金属材料与热处理电子教案

《金属学与热处理》教案

前言

“学校是培养人才的重要园地，教育是崇高的社会公益事业”。“教育是一个系统工程，要不断提高教学质量和教育水平……”。“学校的根本任务是培养人才，培养社会主义的建设者和接班人，而教学工作是人才培养的中心环节之一。因此，教学工作是学校的中心工作”。作为大学教师如何落实党和国家交给我们培养四有人才的伟大使命，这是每一个燕山大学教师值得深思的问题。教学质量是高等学校的生命线，而教学及教学研究、课程建设则是每个教师重要的日常工作，加强课程建设积极开展教学研究迅速提高教学质量则是直接关系到能否培养出合格的社会主义的建设者和接班人的大问题，在倡导“加强基础，拓宽专业，提高能力，素质教育”的今天，课程建设及教学研究显得尤其重要。

《金属材料》是我校冶金系、机械系金属材料、冶金、机械类冷、热加工各专业必修课，也是机械类冷、热加工各专业重要的技术基础课。本课程的任务是从机械工程材料的应用角度出发，阐明工程材料的基础理论，了解材料的化学成分、加工工艺、组织结构与性能之间的关系；介绍常用工程材料及其应用等基本知识。本课程的目的是使学生们通过课堂教学和实验教学，掌握工程材料的基本理论及基本知识和实验技能，具备根据机械零件使用条件和性能要求，对结构零件进行合理的选材及制定零件加工工艺路线的初步能力。

纵观金属材料所含内容可知，该课程内容较为庞杂。具有三多一少的特点；即所谓内容头绪多（含材料结构、钢的热处理原理及工艺、非金属材料、金属材料等等）、原理规律多（涉及原理、规律几十个）、概念定义多、以及理论计算少（除相图计算外，基本没有计算的内容）。由于该课程具有上述特点，加之

有些微观结构看不见、摸不到，而且课程内容枯燥、乏味，因此，教师感到难教，学生感到难学。为冶金系相关课程建设，以利于提高“金属材料”今后教学质量及课程建设，特撰写本教案。

总纲

一、课程性质及教学目的：

金属材料是冶金技术、材料压力加工、机械制造、机械设计、机械电子等冶金材料类、机械类和近机类各专业的技术基础课。其目的是使学生获得有关金属冶炼、金属材料加工、工程结构和机械零件常用的金属材料和非金属材料的基础理论知识，并使其初步具备根据零件工作条件和失效方式合理选择与使用材料，正确制定零件的冷、热加工工艺路线的能力。

二、课程内容：

一）课堂教学内容

1. 金属材料的基本理论。即材料的结构与性能、金属材料的组织与性能控

制（纯金属凝固、合金凝固、金属塑变与再结晶、钢的热处理、钢的合金化）。

2. 金属材料种类。即金属材料（工业用钢、铸铁、有色金属及合金）、高分

子材料、无机非金属材料、复合材料、功能材料、纳米材料。

3. 机械零件的失效、强化与选材。即零件的失效与强化，零件的选材及工

程材料应用。

二）实验教学内容（选作4学时）

实验一：金相显微镜的使用与Fe-Fe3C平衡组织观察

实验二：铁碳合金非平衡组织观察。

实验三：热处理工艺操作。

实验四：铸铁及有色金属组织观察。

三）课堂讨论内容（选作2学时）

1、铁碳相图；

2、钢的热处理；

3、工业用钢；

4、材料的选择和使用。

三、与其它课程的关系：

“金属材料”是以化学、物理、材料力学及金属工艺学和金工教学实习为基础的课程，在学习时应联系上述基础课程的有关内容，以加深对本课程内容的理解。同时本课程又是设计选材的基础，在今后学习有关专业课程时，还应经常联系本书的有关内容，以便进一步掌握所学的知识。

四、教学对象：14冶金技术、14材料

五、教学时间：2014—2015学年第一学期

六、教学地点：202、203

七、教学指导思想：

1.从金属冶炼和金属材料加工的角度出发讲授《金属材料》，体现21世纪

教学理念、教学改革精神和世界工程教育思想。

2.严格按《金属材料》教学大纲及《金属材料实验大纲》进行教学，注意

课程内容的准确定位和整体优化。

3.第一篇：金属材料的基本理论

应遵循讲授那些“基本的、成熟的、有用的”原则；

第二篇：金属材料性能、结构、热处理、种类等

重点讲授金属材料的化学成分、性能特点、合金元素作用、热

处理特点及组织特征、应用范围；在注意知识的通用性及普遍性的同时，应兼顾发展性，即介绍一些新材料、新工艺、新方法等材料科学与工程

前沿知识及未来材料发展方向。

第三篇：机械零件的失效、强化与选材

使学生了解机械零件的失效形式及原因、强化方法，掌握选材原则及工程材料的应用。

4.开设的实验及课堂讨论应有利于学生分析问题、解决问题的能力及创新

能力的培养。

八、教学重点：

1. 典型金属的晶体结构。

2. 凝固理论应用。

3. 铁碳相图及其应用。

4. 钢的加热、冷却转变及普通热处理工艺。

5. C曲线及其应用。

6. 工业用钢。

7. 工程材料选材及其应用。

九、教学难点：

1. 晶体结构。

2. 铁碳合金结晶过程分析。

3. 热处理原理。

4. 合金化原理。

十、教学方法：

1. 采用启发式、归纳类比法、教学模型、电化教学等传统教学方法。

2. 采用CAI课件、网络教学课件进行教学。

3. 改革实验内容及方法，注重理论联系实际及培养学生分析问题、解决问

题的能力，利用电视、计算机等辅助教学手段提高实验教学效果。

4. 正确处理《金属材料》与基础课、专业课的关系：即利用基础课所学过

的知识来讲授《金属材料》，结合专业特点讲授《金属材料》。

5. 采用计算机命题与评分系统，实现教考分离。

十一、学时分配：

1．讲课70学时

2．实验2学时

3．课堂讨论2学时

总学时74学时

十二、教学过程(见讲义)：

主要包括（90分钟）：

1.后次复习前次概念（3 ——5分钟）;

2.本次讲授内容的引入（1 ——2分钟），

3.新教学内容的讲授过程（76——82分钟），

4.小结（2 ——3分钟），

5.思考题（1 ——2分钟），

6．作业（1 ——2分钟）。

十三、教材及教学参考书

1．工程材料崔占全、孙振国机械工业出版社2003年3月2．工程材料辅助教材邱平善哈尔滨工程大学出版社2001年5月

3、工程材料习题集郑明新清华大学出版社1993年6月

4、机械工程材料沈莲机械工业出版社2000年7月

第一、二次课教案（4节课）

A：课题：绪论

B：课型：新课

C：教学目的与要求

1、了解学习本课程的目的、材料科学的重要地位与作用

2、了解本课程的基本内容及其发展史

3、了解金属材料在各行业中的应用

4、了解金属材料这门课程的学习方法。

D：教学重点与难点

使学生了解本课程在教学计划中的地位、重要性。以达到按照教学目的要求，学生能够自觉地学好本课程的教学内容。通过实例分析，说明选材及热处理方法不当造成的危害。

E：教学过程

绪论

一、学习本课程的目的

本课程是研究金属材料的成份、组织、热处理与金属材料的性能间的关系和变化规律的学科。

二、本课程的基本内容

1、主要内容：

包括金属的性能、金属学基础知识、钢的热处理和金属材料等。

2、金属的性能主要介绍：

（1）金属的力学性能和工艺性能；

（2）金属学基础知识讲述金属的晶体结构、结晶及金属的塑性变形，

铁碳合金的组织及铁碳合金相图；

（3）钢的热处理讲述热处理的原理和工艺；

（4）金属材料讲述碳素钢、合金钢、铸铁、有色金属及硬质合金等金属材料的牌号、成分、组织、热处理、性能及用途。

3、学习本课程的方法

理论联系实际、注意观察现实生活中所接触到的金属材料。

三、金属材料与热处理的发展史

金属材料的使用在我国具有悠久的历史。

四、金属材料在工业农业上的应用。

F：小结

G：布置作业：

思考题：

1．材料科学的重要地位与作用是什么？

2．工程材料的分类如何？

3．本课程的任务与内容是什么？

第三次课教案（2节课）

A：课题：金属的性能

B：课型：新课

C：教学目的与要求

1、掌握金属材料性能（工艺性能、使用性能）的概念、分类

2、掌握力学性能概念及其指标

3、掌握载荷的性质、名称、分类

4、掌握强度的概念及其种类、应力的概念及符号

D、教学重点与难点：

1、金属材料的性能是教学重点

2、金属材料的强度概念及种类是教学难点

E、教学过程：

第一章金属的性能

概论：

1、金属材料的性能包括：使用性能和工艺性能。

2、使用性能：是指金属材料在使用条件下所表现出来的性能，包括①物理性能

（如密度、熔点、导热性、导电性、热膨胀性、磁性等）。②化学性能（如抗腐蚀性、抗氧化性等）。③力学性能（如强度、塑性、硬度、冲击韧性及疲劳强度等）。④工艺性能。

第一节金属的力学性能

一、力学性能的概念：力学性能是指金属在外力作用下所表现出来的性能。

力学性能包括：强度、硬度、塑性、硬度、冲击韧性。

二、载荷的概念及分类：

1、金属材料在加工及使用过程中所受的外力称为载荷。

2、分类

按载荷作用性质分：

①静载荷：是指大小不变或变化过程缓慢的载荷。

②冲击载荷：在短时间内以较高速度作用于零件上的载荷。

③交变载荷：是指大小、方向或大小和方向随时间发生周期性变化

析载荷。

按载荷作用形式分：

拉伸载荷、压缩载荷、弯曲载荷、剪切载荷和扭转载荷等。如：P3图。

三、变形的概念及分类 金属材料受到载荷作用而产生的几何形式和尺寸的变化称为变形。 变形分为：弹性变形和塑性变形两种

四、应力、内力

1、 内力：金属材料受外力作用时，为保持其不变形，

在材料内部作用