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项目一 金属材料及其性能1

任务一 金属材料1

一、相关知识1

（一）认识金属1

（二）认识合金2

（三）认识金属材料2

二、实践与研究2

三、拓展与提高3

任务二 金属材料的物理性能与化学性能4

一、相关知识4

（一）认识金属物理性能的内容及其应用4

（二）认识金属材料的化学性能及其应用6

二、实践与研究7

三、拓展与提高7

任务三 金属材料的力学性能及其测试8

一、相关知识8

（一）认知金属材料的力学性能8

（二）金属材料的强度和塑性以及测试9

（三）金属材料的硬度及其测试方法11

（四）金属材料的韧性及其测试14

（五）金属材料的疲劳强度及其测试16

二、实践与研究17

三、拓展与提高17

任务四 认识金属材料的工艺性能18

一、相关知识——金属材料的工艺性能内容及影响因素18

二、实践与研究19

三、拓展与提高19

项目二 金属及合金的晶体结构与结晶22

任务一 纯金属的晶体结构22

一、相关知识22

（一）晶体学的基本知识22

（二）纯金属常见的晶格类型24

（三）实际金属晶体的缺陷26

二、实践与研究28

三、拓展与提高28

任务二 纯金属的结晶29

一、相关知识29

（一）过冷现象与冷却曲线29

（二）纯金属的结晶过程30

（三）晶粒的大小及其控制因素30

二、实践与研究32

三、拓展与提高32

任务三 合金的晶体结构与结晶32

一、相关知识33

（一）合金的晶体结构33

（二）二元合金的结晶34

二、实践与研究39

三、拓展与提高40

项目三 金属塑性变形与再结晶42

任务一 认知金属的塑性变形42

一、相关知识42

（一）单晶体的塑性变形42

（二）多晶体的塑性变形43

（三）蠕变44

二、实践与研究45

三、拓展与提高45

任务二 金属塑性变形对金属组织和性能的影响46

一、相关知识46

（一）金属塑性变形对金属组织的影响46

（二）塑性变形后金属性能的变化47

二、实践与研究48

三、拓展与提高49

任务三 冷变形金属在加热时组织和性能的变化49

一、相关知识49

（一）概述49

（二）回复49

（三）再结晶50

（四）晶粒长大51

二、实践与研究52

三、拓展与提高52

任务四 金属材料的热变形加工52

一、相关知识52

（一）金属材料的冷加工和热加工52

（二）金属的热塑性变形过程53

（三）热塑性变形加工对金属的组织和性能的影响53

二、实践与研究54

三、拓展与提高54

项目四 铁碳合金相图与碳素钢56

任务一 认识铁碳合金的基本组织56

一、相关知识56

（一）纯铁的多晶型性转变（同素异构转变）56

（二）铁碳合金的基本相和基本组织57

二、实践与研究58

三、拓展与提高58

任务二 铁碳合金相图59

一、相关知识59

（一）铁碳合金的相图概述59

（二）简化的Fe-Fe3 C相图的分析59

（三）铁碳合金的分类61

（四）典型的铁碳合金的冷却过程及其组织61

（五）含碳量对铁碳合金平衡组织和力学性能的影响66

（六）铁碳合金相图的应用66

二、实践与研究67

三、拓展与提高67

任务三 碳素钢（非合金钢）68

一、相关知识68

（一）钢铁材料的生产过程68

（二）碳素钢中的常存元素对碳钢性能的影响71

（三）碳素钢的分类71

（四）常用的碳素钢72

二、实践与研究77

三、拓展与提高77

项目五 钢的热处理和表面处理79

任务一 钢在加热时的组织转变79

一、相关知识79

（一）钢的热处理概述79

（二）钢在加热时的组织转变80

二、实践与研究82

三、拓展与提高82

任务二 钢在冷却时的组织转变82

一、相关知识82

（一）热处理中常用的冷却方式82

（二）钢在等温冷却时的转变83

（三）钢在连续冷却时的转变85

二、实践与研究88

三、拓展与提高88

任务三 钢的退火和正火88

一、相关知识89

（一）钢的退火89

（二）钢的正火90

二、实践与研究91

三、拓展与提高91

任务四 钢的淬火与回火92

一、相关知识92

（一）钢的淬火92

（二）钢的回火94

二、实践与研究96

三、拓展与提高96

任务五 钢的表面热处理97

一、相关知识97

（一）钢的表面淬火97

（二）钢的化学热处理99

（三）表面气相沉积103

二、实践与研究103

三、拓展与提高103

任务六 热处理104

一、相关知识104

（一）热处理的技术条件104

（二）热处理的工序位置安排105

二、实践与研究106

三、拓展与提高106

项目六 合金钢108

任务一 合金元素在钢中的作用和合金钢的分类108

一、相关知识108

（一）合金元素在钢中的作用108

（二）合金钢的分类109

（三）合金钢牌号的表示方法110

二、实践与研究110

三、拓展与提高110

任务二合金结构钢111

一、相关知识111

（一）低合金结构钢111

（二）机械制造用钢113

二、实践与研究117

三、拓展与提高118

任务三 合金工具钢118

一、相关知识118

（一）合金刀具钢118

（二）合金模具钢123

（三）合金量具钢124

二、实践与研究125

三、拓展与提高125

任务四 特殊性能钢125

一、相关知识126

（一）不锈钢126

（二）耐热钢127

（三）耐磨钢127

二、实践与研究128

三、拓展与提高128

项目七 铸铁130

任务一 铸铁的分类、组织、性能和石墨化影响130

一、相关知识130

（一）铸铁的分类130

（二）铸铁的组织131

（三）铸铁的优良性能131

（四）铸铁的石墨化及影响因素132

二、实践与研究133

三、拓展与提高133

任务二 灰铸铁133

一、相关知识133

（一）灰铸铁的成分、组织和性能133

（二）灰铸铁的孕育处理134

（三）灰铸铁的牌号和用途134

（四）灰铸铁的热处理135

二、实践与研究136

三、拓展与提高136

任务三 可锻铸铁136

一、相关知识136

（一）可锻铸铁的成分和生产过程136

（二）可锻铸铁的组织和性能137

（三）可锻铸铁的牌号及用途138

二、实践与研究138

三、拓展与提高138

任务四 球墨铸铁139

一、相关知识139

（一）球墨铸铁的化学成分和生产139

（二）球墨铸铁的组织和性能139

（三）球墨铸铁的牌号及用途140

（四）球墨铸铁的热处理141

二、实践与研究142

三、拓展与提高142

任务五 蠕墨铸铁142

一、相关知识143

（一）蠕墨铸铁的化学成分和生产过程143

（二）蠕墨铸铁的组织与牌号143

（三）蠕墨铸铁的性能和用途143

二、实践与研究144

三、拓展与提高144

项目八 非铁合金与其他材料147

任务一 铝及铝合金147

一、相关知识147

（一）工业纯铝147

（二）铝合金148

二、实践与研究152

三、拓展与提高153

任务二 铜及铜合金153

一、相关知识153

（一）工业纯铜153

（二）铜合金154

二、实践与研究158

三、拓展与提高158

任务三 其他非铁合金和粉末冶金材料简介158

一、相关知识159

（一）锌及锌合金159

（二）钛及钛合金161

（三）轴承合金163

（四）粉末冶金材料164

二、实践与研究166

三、拓展与提高166

项目九 模具与模具材料概述168

任务一 认识模具168

一、相关知识168

（一）模具的分类168

（二）模具的服役条件169

（三）模具的主要失效形式169

二、实践与研究171

三、拓展与提高171

任务二 认识模具材料171

一、相关知识171

（一）模具材料的性能要求171

（二）模具材料的分类173

（三）模具材料的选用原则173

二、实践与研究174

三、拓展与提高174

项目十 冷作模具材料175

任务一 冷作模具材料的性能要求与成分、热处理特点175

一、相关知识175

（一）冷作模具材料的性能要求175

（二）冷作模具材料的成分特点177

（三）冷作模具材料的热处理特点177

二、实践与研究178

三、拓展与提高178

任务二 冷作模具材料与热处理178

一、相关知识178

（一）冷作模具钢及热处理178

（二）硬质合金186

（三）进口冷作模具钢简介187

二、实践与研究191

三、拓展与提高191

任务三 冷作模具的选材192

一、相关知识192

（一）冷作模具的选材原则192

（二）常用的冷作模具的选材193

二、实践与研究198

三、拓展与提高199

项目十一 热作模具材料200

任务一 热作模具材料的性能要求及成分、热处理特点200

一、相关知识200

（一）热作模具材料的性能要求200

（二）热作模具钢的成分特点201

（三）热作模具钢的热处理特点201

二、实践与研究201

三、拓展与提高202

任务二 热作模具材料与热处理202

一、相关知识203

（一）热作模具钢与热处理203

（二）硬质合金207

（三）高温合金208

（四）难熔金属合金208

（五）压铸模用铜合金208

（六）进口热作模具钢简介208

二、实践与研究211

三、拓展与提高211

任务三 热作模具的选材212

一、相关知识213

（一）热锻模选材213

（二）热挤压模选材214

（三）压铸模选材215

（四）热冲裁模选材216

二、实践与研究216

三、拓展与提高217

项目十二 塑料模具材料218

任务一 塑料模具的分类、工作条件、失效形式及性能要求218

一、相关知识218

（一）塑料模具的分类218

（二）塑料模具的服役条件219

（三）塑料模具常见的失效形式219

（四）塑料模具材料的性能要求219

二、实践与研究220

三、拓展与提高220

任务二 塑料模具材料与热处理221

一、相关知识221

（一）塑料模具钢的分类221

（二）塑料模具钢的成分、性能和热处理222

（三）其他的塑料模具材料230

（四）进口塑料模具钢简介231

二、实践与研究234

三、拓展与提高234

任务三 塑料模具的选材235

一、相关知识235

（一）塑料模具选材的原则235

（二）塑料模具成形零件的选材235

（三）塑料模具结构零件的选材237

二、实践与研究238

三、拓展与提高238

附录240

附录1布氏硬度与压痕直径对照表240

附录2黑色金属硬度及强度换算表（一）241

附录3黑色金属硬度及强度换算表（二）242

附录4常用结构钢退火及正火工艺规范243

附录5常用工具钢退火及正火工艺规范244

附录6新旧低合金高强度结构钢的标准牌号对照及用途245

参考文献246