金属材料组织与性能电子教案 第4单元教案11 金相制备与组织观察试验-铁碳合金平衡组织观察

教案11授课教师课题名称金相制备与组织观察试验-铁碳合金平衡组织观察授课学科金属材料组织与性能授课班级授课地点课时2总学时48教学目标知识目标1.掌握铁碳合金的基本组织的示意图2.正确分析不同成分的铁碳合金在不同温度下的组织3.加深铁碳合金理解成分、组织与性能之间的相互关系。能力目标1．能正确分析金相显微镜的基本原理、金相试样的制备原理2．能正确研究和了解铁碳合金（碳钢及白口铸铁）在平衡状态下的显微组织3．分析成分（含碳量）对铁碳合金显微组织的影响素质目标1.培养学生较好的分析和解决问题的方法和能力；2.培养学生严谨的工作态度和较强的质量和成本意识；3.熟悉中国材料工艺现状，提升民族自信；4.培养学生自强不息、勇于担当的责任感。教学重点铁碳合金（碳钢及白口铸铁）在平衡状态下的显微组织及特征教学难点不同成分铁碳合金（碳钢及白口铸铁）在平衡状态下的显微组织及特征教学方法讲授法、演示法、多媒体教学法、阅读指导法、讨论法教学手段多媒体教学课件教材及参考资料学情分析授课对象：智能轧钢技术专业一年级学生；前序课程：《工程力学》、《工程制图》等；已有技能：学生对材料发展历程以及材料力学的理论基础有了一定认识主要问题：对金属材料拉伸力学性能的测试方法缺乏认识与实践操作过程。教学过程教学内容师生活动思政元素设计案例课前准备(5分钟）：导入新课（10分钟）讲授新知(70分钟)检测学生实训着装，点名，讲解实验室安全规章制度。一、实验目的1、了解金相显微镜的基本原理、金相试样的制备原理，掌握常用显微镜的使用方法。2、研究和了解铁碳合金（碳钢及白口铸铁）在平衡状态下的显微组织。3、分析成分（含碳量）对铁碳合金显微组织的影响，从而加深理解成分、组织与性能之间的相互关系。4、本实验中，学生应根据铁碳合金相图分析各类成分合金的组织形成过程中，并通过对铁碳合金平衡组织的观察和分析，熟悉碳钢和铸铁在金相显微镜下的组织特征，以进一步建立成分与组织之间相互关系的概念。二、材料及设备待磨试样、金相砂纸、磨抛机、抛光液、吹风机、金相显微镜、浸蚀剂、酒精、夹子、吸水纸。供观察的金相试样。作为教具的可拆显微镜1~2台；练习操作的金相显微镜(至少配备2个物镜和2个目镜)10~15台；三、金相试样的制备金相试样制备过程一般包括：取样、磨制、抛光和浸蚀四个步骤。1.取样从需要检测的金属材料和零件上截取试样称为"取样"。取样的部位和磨面的选择必须根据分析要求而定。截取方法有多种，对于软材料可以用锯、车、刨等方法；对于硬材料可以用砂轮切片机或线切割机等切割的方法，对于硬而脆的材料可以用锤击的方法。无论用哪种方法都应注意，尽量避免和减轻因塑性变形或受热引起的组织失真现象。试样的尺寸并无统一规定，从便于握持和磨制角度考虑，一般直径或边长为15~20mm，高为12~18mm比较适宜。对那些尺寸过小、形状不规则和需要保护边缘的试样，可以采取镶嵌或机械夹持的办法。2.磨制目前普遍使用的机械磨设备是预磨机。电动机带动铺着水砂纸的圆盘转动，磨制时，将试样沿盘的径向来回移动，用力要均匀，边磨边用水冲。水流既起到冷却试样的作用，又可以借助离心力将脱落砂粒、磨屑等不断地冲到转盘边缘。机械磨的磨削速度比手工磨制快得多，但平整度不够好，表面变形层也比较严重。因此要求较高的或材质较软的试样应该采用手工磨制，砂纸规格（由粗到细)：200#、400#、600#、800#、1000#。3.抛光抛光的目的是去除细磨后遗留在磨面上的细微磨痕，得到光亮无痕的镜面。抛光的方法有机械抛光、电解抛光和化学抛光三种，其中最常用的是机械抛光。机械抛光在抛光机上进行，将抛光织物(粗抛常用帆布，精抛常用毛呢)用水浸湿、铺平、绷紧并固定在抛光盘上。启动开关使抛光盘逆时针转动，将适量的抛光液(氧化铝、氧化铬或氧化铁抛光粉加水的悬浮液)滴洒在盘上即可进行抛光，抛光时应注意：1)试样沿盘的径向往返缓慢移动，同时逆抛光盘转向自转，待抛光快结束时作短时定位轻抛。2)在抛光过程中，要经常滴加适量的抛光液或清水，以保持抛光盘的湿度，如发现抛光盘过脏或带有粗大颗粒时，必须将其冲刷干净后再继续使用。3)抛光时间应尽量缩短，不可过长，为满足这一要求可分粗抛和精抛两步进行。4)抛有色金属(如铜、铝及其合金等)时，最好在抛光盘上涂少许人造水溶性金刚石研磨膏，用极少的研磨膏均匀涂在抛光织物上进行抛光，抛光速度越快，抛光质量越好。4.浸蚀抛光后的试样在金相显微镜下观察，只能看到光亮的磨面，如果有划痕、水迹或材料中的非金属夹杂物、石墨以及裂纹等也可以看出来，但是要分析金相,组织还必须进行浸蚀。浸蚀的方法有多种，最常用的是化学浸蚀法，利用浸蚀剂对试样的化学溶解和电化学浸蚀作用将组织显露出来。化学浸蚀的方法将抛光后的试样用水冲洗同时用脱脂棉擦净磨面，然后用滤纸吸去磨面上过多的水，吹干后用显微镜检查磨面上是否有道痕、水迹等。同时证明未经过浸蚀的试样是无法分析组织的。经检查后合格的试样可以放在浸蚀剂中，抛光面朝上，不断观察表面颜色的变化。这是浸蚀法。也可以用沾有浸蚀剂的棉花轻轻擦拭抛光面，观察表面颜色的变化。此为擦蚀法。待试样表面被浸蚀得略显灰暗时即刻取出，用流动水冲洗后在浸蚀面上滴些酒精，再用滤纸吸去过多的水和酒精，迅速用吹风机吹干，完成整个制备试样的过程。四、金相显微镜的使用1)观察直立式与倒立式两种金相显微镜的构造与光路；2)操作显微镜，比较熟练地掌握聚焦方法，了解孔径光阑、视场光阑和滤光片的作用；3)熟悉物镜、目镜上的标志并合理选配物镜和目镜；4)分别在明场照明和暗场照明下观察同一试样，分析组织特征及成因；5)借助物镜测微器确定目镜测微器的格值。6)按磨制→抛光→浸蚀的步骤制备金相试样；7)对比观察浸蚀前，浸蚀后试样的金相形貌。五、观察样品显微组织1、在显微镜下对各种试样进行对比观察和分析，在观察显微组织时，可先用低的放大倍数较全面地进行观察，找出典型组织，然后再用高倍数放大，对典型组织部分区域进行详细的观察。并确定其所属类型。2、拍摄所观察样品的显微组织照片，注明合金成分、状态、放大倍数及各组织组成物的名称，说明其特征及形成过程。用箭头标明相组成物和组织组成物的名称于组织图外。3、根据显微组织近似地确定亚共析钢（20钢或45钢）中的平均含碳量。师：点名生：签到师：教师利用多媒体课件、视频演示的方式进行讲解。生：听老师讲授，认真记笔记搞科学研究的人，要遵守科学道德。维护科学尊严，贵在诚信自律。一个人要想取得一点成就，首先要勤奋。知识小结（3分钟）1.金相显微镜是精密光学仪器，操作要认真2.不要触摸试样表面，如有模糊不清试样举手示意3.会分析组织组成物的本质与特征师：进行总结，给出答案生：认真听，记强化本