、T8。含义：0.7％C、0.80％C、三、合金钢：合金钢：低合金钢、合金钢。1.合金结构钢起首两位数字表示平均含碳量的万分之几。例：12CrNi3：0.12％C、Cr1.5％、3％Ni2.合金工具钢当含碳量≥1.0％时，不标含碳量数；当含碳量1.0％时，起首数表示含碳量的千分之几。例：9Mn2V：0.9％C、2％Mn、V1.5％W18Cr4V、W12Cr4V4Mo、9SiCr。第五节零件选材的一般原则选择材料的一般原则如下：1.应能满足零件的工作要求：安全第一。2.应能满足工艺性能要求：质量第一。3.必须重视材料的经济性：效率第一。（以铁代钢，以铸代锻）二、选择对应的材料：4565A3（Q235A）T13T8A10ZG280－500。弹簧主轴螺钉锯子锉子箱体油箱盖。课后总结：第三课第四章钢的热处理教学目的和要求：1.掌握退火、正火、淬火及回火的目的、方法及应用。重点与难点：退火、正火、淬火、回火的不同点。热处理：钢在固态范围内，通过加热、保温、冷却，改变金属材料的内部组织，改变材料的力学性能。分类：普通热处理：退火、正火、淬火、回火。热处理表面淬火：表面热处理化学热处理。一、钢的加热和保温时的组织转变：1.钢加热时的变化：2钢冷却时的变化：根据组织分成三个转变区：1.高温转变区（珠光体转变区）：A1～550℃，P。2.中温转变区（贝氏体转变区）：550～Ms，A→A′→B＝C粒＋F。3.低温转变区（马氏体转变区）：Ms～Mf，A→A′→M＋A′残。M：C→α-Fe（过饱和地溶解），HRC65～66，硬度很高。第二节退火和正火一、退火：把钢加热到一定温度，保温一定时间，然后缓慢冷却（炉冷）的热处理工艺法。目的：①提高钢的塑性和韧性；②消除钢的内应力；③均匀组织；④为随后的热处理做准备。退火的种类：（1）完全退火：（亚共析钢）AC3+30～50℃组织分析：P＋F→A→A′→P＋F（重结晶退火）。（2）球化退火：（过共析钢）AC1+20～30℃组织分析：P＋Fe3C网→A＋Fe3C网→A′＋Fe3C球→P＋Fe3C球。（3）低温退火：（亚、共、过共析钢）500～650℃用于消除加工硬化（650～750℃），空冷，则称为再结晶退火。二、正火：AC3线或ACCm线以上30～50℃经过保温后，随空气冷却的一种工艺。目的：①提高低碳钢的硬度。②消除网状渗碳体组织。③改善钢的组织。因正火是在空气中冷却，得到的组织晶粒细小，且缩短了冷却时间组织分析：P＋F→A→A→A′→S＋FP＋Fe3C网→A→A→A′→S＋Fe3C粒应用：①对一些大型或形状复杂的零件，淬火有开裂的危险，用正火；②对于含碳量0.3～0.5％的钢件，用正火代替退火；③含碳量低于0.3％的钢件，采用正火，能提高硬度利于切削。第三节淬火和回火教学目的和要求：1.掌握淬火的目的、方法及其应用。2.熟悉回火的目的，掌握回火方法及其应用。重点与难点：淬火和回火的目的、方法及其应用。一、淬火：在固态范围内，把钢加热到一定的温度保温一定时间，以大于或等于临界冷却速度冷却下来的一种热处理工艺。）目的：获得马氏体组织，从而提高钢的硬度和耐磨性。（1）严格控制淬火加热温度。（2）合理选择淬火冷却介质。目的：既能得到高硬度的马氏体，也不会产生变形、开裂。二、回火：定义：将淬火后的钢加热到Ac1以下某一温度，保温一定时间，然后冷却的一种工艺。目的：①降低材料的脆性、消除内应力；②获得要求的力学性能；③稳定工件尺寸；④降低合金钢的硬度，使之易被切削。（1）低温回火（150～250℃）：组织：回火马氏体HRC58～64。应用于需要高硬度，高耐磨的材料零件。例如：刃具、量具、模具、滚动轴承等。（2）中温回火（350～500℃）：组织：回火屈氏体HRC35～45。应用于需要较高弹性、韧性的材料零件等。例如：弹簧、板簧、发条、冲击工具等。（3）高温回火（500～650℃）组织：回火索氏体HRC15～25（HB200～250）。应用于受交变载荷作用的材料零件等。例如：轴、丝杠、齿轮、连杆等。淬火＋高温回火：调质处理。课后总结：第四节表面淬火和化学热处理教学目的和要求：1.熟悉表面淬火。2.了解化学热处理。一、表面淬火（中碳钢）：定义：1.火焰加热表面淬火：2.感应加热表面淬火：（需经正火、调质处理）二、化学热处理：定义：课后总结：第四课第二篇液态成形概述：铸造的概念、特点第一章铸造工艺基础教学目的和要求：1.了解铸造的工艺。2.了解合理地控制铸件的凝固，从而防止缺陷。重点与难点：铸造工艺基础。第一节液态合金的充型液态合金填充铸型的过程，简称充型。影响充型能力的主要因素如下：一、合金的流动性二、浇注条件1.浇注温度2.充型压力三、铸型填充条件1.铸型材料：2.铸型温度：3.铸型中的气体：第二节铸件的凝固与收缩一、铸件的凝固方式1.逐层凝固：2.糊状凝固：3.中间凝固：大多数的凝固均是这样。二、铸造合金的收缩合金的收缩经历三阶段：（1）液态收缩（2）凝固收缩（3）固态收缩收缩率与化学成分、浇注温度、铸件结构和铸型条件有关。三、铸件中的缩孔与缩松1.缩孔与缩松的形成（1）缩孔它是集中在铸件上部或最后凝固部位容积较大的孔洞。（2）缩松分散在铸件某区域内的细小缩孔。2.缩孔和疏松的防止定向凝固：设置冒口。课后总结：第三节铸造内应力、变形和裂纹教学目的和要求：1.了解铸造内应力，防止变形和开裂。2.掌握铸件质量的控制。重点与难点：铸件质量的控制。一、内应力的形成1.热应力减少热应力的基本途