机械工程材料ⅱ课程辅导教案

机械工程材料ⅱ课程辅导教案内容摘要：

晶粒破碎，形成亚结构， 位错密度增加 强度提高，塑性下降，造成 加工硬化，密度下降 冷拉、冷轧等 晶粒位向趋于一致，形成 形变织构 趋于各向异性 热变形 加工 自由锻、模锻、 热轧、热挤压等 焊合铸造组织中存在的气孔，缩松等缺陷 力学性能提高，密度提高 击碎铸造柱状晶粒、粗大枝晶及碳化物，偏析减少，晶粒细化 夹杂物沿变形方向伸长，形成流线组织，缓慢冷却可形成带状组织 趋于各向异性，沿流线方向力学性能提高 （ 2）紧密围绕本章的学习要求与重点， 结合有关密切联系生产实际的应用型习题，或直接与生产实践相联系来分析几种典型实例或压力加工零件的变形过程，进一步加深对加工硬化、再结晶温度，冷、热变形加工等基本概念的理解，防止“闭门造车”式的空想、主观臆断及死记硬背等。 （ 3）为了有效地培养和提高学生独立分析与解决实际问题的能力，要求学习者独立完成教师布置的作业与习题，提倡同宿舍、同小组之间相互切磋、相互讨论，对有关与生产实习密切联系的某些压力加工零件的加工等以求理解更深刻。 （ 4）在学习本章的过程中，应注意联系第一章“材料的结构”的有关知识来认识、理解、深 化本章的学习内容。 教学参考资料 主教材：《教程》 P57~78； 辅助教材：《指导》 P22~28，《指南》 P66~93； 参考教材： 1. P36~51， 2. P44~52， 3. P23~31， 4. P55~60， 5. P60~78， 6. P196~255。 课程进度与学时分配 167。 材料的力学行为与塑性变形 1h 167。 冷变形加工对材料组织与性能的影响 167。 冷变形加工的材料在加热 时组织与性能的变化 167。 热变形加工 167。 超塑性成形简介 2h 4 机械工程材料的强韧化 —— 钢的热处理与合金化原理 （共需 8h） 13 授课的重点与难点 本章授课的重点 本章主要在归纳、概括机械工程材料强韧化的基础上，重点讨论了钢铁材料强韧化的两条主要途径：一是对钢铁材料实施热处理，二是通过调整钢的化学成分，加入合金元素（亦即钢的合金化原理），以改善钢的性能。 钢铁材料热处理（包 括167。 ５ ２热处理原理，167。 ５ ３热处理工艺）系本章学习重点，而合金元素在钢中作用亦是下一章重点讨论的问题。 因此本章学习， 应充分把握与重视钢铁热处理原理与工艺（167。 5 －２，167。 ５－３）部分， 同时它亦是本课程学习的第二个重点，是学好本课程的关键所在。 钢铁热处理是通过加热、保温和冷却方式借以改变合金的组织与性能的一种工艺方法。 其基本内容包括热处理原理及热处理工艺两大方面． 钢铁热处理原理（167。 ５－２ ）是基础与理论指导，而热处理工艺（167。 5 －３）则是具体应用． 本章学习的难点及易混肴处 钢铁热处理原理是本章学习的难点。 “难”在何处。 “难”在对于“五大转变”所获得组织的形成条件，组织特征，以及性能特点掌握不好，往往感觉无所适从。 如何克服这一“难点”呢。 对于加热过程（奥氏体转变），首先必须明确其加热转变的理论依据是什么。 是铁碳相图，是变化了的铁碳相图。 加热温度范围的确定，就是依据变化了的铁碳合金相图。 对于冷却转变，必须明确 C曲线（对应过冷奥氏体等温冷却转变）、 CCT曲线（对应过冷奥氏体连续冷却转变）是其理论依据。 因此， C（ CCT）曲线的物理意义（含义）必须搞清，这也是最基本的知识。 C（ CCT）曲线的物理意义包含其上各条线的含义，以及各个区域所对应的组织。 C（ CCT）曲线上汇合了三大类型组织（珠光体型，马氏体型与贝氏体型）的形成条件，组织特征以及性能特点。 熟悉了 C（ CCT）曲线的物理意义，我们就可配合不同热处理条件下的冷却速度曲线，来分析所获得的组织，从而预测其性能。 还有一种类型的组织转变就是淬火钢的回火转变。 其前提条件就是首先经淬火获得马氏体，然后于不同回火温度进行回火，从而分别获得回火马氏体，回火托氏体，回火索氏体。 应注意的是索氏体与回火索氏体，马氏体与回火马氏体，托氏体与回火托氏体应 从其形成条件，组织形态特征及主要性能特点三方面严格区分开来。 基本要求 （ 1）熟悉工程材料常见的强化方式，了解其机理； （ 2）明确工程材料强韧化的基本途径； （ 3）牢固军握钢铁热处理的基本原理，并熟悉常见热处理工艺的工艺特点及适用范围等； （ 4）充分认识合金元素在钢中的作用（即钢的合金化原理）； （ 5）了解聚合物与陶瓷材料的强韧化特征。 基本概念 （ 1）淬透性、淬硬性与淬透层深度； （ 2）（上）临界冷却速度 VKC。 （ 3）奥氏体的本质晶粒度、起始晶粒度与实际晶粒度。 （ 4）奥 氏体，过冷奥氏体与残余奥氏体； （ 5）球化体与片状珠光体； （ 6）珠光体、索氏体与托氏体； （ 7）再结晶退火与重结晶退火； （ 8）回火脆性与二次硬化。 14 学习方法指导 如何掌握共析碳钢过冷奥氏体冷却转变曲线（即ＴＴＴ、 CCT 曲线）呢。 （ 1） 应牢记共析碳钢的“ C”、“Ｃ CT”曲线的物理意义（即“Ｃ”、“ CCT”曲线中各条特性线的含义，各个区域相应组织类别等）； （ 2） 会应用“Ｃ”、“ CCT”曲线分析不同冷速（不同热处理条件）下的组织特征，如图4 － 1 示． 图 41 共析碳钢于不同冷却条件下的组织 熟悉过冷奥氏体转变产物的形成条件、组织形态与性能特点，是掌握不同条件下所形成组织的关键 现将过冷奥氏体转变产物的形成、组织形态与性能特征归纳、整理于表 41 中，供学习者学习总结时参考。 图表记忆法的应用 （ 1）淬火钢回火时的转变特征以及回火种类、回火组织形态与性能特点等归纳于表 443 中，供学生比较、使用。 （ 2）热处理工艺种类繁多，特别是其加热温度范围及适用条件等易混淆，已归纳于《指导》表 4 ４中，望学生能互相比较、 对照，找出其异同点，特别注意该工艺运用于何类钢等。 表 41 过冷奥氏体等温冷却转变的类型、产物、性能及特征 15 表 4 – 2 淬火钢回火时的转变特征 16 表 4 – 3 回火组织及性能特点小结 概括记忆法的应用 钢铁热处理原理可以概括为“两大过程”，“五大转变”。 “两大过程” ，即指钢在加热时的奥氏体形成过程与过冷奥氏体在冷却时的转变过程。 “五大转变” ，意指奥氏体的形成、珠光体转变、马氏体转变与贝氏体转变。 钢铁热处理亦可概括为“五把火” ：退火、正火、淬火、回火与 表面强化热处理。 歌诀记忆法的应用 学好本章重点内容（钢铁热处理原理与工艺）的 关键在于是否熟练地掌握了钢的“Ｃ”、“ CCT”曲线， 为此应会默画、熟悉曲线图中各条线的含义及各个区域相应组织。 以下列出两个助记歌诀作为“引子”，以期达到抛砖引玉，希望学生能独立动脑，编出更多、更好的记忆歌诀。 “Ｃ曲线歌” 共析碳钢ｃ曲线，貌似双 C 字并行。 “Ｃ”上平直线 A1，奥氏存在稳定区； “Ｃ”下水平 MS 线，马氏转变开始域； 左“Ｃ”字示起始线，线左过冷奥氏区； 右“Ｃ”字示终止线，线右转变产物区 ； 两Ｃ之间过渡区，过奥、产物并行存。 “钢的热处理”歌诀助记 零件加工工艺中，钢热处理最关键； 五大转变五把“火”，过程转变把“火”点。 加热过程铁碳图，冷却过程两“Ｃ”线； 奥、珠、贝、马及回火，五大转变融贯通。 17 退正、淬、回及表面，还有 VK 及淬透； 结合两“Ｃ”辨组织，灵活运用重实践。 教学参考资料 主教材：《教程》 P79~141； 辅助教材：《指导》 P29~41，《指南》 P66~93； 参考教材： 1. P88~142， 2. P53~81， 3. P67~98， ~95， ~136。 课程进度与学时分配 167。 材料的强化与强韧化 167。 钢铁材料热处理原理 一、钢在加热时的转变 2h 167。 钢铁材料热处理原理 167。 钢铁材料热处理工艺 2h 167。 表面强化技术 167。 特种热处理技术 167。 钢的合金化原理与冶金质量 2h “钢铁材料热处理”部分讨论式课堂教学 2h 5 常用金属材料（共需 6h） 授课的重点与难点 本章授课的重点 金属材料包括工业用钢、铸铁与有色金属合金等，而工业用钢又可分为碳钢与合金钢，它们都是机械工程上应用广泛的金属材料，特别是工业用钢的应用最为广泛。 因此， 工业用钢一节作为本章乃至常用机械工程材料部分的一学习重点 ， 同时它亦是本课程教 学的第三个重点。 随着现代工程技术的发展，工业用钢特别是合金钢在金属材料 在工业用钢中，按用途分类是钢的最主要的分类方法， 它可分为结构钢、工具钢和特殊性能钢三大类，其中以用途最为广泛的结构钢为重点，其次为工具钢、特殊性能钢。 钢的种类、数量繁多，不可能也没有必要逐个都记住，因此学习的 重点要求在每类钢（按用途分类）中能熟练地掌握二、三个用途最为广泛的典型钢号。 应做到： （ 1）从典型牌号即能推断出其类别，并会分析其中碳与所含合金元素的含量及其所起的主要作用； （ 2）同时应明确该钢的主要性能特点，熟悉常用的热处理工艺特点、使用状态下的组织以及典型用途等。 在铸铁与有色金属合金中，由于铸铁件价格便宜、。