[教学研究]教案(工程材料)2.doc

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1、附件5课堂教学设计方案首页（参考格式）课程汽车机械基础授课班级课题1.2钢铁材料121金属的晶体结构与结晶授课顺序2授课学时2课题类型教学任务1、了解晶体的概念、金属晶体的三种类型。2、了解金属的结晶过程。3、了解实际金属的晶体缺陷。学生特征分析教学内容分析重点：常用金属存在的晶体的三种类型。难点：相结构分类及内容。学案设计（选）教学过程时间段落教学内容教学策略、手段、教学媒体选用等课堂小结或教学评价1.2.1金属的晶体结构与结晶一、金属的晶体结构（一）、晶体与非晶体物质按存在状态不同可分为：气态、固态和液态。固态物质根据结构特点不同

2、可分为：晶体和非晶体。晶体有三个特征；1、晶体屮原了有规律排列。2、具有一定的熔点。3、各向异性。课堂教学设计方案副页（参考格式）时间段落教学内容教学策略、手段、教学媒体选用等课堂小结或教学评价（一-）、金属的晶格类型1N晶格和晶胞X射线结构分析法可测得晶体屮原了有规律排列。表示原子在晶体中排列规律的空间格架。（描述、说明）能够完整反映晶格特征的最小几何单元。（分析、研究）2、晶面和晶向晶格屮各方位的原子面叫晶面。晶格中各方位的原子列叫晶向。3、常见的二种金屈晶格的类型1）、体心立方Cr、W、Mo、V、a-Fe等。2）、面心立方Al、

3、Cu、Ni、Y-Fe等。3）、密排六方Mg、Zn、Be>a-Ti等。（三）、晶体的缺陷由于晶体的生成条件，原子的热运动和对晶体的加工过稈的影响金属原了的排列规律受到干扰和破坏而产生了晶体缺陷。按其几何特征有三种：1、空位、间隙原子和置代原子晶格结点空着的位置。处在晶格空隙屮的原子。占据晶格结点位置的原子。宏观表现：使材料的强度、硬度增加、电阻增大。2、位错：晶体屮有一列或若干列原子发生的错排现象。宏观表现：使得金属材料的犁性变形更加容易。4、晶界和亚晶界在晶格位向上彼此有微小差别的晶内小区域叫做亚晶粒。两相邻业品粒的交界叫亚晶界。宏观

4、表现：晶界越多，金属材料的力学性能越好。二、纯金属的结晶金属材料除少量的粉末冶金产品外，都要经过熔炼和铸造的过程。为此，先研究金属的结晶，然后再研究其在固态下的组织变化规律。（一）、纯金属的结晶过程金属由液体转变成固体的凝固过程称为结晶。即：结构形成的过程。理论上讲凝固点等于熔点（因为这时液体和固体处于平衡状态）。1、冷却曲线（实验）用热分析法测绘出冷却曲线（冷却时温度随时间变化的曲线）测定金属实际结晶温度。热分析法：将金属熔化成液体，再缓慢冷却，隔一定时间，测一次温度，将记录的数据描绘在温度一时问坐标屮。得到反映时间与温度关系的曲线

5、。（观察）在冷却曲线上有个平台。这个平台所对应的温度就是金属实际结晶温度。实验表明金属实际结晶温度总是低于熔点，这种现象叫过冷。两者Z差叫过冷度。实验指出过冷度不是恒定值。它与冷却速度有关，即：冷却速度越快，过冷度越大。由上所知：金属的结晶是在恒温下进行的，过冷是金属的结晶的必要条件。临界点：金属在加热或冷却时，发生结构转变的温度。2、金属的结晶过程金属的结晶过程是一个晶核的形成与长大的过程。形核（均质、异质）长大（枝状）3、晶粒与晶界：晶体屮大小、形状、晶格位向不同的小晶体。晶粒之间的交界。（二）、单晶体与多晶体单晶体：只有一个晶粒

6、组成的晶体。（晶格排列方位完全一致）性能：各向异性。多晶体：有许多晶粒组成的晶体。（晶格方位各自相同、彼此不同）性能：各向同性。组织：金属的特征和形貌。（晶粒的大小、形状和分布）（三）、晶粒的大小对金属力学性能的影响影响因索：形核率N、长大速度G。形核率N、长大速度G与过冷度ATZ间的关系（示意图）。细化晶粒的方法1、增加过冷度如：铸造时用用金属型代替砂型。但对于大件比较困难，复杂件则易变形开裂。2、变质处理实质：异质形核。:如：钢屮加Ti、V、AL、B等。铸铁加Si—Fe、si-ca合金等。铝合金中加Ti、Zr（钳）B等。3、振动处

7、理机械、超声波、电磁等三、合金晶体结构与结晶（一）、合金的基本概念1、合金：由一种金属元素和另一种或几种（金属或非金属）元素熔合而成的具有金属特性的材料。如；Cu-Ni、Fe-C、Cr-Ni-Mn、Al-Si等。优点：比纯金属力学性能更好，并口还可调報组成Z间比例获得一系列不同的性能。2、组元：组成合金最基本的独立物质。3、相：合金屮成分、结构及性能相同的组成部分。1、组织：合金屮不同相Z间相互组合配置的状态。即：相的数量、大小和分布。（二）、合金的组织1、固溶体组成合金的元素在固态下彼此互相溶解或部分地溶解，从而形成成分和性能均匀的

8、固态合金。保持溶剂晶格2、金属化合物合金中各组成兀素的原子按一定的比例相互化合而形成的一种具有金属特性的物质。形成新的晶格。性能：熔点高、硬而脆。如：钢屮的Fe3C、黄铜屮的B相CuZn、硬质合金屮的WC、不锈钢屮的Cr