金属工艺学课程描述

第一篇：金属工艺学课程描述

课程描述课 程 描 述

课程名称：固体物理课程英文名称：Solid State Physics

课程编号：408011030适用专业：物理学

学时数：48学分数：3执笔者：杨新荣

一、历史沿革

《金属工艺学》是我院机械类各专业的专业基础课，核心必修课。我院自1991年开始招收普通中专机电专业学生以来，一直开设该课程,至今已有17年历史。

金属工艺学理论是一门传统的经典理论，是机械类各专业的入门课，后续的很多专业课都要应用本课程引入的基本概念、基本理论、基本方法，课程涉及面广、范围大。我校的《金属工艺学》课程已形成了较为完善的体系结构，理论与实践环节配套，有完善的教学大纲，实训大纲，教学指导书，并且教学主体与教学管理，教学改革与实践等方面形成自己的特色。

一、课程定位

《金属工艺学》作为机械、机电、数控类专业的技术基础课，是连接基础课和专业课的桥梁，在整个教学过程中占据重要的地位，是机电、机制、数控专业的核心必修课。

二、课程目标

根据我校对人才在“实用”方面的办学定位，强调学生解决实际问题的能力，突出应用技能的培养，在课程目标上重点强化焊接、钳工、机械切削加工等实际操作能力的培养。通过本课程的学习，可使学生掌握金属工艺学的基本理论及基本知识，初步具备应用金属工艺学基本知识的能力，初步具备应用所学知识分析和解决实际问题的能力，掌握一定的实践技能，并具有创新意识。

本课程的目标要求如下:

1）学生具有扎实的金工基本理论基础。

2）掌握常用工程材料种类、牌号、性能及用途。对典型的机械零件、刀具和模具等会合理正确地选用工程材料。

3）掌握焊接、铸造、锻造的基本操作技能

4）了解常用金属加工方法的工作原理、特点及应用。

5）根据专业需求掌握金属加工的基础知识、基本技能，锻炼从业品质。

6）通过自主创新的实训项目培养学生的合作协作沟通能力、创新能力和综合运用能力。

7）了解国内外金属加工的发展与趋势

四、课程的重点、难点及解决办法

1、课程的重点

1）材料的成分、结构、组织和性能的关系

2）各种材料的牌号、种类和应用。

3）热处理工艺方法。

4）砂型铸造工艺

5）手工电弧焊

6）锻造的基本方式

7）常见的金属切削工艺

2、课程的难点

1）材料的成分、结构、组织和性能的关系

2）钢常规热处理工艺制定及操作。

3）典型机械零件、工模具等的选材。

4）手工电弧焊焊接操作

5）砂型铸造造型技能

6）常见金属的切削加工工艺制定

3、解决方法

1)通过自制挂图、实验模型、参观见习、多媒体课件等多种形式加强直观性教学。

2)理论、实验与实训相结合3)小组工作方式与项目教学相结合。

4）课程设置与实训场所相结合。

五、实践教学的设计思想

1、随堂实验的设计思想

在实验项目中实施能力培养。在课堂教学实验中，我们对实验项目进行了改革，把演示性、验证性实验转变为综合性、设计性、实践性、应用性的实验。具体做法是：给出实验任务书、指导书、由学生自行设计实验方案，自行动手实施，这对培养学生的独立工作能力和分析能力非常有益。

2、实习实训的设计思想

金工实习是学习本课程必需的实践教学环节。根据教学大纲要求，在金工基本理论讲授完毕后，我们安排了2周的金工实习，包含了锻压、焊接、钳工、车工、机工等内容，旨在培养学生金属加工的基本操作技能。

4、课程组织形式与教师指导方法

随堂实验：根据每个实验的内容提前3天给出实验任务书、指导书，学生自行设计实验方案和实验过程，由指导教师先审核其合理性和可操作性，最后由学生自行动手实施，老师现场进行指导。

实习实训：在理论课程结束后集中进行，按企业作息时间，一天上岗8小时，进行企业化管理，培养学生对工业环境的适应能力，提高学生的工业素质和职业道德。组织形式上根据班级人数进行分组，一般3—4人一组，指导教师分组指导，第一阶段教师演示，第二阶段学生实际操作，第三阶段总结考核。

5、考核内容与方法

1、对实验、实训项目的操作和要求完成情况进行考核

主要考核学生是否按规定的步骤进行及实验、实训过程的严谨性与创新性。分优、良、合格和不合格四个等级，采用学生自评、互评及教师总评的方法，成绩占总成绩的60%。

2、对实训报告的完成情况进行考核，主要考核实验数据的准确性和实验报告填写的完整性。实验后由学生将数据进行处理及分析，将操作过程进行记录、总结和分析，写出实训报告。由指导教师批改，评定成绩。分：优、良、合格和不合格四个等级，占总成绩的40%。考核成绩记入学生期终总评成绩表。

第二篇：〈金属工艺学〉课程教学的必要条件

《金属工艺学》课程实习教学大纲课程名称：合肥学院金工实习教学大纲

英文名称：Hefei College Metalwork internship program 课程代码：1631401

一、实验学时：四周(适用专业：机制类本科 本科)

二、实习的地位、作用和目的

金工实习是机械类专业重要的实践性环节，是机械类各专业学习〈金属工艺学〉课程教学的必要条件，并为学生学好后续课程打下基础。

金工实习目的是使学生初步了解机械制造的生产过程，机械制造工艺知识，初步了解生产设备维修与调整的方法，懂得基本的劳动保护知识，培养一定的操作技能，增强实践工作能力，接受思想、作风教育。

金工实习将以学生独立操作为主，在满足教学要求的前提下，尽可能结合生产进行。

每组15人左右 必修课 考察课 6学分

三、实习基本原理及课程简介

（一）、铸造实习应知：

1、铸造生产的工艺过程、特点和应用范围。

2、型（芯）砂应具备的主要性能及其组成。

3、型芯的作用、结构和制造方法。

4、三箱、刮板造型方法的特点及应用，机器造型的特点及造型机的结构和工作原理。

5、常见特种铸造（熔模铸造、金属型铸造、压力铸造、离心铸造）的特点。

6、冲天炉的构成、炉料种类及作用，了解灰口铸铁、球墨铸铁的熔炼原理，熔化及浇注对铸件质量的影响。应会：

1、掌握手工两箱造型（整模、分模、挖砂、活块）方法的特点和应用以及分形面的选择和简化原则。

2、熟悉浇注系统的作用、组成及浇注系统（内浇口）的设置。

3、对中、小型铸件（带芯）进行工艺分析。

4、具备选择造型方法，并能独立完成造型、制芯、浇注、落砂等操作。

（二）、锻造实习应知：

1、锻造生产特点及应用范围。

2、锻造加热炉的大致结构、操作方法，坯料加热和铸件冷却基本知识。

3、锻造时金属加热的目的，加热设备及常用金属材料锻造温度范围的确定。

4、自由锻造的应用范围，基本工序及所用设备、工具。

5、了解锤上模锻的工艺特点和模具结构，胎模锻造的工艺特点。

6、了解冲压所用设备的结构和操作方法，以及冲压基本工序和模具结构。应会：

1、正确使用锻造炉加热钢料。

2、能用火色大致鉴别钢料的始锻温度和终锻温度。

3、判断加热缺陷的种类并能采取相应的防止方法。

4、能独立完成简单零件（榔头毛坯料）自由锻的技术操作。

（三）、焊接实习应知：

1、焊接的种类、特点及应用范围。了解焊接中的冶金反应，及其对焊件的性能影响。

2、手弧焊机的种类、结构、安全操作方法及电流调整。

3、电焊条的组成及作用，了解酸性焊条和碱性焊条的性能特点和选用。

4、焊接规范的选择和操作要领。

5、焊接工艺对焊件结构的要求。

6、常用焊接接头型式和坡口型式，各种空间位置的焊接特点。

7、气焊所用设备的组成及作用，气焊火焰的种类和应用，气焊焊丝与焊剂的作用。

8、氧气切割原理、过程及对被切割材料的要求。

9、熔化焊的常见焊接缺陷及其产生原因。

10、焊接生产安全技术及回火时应采取的紧急措施。

11、二氧化碳气体保护焊的工艺特点和应用。

12、氩弧焊的的工艺特点、优势和应用。应会：

1、独立完成手工电弧焊的平焊操作方法，并能焊出较整齐的焊缝（每位学生至少用10～12根焊条）；

2、初步掌握气割、气焊的操作要领；

3、能够分辨电焊表面可见缺陷（气孔、未焊头、夹渣、咬边、热裂纹）

4、初步掌握二氧化碳气体保护焊接、氩弧焊的操作。

（四）、机械加工实习

1、车工实习应知：

①车床型号、规格及加工范围； ②车床的组成及其作用和传动系统；

③车刀常用材料及车刀三面、四面、二刃的作用；

④车床常用的工件装夹方法及装夹附件的结构及用途，掌握轴类、盘套类零件装夹方法的特点；

⑤车削端面、内外圈、锥面、螺纹、切槽、滚花的方法及刀具； 应会：

①能独立完成一般轴类、盘套类、螺纹零件的车削加工； ②能用三爪卡盘、四爪卡盘、花盘正确的装夹零件； ③能正确使用游标卡尺、百分尺等量具对零件进行测量。

2、铣工实习应知：

①铣削加工范围及加工精度和表面粗糙度； ②铣床主要部件结构及其作用；

③铣床所用刀具的种类和附件的结构、用途及安装调整方法。应会：

①铣平面、沟槽、键槽及铣齿轮的操作方法； ②分度头的简单分度计算方法及分度方法

3、刨工实习应知：

①各种刨床加工范围、加工特点、加工精度及表面粗糙度； ②牛头刨床主要部件及其作用；

③牛头刨床的摆杆和棘轮机构及其调整方法。应会：

①能完成平面刨削、沟槽刨削； ②能正确地调整刨床的行程长度、行程位置、冲程次数/分和进给量。

4、其他机床现场教学

通过参观，使同学们了解下列机床的主要组成部分、加工范围及其特点，所能达到的加工精度及表面粗糙度 ５、磨工实习（外圆磨床、平面磨床）

1、基本知识要求：应知

（1）磨床的组成、运动和用途，磨床的液压传动特点；（2）磨削加工特点及表面粗糙度初步概念； ★（3）砂轮的组成与分类，磨削安全操作。

2、基本技能要求：应会 普通的磨床操作。

齿形加工机床（滚齿机）

（五）、钳工实习应知：

1、钳工在机械制造和修配工作中的作用；

2、掌握划线、锯削、锉削、削、钻孔、攻丝、套扣的方法和应用，以及所用工具、量具的结构、用途和使用与调整方法。

3、公差配合的基本概念，机械部件及轴系的基本组成和装配；

4、钻床的种类及组成、运动和用途，了解扩孔、铰孔和孔的加工精度、表面粗糙度及加工刀具的结构特点。应会：

1、独立完成四方钢料毛坯制作成小榔头的操作；

2、独立完成中等复杂支架类零件的划线操

四、实习基本要求

1、了解金属的各种主要加工方法及加工过程、所用设备、生产特点和应用范围，懂得基本的劳动保护知识，并且掌握初步的操作技能；

2、对简单的中等、复杂的典型零件，具有初步选择加工方法和分析工艺过程的能力，并了解新工艺、新技术在机械制造中的应用；

3、熟悉有关工程术语、技术文件及技术标准；

4、培养劳动观点、遵守纪律、爱护国家财产，培养理论联系实际的科学作风。

五、实习安排（4周共20天）实习内容

车 工 钳 工 铣工 铸 工 锻 工 电焊工 气焊 刨工 磨工

时间（天）4 4 1.3 4

1.3 1.3 1.3 1.3 1.3 入厂安全教育、了解金工实习、观看金工工艺教学录相带0.5天

六、实习成绩考核与报告

1、学生完成本大纲所要求操作的每一道工序后，由负责制到该工序的工人师傅进行成绩考核（操作技能、劳动纪律、安全生产等）来评定实习成绩，计入学生实习成绩登记表中（技能安全占总成绩的70%）。

2、实习报告成绩（占总成绩的30%）。及《金属工艺学实习报告》 由上面三项成绩综合评定实习总成绩，由实习指导教师，按五级计分制评定每个学生的实习成绩，于实习结束五天内，上报系部。

3、学生缺勤（病假、事假）达到实习期间的1/4，不给成绩，要求学生另找时间待补全实习后，才给实习成绩，无故旷课2天，取消实习资格，成绩为不及格。

4、学生因病休假1～2天，缺某工种的实习，要求找时间补完某工种的实习后，才给出实习成绩。

5、学生实习成绩不及格者，按校有关规定处理。

七、实验教材及主要参考资料

1、教材

1> 金禧德主编《金工实习》 高等教育出版社 2008 2> 袁名炎主编《工程训练》江西人民出版社 2014.6 教研室：金工实验实习基地 执笔：石俊强

中心主任审核签名：

基础实验与实践教学中心

2016.8.6

第三篇：金属工艺学实习

电气09191091961920董小韬

金属工艺学实习小结

还有一天，我们为期8天的金属工艺学实习就要结束了，虽然过程不甚完美，完成的作品、取得的成绩也不是十分理想，但我确实从中收获到了许多。钳工、焊接、铸造、车工，四项工业基础技术为我敞开了工业生产活动的一扇窗，让我领略了一个陌生的知识领域。第一天的钳工实习中，我就遇到了不少的麻烦，手生技劣，时间总感觉不够用，步骤也不时的出现颠倒或者遗漏。在制作锤子上的羊角时，更是由于不规范的动作，破坏了羊角的造型。第二天的操作因为有了第一天的经验，相对好了一些，在完成小锤的基础上，也按时做好了瓶起。看着自己有些拙劣的作品，心里却是十分欣慰。

接下来我见识到了焊接技术的神奇。短短两天，我接触了焊条电弧焊、二氧化碳气体保护电弧焊、钨极氩弧焊、电阻焊、压焊、氧乙炔气体火焰焊，以及火焰和电弧对金属的切割。从前绕着焊接现场走，这次结结实实地认识一把，不由暗暗地过瘾啊。

第三个工种是铸工，可以说，在铸工的表现叫我自己挺失望的，练习的时候不注意连贯完整，最后制作成品时就出了洋相，上下型箱修修补补好一会才弄好，却又忘了挖内浇道，再重新整理已经没办法挽回了，最后的作品几乎看不出模样的形状。这件事给我的触动很大，在工业生产中没有投机取巧，只有扎扎实实，认认真真，一步一个脚印地去做才能制作出优质的产品，如果抢着赶着，不注意流程的规范，势必会像我制出的铸件一样，成为废品一件，欲速则不达，效率反而到变得低下了。

今天开始实习的车工可以说是看起来最轻松的了，但是因为前一天的教训，指导的师傅又强调了车工的高危险性，今天我一点没敢大意。说起来车工虽然对手工的要求降低了，可精度的要求确实大大的提高了。要小心操作、注意安全，又要把握精度、分毫必究，这一天下来，也是挺疲劳的。

明天就是最后一天了，希望能够做好，用让自己、师傅满意的表现顺利结束这次实习。想总结的就是这么多。还想说的是，这些天来，每每看到师傅们熟练精湛的技艺，我都觉得只有感叹的份。其实，这次实习也确实引起了我的反思，让我深刻认识到了自己理论与实际结合方面的不足，以及在动手能力方面的欠缺。我会记下所有的经验与教训，避免今后犯类似性质的错误。最后还要衷心的感谢这些天来悉心指导我们的各位师傅，你们辛苦了！

2011-1-12

推荐师傅：霍太平何先利

第四篇：金属工艺学复习题

金属工艺学复习题

1.铸造、锻造、冲压、焊接的概念与优缺点？

铸造：将液态金属浇注到具有与零件形状、尺寸相适应的铸型型腔中，待其冷却凝固，以获得毛坯或零件的生产方法。优点：（1）可制造形状复杂，特别是内腔复杂的铸件，如：复杂的机箱、阀体、汽缸等。

（2）铸件大小不受限制，几克～数百吨。

（3）铸造适用范围广，几乎凡能熔化的金属材料均可用于铸造。缺点：成型的铸件内部致密性较低，易出现如缩孔、缩松等缺陷，力学性能较低。锻造：利用冲击力或压力使金属在抵铁间或锻模中变形，从而获得所需形状和尺寸的锻件的工艺方法。自由锻优点：（1）所用设备简单，可锻零件重量1kg～100T（2）通用性强，易于单件、小批量生产 缺点：（1）生产率低，锻件精度、光洁度差（2）只能锻形状很简单的零件（3）操作技术要求高 模锻优点：（1）精度高

（2）生产率高（可达几十倍）（3）可锻重量0.5～150kg的工件 缺点：只适合大量生产 胎模锻优点：（1）与自由锻比较，生产率高，消耗金属少，质量好；

（2）与模锻相比，胎膜锻制造成本低，使用设备简单，适合中小批量生产； 缺点：表面质量不如模锻，胎膜容易损坏。

板料冲压/冷冲压：利用冲模使板料产生分离或变形的加工方法。（热冲压：板料厚度超过8~10mm）优点：（1）可以冲压出形状复杂的零件，且废料较少

（2）产品具有足够高的精度和较低的表面粗糙度值，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和自动化，生产率很高。故零件成本低。缺点：（1）冲模制造复杂、成本高，只有在大批量生产条件下有优越性（2）适用材料：塑性好的材料，如低碳钢，有色金属等

焊接：利用加热或加压力等手段，借助金属原子的结合与扩散作用，使分离的金属材料牢固地连接起来的工艺方法。优点：（1）制造大型结构件或复杂机器部件（2）化大为小、化复杂为简单来准备坯料（3）对不同材料进行焊接，制成双金属构件

1.什么叫液态合金的充型能力？充型能力不足会导致什么 缺陷？影响合金充型能力的主要因素是什么？

液态合金充满铸型型腔，获得形状准确、轮廓清晰铸件的能力，称为液态合金的充型能力。充型能力不足会产生：（1）浇不足：使铸件不能获得充分的形状；（2）冷隔：铸件虽获得完整的外形，但因存在未融合的部位，使力学性能严重变坏。影响合金充型能力的主要因素：（1）合金的流动性（化学成分：纯金属/共晶）（2）浇注条件（浇注温度愈高，合金粘度下降/充型压力）（3）铸型填充条件2.为什么共晶成分的合金充型能力好？浇注温度对合金的充型能力有什么影响？

（1）由于合金的流动性愈好，充型能力愈强，而影响合金流动性的因素以化学成分的影响最为显著。共晶成分合金的结晶是在恒温下进行的，此时，液态合金从表层逐层向中心凝固，由于已结晶的固体层内表面比较光滑，对金属液的流动阻力小，故流动性最好。所以共晶成分的合金充型能力好。

（2）浇注温度对合金充型能力有着决定性影响。浇注温度愈高，合金的粘度下降，且因过热度高，合金在铸型中保持流动的时间长，故充型能力强；反之，充型能力差。但浇注温度过高，铸件容易产生缩孔、缩松粘砂、析出性气孔、粗晶等缺陷，故在保证充型能力足够的前提下，浇注温度不宜过高。

3.铸件凝固过程中，断面上一般存在哪几个区域？铸件的凝固方式是根据什么来划分的？

（1）铸件凝固过程中，其断面上一般存在三个区域，即固相区、凝固区和液相区。（2）铸件的“凝固方式”是依据凝固区的宽窄来划分的。

4.铸件的凝固方式有哪几种？哪一种凝固方式的充型能力最好？为什么？其代表性合金是什么？

（1）凝固方式：逐层凝固；糊状凝固；中间凝固（2）逐层凝固的充型能力最好。因为纯金属或共晶成分合金在凝固过程中不存在液、固并存的凝固区，故断面上外层的固体和内层的液体有一条界限（凝固前沿）清楚地分开。随着温度的下降，固体层不断加厚，液体层不断减少，直达铸件的中心，所以这样的凝固方式充型能力最好。代表合金：铝硅合金。

5.铸件的收缩经历哪几个阶段？“缩孔”和“缩松”在那个阶段产生？如何防止？“变形”和“裂纹”在哪个阶段产生？如何防止？（1）收缩三个阶段：液态收缩——凝固收缩——固态收缩（2）“缩孔”和“缩松”产生于液态收缩和凝固收缩两个阶段。为了防止“缩孔”和“缩松”，可使铸件实现顺序凝固，所谓顺序凝固就是在铸件上可能出现缩孔的厚大部位通过安放冒口等工艺措施，使铸件远离冒口的部位先凝固，然后是靠近冒口部位凝固，最后才是冒口本身的凝固。按照这样的凝固顺序，使铸件各个部位的收缩均能得到补充，而将缩孔转移到冒口之中，冒口是多余部分，可切除。（3）“变形”和“裂纹”产生于固态收缩阶段。为防止铸件产生变形，设计时尽可能使铸件的壁厚均匀、形状对称，铸造工艺上采用同时凝固原则，以便冷却均匀；对于长而易变性的铸件，还可采用“反变形”工艺，即在模样上预先作出相当于铸件变形量的“反变形”以抵消铸件的变形；对于不允许发生变形的重要件必须进行时效处理，从而消除内应力，防止变形。裂纹分热裂和冷裂两种，为防止热裂可采用结晶温度范围窄的合金，减小液、固两相区的绝对收缩量，降低钢铁中硫的含量，采用退让性较好的铸型等方法；为防止冷裂，可使用塑性较好的合金。

6.灰口铸铁可分为哪几种？灰铸铁具有什么特点？影响石墨化的主要因素是什么？

（1）灰口铸铁：灰铸铁、可锻铸铁、球墨铸铁、蠕墨铸铁（2）灰铸铁的抗拉强度低，塑形、韧性差，不能锻造和冲压，焊接性能很差，裂纹倾向较大，但具有优良的减振性，耐磨性好，缺口敏感度小，铸造性能优良，切削加工性好。

（3）影响石墨化的主要因素是化学成分和冷却速度。

7.可锻铸铁生产具有什么特点？应用场合是什么？为什么？ 可锻铸铁具有相当高的塑形和韧性，但并不能真的用于锻造；可锻铸铁的生产过程复杂，退火周期长，能源耗费打，铸体的成本较高。通常用于制造形状复杂、承受冲击载荷的薄壁小件。因为这些小件若用一般铸钢制造困难较大；若改用球墨铸铁，质量又难保证。

8.球墨铸铁生产具有什么特点？

（1）制造球墨铸铁所用的铁液含碳、硅要高，但硫磷含量要低，出炉的铁液温度须高达1450℃以上

（2）要进行严格的球化处理和孕育处理。球化剂是稀土镁合金，作用是使石墨呈球状析出；孕育剂是硅含量75%的硅铁，作用是促进石墨化，防止球化元素所造成的白口倾向。（3）铸型工艺上，由于球墨铸铁较灰铸铁易产生缩孔，缩松，皮下气孔和夹渣，因此采用顺序凝固；增加铸型刚度；降低铁液的含硫量和残余镁量以防止皮下气孔；加强挡渣措施以防产生缺陷。

（4）多数球铁件铸后要进行热处理，保证力学性能，常用热处理方法是退火和正火。

9.铸造工艺图上包括哪些内容？

浇注位置，铸型分型面，型芯的数量、形状、尺寸及其固定方法，加工余量，收缩率浇注系统，起模斜度，冒口和冷铁的尺寸和布置等。

10.铸型分型面的选择原则是什么？

（1）应尽量使分型面平直、数量少。

（2）应避免不必要的型芯和活块，以简化造型工艺。（3）应尽量使铸件全部或大部分置于下箱。

对于具体铸件来说，上述诸原则难以全面满足，有时甚至互相矛盾。因此，必须抓住主要矛盾、全面考虑，至于次要矛盾，则应从工艺措施上设法解决。

11.铸件工艺参数选择时应注意哪些？ 为了绘制铸造工艺图，在铸造工艺图方案初步却确定之后，还必须选定铸件的机械加工余量、起模斜度、收缩率、型芯头尺寸等工艺参数。

（1）要求的机械加工余量和最小铸孔。余量过大，机械加工费工且浪费金属；余量过小，铸件将达不到加工面的表面特征与尺寸精度要求。铸件上的孔、槽是否铸出，不仅取决于工艺上的可能性，还必须考虑其必要性。

（2）起模斜度。为使型砂便于从模样内腔中取出，内壁起模斜度应比外壁大。（3）收缩率。为保证铸件应有尺寸，模样尺寸必须比铸件放大一个该合金的收缩量。

（4）型芯头。芯头必须留有一定的斜度α 12.怎样合理设计铸件的壁厚？

（1）铸件应有适合的壁厚，应选择合理的截面形状或采用加强筋，以便采用较薄的结构

（2）铸件的壁厚也应防止过薄，应大于所规定的最小壁厚，以防浇不到或冷隔缺陷

（3）铸件的内壁散热慢故应比外壁薄些，以防缩孔及裂纹的产生（4）铸件的壁厚应尽可能均匀，以防厚壁处金属聚集，产生缩孔、缩松等缺陷。

13.铸件壁的联接有什么特点？为什么？

（1）铸件壁间转角处一般应具有结构圆角，因为直角连接处的内侧较易产生缩孔、缩松和应力集中。通常使转角处内接圆直径小于相邻壁厚的1.5倍

（2）为减小热节和内应力，应避免铸件壁间锐角连接，而改用先直角接头后再转角的结构。当接头间壁厚差别很大时，为减少应力集中，应采用逐步过渡方法，防止壁厚的突变。

14.塑性变形对金属的组织和性能有什么影响？

（1）金属在常温下经过塑形变形后，内部组织将发生变化：晶粒沿最大变形的方向伸长；晶格与晶粒均发生扭曲，产生内应力；晶粒间产生碎晶。

（2）金属的力学性能随其内部组织的改变而发生明显变化。变形程度增加时，金属的强度及硬度升高，而塑形和韧性下降。在冷变形时，随着变形程度的增加，金属产生加工硬化现象，即金属材料的所有强度指标（弹性极限、比例极限、屈服点和强度极限）和硬度都有所提高，但塑形和韧性有所下降。

15.什么叫金属的可锻性？常用什么来衡量？影响金属可锻性的因素有哪些？（1）金属的可锻性是材料在锻造过程中经受塑性变形而不开裂的能力。

（2）可锻性的优劣常用金属的塑性和变形抗力来综合衡量。塑形越好，变形抗力越小，则金属的可锻性越好；反之则越差。

（3）金属的可锻性取决于金属的本质和加工条件。金属的本质受化学成分和组织的影响。加工条件受变形温度、应变速率和应力状态的影响。

16.锻造过程中，碳钢的锻造温度范围是如何确定的？若确定不当，会产生什么问题？

锻造温度范围是锻件由始锻温度到终锻温度的温度区间。始锻温度是开始锻造时坯料的温度，终锻温度是坯料经过锻造成形，在停锻时的瞬时温度。碳钢的锻造温度范围的确定是以合金状态图为依据的。始锻温度比AE线低200℃左右，终锻温度为800℃左右。若确定不当，始锻温度过低，金属可锻性急剧变差，使加工难于进行，强行锻造，将导致加工硬化、锻坯破裂报废。

17.自由锻的工序分为哪几类？基本工序主要有哪些？

（1）自由锻工序可分为基本工序、辅助工序和精整工序三大类。（2）基本工序主要有：镦粗、拔长、冲孔、扭转、错移、切割

18.模锻模膛与制坯模膛各有什么作用？模锻模膛又分为哪两种？他们的作用和不同点分别是什么？（1）模锻模膛：由于金属在此种模膛中发生整体变形，故作用在锻模上的抗力较大。制坯模膛：为了制作形状复杂的模锻件，使坯料形状基本接近模锻件形状，使金属能合理分布和很好地充满模锻模膛，预先在制坯模膛内制坯。

（2）模锻模膛分为终锻模膛和预锻模膛两种。终锻模膛是模锻时最后成形用模膛，模膛四周的飞边槽，可增加阻力，使金属更好地充满模膛，容纳多余的金属。在不能直接获得冲孔的部位留有连皮。预锻模膛是使锻坯最终成形前获得接近终锻形状的模膛，可改善终锻时金属的流动条件。可减少对终锻模膛的磨损，延长模锻的使用寿命。两者的主要区别是，预锻模膛的圆角和斜度较大，没有飞边槽。

19.绘制模锻锻件图时应考虑哪些内容？确定锻件分模面的原则是什么？

（1）绘制模锻锻件图时应考虑余块、机械加工量、锻造公差、分模面、模锻斜度、模锻圆角半径、连皮厚度等。

（2）选定分模面的原则是：a.应保证模锻件能从模膛中取出，一般情况，分模面应选在模锻件的最大截面处；b.应使上、下两模沿分模面的模膛轮廓一致，便于调整锻模位置；c.分模面应选在能使模膛深度最浅的位置上；d.选定的分模面应使零件上所增加的余块最少；e.分模面最好是一个平面。

20.冲压生产的基本工序有哪两类？落料和冲孔时什么是成品，什么是废料？凸凹模间隙对冲裁过程有何影响？怎样确定冲裁模刃口的尺寸？（1）冲压生产的基本工序有分离工序和变形工序两大类。

（2）利用冲裁取得的一定外形的制件或坯料是落料的成品，将材料以封闭的轮廓分离开来，获得的带孔的制件是冲孔的成品。冲孔中的冲落部分为废料。（3）凹凸模间隙影响冲裁件的断面质量、模具寿命、卸料力、推件力、冲裁力和冲裁件的尺寸精度。间隙过大，造成冲裁件边缘粗糙，卸料力和推件力小；间隙过小，造成上下裂纹不能很好重合，摩擦力大，模具寿命降低。

（4）为保证冲裁件的尺寸要求，并提高磨具的使用寿命，落料时凹模刃口的尺寸应靠近落料件公差范围内的最小尺寸；冲孔时，选取凸模刃口的尺寸靠近孔的公差范围内的最大尺寸。

21.拉深过程中常产生什么缺陷？原因是什么？弯曲时经常会发生什么现象？如何预防？

（1）拉伸过程中的常见缺陷：拉穿和起皱。拉穿是由于a.凹凸模的两个圆角半径过小，易将板料拉穿；b.凹凸模的间隙过小，摩擦力增大，易拉穿工件和擦伤工件表面，且降低模具寿命；c.拉伸系数越小，拉伸件直径越小，变形程度越大，坯料被拉入凹模越困难，易产生拉穿废品；d.润滑不够，表面磨损和摩擦力过大。

起皱现象与坯料的厚度和拉伸系数有关，相对厚度越小或拉伸系数越小，越容易起皱，间隙过大，也容易使拉伸件起皱。

（2）弯曲时容易发生金属破裂。板料越厚，内弯曲半径越小，拉应力越大，越容易弯裂。为防止弯裂，最小弯曲半径应为rmin=(0.25~1)δ(δ为金属板料的厚度)。材料塑性好，则弯曲半径可小些。弯曲时还应尽可能使弯曲线与板料纤维垂直。

22.什么叫焊接？直流电弧焊中正接和反接的特点是什么？（1）焊接是通过加热或加压（或两者并用），使工件产生原子间结合的一种连接方式。

（2）正接是将工件接到电源的正极，焊条（或电极）接到负极；反接是将工件接到电源的负极，焊条（或电极）接到正极。正接时工件温度相对高一些。

23.焊接热影响区分为几部分，各具有何组织、性能特点？

焊接热影响区可分为熔合区、过热区、正火区和部分相变区等。

（1）熔合区：熔化的金属凝固成铸态组织，为熔化金属因加热温度过高成为过热粗晶。在低碳焊接接头中，熔合区强度、塑形和韧性下降，此处接头断面变化，应力集中。熔合区很大程度上决定焊接接头的性能。

（2）过热区：奥氏体晶粒粗大，形成过热组织。塑性韧性降低，对于易淬火硬化钢材，此区脆性更大。

（3）正火区：加热金属发生重结晶，转变为细小的奥氏体晶粒。冷却后得到均匀而细小的铁素体和珠光体组织，力学性能优于母材。

（4）部分相变区：珠光体和铁素体发生重结晶，转变成细小的奥氏体晶粒。部分铁素体不发生相变，但其晶粒有长大趋势。冷却后晶粒大小不均，因而力学性能比正火区稍差。

24.如何防止焊接时的变形？ 当对焊件的变形有较高限定时，在结构设计中采用对称结构或大刚度结构、焊缝对称分布结构都可减小或不出现焊接变形。施焊中，采用反变形措施或刚性夹持方法，都可减小焊件的变形。正确选择焊接参数和焊接次序，对减小焊接变形也很重要。对于焊后变形小但已超过允许值的焊件，可采用机械矫正法或火焰加热矫正法加以消除。

25.普通电焊条是由什么组成？各具有什么作用？选用电焊条的原则是什么？（1）普通电焊条是由焊芯和药皮（涂料）两部分组成。焊芯起导电和填充焊缝金属的作用，药皮则用于保证焊接顺利进行并使焊缝具有一定的化学成分和力学性能。

（2）焊条通常是根据工件化学成分、力学性能、抗裂性、耐腐蚀性以及高温性能等要求，选用相应的焊条种类。a.低碳钢和低合金钢构件，一般要求焊缝金属与母材等强度；b.同一强度等级的酸性焊条或碱性焊条的选定，应依据焊接件的结构形状、钢板厚度、载荷性质和钢材的抗裂性能而定。通常对要求塑性好、冲击韧度搞、抗裂能力强或低温性能好的结构。选用碱性焊条。如果构件受力不复杂、母材质量较好，应选用较经济的酸性焊条；c.低碳钢与低合金钢焊接，可按异种钢接头中强度较低的钢材来选用相应的焊条；d.铸钢件含碳量较高，厚度较大，形状复杂，容易产生焊接裂纹，应选用碱性焊条，并采取适当的工艺措施（如加热）进行焊接；e.不锈钢和耐热钢性能特殊，应选用相应的专用焊条，以保证焊缝的主要化学成分和性能与母材相同。

26.什么叫金属的焊接性？如何衡量钢材的焊接性？

（1）金属材料的焊接性是指在限定的施工条件下，焊接成按规定设计要求的构件，并满足预定服役要求的能力。即金属材料在一定焊接工艺条件下，表现出来的焊接难易程度。（2）可用碳当量法来衡量被焊钢材的焊接性。

当w(c)当量<0.4%~0.6%时，钢材塑性良好，淬硬倾向不明显，焊接性良好。当w(c)当量=0.4%~0.6%时，钢材塑性下降，淬硬倾向明显，焊接能力相对较差。当w(c)当量>0.6%时，钢材塑性较低，淬硬倾向很强，焊接性不好。

27.各种材料的焊接特点。（1）低碳钢：含碳量≤0.25%，塑形好，一般没有淬硬倾向，对焊接过程不敏感，焊接性好。不需采取特殊的工艺措施，焊后也不需进行热处理。厚度大于50mm的低碳钢结构，焊后应进行消除内应力退火，低温环境下，应进行焊前预热。可以用各种焊接方法进行焊接，应用最广泛的是焊条电弧焊、埋弧焊、气体保护焊和电阻焊等。

（2）中、高碳钢：含碳量为0.25%~0.6%，随着含碳量的增加，淬硬倾向越加明显，焊接性逐渐变差。中碳钢热影响区易产生淬硬组织和冷裂纹，焊缝金属产生热裂纹倾向较大，焊前必须进行预热，多采用焊条电弧焊，焊后进行相应热处理。高碳钢的焊接特点与中碳钢基本相似，但焊接性更差，预热温度更高，工艺措施更严格，高碳钢焊接一般只限于利用焊条电弧焊进行修补工作。

（3）可焊接低合金结构钢：热影响区的淬硬倾向增加，产生马氏体组织，硬度增高、塑形和韧性下降。钢材强度级别越高，焊接接头的冷裂纹倾向越大。热裂纹倾向不大。对于强度级别高的低合金碳钢，焊前一般均需预热，焊后还应进行热处理。（4）铸铁：熔合区易产生白口在组织，易产生裂纹，气孔，由于铸铁流动性好，一般只进行平焊，采用气焊、焊条电弧焊进行焊补。（5）铜和铜合金：焊前工件需预热，选用较大电流或火焰，焊接过程中易开裂。可用氩弧焊、气焊、碳弧焊、钎焊等

（6）铝和铝合金：氧化铝密度较大，易使焊缝形成夹缝缺陷；铝的导热系数较大，要使用大功率或能量集中的热源；铝的膨胀系数也较大，易产生焊接应力与变形，可能导致裂纹；在熔池凝固中易产生气孔；常需采用垫板进行焊接。常用方法有氩弧焊、气焊、点焊、缝焊和钎焊。

第五篇：金属工艺学教学大纲

金属工艺学（专业基础课）Metal Technology 以下部分标题填写用黑体五号字体，具体填写内容字体为宋体五号）【课程编号】BJ26613 【学分数】2 【学时数】32

【课程类别】专业基础课 【编写日期】2011.9.22

【先修课程】机械制图 金工实习

【适用专业】金属材料工程

一、教学目的、任务

《金属工艺学》是一门研究金属性质、铸造、锻压、焊接和切削加工的总和性的技术基础课。通过学习，使学生了解常用金属的性质及其加工工艺的基础知识，为学习其它有关课程和今后从事工作奠定必要的金属工艺学的基础。

二、课程教学的基本要求

1、初步掌握工业用钢的分类、编号、合金化原理、热处理、组织、性能及应用。

2、了解铸铁的组织性能特点，铸铁的石墨化过程与影响因素，工程铸铁的成分、牌号、性能与应用。

3、了解有色金属（铝及其合金、铜及其合金）的分类、编号、成分、性能与应用等。

4、通过本课程的学习使学生了解必要的热加工工艺（铸造、锻压）基本知识。

三、教学内容和学时分配 1 + 6 + 4 + 7 + 5 + 2 + 2 + 2 + 1 = 30学时

第一章 绪论 1学时（课堂讲授学时+课程实验学时）主要内容：

总体介绍该门课程的主要内容和课程结构；介绍该门课程的基础和该课程所学知识的应用领域及发展前景。

教学要求：了解课程的研究对象、内容、性质、任务、特点及学习方法。其它教学环节（如实验、习题课、讨论课、其它实践活动）：

第二章 金属材料的性能(6学时)主要内容：

1、强度和塑性。

2、硬度。

3、冲击韧度。

4、金属的疲劳

教学要求：掌握强度、硬度、冲击韧度和金属疲劳的定义并且会用洛氏硬度测量法 其它教学环节（如实验、习题课、讨论课、其它实践活动）：1学时习题

第三章 金属材料结构的基础知识（4学时）主要内容：

1、金属材料的晶体结构

2、金属材料的结晶过程。

3、铁碳合金相图。

教学要求：掌握金属材料晶包特点，掌握结晶过程，熟知以及应该用铁碳金相图。其它教学环节（如实验、习题课、讨论课、其它实践活动）：1学时习题 第四章

钢的热处理（7学时）主要内容：

1、热处理概述。

2、热处理基本原理。

3、钢的普通热处理。

4、钢的表面热处理。

教学要求：了解热处理基本概念和发展历史，结合铁碳金相图熟悉热处理基本原理，掌握刚的普通热处理并且会做钢的热处理实验。

其它教学环节（如实验、习题课、讨论课、其它实践活动）：

第五章 常用金属材料（5学时）主要内容：

1、金属材料的分类。

2、非合金钢。

3、合金钢。

4、铸钢。

5、有色金属。

教学要求：了解金属材料的大分类及在工业使用数量的比例，掌握碳钢的标号读法一起碳钢屈服强度的读法，掌握合金钢标号的读取方法以及成分组成；了解合金钢概念，了解铸钢的概念学会铸钢的标号地区方法，了解有色金属的用途和概念。

其它教学环节（如实验、习题课、讨论课、其它实践活动）：1学时习题

第六章 铸造工艺（2学时）主要内容：

1、铸造工艺概述。

2、砂型铸造工艺。

3、铸件的结构工艺性。

4、特种铸造工艺。

教学要求：掌握铸造工艺特点、铸造性能、铸造主要工艺内容、机械造型方法、铸件结构分析与设计及其对铸件质量的影响，了解常用合金铸件的生产过程、各种铸造方法，了解铸造的发展趋势。其它教学环节（如实验、习题课、讨论课、其它实践活动）：

第七章 压力加工工艺（2学时）主要内容：

1、压力加工工艺概述。2、自由锻造。

3、模型锻造。

4、锻件的结构工艺性。

5、板料冲压

教学要求：掌握单键联接中平键、半圆键的公差与配合概念，会正确选用配合种类及代号，并能在零件图上正确标注。了解锻压加工的基本理论、自由锻的应用条件。了解模型锻的作业流程、加工出锻件的技术参数和板料冲压的加工过程。

其它教学环节（如实验、习题课、讨论课、其它实践活动）：

第八章 焊接工艺

（2学时）主要内容：

1、焊接工艺概述。

2、手工电弧焊。

3、其他焊接方法。

4、焊件的结构工艺性。

教学要求：了解手工电孤焊电孤的产生、构造、极性及应用，手工电孤焊设备。基本掌握焊条的要求、组织、分类、牌号及选用，手工电孤焊工艺参数的选择原则，接头型式和接头位置。掌握焊接头的组织和性能。了解气焊与气割工艺方法。基本掌握焊接应力与变形产生的原因，防止和减少焊接变形的措施。了解金属的可焊性概念及钢铁材料的可焊性，焊接缺陷种类、特征、产生原因及焊接质量检验方法，基本掌握焊接结构的工艺性。

其它教学环节（如实验、习题课、讨论课、其它实践活动）：

第九章 切削加工工艺

（1学时）主要内容：

1、切削加工基础知识。

2、车削加工。

3、钻削、镗削、铣削、刨削和磨削加工。

4、零件切削加工的结构工艺性。

教学要求：了解车床加工零件的范围和车床加工的原理，了解其他各种机床的加工原理，了解切削加工后两件的技术参数。

其它教学环节（如实验、习题课、讨论课、其它实践活动）：

第十章 零件生产过程的基础知识

（自学）主要内容：

1、概述。

2、零件材料及加工工艺的选择。

3、典型零件生产过程实例。

教学要求：理解零件加工的基本内容，了解批量生产零件材料及加工工艺、典型零件生产过程实例 其它教学环节（如实验、习题课、讨论课、其它实践活动）：

四、研究教学内容及时数（2）

1．普通热处理退火、正火、淬火和回火工艺规范的确定 2.金属材料基本的机械性能、工艺性能

五、教学重点、难点及教学方法

重点、难点：材料结构的基础知识；金属材料的分类、牌号、性能特点及其主要用途；热处理的概念、分类、工艺特点及应用；金属加工工艺基础知识。

教学方法：本课程的学习内容强调理论联系实际，注重应用理论和实践性技术，注重各种能力的培养。因此，在课程教学中应注意教学方法和形式的改革，注意与专业学科和课程建设的配合联系。本课程以课堂教学为主，辅以必要的实验，并可采用现场教学，电化教学和参观见习等教学形式，开展生动活泼的教学活动。

五、考核方式及成绩评定方式 考试

六、教材及参考书目

推荐教材：《金属工艺学》，邓文英主编，高等教育出版社

主要参考书：

1、《金属工艺学》，王孝达编，高等教育出版社

2、《金属工艺学》，王东升编，浙江大学出版社 修（制）订人：蓝奇 审核人：

2011年 9月22日