金属材料教案.doc

科技中等职业学校教 案任教班级_ 任教科目_ 金属材料与热处理 _ 教师姓名_ _ _20102011 _学年第_一_学期课 题绪论课时2教学目的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重点课程的目的教学难点课程的基本内容教学方法讲授法教学方式启发式授课日期第 周板书设计教具教学过程：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。课后小结本课程的目的,基本内容思考题与作业预习下一小节课 题第一章 金属的晶体 1-1 结 构课时2教学目的1、掌握晶体的结构及性能。2、掌握晶体结构的概念。3、熟练掌握金属晶体的类型。教学重点金属常见的晶格类型是教学重点。教学难点晶体的性能、结构是教学难点。教学方法讲授法教学方式启发式授课日期第 周板书设计教具自制模型教学过程：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。课后小结常见晶格类型思考题与作业预习第一章第二小节，作业：P2习题3、4课 题第一章 金属的晶体 1-2 纯金属的结晶课时2教学目的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。教学重点纯金属冷却曲线及过冷度是教学重点。教学难点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。教学方法讲授法教学方式启发式授课日期第 周板书设计教具教学过程：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：TFFFFFF FFFF FTToToT1tt 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”（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。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、 振动处理课后小结总结本节内容思考题与作业P11习题5、6、7课 题第二章 金属材料的性能2-1 金属材料损坏与塑性变形课时1教学目的1、掌握金属变形的概念教学重点1、 金属的变形2、 金属材料的冷塑性变形与加工硬化教学难点金属材料的冷塑性变形与加工硬化教学方法讲授法教学方式启发式授课日期第4周板书设计左理论，右图解教具黑板、粉笔、实物教学过程：导入新课： 材料的性能是零件设计中选材的依据，也是技术工人在加工中合理选择加工方法、正确刃磨刀具、合理选择切削用量的重要保证。新课：2-1 金属材料损坏与塑性变形一、 与变形相关的几个概念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。 屈服强度（二）、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 ，1Pa=1N/1Mpa=1 *106 N/mm2 F：外力 单位： N S：横截面积 单位： m2二、金属的变形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 课后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、内力思考题与作业P32习题1、2课 题 2-2 金属的力学性能一、强度 二、塑性 三、硬度 1、布什硬度课时1教学目的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；教学重点理解力伸长曲线是教学重点；教学难点强度、塑性是教学难点。教学方法讲授法教学方式启发式授课日期第4周板书设计左理论，右图解教具黑板、粉笔、实物教学过程：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：Lo=10do 短试样：Lo=5do2、 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：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：s=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：0.2=F0.2/So屈服点s和规定残余伸长应力0.2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。（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：b=Fb/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：=(l1-l0)/l0 100%2、 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 =(SO-S1)/SO 100%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。例、有一直径dO=10mm，lo=100mm的低碳钢试样，拉伸验时测得FS=21KN，Fb=29KN，d1=5.65mm，l1=138mm，求：s、b、。解：（1）计算SO，S1 S0=d02/4 =3.14102/4=78.5mm2S1=d12/4 =3.145.652/4=25mm2（2）计算s、bs=FS/SO=21103/78.5 =267.5Mpab= Fb/SO=29103/78.5 =369.4Mpa（3）计算、=(l1-l0)/l0100%=(138-100)/100100%=38%=(S0-S1)/S0100%=(78.5-25)/78.5100%=68%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）=0.102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）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。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：P10 1-2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。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。五、 疲劳强度a) 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。b) 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。c) 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。课后小结掌握材料的力学性能思考题与作业习题3、4课 题2-3 金属的工艺性能2-4 力学性能实验课时2教学目的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。教学重点金属的工艺性能概念及包括的四方面内容是教学重点。教学难点掌握铸造性能的流动性、收缩性、 折是教学的难点。教学方法讲授法教学方式启发式授课日期第5周板书设计左理论，右图解教具黑板、粉笔教学过程：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。2-4 力学性能实验（讲解）实验一、拉伸实验实验二、硬度实验课后小结了解拉伸实验的实验过程了解硬度实验的具体步骤和所反映的问题思考题与作业预习第一章第二小节课 题第三章 铁碳合金 3-1 合金及其组织课时2教学目的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、混合物教学重点掌握合金的概念是教学重点教学难点掌握三种合金组织的名称及性能是教学难点。教学方法讲授法教学方式启发式授课日期第7周板书设计左理论，右图解教具黑板、粉笔、挂图教学过程：第三节 合金及其组织一、合金的基本概念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。4、组织合金中不同相之间相互组合配置的状态称为组织。由单一相构成的组织称为单相组织，由不同相构成的组织称为多相组织。二、合金的组织一、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。 其中，固溶体和金属化合物是单相组织，混合物是多相组织。课后小结合金的基本概念和组织思考题与作业课 题 3-2 铁碳合金的基本组织与性能课时2教学目的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。教学重点铁素体、奥氏体、渗碳体、珠光体、莱氏体的符号及性能特点。教学难点铁素体、奥氏体、渗碳体、珠光体、莱氏体的符号及性能特点。教学方法讲授法教学方式启发式授课日期第8周板书设计左理论，右图解教具黑板、粉笔教学过程：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。2、 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。 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，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。3、 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。课后小结掌握什么是奥氏体、铁素体、渗碳体、珠光体等思考题与作业课 题 3-3 铁碳合金相图课时2教学目的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。教学重点简化相图各区域的组织符号及转变。教学难点共晶、共析转变成的写法及共晶、共析转变线。教学方法讲授法教学方式启发式授课日期第9周板书设计左理论，右图解教具黑板、粉笔教学过程：1、铁碳合金相图的组成。 见P39 图3-92、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，11480C LC(A+Fe3Ci)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，9120C，FeFeS点：共析点， AsP（F+Fe3C）(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11487270C。PSK线：共析线，7270C ，A1线3、铁碳合金的分类（1） 铁：C0.0218%（2） 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%（3） 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、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。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。课后小结常见晶格类型思考题与作业P51 习题1-5课 题 3-4 碳 素 钢课时1教学目的1、掌握碳素钢的概念；2、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。教学重点碳素钢的分类是教学重点；教学难点碳素钢的常存元素对钢的性能影响是教学难点。教学方法讲授法教学方式启发式授课日期第10周板书设计左理论，右图解教具黑板、粉笔教学过程：碳素钢的概念：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。一、常存元素对钢的性能的影响1、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。2、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。3、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。4、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。二、碳素钢的分类1、按钢的含碳量分类：1）、低碳钢：C0.25%2）、 中碳钢：0.25%C0.6%3）、高碳钢：C0.6%2、按钢的质量分类：1）、普通钢：S0.05%，P0.045%2）、优质钢：S0.035%，P0.035%3）、高级优质钢：S0.025%，P0.025%3、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。C0.7%2、）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1）、沸腾钢 2）、镇静钢 3）、半镇静钢三、碳素钢的牌号及用途1、碳素结构钢：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：Q235-AF：表示屈服点为235Mpa的A级沸腾钢。2、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：A、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。B、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C、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：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1.2%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4、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。课后小结总结本节内容思考题与作业预习下一节内容课 题 3-5 观察铁碳合金的平衡组织（实验）课时1教学目的1、了解金相显微镜的基本构造与使用方法2、观察和识别碳钢及白口铸铁的平衡组织教学重点教学难点教学方法讲授法教学方式启发式授课日期第10周板书设计左理论，右图解教具教学过程：3-5实验（看挂图分析讲解）课后小结了解铁碳合金的平衡组织掌握钢中常存元素及其对性能的影响思考题与作业P51 第13题课 题第四章 钢的热处理4-1 热处理的原理及分类 4-2钢在加热或冷却时的组织转变课时2教学目的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。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4、 掌握过冷奥氏体等温转变产物的组织和性能。教学难点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。4、 掌握过冷奥氏体等温转变产物的组织和性能。教学方法讲授法教学方式启发式授课日期第11周板书设计左理论，右图解教具黑板、粉笔教学过程：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。第二节一、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 1、钢在加热时和冷却时的相变温度2、奥氏体的形成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。一、 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 二、钢在冷却时的组织转变一 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 4555 3、 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。二）、 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课后小结热处理的原理及其分类钢在加热及冷却时的组织转变思考题与作业P81 习题1课 题 4-3 热处理的基本方法课时1教学目的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，淬火冷却方便，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；教学重点同上教学难点同上教学方法讲授法教学方式启发式授课日期第14周板书设计左理论，右图解教具黑板、粉笔教学过程：一、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）的热处理工艺称为退火。2、 退火的主要目的是：（2） 降低钢的硬度，提高塑性，以利于切削加工及冷变形加工；（3） 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；（4） 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30-500C，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。二、钢的淬火 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。四）、的淬氏性和淬硬性五 ）、淬火缺陷：1、 氧化与脱碳2、 过热和过烧3、 变形与开裂4、 硬度不定三、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：5） 消除内应力；6） 获得所需要的力学性能；7） 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： T1=1500C2500C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：T1=3500C5000C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：T1=500C6500C组织：回火索氏体；性能：综合力学性能；应用：受力结构体。 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。课后小结热处理的基本方法思考题与作业P81习题6、7、8课 题 4-4 钢的表面处理课时1教学目的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；教学重点1、钢的表面热处理概念、两种方法2、钢的渗碳的原理及热处理方法教学难点钢的渗碳的原理及热处理方法教学方法讲授法教学方式启发式授课日期第14周板书设计左理论，右图解教具黑板、粉笔教学过程：第二节 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、 扩散三、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。五、 钢的渗氮在一定温度下，使活性氮原子渗入工件表面的化学处理工艺称为渗氮。渗氮的目的是提高零件表面的硬度、耐磨性、耐蚀性及疲劳强度。1、 特点：A、 渗氮层具有很高的硬度和耐磨性。B、 渗氮层还具有渗碳层所没有的耐蚀性，可防止水、蒸汽、碱性溶液的腐蚀。C、 渗氮比渗碳温度低，所以工件变形小。2、 渗氮方法：A、 气体渗氮B、 离子渗氮3、 碳氮共渗在一定温度下，将碳、氮原子同时渗入到工件表面奥氏体中，并以渗碳为主的化学处理工艺称为渗氮共渗。课后小结1、钢的表面热处理概念、两种方法2、钢的渗碳的原理及热处理方法思考题与作业P81 第5题课 题 4-5 零件的热处理分析 4-6 热处理实验课时2教学目的零件的热处理分析教学重点零件的热处理分析教学难点零件的热处理分析教学方法讲授法教学方式启发式授课日期第15周板书设计左理论，右图解教具黑板、粉笔教学过程：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、 锉刀2、 汽车变速齿轮3、 汽车传动齿轮轴 4-6热处理实验（参见课本书P78-81）课后小结了解热处理实验过程掌握零件的热处理分析过程思考题与作业P81习题11、12课 题第五章 合金钢5-1合金元素在钢中的主要作用课时1教学目的掌握合金元素在钢中的主要作用教学重点合金元素在钢中的主要作用教学难点合金元素在钢中的主要作用教学方法讲授法教学方式启发式授课日期第16周板书设计左理论，右图解教具黑板、粉笔教学过程：5-1 合金元素在钢中的作用一、 碳钢的优缺点 优点：冶炼工艺简单，可热处理强化，压力加工和机械加工性能好，价格低廉。不足之处：（1） 加热时，晶粒易长大；（2） 淬透性低。形状复杂、尺寸大的零件，在淬火时易开裂、淬不透；（3） 回火稳定性差。回火温度高时，强度和硬度显著下降，不能在高温下使用。（4） 回火稳定性是指淬火钢在回火时抵抗硬度下降的能力。（5） 强度不够高。碳钢的屈强比在0.6左右，合金钢为0.850.9。碳钢强度低，增加截面积提高构件刚度会使重量增加，构件笨重，不能满足重量轻、体积小、效率高的要求。（6） 不具备特殊性能。化工、仪表等要求耐腐蚀、耐高温、无磁等性能，碳钢不能满足特殊性能的要求。 二、合金元素在钢中的作用 1合金元素在钢中的分布为了使钢获得预期的性能，而有目的地加入钢中的化学元素称为合金元素。按其与碳的亲和力的大小，可将合金元素分为非碳化物形成元素和碳化物形成元素两大类，在钢中主要以固溶体和化合物的形式存在。（1）非碳化物形成元素：包括Ni、Co、Cu、Si、Al、N、B等，在钢中不与碳化合，大多溶入铁素体、奥氏体或马氏体中，产生固溶强化；有的形成其它化合物如Al2O3、AlN、SiO2、Ni3Al等。（2） 碳化物形成元素： Mn、Cr、Mo、W、V、Nb、Zr、Ti等。 形成碳化物的倾向由弱到强这类合金元素在钢中，一是可溶入渗碳体中形成合金渗碳体，如(Fe,Mn)3C、(Fe,Cr)3C等，是低合金钢中存在的主要碳化物，比渗碳体的硬度高，且稳定。二是强碳化物形成元素与碳形成特殊碳化物，如TiC、NbC、VC、MoC、WC、Cr3C6等，它们具有高熔点、高硬度、高耐磨性、稳定性好，主要存在于高碳高合金钢中，产生弥散强化，提高钢的强度 、硬度和耐磨性。（3）其它：如稀土元素，钢号中统一用Re表示。2合金元素在钢中的作用 作用机理比较复杂，可归纳以下几个方面： （1）阻碍晶粒奥氏体晶粒长大，细化晶粒；（2）提高淬透性 （Co除外）；（