金属材料与热处理教学大纲

全国技工学校机械类

金属材料与热处理教学大纲

一、说明

1、本课程的性质和内容：

金属材料与热处理是培养中级技术工人所必须的一门技术基础课。其内容包括钢铁的冶炼、金属的性能、金属学的基础知识、钢的热处理及金属材料部分。

2、本课程的任务和基本要求：

（1）本课程的任务是使学生掌握金属材料和热处理的基础知识，为学习各门工艺学课程和生产实习以及今后从事生产技术工作打下必要的基础。

（2）通过本课程的教学，应使学生达到下列要求：

1）基本掌握常用金属材料的牌号、成分、性能及应用范围；

2）了解金属材料的结构及其成分、组织和性能之间的一般关系；

3）懂得金属材料处理的一般原理；

4）明确热处理的目的，了解常用热处理工艺及实际应用。

3、教学中应注意的几个问题：

（1）认真贯彻理论联系实际的原则，紧密结合生产实际。

（2）正确掌握大纲的深广程度，合理处理教材内容。本大纲中，记有“*”符号的内容，供不同工种选用。

（3）加强实验和参观，增加感性认识。

（4）有条件的还可辅以电化教学（如幻灯、录像等）的手段，是教学活动直观而生动地进行。

绪论

教学的目的和要求：

1、明确学习本课程的目的。

2、了解本课程的基本内容。

教学内容：

1、学习金属材料与热处理的目的。

2、金属材料与热处理的基本内容。

3、我过金属材料与热处理方面的成就和发展概况。

教学建议：

1、尽量利用学生已有的感性认识，说明学习金属材料与热处理的重要性。

2、结合我国国情，简述金属材料与热处理的发展概况。

第一章炼铁与炼钢

教学的目的与要求

1、明确金属材料的含义；

2、了解钢铁材料的一般生产过程；

3、了解钢铁材料中常存元素的来源。

教学内容：

1、金属材料。

2、金属材料的分类。

3、炼铁。

4、炼钢。

教学建议：

1、金属材料的教学从金属的概念引入到金属材料，内容较为简单，在教学过程中要讲清。

2、以讲清钢铁冶炼的实质及基本过程为主，化学反应不作重点要求。

3、如条件许可，最好组织适合的参加。

第二章金属的性能

教学的目的与要求：

1、了解金属的物理、化学性能的概念及应用。

2、掌握金属的主要力学性能的概念及其符号的表示方法（σs、σr0.2、σb、

ψ、δ、HBS(HBW)、HRC、HV、σ-1）；

3、了解金属材料的工艺性能。

教学内容：

1、金属材料的物理、化学性能。

2、金属的力学性能。

概述：金属的力学性能在机器制造业中的重要性，载荷的种类、变形形式及内力与应力。

强度、塑性（拉伸式样、拉伸曲线、强度指标、塑性指标）。

硬度（布氏、洛氏、维氏等硬度实验的原理、优缺点及应用范围）。

任性（冲击韧性的实验原理、韧性指标、小能量多冲筒介）。

疲劳强度的概念。

3、金属的工艺性能。

实验一：拉伸实验、硬度实验、冲击实验。

教学建议：

1、本章重点是力学性能，应多举各种实例来说明力学性能在机器制造

业中的重要性。

2、式样和实验结果的计算只作一般介绍。

3、不具备实验条件的可组织学生参观。

第二章金属的结构和结晶

教学的目的与要求：

1、了解纯金属的构造。

2、了解纯金属的结晶过程。

3、掌握纯铁的同素异构转变。

教学内容：

1、纯金属的晶体结构：晶体与非晶体，晶体结构的基本知识，常见的三种金属晶格类型，金属晶体中不完整结构。

2、纯金属的结晶：结晶的概念、冷却曲线和过冷度，纯金属的结晶过程，晶粒大小对力学性能的影响，细化晶粒的方法。

3、金属的同素异构的转变：同素异晶体、纯铁的冷却曲线。

教学建议;

1、如“塑性变形与再结晶”这一章内容不讲的话，则晶面、晶向内容可不讲。

2、纯铁的同素异构转变温度及不同温度范围内存在任何晶格类型应予以充分的重视。

第四章金属的塑性变形和再结晶

教学的目的与要求:

1、了解塑性变形的基本原理．

2、掌握冷塑性和热塑性变形对金属性能的影响。

教学内容：

1、金属的塑性变形：单晶体塑性变形，多晶体塑性变形。

2、金属的冷塑性变形：加工硬化、冷塑性变形对金属组织结构的影响。

3、回复和再结晶。

4、金属的热塑性变形。

教学建议：

1、讲清塑性变形的主要方式——滑移。滑移面和滑移方向不必作深入的分析。

2、用塑性变形的理论，讲清细晶粒具有良好力学性能的原因。

第五章铁碳合金

教学的目的与要求：

1、了解合金相图及组织的基本类型；

2、掌握铁碳合金的基本相和组织以及它们的性能特点；

3、基本掌握简化的Fe-Fe3C相图（钢部分）；

4、掌握含碳量对钢组织及性能的影响。

教学内容：

1、合金的概念、组元、合金系、相。

2、合金组织的基本类型：固溶体、金属化合物、混合物。

3、铁碳合金的基本组织：铁素体、奥氏体、渗碳体、珠光体、莱氏体的概

念及其性能。

4、碳合金相图：相图的建立，简化铁碳合金相图的特性点、线和区域组织

分析，典型成分铁碳合金的结晶过程分析，含碳量对铁碳合金组织性能

的影响。

5、Fc-Fe3C相图的实际应用。

实验二：观察典型铁碳含金的平衡组织。

教学建议：

1、典型铁碳合金的结晶过程分析，重点以相图中钢的部分作深入分析。

2、课程的内容，理论性较强，应尽量增强直观教学，如运用模型、图片，放映有关录像或电影等，要保证实验的进行。

第六章碳素钢

教学的目的与要求：

1、掌握碳素钢的牌号、成分、性能和用途的一般规律。

2、了解钢的火花鉴别的方法。

教学内容：

1、常存元素对碳素钢性能的影响。

2、碳素钢的分类:按含碳量分、按质量分、按用途分。

3、碳素结构钢和优质碳素结构钢的牌号、成分，性能和用途。

4、碳素工具钢的牌号、成分、性能和用途。

5、钢的牌号、成分、性能和用途。

6、火花鉴别的原理及火花的名称。

7、花鉴别方法：火花鉴别的设备和方法，合金元素对火花的影响，常用钢（低碳纲、中碳钢、高碳钢、高速钢）的火花特征。

教学建议：

1、讲解各类钢时，应充分运用学生已学过的铁碳合金知识。

2、重点叙述常用钢的牌号、成分、性能及用途。

3、注意培养学生具有初步选择钢材的能力。

4、进行观场教学，应组织学生亲自磨火花、仔细观察。

第七章钢的热处理

教学的目的与要求：

1、了解钢在加热和冷却时的组织转变及产物的性能；

2、了解钢的退火、正火、淬火、回火的方法、目的和实际应用；

3、明确表面热处理的目的、方法及实际应用。了解化学热处理的基本知识。教学内客：

1、概述，热处理的定义、分类及在机械制造业中的地位和作用。

2、钢在加热时的组织转变。

3、钢在冷却时的组织转交。

4、钢的退火与正火：退火与正火的目的、方法及应用、退火与正火的选择。

5、钢的淬火与回火：淬火强度的选择，淬火冷却介质，淬火冷却方法，淬透性与淬硬性，淬火缺陷。回火的目的，回火时的组织转变，回火的分类及应用。

6、钢的表面热处理：表面淬火的目的和应用。火焰表面淬火，感应表面淬火。钢的化学热处理的实质及基本过程。渗碳的目的、方法及热处理。氮化的目

的，特点及用途。碳氮共渗及其它化学热处理方法。

7、零件的热处理分析：热处理的技术条件，热处理的工序位置，零件的热处理工序分析。

实验三：碳钢的热处理实验。

教学建议：

1、说明钢在加热时的组织转变，应结合Fe-Fe3C相图讲解。

2、奥氏体连续冷却时的组织转变，应结合C曲线讲解，从而说明不同的冷却速度得到不同的组织及性能。

3、淬透性的概念只作一般介绍，主要为讲解合金钢的优点作准备。

4、化学热处理应讲清其基本过程，以钢的渗碳为主。

5、典型零件的热处理工序分析，可根据行业特点，举常用零件为例进行分析。

6、无实验条件的，可组织参观，以了解热处理的操作方法，并在现场讲解热处理的设备，使学生增加感性认识。

第八章合金钢

教学目的与要求：

了解常用合金钢的牌号、性能、热处理及用途。

教学内容：

1、合金钢的概念。

2、合金元素在钢中的作用。

3、合金钢的分类及牌号。

4、合金结构钢：普通低合金结构钢、渗碳钢、调质钢、弹簧钢及滚动轴承

钢的牌号，性能、热处理及用途，超高强度钢简介。

5、合金工具钢；低合金刀具钢、高速钢、模具钢、量具钢的牌号、性能、热处理及用途。

6、特殊性能钢：不锈耐酸钢、耐热钢、耐磨钢的牌号、性能及用途。

教学建议：

1、通过讲解合金元素在钢中的作用，讲清合金钢的优点。

2、应使学生掌握合金钢的编号原则，进而识别牌号（包括钢种、成分等）。

3、讲述合金结构钢时，每一钢种各举1—2个常用牌号（如H16Mn、

20CrMnTi、40Cr、60Si2Mn、GCr15等）予以说明。

4、合金工具钢中应重点讲述高速钢的牌号，性能和热处理。

5、讲述特殊性能钢时，以不锈钢为主。

第九章铸钢

教学目的与教学内容：

1、了解铸铁的化学成分和冷却速度对铸铁组织、性能的影响。

2、初步掌握灰铸铁和球墨铸铁的牌号、组织、性能用途。

教学内容：

1、铸铁的特点与分类。

2、铸铁的石墨化及其影响因素（化学成分，冷却速度）。

3、灰铸铁的组织、性能、牌号，用途及热处理。

4、可锻铸铁的组织：性能、牌号及用途。

5、球墨铸铁的组织、性能、牌号、热处理及用途。

6、蠕墨铸铁的组织、性能、牌号及用途。

教学建议：

1、重点讲解灰铸铁的优缺点及实际应用情况。

2、介绍铸铁的显微组织，并说明石墨对铸铁性能的影响

3、适当强调球墨铸铁的发展前景。

第十章有色金属及硬质合金

教学目的与要求;

1、了解常用有色金属及其合金的牌号、性能及用途；

2、了解常用硬质合金的牌号、性能及用途。

教学内容：

1、铜及钢合金：纯铜的性质，牌号及用途，黄铜和铜的牌号、性能及用途。

2、铝及铝合金：纯铝的性质、牌号及用途，铝合金分类，铝合金的热处理特点，常用铝合金（形变，铸造铝合金）的牌号、性能及用途。

3、钛及钛合金：纯钛的性质，牌号及用途，钛合金的牌号、性能及用途。

4、滑动轴承合金：对轴承材料的要求，常用轴承合金（锡基、铅基、铝基）的成分、性能及用途。

5、硬质合金：硬质合金的性能特点，常用的硬质合金（钨钴类、钨钻钛类、

万能类）的牌号、成分及用途。钢结硬质合金简介。

教学建议：

1、铝合金强化（时效硬化）作一般介绍。

2、钛及钛合金为选讲内容。

3、根据行业及工种特点，可另行增加所需内容。

第十一章全属的腐蚀及防腐方法

学的目的与要求：

了解金属的腐蚀原因及一般的防腐方法。

教学内容：

1、金属的腐蚀：化学腐蚀和电化学腐蚀。

2、金属的防腐：常用的防腐方法（提高金腾本身的耐腐蚀性、覆盖法防腐、电化学防腐、改善腐蚀环境等）。防腐方法实例（发蓝、镀锌、阳极氧化法、钝化处理）。

教学建议：

通过本章的讲解，应使学生明确腐蚀的危害性、重要性以及防腐蚀的一般方法。

第十二章非金属材料

教学目的与要求：

了解非金属材料在机械制造中的应用。

教学内容：

常用工程塑料、橡胶、粘结剂等非金属材料的性能特点及应用。

教学建议：

根据行业及工种，选学有关内容或增加所需内容。