工程材料与热处理教案

1、盐城纺织职业技术学院教案授课内容Chi工程材料与机械制造过程授课形式讲授授课班级模具1011授课时间2011年09月05日第1周7、8节上课地点公3201年月日第周第节教学目的1了解材料及其成形工艺的历史发展、工程材料的分类及趋势2了解机械制造工艺的分类及技术发展趋势、工程材料的生产过程教学目标能力目标知识目标素质目标1.能正确了解材料及其成形工艺的历史发展过程、工程材料的分类2能正确了解机械制造工艺的分类及流程、工程材料的生产过程1.掌握材料及其成形工艺的历史发展、工程材料的分类及趋势2掌握机械制造工艺的分类及技术发展趋势、工程材料的生产过程1培养学生严谨的工作态度、理论联系实际品质2培养学

2、生对机械成品制造流程的兴趣3培养学生对选材及加工流程的兴趣。任务案例现代机器；司母戊鼎；越王勾践青铜剑；宝钢高炉重点难点及解决方法重点：对“成形工艺概念的理解，机械制造系统”的理解难点：对“成形工艺概念的理解，机械制造系统”的理解解决方法：引导学生根据制造的要求，从形状、功能性入手，分析其成型的工艺流程及其机械制造系统的过程，工艺条件的要求；老师进行点评、归纳和总结。参考资料工程材料及机械制造基础相瑜才孙维连主编，北京，机械工业出版社金属工艺学王孝达田柏龄主编，北京，高等教育出版社教具多媒体+教棒作业布置补充教学后记教学方案设计序号步骤教学内容教师活动学生活动时间分配备注回顾与告知回顾：机械制

3、图内容告知：本节课主要内容及需达到的教学目的(1)回顾提问、讨论绘图、图样的表达方法学生讨论发言5分钟1-1材料及其成形工艺的历史发展15分钟1-2工程材料的分类及发展趋势一、材料的定义二、我国材料的发展进程30分钟一、材料科学技木现代文知识要点明的支柱之一四、补充材料价格1.3机械制造工艺的分类及技术发展趋势补充工程材料的生产过程概述一、钢铁材料的生产过程：工业纯铁，生铁，钢。二、有机高分子的生产过程20分钟10分钟归纳与总结1材料、材料的发展史；材料科学技术；机械制造的工艺及其生产过程2学习要求和方法学习方法(1)善于比较各种零件的加工制造过程及工艺流程密切联系生产实际，认真参加实习和实训

4、注意与基础学科及相关学科知识间的联系。10分钟布置作业空白处不够填写可增加页）主要授课内容或板书设计主要教学方法：讲授导入通过介绍材料在人类发展中的重要作用，并引出当前的材料及成形工艺的发展情况、材料的主要应用领域，激发学生的学习这门课程的兴趣。并介绍学习工程材料与材料成形工艺的目的，学习方法等。新授第一章工程材料与机械制造过程介绍课程：工程材料与材料成形工艺是机械制造、机械设计、机械电子等机械类和近机类各专业的技术基础课。其目的是使学生获得有关工程结构和机械零件常用的金属材料和非金属材料的基础理论知识，并使其初步具备根据零件工作条件和失效方式合理选择与使用材料，正确制定零件的冷、热加工工艺路

5、线的能力。1-1材料及其成形工艺的历史发展1-2工程材料的分类及发展趋势一、材料的定义材料是人类用来制作各种产品的物质，是先于人类存在的，为人类生活和生产的物质基础。二、我国材料的发展进程：石器陶器青铜器铁器钢非金属合成材料复合材料（4000年历史）公元前6世纪三、材料科学技术现代文明的支柱之一支撑人类文明大厦的四大支柱技术1、材料科学与技术2、生物科学与技术（细菌、细胞）3、能源科学与技术（石油、煤矿）4、信息科学与技术材料贯穿机械工程的始终。四、解决能源危机的办法1、向地壳的深部要资源2、向海洋要资源3、节约金属材料寻找它的代用品五、工程材料的分类按来源分1、天然材料2、人工材料橡胶按用途

6、分1、功能材料（以机械力学性能作为性能指标的材料）2、结构材料（在声、光、电、磁、热及化学性能上有特殊效应的材料）按化学性质分1、金属材料2、陶瓷材料（无机材料）3、高分子材料（有机材料）1.3机械制造工艺的分类及技术发展趋势机械制造的工艺：将各种原材料，半成品加工成为产品的方法和过程。机械生产过程：（1）直接改变工件的形状，尺寸，性能及决定零件相互位置关系的加工过程。（毛坯制造，机械加工，热处理，表面保护等）（2）按功能分搬运，贮存，检验，包装等辅助生产过程，它们创造附加价值。机械制造工艺分类代码名称0铸造压力加工焊接切削加工特种加工热处理覆盖层装配与包装其他补充工程材料的生产过程概述一、钢

7、铁材料的生产过程：工业纯铁，生铁，钢。现代钢铁企业的生产流程：高炉炼铁铁水预处理f氧气转炉炼钢炉外精炼钢连铸钢坯热装热送连轧生铁的生产过程炼钢钢的浇铸钢的压力加工二、有机高分子的生产过程基本原料生产（基础，基本有机原料生产）2有机高分子材料的生产过程塑料，合成纤维，合成橡胶三大有机高分子材料都是基本有机原料进一步合成加工制造出来的。小结并布置作业（1）材料科学的重要地位与作用是什么？工程材料的分类如何？（本课程的任务与内容是什么？盐城纺织职业技术学院教案授课内容Ch2工程材料的性能2-1材料的力学性能2-2材料的物理性能2-3材料的化学性能2-4材料的工艺性能授课形式讲授授课班级模具1011授

8、课时间2011年09月07日第1周上课地点公2203年月日第周第节教学目的1掌握金属材料的力学性能2掌握材料的物理性能、化学性能、工艺性能、经济性教学目标能力目标知识目标素质目标能应用金属材料的应力应变图，力学性能要点解释常见日常金属发生的现象（现象略）能正确应用金属材料的物理性能、化学性能、工艺性能分析问题能正确掌握金属材料的力学性能要点能正确掌握材料的物理性能、化学性能、工艺性能、经济性1培养学生严谨的工作态度、理论联系实际品质2培养学生对力学性能指标的认知能力3培养学生对机械性能的认知能力任务案例泰坦尼克号失事；飞机爆炸；齿轮失效；易拉罐变形现象等重点难点及解决方法重点：力学性能指标及其

9、表示，公式，低碳钢的拉伸实验的曲线分析掌握材料的化学性能、材料的工艺性能、材料的经济性难点：力学性能指标及其表示，公式，低碳钢的拉伸实验的曲线分析解决方法：引导学生根据零件失效的要求，从失效入手，分析其原因并引出讲解的内容；老师进行点评、归纳和总结。参考资料工程材料及机械制造基础相瑜才孙维连主编，北京，机械工业出版社金属工艺学王孝达田柏龄主编，北京，高等教育出版社教具多媒体作业布置P182-1-2-3+补充教学后记教学方案设计序号步骤教学内容教师活动学生活动时间分配备注回顾与告知回顾：绪论告知：材料的日常应用，并引出材料的性能指标的重要作用；本节课主要内容及需达到的教学目的（1）回顾提问、讨论

10、金属材料的失效原因学生讨论发言5分钟2-1材料的力学性能一、基本概念及机械性能1两种基本变形1）弹性变形；2）塑性变形：2变形的三个阶段及四个强度指标10分钟30分钟知识要点!?0iLL*LbALksjCghr（亦pdntd弹性变一塑性变形断裂P；e；s；b；E=-p3常见的集中失效形式4硬度5冲击韧度;6疲劳极限二、力学性能与失效形式的关系2-2金属材料的物理性能10分钟15分钟15分钟归纳与总结1金属材料的三个（四个）变形阶段和四个强度指标；其他的力学性能指标2金属材料的工艺性能、物理及其化学性能2学习要求和方法（1）善于通过对金属材料的失效分析其机械性能（2）密切联系生产实际，认真参加实

11、习和实训（3）注意与基础学科及相关学科知识间的联系。5分钟布置作业主要授课内容或板书设计主要教学方法：举例介绍、比较讲授，图示法一、导入简要复习上节课，通过介绍材料的日常应用，并引出材料的性能指标的重要作用，强调学习节内容的重要性。从几个概念慢慢引出本节内容，并举例介绍学习工程材料应用时选用的重要性等。二、新授第二章工程材料的性能2-1材料的力学性能、基本概念：外力作用下材料的变形与失效力学性能一一材料在外力作用下所表现出的特性作用在机件上的外力一一载荷（静载荷，动载荷）F，_FTS(MPa)ct=FS外力内力应力两种基本变形1）弹性变形材料受外力作用时产生变形，当外力去除后恢复其原来形状，这

12、种随外力消失而消失的变形,称为弹性变形。2）塑性变形：材料在外力作用下产生永久的不可恢复的变形，称为塑性变形。变形的三个阶段弹性变形塑性变形一断裂常见的几种失效形式断裂塑性变形过量弹性变形磨损腐蚀强度和塑性强度是指材料在外力作用下抵抗永久变形和破坏的能力；塑性是指材料在外力作用下产生塑性变形而不破坏的能力。强度001)屈服强度s；2)抗拉强度b拉伸实验应力-应变图不受试样尺寸的影响，可从图上直接读出受检材料的力学性能指标。图1低碳钢的力伸长拉伸图曲线分为四阶段：.阶段I(oab)弹性变形阶段a:Pp,b:Pe(不产生永久变形的最大抗力)oa段：P直线阶段；ab段：极微量塑性变形(0.0010.

13、005%).阶段II(bed)段一一屈服变形；c:屈服点。Ps.阶段III(dB)段均匀塑性变形阶段；B:Pb材料所能承受的最大载荷.阶段IV(BK)段局部集中塑性变形，颈缩铸铁、陶瓷：只有第I阶段；中、高碳钢：没有第II阶段。屈服强度(S)指材料在外力作用下，产生屈服现象时的应力；S=Fs/S0(MPa)它表征了材料抵抗微量塑性变形的能力。当材料单位面积上所受的应力。eOUs时，材料将产生明显的塑性变形；条件屈服强度：0.2=F0.2/S0(MPa)屈服强度一是塑性材料选材和评定的依据。抗拉强度(b)抗拉强度是材料在拉断前承受最大载荷时的应力。b=Fb/S0(MPa)它表征了材料在拉伸条件下

14、所能承受的最大应力。抗拉强度一是脆性材料选材的依据。塑性材料在外力作用下，产生永久变形而不引起破坏的能力。常用6和屮作为衡量塑性的指标。5=x100%TOC o 1-5 h z伸长率，以6表示。/式中，10为标距原长，11为断裂后标距长度。A-A屮=01x100%断面收缩率，以屮表示。A式中，A0为试样原始横截面积，A1为断口处的横截面积。刚度(E)厂Q材料在外力作用下抵抗弹性变形的能力称为刚度。8在弹性阶段：FxAlE材料抵抗弹性变形的能力越大。（小结）塑性：材料在外力作用下产生永久变形而不破坏的性能。表示材料的塑性指标是：伸长率0和断面收缩率屮；对于塑性差的材料，用z0.2来代替zs；1）

15、使材料具有良好的成形性；2）受到外力变形时，有强化作用。4硬度硬度是指材料对局部塑性变形、压痕或划痕的抗力。布氏硬度适用HBV450压入载荷（N）原理1）布氏硬度（HB）：HB=压痕的表面只（mm）102D（1，d2）兀D2（111D）应用：淬火钢球用以测定硬度450,110低碳钢：zb3.6HB;高碳钢：zb3.4HB;调质合金钢：zb3.25HB优点：操作迅速、简便，可由表盘上直接读出硬度值；缺点：精度较差，硬度值波动较大。维氏硬度优点：维氏硬度可测定从很软到很硬的各种材料，可测定较薄材料和各种表面渗层，且准确度咼。缺点：测试手续较繁。5冲击韧性材料抵抗冲击载荷而不破坏的能力称为冲击韧性。

16、AK=G（H1-H2）（J）ak=AK/S（J/m2）在冲击载荷下工作的零件，很少是受大能量一次冲击而破坏的；往往是受小能量多次重复冲击而破坏的。1）摆锤式一次冲击试验;2）小能量多次冲击试验。如图所示。6.疲劳强度材料在无数次重复或交变载荷作用下不引起破坏的最大应力。受交变载荷作用的零件，在其所受应力远远低于该材料的屈服强度时，会发生突然的断裂。而且是脆性断裂。据统计，约80%的机件失效为疲劳破坏。二、力学性能与失效形式的关系力学性能失效形式强度塑性断裂刚度塑性变形硬度过量弹变韧性f磨损疲劳强度/盐城纺织职业技术学院盐城纺织职业技术学院教案授课内容实验一金属材料的拉伸实验授课形式讲授授课班级

17、模具1011授课时间2011年09月09日第1周3、4节上课地点机电系力学实验室年月日第周第节教学目的掌握材料的力学性能测定:熟练应用计算力学性能指彳方法标的公式教学目标能力目标知识目标素质目标能熟练掌握金属材料的力学性能指标的测定流程能正确应用金属材料力学性能指标的计算公式3能正确罗列、整理实验贯彻内容完成布置任务1掌握力学实验的基本操作规范掌握力学性能指标及其对测量指标操作的影响了解力学指标测量的安全操作知识1培养学生严谨的工作态度2培养学生理论联系实际，敏锐的洞察力3培养学生严格执行规程的素质4培养学生团队合作意识及应变能力任务案例重点难点及解决方法重点：力学性能指标及其表示，公式，低碳

18、钢的拉伸实验的曲线难点：低碳钢的拉伸实验的曲线分析；力学性能指标的测定解决方法：引导学生根据材料力学性能指标测定的要求，从测量方法入手，结合原理图，分析其测定的流程及其影响因素参考资料工程材料及机械制造基础相瑜才孙维连主编，北京，机械工业出版社金属工艺学王孝达主编，田柏龄副主编，高等教育出版社教具实验仪器作业布置完成实验报告教学后记教学方案设计序号步骤教学内容教师活动学生活动时间分配备注回顾与告知回顾：低碳钢的拉伸实验及其其他力学性能指标告知：金属材料的力学性能指标测量的方法；本节课主要内容及需达到的教学目的（1）回顾提问、讨论力学性能的测量方法学生讨论发言5分钟知识要点一、实验目的1研究低碳

19、钢、铸铁的应力应变曲线拉伸图。2确定低碳钢在拉伸时的机械性能（比例极限Rp、下屈服强度ReL、强度极限Rm、延伸率A、断面收缩率Z等等）。3.确定铸铁在拉伸时的力学机械性能。二、实验原理：拉伸实验是测定材料力学性能最基本的实验之一。在单向拉伸时FL（力一一变形）曲线的形式代表了不同材料的力学性能，利用：FALb=SL00可得到Z曲线关系。三、实验所用的设备、仪器和工具1、电子万能材料试验机一台2、游标卡尺，螺旋测微器各一支；3、记号笔一支；4、低碳钢试各一个四、实验步骤：1量度试件尺寸；2试验结果整理和计算（1）对拉伸曲线的修正；（2）根据拉伸图的比例，找出相应的ReL,Rm。（3）计算延伸率

20、：五、电子万能试验机的使用注意事项：学生小组代表发言，记录以小组为单位接受工作任务，每小组成员进行分工，确立各自角色15分钟20分钟15分钟20分钟归纳与总结1实验室注意观察低碳钢的拉伸变形阶段2掌握实验操作的步骤3注意记录实验数据并得出结论10分钟布置作业完成实验报告5分钟主要授课内容或板书设计实验一工程材料的拉伸实验拉伸实验一、实验目的：研究低碳钢、铸铁的应力应变曲线拉伸图。确定低碳钢在拉伸时的机械性能（比例极限R、下屈服强度ReL、强度极限Rm、延eLm伸率A、断面收缩率Z等等）。确定铸铁在拉伸时的力学机械性能。、实验原理：拉伸实验是测定材料力学性能最基本的实验之一。在单向拉伸时F&L（

21、力变形）曲线的形式代表了不同材料的力学性能，利用：_F可得到0E曲线关系。三、实验所用的设备、仪器和工具电子万能材料试验机游标卡尺，螺旋测微器记号笔低碳钢试件1、2、3、4、一.台各一支一支各一个四、实验步骤：1量度试件尺寸：1）量度直径d0。对于圆试件，要在两个互相垂直的方向上量出直径，2）确定计算长度L0。在试件中间等粗的细长部分内，量取计算长度L0（按10倍或5倍试件确定）。然后用刻线机（记号笔等）把计算长度L0分成若干等分（通常是以5mm或10mm为一等分）。以便当试件断裂不在中间时进行换算，从而求得比较正确的延伸率。但刻线时，应尽量轻微。2.试验结果整理和计算：1）对拉伸曲线的修正。

22、拉伸曲线得到后，往往在开始处形成如图3.3中所示的不规则的曲线。这是由于试验开始时，握紧器、夹具和试件之间尚未紧密相接。并非完全由于试件变形所致。因此对此曲线要进行修正，即将拉伸图直线部分往下延长，它与横座标相交，交点即为原点2）根据拉伸图的比例，找出相应的Rl，R。并求出：LmF下屈服点强度极限3）计算延伸率:在计算长度的两端及中部三处用卡尺测量，每一处都取其直径最小值，测量精度至到0.1mmoReL。FmR二S0mLLu0-A=L0100%五、电子万能试验机的使用注意事项：1、由于电气参数初始化的原因，开机、关机时要注意顺序，开机顺序为主机一计算机打印机，关机顺序为试验机一打印机一计算机。

23、2、安装试样前要注意将横梁限位调整好，以防止损坏机器。思考题：1、试述低碳钢拉伸过程的四个阶段的力学特性。盐城纺织职业技术学院盐城纺织职业技术学院教案授课内容2-3材料的化学性能2-4材料的工艺性能2-5材料的经济性授课形式讲授授课班级模具1011授课时间2011年09月14日第2周1、2节上课地点公2203年月日第周第节教学目的1.了解金属材料的化学性能指标；2熟悉并掌握金属的工艺性能指标要求；3掌握金属的经济性。教学目标能力目标知识目标素质目标1.能熟练掌握金属材料的工艺性能2能熟悉材料化学性能指标及经济性指标1.能熟练掌握金属材料的工艺性能的指标2化学性能指标1培养学生理论联系实际，敏锐

24、的洞察力2.培养学生熟悉金属材料失效的机理分析能力任务案例重点难点及解决方法重点：金属的工艺性能难点：金属的工艺性能解决方法：引导学生根据日常生活中的常见金属，从要求入手，分析其性能指标参考资料工程材料及机械制造基础相瑜才孙维连主编，北京，机械工业出版社金属工艺学王孝达主编，田柏龄副主编，高等教育出版社教具作业布置课后看书教学后记教学方案设计序号步骤教学内容教师活动学生活动时间分配备注回顾与告知回顾：材料的力学性能告知：金属材料的物理、化学及工艺性能和需达到的教学目的（1）回顾提问、讨论常见金属的其他性能学生讨论发言10分钟一、材料的物理性能比重密度熔点导电性学生小组代表发言，记录20分钟知识

25、要点导热性、磁性、热膨胀系数。二、材料的化学性能15分耐酸性、耐碱性、抗氧化性等钟三、材料的工艺性能：加工性能铸造性能；锻造性能；焊接性能；切削加工性能；粉末冶金性能；热处理性能等40分钟归纳与总结1金属材料的物理、化学、工艺性能的5分钟衡量指标及要求2能掌握何种性能指标及其含义布置作业主要授课内容或板书设计主要教学方法：讲授一、导入简要复习上节课金属材料的力学性能，并对金属材料的失效、成形以例子引入，激发学生学习的兴趣。从几个概念慢慢引出本节内容，并举例介绍学习工程材料其他性能重要性和提出相关相求等。二、新授2-2材料的物理性能1.密度单位体积物质的质量称为该物质的密度：式中，p为物质的密度

26、（kg/m3）；m为物质的质量（kg）；V为物质的体积（m3）。密度小于5X103kg/m3的金属称为轻金属，如铝、镁、钛及它们的合金。密度大于5X103kg/m3的金属称为重金属，如铁、铅、钨等。2熔点金属从固态向液态转变时的温度称为熔点。熔点高的金属称为难熔金属，如钨、钼、钒等，可以用来制造耐高温零件，如在火箭、导弹、燃气轮机和喷气飞机等方面得到广泛应用熔点低的金属称为易熔金属，如锡、铅等，可用于制造熔丝和防火安全阀零件等。导热性导热性通常用导热率来衡量。热导率的符号是A，单位是W/（mK）。导热率越大，导热性越好。金属的导热性以银为最好，铜、铝次之。导电性金属材料能够传导电流的能力称导电

27、性，通常用电导率来衡量，电导率越大，金属材料导电性越好。金属导电性以银为最好，铜、铝次之。5热膨胀性L-L21LAt1a二3aVl金属材料随着温度变化而膨胀、收缩的特性称为热膨胀性。热膨胀性用线胀系数al和ai体胀系数aV来表示。式中，al为线胀系数（1/K或1/D；L1为膨胀前长度（m）；L2为膨胀后长度（m）；t为温度变化量（K或。C）。6.磁性铁磁材料：在外磁场中能强烈地被磁化，如铁、钻等金属材料顺磁材料：在外磁场中只能微弱地被磁化，如锰、铬等抗磁材料：能抗拒或削弱外磁场对材料本身的磁化作用，如铜、锌等2-3材料的化学性能1.耐蚀性金属材料在常温下抵抗氧、水蒸气及其它化学介质腐蚀破坏作用

28、的能力称耐蚀性。金属材料在加热时抵抗氧化作用的能力称抗氧化性。加入Cr、Si等合金元素可提高钢的抗氧化性。2-4材料的工艺性能金属材料的一般加工过程如下:*件机加工-焊接型材、管材机加工-冷轧、冷拔、冷冲41铸造性能金属材料铸造成形的能力称为铸造性能，常用流动性、收缩性和偏析来衡量。2锻造性能金属锻造成形的能力为锻造性能。它主要取决于金属的塑性和变形抗力。3切削加工性能金属切削的难易程度称为切削加工性能。焊接性能金属能焊接成具有一定使用性能的焊接接头的特性称为焊接性能。热处理性能：金属经热处理可使性能顺利改善的性质称为热处理性能。盐城纺织职业技术学院盐城纺织职业技术学院教案授课内容Ch3材料的

29、结构与凝固3-1材料的结合方式；3-2金属材料的晶体结构；3-3非金属材料的结构特点授课形式讲授授课班级模具1011授课时间2011年09月16日第2周3、4节上课地点多媒体3201年月日第周第节教学目的1.了解金属的晶体结构；2熟悉金属的结晶与铸锭的组3掌握金属的实际结构与晶体织；M缺陷。教学目标能力目标知识目标素质目标1能熟练掌握金属材料的晶体结构2能正确理解金属的实际晶体结构及晶体缺陷的现象1.能熟练掌握金属材料的结合方式及晶体结构2能掌握金属的实际晶体结构及晶体缺陷的现象1培养学生理论联系实际，敏锐的洞察力及理解能力2.培养学生建立微观金属材料的感性认识能力任务案例重点难点及解决方法重

30、点：金属的实际晶体结构与晶体缺陷难点：金属的实际结构与晶体缺陷、合金的相结构解决方法：引导学生根据日常生活中的常见金属，从性能入手，从微观角度分析其组织结构对性能的影响参考资料工程材料及机械制造基础相瑜才孙维连主编，北京，机械工业出版社金属工艺学王孝达主编，田柏龄副主编，高等教育出版社教具教棒、多媒体作业布置P3-1-3-637教学后记教学方案设计序号步骤教学内容教师活动学生活动时间分配备注回顾与告知知识要点回顾：材料的结合键；金属材料的成分及宏观性能（力学性能指标）告知：金属材料的结合方式；实际金属的晶体结构；晶体缺陷；合金的相结构及需达到的教学目的（1）回顾提问、讨论常见金属的宏观和微观性

31、能学生讨论发言5分钟3-1材料的结合方式一、结合键二、晶体与非晶体3.2金属材料的晶体结构3.2.1晶体的概念3.2.2三种常见的金属晶格3.2.3金属的实际结构和晶体缺陷一、多晶体结构二、晶格缺陷1点缺陷；2.线缺陷；3.面缺陷3.2.4合金的晶体结构一、基本概念1组元；2合金；3相；4显微组织；二、合金的相结构1固溶体（1）间隙固溶体；（2）间隙固溶体2金属化合物3-3非金属材料的结构特点学生小组代表发言，记录以小组为单位接受工作任务，每小组成员进行分工，确立各自角色10分钟35分钟25分钟10分钟归纳与总结1金属的实际晶体结构特点2金属的晶体缺陷及合金相结构3非金属材料简单要求5分钟布置

32、作业主要授课内容或板书设计主要授课内容或板书设计主要教学方法：讲授一、导入简要复习上节课材料性能，并对材料的微观结构以例子引入，激发学生学习的兴趣。从几个概念慢慢引出本节内容，并举例介绍学习工程材料微观结构的重要性和提出相关相求等。简要介绍金属的晶体结构；介绍金属的实际结构与晶体缺陷；介绍金属的结晶与铸锭的组织。二、新授第三章材料的结构与凝固3-1材料的结合方式固体材料的性能主要取决于其化学成分、组织结构及加工工艺过程。所谓结构就是指物质内部原子在空间的分布及排列规律。一、结合键离子键；2.共价键；3.金属键4.分子键二、晶体与非晶体3.2金属材料的晶体结构3.2.1晶体的概念凡内部原子呈规则

33、排列的物质称为晶体，如所有固态金属都是晶体。3.2.2三种常见的金属晶格(心立方晶格、面心立方晶格和密排六方晶格这三种)1.体心立方晶格BCC(body-centeredcubicstrueture)图3-1简单立方晶体(a)、晶格(b)及晶胞(c)图3-2体心立方晶格的晶胞属于这种晶格的金属有Fe(912C,a-Fe)、Cr、Mo、W、V、B-Ti等。面心立方晶格FCC(face-centeredcubicstructure)图3-3面心立方晶格的晶胞属于这种晶格的金属有：Y-Fe、Al、Cu、Ni、Au、Ag、Pb等。密排六方晶格HCP(hexagondclose-packedstruct

34、ure)图3-4密排六方晶格的具有这种晶格的金属有：Mg、Zn、Be、Cd等。补充内容：三种典型晶格的致密度及晶面和晶向的分析4晶格的致密度表3-1三种典型金属晶格的数据晶格类型晶胞中的原子数原子半径配位数致密度体心立方2朽a480.68面心立方4近a4120.74密排六方61a2120.74图3-5晶面和晶向晶面及晶向指数晶体中各种方位上的原子面叫晶面；各种方向上的原子列叫晶向。6晶面及晶向的原子密度晶面的原子密度指其单位面积上的原子数，而晶向原子密度则指其单位长度上的原子数。在各种晶格中，不同晶面和晶向上的原子密度都是不同的。表3-2体心立方晶格中各主要晶面和晶向的原子密度*Hi*BKaM

35、itmaearfuO討+r14暑4aaUlh(ATxa-60J-T*3*1_J.U4a7.晶体的各向异性由于晶体中不同晶面和晶向上的原子密度不同，因而晶体在不同方向上的性能便有所差异。3.2.3金属的实际结构和晶体缺陷一、多晶体结构如果一块晶体内部的晶格位向完全一致时，我们称这块晶体为“单晶体”但在工业金属材料中，即使是在一块很小的金属中也包含着许多小晶体，每个小晶体内部，晶格位向是均匀一致的，而各个小晶体之间，彼此的位向都不相同。如图3-6所示。图3-6各晶粒位向示意图3-7金属中的亚晶组织在每个晶粒的内部，实际上也不是那么理想，即每个晶粒内部的晶格位向在不同区域上还有微小的差别，一般仅10

36、20左右，最多达12，这些在晶格位向上彼此有微小差别的晶内小区域叫做“亚晶”或“嵌镶块”，如图3-7所示。、晶格缺陷金属中存在的晶格缺陷按其几何形式的特点可分为如下三类：1点缺陷最常见的点缺陷是“晶格空位”和“晶格间隙”。如图3-8所示。线缺陷即晶格中的“位错线”，或简称“位错”。金属晶体中的位错线往往大量存在,相互连结呈如图3-9所示的网状分布。晶格空位间除原子图3-9在透射电镜下所观察到的铁中的位错网图3-8晶格空位和间隙原子的示意图面缺陷即晶界和亚晶界（图3-10）,这两种晶格缺陷都是因晶体中不同区域之间的晶格位向过渡所造成的。图3-10晶界（a）及亚晶界（b）3.2.4合金的晶体结构一

37、、基本概念1组元；2合金；3相；4显微组织；二、合金的相结构1.固溶体（1）间隙固溶体；（2）间歇固溶体（图见教材P24）2金属化合物（图见教材P24）3-3非金属材料的结构特点3.3.1陶瓷材料的结构特点1晶体相；2玻璃相；3气相3.3.2高分子材料的结构特点大分子链的结构大分子的聚集态结构高聚物的力学状态总结本节内容：1金属材料的结合方式2金属的实际晶体结构合金的晶体结构盐城纺织职业技术学院盐城纺织职业技术学院教案授课内容3-4材料的凝固与结晶3-5铁碳二元合金相图授课形式讲授授课班级模具1011授课时间2011年09月19日第3周7、8节课上课地点多媒体3201年月日第周第节教学目的1.

38、了解金属的结晶条件及晶粒大小的控制措施；2基本掌握铁碳合金的成分、组织与性能之间的关系教学目标能力目标知识目标素质目标1能熟练掌握金属材料的结晶条件及控制晶粒大小的方法2能正确理解二元铁碳合金相图的含义1.能熟练掌握过冷度与金属结晶的关系2掌握重结晶的过程3能掌握二元铁碳合金相图的特征点、线的含义1培养学生对液相结晶的感性认识能力，拓展知识面2.培养学生对复杂知识的梳理和概括能力3培养学生记忆的能力任务案例重点难点及解决方法重点：金属结晶的必要条件，晶粒的控制方法；铁碳合金的特征线条及特殊点的理解难点：金属结晶的条件；二元铁碳合金相图解决方法：通过平衡态和实际条件下结晶对照，给学生感性的认识以

39、达到理解的目的；二元铁碳相图通过理解加记忆完成之。参考资料工程材料及机械制造基础相瑜才孙维连主编，北京，机械工业出版社金属工艺学王孝达主编，田柏龄副主编，高等教育出版社教具教棒和多媒体作业布置课后看书教学后记教学方案设计步骤回顾与告知教学内容回顾：金属材料的微观结构特点告知：金属结晶；二元铁碳相图的含义及需达到的教学目的知识要点3.4金属材料的凝固与结晶3.4.1金属的结晶的概念及特点3.4.2结晶时晶核的形成和成长过程3.4.3非晶态的凝固特点1.过冷度的影响;2.未熔杂质的影响3.4.4金属铸锭的组织1.表面细晶粒层;2.柱状晶粒层;3.中心等轴晶粒区铸锭组织示意图3-5二元铁碳合金相图3

40、.5.1纯铁及其同素异构转变（重结晶）912V3.5.2铁碳合金中的基本组元、基本相、基本组织3.5.3FeFe3C相图分析（P31）一、特征点分析（7个）二、特征线分析GS线；GP线；ECF线；PSK线;Acm线等Lc人己+卩点彳。教师活动学生活动时间分配备注（1）回顾提问、讨论常见金属、合金的结晶过程学生讨论发言5分钟10分钟20分钟35分钟10分asFp+Fe3C钟归纳与总结1要求掌握液相结晶的概念、条件极其控制晶粒大小的方法2铁碳合金相图的意义及达到必备的分析特征点、线的能力3要求在理解和记忆相结合的方法4二元铁碳合金相图中基本组元、基本相及特征点、线的含义10分钟布置作业盐城纺织职业

41、技术学院盐城纺织职业技术学院教案授课内容3-5铁碳二元合金相图（续）授课形式讲授授课班级模具1011授课时间2011年09月21日第3周1、2节上课地点公共教学楼2203年月日第周第节教学目的1基本掌握铁碳合金的成分、组织与性能之间的关系2掌握不同成分铁碳合金的冷却过程分析教学目标能力目标知识目标素质目标1能熟练掌握不同成分的铁碳合金在不同温度的组织2能正确分析不同成分的铁碳合金的冷却过程3能正确判断出不同成分的铁碳合金在不同温度下得组织1.掌握基本组兀、基本相、基本组织2正确分析不同成分的铁碳合金在不同温度下的组织构成1培养学生对铁碳合金相图的感性认识能力,拓展知识面培养学生分析综合问题的能

42、力培养学生养成独立思考问题的习惯任务案例T12钢重点难点及解决方法重点：二元铁碳合金相图特征线；不同成分铁碳合金的冷却过程难点：不同成分铁碳合金的冷却过程分析解决方法：通过事例讲解，给学生理性的认识以达到理解的目的；通过记忆达到掌握二元铁碳合金相图参考资料工程材料及机械制造基础相瑜才孙维连主编，北京，机械工业出版社金属工艺学王孝达主编，田柏龄副主编，高等教育出版社教具多媒体、教棒作业布置P373-8-9-10教学后记教学方案设计序号步骤教学内容教师活动学生活动时间分配备注回顾与告知回顾：金属材料的微观结构特点告知：金属结晶；二元铁碳相图的含义及需达到的教学目的(1)回顾提问、讨论常见金属、合金

43、的结晶过程学生讨论发言5分钟知识要占八、3-5二元铁碳合金相图3.5.3Fe-Fe3C相图分析(P31)A1线；A3线；GS线及相区分析等3.5.4型铁碳合金结晶过程分析工业纯铁(CA+FPSKP+F0.77共析共析钢；LAoL+AApskP(F+FeC)0.770.77727。3过共析钢LacL+AaeAesA+FeCpskA+FeCpskP+FeC3II0.773II共析3II白口铸铁(2.11%6.69%C)。亚共晶白口铁(L+AecfLd+A+FeCpskLd+P+FeC共晶3II共析3II共晶白口铁(4.3%C)；LecfLd(A+FeC)pskLd(P+FeC)C共晶3共析3过共晶

44、白口铁4.3%C、LcdL+FeCecfLd+FeCpskLd+FeC3共晶3共析310分钟35分钟3.5.6含碳量与铁碳合金组织及性能的关系1.铁碳合金含碳量与组织的关系F+PTPTP+FeCTP+FeC+LdTLdTLd+FeC3II3II32铁碳合金含碳量与力学性能的关系3.5.5Fe-Fe3C相图的应用1在选材方面的应用2在铸造方面的应用3在压力加工方面的应用25分钟归纳与总结1要求掌握铁碳合金的特征线及其共析、共晶反应2铁碳合金相图的在不同成分、温度下的不同组织3二元铁碳相图理解性记忆，冷却过程分析应用理解和记忆相结合的方法10分钟布置作业P373-8-9-105分钟盐城纺织职业技术

45、学院教案授课内容实验二铁碳合金平衡组织观察授课形式讲授授课班级模具1011授课时间2011年09月23日第3周3、4节上课地点机电系金相实验年月日第周第节教学目的1观察和研究铁碳合金在平衡状态下得显微组织2分析和研究碳的质量分数，在相形成过程中的影响，研究组织组成物的本质和特征3学会使用金相显微镜教学目标能力目标知识目标素质目标能正确分析金相显微镜的基本原理、金相试样的制备原理能正确研究和了解铁碳合金（碳钢及白口铸铁）在平衡状态下的显微组织3分析成分（含碳量）对铁碳合金显微组织的影响1掌握铁碳合金的基本组织的示意图2正确分析不同成分的铁碳合金在不同温度下的组织3.加深理解成分、组织与性能之间的

46、相互关系。4共析、共晶反应1培养学生对铁碳合金相图的感性认识能力，拓展知识面2培养学生分析综合问题的能力3掌握常用显微镜的使用方法任务案例45钢、Q235、HT200等重点难点及解决方法重点：铁碳合金（碳钢及白口铸铁）在平衡状态下的显微组织及特征难点：不同成分铁碳合金（碳钢及白口铸铁）在平衡状态下的显微组织及特征解决方法：通过回顾理论知识，加强对铁碳二元相图应用理解的目的参考资料工程材料及机械制造基础相瑜才孙维连主编，北京，机械工业出版社金属工艺学王孝达田柏龄主编，北京，高等教育出版社教具实验器材作业布置完成实验报告教学后记步骤回顾与告知知识要点教学方案设计教学内容教师活动学生活时间动分配回顾

47、：二元铁碳合金相图告知：金属结晶；二元铁碳相图的含义及需达到的教学目的（1）回顾提问、讨论铁碳合金的应用学生讨5分钟论发言一、实验目的1、了解金相显微镜的基本原理、金相试样的制备原理，掌握常用显微镜的使用方法。2、研究和了解铁碳合金（碳钢及白口铸铁）在平衡状态下的显微组织。3、分析成分（含碳量）对铁碳合金显微组织的影响，从而加深理解成分、组织与性能之间的相互关系。二、概述铁碳合金的显微组织是研究和分析钢铁材料性能的基础，所谓平衡状态的显微组织是指合金在极为缓慢的冷却条件下（如退火状态，即接近平衡状态）所得到的组织。我们可根据Fe-Fe3C学生小15分组代表钟发言，30分钟三、实验方法（一）实验

48、内容及步聚35分钟1、本实验中，学生应根据铁碳合金相图分析各类成分合金的组织形成过程中，并通过对铁碳合金平衡组织的观察和分析，熟悉碳钢和铸铁在金相显微镜下的组织特征，以进一步建立成分与组盐城纺织职业技术学院织之间相互关系的概念。2、实验前学生应复习讲课中的有关部分并阅读实验指导书，为实验做好理论方面的准备3、在显微镜下对各种试样进行对比观察和分析，在观察显微组织时，可先用低的放大倍数较全面地进行观察，找出典型组织，然后再用高倍数放大，对典型组织部分区域进行详细的观察。并确定其所属类型。4、绘出所观察到的显微组织特征图。画图时应抓组织形态的特征，并在图中表示出来。5、根据显微组织近似地确定亚共析

49、钢（20钢或45钢）中的平均含碳量。（二）实验设备及材料1、金相显微镜；2、金相图谱；3、各种铁碳合金的显微样品。四实验报告要求写出实验目的；画出所观察样品的显微组织示意图，注明合金成分、状态、放大倍数及各组织组成物的名称，说明其特征及形成过程。用箭头标明相组成物和组织组成物的名称于组织图外。根据显微组织测定结果，计算亚共析钢样品之含碳量。归纳与总结1金相显微镜是精密光学仪器，操作要认真2不要触摸试样表面，如有模糊不清试样举手示意3.会分析组织组成物的本质与特征5分钟布置作业完成实验报告教案授课内容习题课：铁碳合金相图的分析与应用授课形式讲授授课班级模具1011授课时间2011年09月26日第

50、4周7、8节上课地点多媒体3201年月日第周第节教学目的教学目标能力目标知识目标素质目标1掌握二元铁碳合金相图的特征线的含义2掌握二元铁碳合金相图的各区域中的组织的构成3能正确分析不同成分的铁碳合金的冷却过程及在室温下的组织.1能正确理解特征线、相转变线的含义2能正确理解基本组元、基本相、基本组织3不同成分的铁碳合金的冷却过程分析1培养学生熟练分析问题、解决问题的综合能力2.培养学生认知不同成分的铁碳合金的冷却过程能力3培养学生理论联系实际的能力任务案例重点难点及解决方法重点：铁碳合金的特征线条及特殊点的理解、冷却过程分析难点：冷却过程分析解决方法：通过平衡态下得结晶相图，给学生理性的认识以达

51、到理解的目的参考资料工程材料及机械制造基础相瑜才孙维连主编，北京，机械工业出版社金属工艺学王孝达田柏龄主编，北京，高等教育出版社教具直尺+教棒作业布置课后看书教学后记教学方案设计序号步骤教学内容教师活动学生活动时间分配备注回顾与告知回顾：金属材料的微观结构特点告知：金属结晶；二元铁碳相图的含义及需达到的教学目的（1）回顾提问、讨论常见金属、合金的结晶过程学生讨论发言5分钟知识要点1.何谓同素异构转变（以铁为例说明之？答：参見教材P29。2碳合金系中存在的基本相、组织及它们的本质、构造、性质及其形成条件。答：参見教材P29-313.绘制Fe-Fe3C相图，准确地标注出Fe-Fe3C相图中重要点的

52、成分及温度坐标，说明图中重要线的意义，能用相组成物和组织组成物标注各相区。4能分析典型成分铁碳合金T12;45钢；08F;Q235AF等合金的结晶过程及相关的冷却曲线及其室温下的平衡组织。学生小组代表发言，记录以小组为单位接受工作任务，30分钟35分钟10分钟归纳与总结1不同成分的铁碳合金在不同温度时的组织2合金的冷却过程及室温组织的组成物10分钟布置作业教案授课内容Ch4材料的强化和热处理4-1钢铁材料的热处理授课形式讲授授课班级模具1011授课时间2011年09月28日第4周1、2节上课地点公2203年月日第周第节教学目的1掌握钢在加热时的转变过程及冷却时组织转变产物2掌握过冷奥氏体等温转

53、变C曲线，具有应用C曲线分析实际问题的初步能力。3基本掌握常见组织（珠光体类、马氏体类组织和回火组织）的形态和性能特点。教学目标能力目标知识目标素质目标1能熟练应用Fe-FeC3相图的应用分析钢加热时组织转变2能正确应用”C曲线“分析A的稳定性3能正确分析钢在冷却时组织转变1能熟练掌握”C曲线“及孕育期与稳定性关系2掌握不同过冷度对转变产物的影响3能掌握马氏体形成的条件及其特性1.培养学生对”C曲线的认知能力和应用能力2.培养学生对复杂知识的梳理分析能力3进一步培养学生对钢的室温组织的认知能力任务案例重点难点及解决方法重点：钢加热时的转变过程；冷却时的组织转变；”C曲线“难点：”C曲线“中的孕

54、育期与稳定性关系解决方法：引导学生根据”C曲线“的建立，从描点形成入手，分析讨论”C曲线“特征线、区域及孕育期和稳定性的关系，老师进行点评、归纳和总结。参考资料工程材料及机械制造基础相瑜才孙维连主编，北京，机械工业出版社金属工艺学王孝达田柏龄主编，北京，高等教育出版社教具多媒体+教棒作业布置P56I-2-3教学后记教学方案设计序号步骤教学内容教师活动学生活动时间分配备注回顾与告知回顾：铁碳二元合金相图告知：钢加热和冷却时转变；等温转变曲线及需达到的教学目的(1)回顾提问、讨论钢加热时组织转变及过程；钢冷却时转变产物学生讨论发言5分钟44.1.1、1度温1钢铁材料的热处理钢在加热时的转变热处理的

55、基本要素：三个加热时奥氏体的形成过程fr3_您厂-肚1_-学生小组代表发言，记录20分钟知识要点Ar1以小组C%(【+Fe#)Y晶核残余Fe手溶解不均匀丫均匀Y4.1.2钢在冷却时的转变一、等温转变曲线二、转变产物1珠光体转变第一种是珠光体第种是索氏第三种是托氏体2贝氏体组织1下贝氏2上贝氏体3.马氏体转变(Martensite)(1).马氏体组织过冷奥氏体在马氏体开始形成温度Ms以下转变为马氏体，这个转变持续至马氏体形成终了温度Mf。在Mf以下，过冷奥氏体停止转变过冷奥氏体在马氏体开始形成温度Ms以下转变为马氏体，这个转变持续至马氏体形成终了45分钟10分钟温度Mf。在Mf以下，过冷奥氏体停

56、止转变马氏体形成的温度已是碳原子难以扩散的温度，它是由过冷奥氏体(2)扩散型转变机制的转变产物无扩散性有共格位向关系归纳与总结1要求掌握等温转变曲线2掌握等温转变的产物及其特特点3要求在理解和记忆相结合的方法为单位接受工作任务，每小组成员进行分工，确立各自角色10分钟布置作业盐城纺织职业技术学院教案授课内容4-1金属材料的热处理（续）授课形式讲授授课班级模具1011授课时间2011年09月30日第4周3、4节上课地点多媒体3201年月日第周第节教学目的1掌握热处理工艺的种类及其目的2掌握各种普通热处理的工作原理并根据材料要求合理选择热处理方法3掌握淬透性和淬硬性的区别教学目标能力目标知识目标素

57、质目标1.能正确掌握热处理的目的2能正确掌握热处理工艺的工作原理3能正确选用合适热处理工艺的改善材料的性能1掌握普通热处理概念及工序特点2能根据各种热处理特点合理选用热处理工艺方法1.培养学生灵活运用所学知识的能力2培养学生培养学生应变能力任务案例重点难点及解决方法重点：热处理的工艺方法及其原理；如何正确选择热处理工艺难点：普通热处理工艺方法的灵活应用解决方法：通过列举实际问题，给学生感性的认识以达到理解的目的参考资料工程材料及机械制造基础相瑜才孙维连主编，北京，机械工业出版社金属工艺学王孝达田柏龄主编，北京，高等教育出版社教具多媒体+教棒作业布置P56I-2-3教学后记教学方案设计序号步骤教

58、学内容教师活动学生活动时间分配备注回顾与告知回顾：钢的热处理告知：普通热处理及表面热处理并告知教学目标(1)回顾提问、讨论钢的热处理的几个阶段及特占八、学生讨论发言5分钟知识要点4.1.3钢的普通热处理一、退火和正火的目的调整硬度以便进行切削加工。适当退火或正火后可使工件的硬度调整到HB170250且比较均匀，从而改善了切削加工性能。消除残余内应力，以防止钢件在淬火时产生变形或开裂。细化晶粒，改善组织，提高力学性能4为最终热处理(淬火+回火)作好组织上的准备。二、退火三、正火四、淬火1淬火淬火温度淬火介质3淬火方法单液淬火双液淬火分级淬火等温淬火五、钢的淬硬性与淬透性20分钟20分钟35分钟归

59、纳与总结1掌握各种热处理工艺方法的基本原理2合理选择热处理工艺方法提高材料性能10分布置作业教案授课内容4-2高聚物的改性强化4-3工程材料的表面处理授课形式讲授授课班级模具1011授课时间2011年10月09日第5周第3、4节上课地点多媒体3201年月日第周第节教学目的1.初步认识电镀、氧化、磷化和电泳的特点。2理解感应加热表面淬火和表面化学热处理的基本原理，熟悉常用的渗碳和氮化工艺。教学目标能力目标知识目标素质目标1.能正确掌握电镀、氧化、磷化和电泳等热处理方法2能正确理解感应加热表面淬火和表面化学热处理的基本原理，3能正确掌握常用的渗碳和氮化工艺1掌握表面热处理的原理2熟悉感应加热表面淬

60、火和表面化学热处理的基本原理，1.培养学生灵活运用所学知识的能力2培养学生理论联系实际的品质3.培养学生认识表面热处理和化学热处理的应用能力任务案例教学录像重点难点及解决方法重点：电镀、氧化、磷化和电泳难点：感应加热表面淬火和表面化学热处理的基本原理解决方法：通过列举实际问题，给学生感性的认识以达到理解的目的参考资料工程材料及机械制造基础相瑜才孙维连主编，北京，机械工业出版社金属工艺学王孝达；田柏龄主编，北京：高等教育出版社教具多媒体+教棒作业布置P574-10-11教学后记教学方案设计序号步骤教学内容教师活动学生活动时间分配备注回顾与告知回顾：钢的普通热处理告知：普通热处理及表面热处理并告知