昆工金属学与热处理教案.docx

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昆工金属学与热处理教案

金属学与热处理

教案

2013/2014学年第二学期

学校昆明工业职业技术学院

院别冶金化工学院

课程名称金属学与热处理

授课对象2013级材料成型班

主讲教师张三

职称讲师

课程学时48

昆明工业职业技术学院教案（课程）

教案编写时间：

2014-2-20

课程名称

金属学与热处理

考核方式

考试

总学时：

48学时

讲课：

42学时

上机：

0学时

实验：

6学时

其他：

0学时

学时

48

课程类别

公共课（）基础课（）专业课（）

技术基础课（√）专业选修课（）公共选修课（）

授课对象

2013级材料成型班，2013级焊接及自动化班

教材：

孟延军关昕.《金属学及热处理》.冶金工业出版社.2008

主要参考资料：

[1]徐钧恒．《材料科学基础》．北京工业大学出版社，2001

[2]侯增寿．《金属学原理》．上海科学技术出版社，1999

[3]王晓敏．《工程材料学》．哈尔滨工业大学出版社，1998

[4]石德珂．《材料科学基础》．机械工业出版社，2003

[5]刘宗昌．《金属固态相变教程》．冶金工业出版社，2003

教学目的、要求：

《金属学与热处理》是材料成型与控制工程专业、冶金技术专业一门重要的技术基础课。

　　本课程以材料的成分、晶体类型、组织结构与性能之间的关系为主线，重点介绍材料的本质，提出有关的理论和描述，说明材料结构是如何与其成分、加工工艺、性能以及行为相联系的。

　　学习本课程的目的，是使学生获得常用工程材料的种类、成分、组织、性能和改性方法的基本知识。

通过对基础科学和知识的综合和运用，初步具备根据零件的服役条件合理选择和使用材料，正确制定热处理工艺方法和妥善安排工艺路线的能力。

教学重点、难点：

教学重点

难点

1．典型金属的晶体结构2．晶体缺陷

3．二元相图

4．铁碳相图及其应用

5．塑性变形

6．再结晶

7．钢的热处理原理

8．合金钢

1．典型金属的晶体结构

2．晶体缺陷

3．二元相图

4．铁碳相图的分析与应用

5．塑性变形机理

6．再结晶机制

7．钢的热处理原理

昆明工业职业技术学院教案（课次）

第1次课2学时

授课题目：

第一章金属材料的性能

教学目的、要求：

1.通过本章的学习，使学生掌握金属材料的力学性能、化学性能、物理性能的概念，建立材料力学性能和实际应用之间的关系。

2.掌握力学性能的几个常用指标。

3.了解材料的物理性能和化学性能;

4.了解材料的工艺性能。

教学重点、难点：

重点：

1．材料的力学性能；

难点：

1．力学性能与选材；

教学组织（含课堂教学内容、教学方法、辅助手段、师生互动、时间分配、板书设计等）：

1.教学内容（2学时）

一、金属材料的性能

§1-1金属材料的力学性能

一、强度：

强度是指材料在外力作用下抵抗变形和破坏的能力。

以屈服强度σs和抗拉强度σb最为常用。

二、塑性：

塑性是指金属材料在外力作用下产生塑性变形而不破坏的能力，常用延伸率（δ）和断面收缩率（ф）作为材料的塑性指标。

三、硬度：

硬度是指金属材料抵抗硬物压入其表面的能力。

工程上常用的有布氏硬度和洛氏硬度。

四、韧性：

冲击韧度是指材料抵抗冲击载荷的能力。

金属材料韧性的好坏用冲击韧度值衡量。

五、刚度：

材料在受力时抵抗弹性变形的能力称为刚度，常用弹性模量E表示。

§1-2金属材料的物理性能和化学性能

一、金属材料的物理性能

二、金属材料的化学性能

§1-3金属材料的工艺性能

2.教学方法

采用启发式、归纳类比法、教学模型、电化教学等传统教学方法。

3.辅助手段

黑板板书与教具。

晶面指数和晶向指数采取课堂练习和课堂提问的形式完成

作业布置：

思考题：

1-1、1-2、1-11

主要参考资料：

[1]徐钧恒．《材料科学基础》．北京工业大学出版社，2001

[2]侯增寿．《金属学原理》．上海科学技术出版社，1999

[3]王晓敏．《工程材料学》．哈尔滨工业大学出版社，1998

[4]石德珂．《材料科学基础》．机械工业出版社，2003

课后自我总结分析：

注：

各栏大小可根据需要进行调整。

昆明工业职业技术学院教案（课次）

第2次课2学时

授课题目：

第二章金属的晶体结构

教学目的、要求：

1.通过本章的学习，使学生掌握金属材料的结构、性能特点，建立材料结构与性能之间的关系。

2.建立原子结构的特征。

3.建立晶胞的概念，以便想像原子的排列；在不同晶向和晶面上所存在的长程规则性。

4.熟悉常见晶体中原子的规则排列形式。

5.掌握晶向、晶面指数的标定方法。

若给出具体的晶向、晶面时会在三维空间图上画出其位置。

教学重点、难点：

重点：

1．典型金属晶体结构；

难点：

1．晶面指数和晶向指数；

教学组织（含课堂教学内容、教学方法、辅助手段、师生互动、时间分配、板书设计等）：

1.教学内容（2学时）

一、金属的晶体结构

§2-1金属

一、金属原子的结构特点

二、晶体结构的基本知识（晶格与晶胞）

§2-2金属的晶体结构

一、晶体的特性

二、三种典型金属晶体结构

2.1体心立方晶格属于这种晶格的金属有：

α-Fe,Cr,W,Mo,V,Nb等。

2.2面心立方晶格属于这种晶格的金属有：

α-Fe,Cr,W,Mo,V,Nb等。

2.3密排六方晶格属于这种晶格的金属有：

Mg,Zn,Cd（镉）,Be等。

§2-3晶面指数和晶向指数

（概念、已知截距求晶面指数，已知晶面指数画出晶面位置）

2.教学方法

采用启发式、归纳类比法、教学模型、电化教学等传统教学方法。

3.辅助手段

黑板板书与教具。

晶面指数和晶向指数采取课堂练习和课堂提问的形式完成

作业布置：

思考题：

2-1、2-2、2-4

主要参考资料：

[1]徐钧恒．《材料科学基础》．北京工业大学出版社，2001

[2]侯增寿．《金属学原理》．上海科学技术出版社，1999

[3]王晓敏．《工程材料学》．哈尔滨工业大学出版社，1998

[4]石德珂．《材料科学基础》．机械工业出版社，2003

课后自我总结分析：

注：

各栏大小可根据需要进行调整。

昆明工业职业技术学院教案（课次）

第3次课2学时

授课题目：

§2-3实际金属的晶体结构

教学目的、要求：

1.认识晶体缺陷的基本类型、基本特征、基本性质。

注意位错线，位错线移动方向、晶体滑移方向与外加切应力方向之间的关系。

教学重点、难点：

重点：

点缺陷、线缺陷、面缺陷的分类及其与性能的关系

难点：

实际金属晶体缺陷形成的原因

教学组织（含课堂教学内容、教学方法、辅助手段、师生互动、时间分配、板书设计等）：

1.教学内容

§2-2实际金属的晶体结构

一、纯金属的显微组织

二、单晶体和多晶体

单晶体：

晶体内部晶格方位完全一致

多晶体：

晶体内部包含很多小晶体，每个小晶体内部晶格方位完全一致，

而各个小晶体之间彼此的晶格方位都不相同。

晶粒：

组成金属晶体的小晶体，因其外型呈不规格的颗粒状故称晶粒。

三、晶体的各向异性

§2-3实际金属的晶体结构

一、点缺陷晶格空位：

晶格中的原子脱离晶格结点，形成空位。

间隙原子：

从晶格结点上脱离的原子转移到晶格间隙。

晶格中晶格空位，间隙原子的存在，会改变其周围原子的平衡，造成晶格畸变。

二、线缺陷位错是晶体中普遍存在的，也是最重要的一种缺陷。

位错包括刃型位错，螺型位错及混合位错。

位错线周围的原子不同程度地偏离了平衡位置，使周围的晶格发生了畸变。

三、面缺陷晶界，亚晶界。

2.教学方法

采取对上节所学知识回顾，师生互动，达到加深理解和记忆的效果

3.辅助手段

黑板板书与教具配合

作业布置：

思考题：

2-5、2-6

主要参考资料：

[1]徐钧恒．《材料科学基础》．北京工业大学出版社，2001

[2]侯增寿．《金属学原理》．上海科学技术出版社，1999

[3]王晓敏．《工程材料学》．哈尔滨工业大学出版社，1998

[4]石德珂．《材料科学基础》．机械工业出版社，2003

课后自我总结分析：

注：

各栏大小可根据需要进行调整。

昆明工业职业技术学院教案（课次）

第4次课2学时

授课题目：

金属结晶的现象和条件

教学目的、要求：

1.明确结晶相变的热力学、动力学、能量及结构条件。

2.了解过冷度在结晶过程中的意义；过冷度、临界过冷度之间的区别。

3.均匀形核与非均匀形核的成因及在生产中的应用。

教学重点、难点：

重点：

1．结晶的基本过程；2．结晶条件；

难点：

1．结晶条件；

教学组织（含课堂教学内容、教学方法、辅助手段、师生互动、时间分配、板书设计等）：

1.教学内容

第三章纯金属的结晶

§3-1金属结晶的现象

一、结晶过程的宏观现象金属由液体凝固为晶体的过程，称为结晶。

过冷度金属实际结晶温度与理论结晶温度之差称为过冷度。

ΔT=Tm-Tn

二、金属结晶的微观现象分两个步骤：

①晶核的形成②晶核的长大

§3-2金属结晶的热力学条件结晶的推动力就是液相与固相的自由能差ΔF,ΔF越大结晶越容易。

而过冷度ΔT越大，ΔF越大。

§3-3金属结晶的结构条件相起伏的存在，相起伏的尺寸对形核率的影响

2.教学方法

①采取对上节所学知识回顾，师生互动，达到加深理解和记忆的效果

3.辅助手段

黑板板书与教具配合

作业布置：

作业：

结晶的热力学条件是什么？

主要参考资料：

[1]徐钧恒．《材料科学基础》．北京工业大学出版社，2001

[2]侯增寿．《金属学原理》．上海科学技术出版社，1999

[3]王晓敏．《工程材料学》．哈尔滨工业大学出版社，1998

[4]石德珂．《材料科学基础》．机械工业出版社，2003

课后自我总结分析：

注：

各栏大小可根据需要进行调整。

昆明工业职业技术学院教案（课次）

第5次课2学时

授课题目：

金属结晶的过程，铸锭组织与缺陷

教学目的、要求：

1.明确晶体的长大条件与长大机制。

2.明确温度梯度对晶体形貌的影响

3.晶粒大小控制因素

4.掌握铸锭组织的三区及形成原因、性能

教学重点、难点：

重点：

晶粒大小的影响因素铸锭组织的三区及形成原因、性能

难点：

温度梯度对晶体形貌的影响

教学组织（含课堂教学内容、教学方法、辅助手段、师生互动、时间分配、板书设计等）：

1.教学内容

§2-4金属结晶的过程

一、结晶过程形核与长大的过程

二、结晶过程的实质近程有序转变为远程有序

§2-5晶核的长大

一、固液界面的微观结构

二、晶体长大机制

三、固液界面前沿液体中的温度梯度

四、晶体生长的界面形状

五、长大速度

六、晶粒大小的控制

§2-6铸锭的组织与缺陷

1、表层细晶粒层

2、柱状晶粒层

3、中心等轴晶粒区

2.教学方法

采取对上节所学知识回顾，师生互动，达到加深理解和记忆的效果

3.辅助手段

黑板板书与教具配合

作业布置：

1、控制晶粒度的措施有哪些？

2、铸锭三晶区的组织特点是什么？

主要参考资料：

[1]徐钧恒．《材料科学基础》．北京工业大学出版社，2001

[2]侯增寿．《金属学原理》．上海科学技术出版社，1999

[3]王晓敏．《工程材料学》．哈尔滨工业