金屬工藝學(xué)教案1

金

屬

工

藝

學(xué)

數(shù)

案

編

者

:

機安

械榮

系

機

械

教

研

室

授課時間：班級：

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。

重點與難點：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。

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：45o技術(shù)要求：調(diào)質(zhì)處理。

箱體材料：HT200o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。

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

文明進步而服務(wù)。

2.作為工科類專業(yè)所必須掌握的一門功課。

基礎(chǔ)課一（橋梁）一專業(yè)課

機械工程材料工藝學(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、機械工程材料工藝學(xué)課程有什么特點？

1.本課程同實踐緊密相聯(lián)系，是一門實踐性很強的學(xué)科。

2.通過生產(chǎn)實踐才能融會貫通地學(xué)習(xí)掌握（安排了鉗工、金工實習(xí)）。

3.為了彌補實踐方面的不足，采用錄像教學(xué)以及到工廠參觀和實習(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)是實踐性很強的技術(shù)基礎(chǔ)課，它有利于對學(xué)生進行技能訓(xùn)

練，有利于培養(yǎng)學(xué)生具有更高的實際能力和開拓精神。

錄像教學(xué)：緒論J056（25分鐘）

作業(yè)布置：

課后總結(jié)：

授課時間：班級：

本課課題：鋼鐵生產(chǎn)簡介。

教學(xué)目的和要求：L了解煉鐵的實質(zhì)、原料、設(shè)備及產(chǎn)品（介紹常識知識）。

2.了解煉鋼的實質(zhì)、原料、設(shè)備及產(chǎn)品（介紹常識知識）。

重點與難點：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)系實際）。

鋼鐵的冶煉：

一、煉鐵：

1.原料：

①空氣一提供氧氣，助燃作用。

②鐵礦石一鐵（有貧礦和富礦之分）我國常用的是Fe2Ch（赤鐵礦）、Fe3CU

（磁鐵礦）、Fe2O33H2O（褐鐵礦）、（伴隨著SiCh、MnO、S、P等雜質(zhì)）。

③焦炭一還原劑、提供熱能（煉焦廠生產(chǎn)）。

C+O2-*CO,+Q,CO2+C-*CO+Q

FezC^+COfFe+CO2t+Q

④熔劑f造渣劑，去除雜質(zhì)，（石灰廠生產(chǎn)）CaC03（石灰石）、CaO（生石

灰）（舉例：家用磷鈕凈水作用）。

CaC03-*Ca0+C021

CaO+Si02-CaSiO:i（t）

CaO+FeS-CaS（t）+FeO

FeO+COf...

2.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：①生鐵：煉鋼制造鐵制品等。

②高爐煤氣：日用燃料等。

③爐鐵渣：水泥、玻璃（提純）。

二、煉鋼：

1.原料：

①生鐵一鐵的來源。

②氧氣一精煉提純的作用。

Fe+02-FeO

FeO+Si-SiOz+Fe

FeO+C-*CO+Fe

FeO+MnfMnO+Fe

SiO2+MnO-*MnSi02(t)

③造渣劑(熔劑)(生石灰)一主要去除S、P等雜質(zhì)。(舉例：家用磷鈕

凈水作用)

Fe+SfFeS

CaO+FeS-*CaS(t)+FeO

P+O2-P2O5

Fe+P2O5-Fe3(POJ2

CaO+Fe3(PO,)2-*Ca3(P04)2(f)+FeO

2.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：①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）o

②鋼渣。

③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)：

授課時間：班級：

本課課題：金屬材料的力學(xué)性能。

教學(xué)目的和要求：熟悉強度和塑性的指標(biāo)及其意義。

重點與難點：強度和塑性。

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、強度與塑性

概念：靜載荷、應(yīng)力

試驗：拉伸實驗試樣一低碳鋼、Lo=5do、Lo=lOdoGB（6397-86）

要求同學(xué)們實驗指導(dǎo)書（圖書館查資料，鍛煉學(xué)生的自學(xué)能力）。

材料的力學(xué)性能實驗。

ALe

分析：（從中導(dǎo)出材料的強度和塑性）

,_

P：Fe>ALeoS：Fs>ALsoS*Fs、ALS-*ALSob—ALb、FfFb。......

(1)F=0、AL=0

(2)F<Fe、AL0-e<ALe

Fo-e=ALo-eXtga=ALo~eXK

O?ALe：彈性變形階段。

(3)Fe<F<Fs、ALe<AL<ALs

Fe~s聲ALe?sXtga

ALe-ALs塑性變形階段(永久變形)(微量塑性變形)。

(4)F=Fs>Fs，、AL=ALS-*ALS',S屈服點(“屈服”現(xiàn)象)。

△Ls-AL；塑性變形階段(屈服變形)

(5)Fs'<F<Fb、ALs'<AL<ALb

△L；?ALb塑性變形階段(大量塑性變形階段)

(6)F=Fb、AL=ALb,Fb最大載荷、b縮頸點。

(7)Fk<F<Fb、ALb<AL<ALk,塑性變形(“縮頸”現(xiàn)象)。

(8)F=Fk斷開。

1.強度：

定義：塑性變形、斷裂的能力。

衡量指標(biāo)：屈服強度、抗拉強度。

(1)屈服點：

定義：發(fā)生屈服現(xiàn)象時的應(yīng)力。

公式：os=Fs/A0(MPa)

Fs一材料發(fā)生屈服現(xiàn)象時的力。

S。一材料的原始橫截面面積。

條件屈服強度規(guī)定：ori),2=Fo.2/A0(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

服強度。

(2)抗拉強度：

定義：最大應(yīng)力值。

公式：ob=Fb/Ao

Fb一最大的載荷。

S。一材料的原始截面面積。

應(yīng)用：汽缸的密封、鋼繩吊重物、機車的牽引等。

Os/Ob屈強比：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：8=(Li-Lo)/LoX100%

Li一拉斷后的長度。

L()一原來的試樣長度。

注意：長、短試樣測出的3值不相等(比較大小，要同樣的試樣)。

Lo=5do85

Lo=lOdo3io=3

85>5%一塑性材.料、35<5%一脆性材料。

45：65=18.7%Si<S5

(2)斷面收縮率:

定義：

公式：T=(Ao-A|)/A0X100%

So-原截面面積。

Si—斷口處斷面面積。

+5用0

甲值越大，塑性越好。

總結(jié)：3中越大，塑性越好，越易變形但不會斷裂。

錄像：拉伸試驗。

作業(yè)布置：

課后總結(jié)：

授課時間：班級:

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、布氏硬度的試驗原理、特點及其應(yīng)用

范圍。

2.了解金屬夏比沖擊試驗、多次沖擊試驗簡介。

3.了解金屬疲勞的概念，提高疲勞強度的措施。

重點與難點：硬度、沖擊韌性、疲勞強度的概念。

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：強度和塑性的概念。

二、硬度

硬度：

定義：抵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：GB84o一定直徑的鋼球HBS（硬質(zhì)合金HBW）,規(guī)定的載荷及時

間后。

HB=F/S（N/mm2）<650

舉例：鋼球直徑：10mm,載荷：30KN（F=30D2）,時間：規(guī)定10（s）。

材料：壓痕直徑：do=3.92mm查表：HBS=239

（1）應(yīng)用范圍：鑄鐵、有色金屬、非金屬材料。

（2）優(yōu)缺點：精確、方便、材料限制、非成品檢驗和薄片。

2.洛氏硬度：HR、（HRA、HRB、HRC）

試驗：GB83o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、HRCo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：測成品、薄的工件，無材料限制，但不精確。

3.維氏硬度：

試驗：GB83o一定錐形的金剛石，在規(guī)定的載荷、時間后。

HV=F/S

（1）應(yīng)用范圍：測薄片和鍍層。

（2）優(yōu)缺點：數(shù)值精確，但操作麻煩。

4.肖氏硬度HS、鏗氏硬度、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）。

沖擊韌度：

定義：抵抗沖擊載荷而不破壞的能力。

2

衡量指標(biāo)：ak=Ak/A(J/cm)

ak一一次性沖擊試驗的標(biāo)準(zhǔn)。

多次沖擊：AkIfOs、Ob。Akt-中、8

ak和溫度有關(guān)：溫度越低，ak越小。(低溫易沖斷)脆性臨界轉(zhuǎn)變溫度。

四、疲勞強度

概念：交變載荷、疲勞現(xiàn)象

試驗：疲勞實驗法。

衡量指標(biāo)：疲勞強度8

鋼：1()7、有色金屬：d。Cmax=5

五、蠕變和松弛：(補充內(nèi)容)

1.蠕變：蠕變強度

高溫下容易產(chǎn)生。

2.松弛：松弛強度

高溫下容易產(chǎn)生。

錄像：硬度試驗、沖擊試驗和疲勞試驗。

作業(yè)布置：

課后總結(jié)：

授課時間：班級：

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.了解它們在實際生產(chǎn)中的應(yīng)用。

重點與難點：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)本課的實際意義。

金屬的性能：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\鋁：2.7克/厘米3、鈦：4.51克/

厘米3

Y<5g/cm3f輕金屬、Y>5g/cm3f重金屬。

應(yīng)用：飛機制造業(yè)、子彈頭、檢驗材料、煉鐵、煉鋼、鉛球等。

2.熔點：固體一液體的溫度點。

凝固點：液體一固體的溫度點。

鐵：1538℃、銅：1083℃、鋁：660℃、鈦：1660ro

應(yīng)用：耐高溫材料（飛機、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.78?80、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、鍥、鉆等。

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：

L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：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)：

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。

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。

重點與難點：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)晶溫度一金屬在無限緩冷冷卻下結(jié)晶得到的結(jié)晶溫度To。

（計算出來的）

實際結(jié)晶溫度一金屬以實際冷卻速度冷卻結(jié)晶得到的結(jié)晶溫度Tn。

（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，Tn<To。

過冷度：To=Tn=AT（變量）。

冷卻速度越大，過冷度越大。

金屬的實際結(jié)晶溫度總是低于理論結(jié)晶溫度，Tn<Too

過冷度：To=Tn=AT（變量）。

溫度

冷卻速度越大，過冷度越大。

金屬的實際結(jié)晶溫度總是低于理論結(jié)晶溫度，Tn＜To。

過冷度：To=Tn=AT（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be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。

晶核一枝晶一晶粒一多晶體。

晶核一枝晶一晶粒

晶界；晶粒。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。

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)目越多一晶粒越多一晶粒越細小，從而提高材料的力學(xué)性能。

（1）提高過冷度：（＞l（fc/s非晶態(tài)金屬）

實驗測出：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。

（3）機械振動：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、晶格、晶胞、晶格常數(shù)（a、b、c、a、B、Y）

致密度：晶胞中原子占有的體積與晶胞體積之比。

純金屬的晶格類型：

1.體心立方晶胞

例如：純鐵（a-Fe）912℃I、W、Mo、V、Cr（B-Ti）882℃t

立方體:a=b=c；a=B=Y=90°

原子數(shù)：8Xl/8+l=2

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a=b=ca=3=Y=90°

原子數(shù)：8X1/8+6X1/2=4

致密度：0.74

舉例：銅：a=b=c=3.608X10\銅原子M=63.54X1.67XlO^g

銅原子的直徑：D=2.5505A,計算銅的密度？

純鐵(V—Fe)912?1394C、Al、Cu、Ag、Mn等。

三、純鐵的同素異晶轉(zhuǎn)變(舉列鉆石和石墨)

純鐵：a—Fe-(912℃)Y-Fe(1394℃)-6-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912?1394c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？

授課時間：班級：

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

械混合物。

2.熟悉鐵素體、奧氏體、滲碳體、珠光體、萊氏體。

重點與難點：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。

Fe：HB80、ob=200MPa^C：HB3、。

Fe+C組成的合金化合物：HB800、cb=400MPao

Al：HB25、ob=80MPao

Al+Mg+Mn組成的鋁合金化合物：HB70、ob=280MPao

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兒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：Fe+C+Mn+Si、鋁合金：（Al+Mg+Mn）、（Al+Ze

+Mn）、

銅合金:（Cu+Zn）、（Cu+Sn）、（Cu+Ni）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組元構(gòu)成的一系列合金。鋁合金（Al+Mg+Mn）。

鋁合金：A1：99%、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立均勻部分。

例如：液一單相、固相一單相、液+固兩相。

一、固溶體：

定義：溶質(zhì)原子進入溶劑中，依然保持晶格類型的金屬晶體。

置換固溶體：d/d別＞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：Cu+Ni

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/d產(chǎn)0.59。（瘦子到教室形象舉例）

晶格歪扭、畸變，晶體缺陷。

只能形成有限固溶體：C-a—Fe、727℃0.0218%。

因形成固溶體使材料強度、硬度升高的現(xiàn)象一固溶強化。（合金的好處）

L鐵素體F：Cfa—Fe中形成的固溶體。

單相、層片狀、體心立方晶格。

20℃0.0008%C（工業(yè)純鐵）。

727℃0.0218%Co

機械性能：6=30?50%、w=70?80%、aku-160-200J/cm\ab=180~

280MPa、HBS50?80（770℃l磁性）。（應(yīng)用簡略提一下）

（飽和的鹽水凝固點一21℃、其沸點108C。飽和NaOH溶液沸點314℃。）

2.奧氏體A：C-*v—Fe中形成的固溶體。

單相、層片狀、面心立方晶格。

727℃0.77%C.1148℃2.U%Co

機械性能：6=40?60%、ob=400-50MPa.HBS=170?220、抗磁性。

（應(yīng)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。

FesC、Fez,C、VC>WC>CuZn>CU21Z1122

ot、HRCI、6I、wI、akuI。

滲碳體C：F+C層片相間疊加。硬度極高，而塑性、韌性極低。

三、機械混合物：

定義：a—固溶體+B-固溶體H----Fa—金屬化合物+8—金屬化合物

例如：鋼鐵、鋁合金、銅合金、鈦合金等。

1.珠光體P：F+Fe3c

兩相，機械混合物。0.77%Co

機械性能：6=20?25%、仇=800?850MPa、HBS=280?260。

強度高、硬度較高。（應(yīng)用提一下）

2.萊氏體Ld、Ld：兩相機械混合物，含碳量：4.3%Co

；Ld=A+C727-1148℃O（高溫萊氏體）

Y-Ld=P+C20~727℃o（低溫萊氏體）

機械性能：HB=560?600、6=4?5%。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):

授課時間：班級:

本課課題：鐵碳合金

教學(xué)目的和要求：1.熟悉簡化的Fe—Fe3c狀態(tài)圖、分析：特性點、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。

重點與難點：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。

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，并將各臨界點分別畫到成分一溫度坐

標(biāo)中。

(3)將意義相同的臨界點連接起來。

二、Fe—Fe3c合金狀態(tài)圖的分析：

1.點(特性點)：

A1538℃100%Fe的熔點；D1227℃100%Fe3c的熔點；

G912℃100%Fe的同素異晶轉(zhuǎn)變點(重結(jié)晶溫度點)；

C1148℃4.3%C共晶點L-Ld(A+C)共晶反應(yīng)；

F1148℃6.69%C虛點；P727℃100%Fe虛點；

K727℃6.69%C虛點、E1148℃2.11%C碳在丫一Fe中的最大

固溶量；

S727℃0.77%C碳在Y-Fe中的最小固溶量，共析點AfP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：L-L+A。DC線：液相線開

始結(jié)晶出滲碳體：L-L+C。

(2)AE線：固相線奧氏體結(jié)晶終了線：L+A-A。ECF線：固相線(共

晶線)：共晶反應(yīng)L-*Ld。

(3)GS線一A3線：從奧氏體中開始析出鐵素體線。

(4)ES線一人加線：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線一Ai線：共析線；