金属材料热处理教案.doc

金属材料学教案2010-2011学年第一学期学院 材料科学与工程学院教研室 无机材料教研室 课程名称 金属材料学 课程类型 专 业 课 授课班级 0703、04授课教师 王 涛 金属材料学 The Metal Material 课程代码： 学 分：2总学时：40学时 讲课学时：32学时课外实验学时：8学时 课程性质：专业课适用专业：无机非金属材料先修课程：材料科学基础 大学物理 物理化学 开课学期：第七学期 一、课程性质与作用本门课程围绕金属材料组成、结构、性能和工艺之间的关系，分别介绍金属材料的生产加工方法及过程、金属材料学的基础理论、铁基金属材料、重要的有色金属材料、粉末合金。二、课程与其它有关课程的联系本课程的先修课程为材料科学基础、大学物理、物理化学等。通过本门课程的学习，使学生掌握金属材料学的基础理论及其应用，了解金属材料的生产方法，熟悉金属材料的加工工艺，掌握金属材料的主要类型和本质，了解金属材料腐蚀的危害。主要学习金属材料的生产加工方法及过程、金属材料学的基础理论、铁基金属材料、重要的有色金属材料等。三、课程内容及课时分配第一章 晶体结构 (2学时)1、原子结构与原子间的键合2、晶体学基础3.金属的晶体结构4、点缺陷 5.线缺陷-位错 6. 面缺陷：自由表面、晶界、相界、孪晶界、层错 第二章 金属与合金的塑性变形 （2学时) 1、应力-应变曲线2. 单晶体的塑性变形2、多晶体的塑性变形 3、合金的塑性变形4、塑性变形对金属组织与性能的影响第三章 回复与再结晶 (2学时)1、变形金属在加热时的变化2. 回复2、再结晶3、晶粒长大4 再结晶退火后组织与性能5、金属的热加工6、超塑性加工第四章 合金的相结构 (4学时)1、合金中的相2、固溶体及分类3、中间相及分类第五章 铁碳合金相图 (4学时)1. 铁碳合金的组元和基本相2. 铁碳合金相图分析3. 铁碳合金平衡结晶过程4.碳对铁碳合金平衡组织和性能的影响5.钢中杂质对钢的组织和性能的影响第六章 钢的热处理 (6学时)第七章 合金钢 (6学时) 1、合金结构钢2、合金工具钢3、特殊性能钢第八章 铸铁 (2学时)第九章 有色金属 (2学时)三、实验、上机、设计、作业辅导等教学环节要求1、 实验共计8学时。实验一、碳钢热处理实习内容：碳钢热处理实习要求：加深对热处理基本概念的理解，熟悉热处理的基本方法，掌握热处理过程中碳钢性能的变化并深刻理解其机理。实验二、碳钢显微结构实习内容：碳钢金相显微镜结构观察实习要求：了解金相显微镜的基本结构和基本原理，熟悉金相显微镜结构观察方法，掌握碳钢的显微结构特征。 实验三、铸铁显微结构实习内容：铸铁金相显微镜结构观察实习要求：了解金相显微镜的基本结构和基本原理，熟悉金相显微镜结构观察方法，掌握铸铁的显微结构特征。2、 布置作业4次，其中基础理论2次、碳钢及铸铁1次、铝合金合铜合金1次。3、 辅导答疑6学时。主要参考书目：金属材料学与热处理 史美堂 上海科技出版社 2000年出版金属材料及热处理 于晗孙刚 冶金工业出版社 2008年版金属学原理 余永宁 冶金工业出版社 2000年出版金属材料与热处理 罗国民 重庆大学出版社 2007年出版西 安 科 技 大 学 课 程 进 度 表20102011学年第1学期课程名称 金属材料学 专业班级 材料07级3、4 讲课教师 王涛 辅导教师：王涛总学时数 32 本学期时数 32 日期8.319.029.079.099.149.169.219.239.289.3010.710.1210.1410.1910.21课 程 内 容第一章晶体结构 第二章金属与合金的塑性变形 回复与再结晶 第三章 合金的相结构 第四章 铁碳合金相图 1. 铁碳合金的组元和基本相2. 铁碳合金相图分析3. 铁碳合金平衡结晶过程4.碳对铁碳合金平衡组织和性能的影响5.钢中杂质对钢的组织和性能的影响期中考试第五章 钢的热处理 1.热处理原理2.热处理工艺3.表面热处理第六章 合金钢 1、合金结构钢2、合金工具钢3、特殊性能钢第七章 铸铁 第八章 有色金属 考试时数222222222222222教学 方式讲授讲授讲授讲授讲授考试讲授讲授讲授讲授讲授讲授讲授讲授考试必读教材和参考书金属材料学与热处理 史美堂 上海科技出版社 2007年出版金属材料及热处理 于晗孙刚 冶金工业出版社 2008年版金属学原理 余永宁 冶金工业出版社 2000年出版金属材料与热处理 罗国民 重庆大学出版社 2007年出版注：此表一式五份。请分别送交任课教师所在系（教研室）、任课班级所在院（系）部办公室、任课班级、教务处各一份。金属材料学教案第1周 授课日期 2010-8-31 学时数 32 课程名称 金属材料学本课内容 课程介绍 绪论 安排学时1 教学时数总计1教学目的及要求：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教学具体内容：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。小结：本次课是绪论部分，主要介绍了金属材料及热处理这门课的学习内容。要掌握的内容有：了解学习本课程的目的；了解本课程的基本内容及其发展史；了解金属材料在各行业中的应用。作业 ：预习第一章金属材料学教案第1周 授课日期 2010-8-31 学时数 32 课程名称 金属材料学本课内容 第一章 金属的晶体结构安排学时1 教学时数总计2教学目的及要求：1、掌握晶体的性能特点。2、掌握晶体结构的概念。3、熟练掌握金属晶体的类型。4、掌握金属结晶的概念，纯金属冷却曲线、及过冷度。5、掌握纯金属的结晶过程。6、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。7、同素异构转变的概论，掌握铁的同素异构转变式。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。3、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。4、纯金属冷却曲线及过冷度是教学重点。教学具体内容：第一章 金属的结构与结晶1.1金属的晶体结构1、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。2、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，称为晶面。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。3、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-Fe(2) 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-Fe(3) 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。1.2 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。1、纯金属的冷却曲线及过冷度。用热分析法进行研究：实际结晶温度低于理论结晶温度这一现象称为“过冷现象”。理论结晶温度和实际结晶温度之差称这“过冷度”（T=To-T1）。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。2、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。3、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1.3 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Fe Fe Fe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。小结：本节课的主要内容是金属的晶格类型及金属的结晶过程。要求熟练掌握金属晶体的类型、掌握金属结晶的概念，纯金属冷却曲线、及过冷度的概念。掌握纯金属的结晶过程。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。作业：1、金属的晶格形式有几种，各有什么特点？常见金属分别属于哪种？ 2、影响金属结晶速率的因素有哪些？3、影响金属晶粒度大小的因素有哪些？金属材料学教案第2周 授课日期 2010-9-07 学时数 32 课程名称 金属材料学本课内容 第三章 合金 安排学时2 教学时数总计6教学目的及要求：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、掌握固溶体，金属化合物质、混合物。4、了解二元合全相图的建立。5：掌握铅锑合金合金相图的分析方法。教学重点与难点：1、掌握合金的概念是教学重点，2、掌握三种合金组织的名称及性能是教学难点。3、掌握合金相图的概念及合金相图的建立是教学重点，4、掌握三种共晶转变的概念及共晶转变的条件是教学难点。5、铅锑合金合金相图的分析是教学的重点，亦是教学难点。教学过程：第三章 合金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。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。在合金中成分、结构及性能相同的的组成部分称为相。3.1 合金的组织1、固熔体固熔体是一种组元渗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。 (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。2、金属化合物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。3、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。3.2 二元合金相图1、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。合金序号 化学成分(%) 临界点() Pb Sb 开始结晶温度 结晶终了温度1 100 0 327 3272 95 5 300 2523 89 11 252 2524 50 50 460 2525 0 100 631 631PbSb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 。（3）、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。2、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。LCD+E3.3 铅锑二元合金相图的分析。如下图中：L温度/a+bbL+b19.250100150200250300350102030405060708090SnPbC327tA2342223L+atBECDFG61.997.5(232)a31、合金ILL时间温度abaab1234aaLa2、合金II、回首页LL时间温度2(a+b)(a+b)(a+b)(a+b)11LL时间温度b(a+b)(a+b)babLLLbab(a+b)小结：本章要掌握的内容有，合金的概念，三种合金组织的名称及性能、合金相图的概念及合金相图的建立、掌握三种共晶转变的概念及共晶转变的条件。铅锑合金相图的分析是教学的重点，亦是教学难点。作业：1、根据铅锑合金相图，分析成分点分别为1、2、3、4、5的合金的冷却过程，画出冷却曲线。 2、解释固溶体、金属间化合物、机械混合物。3、影响固溶体溶解度的因素有哪些？金属材料学教案第2、3周 授课日期 2010-9-09,14 学时数 32 课程名称 金属材料学本课内容 第四章 铁碳合金 安排学时4 教学时数总计10教学目的与要求1、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。3、掌握铁碳合金相图，简化图各区域组织符号及名称。4、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。5、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。6、了解铁碳合金的成分，组织与性能的关系。7、掌握铁碳合金相图的应用。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。2、难点是共晶、共析转变成的写法及共晶、共析转变线。第四章 铁碳合金相图4.1 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0.0218%，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2.11%，在7270C时，可溶C为0.77%。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。3、渗碳体：概念：含碳量为6.69%的铁与碳的金属化合物。符号：Fe3C 复杂的斜方晶体溶碳能力：C=6.69%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。 4、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，C=0.77%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。5、莱氏体：概念：是含碳量为4.3%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：C=4.3%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。4.2 铁碳合金相图1、铁碳合金相图的组成。 2、FeFe3C相图中点、线的含义。（1）点的含义：A点：纯铁的熔点，1538D点：渗碳体的熔点，1227C点：共晶点，1148 E点：C在-Fe中最大溶解度，C=2.11G点：纯铁的同素异构转变点，912 Fe FeS点：共析点， (2)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1148。PSK线：共析线，727 ，A1线3、铁碳合金的分类（1） 钢：0.0218%C2.11%的铁碳合金亚共析钢：0.0718%C0.77%共析钢：C=0.77%过共析钢：0.77%C2.11%（2） 白口铸铁：2.11%C6.69%亚共晶白口铸铁：2.11%C4.3%共晶白口铸铁：C=4.3%过晶白口铸铁：4.3%C6.69%4.3、典型铁碳合金的结晶过程1、共析钢：（C=0.77%）3、过共析钢：4.4、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。4.5、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，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。4.6、碳 素 钢含碳量大于0.0218%小于2.11%，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。1、常存元素对钢的性能的影响(1)、硅来源：炼钢后期作脱氧剂带入；对钢的性能影响：提高钢的强度、硬度；是钢中的有益元素。(2)、锰来源：炼钢脱氧剂。对钢的性能影响：提高钢的强度与硬度。是钢中的有益元素。(3)、硫来源：生铁带入；对钢的性能影响：对钢造成热脆性；是钢中的有害元素。(4)、磷来源：生铁带入；对钢的性能影响，对钢造成冷脆性；是钢中的有害元素。2、碳素钢的分类(1)、按钢的含碳量分类：低碳钢：C0.25%中碳钢：0.25%C0.6%高碳钢：C0.6%(2)、按钢的质量分类：普通钢：S0.05%，P0.045%优质钢：S0.035%，P0.035%高级优质钢：S0.025%，P0.025%(3)、按钢的用途分类：结构钢：主要用于制造各种机械零件和工程构件。C0.7%工具钢：主要用于制造各种刀具、模具和量具。其含碳量大于0.70%(4)、按冶炼时脱氧程度的不同分类：沸腾钢、镇静钢、半镇静钢3、碳素钢的牌号及用途(1)、碳素钢结构钢：牌号：Q屈服点数值，质量等级符号和脱氧方法符号；性能：一般；应用：厂房、桥梁、船舶、铆钉、螺钉、螺母等。例如：Q235-A?F：表示屈服点为235Mpa的A级沸腾钢。(2)、优质碳素结构钢：牌号：用两位数字表示钢中平均含碳量的十分之几。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；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(3)、碳素工具钢： 牌号：T+数字（平均含碳量的千分数） 如：T12A：表示平均含碳量为1.2%的高效优质碳素工具钢。T7T8：钻头、模具等T9T10：丝锥、板牙等T11T13：锉刀、削刀等(4)、铸造碳钢：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，应用：制造形状复杂力学性能要求较高的机械零件。小结：本章介绍了铁碳合金基本相及组织，重点介绍了铁碳合金及其分析方法。要求掌握铁碳合金的相及组织。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。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。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。了解铁碳合金的成分，组织与性能的关系。掌握铁碳合金相图的应用。作业：1、画出铁碳合金相图，标出主要的点、线及合金相。 2、写出主要的反应式。 3、分析亚共析钢、共析钢、过共析钢、亚共晶白口铸铁、共晶白口铸铁和过共晶白口铸铁的结晶过程。金属材料学教案第3周 授课日期 2010-9-16 学时数 32 课程名称 金属材料学本课内容 期中复习 安排学时2 教学时数总计12教学目的与要求：1、复习1、2、3、4章已学内容2、要求熟悉已做过的习题教学重点与难点：同上教学过程：第一章一、 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。第三、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。金属材料与热处理练习题一、 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。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。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、P 6、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（）。A、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。金属材料与热处理期中考试班级 姓名 得分 一、 填空题：（25分，每格0.5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，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。二、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、 奥氏体三、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、Fe3C B、P C、 Ld D、 F 6、碳溶解在Fe中形成的间隙固溶体称为（）。A、Fe3C B、A C、 P 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（）。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、较低四、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。（ ）五、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。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）金属材料学教案第4周 授课日期 2010-9-21 学时数 32 课程名称 金属材料学本课内容 第五章 钢的热处理 安排学时2 教学时数总计14教学目的与要求：1、掌握热处理概念、分类、热处理工艺曲线；钢加热及保温的目的。2、了解钢在加热时的转变。3、了解A晶粒的长大。4、掌握过冷奥氏体的等温转变图建立；5、掌握过冷奥氏体等温转变产物的组织和性能。教学重点与难点：同上第五章 钢的热处理5.1 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。2、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。5.2 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。1、钢的奥氏体化经历以下几个阶段。、奥氏体晶核的形成及长大；、残余渗碳件的溶解；、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。2、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5.3 钢在冷却时的转变1、过冷奥氏体的等温转变1）珠光体转变：温度：A15500C珠光体 HRCA16500C珠光体P 256500C6000C索氏体S 25356000C5500C屈氏体T 35402）贝氏体型转变：5500CMs贝氏体B 40455500C3500C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：A 转变温度：MsMfB 转变速度极快；C 转变体积发生膨胀；D 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。2、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小结：本次内容属于热处理原理部分，主要讲述了钢在加热以及冷却时的转变。要求掌握热处理概念、分类、热处理工艺曲线；钢加热及保温的目的。了解钢在加热时的转变。了解A晶粒的长大。掌握过冷奥氏体的等温转变图建立；掌握过冷奥氏体等温转变产物的组织和性能。作业：1、共析钢奥氏体形成分几个阶段？ 2、影响奥氏体晶粒度的因素有哪些？ 3、钢在不同的冷却条件下会形成什么组织？各有什么性能特点？金属材料学教案第4周 授课日期 2010-9-23 学时数 32 课程名称 金属材料学本课内容 第五章 钢的热处理 安排学时2 教学时数总计16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3、掌握钢的淬火的定义，加热温度，淬火冷却方法、淬火方法；4、了解钢的淬透性和淬硬性、淬火缺陷。5、掌握回火的概念、目的；6、掌握淬火钢回火时组织与性能的变化；7、重点掌握回火的分类及应用，调质。教学重点与难点：钢的回火分类及应用是教学重点与难点。教学过程第三节 钢的退火与正火5.3钢的退火与正火5.3.1、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）的热处理工艺称为退火。2、退火的主要目的是