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项目一　金属的性能 1

任务一　测定螺栓的强度和塑性 1

【知识点】 1

【能力点】 2

一、任务分析 2

二、任务实施 2

1．拉伸试验 3

2．强度和塑性的测定 4

三、知识链接 5

【小结】 6

任务二　测定铸铁件的硬度 6

【知识点】 6

【能力点】 6

一、任务分析 6

二、任务实施 6

1．布氏硬度 7

2．洛氏硬度 8

三、知识链接——维氏硬度 9

【小结】 10

任务三　测定锻模的冲击韧性 10

【知识点】 10

【能力点】 10

一、任务分析 11

二、任务实施 11

1．一次摆锤冲击弯曲试验 11

2．小能量多次冲击试验 12

三、知识链接 13

1．疲劳强度 13

2．金属的物理性能 14

3．金属的化学性能 14

4．金属的工艺性能 15

【小结】 15

习题一 16

项目二 金属材料的结构 17

任务一　熟悉金属的实际晶体结构 17

【知识点】 17

【能力点】 17

一、任务分析 17

二、任务实施 18

1．晶体结构的基本概念 18

2．常见金属的晶格类型 18

3．金属的实际晶体结构 19

【小结】 20

任务二　明确合金的相结构 21

【知识点】 21

【能力点】 21

一、任务分析 21

二、任务实施 21

1．固溶体 21

2．金属化合物 22

3．混合物 23

三、知识链接 23

【小结】 25

习题二 25

项目三　铁碳合金相图 26

任务一　绘制铜镍二元合金相图并进行分析 26

【知识点】 26

【能力点】 26

一、任务分析 26

二、任务实施 26

1．二元合金相图的测定方法 26

2．相图分析 27

三、知识链接 28

1．共晶相图 28

2．具有共析转变的二元合金相图 29

【小结】 29

任务二　典型铁碳合金结晶过程分析 30

【知识点】 30

【能力点】 30

一、任务分析 30

二、任务实施 30

1．铁碳合金相图的组成 30

2．Fe-Fe3C相图中点和线的含义 31

3．铁碳合金的分类 32

4．典型铁碳合金的结晶过程 32

【小结】 35

任务三 分析碳对铁碳合金组织和性能的影响 35

【知识点】 35

【能力点】 35

一、任务分析 35

二、任务实施 35

1．含碳量对钢组织的影响 35

2．含碳量对钢性能的影响 35

三、知识链接 36

1．作为选用钢铁材料的依据 36

2．制定热加工工艺的依据 37

【小结】 38

习题三 38

项目四　碳素钢 39

一、常存元素对钢性能的影响 39

1．硅和锰的影响 39

2．硫和磷的影响 39

二、碳素钢的分类 39

1．按钢的含碳量分类 39

2．按钢的质量分类 39

3．按钢的用途分类 39

4．按冶炼时脱氧程度的不同分类 40

任务一 选择制造发动机连杆的材料 40

【知识点】 40

【能力点】 40

一、任务分析 40

二、任务实施 40

1．碳素结构钢 40

2．铸造碳钢 43

三、知识链接 44

【小结】 44

习题四 45

项目五　钢的热处理 46

任务一 分析钢在加热时的组织转变过程 46

【知识点】 46

【能力点】 46

一、任务分析 47

二、任务实施 47

1．钢的临界温度 47

2．钢在加热时的组织转变 47

【小结】 50

任务二 绘制过冷奥氏体等温转变图并进行分析 50

【知识点】 50

【能力点】 50

一、任务分析 50

二、任务实施 50

1．过冷奥氏体等温转变图的绘制 51

2．过冷奥氏体等温转变产物的组织和性能 51

3．马氏体转变 53

三、知识链接 53

1．过冷奥氏体等温转变图的应用 53

2．临界冷却速度 54

【小结】 55

任务三　退火与正火的选用 55

【知识点】 55

【能力点】 55

一、任务分析 55

二、任务实施 55

1．退火 55

2．正火 56

3．退火和正火的选用原则 58

【小结】 58

任务四　对丝锥进行淬火处理 58

【知识点】 58

【能力点】 58

一、任务分析 58

二、任务实施 59

1．淬火加热温度的选择 59

2．淬火冷却介质 59

3．常用淬火方法 60

4．钢的淬透性和淬硬性 61

三、知识链接 62

1．氧化与脱碳 62

2．过热和过烧 63

3．变形与开裂 63

4．硬度不足 63

【小结】 63

任务五　为车床主轴选择回火方法 63

【知识点】 63

【能力点】 63

一、任务分析 63

二、任务实施 64

1．回火及其目的 64

2．淬火钢在回火时组织与性能的变化 64

3．回火的分类及应用 65

三、知识链接 66

1．深冷处理 66

2．稳定化处理（时效） 66

【小结】 66

任务六 为汽车变速齿轮选取表面热处理方法 67

【知识点】 67

【能力点】 67

一、任务分析 67

二、任务实施 67

1．表面淬火 67

2．化学热处理 69

三、知识链接——热处理新工艺简介 71

1．流态层热处理 71

2．形变热处理 71

3．亚温淬火 72

4．保护气氛热处理 72

5．真空热处理 72

【小结】 72

习题五 72

项目六　合金钢 74

1．合金元素在钢中的主要作用 74

2．合金钢的分类 75

3．合金钢的牌号 75

任务一　选择制造齿轮的材料 76

【知识点】 76

【能力点】 76

一、任务分析 76

二、任务实施 77

1．低合金高强度结构钢 77

2．合金渗碳钢 77

3．合金调质钢 78

4．合金弹簧钢 79

5．滚动轴承钢 80

【小结】 81

任务二　选择制造麻花钻头的材料 81

【知识点】 81

【能力点】 81

一、任务分析 82

二、任务实施 82

1．低合金刃具钢 82

2．高速钢 83

三、知识链接 84

1．模具钢 84

2．合金量具钢 84

【小结】 85

任务三　选择材料制造贮酸槽 85

【知识点】 85

【能力点】 85

一、任务分析 85

二、任务实施 85

1．不锈钢 85

2．耐热钢 86

3．耐磨钢 88

三、知识链接（金属的腐蚀及防腐蚀方法） 88

1．金属的腐蚀 88

2．金属防腐方法 89

【小结】 90

习题六 90

项目七　铸铁 91

1．铸铁的分类 91

2．铸铁的石墨化 91

任务一　选择灰铸铁制造机床床身 92

【知识点】 92

【能力点】 92

一、任务分析 92

二、任务实施 92

1．灰铸铁的组织和性能 93

2．灰铸铁的孕育处理 93

3．灰铸铁的牌号及用途 93

三、知识链接（灰铸铁的热处理） 94

1．去应力退火 94

2．石墨化的退火 94

3．表面淬火 94

【小结】 95

任务二　选择材料制造内燃机曲轴 95

【知识点】 95

【能力点】 95

一、任务分析 95

二、任务实施 95

1．球墨铸铁 95

2．可锻铸铁 97

三、知识链接 98

1．蠕墨铸铁 98

2．新型合金铸铁 99

【小结】 100

任务三　鉴别钢铁材料 100

【知识点】 100

【能力点】 100

一、任务分析 101

二、任务实施 101

1．火花鉴别的原理及火花组成 101

2．常用材料的火花特征 102

3．火花鉴别的操作方法及注意事项 103

三、知识链接（钢铁的断口鉴别） 103

1．断口鉴别方法 103

2．常用钢铁材料的断口特征 103

【小结】 104

习题七 104

项目八　有色金属 105

任务一　选择材料制造汽车发动机散热器 105

【知识点】 105

【能力点】 105

一、任务分析 105

二、任务实施 106

1．黄铜 106

2．青铜 107

三、知识链接 109

【小结】 109

任务二　选择铝合金制造内燃机活塞 109

【知识点】 109

【能力点】 110

一、任务分析 110

二、任务实施 110

1．常用铸造铝合金 110

2．常用变形铝合金 111

三、知识链接 112

1．纯铝 112

2．铝合金的热处理 112

【小结】 114

任务三　选择材料制造车床主轴轴承 114

【知识点】 114

【能力点】 114

一、任务分析 114

二、任务实施 114

1．轴承合金的性能要求 114

2．轴承合金的组织特点 115

3．常用轴承合金 115

三、知识链接 116

1．铜基轴承合金 116

2．铝基轴承合金 117

【小结】 117

习题八 118

项目九　非金属材料 119

任务一　明确高分子材料的特点及应用 119

【知识点】 119

【能力点】 119

一、任务分析 119

二、任务实施 119

1．高分子材料的概念 119

2．常用的高分子材料 119

三、知识链接 122

1．塑料的成型加工 122

2．胶黏剂 123

【小结】 124

任务二 了解陶瓷材料与复合材料的特点及应用 124

【知识点】 124

【能力点】 125

一、任务分析 125

二、任务实施 125

1．陶瓷 125

2．复合材料 126

三、知识链接——新材料简介 128

1．超导材料 128

2．智能材料 129

3．纳米材料 129

【小结】 129

习题九 130

项目十　铸造成形 131

1．铸造成型特点 131

2．铸造成形方法分类 131

任务一　砂型铸造过程简介 132

【知识点】 132

【能力点】 132

一、任务分析 132

二、任务实施 132

1．造型材料、造型工具及砂型组成 132

2．造型方法 133

3．造心 137

4．浇注系统 138

5．熔炼 138

6．合型、浇注、落砂、清理和检验 138

【小结】 139

任务二　金属铸造性能的分析 140

【知识点】 140

【能力点】 140

一、任务分析 140

二、任务实施 140

1．流动性 140

2．收缩性 141

三、知识链接 143

1．金属型铸造 143

2．压力铸造 143

3．离心铸造 144

4．熔模铸造 144

【小结】 145

习题十 145

项目十一　锻压成形 146

任务一　金属锻压加工基础知识 147

【知识点】 147

【能力点】 147

一、任务分析 147

二、任务实施 147

1．金属的塑性变形 147

2．回复与再结晶 148

3．冷加工与热加工的界限 149

三、知识链接 150

1．锻造流线 150

2．锻造比 150

3．影响金属可锻性的因素 150

【小结】 151

任务二　金属锻压工艺 151

【知识点】 151

【能力点】 151

一、任务分析 151

1．加热目的 151

2．锻造温度范围 152

二、任务实施 152

1．自由锻 152

2．模锻 154

3．胎模锻 155

4．其他锻造成形方法 155

5．冷却、检验与热处理 156

三、知识链接 156

1．冲压成形概述 156

2．冲压的基本工序 157

3．冲压工艺举例 159

【小结】 159

习题十一 160

项目十二　焊接成形 161

1．焊接的分类 161

2．焊接的特点 161

任务一　焊条电弧焊工艺 162

【知识点】 162

【能力点】 162

一、任务分析 162

二、任务实施 162

1．弧焊电源 162

2．焊条电弧焊的工具 163

3．焊条 164

4．焊条电弧焊工艺 165

【小结】 167

任务二　气焊与气割工艺 167

【知识点】 167

【能力点】 167

一、任务分析 167

1．氧气瓶 168

2．乙炔气瓶 168

3．减压器 168

4．回火防止器 168

5．焊炬 168

6．割炬 168

二、任务实施 169

1．气焊工艺 169

2．气割工艺 170

三、知识链接 171

1．埋弧焊 171

2．气体保护电弧焊 172

3．等离子弧焊 173

4．电阻焊（接触焊） 173

5．电渣焊 174

6．钎焊 174

【小结】 175

任务三　常用金属材料的焊接 175

【知识点】 175

【能力点】 175

一、任务分析 175

二、任务实施 176

1．金属材料焊接接头组织与性能 176

2．常用金属材料的焊接 177

【小结】 178

习题十二 178

项目十三　金属切削加工基础 179

任务一　掌握有关切削加工的基本概念 179

【知识点】 179

【能力点】 179

一、任务分析 179

二、任务实施 180

1．切削运动 180

2．切削用量 180

3．切削刀具 181

三、知识链接 181

【小结】 182

任务二　车削加工简介 182

【知识点】 182

【能力点】 182

一、任务分析 182

二、任务实施 182

1．车外圆 182

2．车端面 184

3．车槽与车断 184

4．车台阶 185

5．车圆锥 185

6．车成形回转面 187

7．车孔 187

8．车螺纹 187

【小结】 188

任务三　钻削及镗削加工简介 188

【知识点】 188

【能力点】 188

一、任务分析 188

二、任务实施 188

1．钻削加工 188

2．镗削加工 189

【小结】 190

任务四 刨削加工、插削加工、铣削加工及磨削加工简介 190

【知识点】 190

【能力点】 191

一、任务分析 191

二、任务实施 191

1．刨削加工 191

2．插削加工 192

3．铣削加工 192

4．磨削加工 195

【小结】 197

任务五 圆柱齿轮齿形加工方法及精密加工和特种加工简介 197

【知识点】 197

【能力点】 197

一、任务分析 197

二、任务实施 198

1．圆柱齿轮齿形加工 198

2．齿轮齿形精加工 199

三、知识链接 200

1．精密加工方法简介 200

2．特种加工方法简介 203

【小结】 206

任务六　数控加工简介 207

【知识点】 207

【能力点】 207

一、任务分析 207

二、任务实施 207

1．数控机床加工零件的基本原理 207

2．数控机床的组成 207

3．数控机床的分类 209

4．数控加工的工艺特点及应用 210

【小结】 210

习题十三 210

项目十四　切削加工工艺过程制定 212

1．生产过程和工艺过程 212

2．切削加工工艺过程的组成 212

3．生产类型及其工艺特征 213

任务一　零件加工工艺过程的制定 214

【知识点】 214

【能力点】 214

一、任务分析 214

1．安装方式 214

2．基准的种类 215

3．定位基准的选择 217

二、任务实施 218

1．制定零件切削加工工艺过程所遵循的原则 218

2．零件切削加工工艺阶段的划分 218

3．零件加工辅助工序的安排 219

4．零件切削加工工艺过程举例 219

【小结】 220

习题十四 220

项目十五　机械装配基础知识 221

1．机械装配概述 221

2．机械装配工作的基本内容 222

任务一　机械装配工艺规程的制定 223

【知识点】 223

【能力点】 223

一、任务分析 223

1．互换法 223

2．选配法 223

3．修配法 224

4．调整法 224

二、任务实施 224

1．制定机械装配工艺规程的基本原则及原始资料 224

2．制定机械装配工艺规程的步骤 225

【小结】 227

习题十五 227

项目十六　综合练习 228

任务一　金相显微镜的使用以及金相试样的制备 228

【知识点】 228

【能力点】 228

一、任务分析 228

二、任务实施 228

1．金相显微镜 228

2．金相试样的制备 230

任务二　铁碳合金平衡组织的显微观察与分析 231

【知识点】 231

【能力点】 231

一、任务分析 231

二、任务实施 232

1．实验设备及试样 232

2．铁碳合金的平衡组织 232

3．碳铁合金室温基本组织组成物的显微组织特征 232

任务三　分析热处理对碳钢力学性能的影响 234

【知识点】 234

【能力点】 235

一、任务分析 235

二、任务实施 235

1．实验器材与试样 235

2．实验方法和步骤 235

3．实验注意事项 236

4．实验报告 236

任务四 用热分析法测绘Pb-Sn二元合金状态图 237

【知识点】 237

【能力点】 237

一、任务分析 237

二、任务实施 237

1．实验设备与材料 237

2．实验步骤 237

3．实验报告要求 238

任务五　明确选材的一般原则与方法 238

【知识点】 238

【能力点】 238

一、任务分析 238

二、任务实施 238

1．材料的实用性能 238

2．材料的工艺性能 240

3．材料的经济性 240

任务六　齿轮类零件的选材分析 241

【知识点】 241

【能力点】 241

一、任务分析 241

二、任务实施 241

1．工作条件与主要失效形式 241

2．主要性能要求 242

3．齿轮零件的选材 242

4．典型的齿轮选材分析 242

习题十六 243

附录 244

附表1　压痕直径与布氏硬度对照表 244

附表2　黑色金属硬度及强度换算表 245

附表3　常用钢的临界点 246

参考文献 247

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