【正文】 金屬工藝學 教案 8 授課時間： 班級： 本課課題：材料的物理性能、化學性能。 。 教學方法：講授法 課型：理論課 第二節(jié) 金屬材料的物理、化學及工藝性能 復習舊課：學習本課的實際意義。 一、物理性能： ：單位體積內(nèi)物體的重量。 鐵： 克 /厘米 銅： 克 /厘米 鋁： 克 /厘米 鈦： 克 /厘 米 3 γ 5g/cm3→ 輕金屬、γ 5g/cm3→ 重金屬。 ：固體 → 液體的溫度點。 鐵： 1538℃、銅： 1083℃、鋁： 660℃、鈦： 1660℃。 ：一般而言，金屬材料具有熱脹冷縮的性能。 應用：電線的形態(tài)、橋梁的架設、鋼軌的鋪設、精密的測量工具、電冰箱、電飯鍋等。 導熱材料的順序：銀、銅、鋁等。高速鋼導熱性差，加熱要緩慢，以防開裂。 5. 導電性：金屬具有傳遞電流的性質(zhì)。 應用：電火花加工（下冊 ～ 80、電解加工、電子束加工及制造電線、電纜、玻璃拉絲模等。 例如：鐵、鎳、鈷等。 金屬工藝學 教案 9 二、化學性能： （耐酸堿性）：金屬材料抵抗腐蝕的性能。應用：食品行業(yè)、飲料行業(yè)、醫(yī)藥行業(yè)、化工行業(yè)等。 應用：鍛打、電焊、熱處理等。 應用：耐熱設備、高溫鍋爐等。 包括：熱處理性能（第三章）、鑄造性能（第二篇）、焊接性能（第三篇）、鍛造性能（第四篇）、切削加工性能（第五篇）。 作業(yè)布置： 課后總結(jié)： 金屬工藝學 教案 10 授課時間： 班級： 本課課題：鐵碳合金的晶體結(jié)構(gòu)與結(jié)晶過程。熟悉兩種常見的金屬晶格類型。 重點與難點：鐵碳合金晶體結(jié)構(gòu)和同素異晶轉(zhuǎn)變。 第二章 鐵碳合金（鋼和鑄鐵） 第一節(jié) 純鐵的晶體結(jié)構(gòu)及其同素異晶轉(zhuǎn)變 復習舊課：材料的力學性能。 概念：理論結(jié)晶溫度－金屬在無限緩冷冷卻下結(jié)晶得到的結(jié)晶溫度 To。（實際測量出來的）（平時澆注的溫度） 一、金屬結(jié)晶的過冷現(xiàn)象： 過冷現(xiàn)象： 金屬的實際結(jié)晶溫度總是低于理論結(jié)晶溫度， TnTo。 冷卻速度越大，過冷度越大。 過冷度： To＝ Tn＝ ?T（變量）。 金屬的實際結(jié)晶溫度總是低于理論結(jié)晶溫度， TnTo。 冷卻速度越大，過冷度越大。 cd 段：每一個晶核形成一個晶粒，從而形成含有多晶體的金屬固體。 晶核－枝晶－晶粒－多晶體。 晶粒越多，晶界也越多，則晶粒移動所受的阻力越大，宏觀來看，材料越不容易發(fā)生變形，即材料的硬度越高，強度越好。 采用的主要途徑是： 晶核數(shù)目越多－晶粒越多－晶粒越細小，從而提高材料的力學性能。 （ 2）變質(zhì)處理（孕育處理）：在液態(tài)金屬中，加入一些細小的金屬粉末（變 質(zhì)劑）（孕育劑）形成 非自發(fā)晶核，使晶核數(shù)目增多，晶粒變細小。 二、純金屬的晶體結(jié)構(gòu) 概念：原子球、結(jié)點、晶格、晶胞、晶格常數(shù)（ a、 b、 c、 α、 β、γ） 致密度：晶胞中原子占有的體積與晶胞體積之比。 原子數(shù)： 8 1/8＋ 1＝ 2 致密度： 金屬工藝學 教案 12 原子的晶格結(jié)構(gòu)不同，則性能不同，即使原子的晶格結(jié)構(gòu)相 同，但由于原子的質(zhì)量不同，性能也不同。 原子數(shù)： 8 1/8＋ 6 1/2＝ 4 致密度： 舉例：銅： a＝ b＝ c= 10銅原子 M＝ 10－ 24g 銅原子的直徑： D＝ ，計算銅的密度？ 純鐵（ γ － Fe） 912～ 1394℃ 、 Al、 Cu、 Ag、 Mn等。 提 問：一定質(zhì)量的純鐵加熱到 912～ 1394℃時，體積是增加還是減少，若繼續(xù)加熱到 1394～ 1538℃時，體積是增大還是減少？ 金屬工藝學 教案 13 授課時間： 班級： 本課課題：鐵碳合金 教學目的和要求： 、組元、系、相、固溶體、金屬化合物、機械混合物。 重點與難點：鐵碳合金組織及其力學性 能。 課型：理論課 第二節(jié) 鐵碳合金的基本組織 復習舊課：細化金屬材料晶粒的方法及純鐵的結(jié)構(gòu)。 Fe： HB80、 σb＝ 200MPa、 C： HB σb≈0 。 Al： HB2 σb＝ 80MPa。 而工業(yè)中的金屬材料均為合金。 金屬特性：導電性、導熱性、塑性、光澤。 產(chǎn)生具有優(yōu)良的使用性能和工藝性能方面的新材料（特出的物理、化學性能）。 合金系： 合金中百分含量不同的組元構(gòu)成的一系列合金。 鋁合金： Al： 99％、 97％、 95％、 …… .. Mg： ％、 2％、 2％ 、 ……… . Mn： ％、 1％、 3％、 ……… . 二元合金系、三元合金系、四元合金系。 例如：液 → 單相、固相 → 單相、液＋固 → 兩相。 置換固溶體： d 質(zhì) /d 劑 。 無限置換固溶體： Cu＋ Ni 有限置換固溶體： Cu+Zn 金屬工藝學 教案 14 溫度越高，則溶解度（固溶量）越大。 （瘦子到教 室形象舉例） 晶格歪扭、畸變，晶體缺陷。 因形成固溶體使材料強度、硬度升高的現(xiàn)象－固溶強化。 單相、層片狀、體心立方晶格。 727℃ ％ C 。（應用簡略提一下） （飽和的鹽水凝固點－ 21℃ 、其沸點 108℃。） A： C→γ － Fe 中形成的固溶體。 727℃ %C、 1148℃ %C。 （應用提一下） 二、金屬化合物（中間相）（強化相） 形成：溫度降低時析出的一種新材料。 滲碳體 C： F＋ C 層片相間疊加。 三、機械混合物： 定義： α－固溶體＋ β－固溶體＋ ? ＋ α－金屬化合物＋ β－金屬化合物 例如：鋼鐵、鋁合金、銅合金、鈦合金等。 ％ C。 強度高、硬度較高。 Ld＝ A＋ C 727～ 1148℃。（低溫萊氏體） 機械性能： HB＝ 560～ 600、 δ＝ 4～ 5％。（應用較少） 總結(jié)：硬度最高的是滲碳體，強度最好的是珠光體，高溫下奧氏體塑性最好，常溫下鐵素體塑性最好，萊氏體硬度較高。 在室溫下的組織。 教學方法：講授法。 ℃ ℃ A L D A E L＋ A C L＋ C F G A＋ C A＋ C Ld＋ A＋ C Ld Ld＋ C 727F P S K 600Q P＋ F P P＋ C P＋ C Ld′＋ P＋ C Ld′ Ld′＋ C 0 F＋ C 一、鐵碳合金狀態(tài)圖的建立 （ 1）配制不同成分的鐵碳合金，用熱分析法測定各合金的冷卻曲線。 （ 3）將意義相同的臨界點連接起來。 （特性線）： （ 1） AC 線：液相線 開始結(jié)晶出奧氏體： L→ L＋ A。 （ 2） AE 線：固相線 奧氏體結(jié)晶終了線： L＋ A→ A。 （ 3） GS 線－ A3 線：從奧氏體中開始析出鐵素體線。 （ 5） PSK 線－ A1 線：共析線； 共析反應 A→ P（ F＋ C）共晶體。這種由鐵素體中析出的滲碳體為三次 滲碳體。 ： ％ C： L→ L＋ A→ A→ P 分析：在 727℃ 發(fā)生共析反應， A 中含碳多少？ P 中含碳多少？ （ 727℃ :F＝ ％、 C＝ ％） ： ％ C： L→ L＋ A→ A→ A＋ F→ P＋ F 分析： ① A→ A＋ F 在→點以上 A 中含碳多少？隨著溫度降低， A 中含碳是 逐漸增加還是減少？ 金屬工藝學 教案 17 ② A＋ F→ P＋ F 在冷卻到→點時， A 中含碳增加到 ％ C，發(fā)生共析反應 A→ P，727℃時， P、 F 各占百分多少？ 727℃ : F＝ ％、 P＝ ％。 ： ％ C： L→ L＋ A→ A→ A＋ C→ P＋ C （ P＝ ％、 C＝ ％） 分析： ① A→ A＋ C 在→點以上， A 中含碳多少？ C 中含碳多少？在→點以下， 隨著溫度降低， A 中含碳逐漸增加還是減少？ ② A＋ C→ P＋ C 當冷卻到→時， A 中含碳逐漸減少到 ％ C，發(fā)生共析反 應 A→ P， 727℃ ,P、 C 相對含量是多少？ Ⅵ .亞共晶白口鑄鐵、共晶白口鑄鐵、過共晶白口鑄鐵請學生自行分析。 亞共析鋼： F＋ P 取決于 F、 P 的含量。 過共析鋼： P＋ C 取決于 P、 C 的含量（ C 為網(wǎng)狀的二次滲碳體，脆、不合格）。 力學性能和含碳量的關(guān)系曲線圖。 正確選材： ① .C≤ ％，低碳鋼：塑性好，韌性好。 ③ .％ ≤ C≤ ％，高碳鋼：硬度高，耐磨性好。 ② 鍛造方面： 鋼加熱到固相線 AE 以下 200℃ 及 A3 線上 170℃之間，利用奧氏體塑性好。 布置作業(yè)： 課后總結(jié)： 金屬工藝學 教案 19 授課時間： 班級： 本課課題：碳素鋼 教學目的和要求： 。 重點與難點：碳鋼的分類、牌號、用途。 課型：理論課和習題課。 一、鋼的分類 碳鋼的分類、編號和用途： 分類： ① 低碳鋼： ％ C ① 亞共析鋼： ～ ％ C。 ③ 高碳鋼： ％ C≤ ％ ③過共析鋼： ～ ％ C。 ② 優(yōu)質(zhì)碳素鋼： S≤ ％、 P≤ ％。 用途： ①碳素結(jié)構(gòu)鋼： ② 碳素工具鋼： 冶煉： ① 平爐鋼（逐漸淘汰） ② 轉(zhuǎn)爐鋼（使用） ③ 電弧爐鋼。 鋼的分類：