纯金属的结晶

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1、纯金属的结晶理论课授课教案任课教师：课程名称：金属材料与热处理授课班级授课日期授课节次缺课学生授课章节：§1-2纯金属的结晶目的要求：1、了解纯金属的冷却曲线和过冷度；2、掌握纯金属的结晶过程；3、理解晶粒及晶粒大小对金属性能的影响；4、掌握铁的同素异构转变。重点：纯金属的结晶过程、铁的同素异构转变难点：铁的同素异构转变措施：采用图片、实例与教学内容相结合教具：电脑、投影仪、课件10教研室主任审阅签名：教务处复查签名：教学系检查签名：板书设计：第一节课§1—2纯金属的结晶结晶：液态→固态一、纯金属的冷却曲线及过冷度二、纯金属的结晶过程1、热分析法装置1、晶核—

2、结晶的核心—微小的晶体2、冷却曲线—温度（T）与2、结晶过程时间（t）的关系曲线①晶核的形成3、过冷度（△T=T。-T1）②晶核的长大4、过冷度与冷却速度的关系第二节课§1—2纯金属的结晶三、晶粒大小对金属力学性能的影响四、铁的同素异构转变细晶粒金属具有较高的综合力学性能1、同素异构转变细化措施：2、同素异晶体1、增加过冷度3、纯铁的同素异构转变102、变质处理4、金属的同素异构转变与3、振动处理液态金属结晶过程异同点教学步骤：（一）、复习提问1、什么是晶体与非晶体?它们在性能上有什么不同?除了金属你在日常生活中还见过哪些晶体?2、什么是晶格与晶胞?金属中主要

3、有哪些晶格类型?它们的晶胞各有何特点?3、晶体在结构上有哪些缺陷?要求：同学们积极发言，了解学生对上一节的内容掌握的情况。（二）导入新课：前面，我们学习了金属的晶体结构，通过学习同学们知道金属在固态下均属于晶体，而绝大多数金属属于体心立方晶格、面心立方晶格、密排六方晶格的一种。金属材料通常需要经过熔炼和铸造，要经过从液态变成固态的过程，也叫结晶。它的变化有一定规律，这个规律与金属材料的性能有密切的关系。因此，本节分四部分内容，请打开课本，看一看里面的小标题。一是纯金属的冷却曲线及过冷度，二是纯金属的结晶过程，三是晶粒大小对金属力学性能的影响，四是铁的同素异构转

4、变（三）讲授新课同学们知道，一杯水在零度以下会结成冰。那么加热熔化成液体的金属，在不断冷却后会变成什么呢？（要求同学们齐答：晶体或固体金属）引出结晶的概念：10金属由原子不规则排列的液体转变为原子规则排列的固体的过程称为结晶。了解金属的结晶过程及规律，对于控制材料内部组织和性能是十分重要的。一、纯金属的冷却曲线及过冷度金属从液态变为固态的结晶过程是在冷却的情况下进行的。通常用热分析法来测定。1、热分析装置请同学们观察他的装置，主要有哪些部分：我们已经知道它的测定过程。为了反映时间与温度之间的关系图形，用什么曲线来表达？（要求同学们齐答：冷却曲线）2、建立冷却曲

5、线——温度与时间关系将纯金属加热熔化成液体，然后缓慢地冷却下来，在冷却过程中，每隔一定的时间测量一次温度，将记录下来的数据描绘在温度—时间坐标图中，便获得纯金属的冷却曲线，如图所示：103、分析冷却曲线：a点--结晶开始点b点--结晶终了点ab线--结晶阶段（由于结晶过程中释放出来的结晶潜热补偿了散失在空气中的热量，因而结晶时温度关不随时间的延长而下降）T0--理论结晶温度讲明结晶的一般现象：①结晶是在恒温下进行——溶点（凝固点）②结晶潜热③理论结晶温度（T0）④实际结晶温度（T1）我们特别要注意的是，金属的结晶都是在过冷的情况下产生，实际结晶温度（T1）低于

6、理论结晶温度（T0）这个现象称为什么现象？两者之差又是什么？（过冷现象、过冷度）4、过冷度：理论结晶温度和实际结晶温度之差称为过冷度。△T=T0-T1金属结晶时过冷度的大小与冷却速度有关.冷却速度越快,金属的实际结晶温度越低,过冷度也就越大。下面我们来看看纯金属的结晶过程：10二、纯金属的结晶过程（通过下图详细分析）1、晶核：这种作为结晶核心的微小晶体称为晶核。2、结晶过程：晶核的形成与长大的过程。三、晶粒大小对金属力学性能的影响一般说，细晶粒金属具有较高的综合力学性能，即强度、硬度、塑性及韧性都比较好。因此，生产上对控制金属材料的晶粒大小相当重视，采取必要的

7、措施来细化晶粒。谁能回答常见的细化晶粒方法吗？举手回答：①增加过冷度；②变质处理③振动处理1、增加过冷度晶粒大小与什么有关？（形核率和长大速度）请看下图10形核率——单位时间、单位体积内所形成的晶核数目（越多越细）长大速度—越慢越细请比较：散热速度△T晶粒大小金属型与砂型金属型快金属型大金属型细中小型与大型中小型快中小型大中小型细适用范围：中、小型铸件2、变质处理什么叫变质处理？学生齐读定义：在浇注前加入一些物质促使晶体粒数量增加或降低晶核的长大速度。在钢中加：钛、硼、铝等在铸铁中加：硅、钙等还有什么方法呢？什么目的？3、振动处理采用①机械振动②超声波振动③电

8、磁波振动使生长中的枝晶破碎，从而提供更