中职金属材料与热处理教案.

晶界：晶粒与晶粒之间的分界面2、单晶体结构单晶体：只由一个晶粒组成的晶体。

其晶格排列方位完全一致。

必须是人工制作。

注意：普通金属都是多晶体，虽然每个晶粒各向异性，但是由于各个晶粒的相位不同，加之晶界的作用，则使各晶粒的各向异性相互抵消，因而整个多晶体呈现出无相性。

即各项同性。

四、晶体的缺陷晶体缺陷：晶体中原子紊乱排列的现象。

可分为：点缺陷、线缺陷和面缺陷。

具体如下：（表1-3）1、点缺陷晶体在三维的方向尺寸很小，不超过几个原子直径的缺陷常见的有晶格空位和间隙原子、宏观上，影响材料的强度、硬度和导电性，同时出现在缺陷处的原子容易移动。

2、线缺陷晶体在某一平面中呈线性分布的缺陷，典型的有刃型位错由于错位，内应力增大，宏观上，使金属的塑性变形更加容易3、面缺陷金属的空间分布中存在着较大的缺陷，常见的有晶界和亚晶界。

高温下，晶界处原子极易扩散，常温下是金属的塑性变形的阻力增大。

宏观上，金属的强度和硬度高，力学性能好。

（四）课堂小结点出重点，分析难点（五）布置作业1、复习本次课的内容2、习题册上的习题3、预习下一节内容听讲记笔记学生根据老师的提示认真回顾本次课的重点内容20分10分3分教案教与学互动设计教师活动内容学生活动内容时间（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、讨论金属如何结晶？（三）讲授新课§1－2 纯金属的结晶一.、.结晶的概念结晶：金属从高温液体状态冷却凝固为固体状态的过程。

二.、.结晶潜热结晶潜热：结晶过程中放出的热量。

三、纯金属的结晶过程（一）、纯金属的冷却曲线及过冷度1、冷却曲线的测定：用测温的方法，描绘时间与温度之间关系。

2、过冷度：理论结晶温度和实际结晶温度之差叫过冷度表示：△T＝T o-T13、温度的大小与冷却的速度有关。

冷却速度越快，金属的实际结晶温度越低，过冷度也就越大。

冷却曲线的坐标表示：纵坐标表示――温度（T）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。

（二）、纯金属的结晶过程―――晶核的形成与长大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2分5分30分晶核：作为结晶核心的微小晶体。

1、单晶体：结晶后只有一个晶粒的晶体叫～。

2、单晶体有各向异性：因为单晶体中的原子排列位向是完全一致的，其性能是各向异性的。

3、多晶体：结晶后的晶体是许多位向不同的晶粒组成的。

多晶体中各晶粒的晶格位向互不一致，各向异性彼此抵消。

四、晶粒大小对金属材料的影响晶粒越细，金属具有较高的强度和韧性。

在实际的生产过程中，为了提高金属的力学性能，就要控制金属结晶的大小。

通过研究和分析，发现晶粒的大小与结晶时的形核率有关，与晶核长大的速度有关。

形核率越高，长大的速度越慢，晶粒就越小。

抓住这个规律之后，所以确认：细化晶粒的根本途径是控制形核率及长大速度。

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⑶振动处理：结晶时金属液加以机械、超声波、电磁振动等，使晶格破碎。

五、同素异构转变1、概念：金属结晶后，晶格类型随温度的改变而发生的变化。

2、举例：纯铁的同素异构转变（图1-7）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学生认真听讲，并详细记笔记10分20分15分教案教与学互动设计教师活动内容学生活动内容时间（一）组织教学点名考勤，稳定学生情绪，准备上课（二）导入新课1、在实际生活中金属与我们的关系如何？2、你是否见过金属的变形与断裂？（三）讲授新课§2－1金属材料的损坏与塑性变形一、机械零件常见的损坏形式（表2-1）1、变形：零件在外力的作用下，形状和尺寸法上的变化。

可分为弹性变形和塑性变形。

弹性变形：外力消除后能恢复的变形塑性变形：外力消除后无法恢复的永久变形造成零件损坏的通常是塑性变形。

2、断裂：零件在外力作用下发生开裂或折断3、磨损：因摩擦而是零件尺寸、表面形状和表面质量发生变化的现象二、与变形有关的几个概念㈠、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：⑴、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。

⑵、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。

⑶、变交载荷：大小、方向或大小和方向随时间发生周期性变化的载荷。

——如：通过在黑板上绘图分析自行车轮转动时辐条的受力。

根据载荷作用形式分，载荷又可以分为拉伸载荷、压缩载荷、弯曲载荷、剪切载荷和扭曲载荷等。

拉伸载荷压缩载荷弯曲载荷准备上课学生思考并回答所提出的问题。

听课记笔记学生认真听讲学生分组讨论大致介绍本课程的内容，让学生有大致的了解2分5分15分15分剪切载荷扭曲载荷㈡、内力1、概念材料受外力作用时，为保持其不变形，在材料内部产生的与外力相对抗的力。

注意：内力一定是在外力的作用下，材料内部所产生的相互作用力。

2、特点⑴、内力的大小：外力增加时内力也增加，其数值大小与外力相等，当内力达到其极限值时，外力再增加，材料将被破坏。

⑵、内力的方向：与外力相反。

⑶、内力的作用方式：随外力的作用方式而变化。

㈢、应力1、概念假设作用在零件横截面上的内力大小均匀分布，单位横截面积上的内力。

即：R = F / S（R——应力，Pa；F——外力，N；S——横截面面积，m2）1Pa=1N/㎡1Mpa=1 *106 N/mm2思考公式中的内力为什么用外力代替？答：内力= 外力2、意义用“应力”可以表示不同材料的承载能力（见各种手册中的强度指标），也可以在现有外力下材料内部单位面积的受力。

——如：相同截面的粉笔和铁棒，在相同外力的作用下的结果。

（粉笔先断，说明铁棒的应力比粉笔大，即承载能力较强。

）——如：相同截面的同一粉笔在不同的外力的作用下的结果。

（作用力大的粉笔先断，说明先断的粉笔内部单位面积的受力较大）三、金属的变形㈠、变形阶段弹性变形→弹—塑性变形→断裂1、弹性变形：当外力消除后变形消失，金属恢复到原来的形状。

性能和组织不发生变化。

——如：当铁丝受力较小时产生微量变形，松手后铁丝恢复原状，为弹性变形。

2、塑性变形：当外力消除后，金属变形不能恢复原来的形状。

性能和组织发生变化。

——如：当铁丝受力较大而产生弯曲，松手不能恢复原状，为塑性变形。

——如：晶体的滑移与位错。

听课记笔记学生分组讨论，并回答学生积极思考听课记笔记15分15分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冷塑性变形对金属组织结构的影响主要有两个方面：1、产生纤维组织金属的塑性变形，在外形变化的同时，晶粒的形状也会发生变化。

通常晶粒会沿变形方向压扁或拉长。

如下图。

2、形变强化（加工硬化）冷塑性变形除了使晶粒的外形发生变化外，还会使晶粒内部的位错密度增加，晶格畸变加剧，从而使金属随着变形量的增加，使其强度、硬度提高，而塑性、韧性下降。

（四）课堂小结点出重点，分析难点（五）布置作业1、复习本次课的内容2、课后练习册3、下一节内容预习提示；学生自己总结听讲记笔记学生根据老师的提示认真回顾本次课的重点内容10分10分3分教案教与学互动设计教师活动内容学生活动内容时间（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、强度和判据2、韧性及其判据（三）讲授新课§2－2 金属的力学性能（一）一、强度1、定义：金属在静载荷的作用下，抵抗塑性变形或断裂的性能2、表示方法：应力抗拉强度3、强度的种类抗压强度抗弯强度抗剪强度抗扭强度4、拉伸试验：⑴拉伸试样：是国家规定的标准棒。

拉伸试样的形状一般有圆形和矩形。

试棒直径d0与长度之间的关系：两种L0＝5 d0或L0＝10 d0力－伸长曲线⑵试验力－伸长曲线△L⑶什么叫力－伸长曲线：拉力与伸长量的关系叫力－伸长曲线。

纵坐标为拉力F（N），横坐标为伸长量△L（mm）⑷通过力－伸长曲线图可以看出拉伸时的几个变形阶段：a、oe：弹性变形阶段：试样变形完全是弹性的，这种随载荷的存在而产生，随载荷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讲记笔记学生认真听讲并记笔记2分5分10分30分教案教案教案教案金属材料的分类§3－1 合金及其组织一.、.合金的基本概念（1）合金：以一种金属为基础，加入其他金属或非金属，经过熔合而获得的具有金属特性的材料。

即合金是由两种或两种以上的元素所组成的金属材料。

（2）组元：组成合金最简单的、最基本的、能够独立存在的元物质，简称元（3）相：合金中成分、结构及性能相同的组成部分。

（4）组织：合金中不同相之间相互组合配置的状态。

换言之，数量、大小和分布方式不同的相构成了合金不同的组织。

提问：相与组元的区别：教案教案教 与 学 互 动 设 计教 师 活 动 内 容学生活动内容时间（一）组织教学点名考勤，稳定学生情绪，准备上课 （二）导入新课1、什么是铁碳合金相图？ （三）讲授新课§3－3 铁碳合金的相图（一）一、铁碳合金相图1、定义：铁碳合金相图——表示在缓慢冷却（或缓慢加热）的条件下，不同成分的铁碳合金的状态或组织随温度变化的图形。

2、铁碳合金相图简化后的Fe-Fe 3C 相图 二、Fe-Fe 3C 相图中特性点、线的含义及各区域内的组织 1、主要特征点 A 点：纯铁的熔点，15380C D 点：渗碳体的熔点，12270C C 点：共晶点，11480C L C −−→←C11480(A+Fe 3Ci)E 点：C 在γ-Fe 中最大溶解度，C=2.11％ G 点：纯铁的同素异构转变点，9120C ，α－Fe ⇔γ－Fe S 点：共析点， As −−→←C7270P ＝（F+Fe 3C Ⅰ）P 点：碳在铁素体（α－Fe ）中最大溶解度 其中，（1）在保持温度不变的情况下，从一个液相中同时结晶出两种固相（奥氏体和渗碳体），这种转变称为共晶转变。