《金属材料及热处理》培训教案

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1、《金属材料及热处理》教案适用专业:材料成型与控制工程(本科)授课教师:唐明华2009年2月绪论一.本课程的性质《金属材料及热处理》课程是机械类各专业的一门必修课,是一门重要的技术基础课。计划讲课:32学时,实验:6学时,学分:2个。大家知道不管是服装设计师,还是家用电器设计师,以及各种机械设备、汽车、船舶、飞机和军用装备设计师,在他们精心设计出自己的作品后,都需要选用恰当的材料来制造,从而保证制成的产品具有最佳形貌和性能。如果选材不当,将会使所设计制造出产品,不能发挥出最佳性能,并可能导致其使用寿命大大降低;或因选材不当,导致成本太高,失去其应有的市场竞

2、争力。所以,从事机械设计与制造的各类工程技术人员,都必须对其经常使用的各类材料有一定的了解。工程材料:主要是指机械、船舶、建筑、化工、交通运输、航空航天等各项工程中经常使用的各类材料。工程材料主要包括金属材料和非金属材料两大类,金属材料又可分为黑色金属材料和有色金属材料两类,黑色金属材料主要指各类钢和铸铁,有色金属材料主要指铝及铝合金、铜及铜合金以及滑动轴承合金等;非金属材料包括高分子材料、陶瓷材料和复合材料等。当今社会科学技术突飞猛进,新材料层出不穷,而且使用量也不断增加,但到目前为止,在机械工业中使用最多的材料仍然是金属材料。金属材料长期以来得到如此

3、广泛应用,其主要原因是,因为它具优良的使用性能和加工工艺性能。金属材料的使用性能:机械性能(如强度、硬度、塑性、韧性等),物理性能(如导电、导热、电磁、膨胀等),化学性能(如抗氧化性、耐腐蚀性等)。金属材料的加工工艺性能:铸造性能(如流动性、收缩性等),锻造性能(如压力加工成型性等),切削加工性能(如车、铣、刨、磨的切削量,光洁度等),焊接性能(如熔焊性、焊缝强度、偏析等),热处理性能(如淬透性、回火稳定性等)。由于不同的材料具有不同的性能,因此它们的应用场合也就不同。如在航天工业中铝及铝合金得到了广泛应用,是因为铝合金具有重量轻强度高的特性。而在电子工

4、业中银、铜、铝得到了广泛的应用,是因为它们具有优良的导电性。在机械工业中,由于机械产品在使用过程中,主要承受各种力的作用。因此,主要要求所使用的金属材料具有良好的机械性能,而碳钢和合金钢具备上述性能要求,所以得到了广泛应用。金属材料具有良好的机械性能,是由它的成分和内部结构与组织所决定的。金属材料的结构:是其晶体结构的简称,它指的是构成金属材料的质点(如分子、原子或离子等)的具体组合状态、结合方式和排列情况。金属材料的组织:是指用显微镜所观察到的金属材料内部的组成形貌,故也称为显微组织。由于每一个机械工程技术人员,在设计和制造机械产品过程中,都要与工程材

5、料打交道,特别是要与各种金属材料打交道;要想合理的选择和使用金属材料,就必须搞清楚金属材料的成分、结构、组织与性能之间的关系及其变化规律,也就是应该努力学好本课程。《工程材料》课程就是为了使非材料专业工程技术人员,对各类工程材料有所了解而开设的,目的就是为了使他们具备一定的正确选择和合理使用材料的基础。二.课程的主要内容本课程共设12章,可分为五个部分:1.金属学部分:是本书的1~4章为金属学基础知识,主要介绍金属材料的基本现象、基本概念和材料的组织与性能的变化基本规律,它是合理选择、正确使用、以及强化金属材料的理论基础。它主要包括金属材料的结构、结晶过

6、程、塑性变形、回复与再结晶,以及二元合金相图、铁碳合金相图等;这一部分是随后两部分的直接基础。2.热处理部分:是本书的第5章,主要包括钢的热处理原理与工艺两方面,本章着重阐述钢在不同工艺条件下的组织转变规律,并在此基础上,介绍改善与强化钢的组织与性能的常用热处理工艺,为合理使用热处理做准备。3.金属材料部分:是本书的6~8章,这部分主要结合金属学与热处理基本知识,较全面地介绍常用金属材料的牌号、成分、组织与性能特点及用途,为正确选用金属材料打基础。它主要包括合金钢、铸铁、有色金属及合金等。以上三部分是本课程的重点,其中5~8章更是全书重点。4.非金属材料

7、部分:是本书的9~11章,这部分主要包括高分子材料、陶瓷材料和复合材料,由于讲课学时少,只能简单介绍上述几类材料的结构、组织与性能特点,为初步了解有关非金属材料的基础知识,打一点基础。5.材料的机械性能及机械零件的失效与选材分析部分:是本书的第12章,主要介绍材料的常用机械性能指标,和机械零件的失效形式、原因与分析方法,以及选材的原则和典型零件的选材与工艺分析。本教材按编者安排全书讲课共需36学时,实验4学时。这与我校实际教学计划相差较大,故在教学过程中只能对各章节进行适当删减和压缩。为了尽量保证课程体系的完整性,我们重点介绍1~8章内容,9~12章内容

8、根据教学进度与时间,只作简单介绍。三.学习目的与要求1.了解和掌握所学工程材料方

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