本教案是由杜力根据机械工业出版社出版发行的规划教材《金属加工基础》编写的。

　　本教案涉及的内容有：金属材料力学性能、常用金属材料、钢的热处理、铸造、锻压、

　　（1）便于任课教师根据本校实际情况，以及教师的教学经验和掌握得的教学素材，灵

　　活地调整教案形式和内容。如果用书学校给定的课程教学课时与本教案编排的56课时有出

　　入，任课教师可以很方便地以本教案为基础草稿进行灵活调整，编排出适合本校的教案。

　　（2）突出课程重点内容和基本概念，体现系统性和层次性，强化理论与实际的联系。

　　（3）结合课程教学需要，注重个别教Kaiyun体育官方网站 开云登录网站学方法、教学形式、教学手段及案例的提示。

　　本电子教案由杜力和王雪婷主编。由于编写时间及编者水平有限，教案中难免有错误和

　　金属是指具有良好的导电性和导热性，有一定的强度和塑性，并具有光泽的物质，如金、

　　金属材料是由金属元素或以金属元素为主要材料，其他金属或非金属元素为辅构成的，

　　合金是指两种或两种以上的金属元素或金属与非金属元素组成的金属材料。例如，青铜

　　钢铁材料（或称黑色金属）是指以铁或以它为主而构成的金属材料，如工业纯铁、碳

　　素钢、铸铁以及各种用途的结构钢、耐磨钢、工具钢、不锈钢、耐热钢、高温合金、

　　钢铁材料按其碳的质量分数w（C）(含碳量)进行分类，可分为工业纯铁（w（C）0.0218%）、

　　●钢按碳的质量分数w（C）和室温组织的不同，可分为亚共析钢（0.0218%＜w（C）＜

　　●白口铸铁按碳的质量分数w（C）和室温组织的不同，可分为亚共晶白口铸铁（2.11%＜

　　w（C）＜4.3%）、共晶白口铸铁（w（C）=4.3%）和过共晶白口铸铁（4.3%＜w（C）＜6.69%）。

　　非铁金属（或称有色金属）是指除铁、铬、锰以外的所有金属及其合金，如金、银、

　　金属材料与人类文明的发展以及社会的进步密切相关，是社会发展的物质基础和重

　　要的里程碑，它是国民经济、人民日常生活及国防工业、科学技术发展必不可少的基础性材

　　金属加工是指采用一系列不同的加工工艺方法对金属材料进行加工，获得符合设计要求

　　●冷加工主要包括各种机械加工方法，如冲压加工、钻削加工、车削加工、刨削加工、

　　●热处理是改善金属材料性能和质量的重要工艺方法，它包括预先热处理和最终热处

　　对应于各种金属加工方法，在社会上就呈现出各种不同的职业工种与职业技能，如铸工、

　　本课程是中等职业学校机械类专业及工程技术类相关专业的一门基础课程。其主要任务

　　是：使学生掌握必备的金属材料、热处理、金属加工工艺知识和技能；培养学生分析问题和

　　解决问题的能力，具备继续学习专业技术的能力；培养其在机械类专业领域的基本从业能力；

　　贯穿职业道德和职业意识的培养，形成严谨、敬业的工作作风，为今后解决生产实际问题和

　　（3）要认真熟悉各工种基本的安全生产操作规范，严格按操作规程进行操作，坚决杜

　　绝违规操作行为，应该戴防护用品（如防护眼镜、面罩、手套、鞋等）的必须戴好，以防身

　　（9）清除切屑时，必须用铁钩或毛刷，切削工件时不得用棉纱擦工件或刀具，以免造

　　绪论主要介绍了金属材料的概念、分类；金属加工在国民经济中的作用与地位、现状

　　与发展趋势；金属加工的主要工种分类及特点；金属加工与实训课程的性质与任务等内容。

　　（1）根据载荷大小、方向和作用点是否随时间变化，可以将载荷分为静载荷和动载荷。

　　（2）根据载荷对杆件变形的作用，可将载荷分为拉伸载荷、压缩载荷、弯曲载荷、剪

　　根据额定功率用力学公式计算出的载荷称为名义载荷（又称额定载荷）。它未考虑载荷

　　随时间作用和分布的不均匀性以及其他零件受力情况等因素。这些因素的综合影响常用载荷

　　金属在外力作用下，将会发生变形和破坏，其一般变化过程是：弹性变形→塑性变形→

　　金属材料在力的作用下，抵抗永久变形和断裂的能力称为强度。金属材料的强度指标可

　　试样从开始拉伸到断裂要经过弹性变形阶段、屈服阶段、变形强化阶段、缩颈与断裂四

　　金属材料的强度指标主要有:屈服强度（一般以ReL表示）、规定残余延伸强度（如Rr0.2）、

　　●试样在拉伸试验过程中力不增加(保持恒定)仍然能继续伸长(变形)时的应力称为屈

　　●试样拉断后的标距伸长量与原始标距的百分比称为断后伸长率，用符号A或A11.3表示。

　　●断面收缩率是指圆形横截面比例试样拉断后缩颈处横截面积的最大缩减量与原始横

　　常用的硬度测试方法有布氏硬度(HBW)、洛氏硬度(HRA、HRB、HRC等)和维氏硬度(HV)。

　　●布氏硬度的试验原理是用一定直径的硬质合金球，以匹配的试验力压入试样表面，经

　　规定的保持时间后，卸除试验力，测量试样表面的压痕直径d，然后根据压痕直径d计算其硬

　　●洛氏硬度是以锥角为120°的金刚石圆锥体或直径为1.5875mm的球（淬火钢球或硬质

　　同一种金属材料的试样缺口愈深、愈尖锐，吸收能量愈小，金属材料表现脆性愈显著。

　　吸收能量对温度非常敏感，随着试验温度的降低，吸收能量总的变化趋势是随着温度的

　　●当温度降至某一数值时，吸收能量急剧下降，金属材料由韧性断裂变为脆性断裂，这

　　●金属材料在一系列不同温度的冲击试验中，吸收能量急剧变化或断口韧性急剧转变的

　　韧脆转变温度是衡量金属材料冷脆倾向的指标。金属材料的韧脆转变温度愈低，说明金

　　●循环应力和循环应变是指应力或应变的大小、方向，都随时间发生周期性变化的一类

　　●机械零件在循环载荷（或循环应力、循环应变）作用下，而且工作时所承受的应力值

　　通常低于制作金属材料的屈服强度或规定残余伸长应力，经过一定工作时间后发生突然断

　　研究表明：金属材料的疲劳断裂断口一般由微裂源、扩展区和瞬断区三部分组成。

　　●金属材料在循环应力作用下能经受无限多次循环，而不断裂的最大应力值称为金属材

　　在工程实践中，一般是求疲劳极限，即对应于指定的循环基数下的中值疲劳强度。

　　影响疲劳强度的因素很多，除设计时在结构上注意减轻零件应力集中外，改善零件表面

　　粗糙度，可减少缺口效应，从而提高零件的疲劳强度。例如，采用高频淬火、表面形变强化

　　(喷丸、滚压、内孔挤压等)、化学热处理(渗碳、渗氮、碳-氮共渗)以及各种表面复合强化

　　本单元主要介绍金属材料的力学性能指标的分类、含义、使用范围等内容。在学习之

　　后，要注意以下几个方面：第一，要准确理解有关概念；第二，要在头脑中初步建立起力

　　学性能的分类；第三，要熟悉力学性能指标的应用场合；第四，要善于用学到的知识对日

　　常生活中的现象进行分析和思考，试一试能否用学到的知识对遇到的实际问题或现象进行

　　科学地解释，如“软硬”、“韧性”、“疲劳断裂”等；第五，为了巩固所学的知识，要学会

　　●非合金钢是指以铁为主要元素，碳的质量分数一般在2.11%以下并含有少量其他元素

　　●为了改善钢的某些性能或使之具有某些特殊性能（如耐腐蚀、抗氧化、耐磨、热硬性、

　　●非合金钢按主要质量等级分类，可分为普通质量非合金钢、优质非合金钢和特殊质量

　　▲碳素结构钢牌号由屈服强度开云网址 kaiyun官方入口字母、屈服强度数值、质量等级符号、脱氧方法等四部分

　　按顺序组成。例如，Ｑ235-B²F，表示屈服强度大于235MPa，质量为B级的沸腾碳素结构钢。

　　碳素结构钢主要有：Ｑ195、Ｑ215、Ｑ235、Ｑ275系列。常用于制作薄板、线材、焊接

　　▲优质碳素结构钢牌号采用两位数字表示，两位数字表示该钢的平均碳的质量分数的万

　　分之几(以0.01%为单位)，如55钢表示平均碳的质量分数W（C）=0.55%的优质碳素结构钢；

　　08表示平均碳的质量分数W（C）=0.08%的优质碳素结构钢。如果是沸腾钢，则在数字后分别

　　优质碳素结构钢主要有：08F钢或08钢、10F钢或10钢、15钢、20钢、25纲、30钢、35

　　钢、40钢、45钢、50钢、55钢、60钢、65钢、70钢、75钢、80钢和85钢。它们可分别归属于：

　　▲易切削钢的牌号以“Y＋数字”表示，“Y”是“易”字汉语拼音首位字母，数字是易

　　切削钢中平均碳的质量分数的万分之几，如Y12表示其平均碳的质量分数W（C）=0.12%的易

　　切削钢。常用易切削钢有：Y12钢、Y20钢、Y30钢、Y35钢、Y40Mn钢、Y45Ca钢等。

　　易切削钢主要用于制造受力较小的标准件，如齿轮轴、花键轴（图2-6）、螺钉、螺母，

　　▲碳素工具钢的牌号以碳的汉语拼音字首“T”开头，其后的数字表示平均碳的质量分

　　数的千分数。例如，T8表示平均碳的质量分数为W（C）=0.80%的碳素工具钢。如果是高级优

　　质碳素工具钢，则在钢的牌号后面标以字母“A”，如T12A表示平均碳的质量分数为W（C）=1.20%

　　一般工程用铸造碳钢的牌号是用“铸钢”两字的汉语拼音字首“ZG”后面加两组数字组

　　成，第一组数字代表屈服强度的最低值，第二组数字代表抗拉强度的最低值。例如，ZG200-400

　　表示屈服强度≥200MPa，抗拉强度≥400MPa的一般工程用铸造碳钢。

　　●低合金钢按主要质量等级分类，可分为普通质量低合金钢、优质低合金钢和特殊质量

　　●低合金钢按主要性能及使用特性分类，可分为可焊接的低合金高强度结构钢、低合金

　　▲低合金高强度结构钢的牌号由代表屈服强度的汉语拼音首位字母“Q”、屈服强度数值、

　　质量等级符号（A、B、C、D、E）等三部分按顺序组成。例如，Q420E表示屈服强度≥420MPa，

　　●合金钢按主要性能及使用特性分类，可分为工程结构用合金钢；机械结构用合金钢；

　　不锈、耐蚀和耐热钢；工具钢；轴承钢；特殊物理性能钢，如软磁钢、永磁钢、无磁钢以及

　　▲合金结构钢的编号是按照合金结构钢中碳的质量分数及所含合金元素的种类(元素符

　　号)和其质量分数来编制的。牌号的首部是表示其平均碳的质量分数的数字，数字含义与优

　　▲合金工具钢和高速钢的牌号表示方法基本上与合金结构钢相类似。例如，9Mn2V表示

　　▲高碳铬轴承钢牌号前面冠以汉语拼音字母“G”，其后是铬元素符号Cr，铬的质量分数

　　以千分之几表示，其余合金元素含量及其表示方法均与合金结构钢牌号规定相同，如GCr4

　　▲不锈钢和耐热钢的牌号表示方法与合金结构钢基本相同，当W(C)≥0.04%时，推荐取

　　钢铁及合金牌号统一数字代号体系（GB/T17616-1998），简称“ISC”。它规定了钢铁及

　　国外钢号表示方法主要有：国际标准化组织（ISO）钢号表示方法、俄罗斯（Г ОС Т ）

　　钢号表示方法、美国（SAE、AISI、UNSKaiyun体育官方网站 开云登录网站）钢号表示方法、日本（JIS）钢号表示方法、德国

　　▲低合金高强度结构钢广泛用于制造桥梁、车辆、船舶、建筑等。常用牌号有：Q345、

　　▲焊接结构用耐候钢适用于桥梁、建筑及其他要求耐候性的钢结构。高耐候性结构钢适

　　▲低合金专业用钢主要用于制造锅炉、压力容器、船舶、桥梁、汽车、铁道、自行车、

　　▲耐磨钢是指具有良好耐磨损性能的钢铁材料的总称。耐磨钢常用于制造坦克和拖

　　拉机的履带板、球磨机衬板、挖掘机铲齿、破碎机牙板、铁路道岔等。常用的耐磨钢牌号有