金属材料与热处理教案

第一、二教案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D教学重点与难点无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布置作业预习第一章序论及第一章第一小节2第三、四教案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，包括物理性能（如密度、熔点、导热性、导电性、热膨胀性、磁性等）。化学性能（如抗腐蚀性、抗氧化性等）。力学性能（如强度、塑性、硬度、冲击韧性及疲劳强度等）。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3按载荷作用性质分静载荷是指大小不变或变化过程缓慢的载荷。冲击载荷在短时间内以较高速度作用于零件上的载荷。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。FFFFFFFFF4FF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，在材料内部作用作与外力相对抗的力，称为内力。2、应力单位面积上的内力称为应力。金属材料受拉伸载荷或压缩载荷作用时，其面积上的应力按下式计算F/S式中应力，单位PA，1PA1N/1MPA1106N/MM2F外力单位NS横截面积单位M2F、小结重点掌握几个重要的概念使用性能、力学性能、力学性能包括五个指标、应力、内力G、布置作业书P161、2、3、4第五、六教案A课题金属的力学性能5B课型新课C教学目的与要求1、掌握拉伸试验的测定方法；2、掌握力伸长曲线的几个阶段；3、掌握屈服点的概念；D教学重点与难点1、理解力伸长曲线是教学重点；2、强度、塑性是教学难点。E教学过程一、强度概念金属在静载荷作用下，抵抗塑性变形或断裂的能力称为强度。强度的大小用应力来表示。根据载荷作用方式不同，强度可分为抗拉强度、抗压强度、抗弯强度、抗剪强度和抗扭强度等。一般情况下多以抗拉强度作为判别金属强度高低的指标。1、拉伸试样拉伸试样的形状一般有圆形和矩形。DO直径LO标距长度长试样LO10DO短试样LO5DO2、力伸长曲线纵坐标表示力F，单位N；横坐标表示伸长量L，单位为MM。BZF0ESL低碳钢的力伸长曲线（1）OE弹性变形阶段6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。（2）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（3）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试样拉伸的最大载荷。（4）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”。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。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S表示，计算公式SFS/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02F02/SO屈服点S和规定残余伸长应力02都是衡量金属材料塑性变形抗力的指标。材料的屈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。F小结G布置作业P165、67第七、八教案A课题金属的力学性能B课型新课C教学目的与要求1、掌握抗拉强度概念、塑性概念及伸长率，断面收缩率的概念及计算机方法。2、掌握布氏硬度概念、硬度测试及表示的方法点。D教学重点与难点同上E教学过程（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BFB/SO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。常用伸长率和断面收率表示。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。用表示计算公式L1L0/L01002、断面收缩率试样拉断后，缩颈处横截面积的缩减量与原始横截面积的百分比称为断面收缩率。用表示SOS1/SO100金属材料的伸长率（）和断面收缩率（）数值越大，表示材料的塑性越好。8例、有一直径DO10MM，LO100MM的低碳钢试样，拉伸验时测得FS21KN，FB29KN，D1565MM，L1138MM，求S、B、。解（1）计算SO，S1S0D02/4314102/4785MM2S1D12/43145652/425MM2（2）计算S、BSFS/SO21103/7852675MPABFB/SO29103/7853694MPA（3）计算、L1L0/L0100138100/10010038S0S1/S010078525/78510068三、硬度材料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。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）01022DF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）。F小结G布置作业P167、89第九、十教案A课题金属的力学性能B、课型新课C、教学目的与要求1、掌握洛氏硬度测试原理表示方法。2、掌握冲击韧性的测定方法。D、教学重点与难点1、教学重点洛氏硬度测试原理及表示方法。2、教学难点洛氏、维氏硬度表示方法。E、教学过程三、硬度170HBS10/100/30表示用直径10MM的钢球，在9807N的试验力作用下，保持30S时测得的布氏硬度值为170。530HBW5/750表示用直径5MM的硬质合金球，在7355N的试验力作用下，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。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。1、洛氏硬度（1）测试原理采用金刚石圆锥体或淬火钢球压头，压入金属表面后，经规定保持时间后即除主试验力，以测量的压痕深度来计算洛氏硬度值。10表示符号HR（2）标尺及其适用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。见表P1012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前面的数字表示硬度值，HR后面的字母表示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；测硬度范围大。缺点数值波动大F小结G布置作业9、10、11第十一、十二教案A课题金属的力学性能B、课型新课11C、教学目的与要求1、了解维氏硬度测试原理、表示方法。2、掌握冲击韧性的测定方法。3、了解疲劳的概念、破坏的特征及疲劳曲线和疲劳极限。D、教学重点与难点1、教学重点冲击韧性的测定方法。2、教学难点洛氏、维氏硬度表示方法。E、教学过程2、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2942N试验力，保持10S15S测定的维氏硬度值为640。可测较薄的材料，也可测量表面渗碳、渗透层的硬度，可测定很软到很硬的各种金属材料的硬度、准确。五、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。常用一次摆锤冲击弯曲，试验来测定金属材料的冲击韧性。1、冲击试样；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。六、疲劳强度1、疲劳概念在交变应力作用下，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。122、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；、引起疲劳断裂的应力很低，常常低于材料的屈服点；、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。F小结G布置作业1216第十三教案A、课题金属的工艺性能B、课型新课C、教学目的与要求1、掌握工艺性能的概念，包括的四方面的内容。2、掌握铸造性能、锻造性能、焊接性能和切削加工性能的要领及主要指标。D、教学重点与难点N1N12N23N3疲劳曲线示意图131、金属的工艺性能概念及包括的四方面内容是教学重点。2、掌握铸造性能的流动性、收缩性、折是教学的难点。E、教学过程第一节金属的工艺性能概念工艺性能是指金属材料对不同加工工艺方法的应能力。一、铸造性能金属（材料）及合金在铸造工艺中获得优良铸件的能力称为铸造性能。1、流动性熔融金属的流动能力称为流动性。主要受金属化学成份和浇注温度等的影响。2、收缩性铸件在凝固和冷却过程中，其体积和尺寸减小的现象称为引缩性。3、偏析倾向金属凝固后，内部化学成分和组织的不均匀现象称为偏析。二、锻造性能用锻压成形方法获得优良锻件的难易程度称为锻造性能。铸铁不能锻压。三、焊接性能大量接性能是旨金属材料对焊接加工的适应性。四、切削加性能切削加工（性能）金属材料的难易程度称为切削加工性能。F小结G布置作业P171714第十四教案A课题金属的晶体结构B课型新课C教学目的与要求1、掌握晶体的檎及性能。2、掌握晶体结构的概念。3、熟练掌握金属晶体的类型。D、教学重点与难点1、金属常见的晶格类型是教学重点。2、晶体的性能、结构是教学难点。E、教学教程第二章金属的结构与结晶15第一节金属的晶体结构一、晶体与非晶体非晶体在物质内部，凡原子呈无序堆积状况的，称为非晶体。如普通玻璃、松香、树脂等。晶体凡原子呈有序、有规则排列的物质，金属的固态、金刚石、明矾晶体等。性能晶体有固定的熔、沸点，呈各向异性，非晶体没有固定熔点，而且表现为各向同性。二、晶体结构的概念1、晶格和晶胞表示原子在晶体中排列规律的空间格架叫做晶格。能完整地反映晶格特征的最小几何单元，称为晶胞。2、晶面和晶向在晶体中由一系列原子组成的平面，秋为晶面。通过两个或两个以上原子中心的直线，可代表晶格空间排列的一定方向，称为晶向。三、金属晶格的类型1、体心立方晶格它的晶胞是一个立方体，原子位于立方体的八个顶角上和立方体的中心。如铬（CR）、钒（V）、钨（W）、钼（MO）及FE2、面心立方晶格它的晶胞也是一个立方体，原子位于立方体的八个顶角上和立方体六个面的中心。如铝（AL）、铜（CU）、铅（PB）、镍（NI）及FE3、密排六方晶格它的晶胞是一个正六棱柱体，原子排列在柱体的每个顶角上和上、下底16面的中心，另外三个原子排列在柱体内。属于这种晶格类型的金属有镁（MG）、铍（BE）、镉（CD）、及锌（ZN）等。F小结G布置作业P2414第十五教案A课题纯金属的结晶B课型新课C教学的目的与要求1、掌握金属结晶的概念，纯金属冷却曲线、及过冷度。2、掌握纯金属的结晶过程。3、熟悉掌握晶粒大小对金属力学性能的影响及常用细化晶粒的方法。4、同素异构转变的概论，掌握铁的同素异构转变式。D、教学重点与难点1、细化晶粒的方法及晶粒大小对力学性能的影响是教学的难点。2、纯金属冷却曲线及过冷度是教学重点。E、教学过程。第二节纯金属的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固体的过程称为结晶。一、纯金属的冷却曲线及过冷度。用热分析法进行研究17纯金属的冷却曲线理论纯金属的冷却曲线实际实际结晶温度（下）低于理论结晶温度（TO）这一现象称为“过冷现象”。理论结晶温度和实际结晶温度之差称这“过冷度”（TTOT1）。金属结晶时过冷度的大小与冷却速度有关。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。结晶过程是晶核的形成与长大的过程。外形不规则而内部原子排列规则的小晶体称为晶粒。晶粒与晶粒之间的分界面称为晶界。三、晶粒大小对金属力学性能的方面。一般地说，在室温下，细晶粒金属具有较强的强度和韧性。细化晶粒的方法。1、增加过冷度2、变质处理3、振动处理TTTOTTOTT118第三节金属的同素异构转变同素异构转变的概论金属在固态下，随温度的改变有一种晶格转变为另一晶格的现象称为同素异构转变。具有同素异构转变的金属有铁、钴、钛、锡、锰等。同一金属的同素异构晶体按其稳定存在的温度，由低温到高温依次用希腊字母，等表示。铁的同素异构转变式FEFEFE金属的同素异构转变与液态金属的结晶过程有许多相似之处1、有一定的转变温度，转变时有过冷现象；放出和吸收潜热；转变过程也是一个形核和晶核长大的过程。2、同素异构转变属于固态相变，有本身的特点新晶格的晶核优先在原来晶粒的晶界处形成；转变需要较大的过冷度；晶核的变化伴随金属体积的变化，转变时产生较大的内应力。例如FE转变为FE时，铁的体积会膨胀约1，这是钢热处理时引起应力，导致工件变形和开裂的重要原因。F小结G布置作业P25613第十六教案A、课题铁碳合金1394912体心立方晶格面心立方晶格体心立方晶格19B、课型新课C、教学目的与要求1、掌握合金的概念及无相的概念2、掌握合金的组织概念、性能特点。3、掌握固溶解，金属化合物质、混合物4、了解二元合全相同的建立D、教学重点与难点掌握合金的概念是教学重点，掌握三种合金组织的名称及性能是教学难点。E、教学过程第三章铁碳合金概述1、合金的概念合金是一种金属元素与其它金属元素可非金属元素通过熔炼或其他方法结合而成的具有金属特性的物质。例如普通黄铜是由铜锌两种金属元素组成德合金，碳素钢是由铁和碳组成的合金。2、组元或元的概念组成合金的最基本的独立物质称为组元或元。硬铝是由铝、铜、镁或铝、铜、锰组成的三元合金。3、相的概念在合金中成分、结构及性能相同的的组成部分称为相。第一节合金的组织20一、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、隙固溶体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。溶质原子溶质原子溶剂原子溶剂原子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。二、金属化合物21合金组元间发生相互作用而形成一种具有金属特性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的硬度和耐磨性，但塑性和韧性会降低。三、混合物两种或两种以上的相按一定质量分类组成的物质称为混合物。F小结G布置作业P5114第十七教案A、课题铁碳合金B、课型新课C、教学目的与要求1、掌握合金相图的概念及合金相图的建立。2、掌握共晶转变的概念及共晶转变的条件。3、了解二元合全相同的建立。D、教学重点与难点掌握合金相图的概念及合金相图的建立是教学重点，掌握三种共晶转变的概念及共晶转变的条件是教学难点。F、教学过程22第二节二元合金相图一、二元合金相图的建立相图是合金的成分，温度和组织之间关系的一个简明图民，它是研究和选用合金的重要工具，对于金属的加工及热处理，具有指导意义。二元合金相图的纵坐标表示温度，横坐标表示合金的成分。二元合金相图的建立是通过实验方法建立起来的，目前测绘相图的方法很多，最常用的是热分析法。现以铅锑二元合金为例，说明测绘合金相图的方法及步骤1、配置若干组不同成分的铅锑组分，如下表所示。PBSB合金的成分和临界点2、分别用热分析法作出各合金的冷却曲线，如下图所示。化学成分临界点合金序号PBSB开始结晶温度结晶终了温度110003273272955300252389112522524505046025250100631631TTTTTTB233、找出各冷却曲线上的临界点。4、将临界点标在成分、温度坐标系的坐标图上，并连接各相同含义的临界点，就得到相图。共晶转变的概念一定成分的液态合金，在某一恒温下，同时结晶出两种固相的转变称为共晶转变。LPBSB共晶体共晶体转变的产物。C点共晶点液相线ACB线是合金液体开始结晶温度的连线。固相线DCE线是液态合金结晶终止温度的连线。F小结G布置作业预习2521230115010045PBSBSBTTTTT24第十八教案A课题铁碳合金B课型新课C教学目的与要求1掌握铅锑合金合金相图的分析方法。D、教学重点与难点1、铅锑合金合金相图的分析是教学的重点，亦是教学难点。E教学过程二、铅锑二元合金相图的分析。如图45中1、合金I，其成分为SB11PB89。点液体CLSBP固体共晶反应共晶反应在恒温下从液相中同时结晶出共晶体的变化叫共晶反应。其共晶体不再发生变化，这一合金称为共晶合金。转变式LPBSB2、合金II25225室温LPBLSBP2、合金III室温LSBLSBP亚共晶合金SB11的铅锑合金叫亚共晶合金，其室温组织是PBPBSB共晶合金SB11的铅锑合金叫共晶合金。其室温组织是（PBSB）过共晶合金含锑量大于11的铅锑合金，其室温组织是SBPBSBF小结G布置作业预习45节内容第十九教案A课题铁碳合金相同B新课C教学目的与要求261掌握铁碳合金的相及组织2熟悉掌握铁素体、奥氏体、渗碳体、珠光体、莱氏体的符号及性能特点。D教学重点与难点同2E教学过程第二节铁碳合金相图一、铁碳合金的相及组织1、铁素体概念碳溶解在FE中形成的间隙固溶体称为铁素体。符号F，体心立方晶格溶解能力溶解度很小，在7270C时，碳在FE中的最大溶碳量为00218，随温度的降低逐渐减小。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、奥氏体概念碳溶解在FE中形成的间隙固溶体称为奥氏体。符号A，面心立方晶格溶碳能力较强。在11480C时可溶C为211，在7270C时，可溶C为077。性能强度、硬度不高，具有良好的塑性，是绝大多数钢在高温进行锻造和扎制时所要求的组织。2、渗碳体概念含碳量为669的铁与碳的金属化合物。符号FE3C复杂的斜方晶体溶碳能力C66927性能熔点12270C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。2、珠光体概念是铁素体与碳光体的混合物符号P，是铁素体和渗碳体片层相间，交替排列。溶碳能力在7270C时，C077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。3、莱氏体概念是含碳量为43的液态铁碳合金在11480C时从液体上中间结晶出的奥氏体和渗碳体的混合物。符号LD（高温莱氏体，温度7270C）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。LD表示溶碳能力C43性能特点硬度很高，塑性很差。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。G、小结H、布置作业P51528第二十、二十一教案A课题铁碳合金相图B课型新授C教学目的与要求1、掌握铁碳合金相图，简化图各区域组织符号及名称。2、掌握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。3、熟悉掌握铁碳合金的分类。D、教学重点及难点。1、教学重点是简化相图各区域的组织符号及转变。292、难点是共晶、共析转变成的写法及共晶、共析转变线。E教学过程二、铁碳合金相图。1、铁碳合金相图的组成。见P41图4162、FEFE3C相图中点、线的含义。（1）点的含义A点纯铁的熔点，15380CD点渗碳体的熔点，12270CC点共晶点，11480CLCAFE3CI1480E点C在FE中最大溶解度，C211G点纯铁的同素异构转变点，9120C，FEFES点共析点，ASP（FFE3C）C7202线的含义ACD线液相线，在此线的上方所有的铁碳合金都为液体。AECF线固相线，在此线的下方所有的铁碳合金都为固体。在ACD线与AECF线之间是结晶区，即过渡区。GS线从A中析出F的开始线，又称A3线ES线C在A中溶解度曲线，亦称为ACM线。ECF共晶线，温度为11487270C。PSK线共析线，7270C，A1线3、铁碳合金的分类30（1）钢00218C211的铁碳合金亚共析钢00718C077共析钢C077过共析钢077C211（2）白口铸铁211C669亚共晶白口铸铁211C43共晶白口铸铁C43过晶白口铸铁43C669F小结G布置作业复习第二十三教案A课题铁碳合金B课型新授C教学目的与要求1、分析共析钢、亚共析钢、过共折钢、共晶白口铸铁，亚共晶和进共晶白口铸铁的结晶过程。2、了解铁碳合金的成分，组织与性能的关系。3、掌握铁碳合金相图的应用。D、教学重点与难点同1E、教学过程三、典型铁碳合金的结晶过程。1、共析钢（C077）31合金I室温LALP2、亚共析钢（00218C077合金II室温LALFAFP3、过共析钢合金III077C211室温LALCFEA3CFEP34、共晶白口铸铁合金IV（C43）室温LLDDL5、亚共晶白口铸铁合金V（211C43）室温LALFECIALDCIFEPDL36、过共晶白口铸铁合金VI（43C669）室温LIFEL3CIFELD3CIFELD3四、铁碳合金的成分，组织与性能的关系。含碳量越高，钢的强度和硬度越高，而塑性和韧性越低。五、FEFE3C相图的应用。1、作为选用钢材料的依据如制造要求塑性、韧性好，而强度不太高的构件，则应选用含碳量较低的钢；要求强度、塑性和韧性等综合性较好的构件，则选用含碳量适中的钢，32各种工具要求硬度高及耐性好，则应选用含碳量较高的钢。2、制定铸、锻和热处理等热加工工艺的依据。F小结G作业P51613第二十四教案A课题复习B课型复习课C教学目的与要求1、复习1、2、4章已学内容2、要求熟悉已做过的习题D教学重点与难点同CE教学过程第一章1、掌握金属材料的性能，力学性能概念及包含的内容。2、掌握载荷的分类，变形的种类，应力概念及单位、符号。3、掌握强度的概念、强度的分类及单位、符号。4、材料屈服的条件。5、抗拉强度概念、符号、零件承受的应力，超过抗拉强度产生的现象。6、掌握塑性、硬度、冲击韧性、疲劳强度的概念，掌握硬度的三种表示方法及洛氏硬度的三种标尺及应用。337、掌握工艺性能概念及其包括的四个方面。第二章一、概念晶体、同素异构转变。二、知识点1、晶体的性能；2、金属晶格的三种类型；3、结晶的两个过程；4、晶粒大小对金属力学性能的影响；5、细化晶粒的方法；6、纯铁的同素异构转变式。第四章一、概念1、合金2、共晶转变3、共析转变4、铁素体5、奥氏体6、渗碳体7、珠光体8、莱氏体9、钢10、白口铸铁二、知识点1、黄铜、硬铝；2、固溶体、金属化合物、混合物；3、金属化合物的性能；4、铁碳合金基本组织、符号、铁碳合金相图及组织转变过程，共晶转变、共析转变式。34第二十五教案04级金属材料与热处理练习题姓名一、填空1、金属材料的性能包括和两方面。2、力学性能包括、及等。3、根据载荷作用性质的不同，可以分为、及等三种。4、单位面积上的内力称为。其单位为，用符号表示。5、金属在静载荷作用下，称为强度。强度的大小通常用来表示。6、根据载荷作用方式不同，强度可分为强度、强度、强度、强度和强度等五种。7、材料称为抗拉强度。用符号表示。8、能力称为塑性。常用和断面收缩率表示。9、能力称为硬度。硬度测试的方法很多，最常用的有硬度、硬度及硬度试验法三种，其符号分别用、及表示。10、能力称为冲击韧性。冲击韧度越小，表示材料的越。11、工艺性能是的适应能力，包括、和等。12、凡称为晶体。其性能呈。13、金属晶格的常见类型有晶格、晶格、晶格。FE的晶格是。14、结晶过程就是晶核的与的过程。3515、常用细化晶粒方法有、及。16、普通黄铜是由和两种金属元素组成的合金。二、名词解释1、合金2、组元3、170HBS10/1000/104、共晶转变5、奥氏体6、铁素体7、相8、同素异构转变三、选择1、大小、方向或大小和方向随时间发生周期性变化的载荷叫（）。A、冲击载荷B、静载荷C、交变载荷2、零件在工作中所承受的应力，不允许超过抗拉强度，否则会产生（）A、弹性变形B、断裂C、塑性变形D、屈服3、机械零件失效中大约有80以上属于（），这种破坏前没有明显的变形是突然性。A、疲劳破坏B、剪切破坏C、弯曲破坏4、一般地说，在室温下，细晶粒金属具有（）的强度和韧性。A、较高B、较低5、下列铁碳合金基本组织中与纯铁的性能相似的是（）。A、FE3C；B、F；C、LD；D、P6、碳溶解在FE中形成的间隙固溶体称为（）。A、FE3C；B、P；C、A；D、LD7、钢铁材料均以铁和（）两种元素为主要元素的合金。A、硅B、锰C、金D、碳8、下例物质属于晶体的是（）。36A、普通玻璃B、松香C、树脂D、钢9、下列材料中在拉伸试验时，不产生屈服现象的是（）。A、纯铜B、低碳钢C、铸铁10、各种工具要求硬度及耐磨性好，则应选用含碳量（）的钢。A、较低B、较高四、判断正误1、使用性能是指金属材料在使用条件下所表现出来的性能。（）2、变形一般分为弹性变形和塑性变形。（）3、塑性好的金属材料可以发生大量塑性变形而不破坏，不能通过塑性变形加工成复杂形状的零件。（）4、在F、D一定时，布氏硬度值仅与压痕直径的大小有关，直径愈小，硬度值愈大。（）5、金属材料愈硬愈好切削加工。（）6、金属结晶时，形核率愈高、长大速度愈大，则结晶后的晶粒愈细大。（）7、金属化合物性能特点是熔点高、硬度小、脆性大。（）8、在合金相图中，横坐标为温度，纵坐标为质量分数。（）9、金属在结晶时实际结晶温度大于理论结晶温度。（）10、氯化钠NACL晶体是一种合金。（）五、简答1、书P16页第1、2、4、6、7、9、11、17题2、书P25页第1、4、6、7、8、11、12、13题。3、书P51页第5、6题。37第二十六教案讲评期中试卷04级金属材料与热处理期中考试班级姓名得分六、填空题（25分，每格05分）1、金属材料的性能包括和两方面。2、力学性能包括、及等。3、根据载荷作用性质的不同，可以分为、及等三种。4、单位面积上的内力称为。其单位为，用符号表示。5、金属在静载荷作用下，抵抗或的能力称为强度。强度的大小通常用来表示。6、根据载荷作用方式不同，强度可分为强度、强度、强度、抗剪强度和抗扭强度等五种。7、材料在拉断前所能承受的最大应力称为。用符号表示。8、断裂前金属材料产生永久变形的能力称为。常用和断面收缩率表示。9、材料抵抗局部变形特别是塑性变形、压痕或划痕的能力称为。其测试的方法很多，38最常用的有硬度、硬度及硬度试验法三种，其符号分别用、及表示。10、金属材料抵抗冲击载荷作用而不破坏的能力称为。冲击韧度越小，表示材料的越。11、工艺性能是金属材料对不同加工工艺方法的适应能力，包括、和等。12、凡原子呈有序、有规则排列的物质称为。其性能呈。13、金属晶格的常见类型有晶格、晶格、晶格。FE的晶格是。14、结晶过程就是晶核的与的过程。15、常用细化晶粒方法有、及。16、普通黄铜是由和两种金属元素组成的合金。七、名词解释（25分，每题5分）1、合金2、同素异构转变3、530HBW5/7504、共晶转变5、奥氏体八、选择题（10分，每题1分）1、大小、方向或大小和方向随时间发生周期性变化的载荷叫（）。A、冲击载荷B、交变载荷C、静载荷2、零件在工作中所承受的应力，不允许超过抗拉强度，否则会产生（）A、弹性变形B、塑性变形C、断裂D、屈服3、机械零件失效中大约有80以上属于（），这种破坏前没有明显的变形是突然性。A、疲劳破坏B、剪切破坏C、弯曲破坏4、一般地说，在室温下，细晶粒金属具有（）的强度和韧性。A、较高B、较低5、下列铁碳合金基本组织中与纯铁的性能相似的是（）。A、FE3CB、PC、LDD、F396、碳溶解在FE中形成的间隙固溶体称为（）。A、FE3CB、AC、PD、LD7、钢铁材料均以铁和（）两种元素为主要元素的合金。A、硅B、锰C、金D、碳8、下例物质属于晶体的是（）。A、普通玻璃B、松香C、钢D、树脂9、下列材料中在拉伸试验时，不产生屈服现象的是（）。A、铸铁B、低碳钢C、纯铜10、各种工具要求硬度及耐磨性好，则应选用含碳量（）的钢。A、较高B、较低九、判断题（10分）1、使用性能是指金属材料在使用条件下所表现出来的性能。（）2、变形一般分为弹性变形和塑性变形。（）3、塑性好的金属材料可以发生大量塑性变形而不破坏，易于通过塑性变形加工成复杂形状的零件。（）4、在F、D一定时，布氏硬度值仅与压痕直径的大小有关，直径愈小，硬度值愈小。（）5、金属材料愈软愈好切削加工。（）6、金属结晶时，形核率愈高、长大速度愈小，则结晶后的晶粒愈细小。（）7、金属化合物性能特点是熔点高、硬度高、脆性大。（）8、在合金相图中，纵坐标为温度，横坐标为质量分数。（）9、金属在结晶时实际结晶温度低于理论结晶温度。（）10、氯化钠NACL晶体是一种合金。（）十、简答题（15分，每题5分）1、常用的洛氏硬度标尺有哪三种各适用于测定哪些材料的硬度2、说出纯铁同素异构转变的温度及不同温度内的晶体结构。3、说出铁素体的概念、符号、晶格类型及性能特点。40六、分析题（15分）下图是一纯金属的冷却结晶曲线，TO是理论结晶温度（理论熔点），T1是实际结晶温度。请问1、实际结晶温度比理论结晶温度低的现象叫什么现象（3分）；2、为什么纯金属在冷却结晶时曲线上会有（AB）水平段（7分）；3、请在右边的坐标中，画出该纯金属从固态加热时熔化的曲线。（5分）第二十七、二十八教案A课题碳素钢B课型新课C教学目的与要求1、掌握碳素钢的概念；TABT1OTTOTT412、掌握SI、MN、S、P对钢的性能影响；3、掌握碳素钢的分类方法；4、掌握碳素钢结构钢的牌号及用途。D教学重点与难点1、碳素钢的分类是教学重点；2、碳素钢的常存元素对钢的性能影响是教学难点。E教学过程第五章碳素钢碳素钢的概念含碳量大于00218小于211，且不含有特意加入合金元素的铁碳合金，称为碳素钢或碳钢。第一节常存元素对钢的性能的影响一、硅1、来源炼钢后期作脱氧剂带入；2、对钢的性能影响提高钢的强度、硬度；3、是钢中的有益元素。二、锰1、来源炼钢脱氧剂。2、对钢的性能影响提高钢的强度与硬度。3、是钢中的有益元素。三、硫1、来源生铁带入；2、对钢的性能影响对钢造成热脆性；3、是钢中的有害元素。四、磷1、来源生铁带入；2、对钢的性能影响，对钢造成冷脆性；3、是钢中的有害元素。第二节碳素钢的分类一、按钢的含碳量分类1、低碳钢C0252、中碳钢025C06423、高碳钢C06二、按钢的质量分类1、普通钢S005，P00452、优质钢S0035，P00353、高级优质钢S0025，P0025三、按钢的用途分类1、结构钢主要用于制造各种机械零件和工程构件。C072、工具钢主要用于制造各种刀具、模具和量具。其含碳量大于070四、按冶炼时脱氧程度的不同分类1、沸腾钢2、镇静钢3、半镇静钢第三节碳素钢的牌号及用途一、碳素钢结构钢1、牌号Q屈服点数值，质量等级符号和脱氧方法符号；2、性能一般；3、应用厂房、桥梁、船舶、铆钉、螺钉、螺母等。4、例如Q235AF表示屈服点为235MPA的A级沸腾钢。F小结G布置作业P5915第二十九教案A课题碳素钢B课型新课C教学目的与要求1、掌握优质碳素结构钢的牌号、分类、性能及用途；2、掌握碳素工具钢、铸造钢的牌号、分类、性能及用途。D教学重点与难点优质碳素结构钢、碳素工具钢、铸钢的牌号及用途是教学重点，亦是教学难点。E教学过程第四节碳素钢的牌号及用途一、优质碳素结构钢1、牌号用两位数字表示钢中平均含碳量的十分之几。2、分类1）、0825钢，属于低碳钢性能强度、硬度较低、塑性、韧性及焊接性良好；43用途冲压件、焊接结构件及渗碳件如深冲器件、压力容器等。2）、3055钢属于中碳钢性能较高的强度和硬度，是塑性和韧性随含碳量的增加而逐步降低。用途制作受力较大的机械零件。如连杆、曲轴、齿轮等3）、60钢以上属于高碳钢。性能有较高的强度、硬度和弹性；用途制造较高强度、耐磨性和弹性的零件如气门弹簧、弹簧垫圈等三、碳素工具钢1）牌号T数字（平均含碳量的千分数）如T12A表示平均含碳量为12的高效优质碳素工具钢。2）T7T8钻头、模具等T9T10丝锥、板牙等T11T13锉刀、削刀等四、铸造碳钢1）牌号ZG数字数字第一组数字屈服点第二组数字抗拉强度值如ZG270500，2）应用制造形状复杂力学性能要求较高的机械零件。F小结G布置作业P6069第三十教案A课题钢的热处理B课型新课C教学目的与要求1、掌握热处理概念、分类、热处理工艺曲线；钢加热及保温得目的。2、了解钢在加热时的转变。3、了解A晶粒的长大。D教学重点与难点同CE教学过程第六章钢的热处理概论1、热处理热处理是将固态金属或合金采用适当的方式进行加热、保温和冷却以获得所需要的组织结构与性能的工艺。442、热处理的目的、提高零件的使用性能；、充分发挥钢材的潜力；、延长零件的使用寿面；、改善工件的工艺性能，提高加工质量，减小刀具的磨损。3、钢的热处理方法退火、正火、淬火、回火及表面热处理等五种。4、热处理使钢性能发生变化的原因由于铁有同素异转变，从而使钢在加热和冷却过程中，发生了组织与结构变化。第一节钢在加热时的转变在热处理工艺中，钢加热的目的是为了获得奥氏体。一、钢的奥氏体化1、奥氏体晶核的形成及长大；2、残余渗碳件的溶解；3、奥氏体的均匀化；在热处理工艺中，钢保温的目的是、为了使工件热透；、使组织转变完全；、使奥氏体成分均匀。二、奥氏体晶粒的长大加热温度越高，保温时间越长，奥氏体晶粒越大F小结G布置作业P8213第三十一、三十二教案A课题钢在冷却时的转变B课型新课C教学目的与要求1、掌握过冷奥氏体的等温转变图建立；2、掌握过冷奥氏体等温转变产物的组织和性能。D教学重点与难点同2E教学过程第二节钢在冷却时的转变一、过冷奥氏体的等温转变1、等温转变图的建立2、过冷奥氏体等温转变产物的组织和性能451）珠光体转变温度A15500C珠光体HRCA16500C珠光体P256500C6000C索氏体S25356000C5500C屈氏体T35402）贝氏体型转变5500CMS贝氏体B40455500C3500C上贝氏体B上3500CMS下贝氏体B下45553、马氏体转变碳在FE中的过饱和固溶体，称为马氏体，用符号M表示，体心正方晶格。马氏体转变的特点1）转变温度MSMF2）转变速度极快；3）转变体积发生膨胀；4）转变不彻底。性能特点针状马氏体硬度高、脆性大；板条马氏体强度、韧性较好马氏体的硬度主要取决于含碳量。三、过冷奥氏体等温度转变图的应用。1、在等温转变图上估计连续冷却转变产物2、确定马氏体临界冷却速度F小结G布置作业P8216第三十三教案A课题钢的退火与正火B课型新课C教学目的与要求1、掌握退火、正火的概念、目的；2、掌握退火的分类及应用D、教学重点与难点同上E、教学过程第三节钢的退火与正火一、退火1、概念将钢加热到适当温度，保持一定时间，然后缓慢冷却（一般随炉冷却）的热处理工艺46称为退火。2、退火的主要目的是1）降低钢的硬度，提高塑性，以利于切削加工及冷变形加工；2）细化晶粒，均匀钢的组织及成分，改善钢的性能或为以后的热处理作组织上的准备；3）消除钢中的残余内应力，以防止变形帮开裂。3、退火的方法1）完全退火完全退火是将钢加热到完全奥氏体（AC3以上30500C），随之缓慢冷却，以获得接近平衡状态组织的工艺方法。应用中碳钢及低、中碳合金结构钢的锻件、铸件、热轧型材等。2）球化退火球化退火是将钢加热到AC1以上20300C，保温一定得时间，以不大于500C/H得冷却速度随炉冷却，使钢终碳化物呈球状得工艺方法。应用适用于共析钢及过共析钢。如碳素工具钢，合金工具钢、轴承钢等。3）去应力退火去应力退火是将钢加热到略低于A1得温度，保温一定时间后缓慢冷却得工艺方法。应用消除塑性变形、焊接、切削加工、铸造等形成的残余内应力。二、正火1、概念将钢加热到AC3或ACCM以上30500C，保温适当的时间，在空气中冷却的工艺方法。正火退火的目的基本相同，正火主要用于如下场合1、善低碳钢和低碳合金钢的切削加工性；2、正火可细化晶粒；3、消除过共析钢中的网状渗碳体，改善钢的力学性能，并为球化退火作组织准备；4代替中碳钢和低碳合金结构钢的退火。F小结G布置作业713第三十四教案A课题钢的淬火B课型新课C教学目的与要求1、掌握钢的淬火的定义，加热温度，淬火冷却方便，淬火方法；2、了解钢的淬透性和淬硬性、淬火缺陷。D、教学重点与难点同1E、教学过程第四节钢的淬火47概念将钢加热到AC3或AC1以上某一温度，保温一定时间，然后以适当速度冷却，获得马氏体或下马贝氏组织的热处理工艺称为淬火；目的主要获得马氏体，提高钢的强度和硬度。一、淬火加热温度亚共析钢的淬火加热AC3以上30500C过共析钢的淬火加热AC1以上30500C二、淬火冷却介质油、水、盐水、碱水等。三、淬火方法1、单液淬火法碳钢一般用水作冷却介质；合金钢用油作冷却介质。2、双介质淬火如，先水后油；先水后空气。3、马氏体分液淬火；4、贝氏体等温淬火。E、钢的淬氏性和淬硬性F、淬火缺陷1、氧化与脱碳2、过热和过烧3、变形与开裂4、硬度不定F小结G布置作业131948第三十五教案A课题钢的回火B课型新课C教学目的与要求1、掌握回火的概念、目的；2、掌握淬火钢回火时组织与性能的变化；3、重点掌握回火的分类及应用，调质；4、了解钢的表面热处理。D教学重点与难点钢的回火分类及应用是教学重点与难点。E教学过程第四节钢的回火1、回火的概念将钢淬火后，再加热到AC1点以下的某一温度，保温一定时间，然后冷却到室温的热处理工艺称为回火。2、回火目的1）消除内应力；2）获得所需要的力学性能；3）稳定组织和尺寸。一、淬火钢在回火时组织与性能的变化1、马氏体分解；2、残余奥氏体分解3、渗碳体的形成4、渗碳体的聚集长大。其基本的趋势是随着回火温度的升高，钢的强度、硬度下降，而塑性、韧性提高。二、回火的分类及应用。1）低温回火T11500C2500C组织回火马氏体；性能具有高硬度，高耐磨性和一定的韧性；应用刀具、量具、冷冲压模具等5、中温回火T13500C5000C组织回火托氏体；应用刀具、量具、冷冲压模具等性能具有高的弹性极限、屈服点；应用弹性零件。6、高温回火T1500C6500C组织回火索氏体；性能综合力学性能；应用受力结构体。49调质生产中常把淬火及高温回火的复合热处理工艺称为调质。F小结G布置作业P822029第三十六教案A课题钢的表面热处理B课型新课C教学目的与要求1、掌握钢的表面热处理概念、两种方法；2、掌握钢的渗碳的原理及热处理方法；3、掌握零件的热处理分析；D、教学重点与难点零件的热处理分析E、教学过程第五节钢的表面热处理概述在机械设备中，有许多零件（如齿轮、活塞销、曲轴等）是在冲击载荷及表面摩擦条件下工作的。这类零件表面必须具有高硬度和耐磨性，而心部要有足够的塑性和韧性。这类零件要进行表面热处理常用的表面热处理方法有表面淬火及化学热处理。一、表面淬火对工件表面进行淬火的工艺称为表面淬火。1、火焰加热表面淬火2、感应加热表面淬火二、化学热处理1、分解2、吸收3、扩散钢的渗碳渗碳件必须用低碳钢或低碳合金钢制造。渗碳件进行热处理，常用淬火后低温回火。第八节零件的热处理分析一、热处理的技术条件一般零件均以硬度作为热处理技术条件。二、热处理的工序位置1、预备热处理预备热处理包括退火、正火、调质等。2、最终热处理最终热处理包括淬火、回火及表面热处理等。三、典型零件的热处理分析1、车床主2、齿轮50F小结G布置作业P8330第三十七、三十八教案A课题合金钢B课型新课C教学目的与要求1、掌握合金钢的概念、合金元素在钢中的主要作用；2、掌握合金钢的分类和牌号。D、教学重点与难点E、教学过程第七章合金钢合金钢定义合金钢就是在碳钢的基础上，改善钢的性能，在冶炼时有目的地加入一种或数种合金元素的钢。第一节合金元素在钢中的主要作用一、强化铁素体二、形成合金碳化物三、细化晶粒四、提高钢的淬透性五