Engineering Materials and Molding Technology

一、课程的性质和目的

本课程是机械设计制造及其自动化专业的一门重要技术某础课。

通过本课程的学习，使学生达到以下目的：

（1）熟悉工程材料的内容基本体系和基本组织结构，掌握常用工程材料的成分、组织、性能及应用之间的关系和材料的选择原则，理解热处理工艺、常用金属的类别与牌号及材料的选用方法。

（2）掌握铸造的优缺点及其应用，能够对零件毛坯进行铸造工艺分析。掌握砂型铸造，理解特种铸造的特点及应用。

（3）理解金属塑性变形的实质，理解金属塑性变形对金属组织和性能的影响，理解锻造方法特点及工艺，了解板料冲压的特点及应用。

（4）理解焊接的概念及电弧的结构，理解焊接接头的组织与性能，了解焊接应力与变形，了解电焊条的组成、作用、种类及选用原则；理解常用的焊接方法及特点。

（5）初步掌握用仪器设备测量材料组织、性能的实验方法，通过实验理解铸造的工艺过程。

二、课程的教学内容和学时分配

第一篇 金属材料的基本知识(10学时)

第一章 金属的机械性能 (2学时)

教学内容：

拉伸试验和低碳钢拉伸曲线；拉伸试验测得的强度指标：和，以及拉伸试验测得的塑性指标：、。布氏硬度和洛氏硬度试验法的原理及应用。摆锤式一次冲击试验法原理和冲击韧性指标。金属疲劳的概念。

教学要求：

掌握强度和塑性指标的符号、单位及意义；掌握布氏硬度和洛氏硬度的测定原理、方法、符号及应用。了解拉伸试验方法和拉伸曲线图；了解多次冲击试验和疲劳试验的概念。

重点：介绍机械工程材料的性能指标。

难点：工程材料的性能指标的测试。

第二章   铁碳合金(3学时)

教学内容：

金属结晶的概念、结晶过程、晶粒大小对机械性能的影响。纯铁的晶体结构：体心立方晶格、面心立方晶格。纯铁的同素异晶转变；铁碳合金的基本组织：固溶体、化合物、机械混合物；铁碳合金相图及分析。

教学要求：

了解晶格、晶胞、实际金属的多晶体结构、结晶等概念，晶粒大小与机械性能的关系。了解纯铁晶体的二种常见晶格类型：面心立方晶格、体心立方晶格。了解纯铁的同素异构转变过程。掌握铁碳合金的基本相图、组织组成物、相组成物。熟悉铁碳合金的特性点、线及结晶过程中的组织转变。熟悉铁碳合金的分类：钢和铸铁；共析钢、亚共析钢、过共析钢。

重点：金属常见的结晶过程，以及过冷度与冷却速度对晶粒大小和金属机械性能的影响，铁碳合金的基本相图及组织，铁碳合金的分类。

难点：铁碳合金的基本相图、组织组成物、相组成物。

第三章钢的热处理(3学时)

教学内容：

热处理的基本概念与分类，钢材加热过程组织转变，冷却过程组织转变；退火的工艺、种类与应用，正火、淬火和回火的工艺与应用，钢的表面淬火与化学热处理。

教学要求：

掌握钢热处理的基本概念；熟悉钢的退火工艺、种类与应用；正火、淬火和回火的工艺与应用; 了解钢的表面淬火与化学热处理。

重点：钢热处理的基本概念，退火、正火、淬火和回火的工艺与应用。

难点：具体钢材在不同条件下的热处理工艺选择。

第四章 工业用钢(2学时)

教学内容：

我国现行标准中钢材的常用分类方法。化学成分对钢性能的影响。碳素钢、低合金钢、合金钢的牌号规定与机械性能、应用场合。

重点：成分对钢性能的影响，各类钢材牌号规定及性能特点、应用。

难点：成分对钢性能的影响，各类钢材牌号规定及性能特点、应用。

第二篇 铸造(14学时)

第一章 铸造工艺基础(2学时)

教学内容：

合金铸造性能的概念，液态合金的充型，铸件的凝固与收缩，铸造内应力、变形和裂纹，铸件中的气孔，铸件的质量控制。

教学要求：

熟悉流动性、缩孔、缩松的基本概念；掌握铸件主要缺陷的产生原因及防止方法。

重点：以“流动性”“收缩性”为重点，讲清浇不足、缩孔、变形及裂纹等的形成原因和预防措施。

难点：铸造内应力的产生及导致变形和裂纹，实际应用措施。

第二章 常用铸造合金的生产（2学时）

教学内容：

铸铁件的生产、铸钢件的生产。铸钢的工艺性能特点，机械性能特点。有色金属铝合金、铜合金铸件的生产工艺特点。

教学要求：

了解石墨化程度对铸铁组织与性能的影响及其分类，影响石墨化的因素，石墨形态不同对铸铁组织与性能的影响及其分类，常见4种铸铁的牌号与性能特点和应用范围。了解铸钢的类别、牌号和性能特点、应用。了解有色金属铝合金、铜合金铸件的生产工艺特点和应用。

重点：石墨化的概念，以及石墨化程度对铸铁组织和性能的影响。

难点：区分各种铸铁的特点，突出球墨铸铁的优点和应用范围。

第三章 砂型铸造（4学时）

教学内容：

手工造型方法下，砂型铸造的基本原理和工艺过程，手工造型方法的分类与特点，浇注位置与分型面的选择，铸造常用工艺参数，综合分析举例。

教学要求：

了解以手工造型方法下，砂型铸造工艺过程、手工造型方法的分类与应用特点。熟悉手工造型方法和浇注系统。了解机器造型原理、特点。熟悉铸造工艺图的绘制原理与方法，较熟练地运用浇注位置和分型面的选择原则、工艺参数的确定原则来分析实际问题。

重点：手工造型方法下，砂型铸造工艺过程；如何正确选择浇注位置和分型面。

难点：运用浇注位置和分型面的选择原则、工艺参数的确定原则分析实际问题。

第四章 砂型铸件的结构设计（2学时）

教学内容：

铸件结构与砂型铸造工艺的关系，铸件结构与合金铸造性能的关系。

教学要求：

掌握铸造工艺和合金铸造性能对铸件结构的要求。了解铸件结构与铸造方法的关系。

重点：以砂型铸造为例重点讲解铸件设计的结构工艺性。

难点：铸件结构应如何适应造型工艺及合金铸造性能的要求，在不影响铸件的功能情况下能保证质量、降低成本、提高劳动生产率。

第五章 特种铸造（4学时）

教学内容：

熔模铸造，金属型铸造，压力铸造，离心铸造，消失模铸造等铸造方法的工艺过程和适用范围特点等。

教学要求：

了解各种铸造方法的原理与特点和应用。对一些典型铸件比较合理的选择铸造方法，掌握制定铸造工艺方案的基本内容。

重点：各种特种铸造的基本原理、工艺过程。

难点：各种特种铸造的基本原理的描述、展示。

第三篇 金属塑性加工(6学时)

第一章 金属的塑性变形（2学时）

教学内容：

金属塑性变形的实质，塑性变形对金属组织和性能的影响，金属的可锻性。

教学要求：

熟悉金属塑性变形的实质。掌握金属塑性变形对金属组织和性能的影响。熟悉金属的可锻性。

重点：塑性变形的实质，冷变形强化、再结晶，锻造纤维组织。

难点：塑性变形的实质，冷变形强化。

第二章 锻造（2学时）

教学内容：

自由锻、模锻、胎模锻的方法、基本工序，工艺规程的制订，锻锻件的结构工艺性。

教学要求：

掌握自由锻造主要几种工序的定义和应用。了解模锻、胎模锻和自由锻之间的异同点、优缺点。了解模锻和胎模锻的生产过程、设备和锻件结构的工艺性要求。熟悉合理地确立锻造零件的结构工艺性。

重点：自由锻主要工序的选用原则及考虑自由锻的工艺特点进行合理的锻件结构设计的要点。

难点：制订锻件图，锻件设计的结构工艺，对不同的锻件选择合理的分模面。

第三章 板料冲压（2学时）

教学内容：

板料冲压的基本工序。板料冲压件的结构工艺性。

教学要求：

了解板料冲压的生产过程和适用范围。掌握对一些常用物件，如何选择板料冲压的一些基本工序。了解板料冲压件的结构工艺性。

重点：区分板料冲压的几种基本工序。

难点：板料冲压的分冲裁过程中凸凹模间隙对冲裁件断面质量影响。

第四篇 焊接(10学时)

第一章 电弧焊（4学时）

教学内容：

焊接电弧，焊接接头的组织与性能，焊接应力与变形，焊条电弧焊的焊接过程，埋弧焊的原理与过程特点，气体保护焊的原理与过程特点。

教学要求：

了解手工电孤焊电孤的产生、构造、极性及应用。掌握分析焊接接头的组织与性能，焊接应力与变形的原理方法，防止和减少焊接变形的措施。熟悉焊条的的组成与功用，焊条的分类、型号与牌号。理解埋弧焊、气体保护焊的原理与过程特点。了解焊条电弧焊、埋弧自动焊与气体保护焊之间的共同与区别。

重点：掌握电弧焊的基本原理、特点和应用。

难点：焊缝热影响区的组织与性能的关系，焊接应力与变形、裂纹分析，防止和减少焊接变形的措施。

第二章 其它常用焊接方法（2学时）

教学内容：

电阻焊，摩擦焊，钎焊，其它焊接方法。

教学要求：

了解电阻焊、摩擦焊和钎焊的基本原理及应用。

重点：电阻焊，摩擦焊，钎焊的原理与方法。

难点：各种焊接方法实际生产过程的理解。

第三章 常用金属材料的焊接（2学时）

教学内容：

金属材料的焊接性。碳钢、合金结构钢的焊接性能特点，铸铁的焊补，有色金属的焊接。

教学要求：

了解常用金属材料的焊接性能的估算方法及获得优质焊件的常用焊接方法。掌握碳钢、合金结构钢的焊接性能特点。理解铸铁的焊补，有色金属的焊接方法。

重点：碳钢、合金结构钢的焊接性能特点。

难点：低碳钢，中、高碳钢焊接特点的区分。

第四章 焊接结构设计（2学时）

教学内容：

焊接结构件材料的选择，焊接方法的选择，焊接接头工艺设计，焊接结构工艺设计举例。

教学要求：

了解焊接结构件材料的选择，焊件的结构工艺性。掌握对简单的焊接件能选择焊接方法，接头形式及确定焊缝的分布位置。

重点：焊接方法的选择，焊接接头工艺设计。

难点：对焊接结构进行优缺点分析。

第五篇 常用毛坯的制造与选择(2学时)

第一章 常用毛坯的制造与选择（2学时）

教学内容：

熟悉各类毛坯的特点和选择毛坯的原则，具有选择毛坯材料和制造方法的能力。

教学要求：

了解选择毛坯制造方法的原则。掌握典型机械零件毛坯制造方法。

重点：毛坯制造方法的选择。

难点：典型零部件毛坯的制造方法的综合比较。

三、课程教学环节的基本要求

课堂讲授：

本课程的实践性强，涉及面广、灵活性大，要求教师教学中应注意掌握基本概念在实际中的应用，及该课程与其它课程融会贯通的教学方法。

教学中应与生产实习、实验紧密结合，并运用视频录相、现场教学和外厂参观等方法丰富的扩展涉及学习内容。在理论与实际的结合中培养学生分析和解决实际工艺问题的能力。

采用启发式教学、鼓励学生自学、培养学生自学能力。贯彻少而精的原则，精选教学内容，精讲多练。建议采用多媒体的教学手段。

实践教学 (6学时)

序号	实验项目名称	项目学时	每组人数	内容提要	实验项目类型	实验项目要求
1	常用金属材料冲击韧性与金属材料金相实验	4	15	1、根据实验要求对常用金属材料冲击韧性实验，进行对比分析计算。 2、掌握基本的金相试样制备方法；通过实际操作、绘制金相试样，学会正确使用金相显微镜。	综合型	必修
2	砂型铸造	2	15	按实验要求，根据要制备的零件，完成砂型铸造的造型过程。	操作型	必修

作业方面：

每次课后均应布置一定数量的作业，以培养学生认识材料与分析常用机械零件毛坯成型方法的能力。习题的类型一般应包括结构分析题、概念题和应用题等。课外习题内容以结构综合分析题主，也可以布置有利于培养的分析能力和加强重要概念理解的思考题。

考试环节：

课程成绩采用百分制，由三部分组成：平时成绩（教学活动过程）占20%，实验成绩（技能成绩）占20%；期末考试成绩占60%。期末考试采取笔试、闭卷形式。

教学活动过程考核包括：考勤20%，回答问题20%，作业30%，自主学习20及其它10%。

四、本课程和其它课程的联系与分工

本课程的先修课为：《高等数学》、《理论力学》、《材料力学》、《工程图学》等课程，该课程是《机械制造技术基础》、《机械设计》、《毕业设计》、《金属切削原理》等课程的先修课程。

五、建议教材和教学参考书

建议使用教材：

邓文英，郭晓鹏等主编.《金属工艺学（上删）》（第六版）.北京：高等教育出版社.2017

教学参考书：

[1] 刘贯军，郭晓琴．《机械工程材料与成型技术》．北京：电子工业出版社，2013.

[2] 孙康宁，张景德主编.《现代工程材料成形与机械制造基础》.北京：高等教育出版社.2010.