金属材料组织与性能电子教案 第9单元教案20 铸铁及其石墨化

教案20授课教师课题名称单元九9.1铸铁及其石墨化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.掌握铸铁的石墨化、孕育处理2.能解释铸铁的成分及说明应用场合能力目标1.能正确掌握铸铁的分类2.能正确掌握铸铁的命名及成分的含义3.能熟悉铸铁的应用4.能正确掌握非铁基金属材料的特点、分类、牌号化学成分及用途素质目标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。教学重点低合金钢与合金钢的分类、化学成分特点、性能特点和应用范围。教学难点根据工件服役条件及性能要求，合理选择钢材和热处理工艺。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回顾(5分钟）：导入新课（10分钟）讲授新知(70分钟)回顾上节课学习的关于合金钢的分类、化学成分特点、性能特点的内容铸铁是人类使用最早的金属材料之一。到目前为止，铸铁仍是一种被广泛使用的金属材料。从整个工业生产中使用金属材料的数量来看，铸铁的使用量仅次于钢材。被广泛地应用于机械制造、冶金、矿山、石油化工、交通运输、建筑和国防生产部门。铸铁是碳含量大于2.11%，并常含有较多的硅、锰、硫、磷等元素的铁碳合金。普通铸铁的化学成分一般为2%～4％碳，1%～3％硅，0.02%～0.25％硫，0.05%～1.0％磷。铸铁的铸造性能优良，因而通常采用铸造的方法制造成铸件使用，故称之为铸铁。碳在铸铁中主要有三种分布形式：①溶于铁晶格的间隙中，形成间隙固溶体，如铁素体和奥氏体；②与Fe作用形成Fe3C；③以游离态石墨（G）形式存在并析出。根据铸铁中的碳在结晶过程中的析出状态以及凝固后断口颜色的不同，可分为三大类：白口铸铁：碳除少量溶于铁素体外，其余全部以化合物状态的渗碳体析出，凝固后断口呈白亮的颜色；麻口铸铁：碳既以化合状态的渗碳体析出，又以游离状态的石墨析出，凝固后断口夹杂着白亮的渗碳体和暗灰色的石墨；灰口铸铁：碳全部或大部分以游离状态的石墨析出，凝固后断口呈灰色。石墨呈片状铸铁,称灰铸铁；石墨呈球状的铸铁称球墨铸铁；石墨呈团絮状的铸铁称可锻铸铁；石墨呈蠕虫状的铸铁称蠕墨铸铁石墨的晶体结构石墨为稳定相，具有特殊的简单六方晶格，其底面原子呈六方网格排列，原子间距小（1.42×10-10m），结合力很强；而底面之间的间距较大（3.04×10-10m）。依靠较弱的金属键结合，故石墨具有不太明显的金属性能（如导电性）。由于层与层间的结合力弱，易滑移，故石墨的强度、塑性和韧度较低，硬度仅为3～5HBW。铸铁中的碳原子析出形成石墨的过程称为石墨化。铸铁中的石墨可以在结晶过程中直接析出，也可以由渗碳体加热时分解得到。现以共晶成分的铁液为例,以极缓慢的速度冷却并全部按照Fe－G相图结晶时，可将铸铁的石墨化过程分为如下三个阶段：第一阶段石墨化

在1154℃（E'C'F'线）通过共晶反应形成共晶石墨。LC‘→AE’+G(共晶）●中间阶段石墨化

在1154℃～738℃温度范围内奥氏体沿E'S'线析出二次石墨。●第二阶段石墨化

在738℃（P'S'K'线）通过共析反应析出共析石墨。AS'→FP'+G(共析）影响铸铁石墨化的因素可分为内因和外因两个方面，内因是化学成分，外因是冷却速度。师：提问生：思考并回答问题师：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，认真记笔记知识小结（3分钟）铸铁的分类、石墨化、孕育处理师：进行总结，给出答案生：认真听，记强化本次教学内容的重点，点出应该掌握的概念布置作业（2分钟）课后完成书中对应作业师