《機械工程材料》教案

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)專心-專注-專業(yè)精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè) 機械工程材料教案編寫 毛松發(fā)第一章 金屬材料的性能 課 題：第一節(jié) 金屬材料（2課時）教學要求：1.明確金屬，掌握合金、金屬材料及其分類，熟悉常見的金屬材料； 2.明確金屬特性。重 點：合金 金屬材料 金屬特性教學過程：教師以教材“寫給同學們的話”進行課程的始學教育.【板書】一.材料是人類文明和技術進步的重要標志。 (教師講解“寫給同學們的話”第一、二段) 石器時代青銅器時代鐵器時代鋼鐵時代新材料時代 1、司母戊大鼎發(fā)掘歷史； 2、新型材料。 二課程作用 1機械制造和

2、日常生活的基礎知識； 2學習其他后續(xù)工藝學的基礎。 三課程特點與學習要求【板書】第一節(jié) 金屬材料【講解】在浩瀚的材料世界里，金屬材料是一個最大的王國。最早，我們?nèi)祟愂褂玫慕饘俨牧现饕翘烊划a(chǎn)品。（穿插講解材料史話）經(jīng)歷了石器時代、青銅器時代和鐵器時代的漫長歷史過程后，在冶金技術的推動下，我們又從鋼鐵時代邁進了新材料時代。在人類文明歷程中，金屬材料對推動社會的發(fā)展，促進文明的進步，豐富文化的內(nèi)容，改變?nèi)藗兊纳罘绞桨l(fā)揮了巨大作用。當今世界，金屬材料已成為工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、人民生活、科學技術和國防發(fā)展的重要物質(zhì)基礎。離開了金屬材料的“鋼筋鐵骨”，橋梁將斷，艦艇將毀，大廈將傾，工廠將停一、金屬【設問】同學

3、們在平時的生活中看到過哪些金屬（純金屬）？【板書】1金屬：如鐵、銅、鋁、金、銀等，共有90種。常溫下為固體（除汞外）?！驹O問】金屬與非金屬比較有哪些特性？【板書】2金屬特性：具有金屬光澤；（鐵、鋁等大多數(shù)金屬為銀白色，銅為紫紅色，金為黃色）有良好的導電性和導熱性；（銅、鋁是優(yōu)良的導電體）有一定的強度和塑性?！窘涣髋c討論】金屬是一類重要的材料，人類的生活和生產(chǎn)都離不開金屬。請說出下表日常生活中使用的金屬。 金 屬 不 同 的 用 途金屬名稱制易拉罐的金屬制作導線的紫紅色金屬燈泡中的燈絲體溫計中填充的金屬家用熱水瓶內(nèi)壁上的金屬【講解】在通常情況下，金屬單質(zhì)往往無法滿足使用要求。如純銅、純鋁及純鐵質(zhì)

4、軟，強度、硬度很小，無法用來制造承受大載荷的機械零件和工具。如果我們將一種金屬跟其他金屬(或非金屬)熔合制成具有金屬特性的物質(zhì)就得到合金。二、合金：一種金屬跟其他金屬(或非金屬)熔合制成具有金屬特性的物質(zhì)。 教師指導閱讀表1-1日常生活中常見的合金和教材內(nèi)容，并介紹記憶合金?！窘涣髋c討論】1組成合金的元素一定是金屬元素嗎？從概念上來理解合金至少有幾種元素組成？其中有一種肯定是什么元素？2合金的用途遠遠比純金屬廣泛得多，請問這是為什么？三、金屬材料：將純金屬和合金材料統(tǒng)稱為金屬材料。1黑色金屬：以鐵或以它們?yōu)橹餍纬傻奈镔|(zhì)。如碳鋼、合金鋼和鑄鐵等。2有色金屬：除黑色金屬以外的金屬和合金。如銅及銅合

5、金、鋁及鋁合金和軸承合金等。【講解】金屬材料在機械工業(yè)中應用最為廣泛，在各種機械設備所用的材料中，金屬材料占90%以上。這是由于金屬材料不僅冶煉資源豐富，而且還具有優(yōu)良的物理、化學、力學和工藝性能。此外，金屬材料品種多，性能各異，可以通過不同的加工方法（例如熱處理），使金屬材料的某些性能獲得進一步的改善，從而擴大其使用范圍?！拘〗Y(jié)】：一、金屬材料金屬：鐵、銅、鋁、金、銀等。金屬材料合金：碳鋼、鑄鐵、黃銅、青銅等。 二、金屬特性具有金屬光澤；有良好的導電性和導熱性；有一定的強度和塑性?！咀鳂I(yè)】【交流與討論】四閱讀下面的一段故事，談談你的感想。形狀記憶合金的發(fā)現(xiàn)許多重大的發(fā)現(xiàn)都源于偶然事件。20世

6、紀60年代初，美國海軍研究所的的一個研究小組把一些亂如麻絲的鎳-鈦合金拉直，以便使用。他們無意中發(fā)現(xiàn)，當溫度升高到一定值時的時候，這些已被拉直的鎳-鈦合金突然“記憶”起自己的模樣，又恢復到彎彎曲曲的“本來面目”。經(jīng)過材料專家的反復實驗，證實了鎳-鈦合金絲“變形恢復”的現(xiàn)象能重復進行。其實，類似的現(xiàn)象早在20世紀50年代初就不止一次被觀察到，只不過當時沒有引起人們的足夠重視。這一發(fā)現(xiàn)引起了科學家們的極大興趣，經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，銅基合金，鐵基合金等都有這種奇妙的記憶本領。書面：習題一、二、三；課外：習題五、六（教師給予分組指導）課 題：第二節(jié) 金屬的物理性能（1課時）教學要求：對常見金屬材料的物理性能有

7、較深的認識，能運用物理性能分析解決問題。教學重點：運用物理性能分析解決問題。教學難點：運用物理性能分析解決問題。教學過程：【交流與討論】說出鋁、銅、銀和金的顏色【導入新課】金屬顏色為金屬材料的物理性能，本節(jié)課我們將深入討論金屬材料的物理性能?！景鍟课锢硇阅埽航饘俟逃械膶傩浴Ｒ弧⒚芏龋ㄊ侵竼挝惑w積金屬的質(zhì)量。其單位為Kg/m3 。）【交流與討論】請你說出金、銀、銅、鐵、鋁、鈦等常用金屬密度大小（師生共同完成下表內(nèi)容）?！景鍟拷饘黉X鈦鐵銅銀金密度（Kg /m3）27103451037871038961031049103193103（鋁的密度僅為鋼的1/3，鈦的密度不到鋼鐵的2/3。）【講解】大

8、多數(shù)金屬的密度都比較大，最大的金屬鋨2248103Kg/m3，但有些金屬密度比較小，鈉、鉀能浮在水面上，密度最小的是金屬鋰0534103Kg/m3 。【例1】有一塊質(zhì)量為510-2Kg形似黃金的金屬，投入盛有12510-6m3水的量筒中，水面升高到12810-6m3的地方，請問這塊金屬是純金嗎？解：已知：金屬的質(zhì)量m=510-2Kg金屬的體積V=12810-6m312510-6m3=310-6m3密度 = EQ F(m,V)= EQ F(510-2,310-6)=16.7103(Kg/m3)求得此金屬密度與金的密度193103Kg/m3不符，故知，這塊金屬不是純金?！窘涣髋c討論】一架波音767

9、飛機，約70%的零件是用鋁和鋁合金制造的。請問飛機的上零件為什么要大量選用鋁和鋁合金制造？（減輕自重，提高效能。）【板書】二、熔點（金屬材料從固態(tài)向液態(tài)轉(zhuǎn)變的溫度。）易熔金屬（700） 難熔金屬（700）錫 鉛 鋅 鎢 鉬 釩2312 3274 4194 3180 2622 1919制造保險絲和防火安全閥等零件。 制造耐高溫的零件，廣泛用于噴氣發(fā)動機、火箭、導彈等?！景鍟咳嵝裕ń饘俨牧蟼鲗崃康男阅?。）金屬的導熱性：銀銅鋁【講解】導熱性好的金屬散熱必然好，因此在制造散熱器、熱交換器和活塞等零件時，要選用導熱性好的金屬材料制造。導熱性是金屬材料的重要性能之一，在制訂鍛造、鑄造焊接和熱處理

10、工藝時必須考慮金屬材料的導熱性，防止在加熱或冷卻過程中形成過大的內(nèi)應力，以免金屬材料變形或開裂。【交流與討論】導熱性差的金屬材料，加熱和冷卻時會產(chǎn)生內(nèi)外溫度差，導致內(nèi)外不同的膨脹或收縮，易使金屬材料變形或開裂。請你設計出導熱性差的金屬材料在加熱時防止變形或開裂的方法。（采用分級加熱。請觀察圖6-17 W18Cr4V的熱處理工藝曲線）?！景鍟克摹щ娦裕ń饘俨牧蟼鲗щ娏鞯男阅芊Q為導電性。）導電性好的金屬材料：銀銅鋁， 做導電材料（電線、電纜等）；導電性差的金屬材料：鐵-鉻、銅-鎳， 做電熱元件（電爐絲、電熨斗等）?！就卣挂曇啊砍瑢Р牧希裕締栴}】法國巴黎的埃菲爾鐵塔是用7000噸鋼鐵材料建成

11、的，塔身高300米，天線高24米。鐵塔管理部門檢測到，每到夏天埃菲爾鐵塔會長高21厘米，請問鐵塔為什么會長高？【板書】五、熱膨脹性（金屬材料隨著溫度變化而膨脹、收縮的特性。）【交流與討論】1金屬工件加工過程中測量尺寸時從熱膨脹因素考慮應如何操作？（測量工件尺寸，應等待冷卻后再進行。）2精密測量工具（如游標卡尺）應選用熱膨脹性大的還是熱膨脹性小的金屬材料來制造，為什么？（小，作為測量的標準，對大氣溫度的變化其熱膨脹性應很小。）【板書】六、磁性（金屬材料在磁場中受到磁化的性能。）【講解】具有磁性的金屬都能被磁鐵所吸引。對某些金屬來說，磁性也不是固定不變的，如鐵在自然溫度下是鐵磁性材料，但當溫度升高

12、到770以上時就會失去磁性?！景鍟?鐵磁性材料 抗磁性材料鐵、鈷、鎳等。 銅、金、銀、鋅等。制造半導體收音機的天線磁棒、錄音機 制造避免磁場干擾的零件，如航海的磁頭、電子計算機中的存儲元件、校 羅盤、航空儀表和炮兵瞄準環(huán)等。園一卡通的磁性卡等?！拘〗Y(jié)】學習內(nèi)容： 金屬的物理性能 學習重點：運用物理性能分析解決問題?！咀鳂I(yè)】討論：三、四； 書面：習題一、二。課 題：第三節(jié) 金屬的化學性能（1課時）教學要求：1.理解耐腐蝕性、抗氧化性； 2.知道常見金屬的腐蝕性,了解金屬的防腐方法。教學重點：耐腐蝕性、抗氧化性，發(fā)藍處理。教學器材：鍍鋅、鍍鉻、發(fā)藍處理的金屬制品。教學過程：在碳鋼、不銹鋼、鑄鐵、

13、銅、鋁、金、銀和鈦這些常見的金屬材料中：耐腐蝕的金屬是_；易腐蝕的金屬是_。【交流與討論】 （教師注意引導觀察教室內(nèi)鋼制課桌椅腐蝕情況或展示實物。）【導入新課】金屬腐蝕的問題屬于金屬的化學性能，本節(jié)課我們學習討論：【板書】第三節(jié) 金屬的化學性能一、耐腐蝕性：金屬材料在常溫抵抗氧、水蒸氣及其他化學介質(zhì)腐蝕作用的能力。指出：以鋼鐵為例：常溫下鋼鐵能與氧氣及其他化學物質(zhì)反應（Fe + O2 Fe2O3）當有水存在時，將發(fā)生電化學腐蝕，腐蝕的速度將大大加快。【講解】腐蝕不僅使金屬材料本身受到損害，給生產(chǎn)生活帶來很大不便，嚴重時還會使金屬構(gòu)件遭到破壞，引起重大的傷亡事故。據(jù)報道，全世界每年因金屬材料腐蝕

14、造成的直接經(jīng)濟損失約達7000億美元，是地震、水災、臺風等自然災害造成損失總和的6倍。我國因金屬材料腐蝕造成的損失占國民生產(chǎn)總值（GNP）的4%，鋼鐵因腐蝕而報廢的數(shù)量約占鋼鐵當年產(chǎn)量的25%30%。金屬材料腐蝕還可能造成環(huán)境污染。例如，重金屬制成的材料被腐蝕后重金屬離子就會進入水體、土壤中，引起重金屬污染。因此，采取各種措施防止金屬材料的腐蝕十分必要?！窘涣髋c討論】在日常生活中，你所知道的金屬材料防腐方法有哪些？【板書】金屬防腐方法（教師邊講邊展示實物）覆蓋法防腐 （把金屬同腐蝕介質(zhì)隔開來，以達到防腐目的。）1噴涂油漆（最常見的防腐方法,如給汽車噴漆；國家體育館“鳥巢” 的鋼結(jié)構(gòu)刷6層防腐漆

15、，可確保25年不生銹。）2噴塑（把塑料噴涂在零件上。目前廣泛用于電器設備金屬外殼的防腐。）3鍍層（在易腐蝕的金屬表面電鍍（或噴鍍）上一層耐腐蝕的金屬鍍層。如鍍鋅、鍍鉻、鍍銅、鍍金、鍍銀等。）鍍鋅：自來水管、鋼絲（俗稱鐵絲）、白鐵皮都經(jīng)過鍍鋅處理；鍍鉻：普通自行車把手、自行車鋼圈上的通常鍍鉻防腐；4涂油脂（當零件或工具表面需要保持光潔時，常采用上油或涂脂的方法防腐。如機床導軌、游標卡尺的防腐。）5發(fā)藍處理：將除銹后零件放入氫氧化鈉、硝酸鈉、亞硝酸鈉溶液中，在140150溫度下，保溫60120分鐘，使零件表面生成一層以Fe3O4為主的藍黑色的多孔氧化膜，經(jīng)浸油處理后，能有效地抵抗干燥氣體腐蝕。廣泛

16、用于機械零件、鐘表零件和槍支的防腐。6搪瓷（在金屬表面涂覆一層或數(shù)層瓷釉 ，通過燒成，兩者發(fā)生物理化學反應而牢固結(jié)合的一種復合材料。它既有金屬的強度，又有涂層的耐腐蝕、耐磨、耐熱、無毒及可裝飾性。）提高金屬本身的耐腐蝕性 1在冶煉金屬材料的過程中，加入一些合金元素，以增強其耐蝕能力。如不銹鋼就是很有代表性的一例。2采用化學熱處理（滲鉻、滲鋁、滲氮）使金屬表面產(chǎn)生一層耐蝕性強的表面層。電化學防腐 （經(jīng)常采用的是犧牲陽極法，即用電極電位較低的金屬與被除數(shù)保護的金屬接觸，使被保護的金屬成為陰極而不被腐蝕。犧牲陽極法廣泛用于防止海水及地下的金屬設施的腐蝕。如在輪船的外表面焊上一些鋅塊。）干燥氣體封存法

17、 （采用密封包裝，在包裝袋內(nèi)放入干燥劑或充入干燥氣體，濕度控制在35%/使金屬防腐。主要用于包裝整架飛機、整臺發(fā)動機和槍械等。）【小結(jié)】金屬防腐方法比較方 法噴涂油漆噴 塑鍍 鋅發(fā)藍處理鍍 鉻使用不銹鋼防腐效果一般一般好好很好很好價 格便宜便宜中等中等昂貴昂貴【講解】有許多零件在高溫下工作，制造這些零件的材料，就要求具有良好的抗氧化性。【板書】二、抗氧化性：金屬材料在高溫時抵抗氧化作用的能力?！局v解】長期在高溫下工作零件，如工業(yè)用的鍋爐、加熱設備、汽輪機、噴氣發(fā)動機、火箭、導彈等，易發(fā)生氧化腐蝕，形成一層層的氧化鐵皮。金屬材料的氧化隨溫度升高而加速。氧化不僅造成材料的過量的損耗，也可形成各種缺

18、陷。因此，在高溫下制造或使用金屬零件，必須考慮抗氧化性。例如，鋼材在鑄造、鍛造、焊接、熱處理等熱加工作業(yè)時，常在其周圍造成一種還原氣體或保護氣，以免金屬材料的氧化。【交流與討論】 耐腐蝕性 抗氧化性耐腐條件耐腐介質(zhì)【小結(jié)】一、化學性能耐腐蝕性抗氧化性 二、金屬防腐方法覆蓋法防腐：噴涂油漆、鍍鋅、鍍鉻、發(fā)藍處理等提高金屬本身的耐腐蝕性電化學防腐干燥氣體封存法本節(jié)課的重點：耐腐蝕性、抗氧化性，發(fā)藍處理。【作業(yè)】討論：六書面：習題一、二、三。課 題：第四節(jié) 金屬的力學性能（1課時）教學要求：1.明確力學性能，理解靜載荷、沖擊載荷、交變載荷； 2.明確彈性變形、塑性變形，理解應力含義。教學重點：三種載

19、荷、應力。教學難點：應力含義。教學器材：鍍鋅鋼絲、薄鋼板、橡皮筋、彈簧教學過程：【交流與討論】用來制造硬幣的金屬材料應具有哪些特點？（資源豐富，無毒輕便，耐磨耐腐蝕，美觀易加工。）【導入新課】制造硬幣的金屬材料要求耐磨，也就是它必須具有定的硬度和強度。硬度和強度屬于金屬材料的力學性能，本節(jié)課我們來學習討論力學性能?！景鍟康谒墓?jié) 金屬的力學性能力學性能：金屬材料在外力作用時表現(xiàn)來的性能。力學性能包括強度、塑性、硬度、韌性及疲勞強度等?！局v解】在機械設備及工具的設計、制造中選用金屬材料時，大多以力學性能為主要依據(jù)，因此熟悉和掌握金屬材料的力學性能是非常重要的。力學性能不僅是本章學習的重點，同時也

20、是整個教材的學習重點，希望同學們要努力學習掌握好這些內(nèi)容。本節(jié)課學習準備知識。 （一）、載荷（金屬材料在加工和使用過程中所受的外力） 靜載荷：指大小不變或變動很慢的載荷。 如地面所受講臺的壓力，千斤頂工作所受的載荷。 沖擊載荷：指突然增加的載荷。如鐵匠用鐵錘鍛打工件、高速行駛的汽車相撞的載荷。交變載荷：指周期性或非周期性的動載荷。如電扇主軸、彈簧工作時所受的載荷。【交流與討論】請根據(jù)下列的文字描述，判斷物體所受的載荷類型。電視機放在桌面上，桌面所受的載荷是_。在金屬拉伸試驗中。金屬試樣所受的載荷是_。電動機工作時，電動機主軸所受的載荷是_。人坐在沙發(fā)上，沙發(fā)里彈簧所受的載荷是_。子彈擊中金屬防

21、彈衣，防彈衣所受的載荷是_。【板書】（二）、變形（金屬材料受載荷作用發(fā)生幾何形狀和尺寸的變化。）【演示】教師用橡皮筋、彈簧演示彈性變形，用鍍鋅鋼絲、薄鋼板演示塑性變形?！景鍟繌椥宰冃危狠d荷去除后，可完全恢復的變形。塑性變形：載荷去除后，不可恢復的永久變形?！局v解】金屬材料的彈性變形可用于控制機構(gòu)運動、緩沖與吸振、儲存能量等。金屬材料塑性變形可用于成型產(chǎn)品的加工，70%的金屬材料是通過塑性變形加工成型的?！窘涣髋c討論】 1、彈性變形與塑性變形的根本區(qū)別是什么？(有無永久變形。) 2、生活、生產(chǎn)哪些地方發(fā)生彈性變形或塑性變形？你知道哪些產(chǎn)品產(chǎn)通過塑性變形加工成形的？（沙發(fā)、席夢思中彈簧變形；汽車

22、、拖拉機車廂下板彈簧的變形；鬧鐘發(fā)條的變形。課桌椅上鋼板折邊、鋼管彎折；自行車鈴、彈殼的沖壓加工；轎車車身沖壓加工。） 3、加工制造好的機械零件，在使用時一旦發(fā)生塑性變形有什么危害？（零件變形、失效，甚至發(fā)生斷裂。）【板書】（三）應力 1、內(nèi)力 金屬受外力作用后，在材料內(nèi)部作用著與外力相對抗的力稱為內(nèi)力。 F內(nèi)力= F外力【板書】 2、應力：單位面積上的內(nèi)力。 = EQ F(F,S) 式中 F外力（N）；S橫截面積（mm2）； 應力，常用單位為MPa（N/mm2），1MPa=106 Pa。【板書】結(jié)論：當橫截面積一定時，應力越大，表示材料承受載荷的能力越大。例 碳鋼 最大應力 235鋼（生活中

23、最常用的鋼） 460 MPa45鋼 （制電機主軸的鋼） 600 MPa65Mn鋼（制沙發(fā)彈簧的鋼） 735 MPa【小結(jié)】（略）【交流與討論】a和b都是45鋼，a的直徑為20mm，b的直徑為10mm，它們都受到10000N的載荷作用。請問：1a所受的內(nèi)力是_N ，b所受的內(nèi)力是_N；2a的橫截面積為_ mm2，b的橫截面積為_ mm2；3a單位橫截面積上所受的應力是_N/ mm2，b的位橫截面積上所受的應力是_N/ mm2。課 題：第四節(jié) 金屬的力學性能（1課時）教學要求：1.明確低碳鋼拉伸曲線的四個典型階段； 2.理解掌握屈服現(xiàn)象、變形強化。教學重點：屈服現(xiàn)象，變形強化。教學難點：屈服現(xiàn)象，

24、變形強化。教學器材：45鋼拉伸試樣、45鋼拉斷后的試樣。教學過程：【復習】1.什么是彈性變形？什么是塑性變形？它們的根本區(qū)別是什么？2.什么叫應力？應力是如何計算的？常用的單位是什么？45鋼的最大應力600 MPa它的含義是什么？【導入新課】45鋼的最大應力600 MPa是用什么方法測定出來的？通常是將45鋼制成標準試樣（教師展示45鋼拉伸試樣），放在拉伸機（課本圖1-11）上進行拉伸試驗測出來的。【板書】（四）拉伸試樣和拉伸曲線1拉伸試樣 圓形長試樣 L0=10d0圓形短試樣工 L0= 5d0【講解】d0為試樣的原始直徑（mm）， L0為試樣的原始長度（mm）【板書】2拉伸曲線【講解】拉伸曲

25、線是指以載荷F為縱坐標，試樣伸長量L為橫坐標繪制的曲線，如下圖為低碳鋼的拉伸曲線。【板書】（1）低碳鋼的拉伸曲線oe彈性形變形階段 試樣的伸長量L和載荷F成正比，試樣只發(fā)生彈性形變。es屈服階段 試樣發(fā)生屈服現(xiàn)象，開始產(chǎn)生明顯的塑性變形。屈服現(xiàn)象：載荷保持不變或略有減小而試樣的變形繼續(xù)增加的現(xiàn)象。sb強化階段 試樣發(fā)生變形強化，產(chǎn)生大量的塑性變形。變形強化：隨著塑性變形的增加，金屬材料強度、硬度增大，塑性、韌性下降的現(xiàn)象。bZ縮頸階段 試樣出現(xiàn)縮頸，塑性變形所需的載荷逐漸減小?！景鍟浚?）鑄鐵的拉伸曲線【講解】屈服現(xiàn)象并不是所有金屬材料都有的，它只存在于低碳鋼等塑性材料中，但鑄鐵等脆性材料既

26、不產(chǎn)生屈服現(xiàn)象，也不會縮頸，因為它們在尚未產(chǎn)生塑性變形時就斷了。鑄鐵的拉伸曲線如下。與低碳鋼的力伸長曲線相比較，你認為鑄鐵的拉伸曲線有哪三無？無_；無_；無_?！居^察與思考】【小結(jié)】本節(jié)課學習的內(nèi)容有拉伸試樣和拉伸曲線 低碳鋼的拉伸曲線： 1彈性變形階段 2屈服階段 3強化階段 4縮頸階段 學習重點：屈服現(xiàn)象，變形強化【作業(yè)】1低碳鋼拉伸試驗時，發(fā)生屈服現(xiàn)象和加工硬化的載荷有什么不同？2低碳鋼制造的機械零件在實際使用中發(fā)生屈服現(xiàn)象有什么危害？【觀察與思考】課 題：第四節(jié) 金屬的力學性能（2課時）教學要求：理解并掌握強度、塑性及其衡量指標的符號、意義。教學重點：強度、塑性及其衡量指標的符號、意義

27、。教學難點：強度、塑性衡量指標的符號、意義。教學器材：直徑相同的細低碳鋼鍍鋅鋼絲、彈簧鋼絲。教學過程：【復習】1.低碳鋼的拉伸曲線有哪四個典型階段？什么是屈服現(xiàn)象？發(fā)生屈服現(xiàn)象時的載荷與發(fā)生變形強化的載荷有什么區(qū)別？ 2.什么叫應力？應力是如何計算的？235鋼的最大應力460 MPa它的含義是什么？【導入新課】有了前面四部分知識作準備，我們就可以開始學習討論力學性能的知識了?！景鍟恳?強度：金屬材料抵抗變形或斷裂的能力稱為強度?！狙菔尽孔寣W生演示直徑相同的細低碳鋼鍍鋅鋼絲、彈簧鋼絲塑性變形，觀察誰的抵抗能力大。【講解】抵抗能力越大，則強度越高。衡量強度大小的指標主要有屈服點和抗拉強度?！景鍟?/p>

28、】屈服點（S）：材料產(chǎn)生屈服現(xiàn)象時的最小應力。計算公式如下： s= EQ F(Fs,So) Fs試樣產(chǎn)生屈服現(xiàn)象時的載荷（N）；SO試樣原始橫截面積（mm2）；s屈服點（MPa）。1依據(jù)表4-2，查出下表的s。碳 鋼10鋼（低碳鋼）45鋼（中碳鋼）65鋼（高碳鋼）s【交流與討論】【板書】抗拉強度（b）：材料拉斷前所承受的最大的應力。計算公式如下：b= EQ F(Fb,So) Fb試樣承的最大載荷（N）；S0試樣原始橫截面積（mm2）；1依據(jù)表4-2，查出下表的s、b。碳 鋼10鋼（低碳鋼）45鋼（中碳鋼）65鋼（高碳鋼）sb245鋼制造的機械零件，當工作應力工作355MPa，甚至工作600MP

29、a將發(fā)生什么時候危害？b抗拉強度（MPa）?！窘涣髋c討論】【講解】金屬材料的屈服點和抗拉強度數(shù)值越大，材料的強度越大。機械零件工作時所受的應力當超過材料的屈服點時，零件則發(fā)生塑性變形，導致零件精度下降；零件工作時當所受的應力超過材料的抗拉強度時，零件則產(chǎn)生過量的塑性變形而造成失效甚至斷裂。因此，金屬材料的屈服點和抗拉強度是機械設計和選材的主要依據(jù)，也是評定金屬材料優(yōu)劣的重要指標。【板書】二、塑性：金屬材料產(chǎn)生永久變形而不破壞的能力稱為塑性?！局v解】衡量塑性好與差的指標主要是伸長率和斷面收縮率，它們也是通過金屬試樣拉伸試驗測得的?！狙菔尽孔寣W生演示直徑相同的細低碳鋼鍍鋅鋼絲、彈簧鋼絲塑性變形，觀

30、察誰的塑性好?！景鍟可扉L率（） 試樣拉斷后，標距的伸長量與原始標距的百分比稱為伸長率。 = EQ F(L1L0,L0)100%式中 L1試樣拉斷后的標距（mm）；L0試樣的原始標距（mm）；伸長率?！局v解】同一材料的試樣長短不同，測得的伸長率是不同的。長、短試驗樣的伸長率分別用符號10和5表示。習慣上10也常寫成?！景鍟繑嗝媸湛s率（）：試樣拉斷后，縮頸處橫截面積的最大縮減量與原始橫截面積的百分比稱為斷面收縮率。 =EQ F(SOS1,SO)100%式中 SO試樣原始橫截面積（mm2）；S1試樣拉斷處的最小橫截面積（mm2）；斷面收縮率?！局v解】金屬材料的、值越大，表示材料的塑性越好?！景鍟?/p>

31、】塑性好的金屬的實用意義：塑性好的金屬可以發(fā)生大量塑性變形而不破壞，便于通過塑性變形加工，制成形狀復雜的零件；塑性好的金屬在受力過大時，由于首先產(chǎn)生塑性變形而不致發(fā)生突然斷裂，使用比較安全。超塑性金屬材料超塑性金屬材料是指伸長率大于300%的金屬材料。它是1920年德國材料專家羅森漢在研究鋅鋁銅合金時發(fā)現(xiàn)的。超塑性是在特定條件下的一種奇特現(xiàn)象，超塑性金屬材料能像軟糖一樣伸長10倍、20倍甚至上百倍，既不出現(xiàn)縮頸，也不會斷裂。最常用的鋁、鎳、銅、鐵、鈦合金，它們的伸長率在2006000%之間。如碳鋼和不銹鋼在150800%之間，鋁鋅合金為1000%純鋁高達6000%。超塑性材料加工具有很大的實用

32、價值。難變形的合金因超塑性變成了軟糖狀，從而可以像玻璃和塑料一樣，用吹塑和可擠壓加工方法制造零件，從而大大節(jié)省能源和設備。超塑性材料制造零件的另一優(yōu)點是可以一次成形，省掉了機械加工、鉚焊等工序，達到節(jié)約原材料和降低成本的目的。據(jù)專家展望，未來超塑性材料將在航天、汽車、車廂制造等部門中廣泛采用。【拓展視野】【板書】【例】有一直徑為do=10mm，Lo=100mmr的低碳鋼試樣，拉伸試驗時測得Fs=21000N，F(xiàn)b=29000N，d1=5.65mm，,L1=138mmr。求此試樣的s、b、。解 （1）計算S0、S1S0= EQ F(do2,4) = EQ F(3.14102,4) =78.5（m

33、m2）S1= EQ F(d12,4) = EQ F(3.145.652,4) =25（mm2）(2) 計算s、bs= EQ F(Fs,So) = EQ F(21000,78.5) =267.5（MPa）b = EQ F(Fb,So) = EQ F(29000,78.5) =369.4（MPa）(3) 計算、= EQ F(L1L0,L0)100%= EQ F(138100,100)100%=38%=EQ F(SOS1,SO)100%= EQ F(78.525,78.5)100%=68%答 此低碳鋼的s為267.5MPa，b為369.4MPa，為38%，為68%。1依據(jù)課本表4-2和純鋁、純銅內(nèi)容

34、，完成下列材料的、填充。碳 鋼10鋼（低碳鋼）45鋼（中碳鋼）60鋼（高碳鋼）鑄鐵純鋁純銅002根據(jù)上表不同材料的、值，可知：塑性好的是_；塑性一般的是_；塑性差的是_。3請你用收集到的純銅、純鋁、鍍鋅鋼絲和彈簧鋼絲，做一根相同直徑的彈簧，在實驗中觀察比較它們強度和塑性?！窘涣髋c討論】【小結(jié)】本節(jié)課學習內(nèi)容力學性能一、強度屈服點 s= EQ F(Fs,So) 抗拉強度 b= EQ F(Fb,So) 二、塑性伸長率 = EQ F(L1L0,L0)100%斷面收縮率 =EQ F(SOS1,SO)100%學習重點：強度、塑性及其衡量指標的符號、意義?！咀鳂I(yè)】一、1，2，3，4；二、1，2，3，4；四

35、課 題：第四節(jié) 金屬的力學性能（2課時）教學要求：1理解硬度概念，明確三種硬度測定方法；2掌握三種硬度的測定方法的符號、原理和應用。教學重點：三種硬度的測定方法的符號、原理和應用。教學難點：三種硬度的測定方法的符號、原理和應用。教學器材：布氏硬度壓頭、壓痕，洛氏硬度、維氏硬度壓頭。教學過程：【復習】1填寫下列力學性能名稱或符號：力學性能屈服點抗拉強度伸長率斷面收縮率符號2上題中哪些是強度指標？哪些是塑性指標？【新課導入】金屬材料的軟硬是我們經(jīng)常關注的問題，請問常見的金屬材料中哪些是比較軟的？哪些是比較硬的？ 在工業(yè)生產(chǎn)中，我們僅僅知道金屬材料軟和硬是遠遠不夠的，還必須精確知道其硬度值的大小。本

36、節(jié)課我們來深入學習第三個力學性能硬度的有關知識。【板書】三、硬度：金屬材料抵抗其它更硬物體壓入表面的能力?！局v解】硬度是衡量金屬材料軟硬程度的一項重要的性能指標。各種不同的機械零件對硬度都有不同的要求，尤其是機械制造業(yè)所用的刀具、量具、模具等，都應具備足夠的硬度，才能保證使用性能和壽命，因此硬度是金屬材料重要的力學性能之一。硬度試驗設備簡單，操作方便，能在零件上進行試驗而不破壞。硬度值還可以間接地反映金屬材料的強度和金屬的化學成分、金相組織和熱處理工藝上的差異，因而硬度試驗在機械工程中得到普遍應用。硬度試驗方法很多，生產(chǎn)中常用的有布氏硬度、洛氏硬度和維氏硬度等試驗方法?！景鍟坑捕葴y定方法 壓

37、頭類型 原 理 硬度值 應 用 HBS：淬硬鋼球 以球面壓痕單位表面積 HBS450 測定較軟的原材料、布氏硬度 HBW：硬質(zhì)合金球 上的壓力來計量硬度值。 HBW650 半成品的硬度。 直徑1、2、2.5、5、10 HB = EQ F(F,S壓) （完成交流與討論1、2） HRA 1200金剛石圓錐體 以壓痕深度(h)來 HRA 2080 適用于測定硬度極高的材料和成品。如硬質(zhì)合金。洛氏硬度 HRB 1.588 mm的鋼球 計量硬度值。 HRB 20100 適用于測定硬度較低的材料和成品。如黃銅軸套。 HRC 1200金剛石圓錐體 HRC 2070 適用于測定硬度較高的材料和成品。如淬火鋼。

38、 相對面夾角為 1360 以壓痕單位表面積 HV 101000 適用測定極軟到極硬的各種維氏硬度 的正四棱錐體金剛石 上的壓力計量硬度值。 材料，主要用于測試很薄工 件及滲碳層等的硬度?！拘〗Y(jié)】學習內(nèi)容 硬度測定方法： 布氏硬度 洛氏硬度 維氏硬度【板書】一、各種硬度值越大，材料的硬度越大； 二、不同硬度值的近似換算：（講解：HBS、HRC、HV因測定方法不同，其硬度值也不同。哪么如何比較不同硬度值的大小呢？除通過直接查閱硬度值換算表外，可用以下經(jīng)驗公式進行近似換算）HRC EQ F(1,10)HBSHBSHV 如400 HBS40 HRC三、制圖時硬度值標注應注意1.硬度值范圍 HBS 45

39、0HRC 2070 如銼刀硬度 6062 HRC （對） 600620 HBS （錯） 2.不能用等號，不能有單位。如HBS=300kgf/mm2(錯)1某私營企業(yè)自制了一批水泥磚，需要檢驗這批水泥磚的硬度是否達到樣品的硬度。這時有人說只要有一個小鐵球就可以做這個試驗。你認為可行嗎？應怎樣試驗，能夠測出水泥磚的硬度是否達標？【交流與討論】（1讓小鐵球從相同高度自由下落，檢查鐵球落在每塊水泥磚上的深度，深度淺的硬度大。2讓水泥磚成 45 度角安放，小鐵球從相同高度下落，看鐵球滾動多遠。硬度大，小鐵球滾得遠些。）【作業(yè)】略課 題：第四節(jié) 金屬的力學性能（1課時）教學要求：1理解韌性的意義，明確韌性

40、測定方法，掌握韌性的衡量指標（Ak）；2了解金屬的疲勞斷裂，理解疲勞強度。教學重點：韌性、疲勞強度、疲勞斷裂。教學難點：理解韌性測定方法、疲勞強度含義。教學過程：【復習】 沖擊載荷、交變載荷是什么樣的載荷？請舉例說明?！拘抡n導入】中文里“韌”是什么意思?它是指柔軟而結(jié)實,不易折斷。在生產(chǎn)和生活中，許多機械零件往往要受到?jīng)_擊載荷的作用，如沖床的沖頭、鑿巖石機風鎬上的活塞、快速行駛的汽車相撞、高速飛行的子彈擊中防彈衣的材料等。在金屬材料受到?jīng)_擊載荷作用時，也必須具有這種韌性?！景鍟克?、韌性：金屬材料抵抗沖擊載荷作用而不破壞的能力。 1韌性測定 （1）沖擊試樣 圖1-19所示V型缺口試樣 1010

41、55U型缺口試樣 101055（2）沖擊試驗 大能量一次沖擊（圖1-20所示） 2韌性指標沖擊功 Ak=G（H1H2） G擺錘重量（N）；H1沖擊前擺錘舉起的高度（m）；H2沖斷試樣后，擺錘回升的高度（m）；Ak沖擊功（J）。【練習】依據(jù)表4-2，請查出下列材料的韌性（Ak）碳 鋼253525韌性（Ak）【板書】韌性材料 Ak8 J 如碳鋼；脆性材料 Ak8 J 如鑄鐵。 小結(jié)： （1）Ak值的越大，表示材料的韌性越好；【交流與討論】是否所有受到?jīng)_擊載荷作用的零件都要選用韌性大的材料制造？【板書】 （2）受到大能量，一次沖擊載荷作用的零件，應選用韌性大的材料制造。如汽車保險桿、防彈材料； 受到

42、小能量，多次沖擊載荷作用的零件，應選用強度大塑性好的材料制造。如模鍛錘錘桿。 五、疲勞強度空難事件：2002年5月25日下午3：08，臺灣華航公司一架波音747飛機從臺北桃園機場飛往香港，3：37當飛機飛行到離大陸很近的澎湖海域上空，飛機發(fā)生解體性爆炸，機上225名乘客和機組人員全部遇難?？针y發(fā)生后，一時間境外媒體紛紛猜測空難原因。有的認為飛機遇上了惡劣天氣，也有認為是恐怖分子所為，更有甚者說是飛機被大陸導彈擊中。調(diào)查結(jié)論：525空難發(fā)生后，華航公司邀請美國專家協(xié)查空難原因。美國專家從海水中打撈的飛機殘胲進行分析研究，得出的結(jié)論是：飛機發(fā)動機材料疲勞斷裂導致空難發(fā)生?！局v解】我們?nèi)碎L時間工作會

43、覺得疲勞，那么沒有生命的金屬材料長時間工作會產(chǎn)生疲勞嗎？請閱讀下例空難事件和調(diào)查結(jié)論?！拘侣劼?lián)接】【板書】1.疲勞斷裂【講解】在交變應力作用下，零件的工作應力低于材料的屈服點，但仍會發(fā)生突然斷裂的現(xiàn)象稱為金屬的疲勞。疲勞斷裂是機械零件失效的主要原因之一。據(jù)統(tǒng)計，在機械零件失效中約有80%以上疲勞斷裂。而且疲勞斷裂前沒有明顯的塑性變形而突然發(fā)生。所以，疲勞斷裂經(jīng)常造成重大的事故?！景鍟刻卣? （1）疲勞斷裂時沒有明顯的宏觀塑性變形，斷裂前沒有預兆，而是突然發(fā)生；（2）引起疲勞斷裂的應力很低，常低于材料的屈服點；（3）疲勞斷裂的斷口由兩部分組成，即疲勞裂紋的產(chǎn)生及擴展區(qū)（光滑部分）和最后斷裂區(qū)（

44、毛糙部分）。(觀察圖1-21斷口示意圖)原因(閱讀教材內(nèi)容) 【設問】材料在交變載荷作用下，會產(chǎn)生疲勞斷裂，那么金屬材料在多少大的交變應力作用下工作是安全的呢？【板書】2.疲勞強度: 金屬材料在無限多次交變載荷作用下而不破壞活的最大應力稱為疲勞強度。用-1表示，單位是MPa?！局v解】電風扇的軸（45鋼）受交變載荷作用,假如它的設計壽命為10年（工作107次），當它以100MPa、200MPa、300MPa、400MPa都能達到工作107次。則電風扇軸的疲勞強度為400MPa?！景鍟繃乙?guī)定：鋼鐵材料 經(jīng)受107次交變載荷作用時，不產(chǎn)生斷裂的最大應力作為疲勞強度；有色金屬 經(jīng)受108次交變載荷

45、作用時，不產(chǎn)生斷裂的最大應力作為疲勞強度?！窘涣髋c討論】通過學習，你認為如才能避免材料疲勞斷裂？（1.提高零件的疲勞強度。a設計合理的結(jié)構(gòu);b提高零件材料的質(zhì)量，避免損傷。2.嚴格執(zhí)行機械使用時間。如飛機飛行達到10000小時、轎車使用達到8年強行退役。）【小結(jié)】學習內(nèi)容 四、韌性 AkAk值的越大，表示材料的韌性越好；五、疲勞強度 -1學習重點：韌性、疲勞強度、疲勞斷裂【作業(yè)】略課 題：第五節(jié) 金屬的工藝性能（1課時）教學要求：1了解一般機械零件的生產(chǎn)工藝，從而明確鑄造、壓力加工、焊接和切削加工 等四種工藝；2初步明確常用材料的四種工藝性能。教學重點：鑄造、壓力加工、焊接和切削加工等四種工藝

46、，常用材料的工藝性能。教學難點：常用材料的工藝性能。教學過程：【新課導入】工廠是怎能樣把金屬材料加工制造成機械零件的？（教師指導學生觀察下圖。）”【板書】第五節(jié) 金屬的工藝性能工藝性能 指金屬材料是否易于加工成形的的性能?！局v解】工藝性能包括鑄造性能、壓力加工性能、焊接性能和切削加工性能。 工藝性能的好壞直接影響機械零件的質(zhì)量，它是選擇 、制訂工藝必須考慮的因素?！景鍟恳弧㈣T造性能（指導學生觀察圖1-22，閱讀教材內(nèi)容。）鑄造性能指標：1、流動性 響流動性的主要因素：化學成分。鋼鐵材料中含磷量越高流動性越好。 2、收縮性 鑄鐵的收縮率為1.0%，而鑄鋼的收縮率為2.0%。3、偏析 小結(jié)：鑄造

47、性 鑄鐵碳鋼二、壓力加工性（指導學生閱讀教材內(nèi)容，觀察圖1-23。） 1、壓力加工方法：鍛造、擠壓、軋制、拉制、沖壓等。 2、塑性好、變形抗力小的材料壓力加工性能也好。 小結(jié)：塑性： 低碳鋼中碳鋼高碳鋼鑄鐵壓力加工性：低碳鋼中碳鋼高碳鋼鑄鐵 （鑄鐵不能進行壓力加工。）【設問】鋼制的零件毛坯為什么要進行反復的鍛造？（閱讀教材內(nèi)容。）【板書】三、焊接性能（指導學生閱讀教材內(nèi)容。）【講解】全世界每年生產(chǎn)的鋼材約45%是經(jīng)焊接成型的，焊接方法有人工焊接，機器人焊接，還有激光焊接。金屬材料的化學成分對金屬的焊接性能有很大的影響?！景鍟亢附有阅埽旱吞间撝刑间摳咛间撹T鐵四、切削加工性能（指導閱讀教材內(nèi)容，

48、讓學生進一步明確常用的切削加工方法） 1、切削加工性能難易主要與金屬材料的硬度有關。 最佳切削硬度：170230HBS 硬度高難于切削加工，刀具易磨損； 硬度低易粘刀，表面光潔度低。 2切削加工性能：鑄鐵碳鋼【小結(jié)】學習內(nèi)容 工藝性能：鑄造性能、壓力加工性能、焊接性能和切削加工性能。重點：常用材料的工藝性能。 學習“新聞聯(lián)接”【作業(yè)】略第二章 金屬的晶體結(jié)構(gòu)與結(jié)晶課 題：第一節(jié) 金屬的晶體結(jié)構(gòu)（1課時）教學要求：1初步了解金相學及顯微組織；2掌握金屬的三種常見晶格。教學重點：金屬的三種常見晶格。教學器材：體心立方晶格、面心立方晶格、密排六方晶格模型（用彩色塑料球、乒乓球沾粘的模型）。教學過程：

49、【新課導入】 人類對金屬結(jié)構(gòu)的認識： 早期 用肉眼觀察； 1860年 英國索拜第一次采用顯微鏡觀察到了鋼鐵六種不同的組織結(jié)構(gòu)，并由此推動了金相學的創(chuàng)立。（指導觀察純銅、純鐵的顯微組織。）【板書】第一節(jié) 金屬的晶體結(jié)構(gòu) 一、金屬晶體結(jié)構(gòu)：金屬材料內(nèi)部的原子是有序、有規(guī)律排列的晶體。（指閱讀“你知道嗎”） 1、晶格：用于描述原子在晶體中排列方式的空間格架。（指導觀察圖2-3a） 2、晶胞：完整反映晶格特征的最小幾何單元。（指導觀察圖2-3b） 二、常見金屬的晶格 1、體心立方晶格 aFe、鎢、鉻、釩等； （教師展示模型，教師描述清楚具體的空間結(jié)構(gòu)。） 2、面心立方晶格 Fe、鋁、銅、鉛、鎳等；（教

50、師展示模型，指出具有這種晶格類型的金屬塑性、韌性良好。） 3、密排六方晶格 鋅、鎂、鈹、鎘等。（教師展示模型）【交流與討論】請計算體心立方晶胞、面心立方晶胞的原子數(shù)。（2，4）教師指導閱讀“拓展視野”【小結(jié)】學習內(nèi)容 一、金屬晶體結(jié)構(gòu)： 晶格、晶胞 二、常見金屬的晶格體心立方晶格、面心立方晶格、密排六方晶格學習重點：體心立方晶格、面心立方晶格、密排六方晶格【作業(yè)】略課 題：第二節(jié) 純金屬的結(jié)晶（1課時）教學要求：1掌握純金屬結(jié)晶的特點、過程，理解臨界溫度、過冷度概念；2明確晶粒越細力學性能越好，懂得細化晶粒的方法。教學重點：純金屬結(jié)晶的特點，細化晶粒的方法。教學難點：臨界溫度和過冷度概念的建立

51、。教學過程：【復習】金屬常見的晶格類型有哪三種？請描述具體的空間結(jié)構(gòu)?！拘抡n導入】在通常情況下，金屬都為晶體，本節(jié)課我們將討論純金屬結(jié)晶的知識?！景鍟康诙?jié) 純金屬的結(jié)晶 金屬的結(jié)晶 液態(tài)固態(tài)【講解】金屬材料由液態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)楣虘B(tài)時凝固的過程，即晶體結(jié)構(gòu)形成的過程稱為結(jié)晶。金屬材料的冶煉和鑄造都要經(jīng)歷由液態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)楣虘B(tài)的結(jié)晶過程。金屬材料性能與結(jié)晶后組織密切相關，所以了解金屬材料結(jié)晶過程的基本規(guī)律，對于掌握和控制金屬材料的組織及性能具有十分重要的【板書】一、純金屬結(jié)晶特點（教師引導分析觀察圖2-5，概括出特點。）純金屬是在恒定的溫度下結(jié)晶的。 如：Fe 1538， Cu 1083。 原因：結(jié)晶過程中

52、釋放出來的結(jié)晶熱量，補嘗了散失在空氣中的熱量?！局v解】在實際生產(chǎn)中我們總會發(fā)現(xiàn)液態(tài)金屬冷卻到理論結(jié)晶溫度（T0）以下才開始結(jié)晶，如圖2-6所示。實際結(jié)晶溫度（T1）低于結(jié)晶溫度（T0）。（過冷現(xiàn)象）【板書】過冷度：理論結(jié)晶溫度和實際結(jié)晶溫度之差T=T0T1在寒冷季節(jié)里，北方人是怎樣吃硬梆梆的凍柿子呢？他們吃法叫做“撥冰子”，其過程就是將凍柿子放入冷水中，待凍柿子外面結(jié)成大冰團時將其撈出，此時剝開冰團，里面的柿子已變得松軟可口了。請你想一想，他們是利用什么原理把凍柿子里的冰撥出來的？【交流與討論】 （利用水結(jié)冰放出的熱量熔化凍柿。） 教師指導閱讀“你知道嗎？”【板書】二、純金屬的結(jié)晶過程【講解】

53、液態(tài)金屬在達到結(jié)晶溫度開始結(jié)晶時，首先從液態(tài)金屬形成一些微小而穩(wěn)定的小晶體，稱為晶核，然后隨著時間推移，晶核不斷長大，與此同時，液體中不斷形成新晶核，并不斷長大，直到它們彼此相互接觸，液態(tài)金屬完全消失而轉(zhuǎn)變?yōu)楣虘B(tài)，如圖2-7所示?！景鍟浚兘饘俚慕Y(jié)晶過程是）晶核形成與晶核長大。三、晶粒大小對其力學性能的影響 （教師講讀“材料史話”）【交流與討論】晶粒大小可以用單位體積內(nèi)晶粒數(shù)目來表示，數(shù)目越多晶粒越小。為了方便測量，常用單位截面上晶粒的平均直徑來表示。下表是晶粒大小對純鐵力學性能的影響：晶粒平均直徑(m)b（MPa）(%)70252.01.618421626827030.639.548.85

54、0.7分析上表晶粒大小對純鐵力學性能的影響，你得出的結(jié)論是：_?！景鍟烤ЯＴ郊?，金屬材料的力學性能越好。細化晶粒的方法有：1、增大過冷度 適用于中小型鑄件。2、變質(zhì)處理(孕育處理) 在液態(tài)金屬結(jié)晶前，加入一些細小的變質(zhì)劑。 3、振動處理細化晶粒是提高金屬材料力學性能的重要手段之一，工業(yè)上把利用細化晶粒來強化金屬材料的方法稱為細晶強化。專家們認為：“細晶強化是一種最經(jīng)濟的強化金屬材料的方法?！蹦阍鯓永斫膺@一觀點的？【交流與討論】 （金屬同樣的結(jié)晶，細晶粒，力學性能就好，反之就差。）【板書】四、臨界溫度：金屬材料結(jié)構(gòu)發(fā)生改變的溫度。 如純Fe的臨界溫度為 1538， 純Cu 的臨界溫度為 108

55、3。教師指導閱讀“你知道嗎？”【小結(jié)】學習內(nèi)容 一、純金屬結(jié)晶特點純金屬是在恒定的溫度下結(jié)晶的。二、純金屬的結(jié)晶過程 晶核形成與晶核長大 三、晶粒大小對其力學性能的影響晶粒越細，金屬材料的力學性能越好。細化晶粒的方法。學習重點：純金屬結(jié)晶的特點，細化晶粒的方法?！咀鳂I(yè)】略課 題：第三節(jié) 純鐵的同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變（1課時）教學要求：明確同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變，掌握純鐵的同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變。教學重點：純鐵的同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變。教學難點：應用純鐵的同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變分析問題。教學過程：【復習】1、純金屬結(jié)晶的特點是什么？請解釋其原因。 2、金屬結(jié)晶時，結(jié)晶出來的晶體大好還是小好？細化晶粒的方法有哪些？ 3、金屬常見的晶格類型有哪三種

56、？請描述具體的空間結(jié)構(gòu)?！拘抡n導入】通過前面的學習，我們知道金屬結(jié)晶后是晶體結(jié)構(gòu)，每種金屬都有它自己的晶格類型。如純鐵在1538，結(jié)晶出來的晶格類型是體心立方晶格的aFe 。那么固體金屬溫度改變晶格類型會不會改變？請同學們閱讀第三節(jié)第一段前兩行內(nèi)容。【板書】第三節(jié) 純鐵的同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變 一、同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變：金屬在固態(tài)下隨溫度的改變，由一種晶格轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪环N晶格的現(xiàn)象。【講解】同素就是同種元素；由同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變所得到的不同晶格類型的晶體稱為同素異構(gòu)體?！景鍟客禺悩?gòu)體的穩(wěn)定性： 低溫 高溫 二、純鐵的同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變 （教師引導學生分析圖2-8為純鐵的冷卻曲線，師生共同概括出下式）例一下列說法不你認為對的

57、打，錯的打1在任何情況下，鐵及其合金都是體心立方晶格。-( )2純鐵在780時晶體結(jié)構(gòu)為面心立方晶格的Fe。- ( )345鋼從室溫加熱到1000時，硬度降低，塑性提高，可進行鍛造。這是因為內(nèi)部發(fā)生了改變的緣故。- ( )例二填寫出純鐵在下列溫度下的組織和晶體結(jié)構(gòu)：溫度（）組織名稱晶體結(jié)構(gòu)室溫10001450【交流與討論】金屬晶體結(jié)構(gòu)改變，它的性能會不會改變？（教師可引導學生再次閱讀例一、3和“材料史話”，得出結(jié)論）【講解】不僅純鐵能夠發(fā)生同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變，而且鐵碳合金鋼、鑄鐵同樣能發(fā)生同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變。正因為如此，生產(chǎn)中才有可能對鋼和鑄鐵進行各種熱處理來改變其組織和性能 ?？梢娂冭F的同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變現(xiàn)象

58、具有極其重要的意義。【小結(jié)】學習內(nèi)容一、同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變二、純鐵的同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變學習重點：純鐵的同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變【作業(yè)】略第三章 鐵碳合金課 題：第一節(jié) 合金的組織（1課時）教學要求：1、初步了解合金的組元、相的含義； 2、掌握固溶體、金屬化合物、機械混合物的含義、性能；3、明確固溶強化及其原因。教學重點：固溶體、金屬化合物、機械混合物的含義、性能，固溶強化。教學難點：固溶強化。教學過程：【復習】1、什么叫合金、請說明下列合金的組成。 黃銅 碳鋼 硬鋁 武德合金 （Cu-Zn Fe-C AI-Cu-Mg Pb-Sn-Bi-Cd ） 2、合金至少有幾種元素組成？一定是金屬元素與金屬元素組成的嗎？【新課導入

59、】今天我們將開始討論學習第三章合金的有關知識?！景鍟康谝还?jié) 合金的組織合金：一種金屬跟其他金屬(或非金屬)熔合制成具有金屬特性的物質(zhì)。 組元：組成合金最基本的獨立的物質(zhì)?！局v解】黃銅中的銅、鋅就是組元，組元可以是金屬元素、非金屬元素，也可以是穩(wěn)定的化合物。根據(jù)合金中組元的多少，合金可分為：【板書】 二元合金 黃銅 碳鋼 三元合金 硬鋁 多元合金 武德合金 相：合金中成分、結(jié)構(gòu)及性能相同的均勻組成部分?！局v解】相與相之間具有明顯的界面。 我們假設100克水最多溶解36克食鹽。 水 食鹽 相 0克 20克 固相100克 20克 液相 100克 40克 液相+固相 固體物質(zhì)不一定是單相。如鋼筋混凝

60、土可以把水泥、沙子、石子、鋼筋看成單獨的相。固體合金也是如此?！景鍟亢辖鸾M織 一、固溶體：合金的組元相互溶解形成的均勻固相?！局v解】固溶體中一般含量多者為溶劑，含量少者溶質(zhì)。固溶體的結(jié)構(gòu)特點是它仍然保持溶劑組元的晶體結(jié)構(gòu)，溶質(zhì)原子則分布在溶劑晶格之中。例如，單相黃銅就是鋅（Zn）溶解在銅（Cu）中的固溶體。其中銅是溶劑而所鋅是溶質(zhì)，黃銅保持了銅的面心立方晶格，如圖3-1所示。根據(jù)溶質(zhì)原子在溶劑晶格中所占據(jù)的位置，可將固溶體分為：【板書】置換固溶體（溶質(zhì)、溶劑原子直徑接近）（圖3-2a所示）間隙固溶體（溶質(zhì)原子直徑大大小于溶劑原子直徑） （圖3-2b所示） 1、晶格 固溶體晶格與溶劑晶格相同。