金属材料与热处理84330

《金属材料与热处理》课程教学标准【课程名称】金属材料与热处理【课程代码】C2-2-1【适用专业】模具设计与制造机械制造与自动化数控技术【学时数】48【学分数】3【开设时间】模具设计与制造第二学期机械制造与自动化第三学期数控技术第二学期一、课程概述“金属材料与热处理”是一门制造类专业群的平台课程，是在明确学院办学定位，分析专业群发展方向的前提下，通过对我院机械制造类重点专业职业岗位进行整体调研与分析的基础上，采用模块课程开发的方式形成的、适用于机械制造类专业群开设的综合性课程。

通过本课程的学习使学生获得常用工程材料及成型工艺方法的基础知识，培养学生综合运用材料及成型工艺知识进行选择材料与改性方法、选择毛坯生产方法以及工艺路线分析的初步能力，并未学习其他有关课程和从事工业工程生产第一线技术工作奠定必要的基础。

本课程注重培养学生解决生产具体工艺问题的能力；着重培养学生在机械制造领域内进行选择和判断能力；并培养高职应用型人才的技术文化修养。

二、课程模块组成1.工程材料的基础知识2.金属材料及热处理3.非金属材料（在汽车上的应用）4.毛坯成型工艺与方法选择二、培养目标1．方法能力目标（1）熟悉工程材料与材料成型工艺技术在机械制造过程中的地位和作用，具有现在制造过程的完整概念。

（2）通过在金相显微镜下观察铁碳合金的室温组织和力学实验，掌握金属材料的成分、组织、结构与性能之间的关系，培养透过现象看本质的能力；（3）给出知识目标，采用问题引入，培养自主学习获取信息的能力和独立思考的能力。

（4）通过完成各项目任务，让学生在学习中享受成功的喜悦，激发学习兴趣，从而培养学生勤奋好学的习惯；（5）通过实验培养学生的动手能力、实验技能、评价执行结果的能力。

2．社会能力目标（1）具有良好的人文素质和职业道德，善于沟通协作，团队意识强；（2）养成严谨细致、一丝不苟的工作作风；（3）具有热爱科学、实事求是的学习态度，具有创新意识和创新精神；（4）通过学习有关的新材料、新技术、新工艺及其发展概况，使学生获得更多的专业知识及行业知识，使学生具备博学多识的特质。

金属材料与热处理第一章金属材料的性能金属材料是现代机械制造业的基本材料，广泛地应用于制造生产和生活用品。

金属材料之所以获得广泛的应用，是由于它具有良好的性能。

金属材料的性能包含使用性能和工艺性能两方面。

使用性能是指金属材料在使用条件下所表现出来的性能，它包括物理性能（如密度、熔点、导热性、导电性、热膨胀性、磁性等）、化学性能（如耐腐蚀性、抗氧化性等）、力学性能。

工艺性能是指金属在制造加工过程中反映出来的各种性能。

§1-1 金属材料的力学性能力学性能是指金属在外力作用下所表现出来的性能。

力学性能包括强度、塑性、硬度、冲击韧性及疲劳强度等。

金属材料在加工过程中所受的外力称为载荷。

根据载荷作用性质的不同，它分为静载荷、冲击载荷及交变载荷。

（1）静载荷是指大小不变或变化过程缓慢的载荷。

（2）冲击载荷在短时间内以较高速度作用于零件上的载荷。

（3）交变载荷是指大小、方向或大小和方向随时间发生周期性变化的载荷。

金属材料受到载荷作用而产生的几何形状和尺寸的变化称为变形。

变形一般分为弹性变形和塑性变形。

金属受外力作用时，为保持其不变形，在材料内部作用着与外力相对抗的力，称为内力。

单位面积上的内力称为应力。

σ＝F / A式中：σ—应力，Pa。

1 Pa ＝1N/m2。

当面积用mm2时，则应力用MPa为单位。

1 MPa ＝1N/mm2 ＝106 Pa。

F —外力，N。

A —横截面积，m2。

一、强度金属在静载荷作用下，抵抗塑性变形或断裂的能力称为强度。

强度的大小通常用应力来表示。

根据载荷作用方式不同，强度可分为抗拉强度、抗压强度、抗弯强度、抗剪强度和抗扭强度等五种。

一般情况下多以抗拉强度作为判别金属强度高低的指标。

1、拉伸试样2、力—伸长曲线3、强度指标（1）屈服点在拉伸试验过程中，载荷不增加（保持恒定），试样仍能继续伸长的应力称为屈服点。

用符号σS表示，计算公式如下：σS = FS / A0式中：σS —屈服点，MPaFS—试样屈服时的载荷，NA0—试样原始横截面积，mm2（2）抗拉强度材料在拉断前所能承受的最大应力称为抗拉强度，用符号σb表示。

金属材料与热处理一、用金属材料的分类、性能、成分1、金属材料的分类金属是指具有良好导电性和导热性，有一定强度和塑性，并具有光泽的物质，如铝、铁、铜等。

而羊毛、橡胶、塑料、陶瓷等则属于非金属材料。

金属材料通常分为黑金属和有色金属两大类：以铁或以它为主而形成的物质称为黑色金属，如钢和生铁。

除黑色金属以外的其他金属称为有色金属，如铜、铝、金、银等。

在机械制造业中，常用的金属材料分类如下：钢和铸铁主要是由铁和碳两种元素组成的合金，其区别在于含碳量的多少，理论上将含碳量在2.11%以下的合金称为钢，以上的称为铸铁。

常用的有色金属有铜及其它合金、铝及其它合金、钛及其它合金和轴承合金等。

2、金属材料的力学性能金属材料是现代机械制造的基本材料。

金属材料的性能包含使用性能和工艺性能两方面：使用性能使之金属材料在使用条件下表现出来的性能，它包括物理性能、化学性能、力学性能等；工艺性能是指金属材料在制造工艺过程中的适应加工的性能。

金属的物理性能包括密度、熔点、导热性、导电性、热膨胀性、和磁性等；金属的化学性能包括腐蚀性、抗氧化性和化学稳定性等。

工艺性能是指金属材料对不同加工工艺方法的适应能力。

它包括铸造性能、锻造性能、焊接性能和切削加工性能等。

金属材料的力学性能是指金属在外力作用下时表现出来的性能。

力学性能也包括强度、塑性、硬度、韧性及疲劳强度等。

1）强度 金属抵抗塑性变形或断裂的能力称为强度。

根据载荷作用方式的不同，强度可分为抗拉强度（b σ）、抗压强度（bc σ）、抗弯强度（bb σ）、抗剪强度（b τ）、抗扭强度（t τ）五种形式。

一般情况下多以抗拉强度作为判别金属强度高低的指标。

抗拉强度：材料在拉断前所能承受的最大应力称为抗拉强度。

0S F b b =σ式中：b σ－－抗拉强度，N/mm 2；F b ――试样承受的最大载荷，N ；S 0――试样原始横截面积，mm 2。

2）塑性 金属断裂前产生永久变形的能力称为塑性。

金属材料及热处理
金属材料是工程中常用的材料之一，其性能的优劣直接影响着工程产品的质量。

而金属材料的性能又与其热处理工艺密切相关。

因此，对金属材料及其热处理工艺的研究具有重要的意义。

首先，金属材料的选择对于工程产品的性能至关重要。

金属材料的性能包括力
学性能、物理性能和化学性能等多个方面。

在实际工程中，需要根据产品的具体要求来选择合适的金属材料，以满足产品的使用需求。

比如，对于需要具有较高强度的产品，可以选择高强度的合金钢作为材料；对于需要具有良好导热性能的产品，可以选择铜或铝等金属材料。

因此，对于不同的工程产品，需要根据其具体要求来选择合适的金属材料，以保证产品的性能。

其次，金属材料的热处理工艺对其性能也有着重要的影响。

热处理工艺是通过
加热、保温和冷却等工艺来改变金属材料的组织结构和性能。

常见的热处理工艺包括退火、正火、淬火和回火等。

通过不同的热处理工艺，可以调整金属材料的硬度、强度、韧性和耐磨性等性能，从而满足不同工程产品的要求。

比如，对于需要具有较高硬度和强度的产品，可以采用淬火工艺来提高材料的硬度和强度；对于需要具有较高韧性的产品，可以采用回火工艺来提高材料的韧性。

因此，热处理工艺的选择对于金属材料的性能具有重要的影响。

总之，金属材料及其热处理工艺对于工程产品的性能具有重要的影响。

在实际
工程中，需要根据产品的具体要求来选择合适的金属材料，并通过合适的热处理工艺来调整材料的性能，以满足产品的使用需求。

只有这样，才能保证工程产品具有良好的性能和质量，从而满足用户的需求。

金属材料与热处理金属材料是工业生产中常用的材料之一，其具有良好的导电性、导热性和机械性能，因此在各行各业中得到广泛应用。

然而，金属材料的性能在制造过程中往往不能达到最佳状态，这就需要进行热处理。

热处理是对金属材料进行加热或冷却处理，以改变其组织结构和性能的一种工艺。

通过控制材料的加热温度、冷却速率和保温时间等参数，可以使金属材料达到理想的机械性能、延展性和强度等特性。

金属材料的热处理可以分为多种类型，包括退火、淬火、回火等。

其中，退火是指将金属材料加热到一定温度，然后缓慢冷却，以降低硬度、改善延展性和强度等性能。

淬火则是指将金属材料加热到相变温度，然后迅速冷却，以提高硬度和强度等性能。

回火是在淬火后对材料进行再加热处理，以减轻淬火时的残余应力和脆性。

热处理的过程非常关键，不同的热处理工艺对金属材料的性能影响很大。

例如，合理的退火处理可以使金属材料获得较好的塑性和韧性，适用于制造弯曲、拉伸等工艺要求较高的产品；而淬火处理则适用于需要获得较高硬度和强度的零部件。

另外，金属材料的选择也会影响热处理效果。

不同金属材料具有不同的热处理特性和需求，因此需要根据具体情况选择合适的金属材料和热处理工艺。

一些常见的金属材料包括钢铁、铝、铜等，它们各自有不同的机械性能和热处理特点。

总的来说，金属材料与热处理密不可分。

通过合理的热处理工艺，可以改善金属材料的性能，提高产品的质量和使用寿命。

因此，在金属加工和制造领域，热处理是一项重要的工艺，需要专业人员严格控制各项参数，以保证金属材料的优良性能和性价比。

热处理在金属材料加工和制造中起着至关重要的作用，它可以改善金属材料的组织结构和性能，提高其强度、耐磨性、耐腐蚀性等特性，同时也能够消除金属材料制造过程中产生的应力、缩小尺寸误差等问题，从而提高产品的质量和使用寿命。

一种常见的热处理工艺是退火。

退火是指将金属材料加热到其临界温度以上，然后进行缓慢冷却。

通过退火处理，金属材料的晶粒可以重新长大，原来的晶界处的碎屑得到消除；同时，还能消除金属的内应力，提高塑性和韧性。

常用金属材料及热处理知识金属材料是工业生产中最常用的材料，包括钢铁、不锈钢、铝合金、铜合金等。

这些金属材料都具有良好的机械性能、电导性能、导热性能和成形性能，因此在各个行业中得到广泛应用。

下面主要介绍常用金属材料及其热处理知识。

1.钢铁钢铁是最常用的金属材料，包括碳钢和合金钢两种。

碳钢中碳含量较低，一般在0.1%-0.3%之间，适用于一般工程材料的制造；合金钢中包含一定数量的合金元素，如铬、镍、钒等，通过合金元素的添加可以提高钢的硬度、强度和耐磨性能。

热处理：钢的热处理包括退火、正火、淬火、回火等工艺。

退火可以消除应力和改善材料的韧性；正火可以提高材料的硬度和强度；淬火可以使钢材具有高硬度和耐磨性；回火可以降低淬火后的脆性，提高韧性。

2.不锈钢不锈钢是一种具有耐腐蚀性能的铁基合金材料，主要成分为铁、铬、镍等元素。

不锈钢具有良好的耐腐蚀性、耐高温性和良好的机械性能，广泛应用于制造化工设备、食品加工设备、医疗器械等高要求的领域。

热处理：不锈钢的热处理主要包括退火和固溶处理。

退火可以去除不锈钢中的应力，改善材料的硬度和韧性；固溶处理可以提高不锈钢的硬度和强度。

3.铝合金铝合金是一种轻量化的金属材料，具有良好的导热性能、导电性能和可加工性能。

铝合金可以通过添加合金元素如铜、锌、锰等来改变材料的性能，广泛应用于航空航天、汽车制造等领域。

热处理：铝合金的热处理主要包括固溶处理和时效处理。

固溶处理可以提高铝合金的硬度和强度；时效处理可以提高材料的抗拉强度和硬度。

4.铜合金铜合金具有良好的导电性能、导热性能和耐腐蚀性能，广泛应用于电子、电器、交通等领域。

铜合金通过添加合金元素如锡、锌、铝等来改变材料的性能。

热处理：铜合金的热处理主要包括退火和固溶处理。

退火可以消除应力、改变晶粒结构；固溶处理可以提高材料的强度和硬度。

综上所述，金属材料是工业生产中最常用的材料之一，包括钢铁、不锈钢、铝合金、铜合金等。

这些金属材料具有良好的机械性能、导电性能、导热性能和成形性能，可以通过热处理来改变材料的性能。

金属材料与热处理专题讲座导言金属材料与热处理是现代材料科学领域的关键研究课题之一。

通过热处理技术，可以改善金属材料的力学性能、物理性能和化学性能，从而满足不同工程领域对材料性能的要求。

本专题讲座将介绍金属材料的基本特性，热处理的原理和常见的热处理方法，以及热处理对金属材料性能的影响。

一、金属材料基本特性金属材料是一类以金属元素为主要组成部分的材料，具有许多独特的性质：1.导电性：金属材料具有良好的电导性能，可以传导电子。

2.导热性：金属材料具有良好的热导性能，可以高效地传导热量。

3.可塑性：金属材料具有良好的塑性，可以通过加工形成各种形状。

4.韧性：金属材料具有一定的韧性，可以承受较大的拉伸和冲击力。

5.强度：金属材料具有较高的强度，可以承受较大的力量。

6.耐腐蚀性：金属材料具有一定的耐腐蚀性，可以抵抗大气、水和化学物质的侵蚀。

二、热处理原理热处理是通过控制金属材料的加热和冷却过程来改变材料的组织和性能。

其基本原理如下：1.物理变化：加热金属材料到一定温度，金属中的晶粒会发生尺寸的变化，形成新的晶粒结构。

2.相变：加热或冷却过程中，金属材料中的相组成会发生改变，从而改变材料的性质。

3.定向凝固：在金属材料凝固时，通过控制温度梯度和凝固速度，可以使凝固组织具有一定的定向性。

4.残余应力改变：经过热处理后，金属材料内部会产生残余应力，对材料的性能和形状稳定性有重要影响。

三、常见热处理方法常见的热处理方法包括退火、正火、回火、淬火等。

1.退火：将金属材料加热到一定温度，保持一定时间后，缓慢冷却。

退火可以消除金属材料中的残余应力，提高材料的韧性和塑性。

2.正火：将金属材料加热至临界温度，保持一定时间后，用水或油进行快速冷却。

正火可以提高金属材料的硬度和强度。

3.回火：在淬火后的金属材料上进行加热，然后迅速冷却。

回火可以减小淬火产生的脆性，提高材料的韧性。

4.淬火：将加热至临界温度的金属材料迅速冷却。

淬火可以产生高硬度的组织结构，提高金属材料的强度和耐磨性。

《金属材料与热处理》课程标准《金属材料与热处理》是机械类专业必修的技术基础课。

该课程理论性较强，新概念较多，同时又与生产实际有着密切联系。

为了使学生较好地消化所学知识，在学习本课程前，学生应安排金工实习，使他们对金属冶炼、加工及热处理有一个概括认识。

主要讲授金属材料典型组织、结构的基本概念，金属材料的成分、组织结构变化对性能的影响，热处理的基本类型及简单热处理工艺的制定，合金钢种类、牌号、热处理特点及应用，为学生从事机械设计、制造及相关的工作打下基础。

二、课程设计与理念本课程是根据高职教育数控技术专业人才培养目标，遵循以“就业为导向，能力为本位”的职教理念设计的。

具体体现在以下几点：1.贴近生产岗位。

本书以企业需求为基本依据，加强实践性教学，以满足企业岗位对高技能人才的需求作为课程教学的出发点，紧扣国家最新颁布的相关行业岗位的国家职业标准和职业技能鉴定规范，使本书内容与相关岗位对从业人员的要求相衔接。

2.借鉴国内外先进职业教育教学模式，突出项目教学，适应学分制。

3.理论与实践一体化。

培养理论联系实际，学以致用，在“做中学”的优良学风，突出实践，立足于实际运用，突出“以就业为导向“、“以能力为本位”的职教思想，精选从行业岗位提炼出来的案例进行教学训练，浅显、实用、紧密结合生产实际，将能力与技能培养贯穿于始终。

4.参照国家职业资格认证标准，实施项目教学，项目制作课题的考评标准具体明确,直观实用，可操作性强。

三、课程目标1.总体目标通过本课程的学习培养学生实事求是的精神和理论联系实际的工作方法。

2.技能与知识目标（1）具有根据零件的使用要求选择零件材料的能力。

（2）初步具有选择钢材热处理方法的能力。

33）了解金属学的基本知识。

（4）掌握常用金属材料的牌号、性能及用途。

（5）了解金属材料的组织结构与性能之间的关系。

（6）了解热处理的一般原理及其工艺。

（7）了解热处理工艺在实际生产中的应用。

3.能力与素质目标使学生掌握金属材料与热处理的基本知识，为学习专业理论，掌握专业技能打好基础。