第一章金属的结构与结晶

1、河北省技工学校 表51教师课时授课计划学校：唐山劳动技师学院 授课序号 授课日期授课班级缺 席课题： 绪 论 本次授课目的与要求： 1、明确学习本课程的意义 2、了解本课程的基本内容和学习特点 课堂类型： 新课 教具、挂图与参考书：金属材料与热处理（第六版）中国劳动社会保障出版社 考核对象： 全体学生，随机提问 复习旧课要点： 1、常见金属举例？ 2、常见金属的应用，为什么？ 新课难点，重点与解决措施： 重点： 对金属及合金的初步认识 难点： 组织、性能、热处理及相互之间的关系 措施：通过举实例加深同学们对知识点的理解、掌握 表52巩固新课要点： 绪 论 一、材料的发展史 二、本课程的主要内容

2、 三、学习本课程的目的 四、金属材料基本知识 课外作业（复习题）： 一、1-3 二、1-3 任课教师： 组长审阅： 年 月 日 年 月 日本课题小结与改进措施： 小结： 1、材料的发展史？ 2、本课程的内容，学习目的？ 新课内容（附后）以提问的形式考察同学们对金属材料的了解。通过案例，激发同学们的学习兴趣。讲解材料发展的几个历史阶段l 课时安排： 2课时（90分钟）l 教学方法： 讲授、举例、探究、提问l 相关知识复习：（5分钟）1、常见金属举例？2、常见金属的应用，为什么？l 引入新课：（10分钟）通过几种常见金属应用案例的讲解，激发同学们学习金属材料的兴趣。l 新课内容：绪 论一、材料的发

3、展史（20分钟）材料是人类用来制作各种产品的物质，是先于人类存在的，是人类生活和生产的物质基础。反映人类社会文明的水平。材料、能源、信息是现代文明的三大支柱。材料又是其它两者的基础。1、 石器时代 旧石器时代：古猿到原始人 新石器时代：原始社会末期 陶器2、青铜器时代：夏以前3、铁器时代 春秋战国时期(公元前770221年)4、钢铁时代 十八世纪 20世纪五、六十年代达到鼎盛时期5、人工合成材料时代：20世纪酚醛树脂的出现二、本课程的主要内容（10分钟）包括金属材料的基本知识、金属的性能、金属学基础知识、热处理基本知识和金属材料及其应用等。第一、三章：金属学基础知识。通过上述内容介绍，引出本课

4、程的学习目的和学习方法。讲授金属材料的基本知识。 介绍金属及合金的晶体结构，结晶过程及金属材料的成分、组织之间的关系。第二章：金属的性能介绍金属的力学，工艺性能。重点：力学性能。第四章：介绍热处理基本理论及各种热处理方法。第五、六、七、章：介绍碳钢、合金钢、铸铁、有色金属及硬质合金的牌号、成分、性能、用途。三、学习本课程的目的（10）目的：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。性质：是一门技术基础课 基础课与专业课的桥梁学习方法：1、抓住一条主线：成分（工艺）组织 性能用途 2、搞清概念的物理本质，理解基础上记忆。3、理论联系实际，认真完成作业和试验。四、金

5、属材料基本知识（10）金属：传统定义：具有良好的导电性、导热性、延展性和金属光泽的物质。严格定义：具有正的电阻温度系数的物质。 例：金、银、铜、铁、锰、锌、铝等。合金：由一种金属元素与其他金属元素或非金属元素通过熔炼或其他方法合成的具有金属特性的物质。 例：钢、铸铁、黄铜、青铜 优点：力学性能好（好用）；总结本次课内容布置作业加深记忆加工性能好（好做）；价格便宜金属材料：金属及其合金的总称。l 课堂小结：（10分钟） 本次课主要讲述了：1、 材料的发展史。2、 本课程的主要内容。3、 学习本课程的目的。4、 金属材料的基本知识l 布置作业：（5分钟）1、 金属材料与热处理是一门怎样的课程？2、

6、 什么是金属与金属材料？3、 怎样才能学好金属材料与热处理这门课程？习题册：一、1-3 二、1-3绪 论一、材料的发展史（20分钟）材料是人类用来制作各种产品的物质，是先于人类存在的，是人类生活和生产的物质基础。反映人类社会文明的水平。材料、能源、信息是现代文明的三大支柱。材料又是其它两者的基础。石器时代 旧石器时代：古猿到原始人新石器时代：原始社会末期 陶器2、青铜器时代：夏以前3、铁器时代 春秋战国时期(公元前770221年)4、钢铁时代 十八世纪 20世纪五、六十年代达到鼎盛时期5、人工合成材料时代：20世纪酚醛树脂的出现二、本课程的主要内容（10分钟）包括金属材料的基本知识、金属的性能

7、、金属学基础知识、热处理基本知识和金属材料及其应用等。第一、三章：金属学基础知识。通过上述内容介绍，引出本课程的学习目的和学习方法。讲授金属材料的基本知识。 介绍金属及合金的晶体结构，结晶过程及金属材料的成分、组织之间的关系。第二章：金属的性能介绍金属的力学，工艺性能。重点：力学性能。便写区：1、课堂随机提问2、临时知识点讲解第四章：介绍热处理基本理论及各种热处理方法。第五、六、七、章：介绍碳钢、合金钢、铸铁、有色金属及硬质合金的牌号、成分、性能、用途。三、学习本课程的目的目的：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。性质：是一门技术基础课基础课与专业课的桥梁

8、学习方法：1、抓住一条主线：成分（工艺）组织性能用途2、搞清概念的物理本质，理解基础上记忆。3、理论联系实际，认真完成作业和试验。四、金属材料基本知识金属：传统定义：具有良好的导电性、导热性、延展性和金属光泽的物质。严格定义：具有正的电阻温度系数的物质。例：金、银、铜、铁、锰、锌、铝等。合金：由一种金属元素与其他金属元素或非金属元素通过熔炼或其他方法合成的具有金属特性的物质。例：钢、铸铁、黄铜、青铜优点：力学性能好（好用）；总结本次课内容布置作业加深记忆加工性能好（好做）；价格便宜金属材料：金属及其合金的总称。l 布置作业：（5分钟）1、金属材料与热处理是一门怎样的课程？2、什么是金属与金属材

9、料？3、怎样才能学好金属材料与热处理这门课程？习题册：一、1-3 二、1-3河北省技工学校 表51教师课时授课计划学校：唐山劳动技师学院 授课序号 授课日期授课班级缺 席课题： 第一章 金属的结构与结晶 §1-1金属的结构与结晶 本次授课目的与要求： 1、掌握什么是晶体、非晶体及特性。 2、熟悉金属的晶体结构。 3、了解晶体的结构缺陷。 课堂类型： 综合课 教具、挂图与参考书：金属材料与热处理（第六版）中国劳动社会保障出版社 考核对象： 全体学生，随机提问 复习旧课要点： 1、金属材料与热处理是一门怎样的课程。 2、什么是金属与金属材料。 新课难点，重点与解决措施： 重点： 1、掌握

10、纯金属的结晶过程。 难点： 纯金属的结晶过程和纯铁冷却曲线。 表52巩固新课要点： §1-1金属的晶体结构 一、晶体与非晶体 二、金属的晶格类型 三、单晶体与多晶体 四、晶体的缺陷 课外作业（复习题）： 一、1-3 二、1-4 三、1-2 四、1-2 任课教师： 组长审阅： 年 月 日 年 月 日本课题小结与改进措施： 小结： 1、掌握金属的晶格类型 2、了解晶体具有各向异性的原因 新课内容（附后）通过简单提问检查上次课知识点的掌握情况通过初中知识复习引出新概念通过日常现象举例讲解晶体非晶体l 课时安排： 2课时（90分钟）l 教学方法： 讲授、举例、探究、提问l 旧课复习：（5分钟

11、）1、金属材料与热处理是一门怎样的课？2、什么是金属与金属材料？l 引入新课：（10分钟）世界上的物质大部分是由晶体和非晶体组成的，而中学时学习这两个概念的区别是有无固定熔点来定义的，目前我们在金属材料的角度上来定义它们。l 新课内容： §1-1金属的晶体结构一、 晶体与非晶体（15分钟）物质：由原子和分子构成（根据存在状态） 气态物质 液态 （根据结构特点） 固态 晶体 非晶体非晶体：凡原子作无规则排列的物质。例如：普通玻璃、松香、树脂等。性能：无固定熔点，各向同性。晶体：凡原子作有序、规则排列的物质称为晶体。例如：金属在固态下一般为晶体。性能：有固定熔点，各向异性。所有的金属及合

12、金都是晶体。二、金属的晶格类型（15分钟）晶格类型：金属中原子排列的规律。1、 晶体结构的概念通过板图讲解什么是晶格和晶胞通过板图说明三种晶体机构 晶格 晶胞晶格：表示原子在晶体中排列规律的空间格架。晶胞：能够完整反映晶格特征的最小几何单元。晶面：在晶体中由一系列原子组成的平面。晶向：通过两个或两个以上原子中心的直线。晶体各向异性原因：由于在同一晶格的不同晶面和晶向上原子排列的稀疏程度不同，因此原子的结合力也就不同，从而在不同的晶面和晶向上显示出不同的性能。2、 金属晶格的类型（85%的金属属于三种晶格）1） 体心立方晶格晶胞是一个立方体，原子位于立方体八个顶角及立方体中心。常见金属：铬（Cr

13、）、钒（V）、钨（W）、钼（Mo）及-Fe等。2）面心立方晶格通过拿金属特性举例讲解什么是单晶体、多晶体及性质通过板图和金属几种变形讲解晶体的几种缺陷晶胞是一个立方体，原子位于立方体八个顶角及其六个面的中心。常见金属：铝（Al）、铜（Cu）、铅（Pb）、镍（Ni）及-Fe等。3）密排六方晶格晶胞是一个正六棱柱体，原子排列在柱体的每个顶角及上下底面中心，另外三个原子排列在柱体内。常见金属：镁（Mg）、铍（Be）、镉（Cd）及锌等。三、单晶体与多晶体（15分钟）单晶体：由一个晶粒组成的晶体。（必须人工制作，例如：半导体元件单晶硅、单晶锗等）性质：单晶体各向异性。多晶体：由很多大小、外形和晶格排列不

14、同的晶粒组成。晶粒：组成金属的小晶体。晶界：晶粒交界的地方成为晶界。四、晶体的缺陷（15分钟）晶体缺陷：晶体中原子紊乱排列的现象成为晶体缺陷。1)点缺陷：三个方向上的尺寸都很小，相当原子尺寸的缺陷。例如：空位、间隙原子2）线缺陷：两个方向上的尺寸较小，在另一个方面上尺寸较大的缺陷。例如：位错位错：晶体中的某处有一列或若干列原子发生了某种有规律的错排现象。总结本次课内容布置作业加深记忆它又分为刃型位错、螺型位错 3）面缺陷：一个方向上尺寸很小，另外两个方向上尺寸相对很大的缺陷。 例如：晶界、亚晶界晶界：晶体结构相同但位向不同的晶粒之间的界面。亚晶界：亚晶粒之间的边界叫亚晶界。亚晶粒（亚结构）：尺

15、寸很小、位向差也很小的小晶块 。l 课堂小结：（10分钟） 本次课主要讲述了：1、 晶体与非晶体。2、 金属的晶格类型。3、 单晶体与多晶体。4、 晶体的缺陷l 布置作业：（5分钟）1、 什么是晶体和非晶体？2、 什么是晶格和晶胞？3、 晶体在结构上有哪些缺陷？习题册：一、1-3 二、1-4 三、1-2 四、1-2 河北省技工学校 表51教师课时授课计划学校：唐山劳动技师学院 授课序号 授课日期授课班级缺 席课题： 第一章 金属的结构与结晶 §1-2纯金属的结晶 本次授课目的与要求： 1、了解纯金属的结晶过程。 2、掌握晶粒大小对金属材料性能的影响。 3、纯铁的同素异构转变。 课堂类

16、型： 综合课 教具、挂图与参考书：金属材料与热处理（第六版）中国劳动社会保障出版社 考核对象： 全体学生，随机提问 复习旧课要点： 1、什么是晶体和非晶体。 2、什么是晶格和晶胞。 新课难点，重点与解决措施： 重点： 铁的同素异构转变是热处理能够使钢的性能发生变化的 根本原因。 难点： 纯金属的结晶过程和纯铁冷却曲线。 表52巩固新课要点： §1-2纯金属的结晶 一、纯金属的结晶过程 二、晶粒大小对金属材料的影响 三、金属的同素异构转变 课外作业（复习题）： 一、4-9 二、2-10 三、1-3 四、1-3 任课教师： 组长审阅： 年 月 日 年 月 日本课题小结与改进措施： 小结：

17、 1、纯金属的结晶过程 2、晶粒大小对金属材料的影响 新课内容（附后）通过简单提问检查上次课知识点的掌握情况讲解钢材的冶炼过程，引出新课讲授结晶的概念利用板图，分析探究冷却曲线l 课时安排： 2课时（90分钟）l 教学方法： 讲授、举例、探究、提问l 旧课复习：（5分钟）1、晶格、晶胞等基本概念？2、常见金属的晶格类型？l 引入新课：（10分钟）工业上使用的金属材料通常经过液态和固态的加工过程。例如制造机器的钢材，要经过冶炼、注锭、轧制、机加工和热加工等工艺过程。l 新课内容： §1-2纯金属的结晶一、 纯金属的结晶过程（20分钟）结晶：金属由原子不规则排列的液体转变为原子规则排列的

18、固体的过程称为结晶。（金属的凝固成为结晶）结晶潜热：结晶的过程中放出的热量。1、 冷却曲线用热分析法进行研究： 热分析法装置示意图 纯金属的冷却曲线1电炉 2坩埚 3金属液 4热电偶纯金属液体缓慢冷却多次测温Ab段：恒温下进行（不同于合金）用板图讲解，过冷度的概念举实例讲解原因：结晶过程释放出的结晶潜热抵消散失在空气的热量。2、 过冷度 纯金属结晶时的冷却曲线a）理论结晶温度 b）实际结晶温度过冷：金属的实际结晶温度总是低于理论结晶温度，这种现象称为过冷。 过冷度：理论结晶温度和实际结晶温度之差称这“过冷度”（T=To-T1）。影响：冷却速度实际结晶温度过冷度2. 纯金属的结晶过程结晶的过程是晶核的形成与长大的过程。晶粒：外形不规则而内部原子排列规则的小晶体。晶界：晶粒与晶粒之间的分界面。单晶体：由一个晶粒组成的晶体成为单晶体。 单晶体内部原子排列位向一致，性能各向异性。多晶体：有许多晶粒组成的晶体成为多晶体。 性能：各向同性。二、晶粒大小对金属材料的影响（20分钟）在常温下，金属的晶粒越细小，其强度、硬度越高，塑性、韧性越好。晶粒大小取决于形核率及晶核长大速度。形核率越高，长大速度越小，晶粒越细。用挂图或课本p10页图1-7讲解同素异构转变细化晶粒的根本途径：控制形核率及晶核长大速度。1、增大过冷度过冷度增大