金属材料课程教案1-2.doc

浙江机电技工学校备课用纸学科金属材料与热处理课题第一章 第2节审批签字纯金属的结晶授课时间2011-2-28授课时数2课时授课班级1001 1003授课方法讲授教学目的认知目标了解结晶的概念、晶粒大小对金属材料的影响行为目标理论联系实践德育目标把晶粒大小对金属材料的影响和班集体的凝聚力对班级的作用联系起来重点与难点同素异构转变旧课复习：金属的晶体结构教学内容和过程：1-2 纯金属的结晶工业上使用的金属材料通常要经过液态和固态的加工过程。例如制造机器零件的钢材，要经过治炼、注锭、轧制、锻造、机加工和热处理等工艺过程。生产上将金属的凝固称为结晶。 结晶是指金属从高温液体状态冷却凝固为固体（晶体）状态的过程，在结晶过程中会放出一定的热量，称为结晶潜热。一、纯金属的结晶过程 金属的结晶必须在低于其理论结晶温度（熔点To）下才能进行，理论结晶温度和实际结晶温度（T1）之间存在的这个温度差称为“过冷度”（T=To-T1），金属结晶时，过冷度的 大小与冷却速度有关，冷却越快，其实际结晶的温度就越低，过冷度T也就越大。金属的结晶过程由晶核的产生和长大两个基本过程组成，并且这两个过程是同时进行的。实验证明，这个晶核产生与长大的过程是一切物质（包括非金属物质）进行结晶的普遍规律。例如下雪时，刚开始落下的是小雪粒（小晶体），随着空气中水蒸气不断地向小雪粒上凝聚，慢慢地雪粒就变成了飘舞的雪花（枝状晶）。二、晶粒大小对金属材料的影响晶粒的大小是晶核树木和长大速度有关。形核率越高，长大速度越慢，则结晶后的晶粒越细小，因而在生产中一般通过提高形核率并控制晶粒长大速度的方法来细化晶粒。铸造生产中为了得到细晶粒的铸件，常采取以下几种方法：1、增加过冷度金属结晶过程中冷度越大，晶粒越细。薄壁铸件的晶粒较细；厚大的铸件往往是粗晶，铸件外层的晶粒较细，心部则是粗晶。2、变质处理生产中最常用的细化晶粒的方法是变质处理。即在浇注前向液态金属中假如一些吸小的变质剂，以提高核率或降低长大速度。例如在钢中加入钛、硼、铝等，在铸铁中加入硅3、振动处理金属在结晶时，对液态金属采取机械振动、超声波振动和电磁振动等措施，使生长中的晶枝破碎而细化，而且破碎的枝晶又可作为结晶核心，从而达到提高形核率、阻碍晶粒长大的双重目的，以细化晶粒。此外，对于固态下晶粒粗大的金属材料，可通过热处理的方法来细化晶粒，相关内容将在热处理的有关章节中加以介绍。三、同素异构转变大多数金属的晶格类型是固定不变的，但是铁、锰、锡、钛等金属的晶格类型都会随温度的升高或降低而发生变化。在固态下，金属随温度的改变由一种晶格转变为另一种晶格的现象称为金属的同异构转变。由图1-7可见，液态纯铁在1538时开始结晶，得到具体心立方晶格的&一Fe，继续冷却到1394时发生同素异构转变，&Fe转变为面心立方晶格的YFe，再冷却到912，YFe转变为体心立方晶格的aFe，如再继续冷却到室温，晶格类型将不再发生变化。金属的同素异构转变也是一种结晶过程，故又称为重结晶。铁的同素异构转变是钢铁能够进行热处理的重要依据。四、课堂小结： 1. 纯金属的结晶过程； 2. 晶粒大小对金属材料的影响； 3. 同素异