20xx新编金属工艺学教案与实验指导

20xx新编金属工艺学教案与实验指导内容摘要：

出的物理、化学性能）。 组元： 定义：合金中的最小单元。 合金系： 合金中百分含量不同的组元构成的一系列合金。 铝合金（ Al＋ Mg＋ Mn）。 铝合金： Al： 99％、 97％、 95％、 …… .. Mg： ％、 2％、 2％、 ……… . Mn： ％、 1％、 3％、 ……… . 二元合金系、三元合金系、四元合金系。 相： 具有同一化学成分，同一聚集状态，且有明显界面分开的独立均匀部分。 例如：液 → 单相、固相 → 单相、液＋固 → 两相。 金属工艺学 教案 16 一、固溶体： 定义：溶质原子进入溶剂中，依然保持晶格类型的金属晶体。 置换固溶体： d 质 /d 剂。 （胖子到教室形象举例） 晶格歪扭、畸变，晶体缺陷。 无限置换固溶体： Cu＋ Ni 有限置换固溶体： Cu+Zn 温度越高，则溶解度（固溶量）越大。 间隙固溶体： d 质 /d 剂。 （瘦子到教室形象举例） 晶格歪扭、畸变，晶体缺陷。 只能形成有限固溶体： C→ α－ Fe、 727℃ ％。 因形成固溶体使材料强度、硬度升高的现象－固溶强化。 （合金的好处） F： C→ α－ Fe 中形成的固溶体。 单相、层片状 、体心立方晶格。 20℃ ％ C （工业纯铁）。 727℃ ％ C。 机械性能： δ＝ 30～ 50％、 ψ＝ 70～ 80％、 αku＝ 160～ 200J/cm σb＝ 180～280MPa、 HBS50～ 80 （ 770℃↓磁性）。 （应用简略提一下） （饱和的盐水凝固点－ 21℃、其沸点 108℃。 饱和 NaOH 溶液沸点 314℃。 ） A： C→γ － Fe 中形成的固溶体。 单相、层片状、面心立方晶格。 727℃ %C、 1148℃ %C。 机械性能： δ＝ 40～ 60％、 σb＝ 400～ 50MPa、 HBS＝ 170～ 2抗磁性。 （应用提一下） 二、金属化合物（中间相）（强化相） 形成：温度降低时析出的一种新材料。 Fe3C、 、 VC、 WC、 CuZn、 Cu21Zn22 σ↑、 HRC↓、δ↓、 ψ↓、 αku↓。 渗碳体 C： F＋ C 层片相间叠加。 硬度极高，而塑性、韧性极低。 三、机械混合物： 定义： α－固溶体＋ β－固溶体＋ „ ＋ α－金属化合物＋ β－金属化合物 例如：钢铁、铝合金、铜合金、钛合金等。 1. 珠光体 P： F＋ Fe3C 两相，机械混合物。 ％ C。 机械性能： δ＝ 20～ 25％、 σb＝ 800～ 850MPa、 HBS＝ 280～ 260。 强度高、硬度较高。 （应用提一下） Ld、 Ld′： 两相机械混合物，含碳量： ％ C。 Ld＝ A＋ C 727～ 1148℃。 （高温莱氏体） Ld′＝ P＋ C 20～ 727℃。 （低温莱氏体） 机械性能： HB＝ 560～ 600、 δ＝ 4～ 5％。 性能与渗碳体相近。 （应用较少） 总结：硬度最高的是渗碳体，强度最好的是珠光体，高温下奥氏体塑性最 金属工艺学 教案 17 好，常温下铁素体塑性最好，莱氏体硬度较高。 布置作业： 课后总结： 金属工艺学 教案 18 授课时间： 班级： 本课课题：铁碳合金 教学目的和要求： Fe－ Fe3C 状态图、分析：特性点、线和区域组织。 下的组织。 重点与难点：掌握铁碳合金状态图。 教学方法：讲授法。 课型：理论课 教 学过程 第三节 铁碳合金状态图 复习旧课：铁碳合金组织及其力学性能。 ℃ ℃ A L D A E L＋ A C L＋ C F G A＋ C A＋ C Ld＋ A＋ C Ld Ld＋ C 727F P S K 600Q P＋ F P P＋ C P＋ C Ld′＋ P＋ C Ld′ Ld′＋ C 0 F＋ C 一、铁碳合金状态图的建立 （ 1）配制不同成分的铁碳合金，用热分析法测定各合金的冷却曲线。 （ 2）从各冷却曲线上找出临界点，并将各临界点分别画到成分－温度坐 金属工艺学 教案 19 标中。 （ 3）将意义相同的临界点连接起来。 二、 Fe－ Fe3C 合金状态图的分析： （特性点）： A 1538℃ 100％ Fe 的熔点 ； D 1227℃ 100％ Fe3C 的熔点； G 912℃ 100％ Fe 的同素异晶转变点（重结晶温度点）； C 1148℃ ％ C 共晶点 L→ Ld（ A＋ C） 共晶反应； F 1148℃ ％ C 虚点 ； P 727℃ 100％ Fe 虚点； K 727℃ ％ C 虚点、 E 1148℃ ％ C 碳在 γ － Fe 中的最大固溶量； S 727℃ ％ C 碳在 γ － Fe 中的最小固溶量，共析点 A→ P 共析反应。 （特性线）： （ 1） AC 线：液相线 开始结晶出奥氏体： L→ L＋ A。 DC 线：液相线 开始结晶出渗碳体： L→ L+C。 （ 2） AE 线：固相线 奥氏体结晶终了线： L＋ A→ A。 ECF 线：固相线（共晶线）：共晶反应 L→ Ld。 （ 3） GS 线－ A3 线：从奥氏体中开始析出铁素体线。 （ 4） ES 线 — Acm 线：从奥氏体 中开始析出渗碳体线（碳在奥氏体中的固溶线）。 （ 5） PSK 线－ A1 线：共析线； 共析反应 A→ P（ F＋ C）共晶体。 （ 6） PQ 线－碳在铁素体中的溶解度曲线。 这种由铁素体中析出的渗碳体为三次 渗碳体。 ： 含碳量分类： 工业纯铁： C≤ ％ C 钢： ％ C≤ ％ 白口铁： ％ C％ 钢分类： 共析钢： ％ P 亚共析钢： C％ P＋ F 过共析钢： C％ P＋ C 共晶白口铁分类： 共晶白口铁： ％ C Ld′ 亚共晶白口铁： C％ C Ld′＋ P＋ C 过共晶白口铁： C％ C Ld′＋ C 三、钢在结晶过程中的组织转变 实验：热分析法－（ C： 0－ ％）实用价值。 ： ％ C： L→ L＋ A→ A→ P 分析：在 727℃ 发生共析反应， A 中含碳多少。 P 中含碳多少。 金属工艺学 教案 20 （ 727℃ :F＝ ％、 C＝ ％） ： ％ C： L→ L＋ A→ A→ A＋ F→ P＋ F 分析： ① A→ A＋ F 在→点以上 A 中含碳多少。 随着温度降低， A 中含碳是 逐渐增加还是减少。 ② A＋ F→ P＋ F 在冷却到→点时， A 中含碳增加到 ％ C，发生共析反应 A→ P，727℃时， P、 F 各占百分多少。 727℃ : F＝ ％、 P＝ ％。 20℃ :F＝ ％、 C＝ ％。 ： ％ C： L→ L＋ A→ A→ A＋ C→ P＋ C （ P＝ ％、 C＝ ％） 分析： ① A→ A＋ C 在→点以上， A 中含碳多少。 C 中含碳多少。 在→点以下， 随着温度降低， A 中含碳逐渐增加还是减少。 ② A＋ C→ P＋ C 当冷却到→时， A 中含碳逐渐减少到 ％ C，发生共析反 应 A→ P， 727℃ ,P、 C 相对含量是多少。 Ⅵ .亚共晶白口铸铁、共晶白口铸铁、过共晶白口铸铁请学生自行分析。 铁碳合金的组织和性能： 工业纯铁： F 塑性好。 亚共析钢： F＋ P 取决于 F、 P 的含量。 共析钢： P 强度高。 过共析钢： P＋ C 取决于 P、 C 的含量（ C 为网状的二次渗碳体，脆、不合格）。 亚共晶白口铸铁、共晶白口铸铁、过共晶白口铸铁自行分析。 力学性能和含碳量的关系曲线图。 力学性能 Ψδ αku HB σS σb 含碳量（钢 ≤ ％ C） 0 金属工艺学 教案 21 － Fe3C 状态图的应用。 正确选材： ① .C≤ ％，低碳钢：塑性好，韧性好。 ② ％ C％，中碳钢：综合机械性能好。 ③ .％ ≤ C≤ ％，高碳钢：硬度高 ，耐磨性好。 制定工艺性能： ① 铸造方面： 共晶成分的铁碳合金铸造时，组织致密，不易偏析。 ② 锻造方面： 钢加热到固相线 AE 以下 200℃ 及 A3 线上 170℃之间，利用奥氏体塑性好。 ③ 焊接方面： ④ 热处理方面： 课堂讨论：碳对铁碳合金组织和性能的影响。 布置作业： 课后总结： 金属工艺学 教案 22 授课时间： 班级： 本课课题：碳素钢 教学目的和要求： 的影响。 、牌号、性能和用途。 重点与难点：碳钢的分类、牌号、用途。 教学方法：讲授法。 课型：理论课和习题课。 教学过程 第四节 工业用钢简介 复习旧课：碳对铁碳合金组织和性能的影响。 一、钢的分类 碳钢的分类、编号和用途： 分类： ① 低碳钢： ％ C ① 亚共析钢： ～ ％ C。