《金属工艺学》-金属工艺学教案

第74页教 案任课教师：NO:1序号1授课日期班级项目（章节）绪论授课时数2教学目标与要求介绍整门课的主要内容教学难点与重点重点与难点：了解本课程的性质及意义.。授课方法讲解法、案例法、录像观摩（现代化）教学手段教科书、粉笔、黑板、多媒体、课堂提问作业预习第一章金属的力学性能教学内容及过程时间分配案例导入：金属工艺学是一门传授有关制造金属零件工艺方法的综合性技术基础课。它主要传授各种工艺方法本身的规律性及其在机械制造中的应用和相互关系；金属零件的加工工艺过程和结构工艺性；常用金属材料性能对加工工艺的影响；工艺方法的综合比较等。研究的对象：常用的工程材料、材料的各种加工处理工艺。例如：钢铁、铝合金、铜合金、塑料等材料及热处理工艺、焊接工艺、铸造工艺、切削加工工艺等加工处理工艺。举例：常用主轴材料：45。技术要求：调质处理。2.作为工科类专业所必须掌握的一门功课。基础课→（桥梁）→专业课机械工程材料工艺学是一门技术基础课，对专业课和基础课起着桥梁的作用。二、机械工程材料工艺学课程有什么特点？1.本课程同实践紧密相联系，是一门实践性很强的学科。2.通过生产实践才能融会贯通地学习掌握（安排了钳工、金工实习）。3.为了弥补实践方面的不足，采用录像教学以及到工厂参观和实习，通过师生的相互努力来学好这门功课。三、怎样才能学好机械工程材料工艺学？1.注意各章节的联系、学习、复习、巩固、应用、总结。2.要理解、要提问题、不能累计问题。3.抓住主要内容：金属材料及热处理基本知识，铸造、锻造、焊接、切削加工基本常识。四、教学内容：本课程学习意义熟悉各种工程材料性能，合理选择材料；初步掌握和选用毛坯或零件的成形方法及机械零件表面加工方法；选用公差配合；了解工艺规程制订的原则与方法；扩大知识面。本课程知识体系“工程材料”部分：以剖析铁碳合金的金相组织为基础，以介绍工程材料的性质和合理选材为重点；热加工工艺基础：“铸造”、“锻压”、“焊接”，认识这些加工方法的用途和实现方法；毛坯制造阶段方法多种，常见的有铸造、锻压、焊接和型材铸造：金属液态成形，各种尺寸、形状复杂的毛坯或零件。（适应性广、成本低廉）锻压：用外力对金属坯料施压使其产生塑性变形。焊接：相互分离的金属材料借助于原子间的结合力连接起来。型材：直接从型材厂购买零件加工阶段金属切削加工是主要加工手段。（车、铣、钻、镗、磨、刨、插、拉）等特种加工应用日趋广泛（电火花、电解、超声波、激光、电子束、离子束。）选择原则：零件批量、精度、表面粗糙度、技术实现方式，价格成本等等综合考虑产品检验和装配小结：1、讲解本课程研究的对象、内容、方法2、讲解机械制造一般过程概述五、本门课的特点及学习要求(1)学习方法(2)成绩评定：平时30%（包括考勤、作业、课堂提问），期末70%；教学过程：1、引入工程实例，提高学生的学习兴趣。2、以课堂讲授为主，课堂讨论为辅的启发式教学方法；采用启发式教学，3、鼓励学生自学，以“少而精”为原则，精讲多练。4、以课堂提问等形式开展平时成绩激励策略，提高学生课堂积极性。5、加强与学生的沟通，增加课堂讨论，调动学生的主观能动性。教学的一般程序为：1、总结以前基础课相关知识。（5分钟）2、引入新内容。（5分钟）3、进行新内容的详细讲解。（85分钟）4、总结本节课的内容，留课外作业，提出相关问题，让学生课下思考。（5分钟）

教 案任课教师：NO:2序号2授课日期班级项目（章节）金属的力学性能——拉伸试验及强度和塑形授课时数2教学目标与要求教学目的：1、讲解金属的力学性能指标及测量方法教学要求：1、掌握金属的力学性能指标及测量方法教学难点与重点重点内容：1、强度指标的定义与分类难点内容：1、金属的各力学指标的概念、测量方法授课方法讲解法、案例法、（现代化）教学手段教科书、粉笔、黑板、多媒体、课堂提问作业习题：1、2教学内容及过程时间分配案例导入：在绪论部分的讲解中，我们已经明确了本课程的研究对象——机械制造过程。在进行机械制造时，首先进入技术准备阶段。在技术技术准备中，要完成相关的工作。这些工作中，有一项是非常重要的，那就是选择材料。那么怎么选择材料呢？首先得研究常见的材料的性质，只有掌握了材料的特征性质才能顺利进行选材。那么材料的性质有哪些呢？教学内容：1.金属材料的性能金属材料的性能包括使用性能和工艺性能两大类。其中，工艺性能是指制造过程中表现出的性能，包括铸造性能、焊接性能、锻造性能、热处理性能、切削加工性能。使用性能是指在使用过程中表现出来的性能。物理性能有熔点、密度、热膨胀性、导电性、导热性等。化学性能有耐腐蚀性、抗氧化性等。物理化学性能将影响工艺性能和使用性能。本章节主要研究的是力学性能对工艺性能的影响。金属材料的力学性能是指金属材料在外力作用下所反映出来的性能。常见的指标有：强度、塑性、硬度、冲击韧度、疲劳强度、断裂韧度等。1.2.1强度拉伸试验国标国标GB/T228—2002标准拉伸试样力一伸长曲线弹性与塑性弹性金属材料受外力作用时产生变形，当外力去掉后能回复其原来形状的性能，叫做弹性（OP直线）。弹性变形随着外力消失而消失的变形，叫做弹性变形。塑性金属材料在外力作用下，产生永久变形而不致引起破坏的性能叫做塑性（PE曲线）。塑性变形在外力消失后留下来的这部分不可恢复的变形，叫做塑性变形。强度屈服点与屈服强度金属材料开始产生屈服现象时的最低应力值称为屈服点(S点)。抗拉强度1.1.2塑性金属材料的载荷作用下，断裂前材料发生不可逆久变形的能力称为塑性。通过拉伸试验可测定材料的塑性。常用的塑性指标有断后伸长率d和断面收缩率ψ。d=(L1-L0)/L0ψ=(F0-F1)/F0小结学习了金属的力学性能指标，包括：强度、塑性教学过程：1、引入工程实例，提高学生的学习兴趣。2、以课堂讲授为主，课堂讨论为辅的启发式教学方法；采用启发式教学，3、鼓励学生自学，以“少而精”为原则，精讲多练。4、以课堂提问等形式开展平时成绩激励策略，提高学生课堂积极性。5、加强与学生的沟通，增加课堂讨论，调动学生的主观能动性。教学的一般程序为：1、复习上一节所讲内容。（5分钟）2、引入新内容。（5分钟）3、进行新内容的详细讲解。（85分钟）4、总结本节课的内容，留课外作业，提出相关问题，让学生课下思考。（5分钟）

教 案任课教师：NO:3序号3授课日期班级项目（章节）金属的力学性能——硬度授课时数2教学目标与要求教学目的：1、讲解金属的力学性能指标及测量方法教学要求：1、掌握金属的力学性能指标及测量方法教学难点与重点重点内容：1、强度指标的定义与分类2、硬度指标的定义与分类难点内容：1、金属的各力学指标的概念、测量方法授课方法讲解法、案例法、（现代化）教学手段教科书、粉笔、黑板、多媒体、课堂提问作业习题5、6教学内容及过程时间分配1.1.3硬度硬度是指金属材料抵抗局部变形，特别是塑性变形、压痕或划痕的能力。可用硬度试验机测定，常用的硬度指标有布氏硬度HBW、洛氏硬度（HRA、HRB、HRC等）和维氏硬度HV。布氏硬度布氏硬度试验原理式中F—试验力（N）；d—压痕平均直径（mm）；D—硬质合金球直径（mm）选择试验规范根据被测金属材料的种类和试样厚度、选用不同大小的球体直径D，施加的试验力F和试验力保持时间，按表1—1所列的布氏硬变试验规范正确选择。试验的优缺点优点：试验时使用的压头直径较大，在试样表面上留下压痕也较大，所得值也较准确。缺点：对金属表面的损伤较大，不易测试太薄工件的硬度，也不适于测定成品件硬度。应用布氏硬度试验常用来测定原材料、半成品和性能不均匀材料（如铸铁）的硬度。洛氏硬度洛氏硬度测量原理洛氏硬度HR=K-h/s式中，K为给定标尺的硬度数，S为给定标尺的单位，试验优缺点：优点：操作简单迅速，效率高，直接从指示器上读出硬度值；压痕小，故可直接测量成品或较薄工件的硬度；对于HRA和HRC采用金刚石压头，可测量高硬度薄层和深层的材料。缺点：由于压痕小，测得的数值不够准确，通常要在试样不同部位测定四次以上，取其平均值为该材料的硬度值。维氏硬度试验原理维氏硬度值用四棱锥压痕单位面积上所承受的平均压力表示，符号HV。常用试验力及其适用范围维氏硬度试验适用范围宽，尤其适用测定金属镀层、薄片金属及化学热处理的表面层（渗碳层、渗氮层等）硬度，其结果精确可靠。试验优缺点：优点：与布氏、洛氏硬度试验比较，维氏硬度试验不存在试验力与压头直径有一定比例关系的约束；也不存在压头变形问题，压痕轮廓清晰，采用对角线长度计量，精确可靠，硬度值误差较小。缺点：其硬度值需要先测量对角线长度，然后经计算或查表确定，故效率不如洛氏硬度试验高。小结学习了金属的力学性能指标，包括：硬度教学过程：1、引入工程实例，提高学生的学习兴趣。2、以课堂讲授为主，课堂讨论为辅的启发式教学方法；采用启发式教学，3、鼓励学生自学，以“少而精”为原则，精讲多练。4、以课堂提问等形式开展平时成绩激励策略，提高学生课堂积极性。5、加强与学生的沟通，增加课堂讨论，调动学生的主观能动性。教学的一般程序为：1、复习上一节所讲内容。（5分钟）2、引入新内容。（5分钟）3、进行新内容的详细讲解。（85分钟）4、总结本节课的内容，留课外作业，提出相关问题，让学生课下思考。（5分钟）

教 案任课教师：NO:4序号4授课日期班级项目（章节）金属的力学性能——冲击吸韧度、疲劳极限授课时数2教学目标与要求了解金属夏比冲击试验、多次冲击试验简介。了解金属疲劳的概念，提高疲劳强度的措施。教学难点与重点重点内容：冲击韧性、疲劳强度的概念。难点内容：冲击韧性、疲劳强度的概念。授课方法讲解法、案例法、（现代化）教学手段教科书、粉笔、黑板、多媒体、课堂提问作业习题9教学内容及过程时间分配复习旧课：强度、硬度和塑性的概念。1.1.4冲击韧度冲击试验方法与原理一次冲击弯曲试验通常在摆锤式冲击试验机上进行。试验时，将试样放在试验机两支座上，。把质量为m的摆锤抬到高H，使摆锤具有位能为mHg。摆锤落下冲断试样后升至h高度,具有位能为mhg，故摆锤冲断试样推动的位能为mHg—mhg，这就是试样变形和断裂所消耗的功称为冲击吸收功AK，即AK=mg(H-h)用试样的断口处截面积SN（cm2）去除AK（J）即得到冲击韧度，用Ak表示，单位为J/cm2.aK=AK/SN冲击试验的实际意义韧脆转变温度材料在低于某温度时，AK值急剧下降，使试样的断口由韧性断口过渡为脆性断口。因此，这个温度范围称为韧脆转变温度范围。韧脆转变温度的高低是金属材料质量指标之一，韧脆转变温度愈低，材料的低温冲击性能就愈好，对于在寒冷地区和低温下工作的机械和工程结构。如运输机械、桥梁、输送管道尤为重要。衡量原材料的冶金质量和热加工产品质量冲击吸收功对原材料内部结构、缺陷等具有较大敏感性，很容易揭示出材料中某些物理现象，如晶粒粗化、冷脆、回火脆性及夹渣、气泡、偏析等。目前常用冲击试验来检验冶炼、热处理及各种热加工工艺和产品的质量。1.1.5疲劳强度疲劳概念虽然零件所承受的交变应力数值小于材料的屈服强度，但在长时间运转后也会发生断裂，这种现象称为疲劳断裂。据统计，机械零件断裂中有80%是由于疲劳引起。疲劳曲线与疲劳极限试验证明，金属材料所受最大交变应力Rmax愈大，则断裂前所受的循环周次N（定义为疲劳寿命）愈少，这种交变应力Rmax与疲劳寿命N的关系曲线称疲劳曲线或S—N曲线。工程上规定，材料经受相当循环周次不发生断裂的最大应力称为疲劳极限，以符号R-1表示。提高材料疲劳极限的途径设计方面尽量使用零件避免交角、缺口和截面突变，以避免应力集中及其所引起的疲劳裂纹。材料方面通常应使晶粒细化，减少材料内部存在的夹杂物和由于热加工不当引起的缺陷。如疏松、气孔和表面氧化等。机械加工方面要降低零件表面粗糙度值。零件表面强化方面可采用化学热处理、表面淬火、喷丸处理和表面涂层等，使零件表面造成压应力，以抵消或降低表面拉应力引起疲劳裂纹的可能性。补充：断裂韧度金属材料抵抗裂纹扩展的能力指标就称为断裂韧度。小结学习了金属的力学性能指标，包括：强度、塑性、硬度、冲击韧度、疲劳强度、断裂韧度教学过程：1、引入工程实例，提高学生的学习兴趣。2、以课堂讲授为主，课堂讨论为辅的启发式教学方法；采用启发式教学，3、鼓励学生自学，以“少而精”为原则，精讲多练。4、以课堂提问等形式开展平时成绩激励策略，提高学生课堂积极性。5、加强与学生的沟通，增加课堂讨论，调动学生的主观能动性。教学的一般程序为：1、复习上一节所讲内容。（5分钟）2、引入新内容。（5分钟）3、进行新内容的详细讲解。（85分钟）4、总结本节课的内容，留课外作业，提出相关问题，让学生课下思考。（5分钟）

教 案任课教师：NO:5序号5授课日期班级项目（章节）金属的力学性能——复习总结授课时数2教学目标与要求掌握金属的力学性能指标及测量方法；掌握金属的力学性能指标及测量方法。教学难点与重点根据习题复习整章内容授课方法讲解法、案例法、（现代化）教学手段教科书、粉笔、黑板、多媒体、课堂提问作业习题9教学内容及过程时间分配复习总结本章主要概念及相关知识点金属材料在载荷作用下抵抗塑性变形和断裂的能力称为强度。金属材料的载荷作用下，断裂前材料发生不可逆久变形的能力称为塑性。硬度是指金属材料抵抗局部变形，特别是塑性变形、压痕或划痕的能力。可用硬度试验机测定，常用的硬度指标有布氏硬度HBW、洛氏硬度（HRA、HRB、HRC等）和维氏硬度HV。1 冲击试验方法与原理一次冲击弯曲试验通常在摆锤式冲击试验机上进行。试验时，将试样放在试验机两支座上，。把质量为m的摆锤抬到高H，使摆锤具有位能为mHg。摆锤落下冲断试样后升至h高度,具有位能为mhg，故摆锤冲断试样推动的位能为mHg—mhg，这就是试样变形和断裂所消耗的功称为冲击吸收功AK，即AK=mg(H-h)用试样的断口处截面积SN（cm2）去除AK（J）即得到冲击韧度，用Ak表示，单位为J/cm2.aK=AK/SN2 冲击试验的实际意义（1） 韧脆转变温度材料在低于某温度时，AK值急剧下降，使试样的断口由韧性断口过渡为脆性断口。因此，这个温度范围称为韧脆转变温度范围。韧脆转变温度的高低是金属材料质量指标之一，韧脆转变温度愈低，材料的低温冲击性能就愈好，对于在寒冷地区和低温下工作的机械和工程结构。如运输机械、桥梁、输送管道尤为重要。（2） 衡量原材料的冶金质量和热加工产品质量 疲劳概念虽然零件所承受的交变应力数值小于材料的屈服强度，但在长时间运转后也会发生断裂，这种现象称为疲劳断裂。据统计，机械零件断裂中有80%是由于疲劳引起。 疲劳曲线与疲劳极限试验证明，金属材料所受最大交变应力Rmax愈大，则断裂前所受的循环周次N（定义为疲劳寿命）愈少，这种交变应力Rmax与疲劳寿命N的关系曲线称疲劳曲线或S—N曲线。工程上规定，材料经受相当循环周次不发生断裂的最大应力称为疲劳极限.教学过程：1、引入工程实例，提高学生的学习兴趣。2、以课堂讲授为主，课堂讨论为辅的启发式教学方法；采用启发式教学，3、鼓励学生自学，以“少而精”为原则，精讲多练。4、以课堂提问等形式开展平时成绩激励策略，提高学生课堂积极性。5、加强与学生的沟通，增加课堂讨论，调动学生的主观能动性。教学的一般程序为：1、复习上一节所讲内容。（5分钟）2、引入新内容。（5分钟）3、进行新内容的详细讲解。（85分钟）4、总结本节课的内容，留课外作业，提出相关问题，让学生课下思考。（5分钟）

教 案任课教师：NO:6序号6授课日期班级项目（章节）金属的晶体结构与结晶——第一节纯金属的晶体结构授课时数2教学目标与要求了解晶体与非晶体，晶格、晶胞、晶格常数的意义。熟悉两种常见的金属晶格类型。教学难点与重点铁碳合金晶体结构。授课方法讲解法、案例法、（现代化）教学手段教科书、粉笔、黑板、多媒体、课堂提问作业习题2、3教学内容及过程时间分配复习旧课：材料的力学性能。一、晶体与非晶体固态物质可分为晶体与非晶体两类。物质内部的质点(原子、离子或分子)呈规律性和周期性排列的物质，称为晶体。晶体具有固定熔点、几何外形和各向异性特征，诸如金刚石、石墨、单晶硅及一般固态金属材料等均是晶体。物质内部的质点呈无规则排列的称为非晶体，如玻璃、沥青、石蜡、松香等都是非晶体。金属材料的晶体结构（1）晶格为了便于清楚地描述和理解晶体中原子在三维空间排列的规律性，可把晶体内部原子近似地视为刚性质点，用一些假想的直线将各质点中心连接起来，便形成了一个空间格子，这种抽象地用于描述原子在晶体中排列形式的空间几何格子，称为晶格。（2）晶胞组成晶格的最小几何单元称为晶胞。2．常见金属材料的晶格类型（1）体心立方晶格体心立方晶格的晶胞是立方体，立方体的八个顶角和中心各有一个原子，每个晶胞实有原子数是2个。具有这种晶格的金属有钨(W)、钼(Ｍo)、铬(Ｃr)、钒(Ｖ)、α铁(α－Fe)等。（2）面心立方晶格面心立方晶格的晶胞也是立方体，立方体的八个顶角和六个面的中心各有一个原子，每个晶胞实有原子数是4个。具有这种晶格的金属有金(Ａu)、银(Ag)、铝(Ａl)。（3）密排六方晶格密排六方晶格的晶胞是六方柱体，在六方柱体的十二个顶角和上下底面中心各有一个原子，另外在上下面之间还有三个原子，每个晶胞实有原子数是6个。具有此种晶格的金属有镁(Mg)、锌(Zn)、铍(Be)、α钛(α-Ti)等描述金属晶体结构的一些重要参数由于在金属晶体中，一个原子与空间点阵中的一个阵点相对应，所以我们可以用刚性球体模型，计算出其晶体结构中的下列重要参数。1)单位晶胞原子数：即一个晶胞所含的原子数目。2)原子半径：是利用晶格常数，算出晶胞中两相切原子间距离的一半。3)配位数：是晶体结构中任何一原子周围最近邻且等距离的原子数目，配位数越大，原子排列的越紧密。4)致密度：是单位晶胞中原子所占体积与晶胞体积之比。5)间隙半径：指晶格空隙中能容纳的最大球体半径。金属晶体中晶面和晶向的表示晶面是金属晶体中原子在任何方位所组成的平面。晶向是金属晶体中原子在任何方向所组成的直线。晶面指数表示晶面在晶体中方位的符号。晶向指数表示晶向在晶体中方向的符号。教学过程：1、引入工程实例，提高学生的学习兴趣。2、以课堂讲授为主，课堂讨论为辅的启发式教学方法；采用启发式教学，3、鼓励学生自学，以“少而精”为原则，精讲多练。4、以课堂提问等形式开展平时成绩激励策略，提高学生课堂积极性。5、加强与学生的沟通，增加课堂讨论，调动学生的主观能动性。教学的一般程序为：1、复习上一节所讲内容。（5分钟）2、引入新内容。（5分钟）3、进行新内容的详细讲解。（85分钟）4、总结本节课的内容，留课外作业，提出相关问题，让学生课下思考。（5分钟）

教 案任课教师：NO:7序号7授课日期班级项目（章节）金属的晶体结构与结晶——第二节纯金属的结晶授课时数2教学目标与要求了解结晶的概念、结晶基本过程，晶粒大小对金属力学性能影响及其控制措施，纯铁的同素异晶转变。教学难点与重点同素异晶转变授课方法讲解法、案例法、（现代化）教学手段教科书、粉笔、黑板、多媒体、课堂提问作业习题2、3教学内容及过程时间分配复习旧课：金属晶体结构一、金属材料的实际晶体结构如果一块晶体内部的晶格位向(即原子排列的方向)完全一致，称这块晶体为单晶体。由许多晶粒组成的晶体称为多晶体。多晶体材料内部以晶界分开的、晶体学位向相同的晶体称为晶粒。将任何两个晶体学位向不同的晶粒隔开的那个内界面称为晶界。由于一般的金属材料是多晶体结构，故通常测出的性能是各个位向不同的晶粒的平均性能，其结果使金属材料显示出各向同性。在晶界上原子的排列不象晶粒内部那样有规则性，这种原子排列不规则的区域称为晶体缺陷。根据晶体缺陷存在的几何形式，可将晶体缺陷分为以下三种：点缺陷、线缺陷和面缺陷。1．点缺陷点缺陷是晶体中呈点状的缺陷，即在三维空间上的尺寸都很小的晶体缺陷。最常见的缺陷是晶格空位和间隙原子。原子空缺的位置称为空位；存在于晶格间隙位置的原子称为间隙原子。2．线缺陷线缺陷是指在三维空间的两个方向上尺寸很小的晶体缺陷。这种缺陷主要是指各种类型的位错。所谓位错是指晶格中一列或若干列原子发生了某种有规律的错排现象。3．面缺陷面缺陷是指在二维方向上尺寸很大，在第三个方向上的尺寸很小，呈面状分布的缺陷，通常面缺陷是指晶界。由液态转变为固态的过程称为凝固。通过凝固形成晶体的过程称为结晶。二、冷却曲线与过冷度液态金属随着时间的推移，温度不断下降，当冷却到某一温度时，在冷却曲线上出现水平线段，这个水平线段所对应的温度就是金属的理论结晶温度(T0)。金属在实际结晶过程中，从液态必须冷却到理论结晶温度(T0)以下才开始结晶，该现象称为过冷。理论结晶温度T0和实际结晶温度Tn之差△T，称为过冷度。研究指出：金属材料结晶时的过冷度并不是一个恒定值，而是与冷却速度有关，冷却速度越大，过冷度越大，金属材料的实际结晶温度也越低。在实际生产中，金属材料结晶必须在一定的过冷度下进行，过冷是金属材料结晶的必要条件，但不是习题充分条件。金属材料要进行结晶，还要满足动力学条件，如必须有原子的移动和扩散等。三、金属材料结晶过程液态金属材料在达到结晶温度时，首先形成一些极细小的微晶体，称为晶核。随着时间的推移，已形成的晶核不断长大。与此同时，又有新的晶核形成、长大，直至液态金属材料全部凝固。凝固结束后，各个晶核长成的晶粒彼此相互接触。晶核的形成和长大是金属材料结晶的基本过程。四、金属材料结晶后晶粒的控制1．晶粒大小对金属材料力学性能的影响一般情况下，晶粒越细小，金属材料的强度、硬度愈高，塑性、韧性愈好。2．控制晶粒大小的方法(1)加快液态金属材料的冷却速度。(2)变质处理。所谓变质处理就是在浇注前，以少量固体材料加入熔融金属中，增加形核数量，从而达到细化晶粒，改善其组织和性能的方法。加入的少量固体材料可起晶核作用。(3)采用机械振动、超声波振动和电磁振动等，可使生长中的枝晶破碎，使晶核数增多，从而达到细化晶粒效果。教学过程：1、引入工程实例，提高学生的学习兴趣。2、以课堂讲授为主，课堂讨论为辅的启发式教学方法；采用启发式教学，3、鼓励学生自学，以“少而精”为原则，精讲多练。4、以课堂提问等形式开展平时成绩激励策略，提高学生课堂积极性。5、加强与学生的沟通，增加课堂讨论，调动学生的主观能动性。教学的一般程序为：1、复习上一节所讲内容。（5分钟）2、引入新内容。（5分钟）3、进行新内容的详细讲解。（85分钟）4、总结本节课的内容，留课外作业，提出相关问题，让学生课下思考。（5分钟）

教 案任课教师：NO:8序号8授课日期班级项目（章节）金属的晶体结构与结晶——第三节合金的晶体结构授课时数2教学目标与要求1.了解合金、组元、系、相、固溶体、金属化合物、机械混合物。2.熟悉铁素体、奥氏体、渗碳体、珠光体、莱氏体。教学难点与重点铁碳合金组织及其力学性能。授课方法讲解法、案例法、（现代化）教学手段教科书、粉笔、黑板、多媒体、课堂提问作业教学内容及过程时间分配复习纯金属的结晶一、基本概念1．组元组成合金最基本的、独立的物质称为组元。2．合金系由若干给定组元按不同比例配制而成的一系列化学成分不同的合金，称为合金系。3．相相是指在一个合金系统中具有相同的物理性能和化学性能，并与该系统的其余部分以界面分开的部分。4．组织组织是指用金相观察方法，在金属及其合金内部看到的涉及晶体或晶粒的大小、方向、形状、排列状况等组成关系的构造情况。二、合金的晶体结构根据合金中各组元间的相互作用，合金中的相结构可分为固溶体、金属化合物及机械混合物三种类型。1．固溶体合金在固态下一种组元的晶格内溶解了另一组元原子而形成的晶体相，称为固溶体。根据溶质原子在溶剂晶格中所占位置的不同，可将固溶体分为置换固溶体和间隙固溶体。溶质原子代替一部分溶剂原子占据溶剂晶格部分结点位置时，所形成的晶体相，称为置换固溶体。溶质原子在溶剂晶格中不占据溶剂结点位置，而嵌入各结点之间的间隙内时，所形成的晶体相，称为间隙固溶体。无论是置换固溶体，还是间隙固溶体，异类原子的插入都将使固溶体晶格发生畸变，增加位错运动的阻力，使固溶体的强度、硬度提高。2．金属化合物金属化合物是指合金中各组元间原子按一定整数比形成的具有金属特性的新相，如铁碳合金中的渗碳体（Fe3C）就是铁和碳组成的化合物。3．机械混合物由两相或两相以上组成的多相组织，称为机械混合物。三、合金结晶过程1．合金结晶特点合金结晶过程与纯金属一样，为晶核形成和晶核长大两个过程。合金与纯金属结晶不同之处在于：(1)纯金属结晶是在恒温下进行，只有一个临界点。(2)合金在结晶过程中，在局部范围内相的化学成分有变化，当结晶终止后，整个晶体的平均化学成分与原合金的化学成分相同。(3)合金结晶后不是单相，一般有三种情况：单相固溶体；单相金属化合物或同时结晶出两相机械混合物。2．合金结晶冷却曲线有以下三种形式：（1）形成单相固溶体的结晶冷却曲线组元在液态下完全互溶，固态下仍完全互溶，结晶后形成单相固溶体。结晶过程中有两个临界点。（2）形成单相化合物或共晶体的结晶冷却曲线组元在液态下完全互溶，在固态下完全不互溶或部分互溶，结晶后形成单相化合物或共晶体。（3）形成机械混合物的冷却曲线组元在液态下完全互溶，在固态下部分互溶，结晶开始形成单相固溶体后，剩余液体则同时结晶出共晶体。教学过程：1、引入工程实例，提高学生的学习兴趣。2、以课堂讲授为主，课堂讨论为辅的启发式教学方法；采用启发式教学，3、鼓励学生自学，以“少而精”为原则，精讲多练。4、以课堂提问等形式开展平时成绩激励策略，提高学生课堂积极性。5、加强与学生的沟通，增加课堂讨论，调动学生的主观能动性。教学的一般程序为：1、复习上一节所讲内容。（5分钟）2、引入新内容。（5分钟）3、进行新内容的详细讲解。（85分钟）4、总结本节课的内容，留课外作业，提出相关问题，让学生课下思考。（5分钟）

教 案任课教师：NO:9序号9授课日期班级项目（章节）金属的晶体结构与结晶——第四节二元合金相图授课时数2教学目标与要求了解二元合金相图的建立，掌握匀晶相图、共晶相图、包晶相图、共析相图，了解合金的性能与相图的关系教学难点与重点匀晶相图、共晶相图、包晶相图、共析相图授课方法讲解法、案例法、（现代化）教学手段教科书、粉笔、黑板、多媒体、课堂提问作业习题11教学内容及过程时间分配复习合金的晶体结构合金:由两种或两种以上的金属元素或金属与非金属组成的具有金属特性的物质.组元:组成合金的基本物质.如化学元素(黄铜:二元)金属化合物相:在金属或合金中,具有相同成分且结构相同的均匀组成部分.相与相之间有明显的界面。如:纯金属—一个相,温度升高到熔点,液固两相.合金液态组元互不溶,几个组元,几个相.固体合金中的基本相结构为固溶体和金属化合物，还可能出现由固溶体和金属化合物组成的混合物。相图是表示合金系中各合金在平衡状态（在极缓慢冷却条件下，各相成分和相质量比不再随时间变化）下，在不同温度时，合金具有的状态和组成相关系的图解，所以也称它为合金状态图或平衡图。匀晶相图是两组元在液态和固态均能无限互溶，在结晶时发生匀晶转变的相图，如Cu-Ni、Au-Ag、Cr-Mo、Cd-Mg等合金系均形成匀晶系。共晶相图：是两组元在液态能无限互溶，在固态只能有限溶解，并且有共晶转变的合金相图。如Pb-Sn、Pb-Sb、Ag-Cu、Al-Si等，下面我们以Pb-Sn合金为例进行介绍。包晶相图：是两组元在液态时能无限溶解，在固态只能有限溶解，并具有包晶转变的相图，如Pt-Ag（铂、银）Sn-Sb、Ag-Sn、Cu-Zn、Fe-C合金等都含有包晶相图。相图与合金物理、力学性能之间的关系教学过程：1、引入工程实例，提高学生的学习兴趣。2、以课堂讲授为主，课堂讨论为辅的启发式教学方法；采用启发式教学，3、鼓励学生自学，以“少而精”为原则，精讲多练。4、以课堂提问等形式开展平时成绩激励策略，提高学生课堂积极性。5、加强与学生的沟通，增加课堂讨论，调动学生的主观能动性。教学的一般程序为：1、复习上一节所讲内容。（5分钟）2、引入新内容。（5分钟）3、进行新内容的详细讲解。（85分钟）4、总结本节课的内容，留课外作业，提出相关问题，让学生课下思考。（5分钟）

教 案任课教师：NO:10序号10授课日期班级项目（章节）金属的晶体结构与结晶——第五节金属的塑性变形与再结晶授课时数2教学目标与要求理解金属塑性变形，了解冷塑性变形对金属组织和性能的影响、热加工与冷加工的区别以及热加工对金属组织和性能的影响，掌握回复与再结晶。教学难点与重点理解金属塑性变形，掌握回复与再结晶。授课方法讲解法、案例法、（现代化）教学手段教科书、粉笔、黑板、多媒体、课堂提问作业习题13、15教学内容及过程时间分配一、金属塑性变形1、单晶体塑性变形单晶体的塑性变形主要是以滑移方式进行，即晶体的一部分沿一定晶面和晶向相对于另一部分发生滑动。许多晶面滑移的总和形成了宏观的塑性变形。2、多晶体塑性变形（1）晶粒位向的影响阻力增加，从而提高了塑性变形的抗力，产生内应力（2）晶界的作用晶界处原子排列比较紊乱，阻碍位错的移动，因而阻碍了滑移。晶界越多，晶体的塑性变形抗力越大。（3）晶粒大小的影响晶粒数目越多，晶界就越多，晶粒就越细。细晶粒的多晶体不仅强度较高，而且塑性和韧性也较好。二、冷塑性变形对金属组织和性能的影响1、形成冷加工纤维组织

2、出现加工硬化现象三、回复与再结晶金属经冷塑性变形后，其组织结构发生变化，若对其加热，随着加热温度的升高，这种变化过程可分为回复、再结晶及晶粒长大三个阶段。金属的热塑性变形一、热加工与冷加工的区别金属的冷塑性变形加工和热塑性变形加工是以再结晶温度来划分的.二、热加工对金属组织和性能的影响1、消除铸态金属的组织缺陷2、细化晶粒3、形成锻造流线4、形成带状组织教学过程：1、引入工程实例，提高学生的学习兴趣。2、以课堂讲授为主，课堂讨论为辅的启发式教学方法；采用启发式教学，3、鼓励学生自学，以“少而精”为原则，精讲多练。4、以课堂提问等形式开展平时成绩激励策略，提高学生课堂积极性。5、加强与学生的沟通，增加课堂讨论，调动学生的主观能动性。教学的一般程序为：1、复习上一节所讲内容。（5分钟）2、引入新内容。（5分钟）3、进行新内容的详细讲解。（85分钟）4、总结本节课的内容，留课外作业，提出相关问题，让学生课下思考。（5分钟）

教 案任课教师：NO:11序号11授课日期班级项目（章节）金属的晶体结构与结晶——习题课授课时数2教学目标与要求熟悉两种常见的金属晶格类型，掌握匀晶相图、共晶相图、包晶相图、共析相图，理解金属塑性变形，掌握回复与再结晶。教学难点与重点金属晶格类型授课方法讲解法、案例法、（现代化）教学手段教科书、粉笔、黑板、多媒体、课堂提问作业教学内容及过程时间分配复习本章主要知识点为了便于清楚地描述和理解晶体中原子在三维空间排列的规律性，可把晶体内部原子近似地视为刚性质点，用一些假想的直线将各质点中心连接起来，便形成了一个空间格子，这种抽象地用于描述原子在晶体中排列形式的空间几何格子，称为晶格。组成晶格的最小几何单元称为晶胞。常见金属材料的晶格类型（1）体心立方晶格体心立方晶格的晶胞是立方体，立方体的八个顶角和中心各有一个原子，每个晶胞实有原子数是2个。（2）面心立方晶格面心立方晶格的晶胞也是立方体，立方体的八个顶角和六个面的中心各有一个原子，每个晶胞实有原子数是4个。（3）密排六方晶格密排六方晶格的晶胞是六方柱体，在六方柱体的十二个顶角和上下底面中心各有一个原子，另外在上下面之间还有三个原子，每个晶胞实有原子数是6个。

匀晶相图是两组元在液态和固态均能无限互溶，在结晶时发生匀晶转变的相图，如Cu-Ni、Au-Ag、Cr-Mo、Cd-Mg等合金系均形成匀晶系。共晶相图：是两组元在液态能无限互溶，在固态只能有限溶解，并且有共晶转变的合金相图。如Pb-Sn、Pb-Sb、Ag-Cu、Al-Si等，下面我们以Pb-Sn合金为例进行介绍。包晶相图：是两组元在液态时能无限溶解，在固态只能有限溶解，并具有包晶转变的相图，如Pt-Ag（铂、银）Sn-Sb、Ag-Sn、Cu-Zn、Fe-C合金等都含有包晶相图。单晶体的塑性变形主要是以滑移方式进行，即晶体的一部分沿一定晶面和晶向相对于另一部分发生滑动。许多晶面滑移的总和形成了宏观的塑性变形。多晶体塑性变形（1）晶粒位向的影响阻力增加，从而提高了塑性变形的抗力，产生内应力（2）晶界的作用晶界处原子排列比较紊乱，阻碍位错的移动，因而阻碍了滑移。晶界越多，晶体的塑性变形抗力越大。（3）晶粒大小的影响晶粒数目越多，晶界就越多，晶粒就越细。细晶粒的多晶体不仅强度较高，而且塑性和韧性也较好。金属经冷塑性变形后，其组织结构发生变化，若对其加热，随着加热温度的升高，这种变化过程可分为回复、再结晶及晶粒长大三个阶段。教学过程：1、引入工程实例，提高学生的学习兴趣。2、以课堂讲授为主，课堂讨论为辅的启发式教学方法；采用启发式教学，3、鼓励学生自学，以“少而精”为原则，精讲多练。4、以课堂提问等形式开展平时成绩激励策略，提高学生课堂积极性。5、加强与学生的沟通，增加课堂讨论，调动学生的主观能动性。教学的一般程序为：1、复习上一节所讲内容。（5分钟）2、引入新内容。（5分钟）3、进行新内容的详细讲解。（85分钟）4、总结本节课的内容，留课外作业，提出相关问题，让学生课下思考。（5分钟）

教 案任课教师：NO:12序号12授课日期班级项目（章节）第三章铁碳合金——第一节铁碳合金的基本组织授课时数2教学目标与要求1.了解合金、组元、系、相、固溶体、金属化合物、机械混合物。2.熟悉铁素体、奥氏体、渗碳体、珠光体、莱氏体。教学难点与重点铁碳合金组织及其力学性能。授课方法讲解法、案例法、（现代化）教学手段教科书、粉笔、黑板、多媒体、课堂提问作业习题1教学内容及过程时间分配第一节铁碳合金的基本组织复习旧课：细化金属材料晶粒的方法及纯铁的结构。元素（金属＋非金属）共为108种，而纯金属一般共为83种。Fe：HB80、σb＝200MPa、C：HB3、σb≈0。Fe＋C组成的合金化合物：HB800、σb=400MPa。合金：定义；金属元素同另一种或几种金属元素或非金属元素组成的具有金属特性的新材料。金属特性：导电性、导热性、塑性、光泽。例如：钢铁合金：Fe＋C＋Mn＋Si、铝合金：（Al＋Mg＋Mn）、（Al＋Ze＋Mn）、铜合金：（Cu＋Zn）、（Cu＋Sn）、（Cu＋Ni）等。产生具有优良的使用性能和工艺性能方面的新材料（特出的物理、化学性能）。1.铁素体F：C→α－Fe中形成的固溶体。单相、层片状、体心立方晶格。20℃0.0008％C（工业纯铁）。727℃0.0218％C。机械性能：δ＝30～50％、ψ＝70～80％、αku＝160～200J/cm2、σb＝180～280MPa、HBS50～80（770℃↓磁性）。（应用简略提一下）（饱和的盐水凝固点－21℃、其沸点108℃。饱和NaOH溶液沸点314℃。）2.奥氏体A：C→γ－Fe中形成的固溶体。单相、层片状、面心立方晶格。727℃0.77%C、1148℃2.11%C。机械性能：δ＝40～60％、σb＝400～50MPa、HBS＝170～220、抗磁性。（应用提一下）二、金属化合物（中间相）（强化相）形成：温度降低时析出的一种新材料。Fe3C、Fe2.4C、VC、WC、CuZn、Cu21Zn22σ↑、HRC↓、δ↓、ψ↓、αku↓。渗碳体C：F＋C层片相间叠加。硬度极高，而塑性、韧性极低。三、机械混合物：定义：α－固溶体＋β－固溶体＋…＋α－金属化合物＋β－金属化合物例如：钢铁、铝合金、铜合金、钛合金等。珠光体P：F＋Fe3C两相，机械混合物。0.77％C。机械性能：δ＝20～25％、σb＝800～850MPa、HBS＝280～260。强度高、硬度较高。（应用提一下）2.莱氏体Ld、Ld′：两相机械混合物，含碳量：4.3％C。Ld＝A＋C727～1148℃。（高温莱氏体）Ld′＝P＋C20～727℃。（低温莱氏体）机械性能：HB＝560～600、δ＝4～5％。性能与渗碳体相近。（应用较少）总结：硬度最高的是渗碳体，强度最好的是珠光体，高温下奥氏体塑性最好，常温下铁素体塑性最好，莱氏体硬度较高。教学过程：1、引入工程实例，提高学生的学习兴趣。2、以课堂讲授为主，课堂讨论为辅的启发式教学方法；采用启发式教学，3、鼓励学生自学，以“少而精”为原则，精讲多练。4、以课堂提问等形式开展平时成绩激励策略，提高学生课堂积极性。5、加强与学生的沟通，增加课堂讨论，调动学生的主观能动性。教学的一般程序为：1、复习上一节所讲内容。（5分钟）2、引入新内容。（5分钟）3、进行新内容的详细讲解。（85分钟）4、总结本节课的内容，留课外作业，提出相关问题，让学生课下思考。（5分钟）

教 案任课教师：NO:13序号13授课日期班级项目（章节）第三章铁碳合金——第二节铁碳合金相图授课时数2教学目标与要求1.熟悉简化的Fe－Fe3C状态图、分析：特性点、线和区域组织。2.熟悉典型成分铁碳合金的结晶过程分析及其在室温下的组织。教学难点与重点掌握铁碳合金状态图。授课方法讲解法、案例法、（现代化）教学手段教科书、粉笔、黑板、多媒体、课堂提问作业习题7教学内容及过程时间分配复习旧课：铁碳合金组织及其力学性能。图STYLEREF1\s错误！文档中没有指定样式的文字。7简化的铁碳合金相图一、铁碳合金状态图的建立（1）配制不同成分的铁碳合金，用热分析法测定各合金的冷却曲线。（2）从各冷却曲线上找出临界点，并将各临界点分别画到成分－温度坐标中。（3）将意义相同的临界点连接起来。二、Fe－Fe3C合金状态图的分析：1.点（特性点）：A1538℃100％Fe的熔点；D1227℃100％Fe3C的熔点；G912℃100％Fe的同素异晶转变点（重结晶温度点）；C1148℃4.3％C共晶点L→Ld（A＋C）共晶反应；F1148℃6.69％C虚点；P727℃100％Fe虚点；K727℃6.69％C虚点、E1148℃2.11％C碳在γ－Fe中的最大固溶量；S727℃0.77％C碳在γ－Fe中的最小固溶量，共析点A→P共析反应。 2.线（特性线）：（1）AC线：液相线开始结晶出奥氏体：L→L＋A。DC线：液相线开始结晶出渗碳体：L→L+C。（2）AE线：固相线奥氏体结晶终了线：L＋A→A。ECF线：固相线（共晶线）：共晶反应L→Ld。（3）GS线－A3线：从奥氏体中开始析出铁素体线。（4）ES线—Acm线：从奥氏体中开始析出渗碳体线（碳在奥氏体中的固溶线）。（5）PSK线－A1线：共析线；共析反应A→P（F＋C）共晶体。（6）PQ线－碳在铁素体中的溶解度曲线。这种由铁素体中析出的渗碳体为三次渗碳体。3.分类：含碳量分类：工业纯铁：C≤0.0218％C钢：0.0218％<C≤2.11％白口铁：2.11％<C<6.69％钢分类：共析钢：0.77％P亚共析钢：C<0.77％P＋F过共析钢：C>0.77％P＋C共晶白口铁分类：共晶白口铁：4.3％CLd′亚共晶白口铁：C<4.3％CLd′＋P＋C过共晶白口铁：C>4.3％CLd′＋C三、钢在结晶过程中的组织转变实验：热分析法－（C：0－6.69％）实用价值。1.共析钢：0.77％C：L→L＋A→A→P分析：在727℃发生共析反应，A中含碳多少？P中含碳多少？（727℃:F＝88.78％、C＝11.22％）2.亚共析钢：0.5％C：L→L＋A→A→A＋F→P＋F分析：①A→A＋F在→点以上A中含碳多少？随着温度降低，A中含碳 逐渐增加还是减少？②A＋F→P＋F在冷却到→点时，A中含碳增加到0.77％C，发生共析反应 A→P，727℃时，P、F各占百分多少？727℃:F＝35.34％、P＝64.66％。20℃:F＝92.64％、C＝7.36％。3.过共析钢：1.0％C：L→L＋A→A→A＋C→P＋C（P＝96.1％、C＝3.9％）分析：①A→A＋C在→点以上，A中含碳多少？C中含碳多少？在→点以下，随着温度降低，A中含碳逐渐增加还是减少？②A＋C→P＋C当冷却到→时，A中含碳逐渐减少到0.77％C，发生共析反应A→P，727℃,P、C相对含量是多少？Ⅵ.亚共晶白口铸铁、共晶白口铸铁、过共晶白口铸铁请学生自行分析。铁碳合金的组织和性能：工业纯铁：F塑性好。亚共析钢：F＋P取决于F、P的含量。共析钢：P强度高。过共析钢：P＋C取决于P、C的含量（C为网状的二次渗碳体，脆、不合格）。亚共晶白口铸铁、共晶白口铸铁、过共晶白口铸铁自行分析。力学性能和含碳量的关系曲线图。力学性能4.Fe－Fe3C状态图的应用。正确选材：①.C≤0.25％，低碳钢：塑性好，韧性好。②0.25％<C<0.60％，中碳钢：综合机械性能好。③.0.60％≤C≤1.4％，高碳钢：硬度高，耐磨性好。制定工艺性能：①铸造方面：共晶成分的铁碳合金铸造时，组织致密，不易偏析。②锻造方面：钢加热到固相线AE以下200℃及A3线上170℃之间，利用奥氏体塑性好。③焊接方面：④热处理方面：课堂讨论：碳对铁碳合金组织和性能的影响。教学过程：1、引入工程实例，提高学生的学习兴趣。2、以课堂讲授为主，课堂讨论为辅的启发式教学方法；采用启发式教学，3、鼓励学生自学，以“少而精”为原则，精讲多练。4、以课堂提问等形式开展平时成绩激励策略，提高学生课堂积极性。5、加强与学生的沟通，增加课堂讨论，调动学生的主观能动性。教学的一般程序为：1、复习上一节所讲内容。（5分钟）2、引入新内容。（5分钟）3、进行新内容的详细讲解。（85分钟）4、总结本节课的内容，留课外作业，提出相关问题，让学生课下思考。（5分钟）

教 案任课教师：NO:14序号14授课日期班级项目（章节）第三章铁碳合金——第三节碳素钢授课时数2教学目标与要求了解常存杂质元素对碳钢性能的影响。掌握碳钢的分类、牌号、性能和用途。教学难点与重点碳钢的分类、牌号、用途。授课方法讲解法、案例法、（现代化）教学手段教科书、粉笔、黑板、多媒体、课堂提问作业习题8、9教学内容及过程时间分配复习铁碳合金相图第三节碳素钢含碳量小于2.11%的铁碳合金称为碳素钢，简称碳钢常存杂质对碳素钢性能影响1、锰：降低钢的脆性，可以减轻硫的有害作用，产生固溶强化，提高钢的强度和硬度。2、硅：产生固溶强化，使钢的强度、硬度提高，但使塑性和韧性降低3、硫：降低熔点，产生热脆性4、磷：导致冷脆现象和带状组织碳素结构钢一、普通碳素结构钢1、特性及应用普通碳素结构钢含杂质较多，价格低廉，其含碳量多在0.30％以下，含锰量不超过0.80％，强度较低，但塑性、韧性、冷变形性能好。一般不作热处理主要用于铁道、桥梁、各类建筑工程，制造承受静载荷的各种金属构件及不重要不需要热处理的机械零件和一般焊接件。2、牌号表示由代号（Q）、屈服点数值、质量等级符号和脱氧方法符号四个部分表示3、典型钢号：Q275、Q235、Q255、Q195、Q215二、优质碳素结构钢1、特性及应用有害杂质S、P含量极少，大多数用于制造机械零件，可以进行热处理以提高其机械性能。2、牌号表示用钢中平均含碳量的万分数表示钢号。例如，45钢表示平均wc=0.45%的优质碳素结构钢。根据钢中的含锰量不同，分为普通含锰量钢(wMn<0.8%)和较高含锰量钢(wMn=0.8％~1.2％)两种。较高含锰量在钢号后面标出元素符号“Mn”，如65Mn钢，表示平均wc=0.65%，并含有较多锰的优质碳素结构钢（wMn=0.8%~1.2%）；若为沸腾钢在钢号后面加“F”，如08F；如果是高级优质钢，在数字后面加上符号“A”。3、典型钢号碳素工具钢是用于制造刃具、模具、量具及其他工具的钢，特点是生产成本低，加工性能优良、强度、硬度较高，耐磨性好，但塑韧性较差，适用于各种手用工具。08F钢，15钢，20钢45钢牌号表示方法：用“T”加上数字表示。数字表示钢平均含碳量的千分数。例如T12钢表示wc=1.2%的碳素工具钢。铸造碳钢1特性及应用铸造碳钢的含碳量一般为0.15%~0.6%。2牌号表示方法用“铸”和“钢”两字汉语拼音字母字首“ZG”后加两组数字表示，第一组数字表示屈服点的最低值，第二组数字表示抗拉强度的最低值。教学过程：1、引入工程实例，提高学生的学习兴趣。2、以课堂讲授为主，课堂讨论为辅的启发式教学方法；采用启发式教学，3、鼓励学生自学，以“少而精”为原则，精讲多练。4、以课堂提问等形式开展平时成绩激励策略，提高学生课堂积极性。5、加强与学生的沟通，增加课堂讨论，调动学生的主观能动性。教学的一般程序为：1、复习上一节所讲内容。（5分钟）2、引入新内容。（5分钟）3、进行新内容的详细讲解。（85分钟）4、总结本节课的内容，留课外作业，提出相关问题，让学生课下思考。（5分钟）

教 案任课教师：NO:15序号15授课日期班级项目（章节）第四章钢的热处理授课时数2教学目标与要求掌握钢在加热过程中的奥氏体化过程教学难点与重点钢在加热过程中的奥氏体化过程授课方法讲解法、案例法、（现代化）教学手段教科书、粉笔、黑板、多媒体、课堂提问作业习题1教学内容及过程时间分配热处理概述一、概念钢的热处理是指将钢在固态下采用适当的方式进行加热、保温和冷却，从而改变钢的内部组织结构，最终获得所需性能的工艺方法二、特点只改变材料的组织结构和性能四、分类钢在加热时的组织转变一、相变点金属或合金在加热或冷却过程中，发生相变的温度称为相变点或临界点。在铁碳合金状态图中，A1、A3、Acm是平衡条件下的临界点。实际加热时的临界点标注为Ac1、Ac3、Accm。实际冷却时的临界点标注为Ar1、Ar3、Arcm。二、奥氏体的形成奥氏体的形成是通过形核和核长大过程来实现的。亚共析钢和过共析钢的奥氏体形成过程基本上与共析钢相同，不同之处是在加热时有过剩相出现。三、奥氏体晶粒长大及其控制措施奥氏体晶粒细小，则其转变产物的晶粒也较细小，其性能也较好；反之，转变产物的晶粒则粗大，其性能则较差。将钢加热到临界点以上时，刚形成的奥氏体晶粒都很细小。如果继续升温或延长保温时间，便会引起奥氏体晶粒长大。生产中常采用以下措施来控制奥氏体晶粒的长大。1．合理选择加热温度和保温时间2．选用含有合金元素的钢教学过程：1、引入工程实例，提高学生的学习兴趣。2、以课堂讲授为主，课堂讨论为辅的启发式教学方法；采用启发式教学，3、鼓励学生自学，以“少而精”为原则，精讲多练。4、以课堂提问等形式开展平时成绩激励策略，提高学生课堂积极性。5、加强与学生的沟通，增加课堂讨论，调动学生的主观能动性。教学的一般程序为：1、复习上一节所讲内容。（5分钟）2、引入新内容。（5分钟）3、进行新内容的详细讲解。（85分钟）4、总结本节课的内容，留课外作业，提出相关问题，让学生课下思考。（5分钟）

教 案任课教师：NO:16序号16授课日期班级项目（章节）第四章钢的热处理——钢在冷却时的组织转变授课时数2教学目标与要求掌握钢在冷却过程中的奥氏体化过程教学难点与重点钢在冷却过程中的奥氏体化过程授课方法讲解法、案例法、（现代化）教学手段教科书、粉笔、黑板、多媒体、课堂提问作业教学内容及过程时间分配钢在冷却时的转变钢的奥氏体化不是热处理的最终目的，它是为了随后的冷却转变作组织准备。因为大多数机械构件都在室温下工作，且钢件性能最终取决于奥氏体冷却转变后的组织，所以研究不同冷却条件下钢中奥氏体组织的转变规律，具有更重要的实际意义。奥氏体在临界转变温度以上是稳定的，不会发生转变。奥氏体冷却至临界温度以下，在热力学上处于不稳定状态，要发生转变。这种在临界点以下存在的不稳定的且将要发生转变的奥氏体，称为过冷奥氏体。过冷奥氏体的转变产物，决定于它的转变温度，而转变温度又主要与冷却的方式和速度有关。在热处理中，通常有两种冷却方式，即等温冷却与连续冷却。连续冷却时，过冷奥氏体的转变发生在一个较宽的温度范围内，因而得到粗细不匀甚至类型不同的混合组织。虽然这种冷却方式在生产中广泛采用，但分析起来较为困难。在等温冷却的情况下，可以分别研究温度和时间对过冷奥氏体转变的影响，从而有利于弄清转变过程和转变产物的组织与性能。一.过冷奥氏体转变及其产物的组织形态与性能根据过冷奥氏体转变温度的不同，转变产物可分为珠光体、贝氏体和马氏体三种。共析成分碳钢的过冷奥氏体在A1～550℃之间发生珠光体转变，550℃～MS之间发生贝氏体转变，MS～Mf之间发生马氏体转变。1.珠光体转变和珠光体的纽织形态与性能奥氏体向珠光体转变，是通过形核和长大的过程来完成的。由于转变温度高，铁和碳都能充分扩散，因此珠光体转变是一个扩散型转变。在一般情况下，珠光体为片状铁素体与渗碳体相间分布的层状组织，称之为片状珠光体。相邻两片渗碳体中心之间的距离称为珠光体的片间距。片状珠光体中片层方向大致相同的区域称为珠光体团，在一个奥氏体晶粒内可以形成几个珠光体团。2.马氏体转变和马氏体的组织形态与性能1)马氏体转变马氏体转变是指钢从奥氏体状态快速冷却，来不及发生扩散分解而产生的无扩散型的相变，转变产物称为马氏体。由于马氏体转变的无扩散性，因而马氏体的化学成分与母相奥氏体完全相同。如共析钢的奥氏体碳浓度为0.8％，它转变成的马氏体的碳浓度也为0.8％。显然，马氏体是碳在α-Fe中的过饱和间隙固溶体。通常用字母M表示单相马氏体组织。2)马氏体钢中马氏体的形态主要有两种，即板条状马氏体和针片状马氏体。板条状马氏体的立体形态呈细长的板条状。针片状马氏体的立体形态呈凸透镜状，显微组织为其截面形态，常呈片状或针状。3.贝氏体转变和贝氏体的纽织形态与性能钢的过冷奥氏体在珠光体转变温度以下、马氏体转变温度以上的温度范围内，发生一种半扩散型相变，称之为贝氏体转变。共析碳钢在550～350℃之间，过冷奥氏体转变为上贝氏体；在350℃～Ms之间，过冷奥氏体转变为下贝氏体。三.影响过冷奥氏体等温转变的因素1.含碳量的影响2.合金元素的影响3.奥氏体化条件的影响4.过冷奥氏体连续冷却转变曲线教学过程：1、引入工程实例，提高学生的学习兴趣。2、以课堂讲授为主，课堂讨论为辅的启发式教学方法；采用启发式教学，3、鼓励学生自学，以“少而精”为原则，精讲多练。4、以课堂提问等形式开展平时成绩激励策略，提高学生课堂积极性。5、加强与学生的沟通，增加课堂讨论，调动学生的主观能动性。教学的一般程序为：1、复习上一节所讲内容。（5分钟）2、引入新内容。（5分钟）3、进行新内容的详细讲解。（85分钟）4、总结本节课的内容，留课外作业，提出相关问题，让学生课下思考。（5分钟）

教 案任课教师：NO:17序号17授课日期班级项目（章节）第四章钢的热处理——退火与正火授课时数2教学目标与要求1.掌握退火的目的、种类、方法及应用。2.掌握正火的目的、方法及应用。教学难点与重点正火和退火的应用。授课方法讲解法、案例法、（现代化）教学手段教科书、粉笔、黑板、多媒体、课堂提问作业教学内容及过程时间分配案例导入：之前的课题研究了钢在加热和冷却时的组织转变，如何利用这些组织转变规律，来提高钢的力学性能呢？即钢在固态下进行加热、保温和冷却，以改变其内部组织，这些具体的工艺方法，是本讲的研究重点内容。教学内容：普通热处理概述三、退火：把钢加热到一定温度，保温一定时间，然后缓慢冷却（炉冷）的热处理工艺法。目的：①提高钢的塑性和韧性（利于切削加工）；②消除钢的内应力（以防钢件变形和开裂）；③均匀组织；④为随后的热处理做准备（组织上为以后的热处理做准备）。退火的种类：（1）完全退火：（亚共析钢）把钢加热到AC3线以上30～50℃的温度，保温一定时间（1.5～2.5min/mm30min/m3)（碳钢按有效厚度或直径每25毫米为1小时，合金钢按有效厚度或直径每20毫米为1小时，保温时间与工件形状、材料质量、装炉量等有关）然后随炉冷却的一种工艺。组织分析：P＋F→A→A′→P＋F（重结晶退火）。（实际生产中在炉中冷却到500℃左右即可出炉冷却）（2）球化退火：（过共析钢）把钢加热到AC1线以上20～30℃的温度，保温一定时间（5～6min/mm1hour/m3）然后随炉冷却的一种工艺。组织分析：P＋Fe3C网→A＋Fe3C网→A′＋Fe3C球→P＋Fe3C球。（实际生产中冷却到500℃以下时，组织转变完成，可取出空冷）。有些难于形成颗粒球状渗碳体的钢，可以多次并重复上述过程－循环退火（周期化退火）。（3）低温退火：（亚、共、过共析钢）把钢加热到500～650℃，保温一定时间（6～8min/mm、1.5hour/m3），然后随炉冷却的一种工艺。（低温退火）若用于消除加工硬化（650～750℃），空冷，则称为再结晶退火。组织分析：P＋F→P＋F→P＋F→P＋F（4）扩散退火：（亚、过共析钢）把钢加热到AC3线以上150～200℃、ACCm线以上150～200℃，保温一定时间（10～20hour）然后随炉冷却的一种工艺。（加热温度高，保温时间长，成本高，钢的烧损量大，晶粒粗大），这种工艺是为了消除钢中的成分不均匀的现象。四、正火：把钢加热到AC3线或ACCm线以上30～50℃的温度，（4～5min/mm、1hour/m3 经过保温后，随空气冷却的一种工艺。目的：①提高低碳钢的硬度。（利于切削加工）②消除网状渗碳体组织。（冷却速度较大，网状来不及形成）③改善钢的组织。（细化晶粒，均匀组织）因正火是在空气中冷却，得到的组织晶粒细小，且缩短了冷却时间，提高了生产率和设备利用率，是一种比较经济的方法，应用较广泛。但是难于消除再结晶退火。组织分析：P＋F→A→A→A′→S＋F应用：①对一些大型或形状复杂的零件，淬火有开裂的危险，用正火；②对于含碳量0.3～0.5％的钢件，用正火代替退火；③含碳量低于0.3％的钢件，采用正火，能提高硬度利于切削。教学过程：1、引入工程实例，提高学生的学习兴趣。2、以课堂讲授为主，课堂讨论为辅的启发式教学方法；采用启发式教学，3、鼓励学生自学，以“少而精”为原则，精讲多练。4、以课堂提问等形式开展平时成绩激励策略，提高学生课堂积极性。5、加强与学生的沟通，增加课堂讨论，调动学生的主观能动性。教学的一般程序为：1、复习上一节所讲内容。（5分钟）2、引入新内容。（5分钟）3、进行新内容的详细讲解。（85分钟）4、总结本节课的内容，留课外作业，提出相关问题，让学生课下思考。（5分钟）教 案任课教师：NO:18序号18授课日期班级项目（章节）第四章钢的热处理——淬火与回火授课时数2教学目标与要求1.掌握淬火的目的、方法及其应用。2.熟悉回火的目的，掌握回火方法及其应用。教学难点与重点淬火和回火的目的、方法及其应用。授课方法讲解法、案例法、（现代化）教学手段教科书、粉笔、黑板、多媒体、课堂提问作业教学内容及过程时间分配第五节淬火和回火一、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.获得马氏体或下贝氏体，提高钢的强度和硬度。（1）淬火加热温度的选择淬火温度的高低与钢的化学成分有关亚共析钢t＝Ac3+(30～70)℃共析钢，过共析钢t＝Ac1+(30～70)℃（2）加热时间的选择加热时间指的是升温与保温所需时间，加热时间的长短与很多因素有关。（3）淬火冷却介质加热到A状态的钢，冷却速度必须大于临界冷却速度是才能获得要求的M组织。常用的淬火冷却介质：油、水、盐水、碱水等。单液淬火：直冷，简单易操作。双液淬火：先快后慢，降低组织应力。分级淬火：快-恒-快，降低热应力与组织应力。等温淬火：得到B下（工模具、弹簧）。局部淬火：量具等的局部区域。（4）淬火缺陷的防止方法热处理生产中，由于热处理工艺处理不当，常会给工件带来缺陷，如氧化，脱碳，过热，过烧，硬度不足，变形与开裂等。1.3.5钢的回火概念：将经过淬火的钢加热到AC1以下的适当温度，保持一定时间，然后冷却到室温以获得所需组织和性能的热处理工艺。回火的目的：获得工件所需的组织，降低内应力、提高韧性、稳定尺寸、改善加工性能，通过调整回火温度可获得不同硬度、强度和韧性的力学性能。45钢经调质和正火后的性能比较由于调质处理后的组织为回火索氏体，其中渗碳体为颗粒状，而正火所得到的索氏体中渗碳体呈片状，调质钢不仅硬度高，且塑性与韧性也高于正火状态。调质处理一般作为最终热处理，但也可以作为表面淬火和化学热处理的预先热处理。为了保持淬火后的高硬度及尺寸稳定性，淬火后又可进行时效处理（温度低于低温回火）。补充1：时效处理概念：将淬火后的金属工件置於室温或较高温度下保持适当时间，以提高金属强度的热处理工艺。室温下进行的时效处理是自然时效；较高温度下进行的时效处理是人工时效。在机械生产中，为了稳定铸件尺寸，常将铸件在室温下长期放置，然后才进行切削加工。这种措施也被称为时效。但这种时效不属於金属热处理工艺。作用是为了消除精密量具或模具、零件在长期使用中尺寸、形状发生变化，对在低温或动载荷条件下的钢材构件进行时效处理，以消除残余应力，稳定钢材组织和尺寸，尤为重要。补充2：钢的淬透性淬透性表示的是钢在淬火时所能得到的淬硬层深度。钢的淬硬性指的是钢在淬火能达到的最高硬度。用不同的钢制成相同形状和尺寸的工件，在同样条件下淬火，淬透性好的钢淬硬层较深，淬透性差的钢淬硬层较浅。三、小结：钢的退火与正火钢的淬火钢的回火时效处理与淬透性教学过程：1、引入工程实例，提高学生的学习兴趣。2、以课堂讲授为主，课堂讨论为辅的启发式教学方法；采用启发式教学，3、鼓励学生自学，以“少而精”为原则，精讲多练。4、以课堂提问等形式开展平时成绩激励策略，提高学生课堂积极性。5、加强与学生的沟通，增加课堂讨论，调动学生的主观能动性。教学的一般程序为：1、复习上一节所讲内容。（5分钟）2、引入新内容。（5分钟）3、进行新内容的详细讲解。（85分钟）4、总结本节课的内容，留课外作业，提出相关问题，让学生课下思考。（5分钟）

教 案任课教师：NO:19序号19授课日期班级项目（章节）第四章钢的热处理——表面热处理及零件结构的热处理工艺性授课时数2教学目标与要求1、掌握表面热处理的目的、分类及应用2、了解常用的表面热处理工艺3、了解表面热处理的典型零件；根据零件特点选择合理的表面热处理方式教学难点与重点1、掌握表面热处理的目的、分类及应用2、根据零件特点选择合理的表面热处理方式授课方法讲解法、案例法、（现代化）教学手段教科书、粉笔、黑板、多媒体、课堂提问作业教学内容及过程时间分配案例导入：之前的课题研究了一般的热处理工艺方法，即“四把火”为代表的普通热处理工艺。但面对要求表面硬而耐磨，高的疲劳强度，内部足够的塑性的一类零件，如齿轮、凸轮、轴类等零件时，普通的热处理工艺无法达到技术要求，那如何通过热处理，提高这类零件力学性能呢?教学内容：1、表面热处理目的：使零件具有“表硬心韧”的性能特点。分类：表面淬火、表面化学热处理2、表面淬火目的：表面与心部的成分一致，组织不一样。工艺：将工件表面快速加热到奥氏体区，在热量尚未达到心部时立即迅速冷却，使表面得到一定深度的淬硬层，而心部仍保持原始组织的一种局部淬火方法。分类：火焰加热表面淬火、感应加热表面淬火、激光加热表面淬火应用场合：中碳钢（Wc0.4—0.5%）,如40、45钢机床齿轮、轴等零件。3、常用的表面淬火技术1）、火焰加热表面淬火装置：如图一。2）、感应加热表面淬火装置：如图二4、表面化学热处理目的：表层与心部的成分、组织都不同工艺：将工件置于某种化学介质中，通过加热、保温和冷却使介质中的某些元素渗入工件表层以改变工件表层的化学成分和组织，从而达到“表硬心韧”的性能特点。可渗的元素：渗碳、氮、碳氮共渗（C、N、C\N）；渗硼、铬(B、Cr）；渗铝、硅(Al、Si)；渗硫(S)5、渗碳技术应用场合：常用的材料为低碳钢或者低碳合金钢，如20、25、20CrMnTi6、典型零件工艺路线的制定1）、轴类零件（机床主轴）（1）分析工作条件：承受中等交变扭矩载荷、交变弯曲载荷或者是拉压载荷；局部（轴颈、花键）承受摩擦和磨损。（2）失效形式：疲劳断裂，轴颈处磨损（主要方式）；冲击过载断裂等（偶尔发生）（3）性能要求：高的疲劳强度；良好的综合性能；局部高硬度；（4）中碳钢或者中碳合金钢：45（40Cr）（5）工艺路线：下料→锻造→正火→粗加工→调质(淬火+高温回火)→局部表面淬火+低温回火→精磨→成品；（6）组织：表面为回火马氏体；心部为回火索氏体教学过程：1、引入工程实例，提高学生的学习兴趣。2、以课堂讲授为主，课堂讨论为辅的启发式教学方法；采用启发式教学，3、鼓励学生自学，以“少而精”为原则，精讲多练。4、以课堂提问等形式开展平时成绩激励策略，提高学生课堂积极性。5、加强与学生的沟通，增加课堂讨论，调动学生的主观能动性。教学的一般程序为：1、复习上一节所讲内容。（5分钟）2、引入新内容。（5分钟）3、进行新内容的详细讲解。（85分钟）4、总结本节课的内容，留课外作业，提出相关问题，让学生课下思考。（5分钟）

教 案任课教师：NO:20序号20授课日期班级项目（章节）第三、四章习题课授课时数2教学目标与要求复习第三、四章主要概念，引导学生完成课后习题教学难点与重点主要概念的理解授课方法讲解法、案例法、（现代化）教学手段教科书、粉笔