金屬材料與熱處理

課題一認識并掌握金屬材料基本性能1
任務一認識金屬材料1
1.材料的歷史與發(fā)展1
2.材料的分類4
3.金屬材料的應用5
任務二了解鋼鐵材料的生產過程5
1.熟悉煉鐵原理與過程5
2.熟悉煉鋼原理與過程7
3.認識鋼的澆注與最終產品8
任務三掌握金屬材料的物理與化學性能9
1.掌握金屬材料物理性能與應用10
2.掌握金屬材料化學性能與應用12
任務四掌握并能測量金屬材料的力學性能12
1.認知并理解載荷、變形、內力、應力、剛度的概念13
2.金屬材料強度與塑性及其測定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.金屬材料的疲勞強度及其測試21
任務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25
課題二認識并應用金屬材料的晶體結構與結晶28
任務一認識純金屬的晶體結構與缺陷28
1.認識晶體與非晶體28
2.掌握金屬的晶體結構及類型28
3.認識金屬的實際晶體結構與缺陷30
任務二掌握純金屬的結晶與應用32
1.認識過冷曲線與過冷度32
2.熟悉金屬的結晶過程33
3.掌握金屬晶粒大小對力學性能的影響33
4.了解細化晶粒的方法34
任務三認識并理解二元合金的晶體結構與結晶34
1.理解合金、組元、相與組織的概念35
2.掌握合金的晶體結構35
3.掌握合金的結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.了解合金的力學性能與相圖的關系38
任務四認識并應用金屬塑性變形與再結晶39
1.認知金屬的塑性變形39
2.理解并應用回復、再結晶和晶粒長大的特性41
任務五掌握并應用金屬的熱變形加工43
1.掌握金屬材料冷熱加工的區(qū)別與應用43
2.熟悉熱變形加工的特點43
3.會選擇金屬冷熱加工44
思考與練習44
課題三掌握并運用鐵碳合金相圖46
任務一認識鐵碳合金基本組織46
1.了解純鐵的同素異構轉變46
2.認識鐵碳合金的基本相46
3.認識鐵碳合金的基本組織（多相組織）48
任務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
任務三熟悉鐵碳合金結晶過程及其組織51
1.共析鋼（wC=0.77% Ⅰ號合金）的結晶過程分析52
2.亞共析鋼（wC=0.45%，Ⅱ號合金）的結晶過程分析52
3.過共析鋼（wC=1.2%，Ⅲ號合金）的結晶過程分析52
4.共晶白口鑄鐵（wC=4.3％，Ⅳ號合金）結晶過程分析53
5.亞共晶白口鑄鐵（wC=3.0％，Ⅴ號合金）的結晶過程分析54
6．過共晶白口鑄鐵（wC=5.0％，Ⅵ號合金）的結晶過程分析54
任務四掌握鐵碳合金相圖在工業(yè)生產中的應用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)生產中的應用56
思考與練習57
課題四掌握鋼的熱處理工藝與生產應用59
任務一掌握鋼在加熱時的組織轉變59
1.了解熱處理基本情況與熱處理工藝曲線59
2.認識鋼在加熱時的組織轉變61
任務二掌握鋼在冷卻時的組織轉變63
1.了解碳鋼冷卻方式對其性能的影響63
2.認識過冷奧氏體等溫轉變圖并能分析轉變產物的性能64
3.了解過冷奧氏體的連續(xù)冷卻轉變66
任務三掌握并應用鋼的退火與正火工藝67
1.熟練掌握并應用退火工藝67
2.熟練掌握并應用正火工藝69
任務四掌握并應用鋼的淬火工藝70
1.熟練掌握并應用鋼的淬火70
2.熟悉鋼的淬火方法72
3.認識鋼的淬透性與淬硬性73
4.避免淬火缺陷的產生及預防措施73
5.了解淬火前的準備和裝爐方法74
任務五掌握并應用鋼的回火工藝76
1.認識回火過程中的組織轉變76
2.掌握回火方法及其應用76
任務六掌握并應用鋼的表面熱處理與化學熱處理78
1.掌握鋼的表面熱處理與應用78
2.掌握鋼的表面化學熱處理80
3.了解氣相沉積與應用83
任務七了解熱處理新技術84
1.了解形變熱處理與應用84
2.了解真空熱處理與應用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
任務八掌握熱處理工藝制訂86
1.熟悉熱處理技術條件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
任務九了解金屬表面防腐與防護方法89
1.熟悉金屬表面化學氧化處理89
2.了解電鍍技術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94
課題五熟悉并正確選用碳素鋼99
任務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
任務二認識并能正確選用碳素結構鋼101
1.掌握常用的普通碳素結構鋼的牌號與選用101
2.掌握常用的優(yōu)質碳素結構鋼的牌號與選用103
任務三認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
任務四了解其他專用優(yōu)質碳素鋼的牌號和應用106
思考與練習107
課題六掌握常用合金鋼的性能與應用109
任務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
任務二掌握常用低合金鋼的牌號與應用111
1.掌握低合金鋼的牌號與命名112
2.熟悉低合金高強度結構鋼的種類與應用112
3.了解低合金耐候鋼112
4.了解低合金專業(yè)用鋼113
任務三掌握常用合金結構鋼的牌號與應用114
1.掌握合金結構鋼的牌號114
2.熟悉機械零件常用的合金結構鋼114
任務四掌握合金工具鋼的牌號與應用119
1.掌握合金工具鋼的牌號119
2.熟悉合金工具鋼的應用119
任務五掌握制造量具及刃具的低合金工具鋼性能與應用120
任務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用123
任務七了解滾動軸承鋼的性能與應用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用124
任務八了解常用特殊性能鋼與應用125
1.了解不銹鋼的性能與應用125
2.了解耐熱鋼的性能與應用127
3.了解特殊物理性能鋼性能與應用128
4.了解低溫鋼的性能與應用129
5.了解鑄造合金鋼的種類與應用129
思考與練習129
課題七掌握常用鑄鐵的性能與應用132
任務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
任務二掌握灰鑄鐵的性能與用途134
1.熟悉灰鑄鐵的化學成分、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用140
任務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142
課題八合理選用非鐵金屬及其合金144
任務一掌握鋁及其合金的性能與應用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
任務二掌握銅及其合金性能與應用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用150
任務三掌握鋅及鋅合金的性能與應用154
1.熟悉鋅的基本性質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用156
任務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
任務六了解粉末冶金的特點與制造過程158
1.了解粉末冶金生產過程158
2.熟悉粉末冶金的特點159
3.掌握粉末冶金的應用159
任務七熟悉硬質合金的特點與應用160
1.了解硬質合金生產過程160
2.掌握硬質合金的性能特點與應用160
3.了解硬質合金的分類、代號161
4.了解鋼結硬質合金性能與應用164
思考與練習165
課題九掌握金屬材料的工程選用168
任務一認識金屬材料的失效形式和預防措施168
1.認識金屬材料的失效形式及預防措施168
2.理解失效的基本影響因素170
任務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
任務三正確選用制造機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173
2.能根據傳動軸受力情況進行選材173
3.能正確選用機床主軸材料及熱處理工藝制定174
4.能正確選用內燃機曲軸材料及熱處理工藝制定175
任務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、拖拉機齒輪材料及熱處理工藝制定178
任務五正確選用箱體類零件材料179
任務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.能根據沖壓件種類選用冷作模具材料183
任務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200
課題十了解工程前沿新材料的特點與應用（選學）204
任務一了解新型高溫材料的特點與應用204
1.了解高溫合金分類與應用205
2.了解高溫陶瓷材料的性能與應用206
任務二了解形狀記憶材料的特點與應用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用209
任務三了解非晶態(tài)合金材料的特點與應用211
任務四了解超導材料的特點與應用212
1.了解超導材料分類213
2.了解超導材料的應用214
任務五了解納米材料的特點與應用215
1.理解納米材料的定義及分類215
2.了解納米材料的結構與性能215
3.了解納米材料的應用216
任務六了解功能材料的特點與應用217
1.了解功能材料的分類217
2.了解功能材料的性能特點和用途218
思考與練習221
思考與練習答案匯總222
附錄228
附錄一國內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233