生物工艺学教案及讲稿1.2.3.4 [1500字]

第一篇：生物工艺学教案及讲稿1.2.3.4 [1500字]

第1讲 绪论

教学内容：1.绪论 §1-1 生物技术的定义和性质

§1-2 生物技术的发展及应用概况

§1-3 生物技术的发展趋势

目的要求：1.掌握生物工艺学的定义，特点，生物技术概念的范畴

教学重点和难点：

1、生物技术的定义，内涵

教学方法：课堂讲授为主，自学结合 内容提要及课时分配：

1、生物技术的定义和性质（20′）

作业：

1.由国际经济与发展组织（iecdo）提出的有关生物技术的定义有何特点？

2.教材中把生物技术的发展分为四个时期，它们各有哪些主要代表性技术和产品？

主讲教师： 授课班级： 授课日期： 2010.9.7

导入新课：

介绍生物工艺学的内涵，教材包括得主要内容，重点要学习的章节和内容，强调学习生物工艺学的重要意义。

绪 论

1.1 生物技术的定义

⑴ 1919年匈牙利艾里基提出：“凡是以生物机体为原料，无论其用何种生产方法进行产品生产的生物技术”都属于生物技术；

⑵ 20世纪70年代末，80年代初提出的定义倾向于：必须采用基因工程等一类具有现代生物技术内涵或以分子生物学为基础的技术；

⑶ 国际经济合作与发展组织（iecdo）在1982年提出定义：应用自然科学和工程学的原理，依靠生物作用剂的作用，将物料进行加工以提供产品或用以为社会服务的技术；

在国际经济合作与发展组织（iecdo）提出生物技术定义的特点： 生物作用剂：指从活的或死的微生物、动物或植物的机体、组织、细胞、体液以致分泌物以及上组分中提取出来的生物催化剂——酶或其他生物活性物质； 提供的产品：可以是工业、农业、医药、食品等产品； 被作用的物料：可以是有关的生物机体或其中的有关器官，如细胞、体液以及极少量必须的无机物质； 应用的自然科学：可以是生物学、化学、物理学等以及相关的分支学科，交叉学科； 应用的工程学：可以是化学工程、机械工程、电气工程、电子工程；

1.2 生物技术的发展及应用概况

生物技术的发展分为四个时期：经验生物技术时期；近代生物技术的形成和发展时期；近代生物技术的全盛时期，现代生物技术的建立和发展时期；

1.2.1 经验生物技术时期（人类出现到19世纪中期）

生物技术的发展和利用可以追溯到1000多年（甚至4000多年）以前如酒类的酿造，豆粮轮作的方法等，主要产品有果酒、酸奶、啤酒、大豆酿酱油，多种植物配制剂——麻沸散等。

经验生物技术时期的技术为其后生物技术相关理论的建立创造了条件。

1.2.2近代生物技术建立时期（19世纪中期至20世纪40年代）

这一时期的诞生是与显微镜的诞生和微生物的发展以及微生物学的问世密切相关的。20世纪初，人们发现某些梭菌能够引起丙酮、丁醇的发酵，随之引发了一系列初级代谢产物的 生产。这一时期是人类有意识地利用某些微生物进行生产的时期，这一时期的发酵产物的特点：都属于微生物形成的初级代谢产物，发酵以厌氧发酵居多，发酵产品主要为某些有机溶剂。

这一时期进行大规模生产的发酵产品有乳酸、酒精、面包酵母、柠檬酸和蛋白酶等。

1.2.3近代生物技术全盛时期（20世纪40年代至20世纪70年代末）

1929年flemming发现了青霉素，从此生产技术产品中增加一大类新的产品——抗生素。第二次世界大战促进许多科学家和工程师齐心协力，攻克许多难关，实现了青霉素的工业化生产。20世纪40年代，抗生素工业成为生物发酵工业技术的支柱产业。

这一时期生物技术的发展主要成就有：青霉素的发现及其开发概况、酶反应过程和生物转化的过程的开发概况等，为基因工程的建立和新的生物技术时期的来临创造条件。区分初级代谢产物和次级代谢产物

初级代谢产物：指微生物处于对数生长期所形成的产物，主要是与细胞生长有关的产物，如氨基酸、核酸、蛋白质、碳水化合物以及能量代谢有关的副产品，如乙醇、丙酮、丁醇等。

次级代谢产物：次生代谢物的产生与产生这种产物的微生物本身的生长和生命活动并不是密切相关的，它们一般产生于微生物生长的稳定期，他们的结构往往非常复杂。

1.2.4 现代生物技术建立和发展时期（20世纪70年代末开始）

现代生物技术时期是以分子生物学的理论为先导，基因工程的技术开始能作为生物技术新产品的一种开发手段或关键技术后算起的。80年代以来，随着重组dna技术的发展，人们可以按人类社会的需要，定向培养出有用的菌株，这为发酵工程技术引入了遗传工程的技术，使生物技术进入了一个新的阶段。

基因工程的应用首先集中于许多多肽或蛋白质的生化药物中，如胰岛素、干扰素等。这一时期生物技术的发展主要有：单克隆抗体的发展和应用；动、植物细胞培养技术的应用；杂交技术在动植物生产中的应用；转基因植物和动物的研究和开发，克隆动物的发展及取得的成就等方面。

1.3 生物技术的发展趋势

1.3.1.深入开展人类后基因组学的研究，逐步掌握人类生、老、病、死的自然规律

有关后基因组学的研究概括讲就是：首先要将完成图的碱基对序列中所有的基因识别出来，其次要鉴别每一个基因的生物化学结构和性质，最后要搞清所有基因与人类生、老、病、死的关系。

后基因组学的研究主要包括：结构基因组学、功能基因组学、蛋白质组学。

1.3.2.逐步深入的开展基因诊断和基因治疗研究

基因诊断是通过基因工程的手段对生物体的基因组dna片段及其转录产物进行定性和定量分析；

基因治疗是以正常基因通过病毒载体原位转入病人体内以取代原来缺陷或病变的基因，也可以是使原来丧失表达能力或使原来丧失表达能力或使机体产生免疫基因已达到抗肿瘤、抗病毒的目的。

1.3.3 加强各种生物技术新药物的研究开发

加强对重组激素、重组细胞因子、从足溶血栓物质、治疗性抗体的研究开发。

1.3.4.人类干细胞培养或胚胎工程的发展

人类干细胞可分为两类：全能性干细胞和多能性干细胞；前者能发育成完整的个体，后者只能发育成人体某一脏器或组织，如肝脏、肾脏、心脏或骨胳、皮肤、肌肉等。人类胚胎干细胞来自早期胚胎，这些全能型干细胞后来发育成多能性干细胞。

1.3.5 转基因动物的发展，克隆动物的发展成就

转基因动物是通过基因工程手段获得在基因中整合了外源基因的动物。克隆动物是指通过无性繁殖的手段复制而诞生的动物，其外形和生理性状均与其供体细胞相同的动物。

1.3.6 加速对人类功能基因的研究开发

由于功能基因对人类的健康以及药物研究开发的关系密切，因此各国科学家相互争先把已知的功能基因进行相当深入的研究以获得发明专利权。

1.3.7 基因农作物为农作物方面的发展前景

转基因农作的重点发展方向是：抗虫害的转基因农作物；寻找新的抗病毒基因并将其转入一些重要农作物中；抗干旱、抗盐碱、抗重金属、抗水涝、抗寒冻等的转基因农作物；

1.3.8 加强与环境保护学科的合作研究

主要集中在对环境污染的生物治理。

1.3.9 积极开展海洋生物技术的研究

1.3.10 大力发展与生物技术相关的工程技术学科的研究

小结：内容包括三个部分：生物技术的定义和性质；生物技术的发展及应用概况；生物技术的发展趋势。重点掌握生物技术的定义质；生物技术的发展的四个时期及代表产品和技术，了解生物技术的发展趋势。

第二讲 菌种的来源

教学内容：2-1 菌种的来源

§2-1-1 微生物的特点

§2-1-2 常见的工业微生物及作用

的原理和发展；

§2-1-3 典型微生物新种分离筛选过程 §2-1-4 微生物选择性分离的原理和发展 目的要求：1.掌握典型微生物新种分离筛选过程，微生物选择性分离教学重点和难点：

1、典型微生物新种分离筛选过程 教学方法：课堂讲授为主，自学结合 内容提要及课时分配：

1、微生物的特点（5′）

作业：

1.微生物选择性分离的方法及原理？

2010.9.9

2.2.1

2.1.1 主讲教师： 授课班级：生物08班 导入新课：课堂提问：初级代谢产物、次级代谢产物。生物反应过程原理篇 菌种选育 菌种的来源： 微生物的特点

授课日期：

微生物的资源非常丰富，广泛分布于土壤，水和空气中，尤其土壤中最多。

有的微生物从自然界中分离出来就能被利用，有的需要对分离到的微生菌种进行人工诱变，得到突变株才能被利用。

微生物的特点是：种类多，分布广；生长迅速，繁殖速度快；代谢能力强；适应性强，容易培养。

2.1.2 常见的工业微生物

⑴ 细菌

工业常用细菌有：枯草芽孢杆菌，醋酸杆菌，棒状杆菌，端杆菌等；

用途：用于生产淀粉酶，乳酸，氨基酸和肌苷等。

⑵ 酵母菌

工业常用酵母菌有：啤酒酵母，假丝酵母，类酵母等。

用途：酿酒，制造面包，生产脂肪酶以及生产可食用，药用和饲料用酵母菌蛋白等。⑶ 霉菌

工业常用霉菌有：藻状菌纲的根霉，毛霉，犁头霉，子囊霉纲的红曲霉，半知菌类的曲霉，青霉等。

用途：多种酶制剂，抗生素，有机酸及辎体激素等。

⑷ 放线菌

工业常用放线菌有：链霉菌属，小单孢菌属和诺长菌属等。

用途：产生抗生素，微生物中发现的抗生素，有60%来自放线菌。

⑸ 担子菌

通常所说的菇类微生物。

用途：多糖，橡胶物质和抗癌药物的开发。

⑹ 藻类

自然界分布极广的一类自养微生物。

人类保健食品和饲料，（螺旋藻）环境治理，产生能源。

2.1.3 典型的微生物新种分离筛选过程

分离微生物新种的具体过程大体可分为采样、增殖、纯化和性能测定

2.2.4 微生物选择性分离的原理和发展

在过去的半个世纪里曾筛选出许多产生新的有用的刺激代谢产物的菌种，这些菌种多半是利用经验式的筛选方法获得的。大多数的抗生素均由放线菌纲产生。

下面介绍以放线菌为主的分离方法原理的发展。

选择性分离方法大致分为五个步骤：①含微生物材料的选择；②材料的预处理；③所需菌种的分离；④菌种的培养；⑤菌种的选择和纯化。以上任何一个阶段都可以引入选择压力。⑴ 微生物材料的选择

在选择菌种来源时，存在以下一些标准：

① 对于天然材料，如土壤的选择，来源越是广泛的样品，含有目的微生物的可能性就越大，越有可能获得新的菌种；

②可寻找已适应相当苛刻的环境压力的微生物类群；

③在酸性土壤圈的放线菌类群与紧接下层的中性圈的放线菌类群有很大的不同；

④自然环境的菌群可因为人类活动而改变；

⑤更新的生态环境有待于进一步开发。

⑵ 材料的预处理

为了提高菌种的分离效果，人们设计了各种处理材料的方法，有物理方法、化学方法和生物方法。

为提高菌种的分离效果，设计各种与处理方法。

物理方法：加热，过路，离心，沉淀池中搅拌。

化学方法：加几丁质或碳酸钙提高ph。

诱饵法：花粉，蛇皮，人的头发，涂石蜡的棒。

⑶ 所需菌种的分离

所需菌种的分离效率取决于分离培养基的养分、ph和加入的选择性抑制剂。一般凭经验而不是绝对的选择。

培养基养分：几丁质（用来分离土壤或水中的放线菌），淀粉——罗素（和几丁质相类同），m3群脂(阻滞链霉素的生长，容易分离到其他霉菌)。

ph值：

(1)6.7

(2)4.(3)6.素。

——7.5之间（大多数放线菌，嗜中型）——5.0（嗜酸性）——6.8（嗜碱性)选择抑制剂：抗细菌抗生素，抗真菌抗生素；分离培养基中加入抗生⑷ 菌种的培养 温度，时间两方面主要变量为时间。放线菌平板通常在25-30℃； 嗜热菌通常在45-55℃； 在此三者中可加入时间变量。

嗜冷菌通常在4-10℃；

分离嗜温菌如链霉菌和小单胞菌一般培养7~14天；嗜热菌如高温放线菌只需1~2天。有时培养时间短会漏掉一些新的和不寻常的菌种，因此有人在30℃和40℃将培养时间延长1个月，结果分离出一些不寻常的种属。

⑸ 菌落的选择

分离步骤中最容易受挫折和最耗时间的阶段，菌落的选择有三种方法：

(1)显微镜观察分离 不易区分同一属的不同种。

(2)铺菌法 会使所需菌落污染，并且只能美平板一种试验菌。

(3)复印平板法 对不长孢子的链霉菌则不能使用，也不适用于游动细菌的筛选。采用怎样的选择菌落方式取决于筛选的最终目的。

小结：内容包括两个部分： 工业常用微生物的种类及用途；微生物选择分离的原理、步骤和发展的方法。

第三讲 菌种的来源

教学内容：2-1 菌种的来源

§2-1-4 重要工业微生物的分离

变育

§2-1-1 自然选育 §2-1-2 诱变育种 §2-1-3 抗噬菌体菌株的选育 目的要求：1.掌握工业微生物的分离方法，菌种选育的自然选育和诱种法 教学重点和难点：

1、工业微生物的分离方法

教学方法：课堂讲授为主，自学结合 内容提要及课时分配：

1、重要工业微生物的分离（30′）

作业：

1.简述诱变育种的一般步骤？

主讲教师： 授课班级：生物08班 授课日期：2010.9.14 导入新课：提问微生物选择选性分离的相关内容

2.2.3 重要工业微生物的分离

筛选具有潜在工业应用价值的微生物的第一个阶段是分离，分离是指获得纯的或混合的培养物。接着筛选出那些能产生所需产物或具有某种生化反应的菌种。

在筛选所需菌种时宜考虑：（1）菌的营养特性；（2）菌的生长温度，应选择温度高于40℃的菌种；(3)菌对所采用的设备和生产过程的适应性；（4）菌的稳定性；（5）菌的产物的率；（6）容易从培养液中回收产物；

理想的分离步骤是从土壤环境开始的，土壤中富于各种分离的菌。设计的分离步骤应有利于具有工业重要特征的菌的生长。

2.2.3.1 施加选择压力的分离方法

⑴ 富集液体培养

只能增加混合菌群中所需菌株数量的一种技术。

方法的原理是：给混合菌群提供一些有利于所需菌种生长或不利于其他菌型生长的条件。供给特殊基质或加入某些抑制剂。

液体培养（分批富集，连续富集）

⑵ 固体培养基的使用

常用于分离某些酶产生菌，其选择培养基中常含有所需的基质，以便促进酶产生菌的生长。

2.2.3.2 随机分离方法

有些微生物的产物对产生菌的筛选没有任何选择性优势，可以用采用随机分离法获得所需菌种。

随机分离法发展了一些快速筛选方法和归纳出高产培养基成分的选择性准则如下： ⑴ 制备一系列培养基，其中有各种类型的养分成为生长限制因素；

⑵ 使用一聚合或复合形式的生长限制养分；

⑶ 避免使用容易同化的碳；

⑷ 确定含有所需的辅因子，⑸ 加入缓冲液以减少ph变化。

例如：抗生素产生菌的筛选；药理活性化合物的筛选；生长因子产生菌的筛选；多糖产生菌的筛选。

2.3菌种选育

目前菌种选育常采用自然选育和诱变育种等方法，随着微生物学、生化遗传学的发展出现了转化、转导、接合、原生质体融合、代谢调控和基因工程较为定向的方法。

经典育种：自然选育和诱变育种。菌种选育常采用。

定向育种：转化，转导，接合，原生质体融合，代谢调控，基因工程。

2.3.1 自然选育

生产中，不经过人工处理，利用菌种的自然突变而进行菌种筛选的过程叫自然选育。一般认为引起自然突变的原因有两个：多因素低剂量的诱变效应和互变异构效应。

自然突变有两种情况： 菌种衰退，对生产无利的突变，对生产有利的突变的。

自然选育优缺点： 优点：是简单易行；

缺点：效率低、进展慢。

2.3.2 诱变育种

2.3.2.1 诱变育种的基本原理

变育种的理论基础是基因突变。

突变是指由于染色体和基因本身的变化而产生的遗传性状的变异。

诱发突变是指用各种物理、化学因素人工诱发的基因突变。其中诱发突变的变异幅度大大高于自然突变。

诱变因素的种类很多，有物理的、化学的和生物的三大类。

2.3.2.2 诱变育种的一般步骤

诱变育种的整个流程包括：诱变和筛选两个部分。

诱发所形成的突变与菌种本身的遗传背景、诱变剂种类及剂量的选择和合理使用方法均有密切的关系。

2.3.2.3 诱变育种工作中应该注意的几个问题

⑴ 选择好出发菌种

⑵ 复合诱变因素的使用

⑶ 剂量的选择

⑷ 变异菌株的筛选

⑸ 高产菌株的获得需要筛选条件的配合 2.3.2.4 几种物理、化学诱变剂的使用方法

紫外线、快中子、氮芥、亚硝酸、航天育种

2.3.3 抗噬菌体菌株的选育

2.3.3.1 噬菌体的分布

凡有寄主细胞的地方，一般容易找到相应的噬菌体。

2.3.3.2 抗噬菌体菌株的选育

性的区别试验。

2.3.3.积累，甚至下降

细菌的抗性是基因突变的结果 ⑴ 抗噬菌体菌株选育的几种方法 根据基因突变规律，可采用自然突变和诱发突变等。⑵ 抗噬菌体菌株的特性试验 抗噬菌体性状的稳定性试验；抗性菌株的产量试验；真正抗性和溶源噬菌体的防治 噬菌体感染会出现畸形菌丝，菌体迅速消失，ph上升，发酵产物停止

等现象。

对于噬菌体的防治要做到以下几点：

⑴ 正确判断；

⑵ 普及有关噬菌体的知识；

⑶ 选育抗噬菌体菌株；

⑷ 消灭噬菌体；

⑸ 收集和保存噬菌体。

小结：内容包括两个部分：菌种的来源——重要工业微生物的分离；菌种的选育。重点掌握菌种来源——重要工业微生物的分离（施加选择压力分离法、随机分离法）。菌种自然选育和诱变育种的原理、方法及基本步骤。了解抗噬菌株的选育过程及注意事项。

第四讲 菌种的来源

教学内容：2-2 菌种选育

重

§2-2-4 杂交育种 §2-2-5 原生质体融合技术 §2-2-6 dna重组技术 目的要求：1.了解菌种选育的方法：杂交育种、原生质体融合、dna组技术等方法的原理

教学重点和难点：

1、杂交育种

教学方法：课堂讲授为主，自学结合 内容提要及课时分配：

1、杂交育种（50′）

作业：微生物菌种选育的方法及特点。

主讲教师： 授课班级：生物08班 授课日期：2010.9.16 导入新课：

生物反应过程原理篇

2.3.4杂交育种

杂交育种是指将两个基因因不同的菌株经吻合（或接合）是遗传物质重新组合，从中分离和筛选具有新性状的菌株。

杂交育种的目的在于：（1）通过杂交使不同菌株的遗传物质进行交换和重新组合，从而改变原有菌株的遗传物质基础，获得重组体;（2）可以通过杂交把不同菌株的优良性能集中于重组体中，克服长期用诱导剂处理造成的菌株的生活能力下降等缺陷；（3）通过杂交，可以扩大变异范围，改变产品的质量和产量，甚至出现新品种；（4）分析杂交结果，可以总结

遗传物质的转移和传递规律，促进遗传学理论的发展。

微生物杂交育种所使用的配对菌株称为直接亲本。直接亲本菌株应带有适应的遗传标记。

常用的遗传标记有颜色、营养要求和抗药性等。

营养标记菌株是最长用的遗传标记之一。

2.3.4.1细菌的杂交

细菌的接触是导致基因重组的必要条件。

细菌杂交可以通过f因子转移、转化和转导等发生重组，但育种获得成功的报道不多。受体细胞接受供体细胞内抽提得dna而进行的基因重组称转化。

通过噬菌体载体，dna从一个细胞转移到另一个细胞而进行的基因重组称转导。

细胞结合融合之后重组，质粒介导的结合作用称f因子转移。雄体（供体）部分遗传物质转移到雌体受体细胞中。

质粒自我控制转移的过程称为接合。

在e.coli中接合性质粒家族称为f因子（f为致育因子）

例 a-b+lac-smrt1s + a+b-lac+smst1r

+b+lac+smt1r

2.3.4.2 放线菌杂交育种

2.3.4.2.1原理

放线菌只有一条环状染色体。大体有四种遗传体系：

（1）异核现象，异核体：同一条军衔活细胞中含有不同基因型的细胞核。

（2）接合现象

相同细胞质里不同基因型细胞核在双方增殖过程中发生部分染色体的转移或遗传信息的交换。接合现象导致部分合子的形成。

（3）异核系的形成 部分合子形成后，接着就产生杂核的无性繁殖系（经一次单交换形成）即异核染色体组。

（4）重组体的形成 异核系不稳定，在菌落生长过程中，二体区的不同位置发生交换后，能产生重组体细孢子，能长出各类型的分离子。

2.3.4.2.2放线菌杂交技术

现常用的放线菌杂交方法主要有三种：混合培养法、平板杂交法和玻璃纸转移法。

2.3.4.2.3.4.3.体细胞的重组。

霉菌的杂交育种 准性生殖过程 准性生殖：指真菌中部通过有性生殖的基因重组过程。准性生殖的整个过程包括三个阶段：异核体的形成；二倍体的形成；（1）异核体的形成 异核体（2）杂合双倍体的形成（3）体细胞重组 染色体交换 染色体单倍化

2.3.4.3.2霉菌杂交技术

（1）选择直接亲本；

（2）异核系的形成；

（3）双倍体的检出；

（4）分离子的检出；

2.3.5 原生质体融合技术

原生质融合：将两个亲体细胞作用释放原生质体，在使其在高渗条件下混合在peg作用下细胞融合，使两亲本基因组发生重组。

2.3.5.1原生质融合的优越性：

优点：① 去除细胞壁的障碍；② 增加重组亲本的种类的数目；③ 增加重组的频率 ④ 配合其他方法集中优良性状； ⑤ 可以通过钝化亲株，提高筛选效率。

2.5.2原生质体融合的一般步骤

亲株ⅰ→原生质体ⅰ

两者融合（peg处理）→融合子

亲株ⅱ→原生质体ⅱ

2.3.5.3原生质体融合技术在微生物育种中的应用

原生质体融合方法：peg助融、电诱导、脂质体为媒介的融合。

2.3.6dna重组技术

dna重组技术：按人的意志，将某一生物的遗传信息在体外经人工与载体相接，构成重组dna分子，后转入另一生物体细胞中得以表达和遗传。

2.3.6.2工程菌的稳定性问题

2.3.6.2.1工程菌不稳定性表现

工程菌不稳定实际包括：质粒不稳定以及表达产物不稳定两个方面。

兰州交通大学化学与生物工程学院 生物工艺学教案及讲稿

2.3.6.2.2解决工程均不稳定性的对策

工程菌稳定与否，与重组质粒本身的分子组成、宿主细胞生理和遗传性以及环境条件等因素有关。

常采用以下措施降低或防治工程菌的不稳定性:

（1）组建合适载体

（2）选择合适宿主

（3）施加选择压力

（4）控制基因过量表达

（5）控制培养条件

（6）质粒构建时，插入一段能改良宿主细胞省长速率的特殊dna 片段。

（7）质粒不应有可转移因子

（8）精减质粒dna

（9）固定化重组菌

小结：内容为菌种选育的方法：杂交育种；原生质体融合技术，dna重组技术。重点掌握杂交育种；原生质体融合技术，dna重组技术的原理、特点、基本步骤及注意事项。了解杂交育种；原生质体融合技术，dna重组技术在菌种选育中的应用

任课教师：

第 16 页 2010-2011学年第一学期

第二篇：生物工艺学教案及讲稿1.2.3.4

第1讲

绪论

教学内容：1.绪论

§1-1 生物技术的定义和性质 §1-2 生物技术的发展及应用概况 §1-3 生物技术的发展趋势

目的要求：1.掌握生物工艺学的定义，特点，生物技术概念的范畴

2.了解生物技术的发展及应用概况

3.了解生物技术在各个领域的应用及发展趋势

教学重点和难点：

1、生物技术的定义，内涵

2、生物技术的发展及应用概况

教学方法：课堂讲授为主，自学结合

内容提要及课时分配：

1、生物技术的定义和性质（20′）

2、生物技术的发展及应用概况（60′）

3、生物技术的发展趋势（20′）作业：

1.由国际经济与发展组织（IECDO）提出的有关生物技术的定义有何特点？

2.教材中把生物技术的发展分为四个时期，它们各有哪些主要代表性技术和产品？ 主讲教师：

授课班级：

授课日期： 2010.9.7 导入新课：

介绍生物工艺学的内涵，教材包括得主要内容，重点要学习的章节和内容，强调学习生物工艺学的重要意义。1

绪

论

1.1 生物技术的定义

⑴

1919年匈牙利艾里基提出：“凡是以生物机体为原料，无论其用何种生产方法进行产品生产的生物技术”都属于生物技术； ⑵

20世纪70年代末，80年代初提出的定义倾向于：必须采用基因工程等一类具有现代生物技术内涵或以分子生物学为基础的技术；

⑶

国际经济合作与发展组织（IECDO）在1982年提出定义：应用自然科学和工程学的原理，依靠生物作用剂的作用，将物料进行加工以提供产品或用以为社会服务的技术；

在国际经济合作与发展组织（IECDO）提出生物技术定义的特点：

生物作用剂：指从活的或死的微生物、动物或植物的机体、组织、细胞、体液以致分泌物以及上组分中提取出来的生物催化剂——酶或其他生物活性物质； 提供的产品：可以是工业、农业、医药、食品等产品；

被作用的物料：可以是有关的生物机体或其中的有关器官，如细胞、体液以及极少量必须的无机物质；

应用的自然科学：可以是生物学、化学、物理学等以及相关的分支学科，交叉学科； 应用的工程学：可以是化学工程、机械工程、电气工程、电子工程； 1.2 生物技术的发展及应用概况

生物技术的发展分为四个时期：经验生物技术时期；近代生物技术的形成和发展时期；近代生物技术的全盛时期，现代生物技术的建立和发展时期； 1.2.1 经验生物技术时期

（人类出现到19世纪中期）

生物技术的发展和利用可以追溯到1000多年（甚至4000多年）以前如酒类的酿造，豆粮轮作的方法等，主要产品有果酒、酸奶、啤酒、大豆酿酱油，多种植物配制剂——麻沸散等。经验生物技术时期的技术为其后生物技术相关理论的建立创造了条件。1.2.2 近代生物技术建立时期

（19世纪中期至20世纪40年代）

这一时期的诞生是与显微镜的诞生和微生物的发展以及微生物学的问世密切相关的。20世纪初，人们发现某些梭菌能够引起丙酮、丁醇的发酵，随之引发了一系列初级代谢产物的生产。这一时期是人类有意识地利用某些微生物进行生产的时期，这一时期的发酵产物的特点：都属于微生物形成的初级代谢产物，发酵以厌氧发酵居多，发酵产品主要为某些有机溶剂。

这一时期进行大规模生产的发酵产品有乳酸、酒精、面包酵母、柠檬酸和蛋白酶等。1.2.3 近代生物技术全盛时期

（20世纪40年代至20世纪70年代末）

1929年Flemming发现了青霉素，从此生产技术产品中增加一大类新的产品——抗生素。第二次世界大战促进许多科学家和工程师齐心协力，攻克许多难关，实现了青霉素的工业化生产。20世纪40年代，抗生素工业成为生物发酵工业技术的支柱产业。这一时期生物技术的发展主要成就有：青霉素的发现及其开发概况、酶反应过程和生物转化的过程的开发概况等，为基因工程的建立和新的生物技术时期的来临创造条件。区分初级代谢产物和次级代谢产物

初级代谢产物：指微生物处于对数生长期所形成的产物，主要是与细胞生长有关的产物，如氨基酸、核酸、蛋白质、碳水化合物以及能量代谢有关的副产品，如乙醇、丙酮、丁醇等。次级代谢产物：次生代谢物的产生与产生这种产物的微生物本身的生长和生命活动并不是密切相关的，它们一般产生于微生物生长的稳定期，他们的结构往往非常复杂。1.2.4 现代生物技术建立和发展时期

（20世纪70年代末开始）现代生物技术时期是以分子生物学的理论为先导，基因工程的技术开始能作为生物技术新产品的一种开发手段或关键技术后算起的。80年代以来，随着重组DNA技术的发展，人们可以按人类社会的需要，定向培养出有用的菌株，这为发酵工程技术引入了遗传工程的技术，使生物技术进入了一个新的阶段。

基因工程的应用首先集中于许多多肽或蛋白质的生化药物中，如胰岛素、干扰素等。这一时期生物技术的发展主要有：单克隆抗体的发展和应用；动、植物细胞培养技术的应用；杂交技术在动植物生产中的应用；转基因植物和动物的研究和开发，克隆动物的发展及取得的成就等方面。

1.3 生物技术的发展趋势

1.3.1.深入开展人类后基因组学的研究，逐步掌握人类生、老、病、死的自然规律

有关后基因组学的研究概括讲就是：首先要将完成图的碱基对序列中所有的基因识别出来，其次要鉴别每一个基因的生物化学结构和性质，最后要搞清所有基因与人类生、老、病、死的关系。

后基因组学的研究主要包括：结构基因组学、功能基因组学、蛋白质组学。1.3.2.逐步深入的开展基因诊断和基因治疗研究

基因诊断是通过基因工程的手段对生物体的基因组DNA片段及其转录产物进行定性和定量分析；

基因治疗是以正常基因通过病毒载体原位转入病人体内以取代原来缺陷或病变的基因，也可以是使原来丧失表达能力或使原来丧失表达能力或使机体产生免疫基因已达到抗肿瘤、抗病毒的目的。

1.3.3 加强各种生物技术新药物的研究开发

加强对重组激素、重组细胞因子、从足溶血栓物质、治疗性抗体的研究开发。1.3.4.人类干细胞培养或胚胎工程的发展 人类干细胞可分为两类：全能性干细胞和多能性干细胞；前者能发育成完整的个体，后者只能发育成人体某一脏器或组织，如肝脏、肾脏、心脏或骨胳、皮肤、肌肉等。人类胚胎干细胞来自早期胚胎，这些全能型干细胞后来发育成多能性干细胞。转基因动物的发展，克隆动物的发展成就

转基因动物是通过基因工程手段获得在基因中整合了外源基因的动物。克隆动物是指通过无性繁殖的手段复制而诞生的动物，其外形和生理性状均与其供体细胞相同的动物。加速对人类功能基因的研究开发

由于功能基因对人类的健康以及药物研究开发的关系密切，因此各国科学家相互争先把已知的功能基因进行相当深入的研究以获得发明专利权。基因农作物为农作物方面的发展前景 转基因农作的重点发展方向是：抗虫害的转基因农作物；寻找新的抗病毒基因并将其转入一些重要农作物中；抗干旱、抗盐碱、抗重金属、抗水涝、抗寒冻等的转基因农作物； 加强与环境保护学科的合作研究

主要集中在对环境污染的生物治理。

积极开展海洋生物技术的研究

大力发展与生物技术相关的工程技术学科的研究

小结：内容包括三个部分：生物技术的定义和性质；生物技术的发展及应用概况；生物技术的发展趋势。重点掌握生物技术的定义质；生物技术的发展的四个时期及代表产品和技术，了解生物技术的发展趋势。第二讲

菌种的来源

教学内容：2-1 菌种的来源 §2-1-1 微生物的特点

§2-1-2 常见的工业微生物及作用 §2-1-3 典型微生物新种分离筛选过程 §2-1-4 微生物选择性分离的原理和发展

目的要求：1.掌握典型微生物新种分离筛选过程，微生物选择性分离的原理和发展； 2.了解常见的工业微生物及其用途

教学重点和难点：

1、典型微生物新种分离筛选过程

2、微生物选择性分离的原理和发展 教学方法：课堂讲授为主，自学结合

内容提要及课时分配：

1、微生物的特点（5′）

2、常见的工业微生物及作用（15′）

3、典型微生物新种分离筛选过程（30′）

4、微生物选择性分离的原理和发展（50′）作业：

1.微生物选择性分离的方法及原理？

主讲教师：

授课班级：生物08班

授课日期： 2010.9.9 导入新课：课堂提问：初级代谢产物、次级代谢产物。生物反应过程原理篇 2.菌种选育

2.1 菌种的来源： 2.1.1 微生物的特点

微生物的资源非常丰富，广泛分布于土壤，水和空气中，尤其土壤中最多。

有的微生物从自然界中分离出来就能被利用，有的需要对分离到的微生菌种进行人工诱变，得到突变株才能被利用。

微生物的特点是：种类多，分布广；生长迅速，繁殖速度快；代谢能力强；适应性强，容易培养。

2.1.2 常见的工业微生物 ⑴ 细菌

工业常用细菌有：枯草芽孢杆菌，醋酸杆菌，棒状杆菌，端杆菌等；

用途：用于生产淀粉酶，乳酸，氨基酸和肌苷等。⑵ 酵母菌

工业常用酵母菌有：啤酒酵母，假丝酵母，类酵母等。

用途：酿酒，制造面包，生产脂肪酶以及生产可食用，药用和饲料用酵母菌蛋白等。⑶ 霉菌

工业常用霉菌有：藻状菌纲的根霉，毛霉，犁头霉，子囊霉纲的红曲霉，半知菌类的曲霉，青霉等。

用途：多种酶制剂，抗生素，有机酸及辎体激素等。⑷ 放线菌

工业常用放线菌有：链霉菌属，小单孢菌属和诺长菌属等。

用途：产生抗生素，微生物中发现的抗生素，有60%来自放线菌。⑸ 担子菌

通常所说的菇类微生物。

用途：多糖，橡胶物质和抗癌药物的开发。⑹ 藻类

自然界分布极广的一类自养微生物。

人类保健食品和饲料，（螺旋藻）环境治理，产生能源。2.1.3

典型的微生物新种分离筛选过程

分离微生物新种的具体过程大体可分为采样、增殖、纯化和性能测定 2.2.4 微生物选择性分离的原理和发展

在过去的半个世纪里曾筛选出许多产生新的有用的刺激代谢产物的菌种，这些菌种多半是利用经验式的筛选方法获得的。大多数的抗生素均由放线菌纲产生。下面介绍以放线菌为主的分离方法原理的发展。

选择性分离方法大致分为五个步骤：①含微生物材料的选择；②材料的预处理；③所需菌种的分离；④菌种的培养；⑤菌种的选择和纯化。以上任何一个阶段都可以引入选择压力。⑴ 微生物材料的选择

在选择菌种来源时，存在以下一些标准： ① 对于天然材料，如土壤的选择，来源越是广泛的样品，含有目的微生物的可能性就越大，越有可能获得新的菌种；

②可寻找已适应相当苛刻的环境压力的微生物类群；

③在酸性土壤圈的放线菌类群与紧接下层的中性圈的放线菌类群有很大的不同； ④自然环境的菌群可因为人类活动而改变； ⑤更新的生态环境有待于进一步开发。⑵ 材料的预处理

为了提高菌种的分离效果，人们设计了各种处理材料的方法，有物理方法、化学方法和生物方法。

为提高菌种的分离效果，设计各种与处理方法。物理方法：加热，过路，离心，沉淀池中搅拌。化学方法：加几丁质或碳酸钙提高PH。

诱饵法：花粉，蛇皮，人的头发，涂石蜡的棒。⑶ 所需菌种的分离

所需菌种的分离效率取决于分离培养基的养分、pH和加入的选择性抑制剂。一般凭经验而不是绝对的选择。

培养基养分：几丁质（用来分离土壤或水中的放线菌），淀粉——罗素（和几丁质相类同），M3群脂(阻滞链霉素的生长，容易分离到其他霉菌)。PH值：

(1)6.7——7.5之间（大多数放线菌，嗜中型）

(2)4.5——5.0（嗜酸性）

(3)6.1——6.8（嗜碱性)选择抑制剂：抗细菌抗生素，抗真菌抗生素；分离培养基中加入抗生素。⑷ 菌种的培养

温度，时间两方面主要变量为时间。放线菌平板通常在25-30℃；

嗜热菌通常在45-55℃；

在此三者中可加入时间变量。嗜冷菌通常在4-10℃；

分离嗜温菌如链霉菌和小单胞菌一般培养7~14天；嗜热菌如高温放线菌只需1~2天。有时培养时间短会漏掉一些新的和不寻常的菌种，因此有人在30℃和40℃将培养时间延长1个月，结果分离出一些不寻常的种属。⑸ 菌落的选择

分离步骤中最容易受挫折和最耗时间的阶段，菌落的选择有三种方法： 显微镜观察分离

不易区分同一属的不同种。

铺菌法

会使所需菌落污染，并且只能美平板一种试验菌。

复印平板法

对不长孢子的链霉菌则不能使用，也不适用于游动细菌的筛选。采用怎样的选择菌落方式取决于筛选的最终目的。

小结：内容包括两个部分： 工业常用微生物的种类及用途；微生物选择分离的原理、步骤和发展的方法。第三讲

菌种的来源

教学内容：2-1 菌种的来源

§2-1-4 重要工业微生物的分离

2-2 菌种选育

§2-1-1 自然选育

§2-1-2 诱变育种

§2-1-3 抗噬菌体菌株的选育

目的要求：1.掌握工业微生物的分离方法，菌种选育的自然选育和诱变育种法

2.了解抗噬菌株的选育过程

教学重点和难点：

1、工业微生物的分离方法

2、菌种选育的自然选育和诱变育种法

教学方法：课堂讲授为主，自学结合

内容提要及课时分配：

1、重要工业微生物的分离（30′）

2、自然选育（20′）

3、诱变育种（30′）

4、抗噬菌体菌株的选育（20′）作业：

简述诱变育种的一般步骤？

主讲教师：

授课班级：生物08班

授课日期： 2010.9.14 导入新课：提问微生物选择选性分离的相关内容 2.2.3 重要工业微生物的分离

筛选具有潜在工业应用价值的微生物的第一个阶段是分离，分离是指获得纯的或混合的培养物。接着筛选出那些能产生所需产物或具有某种生化反应的菌种。在筛选所需菌种时宜考虑：（1）菌的营养特性；（2）菌的生长温度，应选择温度高于40℃的菌种；(3)菌对所采用的设备和生产过程的适应性；（4）菌的稳定性；（5）菌的产物的率；（6）容易从培养液中回收产物；

理想的分离步骤是从土壤环境开始的，土壤中富于各种分离的菌。设计的分离步骤应有利于具有工业重要特征的菌的生长。2.2.3.1 施加选择压力的分离方法 ⑴ 富集液体培养

只能增加混合菌群中所需菌株数量的一种技术。方法的原理是：给混合菌群提供一些有利于所需菌种生长或不利于其他菌型生长的条件。供给特殊基质或加入某些抑制剂。液体培养（分批富集，连续富集）⑵ 固体培养基的使用

常用于分离某些酶产生菌，其选择培养基中常含有所需的基质，以便促进酶产生菌的生长。2.2.3.2 随机分离方法

有些微生物的产物对产生菌的筛选没有任何选择性优势，可以用采用随机分离法获得所需菌种。

随机分离法发展了一些快速筛选方法和归纳出高产培养基成分的选择性准则如下： ⑴ 制备一系列培养基，其中有各种类型的养分成为生长限制因素； ⑵ 使用一聚合或复合形式的生长限制养分； ⑶ 避免使用容易同化的碳； ⑷ 确定含有所需的辅因子，⑸ 加入缓冲液以减少pH变化。

例如：抗生素产生菌的筛选；药理活性化合物的筛选；生长因子产生菌的筛选；多糖产生菌的筛选。2.3菌种选育

目前菌种选育常采用自然选育和诱变育种等方法，随着微生物学、生化遗传学的发展出现了转化、转导、接合、原生质体融合、代谢调控和基因工程较为定向的方法。经典育种：自然选育和诱变育种。菌种选育常采用。

定向育种：转化，转导，接合，原生质体融合，代谢调控，基因工程。2.3.1 自然选育

生产中，不经过人工处理，利用菌种的自然突变而进行菌种筛选的过程叫自然选育。一般认为引起自然突变的原因有两个：多因素低剂量的诱变效应和互变异构效应。自然突变有两种情况：

菌种衰退，对生产无利的突变，对生产有利的突变的。

自然选育优缺点：

优点：是简单易行； 缺点：效率低、进展慢。2.3.2 诱变育种 2.3.2.1 诱变育种的基本原理 变育种的理论基础是基因突变。

突变是指由于染色体和基因本身的变化而产生的遗传性状的变异。诱发突变是指用各种物理、化学因素人工诱发的基因突变。其中诱发突变的变异幅度大大高于自然突变。

诱变因素的种类很多，有物理的、化学的和生物的三大类。2.3.2.2 诱变育种的一般步骤

诱变育种的整个流程包括：诱变和筛选两个部分。诱发所形成的突变与菌种本身的遗传背景、诱变剂种类及剂量的选择和合理使用方法均有密切的关系。

2.3.2.3 诱变育种工作中应该注意的几个问题 ⑴ 选择好出发菌种 ⑵ 复合诱变因素的使用 ⑶ 剂量的选择 ⑷ 变异菌株的筛选

⑸ 高产菌株的获得需要筛选条件的配合 2.3.2.4 几种物理、化学诱变剂的使用方法 紫外线、快中子、氮芥、亚硝酸、航天育种 2.3.3 抗噬菌体菌株的选育 2.3.3.1 噬菌体的分布

凡有寄主细胞的地方，一般容易找到相应的噬菌体。2.3.3.2 抗噬菌体菌株的选育 细菌的抗性是基因突变的结果 ⑴ 抗噬菌体菌株选育的几种方法

根据基因突变规律，可采用自然突变和诱发突变等。⑵ 抗噬菌体菌株的特性试验

抗噬菌体性状的稳定性试验；抗性菌株的产量试验；真正抗性和溶源性的区别试验。2.3.3.3噬菌体的防治

噬菌体感染会出现畸形菌丝，菌体迅速消失，pH上升，发酵产物停止积累，甚至下降等现象。

对于噬菌体的防治要做到以下几点： ⑴ 正确判断；

⑵ 普及有关噬菌体的知识； ⑶ 选育抗噬菌体菌株； ⑷ 消灭噬菌体；

⑸ 收集和保存噬菌体。

小结：内容包括两个部分：菌种的来源——重要工业微生物的分离；菌种的选育。重点掌握菌种来源——重要工业微生物的分离（施加选择压力分离法、随机分离法）。菌种自然选育和诱变育种的原理、方法及基本步骤。了解抗噬菌株的选育过程及注意事项。第四讲

菌种的来源

教学内容：2-2 菌种选育

§2-2-4 杂交育种

§2-2-5 原生质体融合技术

§2-2-6 DNA重组技术 目的要求：1.了解菌种选育的方法：杂交育种、原生质体融合、DNA重组技术等方法的原理

2.了解几种育种方法的应用

教学重点和难点：

1、杂交育种

2、原生质体融合技术

教学方法：课堂讲授为主，自学结合

内容提要及课时分配：

1、杂交育种（50′）

2、原生质体融合技术（30′）

3、DNA重组技术（20′）

作业：微生物菌种选育的方法及特点。

主讲教师：

授课班级：生物08班

授课日期： 2010.9.16 导入新课：

生物反应过程原理篇 2.3.4杂交育种

杂交育种是指将两个基因因不同的菌株经吻合（或接合）是遗传物质重新组合，从中分离和筛选具有新性状的菌株。杂交育种的目的在于：（1）通过杂交使不同菌株的遗传物质进行交换和重新组合，从而改变原有菌株的遗传物质基础，获得重组体;（2）可以通过杂交把不同菌株的优良性能集中于重组体中，克服长期用诱导剂处理造成的菌株的生活能力下降等缺陷；（3）通过杂交，可以扩大变异范围，改变产品的质量和产量，甚至出现新品种；（4）分析杂交结果，可以总结遗传物质的转移和传递规律，促进遗传学理论的发展。

微生物杂交育种所使用的配对菌株称为直接亲本。直接亲本菌株应带有适应的遗传标记。常用的遗传标记有颜色、营养要求和抗药性等。营养标记菌株是最长用的遗传标记之一。2.3.4.1细菌的杂交

细菌的接触是导致基因重组的必要条件。

细菌杂交可以通过F因子转移、转化和转导等发生重组，但育种获得成功的报道不多。受体细胞接受供体细胞内抽提得DNA而进行的基因重组称转化。

通过噬菌体载体，DNA从一个细胞转移到另一个细胞而进行的基因重组称转导。

细胞结合融合之后重组，质粒介导的结合作用称F因子转移。雄体（供体）部分遗传物质转移到雌体受体细胞中。

质粒自我控制转移的过程称为接合。

在E.coli中接合性质粒家族称为F因子（F为致育因子）

例

A-B+lac-SMrT1s + A+B-lac+SMsT1r

A+B+lac+SMT1r 2.3.4.2 放线菌杂交育种 2.3.4.2.1原理

放线菌只有一条环状染色体。大体有四种遗传体系：（1）异核现象，异核体：同一条军衔活细胞中含有不同基因型的细胞核。（2）接合现象

相同细胞质里不同基因型细胞核在双方增殖过程中发生部分染色体的转移或遗传信息的交换。接合现象导致部分合子的形成。

（3）异核系的形成

部分合子形成后，接着就产生杂核的无性繁殖系（经一次单交换形成）即异核染色体组。（4）重组体的形成

异核系不稳定，在菌落生长过程中，二体区的不同位置发生交换后，能产生重组体细孢子，能长出各类型的分离子。2.3.4.2.2放线菌杂交技术

现常用的放线菌杂交方法主要有三种：混合培养法、平板杂交法和玻璃纸转移法。2.3.4.3霉菌的杂交育种 2.3.4.3.1准性生殖过程

准性生殖：指真菌中部通过有性生殖的基因重组过程。

准性生殖的整个过程包括三个阶段：异核体的形成；二倍体的形成；体细胞的重组。（1）异核体的形成 异核体（2）杂合双倍体的形成

（3）体细胞重组

染色体交换

染色体单倍化 2.3.4.3.2霉菌杂交技术（1）选择直接亲本；（2）异核系的形成；（3）双倍体的检出；（4）分离子的检出； 2.3.5 原生质体融合技术

原生质融合：将两个亲体细胞作用释放原生质体，在使其在高渗条件下混合在PEG作用下细胞融合，使两亲本基因组发生重组。2.3.5.1原生质融合的优越性：

优点：① 去除细胞壁的障碍；② 增加重组亲本的种类的数目；③ 增加重组的频率 ④ 配合其他方法集中优良性状； ⑤ 可以通过钝化亲株，提高筛选效率。2.5.2原生质体融合的一般步骤

亲株Ⅰ→原生质体Ⅰ

两者融合（PEG处理）→融合子 亲株Ⅱ→原生质体Ⅱ

2.3.5.3原生质体融合技术在微生物育种中的应用

原生质体融合方法：PEG助融、电诱导、脂质体为媒介的融合。2.3.6DNA重组技术

DNA重组技术：按人的意志，将某一生物的遗传信息在体外经人工与载体相接，构成重组DNA分子，后转入另一生物体细胞中得以表达和遗传。2.3.6.2工程菌的稳定性问题

2.3.6.2.1工程菌不稳定性表现

工程菌不稳定实际包括：质粒不稳定以及表达产物不稳定两个方面。

表现为以下三种形式：质粒丢失；重组质粒发生DNA片断脱落；表达产物不稳定。2.3.6.2.2解决工程均不稳定性的对策 工程菌稳定与否，与重组质粒本身的分子组成、宿主细胞生理和遗传性以及环境条件等因素有关。

常采用以下措施降低或防治工程菌的不稳定性:（1）组建合适载体（2）选择合适宿主（3）施加选择压力（4）控制基因过量表达（5）控制培养条件

（6）质粒构建时，插入一段能改良宿主细胞省长速率的特殊DNA 片段。（7）质粒不应有可转移因子（8）精减质粒DNA（9）固定化重组菌

小结：内容为菌种选育的方法：杂交育种；原生质体融合技术，DNA重组技术。重点掌握杂交育种；原生质体融合技术，DNA重组技术的原理、特点、基本步骤及注意事项。了解杂交育种；原生质体融合技术，DNA重组技术在菌种选育中的应用

第三篇：生物专业发酵工艺学总结

名词解释：

1.（生产酒精）辅助原料：不直接用于酒精生产，制造糖化剂或补充氮源

3.排乏汽：在间歇蒸煮过程中，每隔一段时间将锅内气体放出一部分，此过程叫排乏气。为保证醪液受热均匀和高的蒸煮质量，要进行剧烈和彻底的搅拌，同时，排出一些有害气体。

4.糖化：用淀粉质原料生产酒精时，在酒精发酵前，要将淀粉全部或部分转变成可发酵性糖，这过程叫糖化。5.糖化剂：促使淀粉转化成糖的生物催化剂。

6.液体曲：讲曲霉菌在液体培养基中进行通风培养，使它生长和产酶得到含酶培养液叫液体曲。

7.糖化率（％）=还原糖／总糖×100％

8.酒化酶：参与G→C2H5OH+CO2的反应的所有酶和辅酶的总称。包括己糖磷酸化酶，烯醇化酶，脱羧酶，氧化还原酶，及磷酸化酶。10.蒸馏：利用液体混合物中挥发性不同而分离组分的方法。粗馏：将发酵成熟醪中挥发性物质与非挥发性物质分离的过程。精馏：将粗酒精进一步除杂和提纯的过程，也就是将酒精与其他挥发性物质分离的过程。

11.大曲：是酿制大曲酒的糖化发酵剂，在制曲过程中让自然界中的各种微生物富集到淀粉原料制成的曲胚上，经过人工培养形成各种有益的酿酒微生物菌系和酶系，再经过风干储存成为成品大曲。12.酒醅：已经发酵好的原料，也叫香醅，含有一定量的酒精与香味物质。13.醅（醅子）：固态发酵法白酒生产中蒸完酒的酒醅 14.甑（甑桶 甑锅）：固态酿造白酒间歇蒸馏的传统设备 15.渣子（米渣子）：在白酒生产过程中，粉碎后的原料 16.大渣：加入新原料多的酒醪或醅子 17.小渣：加入少量新原料的酒醅或醅子 18.回活（回糟）：不加新原料的醅子

19.排：从新原料投料到发酵结束，蒸酒这一个生产小周期叫一排。20.立渣：新建的窖池第一次投产发酵叫做立渣。

21.麸曲酒：以高粱；薯干；玉米为原料，以麸曲为糖化剂，以纯种培养的酵母为发酵剂，生产的蒸馏酒。

24.啤酒：以大麦为主要原料，以淀粉质的谷类为辅助料，加入适量的酒花，生产出含有Co2，具有泡的，具有酒花香味和爽口的苦味，营养丰富，风味独特的酿造酒

27.酒花油：多种芳香物质的总称，浅黄色油状液体，蒸馏后黄色油状物

28.浸麦度：经过制麦之后大麦的含水率。=大麦吸收水量+大麦原水量/浸后大麦重量*100%。

29.溶解：指麦粒中胚乳结构发生的化学和物理性质的变化

30.麦芽的溶解：在发芽过程中，随着E的逐步形成，蛋白E作用于细胞间的Pr，半纤维素E作用于胚乳细胞壁，使胚乳细胞壁成为网状结构，随后淀粉E，PrE进入细胞内进行一系列的水解反应，便胚乳细胞松软，这个过程称为麦芽的溶解 31.Pr的休止：糖化过程中Pr的分解过程

32.Pr的休止温度：糖化过程中Pr的分解温度

Pr的休止时间：糖化过程中Pr分解所需的时间。

33.煮出糖化法：利用生物与物理作用，使物料糊化，使物质分解和溶出。

34.发酵度：发酵过程中消耗浸出物浓度下降的百分率（可发酵型糖）。

35.啤酒澄清：指啤酒与所含的固体粒子分离的过程叫啤酒澄清。36.啤酒的稳定性：啤酒是多种成分不稳定的胶体aq，容易受外界因素的影响而发挥变质，啤酒抵抗外界因素的影响而保持酒质不变的能力叫啤酒的稳定性。

37.啤酒的非生物稳定性：啤酒排除物理化学因素的影响而保持酒质不变的能力。

38.啤酒的生物稳定性：啤酒不被杂菌污染或不残留酵母细胞，防止产酸和再发酵的能力，叫啤酒的生物稳定性。

39.糊化：温度升高60~80℃（α—淀粉酶作用）淀粉颗粒的体积膨胀至原体积50~100倍，淀粉分子间的联系减弱，引起淀粉颗粒的部分解体，形成了均一；粘稠的液体，淀粉颗粒结构从有规则的层状结构成网状结构。

40.液化：温度大于130℃，支链淀粉完全溶解，网状结构被彻底破坏或粘度较低的流动性醪液。

41粉碎比：粉碎前物料的最大直径与粉碎后物料的最大直径之比X=D/d。

42间歇蒸煮：从投料到成醪在一个容器内进行的操作叫间歇蒸煮。43回流比：R=回流量/产品量，最适R：3-4.44蒸馏酒：凡是用水果，乳糖，糖类，谷物等原料经过酵母菌发酵后，蒸馏得到无色透明的液体，再经陈酿和调制制成的透明的含酒精浓度大于20%的酒精性饮料。

45制麦：由原料大麦制成麦芽的过程，是啤酒生产的开始。46煮沸强度：每小时蒸发出水分的百分率。=混合麦汁数量-最终麦汁数量/混合麦汁数量*煮沸时间*100%。47发酵度：浸出物浓度下降的百分率。简答： 第一编 1.酒精生产的原料在工艺上的要求：凡是含有可发酵性糖或者可以转变为可发酵性糖的物质都可以作为酒精生产的原料。

原料：1.淀粉质原料（谷类、薯类、废糖蜜）2.糖质材料。3.纤维质材料 4.其他

常用原料的化学组成和作用：A.碳水化合物（淀粉、纤维素，蔗糖、麦芽糖，G/F）作用：1.提供微生物所需的碳源、氮源。2.生成酒精，含量增多酒精增多。B.蛋白质经过蛋白质酶水解成肽和氨基酸，被微生物利用。……（7页）常用原料淀粉质及特点（7页）2.酒精生产原料的清理目的：除去沙石，铁钉，杂草，绳头以防损伤机器，堵塞管路，泵，阀门，溢流管。3.酒精生产原料粉碎的目的：①原料中的淀粉是植物体内的贮备物质，受植物组织和细胞壁的保护，既不溶于水也不易和淀粉酶接触，通过粉碎增大物料表面积，提高热处理效益，有利于酶的作用；②粉末状的物料加水调浆后便宜流动输送。方法：1.干法粉碎：锤式粉碎机2.湿法粉碎

4.原料粉碎工艺的影响：粗粉碎的原料要采用快速加热的方法，细粉碎原料要采用缓慢加热的方法。

5.原料预热的目的：①植物组织和细胞在一定温度和压力下，吸水膨胀破裂，淀粉变成溶解的糊液，易于受酶的作用，水解成可发酵性糖；②杀死附着于原料表面的微生物，使糖化发酵在纯种情况下进行；要求：①质量均匀②灭菌要彻底③少生成有害物质④减少损失。要求：1.质量均匀 2.灭菌彻底 3.减少有效成分的损失 4.少生成有害物质

淀粉的溶解和膨胀：1.膨胀：淀粉是一种亲水性的胶体，遇到水后水分子在渗透压的作用下渗入淀粉颗粒内部，使淀粉分子体积和质量增加。水化阶段：吸水20%-25% 放热。膨胀节段：吸水是原来的几倍体积质量增加，吸热，淀粉链打开。2.糊化：温度70-80度，吸水量是原来的50-100倍。糊化使淀粉间的联系减弱，引起淀粉颗粒的部分解体，形成均一粘稠的液体—无限膨胀。3.液化：糊化后温度升高达到130度以上，支链淀粉几乎全部溶解，网状结构被彻底破坏，淀粉溶液变成粘度低的流动性醪液。水热处理中原料的变化（14页）

6.水热处理中糖分的变化：①己糖在高温情况下，产生5-羟甲基糠醛，继续反应生成有机酸和色素类物质；②戊糖脱水可以产生糠醛；③焦糖化反应：糖在接近熔化温度下加热形成褐红色无定形水解产物—焦糖，造成原料的损失，对酵母生长不利；④AA+低分子糖→类黑素影响糖分变化的因素：a.氨基糖反应的速度与还原糖的种类，反应的温度，浓度有关，温度高浓度高，反应速度快；b.果糖最容易焦化，高浓度糖容易教化，局部过热容易焦化，蒸煮的压力越高时间越长，焦糖越多。降低糖分损失的措施：a.在调降预热阶段尽量避开淀粉酶的最适作用温度50~60℃，；b.适当加大加水比；c.加强搅拌；d.采用低温短时间蒸煮工艺。7.排乏汽的作用：为保证醪液受热均匀和高的质量要进行剧烈和彻底搅拌同时排除一些有害气体（甲醇）。

8.与糖化有关的酶种类的特点：㈠淀粉酶⑴α-淀粉酶（液化酶；内切酶；淀粉-1,4-糊精酶；）作用方式：在淀粉链内部，任意切割α—1,4糖苷链，将淀粉长链迅速水解为短链以糊精和低聚糖，然后慢慢水解成G或果糖，使醪液粘度迅速下降，不能切割—α—1,6键及其附近的α—1,4键。①特点:a.耐热（90℃以上不失活）b.不耐酸c.使醪液粘度下降,产生液化现象.②应用:原料粘度大,醪液浓度高时可以加入该酶.⑵淀粉1,4—葡萄糖苷酶（糖化酶；外切酶）作用方式：从淀粉非还原性末端开始，每隔一个G单元切一次。作用于α—1,4键，也能作用于α—1,6键，或其附近的1,4键。（缓慢）⑶淀粉1,4—麦芽糖苷酶（β—淀粉酶）作用特点：从淀粉的非还原性末端开始，每隔两个G单位切一次，水解的产物主要是麦芽糖，不能水解α—1,6键，所以产物中一定有糊精。⑷界限糊精酶：专门水解α—1,6键。㈡转移葡萄糖苷酶G+G（E）→α—1,4麦芽糖（可发酵）/α—1,4异麦芽糖（不可发酵）；G+麦芽糖→α—1,4潘糖（不可发酵）㈢其他酶：①PrE：水解蛋白质→胨，肽，月示，AA。②磷酸脂酶：磷酸糊精→G+H3PO4。③单宁酶。4.果胶酶：理想糖化剂菌种：要求：含有较多糖化酶，液化酶的含量中等或略少，含有β—淀粉酶和界限糊精酶，一定量的PrE单宁酶，不含或少含转移葡萄糖苷酶，能够耐较高的酸度。9.影响曲霉的生长和产酶的因素： ㈠菌种本身的性能。（内因）

㈡培养基的组分（外因）1.碳源：是微生物生长的能源，是贮藏物质的原材料，是菌种细胞的骨架物质。种类：淀粉；糊精；低聚糖；G（F）；果糖酶活力顺序：淀粉>糊精>低聚糖>G>果糖 直接使用淀粉→工艺上培养曲霉菌的M不需要糖化，蒸煮或冷却直接接种原因：目的获得大量淀粉酶，是诱导酶，必须有底物存在时才能够大量产生，所以M不需要糖化。

2.N源：酶本身是一种特殊的蛋白质，所以氮源是构成或菌体和酶的主要成分。在一定范围内氮源含量越高，菌丝生长旺盛，E产量增加。①常用的氮源：1有机氮：豆饼，米糠，麸皮。2.无机氮：①NaNO3 NA+→NaOH+酸→中和，pH变化不大→对α—淀粉酶形成有利。②（NH4）2SO4酸度下降，PH上升对糖化酶的形成有利

C/N影响PH变化：C/N增高，ph下降，酸度增加 糖化酶增加，液化酶降低；C/N下降ph升高酸度下降，液化酶上升，糖化酶下

降。

3.无机盐

①功能：是菌体的组成分，可以调节渗透压ph值，氧化还原电位，作为酶的活性集合组成分，或者可以维持酶的活性。

4.水分：功能：在微生物代谢过程中，营养物质的输送和热量的排除。水分含量：液体曲：80-88%，固体曲：48-50%

（三）培养条件

1.空气：曲霉菌好氧微生物→供氧

①固体曲通风供氧除了曲霉菌呼吸所需要的氧气外还能够驱除菌体的代谢过程中产生的热量和CO2，有利于保持曲料的温度和湿度。②液体曲通风供氧是为了补充营养液中的溶解氧，供给曲霉菌呼吸，溶解氧充足，菌丝生长良好，酶活力高。2.pH：4~7.曲霉生长较好。pH值可以改变质膜和营养物质的渗透性，影响微生物的生命活动，还可以抑制杂菌，影响代谢产物的组成和酶系组成。3.温度：曲霉菌形成淀粉酶的温度比菌丝生长的最适温度要稍高，在工厂里，一直采用前期温度低，后期温度稍高的工艺。4.时间：固体曲20-80小时，液体曲：36-48小时 培养液体曲应注意的问题

1.留种不超过3-4代，留种关键：无菌 2.液体曲马上使用，若不马上使用，首先降温25度以下，保压可贮藏一周，期间酶活力变化不大，酸度略有提高。糖化工艺控制（27页）

10.糖化过程中物质变化：①淀粉：液化、糖化同时进行。②蛋白质：眎、胨、肽、氨基酸；蛋白酶最佳作用条件：PH 4.3～5.0。温度：47℃。③果胶质、半纤维素 传统工艺：水解；新工艺：不变化。④含磷物质：在磷酸酯酶的作用下，磷酸游离出来，温度57度，PH5.5-6.0⑤酸度的变化：糖化醪酸度》蒸煮醪酸度。原因：蛋白质水解→氨基酸。磷酸盐的分解。果胶酸分解产生果胶酸。11.酒精生产对酵母菌种的要求： ①要含有较强的酒化酶、发酵能力强而且要迅速；②繁殖速度要快；③具有较高的耐酒精能力，对本身代谢产物的稳定性高；④抵抗杂菌能力要强、耐酸能力强；⑤对培养基的适应性强；⑥生产性能稳定、变异性小；⑦发酵过程中产生的泡沫少。

（填空）12.酒精酵母的特性：①繁殖速度快。②对醪液浓度的要求：a在含5%（v/v）酒精的发酵醪中，发酵力减弱；b在含12%（v/v）酒发酵醪中，发酵力停止；c生产上，糖化醪浓度16~18Bx。③培养温度：25~30℃；发酵温度：30~33℃。④pH：4.0~6.0繁殖，pH＜3时，活力大大降低；酒母糖化醪PH：5.0—5.5，为了酵母繁殖，抑制杂菌，生产上PH：4.0—4.5.⑤需O2状态：有O2，能生长（TCA/繁殖）→CO2；H2O无O2，能生活（EMP/发酵）→乙醇；CO2。13.酒精酵母中的酶类：⑴酒化酶：参与G→C2H5OH+CO2的反应的所有酶和辅酶总称，包括己糖磷酸化酶，氧化还原酶，烯醇式酶，脱羧酶等，是胞内酶，只有cell健壮，酒化酶含量才高，发酵旺盛。

⑵水解酶：①蔗糖酶：（胞外酶）。②麦芽糖酶：（胞外酶）最适温度：40℃。③肝糖酶：（胞内酶）。

14.酒化醪的制作：a.原料的选择：玉米最好，N、C、无机盐、维生素含量丰富，酵母生长旺盛。瓜干：补加N源，若用不适用的原料，要采用混合原料。B.工艺流程：原料→粉碎→调浆→蒸煮→冷却→（加曲→）→糖化→加营养盐→调酸→杀菌→冷却→酒母糖化醪。C.工艺条件：①加水比：1:4~5，酵母菌适合低渗透状态下生长，12~14Bx。②加曲：高于生产20%。③糖化时间：3~4h，主要为了获得更多的低分子糖、低分子氮。④加营养盐：（只限于薯类）用量0.05~0.1%，发酵时用薯类不用加营养盐。⑤调酸：适于酵母菌生长，抑制杂菌，pH：4.0~4.5。⑥杀菌：温度不能太高85~90℃；30min。⑦冷却：到27-30℃，用来培养酵母菌。

15.复水活化的方法：首先复水活化液杀菌20min，酵母活化液比1：4，最大：1:20①水活化：水是灭菌后的水，38-40℃；14-20min；复水14-20min。原因：因为水没有营养，如果复水时间过长酵母会营养不良容易老化。②糖水活化：2%蔗糖水；10-50倍；38-40℃；15-30min；降温度；30-34℃；活化1-3小时（搅拌）③稀糖化醪活化：5-10倍；浓度4-5BX，38-40℃；复水15min 降温至31-33℃（＜34℃）活化1-3h，投入发酵罐。

16复水活化时应注意的问题：①复水活化时间一般不超过6h②活化后细胞数达到500亿个/g，活菌数》80%③压榨，烘干，烘干之前要加保护剂④复水活化的温度：开始：38-40℃后期：30-34℃ 17.酒精发酵的目的要求：目的：将可发酵糖转化为乙醇和二氧化碳。要求：用最少的原料生产出尽可能多的酒精产品，尽量减少发酵损失。①发酵前期，创造条件，酵母繁殖，占绝对优势②发酵中后期，创造厌氧条件，使酵母在无氧条件下发酵，产生酒精和二氧化碳③发酵过程中要保持糖化酶活力，使糖化醪中的糊化了的淀粉继续分解，产生可发酵性糖，保证后糖发酵顺利进行④要防止杂菌污染，避免因此造成损失⑤注意回收二氧化碳及夹带的酒精

发酵过程三个时期（前期发酵、主期发酵、后期发酵）的特点（36页）

18.酒精发酵副产物的生产：①甘油：生成途径A加入亚硫酸氢钠，大量积累甘油；把发酵醪液PH调到7.6，两分子乙醛发生歧化反应生成乙醇和乙酸。②杂醇油：生成途径A蛋白质水解产生氨基酸，氨基酸脱氨，脱羧产生杂醇油B酵母的代谢产生 ③琥珀酸：酵母代谢的必然产物，对发酵过程影响不大，不影响产品质量 ④

乳酸等有机酸的生成：乳酸就是由杂菌感染生成的 19.发酵工艺方法：（间歇发酵法）①一次加满法，优点：操作简便，便于管理：缺点：发酵的延迟期长；适用范围：锅与罐容积相等的酒精厂②分次添加法，优点：发酵要比第一种方法要旺盛，能够抑制杂菌，发酵迟缓期短；适用范围：锅小罐大的工厂③连续流加法，优点：发酵的迟缓期短，总发酵时间短；适用范围：连续蒸煮，连续糖化的工厂④分割主发酵法，优点：省去了酒母的制作，接入的酵母种子量大，发酵时间可以缩短 总满缸时间不超过8-10小时的原因：若超过8-10小时后加入的淀粉和糊精来不及彻底被转化糖进而生成酒精就到了预定的发酵时间造成发酵成熟醪液残糖高，使淀粉利用率低

6-8小时原因（流加速度快）流加过快（小于6小时）会造成发酵醪液中酵母细胞低，不易造成酵母群体优势，有可能污染杂菌流加过慢，能延长满缸时间，造成后加入糖化醪中淀粉和糖不能充分利用，导致可发酵性糖的损失2 蒸馏的基本原理：（41页）只答拉乌尔定律

20.回流目的：如果精馏塔没有回流，则蒸馏塔板上的酒精，由于不断蒸发而减少，塔板上的酒精浓度会下降，沸点会上升，虽然有进料来补充蒸出的酒精，但不足以维持各层塔板稳定的温度差和浓度差，精馏过程无法进行，酒精浓度难以保证，杂质难以清除。21.杂醇油的分离：①特点：是一元高沸点的混合物，主要包括异戊醇，异丁醇，正丙醇等，以异戊醇为代表，异戊醇占45~75﹪，在79~105℃区域内，在水中的溶解度小于3﹪，以任意比溶于乙醇溶液中，是棕黄色的油状物。②杂醇油在塔内的运动情况：在塔的下部，由于酒精浓度较低，异戊醇的挥发系数大于1，气相中异戊醇的浓度大于液相中异戊醇的浓度，所以异戊醇的运动方向向上。在塔的上部，酒精浓度大于55﹪，异戊醇的挥发系数小于1，液相中异戊醇的含量大于气相中异戊醇的含量，异戊醇的运动方向向下。当酒精浓度是55﹪时候，异戊醇的挥发系数接近1，这样就使得异戊醇聚集在酒精浓度是55﹪附近的塔板上。③杂醇油的提取：在实际生产中，塔的蒸汽压力很难达到均衡，塔内酒精的负荷有变动，且杂醇油本身是混合物，所以它集中分布在几层塔板上。液相取油：进料板上2,4,6块上提取，55~70﹪附近，86~93﹪。气相取油：进料板下2,4,6块上提取，42﹪左右；④杂醇油的分离：液液萃取：水是萃取剂，分离到水占90%，乙醇站8.3%以下，杂醇油站2-3%，达到分离效果，萃取温度：25-30℃.22.成品酒精的提取：①在塔顶往下数4~6层板液相提取原因塔顶酒精浓度最高，杂质的挥发系数最小，液相中杂质含量最高，向下数几块塔板后，酒精浓度稍低，头级杂质的挥发系数增大，液相中杂质含量比塔顶液相中杂质含量降低。所以。。

第二编（白酒、大曲、入窖）

（填空）1.中国白酒：⑴浓香型（窖香型）：泸州老窖，己酸乙酯和适量的丁酸乙酯已经乙酸，丁酸和较复杂的醛类为陪衬。⑵酱香型：茅台52-53°，以4-乙基愈疮木酚和丁香酸等酚类为主，以多种氨基酸和高沸点的醛酮类为衬托，其他酸酯醇为助香成分。⑶清香型：汾酒，65°，乙酸乙酯和乳酸乙酯协调搭配，还有比较多的醋酸和双乙酰等成份。⑷米香型：桂林三花酒，乳酸乙酯，乙酸乙酯，和β-苯乙醇为主体，以醇类为陪衬。5）兼香型，董香型：董酒。己酸乙酯，乙酸乙酯，乳酸乙酯作陪衬。6）凤型：西凤酒7）芝麻香型：山东景芝酒8）豉香型：广东玉冰烧9）特型：四特酒。

2.白酒生产对原料的要求：比较多的淀粉和糖，含有一定量的蛋白质（使菌体合成细胞和产生香味物质），含有一定量的无机盐（菌体生长）。原料的作用：1.给微生物提供营养 2.产生乙醇 3.产生香味物质。原料的特点：1.高粱--（香）单宁2.玉米—甜3.大米—净4.大麦—冲5.瓜干—苦6.马铃薯—土腥味7.木薯—氢氰酸 3.白酒生产的辅料：(1)要求：不含或很少含淀粉和糖。(2)作用：吸水，调节淀粉浓度和酸度、酒度，疏松酒醅，便于蒸馏(3)性质：良好的吸水性，含杂志少，新鲜不霉烂，一般不含或很少含营养物质。(4)常用辅料：高粱壳：疏水性一般，含单宁多影响发酵 玉米芯：含五碳糖多，高温蒸煮易产生焦糊味，疏松吸水性最好古壳：疏松吸水性较好，多用于名优酒生产。稻壳：疏松性好，吸水性一般，含硅酸盐多。（5）处理：清蒸处理，除去辅料味，时间不少于30分钟

4.大曲酒生产特点:⑴采用固态配醅发酵⑵采用边糖化边发酵工艺（双边发酵）⑶多菌种混合发酵⑷采用固态甑桶蒸馏。

5.大曲的特点：特点：①采用生料制曲，有利于保存原料中，原有的水解酶类（如小麦中的β-淀粉酶）使它们在酿造过程中仍能发挥作用，同时，有助于那些能够直接利用生料的微生物富集 生长 繁殖。②采用接种（自然）：春末夏初到中秋节前后是生产大曲的最佳时间。③既是糖化发酵剂，又是酿酒原料。④强调使用陈曲，需要经过两到六个月的后熟，成为陈曲之后，才能使用，因为在制曲过程潜入了大量酸性细菌，它们在干燥条件先，会失去繁殖能力或死亡，避免发酵过程中产酸。

（填空）7.泸香型大曲酒生产工艺：原料：糯米高粱；配料：粮醅比：1：4-5；粮糠比17-20% ；大回醅作用：调节淀粉的浓度，酸度，酒度；加入辅料作用：可以疏松酒醅，稀释淀粉，冲淡酸度，吸收水分，保持浆水，有利于发酵和蒸馏。入窖发酵条件：入窖温度：采用低温入窖定温发酵，低温入窖是为了保证酒醅在适宜的温

度下进行缓缓有规律的发酵。入窖淀粉浓度：取决于粮醅比1：4-6 粮糠比1：0.2左右。入窖条件;A.温度，低温入窖，定温发酵。B．入窖发酵的入窖淀粉浓度：取决于粮醅比和粮糖比，经验数据：淀粉浓度下降1﹪，酒醅温度上升1.8℃，冬季：入窖温度16~18℃，根据酵母的生理特性，最高发酵温度是36℃，所以发酵过程中允许温度上升的幅度是18~20℃，允许淀粉浓度下降9-10%，配料时残余淀粉5-7%，在发酵过程中允许淀粉浓度14~17﹪，续渣法发酵入窖淀粉浓度是16~18﹪ C。入窖酸度：冬天1.3度，夏天2度。D.入窖水分：夏天57-58%冬天53-54%

低温入窖原因：曲酒在发酵时，是在固体状态下进行的发酵过程，由于窖壁和酒醅传热系数很小、性能差，发酵过程中产生的热量很难散发出去，只能升高醅的温度，为了控制微生物发酵适宜的温度，不使醅温升得太高，必须根据季节的变化来调节入窖淀粉浓度和入窖温度，采用低温入窖、延缓发酵速度，使酒醅温度不至于迅速升高，协调糖化和发酵速度，维持酶的活性，使边糖化边发酵顺利进行，根据酵母酒生理特性大曲酒发酵最高温度控制在36℃左右，入窖温度受气温高低制约，要坚持低温入窖原则，一般北方16-18第三编℃，平常（啤酒、13-14麦汁、℃，夏季尽可能低。大麦、发芽、干燥、过滤、凝固物、酵母、双乙酰）

清蒸法 混蒸法（见附页）特点（61页）

啤酒生产工艺流程（见附页）大麦种类、结构（见附页）

1.啤酒的辅助原料添加目的：①降低成本。②调节麦汁中糖和非糖的比例，提高发酵度。③降低麦汁中的总氮含量，提高啤酒的生物稳定性。④多酚物质含量少，可以降低色度，提高啤酒的非生物稳定性。正常用量：20-30%。添加辅料应注意的问题：补加淀粉酶；所加的辅料不应该造成过滤困难；所加辅料不应该带来邪杂气味。2.多酚物质在啤酒生产中的作用：主要成分：花色苷 对啤酒酿造有双重作用，在麦汁煮沸及随后的冷却过程中都能与蛋白质结合，凝固沉淀，有利于啤酒的稳定性，另一方面，正是由于多酚物质与Pr结合产生沉淀，所以啤酒中多酚物质残留是造成啤酒浑浊的主要因素之一。

酒花化学成分及作用（64页）异构化作用（64页）

3酒花的烘干与保存：烘干温度：《50℃保存：低温，干燥，隔绝空气，充CO2或氮气，避光。

4.麦芽制备：目的：①通过制麦操作产生各种E，以供制备麦芽汁的催化剂。②使麦粒中的淀粉，Pr在E的作用下，达到适度的溶解。③通过干燥除去绿麦芽多余的水分种生腥味，产生干麦芽特有的色香味。

（填空）大麦的输送方式：1.气流输送2.机械输送

（填空）大麦储藏的目的：新收大麦水分含量高，有休眠期，发芽率低，必须要经多一段成熟期后才能使用，一般周期6-8周方法：地面堆积、立仓

5.浸麦的目的：①除尘，除杂，除微生物。②提高麦料的含水率。③浸出麦皮中的有害成分（多酚物质，谷皮酸，色素）

6.浸麦度对麦芽质量的影响：①浸麦过度：a发芽力削弱，基至引起胚的破坏，发芽率低；b麦粒的呼吸旺盛，麦层温度高，物质消耗大；cE的活力低，制麦损失高。②浸渍不足：a发芽力弱，易生成硬质麦芽；b叶芽根芽生长不足；cE活力低，Pr分解不完全。（填空）7.浸麦理论：⑴水的吸收：通过导管，管胞吸收水分，前期吸水快，后期吸水慢。a：6~10h；吸水快60%；12~14%；30~35%；胚吸水快，胚乳吸水慢，E活力上升。b：10~20h麦粒几乎很少吸水，只有胚，糊粉层吸收极少的水量。c：20h以后若氧充足，吸水量与锓麦时间成正比。⑵吸水速度：a吸水速度与麦粒性质：①颗粒越小，吸水越快②同类大麦含N量越低，吸水越快③粉状粒吸水快b：T越高，吸水速度越快，时间越短；T：14~18℃；﹤20℃。⑶浸麦与通风（供氧）作用:如果麦粒长时间缺氧，将导致分子间的呼吸作用，使呼吸产物积累，造成胚的生命力的破坏。供氧效果：供氧不足：①胚成窒息状态，发芽迟缓不旺盛②麦粒溶解不足③麦层有水果味，酸味④发芽呈早期发热现象。供氧充足：①胚新鲜健康②发芽快，均匀，旺盛，麦粒溶解好③麦粒吸水快④麦粒提高萌发，发芽时间短⑤麦芽中的E活力高。供养措施：浸水通风、泵送、空气休止、喷淋法、冲洗

8.浸麦水中的添加剂：KMnO4，甲醛，石灰，氢氧化钠，碳酸钠，过氧化氢。作用：为有效地清除麦皮中的有害成分，杀死附着在麦粒上的微生物，达到清洗和灭菌的目的。

8发芽的目的：①使麦粒生成大量的各种酶，并使麦粒中一部分非活化酶得到活化并增长②使麦粒达到适度的溶解来满足糖化的需要。

12.发芽过程中的主要酶类㈠①α－淀粉酶；②β－淀粉酶。㈡蛋白E：①内肽E；②外肽E。㈢半纤维素E。㈣磷酸脂E。㈤脂肪E。9.发芽过程中的物质变化： ⑴淀粉：淀粉链总趋势变短，直链淀粉的比例增加，并产生部分低分子糖和糊精⑵半纤维素：胚乳中不断分解，β—葡聚糖水解，粘度降低⑶Pr

①蛋白质分解的意义：大麦中的Pr主要是在发芽中北分解的。糖化 过程的中的Pr分解只是发芽分解的继续远不如发芽时分解的多②Pr的溶解度：麦粒当中的全部Pr分解的程度，一般用可溶解性N和总N的量之比表示③影响Pr分解的主演因素：a：大麦Pr含量高，Pr分解一般交差发芽时温度快，不利于Pr分解 b:发芽T高，Pr分解作用弱，c:空气中的Co2比例上升，Pr溶解度上升，d:侵麦越低，抑制Pr活力提高 e:发芽时间：发芽7天内，Pr溶解度和AA含量会增加 ⑷ 酸度上升，PH变化很小酸度变化的原因：酸性AA。

（填空）10.发芽条件及控制：⑴发芽水分：由浸麦度和发芽时吸收的水分决定 ①浸麦度：43—48%（浅色：43-45%深色：45-48%）②设空调室：人工加潮的方式来保护水分的，湿度φ＞85%。⑵发芽T：20℃以下，13-17℃为宜（T低：发芽慢，周期长；T高：发芽块,但不宜控制）。⑶空气中O2和CO2的比例：①发芽初期：在O2充足的条件下，有利于各种条件内E的形成，如果CO2含量过高，会导致E的活力下降，严重会是麦粒窒息，多以要定期通风，共O2，排CO2②发芽后期：麦层CO2比例要加大，一方面可以抑制麦粒的过分生长，同时有利于麦粒的溶解。⑷发芽时间：发芽温度降低，水分降低，含氧越贫，麦粒生长越慢，发芽时间越长。⑸光线：避免阳关直射，绿色植物光合作用产生的叶绿素，使酒发生红光—形成叶绿素最多；蓝色—形成的叶绿素最少，对E的形成有利。⑹翻拌：散热，疏松麦层

13.绿麦芽干燥的目的：①停止绿麦芽的生长和麦芽的分解。②除去多余的水分，防止腐败变质，便于贮藏。③使麦根干燥，便于脱落除去。④除去绿麦芽的生腥味，产生干麦芽特有的色香味14.类黑素的形成：a水分＞5%；b有低分子糖，低分子N；c 80-90%℃开始形成类黑素；d.100-110℃最适温度；e PH＝5最容易形成类黑素。

（填空）干燥的变化过程（74-75页）

15.除根和贮藏：除根目的：①麦根吸湿行强，贮藏时易腐烂。②易改变啤酒的色泽。③带有不良的苦味。贮藏目的：①干燥操作不当时会产生玻璃质麦粒进过贮藏后会向好的方向转化。②E活力会有所提高。③酸度会有所提高。④贮藏后麦粒会吸水，麦皮会失去原来的脆性，有利于麦汁的过滤。温度小于20度，时间不小于四周。

16.粉碎的方法：①干法粉碎②回潮粉碎③湿法粉碎：优点：a可以改善过滤性能。b缩短糖化周期。c不易产生粉尘。d可以提高侵出率。缺点：a必须现用现粉，不易贮藏。b必须用密闭设备。16粉碎的目的：增加原料的表面积，利于酶的作用，可溶性物质浸出得多。粉碎的要求：①麦芽：麦皮破而不碎，内容物越细越好，既有利于反应速度，又有利于过滤速度②辅料：粉的越细越好。或石膏调整。（5）醪液浓度的影响：用加水比控制：1:2.8-3.5。调整度至14%-18%，<20%，浓度高，糖化速度快慢。

（填空）糖化原理（78页）方法（79页）二次煮出糖化法 18.过滤：目的：在短时间内，将可溶性物质与麦糟分开，以免影响麦汁的色香味，结果得到澄清的麦汁。步骤：过滤①以麦槽为虑层进行麦汁过滤，第一麦汁（过滤麦汁）。②洗糟：用热水洗麦糟，得到第二麦汁，洗涤麦汁。过滤方法：过滤槽法①过滤前清洗设备，铺好筛板，从过滤槽底部，引入78-80℃热水，②泵入糖化醪，静止20-30min③回流操作④过滤⑤洗糟

19.过滤速度的影响因素：①麦汁的组成：β－葡聚糖多，粘度大，过滤速度慢。②醪夜温度的影响，麦汁主要含糖，糖的u和T成反比。③醪液浓度的影响：浓度大，u大，过滤慢。④PH影响：PH=5.5过滤速度最快。⑥麦芽粉碎度：湿法粉碎，麦汁过滤速度快

20.麦汁煮沸的目的：稳定麦汁成分⑴E的破坏，主要停止α-淀粉酶的作用，以稳定可发酵性糖和糊精的比例，时间1-2min。⑵麦汁灭菌。⑶蒸发水分，使麦汁浓度到要求的浓度。⑷Pr沉淀，提高啤酒的非生物稳定性⑸酒花有效成分溶出。

21煮沸过程中的物质变化：⑴Pr的沉淀提高啤酒非生物稳定性①Pr受热变性凝固，氧抑制Pr凝固增加Pr溶解度，为避免此现象加亚硫酸盐。②Pr与单宁形成不溶性的络合物。⑵酒花有效成分溶出：①α-酸异构化，苦味物质溶出，有防腐作用，②香物质的溶出，主要是酒花油。⑶经过煮沸后，麦汁颜色加深。①产生类黑素。②酒花树脂，多酚物质溶出。⑷还原物质的生成。⑸不良气味的挥发：发芽时生成的不良气味，Pr凝固产生的硫化物，其他醛类。⑹杀菌和其他作用：①102-105℃，几分钟灭菌。②破坏全部E。

21.麦汁煮沸工艺条件及影响因素：①蒸煮强度：每小时蒸发水分的百分率。蒸煮强度=（混合麦汁量—最终麦汁量）/（混合麦汁量*煮沸时间）。一般是8~12%，该强度使蛋白质凝固、结块大、效果好。②煮沸时间：常压1~2小时，多用90分钟；煮沸时间短，适

合生产浅色啤酒，煮沸时间长，适合生产深色啤酒。煮沸时间长，蛋白质凝固越多，还原性物质生成越多，酒花利用率提高；但超过2h，颜色深，口味粗糙，蛋白质重新分解，α-酸转变成树脂，酒花利用率降低。③麦汁的ph：生产上5.2~5.6。

22.酒花的添加：①目的：赋予啤酒爽口的苦味，特有的香味，防腐能力提高啤酒的非生物稳定性。②原则：添加剂，先苦后香，先陈后新。（填空）方法：分次分量添加。分三次，第一次，初沸5~15分钟，添加5~10%，作用：防止起沫，用单宁沉淀蛋白质。第二次，25~45分钟，加55~60%，作用：促进a酸的异构化。第三次，结束前5~10分钟，加30-40%，作用：酒花油赋予啤酒香味。

23.麦汁的澄清冷却目的要求：①降低麦汁的温度，适合发酵要求。②麦汁吸收一定量氧，促进酵母繁殖。③析出和分离麦汁中的冷热凝固物，改善发酵条件，提高质量。要求：冷热过程温度恒定无菌。

24.影响冷凝固析出的因素：①蛋白质含量低或蛋白质溶解度低的麦芽析出的冷凝固物。②利用谷类原料作辅料析出少。③粗麦芽粉比细麦芽粉析出少。④糖化醪浓度稀析出少。⑤酒花添加量少，煮沸强度低析出少。⑥冷却温度越低洗出越多。

影响热凝固物形成的因素：1.麦芽质量好，生成热凝固物少2.大麦中蛋白质含量低，生成热凝固物少3.酒花添加量少，生成热凝固物少4.煮沸强度低，析出热凝固物少5.PH低，热凝固物析出少6.麦汁浓度升高，粘度升高，热凝固物析出少

25.麦汁吸氧：①物质氧化吸氧：在高温下，麦汁的还原性物质与氧化合而吸氧，该氧不能被酵母利用。②氧的物理溶解：当麦汁温度冷却到40以下时，氧气会溶解到麦汁中，供酵母繁殖。氧气在麦汁中的溶解度与麦汁的温度、浓度成反比。

物质氧化：麦汁高温吸氧，氧化还原性物质使麦汁颜色加深，澄清时不宜通风，麦汁冷却到40度以下吸氧是适宜的26.啤酒酵母性质有差异的原因（啤酒酵母的分类与特点）：

⑴上面酵母：啤酒酵母，萨土型酵母，弗罗倍儿酵母。①发酵特点：随着二氧化碳的产生，酵母会悬浮在液体中，发酵结束时形成一层棕色的奶油状的泡盖，虽经长时间静止，也很少下沉。②原因：上面酵母出芽后新细胞并不是很快的分开，而是相互粘着，形成5-10个细胞的芽簇，发酵产生的二氧化碳被芽簇包围着，二氧化碳带有负电荷，上面酵母带有正电荷，相互吸引，这些均导致酵母芽簇-CO2气泡团粒比重小于发酵液而漂浮在液面上。③生理特点：细胞呈圆形，易聚集在一起，发酵麦芽三糖的能力比下面酵母快而彻底，发酵温度10~25℃，真正发酵度60~65%，能发酵1/3棉子糖。⑵下面酵母：萨土型酵母，多特蒙德酵母，卡尔斯伯酵母①发酵特点：发酵过程中酵母悬浮在麦汁中，发酵终了时，酵母凝聚成块沉淀于容器底部，形成比较紧密的酵母层。②原因：酵母出芽繁殖后很少有粘着的倾向，而且下面酵母和CO2气泡都带负电，相互排斥，发酵产生的CO2很快脱离酵母细胞而上升，酵母始终漂浮在液体中，发酵结束时，下面酵母由于自身的凝聚性而使细胞凝聚成块，酵母比重是1.07-1.10，大于麦芽汁的比重，所以就自然沉降在容器的底部。③生理特点：卵圆形，成对出现，分散，能发酵全部棉子糖，发酵温度7~10℃，真正发酵度55~60%。

27.凝聚性酵母：⑴旺盛时不凝聚原因：①CO2强烈搅拌，酵母急速运动。②酵母带相同电荷，排斥大。①CO2少，酵母运动停止。②发酵终了，PK 4.2-4.7,接近Pr等电点，酵母带电荷趋于0，酵母不排斥，所以凝聚。

28.啤酒酵母的选择原则：①符合啤酒发酵类型要求。②发酵速度要快，强度要大，周期短，发酵度高。③还原双乙酰的能力要大，要求酿出的酒味道适口，泡沫稳定。④酵母凝聚性要强，使酒液澄清，便于回收酵母。

影响发酵度的因素（见大笔记折页）可发酵性糖的变化、含氮物质的变化、PH的变化

29.双乙酰形成机制：①由α-乙酰乳酸的非E分解反应产生。②活性乙酰+乙酰COA→双乙酰+辅酶A。

30.影响双乙酰形成的因素：①酵母菌：不缺乏呼吸作用，凝聚性好，能够合成缬氨酸来抑制双乙酰合成。酵母贮存期长，会降低双乙酰的还原能力。②麦汁成分：麦汁中可同化N和其他营养物质，要丰富，使酵母生命力旺盛，才能还原双乙酰。③酵母接种量多，双乙酰形成量高。④发酵温度高，双乙酰合成速度加快。⑤溶氧量多，双乙酰形成也会多。⑥染菌后，双乙酰形成量多。

31.降低啤酒中双乙酰含量的措施：①提高麦汁中α—氨基N的含量。②加速α-乙酰乳酸的分解速度，α-乙酰乳酸分解速度《双乙酰还原速度。方法：a.提高发酵温度、b.通风搅拌（加CO2），前者速度比后者增加快c.降低麦汁PH至4.2-4.4。③利用酵母来还原双乙酰，主酵结束时保留一定量酵母细胞。④利用CO2洗涤，排除双乙酰。

33.主发酵期现象：①酵母繁殖期：接种后15~20h。特点：麦汁添加15~20h，池四周开始出现泡沫，直至覆盖整个液面，这是发酵开始，糖度下降，温度升高，移到发酵池。②起泡期：换槽4~5h后特点：麦汁表面出现更多泡沫，逐渐涌向中间，泡沫洁白细腻，厚而紧密，呈菜花状，吹开液面，可以看到无数气泡上升，并将析出物带出液面。每天升温05~0.8.每天耗糖0.3~0.5.维持2到三天不需要人工降温。③高泡期：发酵三天后，特点：泡沫增高，形成卷状隆起，泡沫厚度25~30cm，颜色因酒花树脂，蛋白质单宁氧化物析出而成棕黄色。耗糖每天1.5，最高发酵温度9~10，维持2~3天，人工降温。④落泡期：发酵五天后，特点：发酵力减弱，CO2减少，泡沫回缩，颜色变为棕褐色。耗糖0.5~0.8每天，温度下降0.5每天，维持两天。⑤泡盖形成期：七到八天之后特点：泡沫回缩，液面形成褐色的带有苦味的泡盖，厚2~4cm。耗糖0.2~0.4，需急剧降温。主发酵后要回收酵母：急剧降温，使酵母沉降。

34.为什么麦芽不需要糊化，辅料淀粉需要糊化：大麦在发芽形成麦芽过程中，细胞壁被纤维素酶分解，呈网状结构，淀粉酶和蛋白酶易于进入胚乳细胞内进行水解反应，而辅料淀粉中淀粉颗粒受植

物组织和细胞壁的保护，不易和淀粉酶接触，通过糊化，使淀粉吸水膨胀破裂，淀粉由颗粒状变成糊液，才易于受酶的作用，所以麦芽不需要糊化，辅料淀粉需要糊化。

35酵母添加的条件：低温保存，时间不超过五天，使用代数《7代 36酵母添加的方法：干加法和湿加法

37酵母回收方法：人工回收：中层留种；离心机回收。

38酵母的保存方法：在0.5-2℃条件下保存，降低酵母代谢能力，保存时间《5天，每天洗涤2-3天。

39发酵过程主要的物质变化：糖减少，含氮物质减少，苦味物质1/3物质会损失，PH下降，色度都降低，CO2增加。

40后发酵的作用：1）嫩啤酒残留的可发酵性糖继续被发酵，产生的CO2在密闭容器中不断溶解在酒里达到过饱和状态2）后酵初期产生的CO2，排出罐外时，将酒中所含的生酒味物质排出减少酒的不成熟味觉3）在较长的后发酵期中，悬浮的酵母冷凝物含有酒花树脂在低温低PH情况下，缓慢沉淀，使酒液澄清，便于过滤4）在较低的除酒温度下，易形成蛋白质，多酚物质复合物，逐渐析出而先行沉淀，提高啤酒非生物稳定性。

41锥形罐发酵法的特点：1）适合生产各类啤酒，灵活性大2）采用凝聚型的酵母减少了酒损，简化了酵母回收的排放手续3）罐体外设冷却夹套，前后发酵在一个罐中进行，缩短了发酵周期4）冷却夹套设在罐外，改善了劳动条件，节省机电费用，便于实现仪表自动化5）罐密封，可进行CO2洗涤和回收，发酵周期短，一般15-30天。

42啤酒澄清的要求：酒和CO2损失少，不吸氧，不污染，不影响酒的风味，产量大，质量高。43啤酒澄清的方法：过滤；离心

44啤酒包装杀菌的目的：保证啤酒的生物稳定性，有利于啤酒的长期储存。杀菌要求：在最低杀菌温度和最短杀菌时间内杀灭可能存在的生物污染。（填空）

1.蒸煮过程中的物质变化：蛋白质增加温度升高 CH3OH少量增加。

2.淀粉不需要糖化，原料经蒸煮冷却直接用于培养霉菌，产生淀粉酶。

3.蛋白质酶作用于细胞之间的蛋白质，使细胞游离，半纤维素酶作用于胚乳细胞壁，使之变为网状结构，淀粉酶，蛋白质进入细胞内，作用于细胞内。

4.常压蒸馏得不到无水乙醇，减压蒸馏可以得到无水乙醇。（61页）22.清蒸法特点：将新投入的原料单独蒸煮的方法…… 23.混蒸法特点：将原料和香醅混合在一起，在蒸酒的同时也进行蒸料，前期主要是蒸酒，温度较低（85~95℃），糊化效果并不明显，后期把醅中的酒蒸出来后主要是蒸料，要加大火力，提高温度，促进糊化，排出杂质。

第四篇：电工工艺学教案

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第一章 电工工艺基础知识

授课课题：电工基础知识 授课课时：8 授课目的要求：1.掌握电工的基本要求

2.了解电学基础知识

授课重、难点 掌握电工的基本要求 授课形式：新授课 授课方法：讲授 授课内容：

电气知识的内容十分丰富，本章主要介绍直流电路、单相交流电路、三相交流电路、电磁感应及晶体管与晶闸管等电工基础知识。

第一节 直流电路 2课时

一、电路

在电的实际应用中，从最简单的手电筒的工作到复杂的电子计算机的运算，都是由电路来完成的。

1．电路的组成及电路元件的作用

电路就是电流所流经的路径，它由电路元件组成。当合上电动机的刀闸开关时，电动机立即就转动起来，这是因为电动机通过导线经开关与电源接成了电流的通路，并将电能转换成为机械能。电动机、电源等叫做电路元件，电路元件大体可分为四类：

(1)电源：即发电设备，其作用是将其它形式的能量转换为电能。如电池是将化学能转换为电能，而发电机是将机械能转换为电能。

(2)负载：即用电设备，它的作用是把电能转换为其它形式的能。如电炉是将电能转换为热能，电动机则是把电能转换为机械能。

(3)控制电器和保护电器：在电路中起控制和保护作用。如开关、熔断器、接触器等。

(4)导线：由导体材料制成，其作用就是把电源、负载和控制电器连接成一个电路，并将电源的电能传输给负载。

由此可见，电路的作用是产生、分配、传输和使用电能。2．电路图

在实际工作中，为便于分析、研究电路，通常将电路的实际元件用图形符号表示在电路图中，称为电路原理图，也叫电路图。

在电路中，只有两个端点与电路其它部分相连的无分支电路叫做支路。在电路中由支路组成的任一闭合路径叫做回路。

二、电路的欧姆定律

电流、电压和电阻是电路中的三个基本物理量，分析计算电路，就是研究以上各量之间的关系，确定它们的大小。欧姆定律就是反映电阻元件两端的电压与通过该元件的电流同电阻三者关系的定律，其表达式为

I=U/R

式中I-电流(A)

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电工工艺学教案 U-电压(V)R一电阻(Ω)由上式可知，通过电阻元件的电流与电阻两端的电压成正比，而与电阻成反比。

对于任一分支的电阻电路，只要知道电路中的电压、电流和电阻这三个量中的任意两个量，就可由欧姆定律求得第三个量。

三、电路的基尔霍夫定律

欧姆定律可以确定电阻元件上电压与电流的关系，但只能用于无分支的电阻电路。对于一个比较复杂的电路，确定各支路电流和各部分电

基尔霍夫定律是电路理论的基本定律，在应用基尔霍夫定律时必须注意电流;电压、电势的方向及所选定的绕行方向的关系·

四、电阻的串联电路

在电路中，电阻的连接方式是多种多样的，串联电路是最简单的一种。将两个以上的电阻，依次首尾相联，使各电阻通过同一电流，这种连接方式叫做电阻的串联。

串联电路的总电压等于各电阻上电压降之和。由欧姆定律可知：

Ul=IRl；U2=IR2：U3=IR3 所以总电压为

U：IRl+IR2+IR3=I(Rl+R2+R3)=IR

R=Rl+R2+R3

五、电阻的并联电路

几个电阻头尾分别连在一起，即电阻都接在两个节点之间，各电阻承受同一电压，这种连接方式叫做电阻的并联。即为三个电阻的并联电路。

并联电路的总电流为各电阻支路电流之和。由基尔霍夫电流定律可知，电路中的总电流为

I=I1+I2+I3

六、电阻的混联电路

电阻的串联与并联是电路最基本的连接形式，在一些电路中，可能既有电阻的串联，又有电阻的并联，这种电路就叫做电阻的混联电路，分析、计算混联电路的方法如下：

七、电路的功率与电能 1．电功率

电功率就是单位时间内电场力所做的功，图l—15电路中R为一个电阻，它两端的电压是U通过的电流是I，单位时间内电场力在电阻上做的功应为电压与电流的乘积

第二节 单相交流电路 2课时

一、交流电的基本概念 1．什么是交流电

所谓交流电是指大小和方向都随时间作周期性变化的电动势(电压或电流)。也就是说，交流电是交变电动势、交变电压和交变电流的总称。交流电可

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电工工艺学教案 分为上弦交流电和非正弦交流电两大类。正弦交流电是指按正弦规律变化的交流电，而非正弦交流电的变化

正弦交流电的三种表示法

正弦交流电一般有四种表示法：解析法、曲线法、旋转矢量法和符号法。常用前三种表示法。

1．解析法

用三角函数式表示正弦交流电随时间变化关系的方法叫解析法。根据前节，正弦交流电动势、电压和电流的解析式分别为

2．曲线法

根据解析式的计算数据，在平面直角坐标中作出曲线的方法叫曲线法。我们把这种曲线叫做正弦交流电的曲线图或波形图。

3．旋转矢量法

所谓旋转矢量法，就是用一个在直角坐标中绕原点作逆时针方向不断旋转的矢量，来表示正弦交流电的方法。(1)旋转矢量常用加一横线的最大值符号瓦或瑶或_m表

第三节 三相交流电路 2课时 一、三相交流电势

三相交流电是由三相交流发电机产生的。由于三相发电机、变压器、电动机比单相电机节省材料，性能可靠，而且三相输电比单相输电要优越，所以，三相制得到了广泛应用。目前的电力系统都是三相系统。所谓三相系统就是由三个频率和有效值都相同，而相位互差120。的正弦电势组成的供电体系。

对称三相交流电势的瞬时值为二、三相电源的接法

作为三相电源的发电机或三相变压器都有三个绕组，在向负载供电时，三相绕组通常是接成星形或三角形，下面讨论这两种连接方式供电的特点。

1．电源的星形连接

将电源的三相绕组的末端U2、％、形2连成一节点，而始端Ul、y，眠分别用导线引出接负载，这种连接方式叫做星形连接，或称y连接，如图卜37所示。

2．电源的三角形连接

将三相电源的绕组，依次首尾相连构成闭合回路，再自首端用导线引出接负载。

第四节 电磁感应 1课时

1831年法拉第发现：当导体相对于磁场运动而切割磁力线，或线圈中的磁通发生变化时，在导体或线圈中都会产生电动势；若导体或线圈是闭合电路的一部分，则导体或线圈中将产生电流。从本质上讲，上述两种现象都是由于磁场发生变化而引起的。我们把变动磁场在导体中引起电动势的现象称为电磁感应，也称“动磁生电”，由电磁感应引起的电动势叫做感生电动势；由感生电动势引起的电流叫感生电流。

一、直导体中产生的感生电动势

二、楞次定律

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当磁通发生变化时，闭合线圈中要产生感生电动势和感生电流。而且磁铁插入线圈和从线圈中拔出磁铁时，感生电流的方向相反。

第五节 晶体管与晶闸管 1课时

一、晶体=极管

晶体二极管亦称半导体二极管，它具有单向导电的特性，常用于整流检波，在电子线路中应用广泛。

1．晶体二极管的结构和分类 2．晶体二极管的伏安特性与参数

晶体二极管的电流与电压的关系曲线叫二极管的伏安特性曲线。

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第二章 触电危害与救护

授课课题：触电危害与救护知识 授课课时：12 授课目的要求：1.掌握触电危害与救护基本要求

2.了解触电危害与救护基础知识

授课重、难点： 掌握触电危害与救护基本要求 授课形式：新授课 授课方法：讲授 授课内容：

随着社会的不断进步，电能已经成为人们生产生活中最基本和不可替代的能源。“电”日益影响着工业的自动化和社会的现代化。然而，当电能失去控制时，就会引发各类电气事故，其中对人体的伤害即触电事故是各类电气事故中最常见的事故。

本章主要介绍触电事故类型和方式、电流对人体的作用、触电事故规律、触电急救等基本内容。

第一节 触电事故种类和方式 4课时

众所周知，触电事故是由电流形式的能量造成的事故，其构成方式和伤害方式有很多不同之处，总体上可划分为两类触电事故、三种触电方式。

一、触电事故种类

按照触电事故的构成方式，触电事故可分为电击和电伤。1．电击

电击是电流对人体内部组织的伤害，是最危险的一种伤害，绝大多数(大约85％以上)的触电死亡事故都是由电击造成的。

电击的主要特征有：(I)伤害人体内部。

(2)在人体的外表没有显著的痕迹。(3)致命电流较小。

按照发生电击时电气设备的状态，电击可分为直接接触电击和问接接触电击：

(1)直接接触电击：直接接触电击是触及设备和线路正常运行时的带电体发生的电击(如误触接线端子发生的电击)，也称为正常状态下的电击。

(2)间接接触电击：间接接触电击是触及正常状态下不带电，而当设备或线路故障时意外带电的导体发生的电击(如触及漏电设备的外壳发生的电击)，也称为故障状态下的电击。

2．电伤

电伤是由电流的热效应、化学效应、机械效应等效应对人造成的伤害。触电伤亡事故中，纯电伤性质的及带有电伤性质的约占75％(电烧伤约占40％)。尽管大约85％以上的触电死亡事故是电击造成的，但其中大约70％的含有电伤成分。对专业电工自身的安全而言，预防电伤具有更加重要的意义。

(1)电烧伤是电流的热效应造成的伤害，分为电流灼伤和电弧烧伤。

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电流灼伤是人体与带电体接触，电流通过人体由电能转换成热能造成的伤害。电流灼伤一般发生在低压设备或低压线路上。

电弧烧伤是由弧光放电造成的伤害，分为直接电弧烧伤和间接电弧烧伤。前者是带电体与人体之间发生电弧，有电流流过人体的烧伤；后者是电弧发生在人体附近对人体的烧伤，包含熔化了的炽热金属溅出造成的烫伤。直接电弧烧伤是与电击同时发生的。

电弧温度高达8000~C以上，可造成大面积、大深度的烧伤，甚至烧焦、烧掉四肢及其他部位。大电流通过人体，也可能烘于、烧焦机体组织。高压电弧的烧伤较低压电弧严重，直流电弧的烧伤较工频交流电弧严重。

发生直接电弧烧伤时，电流进、出口烧伤最为严重，体内也会受到烧伤。与电击不同的是，电弧烧伤都会在人体表面留下明显痕迹，而且致命电流较大。

(2)皮肤金属化是在电弧高温的作用下，金属熔化、汽化，金属微粒渗入皮肤，使皮肤粗糙而张紧的伤害。皮肤金属化多与电弧烧伤同时发生。

(3)电烙印 是在人体与带电体接触的部位留下的永久性斑痕。斑痕处皮肤失去原有弹性、色泽，表皮坏死，失去知觉。

(4)机械性损伤 是电流作用于人体时，由于中枢神经反射和肌肉强烈收缩等作用导致的机体组织断裂、骨折等伤害。

(5)电光眼 是发生弧光放电时，由红外线、可见光、紫外线对眼睛的伤害。电光眼表现为角膜炎或结膜炎。

二、触电方式

按照人体触及带电体的方式和电流流过人体的途径，电击可分为单相触电，两相触电和跨步电压触电。

1．单相触电

当人体直接碰触带电设备其中的一相时，电流通过人体流入大地，这种触电现象称为单相触电。对于高压带电体，人体虽未直接接触，但由于超过了安全距离，高电压对人体放电，造成单相接地而引起的触电，也属于单相触电。

低压电网通常采用变压器低压侧中性点直接接地和中性点不直接接地(通过保护间隙接地)的接线方式，这两种接线方式发生单相触电的情况如图2—1所示。

第二节 电流对人体的危害 4课时

电流对人体作用的规律，可定量地分析触电事故、也可运用这些规律，科学地评价一些防触电措施和设施是否完善，科学地评定一些电器产品是否合格等。

一、作用机理和征象 1．作用机理

电流通过人体时破坏人体内细胞的正常工作，主要表现为生物学效应。电流作用于人体还包含有热效应、化学效应和机械效应。

第三节触电事故规律

为防止触电事故，应当了解触电事故的规律。根据对触电事故的分析．从触电事故的发生率上看，可找到以下规律：

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一、触电事故季节性明显

统计资料表明，每年二三季度事故多。特别是6．．9月，．事故最为集中。主要原因为，一是这段时间天气炎热、人体衣单而多汗，触电危险性较大；二是这段时间多雨、潮湿，地面导电性增强，容易构成电击电流的回路，而且电气设备的绝缘电阻降低，容易漏电。

二、低压设备触电事故多

旧内外统计资料表明，低压触电事故远远多于高压触电事故。其主要原因是低压设备远远多于高压设备，与之接触的人比与高压设备接触的人多得多，而且都比较缺乏电气安全知识。应当指出，在专业电工中，情况是相反的．即高压触电事故比低压触电事故多。

三、携带式设备和移动式设备触电事故多

携带式设备和移动式设备触电事故多的主要原因是这些设备是在人的紧握之下运行，不但接触电阻小，而且一旦触电就难以摆脱电源；另一方面，这些设备需要经常移动，工作条件差，设备和电源线都容易发生故障或损坏；此外，单相携带式设备的保护零线与工作零线容易接错，也会造成触电事故。

四、电气连接部位触电事故多

大量触电事故的统计资料表明，很多触电事故发生在接线端子、缠接接头、压接接头、焊接接头、电缆头、灯座、插销、插座、控制开关、接触器、熔断器等分支线、接户线处。主要是由于这些连接部位机械牢由性较差、接触电阻较大、绝缘强度较低以及可能发生化学反应的缘故。

五、错误操作和违章作业造成的触电事故多

大量触电事故的统汁资料表明，有85％以上的事故是由于错误操作和违章作业造成的。其主要原因是由于安全教育不够、安全制度不严和安全措施不完善、操作者素质不高等。

第三节 触电救护 4课时

触电急救必须分秒必争，立即就地迅速用心肺复苏法进行抢并坚持不断地进行，同时及早与医疗部门联系，争取医务人员接替救治。在医务人员未接替救治前，不应放弃现场抢救，更不能只根据没有呼吸或脉搏擅自判定伤员死亡，放弃抢救。只有医生有权做伤员死亡的诊断。

一、脱离电源

触电急救，首先要使触电者迅速脱离电源，越快越好。因为电流作用的时间越长，伤害越重。

1．脱离电源就是要把触屯者接触的那一部分带电设备的开关、刀闸或其他断路设备断开；或设法将触电者与带电设备脱离。

在脱离电源中，救护人员既要救人，也要注意保护自己。

2．触电者未脱离电源前，救护人员不准直接用手触及伤员，因为有触电的危险。

3．如触电者处于高处，解脱电源后会自高处坠落，因此，要采取预防措施。

4．触电者触及低压带电设备，救护人员应设法迅速切断电源，如拉开电源开关或刀闸，拔除电源插头等；或使用绝缘工具、干燥的木棒、木板、绳索

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电工工艺学教案 等不导电的东西解脱触电者；也可抓住触电者干燥而不贴身的衣服，将其拖开，切记要避免碰到金属物体和触电者的裸露身躯；也可戴绝缘手套或将手用干燥衣物等包起绝缘后解脱触电者；救护人员也可站在绝缘垫上或干木板上，绝缘自己进行救护。

为使触电者与导电体解脱，最好用一只手进行。

5．如果电流通过触电者人地，并且触电者紧握电线，可设法用干木板塞到身下，与地隔离，也可用于木把斧子或有绝缘柄的钳

二、伤员脱离电源后的处理 1．伤员的应急处置

触电伤员如神志清醒者，应使其就地躺平，严密观察，暂时不

三、心肺复苏法

1．触电伤员呼吸和心跳均停止时，应立即按心肺复苏法支持生命的三项基本措施，即通畅气道；口对口(鼻1人工呼吸；胸外接压(人工循环)，正确进行就地抢救。

2．通畅气道

(1)触电伤员呼吸停止，重要的是始终确保气道通畅。如发现伤员口内有异物，可将其身体及头部同时侧转．迅速用一个手指或用两手指交叉从口角处插入，取出异物；操作中要注意防止将异物推到咽喉深部。

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第三章 电气安全工作要求与措施

授课课题：电气安全知识 授课课时：6 授课目的要求：1.掌握电气安全工作的基本要求

2.了解电气安全工作的基础知识

授课重、难点 掌握电气安全工作的基本要求 授课形式：新授课 授课方法：讲授 授课内容：

触电事故的原因很多，实践证明，组织措施与技术措施配 合不当是造成事故的根本原因，没有组织措施，技术措施就难以保证；没有技术措施，组织措施也只是空洞条文。因此，必须同时重视电气安全技术措施和组织措旌，做好电气安全管理工作。

第一节 电气安全工作基本要求 3课时

电气安全工作基本要求的内容很多，归纳起来主要有以下几个方面：

一、建立健全规章制度

合理规章制度是从人们长期生产实践中总结出来的，是保证安全生产的有效措施。安全操作规程、电气安装规程、运行管理和维护检修制度及其它规章制度都与安全有直接关系。

根据不同工种，应建立各种安全操作规程。如变电室值班安全操作规程、内外线维护检修安全操作规程、电气设备维修安全操作规程、电气实验安全操作规程、非专职电工人员手持电动工具安全操作规程、电焊安全操作规程、电炉安全操作规程、天车司机安全操作规程等等：

安装电气线路和电气设备时，必须严格遵循安装操作规程，验收时符合安装操作规程的要求，这是保证线路和设备在良好的、安全的状态下工作的基本条件之一。

根据环境的特点，应建立相适应的运行管理制度和维护检修制度。由于设备缺陷本身就是潜在的不安全因素，设备损坏(如绝

二、配备管理机构和管理人员

应当根据本部门电气设备的构成和状态，根据本部门电气专、人员的组成和素质，以及根据本部门的用电特点和操作特点，建立相应的管理机构，并确定管理人员和管理方式。为了做好电气安全管理工作，安全管理部门、动力部门(或电力部门)等部门必须互相配合，安排专人负责这项工作。专职管理人员应具备必须的电工知识和电气安全知识，并要根据实际情况制定安全措施计划，使安全工作有计划地进行，不断提高电气安全水平。

三、进行安全检查

群众性的电气安全检查．最好每季度进行一次，发现问题及时解决，特别要注意雨季前和雨季中的安全检查。

电气安全检查包括检查电气设备的绝缘有无损坏、绝缘电阻是否合格、设备裸露带电部分是否有防护设施；保护接零或保护接地是否正确、可靠，保护

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电工工艺学教案 装置是否符合要求；手提灯和局部照明灯

电压是否是安全电压或是否采取了其它安全措施；安全用具和电

四、加强安全教育

主要是为了使工作人员懂得电的基本知识，认识安全用电的重要性，掌握安全用电的基本方法。

新人厂的工作人员要接受厂、车间、生产小组等三级安全教育。一般职_T要懂得电和安全用电的一般知识；使用电气设备的一般生产丁人除懂得一般知识外，还应懂得有关安全规程；独立丁作的电T，更应懂得电气装置在安装、使用、维护、检修过程中的安全要求，熟知电_T安全操作规程，会扑灭电气火灾的方法，掌握触电急救的技能，电_T作业人员要遵守职业道德。忠于职业责任，遵守职业纪律、团结协作、做好安全供用电T作，还要通过考试，取得合格证等。要做到上述各项要求，需要坚持做好群众性的、经常性的方式。同时，要深入开展交流活动，以推广各单位先进的安全组织措施和安全技术措施。

五、组织事故分析

通过事故分析，能吸取教训。应深入现场，召开事故分析座谈会。分析发生事政的原因，制定防止事故的措施。

六、建立安全资料

安全技术资料是做好安全工作的重要依据，应该注意收集和保存。

第二节 保证安全的组织措施 3课时

在电气设备上工作，保证安全的组织措施有：

①工作票制度，②工作许可制度，③工作监护制度，④工作间断、转移和终结制度。

一、工作票制度

在电气设备上工作，应填用工作票或按命令执行，二、工作许可制度

工作票签发人由车间(分场)或工区(所)熟悉人员技术水平、设备情况、安全工作规程的生产领导人或技术人员担任。工作票签发人的职责范围为：工作必要性，工作是否安全：工作票上所填安全措施是否正确完备；所派工作负责人和工作班人员是否适当和足够．精神状态是否良好等。工作票签发人不得兼任该项工作的工作负责人。

工作负责人(监护人)由车间(分场)或工区(所)主管生产的领导书面批准。工作负责人可以填写工作票。

三、工作监护制度

完成工作许可手续后，工作负责人(监护人)应向工作班人员交待现场安全措施、带电部位和其它注意事项。工作负责人监护人)必须始终在工作现场，对工作班人员的安全认真监护，及时纠正违反安全规程的操作。

四、工作间断、转移和终结制度

工作间断时，工作班人员应从工作现场撤出，所有安全措施保持不动．工作票仍由工作负责人执存。每日收工，将工作票交回值班员。次日复工时，应征得值班员许可，取回工作票，工作负责人必须首先重新检查安全措施，确定符合工作票的要求后。方可工作。

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第三节 保证安全的技术措施

在全部停电或部分停电的电气设备上工作，必须完成停电、验电、装设接地线、悬挂标示牌和装设遮栏后，方能开始工作。上述安全措施由值班员实施，无值班人员的电气设备，由断开电源人执行，并应有监护人在场：

一、停电

工作地点必须停电的设备如下： 1．待检修的设备。2．与工作人员在进行工作中正常活动范围的距离小于表3，一3规定的设备。

二、验电

验电时，必须用电压等级合适而且合格的验电器。在检修设备的进出线两侧分别验电。验电前，应先在有电设备上进行试验。以确认验电器良好，如果在木杆、木梯或木架上验电，不接地线不能指示者，可在验电器上接地线，但必须经值班负责人许可。

高压验电必须戴绝缘手套。35kV以上的电气设备，在没有专业验电器的特殊情况下．可以使用绝缘棒代替验电器，根据绝缘棒端有无火花和放电声来判断有无电压。

表示设备断开和允许进人间隔的信号，经常接人的电压表的指示等，不得作为无电压的根据。但如果指示有电，则禁止在该设

三、装设接地线

当验明确无电压后，应立即将检修设备接地并三相短路，这是保证工作人员在工作地点防止突然来电的可靠安全措施，同时设备断开部分的剩余电荷，亦可因接地而放尽。

四、悬挂标示牌和装设遮栏

在工作地点、施工设备和一经合闸即可送电到工作地氧或施工设备的开关和刀闸的操作把手上，均应悬挂“禁止合闸，有人工作!”的标示牌。如果线路上有人工作，应在线路开关和刀闸操作把

五、在高压设备上工作的安全措施

在运行中的高压设备上工作，有以下三种情况： 1．全部停电的工作

室内高压设备(包括架空线路与电缆引入线在内)全部停电，通至邻接高压室的门全部闭锁，室外高压设备(包括架空线路与电缆引入线在内)全部停电。

2．部分停电的工作

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第四章 电气安全用具与安全标识

授课课题：电气安全用具与安全标识知识 授课课时：6 授课目的要求：1.掌握电气安全用具与安全标识使用基本要求

2.了解的电气安全用具与安全标识基础知识

授课重、难点 掌握电气安全用具与安全标识使用基本要求 授课形式：新授课 授课方法：讲授 授课内容：

第一节 绝缘安全用具 2课时

绝缘安全用具分为两种：一是基本绝缘安全用具；二是辅助绝缘安全用具。

I．基本绝缘安全用具

绝缘强度足以抵抗电气设备运行电压的安全用具。高压设备的基本绝缘，安全用具有绝缘棒、绝缘夹钳和高压试电笔等。低压设备的基本绝缘安全用具有绝缘手套、装有绝缘柄的工具和低压试电笔等。

2．辅助绝缘安全用具

绝缘强度不足以抵抗电气设备运行电压的安全用具。高压设备的辅助绝缘安全用具有绝缘手套、绝缘鞋、绝缘垫及绝缘台等。

低压设备的辅助绝缘安全用具有绝缘台、绝缘垫及绝缘鞋(靴)等。

一、绝缘棒

绝缘棒俗称令克棒，一般用电木、胶木、塑料、环氧玻璃布棒或环氧玻璃布管制成。在结构上可分为工作部分、绝缘部分和手握部分．如图4—1所示。

绝缘棒用以操作高压跌落式熔断器、单极隔离开关、柱上油断跚器及装卸临时接地线等，在不同工作电压的线路上使用的绝缘

二、隔离板和临时遮栏

三、安全腰带

第二节 安全用具的检验与存放 2课时

一、日常检查

使用安全用具前应检查表面是否清洁，有无裂纹、钻印、划痕、屯刺、孔洞、断裂等外伤。

二、定期检验

定期检验除包括日常检查内容外，还要定期进行耐压试验和眦漏电流试验，检查内容、试验标准、试验周期可参考表4—3。

对新安全用具，应取表中较大的数值，使用中的安全用具，可取表中较小的数值。

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三、存放

安全用具使用完毕后，应存放于干燥通风处，并符合下列要求： 1．绝缘杆应悬挂或架在支架上，不应与墙接触。

2．绝缘手套应存放在密闭的橱内，并与其它工具仪表分别存放。3．绝缘靴应放在橱内，不应代替一般套鞋使用。4．绝缘垫和绝缘台应经常保持清洁、无损伤。

5．高压试电笔应存放在防潮的匣内，并放在干燥的地方。6．安全用具和防护用具不许当其它工具使用。

第三节安全标识 2课时

一、安全色

安全色是表达安全信息含义的颜色，表示禁止、警告、指令、提示等。国家规定的安全色有红、蓝、黄、绿四种颜色。红色表示禁止、停止；蓝色表示指令、必须遵守的规定；黄色表示警告、注意；绿色表示指示、安全状态、通行：

为使安全色更加醒目的反衬色叫对比色。国家规定的对比色是黑白两种颜色。

安全色与其对应的对比色是：红一白、黄一黑、蓝一白、绿一白。

黑包用于安全标志的文字、图形符号和警告标志的几何图形。白色作为安全标志红、蓝、绿色的背景色，也可用于安全标志的文字和图形符号。

在电气上用黄、绿、红i色分别代表L1、L2L3三个相序；涂成红色的电器外壳是表示其外壳有电；灰色的电器外壳是表示其外壳接地或接零；线路上黑色代表T作零线；明敷接地扁钢或圆钢涂黑色。用黄绿双色绝缘导线代表保护零线。直流电中红色代表正极，蓝色代表负极，信号和警告回路用白色。

二、安全标志

安全标志是提醒人员注意或按标志上注明的要求去执行，保障人身和设施安全的重要措施。安全标志一般设置在光线充足、醒目、稍高于视线的地方。

对于隐蔽工程(如埋地电缆)在地面上要有标志桩或依靠永久性建筑挂标志牌，注明工程位置。

对于容易被人忽视的电气部位，如封闭的架线槽、设备上的电

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第五章 直接接触电击防护

授课课题：直接接触电击防护知识 授课课时：3 授课目的要求：1.掌握直接接触电击防护的基本要求

2.了解直接接触电击防护的基础知识

授课重、难点 掌握直接接触电击防护的基本要求 授课形式：新授课 授课方法：讲授 授课内容：

为搞好安全用电，必须采取先进的技术措施和管理措施防止直接触及带电体。绝缘、遮栏和阻挡物、电气间隙和安全距离、安全电压和安全电源、漏电保护等都是防止直接接触电击的防护措施。

第一节 绝缘 1课时

绝缘是用绝缘物把带电体封闭起来。该绝缘物只在遭到破坏时才可能除去。良好的绝缘是设备和线路正常运行的必要条件，也是防止触电事故的重要措施。

一、绝缘材料

电工绝缘材料的电阻率一般在10。n·m以上。瓷、玻璃、云母、橡胶、木材、胶木、塑料、布、纸、矿物油等都是常用的绝缘材料。

绝缘材料按其正常运行条件下容许的最高工作温度分为若干级，称为耐热等级。绝缘材料的耐热等级见表5-1。

第二节 遮栏和阻挡物 1课时

屏护是采用屏护装置控制不安全因素，即采用遮栏、护罩、护盖、箱闸等把带电体同外界隔绝开来。

采用阻挡物进行保护时，对于设置的障碍必须防止这样两种情况的发生：一是身体无意识的接近带电部分；二是在正常工作中。无意识地触及运行中的带电设备。

第三节 电气间隙和安全距离 1课时

为了防止人体触及或接近带电体造成触电事故，避免车辆或其它器具碰撞或过分接近带电体造成事故，防止火灾、过电压放电

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第四节 漏电保护装置 1课时

一、概述

低压配电线路的故障主要是三相短路、两相短路及接地故障。由于相间短路产生很大的短路电流，故可用熔断器、断路器等开关设备来自动切断电源。由于其保护动作值按躲过正常负荷电流整

第五节 安全电压和电气隔离 2课时

根据欧姆定律，电压越高，电流也就越大。因此，可以把可能加在人身上的电压限制在某一范围之内，使得在这种电压下，通过人体的电流不超过允许的范围。这一电压就叫做安全电压，也叫做安全特低电压。应当指出，任何情况下都不要把安全电压理解为绝对没有危险的电压。具有安全电压的设备属于Ⅲ类设备。

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第六章 间接接触电击防护

授课课题：间接接触电击防护知识 授课课时：3 授课目的要求：1.掌握间接接触电击防护的基本要求

2.了解间接接触电击防护的基础知识

授课重、难点 掌握间接接触电击防护的基本要求 授课形式：新授课 授课方法：讲授 授课内容：

电气设备裸露的导电部分接保护导体(保护接地、保护接零等)、采取安全电压和漏电保护等都是防止间接接触电击的安全措施．，保护接地与保护接零是防止间接接触电击最基本的措施。在与前我国电气标准从传统标准向国际标准过渡的情况下，掌握保护接地和保护接零的原理、特点、应用和安全条件十分重要。

第一节 IT 系 统1课时

IT系统就是电源系统的带电部分不接地或通过阻抗接地，电气设备的外露导电部分接地的系统。第一个大写英文“I”表示配电网不接地或经高阻抗接地、第二个大写英文“T”表示电气设备金属外壳接地。显然，IT系统就是保护接地系统。

一、IT系统安全原理

1．不接地配电网电击的危险性

第二节 TT系统1课时

图6-3所示的配电网俗称三相四线配电网。这种配电网引出三条相线(L．、L：、L{线)和一条中性线(N线，_T作零线)。在这种低压中性点直接接地的配电网中，如电气设备金属外壳未采取任何安全措施，则当外壳故障带电时，故

障电流将沿低阻值的低压上

第三节 TN 系 统1课时

目前，我国地面上低压配电网绝大多数都采用中性点直接接地的三相四线配电网。在这种配电网中，TN系统是应用最多的配电及防护方式。

一、TN 系统安全原理和基本安全条件 1．TN系统安全原理

TN系统是电源系统有一点直接接地．负载设备的外露导电部分通过保护导体连接到此接地点的系统，即采取接零措施的系统字母“I”和“N”分别表示

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和接地线组成。接地体分为自然接地

机电教研室 肖宏志18 配电网中性点直接接地和电气设第四节 接地装置

一、接地装置安全要点接地装置由接地体(极)l 自然导体的利用 2．接地装置的材料

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第七章电气防火防爆

授课课题：电气防火防爆

授课课时：6 授课目的要求：1.掌握电气火灾与爆炸的原因

2.掌握危险物质 3掌握危险环境

4防爆电气设备和防爆电气线路

授课重、难点 掌握防爆电气设备和防爆电气线路 授课形式：新授课 授课方法：讲授 授课内容：

火灾和爆炸可以造成重大经济损失，而且往往造成人身伤亡和设备毁坏。电气火灾和爆炸在火灾和爆炸事故中占有很大的比例。仅就电气火灾而言，不论是发生频率还是所造成的经济损失。

在火灾中所占的比例都呈上升的趋势。在很多地区，引起火灾的电气原因已经成为火灾的第一原因。电气火灾已经超过全部火灾的20％，有的地区或部门已经超过30％。就造成的经济损失而言．电气火灾所占比例还要更大一些。本章将介绍电气防火、防爆的基本知识。

第一节 电气火灾与爆炸的原因 2课时

电气火灾与爆炸的原因很多。除设备缺陷、安装不当等设计和施工方面的原因外，电流产生的热量和火花或电弧是直接原因。

一、电气设备过热

电气设备过热主要是由电流产生的热量造成的。

导体的电阻虽然很小，但其电阻总是客观存在的。因此，电流通过导体时要消耗一定的电能。这部分电能转化为热能，使导体温度升高，并加热其周围的其它材料。

对于电动机和变压器等带有铁磁材料的电气设备，除电流通过导体产生的热量外，还有在铁磁材料中产生的热量，这部分热量是由于铁磁材料的涡流损耗和磁滞损耗造成的。因此，这类电气设备的铁芯也是一个热源。

当电气设备的绝缘质量降低时，通过绝缘材料的泄漏电流增引起电气设备过热的不正常运行大体包括以下几种情况：

1．短路 2．过载

过载会引起电气设备发热。3．接触不良

接触部分是电路中的薄弱环节，是发生过热的一个重点部位。4．铁芯发热

变压器、电动机等设备的铁芯，如铁芯绝缘损坏或承受长时间过电压，涡流损耗和磁滞损耗将增加而使设备过热．

5．散热不良

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电工工艺学教案 各种电气设备在设计和安装时都考虑有一定的散热或通风措施，如果这些措施受到破坏，就会造成设备过热。

二、电火花和电弧

电火花是电极间的击穿放电，电弧是大量的电火花汇集而成的。

第二节 危险物质 1课时

爆炸性物质、可燃气体、可燃液体、自燃物质、遇水燃烧物质、易燃固体、氧化剂等都属于有爆炸和火灾危险的物质。本节所说的

第三节 危险环境 2课时

不同危险环境应当选用不同类型的防爆电气设备，并采用不同的防爆措施。因此，首先必须正确划分所在环境危险区域的大小和级别。

一、气体、蒸气爆炸危险环境

根据爆炸性气体混合物出现的频繁程度和持续时间将此类危险环境分为0区、l区和2区。危险区域的大小受通风条件、释放源特征和危险物品性能参数的影响。

1．O区(0级危险区域)指正常运行时连续出现或长时间出现或短时间频繁出现爆炸性气体、蒸气或薄雾的区域。除有危险物质的封闭空间(如密闭容器内部空间、固定顶液体贮罐内部空间等)以外，很少存在0区：

2．1区(1级危险区域)指正常运行时预计周期性出现或偶然出现爆炸性气体、蒸气或薄雾的区域。

3．2区(2级危险区域)指正常运行时不出现，即使出现也只是短时间偶然出现爆炸性气体、蒸气或薄雾的区域。

上述正常运行指正常的开车、运转、停车；密闭容器盖的正常开闭；产品的取出；安全阀、排气阀的工作状态。正常运行时，所有运行参数均在设计范围之内。

爆炸危险区域的级别主要受释放源特征和通风条件的影响。连续释放比周期性释放的级别高；周期性释放比偶然短时间释放的级别高。良好的通风(包括局部通风)可降低爆炸危险区域的范围和等级。

爆炸危险区域的范围和等级还与危险蒸气密度等因素有关。

第四节 防爆电气设备和防爆电气线路 1课时

爆炸危险环境使用的电气设备，结构上应能防止由于在使用中产生火花、电弧或危险温度成为安装地点爆炸性混合物的引燃源。

一、防爆电气设备

1．防爆电气设备结构特征 2 防爆电气线路

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第八章 防雷与防静电

授课课题：防雷与防静电知识 授课课时：4 授课目的要求：1.掌握防雷与防静电知识的基本要求

2.了解防雷与防静电的基础知识

授课重、难点 掌握防雷与防静电知识的基本要求 授课形式：新授课 授课方法：讲授 授课内容：

雷电和静电有许多相似之处，都是相对于观察者静止的电荷聚集的结果，放电主要危害都是引起火灾和爆炸等。但雷电与静电电荷产生和聚集的方式不同、存在的空间不同、放电能量相差甚远、防护措施也有很多不同之处。本章将分别介绍雷电和静电的特点和防护技术。

第一节 雷电的种类及危害 2课时

一、雷电的种类

1．按照雷电的危害方式分类

(1)直击雷：大气中带有电荷的雷云对地电压可高达几亿伏。当雷云同地而凸出物之间的电场强度达到空气击穿的强度时，会发生激烈放电，并出现闪电和雷鸣现象称为直击雷。每一次放电过程分为先导放电、主放电和余光三个阶段。先导放电是雷云向大地发展的不太明亮一种放电。当先导放电接近大地时，立即发生从大地向雷云发展的极明亮的主放电。主放电有微弱余光。大约50％的直击雷有重复放电性质。平均每次雷击有三四个冲击，最多能出现几十个冲击。第一个冲击的先导放电是阶段形先导放电；第二个冲击以后的先导放电是箭形先导放电，阶段形先导放电时间为5～20ms，箭形先导放电时间约为lms；主放电时间不超过0．05一0.1ms；余光延续时间为30—50ms。

(2)感应雷：感应雷也称作雷电感应或感应过电压，分静电感应和电磁感应两种。静电感应是由于雷云接近地面，在架空线或地

二、雷电的危害 1．雷击的主要对象

(1)雷击区的形成首先与地理条件有关。山区和平原相比匕，山区有利于雷云的形成和发展，易受雷击。

(2)雷云对地放电地点与地质结构有密切关系。不同性质的岩石分界地带、地质结构的断层地带、地下金属矿床或局部导“电良好

(3)雷云对地的放电途径总是朝着电场强度最大的方向推进，因此如果地面上有较高尖顶建设物或铁塔等，由于其尖顶处有较

第四节 防静电 2课时

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与流电相比，静电是相对静止的电荷。静电现象是一种常见的带电现象，如雷电、电容器残留电荷、摩擦带电等。近20多年来，人们对于静电现象、静电的利用以及静电的危害进行了较多的研究。静电的利用，可以列出电喷漆、静电除尘、静电植绒、静电复印等很多例子，但这些都是利用由外来能源产生的高压静电场来进行工作的，和下面叙述的生产工艺过程中产生的有害静电不完全一样，以下着重讲述静电的产生、静电的危害及消除静电危害的措施。

一、静电的产生

物质是由分子组成的，分子是由原子组成的，原子是由原子核和其外围电子组成的。两种物质紧密接触后再分离时，一种物质把电子传给另一种物质而带正电，另一种物质得到电子而带负电，这样就产生了静电。一般认为，两种接触的物质相距小于25×10

二、静电的危害

静电的危害方式有以下三种类型： 1．爆炸或火灾

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第九章 高压配电装置

授课课题：高压配电装置知识 授课课时：7 授课目的要求：1.掌握高压配电装置知识的基本要求

2.了解高压配电装置知识的基础知识

授课重、难点 掌握高压配电装置知识的基本要求 授课形式：新授课 授课方法：讲授 授课内容：

高压配电装置包括保护电器和开关电器。前者指各种高压熔断器；后者指各种高压断路器、高压负荷开关和高压隔离开关。

第一节 高压熔断器 2课时

6～10kV高压熔断器中，户内广泛采用RN，、RN。型管式熔断器，户外广泛采用RW4型等跌落式熔断器。

一、RN型户内高压管式熔断器 1．型号与结构

R N1型和RN。型的结构基本相同，都是户内用的充有石英砂填料的密闭管式熔断器，不过RN。型的尺寸较小。RN，型适于3～35kV的电力线路和电气设备作短路过负荷保护用。RN，型适于3～35KV的电压互感器作短路保护用。图9—1是RN，和RN，型高压管式熔断器的外形图。图9—2是RN，及RN：型高压管式熔断器的熔管内结构示意图。

RN厂10型熔断器的额定电压为10kV：额定电流为0．5A；最大开断电流(有效值)约为50kA；熔管电阻为(100±7)Q。当流过0．6～1．8A的电流时，1min内熔断。

RN。和RN。是普通型熔断器、RN。和RN。是带有片状熔体的熔断器、RN。和RN。是改进型熔断器。其中，RN。、RN。、RN。是用于保护电压互感器的熔断器。

RN厂10型熔断器的额定电压为10kV；额定电流有50A、75A和200A等三种规格；50A规格的可装有额定电流2、3、5、第二节 高压隔离开关 2课时

高压隔离开关主要用来隔离高压电源，以保证其它电气设备的安全检修。由于它没有专门的灭弧装置，所以不能带负荷操作。

fr!是可用来通断一定限度的小电流，如激磁电流不超过2A的空载变压器、电容电流不超过5A的空载线路及电压互感器和避雷器回路等。

一、高压隔离开关的结构与型号

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电工工艺学教案 1．高压隔离开关的结构

高压隔离开关主要由片状静触头、双刀动触头、瓷绝缘、传动机构(转轴、拐臂)和框架(底座)组成。GN。型高压隔离开关的结构见图9—4。动触头两条铜板之间装有夹紧弹簧。两条铜板流过同方向的电流时，产生向内的作用力，可提高运行的稳定性。在两条铜板接触端的外侧，都贴装着一条镀锌钢板。其作用是加大动触头

第三节 高压负荷开关 1课时

高压负荷开关专门用在高压装置中通断负荷电流，因此，负荷开关具有灭弧装置。但是由于负荷开关在设计时只考虑通断负荷电流，断流能力不大；因此不能用它来切断短路电流。线路的短路故障只有借助与它串联的高压熔断器来进行保护。高压负荷开关分户内式和户外式两大类。

第四节 高压断路器 1课时

高压断路器又叫高压开关，用在高压装置中通断负荷电流，并在严重过载和短路时自动跳闸，切断过载电流和短路电流。因此，高压断路器具有相当完善的灭弧结构和足够的断流能力，以适应其工作要求。

高压断路器的种类、型号及灭弧特点

第五节 高压开关柜 1课时

高压开关柜是按一定的线路方案将有关一、二次设备组装而成的一种高压成套配电装置，在发电厂和变配电所中作为控制和保护发电机、变压器和高压线路之用，也可作为大型高压交流电动机的起动和保护之用，其中安装有高压开关设备、保护电器、监测仪表和母线、绝缘子等。

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第十章 电力变压器

授课课题：电力变压器知识 授课课时：5 授课目的要求：1.掌握电力变压器的基本要求

2.了解电力变压器的基础知识

授课重、难点 掌握电力变压器的基本要求 授课形式：新授课 授课方法：讲授 授课内容：

变压器是变配电站的核心设备，本章主要讨论有关电力变压器的一些安全知识。

第一节 变压器工作原理 1课时

电力变压器是静止的电气设备，起升高或降低电压的作用，工业企业的变压器都是起降低电压作用的。通常是把6～10kV的高压电降低为0．4kV的低压电，供给电气设备使用。这种变压器称作配电变压器。

第二节 变压器分类及技术参数 2课时

一、变压器的分类：

变压器按用途一般分为电力变压器和特殊变压器二大类。1．电力变压器分类

(1)按作用分，有升压变压器、降压变压器、配电变压器、联绍变压器等。

(2)按结构分，有双绕组变压器、三绕组变压器、多绕组变压器、自耦变压器等。

(3)按相数分，有单相变压器，三相变压器。

(4)按冷却方式分，有油浸自冷变压器，干式空气自冷变压器、干式浇铸绝缘变压器、油浸风冷变压器、油浸水冷变压器、强迫油循环风冷变压器、强迫油循环水冷变压器等。

(5)按绕组使用材料分，有铜线变压器、铝线变压器。

(6)按调压方式分，有无载调压变压器，有载调压变压器。2．特殊用途变压器分类

按用途分类主要有整流变压器、电炉变压器、电焊变压器、矿用变压器、船用变压器、中频变压器、试验变压器、调压变压器等。

二、变压器铭牌和技术参数 典型变压器的铭牌如下：

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第三节 变压器结构 1课时

一、变压器主体结构

1．油浸电力变压器的结构见图10—5。变压器由器身、油箱、冷却装置、保护装置和出线装置组成。器身包括铁芯、绕组(绕圈)、绝缘、引线和分接开关；油箱包括油箱本体和油箱附件(放油阀、接地螺钉、小车、铭牌等)；冷却装置包括散热器和冷却器；保护装置包括储油柜、油标、安全气道、吸湿器、测温元件和气体继电器；出线装置包括高、低压套管。

第四节 变压器安装和运行 1课时

一、变压器安装

安装变压器前，应仔细阅读产品说明书，掌握各安全注意项。对新购入或大修后的变压器均应严格验收。对于经过运输的变压器，安装前应测量绝缘电阻。安装前应核对铭牌，检查该变压器与工程设计是否相符。

安装前应检查变压器外观有无缺陷；零、附件是否齐全，完好各部密封是否完好，有无渗、漏油痕迹；油面是否在允许范围之内等。

变压器安装位置的选择应考虑到运行、安装和维修的方便 1．室内变压器安装要求

室内变压器的安装应注意以下问题：

(1)油浸电力变压器的安装应略有倾斜。从没有储油柜的

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第十一章 互感器

授课课题：互感器知识 授课课时：2 授课目的要求：1.掌握互感器的基本要求

2.了解互感器的基础知识

授课重、难点 掌握互感器的基本要求 授课形式：新授课 授课方法：讲授 授课内容：

互感器的功能是把线路上的高电压变换成低电压，把线路上的大电流变换成小电流，以便于各种测量仪表和继电保护装置使用。

第一节 互感器的种类与工作原理 2课时

一、种类

变换电压的叫电压互感器；变换电流的叫电流互感器。有了互感器，不但大大简化了仪表和继电器的结构，有利于仪表和继电器产品的标准化，而且能使工作人员远离高压部分，免受高压威胁。

二、工作原理

互感器的原理与变压器相似。图11—1是互感器在电力系统中的接线原理图。图中，TA和TV分别表示电流互感器和电压互感器：A和V分别表示电流表和电压表；I>和U>分别表示电流继电器和电压继电器；wh表示电能表(也可接功率表和功率因数表)。由图可知，电流互感器是串联在线路上运行的，而电压互感器是并联在线路上运行的。

我国生产的电压互感器二次边额定电压为100V和100珂V；我国生产的电流互感器二次边额定电流为5A和1A。

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第十三章 电力电容器

授课课题：电力电容器知识 授课课时：1 授课目的要求：1.掌握电力电容器的基本要求

2.了解电力电容器的基础知识

授课重、难点 掌握电力电容器的基本要求 授课形式：新授课 授课方法：讲授 授课内容：

电力电容器包括移相电容器、串联电容器、耦合电容器、均压电容器等多种电容器。本章指的是移相电容器。移相电容器的直接作用是并联在线路上提高线路的功率因数。因此，移相电容器也称为并联补偿电容器。安装移相电容器能改善电能质量、降低电能损耗，还能提高供电设备的利用率。

运行中电容器的爆炸危险和断电后残留电荷的危险是必须重视的安全问题。

第一节 电力电容器补偿原理与计算

1一、结构和型号

电容器由外壳和芯子组成。外壳用密封钢板焊接而成。外壳上装有l出线绝缘套管、吊攀和接地螺钉。芯子由一些电容元件串、并联组．成。电容元件用铝箔制作电极、用电容器纸或复合绝缘膜作为绝缘介质。

课时

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第十四章 低压配电装置

授课课题：低压配电装置知识 授课课时：6 授课目的要求：1.掌握低压配电装置的基本要求

2.了解低压配电装置的基础知识

授课重、难点 掌握低压配电装置的基本要求 授课形式：新授课 授课方法：讲授 授课内容：

低压电器可分为控制电器和保护电器，控制电器主要用来接通和断开线路，以及用来控制用电设备。刀开关、低压断路器、电磁启动器属于低压控制电器。保护电器主要用来获取、转换和传递信号，并通过其他电器对电路实现控制。熔断器、热继电器属于低压保护电器。

第一节 保护电器 2课时

保护电器主要包括各种熔断器、磁力起动器的热断电器、电磁式过电流继电器和失压(欠压)脱扣器、低压断路器的热脱扣器、电磁式过电流脱扣器和失压(欠压)脱扣器等。继电器和脱扣器的区别在于：前者带有触头，通过触头进行控制；后者没有触头，直接由机械运动进行控制。

一、保护类型

保护电器分别起短路保护、过载保护和失压(欠压)保护的作用。

短路保护是指线路或设备发生短路时，迅速切断电源。熔断器、电磁式过电流继电器和脱扣器都是常用的短路保护装置。应当注意，在中性点直接接地的三相四线制系统中，当设备碰壳接地时，短路保护装置应该迅速切断电源，以防触电。在这种情况下，短路保护装置直接承担人身安全和设备安全两方面的任务。

过载保护是当线路或设备的载荷超过允许范围时，能延时切断电源的一种保护。热继电器的热脱扣器是常用的过载保护装置；

二、电气设备外壳防护等级

电机和低压电器的外壳防护包括两种防护，第一种防护是对固体异物进入内部以及对人体触及内部带电部分或运动部分的防护；第二种防护是对水进入内部防护，电气线路是电力系统的重要组成部分。电气线路可分为电力线路和控制线路。前者完成输送电能的任务；后者供保护和测量的连接之用。电气线路除应满足供电可靠性或控制可靠性的要求外还必须满足各项安全要求。

电气线路种类很多。按照敷设方式，分为架空线路、电缆线路穿管线路等；按照导体的绝缘，分为塑料绝缘线、橡皮绝缘线、裸线等等。

一、架空线路

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架空线路指档距超过25m，利用杆塔敷设的高、低压电力线路。架空线路主要由导线、杆塔、绝缘子、横担、金具、拉线及基娜组成。

二、电缆线路

电力电缆线路主要由电力电缆、终端接头和中间接头组成。电力电缆分为油浸纸绝缘电缆、交联聚乙烯绝缘电缆和聚氯乙烯绝缘电缆。

第二节 电气线路常见故障 2课时

电气线路故障可能导致触电、火灾、停电等多种事故。下面对电气线路的常见故障作一简要分析。

一、架空线路和电缆线路故障 1．架空线路故障

架空线路敞露在大气中，容易受到气候、环境条件等因素的影响。造成危害的建筑物及其他设施：线路上有无树枝、风筝、鸟巢等杂物，如有应设法清除。

(2)电杆有无倾斜、变形、腐朽、损坏及基础下沉等现象；横担和金具是否移位、固定是否牢固、焊缝是否开裂、是否缺少螺母等。

(3)导线和避雷线有无断股、背花、腐蚀外力破坏造成的伤痕；导线接头是否良好、有无过热、严重氧化、腐蚀痕迹；导线对地、邻近建筑物、或邻近树木的距离是否符合要求。

(4)绝缘子有无破裂、脏污、烧伤及闪络痕迹；绝缘子串偏斜程度、绝缘子铁件损坏情况如何。

(5)拉线是否完好、是否松弛、绑扎线是否紧固、螺丝是否锈蚀等。(6)保护间隙(放电间隙)的大小是否合格；避雷器瓷套有无破裂、脏污、烧伤及闪络痕迹，密封是否良好，固定有无松动；避雷器上引线有无断股、连接是否良好；避雷器引下线是否完好、固定有无变化、接地体是否外露、连接是否良好。

二、电缆线路巡视检查

电缆线路的定期巡视一般每季度一次；户外电缆终端头每月巡视一次。电缆线路巡视检查主要包括以下内容：

(1)直埋电缆线路标桩是否完好；沿线路地面上是否堆放矿渣、建筑材料、瓦砾、垃圾及其他重物，有无临时建筑；线路附近地面是否开挖；线路附近有无酸、碱等腐蚀性排放物，地面上是否堆放石灰等可构成腐蚀的物质；露出地面的电缆有无穿管保护，保护管有无损坏或锈蚀，固定是否牢固；电缆引入室内处的封堵是否严密；洪水期间或暴雨过后，巡视附近有无严重冲刷或塌陷现象等。

(2)沟道内的电缆线路沟道的盖板是否完整无缺；沟道是否渗水、沟内有无积水、沟道内是否堆放有易燃易爆物品；电缆铠装或铅包有无腐蚀，全塑电缆有无被老鼠啮咬的痕迹；洪水期间或

第四节 线路巡视检查 2课时

巡视检查是运行维护的基本内容之一。通过巡视检查可及时发现缺陷，机电教研室 肖宏志 邵阳职业技术学院

电工工艺学教案 以便采取防范措施，保障线路的安全运行。巡视人员应将发现的缺陷记入记录本内，并及时报告上级。

一、架空线路巡视检查

架空线路巡视分为定期巡视、特殊巡视和故障巡视。定期巡视是日常工作内容之一。10kV及10kV以下的线路，至少每季度巡视一次。特殊巡视是运行条件突然变化后的巡视，如雷雨、大雪、重雾天气后的巡视、地震后的巡视等。故障巡视是发生故障后的巡视。巡视中一般不得单独排除故障。

架空线路巡视检查主要包括以下内容：

(1)沿线路的地面是否堆放有易燃、易爆或强烈腐蚀性物质；沿线路附近有无危险建筑物，有无在雷雨或大风天气可能对线路

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第十六章 异步电动机

授课课题：异步电动机知识 授课课时：6 授课目的要求：1.掌握异步电动机的基本要求

2.了解异步电动机的基础知识

授课重、难点 掌握异步电动机的基本要求 授课形式：新授课 授课方法：讲授 授课内容：

电动机是一种将电能转换为机械能的动力设备，能带动生产机械工作，也是厂矿企业使用最广泛的动力机。

电动机分为交流电动机和直流电动机两大类。交流电动机又分异步电动机和同步电动机。因为异步电动机具有结构简单，价格低廉，工作可靠，维护方便等优点，所以被厂矿企业广泛采用。本章主要介绍异步电动机的构造、原理、运行、维护及故障处理等内容。

第一节 异步电动机的构造与工作原理 2课时

一、构造

三相异步电动机也叫三相感应电动机，主要由定子和转子两个基本部分组成。转子又可分为笼型和线绕型两种。三相笼型异步电动机的结构如图

第二节 异步电动机的技术参数 2课时

电动机的铭牌上和产品样本中都标出电动机的额定功率(轴动率)尸Ⅳ，额定转速刀，额定电压U^，额定电流I，效率17，功率因数cosP，以及起动电流倍数，起动转矩倍数，过负荷能力等主要技术参数。了解铭牌参数的意义，才能正确选择、使用和维修电动机。下面介绍三相异步电动机铭牌上面的额定值和技术参数。

一、额定电压U，二、额定电流I，额定电流表示电动机在额定电压及额定功率运行时，电源输入电动机的定子绕组中的线电流，单位是A，如果铭牌上标有两个电流值，则说明为定子绕组在两种不同接法时的线电流值。

三、额定功率PV 额定功率表示电动机在额定状态下运行时，转轴上输出的机械功率，单位是w或kw。电动机的额定功率PⅣ应小于额定状态下输入的电功率，这是因为电动机有功率损耗所致。

四、额定转速

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电动机在额定电压、额定频率和额定功率下工作时转轴的转速，叫做额定转速，拖动大小不同的负载时，转速也不同。一般空载转速略高于额定转速，过载时转速会低于额定转速。单位为

五、定额

定额也称为工作方式或运行方式，按运行持续的时间分为连续、短时和断续三种基本工作制，是选择电动机的重要依据。

十五、起动电流

电动机转速为零(静止)加上额定电压时的线电流，称为起动电流。异步电动机直接起动时，其起动电流很大，可达额定电流的5～7倍，起动电流也是异步电动机起动性能的重要指标。

第三节 异步电动机的起动 2课时

当电动机的定子绕组接入三相电源后，转子便开始转动。在刚起动的瞬间，因刀=0、S=1，旋转磁场以最大速度切割转子绕组，便在转子绕组中产生较大的感应电动势；由于转子绕组的阻抗很小，将通过很大的电流。这和变压器的工作原理一样，定子绕组相

一、笼式异步电动机的起动 1．全压起动 2．降压起动

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第十七章 手持式电动工具及移动式电

气设备

授课课题：手持式电动工具及移动式电气设备知识 授课课时：4 授课目的要求：1.掌握手持式电动工具及移动式电气设备的基本要求

2.了解手持式电动工具及移动式电气设备的基础知识

授课重、难点 掌握手持式电动工具及移动式电气设备的基本要求 授课形式：新授课 授课方法：讲授 授课内容：

手持电动工具包括手电钻、手砂轮、冲击电钻、电锤、手电锯等工具。移动式设备包括蛙夯、振捣器、水磨石磨平机、电焊机等电气设备。

第一节 基本分类与结构 2课时

一、基本分类

1．根据手持式电动工具不同的应用范围分类

(1)金属切削类：电钻、磁座钻、电绞刀、电动刮刀、电剪刀、电冲剪、电动曲线锯、电动锯管机、电动往复锯、电动型材切割机、电动型攻丝机、多用电动工具。

(2)砂磨类：电动砂轮机、电动砂光机、电动抛光机。(3)装配类：电扳手、电动螺丝刀、电动脱管机。

(4)林木类：电刨、电动开槽机、电插、电动带锯、电动木工砂光机、电链锯、电圆锯、电动木钻、电动木铣、电动打枝机、电动木工刃具砂轮机。

(5)农牧类：电动剪毛机、电动采茶机、电动剪枝机、电动粮食插秧机、电动喷油机。

(6)建筑道路类：电动混凝土振动器、冲击电钻、电锤、电镐、电动地板刨光机、电动打夯机、电动地板砂光机、电动水磨石机、电动砖瓦铣沟机、电动钢筋切断机、电动混凝土钻机。

(7)铁道类：铁道螺钉电扳手、枕木电钻、枕木电镐。

第二节 安全性能要求 2课时

为了安全生产，避免和减少对操作者的伤害，工具的安全性能必须符合安全操作的要求。

一、手持电动工具的安全要求

使用手持电动工具应当注意以下安全要求：

1．辨认铭牌，检查工具或设备的性能是否与使用条件相适应。

2．检查其防护罩、防护盖、手柄防护装置等有无损伤、变形或松动。

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电工工艺学教案 3．检查电源开关是否失灵、是否破损、是否牢固、接线有无松动。4．电源线应采用橡皮绝缘软电缆；单相用三芯电缆、三相用四芯电缆；电缆不得有破损或龟裂、中间不得有接头。

5．I类设备应有良好的接零或接地措施，且保护导体应与工作零线分开；保护零线(或地线)应采用截面积0．75～1．5mm。以上的多股软铜线，且保护零线(地线)最好与相线、工作零线在同护套内。

6．使用I类手持电动工具应配合绝缘用具，并根据用电特征安装漏电保护器或采取电气隔离及其他安全措施。

7．绝缘电阻合格，带电部分与可触及导体之间的绝缘电阻I类设备不低于2M Q、II类设备不低于7M Q。

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第十八章 照明

授课课题：照明电气设备知识 授课课时：6 授课目的要求：1.掌握照明电气设备的基本要求

2.了解照明电气设备的基础知识

授课重、难点 掌握照明电气设备的基本要求 授课形式：新授课 授课方法：讲授 授课内容：

电气照明是工厂供电的一个组成部分，良好的照明是保证安全生产、提高劳动生产率和保护工作人员视力健康的必要条件。照明设备的不正常运行可能导致人身伤亡事故或火灾。为此，必须保持照明设备的安全运行。

第一节 照明方式与种类

一、照明方式 1．一般照明

一般照明是指在整个场所或场所的某部分照度基本上相同的照明。对于工作位置密度很大而对光照方向又无特殊要求，或工艺上不适宜装设局部照明设置的场所，宜单独使用一般照明。它的优点是在工作表面和整个视界范围内，具有较佳的亮度对比；可采用较大功率的灯泡，因而光效较高；照明装置数量少，投资费用较低。

2．局部照明

局部照明是指局限于工作部位的固定的或移动的照明，对于局部地点需要高照度并对照射方向有要求时宜采用局部照明。

3．混合照明

混合照明是指一般照明与局部照明共同组成的照明。对于工作部位需要较高照度并对照射方向有特殊要求的场所，宜采用混合照明。混合照明的优点是可以在工作平面、垂直和倾斜表面上，甚至工件的内脏里，获得高的照度，易于改善光色，减少装置功率和节约运行费用。

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第十九章 电工测量

授课课题：电工测量知识 授课课时：2 授课目的要求：1.掌握电工测量设备的基本要求

2.了解电工测量设备的基础知识

授课重、难点 掌握电工测量设备的基本要求 授课形式：新授课 授课方法：讲授 授课内容：

电工测量的过程，是将被测的电量或磁量与同类标准量相比较的过程，根据比较的方法不同，测量的方法也不一样。所以在测量中除了应正确选择仪表和正确使用仪表之外，还要掌握正确的测量方法。

第一节 电工仪表基本知识

一、电工仪表种类

(1)按照工作原理，电工仪表分为磁电式、电磁式、电动式、感应式等仪表。

磁电式仪表由固定的永久磁铁、可转动的线圈及转轴、游丝、指针、机械调零机构等组成。线圈位于永久磁铁的极靴之间。当线圈中流过直流电流时，线圈在永久磁铁的磁场中受力，并带动指针、转轴克服游丝的反作用力而偏转。当电磁作用力与反作用力平衡时，指针停留在某一确定位置，刻度盘上给出一相应的读数。机械调零机构用于校正零位误差，在没有测量讯号时借以将仪表指针调到指向零位。磁电式仪表的灵敏度和精确度较高、刻度盘分度均匀。磁电式仪表必须加上整流器才能用于交流测量，而且过载能力较小。磁电式仪表多用来制作携带式电压表、电流表等表计。

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第五篇：金属工艺学教案

金属工艺学教案

绪论

一、为什么要学金属工艺学（机械工程材料工艺学）？

金属工艺学是一门传授有关制造金属零件工艺方法的综合性技术基础课。它主要传授各种工艺方法本身的规律性及其在机械制造中的应用和相互关系；金属零件的加工工艺过程和结构工艺性；常用金属材料性能对加工工艺的影响；工艺方法的综合比较等。研究的对象：常用的工程材料、材料的各种加工处理工艺。

例如：钢铁、铝合金、铜合金、塑料等材料及热处理工艺、焊接工艺、铸造工艺、切削加工工艺等加工处理工艺。

举例：常用主轴材料：45。技术要求：调质处理。

箱体材料：HT200。技术要求：退火。国家工业发展的三大支柱：材料、信息、微机。1.工程材料是国家工业发展的物质基础。

工业和日常生活都离不开工程材料的使用，研究材料最终是为人类的文明进步而服务。2.作为工科类专业所必须掌握的一门功课。基础课→（桥梁）→ 专业课

机械工程材料工艺学是一门技术基础课，对专业课和基础课起着桥梁的作用。

二、机械工程材料工艺学课程有什么特点？

1.本课程同实践紧密相联系，是一门实践性很强的学科。

2.通过生产实践才能融会贯通地学习掌握（安排了钳工、金工实习）。

3.为了弥补实践方面的不足，采用录像教学以及到工厂参观和实习，通过师生的相互努力来学好这门功课。

三、怎样才能学好机械工程材料工艺学？

1.注意各章节的联系、学习、复习、巩固、应用、总结。2.要理解、要提问题、不能累计问题。

3.抓住主要内容：金属材料及热处理基本知识，铸造、锻造、焊接、切削加工基本常识。

随着科学技术和生产力的不断发展，金属工艺学的内容构成也有所发展。应当指出，本课程的发展必然是有关学科的相互渗透和综合，而不是兼收并蓄、包罗万象、内容越来越复杂。它仍属工艺学范畴。

金属工艺学是实践性很强的技术基础课，它有利于对学生进行技能训练，有利于培养学生具有更高的实际能力和开拓精神。

第一篇 金属材料导论

合金的定义：一种金属为基础，加入其他金属或非金属，经过熔炼或烧结制成的具有金属特性的材料（导电性、延展性、光泽、导热性）。

常用的是：钢和铁、铜合金、铝合金等（理论联系实际）。

第一章 金属材料的主要性能 第一节 金属材料的力学性能（机械性能）

材料的性能：

使用性能：物理性能、化学性能、力学性能（机械性能）。

工艺性能：热处理性能、铸造性能、焊接性能、锻造性能、切削加工性能。

力学性能的定义：材料在外力作用下，表现出（静载荷、动载荷、交变载荷）的性能。

一、强度与塑性 概念：静载荷、应力

试验：拉伸实验 试样－低碳钢、L0＝5d0、L0＝10d0 GB（6397－86）要求同学们实验指导书（图书馆查资料，锻炼学生的自学能力）。材料的力学性能实验。分析：（从中导出材料的强度和塑性）1.强度：

定义：塑性变形、断裂的能力。衡量指标：屈服强度、抗拉强度。（1）屈服点：

定义：发生屈服现象时的应力。公式：σs＝Fs/Ao（MPa）Fs－材料发生屈服现象时的力。So－材料的原始横截面面积。

条件屈服强度规定：σr0.2＝F0.2/Ao(无明显的屈服现象的材料)应用：汽缸盖和汽缸体之间的密封性（螺栓联接）超过螺栓材料本身的屈服强度。（2）抗拉强度： 定义：最大应力值。

公式：σb＝Fb/Ao（Fb－最大的载荷；So－材料的原始截面面积。）应用：汽缸的密封、钢绳吊重物、机车的牵引等。σs/σb 屈强比：越小，可靠性越高；越大，可靠性越低。2.塑性：

定义：发生塑性变形，不破坏的能力。衡量指标：伸长率、断面收缩率。（1）伸长率：

定义公式：δ＝（L1－L0）/L0 ×100％（L1－拉断后的长度；L0－原来的试样长度）注意：长、短试样测出的δ值不相等（比较大小，要同样的试样）。L0＝5d0 δ5 L0＝10d0 δ10＝δ

δ5>5% －塑性材料、δ5<5％－脆性材料。45：δ5≈18.7% δ1<δ5（2）断面收缩率：

定义公式：Ψ＝（A0－A1）/A0×100％（S0－原截面面积；S1－断口处断面面积）Ψ5 Ψ10

Ψ值越大，塑性越好。

总结：δ Ψ越大，塑性越好，越易变形但不会断裂。

二、硬度

硬度：抵抗更硬物体压入的能力。

衡量：布氏硬度、洛氏硬度、维氏硬度等。1.布氏硬度：HB 试验：GB84。一定直径的钢球HBS（硬质合金HBW），规定的载荷及时间后测出的压痕深度差即硬度的大小。

HB＝F/S(N/mm2)<650 举例：钢球直径：10mm，载荷：30KN（F＝30D2），时间：规定10（s）。材料：压痕直径：d0＝3.92mm 查表： HBS＝239（1）应用范围：铸铁、有色金属、非金属材料。

（2）优缺点： 精确、方便、材料限制、非成品检验和薄片。2.洛氏硬度：HR、（HRA、HRB、HRC）

试验：GB83。一定锥形的金刚石（淬火钢球），在规定载荷和时间后，测出的压痕深度差即硬度的大小（表盘表示）。

HRA、HRB、HRC。一般通常习惯用HRC（无单位）。（1）应用范围：钢及合金钢。

（2）优缺点：测成品、薄的工件，无材料限制，但不精确。3.维氏硬度：

试验：GB83。一定锥形的金刚石，在规定的载荷、时间后测出的压痕深度差即硬度的大小。HV＝F/S（1）应用范围：测薄片和镀层。（2）优缺点：数值精确，但操作麻烦。4.肖氏硬度HS、锉氏硬度、显微硬度HM 总结：数值越大，硬度越高。但相互之间不能比较，必须查表为同单位才行。

三、韧性

概念：动载荷、“梅氏”试样（金属夏比试验）。冲击韧度：抵抗冲击载荷而不破坏的能力。

衡量指标：αk＝Ak/A（J/cm2）（αk－一次性冲击试验的标准。）多次冲击：Ak↓→σs、σb。Ak↑→Ψ、δ

αk和温度有关：温度越低，αk越小。（低温易冲断）脆性临界转变温度。

四、疲劳强度

概念：交变载荷、疲劳现象 试验：疲劳实验法。衡量指标：疲劳强度σ-1 钢：107、有色金属：108。σmax=σ-1

五、蠕变和松弛：（补充内容）1.蠕变： 蠕变强度 高温下容易产生。2.松弛：松弛强度 高温下容易产生。

第二节 金属材料的物理、化学及工艺性能

金属的性能：物理性能、化学性能。

一、物理性能：

1.比重：单位体积内物体的重量。密度：单位体积内物体的质量。

铁：7.8克/厘米

3、铜：8.9克/厘米

3、铝：2.7克/厘米

3、钛：4.51克/厘米3 γ<5g/cm3→轻金属、γ>5g/cm3→重金属。

应用：飞机制造业、子弹头、检验材料、炼铁、炼钢、铅球等。2.熔点：固体→液体的温度点。

凝固点：液体→固体的温度点。

铁：1538℃、铜：1083℃、铝：660℃、钛：1660℃。

应用：耐高温材料（飞机、导弹、航天）、防火安全阀、熔断器（保险丝）等。3.热胀性：一般而言，金属材料具有热胀冷缩的性能。材料不同，热胀冷缩的大小也不同。

应用：电线的形态、桥梁的架设、钢轨的铺设、精密的测量工具、电冰箱、电饭锅等。4.导热性：金属具有传导热能的性质。导热材料的顺序：银、铜、铝等。

金属材料的杂质越多、导热性越差。高速钢导热性差，加热要缓慢，以防开裂。应用：陶瓷、水壶的水垢等。

5.导电性：金属具有传递电流的性质。导电材料的顺序：银、铜、铝等。

应用：电火花加工（下册P.78～80、电解加工、电子束加工及制造电线、电缆、玻璃拉丝模等。

6.磁性；金属材料在磁场的情况下磁化（分为软磁和硬磁）。例如：铁、镍、钴等。

应用：手表材料、磨床的磨削加工（P.71下册）等。

二、化学性能： 1.耐蚀性（耐酸碱性）：金属材料抵抗腐蚀的性能。例如：钢铁生铁锈、铜生铜绿（造成重大事故）。应用：食品行业、饮料行业、医药行业、化工行业等。2.抗氧化性：高温时抵抗氧化的能力。应用：锻打、电焊、热处理等。

3.化学稳定性：在常温下，化学稳定的性能。应用：耐热设备、高温锅炉等。

三、工艺性能：是指是否易于进行冷、热加工的性能。

包括：热处理性能（第三章）、铸造性能（第二篇）、焊接性能（第三篇）、锻造性能（第四篇）、切削加工性能（第五篇）。（最后要和书名金属工艺学联系上）以上各种工艺性能将在以后有关章节中分别介绍。

第二章 铁碳合金（钢和铸铁）

第一节 纯铁的晶体结构及其同素异晶转变

一、金属的结晶

结晶：液态金属凝结成固态金属的现象。

概念：理论结晶温度－金属在无限缓冷冷却下结晶得到的结晶温度To。（计算出来的）

实际结晶温度－金属以实际冷却速度冷却结晶得到的结晶温度Tn。（实际测量出来的）（平时浇注的温度）

一、金属结晶的过冷现象：

过冷现象：金属的实际结晶温度总是低于理论结晶温度，Tn

金属的实际结晶温度总是低于理论结晶温度，Tn

金属的实际结晶温度总是低于理论结晶温度，Tn

晶界；晶粒。晶粒越多，晶界也越多，则晶粒移动所受的阻力越大，宏观来看，材料越不容易发生变形，即材料的硬度越高，强度越好。总结：晶粒越小，则材料的力学性能越好。采用的主要途径是：

晶核数目越多－晶粒越多－晶粒越细小，从而提高材料的力学性能。（1）提高过冷度：（>107℃/s 非晶态金属）实验测出：冷却速度越大，生核速率越大>长大速率。

（2）变质处理（孕育处理）：在液态金属中，加入一些细小的金属粉末（变质剂）（孕育剂）形成非自发晶核，使晶核数目增多，晶粒变细小。

（3）机械振动：使枝晶破碎成为几个晶核，使晶核数目增多（超生波振动等）。

二、纯金属的晶体结构

概念：原子球、结点、晶格、晶胞、晶格常数（a、b、c、α、β、γ）致密度：晶胞中原子占有的体积与晶胞体积之比。纯金属的晶格类型： 1.体心立方晶胞

例如：纯铁（α-Fe）912℃↓、W、Mo、V、Cr（β－Ti）882℃↑ 立方体: a＝b＝c ； α＝β＝γ＝90º 原子数：8×1/8＋1＝2 致密度：0.68 原子的晶格结构不同，则性能不同，即使原子的晶格结构相同，但由于原子的质量不同，性能也不同。2.面心立方晶格 立方体 a＝b＝c α＝β＝γ＝90º 原子数：8×1/8＋6×1/2＝4 致密度：0.74 举例：铜：a＝b＝c=3.608×108、铜原子M＝63.54×1.67×10－24g 铜原子的直径：D＝2.5505Å，计算铜的密度？ 纯铁（γ－Fe）912～1394℃、Al、Cu、Ag、Mn等。

三、纯铁的同素异晶转变（举列钻石和石墨）

纯铁：α－Fe→（912℃）γ－Fe（1394℃）→δ-Fe（1538℃）→L

二次结晶或重结晶。提问：一定质量的纯铁加热到912～1394℃时，体积是增加还是减少，若继续加热到1394～1538℃时，体积是增大还是减少？

第二节 铁碳合金的基本组织

元素（金属＋非金属）共为108种，而纯金属一般共为83种。Fe：HB80、σb＝200MPa、C：HB3、σb≈0。Fe＋C组成的合金化合物：HB800、σb=400MPa。Al：HB25、σb＝80MPa。

Al＋Mg＋Mn组成的铝合金化合物：HB70、σb＝280MPa。而工业中的金属材料均为合金。

合金定义：金属元素同另一种或几种金属元素或非金属元素组成的具有金属特性的新材料。金属特性：导电性、导热性、塑性、光泽。

例如：钢铁合金：Fe＋C＋Mn＋Si、铝合金：（Al＋Mg＋Mn）、（Al＋Ze＋Mn）、铜合金：（Cu＋Zn）、（Cu＋Sn）、（Cu＋Ni）等。

产生具有优良的使用性能和工艺性能方面的新材料（特出的物理、化学性能）。组元：合金中的最小单元。

合金系：合金中百分含量不同的组元构成的一系列合金。铝合金（Al＋Mg＋Mn）。铝合金：Al：99％、97％、95％、……..Mg：0.5％、2％、2％、……….Mn：0.5％、1％、3％、……….二元合金系、三元合金系、四元合金系。相：具有同一化学成分，同一聚集状态，且有明显界面分开的独立均匀部分。例如：液→单相、固相→单相、液＋固→两相。

一、固溶体：

定义：溶质原子进入溶剂中，依然保持晶格类型的金属晶体。置换固溶体：d质/d剂>0.85。（胖子到教室形象举例）晶格歪扭、畸变，晶体缺陷。无限置换固溶体：Cu＋Ni 有限置换固溶体：Cu+Zn 温度越高，则溶解度（固溶量）越大。

间隙固溶体：d质/d剂<0.59。（瘦子到教室形象举例）晶格歪扭、畸变，晶体缺陷。

只能形成有限固溶体：C→α－Fe、727℃ 0.0218％。

因形成固溶体使材料强度、硬度升高的现象－固溶强化。（合金的好处）1.铁素体F：C→α－Fe中形成的固溶体。单相、层片状、体心立方晶格。20℃ 0.0008％C（工业纯铁）。727℃ 0.0218％C。

机械性能：δ＝30～50％、ψ＝70～80％、αku＝160～200J/cm2、σb＝180～280MPa、HBS50～80（770℃↓磁性）。（应用简略提一下）

（饱和的盐水凝固点－21℃、其沸点108℃。饱和NaOH溶液沸点314℃。）

2.奥氏体A：C→γ－Fe中形成的固溶体。单相、层片状、面心立方晶格。727℃ 0.77%C、1148℃ 2.11%C。

机械性能：δ＝40～60％、σb＝400～50MPa、HBS＝170～220、抗磁性。（应用提一下）

二、金属化合物（中间相）（强化相）形成：温度降低时析出的一种新材料。Fe3C、Fe2.4C、VC、WC、CuZn、Cu21Zn22 σ↑、HRC↓、δ↓、ψ↓、αku↓。渗碳体C：F＋C层片相间叠加。硬度极高，而塑性、韧性极低。

三、机械混合物：

定义：α－固溶体＋β－固溶体＋…＋α－金属化合物＋β－金属化合物

例如：钢铁、铝合金、铜合金、钛合金等。1.珠光体P：F＋Fe3C 两相，机械混合物。0.77％C。

机械性能：δ＝20～25％、σb＝800～850MPa、HBS＝280～260。强度高、硬度较高。（应用提一下）

2.莱氏体Ld、Ld′： 两相机械混合物，含碳量：4.3％C。

Ld＝A＋C 727～1148℃。（高温莱氏体）

Ld′＝P＋C 20～727℃。（低温莱氏体）

机械性能：HB＝560～600、δ＝4～5％。性能与渗碳体相近。（应用较少）

总结：硬度最高的是渗碳体，强度最好的是珠光体，高温下奥氏体塑性最好，常温下铁素体塑性最好，莱氏体硬度较高。

一、铁碳合金状态图的建立

（1）配制不同成分的铁碳合金，用热分析法测定各合金的冷却曲线。

（2）从各冷却曲线上找出临界点，并将各临界点分别画到成分－温度坐

标中。

（3）将意义相同的临界点连接起来。

二、Fe－Fe3C合金状态图的分析： 1.点（特性点）：

A 1538℃ 100％Fe的熔点 ； D 1227℃ 100％Fe3C的熔点； G 912℃ 100％Fe的同素异晶转变点（重结晶温度点）； C 1148℃ 4.3％C 共晶点L→Ld（A＋C）共晶反应； F 1148℃ 6.69％C 虚点 ； P 727℃ 100％Fe虚点；

K 727℃ 6.69％C虚点、E 1148℃ 2.11％C 碳在γ－Fe中的最大固溶量； S 727℃ 0.77％C 碳在γ－Fe中的最小固溶量，共析点A→P 共析反应。

2.线（特性线）：

（1）AC线：液相线 开始结晶出奥氏体：L→L＋A。DC线：液相线 开始结晶出渗碳体：L→L+C。

（2）AE线：固相线 奥氏体结晶终了线：L＋A→A。ECF线：固相线（共晶线）：共晶反应 L→Ld。

（3）GS线－A3线：从奥氏体中开始析出铁素体线。

（4）ES线—Acm线：从奥氏体中开始析出渗碳体线（碳在奥氏体中的固溶线）。（5）PSK线－A1线：共析线； 共析反应 A→P（F＋C）共晶体。

（6）PQ线－碳在铁素体中的溶解度曲线。这种由铁素体中析出的渗碳体为三次渗碳体。3.分类： 含碳量分类：

工业纯铁：C≤0.0218％C 钢：0.0218％

白口铁：2.11％

共析钢：0.77％ P 亚共析钢： C<0.77％ P＋F 过共析钢： C>0.77％ P＋C 共晶白口铁分类：

共晶白口铁：4.3％C Ld′

亚共晶白口铁：C<4.3％C Ld′＋P＋C 过共晶白口铁：C>4.3％C Ld′＋C

三、钢在结晶过程中的组织转变

实验：热分析法－（C：0－6.69％）实用价值。1.共析钢：

0.77％C：L→L＋A→A→P

分析：在727℃发生共析反应，A中含碳多少？P中含碳多少？

（727℃:F＝88.78％、C＝11.22％）2.亚共析钢：

0.5％C：L→L＋A→A→A＋F→P＋F 分析：①A→A＋F 在→点以上A中含碳多少？随着温度降低，A中含碳是 逐渐增加还是减少？

②A＋F→P＋F 在冷却到→点时，A中含碳增加到0.77％C，发生共析反应 A→P，727℃时，P、F各占百分多少？

727℃: F＝35.34％、P＝64.66％。20℃:F＝92.64％、C＝7.36％。3.共析钢：

1.0％C：L→L＋A→A→A＋C→P＋C（P＝96.1％、C＝3.9％）

分析：①A→A＋C 在→点以上，A中含碳多少？C中含碳多少？在→点以下，随着温度降低，A中含碳逐渐增加还是减少？

②A＋C→P＋C 当冷却到→时，A中含碳逐渐减少到0.77％C，发生共析反应 A→P，727℃,P、C相对含量是多少？

Ⅵ.亚共晶白口铸铁、共晶白口铸铁、过共晶白口铸铁请学生自行分析。铁碳合金的组织和性能： 工业纯铁：F 塑性好。

亚共析钢：F＋P 取决于F、P的含量。共析钢：P 强度高。

过共析钢：P＋C 取决于P、C的含量（C为网状的二次渗碳体，脆、不合格）。亚共晶白口铸铁、共晶白口铸铁、过共晶白口铸铁自行分析。力学性能和含碳量的关系曲线图。力学性能

4.Fe－Fe3C状态图的应用。正确选材：

①.C≤0.25％，低碳钢：塑性好，韧性好。②0.25％

共晶成分的铁碳合金铸造时，组织致密，不易偏析。②锻造方面：

钢加热到固相线AE以下200℃及A3线上170℃之间，利用奥氏体塑性好。③焊接方面： ④热处理方面：

课堂讨论：碳对铁碳合金组织和性能的影响。

第四节 工业用钢简介

一、钢的分类

碳钢的分类、编号和用途：（1）分类：

①低碳钢：<0.25％C ①亚共析钢： 0.008～0.77％C。②中碳钢：0.25％≤C<0.60% ②共析钢： 0.77％C。③高碳钢：0.60％

①普通碳素钢：S≤0.05％、P≤0.045％。

②优质碳素钢：S≤0.04％、P≤0.04％。（和国际不接轨）③高级优质碳素钢：S≤0.03％、P≤0.035％。（3）用途：

①碳素结构钢： ②碳素工具钢：（4）冶炼：

①平炉钢（逐渐淘汰）②转炉钢（使用）③电弧炉钢。（5）酸碱性：

①酸性钢 ②碱性钢 ③中性钢。钢的分类：碳素钢和合金钢。

二、碳素钢：

钢中杂质含量对其性能的影响

1.锰Mn：0.25～0.8％Mn，有益元素，脱氧剂。提高钢的强度和硬度，特别是降低钢的的脆性。

2.硅Si：<0.4％Si，有益元素，脱氧剂。提高钢的强度。

3.硫S：<0.050％，有害元素，热脆（红脆性）。（FeS＋Fe）为共晶体，985℃为液体。硫的含量越高，热脆性越严重。

4.磷P：<0.0045％，有害元素，冷脆。使钢常温下其塑性和韧性急剧下降，脆性转变温度升高，在低温时，这种现象更加严重。

5.氢H：<0.0001％，有害元素，氢脆，白点。过多的氢分子会导致钢的开裂。总之，杂质元素对钢材的性能与质量影响很大，必须严格控制在所规定的范围内。碳素钢分如下三类：（1）普通碳素结构钢：

新：Q235A（F、b、Z）、σs≥235MPa。

旧：甲类钢：A1、A2、A3、………A7满足机械性能要求的。

乙类钢：B1、B2、B3、……….B7满足化学性能要求的。

特类钢：C2、C3、……..C5满足机械和化学性能要求的。通常用于制造型材、螺钉、铁钉、铁丝、建筑材料等。（2）优质碳素结构钢：

普通含锰量钢：0.25～0.8％Mn。

较高含锰量钢：0.70～1.20％Mn。

举例：45： 0.45％C左右、0.50～0.80％Mn左右。

45Mn ： 0.45％C左右、0.70～1.00％Mn左右。常用于齿轮、主轴、连杆→45。弹簧、板簧、发条→65、65Mn。（3）.碳素工具钢：

优质碳素工具钢：T＋数字。

高级优质碳素工具钢：T＋数字＋A。

举例：T7、T8、T9、……….T14。含义：0.7％、0.80％、0.9％…….1.4％

T7A、T8A、T9A、……….T14A。主要用于剪刀、斧头、锯子、锉刀等。

三、合金钢：

钢：非合金钢、低合金钢、合金钢。合金钢：低合金钢、合金钢。

碳钢在200℃时，机械性能剧烈下降，而合金钢在650℃时，其机械性能才略为下降。质量：优质钢、高级优质钢（A）、特级优质钢（E）。1.合金结构钢

起首两位数字表示平均含碳量的万分之几，其后的符号表示所含的主要元素；若元素含量<1.5％，不标数，元素含量≥1.5％，其后的数表示其百分含量。最后标“A”则称为高级优质合金结构钢（滚动轴承钢除外）。

例：12CrNi3：0.12％C、Cr<1.5％、3％Ni 20CrMnTi：0.20％C、Cr、Mn、Ti<1.5％ 15Cr、20Mn2B、55Si2MnA 2.合金工具钢

当含碳量≥1.0％时，不标含碳量数当含碳量<1.0％时，起首数表示含碳量的千分之几。合金元素同上。

例：9Mn2V：0.9％C、2％Mn、V<1.5％ CrWMn：C≥1.0％、Cr、W、Mn<1.5％。W18Cr4V、W12Cr4V4Mo、9SiCr。3.特殊性能钢

起首数表示含碳量的千分之几，若起首为“0”，则表示含碳量<0.10％；若起首数为“00”，则表示含碳量为≤0.03％，合金元素同上。

第五节 零件选材的一般原则

选择材料的一般原则如下：

1.应能满足零件的工作要求：安全第一。2.应能满足工艺性能要求：质量第一。

3.必须重视材料的经济性：效率第一。（以铁代钢，以铸代锻）问答题：

一、根据铁碳合金状态图，说明下列原因： 1.含碳1.0％的钢比含碳0.5％的钢硬度高。2.含碳1.2％的钢比含碳0.6％的钢强度高。3.钢宜压力加工成形，铸铁宜铸造成形。

4.钳工锯T8、T10钢比锯10、20钢费力，锯条宜钝。

5.在1100℃含碳0.4％的钢能锻造，而含碳4.0％的生铁不能锻造。6.捆扎物品的铁丝一般都用低碳钢，而吊车用的钢缆却用中碳钢。7.制造滚动轴承的材料均是高碳钢。8.制造刮刀、刻字刀具均用高碳钢。9.制造型材的钢均用08、10号钢。

二、选择对应的材料：

A3（Q235A）T13 T8A 10 ZG280－500。弹簧 主轴 螺钉 锯子 锉子 箱体 油箱盖。

第一节 概述

复习旧课：碳素钢的分类和牌号及其应用。

第四章 钢的热处理

现代工业生产中，为了不断提高金属下材料的机械性能，采用两种方法： ①合金化法－碳钢中加入合金元素（调整钢的化学成分）。②热处理法－碳钢进行工艺处理（调整钢的组织）。

热处理：钢在固态范围内，通过加热、保温、冷却，改变金属材料的内部组织，改变材料的力学性能。

一个条件，三个过程：Sold hot－keep－cold。分类：

普通热处理：退火、正火、淬火、回火。表面热处理：表面淬火：火焰加热和感应加热法。

化学热处理：渗碳、渗氮、二元、多元共渗。٭【第一节：热处理的基本原理】（教课书省略）

一、钢的加热和保温时的组织转变：

绝大多数的热处理均是把钢加热到使其转变为奥氏体组织且尽量保持细小的晶粒。1.钢在加热（冷却）时组织转变的温度。AC1－加热时，珠光体转变为奥氏体的温度。Ar1－冷却时，奥氏体转变为珠光体的温度。AC3－加热时，铁素体转变为奥氏体。Ar3－冷却时，奥氏体转变为铁素体的开始温度。

ACCm－加热时，二次渗碳体在奥氏体中的溶解的终了温度。ArCm－冷却时，二次渗碳体从奥氏体中析出的终了温度。钢号： 10 25 30 50 T10 T12 AC1： 727 735 732 727 730 730 AC3： 876 840 813 774 Ar3： 850 824 796 755 Ar1： 710 710 714 718 718 713 ACCm： 800 820 加热、冷却时的理想温度：A1、A3、ACm 实际加热温度： AC1、AC3、ACCm（0~＋20℃）实际冷却温度： Ar1、Ar3、ArCm（0～－20℃）2.钢加热时的变化： 以共析钢为例：

①加热到AC1以下时，依然是P； ②加热到AC1时，A晶核产生；

③继续加热，A晶核长大，F→A、C溶解； ④残余C溶解； ⑤均匀化。

亚共析钢、过共析钢分析：

根据组织分成三个转变区：

1.高温转变区（珠光体转变区）：A1～550℃，P。

A1～650℃, A′→P粗、HRC15～

22、δ＝20％、σb＝550MPa。

650～600℃, A′→P细（索氏体S）、HRC22～

27、δ＝18％、σb＝870MPa。600～550℃, A′→P极细（托氏体T）、HRC27～

43、δ＝18％、σb＝1100MPa。2.高温转变区（贝氏体转变区）：550～Ms，A→A′→B＝C粒＋F。550～350℃, A′→B上（羽毛状）＝C粒＋F条状，HRC40～45。350～Ms，A′→B下（竹叶状）＝C粒＋F针，HRC45～55。3.低温转变区（马氏体转变区）：Ms～Mf，A→A′→M＋A′残。M：C→α-Fe（过饱和地溶解），HRC65～66，硬度很高。特点：①Ms～Mf范围； ②内应力很大；

③A′不能100％转变为M。

三、钢的冷却曲线应用：

等温冷却：定性

连续冷却：定量

炉冷：10℃/min、空冷：10℃/s、油冷：150℃/s、水冷：600℃/s。

P S＋P S＋T＋M M＋A′残

临界冷却速度Vk＝V临。】 补充内容：

影响C曲线的因素：

①含碳量：C<0.77％ C％↑C曲线右移。C>0.77％ C％↑C曲线左移。

②合金元素：除Co外所有的合金元素均使C曲线右移。③加热温度：温度越高，C曲线右移。

保温时间：时间越长，C曲线右移。

第二节 退火和正火 方法：

普通热处理：退火、正火、淬火、回火。热处理 表面淬火：火焰加热和感应加热法。表面热处理

化学热处理：渗碳、渗氮、二元、多元共渗。

一、退火：

把钢加热到一定温度，保温一定时间，然后缓慢冷却（炉冷）的热处理工艺法。目的：①提高钢的塑性和韧性（利于切削加工）； ②消除钢的内应力（以防钢件变形和开裂）； ③均匀组织；

④为随后的热处理做准备（组织上为以后的热处理做准备）。退火的种类：

（1）完全退火：（亚共析钢）

把钢加热到AC3线以上30～50℃的温度，保温一定时间（1.5～2.5min/mm30min/m3)（碳钢按有效厚度或直径每25毫米为1小时，合金钢按有效厚度或直径每20毫米为 1小时，保温时间与工件形状、材料质量、装炉量等有关）然后随炉冷却的一种工艺。

组织分析：P＋F→A→A′→P＋F（重结晶退火）。（实际生产中在炉中冷却到500℃左右即可出炉冷却）

（2）球化退火：（过共析钢）

把钢加热到AC1线以上20～30℃的温度，保温一定时间（5～6min/mm1hour/m3）然后随炉冷却的一种工艺。

组织分析：P＋Fe3C网→A＋Fe3C网→A′＋Fe3C球→P＋Fe3C球。

（实际生产中冷却到500℃以下时，组织转变完成，可取出空冷）。有些难于形成颗粒球状渗碳体的钢，可以多次并重复上述过程－循环退火（周期化退火）。（3）低温退火：（亚、共、过共析钢）

把钢加热到500～650℃，保温一定时间（6～8min/mm、1.5hour/m3），然后随炉冷却的一种工艺。（低温退火）若用于消除加工硬化（650～750℃），空冷，则称为再结晶退火。组织分析：P＋F→P＋F→P＋F→P＋F P→学生分析。

P＋Fe3C网→学生分析。

（4）扩散退火：（亚、过共析钢）

把钢加热到AC3线以上150～200℃、ACCm线以上150～200℃，保温一定时间（10～20hour）然后随炉冷却的一种工艺。（加热温度高，保温时间长，成本高，钢的烧损量大，晶粒粗大），这种工艺是为了消除钢中的成分不均匀的现象。

二、正火：

把钢加热到AC3线或ACCm线以上30～50℃的温度，（4～5min/mm、1hour/m3 经过保温后，随空气冷却的一种工艺。目的：①提高低碳钢的硬度。（利于切削加工）

②消除网状渗碳体组织。（冷却速度较大，网状来不及形成）③改善钢的组织。（细化晶粒，均匀组织）因正火是在空气中冷却，得到的组织晶粒细小，且缩短了冷却时间，提高了生产率和设备利用率，是一种比较经济的方法，应用较广泛。但是难于消除再结晶退火。

组织分析：P＋F→A→A→A′→S＋F P＋Fe3C网→A→A→A′→S＋Fe3C粒

应用：①对一些大型或形状复杂的零件，淬火有开裂的危险，用正火； ②对于含碳量0.3～0.5％的钢件，用正火代替退火；

③含碳量低于0.3％的钢件，采用正火，能提高硬度利于切削。

第三节

淬火和回火 复习旧课：退火和正火的目的及其应用。

一、淬火：

在固态范围内，把钢加热到一定的温度（亚共析钢Ac3＋30～50°、共析钢及过共析钢Ac1＋30～50°），保温一定时间，（1.5～2.5min/mm、30min/m3)(时间与钢的成分、原始组织、工件形状和尺寸加热介质、装炉方法，虽经验公式－热处理手册，但生产实际中是综合上述的因素通过实验才能合理的选定）以大于或等于临界冷却速度冷却下来的一种热处理工艺。（>Vk）目的：获得马氏体组织，从而提高钢的硬度和耐磨性。（1）严格控制淬火加热温度。（2）合理选择淬火冷却介质。

目的：既能得到高硬度的马氏体，也不会产生变形、开裂。

（a）实际水中的冷却曲线。（b）实际油中的冷却曲线。（c）理想淬火剂的冷却曲线。分析MNQT（c）冷却曲线：MN－冷却速度慢，目的是不易变形、开裂； NQ－冷却速度快，目的是A′不会转变为珠光体；

QT—冷却较慢，目的是既能得到高硬度的马氏体，不变形、开裂。而且冷却介质使用过程中不易变质，不易燃，无毒性，无污染，来源充足，价格便宜，能反复多次重复使用。满足以上所有要求的淬火剂是理想的淬火剂，但目前尚未找到还有待于我去研究和开发。水： 碳钢

优点：650～550℃、V＝600℃/S ； A′ P、S、T、B。

缺点：300～200℃、V＝270℃/S ； 易使工件变形、开裂。

（若水温超过40℃，在650～550℃，冷却速度大为A′→P、S、T、B,不易淬硬，水中淬火易形成表面蒸气膜，若不及时去掉，影响工件内部冷却形成软点。盐水、碱水有水优点以外，并能自由去除薄膜，不会造出淬不硬及软点，但在200～300℃之间冷却，依然很快，易变形、开裂）。

矿物油（机油）： 合金钢

优点：300～200℃、V＝30℃/S ； 工件不会变形、开裂。缺点：650～550℃、V＝150℃/S； A′→P、S、T、B。

（机油温度不能提的太高，过高的油温将会引起油面的燃烧，油长时间使用易老化，为了寻求理想的淬火介质：水玻璃溶液、聚乙烯醇水溶液聚醚水溶液….而当前热处理工艺发展的趋势是：在淬火冷却介质的改进和研究方向，主要是在现有的淬火油中加入各种添加剂，以提高冷却能力，减缓油的老化，延长使用时间，……..）。（3）正确选择淬火方法：

（由于淬火冷却介质不能完全满足淬火质量的要求，所以在热处理工艺方面还应考虑从淬火方法上加以解决）。单液淬火：

把钢加热到淬火温度，经保温后，放入一种冷却介质中。

（这种方法操作简单，易机械化、自动化，通常工件是形状简单的碳钢和合金钢。在水中或盐水中进行单液淬火，操作虽然简单，单淬火变形大，如果采用油冷又难以取得淬硬的效果，这就可将油、水冷却结合起来进行如下的双液淬火）。应用：卡规、轴承、锯子等。双液淬火：

把加热到淬火的温度的工件，经保温后，先放入水或盐水中冷到400～300℃，再迅速移到油中或空气中冷却－水淬油冷法。

（双液淬火广泛应用于各种零件或工具，能得到高硬度，又能减少淬火内应力，缺点是操作难，且未能很好地改进工件表面与心部的温差这一缺点。技术还要熟练）。应用：齿轮、缸体、阀体等。分级淬火：

把工件加热到淬火温度，经保温后，迅速冷却到Ms点，附近，稍加停留（A′ B），待工件表面和中心温度基本一致时，再取出放入油中或空气中冷却冷却――热浴淬火法。（这种淬火法由于在奥氏体向马氏体转变前，工件的温度经等温停留后逐渐趋于一致，使随后的组织转变得以在表层和内部同时进行，由此可大大减小淬火内应力和变形，主要应用于形状复杂、小尺寸的碳钢和合金钢。）应用：油泵齿轮、滚珠、滚针等。等温淬火：

把加热到淬火温度的工件，经保温后，放入稍高于Ms点的盐浴或碱浴中，并等温到奥氏体转变层成下贝氏体后，再取出空冷。

（等温淬火硬度虽然没有分级淬火高，但工件在获得较高硬度的同时还具有良好的塑性和韧性，还可以有效地减少应力和变形，其缺点是不适应用界面尺寸大的工件，其心部易产生珠光体，生产周期长，适用于薄、细而形状发复杂的零件。）应用；油嘴、小圆筒等。冷处理：

把淬冷到室温的钢继续冷却到－70～－80℃，保温一段时间，使残余过冷奥氏体在继续冷却过程中转变为马氏体。

（是用干冰－78.5℃或－103℃的液化乙烯、－192℃的液态氮成本很高，易产生应力、变形，很少应用。）

应用：游标卡尺、螺旋尺、钢尺、砝码等。

V1－单液淬火、V2－双液淬火、V3－分级淬火、V4－等温淬火。

二、回火：

定义：将淬火后的钢加热到Ac1以下某一温度，保温一定时间（1～5小时），然后冷却的一种工艺。

目的：①降低材料的脆性、消除内应力； ②获得要求的力学性能； ③稳定工件尺寸；

④降低合金钢的硬度，使之易被切削。

（1）低温回火（150～250℃）：组织：回火马氏体 HRC58～64。

应用于需要高硬度，高耐磨的材料零件。例如：刃具、量具、模具、滚动轴承等。（2）中温回火（350～500℃）：组织：回火屈氏体 HRC35～45。

应用于需要较高弹性、韧性的材料零件等。例如：弹簧、板簧、发条、冲击工具等。

（3）高温回火（500～650℃）组织：回火索氏体HRC15～25（HB200～250）。应用于受交变载荷作用的材料零件等。例如：轴、丝杠、齿轮、连杆等。淬火＋高温回火：调质处理。

时效处理：（尺寸稳定处理）某些量具等精密工具为了保持淬火后的高硬度和耐磨性及稳定的尺寸，需在100～180℃进行长时间的低温加热，保温（10～50小时），随炉冷却的工艺。

第四节 表面淬火和化学热处理

复习旧课：淬火和回火的应用。

普通热处理：材料的内外力学性能均匀一致：外硬内硬、外韧内韧，但是，特殊情况下，需要内外力学性能不一致的材料：外硬内韧。

一、表面淬火（中碳钢）： 定义：

1.火焰加热表面淬火： 氧炔焰： M：2～6mm。

2.感应加热表面淬火：（需经正火、调质处理）高频（10～500KHz）M：0.5～2mm；

感应器 中频（500～10000Hz）M： 2～8mm；

中频（50Hz）M：10～15mm；

二、化学热处理： 定义：

1.渗碳：气体渗碳、固体渗碳：

低碳钢 ： 10.5～2mm 后：渗碳＋淬火＋低温回火。2.渗氮：气体渗氮。前：调质处理＋渗氮。合金钢：（0.001～0.8mm）。

3.碳氮二元共渗：气体、固体、液体共渗。低碳钢 低碳合金钢

4.辉光离子氮化（离子氮化）：

第一章 铸造工艺基础

第一节 液态合金的充型

复习旧课：表面热处理的特点及其应用。液态合金填充铸型的过程，简称充型。影响充型能力的主要因素如下：

一、合金的流动性

流动性：4.3％C、高温、P、铸型特点。

二、浇注条件 1.浇注温度

在保证充型能力足够的前提下，浇注温度不易太高。2.充型压力

液态合金所受的压力越大，充型能力越好

三、铸型填充条件

如下因素对充型能力均有影响：

1.铸型材料：导热系数和比热容越大，激冷越大，充型能力越差。2.铸型温度：

3.铸型中的气体：开设出气口，增加透气性。

第二节 铸件的凝固与收缩

一、铸件的凝固方式 1.逐层凝固： 2.糊状凝固：

3.中间凝固：大多数的凝固均是这样。

二、铸造合金的收缩 合金的收缩经历三阶段：（1）液态收缩（2）凝固收缩（3）固态收缩

收缩率与化学成分、浇注温度、铸件结构和铸型条件有关。铸铁的最好。

三、铸件中的缩孔与缩松 1.缩孔与缩松的形成

（1）缩孔 它是集中在铸件上部或最后凝固部位容积较大的孔洞。（2）缩松 分散在铸件某区域内的细小缩孔。2.缩孔和疏松的防止（1）定向凝固：设置冒口。（2）安放冷铁。

第三节 铸造内应力、变形和裂纹 复习旧课：铸件的凝固与收缩。

一、内应力的形成 1.热应力

减少热应力的基本途径是尽量减少各个部位间的温度差，使其均匀地冷却。3.机械应力

它是合金的固态收缩受到铸型或型芯的机械阻碍而形成的内应力。

二、铸件的变形与防止

具有残余内应力的铸件是不稳定的，它将自发地通过变形来减缓其内应力，以便趋于稳定状态。

防止铸件变形的措施：

使铸件壁厚均匀、形状对称，采用同时凝固和反变形。也可采用时效处理：自然时效和人工时效。

一、铸件的裂纹与防止

当铸造内应力超过金属的强度极限时，便会产生裂纹。两种： 1.热烈：

是高温下形成的裂纹。影响因素：（1）合金性质。（2）铸型阻力。2.冷裂：

是低温下形成的裂纹。

二、合金性质和含磷量。

第四节 铸件的质量控制

应从如下几个方面来控制铸件质量：（1）合理选定铸造合金和铸件结构。（2）合理制定铸件的技术要求。（3）模样质量检查。（4）铸件质量检验。（5）铸件热处理。

第二章 常用合金铸铁的生产 第一节 铸铁件生产

复习旧课：铸件的质量控制。

铸铁的分类：定义：含碳量6.69％>C>2.11％的铁碳合金。①白口铸铁：C以Fe3C形式存在。

②灰口铸铁：C以片状石墨形式存在，G片。③可锻铸铁：C以团絮石墨状形式存在，G絮。④球墨铸铁：C以球状石墨形式存在，G球。⑤蠕墨铸铁： ⑥麻口铸铁：

一、灰铸铁 灰铸铁的性能：（1）铸造性能好；（2）减摩性能好；（3）减震性能好；（4）切削加工性能好；

（5）缺口敏感性较低：（举例：麻子脸；黑白衣服，标准好学生）（6）抗拉强度、塑性、韧性比相应的基体的钢低。2.影响铸铁组织和性能的因素（G＝石墨）（1）化学成分：

C、Si→G，Mn、S、P→Fe3C。（2）冷却速度： V↑→ Fe3C、V↓→G。

3.灰铸铁的孕育处理（变质处理）：变质剂：硅铁75％。

在铸铁未浇注前，向铁水中加入少量变质剂（Si＋Fe）、（Si＋Ca），形成非自发晶核，细化晶粒，从而提高其力学性能。4.灰铸铁的牌号及其生产特点

（1）灰铸铁的牌号 HTab： ab为材料的最低抗拉强度。（2）灰铸铁的生产特点

二、可锻铸铁

（马铁、玛钢、展性铸铁、韧性铸铁）C→G絮状。成分：

组织特点： G絮状＋基体。① G絮状＋F：铁素体可锻铸铁。② G絮状＋F：珠光体可锻铸铁。牌号：KTHab－c： ab为最低抗拉强度。

c为最低延伸率。

黑心可锻铸铁、珠光体可锻铸铁和白心可锻铸铁。

三、球墨铸铁】

1950年，我国开始球铁的研究，1959年无锡柴油机厂利用球铁代替45、40Cr钢，寿命、机械性能相近，成本降低50～80％，工时减少30～50％。1964年广州柴油机厂利用球铁代替合金钢，成本降低85％。1.球墨铸铁的组织和性能： 2.球墨铸铁的生产特点（1）铁水

（2）球化处理和孕育处理：球化剂和变质剂。（3）铸型工艺（4）热处理

四、蠕墨铸铁 1.蠕墨铸铁的性能 2.蠕墨铸铁的制取 3.蠕墨铸铁的应用

第三节 铜、铝合金铸件生产 复习旧课：铸铁件的生产特点。

一、铸造铜合金 铜及铜合金

1.铜：99.95％Cu（紫铜）

面心立方晶格，比重大，塑性好，强度低，σb＝200～250MPa、δ＝45～50％，耐蚀性强，主要用于制造电线、电缆、配置铜合金。工业纯铜：T1～T5，数字越大，铜纯度越低。

T1：99.95％、T2：99.90％、T3：99.70％、T4：99.50％。2.铜合金：

加入Sn、Zn、Pb、Al、Ni等。①黄铜：（Cu＋Zn）

A.压力加工黄铜H： H96、H68、HSn62－1。B.铸造黄铜ZH：ZHSi80－

3、ZHAl67－25。

②青铜：（Cu＋Sn）、（Cu＋Cr）、（Cu＋Pb）、（Cu＋Al）。A.压力加工青铜QSn：QSn6.5－0.1。B.铸造青铜ZQSn10－1。③白铜：（Cu＋Ni）。3.热处理：去应力退火。

二、铸造铝合金

1.铝：99.9968％Al，面心立方晶格，比重小，塑性好，强度低，耐腐蚀能力强，表面易形成Al2O3，主要用于制造电线、电缆、配制合金，σb＝80MPa、δ＝50％、ψ＝80％。工业纯铝：L1～L5，数字越大，铝纯度越低。L1：99.50％Al、L2：99.00％Al、L3：98.00％。2.铝合金：

加入铜、镁、锰、锌、硅等。①压力加工铝合金（形变铝合金）：

A.防锈铝合金LF：Mn＋Mg，LF5、LF11、抗蚀、强度低、焊接性好。B.硬铝合金LY：Cu＋Mg，LY1、LY11，机械性能好，抗蚀性好。C.超硬铝合金LC：Cu＋Mg＋Zn，LC4、LC3抗蚀性差、室温强度高。D.锻铝合金LD：Mg＋Si＋Cu，LD5，LD6、锻造性好、机械性能好。②铸造铝合金：

A.铸造铝硅合金ZL1：Si、ZL101、Zl104铸造性能好、耐腐蚀。B.铸造铝铜合金ZL2：Cu、ZL203、ZL201、耐热、铸造、耐蚀性差。C.铸造铝镁合金ZL3：Mg、ZL302、ZL301、机械性能好抗蚀、比重大。D.铸造铝锌合金ZL4：Zn、ZL401、ZL402、抗蚀性差、压铸性好。③热处理：

变质处理（2/3NaF＋1/3NaCl）、时效强化。

三、铜、铝合金铸件的生产特点 1.铜合金的熔化 2.铝合金的熔化 3.铸造工艺

四、钛、钛合金

性能：质量轻、比强度高，高温强度好，低温韧性优异，耐蚀性好。比强度：强度和密度的比值。钛和钛合金的基本性能：

钛为银白色的金属，密度为4.5g/mm3，熔点为1668℃，具有同素异晶转变：882℃以下呈密排六方晶格－α－Ti，882℃以上呈体心立方晶格－β－Ti。① 比强度值高：σs＝1300MPa； ② ②热强度高：500℃，保持高强度； ③耐腐蚀性好：超过不锈钢； ④疲劳极限高：远远超过铝合金。

二、钛合金

1.α类钛合金：加入铝、锡、锆等。

TA5、TA7，高温强度好、组织稳定、抗氧化性好，抗蠕变性好，焊接性能好。2.β类钛合金：加入钒、钼、铌、铬、锰等。TB2，较高的强度，优良的冲压性能。3.（α＋β）类钛合金 TC4、TC4，常温下强度较高，优良的塑性，易锻造，扎制，冲压。总之：是飞机、导弹、宇宙飞船、舰艇的理想结构材料。轴承合金：

在滑动轴承中制造轴瓦及内衬的合金。材料：1.锡基轴承合金（巴氏合金）ZChSnSb11－6（ZChSn2）2号。ZChSnSb12－4－10（ZChSn1）1号。2.铅基轴承合金（巴氏合金）ZChPbSb16－16－2（ZChPb1）1号。ZChPbSb15－5－3（ZChPb2）2号。3.铜基轴承合金 ZQPb30、ZnSn10－1。

各种轴承合金性能的比较

种类 锡基轴承合金 铅基轴承合金 铜基轴承合金 铸铁

抗咬合性 优 优 中 差

磨合性 优 优 差 劣

耐蚀性 优 中 中 优

耐疲劳性 劣 劣 良 优

硬度HB 20～30 15～30 50～80 160～180 温度℃ 150 150 230 150

最大应力MPa 600～1000 600～800 2000 300～600 咬合性：当摩擦条件不良时，轴承材料与轴粘着和焊合性。

磨合性：在不长的工作时间后，轴承与轴能自动吻合，使载荷均匀作用在工作面上，避免局部磨损。

第三章 砂型铸造

复习旧课：铸钢、铸铝、铸铜的生产特点。

砂型铸造是传统的铸造方法，它适用于各种形状、大小、批量及各种合金铸件的生产。第一节 造型方法的选择

铸铁件、铸钢件、铸铝件、铸铜件……的制造工艺方法。定义：将熔化的金属材料浇注到铸型空腔中，待其冷却凝固后，得到毛坯的方法。产品：毛坯（铸件）

一、手工造型 1.单件、小批生产： 2.成批生产

P．55看过录像后，要学生设计①画出木模②确定分型面③活块设计④叙述整个制造过程。

二、机器造型（造芯）1.机器造型（造芯）基本原理（1）填砂；（2）震击紧砂；（3）辅助压实；（4）起模。

3.机器造型的工艺特点 第二节 浇注位置和分型面的选择

浇注位置是指浇注时铸型分型面所处的空间位置，而铸型分型面是指铸型组元间的结合面。

一、浇注位置选择原则

（1）铸件的重要加工面应朝下。（2）铸件的大平面应朝下。

（3）将面积较大的薄壁部分置于铸型下部或处于垂直或倾斜位置。（4）在较厚部位安放冒口。

二、铸型分型面的选择原则

定义：以砂子为主要原料形成铸型型腔的铸造工艺。（1）以平面为易、越少越好。（2）重要面置于下箱。（3）模型易出 第三节 工艺参数的选择 复习旧课：铸造工艺设计。

一、机械加工余量和最小铸孔

二、起模斜度 为了使模样便于从砂型中取出，凡垂直于分型面的立壁在制造模样时，必须留出一定的的倾斜度。外壁的起模斜度通常为15′～3º，内壁的起模斜度通常为3º～10º。

三、收缩率

通常灰铸铁为0.7％～1.0％，铸钢为1.3％～2.0％，铝硅合金为0.8％～1.2％。

四、型芯头

第四节 综合分析举例

一、支座（1）方案Ⅰ（2）方案Ⅱ（3）方案Ⅲ

A．单件生产、小批生产 B．大批量生产

二、C6140车床进给箱体 1.分型面的选择

方案Ⅰ、方案Ⅱ、方案Ⅲ。A．单件生产、小批生产 B．大批量生产

2.铸造工艺图

第四章 特种铸造 第一节 熔模铸造

复习旧课：铸造工艺参数的选择。

一、熔模铸造的工艺过程 1.蜡模制造（1）压型制造（2）蜡模的压制（3）蜡模组装 2.型壳制造（1）浸涂料（2）撒砂（3）硬化 3.焙烧和浇注（1）焙烧（2）浇注

二、熔模铸造的特点和适用范围 优点：

（1）型腔表面极为光滑

（2）能生产高熔点的黑色金属铸件（3）生产批量不受限制。第二节 金属型铸造

一、金属型构造

二、金属型的铸造工艺 1.喷刷涂料

2.金属型应保持一定的工作温度 3.适合的出型时间

三、金属型铸造的特点和适用范围 第三节 压力铸造

一、压力铸造的工艺过程（1）注入金属（2）压铸（3）取出铸件

二、压力铸造的优点和适用范围

（1）铸件的精度及其表面质量较其它铸造方法均高。

（2）可压铸形状复杂的薄壁件，或直接铸出小孔、螺纹、齿轮等。（3）铸件的强度和硬度均较高。

（4）压铸的生产率较其它铸造方法均高。

第四节 低压铸造

一、低压铸造的基本原理

二、低压铸造的特点和适用范围（1）充型压力和充型速度便于控制。（2）铸件组织较砂型铸造致密。（3）金属的利用率提高了90％～98％。（4）利于形成轮廓清晰、表面光洁的铸件。

第五节 离心铸造

一、离心铸造的基本方式

二、离心铸造的特点和适用范围 优点：

（1）省工、省料，降低了成本。

（2）极少有缩孔、缩松、气孔、夹渣等缺陷。（3）便于制造双金属铸件。缺点：

（1）尺寸偏差大，而且内表面粗糙。

（2）不适合密度偏析大的合金及轻合金铸件。

第六节 其它特种铸造方法

一、陶瓷型铸造 1.基本工艺过程

2.陶瓷型铸造的特点及适用范围

二、实型铸造 1.泡沫述塑料模 2.铸造工艺 3.特点

第七节 常用铸造方法的比较

复习旧课：特种铸造

第五章 铸件结构设计

进行铸件设计时，不仅要保证其力学性能和工作性能要求，还必须考虑铸造工艺和合金铸造性能对铸件结构的要求。

第一节 铸件结构与铸造工艺的关系 第二节 铸件结构与合金铸造性能的关系 1.铸件壁厚要适当。2.铸件壁厚宜均匀。

3.铸件壁的连接应平缓、圆滑。4.防裂筋的应用。

5.减缓筋、辐收缩的阻碍。复习旧课：铸件结构工艺。

第三篇 金属压力加工

压力加工的特点：经过压力加工过的金属材料，具有细晶粒结构；能使粗大枝晶和各种夹杂物都沿着金属流动的方向被拉长，呈现出纤维组织；并使铸造时内部缺陷（如微裂纹、气孔、疏松等）得以压合，因而提高了金属的力学性能。很多承受重载荷的、受力复杂的零件都使用锻件。另外，锻件还具有适用范围广，使用模型锻造有较高的生产率、节省材料的特点。与焊接和铸造等方法相比，使用较广的自由锻造所获得的产品形状比较简单，若要生产外形和内腔复杂的零件较为困难，甚至是不可能的。

第一章 金属的塑性变形

第一节 金属塑性变形的实质

塑性变形：当外力增大到使金属的内应力超过该金属的屈服点之后，既使外力停止作用，金属的变形也不消失。

金属的塑性变形的实质是晶体内部产生滑移的结果。在切向应力的作用下，晶体的一部分与另一部分沿着一定的晶面产生相对滑移（该面称滑移面），从而造成晶体的塑性变形。

第二节 塑性变形对金属组织和性能的影响

金属的变形：

弹性变形、塑性变形、颈缩变形。

弹性变形：去除外力作用时，能恢复原形。塑性变形：去除外力作用时，不能恢复原形。颈缩变形：材料趋向接近断裂。

加工硬化：随变形程度的增大，强度和硬度上升而塑性下降的现象。

原理：压力加工就是利用材料的塑性变形，即使晶体中晶粒相对于另一个晶粒发生滑移或错位，达到所要求的变形程度。冷变形：在再结晶温度以下的变形。热变形：在再结晶温度以上的变形。

T再＝0.4T熔

例：纯铁：t熔＝1538℃、45：t熔＝1450℃。

纯铝：t熔＝660℃、Cu：t熔＝1083℃。

T熔＝t熔＋273℃（绝对温标）

加工硬化：塑性变形程度越高，强度和硬度就升高。消除方法：再结晶退火。

第三节 金属的锻造性

金属的可锻性是衡量材料在经受压力加工时获得优质制品难以程度的工艺程度。

一．金属的本质

1.化学成分的影响：含碳量；杂质含量等。2.金属组织的影响：奥氏体；铁素体等组织。

二、加工条件 1.变形温度的影响 锻造温度：

碳钢： 800℃～（AE－200℃）。合金钢：830℃～（AE－150℃）。温度过低：导致锻件破裂报废。

温度过高：将产生过热、过烧、脱碳和严重氧化等缺陷。2.变形速度的影响：一般情况下可忽略不计。3.应力状态的影响：压应力较拉应力为易。

录像：锻造

复习旧课：金属塑性成形原理。第二章 锻造 第一节 锻造方法

一、自由锻 1.自由锻工序（1）基本工序 镦粗、拔长、冲孔、弯曲、扭转、错移。（2）辅助工序

2.锻件分类及基本工序方案

二、模锻 1.锤上模锻（1）模锻模膛（2）制坯模膛 2.曲柄压力机上模锻 3.摩擦压力机上模锻 4.胎模锻

第二节 锻造工艺规程的制订

一、绘制锻件图

二、坯料重量和尺寸的确定

三、锻造工序的确定

四、锻造工艺规程中的其它内容

第三节 锻件结构的工艺性

一、自由锻件的结构工艺性

二、模锻件的结构工艺性

复习旧课：锻件的结构工艺性。

第三章 板料冲压

板料冲压是利用冲模使板料产生分离或变形的加工方法。特点：

（1）可以冲出形状复杂的零件，且废料较少。

（2）产品具有较高的精度和较低的表面粗糙度，冲压件的互换性较好。（3）能获得重量轻、材料消耗少、强度和刚度都较高的零件。（4）冲压操作简单，工艺过程便于机械化。第一节 分离工序

一、落料及冲孔（通称冲裁）1.冲裁变形过程 2.凹凸模间隙

3.凹凸模刃口尺寸的确定 4.冲裁件的排样

二、修整

三、切断 第二节 变形工序

一、拉深 1.拉深过程 2.拉深中的废品 3.旋压

二、弯曲

三、翻边

四、成形 第三节 冲模简介

一、简单冲模

二、连续冲模

三、复合冲模

第四节 冲压件的结构工艺性

一、冲压件的形状及尺寸

二、简化工艺及节省材料的设计

三、冲压件的厚度

四、冲压件的精度和表面质量

复习旧课：板料冲压。第四章 特种压力加工方法简介 第一节 精密模锻 第二节 零件挤压 第三节 零件扎制

一、纵扎

二、横扎

三、斜扎

复习旧课：板料冲压。第四篇 焊接 第四章 焊接 第一节 焊接电弧

焊接：用加热或加压的方法，通过材料的原子扩散，使其连接成一个整体的工艺过程。切割：使材料切断、割离的工艺过程。

焊接分三类：①熔化焊：熔化金属从而使接头连接起来。②压力焊：金属焊件受压使接头连接起来。③钎焊：熔化钎料使焊件接头连接起来。特点：①省料省时。②拼小成大。③技术高。④能制双层金属。

手工电弧焊 工作原理： 焊接电弧

电路短路－电弧－放电－热量Q（2000～8000℃）工作区域：阳极、弧祝区、阴极区（直流电）阳极区：42～43％Q；

弧柱区：20～38％Q、6000～8000℃； 阴极区：36～38％Q 2400～3200℃。

阳极接焊件、阴极接焊条－正接法（厚焊件）。阳极接焊条、阴极接焊件－负接法（薄焊件）。电焊机（弧焊机）

直流弧焊机：焊逢质量好。交流弧焊机：价格较低。第二节 焊接接头的组织与性能

一、焊接工件上温度的变化与分布

二、焊接接头的组织和性能 1.焊缝 2.焊接热影响区（1）熔合区（2）过热区（3）正火区（4）部分相变区

一、改善焊接热影响区组织和性能的方法 第三节 焊接应力与变形 复习旧课：焊接应力和变形。第四节 焊条电弧焊

一、焊条电弧焊的焊接过程

二、电焊条

1.焊条芯：导电、填充焊缝。

2.药皮：稳定电弧、隔绝空气、排除渣子。

焊芯组成：C≤0.1％、Si≤0.03％、S<0.04％、P<0.03％。

药皮组成：稳弧剂（K2CO3、Na2CO3）＋造气剂（淀粉）＋造渣剂（萤石）＋脱氧剂（Mn、Fe）＋粘结剂（W、Fe）＋合金剂（水玻璃）。3.焊条的种类、型号和牌号 十种分类：

结构钢焊条J、钼和铬钼耐热钢焊条R、低温钢焊条D、不锈钢焊条G、A、特殊用途焊条W、堆焊焊条B、铸铁焊条Z、镍及镍合金焊条N、铜及铜合金焊条T、铝及铝合金焊条L。4.焊条的选用原则 第五节 埋弧焊

一、埋弧焊的焊接过程

二、埋弧焊的特点（1）生产率高

（2）焊接质量高而且稳定（3）节省金属材料（4）改善了劳动条件

三、埋弧焊的焊丝与焊剂

四、埋弧焊工艺 第六节 气体保护焊

一、氩弧焊 1.不熔化极氩弧焊 2.熔化极氩弧焊 氩弧焊的特点： 脉冲氩弧焊的特点： 二、二氧化碳气体保护焊 CO2气体保护焊

第七节 等离子弧焊接与切割 等离子弧焊接的特点：

（1）等离子弧焊的焊接速度高，生产率高，焊逢表面光洁。（2）可焊接很薄的箔材。

第八节 微型计算机在电弧焊中的应用 焊接机器人的优点： 复习旧课：各种焊接方法。第二章 其它常用焊接方法

第一节 电阻焊

一、点焊

二、缝焊

三、对焊 第二节 摩擦焊 摩擦焊的特点：

第三节 钎焊

一、硬钎焊

二、软钎焊钎焊的特点：

第四节 电渣焊电渣焊的特点：

第五节 真空电子束焊接 真空电子束焊接的特点：

第六节 激光焊接

激光焊接的特点：复习旧课：各种焊接方法。第三章 常用金属材料的焊件 第一节 金属材料的焊件性

一、焊接性的概念

金属材料的焊接性，是指被焊金属在采用一定的焊件方法、焊件材料、工艺常数及结构形式条件下，获得优质焊接接头的难易程度。

二、钢材焊接性的估算方法 根据经验：

W（C）当量<0.4％时，钢材塑性良好，淬硬倾向不明显，焊接性良好。

W（C）当量＝0.4％～0.6％时，钢材塑性下降，淬硬倾向明显，焊接性能相对较差。W（C）当量>0.6％时，钢材塑性较低，淬硬倾向很强，焊接性不好。

三、小型抗裂试验法 第二节 碳钢的焊接

一、低碳钢的焊接

二、中、高碳钢的焊接 焊接的特点：

第三节 合金结构钢的焊接（1）热影响区的淬硬倾向（2）焊接接头的裂纹倾向

第四节 铸铁的补焊 铸铁的焊接特点：

第五节 非铁金属及其合金的焊接

一、铜及铜合金的焊接 特点：

二、铝及铝合金的焊接 特点：

复习旧课：材料的焊接性。第四章 焊接结构设计 第一节 焊接结构件的材料 第二节 焊接接头的工艺设计

一、焊缝的布置

（1）焊缝布置应尽量分散（2）焊缝的位置应尽可能对称布置

（3）焊缝应尽可能避开最大应力端面和应力集中位置（4）焊缝应尽量避开机械加工表面（5）焊缝位置应便于焊接操作

二、接头形式的选择与设计 1.接头形式 2.坡口形式 3.接头过渡形式

4.其它焊接方法的接头与坡口形式

复习旧课：金属塑性成形原理。第八章 非金属材料 1.来源广泛。2.特殊的性能。第一节 塑料

是一种高分子材料，在一定条件下（加热、加压），可塑制成型，在使 用条件下保 持固定的形状。

一、塑料的特性：

主要成分：树脂＋填充剂＋增塑剂＋稳定剂＋润滑剂＋着色。树脂：酚醛树脂、氨基树脂、环氧树脂、聚乙烯、聚氯乙稀、尼龙。高分子：几千个、几万个、几十万个原子组成。低分子：H2O、CaCO3、C2H5OH、C12H22O11（蔗糖）

1968年开始研究、开发；1909年 2万吨、1930年 10万吨、1960年 640万吨、1986年 1亿吨。

1.重量轻：比重约在0.83～2.2之间，平均比重为铝1/2，钢1/5，铅1/8； 最轻：聚4－甲基戊烯，最重：聚四氟乙烯。

2.优越的化学稳定性：聚四氟乙烯能耐“王水”，不必涂料。

3.优良的电绝缘性能：在高频、超高频条件下，陶瓷、云母不能相比。

4.比强度高：是空间技术上使用的结构材料。衡量材料：比强度：强度：密度。比弹性模量：弹性模量：密度。5.优良的耐磨、自润滑和吸震性能。电子设备的传动机构、隔音材料。6.粘结能力强：环氧树脂－“万能胶”。

7.卓越的成型性能：节约材料，节省工时，工人技术低，大批生产。

主要缺点：耐热性不能很高，导热系数小，表面硬度低，容易老化，机械性能低。

二、塑料的分类及用途：

按应用状况分：通用塑料、工程塑料、耐高温塑料。按介电性能分：低频塑料、高频塑料。按填料的形状分：粉状塑料、纤维塑料、层状塑料。按树脂的性质：

热固性塑料、热塑性塑料 1.热固性塑料

由加热硬化的合成树脂制得，这一变化过程既有物理变化，又有化学变化，变化过程不可逆。再加热不再软化，不再具有可塑性，过高分解。

常用的包括：

①酚醛塑料：（PF）电木粉，胶木粉。苯酚＋甲醛＋木屑＋石棉＋云母等。

良好的耐热性，耐磨性，电绝缘性，不耐氧化性酸类，应用于电话机外壳，开关、插头、齿轮、带轮、管、棒等。②氨基塑料：（电玉粉）。

尿醛树脂（UF）＋密胺树脂（MF）＋石棉。

自熄性，防毒性，耐电弧性，耐热性，易着色。应用于日用品，餐具，电器零件，泡沫塑料、隔音材料等。③有机硅塑料

有机硅树脂＋石棉＋玻璃纤维。

绝缘、耐高低温、防潮、防盐雾、耐辐射。应用于电动机、变压器、电子器件涂料等。④环氧树脂塑料 粘结剂 2.热塑性塑料

可以多次反复加热而仍具有可塑性的合成树脂，这一过程只有物理变化而无化学变化，其变化过程是可逆的。①聚氯乙稀（PVC）氯纶

聚氯乙稀＋稳定剂＋填料＋增塑剂。

机械性能颇高，坚韧、绝缘性好，耐酸碱，化学稳定性好，自熄性，较难成型，耐热性不高，（－15～＋55℃）。应用于电线包皮、农用薄膜、弯头，日用品等。②聚乙烯：（PE）（高分子石蜡）

无毒，柔软性好，耐冲击性，透明性，易成型加工，高温绝缘材料，耐热性低，硬度、机械强度低。应用于无线电传真、通讯、探测、雷达用途中的高频绝缘电线，理想的包装材料、农业薄膜。

③聚丙烯（PP）丙纶

耐水性，绝缘性能，化学稳定性、易成形加工，比水轻，耐磨性差，收缩性差，低温呈脆性，易受紫外线照射老化。应用于容器、包装袋、齿轮、微波元件等。④氟塑料：聚四氟乙烯（PTFE）（泰氟隆）（塑料王）氟纶

耐热，耐寒性（－195～＋250℃），耐强酸，强碱，自熄性，绝缘性，热膨胀性大，强度低，成型困难。应用于电容器、防火涂料。

⑤聚酰胺（PA）（尼龙Nylon、晴纶、锦纶）尼龙3、4、5、46、56、抗拉强度高，耐磨性和自润滑性，耐热性较低，绝缘性不高。应用于轴承、垫圈、滑轮、衬套等。

⑥ABS塑料

坚固、坚韧、坚硬，一定的化学稳定性和绝缘性能，不耐燃，不透明，耐候性不好。应用于电视机、收录机的外壳、电话机壳、话筒等。

第二节 橡胶

是一种高分子材料，在一定条件下（加热、加压）可塑制成型，在使用条件下保持固定的形状。

一、橡胶的特性：

主要成分：聚异戊二稀（橡胶树、橡胶草的浆液）1.高弹性：800～1000％ 2.良好的吸收振动的能力。3.良好的耐蚀性。4.良好的绝缘性。5.一定的耐磨性。6.足够的强度。

主要缺点：耐热性不高，容易老化，易燃性，龟裂。

二、橡胶的分类及用途： 按来源分：天然橡胶、合成橡胶。按应用分：通用橡胶、特殊橡胶。1.天然橡胶：

由橡胶树或橡胶草的浆液经去杂质和分离水分等加工程序而提炼的天然的聚异戊二稀，易溶解于醚、汽油、苯、有机溶剂，使用温度100℃以下。2.合成橡胶：

由石油、天然气、煤和农副产品为原料，通过有机合成制成单体，经聚合或缩聚制得弹性很高的材料。常用的包括：

①丁苯橡胶（SBR）：第一位。苯乙烯＋丁二稀。

（80～100℃）耐老化，耐热性好，抗拉强度和耐磨性类似天然橡胶 加工性能不及天然橡胶。应用于轮胎、胶板。②丁腈橡胶（NBR）： 丁二稀＋丙稀腈。

耐油性、密封性好、耐热较好150℃，不耐臭氧及寒冷，加工性较差。应用于密封圈、油管等。③顺丁橡胶（BR）第二位。

聚丁二稀橡胶。优异的弹性、耐磨性，耐寒性。120℃以下，不耐热，易燃。应用于轮胎、运输带等。

④聚氨酯橡胶（UR）： 氨基甲酸酯。

耐磨、耐油性好，强度较高。不耐热，80℃以下。应用于胶带、实心轮胎、耐磨制品等。⑤氟橡胶（FPM）： 氟基单体。200℃以下，耐高温，耐蚀性好，抗辐射。应用于垫圈、化工衬里、高级密封件等。

第三节 陶瓷

是多晶体，由无数细小晶体聚集组成。

一、陶瓷的特性：

主要成分：氧化铝＋氧化硅＋粘土。1.硬度高：氧化铝陶瓷硬度（HRC68～70）2.抗压强度高： 3.耐高温： 4.耐磨损： 5.耐蚀性： 6.导热选择性： 7.导电选择性：

主要缺点：脆性大，不能敲、弯、拉、剪切，急冷急热。

二、陶瓷的分类及用途：

按用途：普通陶瓷（传统陶瓷）、特种陶瓷。1.普通陶瓷： 粘土＋长石＋石英。

良好的耐热性，耐蚀性，抗压强度大。脆。应用于日常生活中（日用陶瓷、卫生陶瓷）和工业上（电瓷、耐酸陶瓷）2.特种陶瓷：

氧化物＋氮化物＋碳化物。

①电瓷 SiO2＋Al2O3＋K2O＋Na2O＋CaO＋MgO。

良好的绝缘性、耐蚀性，脆。应用于高、低压输电线路使用。②耐酸陶瓷： SiO2＋Al2O3＋CaF。

良好的耐酸、耐碱性能，脆。主要应用于化工容器、热交换器（>170℃）③过滤陶瓷： Al2O3＋SiO2＋SiC。良好的过滤和分离性能（0.2～200μm），耐酸碱，脆。④高温、耐腐蚀陶瓷（BN 氮化硼陶瓷）。

良好的耐热（2800℃），耐蚀性，硬度低，脆。应用于坩锅等。

第四节 复合材料

由两种或两种以上不同性质的或不同组织的材料组成的。

一、复合材料的特性： 1.较高的强度、刚度、耐蚀性。2.减磨、耐磨、隔热、减震。

主要缺点：抗冲击能力差、质量不稳定、成本较高。

二、分类及用途：

纤维复合材料、层叠复合材料、细粒复合材料、骨架复合材料。1.纤维复合材料

玻璃纤维复合材料：热固性树脂＋玻璃纤维。（玻璃钢）抗拉、抗弯、抗压强度好，冲击韧性差。应用于仪器、仪表、机械零件等。2.层叠复合材料：（三合板）

多层复合：钢＋青铜＋塑料。耐磨、机械性能好，难于制造。应用于轴承、垫片等。3.细粒复合材料

夹层结构材料：两层薄而强的面板，中间夹一层轻而弱的芯子组成。面板：纸、木材、塑料。芯子：纸、棉布、石棉。

质轻，比强度、比刚度高，表面光滑。应用于隔音装置、防火板、火车车箱等。

第五节 涂料

由一种有机高分子胶体的混和溶液，涂抹在物体表面上能结成干膜。

一、涂料的特性： 1.保护作用，标志。2.装饰作用，伪装。

主要缺点：有刺激性味，易磨损。

二、涂料的分类：

按涂料用途：建筑用漆、船舶用漆、汽车用漆。按施工方法：刷用漆、喷漆。

按成膜类：油酯类Y、沥青类L、橡胶类J。1.酚醛树脂漆

酚醛树脂＋油类＋颜料＋溶剂＋辅助材料。

漆膜硬，光泽，干燥快、防潮、防锈。应用于家居、建筑、船舶、机械等。2.沥青

沥青＋油料＋颜料＋溶剂。

耐水性，绝缘性，耐酸碱，黑又亮。应用于缝纫机、自行车、五金等。

复习旧课：焊接结构设计。第一章 金属切削的基础知识 第一节 切削运动及切削要素

一、零件表面的形状及切削要素 切削运动包括主远动和进给运动 主运动的速度最高，消耗功率最大。

二、切削用量 1.切削速度V 2.进给量f 3.背吃刀量a

三、切削层参数

1.切削层公称横截面积A 2.切削层公称宽度b 3.切削层公称厚度h 第二节 刀具材料及刀具构造

一、刀具材料

1.对刀具材料的基本要求（1）较高的硬度（2）足够的强度和韧度（3）较好的耐磨性（4）较高的耐热性 较好的工艺性 2.常用的刀具材料 高速钢 硬质合金 陶瓷刀具

3.其它新型刀具材料简介（1）高速钢的改进（2）硬质合金的改进（3）人造金刚石（4）立方氮化硼

二、刀具角度

1.车刀切削部分的组成（1）前刀面（2）后刀面（3）切削刃

2.车刀切削部分的主要角度（1）刀具静止参考系 a.基面 b.切削平面 c.正交平面 d.假定工作平面（2）车刀主要角度 a.主偏角 b.副偏角 c.前角 d.后角 e.刃倾角