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