《《汽车工程材料》教案(11,12)-金属的回复与再结晶》由会员分享，可在线阅读，更多相关《《汽车工程材料》教案(11,12)-金属的回复与再结晶（10页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、*学院教案用纸授课课题课题3金属材料的结构与性能金属的回复与再结晶教 学 目 标主要从知识目 标、能力目标 和情感目标三 方面进行设 计。? 掌握金属回复与再结晶的概念；? 掌握金属回复与再结晶对金属材料性能的影响；? 掌握金属热加工与冷加工的区别；? 重点掌握金属热加工对金属组织与性能的影响；? 熟悉热加工的实际生产应用。教 学 要 占八、教学重点 与难点重点：金属的热加工难点：金属的回复与再结晶课型1、理论课；2、新授课。课时2课时教法与学法（教具）多媒体教学、讲授、引导提问、实物展示课后要求布置课后作业练习教学后记（教师课后填写）授课教师备课时间*学院教案用纸主要教学步骤和教学内容课程回
2、顾：（5min ）金属材料的塑性变形及其对材料的性能影响课程导入：（5min ）1、为什么“打铁要趁热”？2、冷变形使金属出现加工硬化，如何消除这种硬化现象?（提出问题，学生思考并回答）新课讲授：（70min ）、金属的回复与再结晶1、冷变形金属加热时的变化金属经冷塑性变形后，组织处于不稳定状态，有自发恢复到变形前组织状态的倾向 但在常温下，原子扩散能力小，恢复过程很难进行，不稳定状态可以维持相当长时间。 如果对其加热，则金属原子活动能力增强，会产生一系列组织与性能的变化。a）加热前b） 625 C加热（不完全再结晶）c） 670 C加热（完全再结晶）d） 750 C加热（晶粒长大）经70%塑
3、性变形工业纯铁加热时的组织变化将冷塑性变形的金属材料加热至 0.5T熔温度附近，并进行保温，则金属将依次发生 回复、再结晶和晶粒长大 三个基本阶段。般热瞄嚏冷塑性变形金属的组织性能随温度变化示意图1回复变形后的金属在较低温度进行加热时，原子活动能力有所增加，原子已能作短距离 的运动，其晶格畸变程度显著减轻，内应力有所降低，这个阶段称为回复。产生回复的 温度：T 回=(0.25 0.3 ) T 熔在回复阶段，原子活动能力还不是很强，所以金属组织变化不明显，晶粒仍保持变 形后的形态。金属的力学性能也无明显改变，其强度、硬度略有下降，塑性略有提高， 但内应力、电阻率等显著下降。在工业上，常利用回复现
4、象将冷变形金属低温加热，既 稳定组织又保留了加工硬化，这种热处理方法称为去应力退火。(结合书本上的拓展与提示，给学生讲解金属相关趣事：一战期间，黄铜弹壳开裂的现象及其解决办法)2 再结晶冷变形金属加热至一定温度之后，由于原子活动能力增强，晶粒通过重新生核、长 大变成新的均匀细小的等轴晶，其力学性能发生了明显的变化，恢复到完全软化状态。 这种冷变形组织在加热时重新彻底改变而恢复至变形前状态的过程称为 再结晶。再结晶后晶粒内部的晶格畸变基本消失，位错密度下降，因而金属的强度、硬度显著下降，塑性显著提高，加工硬化消失。金属的再结晶过程是在一定的温度范围内进行的，能进行再结晶的温度T 再=（0.35
5、0.4 ） T 熔3. 晶粒长大再结晶完成后，若继续升高加热温度或延长加热时间，将发生晶粒长大，这是一 个自发的过程。加热温度越高，保温时间越长，金属的晶粒越大，加热温度的影响尤为 显著。而晶粒粗大会使金属的强度，尤其是塑性和韧性降低二、金属的热加工1. 冷加工与热加工的区别金属塑性变形的加工方法有热加工和冷加工两种。在金属学中，冷热加工的界限是 以再结晶温度来划分的。低于再结晶温度的加工为冷加工， 而高于再结晶温度的加工为 热加工。2. 热加工对金属组织和性能的影响因为热加工的温度高于再结晶温度，热加工时产生的加工硬化很快被再结晶消除， 使材料保持良好的塑性状态，因而热加工时的塑性变形比冷加
6、工容易得多，可变形程度 也较大。（这就是“打铁要趁热”的原因）热加工过程，在金属内部同时进行着加工硬化和再结晶软化两个相反的过程，虽然 不会引起加工硬化，但也会使金属的组织和性能发生很大的变化：（1）消除金属的组织缺陷热加工可使铸态金属与合金中的气孔、疏松、微裂纹焊合，从而使组织致密、成分 均匀。因而金属的力学性能得到提高。（2）细化晶粒热加工能打碎或挤碎粗大的树枝晶或柱状晶，并通过再结晶获得细化均匀的等轴晶粒，达到细晶强化的目的，从而可以提高金属的综合力学性能。（3）形成锻造流线热加工使铸态金属中的非金属夹杂物沿变形方向伸长，形成彼此平行的宏观条纹， 称作流线，由这种流线体现的组织也称纤维组
7、织。纤维组织使钢产生各向异性，与流线 平行的方向强度高，而与其垂直的方向强度低。在制定加工工艺时，应使流线分布合理， 尽量与拉应力方向一致曲轴中的流线分布(4) 形成带状组织热加工能量消耗小，但钢材表面易氧化，因而热加工一般用于截面尺寸大、变形量 大、在室温下加工困难的工件。而冷加工一般用于截面尺寸小、塑性好、尺寸精度及表 面光洁度要求高的工件。课程小结：(10min )1、金属的回复与再结晶;2、金属热加工的特点；作业:*学院教案用纸授课课题课题4金属材料的凝固与组织纯金属的结晶教 学 目 标主要从知识目 标、能力目标 和情感目标三 方面进行设 计。? 掌握金属结晶的条件；? 掌握金属结晶的
8、过程规律；? 了解金属结晶后晶粒度对材料性能的影响；? 掌握金属铸锭组织及其缺陷；? 重点掌握细晶强化的概念及晶粒细化的主要措施。教 学 要 占八、教学重点 与难点重点：金属的结晶条件及结晶过程细晶强化的主要措施难点：晶体的形核、铸锭的组织课型1、理论课；2、新授课。课时2课时教法与学法（教具）多媒体教学、引导提问、讲授课后要求布置课后作业练习教学后记（教师课后填写）授课教师备课时间*学院教案用纸主要教学步骤和教学内容课程导入：(5min )1. 浇注时，金属液是如何转变为固态金属的?2. 浇注形成的金属铸锭的组织有何特点？（提出问题，学生思考并回答）新课讲授：（75min ）一、纯金属的结晶
9、凝固：液体- 固体（晶体 或非晶体）结晶：液体- 晶体液体晶体1 纯金属结晶的条件纯金属的实际结晶过程可用冷却曲线来描述。冷却曲线是温度随时间而变化的曲 线，是用热分析法测得的。纯金属结晶时的冷却曲线液体、晶体自由能随温度变化曲线当温度处于熔点TO时，液相和固相的自由能相等，处于平衡状态;当温度处于更低的T1时，固相的自由能比液相低，从而促使液相转变为固相 2 纯金属结晶的规律形核叩品核长大卩:：认亢全略晶根据结晶条件的不同，可将形核方式分为 自发形核和非自发形核。自发形核 一一由液体金属内部原子聚集尺寸超过临界晶核尺寸后形成的结晶核心。非自发形核一一是依附于外来杂质上生成的晶核。请同学们考虑
10、：哪一种形核方式更容易进行？（类比雾水的形成）两种长大方式 平面生长与树枝状生长形核叩品核长大卩:：认形核叩品核长大卩:：认3金属结晶后的晶粒大小晶粒大小对纯铁力学性能的影响晶粒平均直径d/ mb/MPa70252.01.6184216268270s/MPa3445586630.639.548.850.7形核叩品核长大卩:：认形核叩品核长大卩:：认强决鸟晶撷尺才的昊幕rs=ao+Kd-1/2细晶强化晶粒细化梗全JK机械性能提高的现象 比桢：期鬲強犹=強度、硬度、帮1、韧性T固溶強化加工强牝强虧硬度忙塑帐删U 热处蹲彊牝*细化晶粒的措施:（1）提高过冷度在液体金属中加入变质剂（孕育剂），以细化晶
11、粒和改善组织的工艺措施(2) 变质处理加入杂质，促进非自发形核(异质形核)，从而增加晶粒数，细化晶粒(3) 振动结晶机械振动、超声振动，或电磁搅拌等。振动的作用：使树枝晶破碎，晶核数增加，晶粒细化。、铸锭的组织及其控制1 .铸锭的组织表层细晶区、中间柱状晶区、中心等轴晶区2 .铸锭的缺陷(1) 缩孔和疏松：大多数金属凝固时体积要收缩，如果没有足够的液体补充，便 会形成孔隙。如果孔隙集中在凝固的最后部位，则称为 缩孔。如果孔隙分散地分布于 枝晶间，则称为疏松，可以通过压力铸造的等方法予以消除。(2) 气孔：金属在液态下比在固态下溶解气体多。液态金属凝固时，如果所析出 的气体来不及逸出，就会保留在铸锭内部，形成 气孔。(3) 偏析：合金中各部分化学成分不均匀的现象称为 偏析。课堂小结：(I0min )1、纯金属的结晶(形核、晶粒生长)；2、细晶强化及其措施；3、铸锭的组织及控制。作业:
