株洲职业技术学院

1、湖南汽车工程职业学院教师授课教案首页课程名称金属材料与热处理授课课题工程三 铁碳合金组织观察与分析纯金属的结晶、合金的结构授课专业班 级模具1401班教 学 目 标主要从知识目 标、能力目标 和情感目标三 方面进行设 计。1 掌握合金的晶体结构。2.铁碳合金的根本相及其性能教 学 要 占八、教学重点 与难点1 掌握合金的晶体结构2 铁碳合金的根本相及其性能课型1、理论课；2、新授课。课时2课时教法与学法 教具讲授法、多媒体课件教学、学生以理解为主课后作业见教材教学后记教师课后填写授课教师程文备课时间2021年10月21日主要教学步骤和教学内容主要教学步骤根本包括导入、讲授或训练、小结、作业布置

2、等环节一新课导入纯金属种类有限，提炼困难，本钱较高，且力学性能较差，无法满足人们对材料多品种和 高性能的要求。在长期的实践和研究过程中，人们发现把不同的金属元素或金属元素与非金属元 素配制在一起，能够组成许多不同成分的新物质，即合金。二新课讲授 第二节合金的相结构一、合金的根本概念1合金合金是指由两种或两种以上的金属元素或金属元素与非金属元素组成的具有金 属特征的物质。2、组元组成合金的根本的物质叫组元。3、相相是指在合金中具有相同成分、相同结构、相同性质的均匀局部，并与其它相有 明显界面之分。4、组织组织是指用肉眼或借助于放大镜、显微镜观察到的材料内部的形态结构。二、固态合金的相结构1固溶体

3、溶质原子溶于溶济晶格中而仍保持溶剂晶格类型的合金称为固溶体。1间隙固溶体溶质原子占据溶济晶格间隙所形成的固溶体称为间隙固溶体图3-7。o溶剖原子溶质原子溶质原子溶剂原子图3-7间隙固溶体结构示意图图3-8间隙固溶体晶格畸变示意图2置换固溶体溶质原子占据晶格结点位置而形成的固溶体叫置换固溶体，如图3-9所示。由于溶质原子的溶入，会引起固溶体晶格发生畸变如图3-10所示，使位错移动时所受到的阻力增大，从而使合金的强度、硬度提高，塑性、韧性有所下降。这种 通过溶入溶质原子，使合金强度和硬度提高的方法叫做固溶强化。固溶强化是提高材料力学性能的重要途径之一。o溶剂原干溶嚴原子R晶格常数减小b)晶格常数増

4、大图3-9置换固溶体示意图()金属化合物金属组元在固态下相互溶解的能力常常有限 与溶剂相互作用会形成金属化合物。图3-10置换固溶体畸变示意图当溶质含量超过溶剂的溶解度时，溶质O嫄子.C原干O F巳原子 f原手1 > iNnma)VC的间隙相结构b)Fe3C的斜方晶格结构图3-11金属化合物晶格示意图(三) 合金的组织合金的组织组成可能出现以下几种状况： 由单相固溶体晶粒组成；合金组织的组成相中，固溶体强度、硬度较低，塑性、韧性较好； 由单相的金属化合物晶粒组成； 金属化合物硬度高、脆性大； 由两种固溶体的混合物组成； 由固溶体和金属化合物混合组成。而由固溶体和金属化合物组合的机械混合物

5、的性能往往介于二者之间，即强度、硬度较高，塑性、韧性较好。由两种以上固溶体及金属化合物组成的多相合金组织，又会因其各组成相的相对 数量、尺寸、形状和分布不同，形成各种各样的组织形态，从而影响合金的性能。1、铁和碳以什么样的方式结合?2、铁碳合金的根本相有哪几种?3、铁碳合金的根本相性能怎样?(四) 铁碳合金的根本相及其性能在液态下，铁和碳可以互溶成均匀的液体。在固态下，碳可有限地溶于铁的晶格中形成间隙固溶体。 当含碳量超过在相应温 度固相的溶解度时，多余的碳与铁形成金属化合物一渗碳体。 在一定条件下，还可形 成固溶体与渗碳体的机械混合物。其根本相有以下几种：(1)铁素体定义：碳在a -Fe中形

6、成的间隙固溶体称为铁素体，用符号 F表示。溶碳能力：碳在a -Fe中的溶解度很低，约为0.0008% (室温)0.0218% (727C)。性能：铁素体的机械性能与纯铁相近，其强度、硬度较低，但具有良好的塑性、 韧性。铁素体的显微组织奥氏体定义：碳在丫 -Fe中形成的间隙固溶体称为奥氏体，用符号A表示。溶碳能力：碳在丫 -Fe中的溶解度也很有限，但比在a -Fe中的溶解度大得多。 在1148C时，碳在奥氏体中的溶解度最大，可达 2.11%。随着温度的降低，溶解度也 逐渐降低，在727E时，降至0.77%。奥氏体的显微组织性能：奥氏体无磁性，强度、硬度不高，塑性好，是大多数钢在高温锻造和轧制 时

7、所要求的组织(3)渗碳体定义：渗碳体是含碳量为6.69%的铁与碳的金属化合物，它的分子式为 FdC, 熔点为1227 C。性能：渗碳体的硬度很高，约 800HBW，而塑性和韧性几乎等于零，是一个硬而 脆的相，不能单独使用。作用：渗碳体是铁碳合金中主要的强化相，它的形状、大小与分布对钢的性能有很大影响。4珠光体定义：是铁素体与渗碳体组成薄层片相间的混合物，用符号P表示，珠光体的含碳量为0.77%。性能：力学性能介于铁素体和渗碳体之间， 具有较高的强度和硬度T b=770MPa珠光体180HBS，具有一定的塑性和韧性S =20%-35%5莱氏体定义：含碳量为4.3%的铁碳合金，在1148C时从液相中同时结晶出奥氏体和渗碳体组成的共晶体。用符号Ld表示。在温度727C时，奥氏体转变为珠光体，