金属工艺学》 授课教案 机械工程学院 金属工艺学课题组 授课学时：05(1) 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：多媒体、视频剪辑"铁皮变宝马”(5分钟)。 课 型：理论课 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：
金 属 工 艺 学》 授课教案 机械工程学院 金属工艺学课题组 授课学时： 0.5 （1） 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：多媒体、视频剪辑"铁皮变宝马"（5分钟）。 课 型：理论课 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 金属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（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k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。应当指出，本课 程的发展必然是有关学科的相互渗透和综合，而不是兼收并蓄、包罗万象、内容越来越复杂。 它仍属工艺学范畴。 金属工艺学是实践性很强的技术基础课，它有利于对学生进行技能训练，有利于培养学生 具有更高的实际能力和开拓精神。 作业布置： 课后总结： 授课时间： 1.5(1ù 班级： 本课课题：铸造 教学目的和要求：1.了解铸造工艺。 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。 教学方法：多媒体。 课型：理论课 教学过程 第一章铸造工艺基础 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 流动性：4.3%C、高温、P元素、铸型特点。 二、浇注条件 1.浇注温度 在保证充型能力足够的前提下，浇注温度不易太高。 2.充型压力 液态合金所受的压力越大，充型能力越好 三、铸型填充条件 如下因素对充型能力均有影响： 1.铸型材料：导热系数和比热容越大，激冷越大，充型能力越差
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 金属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（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。应当指出，本课 程的发展必然是有关学科的相互渗透和综合，而不是兼收并蓄、包罗万象、内容越来越复杂。 它仍属工艺学范畴。 金属工艺学是实践性很强的技术基础课，它有利于对学生进行技能训练，有利于培养学生 具有更高的实际能力和开拓精神。 作业布置： 课后总结： 授课时间： 1.5 （1） 班级： 本课课题：铸造 教学目的和要求：1.了解铸造工艺。 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。 教学方法：多媒体。 课型：理论课 教学过程 第一章 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 流动性：4.3％C、高温、P元素、铸型特点。 二、浇注条件 1. 浇注温度 在保证充型能力足够的前提下，浇注温度不易太高。 2. 充型压力 液态合金所受的压力越大，充型能力越好 三、铸型填充条件 如下因素对充型能力均有影响： 1. 铸型材料：导热系数和比热容越大，激冷越大，充型能力越差
2 铸型温度： 3 铸型中的气体：开设出气口，增加透气性 第二节铸件的凝疑固与收缩 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)1 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。铸铁的最好。 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 (1) 定向凝固：设置冒口。 (2) 安放冷铁。 布置作业： 课后总结： 授课时间：2(2) 班级： 本课课题：铸造工艺基础 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。 教学方法：多媒体。 课型：理论课 教学过程 第三节铸造内应力、变形和裂纹 复习引旧课：铸件的凝固与收缩。 一、内应力的形成 1热应力 减少热应力的基本途径是尽量减少各个部位间的温度差，使其均匀地冷却。 3.机械应力 它是合金的固态收缩受到铸型或型芯的机械阻碍而形成的内应力。 二、铸件的变形与防止 具有残余内应力的铸件是不稳定的，它将自发地通过变形来减缓其内应力，以便趋于稳定状 态。 防止铸件变形的措施： 使铸件壁厚均匀、形状对称，采用同时凝固和反变形。 也可采用时效处理：自然时效和人工时效。 一、铸件的裂纹与防止
2. 铸型温度： 3. 铸型中的气体：开设出气口，增加透气性。 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。铸铁的最好。 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 （1） 定向凝固：设置冒口。 （2） 安放冷铁。 布置作业： 课后总结： 授课时间： 2 （2） 班级： 本课课题：铸造工艺基础 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。 教学方法：多媒体。 课型：理论课 教学过程 第三节铸造内应力、变形和裂纹 复习旧课：铸件的凝固与收缩。 一、内应力的形成 1.热应力 减少热应力的基本途径是尽量减少各个部位间的温度差，使其均匀地冷却。 3. 机械应力 它是合金的固态收缩受到铸型或型芯的机械阻碍而形成的内应力。 二、铸件的变形与防止 具有残余内应力的铸件是不稳定的，它将自发地通过变形来减缓其内应力，以便趋于稳定状 态。 防止铸件变形的措施： 使铸件壁厚均匀、形状对称，采用同时凝固和反变形。 也可采用时效处理：自然时效和人工时效。 一、铸件的裂纹与防止
当铸造内应力超过金属的强度极限时，便会产生裂纹。 两种： 1. 热裂： 是高温下形成的裂纹。 影响因素： (1) 合金性质。 (2) 铸型阻力。 2. 冷裂： 是低温下形成的裂纹。 二、 合金性质和含磷量。 第四节铸件的质量控制 应从如下几个方面来控制铸件质量： (1) 合理选定铸造合金和铸件结构。 (2) 合理制定铸件的技术要求。 (3) 模样质量检查。 (4) 铸件质量检验。 (5) 铸件热k处理。 布置作业： 课后总结： 授课时间：0.5（安排自学提纲）(3) 班级： 本课课题：常用合金铸件的生产 教学目的和要求：1.了解铸铁的分类、特点、石墨化及其影响因素。 2掌握灰铸铁的牌号、组织、性能及其应用，灰铸铁的变质处理，灰铸铁的热处理。 3.了解可锻铸铁、蠕墨铸铁和合金铸铁简介 4。熟悉球墨铸铁的牌号、组织、性能及其应用、球墨铸铁的热处理。 1.了解铸钢生产的特点。 2了解铜、铝合金的生产特点。 重点与难点：铸铁的性能及其应用。铸钢、铸铝、铸铜的生产。 教学方法：自学。 课型： 自学提纲 第二章 常用合金铸铁的生产 第一节铸铁件生产 复习旧课：铸件的质量控制。 铸铁的分类：定义：含碳量6.69%>C>2.11%的铁碳合金。 ①白口铸铁：C以Fe3C形式存在。 ②灰口铸铁：C以片状石墨形式存在，G片。 ③可锻铸铁：C以团絮石墨状形式存在，G絮。 ④球墨铸铁：C以球状石墨形式存在，G球。 ⑤蠕墨铸铁： ⑥麻口铸铁： 一、灰铸铁 灰铸铁的性能： (1)铸造性能好：
当铸造内应力超过金属的强度极限时，便会产生裂纹。 两种： 1. 热裂： 是高温下形成的裂纹。 影响因素： （1） 合金性质。 （2） 铸型阻力。 2. 冷裂： 是低温下形成的裂纹。 二、合金性质和含磷量。 第四节铸件的质量控制 应从如下几个方面来控制铸件质量： （1） 合理选定铸造合金和铸件结构。 （2） 合理制定铸件的技术要求。 （3） 模样质量检查。 （4） 铸件质量检验。 （5） 铸件热处理。 布置作业： 课后总结： 授课时间： 0.5（安排自学提纲）（3） 班级： 本课课题：常用合金铸件的生产 教学目的和要求：1.了解铸铁的分类、特点、石墨化及其影响因素。 2.掌握灰铸铁的牌号、组织、性能及其应用，灰铸铁的变质处理，灰铸铁的热处理。 3. 了解可锻铸铁、蠕墨铸铁和合金铸铁简介 4.。熟悉球墨铸铁的牌号、组织、性能及其应用、球墨铸铁的热处理。 1.了解铸钢生产的特点。 2.了解铜、铝合金的生产特点。 重点与难点：铸铁的性能及其应用。铸钢、铸铝、铸铜的生产。 教学方法：自学。 课型： 自学提纲 第二章 常用合金铸铁的生产 第一节铸铁件生产 复习旧课：铸件的质量控制。 铸铁的分类：定义：含碳量6.69％>C>2.11％的铁碳合金。 ①白口铸铁：C以Fe3C形式存在。 ②灰口铸铁：C以片状石墨形式存在，G片。 ③可锻铸铁：C以团絮石墨状形式存在，G絮。 ④球墨铸铁：C以球状石墨形式存在，G球。 ⑤蠕墨铸铁： ⑥麻口铸铁： 一、灰铸铁 灰铸铁的性能： （1）铸造性能好；
(2)减摩性能好； (3)减震性能好： (4)切削加工性能好； (5)缺口敏感性较低：（举例：麻子脸；黑白衣服，标准好学生） (6)抗拉强度、塑性、韧性比相应的基体的钢低。 2.影响铸铁组织和性能的因素(G=石墨) (1)化学成分： C、Si→G, Mn、S、P→Fe3C。 (2)冷却速度： V个→Fe3C、VlG。 3.灰铸铁的孕育处理（变质处理）：变质剂：硅铁75%。 在铸铁未浇注前，向铁水中加入少量变质剂(Si+Fe)、(Si+Ca),形成非自发晶核， 细化晶粒，从而提高其力学性能。 4.灰铸铁的牌号及其生产特点 (1)灰铸铁的牌号HTab：ab为材料的最低抗拉强度。 (2)灰铸铁的生产特点 二、可锻铸铁 (马铁、玛钢、展性铸铁、 韧性铸铁)C一→G絮状。 成分： 组织特点：G絮状+基体。 ①G絮状+F:铁素体可锻铸铁。 ②G絮状+F:珠光体可锻铸铁。 牌号：KTHab-c:ab为最低抗拉强度。 c为最低延伸率。 黑心可锻铸铁、珠光体可锻铸铁和白心可锻铸铁。 三、球墨铸铁】 1950年，我国开始球铁的研究，1959年无锡柴油机厂利用球铁代替45、40C钢，寿命. 机械性能相近，成本降低50~80%，工时减少30~50%。1964年广州柴油机厂利用球铁代替 合金钢，成本降低85%。 1球墨铸铁的组织和性能： 2球墨铸铁的生产特点 (1)铁水 (2)球化处理和孕育处理：球化剂和变质剂。 (3)铸型工艺 (4)热处理 四、蠕墨铸铁 1.蠕墨铸铁的性能 2.蠕墨铸铁的制取 3.蠕墨铸铁的应用 第三节铜、铝合金铸件生产 一、 铸造铜合金 铜及铜合金 1.铜：99.95%Cu(紫铜) 面心立方晶格，比重大，塑性好，强度低，0b=200~250MPa、δ=45~50%，耐蚀性强，主 要用于制造电线、电缆、配置铜合金。 工业纯铜：T1~T5,数字越大，铜纯度越低。 T1:99.95%、T2:99.90%、T3:99.70%、T4:99.50%。 2铜合金：
（2）减摩性能好； （3）减震性能好； （4）切削加工性能好； （5）缺口敏感性较低：（举例：麻子脸；黑白衣服，标准好学生） （6）抗拉强度、塑性、韧性比相应的基体的钢低。 2. 影响铸铁组织和性能的因素（G＝石墨） （1）化学成分： C 、Si→G ， Mn、S、P→Fe3C 。 （2）冷却速度： V↑→ Fe3C、 V↓→G 。 3.灰铸铁的孕育处理（变质处理）：变质剂：硅铁75％。 在铸铁未浇注前，向铁水中加入少量变质剂（Si＋Fe）、（Si＋Ca），形成非自发晶核， 细化晶粒，从而提高其力学性能。 4.灰铸铁的牌号及其生产特点 （1）灰铸铁的牌号 HTab： ab为材料的最低抗拉强度。 （2）灰铸铁的生产特点 二、可锻铸铁 （马铁、玛钢、展性铸铁、韧性铸铁） C→G絮状。 成分： 组织特点： G絮状＋基体。 ① G絮状＋F：铁素体可锻铸铁。 ② G絮状＋F：珠光体可锻铸铁。 牌号：KTHab－c： ab为最低抗拉强度。 c为最低延伸率。 黑心可锻铸铁、珠光体可锻铸铁和白心可锻铸铁。 三、球墨铸铁】 1950年，我国开始球铁的研究，1959年无锡柴油机厂利用球铁代替45、40Cr钢，寿命、 机械性能相近，成本降低50～80％，工时减少30～50％。1964年广州柴油机厂利用球铁代替 合金钢，成本降低85％。 1.球墨铸铁的组织和性能： 2.球墨铸铁的生产特点 （1）铁水 （2）球化处理和孕育处理：球化剂和变质剂。 （3）铸型工艺 （4）热处理 四、蠕墨铸铁 1.蠕墨铸铁的性能 2.蠕墨铸铁的制取 3.蠕墨铸铁的应用 第三节铜、铝合金铸件生产 一、铸造铜合金 铜及铜合金 1.铜：99.95％Cu（紫铜） 面心立方晶格，比重大，塑性好，强度低，σb＝200～250MPa、δ＝45～50％，耐蚀性强，主 要用于制造电线、电缆、配置铜合金。 工业纯铜：T1～T5，数字越大，铜纯度越低。 T1：99.95％、T2：99.90％、T3：99.70％、T4：99.50％。 2.铜合金：