昆工金属学与热处理教案.docx

1、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

2、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，20012 侯增寿金属学原理上海科学技术出版社，19993 王晓敏工程材料学哈尔滨工业大学出版社，19984 石德珂材料科学基础机械工业出版社，20035 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

3、、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

4、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s和抗拉强度b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()和断面收缩率()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

5、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，20012 侯增寿金属学原理上海科学技术出版社，19

6、993 王晓敏工程材料学哈尔滨工业大学出版社，19984 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

7、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：-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：-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

8、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，20012 侯增寿金属学原理上海科学技术出版社，19993 王晓敏工程材料学哈尔滨工业大学出版社，19984 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

9、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

10、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，20012 侯增寿金属学原理上海科学技术出

11、版社，19993 王晓敏工程材料学哈尔滨工业大学出版社，19984 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

12、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。T=Tm-Tn二、 金属结晶的微观现象 分两个步骤：晶核的形成 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F, F越大结晶越容易。而过冷度T越大，F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

13、大学出版社，20012 侯增寿金属学原理上海科学技术出版社，19993 王晓敏工程材料学哈尔滨工业大学出版社，19984 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、

14、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，20012 侯增寿金属学原理上海科学技术出版社，19993 王晓敏工程材料学哈尔滨工业