khqfcAAA《金属材料与热处理》教案

1、khqfcAAA金属材料与热处理教案-CAL-FENGHAI-(2020YEAR-YICAI)JINGBIAN理论课教案章节 课题绪论§1-1金属的力学性能（一）课型新授课课时2蠹蠹挂图教学目标知识 教学点金属力学性能的强度和塑性能力 培养点通过学习使学生们了解力学性能的作用和试验原理德育 渗透点培养学生的职业道德观及互相协作的精神教学重点难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、删节补充金属材料与热处理相关内容参考资料金属学与热处理课后体会教与学互动设计教师活动内容学生活动内容时间（一）组织教学点名考勒，稳定学生情绪，准备上课

2、（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2 . 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。3 .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

3、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，战荷分三种：（D、静我荷：大小不变或变化过程缓慢的我荷。 一一如：桌上粉笔盒的受力，用双手拉住一根粉笔两端 慢慢施力等。（2）、冲击载荷：突然增加的载荷。一一如：用一只手捏住粉笔的一端，然后用手去弹击粉 笔。（3）、变交载荷：大小、方向或大小和方向随时间发准备上课学生思考并回答所提 出的问题。学生认真听讲学生认真听讲 并记笔记2分5分10 分教与学互动设计教师活动内容学生活动内容时间如：通过在黑1 受力。根据载荷作用形 缩载荷、弯曲载荷、

4、Z3<FF 月/田拉伸载徜4剪切载荷、内力1、概念材料受外力作共 生的与外力相对抗f 注意：内力一定是彳 相互作用力。2、特点（1）、内力的大小：/ 与外力相等，当内二 料将被破坏。（2）、内力的方向：- （3）、内力的作用方:、应力扇殳嵩在零件横彳生周期性变化的载荷。攵上绘图分析自行车轮转动时辐条的式分，载荷乂可以分为拉伸载荷、压 剪切载荷和扭曲载荷等。_ U J/DJk 1-1 V压缩载荷弯曲载荷r 9扭曲载荷时，为保持其不变形，在材料内部产 为力。生外力的作用下，材料内部所产生的外力增加时内力也增加1,其数值大小 力达到其极限值时，外力再增加，材与外力相反。公随外力的作用方式而变化

5、。战面上的内力大小均匀分布，单位横跟随老师思路,认 真听讲学生分组讨论20 分教与学互动设计教师活动内容学生活动内容时间截面积上的内力。即:R = F/S（R应力，Pa； F外力，N： S横截面面积， m2）lPa=lN/m2 lMpa=l *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。一一如：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。）一一如：相同截面的同一粉笔在不同的外力的作用下的 结果。（作

6、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）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：应力抗拉悭度3、强度的种类抗压强度抗哪虽度抗剪限度抗扭褊度4、拉伸试验：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d。与长度之间的关系：两种 Lo = 5do 或 L（）= 10 do学生分组讨论 并发言听讲记笔记30 分教与学互动设计教师活动内容学生活动内容时间耳1b学生认真听讲并记 笔记跟随老师的 思路进行分析认真听讲记笔记跟随老师的 思路进行分析15 分卜S工£UAL力-伸长曲线(2方式验力-伸长曲线4L什么叫力

7、-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AL (nun) 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，随载荷的去除而消失的变形称为弹性变形。Fe为试 样能恢复到原始形状和尺寸的最大拉伸力Ob、es :屈服阶段：不能随载荷的去除而消失的变形称为。在载荷不增加或略 有减小的情况下，试样还继续伸长的现象叫做屈服。屈服 后，材料开始出现明显的塑性变形。Fs称为屈服载荷c、sb :强化阶段:随塑性变形增大，试样变形抗力也逐渐增加，这种 现象称为形变强化(或称加工硬化)。Fb ：试

8、样拉伸的 最大载荷。d、bz:缩颈阶段(局部塑性变形阶段)当载荷达到最大值Fb后，试样的直径发生局部收缩， 称为“缩颈二工程上使用的金属材料，多数没有明显的 屈服现象，有些脆性材料，不但没有屈服现象，而且也 不产生“缩颈;如铸铁等。教与学互动设计教师活动内容学生活动内容时间3、强度指标：(1)屈服点：在拉伸试验过程中，载荷不增加(保持恒定)，试 样仍能继续伸长时的应力称为屈服点。用符号QS表示， 计算公式：os=Fs/So对于无明显屈服现象的金属材料可用规定残余伸长应力 表示，计算公式：O0.2=F().2/Soo屈服点QS和规定残余伸长应力。 。2都是衡量金属材料塑性变形抗力的指标。材料的屈

9、服 点或规定残余伸长应力是机械零件设计的主要依据，也 是评定金属材料性能的重要指标。(2)抗拉强度材料在拉断前所能承受的最大应力称为抗拉强度， 用符号。b表示。计算公式为：ob=Fb/S。零件在工作中所 承受的应力，不于允许超过抗拉强度，否则会产生断 裂。二、塑性断裂前金属材料产生永久变形的能力称为塑性.塑性由拉伸 试验测得的.常用伸长率和断而收率表示。1、伸长率:试样拉断后，标距的伸长与原始标距的百分比称为伸长 率。用3表示：Li-Lo计算公式6-X100%2、断面收缩率：试样拉断后，缩颈处横截面积的缩戒量与原始横截面 积的百分比称为断面收缩率。用。表示A A计算公式C=* k X 100%

10、A。金属材料的伸长率(6)和断面收缩率(3)数值越大， 表示材料的塑性越好。四、课堂小结点出重点：学生总结五、布置作业1、复习本次课的内容2、课后练习3、下一节内容预习提示学生根据老师的提 示认真回顾本次课 的重点内容5分3分理论课教案章节 课题§1-2金属的力学性能（二）§1-3金属的工艺性能课型新授课课时2教具学具 电教设施挂图教 学 目 标知识 教学点金属力学性能的硬度、冲击韧性、疲劳强度、工艺性能能力 培养点通过学习使学生们了解力学性能的作用和试验原理德育 渗透点培养学生的职业道德观及互相协作的精神教学重点难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

11、2、自主探究法教学内容 更新、补 充、删节补充金属材料与热处理相关内容参考资料金属学与热处理课后体会教与学互动设计教师活动内容学生活动内容时间(-)组织教学点名考勤，稳定学生情绪，准备上课(-)复习提问1、强度和判据2、韧性及其判据(三)讲授新课第一节金属的力学性能(二)、硬度：' 斗抵抗局部变形特别是塑性变形压痕或划痕的能 力称为硬度。在机械制造中，有些材料是需要很高硬度 的，如：车刀、铳刀、钻头、量具、冲模等，硬度是金 属材料重要的力学性能之材料的硬度是通过试验测定出 来的，而硬度试验有三种：布因硬度硬度芮氏硬度维氏硬度1、布氏硬度：(1)布氏硬度的测试原理：用一定直径的球体(钢球

12、或 硬质合金),以规定的试验力压入试样表面，经规定保 持时间后卸除试验力，然后用测量表面压痕直径来计算 硬度用 HBS (HBW)表示：HBS (HBW)2F=0.102二乃D - <D - D2当F、D一定时，布氏硬度与d有关，d越小，布氏 硬度值越大，硬度越高。(2)布氏硬度的表示方法：符号HBS之前的数字为硬 度值符号后面按以下顺序用数字表示条件：1)球体直 径；2)试验力；3)试验力保持的时间(1015不标 注)。例：170HBS10/1000/30表示用直径lOinm的硬质合 金球，在9807N的试验力作用下，保持30s时测得 的布氏硬度值为170。练习：530HBW5/750

13、 ：表示用直径5mm的硬质合金球， 在7355N的试脸力作用卜，保持105s时测得的布氏硬 度值为530。(3)应用范围及优缺点：测定灰铸铁、有色金属各种软 钢等硬度不是很高的材料。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 10分20分教与学互动设计教师活动内容学生活动内容时间优点：能准确反映出金属材料的平均性能。缺点：操作时间长，压痕测量较费时。2、洛氏硬度(1)测试原理：20采用金刚石圆锥体或淬火钢球压头，压入金属表面跟随老师的分后，经规定保持时间后即除主试验力，以测量的压痕深思路进行分析度来计算洛氏硬度值。表示符号：HR(2)标尺及其适用

14、范围：每一标尺用一个字母在洛氏硬度符号hr后面加以 注明。常用的洛氏硬度标尺是A、B、C三种，其中C标 尺应用最为广泛。不同标尺的洛氏硬度值不能直接进行比较，可换 算。表示方法：符号HR前面的数字表不硬度值，HR后面的 字母表不不同洛氏硬度的标尺。(3)优缺点：优点：操作简单迅速，能直接从刻度盘上读出硬 度值；压痕小，可测成品及较薄工件；测硬度范围5分大。缺点：数值波动大3、维氏硬度。原理：与布氏硬度试验相同。测量压痕对角线长度，从表中查出。表示：与布氏硬度相同。如:640HV30表示用294.2N试验力,保持10S75s测定 的维氏硬度值为64。可测较薄的材料，也可测量表面渗碳、渗透层的硬度

15、，认真听讲可测定很软到很硬的各种金属材料的硬度、准确。四、冲击韧性：金属材料抵抗冲击载荷作用而不破坏的能力称为冲击韧性C常用一次摆锤冲击弯曲，试验来测定金属材料的冲击韧10性。记笔记分1、/中击试祥，2、冲击试样的原理及方法：冲击韧度越大，表示材料的 冲击韧性越好。3、小能量多次冲击试验。五、疲劳强度跟随老师的1、疲劳概念：思路进行分析教与学互动设计教师活动内容学生活动内容时间在交变应力作用下，零件所承受的应力低于材料的屈服 点，但经过较长时间的工作后产生裂纹或突然发生完全 断裂的现象称为金属的疲劳。2、疲劳破坏的特征、疲劳断裂时无明显的宏观朔性变形，断裂前没有预 兆，而是突然破坏；、引起疲劳

16、断裂的应力很低，常常低于材料的屈服占；八、/、疲劳破坏的宏观断口由两部分组成。3、疲劳曲线和疲劳极限疲劳曲线是指交变应力与循环次数的关系曲线。破明他卷图10分学生认真听讲弟一力金属的工艺性能一、工艺性能的概念：金属材料对不同加工工艺方法的 适应能力。包括铸造性能、锻造性能、焊接性能、切削加工性能和 热处理性能。具体内容如下：学生根据老师的提 示认真回顾本次课 的重点内容1:铸造性（可铸性）：指金属材料能用铸造的方法获得 合格铸件的性能。铸造性主要包括流动性，收缩性和偏 析。流动性是指液态金属充满铸模的能力，收缩性是指 铸件凝固时，体积收缩的程度，偏析是指金属在冷却凝 固过程中，因结晶先后差异而

17、造成金属内部化学成分和 组织的不均匀性。2 ：可锻性：指金属材料在压力加工时，能改变形状而不 产生裂纹的性能。它包括在热态或冷态下能够进行锤 锻，轧制，拉伸，挤压等加工。可锻性的好坏主要与金 属材料的化学成分有关。3 ：切削加工性（可切削性，机械加工性）：指金属材料 被刀具切削加工后而成为合格工件的难易程度,切削加 工性好坏常用加工后工件的表面粗糙度，允许的切削速 度以及刀具的磨损程度来衡量。它与金属材料的化学成 分，力学性能，导热性及加工硬化程度等诸多因素有 关。通常是用硬度和韧性作切削加工性好坏的大致判 断。一般讲，金属材料的硬度愈高愈难切削，硬度虽不 高，但韧性大，切削也较困难。教与学互

18、动设计教师活动内容学生活动内容时间4 ：焊接性（可焊性）：指金属材料对焊接加工的适应性 能。主要是指在一定的焊接工艺条件下，获得优质焊接 接头的难易程度。它包括两个方面的内容：一是结合性 能，即在一定的焊接工艺条件下，一定的金属形成焊接 缺陷的敏感性，二是使用性能，即在一定的焊接工艺条 件下，一定的金属焊接接头对使用要求的适性。四、课堂小结点出重点：学生总结五、布置作业1、复习本次课的内容2、课后练习3、下一节内容预习提示理论课教案章节 课题§2-1金属的晶体结构课型新授课课时2教具学具 电教设施挂图教学目标知识 教学点通过学习使学生们了解金属晶体结构的概念， 晶体的晶格类型及晶体的

19、缺陷。能力 培养点晶格的类型及晶体的缺陷德育 渗透点培养学生的职业道德观及互相协作的精神教学重点难点重点晶格的类型及结构难点晶格的类型学法引导1、讲授法2、讨论法教学内容 更新、补 充、删节补充金属材料与热处理相关内容、同素异形体参考资料金属学与热处理课后体会教与学互动设计教师活动内容学生活动内容时间教与学互动设计教师活动内容学生活动内容时间（-）组织教学点名考勤，稳定学生情绪，准备上课（-）提出问题3、 谈谈对于金属材料及热处理这门课的认识？4、 什么是晶体和非晶体？（三）讲授新课第一章金属的结构与结晶§1-1金属的晶体结构一、基本知识（表1-1） p3思考题？1、非晶体：物质内部

20、，凡原子呈无序堆积状况的。2、晶体：物质内部凡原子呈有序，有规则排列的物体 叫。金属在固态下，一般呈晶体。晶体具有固定熔点，性能呈各向异性。非晶体没有固定熔点，性能表现为各向同性。3、晶格和晶胞：晶格：表示原子在晶体中排列规律的空间格架。晶胞：能完整地反映晶格特征的最小几何单元。提示：晶胞是可以反应金属圆子排列规律的最小单元， 所以一般都是取晶胞来研究金属晶格结构的。二、常见晶格类型（表1-2）1、体心立方晶格：晶胞是一个立方体，原子位于立方体的 八个顶点和立方体的中心。如铛、车目、 钿等2、面心立方晶格：晶胞是个立方体，原子位于立方体的八 个顶点和立方体的六个面的中心。如 金、银等。3、密排

21、六方晶格：晶胞是个正六棱柱。原子除排列在柱体 的每个顶点和上卜两个面的中心外，正 六棱柱的中心还有三个原子。如：镁、 络、锌等提示：即使是相同的原子构成的晶体，只要原子排列的晶 格形式不同，则它的之间的性能存在很大的差别， 如金刚石和石墨（同素异形体）三、单晶体与多晶体1、多晶体结构晶粒：外形不规则而内部原子排列规则的小晶体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、记毛记学生思考、讨论准备回答听讲记毛记分分 。分 。分 。分 2 5 2 夕 1 2 夕22教与学互动设计教师活动内容学生活动内容时间单晶体：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

22、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，

23、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、预习下一节内容学生认真听课听讲>-1 A/r x1记毛记20分学生根据老师 的提示认真回 顾本次课的重10 点内容 分教与学互动设计教师活动内容学生活动内容时间理论课教案章节 课题§2-2纯金属的结晶§2-3金属的同素异构的转变课型新授课课时2誓5梵挂图教学目标知识 教学点通过学习使学生们了解金属的结晶过程，结晶冷却的曲线。能力 培养点结晶的过程及晶粒大

24、小对金属材料的影响德育 渗透点培养学生的职业道德观及互相协作的精神教学重点难点重点结晶的过程、晶粒大小对金属材料的影响难点结晶的过程学法引导1、讲授法2、习题法教学内容 更新、补 充、删节补充金属材料与热处理相关内容参考资料金属学与热处理课后体会教与学互动设计教师活动内容学生活动内容时间教与学互动设计教师活动内容学生活动内容时间（-）组织教学点名考勤，稳定学生情绪，准备上课（-）复习提问准备上课2分1、讨论金属如何结晶？学生思考并回答所提（三）讲授新课出的问题。学生分组5分§2-2纯金属的结晶 一、.结晶的概念讨论并发言结晶：金属从高温液体状态冷却凝固为固体状态的听课过程。记笔记15

25、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分1、冷却曲线的测定：用测温的方法，描绘时间与温度学生分组讨论之间关系。2、过冷度：理论结晶温度和实际结晶温度之差叫过冷 度表不：AT - To-Ti3、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，过冷度也并发言就越大。冷却曲线的坐标表不：听讲纵坐标表示温度（T）提问横坐标表示时间（t）学生分组讨论并发提问：为什么纯金属结晶时，冷却曲线有一段是水平的：言15由于结晶过程的结晶潜热补赏了散失在空气中的热分量，因此，结晶时温度并不随时间的延长而卜降。直到结晶终了时，温度下降才快

26、些。4、温度的大小与什么有关：与冷却的速度后关。冷却速度越快，金属的实际结晶温度越低，过冷度也记笔记教与学互动设计教师活动内容学生活动内容时间丁 T温度U1 < u2 < u?能7一户学生分组讨论并发 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10分20分送丁5U3时间一就越大, 液态金属不同冷却速度时的冷却曲名（二）、纯金属的结晶过程晶核的形成与长大晶核：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

27、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C增力口过冷度1、常用细化晶粒晟法蕊质处理 振动处锤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C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

28、长大速度。加入 哪些元素可细化晶粒：钢：钛（Ti）硼（P）铝（A1） 铸铁：畦铁（SiFe）硅钙（SiCa）等教与学互动设计 教师活动内容学生活动内容时间振动处理：结晶时金属液加以机械、超声波、电磁振动等，使晶格破碎。第三节、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C2、举例：纯铁的同素异构转变（图1-7）150014001300120011OO10001538度（结晶6-Fe） r1394度（丫-Fe） _幻2度隼艮）（体心立方晶格）（面心立方晶格）（密排六方晶格）同素异构转变的特点：固态相变是需要较大的过冷度 的，则体积变化时造成较大的内应力，以致于淬火时引 起

29、应力导致工件变形和开裂，因此要控制冷却速度，可 以改变同素异构后的晶粒的大小，从而改变金属的性 能。（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、课后习题册学生认真听讲，并 详细记笔记15分学生根据老师的提 示认真回顾本次课 的重点内容3、预习下一节内容教与学互动设计教师活动内容学生活动内容时间理论课教案章节 课题§3-1金属的塑性变形课型新授课课时2教具学具 电教设施挂图教学目标知识 教学点通过学习使学生们了解什么是单晶体塑性变形、多晶体塑性变形能力 培养点掌握单晶体塑性变形、多晶体塑性变形德育 渗透点培养学生的职业道德观及互相协作的精神教学重点难点重点单晶体

30、塑性变形、多晶体塑性变形难点单晶体塑性变形、多晶体塑性变形学法引导讨论法、训练法、自主探究法教学内容 更新、补 充、删节补充金属材料与热处理相关内容参考资料金属学与热处理课后体会教与学互动设计教师活动内容学生活动内容时间教与学互动设计28教师活动内容（-）组织教学点名考勤，稳定学生情绪，准备上课（-）复习提问1、金属工艺性能包括哪些？（三）讲授新课第三章金属的塑性变形与再结晶在工业生产中，经熔炼而得到的金属锭，如钢锭、铝合金锭或铜 合金铸锭等，大多要经过轧制、冷拔、锻造、冲压等压力加工（图3- 1）,使金属产生塑性变形而制成型材或工件。金属材料经压力加工 后，不仅改变了外形尺寸，而且改变了内部

31、组织和性能。因此，研究 金属的塑性变形，对于选择金属材料的加工工艺、提高生产率、改善 产品质量、合理使用材料等均有重要的意义。学生活动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、-I ZrA- s-n记毛记时间2分5分10 分图31压力加工方法示意图a）轧制b）挤压c）冷拔d）锻造e）冷冲压第一节金属的塑性变形听讲记毛记金属在外力（载荷）的作用下，首先发生弹性变形，载荷增加到一 定值后，除了发生弹性变形外，还发生塑性变形，即弹塑性变形。继 续增加载荷，塑性变形也将逐渐增大，直至金属发生断裂。即金属在 外力作用下的变形可分为弹性变形、弹塑性变形和断裂三个连续的阶 段.1

32、0分弹性变形的本质是外力克服了原子间的作用力，使原子间距发生 改变。当外力消除后，原子间的作用力又使它们回到原来的平衡位 置，使金属恢复到原来的形状°金属弹性变形后其组织和性能不发生 变化。塑性变形后金属的组织和性能发生变化。塑性变形较弹性变形复 杂得多，下面先来分析单晶体的塑性变形。一、单晶体的塑性变形单晶体的塑性变形主要是以滑移的方式进行的，即晶体的一部分 沿着一定的晶面和晶向相对于另一部分发生滑动。由图32可见，要 使某一晶面滑动，作用在该晶面上的力必须是相互平行、方向相反的 切应力（垂直该晶而的正应力只能引起伸长或收缩），而且切应力必须 达到一定值，滑移才能进行。当原子滑移到

33、新的平衡位置时，晶体就 产生了微量的塑性变形（图32d）。许多晶而滑移的总和，就产生了 宏观的塑性变形，图33为锌单晶体滑移变形时的情况。教师活动内容学生活动内容时间08）0 d）图3-2晶体在切应力作用力的变形a）未变形b）弹性变形c）弹、塑性变形d）塑性变形学生仔细思 考，并分组讨 论，得出答案、-I AA-、-I记毛记20分a）b）图3-3锌单晶体滑移变形示意图a）拉伸 b）压缩研究表明，滑移优先沿晶体中一定的晶面和晶向发生，晶体中能够 发生滑移的晶面和晶向称为滑移面和滑移方向。不同晶格类型的金属，其滑移面和滑移方 向的数目是不同的，一般来说，滑移而和滑移方向越多，金属的塑性 越好。理论

34、及实践证明，晶体滑移时，并不是整个滑移而上的全部原子一 起移动，因为那么多原子同时移动，需要克服的滑移阻力十分巨大（据计算比实际大得 多）。实际上滑移是借助跟随老师的 思路进行分析位错的移动来实现的，如图34所示。位错的原子面受到前后两边原子的排斥，处于不稳定的平衡位置。只须加上很小的力就能打破力的平衡，使位错前进一个原子间距。在切应力作用下，位错 继续移动到晶体表而，就形成了一个原子间距的滑移量，如图35所示。大量位错移出晶体 表而，就产生了宏观的塑性变形。按上述理论求得位错的滑移阻力与 实验值基本相符，证实了位错理论的正确记毛记教师活动内容学生活动内容时间图3-4错位的运动 图3-5通过位

35、错运动产生滑移的示意图 二、多晶体的塑性变形常用金属材料都是多晶体。多晶体中各相邻晶粒的位向不同，并且 各晶粒之间由晶界相连接，因此，多晶体的塑性变形主要具有下列一些特点：1 .晶粒位向的影响由于多晶体中各个晶粒的位向不同，在外力的作用下，有的晶粒 处于有利于滑移的位置，有的晶粒处于不利于滑移的位置。当处于有 利于滑移位置的晶粒要进行滑移时，必然受到周国位向不同的其他晶 粒的约束，使滑移的阻力增加，从而提高了塑性变形的抗力。同时， 多晶体各晶粒在塑性变形时，受到周围位向不同的晶粒与晶界的影 响，使多晶体的塑性变形呈逐步扩展和不均匀形式，其结果之一就是 产生内应力，2 .晶界的作用晶界对塑性变形

36、有较大的阻碍作用。图36所示是一个只包含两个 晶粒的试样经受拉伸时的变形情况。由图可见，试样在晶界附近不易 发生变形，出现了所谓的“竹节”现象。这是因为晶界处原子排列比 较紊乱，阻碍位错的移动，因而阻碍了滑移。很显然，晶界越多，晶 体的塑性变形抗力越大。图36两个晶粒试样在拉伸时的变形a）变形前b）变形后3.晶粒大小的影响在一定体积的晶体内，晶粒的数目越多，晶界就越多，晶粒就越 细，并且不同位向的晶粒也越多，因而塑性变形抗力也越大。细晶粒 的多晶体不仅强度较高，而且塑性和韧性也较好。因为晶粒越细，在 同样变形条件下，变形量可分散在更多的晶粒内进行，使各晶粒的变 形比较均匀，而不致过分集中在少数

37、晶粒上，使其变形严重。另一方 面，晶粒越细，晶界就越多，越曲折，有利于阻止裂纹的传播，从而跟随老师的 思路进行分析听课、-I AA- s-n记毛记10分10分教与学互动设计教师活动内容学生活动内容时间在其断裂前能承受较大的塑性变形，吸收较多的功，表现出较好的塑 性和韧性。由于细晶粒金属具有较好的强度、塑性和韧性，故生产中 总是尽可能地细化晶粒。第二节冷塑性变形对金属组织和性能的影响一、冷塑性变形对金属组织的影响当变形程度很大时，晶粒会沿变形方向伸长，形成细条状，称为冷加工纤维组织。此时金属的的性能具有明显的方学生认真听讲15向性，其纵向（沿纤维方向）的力学性能高于横向（垂直于 纤维方向）的性能

38、c金属内部存在着残余应力。二、冷塑性变形对金属性能的影响随着冷塑性变形程度的增加，金属材料的强度、硬度提高，而塑性、韧性下降。这种现象称为冷变形强化。三、冷塑性变形是金属产生残余应力根据残余应力的作用范围，残余应力可分为宏观残余应分力、微观残余应力、晶格畸变残余应力。学生根据老宏观残余应力是指金属各部分塑性变形不均匀所造成的师的提示认真残余应力回顾本次课的微观残余应力是指晶体中各晶粒或亚晶粒塑性变形不均 匀所造成的残留应力。晶格畸变应力是指金属塑性变形时，晶体中一部分原子重点内容5分偏离其平衡位置造成晶格畸变而产生的残余应力。四、冷变形期强化在生产中的影响冷变形强化可以提高金属的强度、硬度和耐

39、磨性，是强化金属材料的一种工艺方法。同时，冷变形强化还可以是金 属材料具有瞬间抗超载能力。冷变形强化会使金属的塑性降低，继续变形的困难，甚 至出现开裂。为了能使金属材料能够继续加工，必须实行中 间热处理c消除冷变形强化。增加成本，降低生产率。还会 是金属某些物理性能、化学性能发生改变。（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3、预习下一节内容3分理论课教案章节 课题§4-1合金的基本概念§4-2合金的晶体结构课型新授课课时28辞梵挂图电教设施教 学 目 标知识 教学点通过学习使学生们了解什么是合金及合金的组织。能力 培养点掌握合金组织的

40、分类及构成特点德育 渗透点培养学生的职业道德观及互相协作的精神教学重点难点重点合金组织的分类及构成特点难点合金组织的分类及构成特点学法引导讨论法、训练法、自主探究法教学内容 更新、补 充、删节补充金属材料与热处理相关内容参考资料金属学与热处理课后体会30教与学互动设计32教师活动内容学生活动内容(-)组织教学点名考勤，稳定学生情绪，准备上课(-)复习提问1、金属工艺性能包括哪些？(三)讲授新课准备上课学生思考并回答所提 出的问题。学生分组 讨论并发言时间2分5分金属材料的分类年日早 口 ma日日用：口的r :口日日T 灰钝映 IT 可皿口-I3B色金雇金扃M料听课记笔记10分第一节合金的基本概

41、念一、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。记笔记30分(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。学生仔细思考，并 分组讨论，得出答案提问：相与组元的区别：答：(1)相是合金中同一化学成分、同一聚集状态， 并以界面相互分开的各个均匀组成部分。(2)组元是组成合金的基本独立物质，组元可以 是金属和非

42、金属，也可以是化合物。第二节合金的晶体结构记笔记一、合金组织的分类：1、固熔体固熔体是一种组元的在子深入另一组元的晶格中所 形成的均匀固相。溶入的元素称为溶质，而基体元素称 为溶剂。固溶体仍然保持溶剂的晶格类型。(1)间隙固溶体教与学互动设计 教师活动内容学生活动内容时间溶质原子分布于溶剂晶格间隙之中而形成的固溶体称为 间隙固溶体。跟随老师的 思路进行分析4930分 记笔记o溶质原子：溶质二产溶剂原子：溶剂(2)置换固溶体溶质原子置换了溶剂晶格结点上某些原子而形成的固容 体称为置换固溶体C跟随老师的 思路进行分析的物质称为金属化合物。其性能物特点是熔点高，硬度 高，脆性大。金属化合物能提高合金

43、的硬度和耐磨性， 但塑性和韧性会降低。、正常价化合物此类化合物通常是由金属元素与化学元素周期表第 四、五、六族元素组成。成分固定不变。2、电子化合物此类金属化合物是按一定电子浓度形成具有一定经 各类型的化合物，中价电子数与原子数的比值称为电子 浓度。3、间隙化合物学生根据老师的 提示认真回顾本次 课的重点内容由原子直径较大的过渡族元素与原子直径较小的非 金属组成(四)课堂小结点出重点，分析难点教与学互动设计教师活动内容学生活动内容时间（五）布置作业1、复习本次课的内容2、课后练习3、预习下一节内容分3分理论课教案章节 课题§5-1铁碳合金的基本组织与性能课型新授课课时2教具学具 电教

44、设施挂图教学目标知识 教学点铁碳合金基本组织的种类及性能能力 培养点理解铁碳合金基本组织的种类及其性能德育 渗透点培养学生的职业道德观及互相协作的精神教学重点难点重点铁碳合金基本组织的性能及特点难点铁碳合金基本组织的性能及特点学法引导1、讲授法2、讨论法教学内容 更新、补 充、删节补充金属材料与热处理相关内容参考资料金属学与热处理课后体会教与学互动设计教师活动内容学生活动内容时间教与学互动设计教师活动内容学生活动内容(-)组织教学点名考勤，稳定学生情绪，准备上课(-)导入新课1、什么是铁碳合金？2、你所想象的铁碳合金有哪几种？(三)讲授新课第五章铁碳合金 第一节铁碳合金的基本相 一、铁碳合金的

45、相及组织 1、铁素体：(1)概念：碳溶解在a-Fe中形成的间隙固溶体称为铁 素体。(2)符号：F,体心立方晶格(3)溶解能力：溶解度很小,在727时，碳在a-Fe中 的最大溶碳量为0. 0218览随温度的降低逐渐减小。(4)性能：由于铁素体的含碳量低，所以铁素体的性能 与纯铁相似。即有良好的塑性和韧性，强度和硬较低。2、奥氏体：(1)概念：碳溶解在Y-Fe中形成的间隙固溶体称为奥 氏体。(2)符号：A,面心立方晶格(3)溶碳能力：较强。在1148时可溶C为2. 11%,在727°C时，可溶C为0.77%。(4)性能：强度、硬度不图，具有良好的塑性，是绝大 多数钢在高温进行锻造和扎制时

46、所要求的组织。3、渗碳体：(1)概念：含碳量为6. 69%的铁与碳的金属化合物。(2)符号：Fe3c复杂的斜方晶体(3)溶碳能力：06. 69%(4)性能:熔点1227硬度很高,塑性很差，伸长率 和冲击韧度几乎为零，是一个硬而脆的组织。4、珠光体：(1)概念：是铁素体与碳光体的混合物(2)符号：P ,是铁素体和渗碳体片层相间，交替排 列。(3)溶碳能力：在727°C时，C=0. 77%(4)性能特点：取决于铁素体和渗碳体的性能，强度较 高，硬度适中，具有一定的塑性。准备上课学生思考并回答所提 出的问题。听课记笔记听课记笔记听课记笔记分分 。分 。分 2 5 3夕 4夕学生活动内容时间

47、教与学互动设计 教师活动内容教与学互动设计教师活动内容学生活动内容时间5、莱氏体：(1)概念：是含碳量为4. 3%的液态铁碳合金在1148 时从液体上中间结晶出的奥氏体和渗碳体的混合物。(2)符号：Ld (高温莱氏体，温度 727)由于奥氏 体在7270c时转变为珠光体，所以在室温下的莱氏体由 珠光体和渗碳体组成叫低温莱氏体。-d表示(3)溶碳能力：04. 3%(4)性能特点：硬度很高，塑性很差。二、F、A、Fe3c是单相组织，称铁碳合金的基本相。P、Ld是由基本相混合组成的多相组织。(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；学生根

48、据老师的 提示认真回顾本次 课的重点内容10分3分理论课教案章节 课题5-2铁碳合金相图（一）课型新授课课时28辞梵挂图电教设施教 学 目 标知识 教学点掌握铁碳合金相图，简化图各区域组织符号及名称，铁碳合金相图 重要点线的含义，特别是共晶点，共析点及转变式，熟悉掌握铁碳 合金的分类C能力 培养点培养学生分析问题解决问题的能力德育 渗透点培养学生团结协作的精神教学重点难点重点简化相图各区域的组织符号及转变。难点共晶、共析转变成的写法及共晶、共析转变线学法引导讨论法、训练法、自主探究法、类比法、对比法、归纳法教学内容 更新、补 充、删节补充金属材料与热处理相关内容参考资料金属学与热处理课后体会教

49、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（-）导入新课1、什么是铁碳合金相图？（三）讲授新课第二节铁碳合金的相图（一）一、铁碳合金相图1、定义：铁碳合金相图一一表示在缓慢冷却（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。学生活动内容时间准备上课 2分学生思考并回答所提5分 出的问题。30分跟随老师的 思路进行分析2、铁碳合金相图听课 记笔记40分二、Fe-Fe3c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，1538°CD点：渗碳体的熔点，1227%C 点：共晶点，U48°C Lc<

50、 |1480<- > （A+Fe3Ci）E点：C在y-Fe中最大溶解度，02. 11%G点：纯铁的同素异构转变点，912°C, ct-FeOy- FeS 点：共析点，As< 727OC >P= （F+Fe3c I ）P点：碳在铁素体（a-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）,这种转变教与学互动设计教师活动内容学生活动内容时间称为共晶转变。其产物为共晶体听课（2）在保持温度不变的情况下，从一个固相（奥氏记笔记体）中同时结晶出两种固相（铁素体和渗碳体），这种 转变称为共析转变。其产物为共析体2、主

51、要特征线ACD线：液相线，在此线的上方所有的铁碳合金都为液分组讨论体,称为液相区,用L表不。线上的点对应不 同成分合金的结晶开始温度。AC线以下结晶 出奥氏体，在CD线以下结晶出渗碳体。AECF线：固相线，在此线的下方所有的铁碳合金都为听课 记笔记固体。此线以下为固相区。线上的点对应不同 成分合金的结晶终了温度。在ACD线与AECF线之间是结晶区，即过渡 区。此区域液相与固相并存。AEC区内为液 相合金和固相奥氏体，CDF区内为液相合金与固相渗碳体。GS线：从A中析出F的开始线，又称A3线。奥氏体向铁素体的转变是铁发生同素异构转变的结 果。ES线：C在A中溶解度曲线，亦称为Acm线。在听课AGSE区内为单相奥氏体