金屬材料與熱處理

課題一認(rèn)識并掌握金屬材料基本性能1
任務(wù)一認(rèn)識金屬材料1
1.材料的歷史與發(fā)展1
2.材料的分類4
3.金屬材料的應(yīng)用5
任務(wù)二了解鋼鐵材料的生產(chǎn)過程5
1.熟悉煉鐵原理與過程5
2.熟悉煉鋼原理與過程7
3.認(rèn)識鋼的澆注與最終產(chǎn)品8
任務(wù)三掌握金屬材料的物理與化學(xué)性能9
1.掌握金屬材料物理性能與應(yīng)用10
2.掌握金屬材料化學(xué)性能與應(yīng)用12
任務(wù)四掌握并能測量金屬材料的力學(xué)性能12
1.認(rèn)知并理解載荷、變形、內(nèi)力、應(yīng)力、剛度的概念13
2.金屬材料強(qiáng)度與塑性及其測定13
3.金屬材料的硬度及其測試方法15
4.金屬材料的韌性及其測試20
5.金屬材料的疲勞強(qiáng)度及其測試21
任務(wù)五掌握金屬材料的工藝性能22
1.掌握金屬鑄造性能及其影響因素22
2.掌握金屬壓力加工性能及影響因素23
3.掌握金屬焊接性能及其影響因素23
4.認(rèn)識金屬切削加工工藝性能及其影響因素24
5.了解熱處理工藝性能及其影響因素24
思考與練習(xí)25
課題二認(rèn)識并應(yīng)用金屬材料的晶體結(jié)構(gòu)與結(jié)晶28
任務(wù)一認(rèn)識純金屬的晶體結(jié)構(gòu)與缺陷28
1.認(rèn)識晶體與非晶體28
2.掌握金屬的晶體結(jié)構(gòu)及類型28
3.認(rèn)識金屬的實(shí)際晶體結(jié)構(gòu)與缺陷30
任務(wù)二掌握純金屬的結(jié)晶與應(yīng)用32
1.認(rèn)識過冷曲線與過冷度32
2.熟悉金屬的結(jié)晶過程33
3.掌握金屬晶粒大小對力學(xué)性能的影響33
4.了解細(xì)化晶粒的方法34
任務(wù)三認(rèn)識并理解二元合金的晶體結(jié)構(gòu)與結(jié)晶34
1.理解合金、組元、相與組織的概念35
2.掌握合金的晶體結(jié)構(gòu)35
3.掌握合金的結(jié)晶過程及二元合金相圖測定36
4.會分析二元合金勻晶相圖37
5.會分析二元共晶相圖 38
6.了解合金的力學(xué)性能與相圖的關(guān)系38
任務(wù)四認(rèn)識并應(yīng)用金屬塑性變形與再結(jié)晶39
1.認(rèn)知金屬的塑性變形39
2.理解并應(yīng)用回復(fù)、再結(jié)晶和晶粒長大的特性41
任務(wù)五掌握并應(yīng)用金屬的熱變形加工43
1.掌握金屬材料冷熱加工的區(qū)別與應(yīng)用43
2.熟悉熱變形加工的特點(diǎn)43
3.會選擇金屬冷熱加工44
思考與練習(xí)44
課題三掌握并運(yùn)用鐵碳合金相圖46
任務(wù)一認(rèn)識鐵碳合金基本組織46
1.了解純鐵的同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變46
2.認(rèn)識鐵碳合金的基本相46
3.認(rèn)識鐵碳合金的基本組織（多相組織）48
任務(wù)二讀懂鐵碳合金相圖49
1.鐵碳合金的相圖49
2.簡化的鐵碳合金相圖分析49
任務(wù)三熟悉鐵碳合金結(jié)晶過程及其組織51
1.共析鋼（wC=0.77% Ⅰ號合金）的結(jié)晶過程分析52
2.亞共析鋼（wC=0.45%，Ⅱ號合金）的結(jié)晶過程分析52
3.過共析鋼（wC=1.2%，Ⅲ號合金）的結(jié)晶過程分析52
4.共晶白口鑄鐵（wC=4.3％，Ⅳ號合金）結(jié)晶過程分析53
5.亞共晶白口鑄鐵（wC=3.0％，Ⅴ號合金）的結(jié)晶過程分析54
6．過共晶白口鑄鐵（wC=5.0％，Ⅵ號合金）的結(jié)晶過程分析54
任務(wù)四掌握鐵碳合金相圖在工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用55
1.掌握鐵碳合金含碳量對平衡組織及性能的影響55
2.了解鐵碳合金相圖在工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用56
思考與練習(xí)57
課題四掌握鋼的熱處理工藝與生產(chǎn)應(yīng)用59
任務(wù)一掌握鋼在加熱時的組織轉(zhuǎn)變59
1.了解熱處理基本情況與熱處理工藝曲線59
2.認(rèn)識鋼在加熱時的組織轉(zhuǎn)變61
任務(wù)二掌握鋼在冷卻時的組織轉(zhuǎn)變63
1.了解碳鋼冷卻方式對其性能的影響63
2.認(rèn)識過冷奧氏體等溫轉(zhuǎn)變圖并能分析轉(zhuǎn)變產(chǎn)物的性能64
3.了解過冷奧氏體的連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變66
任務(wù)三掌握并應(yīng)用鋼的退火與正火工藝67
1.熟練掌握并應(yīng)用退火工藝67
2.熟練掌握并應(yīng)用正火工藝69
任務(wù)四掌握并應(yīng)用鋼的淬火工藝70
1.熟練掌握并應(yīng)用鋼的淬火70
2.熟悉鋼的淬火方法72
3.認(rèn)識鋼的淬透性與淬硬性73
4.避免淬火缺陷的產(chǎn)生及預(yù)防措施73
5.了解淬火前的準(zhǔn)備和裝爐方法74
任務(wù)五掌握并應(yīng)用鋼的回火工藝76
1.認(rèn)識回火過程中的組織轉(zhuǎn)變76
2.掌握回火方法及其應(yīng)用76
任務(wù)六掌握并應(yīng)用鋼的表面熱處理與化學(xué)熱處理78
1.掌握鋼的表面熱處理與應(yīng)用78
2.掌握鋼的表面化學(xué)熱處理80
3.了解氣相沉積與應(yīng)用83
任務(wù)七了解熱處理新技術(shù)84
1.了解形變熱處理與應(yīng)用84
2.了解真空熱處理與應(yīng)用85
3.了解可控氣氛熱處理85
4.了解激光熱處理85
5.了解電子束淬火86
任務(wù)八掌握熱處理工藝制訂86
1.熟悉熱處理技術(shù)條件86
2.了解熱處理工藝代號86
3.熟悉熱處理工序位置安排88
任務(wù)九了解金屬表面防腐與防護(hù)方法89
1.熟悉金屬表面化學(xué)氧化處理89
2.了解電鍍技術(shù)90
3.熟悉鍍鉻工藝91
4.熟悉鍍鋅工藝92
5.了解電刷鍍工藝93
思考與練習(xí)94
課題五熟悉并正確選用碳素鋼99
任務(wù)一掌握碳素鋼的分類方法99
1.熟悉鋼中常存元素對其性能的影響99
2.掌握碳素鋼的分類方法100
任務(wù)二認(rèn)識并能正確選用碳素結(jié)構(gòu)鋼101
1.掌握常用的普通碳素結(jié)構(gòu)鋼的牌號與選用101
2.掌握常用的優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼的牌號與選用103
任務(wù)三認(rèn)識并會選用碳素工具鋼104
1.掌握碳素工具鋼命名與牌號105
2.熟悉碳素工具鋼的成分、性能和用途105
任務(wù)四了解其他專用優(yōu)質(zhì)碳素鋼的牌號和應(yīng)用106
思考與練習(xí)107
課題六掌握常用合金鋼的性能與應(yīng)用109
任務(wù)一掌握合金元素在鋼中的作用及合金鋼的分類109
1.掌握合金元素在鋼中的作用109
2.熟悉合金鋼的分類110
任務(wù)二掌握常用低合金鋼的牌號與應(yīng)用111
1.掌握低合金鋼的牌號與命名112
2.熟悉低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼的種類與應(yīng)用112
3.了解低合金耐候鋼112
4.了解低合金專業(yè)用鋼113
任務(wù)三掌握常用合金結(jié)構(gòu)鋼的牌號與應(yīng)用114
1.掌握合金結(jié)構(gòu)鋼的牌號114
2.熟悉機(jī)械零件常用的合金結(jié)構(gòu)鋼114
任務(wù)四掌握合金工具鋼的牌號與應(yīng)用119
1.掌握合金工具鋼的牌號119
2.熟悉合金工具鋼的應(yīng)用119
任務(wù)五掌握制造量具及刃具的低合金工具鋼性能與應(yīng)用120
任務(wù)六掌握高速工具鋼的牌號與選用121
1.了解高速工具鋼的牌號121
2.了解高速工具鋼的特性121
3.熟悉高速工具鋼的鍛造與熱處理121
4.了解高速工具鋼的應(yīng)用123
任務(wù)七了解滾動軸承鋼的性能與應(yīng)用124
1.了解滾動軸承鋼的牌號與性能124
2.熟悉滾動軸承鋼的熱處理與應(yīng)用124
任務(wù)八了解常用特殊性能鋼與應(yīng)用125
1.了解不銹鋼的性能與應(yīng)用125
2.了解耐熱鋼的性能與應(yīng)用127
3.了解特殊物理性能鋼性能與應(yīng)用128
4.了解低溫鋼的性能與應(yīng)用129
5.了解鑄造合金鋼的種類與應(yīng)用129
思考與練習(xí)129
課題七掌握常用鑄鐵的性能與應(yīng)用132
任務(wù)一掌握鑄鐵的分類與通用性能132
1.熟悉鑄鐵的分類132
2.掌握鑄鐵的組織與性能132
3.了解鑄鐵的石墨化及影響因素133
任務(wù)二掌握灰鑄鐵的性能與用途134
1.熟悉灰鑄鐵的化學(xué)成分、顯微組織和性能134
2.掌握灰鑄鐵的牌號及用途135
3.掌握灰鑄鐵的熱處理135
任務(wù)三掌握可鍛鑄鐵的性能與用途136
1.掌握可鍛鑄鐵的組織與性能136
2.掌握可鍛鑄鐵的牌號及用途137
任務(wù)四掌握球墨鑄鐵的性能與用途138
1.掌握球墨鑄鐵的組織與性能138
2.掌握球墨鑄鐵的牌號及用途139
3.掌握球墨鑄鐵的熱處理工藝與應(yīng)用140
任務(wù)五掌握蠕墨鑄鐵的性能與用途140
1.掌握蠕墨鑄鐵的組織與性能140
2.掌握蠕墨鑄鐵的牌號及用途141
思考與練習(xí)142
課題八合理選用非鐵金屬及其合金144
任務(wù)一掌握鋁及其合金的性能與應(yīng)用144
1.掌握純鋁的性能、牌號及用途144
2.掌握鋁合金的性能、牌號及用途145
任務(wù)二掌握銅及其合金性能與應(yīng)用148
1.掌握工業(yè)純銅的性能、牌號及用途149
2.掌握常用銅合金的性能與應(yīng)用150
任務(wù)三掌握鋅及鋅合金的性能與應(yīng)用154
1.熟悉鋅的基本性質(zhì)154
2.掌握鋅合金的基本特性154
3.了解鋅合金的牌號、性能和用途154
任務(wù)四了解鈦及鈦合金的性能與選用155
1.熟悉純鈦的性能、牌號及用途155
2.了解鈦合金性能與應(yīng)用156
任務(wù)五了解軸承合金的性能與選用157
1.熟悉滑動軸承合金的性能157
2.了解常用滑動軸承合金的用途157
任務(wù)六了解粉末冶金的特點(diǎn)與制造過程158
1.了解粉末冶金生產(chǎn)過程158
2.熟悉粉末冶金的特點(diǎn)159
3.掌握粉末冶金的應(yīng)用159
任務(wù)七熟悉硬質(zhì)合金的特點(diǎn)與應(yīng)用160
1.了解硬質(zhì)合金生產(chǎn)過程160
2.掌握硬質(zhì)合金的性能特點(diǎn)與應(yīng)用160
3.了解硬質(zhì)合金的分類、代號161
4.了解鋼結(jié)硬質(zhì)合金性能與應(yīng)用164
思考與練習(xí)165
課題九掌握金屬材料的工程選用168
任務(wù)一認(rèn)識金屬材料的失效形式和預(yù)防措施168
1.認(rèn)識金屬材料的失效形式及預(yù)防措施168
2.理解失效的基本影響因素170
任務(wù)二熟悉金屬材料選用的原則與程序171
1.熟悉金屬材料選用原則171
2.能把握金屬材料選用程序172
任務(wù)三正確選用制造機(jī)械傳動軸的材料并制訂熱處理工藝173
1.熟悉軸類零件需要的性能指標(biāo)173
2.能根據(jù)傳動軸受力情況進(jìn)行選材173
3.能正確選用機(jī)床主軸材料及熱處理工藝制定174
4.能正確選用內(nèi)燃機(jī)曲軸材料及熱處理工藝制定175
任務(wù)四正確選用齒輪類零件材料并制訂熱處理工藝176
1.熟悉齒輪的工作條件、主要失效形式及性能要求176
2.能正確選用機(jī)床齒輪材料并制訂熱處理工藝177
3.能正確選用汽車、拖拉機(jī)齒輪材料及熱處理工藝制定178
任務(wù)五正確選用箱體類零件材料179
任務(wù)六正確選用冷作模具材料并制訂熱處理工藝180
1.熟悉冷作模具對材料性能要求181
2.熟悉冷作模具材料種類與熱處理工藝181
3.能根據(jù)沖壓件種類選用冷作模具材料183
任務(wù)七正確選用熱作模具材料并制訂熱處理工藝185
1.熟悉熱作模具的工作條件與要求185
2.熟悉壓鑄模材料選用186
3.熟悉熱鍛模材料選用187
任務(wù)八正確選用塑料模具材料并制訂熱處理工藝190
1.了解塑料模具的分類與失效形式190
2.了解塑料模具材料的性能要求191
3.能正確選用塑料模具材料并制訂熱處理工藝191
思考與練習(xí)200
課題十了解工程前沿新材料的特點(diǎn)與應(yīng)用（選學(xué)）204
任務(wù)一了解新型高溫材料的特點(diǎn)與應(yīng)用204
1.了解高溫合金分類與應(yīng)用205
2.了解高溫陶瓷材料的性能與應(yīng)用206
任務(wù)二了解形狀記憶材料的特點(diǎn)與應(yīng)用206
1.了解形狀記憶合金的性能207
2.了解形狀記憶陶瓷的特性208
3.了解形狀記憶高分子材料性能208
4.了解形狀記憶合金的應(yīng)用209
任務(wù)三了解非晶態(tài)合金材料的特點(diǎn)與應(yīng)用211
任務(wù)四了解超導(dǎo)材料的特點(diǎn)與應(yīng)用212
1.了解超導(dǎo)材料分類213
2.了解超導(dǎo)材料的應(yīng)用214
任務(wù)五了解納米材料的特點(diǎn)與應(yīng)用215
1.理解納米材料的定義及分類215
2.了解納米材料的結(jié)構(gòu)與性能215
3.了解納米材料的應(yīng)用216
任務(wù)六了解功能材料的特點(diǎn)與應(yīng)用217
1.了解功能材料的分類217
2.了解功能材料的性能特點(diǎn)和用途218
思考與練習(xí)221
思考與練習(xí)答案匯總222
附錄228
附錄一國內(nèi)外常用模具鋼號對照表（近似）228
附錄二壓痕直徑與布氏硬度對照表229
附錄三鋼鐵材料硬度與強(qiáng)度換算表230
附錄四常用熱處理工藝及代號（GB/T12603—2005）231
參考文獻(xiàn)233