金属材料热处理教案

1、金属材料学教学案金属材料学金属材料公司课程查询密码：学习点： 2总学时： 40学时讲义学时： 32学时课外实验学时： 8学时课程的性质：专业课适用专业：无机非金属材料先修课程：材料科学基础高等院校物理物理物理化学开课学期：第七学期一、课程的性质和作用本课程围绕金属材料的组成、结构、性能与工艺的关系，分别介绍金属材料的生产加工方法和过程、金属材料学的基础理论、铁元素金属材料、重要的有色金属材料、粉末合金。二、课程与其他相关课程的联系本课程的先修课程为材料科学基础、高等院校物理、物理化学等。 通过本课程的学习，让学生掌握金属材料学的基础理论及其应用，了解金属材料的生产方法，熟悉金属材料的加工技术，

2、掌握金属材料的主要类型和本质，了解金属材料腐蚀的危害。 主要学习金属材料的生产加工方法和过程、金属材料学的基础理论、铁元素基金属材料、重要有色金属材料等。三、课程内容和上课时间的分配第一章晶体结构(2学时)1 .原子结构和原子间的结合2 .结晶学的基础3 .金属晶体结构4、点缺陷5 .线缺陷-重排6 .面缺陷：自由表面、晶界、相界、双晶界、堆垛层错第二章金属和合金的塑性形变(2学时)1 .应力-应变曲线2 .单晶的塑性形变2 .多晶体的塑性形变3 .合金的塑性形变4 .塑性形变对金属组织和性能的影响第三章回复和再结晶(2学时)1 .变形金属加热时的变化2 .回复2 .再结晶3 .晶粒生长4再结

3、晶退火后的组织和性能5 .金属的热加工6 .超塑性加工第四章合金的相结构(四学时)1 .合金中的相2 .固态溶液及分类3、中间相及分类第5章铁元素碳合金相图(4学时)1 .铁元素碳合金的构成要素和基本相2 .铁元素碳合金的相图分析3 .铁元素碳合金的平衡结晶过程4 .碳对铁元素碳合金平衡组织和性能的影响5 .钢中杂质对钢组织和性能的影响第六章钢的热处理(六学时)第七章合金钢材(六学时)1 .合金结构钢2 .合金工具钢3 .特殊性能钢第八章铸铁元素(2学时)第九章非铁元素金属(2学时)三、实验、上机、设订、作业指导等教学环节要求1、实验一共8个小时。实验1、碳钢热处理实习内容：碳钢热处理实习要求

4、：加深对热处理基本概念的理解，熟悉热处理基本方法，掌握热处理过程中碳钢性能的变化，深入了解其反应历程。实验2、碳钢的精细结构实习内容：碳钢金相显微镜结构观察实习要求：了解金相显微镜的基本结构和基本原理，熟悉金相显微镜的结构观察方法，掌握碳钢的精细结构特点。实验三、铸造铁元素的精细结构实习内容：铸铁元素金相显微镜结构观察实习要求：了解金相显微镜的基本结构和基本原理，熟悉金相显微镜的结构观察方法，掌握铸铁元素的精细结构特点。2 .配置作业4次，其中基础理论2次，碳钢及铸造铁元素1次，铝合金铜合金1次。3、指导问答6小时。主要参考文献：金属材料学与热处理史美堂上海科学技术出版社2000年出版金属材料

5、和热处理是时孙刚冶金工业出版社2008年版金属学原理侑永宁冶金工业出版社2000年出版金属材料和热处理罗国民重庆高等院校出版社2007年出版西安科技高等院校课程进度表20102011学年第1学期课程名称金属材料学专业班材料07级3，4讲课人民教师王涛指导人民教师：王涛总学时数32本学期时数32日期8.319.029.079.099.149.169.219.239.289.3010.710.1210.1410.1910.21课程内容第一章晶体结构第二章金属和合金的塑性形变恢复和再结晶第三章合金的相结构第四章铁元素碳合金相图1 .铁元素碳合金的构成要素和基本相2 .铁元素碳合金的相图分析3 .铁元

6、素碳合金的平衡结晶过程4 .碳对铁元素碳合金平衡组织和性能的影响5 .钢中杂质对钢组织和性能的影响期中考试第五章钢的热处理1 .热处理原理2 .热处理工序3 .表面热处理第六章合金钢材1 .合金结构钢2 .合金工具钢3 .特殊性能钢第七章铸铁元素第八章非铁元素金属考试时数222222222222222教学方式讲课讲课讲课讲课讲课考试讲课讲课讲课讲课讲课讲课讲课讲课考试必读教材和工具书金属材料学与热处理史美堂上海科学技术出版社2007年出版金属材料和热处理是时孙刚冶金工业出版社2008年版金属学原理侑永宁冶金工业出版社2000年出版金属材料和热处理罗国民重庆高等院校出版社2007年出版注：本表一

7、式五份。 任班有人民教师的系(教室)、任班有院(系)部的办公室、任班、教务处各发一份。金属材料学教学案第1周授课日2010-8-31学时数32课程名称金属材料学本课程内容课程介绍绪论预定学时1教学时数合订1教育的目的和要求：1 .理解学习本课程的目的2 .了解本课程的基本内容及其发展史3 .了解金属材料在各行业的应用教育的具体内容：绪论一、学习本课程的目的本课程是研究金属材料的成分、组织、热处理与金属材料性能的关系和变化规律的学科。二、本课程的基本内容一、主要内容：包括金属的性能、金属学的基础知识、钢的热处理和金属材料等。2、金属性能的主要介绍：(1)金属的力学性能和过程性能(2)金属学基础知

8、识描述了金属的晶体结构、晶体和金属塑性变形、铁元素碳合金的组织和铁元素碳合金相图(3)阐述钢的热处理热处理原理和工艺；(4)阐述了金属材料碳钢、合金钢材、铸铁元素、非铁金属和硬质合金等金属材料的牌号、成分、组织、热处理、性能和用途。3 .本课程的学习方法理论联系实际，留心观察与现实生活接触的金属材料。三、金属材料和热处理发展史金属材料的使用在我国有着悠久的历史。四、金属材料在工业农业中的应用。小结节：本次课程分为绪论部分，主要介绍了金属材料和热处理课程的学习内容。 掌握的内容是理解学习本课程的目的理解本课程的基本内容及其发展史了解金属材料在各行业的应用。课外作业：预习第一章金属材料学教学案第1

9、周授课日2010-8-31学时数32课程名称金属材料学本课内容第一章金属的结晶构造预定学时1教学时数合订2教育的目的和要求：1 .掌握晶体的性能特性。2 .掌握晶体结构的概念。3 .熟练掌握金属晶体的类型。4 .掌握金属晶体的概念、纯金属冷却曲线、过冷度。5 .掌握纯金属的结晶过程。6 .熟悉晶粒大小对金属力学性能的影响以及使晶粒微细化的方法。7 .同素异构转移概论，掌握铁元素的同素异构转移方式。教育重点和难点：1 .金属中常见的格子类型是教学的重点。2、晶体的性能、结构是教学的难点。3 .晶粒细化的方法以及晶粒大小对力学性能的影响是教育的难点。4、纯金属冷却曲线和过冷度是教学的重点。教育的具

10、体内容：第一章金属的结构和结晶1.1金属晶体结构1 .结晶和非晶质体非晶质体：物质内部原子无序堆积的情况称为非晶质体。例如一般的玻璃、松香、树脂等。晶体：原子有序有序排列的物质、金属固体、金刚石、明矾晶体等。性能：晶体具有一定的熔点、沸点，呈各向异性现象，非晶质体熔点不固定，且呈各向同性。2 .晶体结构概念：(1)晶格和晶格：表示原子排列在结晶中的规则的空间格信息帧叫做晶格。是能完全反映格子特征的最小几何单位，称为单位单元。(2)晶面和晶体取向：晶体中由一系列原子组成的平面称为晶面。通过两个或多个原子中心的直线能够表示晶格空间阵列的一定方向，称为晶体取向。3 .金属晶格的类型：(1)体心立方晶

11、格：其晶格为立方形，原子位于立方形的8个顶角和立方形的中心。 例如铬(Cr )、钒(v )、钨(w )、钼(Mo )和-Fe(2)面心立方晶格：其晶格也为立方形，原子位于立方形的8个顶角和立方形的6个面的中心。 例如，铝(Al )、铜(Cu )、金属铅(Pb )、镍(Ni )和-Fe(3)六方晶格排列紧密：其晶格为正六棱柱状，原子排列在柱体顶角的上和上下底面的中心，其他三个原子排列在柱中。 属于这种格子型的金属有镁(Mg )、铍(Be )、镉(Cd )、亚金属铅(Zn )等。1.2纯金属的结晶金属从原子不规则排列的液体变化为原子规则排列的固体的过程称为结晶。1 .纯金属的冷却曲线和过蒸发制冷度

12、。基于热分析法的研究：实际晶体温度低于理论晶体温度的现象称为“过冷现象”。理论结晶温度与实际结晶温度之差称为该“过冷度”(T=To-T1)。金属晶体化时的过蒸发制冷度的大小取决于蒸发制冷速度。 蒸发制冷速度越快，金属的实际结晶化温度越低，过冷度也越大。2 .纯金属的结晶过程。晶化的过程是晶核的形成和生长的过程。外形不规则、内部原子排列有规律的小结晶叫做晶粒。晶粒和晶粒的界面叫晶界偏聚。3 .晶粒大小对金属力学性能的面。另一方面，在室温下，细粒金属具有很强的强度和韧性。细化晶粒的方法(1)增加过蒸发制冷度(2)变质处理(3)振动处理1.3金属的同瓦斯气体异构转移同质瓦斯气体转移的概论：金属在固体

13、下，随着温度的变化，一个晶格向另一个晶格转移的现象称为同质瓦斯气体转移。作为具有同系瓦斯气体异构化转变的金属，有铁元素、钴、钛、锡、锰等。 同一金属的同质瓦斯气体结晶在其稳定存在的温度下，从低温到高温的顺序用希腊文字、等表示。铁元素的同伦瓦斯气体变换公式-Fe -Fe -Fe金属的同瓦斯气体异构化转变包括液态金属的结晶过程和许多相似点1、具有一定的转变温度，转变时有过蒸发制冷现象，放出潜热吸收的转变过程也是形核和结晶核成长的过程。2、同瓦斯气体异构化转变是固体相变，具有自身特点：新晶格的结晶核优先形成于原始晶粒的晶界，转变需要较大的高蒸发制冷度，结晶核的变化随着金属体积的变化，转变时产生较大的内应力。例如，-Fe变化为-Fe时，铁元素的体积膨胀约1%，这是在钢的热处理时引起应力，引起工件变形和裂纹的主要原因。小结节：本节课的主要内容是金属晶格类型和金属结晶过程。 要求熟练掌握金属晶体类型、金属晶体概念、纯金属冷却曲线、过冷度概念。