中職金屬材料與熱處理教案

1、技工學(xué)校教案章節(jié)課題緒論 §11 金屬的晶體結(jié)構(gòu) 課 型新授課課時2教具學(xué)具電教設(shè)施掛圖教學(xué)目標(biāo)知識教學(xué)點通過學(xué)習(xí)使學(xué)生們了解金屬晶體結(jié)構(gòu)的概念，晶體的晶格類型及晶體的缺陷。能力培養(yǎng)點晶格的類型及晶體的缺陷德育滲透點培養(yǎng)學(xué)生的職業(yè)道德觀及互相協(xié)作的精神教學(xué)重點難點重點晶格的類型及結(jié)構(gòu)難點晶格的類型學(xué)法引導(dǎo)1、講授法 2、討論法教學(xué)內(nèi)容更新、補充、刪節(jié)補充金屬材料與熱處理相關(guān)內(nèi)容、同素異形體參考資料金屬學(xué)與熱處理課后體會教 與 學(xué) 互 動 設(shè) 計教 師 活 動 內(nèi) 容學(xué)生活動內(nèi)容時間（一）組織教學(xué)點名考勤，穩(wěn)定學(xué)生情緒，準(zhǔn)備上課（二）提出問題1、 談?wù)剬τ诮饘俨牧霞盁崽幚磉@門課的認(rèn)識？

2、2、 什么是晶體和非晶體？（三）講授新課緒論一.、.基本知識1、材料的發(fā)展史2、什么是金屬，什么是合金所謂金屬，就是指由單一元素構(gòu)成的，具有特殊的光澤、延展性、導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性的物質(zhì)，如金、銀、銅、鐵、錳、鋅、鋁等。所謂合金是指有一種金屬元素與其他金屬或者非金屬元素通過熔煉或其它方法合成的具有金屬特性的材料。金屬材料是金屬和合金的總稱。指金屬元素或以金屬元素為主構(gòu)成，并具有金屬特性的物質(zhì)。3、金屬組織、性能、用途的關(guān)系第一章 金屬的結(jié)構(gòu)與結(jié)晶§11 金屬的晶體結(jié)構(gòu)一.、.基本知識（表1-1） p3思考題？1、非晶體：物質(zhì)內(nèi)部，凡原子呈無序堆積狀況的。2、晶體：物質(zhì)內(nèi)部凡原子呈有序，有規(guī)

3、則排列的物體叫。金屬在固態(tài)下，一般呈晶體。晶體具有固定熔點，性能呈各向異性。非晶體沒有固定熔點，性能表現(xiàn)為各向同性。 3、晶格和晶胞：晶格：表示原子在晶體中排列規(guī)律的空間格架。晶胞：能完整地反映晶格特征的最小幾何單元。提示：晶胞是可以反應(yīng)金屬圓子排列規(guī)律的最小單元，所以一般都是取晶胞來研究金屬晶格結(jié)構(gòu)的。二、常見晶格類型（表1-2）1、體心立方晶格：晶胞是一個立方體，原子位于立方體的八個頂點和立方體的中心。如鎢、鉬、釩等。2、面心立方晶格：晶胞是個立方體，原子位于立方體的八個頂點和立方體的六個面的中心。如金、銀等。3、密排六方晶格：晶胞是個正六棱柱。原子除排列在柱體的每個頂點和上下兩個面的中心

4、外，正六棱柱的中心還有三個原子。如：鎂、鉻、鋅等提示：即使是相同的原子構(gòu)成的晶體，只要原子排列的晶格形式不同，則它的之間的性能存在很大的差別，如金剛石和石墨（同素異形體）三、單晶體與多晶體1、多晶體結(jié)構(gòu)晶粒：外形不規(guī)則而內(nèi)部原子排列規(guī)則的小晶體晶界：晶粒與晶粒之間的分界面2、單晶體結(jié)構(gòu)單晶體：只由一個晶粒組成的晶體。其晶格排列方位完全一致。必須是人工制作。注意：普通金屬都是多晶體，雖然每個晶粒各向異性，但是由于各個晶粒的相位不同，加之晶界的作用，則使各晶粒的各向異性相互抵消，因而整個多晶體呈現(xiàn)出無相性。即各項同性。四、晶體的缺陷晶體缺陷：晶體中原子紊亂排列的現(xiàn)象。可分為：點缺陷、線缺陷和面缺陷

5、。具體如下：（表1-3）1、點缺陷晶體在三維的方向尺寸很小，不超過幾個原子直徑的缺陷常見的有晶格空位和間隙原子、宏觀上，影響材料的強度、硬度和導(dǎo)電性，同時出現(xiàn)在缺陷處的原子容易移動。2、線缺陷晶體在某一平面中呈線性分布的缺陷，典型的有刃型位錯由于錯位，內(nèi)應(yīng)力增大，宏觀上，使金屬的塑性變形更加容易3、面缺陷金屬的空間分布中存在著較大的缺陷，常見的有晶界和亞晶界。高溫下，晶界處原子極易擴散，常溫下是金屬的塑性變形的阻力增大。宏觀上，金屬的強度和硬度高，力學(xué)性能好。（四）課堂小結(jié) 點出重點，分析難點（五）布置作業(yè)1、復(fù)習(xí)本次課的內(nèi)容2、習(xí)題冊上的習(xí)題 3、預(yù)習(xí)下一節(jié)內(nèi)容準(zhǔn)備上課學(xué)生思考并回答所提出的

6、問題。學(xué)生分組討論并發(fā)言聽 講 記筆記學(xué)生思考、討論準(zhǔn)備回答聽 講 記筆記學(xué)生認(rèn)真聽課聽 講 記筆記學(xué)生根據(jù)老師的提示認(rèn)真回顧本次課的重點內(nèi)容2分5分20分10分20分20分10分3分教 案章節(jié)課題§12 純金屬的結(jié)晶 課 型新授課課時2教具學(xué)具電教設(shè)施掛圖教學(xué)目標(biāo)知識教學(xué)點通過學(xué)習(xí)使學(xué)生們了解金屬的結(jié)晶過程，結(jié)晶冷卻的曲線。能力培養(yǎng)點結(jié)晶的過程及晶粒大小對金屬材料的影響德育滲透點培養(yǎng)學(xué)生的職業(yè)道德觀及互相協(xié)作的精神教學(xué)重點難點重點結(jié)晶的過程、晶粒大小對金屬材料的影響難點結(jié)晶的過程學(xué)法引導(dǎo)1、講授法 2、習(xí)題法教學(xué)內(nèi)容更新、補充、刪節(jié)補充金屬材料與熱處理相關(guān)內(nèi)容參考資料金屬學(xué)與熱處理

7、課后體會教 與 學(xué) 互 動 設(shè) 計教 師 活 動 內(nèi) 容學(xué)生活動內(nèi)容時間（一）組織教學(xué)點名考勤，穩(wěn)定學(xué)生情緒，準(zhǔn)備上課（二）復(fù)習(xí)提問1、討論金屬如何結(jié)晶？（三）講授新課§12 純金屬的結(jié)晶一.、.結(jié)晶的概念結(jié)晶：金屬從高溫液體狀態(tài)冷卻凝固為固體狀態(tài)的過程。二.、.結(jié)晶潛熱結(jié)晶潛熱：結(jié)晶過程中放出的熱量。三、純金屬的結(jié)晶過程（一）、純金屬的冷卻曲線及過冷度1、 冷卻曲線的測定：用測溫的方法，描繪時間與溫度之間關(guān)系。2、過冷度：理論結(jié)晶溫度和實際結(jié)晶溫度之差叫過冷度 表示：TTo-T13、溫度的大小與冷卻的速度有關(guān)。 冷卻速度越快，金屬的實際結(jié)晶溫度越低，過冷度也就越大。冷卻曲線的坐標(biāo)表

8、示： 縱坐標(biāo)表示溫度（T） 橫坐標(biāo)表示時間（ t ）提問：為什么純金屬結(jié)晶時，冷卻曲線有一段是水平的：由于結(jié)晶過程的結(jié)晶潛熱補賞了散失在空氣中的熱量，因此，結(jié)晶時溫度并不隨時間的延長而下降。 直到結(jié)晶終了時，溫度下降才快些。4、溫度的大小與什么有關(guān)：與冷卻的速度有關(guān)。 冷卻速度越快，金屬的實際結(jié)晶溫度越低，過冷度也就越大。 （二）、純金屬的結(jié)晶過程晶核的形成與長大 晶核：作為結(jié)晶核心的微小晶體。1、單晶體：結(jié)晶后只有一個晶粒的晶體叫。2、單晶體有各向異性：因為單晶體中的原子排列位向是完全一致的，其性能是各向異性的。3、多晶體：結(jié)晶后的晶體是許多位向不同的晶粒組成的。多晶體中各晶粒的晶格位向互不

9、一致，各向異性彼此抵消。四、晶粒大小對金屬材料的影響 晶粒越細(xì)，金屬具有較高的強度和韌性。在實際的生產(chǎn)過程中，為了提高金屬的力學(xué)性能，就要控制金屬結(jié)晶的大小。通過研究和分析，發(fā)現(xiàn)晶粒的大小與結(jié)晶時的形核率有關(guān)，與晶核長大的速度有關(guān)。形核率越高，長大的速度越慢，晶粒就越小。抓住這個規(guī)律之后，所以確認(rèn)：細(xì)化晶粒的根本途徑是控制形核率及長大速度。 增加過冷度1、常用細(xì)化晶粒的方法： 變質(zhì)處理 振動處理增加過冷度能使晶粒細(xì)化：這種方法的適應(yīng)范圍：中、小型鑄件。變質(zhì)處理：在熔液中加一些變質(zhì)劑（形核劑）這種方法可使晶粒顯著增加，或者降低晶核的長大速度。加入哪些元素可細(xì)化晶粒：鋼：鈦（Ti） 硼（P） 鋁（

10、Al）鑄鐵：硅鐵（SiFe） 硅鈣（SiCa）等振動處理：結(jié)晶時金屬液加以機械、超聲波、電磁振動等，使晶格破碎。五、同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變 1、概念：金屬結(jié)晶后，晶格類型隨溫度的改變而發(fā)生的變化。 2、舉例：純鐵的同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變（圖1-7）1538度(結(jié)晶-Fe) 1394度(-Fe) 912度(-Fe)（體心立方晶格） （面心立方晶格） （密排六方晶格）同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變的特點：固態(tài)相變是需要較大的過冷度的，則體積變化時造成較大的內(nèi)應(yīng)力，以致于淬火時引起應(yīng)力導(dǎo)致工件變形和開裂，因此要控制冷卻速度，可以改變同素異構(gòu)后的晶粒的大小，從而改變金屬的性能。（四）課堂小結(jié) 點出重點，分析難點（五）布置作業(yè) 1、復(fù)習(xí)本次

11、課內(nèi)容2、課后習(xí)題冊3、預(yù)習(xí)下一節(jié)內(nèi)容準(zhǔn)備上課學(xué)生思考并回答所提出的問題。學(xué)生分組討論并發(fā)言聽 課記筆記學(xué)生分組討論并發(fā)言聽 講提 問學(xué)生分組討論并發(fā)言記筆記學(xué)生分組討論并發(fā)言：溫度與結(jié)晶的關(guān)系討論生產(chǎn)中常見的細(xì)化晶粒的方法分組討論，對比金剛石和石墨認(rèn)識同素異晶轉(zhuǎn)變學(xué)生認(rèn)真聽講，并詳細(xì)記筆記學(xué)生根據(jù)老師的提示認(rèn)真回顧本次課的重點內(nèi)容2分5分30分10分20分15分5分3分教 案章節(jié)課題 §21 金屬材料的損壞與塑性變形課 型新授課課時2教具學(xué)具電教設(shè)施掛圖教學(xué)目標(biāo)知識教學(xué)點金屬的變形及影響因素能力培養(yǎng)點理解載荷、塑性變形、彈性變形等相關(guān)概念德育滲透點培養(yǎng)學(xué)生的職業(yè)道德觀及互相協(xié)作的精

12、神 教學(xué)重點難點重點載荷、彈性變形、塑性變形難點變形的影響因素學(xué)法引導(dǎo)1、講授法 2、討論法 教學(xué)內(nèi)容更新、補充、刪節(jié)補充金屬材料與熱處理相關(guān)內(nèi)容參考資料金屬學(xué)與熱處理課后體會教 與 學(xué) 互 動 設(shè) 計教 師 活 動 內(nèi) 容學(xué)生活動內(nèi)容時間（一）組織教學(xué)點名考勤，穩(wěn)定學(xué)生情緒，準(zhǔn)備上課（二）導(dǎo)入新課1、在實際生活中金屬與我們的關(guān)系如何？2、你是否見過金屬的變形與斷裂？（三）講授新課§21金屬材料的損壞與塑性變形一、機械零件常見的損壞形式（表2-1）1、變形：零件在外力的作用下，形狀和尺寸法上的變化。 可分為彈性變形和塑性變形。彈性變形：外力消除后能恢復(fù)的變形塑性變形：外力消除后無法恢

13、復(fù)的永久變形造成零件損壞的通常是塑性變形。2、斷裂：零件在外力作用下發(fā)生開裂或折斷3、磨損：因摩擦而是零件尺寸、表面形狀和表面質(zhì)量發(fā)生變化的現(xiàn)象二、與變形有關(guān)的幾個概念、載荷1、概念金屬材料在加工及使用過程中所受的外力。2、分類         根據(jù)載荷作用性質(zhì)分，載荷分三種：、靜載荷：大小不變或變化過程緩慢的載荷。如：桌上粉筆盒的受力，用雙手拉住一根粉筆兩端慢慢施力等。、沖擊載荷：突然增加的載荷。如：用一只手捏住粉筆的一端，然后用手去彈擊粉筆。、變交載荷：大小、方向或大小和方向隨時間發(fā)生周期性變化的載荷。如：通過

14、在黑板上繪圖分析自行車輪轉(zhuǎn)動時輻條的受力。      根據(jù)載荷作用形式分，載荷又可以分為拉伸載荷、壓縮載荷、彎曲載荷、剪切載荷和扭曲載荷等。          拉伸載荷              壓縮載荷          彎曲載荷

15、0;                           剪切載荷                    扭曲載荷、內(nèi)力1、概念材料受外力作用時，為保持其不變形

16、，在材料內(nèi)部產(chǎn)生的與外力相對抗的力。 注意：內(nèi)力一定是在外力的作用下，材料內(nèi)部所產(chǎn)生的相互作用力。2、特點、內(nèi)力的大?。和饬υ黾訒r內(nèi)力也增加，其數(shù)值大小與外力相等，當(dāng)內(nèi)力達(dá)到其極限值時，外力再增加，材料將被破壞。、內(nèi)力的方向：與外力相反。、內(nèi)力的作用方式：隨外力的作用方式而變化。、應(yīng)力1、概念假設(shè)作用在零件橫截面上的內(nèi)力大小均勻分布，單位橫截面積上的內(nèi)力。即：R = F / S（R應(yīng)力，Pa；  F外力，N；   S橫截面面積，m2）1Pa=1N/1Mpa=1 *106 N/mm2 思考     公式中的內(nèi)力為什么

17、用外力代替？            答： 內(nèi)力 = 外力2、意義用“應(yīng)力”可以表示不同材料的承載能力（見各種手冊中的強度指標(biāo)），也可以在現(xiàn)有外力下材料內(nèi)部單位面積的受力。如：相同截面的粉筆和鐵棒，在相同外力的作用下的結(jié)果。（粉筆先斷，說明鐵棒的應(yīng)力比粉筆大，即承載能力較強。）如：相同截面的同一粉筆在不同的外力的作用下的結(jié)果。（作用力大的粉筆先斷，說明先斷的粉筆內(nèi)部單位面積的受力較大）三、金屬的變形    、變形階段彈性變形 彈塑性變形 斷裂1、彈

18、性變形：當(dāng)外力消除后變形消失，金屬恢復(fù)到原來的形狀。性能和組織不發(fā)生變化。如：當(dāng)鐵絲受力較小時產(chǎn)生微量變形，松手后鐵絲恢復(fù)原狀，為彈性變形。2、塑性變形：當(dāng)外力消除后，金屬變形不能恢復(fù)原來的形狀。性能和組織發(fā)生變化。如：當(dāng)鐵絲受力較大而產(chǎn)生彎曲，松手不能恢復(fù)原狀，為塑性變形。如：晶體的滑移與位錯。、金屬塑性變形的影響因素1、晶粒位向的影響：提高了塑性變形的抗力。2、晶界的作用：晶界越多，則晶體的塑性變形抗力越大。3、晶粒大小的影響 ：晶粒越細(xì)，塑性變形抗力就越大。細(xì)晶粒的多晶體不僅強度較高，而且塑性和韌性也較好。小結(jié)：細(xì)晶粒的金屬具有較高的強度、塑性及韌性。四、金屬材料的冷塑性變形與加工硬化冷

19、塑性變形對金屬組織結(jié)構(gòu)的影響主要有兩個方面：1、產(chǎn)生纖維組織金屬的塑性變形，在外形變化的同時，晶粒的形狀也會發(fā)生變化。通常晶粒會沿變形方向壓扁或拉長。如下圖。2、形變強化（加工硬化）冷塑性變形除了使晶粒的外形發(fā)生變化外，還會使晶粒內(nèi)部的位錯密度增加，晶格畸變加劇，從而使金屬隨著變形量的增加，使其強度、硬度提高，而塑性、韌性下降。（四）課堂小結(jié) 點出重點，分析難點（五）布置作業(yè)1、復(fù)習(xí)本次課的內(nèi)容2、課后練習(xí)冊3、下一節(jié)內(nèi)容預(yù)習(xí)提示；準(zhǔn)備上課學(xué)生思考并回答所提出的問題。聽 課 記筆記學(xué)生認(rèn)真聽講學(xué)生分組討論大致介紹本課程的內(nèi)容，讓學(xué)生有大致的了解聽課記筆記學(xué)生分組討論，并回答學(xué)生積極思考聽課記筆

20、記學(xué)生自己總結(jié)聽講記筆記學(xué)生根據(jù)老師的提示認(rèn)真回顧本次課的重點內(nèi)容2分5分15分15分15分15分10分10分3分教 案章節(jié)課題§22 金屬的力學(xué)性能（一）課 型新授課課時2教具學(xué)具電教設(shè)施掛圖教學(xué)目標(biāo)知識教學(xué)點金屬力學(xué)性能的強度和塑性能力培養(yǎng)點通過學(xué)習(xí)使學(xué)生們了解力學(xué)性能的作用和試驗原理德育滲透點培養(yǎng)學(xué)生的職業(yè)道德觀及互相協(xié)作的精神教學(xué)重點難點重點各性能的符號、表示方法難點試驗原理學(xué)法引導(dǎo)1、講授法 2、自主探究法教學(xué)內(nèi)容更新、補充、刪節(jié)補充金屬材料與熱處理相關(guān)內(nèi)容參考資料金屬學(xué)與熱處理課后體會教 與 學(xué) 互 動 設(shè) 計教 師 活 動 內(nèi) 容學(xué)生活動內(nèi)容時間（一）組織教學(xué)點名考勤，

21、穩(wěn)定學(xué)生情緒，準(zhǔn)備上課（二）復(fù)習(xí)提問1、強度和判據(jù)2、韌性及其判據(jù)（三）講授新課§22 金屬的力學(xué)性能（一）一、強度1、 定義：金屬在靜載荷的作用下，抵抗塑性變形或斷裂的性能2、表示方法：應(yīng)力 抗拉強度3、強度的種類 抗壓強度 抗彎強度 抗剪強度 抗扭強度4、 拉伸試驗：拉伸試樣：是國家規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)棒。拉伸試樣的形狀一般有圓形和矩形。試棒直徑d0與長度之間的關(guān)系：兩種 L05 d0 或 L010 d0力伸長曲線試驗 力伸長曲線 L什么叫力伸長曲線：拉力與伸長量的關(guān)系叫力伸長曲線。 縱坐標(biāo)為拉力F（N），橫坐標(biāo)為伸長量L（mm）通過力伸長曲線圖可以看出拉伸時的幾個變形階段：a、oe：彈性

22、變形階段：試樣變形完全是彈性的，這種隨載荷的存在而產(chǎn)生，隨載荷的去除而消失的變形稱為彈性變形。Fe為試樣能恢復(fù)到原始形狀和尺寸的最大拉伸力。b、es：屈服階段：不能隨載荷的去除而消失的變形稱為。在載荷不增加或略有減小的情況下，試樣還繼續(xù)伸長的現(xiàn)象叫做屈服。屈服后，材料開始出現(xiàn)明顯的塑性變形。Fs稱為屈服載荷c、sb：強化階段：隨塑性變形增大，試樣變形抗力也逐漸增加，這種現(xiàn)象稱為形變強化（或稱加工硬化）。Fb：試樣拉伸的最大載荷。d、bz：縮頸階段（局部塑性變形階段） 當(dāng)載荷達(dá)到最大值Fb后，試樣的直徑發(fā)生局部收縮，稱為“縮頸”。工程上使用的金屬材料，多數(shù)沒有明顯的屈服現(xiàn)象，有些脆性材料，不但沒

23、有屈服現(xiàn)象，而且也不產(chǎn)生“縮頸”。如鑄鐵等。3、強度指標(biāo)：（1）屈服點：在拉伸試驗過程中，載荷不增加（保持恒定），試樣仍能繼續(xù)伸長時的應(yīng)力稱為屈服點。用符號s表示 ，計算公式：s=Fs/So 對于無明顯屈服現(xiàn)象的金屬材料可用規(guī)定殘余伸長應(yīng)力表示，計算公式：0.2=F0.2/So。屈服點s和規(guī)定殘余伸長應(yīng)力0.2都是衡量金屬材料塑性變形抗力的指標(biāo)。材料的屈服點或規(guī)定殘余伸長應(yīng)力是機械零件設(shè)計的主要依據(jù)，也是評定金屬材料性能的重要指標(biāo)。（2）抗拉強度材料在拉斷前所能承受的最大應(yīng)力稱為抗拉強度，用符號b表示。計算公式為：b=Fb/So零件在工作中所承受的應(yīng)力，不于允許超過抗拉強度，否則會產(chǎn)生斷裂。二

24、、塑性斷裂前金屬材料產(chǎn)生永久變形的能力稱為塑性。塑性由拉伸試驗測得的。常用伸長率和斷面收率表示。1、伸長率：試樣拉斷后，標(biāo)距的伸長與原始標(biāo)距的百分比稱為伸長率。用表示： L1 L0計算公式 ×100% L02、斷面收縮率：試樣拉斷后，縮頸處橫截面積的縮減量與原始橫截面積的百分比稱為斷面收縮率。用表示 計算公式 =×100%金屬材料的伸長率（）和斷面收縮率（）數(shù)值越大，表示材料的塑性越好。例、有一直徑dO=10mm，lo=100mm的低碳鋼試樣，拉伸驗時測得FS=21KN，F(xiàn)b=29KN，d1=5.65mm，l1=138mm，求：s、b、。解：（1）計算SO，S1 S0=d0

25、2/4 =3.14×102/4=78.5mm2S1=d12/4 =3.14×5.652/4=25mm2（2）計算s、bs=FS/SO=21×103/78.5 =267.5Mpab= Fb/SO=29×103/78.5 =369.4Mpa（3）計算、=(l1-l0)/l0×100%=(138-100)/100×100%=38%=(S0-S1)/S0×100%=(78.5-25)/78.5×100%=68%四、課堂小結(jié) 點出重點: 學(xué)生總結(jié)五、布置作業(yè) 1、復(fù)習(xí)本次課的內(nèi)容2、課后練習(xí)3、下一節(jié)內(nèi)容預(yù)習(xí)提示準(zhǔn)備上課學(xué)生

26、思考并回答所提出的問題。學(xué)生分組討論并發(fā)言聽 講 記筆記學(xué)生認(rèn)真聽講并記筆記跟隨老師的思路進(jìn)行分析認(rèn)真聽講記筆記跟隨老師的思路進(jìn)行分析學(xué)生根據(jù)老師的提示認(rèn)真回顧本次課的重點內(nèi)容2分5分10分30分20分5分10分5分3分教 案章節(jié)課題§22 金屬的力學(xué)性能（二）課 型新授課課時2教具學(xué)具電教設(shè)施掛圖教學(xué)目標(biāo)知識教學(xué)點金屬力學(xué)性能的硬度、沖擊韌性、疲勞強度能力培養(yǎng)點通過學(xué)習(xí)使學(xué)生們了解力學(xué)性能的作用和試驗原理德育滲透點培養(yǎng)學(xué)生的職業(yè)道德觀及互相協(xié)作的精神教學(xué)重點難點重點各性能的符號、表示方法難點試驗原理學(xué)法引導(dǎo)1、講授法 2、自主探究法教學(xué)內(nèi)容更新、補充、刪節(jié)補充金屬材料與熱處理相關(guān)內(nèi)

27、容參考資料金屬學(xué)與熱處理課后體會教 與 學(xué) 互 動 設(shè) 計教 師 活 動 內(nèi) 容學(xué)生活動內(nèi)容時間（一）組織教學(xué)點名考勤，穩(wěn)定學(xué)生情緒，準(zhǔn)備上課（二）復(fù)習(xí)提問1、強度和判據(jù)2、韌性及其判據(jù)（三）講授新課§22 金屬的力學(xué)性能（二）三、硬度：材料抵抗局部變形特別是塑性變形壓痕或劃痕的能力稱為硬度。在機械制造中，有些材料是需要很高硬度的，如：車刀、銑刀、鉆頭、量具、沖模等，硬度是金屬材料重要的力學(xué)性能之材料的硬度是通過試驗測定出來的，而硬度試驗有三種： 布氏硬度 硬度 洛氏硬度維氏硬度1、布氏硬度：（1）布氏硬度的測試原理：用一定直徑的球體（鋼球或硬質(zhì)合金），以規(guī)定的試驗力壓入試樣表面，經(jīng)

28、規(guī)定保持時間后卸除試驗力，然后用測量表面壓痕直徑來計算硬度用HBS（HBW）表示：HBS（HBW）=0.102當(dāng)F、D一定時，布氏硬度與d有關(guān)，d越小，布氏硬度值越大，硬度越高。（2）布氏硬度的表示方法：符號HBS之前的數(shù)字為硬度值符號后面按以下順序用數(shù)字表示條件：1）球體直徑；2）試驗力；3）試驗力保持的時間（1015不標(biāo)注）。例：170HBS10/1000/30 保持30秒 試驗壓力9807N 鋼球直徑 10 mm 硬度符號（布氏） 硬度值 170練習(xí)：530HBW5/750：表示用直徑5mm的硬質(zhì)合金球，在7355N的試驗力作用下，保持105s時測得的布氏硬度值為530。（3）應(yīng)用范圍及

29、優(yōu)缺點：測定灰鑄鐵、有色金屬各種軟鋼等硬度不是很高的材料。優(yōu)點：能準(zhǔn)確反映出金屬材料的平均性能。缺點：操作時間長，壓痕測量較費時。2、洛氏硬度（1）測試原理：采用金剛石圓錐體或淬火鋼球壓頭，壓入金屬表面后，經(jīng)規(guī)定保持時間后即除主試驗力，以測量的壓痕深度來計算洛氏硬度值。表示符號：HR（2）標(biāo)尺及其適用范圍：每一標(biāo)尺用一個字母在洛氏硬度符號HR后面加以注明。常用的洛氏硬度標(biāo)尺是A、B、C三種，其中C標(biāo)尺應(yīng)用最為廣泛。 見表：P21 2-2不同標(biāo)尺的洛氏硬度值不能直接進(jìn)行比較，可換算。表示方法：符號HR前面的數(shù)字表示硬度值，HR后面的字母表示不同洛氏硬度的標(biāo)尺。（3）優(yōu)缺點：優(yōu)點：操作簡單迅速，能

30、直接從刻度盤上讀出硬度值；壓痕小，可測成品及較薄工件；測硬度范圍大。缺點：數(shù)值波動大3、維氏硬度。原理：與布氏硬度試驗相同。測量壓痕對角線長度，從表中查出。表示：與布氏硬度相同。如：640HV30表示用294.2N試驗力，保持10S15S測定的維氏硬度值為640。可測較薄的材料，也可測量表面滲碳、滲透層的硬度，可測定很軟到很硬的各種金屬材料的硬度、準(zhǔn)確。四、沖擊韌性：金屬材料抵抗沖擊載荷作用而不破壞的能力稱為沖擊韌性。常用一次擺錘沖擊彎曲，試驗來測定金屬材料的沖擊韌性。1、沖擊試樣；2、沖擊試樣的原理及方法：沖擊韌度越大，表示材料的沖擊韌性越好。3、小能量多次沖擊試驗。五、疲勞強度1、疲勞概念

31、：在交變應(yīng)力作用下，零件所承受的應(yīng)力低于材料的屈服點，但經(jīng)過較長時間的工作后產(chǎn)生裂紋或突然發(fā)生完全斷裂的現(xiàn)象稱為金屬的疲勞。2、疲勞破壞的特征、疲勞斷裂時無明顯的宏觀朔性變形，斷裂前沒有預(yù)兆，而是突然破壞；、引起疲勞斷裂的應(yīng)力很低，常常低于材料的屈服點；、疲勞破壞的宏觀斷口由兩部分組成。3、疲勞曲線和疲勞極限 疲勞曲線是指交變應(yīng)力與循環(huán)次數(shù)的關(guān)系曲線。四、課堂小結(jié) 點出重點: 學(xué)生總結(jié)五、布置作業(yè) 1、復(fù)習(xí)本次課的內(nèi)容2、課后練習(xí)3、下一節(jié)內(nèi)容預(yù)習(xí)提示準(zhǔn)備上課學(xué)生思考并回答所提出的問題。學(xué)生分組討論并發(fā)言聽 講 記筆記學(xué)生認(rèn)真聽講并記筆記跟隨老師的思路進(jìn)行分析認(rèn)真聽講記筆記跟隨老師的思路進(jìn)行分

32、析學(xué)生根據(jù)老師的提示認(rèn)真回顧本次課的重點內(nèi)容2分5分10分20分20分5分5分15分5分3分教 案章節(jié)課題§23 金屬的工藝性能課 型新授課課時2教具學(xué)具電教設(shè)施掛圖教學(xué)目標(biāo)知識教學(xué)點金屬鑄造性能、鍛壓性能、焊接性能、熱處理性能能力培養(yǎng)點通過學(xué)習(xí)使學(xué)生們了解工藝性能的作用德育滲透點培養(yǎng)學(xué)生的職業(yè)道德觀及互相協(xié)作的精神教學(xué)重點難點重點各性能的概念、含義、熱處理性能難點試驗原理學(xué)法引導(dǎo)1、講授法 2、自主探究法教學(xué)內(nèi)容更新、補充、刪節(jié)補充金屬材料與熱處理相關(guān)內(nèi)容參考資料金屬學(xué)與熱處理課后體會教 與 學(xué) 互 動 設(shè) 計教 師 活 動 內(nèi) 容學(xué)生活動內(nèi)容時間（一）組織教學(xué)點名考勤，穩(wěn)定學(xué)生情

33、緒，準(zhǔn)備上課（二）復(fù)習(xí)提問1、常用的三種硬度測試方法（三）講授新課§23 金屬的工藝性能一、金屬材料的一般加工過程（p24 圖2-14）二、工藝性能的概念：金屬材料對不同加工工藝方法的適應(yīng)能力。包括鑄造性能、鍛造性能、焊接性能、切削加工性能和熱處理性能。具體內(nèi)容如下：1：鑄造性（可鑄性）：指金屬材料能用鑄造的方法獲得合格鑄件的性能。鑄造性主要包括流動性，收縮性和偏析。流動性是指液態(tài)金屬充滿鑄模的能力，收縮性是指鑄件凝固時，體積收縮的程度，偏析是指金屬在冷卻凝固過程中，因結(jié)晶先后差異而造成金屬內(nèi)部化學(xué)成分和組織的不均勻性。2：可鍛性：指金屬材料在壓力加工時，能改變形狀而不產(chǎn)生裂紋的性能

34、。它包括在熱態(tài)或冷態(tài)下能夠進(jìn)行錘鍛，軋制，拉伸，擠壓等加工?？慑懶缘暮脡闹饕c金屬材料的化學(xué)成分有關(guān)。3：切削加工性（可切削性，機械加工性）：指金屬材料被刀具切削加工后而成為合格工件的難易程度。切削加工性好壞常用加工后工件的表面粗糙度，允許的切削速度以及刀具的磨損程度來衡量。它與金屬材料的化學(xué)成分，力學(xué)性能，導(dǎo)熱性及加工硬化程度等諸多因素有關(guān)。通常是用硬度和韌性作切削加工性好壞的大致判斷。一般講，金屬材料的硬度愈高愈難切削，硬度雖不高，但韌性大，切削也較困難。4：焊接性（可焊性）：指金屬材料對焊接加工的適應(yīng)性能。主要是指在一定的焊接工藝條件下，獲得優(yōu)質(zhì)焊接接頭的難易程度。它包括兩個方面的內(nèi)容：

35、一是結(jié)合性能，即在一定的焊接工藝條件下，一定的金屬形成焊接缺陷的敏感性，二是使用性能，即在一定的焊接工藝條件下，一定的金屬焊接接頭對使用要求的適性。5：熱處理  （1）：退火：指金屬材料加熱到適當(dāng)?shù)臏囟?，保持一定的時間，然后緩慢冷卻的熱處理工藝。常見的退火工藝有：再結(jié)晶退火，去應(yīng)力退火，球化退火，完全退火等。退火的目的：主要是降低金屬材料的硬度，提高塑性，以利切削加工或壓力加工，減少殘余應(yīng)力，提高組織和成分的均勻化，或為后道熱處理作好組織準(zhǔn)備等。  （2）：正火：指將鋼材或鋼件加熱到Ac3 或Acm（鋼的上臨界點溫度）以上3050，保持適當(dāng)時間后，在靜止的空氣中冷卻的熱處理

36、的工藝。正火的目的：主要是提高低碳鋼的力學(xué)性能，改善切削加工性，細(xì)化晶粒，消除組織缺陷，為后道熱處理作好組織準(zhǔn)備等。  （3）：淬火：指將鋼件加熱到Ac3 或Ac1（鋼的下臨界點溫度）以上某一溫度，保持一定的時間，然后以適當(dāng)?shù)睦鋮s速度，獲得馬氏體（或貝氏體）組織的熱處理工藝。常見的淬火工藝有鹽浴淬火，馬氏體分級淬火，貝氏體等溫淬火，表面淬火和局部淬火等。淬火的目的：使鋼件獲得所需的馬氏體組織，提高工件的硬度，強度和耐磨性，為后道熱處理作好組織準(zhǔn)備等。  （4）：回火：指鋼件經(jīng)淬硬后，再加熱到Ac1 以下的某一溫度，保溫一定時間，然后冷卻到室溫的熱處理工藝。常見的回火工藝有：

37、低溫回火，中溫回火，高溫回火和多次回火等?；鼗鸬哪康模褐饕窍摷诖慊饡r所產(chǎn)生的應(yīng)力，使鋼件具有高的硬度和耐磨性外，并具有所需要的塑性和韌性等。  （5）調(diào)質(zhì)：指將鋼材或鋼件進(jìn)行淬火及回火的復(fù)合熱處理工藝。使用于調(diào)質(zhì)處理的鋼稱調(diào)質(zhì)鋼。它一般是指中碳結(jié)構(gòu)鋼和中碳合金結(jié)構(gòu)鋼。  （6）：化學(xué)熱處理：指金屬或合金工件置于一定溫度的活性介質(zhì)中保溫，使一 種或幾種元素滲入它的表層，以改變其化學(xué)成分，組織和性能的熱處理工藝。常見的化學(xué)熱處理工藝有：滲碳，滲氮，碳氮共滲，滲鋁，滲硼等?；瘜W(xué)熱處理的目的：主要是提高鋼件表面的硬度，耐磨性，抗蝕性，抗疲勞強度和抗氧化性

38、等。  （7）：固溶處理：指將合金加熱到高溫單相區(qū)恒溫保持，使過剩相充分溶解到 固溶體中后快速冷卻，以得到過飽和固溶體的熱處理工藝。固溶處理的目的：主要是改善鋼和合金的塑性和韌性，為沉淀硬化處理作好準(zhǔn) 備等。  （8）：沉淀硬化（析出強化）：指金屬在過飽和固溶體中溶質(zhì)原子偏聚區(qū)和（或）由之脫溶出微粒彌散分布于基體中而導(dǎo)致硬化的一種熱處理工藝。如奧氏體沉淀不銹鋼在固溶處理后或經(jīng)冷加工后，在400500或700800進(jìn)行沉淀硬化處理，可獲得很高的強度。  （9）：時效處理：指合金工件經(jīng)固溶處理，冷塑性變形或鑄造，鍛造后，在較高的溫度放置或室溫保持，

39、其性能，形狀，尺寸隨時間而變化的熱處理工藝。若采用將工件加熱到較高溫度，并較長時間進(jìn)行時效處理的時效處理工藝，稱為人工時效處理，若將工件放置在室溫或自然條件下長時間存放而發(fā)生的時效現(xiàn)象，稱為自然時效處理。時效處理的目的，消除工件的內(nèi)應(yīng)力，穩(wěn)定組織和尺寸，改善機械性能等。   （10）：淬透性：指在規(guī)定條件下，決定鋼材淬硬深度和硬度分布的特性。鋼材淬透性好與差，常用淬硬層深度來表示。淬硬層深度越大，則鋼的淬透性越好。鋼的淬透性主要取決于它的化學(xué)成分，特別是含增大淬透性的合金元素及晶粒度，加熱溫度和保溫時間等因素有關(guān)。淬透性好的鋼材，可使鋼件整個截面獲得均勻一致的力學(xué)

40、性能以及可選用鋼件淬火應(yīng)力小的淬火劑，以減少變形和開裂。   （11）：臨界直徑（臨界淬透直徑）：臨界直徑是指鋼材在某種介質(zhì)中淬冷后，心部得到全部馬氏體或50%馬氏體組織時的最大直徑，一些鋼的臨界直徑一般可以通過油中或水中的淬透性試驗來獲得。   （12）：二次硬化：某些鐵碳合金（如高速鋼）須經(jīng)多次回火后，才進(jìn)一步提高其硬度。這種硬化現(xiàn)象，稱為二次硬化，它是由于特殊碳化物析出和（或）由于參與奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體或貝氏體所致。   （13）：回火脆性：指淬火鋼在某些溫度區(qū)間回火或從回火溫度緩慢冷卻通過該溫度區(qū)間的脆化現(xiàn)象?；鼗鸫?/p>

41、性可分為第一類回火脆性和第二類回火脆性。第一類回火脆性又稱不可逆回火脆性，主要發(fā)生在回火溫度為250400時，在重新加熱脆性消失后，重復(fù)在此區(qū)間回火，不再發(fā)生脆性，第二類回火脆性又稱可逆回火脆性，發(fā)生的溫度在400650，當(dāng)重新加熱脆性消失后，應(yīng)迅速冷卻，不能在400650區(qū)間長時間停留或緩冷，否則會再次發(fā)生催化現(xiàn)象。回火脆性的發(fā)生與鋼中所含合金元素有關(guān)，如錳，鉻，硅，鎳會產(chǎn)生回火脆性傾向，而鉬，鎢有減弱回火脆性傾向。四、課堂小結(jié) 點出重點: 熱處理性能五、布置作業(yè) 1、復(fù)習(xí)本次課的內(nèi)容2、課后練習(xí)3、下一節(jié)內(nèi)容預(yù)習(xí)提示準(zhǔn)備上課學(xué)生思考并回答所提出的問題。跟隨老師的思路進(jìn)行分析聽 講 記筆記聽

42、 講 記筆記聽 講 記筆記聽 講 記筆記聽 講 記筆記聽 講 記筆記學(xué)生根據(jù)老師的提示認(rèn)真回顧本次課的重點內(nèi)容2分5分20分50分10分3分教 案章節(jié)課題§24 力學(xué)性能試驗 課 型新授課課時2教具學(xué)具電教設(shè)施拉力機 硬度試驗機教學(xué)目標(biāo)知識教學(xué)點掌握拉伸試驗、硬度試驗的操作步驟以及結(jié)論能力培養(yǎng)點會使用拉力機 硬度試驗機德育滲透點培養(yǎng)學(xué)生的職業(yè)道德觀及互相協(xié)作的精神教學(xué)重點難點重點拉伸試驗、硬度試驗的操作步驟以及結(jié)論難點試驗原理學(xué)法引導(dǎo)1、講授法 2、自主探究法教學(xué)內(nèi)容更新、補充、刪節(jié)補充金屬材料與熱處理相關(guān)內(nèi)容參考資料金屬學(xué)與熱處理課后體會教 與 學(xué) 互 動 設(shè) 計教 師 活 動 內(nèi)

43、 容學(xué)生活動內(nèi)容時間（一）組織教學(xué)點名考勤，穩(wěn)定學(xué)生情緒，準(zhǔn)備上課（二）復(fù)習(xí)提問1、常用的三種硬度測試方法（三）講授新課§24 力學(xué)性能試驗一、拉伸試驗1、實驗?zāi)康模?）觀察拉伸過程中各種現(xiàn)象（屈服、強化、縮頸、斷裂）（2）測量低碳鋼的下屈服強度、抗拉強度、延伸率和斷面收縮率。（3）測量鑄鐵的抗拉強度2、實驗設(shè)備拉伸試驗機、游標(biāo)卡尺3、試件本次試驗試件的直徑取d=10mm，標(biāo)準(zhǔn)長度取50mm4、實驗步驟（1）試件準(zhǔn)備 將加工好的試件，用刻劃機將標(biāo)準(zhǔn)長度按每格10mm刻劃成五格（鑄鐵試件不刻）。（2）測量試件的原始尺寸（3）試驗機準(zhǔn)備調(diào)整（4）安裝試件（5）加載測試（6）觀察與記錄（7

44、）測量試件的最終尺寸5、注意事項（1）測量直徑時候，在各截面的相互垂直的兩個方向上個進(jìn)行一次，取平均值。（2）鑄鐵試件測試時，不可標(biāo)記且只記錄最大載荷。6、實驗記錄以及數(shù)據(jù)處理二、洛氏硬度測試1、實驗?zāi)康模?）熟悉常用硬度試驗機的結(jié)構(gòu)（2）掌握洛氏硬度的測量原理及測試方法2、試驗設(shè)備材料（1）HR150型洛氏硬度試驗機（2）直徑40mm、10mm長淬火狀態(tài)的45鋼試塊及18Cr4V切刀刀片各一塊（3）120°金剛是圓錐壓頭（HRC）3、實驗步驟（1）根據(jù)被測試的試樣的估計硬度選擇壓頭和硬度標(biāo)尺（2）加預(yù)載（3）加主載（4）卸主載（5）在同一被測面內(nèi)不同位置重復(fù)測量三個點4、注意事項（1）試樣的兩大平面應(yīng)磨平、光潔、無油污、氧化皮裂紋及凹坑，載物臺及壓頭表面清潔。（2）壓頭要裝牢（3）試樣要放平穩(wěn)，不可有滑動及明顯變形，并保證壓頭的中心線與被測面相垂直（4）加載和卸載時都要緩慢無沖擊。5、填寫實驗報告三、布氏硬度試驗1、實驗?zāi)康模?）熟悉常用硬度試驗機的結(jié)構(gòu)（2）掌握布氏硬度的測量原理及測試方法2、試驗設(shè)備以及材料（1）TH600型布氏硬度試