理論課教案

章節(jié)

緒論§1-1金屬的力學(xué)性能（一）

課題

教具學(xué)具

課型新授課課時(shí)2掛圖

電教設(shè)施

知識(shí)

金屬力學(xué)性能的強(qiáng)度和塑性

教教學(xué)點(diǎn)

學(xué)

目能力

通過學(xué)習(xí)使學(xué)生們了解力學(xué)性能的作用和試驗(yàn)原理

標(biāo)培養(yǎng)點(diǎn)

德育

培養(yǎng)學(xué)生的職業(yè)道德觀及互相協(xié)作的精神

滲透點(diǎn)

教

學(xué)重點(diǎn)各性能的符號(hào)、表示方法

重

點(diǎn)

難難點(diǎn)試驗(yàn)原理

點(diǎn)

1.講授法2、自主探究法

學(xué)法引導(dǎo)

教學(xué)內(nèi)容

更新、補(bǔ)補(bǔ)充《金屬材料與熱處理》相關(guān)內(nèi)容

充、刪節(jié)

參考資料《金屬學(xué)與熱處理》

課后體會(huì)

教與學(xué)互動(dòng)設(shè)計(jì)

教師活動(dòng)內(nèi)容學(xué)生活動(dòng)內(nèi)容時(shí)間

（-）組織教學(xué)

點(diǎn)名考勤，穩(wěn)定學(xué)生情緒，準(zhǔn)備上課準(zhǔn)備上課2分

（二）復(fù)習(xí)提問

1、談?wù)剬?duì)于金屬材料及熱史理這門課的認(rèn)識(shí)？學(xué)生思考并回答所提5分

什么是力學(xué)性能？出的問題。

（三）講授新課

緒論

1.講述金屬的發(fā)展過程學(xué)生認(rèn)真聽講

2.古代

3.近代

4.現(xiàn)在10分

5.未來

二.學(xué)習(xí)《金屬材料與熱處理》的方法

1.認(rèn)真做好課堂筆記

2.理論聯(lián)系實(shí)際

按時(shí)完成作業(yè)，有不懂的問題及時(shí)問老師。

1.三.《金屬材料與熱處理》的內(nèi)容及重點(diǎn)和難點(diǎn)

2.學(xué)習(xí)材料的兩種性能（力學(xué)和工藝）

3.金屬的結(jié)構(gòu)與結(jié)晶（微觀角度看材料的性能）

4.鐵碳合金相圖的縱向和橫向分析

5.碳素鋼和鑄鐵的分類和用途

6.幾種有色金屬的性能和用途、幾種非金屬的介紹

第一章金屬的性能

由于中學(xué)的時(shí)候我們已經(jīng)學(xué)習(xí)了金屬的物理司化學(xué)

性能，所以現(xiàn)在我們主要是介紹金屬的另外兩種性能一力學(xué)性

能和工藝性能。

第一節(jié)金屬的力學(xué)性能（一）

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：

⑴、靜載荷：大小不變或變化過程緩慢的載荷。學(xué)生認(rèn)真聽講

一一如：桌上粉筆盒的受力，用雙手拉住一根粉筆兩端慢慢并記筆記

施力等e

（2）、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。

（3）、變交載荷：大小、方向或大小和方向隨時(shí)間發(fā)生周期性變化

的載荷。

——如：通過在黑板上繪圖分析自行車輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)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、

教與學(xué)互動(dòng)設(shè)計(jì)

教師活動(dòng)內(nèi)容學(xué)生活動(dòng)內(nèi)容時(shí)間

彎曲載荷、剪切載荷和扭曲載荷等。

O

一~一二1

FF

拉彳申載荷壓縮載荷彎曲載荷

|k

1—

F

II

1__

剪1力載荷扭曲載荷

㈡、內(nèi)力

、概念

1跟隨老師思路，認(rèn)真

材料受外力作用時(shí),為保持其不變形，在材料內(nèi)部產(chǎn)生的與外力

聽講20分

相對(duì)抗的力。

注意：內(nèi)力一定是不E外力的作用下，材料內(nèi)部所產(chǎn)生的相互作用

力。

2、特點(diǎn)

(1)、內(nèi)力的大:?。合Σ妨υ黾訒r(shí)內(nèi)力也增加，其數(shù)值大小與外力相

等，當(dāng)內(nèi)力達(dá)到其引艮限值時(shí)，外力再增加，材料將被破壞。

⑵、內(nèi)力的方.向：上另外力相反。

⑶、內(nèi)力的作用方工C：隨外力的作用方式而變化。

㈢、應(yīng)力

1、概念

假設(shè)作用在零,件橫吊戈面上的內(nèi)力大小均勻分布，單位橫截面積上

的內(nèi)力。即：

R=F/S學(xué)生分組討論

(R一一應(yīng)力Pa；F----外力，N；S----橫截面面積，m2)

lPa=lN/m2Mpa==1*106N/mm2

思考公式中的。口力為什么用外力代替？

答:內(nèi)力=外力

2、意義

教與學(xué)互動(dòng)設(shè)計(jì)

教師活動(dòng)內(nèi)容學(xué)生活動(dòng)內(nèi)容時(shí)間

用“應(yīng)力”可以表示不同材料的承載能力（見各種手冊(cè)中的強(qiáng)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。

一一如：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(qiáng)。）

—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）

一、強(qiáng)度

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(qiáng)度

3.強(qiáng)度的種類抗壓強(qiáng)度

＜抗彎強(qiáng)度

抗剪強(qiáng)度

I抗扭強(qiáng)度

拉伸試驗(yàn)：

（D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dO與長度之間的關(guān)系：

兩種Lo=5do或Lo=IOd（）

學(xué)生分組討論

并發(fā)言

30分

聽講

記筆記

力一伸長曲線

⑵試驗(yàn)力一伸長曲線Z\L

⑶什么叫力一伸長曲線：拉力與伸長量的關(guān)系叫力一伸長曲線。

縱坐標(biāo)為拉力F（N）,橫坐標(biāo)為伸長量4L（mm）

⑷通過力一伸長曲線圖可以看出拉伸時(shí)的幾個(gè)變形階段：

a、oe;彈性變形階段；

教與學(xué)互動(dòng)設(shè)計(jì)

教師活動(dòng)內(nèi)容學(xué)生活動(dòng)內(nèi)容時(shí)間

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為試樣能恢發(fā)到原始形狀和尺學(xué)生認(rèn)真聽講并記筆

寸的最大拉伸力。記

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(qiáng)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

跟隨老師的

強(qiáng)化（或稱加工硬化）。Fb：試樣拉伸的最大載荷。

思路進(jìn)行分析

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

“縮頸二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，不但沒有屈服現(xiàn)象，而且也不產(chǎn)生“縮頸”。如鑄鐵

認(rèn)真聽講

等。

3.強(qiáng)度指標(biāo)：

（I）屈服點(diǎn)：

在拉伸試驗(yàn)過程中，載荷不增加（保持恒定），試樣仍能繼續(xù)伸長

時(shí)的應(yīng)力稱為屈服點(diǎn)。用符號(hào)。s表示，計(jì)算公式：os=F“So

對(duì)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，

記筆記

計(jì)算公式：。0.2=F0.2/S。。屈服點(diǎn)。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(diǎn)或規(guī)定殘

余伸長應(yīng)力是機(jī)械零件設(shè)計(jì)的主要依據(jù)，也是評(píng)定金屬材料性能

的重要指標(biāo)。

（2）抗拉強(qiáng)度

材料在拉斷前所能承受的最大應(yīng)力稱為抗拉強(qiáng)度，用符號(hào)Jb表

示。計(jì)算公式為：。b=Fb/S。零件在工作中所承受的應(yīng)力，不于允

許超過抗拉強(qiáng)度，否則會(huì)產(chǎn)生斷裂。

二、塑性

斷裂前金屬材料產(chǎn)生永久變形的能力稱為塑性。塑性曰拉伸

15分

試驗(yàn)測(cè)得的。常用伸長率和斷面收率表示。

跟隨老師的

1伸.長率：

思路進(jìn)行分析

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：

L—Lo

計(jì)算公式6=----------X100%

Lo

2.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“用力表示

教與學(xué)互動(dòng)設(shè)計(jì)

教師活動(dòng)內(nèi)容學(xué)生活動(dòng)內(nèi)容時(shí)間

A-A

計(jì)算公式C=3-------LX100%

A。

金屬材料的伸長率（S）和斷面收縮率（力）數(shù)值越大，表示材5分

料的塑性越好。

四、課堂小結(jié)3分

點(diǎn)出重點(diǎn)：學(xué)生總結(jié)學(xué)生根據(jù)老師的提示

五、布置作業(yè)認(rèn)真回顧本次課的重

1.復(fù)習(xí)本次課的內(nèi)容點(diǎn)內(nèi)容

2.課后練習(xí)

3.下一節(jié)內(nèi)容預(yù)習(xí)提示

3、下一節(jié)內(nèi)容預(yù)習(xí)提示

理論課教案

章節(jié)

§1-2金屬的力學(xué)性能（二）§1-3金屬的工藝性能

課題

教具學(xué)具

課型新授課課時(shí)2掛圖

電教設(shè)施

知識(shí)

金屬力學(xué)性能的硬度、沖擊韌性、疲勞強(qiáng)度、工藝性能

教教學(xué)點(diǎn)

學(xué)

目能力

通過學(xué)習(xí)使學(xué)生們了解力學(xué)性能的作用和試驗(yàn)原理

標(biāo)培養(yǎng)點(diǎn)

德育

培養(yǎng)學(xué)生的職業(yè)道德觀及互相協(xié)作的精神

滲透點(diǎn)

教

學(xué)重點(diǎn)各性能的符號(hào)、表示方法

重

點(diǎn)

難難點(diǎn)試驗(yàn)原理

點(diǎn)

1.講授法2、自主探究法

學(xué)法引導(dǎo)

教學(xué)內(nèi)容

更新、補(bǔ)補(bǔ)充《金屬材料與熱處理》相關(guān)內(nèi)容

充、刪節(jié)

參考資料

《金屬學(xué)與熱處理》

課后體會(huì)

教與學(xué)互動(dòng)設(shè)計(jì)

教師活動(dòng)內(nèi)容學(xué)生活動(dòng)內(nèi)容時(shí)間

（-）組織教學(xué)

點(diǎn)名考勤，穩(wěn)定學(xué)生情緒，準(zhǔn)備上課準(zhǔn)備上課2分

（二）復(fù)習(xí)提問

1.強(qiáng)度和判據(jù)學(xué)生思考并回答所提5分

2.韌性及其判據(jù)出的問題。

（三）講授新課

第一節(jié)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(jī)械制造中，有些材料是需要很高硬度的，如：車刀、銃刀、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10分

度是通過試驗(yàn)測(cè)定出來的，而硬度試驗(yàn)有三種：

「布氏硬度

硬度1洛氏硬度

〔維氏硬度

學(xué)生分組討論

1.布氏硬度：并發(fā)言

（1）布氏硬度的測(cè)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(yàn)力壓入試樣表面，經(jīng)規(guī)定保持時(shí)間后卸除試驗(yàn)力，

然后用測(cè)量表面壓痕直徑來計(jì)算硬度

用HBS(HBW)表示：HBS(HBW)=0.102聽講

當(dāng)卜、D一定時(shí)，布氏硬度與d有關(guān),d越小，布氏硬度值越大，20分

硬度越高。記筆記

（2）布氏硬度的表示方法：符號(hào)HBS之前的數(shù)字為硬度值符號(hào)后

面按以下順序用數(shù)字表示條件：1）球體直徑：2）試驗(yàn)力；3）試

驗(yàn)力保持的時(shí)間（10~15不標(biāo)注）。

例：170HBS10/1000/30表示用宣徑10mm的硬質(zhì)合金球,在9807N

的試驗(yàn)力作用下，保持30s時(shí)測(cè)得的布氏硬度值為17（）.

練習(xí)：530HBW5/750：表示用直徑5mm的硬質(zhì)合金球,在7355N

的試驗(yàn)力作用下，保持10~5$時(shí)測(cè)得的布氏硬度值為530。

（3）應(yīng)用范圍及優(yōu)缺點(diǎn)：測(cè)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(diǎn)：能準(zhǔn)確反映出金屬材料的平均性能。

缺點(diǎn)：操作時(shí)間長，壓痕測(cè)量較費(fèi)時(shí)。

2.洛氏硬度

（1）測(cè)試原理：學(xué)生認(rèn)真聽講并記筆

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)定保記

持時(shí)間后即除主試驗(yàn)力，以測(cè)量的壓痕深度來計(jì)算洛氏硬度值。

表示符號(hào)：HR

教與學(xué)互動(dòng)設(shè)計(jì)

教師活動(dòng)內(nèi)容學(xué)生活動(dòng)內(nèi)容時(shí)間

（2）標(biāo)尺及其適用范隹：

每一標(biāo)尺用一個(gè)字母在洛氏便度符號(hào)HR后面加以注明。常用的20分

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。

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(hào)HR前面的數(shù)字表示硬度值，HR后面的字母表示跟隨老師的

不同洛氏硬度的標(biāo)尺。思路進(jìn)行分析

（3）優(yōu)缺點(diǎn)：

優(yōu)點(diǎn)：①操作簡(jiǎn)單迅速.能直接從刻度盤上讀出硬度值；②

壓痕小，可測(cè)成品及較薄工件；③測(cè)硬度范圍大。

缺點(diǎn)：數(shù)值波動(dòng)大

3.維氏硬度。

原理：與布氏硬度試驗(yàn)相同。測(cè)量壓痕對(duì)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(yàn)力,保持I0S-I5S測(cè)定的維氏硬

度值為640o

可測(cè)較薄的材料，也可測(cè)量表面滲碳、滲透層的硬度，可測(cè)定很軟5分

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(yàn)來測(cè)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(yàn)。

五、疲勞強(qiáng)度

1.疲勞概念：

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(diǎn)，但經(jīng)

過較長時(shí)間的工作后產(chǎn)生裂紋或突然發(fā)生完全斷裂的現(xiàn)象稱為金認(rèn)真聽講

屬的疲勞。

2.疲勞破壞的特征10分

①、疲勞斷裂時(shí)無明顯的宏觀朔性變形，斷裂前沒有預(yù)兆，而是

突然破壞；

②、引起疲勞斷裂的應(yīng)力很低，常常低于材料的屈服點(diǎn)；

③、疲勞破壞的宏觀斷口由兩部分組成。記筆記

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。

跟隨老師的

思路進(jìn)行分析

疾力南紋凝癥⑶

教與學(xué)互動(dòng)設(shè)計(jì)

教師活動(dòng)內(nèi)容學(xué)生活動(dòng)內(nèi)容時(shí)間

第二節(jié)金屬的工藝性能

一、工藝性能的概念：金屬材料對(duì)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(dòng)性，收縮性和偏析。流動(dòng)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(shí)，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。1（）分

2：可鍛性：指金屬材料在壓力加工時(shí)，能改變形狀而不產(chǎn)生裂紋

的性能。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(jī)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玳易程度。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學(xué)生認(rèn)真聽講

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(duì)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(gè)方面的內(nèi)容：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敢感性，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(duì)使用要求的適學(xué)生根據(jù)老師的提示5分

性。認(rèn)真1可顧本次課的重

四、課堂小結(jié)點(diǎn)內(nèi)容

點(diǎn)出重點(diǎn)：學(xué)生總結(jié)3分

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

教與學(xué)互動(dòng)設(shè)計(jì)

教師活動(dòng)內(nèi)容學(xué)生活動(dòng)內(nèi)容時(shí)間

理論課教案

章節(jié)

§2-1金屬的晶體結(jié)構(gòu)

課題

新授課課時(shí)盤矗掛圖

課型2

知識(shí)通過學(xué)習(xí)使學(xué)生們了解金屬晶體結(jié)構(gòu)的概念，

教教學(xué)點(diǎn)晶體的晶格類型及晶體的缺陷。

學(xué)

目能力

晶格的類型及晶體的缺陷

標(biāo)培養(yǎng)點(diǎn)

德育

培養(yǎng)學(xué)生的職業(yè)道德觀及互相協(xié)作的精神

濠透點(diǎn)

教

學(xué)重點(diǎn)晶格的類型及結(jié)構(gòu)

重

點(diǎn)

難難點(diǎn)晶格的類型

點(diǎn)

1.講授法2、討論法

學(xué)法引導(dǎo)

教學(xué)內(nèi)容

更新、補(bǔ)補(bǔ)充《金屬材料與熱處理》相關(guān)內(nèi)容、同素異形體

充、刪節(jié)

參考資料《金屬學(xué)與熱處理》

課后體會(huì)

教與學(xué)互動(dòng)設(shè)計(jì)

教師活動(dòng)內(nèi)容學(xué)生活動(dòng)內(nèi)容時(shí)間

教與學(xué)互動(dòng)設(shè)計(jì)

教師活動(dòng)內(nèi)容學(xué)生活動(dòng)內(nèi)容時(shí)間

（-）組織教學(xué)

點(diǎn)名考勤，穩(wěn)定學(xué)生情緒，準(zhǔn)備上課準(zhǔn)備上課2分

（二）提出問題

2、談?wù)剬?duì)于金屬材料及熱史理這門課的認(rèn)識(shí)？學(xué)生思考并回答5分

什么是晶體和非晶體？所提出的問題。

（三）講授新課學(xué)生分組討論并

第一章金屬的結(jié)構(gòu)與結(jié)晶友B

§1-1金屬的晶體結(jié)構(gòu)

一.、.基本知識(shí)（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)則排列的物體叫?。20分

金屬在固態(tài)下，一般呈晶體。聽講

晶體具有固定熔點(diǎn)，性能呈各向異性。記筆記

非晶體沒有固定熔點(diǎn)，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)金屬園子排列規(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c

二、常見晶格類型（表1-2）

1.體心立方晶格：晶胞是一個(gè)立方體，原子位于立方體的八個(gè)頂點(diǎn)和立

方體的中心。如鋁、鑰、帆等。學(xué)生思考、討論10分

2.面心立方晶格：晶胞是個(gè)立方體，原子位于立方體的八個(gè)頂點(diǎn)和立方準(zhǔn)備回答

體的六個(gè)面的中心。如金、很等。

3、密排六方晶格：晶胞是個(gè)正六棱柱。原子除排列在柱體的每個(gè)頂點(diǎn)

和上下兩個(gè)面的中心外，正六棱柱的中心還有三個(gè)原子。如：鎂、銘、聽講

鋅等記筆記

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(gè)晶粒組成的晶體。其晶格排列方位完全一致。必須是20分

人工制作。

注意：普通金屬都是多晶體，雖然每個(gè)晶粒各向異性，但是由于各個(gè)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(gè)多晶體呈現(xiàn)出無相性C即各項(xiàng)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?？煞譃椋狐c(diǎn)缺陷、線缺陷和學(xué)生認(rèn)真聽課

教與學(xué)互動(dòng)設(shè)計(jì)

教師活動(dòng)內(nèi)容學(xué)生活動(dòng)內(nèi)容時(shí)間

面缺陷。具體如下：（表1-3）

1.點(diǎn)缺陷

晶體在三維的方向尺寸很小，不超過幾個(gè)原子直徑的缺陷

常見的有晶格空位和間隙原子、宏觀匕影響材料的強(qiáng)度、硬度和導(dǎo)

電性，同時(shí)出現(xiàn)在缺陷處的原子容易移動(dòng)。20分

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(cuò)

由于錯(cuò)位，內(nèi)應(yīng)力增大，宏觀上，使金屬的塑性變形更加容易

3而.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(kuò)散，常溫下是金屬的塑性變形的阻力增大。宏觀聽講

上，金屬的強(qiáng)度和硬度高，力學(xué)性能好。記筆記

（四）課堂小結(jié)

點(diǎn)出重點(diǎn)，分析難點(diǎn)

（五）布置作業(yè)

1.好習(xí)本次課的內(nèi)容

2.習(xí)題冊(cè)上的習(xí)題

3.預(yù)習(xí)下一節(jié)內(nèi)容

10分

學(xué)生根據(jù)老師的

提示認(rèn)真回顧本

次課的重點(diǎn)內(nèi)容

3分

理論課教案

章節(jié)

§2-2純金屬的結(jié)晶§2-3金屬的同素異構(gòu)的轉(zhuǎn)變

課題

教具學(xué)具

課型新授課課時(shí)2掛圖

電教設(shè)施

知識(shí)通過學(xué)習(xí)使學(xué)生們了解金屬的結(jié)晶過程，結(jié)晶冷卻的仙線。

教教學(xué)點(diǎn)

學(xué)

目能力

結(jié)晶的過程及晶粒大小對(duì)金屬材料的影響

標(biāo)培養(yǎng)點(diǎn)

德育

培養(yǎng)學(xué)生的職業(yè)道德觀及互相協(xié)作的精神

滲透點(diǎn)

教

學(xué)重點(diǎn)結(jié)晶的過程、晶粒大小對(duì)金屬材料的影響

重

點(diǎn)

難難點(diǎn)結(jié)晶的過程

點(diǎn)

1.講授法2、習(xí)題法

學(xué)法引導(dǎo)

教學(xué)內(nèi)容

更新、補(bǔ)補(bǔ)充《金屬材料與熱處理.》相關(guān)內(nèi)容

充、刪節(jié)

參考資料《金屬學(xué)與熱處理》

課后體會(huì)

教與學(xué)互動(dòng)設(shè)計(jì)

教師活動(dòng)內(nèi)容學(xué)生活動(dòng)內(nèi)容時(shí)間

（一）組織教學(xué)

點(diǎn)名考勤，穩(wěn)定學(xué)生情緒，準(zhǔn)備上課準(zhǔn)備上課2分

（二）復(fù)習(xí)提問

1.討論金屬如何結(jié)晶？學(xué)生思考并回答所提

（三）講授新課出的問題。學(xué)生分組5分

§2-2純金屬的結(jié)晶討論并發(fā)言

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)晶潛熱聽課

結(jié)晶潛熱：結(jié)晶過程中放出的熱量。記筆記15分

三、純金屬的結(jié)晶過程

（一）、純金屬的冷卻曲線及過冷度

冷卻曲線的測(cè)定：用測(cè)溫的方法，描繪時(shí)間與溫度之間關(guān)系。

2.過冷度：理論結(jié)晶溫度和實(shí)際結(jié)晶溫度之差叫過冷度

表示：△T=Tu-Tl學(xué)生分組討論

3.溫度的大小與冷卻的速度有關(guān)。并發(fā)言

冷卻速度越快，金屬的實(shí)際結(jié)晶溫度越低，過冷度也就越大。

冷卻曲線的坐標(biāo)表示：

縱坐標(biāo)表示一一溫度（T）

橫坐標(biāo)表示一一時(shí)間（t）聽講

提問：為什么純金屬結(jié)晶時(shí)，冷卻曲線有一段是水平的：提問

由于結(jié)晶過程的結(jié)晶潛熱補(bǔ)賞了散失在空氣中的熱量，因此，結(jié)

學(xué)生分組討論并發(fā)言

晶時(shí)溫度并不隨時(shí)間的延長而下降。直到結(jié)晶終J'時(shí)，溫度下降

才快些。

15分

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(shí)際結(jié)晶溫度越低，過冷度也就越大。

記筆記

（二）、純金屬的結(jié)晶過程-----晶核的形成與長大

品核：作為結(jié)晶核心的微小晶體。

1.單晶體：結(jié)晶后只有一個(gè)晶粒的晶體叫?。

2、單晶體有各向異性：因?yàn)閱尉w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一致，各向異性彼此抵消。

四、晶粒大小對(duì)金屬材料的影響

晶粒越細(xì)，金屬具有較高的強(qiáng)度和韌性。在實(shí)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

教與學(xué)互動(dòng)設(shè)計(jì)

教師活動(dòng)內(nèi)容學(xué)生活動(dòng)內(nèi)容時(shí)間

和分析，發(fā)現(xiàn)晶粒的大小與結(jié)晶時(shí)的形核率有關(guān)，與晶核長大的學(xué)生分組討論并發(fā)言:

溫度與結(jié)晶的關(guān)系

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(gè)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:I變質(zhì)處理

振動(dòng)處理

⑴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1（）分

件。

⑵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（A1）鑄鐵；硅鐵（SiFe）硅鈣（SiCu）

等

⑶振動(dòng)處理：結(jié)晶時(shí)金屬液加以機(jī)械、超聲波、電磁振動(dòng)等，使

晶格破碎。

第三節(jié)、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）討論生產(chǎn)中常見

的細(xì)化晶粒的方法

20分

700

600

500

400

黑

分組討論，對(duì)比金剛

O石和石墨認(rèn)識(shí)同素異

晶轉(zhuǎn)變

1538度（結(jié)晶6-Fe）____41394?（y-Fe）____912度（p-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(diǎn)：固態(tài)相變是需要較大的過冷度的，則體積

變化時(shí)造成較大的內(nèi)應(yīng)力，以致于淬火時(shí)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。

教與學(xué)互動(dòng)設(shè)計(jì)

教師活動(dòng)內(nèi)容學(xué)生活動(dòng)內(nèi)容時(shí)間

（四）課堂小結(jié)

點(diǎn)出重點(diǎn)，分析難點(diǎn)學(xué)生認(rèn)真聽講，并詳

（五）布置作業(yè)細(xì)記筆記15分

1復(fù).:習(xí)本次課內(nèi)容

2.課后習(xí)題冊(cè)

3.預(yù)習(xí)下一節(jié)內(nèi)容

3、預(yù)習(xí)下一節(jié)內(nèi)容

學(xué)生根據(jù)老師的提示

認(rèn)真回顧本次課的重5分

點(diǎn)內(nèi)容

3分

理論課教案

章節(jié)

§3-1金屬的塑性變形

課題

教具學(xué)具

課型新授課課時(shí)2掛圖

電教設(shè)施

知識(shí)

通過學(xué)習(xí)使學(xué)生們了解什么是單晶體塑性變形、多晶體塑性變形

教教學(xué)點(diǎn)

學(xué)

目能力

掌握單晶體塑性變形、多晶體塑性變形

標(biāo)培養(yǎng)點(diǎn)

德育

培養(yǎng)學(xué)生的職業(yè)道德觀及互相協(xié)作的精神

滲透點(diǎn)

教

學(xué)重點(diǎn)單晶體塑性變形、多晶體塑性變形

重

點(diǎn)

難難點(diǎn)單晶體塑性變形、多晶體塑性變形

點(diǎn)

學(xué)法引導(dǎo)討論法、訓(xùn)練法、自主探究法

教學(xué)內(nèi)容

更新、補(bǔ)補(bǔ)充《金屬材料與熱處理》相關(guān)內(nèi)容

充、刪節(jié)

參考資料《金屬學(xué)與熱處理》

課后體會(huì)

教與學(xué)互動(dòng)設(shè)計(jì)

教師活動(dòng)內(nèi)容學(xué)生活動(dòng)內(nèi)容時(shí)間

（一）組織教學(xué)

點(diǎn)名考勤，穩(wěn)定學(xué)生情緒，準(zhǔn)備上課準(zhǔn)備上課2分

（二）復(fù)習(xí)提問

1.金屬工藝性能包括哪些？學(xué)生思考并回

（三）講授新課答所提出的問5分

第三章金屬的塑性變形與再結(jié)晶題v學(xué)生分組討

在工業(yè)生產(chǎn)中，經(jīng)熔煉而得到的金屬錠，如鋼錠、鋁合金錠或銅合金鑄論并發(fā)言

錠等，大多要經(jīng)過軋制、冷拔、鍛造、沖壓等壓力加工（圖3—D,使

金屬產(chǎn)生塑性變形而制成型材或工件。金屬材料經(jīng)壓力加工后，不僅改

變了外形尺寸，而且改變了內(nèi)部組織和性能。因此，研究金屬的塑性變

形，對(duì)于選擇金屬材料的加工工藝、提高生產(chǎn)率、改善產(chǎn)品質(zhì)量、合理聽課1（）分

使用材料等均有重要的意義。記筆記

圖3—1壓力加工方法示意圖

a）軋制b）擠壓c）冷拔d）鍛造。）冷沖壓

第一節(jié)金屬的塑性變形

金屬在外力（載荷）的作用下，首先發(fā)生彈性變形，載荷增加到一

定值后，除了發(fā)生彈性變形外，還發(fā)生塑性變形，即彈塑性變形。繼續(xù)

增加載荷，塑性變形也將逐漸增大，直至金屬發(fā)生斷裂。即金屬在外力

作用下的變形可分為彈性變形、彈塑性變形和斷裂三個(gè)連續(xù)的階段。聽講

彈性變形的本質(zhì)是外力克服了原子間的作用力，使原子間距發(fā)生

改變。當(dāng)外力消除后，原子間的作用力又使它們回到原來的平衡位置,10分

使金屬恢復(fù)到原來的形狀。金屬彈性變形后其組織和性能大發(fā)生變化。記筆記

塑性變形后金屬的組織和性能發(fā)生變化。塑性變形較彈性變形復(fù)雜

得多，下面先來分析單晶體的塑性變形。

一、單晶體的塑性變形

單晶體的塑性變形主要是以滑移的方式進(jìn)行的，即晶體的一部分沿著

一定的晶面和晶向相對(duì)于另一部分發(fā)生滑動(dòng)。由圖3—2可見，要使某

一晶面滑動(dòng)，作用在該晶面上的力必須是相互平行，、方向相反的切應(yīng)力

（垂直該晶面的正應(yīng)力只能引起伸長或收縮），而且切應(yīng)力必須達(dá)到一

定值，滑移才能進(jìn)行。當(dāng)原了滑移到新的平衡位置時(shí)，晶體就產(chǎn)生了微

量的塑性變形（圖3—2d）。聲多晶面滑移的總和，就產(chǎn)生?了宏觀的塑性

a)b)ejd)

教與學(xué)互動(dòng)設(shè)計(jì)

教師活動(dòng)內(nèi)容學(xué)生活動(dòng)內(nèi)容時(shí)間

3-2晶體在切應(yīng)力作用力的變形

彈性變形c）彈、塑性變形d）塑性變形

學(xué)生仔細(xì)思考,

并分組討論,

得出答案

a）昉20分

圖3-3鋅單晶體滑移變形示意圖記筆記

G拉伸b）壓縮

研究表明，滑移優(yōu)先沿晶體中一定的晶面和晶向發(fā)生，晶體中能夠

發(fā)生滑移的晶面和晶

向稱為滑移面和滑移方向。不同晶格類型的金屬，其滑移面和滑移方向

的數(shù)目是不同的，一般來說，滑移面和滑移方向越多，金屬的塑性越

好。

理論及實(shí)踐證明，晶體滑移時(shí)，并不是整個(gè)滑移面上的全部原子一

起移動(dòng)，因?yàn)槟敲炊?/p>

原子同時(shí)移動(dòng)，需要克服的滑移阻力十分巨大（據(jù)計(jì)算比實(shí)際大得多）。

實(shí)際上滑移是借助

位錯(cuò)的移動(dòng)來實(shí)現(xiàn)的，如圖3-4所示。

位錯(cuò)的原子面受到前后兩邊原子的排斥，處于不穩(wěn)定的立衡位置。只

須加上很小的力就

能打破力的平衡，使位錯(cuò)前進(jìn)一個(gè)原子間距。在切應(yīng)力作用下，位錯(cuò)繼

續(xù)移動(dòng)到晶體表面，

就形成了一個(gè)原子間距的滑移量，如圖3—5所示。大量位錯(cuò)移出晶體

表面，就產(chǎn)生了宏觀的塑性變形。按上述理論求得位錯(cuò)的滑移阻力與實(shí)

驗(yàn)值基本相符，證實(shí)了位錯(cuò)理論的正確

跟隨老師的

思路進(jìn)行分析

記筆記

教與學(xué)互動(dòng)設(shè)計(jì)

教師活動(dòng)內(nèi)容學(xué)生活動(dòng)內(nèi)容時(shí)間

二、多晶體的塑性變形

常用金屬材料都是多晶體c多晶體中各相鄰晶粒的位向不同，并且各

晶粒之間由晶界相

連接，因此，多晶體的塑性變形主要具有下列一些特點(diǎn)：

1.晶粒位向的影響

由于多晶體中各個(gè)晶粒的位向不同，在外力的作用下，有的晶粒

跟隨老師的

處于有利于滑移的位置，有的晶粒處于不利于滑移的位置。當(dāng)處于有利

思路進(jìn)行分析

于滑移位置的晶粒要進(jìn)行滑移時(shí)，必然受到周圍位向不同的其他晶粒

的約束，使滑移的阻力增加，從而提高了塑性變形的抗力。同時(shí)，多晶

體各晶粒在塑性變形時(shí)，受到周圍位向不同的晶粒與晶界的影響，使

多晶體的塑性變形呈逐步擴(kuò)展和不均勻形式，其結(jié)果之一就是產(chǎn)生內(nèi)

應(yīng)力。

晶界的作用

2.10分

晶界對(duì)塑性變形有較大的阻礙作用。圖3—6所示是一個(gè)只包含兩個(gè)

晶粒的試樣經(jīng)受拉伸時(shí)的變形情況。由圖可見，試樣在晶界附近不易發(fā)

生變形，出現(xiàn)了所謂的“竹節(jié)”現(xiàn)象。這是因?yàn)榫Ы缣幵优帕斜容^紊

亂，阻礙位錯(cuò)的移動(dòng)，因而阻礙了滑移。很顯然，晶界越多，晶體的塑

性變形抗力越大。

O)b)

圖3-6兩個(gè)晶粒試樣在拉伸時(shí)的變形

a）變形前b）變形后

3.晶粒大小的影響

在一定體積的晶體內(nèi)，晶粒的數(shù)目越多，晶界就越多，晶粒就越細(xì),

并且不同位向的晶粒也越多，因而塑性變形抗力也越大。細(xì)晶粒的多晶

體不僅強(qiáng)度較高，而且塑性和韌性也較好“因?yàn)榫ЯＴ郊?xì)，在同樣變形

條件下，變形量可分散在更多的晶粒內(nèi)進(jìn)行，使各晶粒的變形比較均

聽課

勻，而不致過分集中在少數(shù)晶粒上，使其變形嚴(yán)重。另一方面，晶粒越

記筆記10分

細(xì)，晶界就越多，越曲折，有利于阻止裂紋的傳播，從而在其斷裂前能

承受較大的塑性變形，吸收較多的功，表現(xiàn)出較好的塑性和韌性。由于

細(xì)晶粒金屬具有較好的強(qiáng)度、塑性和韌性，故生產(chǎn)中總是盡可能地細(xì)化

晶粒。

第二節(jié)冷塑性變形對(duì)金屬組織和性能的影響

一、冷塑性變形對(duì)金屬組織的影響

當(dāng)變形程度很大時(shí)，晶粒會(huì)沿變形方向伸K,形成細(xì)條狀，稱為冷加工

教與學(xué)互動(dòng)設(shè)計(jì)

教師活動(dòng)內(nèi)容學(xué)生活動(dòng)內(nèi)容時(shí)間

纖維組織。此時(shí)金屬的的性能具有明顯的方向性，其縱向（沿纖維方向）

的力學(xué)性能高于橫向（垂直于纖維方向）的性能。金屬內(nèi)部存在著殘余15分

應(yīng)力。

二、冷塑性變形對(duì)金屬性能的影響

隨著冷塑性變形程度的增加，金屬材料的強(qiáng)度、硬度提高，而塑性、

韌性下降”這種現(xiàn)象稱為冷變形強(qiáng)化.

三、冷塑性變形是金屬產(chǎn)生殘余應(yīng)力學(xué)生認(rèn)真聽講

根據(jù)殘余應(yīng)力的作用范圍，殘余應(yīng)力可分為宏觀殘余應(yīng)力、微

觀殘余應(yīng)力、晶格畸變殘余應(yīng)力。

宏觀殘余應(yīng)力是指金屬各部分塑性變形不均勻所造成的殘余應(yīng)力

微觀殘余應(yīng)力是指晶體中各晶?；騺喚ЯＫ苄宰冃尾痪鶆蛩斐?/p>

的殘留應(yīng)力。

晶格畸變應(yīng)力是指金屬塑性變形時(shí)，晶體中一部分原子偏離其平

衡位置造成晶格畸變而產(chǎn)生的殘余應(yīng)力。

四、冷變形期強(qiáng)化在生產(chǎn)中的影響學(xué)生根據(jù)老5分

冷變形強(qiáng)化可以提高金屬的強(qiáng)度、硬度和耐磨性，是強(qiáng)化金屬材料的一師的提示認(rèn)真

種工藝方法。同時(shí).，冷變形強(qiáng)化還可以是金屬材料具有瞬間抗超載能回顧本次課的

力。重點(diǎn)內(nèi)容3分

冷變形強(qiáng)化會(huì)使金屬的塑性降低，繼續(xù)變形的困難，甚至出現(xiàn)開裂。為

了能使金屬材料能夠繼續(xù)加工，必須實(shí)行中間熱處理。消除冷變形強(qiáng)

化。增加成本，降低生產(chǎn)率。還會(huì)是金屬某些物理性能、化學(xué)性能發(fā)生

改變。

（四）課堂小結(jié)

點(diǎn)出重點(diǎn)，分析難點(diǎn)

（五