金属材料与热处理教案第五版1章.docx
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金属材料与热处理教案第五版1章
广东省阳江市技工学校
教案
编号：
QD—14—20版本号：
A/0流水号：
共5页（首页）
科目
金属材料与热处理（第五版）
绪论\第一章第1节
课题：
绪论\金属的晶体结构
授课
日期
课时
2
班级
授课方式
讲授法、练习法、讨论法
作业
题数
3
拟用
时间
45min
教学目的
1、明确学习本课程的意义。
2、了解本课程的基本内容和学习特点。
3、熟悉金属的晶体结构，了解晶体的结构缺陷。
选
用
教
具
挂
图
挂图
重
点
1、对金属及其合金的初步认识。
2、金属的晶格类型。
3、晶体的缺陷。
难
点
组织、性能、热处理及相互间的关系。
教学回顾
说
明
审阅签名：
年月日
教学过程
第1页
2min
3min
讲授法
7min
讲授法
板书
8min
讲授法
[组织教学]清点人数，稳定学生情绪。
[新课导入]
作为一名机械行业的技术工人，从手中的工具到加工的零件，每天都要与各种各样的金属材料打交道，为了能够正确地认识和使用金属材料，合理地确定不同金属材料的加工方法，充分发挥材料的潜力，就必须熟悉金属材料的牌号，了解它们的性能和变化规律。
因此，我们需要比较深入地学习和了解金属材料的相关知识，金属材料与热处理正是这样一门研究金属材料的成分、组织、热处理与金属材料性能之间的关系和变化规律的学科。
[新课讲授]
绪论
一、有关的概念
金属——由单一元素构成的具有特殊的光泽、延展性、导电性、导热性的物质，如金、银、铜、铁、锰、锌、铝等。
合金——由一种金属元素与其他金属元素或非金属元素通过熔炼或其他方法合成的具有金属特性的材料。
金属材料——金属及其合金的总称，即指金属元素或以金属元素为主构成的，并具有金属特性的物质。
二、课程主要内容
1、金属材料的基本知识——主要介绍金属的晶体结构及变形的相关知识。
2、金属的性能——主要介绍金属的力学性能和工艺性能。
3、金属学基础知识——主要介绍铁碳合金的组织及铁碳合金相图。
4、金属材料——主要介绍碳素钢、合金钢、铸铁、有色金属及硬质合金等金属材料的常用牌号、成分、组织、性能及用途。
5、热处理基本知识——主要介绍热处理的原理（钢在加热、保温、冷却时的组织转变）和热处理的工艺（退火、正火、淬火、回火、表面热处理等）及常用材料的典型热处理工艺。
教学过程
第2页
10min
讲授法
讨论回答
板书
讲授法
比较法
20min
讲授法
1-1金属的晶体结构
一、晶体与非晶体
结构特点
思考与讨论：
你能区分玻璃、石英、蜂蜡、食盐等是晶体还是非晶体吗？
晶体和非晶体的对比：
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、食盐、硫酸铜、糖、味精
玻璃、蜂蜡、松香、沥青、橡胶
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。
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。
教学过程
第3页
比较法
板书
5min
讲授法
10min
讲授法
常见的三种金属晶格类型：
（85%的金属）
名称
结构特点
晶胞示意图
典型金属
体心立方晶格
晶胞是一个立方体，原子位于立方体的八个顶角上和立方体的中心
铬（Cr）、钒（V）、钨（W）、钼（Mo）及α-Fe
面心立方晶格
晶胞也是一个立方体，原子位于立方体的八个顶角上和立方体六个面的中心
铝（Al）、铜（Cu）、铅（Pb）、镍（Ni）及γ-Fe
密排六方晶格
晶胞是一个正六棱柱体，原子排列在柱体的每个顶角上和上、下底面的中心，另外三个原子排列在柱体内
镁（Mg）、铍（Be）、镉（Cd）、及锌（Zn）
三、单晶体与多晶体
晶粒——组成金属的大小、外形和晶格排列方向均不相同的小晶体。
晶界——晶粒间交界的地方称为晶界。
单晶体——只由一个晶粒组成的晶体。
各向异性。
多晶体——由很多晶粒组成的晶体。
普通金属材料都是多晶体。
各向同性。
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，把这种晶体中原子紊乱排列的现象称为晶体缺陷。
常见的几种晶体缺陷及影响
类型
名称
对性能的影响
点缺陷
间隙原子
在宏观上，使材料的强度、硬度和电阻增加，同时处于缺陷处的原子易于移动。
空位原子
置代原子
线缺陷
刃位错
在位错周围，由于错排晶格产生较严重的畸变，所以内应力较大。
位错很容易在晶体中移动，位错的存在在宏观上表现为：
使得金属材料的塑性变形更加容易。
面缺陷
晶界
在宏观上表现为晶界较晶粒内部具有更高的强度和硬度。
因此，晶界越多，金属材料的力学性能越好。
亚晶界
教学过程
第4页
20min
巡回指导法
5min
讲授法
[练习]
课本P11页：
第1、2、3题。
[小结]5’
1、课程的主要内容，金属及其合金的初步认识。
2、金属的晶格类型——体心立方晶格、面心立方晶格、密排六方晶格。
3、晶体的缺陷类型——点缺陷、线缺陷、面缺陷。
[作业]
习题册：
P1、P2、P3页相关的习题。
广东省阳江市技工学校
教案
编号：
QD—14—20版本号：
A/0流水号：
共4页（首页）
科目
金属材料与热处理（第五版）
第一章第2节
课题：
纯金属的结晶
授课
日期
课时
2
班级
授课方式
讲授法、练习法、讨论法
作业
题数
4
拟用
时间
45min
教学目的
1、了解纯金属的结晶过程。
2、掌握晶粒大小对金属材料性能的影响。
3、掌握纯金属的同素异构转变。
选
用
教
具
挂
图
挂图
重
点
1、纯金属的结晶过程和铁的同素异构转变。
难
点
1、纯金属的结晶过程和纯铁冷却曲线。
教学回顾
说
明
审阅签名：
日期：
年月日
教学过程
第1页
2min
3min
讲授法
4min
讲授法
板书
16min
讲授法
板图
讨论法
板书
[组织教学]清点人数，稳定学生情绪。
[新课导入]
工业上使用的金属材料通常要经过液态和固态的加工过程。
例如制造机器零件的钢材，要经过冶炼、注锭、轧制、锻造、机加工和热处理等工艺过程。
生产上将金属凝固称为结晶。
[新课讲授]
1-2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。
图1-5结晶时的冷却曲线及过冷度示意图
思考与讨论：
为什么纯金属的结晶在结晶过程中，温度保持不变？
金属的结晶实质：
晶核的产生和长大过程。
教学过程
第2页
分析讲解图
15min
讲授法
板书
20min
讲授法
板书
分析讲解转变式
图1-6金属结晶过程示意图
二、晶粒大小对金属材料的影响
晶粒愈细，强度、硬度愈高，塑性、韧性也愈好。
细化晶粒的方法：
1、增加过冷度
2、变质处理
3、振动处理
三、同素异构转变
金属的同素异构转变——在固态下，金属随温度的改变由一种晶格转变为另一种晶格的现象。
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α，β，γ，δ等表示。
铁的同素异构转变式：
（体心立方晶格）（面心立方晶格）（体心立方晶格）
金属的同素异构转变也是一种结晶过程。
又称重结晶。
教学过程
第3页
25min
巡回指导法
5min
讲授法
[练习]
课本P11页：
第4、5、6、7题。
[小结]
1、纯金属的结晶过程。
2、细化晶粒的方法——增加过冷度、变质处理、振动处理。
3、铁的同素异转变。
[作业]
习题册：
P2、P3、P4页相关的习题。
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