金属材料及热处理-绪论
最新《金属材料与热处理》教案
增加过冷度
1、常用细化晶粒的方法：变质处理
振动处理
⑴增加过冷度能使晶粒细化：这种方法的适应范围：中、小型铸件。
⑵变质处理：在熔液中加一些变质剂（形核剂）这种方法可使晶粒显著增加，或者降低晶核的长大速度。加入哪些元素可细化晶粒：钢：钛（Ti）硼（P）铝（Al）铸铁：硅铁（SiFe）硅钙（SiCa）等
——如：晶体的滑移与位错。
㈡、金属塑性变形的影响因素
1、晶粒位向的影响：提高了塑性变形的抗力。
2、晶界的作用：晶界越多，则晶体的塑性变形抗力越大。
3、晶粒大小的影响：晶粒越细，塑性变形抗力就越大。细晶粒的多晶体不仅强度较高，而且塑性和韧性也较好。
小结：
细晶粒的金属具有较高的强度、塑性及韧性。
四、金属材料的冷塑性变形与加工硬化
（四）课堂小结
点出重点，分析难点
（五）布置作业
1、复习本次课内容
2、课后习题册
3、预习下一节内容
准备上课
学生思考并回答所提出的问题。学生分组讨论并发言
听 课
记笔记
学生分组讨论
并发言
听 讲
提 问
学生分组讨论并发言
记笔记
学生分组讨论并发言：温度与结晶的关系
讨论生产中常见
的细化晶粒的方法
分组讨论，对比金刚石和石墨认识同素异晶转变
横坐标表示――时间（t）
提问：为什么纯金属结晶时，冷却曲线有一段是水平的：
由于结晶过程的结晶潜热补赏了散失在空气中的热量，因此，结晶时温度并不随时间的延长而下降。直到结晶终了时，温度下降才快些。
4、温度的大小与什么有关：与冷却的速度有关。
冷却速度越快，金属的实际结晶温度越低，过冷度也就越大。
金属材料与热处理习题册参考答案
金属材料与热处理习题册答案绪论一、填空题 1成分组织热处理性能 2．光泽延展性导电性导热性合金 3．成分热处理性能性能二、思考题 答：机械工人所使用的工具、刀、夹、量具以及加工的零件大都是金属材料，所以了解金属材料与热处理的相关知识。
对我们工作中正确合理地使用这些工具；根据材料特点正确合理地选择和刃磨刀具几何参数；选择适当的切削用量；正确选择改善零件工艺性能的方法等都具有非常重要的指导意义。
第一章金属的结构与结晶一、填空题 1．非晶体晶体晶体 2．体心立方面心立方密排六方体心立方面心立方密排六方 3．晶体缺陷间隙空位置代刃位错晶界亚晶界 4．无序液态有序固态 5．过冷度 6．冷却速度冷却速度低 7．形核长大 8．强度硬度塑性 9．固一种晶格另一种晶格 10．静冲击交变 11．弹性塑性塑性 12．材料内部与外力相对抗 13．内力不同 14．外部形状内部的结构二、判断题 1．√ 2．× 3．× 4．× 5．× 6．√ 7．√ 8．√ 9．√ 10．√ 11．× 12．√ 13．√ 14．× 15．√三、选择题 1．A 2．C B A 3．B四、名词解释 1．答：晶格是假想的反映原子排列规律的空间格架；晶胞是能够完整地反映晶体晶格特征的最小几何单元。
2．答：只由一个晶粒组成的晶体称为单晶体；由很多的小晶体组成的晶体称为多晶体。
3．答：弹性变形是指外力消除后，能够恢复的变形；塑性变形是指外力消除后，无法恢复的永久性的变形。
4．答：材料在受到外部载荷作用时，为保持其不变形，在材料内部产生的一种与外力相对抗的力，称为内力；单位面积上所受的内力就称为应力。
五、思考与练习 1．冷却曲线上有一段水平线，是说明在这一时间段中温度是恒定的。
结晶实际上是原子由一个高能量级向一个较低的能量级转化的过程，所以在结晶时会放出一定的结晶潜热，结晶潜热使正在结晶的金属处于一种动态的热平衡，所以纯金属结晶是在恒温下进行的。
金属材料与热处理教学大纲
《金属材料及热处理》教学大钢高职赣州技师学院机械制造系2010年3月12日一、课程名称《金属材料及热处理》二、课程学时共52课时，4学时/周三、课程的性质和内容《金属材料及热处理》这门课程是专门研究金属材料的成分、组织、热处理及金属材料的性能间的关系和变化规律的学科。
本课程的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的牌号等。
四、课程的任务和要求通过对本课程的学习，应达到以下几个方面的要求：１、掌握有关金属材料的基本理论知识；２、掌握有关热处理的基本理论知识；３、了解金属材料的应用及零件设计时的原理选材；４、初步掌握热处理工艺的运用、能够合理安排零件工艺路线，正确确定热处理在零件工艺路线中的位置。
五、教学中应注意的问题１、首先要让学生知道学习本课程的重要意义，知道金属材料在工业生产中的广泛应用，将来在实际工作中会广泛的接触各种金属材料，可以要了解金属材料和热处理的有关知识。
坚定学好本课程的决心和信心，在学习中培养学习本课程的兴趣；２、教学中一定要注意理论与实际联系，在课堂讲授时，要将学生所见、所闻，所用的金属材料与书本上的理论知识联系起来讲，要将学生将来到工厂可能碰到的金属材料的有关问题结合起来讲，这样讲课就会更生动、更贴切、更不乏味；３、要教给学生学习好本课程的学习方法，要学生一定要弄清楚重要的概念和基本理论，按材料的化学成分、组织结构、力学性能和用途这一主线进行学习和记忆，认真做作业，不断巩固已学知识，这样就一定能学好本课程。
六、教材选用高职《金属材料及热处理》为本课程教材。
七、授课对象模具设计专业学生。
八、课时分配九、各章节教学要求、重点、难点及教学建议绪论教学要求：1、明确本课程的性质、任务和重要性，树立正确的学习目的；2、知道本课程的主要内容、学习特点和学习方法；3、了解金属材料及热处理的发展史。
重点：强调学习本课程的重要性，培养学生学习兴趣。
第一章金属的性能教学要求：1、知道金属材料的分类；2、了解金属材料的物理性能和化学性能；3、知道金属材料有哪些力学性能。
金属材料的热处理工艺和性能研究
金属材料的热处理工艺和性能研究第一章：绪论金属材料是人类文明发展过程中得到广泛应用的一种材料。
随着科技的不断进步，金属材料的种类也越来越丰富，性能也越来越优越。
而热处理工艺是改善金属材料性能的一种重要方式。
因此，对金属材料的热处理工艺和性能进行研究显得尤为重要。
第二章：金属材料的热处理工艺2.1 热处理的定义热处理是指将金属材料加热到一定温度，经过一定时间的保温，然后通过不同的冷却方式使金属材料达到一定的组织状态和性能。
2.2 热处理的分类热处理可以分为三类：回火、调质和淬火。
其中，回火主要是对经过淬火的材料进行加热处理，以改善材料的韧性；调质则是对合金钢等材料进行热处理，以达到一定的强度和韧性；淬火则是对普通碳钢等材料进行控制冷却，以提高材料的硬度。
2.3 热处理工艺的步骤热处理工艺主要包括：材料的加热、保温和冷却三个步骤。
其中，加热温度和保温时间的选择是影响材料性能关键的因素。
加热温度过高容易产生晶粒粗大的问题，而加热温度过低则会使金属组织不充分，影响材料性能。
第三章：金属材料热处理后的力学性能和物理性能金属材料经过热处理后，其力学性能和物理性能的变化是非常显著的，具体分析如下。
3.1 金属材料的力学性能热处理后的金属材料一般具有更好的强度和硬度，但是韧性和塑性却相对较差。
其原因是经过热处理后，材料中晶粒的尺寸会变大，而晶粒尺寸的增大对材料的塑性和韧性影响较大。
3.2 金属材料的物理性能热处理后的金属材料物理性能也会有所变化，比如电导率、导热性、磁性等。
这些变化在材料的不同应用领域中，具有着不同的重要作用。
第四章：热处理后的金属材料在工业中的应用4.1 机械加工领域热处理后的金属材料能够提供更优越的性能，其在机械加工领域中广泛应用。
比如在机床工作台、各种机器零部件、以及汽车、航空等领域中使用较多，其耐磨性、耐久性和使用寿命都能得到有效的提高。
4.2 电子制造领域金属材料热处理后能够提高导热性和电导率，因此其在电子制造领域中应用广泛。
金属材料与热处理绪论课件
高性能金属材料的研发与应用
高强度钢
高强度钢具有较高的抗拉强度和屈服点，广泛应用于汽车、建筑 和船舶制造等领域。
轻质金属材料
如钛合金和铝合金，具有密度低、强度高、耐腐蚀等优点，在航空 航天、汽车和体育器材等领域得到广泛应用。
功能金属材料
如形状记忆合金、超导合金和磁性合金，具有特殊的功能性质，在 医疗器械、能源和通讯等领域有广阔的应用前景。
相变和组织转变过程的调控，从而达到改善材料性能的目的。
热处理的方法与分类
• 总结词：热处有其特定的工艺参数和应用范围。
• 详细描述：退火是将金属加热到适当温度后保温一段时间，然后缓慢冷却至室温的一种工艺方法，主要用于消除内应力、 降低硬度、改善切削加工性等。正火是将金属加热到临界点以上适当温度后保持一定时间，然后空冷至室温的一种工艺 方法，主要用于细化晶粒、提高强度和韧性等。淬火是将金属加热到临界点以上适当温度后迅速冷却至室温的一种工艺 方法，主要用于提高硬度和耐磨性等。回火则是将淬火后的金属加热到适当温度后保温一段时间，然后缓慢冷却至室温 的一种工艺方法，主要用于稳定组织、消除内应力、提高韧性等。
03 金属材料的性能与测试
金属材料的力学性能
弹性性能
金属材料在受到外力作用时， 能够迅速恢复其原始状态的能力。
塑性性能
金属材料在受到外力作用时， 能够发生永久变形而不破裂的 能力。
强度性能
金属材料抵抗外力作用而不被 破坏的能力。
硬度性能
金属材料抵抗表面变形或破坏 的能力。
金属材料的物理性能
热导率
金属材料的性质与用途
金属材料的性质
金属材料的性质主要包括物理性质、化学性质和力学性质。
金属材料的用途
金属材料广泛应用于建筑、机械、航空航天、能源、交通、 电子等领域。
《金属材料与热处理》教案-图文
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理论课教案章节课题课型新授课绪论§1－1金属的力学性能（一）课时2教具学具电教设施挂图教学目标教学重点难点知识金属力学性能的强度和塑性教学点能力通过学习使学生们了解力学性能的作用和试验原理培养点德育培养学生的职业道德观及互相协作的精神渗透点重点各性能的符号、表示方法难点试验原理学法引导1、讲授法2、自主探究法教学内容更新、补充、删节参考资料补充《金属材料与热处理》相关内容《金属学与热处理》课后体会教与学互动设计教师活动内容（一）组织教学点名考勤，稳定学生情绪，准备上课（二）复习提问1、谈谈对于金属材料及热处理这门课的认识？2、什么是力学性能？（三）讲授新课绪论一．讲述金属的发展过程1．古代2．近代3．现在4．未来二．学习《金属材料与热处理》的方法1．认真做好课堂笔记2．理论联系实际3．按时完成作业，有不懂的问题及时问老师。
三．《金属材料与热处理》的内容及重点和难点1．学习材料的两种性能（力学和工艺）2．金属的结构与结晶（微观角度看材料的性能）3．铁碳合金相图的纵向和横向分析4．碳素钢和铸铁的分类和用途5．几种有色金属的性能和用途、几种非金属的介绍第一章金属的性能由于中学的时候我们已经学习了金属的物理和化学性能，所以现在我们主要是介绍金属的另外两种性能------力学性能和工艺性能。
第一节金属的力学性能（一）载荷1、概念：金属材料在加工及使用过程中所受的外力。
2、分类：根据载荷作用性质分，载荷分三种：?、静载荷：大小不变或变化过程缓慢的载荷。
——如：桌上粉笔盒的受力，用双手拉住一根粉笔两端慢慢施力等。
?、冲击载荷：突然增加的载荷。
——如：用一只手捏住粉笔的一端，然后用手去弹击粉笔。
金属材料学绪论
1.2 钢的合金化
1、形成铁基固溶体 1）置换固溶体
1.2 钢的合金化
合金元素的固溶规律， 即Hume-Rothery规律
决定组元在置换固溶体中的溶解度因素 是点阵结构、原子半径和电子因素，无限 固溶必须使这些因素相同或相似。
1.2 钢的合金化
1.2 钢的合金化
结 论
2）间隙固溶体
1.2 钢的合金化
1.3 合金元素对钢的相变影响
4、对奥氏体晶粒长大的影响 1）Ti、Nb、V↓↓，W、Mo↓晶粒长大； 由于形成的碳化物或氮化物稳定性高，高温时不溶解，可
钉扎晶界；若溶解于奥氏体中，则会↑Fe原子间的结合力， ↓Fe的自扩散系数，↓奥氏体晶粒长大。
2）C、N、B↑晶粒长大； 由于它们溶于奥氏体后会↓铁原子的自扩散激活能。
A形成元素Ni、Mn等使γ-Fe区扩大→钢在室温下也 为奥氏体——奥氏体钢；
F形成元素Cr、Si等使γ-Fe区缩小→钢在室温下也 为铁素体——铁素体钢。
1.1 合金元素对铁碳相图的影响
a) Cr对相区的影响
b) Mn对相区的影响
1.2 钢的合金化
一、合金元素在钢中的存在形式
1．形成铁基固溶体 2．形成合金渗碳体（碳化物）与氮化物 3．形成金属间化合物 4．形成非金属相（非碳化合物）及非晶体相 5. 自由态
原因：形成了一部分不溶于奥氏体中的特殊碳化物，固定了钢 中一部分碳，使奥氏体碳含量下降，必须再增加一部分碳才能发 生共析转变。
1.1 合金元素对铁碳相图的影响
四、对A1、A3温度的影响
A形成元素Ni、Mn等使A1（A3）线向下移动； F形成元素Cr、Si等使A1（A3）线向上移动。
五、对γ-Fe相区的影响
金属材料学
《金属材料及热处理》课程教学大纲
《金属材料及热处理》课程教学大纲课程编号：081095211课程名称：金属材料及热处理英文名称：Metal Materials and heat treatment课程类型：学科基础课程要求：必修学时/学分：48/3（讲课学时：44 实验学时：4 ）适用专业：材料成型及控制工程一、课程性质与任务金属材料及热处理是材料成形及控制工程专业的一门重要必修课,也是理论性和实践性较强的专业课。
通过本课程的学习,使学生掌握钢的退火、正火、淬火和回火等热处理工艺的基本理论,基本知识和实验技能,并能应用于实践，了解工程用钢、铸铁和有色金属的分类和特性。
本课程在教学内容方面着重基本知识、基本理论和基本工艺方法的讲解；在培养实践能力方面着重培养学生不同材质的工件在不同应用场合的选择，不同材料性能的热处理工艺的选择。
培养学生的工程观念和规范意识，要善于观察、思考，勤于实践，培养学生应用理论联系实际的方法去解决工程实际问题，具有合理地选择材料并确定热处理工艺的能力。
二、课程与其他课程的联系学生应在先学完《大学物理》、《材料科学基础》、《物理化学》等课程，并经过金属工艺的生产实训，对材料及热处理方面有一定的感性认识后，再学习本课程，通过本课程的学习，为《材料的力学性能》、《铸造合金熔炼》等专业课奠定基础，也为学生从事铸造、焊接、锻造、热处理专业方面工作打下坚实的基础。
三、课程教学目标1.掌握固态相变的基本理论，了解钢在加热与冷却时组织的转变规律，理解材料成分-组织-性能之间的关系；（支撑毕业能力要求1.2，1.3）2.掌握钢的退火、正火、淬火与回火的应用及工艺参数的制定，从而对材料及其热处理具有一定的分析和研究能力，对于实际工件能够给出较合理的热处理工艺；（支撑毕业能力要求2.1，2.3）3.对于已有热处理工艺造成的工程问题，能够分析存在问题的原因，优化热处理工艺；（支撑毕业能力要求4.2）4.了解特殊热处理工艺特征和应用；（支撑毕业能力要求1.2）5.了解常用金属材料（工程用钢、铸铁和有色合金）的特性，能够根据使用环境和性能要求选择合适的金属材料。
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二 金属材料学科的基础
1778，第一座铁桥； 1818，铁船下水； 1825，铁路；铁构成金属材料学科的基础
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19世纪，金属学、金相学、相变理论的发展
1803，道尔顿的原子学说，阿伏加德罗分子论 1830，Hessel 的32种晶体类型 1839，Miller指数的普及 1891，点阵结构理论的创立
得出的第一条S-N曲线，开辟了材料、组织与性能间关系的
科学研究
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四 微观理论的深入研究
原子扩散、马氏体相变、沉淀相、位错滑移 电子显微镜、扫描透射电镜（SYEM）、扫描隧 道显微镜（STM）、原子显微镜（AFM）等新 仪器的发明为微观研究进一步发展提供可能，随 之产生了表面和界面科学
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石器时代
• 从出现人类到铜器的出 现、大约始于距今二三 百万年、止于距今6000 至4000年左右。这一时 代是人类从猿人经过漫 长的历史、逐步进化为 现代人的时期。
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红铜时代
• 红铜时代，又称铜石 并用时代、金石并用 时代。是指介于新石 器时代和青铜时代之 间的过渡时期，以红 铜的使用为标志。
金相图。 • （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、性能及用途。 • （5）热处理的基本知识：讲述热处理的原理和热处理工
艺。
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• 学习要求： • 弄清重要的概念和基本理论，按照材料的
成分和热处理决定其组织、组织决定性能， 性能决定其用途这一内在关系进行学习和 记忆，注意理论联系实际，认真听课按、 时完成作业，做好复习和预习，是完全可 以学好本课程。
蒸汽时代（1700AD-1800AD）
• 工业革命于18世纪60年代 首先从英国开始，大量向 外扩展则在19世纪初。因 此，从宏观的角度分析， 世界近代史的第二个时 期——蒸汽时代起于19世 纪初，止于19世纪70年代 的第二次工业革命。在这 个时期，资本主义的机器 大革命开始出现，资本主 义的世界体系开始初步确 立。一种新的动力机器： 蒸汽机的发明和应用，将 人类带入了蒸汽时代。
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信息时代
• 信息技术的发展对人们学 习知识、掌握知识、运用 知识提出了新的挑战。由 于计算机技术和网络技术 的应用，人们的学习速度 在不断加快，也就是说从 数字处理时代到微机时代， 到网络化时代，学习速度 越来越快，这要求我们的 管理模式也要适应新的特 点和新的模式。
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石器时代
青铜时代
合金相图、X射，位错理论
1669, N. Steno, 晶面角守恒定律
1885, A. Bravais, 晶体空间点阵学说
1912, M. Laue*, 晶体的X射线衍射
1915, W. H. Bragg and W. L. Bragg** X射线晶体结构分析方法
电子显微镜（SEM、TEM）
扫描探针显微术***（精S品课T件M、AFM）
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在过去两千年中的很长一段时间，中国是世 界上最大和最先进的国家，直到18世纪末，中国 的国内生产总值约占全球25%，1820年为33%。
中国的人均收入在12世纪前一直领先于西欧， 在18世纪前一直领先于世界平均水平。
后来，它错过了工业革命，经济出现停滞， 1949年GDP仅占世界5%。
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1864，Sorby，第一张金相组织照片，9倍 1827-1888，Fe3C的分离(Karsten)和认知(Abel) 十九世纪中后，钢的金相学发展：Willard Gibbs 的相律推导，Robert-Austen奥氏体固溶特性， Roozeboom的Fe-Fe3C相图建立
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三 微观组织理论大发展
多元材料时代
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铁精器品时课件代
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材料的发展史，就是人类科技的发展史。
信息、材料、能源、生物技术 社会文明支柱，科技创新的重要标志！
现代高科技 材料—人类社会发展的里程碑！
新材料—现代科学技术和社会发展的 基础和支柱！
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金属材料发展的四个阶段
一 原始钢铁生产
4300B.C. 金、铜、铁， 铸造、锻打
• 红铜即天然铜，质地 软，不适合制造工具， 所以红铜时代的人类 仍以使用石器为主。
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青铜时代（3000BC-1000BC）
• 青铜时代是 以使用青 铜器为标志的人类物 质文化发展阶段。青 铜是红铜(纯铜)与锡或 铅的合金，因为颜色 青灰，故名青铜，熔 点在700～900℃之间， 比红铜的熔点(1083℃) 低。含锡10%的青铜， 硬度为红铜的 4.7倍， 性能良好。
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铁器时代（1000BC-400AD）
• 铁器时代是人类发展史中 一个极为重要的时代。人 们最早知道的铁是陨石中 的铁，古代埃及人称之为 神物。在很久以前，人们 就曾用这种天然铁制作过 刀刃和饰物，这是人类使 用铁的最早情况。当人们 在冶炼青铜的基础上逐渐 掌握了冶炼铁的技术之后， 铁器时代就到来了。
• 金属材料与热处理：
• 是一门研究金属材料的成分、 组织、热处理与金属材料性能之
间的关系和变化规律的学科。
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• 课程主要内容： • （1）金属材料基本知识：主要介绍金属的晶体结构及变
形的相关知识。 • （2）金属的性能：主要介绍金属的 力学性能和工艺性能。 • （3）金属学的基础知识：讲述铁碳合金的组织及铁碳合
金属材料及热处理
绪论
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材料的分类
工程材料
其他工程材料 机械工程固体材料
非金属材料 金属材料
铜、金、 铝、银
等
高分子材料、陶瓷 材料、复合材料等
钢铁材料
精品课件
有色金属 黑色金属
工程材料发展概况
• 1.石器时代（人类开始加工工具-6000BC） • 2.红铜时代（6000BC-3000BC） • 3.青铜时代（3000BC-1000BC） • 4.铁器时代（1000BC-400AD） • 13.蒸汽时代（1700AD-1800AD） • 16 信息时代（1970AD-至今）
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Reaumur (1722) Hill (1748) 在放大镜下观察出晶粒
Sorbit 发现并描述了细珠光体
Young(1807)提出材料弹性模量概念
Barlow(1826)关于材料强度的测定 Tehernoff(1861)发表了钢临界点的实验报告
Wshery(1860-1870)关于拉伸、扭转、变曲应力的工作及