金属工艺学教案演示教学.docx

1、金属工艺学教案演示教学然而影响我们大学生消费的最主要的因素是我们的生活费还是有限，故也限制了我们一定的购买能力。因此在价格方面要做适当考虑：我们所推出的手工艺制品的价位绝大部分都是在50元以下。一定会适合我们的学生朋友。手工艺品，它运用不同的材料，通过不同的方式，经过自己亲手动手制作。看着自己亲自完成的作品时，感觉很不同哦。不论是01年的丝带编织风铃，02年的管织幸运星，03年的十字绣，04年的星座手链，还是今年风靡一时的针织围巾等这些手工艺品都是陪伴女生长大的象征。为此，这些多样化的作品制作对我们这一创业项目的今后的操作具有很大的启发作用。随着社会经济、文化的飞跃发展，人们正从温饱型步入小康

2、型，崇尚人性和时尚，不断塑造个性和魅力的现代文化价值观念，已成为人们的追求目标。因此，顺应时代的饰品文化显示出强大的发展势头和越来越广的市场，从事饰品销售是有着广阔的市场空间。（一）对“漂亮女生”饰品店的分析与此同时，上海市工商行政管理局也对大学生创业采取了政策倾斜：凡高校毕业生从事个体经营的，自批准经营日起，年内免交登记注册费、个体户管理费、集贸市场管理费、经济合同鉴证费、经济合同示范文本工本费等，但此项优惠不适用于建筑、娱乐和广告等行业。300元以下 300400元 400500 500元以上（二）DIY手工艺品的“热卖化”（一）创业机会分析人民广场地铁站有一家名为“漂亮女生”的饰品店，小

3、店新开，10平方米不到的店堂里挤满了穿着时尚的女孩子。不几日，在北京东路、淮海东路也发现了“漂亮女生”的踪影，生意也十分火爆。现在上海卖饰品的小店不计其数，大家都在叫生意难做，而“漂亮女生”却用自己独特的经营方式和魅力吸引了大批的女生。四、影响的宏观环境分析金属工艺学教案 编者：安荣 机械系.机械教研室授课时间： 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：讲授法和录像观摩。课型：理论课 金属工艺学（邓文英主编）教学过程绪论一

4、、 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

5、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 机械工程材料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（安排了钳工、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

6、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。录像教学：绪论J056 （25分钟）作业布置：课后总结：授课时间： 班级： 本课课题：钢铁生产简介。教学目的和要求：1.了解炼铁的实质、原料、设备及产品（介绍常识知识）。 2.了解炼钢的实质、原料、设备及产品（介绍常识知识）。重点与难点：炼钢和炼铁的过程。教学

7、方法：讲授法和录像观摩。课型：理论课。教学过程 第一篇 金属材料导论复习旧课：了解本课程的性质。合金的定义：一种金属为基础，加入其他金属或非金属，经过熔炼或烧结制成的具有金属特性的材料（导电性、延展性、光泽、导热性）。常用的是：钢和铁、铜合金、铝合金等（理论联系实际）。钢铁的冶炼：一、炼铁：1.原料：空气提供氧气，助燃作用。铁矿石铁 （有贫矿和富矿之分）我国常用的是 Fe2O3（赤铁矿）、Fe3O4（磁铁矿）、Fe2O3.3H2O（褐铁矿）、（伴随着SiO2、MnO、S、P等杂质）。焦炭还原剂、提供热能（炼焦厂生产）。CO2CO2Q、 CO2CCOQFe2O3COFeCO2Q熔剂造渣剂，去除杂

8、质，（石灰厂生产）CaCO3（石灰石）、CaO（生石灰）（举例：家用磷钒净水作用）。CaCO3CaOCO2CaOSiO2CaSiO3（）CaOFeSCaS（）FeOFeO+CO2.设备：高炉。（衡量质量指标系数：焦炭比）。组成：炉喉、炉身、炉腰、炉腹、炉缸。3.产品：生铁：炼钢 制造铁制品等。高炉煤气：日用燃料等。炉铁渣：水泥、玻璃 （提纯）。二、炼钢：1.原料：生铁铁的来源。氧气精炼提纯的作用。FeO2FeOFeOSiSiO2FeFeOCCOFeFeOMnMnOFeSiO2MnOMnSiO2（）造渣剂（熔剂）（生石灰）主要去除S、P等杂质。（举例：家用磷钒净水作用）FeSFeSCaOFeSC

9、aS（）FeOPO2P2O5FeP2O5Fe3（PO4）2CaOFe3（PO4）2Ca3（PO4）2（）FeO2.设备：转炉（正在普及设备）、电弧炉（最好）、平炉（淘汰设备）。3.产品：钢锭（简称钢包）：有特镇静钢（TZ）、镇静钢（Z）、半镇静钢（b）、沸腾钢（F）。钢渣。煤气。录像：钢铁的冶炼简介J059 （28分钟）作业布置：课后总结： 授课时间： 班级： 本课课题：金属材料的力学性能。教学目的和要求：熟悉强度和塑性的指标及其意义。重点与难点：强度和塑性。教学方法：讲授法和观摩法。课型：理论课 教学过程 第一章 金属材料的主要性能复习旧课：钢铁的冶炼。提问：炼钢、铁的原料？第一节 金属材料

10、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（机械性能）。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（静载荷、动载荷、交变载荷）的性能。一、 强度与塑性概念：静载荷、应力试验：拉伸实验 试样低碳钢、L05d0、L010d0 GB（639786）要求同学们实验指导书（图书馆查资料，锻炼学生的自学能力）。材料的力学性能实验。 F（N） b S k Fe e S O L（mm） Le分析：（从中导出材料的强度和塑性）P：Fe、Le。S：FS、Ls。 SFs、 LsLs。 bLb、FFb。 （1）F0、L0（2

11、）FFe 、LoeLeFoeLoetgLoeKOLe：弹性变形阶段。（3）FeFFs 、 LeL Fs 、 L=LsLs ，S屈服点 （“屈服”现象）。LsLs 塑性变形阶段（屈服变形）（5）FsFFb 、 LsLLbLsLb塑性变形阶段（大量塑性变形阶段）（6）FFb 、 L=Lb ， Fb最大载荷 、b缩颈点。（7）FkFFb 、 LbL5% 塑性材料、55脆性材料。45：518.7% 15（2）断面收缩率：定义：公式：（A0A1）/A0100S0原截面面积。S1断口处断面面积。5 10值越大，塑性越好。总结： 越大，塑性越好，越易变形但不会断裂。录像：拉伸试验。作业布置：课后总结：授课时

12、间： 班级： 本课课题：金属材料的力学性能。教学目的和要求：1.掌握洛氏硬度、布氏硬度的试验原理、特点及其应用范围。 2.了解金属夏比冲击试验、多次冲击试验简介。 3.了解金属疲劳的概念，提高疲劳强度的措施。 重点与难点：硬度、冲击韧性、疲劳强度的概念。教学方法：讲授法课型：理论课和录像观摩。 教学过程复习旧课：强度和塑性的概念。二、 硬度硬度：定义：抵抗更硬物体压入的能力。衡量：布氏硬度、洛氏硬度、维氏硬度等。1.布氏硬度：HB试验：GB84。一定直径的钢球HBS（硬质合金HBW），规定的载荷及时间后。 HBF/S (N/mm2) 650举例：钢球直径：10mm，载荷：30KN（F30D2）

13、，时间：规定10（s）。材料：压痕直径：d03.92mm 查表： HBS239 （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：HR、（HRA、HRB、HRC）试验：GB83。一定锥形的金刚石（淬火钢球），在规定载荷和时间后，测出的压痕深度差即硬度的大小（表盘表示）。HRA、HRB、HRC。一般通常习惯用HRC（无单位）。（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。3.维氏硬度：试验：GB83。一定锥形的金刚石，在规定的载荷、时间后。HVF/S（1）应用范围：测薄片和镀层。（2）优缺点：数值

14、精确，但操作麻烦。4.肖氏硬度HS、锉氏硬度、显微硬度HM总结：数值越大，硬度越高。但相互之间不能比较，必须查表为同单位才行。 三、 韧性概念：动载荷、“梅氏”试样（金属夏比试验）。冲击韧度：定义：抵抗冲击载荷而不破坏的能力。衡量指标：kAk/A （J/cm2）k一次性冲击试验的标准。多次冲击：Aks、 b。 Ak、k和温度有关：温度越低，k越小。（低温易冲断）脆性临界转变温度。 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-1钢：107、有色金属：108。max=-1五、 蠕变和松弛：（补充内容）1.蠕变： 蠕变强度高温下容易产生。2.松弛：松弛强度高温下容易产

15、生。录像：硬度试验、冲击试验和疲劳试验。作业布置：课后总结：授课时间： 班级： 本课课题：材料的物理性能、化学性能。教学目的和要求：1.掌握材料的物理性能、化学性能（复习过去的相关内容）。 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。教学方法：讲授法课型：理论课 教学过程 第二节 金属材料的物理、化学及工艺性能复习旧课：学习本课的实际意义。金属的性能：物理性能、化学性能。一、物理性能：1.比重：单位体积内物体的重量。密度：单位体积内物体的质量。铁：7.8克/厘米3、铜：8.9克/厘米3、铝：2.7克/厘米3、钛：4.51克/厘米3 5g/cm3重金属。应用：飞机制造业

16、、子弹头、检验材料、炼铁、炼钢、铅球等。2.熔点：固体液体的温度点。 凝固点：液体固体的温度点。铁：1538、铜：1083、铝：660、钛：1660。应用：耐高温材料（飞机、导弹、航天）、防火安全阀、熔断器（保险丝）等。3.热涨性：一般而言，金属材料具有热胀冷缩的性能。材料不同，热胀冷缩的大小也不同。应用：电线的形态、桥梁的架设、钢轨的铺设、精密的测量工具、电冰箱、电饭锅等。4. 导热性：金属具有传导热能的性质。导热材料的顺序：银、铜、铝等。金属材料的杂质越多、导热性越差。高速钢导热性差，加热要缓慢，以防开裂。应用：陶瓷、水壶的水垢等。5. 导电性：金属具有传递电流的性质。导电材料的顺序：银、

17、铜、铝等。应用：电火花加工（下册P.7880、电解加工、电子束加工及制造电线、电缆、玻璃拉丝模等。6.磁性；金属材料在磁场的情况下磁化（分为软磁和硬磁）。例如：铁、镍、钴等。应用：手表材料、磨床的磨削加工（P.71下册）等。二、化学性能：1.耐蚀性（耐酸碱性）：金属材料抵抗腐蚀的性能。例如：钢铁生铁锈、铜生铜绿 （造成重大事故）。应用：食品行业、饮料行业、医药行业、化工行业等。2.抗氧化性：高温时抵抗氧化的能力。应用：锻打、电焊、热处理等。3.化学稳定性：在常温下，化学稳定的性能。应用：耐热设备、高温锅炉等。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（第三章）、铸造性能（

18、第二篇）、焊接性能（第三篇）、锻造性能（第四篇）、切削加工性能（第五篇）。（最后要和书名金属工艺学联系上）以上各种工艺性能将在以后有关章节中分别介绍。作业布置：课后总结：授课时间： 班级： 本课课题：铁碳合金的晶体结构与结晶过程。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。熟悉两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。教学方法：讲授法课型：理论课和录像观摩。 教学过程第二章 铁碳合金（钢和铸铁） 第一节 纯铁的晶体结构及其同素异晶转变复习旧课：材料的力

19、学性能。 一、金属的结晶结晶：液态金属凝结成固态金属的现象。概念：理论结晶温度金属在无限缓冷冷却下结晶得到的结晶温度To。 （计算出来的） 实际结晶温度金属以实际冷却速度冷却结晶得到的结晶温度Tn。（实际测量出来的）（平时浇注的温度）一、金属结晶的过冷现象：过冷现象：金属的实际结晶温度总是低于理论结晶温度，TnTo。过冷度：ToTnT（变量）。冷却速度越大，过冷度越大。金属的实际结晶温度总是低于理论结晶温度，TnTo。过冷度：ToTnT（变量）。 温度 a To 理论结晶温度Tn b c 实际结晶温度 dO 时间冷却速度越大，过冷度越大。金属的实际结晶温度总是低于理论结晶温度，Tn107/s

20、非晶态金属）实验测出：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）（孕育剂）形成非自发晶核，使晶核数目增多，晶粒变细小。（3）机械振动：使枝晶破碎成为几个晶核，使晶核数目增多（超生波振动等）。二、纯金属的晶体结构概念：原子球、结点、晶格、晶胞、晶格常数（a、b、c、）致密度：晶胞中原子占有的体积与晶胞体积之比。纯金属的晶格类型：1.体心立方晶胞例如：纯铁（-Fe）912、W、Mo、V、Cr（Ti）882 立方体: abc ； 90原子数：81/812致密度：0.68原子的晶格结构不同，则性能不同，即使原子的晶格结构相同，但由于原

21、子的质量不同，性能也不同。2.面心立方晶格立方体 abc 90原子数：81/861/24致密度：0.74举例：铜：abc=3.608108、铜原子M63.541.671024g铜原子的直径：D2.5505，计算铜的密度？纯铁（Fe）9121394、Al、Cu、Ag、Mn等。三、纯铁的同素异晶转变（举列钻石和石墨）纯铁：Fe（912）Fe（1394）-Fe（1538）L 二次结晶或重结晶。提问：一定质量的纯铁加热到9121394时，体积是增加还是减少，若继续加热到13941538时，体积是增大还是减少？授课时间： 班级： 本课课题：铁碳合金教学目的和要求：1.了解合金、组元、系、相、固溶体、金属

22、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。教学方法：讲授法。课型：理论课 教学过程 第二节 铁碳合金的基本组织复习旧课：细化金属材料晶粒的方法及纯铁的结构。元素（金属非金属）共为108种，而纯金属一般共为83种。Fe：HB80、b200MPa、C：HB3、b0 。FeC组成的合金化合物：HB800、b=400MPa。Al：HB25、b80MPa。AlMgMn组成的铝合金化合物：HB70、b280MPa。而工业中的金属材料均为合金。合金：定义；金属元素同另一种或几种金属元素或非金属元素组成的具有金属特性的新材料。金属特性：导电性、

23、导热性、塑性、光泽。例如：钢铁合金：FeCMnSi、铝合金：（AlMgMn）、（AlZeMn）、铜合金：（CuZn）、（CuSn）、（CuNi）等。产生具有优良的使用性能和工艺性能方面的新材料（特出的物理、化学性能）。组元：定义：合金中的最小单元。合金系：合金中百分含量不同的组元构成的一系列合金。铝合金（AlMgMn）。铝合金：Al：99、97、95、. Mg：0.5、2、2、. Mn：0.5、1、3、.二元合金系、三元合金系、四元合金系。相：具有同一化学成分，同一聚集状态，且有明显界面分开的独立均匀部分。例如：液单相、固相单相、液固两相。一、固溶体：定义：溶质原子进入溶剂中，依然保持晶格类型

24、的金属晶体。置换固溶体：d质/d剂0.85。（胖子到教室形象举例）晶格歪扭、畸变，晶体缺陷。无限置换固溶体：CuNi有限置换固溶体：Cu+Zn温度越高，则溶解度（固溶量）越大。间隙固溶体：d质/d剂0.59。（瘦子到教室形象举例）晶格歪扭、畸变，晶体缺陷。只能形成有限固溶体：CFe、 727 0.0218。因形成固溶体使材料强度、硬度升高的现象固溶强化。（合金的好处）1.铁素体F：CFe中形成的固溶体。单相、层片状、体心立方晶格。20 0.0008C （工业纯铁）。727 0.0218C 。机械性能：3050、7080、ku160200J/cm2、b180280MPa、HBS5080 （770

25、磁性）。（应用简略提一下）（饱和的盐水凝固点21、其沸点108。 饱和NaOH溶液沸点314。） 2.奥氏体A：CFe中形成的固溶体。单相、层片状、面心立方晶格。727 0.77%C、1148 2.11%C。机械性能：4060、b40050MPa、HBS170220、抗磁性。（应用提一下）二、金属化合物（中间相）（强化相）形成：温度降低时析出的一种新材料。Fe3C、Fe2.4C、VC、WC、CuZn、Cu21Zn22、HRC、ku。渗碳体C：FC层片相间叠加。硬度极高，而塑性、韧性极低。三、机械混合物：定义：固溶体固溶体金属化合物金属化合物 例如：钢铁、铝合金、铜合金、钛合金等。1. 珠光体P：FFe3C两相，机械混合物。 0.77C。机械性能：2025、b800850MPa、 HBS280260。强度高、硬度较高。（应用提一下）2.莱氏体Ld、Ld： 两相机械混合物，含碳量：4.3C。 LdAC 7271148。（高温莱氏体） LdPC 20727。（低温莱氏体）机械性能：HB560600、45。性能与渗碳体相近。（应用较少）总结：硬度最高的是渗碳体，强度最好的是珠光体，高温下奥氏体塑性最好，常温下铁素体塑性最好，莱氏体硬度较高。布置作业：课后总结：授课时间： 班级： 本课课题：铁碳合金