项目一 金属材料的性能 1
案例导入 1
任务一 金属材料的物理性能与化学性能 1
一、相关知识 2
（一）认识金属物理性能的内容及其应用 2
（二）认识金属材料的化学性能及其应用 4
二、实践与研究 5
三、拓展与提高 5
任务二金属材料的力学性能及其测试 5
一、相关知识 5
（一）认知金属材料的力学性能 5
（二）金属材料的强度和塑性以及测试 6
（三）金属材料的硬度及其测试 9
（四）金属材料的韧性及其测试 12
（五）金属材料的疲劳强度及其测试 14
二、实践与研究 15
三、拓展与提高 15
任务三 认识金属材料的工艺性能 16
一、相关知识——金属材料的工艺性能内容及影响因素 16
二、实践与研究 17
三、拓展与提高 18
项目二金属及合金的晶体结构与结晶 19
案例导入 19
任务一纯金属的晶体结构 19
一、相关知识 20
（一）晶体学的基本知识 20
（二）纯金属常见的晶格类型 21
（三）实际金属晶体的缺陷 22
二、实践与研究 25
三、拓展与提高 25
任务二纯金属的结晶 25
一、相关知识 26
（一）过冷现象与冷却曲线 26
（二）纯金属的结晶过程 26
（三）晶粒的大小及其控制因素 27
二、实践与研究 28
三、拓展与提高 29
任务三合金的晶体结构与结晶 29
一、相关知识 29
（一）合金的晶体结构 29
（二）二元合金的结晶 31
二、实践与研究 36
三、拓展与提高 36
（一）表层细晶粒区 37
（二）柱状晶粒区 37
（三）中心等轴晶粒区 37
项目三金属塑性变形与再结晶 39
案例导入 39
任务一认知金属的塑性变形 39
一、相关知识 40
（一）单晶体的塑性变形 40
（二）多晶体的塑性变形 41
（三）蠕变 42
二、实践与研究 42
三、拓展与提高 42
任务二金属塑性变形对金属组织和性能的影响 43
一、相关知识 43
（一）金属塑性变形对金属组织的影响 43
（二）塑性变形后金属性能的变化 44
二、实践与研究 46
三、拓展与提高 46
任务三冷变形金属在加热时组织和性能的变化 46
一、相关知识 47
（一）概述 47
（二）回复 47
（三）再结晶 47
（四）晶粒长大 49
二、实践与研究 49
三、拓展与提高 49
任务四金属材料的热变形加工 50
一、相关知识 50
（一）金属材料的冷加工和热加工 50
（二）金属的热塑性变形过程 50
（三）热塑性变形加工对金属的组织和性能的影响 50
二、实践与研究 51
三、拓展与提高 52
项目四铁碳合金相图 53
案例导入 53
任务一认识铁碳合金的基本组织 53
一、相关知识 53
（一）纯铁的多晶型性转变（同素异构转变） 53
（二）铁碳合金的基本相和基本组织 54
二、实践与研究 55
三、拓展与提高 55
任务二铁碳合金相图 56
一、相关知识 56
（一）铁碳合金的相图概述 56
（二）简化的Fe-Fe3C相图的分析 56
（三）铁碳合金的分类 58
（四）典型的铁碳合金的冷却过程及其组织 58
（五）含碳量对铁碳合金平衡组织和力学性能的影响 63
（六）铁碳合金相图的应用 63
二、实践与研究 64
三、拓展与提高 64
项目五钢的热处理和表面处理 66
案例导入 66
任务一钢在加热时的组织转变 66
一、相关知识 66
（一）钢的热处理概述 66
（二）钢在加热时的组织转变 67
二、实践与研究 69
三、拓展与提高 69
任务二钢在冷却时的组织转变 69
一、相关知识 70
（一）热处理中常用的冷却方式 70
（二）钢在等温冷却时的转变 70
（三）钢在连续冷却时的转变 72
二、实践与研究 75
三、拓展与提高 75
任务三钢的退火和正火 76
一、相关知识 76
（一）钢的退火 76
（二）钢的正火 78
二、实践与研究 79
三、拓展与提高 79
（一）切削加工性 79
（二）使用性能 79
（三）经济性 79
任务四钢的淬火与回火 79
一、相关知识 80
（一）钢的淬火 80
（二）钢的回火 82
二、实践与研究 83
三、拓展与提高 84
任务五钢的表面热处理 85
一、相关知识 85
（一）钢的表面淬火 85
（二）钢的化学热处理 86
（三）表面气相沉积 90
二、实践与研究 91
三、拓展与提高 91
（一）过热和过烧 91
（二）氧化与脱碳 91
（三）变形与开裂 91
任务六热处理的工序位置 92
一、相关知识 92
（一）热处理的技术条件 92
（二）热处理的工序位置 92
二、实践与研究 93
三、拓展与提高 94
项目六碳素钢与合金钢 96
案例导入 96
任务一碳素钢（非合金钢） 96
一、相关知识 97
（一）碳素钢中的常存元素对碳钢性能的影响 97
（二）碳素钢的分类 97
（三）常用的碳素钢 97
二、实践与研究 103
三、拓展与提高 103
任务二合金元素在钢中的作用和合金钢的分类 103
一、相关知识 103
（一）合金元素在钢中的作用 103
（二）合金钢的分类 104
（三）合金钢牌号的表示方法 105
二、实践与研究 105
三、拓展与提高 105
任务三合金结构钢 106
一、相关知识 106
（一）低合金结构钢 106
（二）机械制造用钢 108
二、实践与研究 112
三、拓展与提高 113
任务四合金工具钢 113
一、相关知识 113
（一）合金刀具钢 113
（二）合金模具钢 118
（三）合金量具钢 119
二、实践与研究 120
三、拓展与提高 120
任务五特殊性能钢 120
一、相关知识 121
（一）不锈钢 121
（二）耐热钢 122
（三）耐磨钢 122
二、实践与研究 123
三、拓展与提高 123
项目七铸铁 125
案例导入 125
任务一铸铁的分类、组织、性能和石墨化影响 125
一、相关知识 126
（一）铸铁的分类 126
（二）铸铁的组织 126
（三）铸铁的优良性能 126
（四）铸铁的石墨化及影响因素 127
二、实践与研究 128
三、拓展与提高 128
任务二灰铸铁 128
一、相关知识 129
（一）灰铸铁的成分、组织和性能 129
（二）灰铸铁的孕育处理 129
（三）灰铸铁的牌号和用途 130
（四）灰铸铁的热处理 130
二、实践与研究 131
三、拓展与提高 131
任务三可锻铸铁 131
一、相关知识 132
（一）可锻铸铁的成分和生产过程 132
（二）可锻铸铁的组织和性能 132
（三）可锻铸铁的牌号及用途 133
二、实践与研究 134
三、拓展与提高 134
任务四球墨铸铁 134
一、相关知识 134
（一）球墨铸铁的化学成分和生产 134
（二）球墨铸铁的组织和性能 135
（三）球墨铸铁的牌号及用途 136
（四）球墨铸铁的热处理 136
二、实践与研究 137
三、拓展与提高 137
任务五蠕墨铸铁 138
一、相关知识 138
（一）蠕墨铸铁的化学成分和生产过程 138
（二）蠕墨铸铁的组织与牌号 138
（三）蠕墨铸铁的性能和用途 138
二、实践与研究 139
三、拓展与提高 139
项目八非铁合金与其他材料 141
案例导入 141
任务一铝及铝合金 141
一、相关知识 142
（一）工业纯铝 142
（二）铝合金 143
二、实践与研究 147
三、拓展与提高 147
任务二 铜及铜合金 147
一、相关知识 148
（一）工业纯铜 148
（二）铜合金 148
二、实践与研究 152
三、拓展与提高 152
任务三粉末冶金材料简介 153
一、相关知识 153
二、实践与研究 155
三、拓展与提高 155
项目九模具与模具材料概述 157
案例导入 157
任务一认识模具 158
一、相关知识 158
（一）模具的分类 158
（二）模具的主要失效形式 158
（三）模具寿命及其影响因素 160
（四）模具的失效分析及预防措施 161
二、实践与研究 166
三、拓展与提高 166
任务二认识模具材料 166
一、相关知识 166
（一）模具材料的性能要求 166
（二）模具材料的分类 168
（三）模具材料的选用原则 168
二、实践与研究 169
三、拓展与提高 169
项目十冷作模具材料 170
案例导入 170
任务一冷作模具材料的性能要求与成分、热处理特点 170
一、相关知识 171
（一）冷作模具材料的性能要求 171
（二）冷作模具材料的成分特点 172
（三）冷作模具材料的热处理特点 173
二、实践与研究 173
三、拓展与提高 173
任务二冷作模具材料与热处理 173
一、相关知识 174
（一）冷作模具钢及热处理 174
（二）硬质合金 182
（三）进口冷作模具钢简介 183
二、实践与研究 186
三、拓展与提高 187
（一）四步热处理法 187
（二）循环超细化处理 187
任务三冷作模具的选材 187
一、相关知识 188
（一）冷作模具的选材原则 188
（二）常用的冷作模具的选材 188
二、实践与研究 193
三、拓展与提高 194
（一）落料拉深复合模凸凹模的材料与热处理工艺选用实例 194
（二）冷挤压凸模的材料与热处理工艺选用实例 195
项目十一热作模具材料 198
案例导入 198
任务一热作模具材料的性能要求及成分、热处理特点 198
一、相关知识 199
（一）热作模具材料的性能要求 199
（二）热作模具钢的成分特点 199
（三）热作模具钢的热处理特点 200
二、实践与研究 200
三、拓展与提高 200
任务二热作模具材料与热处理 201
一、相关知识 201
（一）热作模具钢与热处理 201
（二）硬质合金 206
（三）高温合金 206
（四）难熔金属合金 206
（五）压铸模用铜合金 207
（六）进口热作模具钢简介 207
二、实践与研究 210
三、拓展与提高 210
（一）复合强韧化处理（双重淬火法） 210
（二）复合等温处理 210
任务三热作模具的选材 211
一、相关知识 211
（一）热锻模选材 211
（二）热挤压模选材 213
（三）压铸模选材 214
（四）热冲裁模选材 215
二、实践与研究 215
三、拓展与提高 216
（一）锤锻模的材料与热处理工艺选用实例 216
（二）压铸模的材料与热处理工艺选用实例 217
项目十二塑料模具材料 219
案例导入 219
任务一塑料模具的分类、工作条件、失效形式及性能要求 219
一、相关知识 220
（一）塑料模具的分类 220
（二）塑料模具的服役条件 220
（三）塑料模具常见的失效形式 220
（四）塑料模具材料的性能要求 220
二、实践与研究 221
三、拓展与提高 222
任务二 塑料模具材料与热处理 222
一、相关知识 223
（一）塑料模具钢的分类 223
（二）塑料模具钢的成分、性能和热处理 223
（三）其他的塑料模具材料 232
（四）进口塑料模具钢简介 232
二、实践与研究 235
三、拓展与提高 236
任务三塑料模具的选材 236
一、相关知识 236
（一）塑料模具选材的原则 236
（二）塑料模具成形零件的选材 237
（三）塑料模具结构零件的选材 238
二、实践与研究 239
三、拓展与提高 240
（一）塑料模具的工作硬度与选材 240
（二）塑料模具材料与热处理工艺选用实例 240
附录 242
附录1布氏硬度与压痕直径对照表 242
附录2黑色金属硬度及强度换算表（一） 243
附录3黑色金属硬度及强度换算表（二） 244
附录4常用结构钢退火及正火工艺规范 245
附录5常用工具钢退火及正火工艺规范 246
附录6新旧低合金高强度结构钢的标准牌号对照及用途 247
参考文献 248