《金属加工与实训教案》教案Word文件下载.docx

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牌号系列

纯铝（铝含量不小于99.00%）

1×

×

以铜为主要合金元素的铝合金

2×

以锰为主要合金元素的铝合金

3×

以硅为主要合金元素的铝合金

4×

以镁为主要合金元素的铝合金

5×

以镁和硅为主要合金元素并以Mg2Si为强化相的铝合金

6×

以锌为主要合金元素的铝合金

7×

以其他合金元素为主要合金元素的铝合金

8×

备用合金组

9×

1．纯铝

纯铝牌号用1×

四位数字或四位字符表示，牌号的最后两位数字表示最低铝百分含量。

当最低铝百分含量精确到0.01%时，牌号的最后两位数字就是最低铝百分含量中小数点后面的两位。

例如，1A99（原LG5），其W（Al）=99.99%；

1A97（原LG4），其W（Al）=99.97%。

纯铝主要用于熔炼铝合金，制造电线、电缆、电器元件、换热器件及制作质轻、导热、导电、耐大气腐蚀但强度要求不高的机电构件等。

2．铝合金

●在纯铝中加入一种或几种其他元素（如铜、镁、硅、锰、锌等）形成的非铁金属称为铝合金。

铝合金在汽车制造、民用产品制造、航空航天部件制造等方面应用广泛。

（1）铝合金的分类。

铝合金分为变形铝合金和铸造铝合金两类。

（2）铝合金的牌号和用途

①变形铝合金的牌号和用途。

在GB／T16474-1996《变形铝及铝合金牌号表示方法》中，规定变形铝合金牌号直接引用国际四位数字体系牌号或采用四位字符体系牌号。

表2-3变形铝合金主要特性和用途举例

类别

旧代号

新牌号

主要特性

用途举例

防锈铝

LF2

5A02

热处理不能强化，强度不高，塑性与耐腐蚀性好，焊接性好

在液体介质中工作的零件，如油箱、油管、液体容器、防锈蒙皮等

LF21

3A21

硬铝

LY12

2A12

可热处理强化，力学性能良好，但耐腐蚀性不高

中等强度的零件和构件，如飞机上骨架等零件、蒙皮、铆钉

超硬铝

LC4

7A04

室温强度高，塑性较低，耐腐蚀性不高

高载荷零件，如飞机上的大梁、桁条、加强框、起落架

锻铝

LD5

2A50

高强度锻铝，锻造性能好，耐腐蚀性不高，切削加工性好

形状复杂和中等强度的锻件、冲压件

LD7

2A70

耐热锻铝，热强性较高，耐腐蚀性不高，切削加工性好

内燃机活塞、叶轮，在高温下工作的复杂锻件

②铸造铝合金的牌号和用途。

铸造铝合金主要有：

Al-Si系；

Al-Cu系；

Al-Mg系；

Al-Zn系合金等。

例如，ZAlSi12，表示W（Si）=12%，W（Al）=88%的铸造铝合金。

铸造铝合金主要用于制作质量轻、导热性好、耐腐蚀的汽缸体、箱体、活塞、框架、壳体等零件。

小结：

通过本章的学习，硬度又是一项综合力学性能指标，从金属表面的局部压痕可以反映出金属材料的强度和塑性。

在零件图上经常标注出各种硬度指标作为技术要求。

金属材料的硬度值愈高，其耐磨性亦愈高。

作业

解释含义：

06TiL表示汽车用低合金钢

20MnSi表示低合金钢筋钢

20MnK表示矿用低合金钢。

教学反思：

第3-4课时

教学课题硬质合金

20钢和25钢属于渗碳钢，塑性和韧性较高，冷冲压性能和焊接性能好，如焊接容器与焊接件、螺钉、杆件、轴套、冷冲压件等。

30钢、35钢、40钢、45钢、50钢、55钢属于调质钢主要用于制作要求强度、塑性、韧性都较高的零件，如齿轮、套筒、轴类等零件。

这类钢在机械制造中应用很广，特别是40钢和45钢应用最广。

60钢、65钢、70钢、75钢、80钢、85钢属于弹簧钢，经

硬质合金的分类、牌号和用途

1．硬质合金性能特点

●硬质合金是由作为主要组元的一种或几种难熔金属碳化物和金属粘结剂相组成的烧结材料。

硬质合金的硬度高（最高可达92HRA），高于高速钢（63~70HRC）；

热硬性高，在800℃~1000℃时，硬度可保持60HRC以上，远高于高速钢（500℃~650℃）；

耐磨性好，比高速钢要高15~20倍。

硬质合金的抗压强度高（比高速钢高，可达6000Mpa），但抗弯强度低（只有高速钢的1／3~1／2左右）；

冲击吸收能量K较低，仅为1.6~4.8J，约为淬火钢的30%~50%；

线膨胀系数小，导热性差。

此

2．硬质合金的分类、代号和用途

硬质合金按用途范围不同，可分为切削加工用硬质合金，地质、矿山工具用硬质合金，耐磨零件用硬质合金。

切削加工用硬质合金包括长切屑加工用硬质合金、长切屑或短切屑加工用硬质合金、短切屑加工用硬质合金。

其代号分别用英文字母P、M、K表示，并在其后缀以两位数字组10、20、30……等构成组别号，如P20、M30、K10。

根据需要还可在两个组别号之间插入一个中间代号，以中间数字15、25、35……等表示；

如果需要再细分时，则可在组代号后加一位阿拉伯数字1、2、3……或英文字母作细分号，并用小数点“.”隔开，以区别组别中的不同代号。

在机械制造中，硬质合金主要用于制造切削刀具、冷作模具、量具及耐磨零件。

第5-6课时

教学课题低合金钢

（二）

低合金钢的分类是按其主要质量等级和主要性能或使用特性分类的。

1）按主要质量等级分类。

2）按主要性能及使用特性分类。

⑤舰船、兵器用低合金钢；

⑥刮脸刀片用低合金钢，如YB/T5060规定的Cr03。

小结

①可焊接的高强度结构钢，

②锅炉和压力容器用低合金钢，

③造船用低合金钢，

④汽车用低合金钢，

授课班级

机械加工（1.51）

授课日期

授课地点

1.51班教室

授课教师

授课时间

6课时

授课类型

高三复习课

科目

金属加工与实训

讲授法比较法练习法

教学课题

铸铁、非铁金属、新型工程材料简介

教学目的

1、理解铸铁和有色金属的性能在加工中的意义；

2、掌握铸铁和有色金属的种类和牌号

3、熟练掌握铸铁和有色金属的用途和作用

教学重点

1、铸铁和有色金属的用途和作用

2、铸铁和有色金属的种类和牌号

教学难点

铸铁和有色金属的用途和作用、典型新型工程材料牌号和用途

教学用具

多媒体教学设备

教学环节

教学内容

组织教学

导入新课

一、回顾金属材料的力学性能

二、回顾近十年高考题引出新课

第二节铸铁

1、铸铁是碳的质量分数Wc>

2.11%，在凝固过程中经历共晶转变，含有较高硅元素及杂质元素含量较多的铁基合金的总称。

2、铸铁比钢含有更高的碳和硅，含硫、磷杂质含量较高

3、铸铁具有良好的铸造性能、耐磨性、减摩性、减振性和切削加工性，而且加工成本低

一、铸铁概述

1、铸铁的分类

⑴、白口铸铁。

碳主要以游离渗碳体形式出现的铸铁，由于断口呈银白色，故称为白口铸铁。

⑵、灰铸铁。

碳主要以片状石墨形式析出的铸铁，断口呈灰色，故称为灰铸铁。

⑶、可锻铸铁。

由一定化学成分的白口铸铁经可锻化退火，使渗碳体分解从而获得团絮状石墨的铸铁，称为可锻铸铁。

⑷、球墨铸铁。

铁液经过球化处理而不是在凝固后经过热处理，使石墨大部分或全部呈球状，有时少量为团絮状的铸铁，称为球墨铸铁。

⑸、蠕墨铸铁。

金相组织中石墨形态主要为蠕虫状的铸铁，故称蠕墨铸铁。

⑹、合金铸铁。

为了提高铸铁的力学性能或获得某种特殊性能，加入铬、钼、钒、铜、铝等合金元素形成的铸铁，称为合金铸铁。

补充：

麻口铸铁：

又称麻口铁、班铸铁，是介于白口铸铁和灰铸铁之间的一种铸铁，其断口呈灰白相间的麻点状。

麻口铸铁的碳既以渗碳体形式存在，又以石墨状态存在，断口夹杂着白亮的游离渗碳体和暗灰色的石墨。

2、铸铁的石墨化及影响因素

⑴、铸铁中的碳以石墨形式析出的过程称为石墨化。

强烈阻碍石墨化的元素是硫、强烈促进石墨化的元素是碳和硅

⑵、碳在铸铁中以何种形式存在，主要受化学成分和冷却速度的影响。

二、常用铸铁

1、灰铸铁的牌号和用途

⑴、灰铸铁的牌号用“HT+数字”组成。

其中“HT”是“灰铁”两字汉语拼音的字首，其后的数字表示灰铸铁的最低的抗拉强度，如HT100表示灰铸铁，最低抗拉强度是100Mpa。

⑵、灰铸铁具有优良的铸造性能、减摩性、切削加工性、消振性和较低的缺口敏感性。

常用于制作机床床身、床头箱及各类机器底座等。

⑶、灰铸铁的产量占铸铁总产量80﹪以上，常用的热处理方法是去应力退火和表面淬火，灰铸铁的抗拉强度不高，但抗压强度与钢相当，铸钢的金属流动性差，因此铸钢的铸造性能比灰铸铁差。

⑷、常用灰铸铁的牌号：

HT100、HT150、HT200、HT250、HT300、HT350

2、球墨铸铁的牌号和用途

⑴、浇注前向铁水中加入适量的球化剂（稀土镁合金）和等量的孕育剂，即球化处理。

⑵、球墨铸铁的牌号用“QT+数字-数字”表示。

“QT”是“球铁”两字汉语拼音的字首，两组数字分别代表球墨铸铁的最低抗拉强度和最低伸长率。

⑶、球墨铸铁的力学性能优于灰铸铁，具有较高的强度和良好的塑性与韧性，如屈服强度比碳素结构钢高，疲劳强度接近中碳钢。

球墨铸铁可以替代铸钢或铸件，常用于制造汽车、拖拉机或柴油机中的连杆、曲轴、凸轮轴、齿轮，机床中的蜗轮、蜗杆、主轴等。

⑷、常用牌号：

QT400-15、QT450-10、QT500-7等

3、蠕墨铸铁的牌号和用途

⑴、蠕墨铸铁的牌号用“RuT+数字”表示。

“RuT”是蠕铁两字汉语拼音的字首，其后数字表示蠕墨铸铁的最低抗拉强度。

⑵、蠕墨铸铁的力学性能优于灰铸铁而低于球墨铸铁，但蠕墨铸铁在铸造性能、导热性能等方面要比球墨铸铁好。

蠕墨铸铁常用于制造机床的立柱、柴油机的汽缸盖、缸套、排气管等。

⑶、常用牌号：

RuT420、RuT380、RuT340

4、可锻铸铁（玛铁、马铁）的牌号和用途

⑴、可锻铸铁的牌号是由“KTH+数字-数字”或“KTZ+数字-数字”组成。

其中前两个字母“KT”是“可铁”两字汉语拼音的字首；

第三个字母代表类别，“H”表示“黑心”（即铁素体基体），“Z”表示珠光体基体；

其后的两组数字分别表示可锻铸铁的最低抗拉强度和最低伸长率。

⑵、可锻铸铁的力学性能比灰铸铁高，主要用于制造形状复杂、承受冲击载荷的薄壁（<

25mm）中小型零件。

5、合金铸铁的牌号和用途

常用的合金铸铁有抗磨铸铁、耐热铸铁及耐腐蚀铸铁等。

⑴、抗磨铸铁是指不易磨损的铸铁。

抗磨铸铁按其工作条件大致可分为两类：

减摩铸铁和抗磨白口铸铁。

⑵、耐热铸铁是指可以在高温下使用，其抗氧化或抗生长性能符合使用要求的铸铁。

耐热铸铁主要用于制作工业加热炉附件，如炉底板、烟道挡板、废气道、传递链构件、渗碳坩埚、热交换器、压铸模等。

⑶、耐蚀铸铁是指能耐化学、电化学腐蚀的铸铁。

耐蚀铸铁主要用于化工机械，如管道、阀门、耐酸泵、反应锅及容器等。

第三节非铁金属

常用的非铁金属有：

一、铝及铝合金的分类、牌号和用途

铝及铝合金是非铁金属中应用最广的金属材料。

铝及铝合金的组别分类

1、纯铝的牌号和用途

纯铝牌号用1×

例如，1A99（原LG5），其WAL=99.99%；

2、铝合金

在纯铝中加入一种或几种其他元素（如铜、镁、硅、锰、锌等）形成的非铁金属称为铝合金。

变形铝合金主要特性和用途举例

Al-Si系（硅铝明）；

例：

ZL102（铸造铝硅合金）ZL201（铸造铝铜合金）ZL301（铸造铝镁合金）ZL401（铸造铝锌合金）

二、铜及铜合金的分类、牌号和用途

铜及其合金主要有：

加工铜、黄铜、青铜及白铜。

1、加工铜（工业纯铜）的牌号和用途

⑴、加工铜呈玫瑰红色，表面形成氧化铜膜后为紫红色，故俗称紫铜，又称为电解铜。

⑵、加工铜具有导电性、导热性并具有抗磁性。

⑶、加工铜在含CO2的湿空气中，其表面生产碱性碳酸盐类的绿色薄膜，俗称铜绿。

⑷、加工铜的牌号用“T+数字”表示，“T”为“铜”的汉语拼音字母的字首，阿拉伯数字“3”表示顺序号，如T3表示3号纯铜。

加工铜有：

T1、T2、T3三个牌号。

顺序号数字越大，则纯度越低。

⑸、加工铜主要用于制造电线、电缆、电子器件、导热器件以及作为冶炼铜合金的原料等。

2、铜合金的分类、牌号和用途

⑴、铜合金是以铜为基体，加入合金元素形成的非铁金属。

⑵、铜合金按其化学成分，可分为黄铜、白铜和青铜三类。

根据生产方法的不同，铜合金分为加工铜合金与铸造铜合金两类，其中加工铜合金包括加工黄铜、加工青铜和加工白铜。

⑶、黄铜（响铜）是指以铜为基体，以锌为主加元素的铜合金。

普通黄铜是铜锌二元合金。

在普通黄铜中加入其它元素所形成的铜合金称为特殊黄铜，如铅黄铜、锰黄铜等。

⑷、白铜是指以铜为基体，以镍为主加元素的铜合金。

普通白铜是铜镍二元合金。

在普通白铜中加入其它元素时所形成的铜合金称为特殊白铜，如锌白铜、锰白铜等。

⑸、青铜是指除黄铜和白铜以外的铜合金，如以锡为合金元素的铜合金称为锡青铜，以铝为主要合金元素的铜合金称铝青铜。

⑹、加工黄铜的牌号和用途

①、普通黄铜的牌号和用途

普通黄铜的牌号用“H+数字”表示，“H”为“黄”字汉语拼音字母的字首，“数字”表示平均铜的质量分数，如H70表示铜的质量分数为70%，锌的质量分数为30%的单相黄铜。

常用的普通黄铜有：

H90、H80具有优良的耐腐蚀性、导热性、和冷、热压力加工性能，呈金黄色，有金色黄铜之称。

可用于制作装饰材料、镀层、艺术品、奖章、散热器

H70（三七黄铜）强度高，塑性好，冷成形性能好，有弹壳黄铜之称，可用于制作散热器外壳、垫片、雷管、弹壳

H62（六四黄铜）具有较高的强度、热加工性能和切削性能较好，有快削黄铜之称，可用于制作散热器、油管、垫片、螺钉、螺母、弹簧等。

②、特殊黄铜的牌号和用途

特殊黄铜的的牌号是用“H+主加合金元素符号+铜的平均质量分数+主加合金元素平均质量分数”表示，如HPb59—1表示铜的质量分数为59%，铅的质量分数为1%的铅黄铜。

加入铅可以改善黄铜的切削加工性；

加入硅能提高黄铜的强度和硬度，改善其铸造性能；

加入锡能增加黄铜的强度和在海水中的耐腐蚀性，因此锡黄铜有称为海军黄铜。

特殊黄铜可用于制作轴、轴套、螺钉、螺栓、螺母、水管、耐腐蚀件等。

⑺、加工白铜的牌号和用途

①、普通白铜的牌号和用途

普通白铜的牌号用“B+数字”表示。

“B”是“白”字的汉语拼音字母的字首，“数字”表示平均镍的质量分数，如B19表示平均镍的质量分数为19%，铜的质量分数为81%的普通白铜。

普通白铜具有优良的塑性、耐腐蚀性、耐热性和特殊的电性能，是制造精密机械零件、仪表零件、冷凝器、蒸馏器、热交换器和电器元件不可缺少的材料。

②、特殊白铜的牌号和用途

特殊白铜的牌号用“B+主加元素符号+数字+数字”表示，“数字”依次表示镍和主加元素平均质量分数，如BMn3-12表示平均镍的质量分数3%、锰的质量分数为12%的锰白铜。

合金元素的加入是为了改善白铜的力学性能、工艺性能和电热性能以及获得某些特殊性能，如锰白铜（又称康铜）具有较高的电阻率、热电势、较低的电阻温度系数、良好的耐热性和耐腐蚀性，常用来制造热电偶、变阻器及加热器等。

⑻、加工青铜的牌号和用途

加工青铜的牌号用“Ｑ+第一个主加元素的化学符号及数字+其它元素符号及数字”表示，“Ｑ”是“青”字汉语拼音字母的字首，“数字”依次表示第一个主加元素和其它加入元素的平均质量分数，如ＱSn4-3，即为锡的平均质量分数为4%、锌的平均质量分数3%，其余为铜的锡青铜。

加工青铜用于制作齿轮、轴套、蜗轮、蜗杆等。

⑼、铸造铜合金的牌号和用途

铸造铜合金的牌号表示方法是用“ZCu+主加元素符号+主加元素质量分数+其他加入元素符号和质量分数”组成。

例如，ZCuZn38表示锌的质量分数为38%的铸造铜合金。

常用的铸造黄铜合金有：

ZCuZn38、ZCuZn25AlFe3Mn3等。

常用的铸造青铜合金有：

ZCuSn10Zn2、ZCuPb30等。

铸造锡青合金适合于铸造对外形及尺寸要求较高的铸件以及形状复杂壁厚较大的零件。

三、钛及钛合金的分类、牌号和用途

钛及钛合金具有密度小、比强度高、耐高温和耐腐蚀。

钛也有同属异晶现象，883℃以下为密排六方晶格，称为α钛；

883℃以上为体心立方晶格，称为β钛。

1、纯钛的牌号和用途

工业纯钛（加工钛）的牌号用“TA+顺序号”表示，如TA2表示2号工业纯钛。

工业纯钛的牌号有TA1、TA2、TA3、TA4四个等级牌号，顺序号越大，杂质含量越多。

纯钛在航空部门用于制造飞机骨架、蒙皮、发动机部件；

在化工部门用于制造热交换器、泵体、搅拌器等；

制造海水净化装置及舰船零部件。

2、加工钛合金的分类、牌号和用途

⑴、加工钛合金分类

按其使用组织状态的不同，可分为α型钛合金、β型钛合金和（α+β）型钛合金。

α+β型钛合金可以适应各种不同的用途，是目前应用最广泛的一种钛合金。

⑵、加工钛合金的牌号

“T+合金类别代号+顺序号”

例如：

TA7表示7号α型钛合金；

TB2表示2号β型钛合金；

TC4表示4号（α+β）型钛合金

⑶、加工钛合金的用途

例如，α+β型钛合金（TC4）一般用于制造使用温度在400℃以下和低温下工作的结构零件，如火箭发动机外壳、航空发动机压气机叶片、火箭和导弹的液氢燃料箱部件等。

⑷、钛合金的切削加工性

α型钛合金＞（α+β）型钛合金＞β型钛合金

四、滑动轴承合金的分类、牌号和用途

1、滑动轴承合金是用于制造滑动轴承中内衬或轴瓦的铸造合金。

2、滑动轴承合金的性能：

①、足够的强度和硬度。

②、高的耐磨性和小的摩擦系数。

③、足够的塑性和韧性、较高的抗疲劳强度。

④、良好的耐热性和耐腐性。

⑤、良好的磨合性

3、滑动轴承合金的理想组织：

①、软基体和均匀分布的硬质点。

②硬基点上分布着软质点，轴承在工作时，软的组织首先被磨损下凹，可储存润滑油，形成连续分布的油膜，硬的组成部分则起着支承轴颈的作用，这样，轴承与轴颈的实际接触面大大减少，使轴承的摩擦减小。

滑动轴承合金的组织是在软相基体上均匀分布着硬质点或硬相基体上均匀分布