本书按照《国家职业教育改革实施方案》《普通高等学校高等职业教育专业目录》的有关精神和要求,聚焦立德树人根本任务,面向制造业产业链发展需求,紧跟工程材料、材料成型技术的发展趋势,融入大量产业元素和工程案例,全面贯彻新标准,由全国技能竞赛优秀指导教师、教育专家和全国劳动模范共同编写,双色印刷而成。
本书以学生全面发展为本,按知识、能力、素养三位一体的原则,采用单元模块设计,共八个学习单元,包括:机械工程材料的分类与性能、非合金钢、改善钢的性能、低合金钢与合金钢、铸铁、非铁金属材料、非金属材料、材料热成型工艺等内容。
为方便教与学,本书运用互联网+的形式,在重要的知识点嵌入二维码,方便读者理解相关知识,进行深入学习。本书配套动画、微课、课件、单元测试答案等教学资源已上传到易课堂平台( />本书为高等职业院校化工装备技术专业、装备制造大类相关专业的教材或培训用书,也可作为有关技术人员的岗位培训和自学用书。
为贯彻落实党的二十大报告中深入实施科教兴国战略、人才强国战略部署及推进产教融合、科教融汇,本书根据《国家职业教育改革实施方案》《普通高等学校高等职业教育专业目录》《职业院校教材管理办法》等文件的精神和要求,由工作在职业教育教学一线30余年、全国技能竞赛优秀指导教师、湖南省智能制造双师型名师工作室主持人肖爱武教授,教育专家胡建波教授,全国劳模、湖湘工匠易国强(教授级高工)等共同编写而成。
本书主要阐述材料的成分、组成、性能、应用之间的关系,介绍热处理、表面处理等材料改性技术,常用机械零件的材料选用,材料成型技术的选用以及热处理方法的选用等。书中名词、术语、牌号、代号、符号均采用新的国家标准,使用法定计量单位,采用单元模块设计,双色印刷,图文并茂,知行合一,易于讲授和自学。
本书在编写过程中,遵循知识、能力、素养三位一体进行教材内容设计,以学生发展为本,重视综合素质和职业能力培养,以适应机械制造业快速发展带来的职业岗位变化,为学生的可持续发展奠定基础。本书的主要特色为:
(1)多维思政融入,筑牢精神根基
以使用和选择工程材料及成型方法的能力培养为专业主线,从材料发展观、工艺选择观等专业维度上多维融入思政。梳理我国有关古代材料、热处理等技术文献资料和考古发现,使读者理解材料的产生、发展和应用与社会进步和文化发展的关系,增强民族自豪感;介绍现代大型装备和工程中工程材料和成型技术发挥的巨大作用,树立中国制造的自信心;引导学生通过调研、实验等多种方式养成调查研究、实事求是、守规矩、按章办事的价值观和职业素养;将材料及工艺选择与生态环境保护相结合,筑牢新时代高素质技术技能人才的精神根基。
(2)对标工作岗位,注重知行合一
面向制造业产业链发展的现实需要,对标机械制造工程技术人员、机械冷加工人员、模具制造装配与调试人员、焊接技术人员等工作要求,全面贯彻最新国家标准,在重点介绍工程上广泛使用的钢铁材料及热成型工艺的同时,适当介绍镁合金、钛合金、柔性陶瓷等新材料,形变热处理、可控气氛热处理、液态模锻、超塑性模锻等新材料、新技术、新工艺。注重理论联系实际,融入大量产业元素和工程案例,编写了工程案例、大师经验等栏目,实现产教深度融合的教材内容重塑。每个学习单元设有实践探索模块,引导读者通过实验、调查研究等方法手段学思并进,具体问题具体分析,用所学知识解决工程实际问题的能力。
(3)打造学习闭环,促进能力提升
每个学习单元包含学习导航、引导案例、主线学习、探索实践、单元测试、拓展学习、案例释疑七个学习模块。学习导航使读者了解本学习单元内容和具体学习要求,提前做好学习规划;引导案例提出问题,让读者带着问题,带着兴趣,展开学习;主线学习介绍本学习单元的学习内容;探索实践促进读者学以致用,提高分析问题和解决问题的能力;单元测试,建议读者闭卷做答,养成诚信、独立思考的学习习惯,以更好地掌握、理解相关知识;案例释疑,学生独立思考引导案例中提出的问题,查看老师给出的案例释疑,巩固所学知识内容,提高分析问题解决问题的能力。
(4)配套数字资源,优化学习体验
顺应互联网+下新形态教育教学的发展,制作了与本书配套的动画、微课、课件等教学资源,以二维码的形式嵌入在本书中,且已上传至化学工业出版社易课堂平台,便于开展混合式教学、翻转课堂等新形态教学,同时,《工程材料及热成型工艺》在线MOOC已在智慧职教MOOC平台运行七期,欢迎加入MOOC,与更多的学习伙伴一起突破传统时空限制,共同学习成长。
本书由肖爱武、涂承刚、胡建波任主编并负责统稿,谭海林、赖春明、李卡、孟少明、黄胜、陈艳、何鹏飞、朱智文、易国强参加了编写工作。编写分工为:黄胜编写单元一,李卡编写单元二,胡建波、朱智文编写单元三,涂承刚、何鹏飞编写单元四,涂承刚编写单元五,肖爱武编写单元六,孟少明编写单元七,谭海林、赖春明、肖爱武编写单元八,陈艳负责本书配套课件的制作,易国强提供了部分企业案例和图片并编写了工程案例和大师经验等栏目,肖爱武编写了材料考古材料前沿等栏目。本书在编写过程中,得到湖南化工职业技术学院、常德科技职业技术学院、湖南国防工业职业技术学院领导、同事的帮助与支持,在此深表感谢。
本书在编写过程中,对教材使用者和企业相关岗位的工程技术人员做了广泛的调研,吸纳了生产实践中的应用知识,体现了高职教育科教融汇、产教融合的办学理念,参阅了有关资料、文献和网络资源,在此向企业工程技术人员和文献资料的作者,表示最衷心的感谢!
由于编者水平有限,书中难免有疏漏和不妥之处,欢迎读者批评指正。
单元一机械工程材料的分类与性能001
学习导航001
引导案例彗星号客机坠落之谜002
主线学习002
1.1机械工程材料的分类003
1.2机械工程材料的力学性能005
1.3机械工程材料的其他性能012
探索实践015
任务一检测材料强度与塑性015
任务二检测材料硬度018
单元测试020
拓展学习材料与人类文明022
案例释疑023
单元二非合金钢025
学习导航025
引导案例武汉长江大桥是采用什么钢材建设而成的呢?026
主线学习026
2.1钢中杂质元素对钢性能的影响027
2.2钢铁产品及其命名方法028
2.3常用非合金钢030
探索实践040
任务一钢的火花鉴别040
任务二调查钢材市场042
单元测试042
拓展学习我国钢铁工业之路044
案例释疑044
单元三改善钢的性能046
学习导航046
引导案例宿铁刀之谜047
主线学习047
3.1铁碳合金的结晶过程047
3.2热处理概述069
3.3钢的整体热处理078
3.4钢的表面热处理090
3.5钢的化学热处理094
3.6热处理新技术098
3.7热处理工艺应用099
探索实践102
任务一标注螺钉定位器热处理技术条件102
任务二制订齿轮热处理工艺103
任务三钳工小锤热处理103
单元测试107
拓展学习清洁绿色热处理技术要求111
案例释疑111
单元四低合金钢与合金钢113
学习导航113
引导案例南京长江大桥是用什么钢建造的?114
主线学习115
4.1合金元素在钢中的作用115
4.2常用低合金钢118
4.3常用合金钢121
探索实践136
任务一选择车床主轴材料136
任务二选择载货汽车变速齿轮材料139
单元测试141
拓展学习好钢从来都是自己炼的145
案例释疑146
单元五铸铁148
学习导航148
引导案例为什么球墨铸铁的汽车曲轴越来越多?149
主线学习149
5.1铸铁概述149
5.2常用铸铁151
探索实践159
任务观察铸铁的显微组织159
单元测试160
拓展学习合金铸铁162
案例释疑163
单元六非铁金属材料164
学习导航164
引导案例C919飞机上哪种材料用量最多?165
主线学习165
6.1铝及铝合金165
6.2铜及铜合金174
6.3钛及钛合金181
6.4镁及镁合金183
6.5滑动轴承合金186
6.6硬质合金188
探索实践190
任务一2024铝合金时效处理190
任务二调研:国家大剧院屋顶材料应用解析191
单元测试192
拓展学习形状记忆合金194
案例释疑196
单元七非金属材料197
学习导航197
引导案例港珠澳大桥背后的新型复合材料198
主线学习198
7.1高分子材料198
7.2陶瓷材料207
7.3复合材料209
探索实践215
任务一C919复合材料应用解析215
任务二识标志,知应用215
单元测试216
拓展学习柔性陶瓷217
案例释疑218
单元八材料热成型工艺221
学习导航221
引导案例确定齿轮减速器零件毛坯222
主线学习222
8.1铸造222
8.2锻压237
8.3焊接256
8.4选择毛坯成形方法273
探索实践281
任务一选择承压油缸毛坯成形方法281
任务二确定千斤顶零件毛坯成形方法282
单元测试282
拓展学习焊接机器人技术285
案例释疑287
参考文献289