2016金属工艺学（高职 机械工业版）授课教案：金属材料基础知识01.docVIP

《金属工艺学》（高职 机械工业版）授课教案 教案一 一、教学组织 1．提问10分钟 2．讲解70分钟 3．小结5分钟 4．布置作业5分钟 二、教学内容 一、本课程的教学要求 学习本课程的教学目标： （1）了解金属材料的晶体结构、化学成分、组织及性能之间的密切关系； （2）了解金属材料的分类、牌号、性能、用途之间的相互关系，熟悉常用金属材料的选用原则，做到灵活应用。 （3）了解常用金属材料热处理工艺的原理、特点及其应用。 （4）了解金属零件的各种成形加工方法的基本原理和工艺特点，并初步具有选择毛坯和编制零件成形加工工艺规程的基本能力。 （5）了解各种主要成形加工方法所用设备（工具）的工作原理和使用范围， 二、本课程的性质和教学内容 1．性质：是融汇多种专业基础知识为一体的专业技术基础课，也是培养从事机械制造行业应用型、管理型、操作型与复合型人才的必修课程。 2．教学内容：金属材料基础知识、钢铁材料热处理、钢铁材料、非铁金属及其合金、铸造成形、锻压成形、焊接成形、金属切削加工基础（包括特种加工与数控加工）、切削加工工艺过程制定、机械装配、钳工 第一单元 金属材料基础知识 模块一 金属材料的分类 金属材料的基本概念 金属材料是由金属元素或以金属元素为主要材料构成的，并具有金属特性的工程材料。它包括纯金属和合金两类。 合金是指两种或两种以上的金属元素或金属与非金属元素组成的金属材料，如普通黄铜是由铜和锌两种金属元素组成的合金，碳素钢是由铁和碳组成的合金。 金属材料的分类 金属材料通常分为钢铁材料（或黑色金属）和非铁金属（或有色金属）两大类。 金属材料 （1）钢铁材料。以铁或以它为主而形成的物质，称为钢铁材料（或称黑色金属），如钢和生铁。 （2）非铁金属。除黑色金属以外的其它金属，都称为非铁金属（或称有色金属），如铜、铝、镁、钛、锌、锡、铅等。 模块二 钢铁材料生产过程简介 钢铁是铁和碳的合金。 钢铁材料按碳的质量分数wC(含碳量)进行分类，包括工业纯铁（wC0.0218%）；钢（wC=0.0218%～2.11%）和生铁（wC2.11 %）。 生铁由铁矿石经高炉冶炼而得，它是炼钢和铸造的主要原材料。 钢材生产是以生铁为主要原料，将生铁装入高温的炼钢炉里，通过氧化作用降低生铁中碳和杂质的质量分数炼成钢水，然后将钢水铸成钢锭，再经过热轧或冷轧后，制成各种类型的钢材。 一、炼铁 炼铁用的原料多数是铁的氧化物，如赤铁矿、磁铁矿、菱铁矿、褐铁矿等称为铁矿石。 铁矿石中除了含有铁的氧化物以外，还含有硅、锰、硫、磷等元素的氧化物杂质，这些杂物称为脉石。 炼铁的实质就是从铁矿石中提取铁及其有用元素形成生铁的过程。 现代钢铁工业炼铁的主要方法是高炉炼铁。 高炉炼铁的炉料主要是铁矿石(Fe3O4)、燃料（焦炭）和熔剂（石灰石）。 经高炉冶炼出的铁不是纯铁，其中溶有碳、硅、锰、硫、磷等杂质元素，这种铁称为生铁。 生铁是高炉冶炼的主要产品。根据用户的不同需要，生铁可分为两类：铸造生铁和炼钢生铁。 高炉炼铁产生的副产品是煤气和炉渣。 二、炼钢 炼钢是以生铁（铁水和生铁锭）和废钢为主要原料，再加熔剂（石灰石、萤石）、氧化剂（O2、铁矿石）和脱氧剂（铝、硅铁、锰铁）等。 用生铁炼钢，实质上是一个氧化过程。 1．炼钢方法 现代炼钢方法主要有氧气转炉炼钢法和电弧炉炼钢法。 2．钢的脱氧 按钢的脱氧程度不同，钢可分为特殊镇静钢(TZ)、镇静钢(Z)，半镇静钢(b)和沸腾钢(F)四钢。 镇静钢是脱氧完全的钢。这类钢锭化学成分均匀，内部组织致密，质量较高。但由于钢锭头部形成相当深的缩孔，轧制时被切除，钢材浪费较大。 沸腾钢是指脱氧不完全的钢。这类钢锭不产生缩孔，切头浪费小。但是，钢的化学成分不均匀，组织不够致密，质量较差。 半镇静钢的脱氧程度和性能状况介于镇静钢和沸腾钢之间。 特殊镇静钢脱氧质量优于镇静钢，其内部材质均匀，非金属夹杂物含量少，满足特殊需要。 3．钢的浇注 钢液经脱氧后，除少数用来浇铸成铸钢件外，其余都浇铸成钢锭或连铸坯。钢锭用于轧钢或锻造大型锻件。 4．炼钢的最终产品 钢锭经过轧制最终形成板材、管材、型材、丝材及其它类型的材料。  模块三 机械产品制造过程简介 机械产品的制造过程一般分为机械产品设计、机械产品制造与机械产品使用三个阶段。 三、教学重点与难点 1．重点：金属材料分类、钢铁生产方法简介 2．难点：钢铁生产方法简介 四、教学方法与教学手段 1．利用试样、挂图等教具。 2．利用多媒体资料进行短时演示。 五、小结与布置作业 2