金屬工藝學(xué)教案1

1、 本課課題：緒論教學(xué)目的和要求：1.了解本課程的性質(zhì)、任務(wù)和在生產(chǎn)中的地位。 2.了解本課程內(nèi)容和機(jī)械產(chǎn)品制造全過程的概念。 3.熟悉學(xué)習(xí)本課程的基本要求和方法。重點(diǎn)與難點(diǎn)：了解本課程的性質(zhì)及意義。教學(xué)方法：講授法和錄像觀摩。課型：理論課 金屬工藝學(xué)（鄧文英主編）教學(xué)過程緒論一、 為什么要學(xué)金屬工藝學(xué)（機(jī)械工程材料工藝學(xué)）？金屬工藝學(xué)是一門傳授有關(guān)制造金屬零件工藝方法的綜合性技術(shù)基礎(chǔ)課。它主要傳授各種工藝方法本身的規(guī)律性及其在機(jī)械制造中的應(yīng)用和相互關(guān)系；金屬零件的加工工藝過程和結(jié)構(gòu)工藝性；常用金屬材料性能對加工工藝的影響；工藝方法的綜合比較等。研究的對象：常用的工程材料、材料的各種加工處理工藝

2、。例如：鋼鐵、鋁合金、銅合金、塑料等材料及熱處理工藝、焊接工藝、鑄造工藝、切削加工工藝等加工處理工藝。舉例：常用主軸材料：45 。技術(shù)要求：調(diào)質(zhì)處理。 箱體材料：HT200。技術(shù)要求：退火。國家工業(yè)發(fā)展的三大支柱：材料、信息、微機(jī)。1.工程材料是國家工業(yè)發(fā)展的物質(zhì)基礎(chǔ)。工業(yè)和日常生活都離不開工程材料的使用，研究材料最終是為人類的文明進(jìn)步而服務(wù)。2.作為工科類專業(yè)所必須掌握的一門功課?；A(chǔ)課（橋梁） 專業(yè)課 機(jī)械工程材料工藝學(xué)是一門技術(shù)基礎(chǔ)課，對專業(yè)課和基礎(chǔ)課起著橋梁的作用。二、機(jī)械工程材料工藝學(xué)課程有什么特點(diǎn)？1.本課程同實(shí)踐緊密相聯(lián)系，是一門實(shí)踐性很強(qiáng)的學(xué)科。2.通過生產(chǎn)實(shí)踐才能融會貫通地學(xué)

3、習(xí)掌握（安排了鉗工、金工實(shí)習(xí)）。3.為了彌補(bǔ)實(shí)踐方面的不足，采用錄像教學(xué)以及到工廠參觀和實(shí)習(xí)，通過師生的相互努力來學(xué)好這門功課。三、怎樣才能學(xué)好機(jī)械工程材料工藝學(xué)？1.注意各章節(jié)的聯(lián)系、學(xué)習(xí)、復(fù)習(xí)、鞏固、應(yīng)用、總結(jié)。2.要理解、要提問題、不能累計(jì)問題。3.抓住主要內(nèi)容：金屬材料及熱處理基本知識，鑄造、鍛造、焊接、切削加工基本常識。隨著科學(xué)技術(shù)和生產(chǎn)力的不斷發(fā)展，金屬工藝學(xué)的內(nèi)容構(gòu)成也有所發(fā)展。應(yīng)當(dāng)指出，本課程的發(fā)展必然是有關(guān)學(xué)科的相互滲透和綜合，而不是兼收并蓄、包羅萬象、內(nèi)容越來越復(fù)雜。它仍屬工藝學(xué)范疇。金屬工藝學(xué)是實(shí)踐性很強(qiáng)的技術(shù)基礎(chǔ)課，它有利于對學(xué)生進(jìn)行技能訓(xùn)練，有利于培養(yǎng)學(xué)生具有更高的實(shí)

4、際能力和開拓精神。錄像教學(xué)：緒論J056 （25分鐘）作業(yè)布置：課后總結(jié)： 本課課題：鋼鐵生產(chǎn)簡介。教學(xué)目的和要求：1.了解煉鐵的實(shí)質(zhì)、原料、設(shè)備及產(chǎn)品（介紹常識知識）。 2.了解煉鋼的實(shí)質(zhì)、原料、設(shè)備及產(chǎn)品（介紹常識知識）。重點(diǎn)與難點(diǎn)：煉鋼和煉鐵的過程。教學(xué)方法：講授法和錄像觀摩。課型：理論課。教學(xué)過程 第一篇 金屬材料導(dǎo)論復(fù)習(xí)舊課：了解本課程的性質(zhì)。合金的定義：一種金屬為基礎(chǔ)，加入其他金屬或非金屬，經(jīng)過熔煉或燒結(jié)制成的具有金屬特性的材料（導(dǎo)電性、延展性、光澤、導(dǎo)熱性）。常用的是：鋼和鐵、銅合金、鋁合金等（理論聯(lián)系實(shí)際）。鋼鐵的冶煉：一、煉鐵：1.原料：空氣提供氧氣，助燃作用。鐵礦石鐵 （有

5、貧礦和富礦之分）我國常用的是 Fe2O3（赤鐵礦）、Fe3O4（磁鐵礦）、Fe2O3.3H2O（褐鐵礦）、（伴隨著SiO2、MnO、S、P等雜質(zhì)）。焦炭還原劑、提供熱能（煉焦廠生產(chǎn)）。CO2CO2Q、 CO2CCOQFe2O3COFeCO2Q熔劑造渣劑，去除雜質(zhì)，（石灰廠生產(chǎn)）CaCO3（石灰石）、CaO（生石灰）（舉例：家用磷釩凈水作用）。CaCO3CaOCO2CaOSiO2CaSiO3（）CaOFeSCaS（）FeOFeO+CO2.設(shè)備：高爐。（衡量質(zhì)量指標(biāo)系數(shù)：焦炭比）。組成：爐喉、爐身、爐腰、爐腹、爐缸。3.產(chǎn)品：生鐵：煉鋼 制造鐵制品等。高爐煤氣：日用燃料等。爐鐵渣：水泥、玻璃 （提

6、純）。二、煉鋼：1.原料：生鐵鐵的來源。氧氣精煉提純的作用。FeO2FeOFeOSiSiO2FeFeOCCOFeFeOMnMnOFeSiO2MnOMnSiO2（）造渣劑（熔劑）（生石灰）主要去除S、P等雜質(zhì)。（舉例：家用磷釩凈水作用）FeSFeSCaOFeSCaS（）FeOPO2P2O5FeP2O5Fe3（PO4）2CaOFe3（PO4）2Ca3（PO4）2（）FeO2.設(shè)備：轉(zhuǎn)爐（正在普及設(shè)備）、電弧爐（最好）、平爐（淘汰設(shè)備）。3.產(chǎn)品：鋼錠（簡稱鋼包）：有特鎮(zhèn)靜鋼（TZ）、鎮(zhèn)靜鋼（Z）、半鎮(zhèn)靜鋼（b）、沸騰鋼（F）。鋼渣。煤氣。錄像：鋼鐵的冶煉簡介J059 （28分鐘）作業(yè)布置：課后總結(jié)

7、： 本課課題：金屬材料的力學(xué)性能。教學(xué)目的和要求：熟悉強(qiáng)度和塑性的指標(biāo)及其意義。重點(diǎn)與難點(diǎn)：強(qiáng)度和塑性。教學(xué)方法：講授法和觀摩法。課型：理論課 教學(xué)過程 第一章 金屬材料的主要性能復(fù)習(xí)舊課：鋼鐵的冶煉。提問：煉鋼、鐵的原料？第一節(jié) 金屬材料的力學(xué)性能（機(jī)械性能）材料的性能：使用性能：物理性能、化學(xué)性能、力學(xué)性能（機(jī)械性能）。工藝性能：熱處理性能、鑄造性能、焊接性能、鍛造性能、切削加工性能。力學(xué)性能的定義：材料在外力作用下，表現(xiàn)出（靜載荷、動載荷、交變載荷）的性能。一、 強(qiáng)度與塑性概念：靜載荷、應(yīng)力試驗(yàn)：拉伸實(shí)驗(yàn) 試樣低碳鋼、L05d0、L010d0 GB（639786）要求同學(xué)們實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書（圖

8、書館查資料，鍛煉學(xué)生的自學(xué)能力）。材料的力學(xué)性能實(shí)驗(yàn)。 F（N） b· S k· Fe e S O L（mm） Le分析：（從中導(dǎo)出材料的強(qiáng)度和塑性）P：Fe、Le。S：FS、Ls。 S'Fs'、 LsLs'。 bLb、FFb。（1）F0、L0（2）FFe 、LoeLeFoeLoe×tgLoe×KOLe：彈性變形階段。（3）Fe<F<Fs 、 Le<L<LsFesLes×tgLeLs 塑性變形階段（永久變形）（微量塑性變形）。（4）FFs> Fs' 、 L=LsLs' ，S屈

9、服點(diǎn) （“屈服”現(xiàn)象）。LsLs' 塑性變形階段（屈服變形）（5）Fs'<F<Fb 、 Ls'<L<LbLs'Lb塑性變形階段（大量塑性變形階段）（6）FFb 、 L=Lb ， Fb最大載荷 、b縮頸點(diǎn)。（7）Fk<F<Fb 、 Lb<L<Lk ， 塑性變形（“縮頸”現(xiàn)象）。（8）FFk 斷開。1.強(qiáng)度：定義：塑性變形、斷裂的能力。衡量指標(biāo)：屈服強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度。（1） 屈服點(diǎn)：定義：發(fā)生屈服現(xiàn)象時的應(yīng)力。公式：sFs/Ao （MPa）Fs材料發(fā)生屈服現(xiàn)象時的力。So材料的原始橫截面面積。條件屈服強(qiáng)度規(guī)定：r0.2F

10、0.2/Ao (無明顯的屈服現(xiàn)象的材料)應(yīng)用：汽缸蓋和汽缸體之間的密封性（螺栓聯(lián)接）超過螺栓材料本身的屈服強(qiáng)度。（2）抗拉強(qiáng)度：定義：最大應(yīng)力值。公式：bFb/AoFb最大的載荷。So材料的原始截面面積。應(yīng)用：汽缸的密封、鋼繩吊重物、機(jī)車的牽引等。s/b 屈強(qiáng)比：越小，可靠性越高；越大，可靠性越低。2.塑性：定義：發(fā)生塑性變形，不破壞的能力。衡量指標(biāo)：伸長率、斷面收縮率。（1）伸長率：定義：公式：（L1L0）/L0 ×100L1拉斷后的長度。L0原來的試樣長度。注意：長、短試樣測出的值不相等（比較大小，要同樣的試樣）。L05d0 5 L010d0 105>5% 塑性材料、5&l

11、t;5脆性材料。45：518.7% 1<5（2）斷面收縮率：定義：公式：（A0A1）/A0×100S0原截面面積。S1斷口處斷面面積。5 10值越大，塑性越好?？偨Y(jié)： 越大，塑性越好，越易變形但不會斷裂。錄像：拉伸試驗(yàn)。作業(yè)布置：課后總結(jié)： 本課課題：金屬材料的力學(xué)性能。教學(xué)目的和要求：1.掌握洛氏硬度、布氏硬度的試驗(yàn)原理、特點(diǎn)及其應(yīng)用范圍。 2.了解金屬夏比沖擊試驗(yàn)、多次沖擊試驗(yàn)簡介。 3.了解金屬疲勞的概念，提高疲勞強(qiáng)度的措施。 重點(diǎn)與難點(diǎn)：硬度、沖擊韌性、疲勞強(qiáng)度的概念。教學(xué)方法：講授法課型：理論課和錄像觀摩。 教學(xué)過程復(fù)習(xí)舊課：強(qiáng)度和塑性的概念。二、 硬度硬度：定義：抵

12、抗更硬物體壓入的能力。衡量：布氏硬度、洛氏硬度、維氏硬度等。1.布氏硬度：HB試驗(yàn)：GB84。一定直徑的鋼球HBS（硬質(zhì)合金HBW），規(guī)定的載荷及時間后。HBF/S (N/mm2) <650舉例：鋼球直徑：10mm，載荷：30KN（F30D2），時間：規(guī)定10（s）。材料：壓痕直徑：d03.92mm 查表： HBS239 （1）應(yīng)用范圍：鑄鐵、有色金屬、非金屬材料。（2）優(yōu)缺點(diǎn)： 精確、方便、材料限制、非成品檢驗(yàn)和薄片。2.洛氏硬度：HR、（HRA、HRB、HRC）試驗(yàn)：GB83。一定錐形的金剛石（淬火鋼球），在規(guī)定載荷和時間后，測出的壓痕深度差即硬度的大?。ū肀P表示）。HRA、HRB、

13、HRC。一般通常習(xí)慣用HRC（無單位）。（1）應(yīng)用范圍：鋼及合金鋼。（2）優(yōu)缺點(diǎn)：測成品、薄的工件，無材料限制，但不精確。3.維氏硬度：試驗(yàn)：GB83。一定錐形的金剛石，在規(guī)定的載荷、時間后。HVF/S（1）應(yīng)用范圍：測薄片和鍍層。（2）優(yōu)缺點(diǎn)：數(shù)值精確，但操作麻煩。4.肖氏硬度HS、銼氏硬度、顯微硬度HM總結(jié)：數(shù)值越大，硬度越高。但相互之間不能比較，必須查表為同單位才行。三、 韌性概念：動載荷、“梅氏”試樣（金屬夏比試驗(yàn)）。沖擊韌度：定義：抵抗沖擊載荷而不破壞的能力。衡量指標(biāo)：kAk/A （J/cm2）k一次性沖擊試驗(yàn)的標(biāo)準(zhǔn)。多次沖擊：Aks、 b。 Ak、k和溫度有關(guān)：溫度越低，k越小。（

14、低溫易沖斷）脆性臨界轉(zhuǎn)變溫度。 四、 疲勞強(qiáng)度概念：交變載荷、疲勞現(xiàn)象試驗(yàn)：疲勞實(shí)驗(yàn)法。衡量指標(biāo)：疲勞強(qiáng)度-1鋼：107、有色金屬：108。max=-1五、 蠕變和松弛：（補(bǔ)充內(nèi)容）1.蠕變： 蠕變強(qiáng)度高溫下容易產(chǎn)生。2.松弛：松弛強(qiáng)度高溫下容易產(chǎn)生。錄像：硬度試驗(yàn)、沖擊試驗(yàn)和疲勞試驗(yàn)。作業(yè)布置：課后總結(jié)： 本課課題：材料的物理性能、化學(xué)性能。教學(xué)目的和要求：1.掌握材料的物理性能、化學(xué)性能（復(fù)習(xí)過去的相關(guān)內(nèi)容）。 2.了解它們在實(shí)際生產(chǎn)中的應(yīng)用。重點(diǎn)與難點(diǎn)：物理性能和化學(xué)性能的應(yīng)用。教學(xué)方法：講授法課型：理論課 教學(xué)過程 第二節(jié) 金屬材料的物理、化學(xué)及工藝性能復(fù)習(xí)舊課：學(xué)習(xí)本課的實(shí)際意義。金

15、屬的性能：物理性能、化學(xué)性能。一、物理性能：1.比重：單位體積內(nèi)物體的重量。密度：單位體積內(nèi)物體的質(zhì)量。鐵：7.8克/厘米3、銅：8.9克/厘米3、鋁：2.7克/厘米3、鈦：4.51克/厘米3<5g/cm3輕金屬、>5g/cm3重金屬。應(yīng)用：飛機(jī)制造業(yè)、子彈頭、檢驗(yàn)材料、煉鐵、煉鋼、鉛球等。2.熔點(diǎn)：固體液體的溫度點(diǎn)。 凝固點(diǎn)：液體固體的溫度點(diǎn)。鐵：1538、銅：1083、鋁：660、鈦：1660。應(yīng)用：耐高溫材料（飛機(jī)、導(dǎo)彈、航天）、防火安全閥、熔斷器（保險絲）等。3.熱漲性：一般而言，金屬材料具有熱脹冷縮的性能。材料不同，熱脹冷縮的大小也不同。應(yīng)用：電線的形態(tài)、橋梁的架設(shè)、鋼軌

16、的鋪設(shè)、精密的測量工具、電冰箱、電飯鍋等。4. 導(dǎo)熱性：金屬具有傳導(dǎo)熱能的性質(zhì)。導(dǎo)熱材料的順序：銀、銅、鋁等。金屬材料的雜質(zhì)越多、導(dǎo)熱性越差。高速鋼導(dǎo)熱性差，加熱要緩慢，以防開裂。應(yīng)用：陶瓷、水壺的水垢等。5. 導(dǎo)電性：金屬具有傳遞電流的性質(zhì)。導(dǎo)電材料的順序：銀、銅、鋁等。應(yīng)用：電火花加工（下冊P.7880、電解加工、電子束加工及制造電線、電纜、玻璃拉絲模等。6.磁性；金屬材料在磁場的情況下磁化（分為軟磁和硬磁）。例如：鐵、鎳、鈷等。應(yīng)用：手表材料、磨床的磨削加工（P.71下冊）等。二、化學(xué)性能：1.耐蝕性（耐酸堿性）：金屬材料抵抗腐蝕的性能。例如：鋼鐵生鐵銹、銅生銅綠 （造成重大事故）。應(yīng)用

17、：食品行業(yè)、飲料行業(yè)、醫(yī)藥行業(yè)、化工行業(yè)等。2.抗氧化性：高溫時抵抗氧化的能力。應(yīng)用：鍛打、電焊、熱處理等。3.化學(xué)穩(wěn)定性：在常溫下，化學(xué)穩(wěn)定的性能。應(yīng)用：耐熱設(shè)備、高溫鍋爐等。三、工藝性能：是指是否易于進(jìn)行冷、熱加工的性能。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）。（最后要和書名金屬工藝學(xué)聯(lián)系上）以上各種工藝性能將在以后有關(guān)章節(jié)中分別介紹。作業(yè)布置：課后總結(jié)： 本課課題：鐵碳合金的晶體結(jié)構(gòu)與結(jié)晶過程。教學(xué)目的和要求：1.了解晶體與非晶體，晶格、晶胞、晶格常數(shù)的意義。熟悉兩種常見的金屬晶格類型。 2.了解結(jié)晶的概念、結(jié)晶基本

18、過程，晶粒大小對金屬力學(xué)性能影響及其控制措施，純鐵的同素異晶轉(zhuǎn)變。重點(diǎn)與難點(diǎn)：鐵碳合金晶體結(jié)構(gòu)和同素異晶轉(zhuǎn)變。教學(xué)方法：講授法課型：理論課和錄像觀摩。 教學(xué)過程第二章 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(fù)習(xí)舊課：材料的力學(xué)性能。 一、金屬的結(jié)晶結(jié)晶：液態(tài)金屬凝結(jié)成固態(tài)金屬的現(xiàn)象。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。 （計(jì)算出來的）實(shí)際結(jié)晶溫度金屬以實(shí)際冷卻速度冷卻結(jié)晶得到的結(jié)晶溫度Tn。（實(shí)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(shí)際結(jié)晶溫度總是低于理論結(jié)晶溫度，Tn<To。過冷度：ToTnT（變量）。冷

19、卻速度越大，過冷度越大。金屬的實(shí)際結(jié)晶溫度總是低于理論結(jié)晶溫度，Tn<To。過冷度：ToTnT（變量）。 溫度 a To 理論結(jié)晶溫度Tn b c 實(shí)際結(jié)晶溫度 dO 時間冷卻速度越大，過冷度越大。金屬的實(shí)際結(jié)晶溫度總是低于理論結(jié)晶溫度，Tn<To。過冷度：ToTnT（變量）。冷卻速度越大，過冷度越大。1.在ab段：金屬均呈現(xiàn)液體，2.在bc段：液體中某些原子結(jié)成晶核（自發(fā)晶核）（晶坯）晶核不斷長大形成枝晶直到晶粒。3.在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。概念： 晶粒、 晶界。晶核枝晶晶粒多晶體。晶核枝晶晶粒晶界；晶粒。晶粒越多，晶界也越多，則晶粒移動所

20、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(qiáng)度越好。總結(jié)：晶粒越小，則材料的力學(xué)性能越好。采用的主要途徑是：晶核數(shù)目越多晶粒越多晶粒越細(xì)小，從而提高材料的力學(xué)性能。（1）提高過冷度： （>107/s 非晶態(tài)金屬）實(shí)驗(yàn)測出：冷卻速度越大，生核速率越大>長大速率。（2）變質(zhì)處理（孕育處理）：在液態(tài)金屬中，加入一些細(xì)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(xì)小。（3）機(jī)械振動：使枝晶破碎成為幾個晶核，使晶核數(shù)目增多（超生波振動等）。二、純金屬的晶體結(jié)構(gòu)概念：原子球、結(jié)點(diǎn)、晶格、晶胞、晶格常數(shù)（a、b、c、）致密度：晶胞中原子占有的體積與

21、晶胞體積之比。純金屬的晶格類型：1.體心立方晶胞例如：純鐵（-Fe）912、W、Mo、V、Cr（Ti）882立方體: abc ； 90º原子數(shù)：8×1/812致密度：0.68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。2.面心立方晶格立方體 abc 90º原子數(shù)：8×1/86×1/24致密度：0.74舉例：銅：abc=3.608×108、銅原子M63.54×1.67×1024g銅原子的直徑：D2.5505Å，計(jì)算銅的密度？純鐵（Fe）9121394、Al、Cu

22、、Ag、Mn等。三、純鐵的同素異晶轉(zhuǎn)變（舉列鉆石和石墨）純鐵：Fe（912）Fe（1394）-Fe（1538）L 二次結(jié)晶或重結(jié)晶。提問：一定質(zhì)量的純鐵加熱到9121394時，體積是增加還是減少，若繼續(xù)加熱到13941538時，體積是增大還是減少？ 本課課題：鐵碳合金教學(xué)目的和要求：1.了解合金、組元、系、相、固溶體、金屬化合物、機(jī)械混合物。 2.熟悉鐵素體、奧氏體、滲碳體、珠光體、萊氏體。重點(diǎn)與難點(diǎn)：鐵碳合金組織及其力學(xué)性能。教學(xué)方法：講授法。課型：理論課 教學(xué)過程 第二節(jié) 鐵碳合金的基本組織復(fù)習(xí)舊課：細(xì)化金屬材料晶粒的方法及純鐵的結(jié)構(gòu)。元素（金屬非金屬）共為108種，而純金屬一般共為83種

23、。Fe：HB80、b200MPa、C：HB3、b0 。FeC組成的合金化合物：HB800、b=400MPa。Al：HB25、b80MPa。AlMgMn組成的鋁合金化合物：HB70、b280MPa。而工業(yè)中的金屬材料均為合金。合金：定義；金屬元素同另一種或幾種金屬元素或非金屬元素組成的具有金屬特性的新材料。金屬特性：導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性、塑性、光澤。例如：鋼鐵合金：FeCMnSi、鋁合金：（AlMgMn）、（AlZeMn）、銅合金：（CuZn）、（CuSn）、（CuNi）等。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(xué)性能）。組元：定義：合金中的最小單元。合金系：合金中百分含量不同的

24、組元構(gòu)成的一系列合金。鋁合金（AlMgMn）。鋁合金：Al：99、97、95、. Mg：0.5、2、2、. Mn：0.5、1、3、.二元合金系、三元合金系、四元合金系。相：具有同一化學(xué)成分，同一聚集狀態(tài)，且有明顯界面分開的獨(dú)立均勻部分。例如：液單相、固相單相、液固兩相。一、固溶體：定義：溶質(zhì)原子進(jìn)入溶劑中，依然保持晶格類型的金屬晶體。置換固溶體：d質(zhì)/d劑>0.85。（胖子到教室形象舉例）晶格歪扭、畸變，晶體缺陷。無限置換固溶體：CuNi有限置換固溶體：Cu+Zn溫度越高，則溶解度（固溶量）越大。間隙固溶體：d質(zhì)/d劑<0.59。（瘦子到教室形象舉例）晶格歪扭、畸變，晶體缺陷。只能

25、形成有限固溶體：CFe、 727 0.0218。因形成固溶體使材料強(qiáng)度、硬度升高的現(xiàn)象固溶強(qiáng)化。（合金的好處）1.鐵素體F：CFe中形成的固溶體。單相、層片狀、體心立方晶格。20 0.0008C （工業(yè)純鐵）。727 0.0218C 。機(jī)械性能：3050、7080、ku160200J/cm2、b180280MPa、HBS5080 （770磁性）。（應(yīng)用簡略提一下）（飽和的鹽水凝固點(diǎn)21、其沸點(diǎn)108。 飽和NaOH溶液沸點(diǎn)314。）2.奧氏體A：CFe中形成的固溶體。單相、層片狀、面心立方晶格。727 0.77%C、1148 2.11%C。機(jī)械性能：4060、b40050MPa、HBS1702

26、20、抗磁性。（應(yīng)用提一下）二、金屬化合物（中間相）（強(qiáng)化相）形成：溫度降低時析出的一種新材料。Fe3C、Fe2.4C、VC、WC、CuZn、Cu21Zn22、HRC、ku。滲碳體C：FC層片相間疊加。硬度極高，而塑性、韌性極低。三、機(jī)械混合物：定義：固溶體固溶體金屬化合物金屬化合物例如：鋼鐵、鋁合金、銅合金、鈦合金等。1. 珠光體P：FFe3C兩相，機(jī)械混合物。 0.77C。機(jī)械性能：2025、b800850MPa、 HBS280260。強(qiáng)度高、硬度較高。（應(yīng)用提一下）2.萊氏體Ld、Ld： 兩相機(jī)械混合物，含碳量：4.3C。 LdAC 7271148。（高溫萊氏體） LdPC 20727。

27、（低溫萊氏體）機(jī)械性能：HB560600、45。性能與滲碳體相近。（應(yīng)用較少）總結(jié)：硬度最高的是滲碳體，強(qiáng)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。布置作業(yè)：課后總結(jié)： 本課課題：鐵碳合金教學(xué)目的和要求：1.熟悉簡化的FeFe3C狀態(tài)圖、分析：特性點(diǎn)、線和區(qū)域組織。 2.熟悉典型成分鐵碳合金的結(jié)晶過程分析及其在室溫下的組織。重點(diǎn)與難點(diǎn)：掌握鐵碳合金狀態(tài)圖。教學(xué)方法：講授法。課型：理論課 教學(xué)過程第三節(jié) 鐵碳合金狀態(tài)圖復(fù)習(xí)舊課：鐵碳合金組織及其力學(xué)性能。 A L D A E LA C LC F G AC AC LdAC Ld LdC727F P S K 600

28、QPF P PC PC LdPC Ld LdC0 0.77 2.11 4.30 6.69 FC 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。 （2）從各冷卻曲線上找出臨界點(diǎn)，并將各臨界點(diǎn)分別畫到成分溫度坐標(biāo)中。 （3）將意義相同的臨界點(diǎn)連接起來。二、FeFe3C合金狀態(tài)圖的分析：1.點(diǎn)（特性點(diǎn)）：A 1538 100Fe的熔點(diǎn) ； D 1227 100Fe3C的熔點(diǎn)；G 912 100Fe的同素異晶轉(zhuǎn)變點(diǎn)（重結(jié)晶溫度點(diǎn)）；C 1148 4.3C 共晶點(diǎn)LLd（AC） 共晶反應(yīng)；F 1148 6.69C 虛點(diǎn) ； P 727 100Fe虛點(diǎn)；K 727

29、 6.69C虛點(diǎn)、E 1148 2.11C 碳在Fe中的最大固溶量；S 727 0.77C 碳在Fe中的最小固溶量，共析點(diǎn)AP 共析反應(yīng)。2.線（特性線）：（1）AC線：液相線 開始結(jié)晶出奧氏體：LLA。DC線：液相線 開始結(jié)晶出滲碳體：LL+C。（2）AE線：固相線 奧氏體結(jié)晶終了線：LAA。ECF線：固相線（共晶線）：共晶反應(yīng) LLd。（3）GS線A3線：從奧氏體中開始析出鐵素體線。（4）ES線Acm線：從奧氏體中開始析出滲碳體線（碳在奧氏體中的固溶線）。（5）PSK線A1線：共析線； 共析反應(yīng) AP（FC）共晶體。（6）PQ線碳在鐵素體中的溶解度曲線。這種由鐵素體中析出的滲碳體為三次滲碳

30、體。3.分類：含碳量分類： 工業(yè)純鐵：C0.0218C 鋼：0.0218<C2.11 白口鐵：2.11<C<6.69鋼分類： 共析鋼：0.77 P 亞共析鋼： C<0.77 PF 過共析鋼： C>0.77 PC共晶白口鐵分類： 共晶白口鐵：4.3C Ld 亞共晶白口鐵：C<4.3C LdPC過共晶白口鐵：C>4.3C LdC三、鋼在結(jié)晶過程中的組織轉(zhuǎn)變實(shí)驗(yàn)：熱分析法（C：06.69）實(shí)用價值。1.共析鋼：0.77C：LLAAP分析：在727發(fā)生共析反應(yīng)，A中含碳多少？P中含碳多少？（727:F88.78、C11.22）2.亞共析鋼：0.5C：LLAAA

31、FPF分析：AAF 在點(diǎn)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？AFPF 在冷卻到點(diǎn)時，A中含碳增加到0.77C，發(fā)生共析反應(yīng) AP，727時，P、F各占百分多少？727: F35.34、P64.66。20:F92.64、C7.36。3.過共析鋼：1.0C：LLAAACPC （P96.1、C3.9）分析：AAC 在點(diǎn)以上，A中含碳多少？C中含碳多少？在點(diǎn)以下，隨著溫度降低，A中含碳逐漸增加還是減少？ACPC 當(dāng)冷卻到時，A中含碳逐漸減少到0.77C，發(fā)生共析反應(yīng)AP，727,P、C相對含量是多少？.亞共晶白口鑄鐵、共晶白口鑄鐵、過共晶白口鑄鐵請學(xué)生自行分析。鐵碳合金的組織和

32、性能：工業(yè)純鐵：F 塑性好。亞共析鋼：FP 取決于F、P的含量。共析鋼：P 強(qiáng)度高。過共析鋼：PC 取決于P、C的含量（C為網(wǎng)狀的二次滲碳體，脆、不合格）。亞共晶白口鑄鐵、共晶白口鑄鐵、過共晶白口鑄鐵自行分析。力學(xué)性能和含碳量的關(guān)系曲線圖。力學(xué)性能 ku HB S b含碳量（鋼1.4C） 0 0.77 1.40 2.11 4.3 4.FeFe3C狀態(tài)圖的應(yīng)用。正確選材：.C0.25，低碳鋼：塑性好，韌性好。0.25<C<0.60，中碳鋼：綜合機(jī)械性能好。.0.60C1.4，高碳鋼：硬度高，耐磨性好。制定工藝性能：鑄造方面：共晶成分的鐵碳合金鑄造時，組織致密，不易偏析。鍛造方面：鋼加

33、熱到固相線AE以下200及A3線上170之間，利用奧氏體塑性好。焊接方面：熱處理方面：課堂討論：碳對鐵碳合金組織和性能的影響。布置作業(yè)：課后總結(jié)： 本課課題：碳素鋼教學(xué)目的和要求：1.了解常存雜質(zhì)元素對碳鋼性能的影響。 2.掌握碳鋼的分類、牌號、性能和用途。重點(diǎn)與難點(diǎn)：碳鋼的分類、牌號、用途。教學(xué)方法：講授法。課型：理論課和習(xí)題課。 教學(xué)過程 第四節(jié) 工業(yè)用鋼簡介復(fù)習(xí)舊課：碳對鐵碳合金組織和性能的影響。一、鋼的分類碳鋼的分類、編號和用途：分類：低碳鋼：<0.25C 亞共析鋼： 0.0080.77C。中碳鋼：0.25C<0.60% 共析鋼： 0.77C。高碳鋼：0.60<C1.

34、4 過共析鋼：0.772.11C。質(zhì)量：普通碳素鋼：S0.05、P0.045。優(yōu)質(zhì)碳素鋼：S0.04、P0.04。（和國際不接軌）高級優(yōu)質(zhì)碳素鋼：S0.03、P0.035。用途： 碳素結(jié)構(gòu)鋼：碳素工具鋼：冶煉：平爐鋼（逐漸淘汰） 轉(zhuǎn)爐鋼（使用） 電弧爐鋼。酸堿性：酸性鋼 堿性鋼 中性鋼。鋼的分類：碳素鋼和合金鋼。二、碳素鋼：鋼中雜質(zhì)含量對其性能的影響1.錳Mn：0.250.8Mn，有益元素，脫氧劑。提高鋼的強(qiáng)度和硬度，特別是降低鋼的的脆性。2.硅Si：<0.4Si，有益元素，脫氧劑。提高鋼的強(qiáng)度。3.硫S：<0.050，有害元素，熱脆（紅脆性）。（FeSFe）為共晶體，985為液體

35、。硫的含量越高，熱脆性越嚴(yán)重。4.磷P：<0.0045，有害元素，冷脆。使鋼常溫下其塑性和韌性急劇下降，脆性轉(zhuǎn)變溫度升高，在低溫時，這種現(xiàn)象更加嚴(yán)重。5.氫H：<0.0001，有害元素，氫脆，白點(diǎn)。過多的氫分子會導(dǎo)致鋼的開裂?？傊?，雜質(zhì)元素對鋼材的性能與質(zhì)量影響很大，必須嚴(yán)格控制在所規(guī)定的范圍內(nèi)。碳素鋼分如下三類：（1）普通碳素結(jié)構(gòu)鋼：新：Q235A（F、b、Z）、s235MPa。舊：甲類鋼：A1、A2、A3、A7滿足機(jī)械性能要求的。 乙類鋼：B1、B2、B3、.B7滿足化學(xué)性能要求的。 特類鋼：C2、C3、.C5滿足機(jī)械和化學(xué)性能要求的。通常用于制造型材、螺釘、鐵釘、鐵絲、建筑材

36、料等。（2）優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼： 普通含錳量鋼：0.250.8Mn。 較高含錳量鋼：0.701.20Mn。舉例：45： 0.45C左右、 0.500.80Mn左右。 45Mn ： 0.45C左右、 0.701.00Mn左右。常用于齒輪、主軸、連桿45。彈簧、板簧、發(fā)條65、65Mn。（3）.碳素工具鋼： 優(yōu)質(zhì)碳素工具鋼：T數(shù)字。 高級優(yōu)質(zhì)碳素工具鋼：T數(shù)字A。舉例：T7、T8、T9、.T14。含義：0.7、0.80、0.9.1.4T7A、T8A、T9A、.T14A。主要用于剪刀、斧頭、鋸子、銼刀等。三、合金鋼：鋼：非合金鋼、低合金鋼、合金鋼。合金鋼：低合金鋼、合金鋼。碳鋼在200時，機(jī)械性能劇烈下

37、降，而合金鋼在650時，其機(jī)械性能才略為下降。質(zhì)量：優(yōu)質(zhì)鋼、高級優(yōu)質(zhì)鋼（A）、特級優(yōu)質(zhì)鋼（E）。1.合金結(jié)構(gòu)鋼起首兩位數(shù)字表示平均含碳量的萬分之幾，其后的符號表示所含的主要元素；若元素含量<1.5，不標(biāo)數(shù)，元素含量1.5，其后的數(shù)表示其百分含量。最后標(biāo)“A”則稱為高級優(yōu)質(zhì)合金結(jié)構(gòu)鋼（滾動軸承鋼除外）。例：12CrNi3：0.12C、Cr<1.5、3Ni20CrMnTi：0.20C、Cr、Mn、Ti<1.515Cr、20Mn2B、55Si2MnA2.合金工具鋼當(dāng)含碳量1.0時，不標(biāo)含碳量數(shù)當(dāng)含碳量<1.0時，起首數(shù)表示含碳量的千分之幾。合金元素同上。例：9Mn2V：0.9

38、C、2Mn、V<1.5CrWMn：C1.0、Cr、W、Mn<1.5。W18Cr4V、W12Cr4V4Mo、9SiCr。3.特殊性能鋼起首數(shù)表示含碳量的千分之幾，若起首為“0”，則表示含碳量<0.10；若起首數(shù)為“00”，則表示含碳量為0.03，合金元素同上。例：9Cr18： 0.9C、18Cr。1Cr18Ni9Ti：0.1C、18Cr、9Ni、Ti<1.5。0Cr17Mn13Mo2V：C<0.1、17Cr、13Mn、2Mo、N<1.50Cr18Ni9Ti、1Cr13、1Cr28、0Cr17Ti。 第五節(jié) 零件選材的一般原則選擇材料的一般原則如下：1.應(yīng)能滿足

39、零件的工作要求：安全第一。2.應(yīng)能滿足工藝性能要求：質(zhì)量第一。3.必須重視材料的經(jīng)濟(jì)性：效率第一。（以鐵代鋼，以鑄代鍛）問答題：一、根據(jù)鐵碳合金狀態(tài)圖，說明下列原因：1.含碳1.0的鋼比含碳0.5的鋼硬度高。2.含碳1.2的鋼比含碳0.6的鋼強(qiáng)度高。3.鋼宜壓力加工成形，鑄鐵宜鑄造成形。4.鉗工鋸T8、T10鋼比鋸10、20鋼費(fèi)力，鋸條宜鈍。5.在1100含碳0.4的鋼能鍛造，而含碳4.0的生鐵不能鍛造。6.捆扎物品的鐵絲一般都用低碳鋼，而吊車用的鋼纜卻用中碳鋼。7.制造滾動軸承的材料均是高碳鋼。8.制造刮刀、刻字刀具均用高碳鋼。9.制造型材的鋼均用08、10號鋼。二、選擇對應(yīng)的材料：45 6

40、5 A3（Q235A） T13 T8A 10 ZG280500。彈簧 主軸 螺釘 鋸子 銼子 箱體 油箱蓋。布置作業(yè)：課后總結(jié)： 本課課題：鋼的熱處理教學(xué)目的和要求：1.掌握退火的目的、種類、方法及應(yīng)用。 2.掌握正火的目的、方法及應(yīng)用。重點(diǎn)與難點(diǎn)：正火和退火的應(yīng)用。教學(xué)方法：講授法和錄像觀摩。課型：理論課 教學(xué)過程第一節(jié) 概述復(fù)習(xí)舊課：碳素鋼的分類和牌號及其應(yīng)用。第四章 鋼的熱處理現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中，為了不斷提高金屬下材料的機(jī)械性能，采用兩種方法：合金化法碳鋼中加入合金元素（調(diào)整鋼的化學(xué)成分）。熱處理法碳鋼進(jìn)行工藝處理（調(diào)整鋼的組織）。熱處理：鋼在固態(tài)范圍內(nèi)，通過加熱、保溫、冷卻，改變金屬材料的

41、內(nèi)部組織，改變材料的力學(xué)性能。一個條件，三個過程：Sold hotkeepcold。分類： 普通熱處理：退火、正火、淬火、回火。熱處理 表面淬火：火焰加熱和感應(yīng)加熱法。 表面熱處理 化學(xué)熱處理：滲碳、滲氮、二元、多元共滲?！镜谝还?jié)：熱處理的基本原理】（教課書省略）一、鋼的加熱和保溫時的組織轉(zhuǎn)變：絕大多數(shù)的熱處理均是把鋼加熱到使其轉(zhuǎn)變?yōu)閵W氏體組織且盡量保持細(xì)小的晶粒。1.鋼在加熱（冷卻）時組織轉(zhuǎn)變的溫度。AC1加熱時，珠光體轉(zhuǎn)變?yōu)閵W氏體的溫度。Ar1冷卻時，奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)橹楣怏w的溫度。AC3加熱時，鐵素體轉(zhuǎn)變?yōu)閵W氏體。Ar3冷卻時，奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)殍F素體的開始溫度。ACCm加熱時，二次滲碳體在奧氏體中

42、的溶解的終了溫度。ArCm冷卻時，二次滲碳體從奧氏體中析出的終了溫度。鋼號： 10 25 30 50 T10 T12AC1： 727 735 732 727 730 730AC3： 876 840 813 774Ar3： 850 824 796 755Ar1： 710 710 714 718 718 713ACCm： 800 820加熱、冷卻時的理想溫度：A1、A3、ACm實(shí)際加熱溫度： AC1、AC3、ACCm （020）實(shí)際冷卻溫度： Ar1、Ar3、ArCm （020）2.鋼加熱時的變化：以共析鋼為例：加熱到AC1以下時，依然是P；加熱到AC1時，A晶核產(chǎn)生；繼續(xù)加熱，A晶核長大，F(xiàn)A、

43、C溶解；殘余C溶解；均勻化。亞共析鋼、過共析鋼分析： 共析鋼等溫曲線圖 （溫度） A1 600 550 500 230 Ms 50 Mf 0 0.1 1 10 102 103 104 105 106 S（時間）根據(jù)組織分成三個轉(zhuǎn)變區(qū)：1.高溫轉(zhuǎn)變區(qū)（珠光體轉(zhuǎn)變區(qū)）：A1550， P。A1650, AP粗、HRC1522、20、b550MPa。650600, AP細(xì)（索氏體S）、HRC2227、18、b870MPa。600550, AP極細(xì)（托氏體T）、HRC2743、18、b1100MPa。2.高溫轉(zhuǎn)變區(qū)（貝氏體轉(zhuǎn)變區(qū)）：550Ms，AABC粒F。550350, AB上（羽毛狀）C粒F條狀，HRC4045。350Ms，AB下（竹葉狀）C粒F針，HRC4555。3.低溫轉(zhuǎn)變區(qū)（馬氏體轉(zhuǎn)變區(qū)）：MsMf ，AAMA殘。M：C-Fe（過飽和地溶解），HRC6566，硬度