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1、鞍 山 技 师 学 院理 论 课 教 案任课教师： 班级： 日期：课程名称金属材料与热处理授课内容教材对应位置审批：金属的结构与结晶章节一1授课时数2授课时间第 周授课方式讲授教学目标认 知 目 标了解金属的结构情 感 目 标热爱本专业专业能力目标掌握金属的结构教学重点金属的晶体结构教学难点晶体缺陷教 具教学内容及教学过程附记第一章 金属的结构与结晶11 金属的晶体结构一、晶体与非晶体项目晶体非晶体定义原子呈有序、有规则排列的物质 原子呈无序、无规则堆积物质 性能特点具有规则的几何形状 有一定的熔点，性能呈各向异性 没有规则的几何形状 有固定的熔点，性能呈各向同性 典型物质石英、云母、明矾、食
2、盐、硫酸铜、糖、味精 玻璃、蜂蜡、松香、沥青、橡胶 晶体和非晶体的对比二、金属的晶格类型晶格类型：金属中原子排列的规律。晶格：为了清楚地表示晶体中原子排列的规律，将原子简化为一个质点，再用假想的线将它们连接起来，形成一个能反映原子排列规律的空间格架。 第 1 页教学内容及教学过程附记晶胞：晶格中能够完整地反映晶体晶格特征的最小几何单元。三、单晶体与多晶体晶粒：组成金属的小晶体。 晶界：由晶粒间不规则排列的原子构成。 四、晶体的缺陷晶体缺陷：由于各种原因，实际晶体中原子的规律排列受到干扰和破坏，使晶体中的某些原子偏离正常位置，造成原子排列的不完全性。 第 2 页鞍 山 技 师 学 院理 论 课
3、教 案任课教师： 班级： 日期：课程名称金属材料与热处理授课内容教材对应位置审批：纯金属的结晶章节一2授课时数2授课时间第 周授课方式讲授教学目标认 知 目 标掌握纯金属的结晶情 感 目 标热爱本专业专业能力目标掌握纯金属的结晶教学重点纯金属的结晶、同素异构转变教学难点纯金属的结晶教 具教学内容及教学过程附记12 纯金属的结晶结晶：金属从高温液体状态冷却凝固为固体（晶体）状态的过程。结晶潜热：结晶的过程中放出的热量。 一、纯金属的结晶过程过冷度：理论结晶温度和实际结晶温度（T1）之间存在的温度差（T= T0 T1）。金属结晶时，冷却越快，其实际结晶的温度就越低，过冷度T也就越大。金属由原子不规
4、则排列的液体转变为原子规则排列的固体的过程称为结晶。一、纯金属的冷却曲线及过冷度。用热分析法进行研究： 第 3 页教学内容及教学过程附记实际结晶温度（下）低于理论结晶温度（To）这一现象称为“过冷现象”。理论结晶温度和实际结晶温度之差称这“过冷度”（T=To-T1）。金属结晶时过冷度的大小与冷却速度有关。冷却速度越快，金属的实际结晶温度越低，过冷度也就越大。二、纯金属的结晶过程。结晶过程是晶核的形成与长大的过程。外形不规则而内部原子排列规则的小晶体称为晶粒。晶粒与晶粒之间的分界面称为晶界。三、晶粒大小对金属力学性能的方面。一般地说，在室温下，细晶粒金属具有较强的强度和韧性。细化晶粒的方法。增加
5、过冷度变质处理振动处理四、 金属的同素异构转变同素异构转变的概论：金属在固态下，随温度的改变有一种晶格转变为另一晶格的现象称为同素异构转变。具有同素异构转变的金属有：铁、钴、钛、锡、锰等。同一金属的同素异构晶体按其稳定存在的温度，由低温到高温依次用希腊字母，等表示。铁的同素异构转变式9121394Fe Fe Fe面心立方晶格体心立方晶格体心立方晶格 第 4 页教学内容及教学过程附记金属的同素异构转变与液态金属的结晶过程有许多相似之处：1、有一定的转变温度，转变时有过冷现象；放出和吸收潜热；转变过程也是一个形核和晶核长大的过程。2、同素异构转变属于固态相变，有本身的特点：新晶格的晶核优先在原来晶
6、粒的晶界处形成；转变需要较大的过冷度；晶核的变化伴随金属体积的变化，转变时产生较大的内应力。例如：Fe转变为Fe时，铁的体积会膨胀约1，这是钢热处理时引起应力，导致工件变形和开裂的重要原因。 第 5 页鞍 山 技 师 学 院理 论 课 教 案任课教师： 班级： 日期：课程名称金属材料与热 处理授课内容教材对应位置审批：金属材料的损坏与塑性变形 章节二1授课时数2授课时间第 周授课方式讲授教学目标认 知 目 标了解金属材料的损坏与塑性变形情 感 目 标热爱本专业专业能力目标了解金属材料的损坏与塑性变形教学重点金属材料的损坏与塑性变形教学难点金属材料的损坏与塑性变形教 具教学内容及教学过程附记第二
7、章 金属材料的性能21 金属材料的损坏与塑性变形一、与变形相关的几个概念1载荷载荷：金属材料在加工及使用过程中所受的外力。根据载荷作用性质的不同分：（1）静载荷：大小不变或变化过程缓慢的载荷。 （2）冲击载荷：在短时间内以较高速度作用于零件上的载荷。 （3）交变载荷：大小、方向或大小和方向随时间发生周期性变化的载荷。2内力内力：工件或材料在受到外部载荷作用时，为保持其不变形，在材料内部产生的一种与外力相对抗的力，称为。3应力应力：假设作用在零件横截面上的内力大小均匀分布，单位横截面积上的内力。 第 6 页教学内容及教学过程附记二、金属的变形金属塑性变形的影响因素：1晶粒位向的影响2晶界的作用3
8、晶粒大小的影响 三、金属材料的冷塑性变形与加工硬化形变强化（加工硬化）：冷塑性变形除了使晶粒的外形发生变化外，还会使晶粒内部的位错密度增加，晶格畸变加剧，从而使金属随着变形量的增加，使其强度、硬度提高，而塑性、韧性下降。 第 7 页鞍 山 技 师 学 院理 论 课 教 案任课教师： 班级： 日期：课程名称金属材料与热处理授课内容教材对应位置审批：强度章节二2授课时数2授课时间第 周授课方式讲授教学目标认 知 目 标掌握强度情 感 目 标热爱本专业专业能力目标掌握强度教学重点强度教学难点力伸长曲线教 具教学内容及教学过程附记22 金属的力学性能任何机械零件或工具，在使用过程中，往往要受到各种形式
9、外力的作用，这就要求金属材料必须具有一种承受机械载荷而不超过许可变形或不破坏的能力，这种能力就是材料的力学性能。一、强度强度：金属在静载荷作用下抵抗塑性变形或断裂的能力。其大小用应力表示。 抗拉强度：拉伸实验测定 抗压强度 抗剪强度 抗扭强度 抗弯强度 1拉伸试样 2力伸长曲线 bZF0eSL低碳钢的力伸长曲线 第 8 页教学内容及教学过程附记弹性变形 阶段屈服阶段 强化阶段 缩颈阶段3强度指标 （1）屈服强度：当金属材料出现屈服现象时，在实验期间发生塑性变形而力不增加的应力点。屈服强度分为上屈服强度ReH和下屈服强度ReL。ReL=FeL/So 规定产生0.2%残余伸长时的应力为条件屈服强度
10、Rp0.2，替代ReL，称为条件（名义）屈服强度。R0.2=F0.2/So2抗拉强度Rm 抗拉强度：材料在断裂前所能承受的最大的应力。 二、塑性塑性：材料受力后在断裂前产生塑性变形的能力。 1断后伸长率A 试样拉断后，标距的伸长量与原始标距之比的百分率。计算公式：A=(l1-l0)/l0 100%2断面收缩率Z 试样拉断后，缩颈处面积变化量与原始横截面面积比值的百分率。计算公式：Z=(SO-S1)/SO 100%【例】有一直径 d =10mm，Lo=100mm 的低碳钢试样，拉身实验时测得FeL=21kN，Fm=29kN，du=5.65mm，Lu=138mm。求此试样的ReL、Rm、A、Z。 解：（1）计算SO，S1 S0=d02/4 =3.14102/4=78.5mm2S1=d12/4 =3.145.652/4=25mm2（2）计算ReL、RmReL=FS/SO=21103/78.5 =267.5MpaRm = Fb/SO=29103/78.5 =369.4Mpa（3）计算A、ZA =(l1-l0)/l0100%=(138-100)/100100%=38%Z =(S0-S1)/S0100%=(78.5-25)/78.5100%=68% 第 10 页鞍 山 技 师 学 院理 论 课 教 案任课教师： 班级： 日期：课程名称金属材料与热处理授课内容教材对应位置
