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项目一　金属的性能1

任务一　测定螺栓的强度和塑性1

【知识点】1

【能力点】2

一、任务分析2

二、任务实施2

1．拉伸试验3

2．强度和塑性的测定4

三、知识链接5

【小结】6

任务二　测定铸铁件的硬度6

【知识点】6

【能力点】6

一、任务分析6

二、任务实施6

1．布氏硬度7

2．洛氏硬度8

三、知识链接——维氏硬度9

【小结】10

任务三　测定锻模的冲击韧性10

【知识点】10

【能力点】10

一、任务分析11

二、任务实施11

1．一次摆锤冲击弯曲试验11

2．小能量多次冲击试验12

三、知识链接13

1．疲劳强度13

2．金属的物理性能14

3．金属的化学性能14

4．金属的工艺性能15

【小结】15

习题一16

项目二 金属材料的结构17

任务一　熟悉金属的实际晶体结构17

【知识点】17

【能力点】17

一、任务分析17

二、任务实施18

1．晶体结构的基本概念18

2．常见金属的晶格类型18

3．金属的实际晶体结构19

【小结】20

任务二　明确合金的相结构21

【知识点】21

【能力点】21

一、任务分析21

二、任务实施21

1．固溶体21

2．金属化合物22

3．混合物23

三、知识链接23

【小结】25

习题二25

项目三　铁碳合金相图26

任务一　绘制铜镍二元合金相图并进行分析26

【知识点】26

【能力点】26

一、任务分析26

二、任务实施26

1．二元合金相图的测定方法26

2．相图分析27

三、知识链接28

1．共晶相图28

2．具有共析转变的二元合金相图29

【小结】29

任务二　典型铁碳合金结晶过程分析30

【知识点】30

【能力点】30

一、任务分析30

二、任务实施30

1．铁碳合金相图的组成30

2．Fe-Fe3C相图中点和线的含义31

3．铁碳合金的分类32

4．典型铁碳合金的结晶过程32

【小结】35

任务三 分析碳对铁碳合金组织和性能的影响35

【知识点】35

【能力点】35

一、任务分析35

二、任务实施35

1．含碳量对钢组织的影响35

2．含碳量对钢性能的影响35

三、知识链接36

1．作为选用钢铁材料的依据36

2．制定热加工工艺的依据37

【小结】38

习题三38

项目四　碳素钢39

一、常存元素对钢性能的影响39

1．硅和锰的影响39

2．硫和磷的影响39

二、碳素钢的分类39

1．按钢的含碳量分类39

2．按钢的质量分类39

3．按钢的用途分类39

4．按冶炼时脱氧程度的不同分类40

任务一 选择制造发动机连杆的材料40

【知识点】40

【能力点】40

一、任务分析40

二、任务实施40

1．碳素结构钢40

2．铸造碳钢43

三、知识链接44

【小结】44

习题四45

项目五　钢的热处理46

任务一 分析钢在加热时的组织转变过程46

【知识点】46

【能力点】46

一、任务分析47

二、任务实施47

1．钢的临界温度47

2．钢在加热时的组织转变47

【小结】50

任务二 绘制过冷奥氏体等温转变图并进行分析50

【知识点】50

【能力点】50

一、任务分析50

二、任务实施50

1．过冷奥氏体等温转变图的绘制51

2．过冷奥氏体等温转变产物的组织和性能51

3．马氏体转变53

三、知识链接53

1．过冷奥氏体等温转变图的应用53

2．临界冷却速度54

【小结】55

任务三　退火与正火的选用55

【知识点】55

【能力点】55

一、任务分析55

二、任务实施55

1．退火55

2．正火56

3．退火和正火的选用原则58

【小结】58

任务四　对丝锥进行淬火处理58

【知识点】58

【能力点】58

一、任务分析58

二、任务实施59

1．淬火加热温度的选择59

2．淬火冷却介质59

3．常用淬火方法60

4．钢的淬透性和淬硬性61

三、知识链接62

1．氧化与脱碳62

2．过热和过烧63

3．变形与开裂63

4．硬度不足63

【小结】63

任务五　为车床主轴选择回火方法63

【知识点】63

【能力点】63

一、任务分析63

二、任务实施64

1．回火及其目的64

2．淬火钢在回火时组织与性能的变化64

3．回火的分类及应用65

三、知识链接66

1．深冷处理66

2．稳定化处理（时效）66

【小结】66

任务六 为汽车变速齿轮选取表面热处理方法67

【知识点】67

【能力点】67

一、任务分析67

二、任务实施67

1．表面淬火67

2．化学热处理69

三、知识链接——热处理新工艺简介71

1．流态层热处理71

2．形变热处理71

3．亚温淬火72

4．保护气氛热处理72

5．真空热处理72

【小结】72

习题五72

项目六　合金钢74

1．合金元素在钢中的主要作用74

2．合金钢的分类75

3．合金钢的牌号75

任务一　选择制造齿轮的材料76

【知识点】76

【能力点】76

一、任务分析76

二、任务实施77

1．低合金高强度结构钢77

2．合金渗碳钢77

3．合金调质钢78

4．合金弹簧钢79

5．滚动轴承钢80

【小结】81

任务二　选择制造麻花钻头的材料81

【知识点】81

【能力点】81

一、任务分析82

二、任务实施82

1．低合金刃具钢82

2．高速钢83

三、知识链接84

1．模具钢84

2．合金量具钢84

【小结】85

任务三　选择材料制造贮酸槽85

【知识点】85

【能力点】85

一、任务分析85

二、任务实施85

1．不锈钢85

2．耐热钢86

3．耐磨钢88

三、知识链接（金属的腐蚀及防腐蚀方法）88

1．金属的腐蚀88

2．金属防腐方法89

【小结】90

习题六90

项目七　铸铁91

1．铸铁的分类91

2．铸铁的石墨化91

任务一　选择灰铸铁制造机床床身92

【知识点】92

【能力点】92

一、任务分析92

二、任务实施92

1．灰铸铁的组织和性能93

2．灰铸铁的孕育处理93

3．灰铸铁的牌号及用途93

三、知识链接（灰铸铁的热处理）94

1．去应力退火94

2．石墨化的退火94

3．表面淬火94

【小结】95

任务二　选择材料制造内燃机曲轴95

【知识点】95

【能力点】95

一、任务分析95

二、任务实施95

1．球墨铸铁95

2．可锻铸铁97

三、知识链接98

1．蠕墨铸铁98

2．新型合金铸铁99

【小结】100

任务三　鉴别钢铁材料100

【知识点】100

【能力点】100

一、任务分析101

二、任务实施101

1．火花鉴别的原理及火花组成101

2．常用材料的火花特征102

3．火花鉴别的操作方法及注意事项103

三、知识链接（钢铁的断口鉴别）103

1．断口鉴别方法103

2．常用钢铁材料的断口特征103

【小结】104

习题七104

项目八　有色金属105

任务一　选择材料制造汽车发动机散热器105

【知识点】105

【能力点】105

一、任务分析105

二、任务实施106

1．黄铜106

2．青铜107

三、知识链接109

【小结】109

任务二　选择铝合金制造内燃机活塞109

【知识点】109

【能力点】110

一、任务分析110

二、任务实施110

1．常用铸造铝合金110

2．常用变形铝合金111

三、知识链接112

1．纯铝112

2．铝合金的热处理112

【小结】114

任务三　选择材料制造车床主轴轴承114

【知识点】114

【能力点】114

一、任务分析114

二、任务实施114

1．轴承合金的性能要求114

2．轴承合金的组织特点115

3．常用轴承合金115

三、知识链接116

1．铜基轴承合金116

2．铝基轴承合金117

【小结】117

习题八118

项目九　非金属材料119

任务一　明确高分子材料的特点及应用119

【知识点】119

【能力点】119

一、任务分析119

二、任务实施119

1．高分子材料的概念119

2．常用的高分子材料119

三、知识链接122

1．塑料的成型加工122

2．胶黏剂123

【小结】124

任务二 了解陶瓷材料与复合材料的特点及应用124

【知识点】124

【能力点】125

一、任务分析125

二、任务实施125

1．陶瓷125

2．复合材料126

三、知识链接——新材料简介128

1．超导材料128

2．智能材料129

3．纳米材料129

【小结】129

习题九130

项目十　铸造成形131

1．铸造成型特点131

2．铸造成形方法分类131

任务一　砂型铸造过程简介132

【知识点】132

【能力点】132

一、任务分析132

二、任务实施132

1．造型材料、造型工具及砂型组成132

2．造型方法133

3．造心137

4．浇注系统138

5．熔炼138

6．合型、浇注、落砂、清理和检验138

【小结】139

任务二　金属铸造性能的分析140

【知识点】140

【能力点】140

一、任务分析140

二、任务实施140

1．流动性140

2．收缩性141

三、知识链接143

1．金属型铸造143

2．压力铸造143

3．离心铸造144

4．熔模铸造144

【小结】145

习题十145

项目十一　锻压成形146

任务一　金属锻压加工基础知识147

【知识点】147

【能力点】147

一、任务分析147

二、任务实施147

1．金属的塑性变形147

2．回复与再结晶148

3．冷加工与热加工的界限149

三、知识链接150

1．锻造流线150

2．锻造比150

3．影响金属可锻性的因素150

【小结】151

任务二　金属锻压工艺151

【知识点】151

【能力点】151

一、任务分析151

1．加热目的151

2．锻造温度范围152

二、任务实施152

1．自由锻152

2．模锻154

3．胎模锻155

4．其他锻造成形方法155

5．冷却、检验与热处理156

三、知识链接156

1．冲压成形概述156

2．冲压的基本工序157

3．冲压工艺举例159

【小结】159

习题十一160

项目十二　焊接成形161

1．焊接的分类161

2．焊接的特点161

任务一　焊条电弧焊工艺162

【知识点】162

【能力点】162

一、任务分析162

二、任务实施162

1．弧焊电源162

2．焊条电弧焊的工具163

3．焊条164

4．焊条电弧焊工艺165

【小结】167

任务二　气焊与气割工艺167

【知识点】167

【能力点】167

一、任务分析167

1．氧气瓶168

2．乙炔气瓶168

3．减压器168

4．回火防止器168

5．焊炬168

6．割炬168

二、任务实施169

1．气焊工艺169

2．气割工艺170

三、知识链接171

1．埋弧焊171

2．气体保护电弧焊172

3．等离子弧焊173

4．电阻焊（接触焊）173

5．电渣焊174

6．钎焊174

【小结】175

任务三　常用金属材料的焊接175

【知识点】175

【能力点】175

一、任务分析175

二、任务实施176

1．金属材料焊接接头组织与性能176

2．常用金属材料的焊接177

【小结】178

习题十二178

项目十三　金属切削加工基础179

任务一　掌握有关切削加工的基本概念179

【知识点】179

【能力点】179

一、任务分析179

二、任务实施180

1．切削运动180

2．切削用量180

3．切削刀具181

三、知识链接181

【小结】182

任务二　车削加工简介182

【知识点】182

【能力点】182

一、任务分析182

二、任务实施182

1．车外圆182

2．车端面184

3．车槽与车断184

4．车台阶185

5．车圆锥185

6．车成形回转面187

7．车孔187

8．车螺纹187

【小结】188

任务三　钻削及镗削加工简介188

【知识点】188

【能力点】188

一、任务分析188

二、任务实施188

1．钻削加工188

2．镗削加工189

【小结】190

任务四 刨削加工、插削加工、铣削加工及磨削加工简介190

【知识点】190

【能力点】191

一、任务分析191

二、任务实施191

1．刨削加工191

2．插削加工192

3．铣削加工192

4．磨削加工195

【小结】197

任务五 圆柱齿轮齿形加工方法及精密加工和特种加工简介197

【知识点】197

【能力点】197

一、任务分析197

二、任务实施198

1．圆柱齿轮齿形加工198

2．齿轮齿形精加工199

三、知识链接200

1．精密加工方法简介200

2．特种加工方法简介203

【小结】206

任务六　数控加工简介207

【知识点】207

【能力点】207

一、任务分析207

二、任务实施207

1．数控机床加工零件的基本原理207

2．数控机床的组成207

3．数控机床的分类209

4．数控加工的工艺特点及应用210

【小结】210

习题十三210

项目十四　切削加工工艺过程制定212

1．生产过程和工艺过程212

2．切削加工工艺过程的组成212

3．生产类型及其工艺特征213

任务一　零件加工工艺过程的制定214

【知识点】214

【能力点】214

一、任务分析214

1．安装方式214

2．基准的种类215

3．定位基准的选择217

二、任务实施218

1．制定零件切削加工工艺过程所遵循的原则218

2．零件切削加工工艺阶段的划分218

3．零件加工辅助工序的安排219

4．零件切削加工工艺过程举例219

【小结】220

习题十四220

项目十五　机械装配基础知识221

1．机械装配概述221

2．机械装配工作的基本内容222

任务一　机械装配工艺规程的制定223

【知识点】223

【能力点】223

一、任务分析223

1．互换法223

2．选配法223

3．修配法224

4．调整法224

二、任务实施224

1．制定机械装配工艺规程的基本原则及原始资料224

2．制定机械装配工艺规程的步骤225

【小结】227

习题十五227

项目十六　综合练习228

任务一　金相显微镜的使用以及金相试样的制备228

【知识点】228

【能力点】228

一、任务分析228

二、任务实施228

1．金相显微镜228

2．金相试样的制备230

任务二　铁碳合金平衡组织的显微观察与分析231

【知识点】231

【能力点】231

一、任务分析231

二、任务实施232

1．实验设备及试样232

2．铁碳合金的平衡组织232

3．碳铁合金室温基本组织组成物的显微组织特征232

任务三　分析热处理对碳钢力学性能的影响234

【知识点】234

【能力点】235

一、任务分析235

二、任务实施235

1．实验器材与试样235

2．实验方法和步骤235

3．实验注意事项236

4．实验报告236

任务四 用热分析法测绘Pb-Sn二元合金状态图237

【知识点】237

【能力点】237

一、任务分析237

二、任务实施237

1．实验设备与材料237

2．实验步骤237

3．实验报告要求238

任务五　明确选材的一般原则与方法238

【知识点】238

【能力点】238

一、任务分析238

二、任务实施238

1．材料的实用性能238

2．材料的工艺性能240

3．材料的经济性240

任务六　齿轮类零件的选材分析241

【知识点】241

【能力点】241

一、任务分析241

二、任务实施241

1．工作条件与主要失效形式241

2．主要性能要求242

3．齿轮零件的选材242

4．典型的齿轮选材分析242

习题十六243

附录244

附表1　压痕直径与布氏硬度对照表244

附表2　黑色金属硬度及强度换算表245

附表3　常用钢的临界点246

参考文献247