金屬材料與熱處理精選ppt第一章：金屬的結構與結晶

§1-1金屬的晶體結構

★學習目的：了解金屬的晶體結構。

★重點：有關金屬結構的根本概念：晶面、晶向、晶體、晶格、單晶體、晶體，金屬晶格的三種常見的類型。

★難點：金屬的晶體缺陷及其對金屬性能的影響。精選ppt§2-1金屬的晶體結構一、晶體與非晶體1、晶體：所謂晶體是指其原子〔離子或分子〕在空間呈規那么排列的物體。 〔晶體內的原子之所以在空間是規那么排列，主要是由于各原子之間的相互吸引力與排斥力相平衡的結果。〕原子在空間呈規那么排列的固體物質稱為“晶體〞。2、非晶體：在物質內部，凡原子呈無序堆積狀態的〔如普通玻璃、松香、樹脂等〕。 非晶體的原子那么是無規律、無次序地堆積在一起的。二、金屬晶格的類型★晶體結構的概念1、晶格和晶胞 晶格：把點陣中的結點假想用一系列平行直線連接起來構成空間格子稱為晶格。 晶胞：構成晶格的最根本單元。精選ppt2、晶面和晶向 晶面：點陣中的結點所構成的平面。 晶向：點陣中的結點所組成的直線。 由于晶體中原子排列的規律性，可以用晶胞來描述其排列特征。〔陣點〔結點〕：把原子〔離子或分子〕抽象為規那么排列于空間的幾何點，稱為陣點或結點。點陣：陣點〔或結點〕在空間的排列方式稱晶體。

晶體

晶格

精選ppt晶胞晶面晶向

晶體規那么排列示意圖精選ppt★金屬晶格的類型1、是指金屬中原子排列的規律。2、體心立方晶格：體心立方晶格的晶胞是由八個原子構成的立方體，并且在立方體的體中心還有一個原子。 屬于這種晶格的金屬有：鉻Cr、釩V、鎢W、鉬Mo、及α-鐵α-Fe

精選ppt3、面心立方晶格：面心立方晶格的晶胞也是由八個原子構成的立方體，但在立方體的每個面上還各有一個原子。屬于這種晶格的金屬有：Al、Cu、Ni、Pb〔γ－Fe〕等精選ppt4、密排六方晶格：由12個原子構成的簡單六方晶體，且在上下兩個六方面心還各有一個原子，而且簡單六方體中心還有3個原子。屬于這種晶格的金屬有鈹〔Be〕、Mg、Zn、鎘〔Cd〕等。精選ppt三、單晶體與多晶體1、晶粒：金屬是由很多大小、外形和晶格排列方向均不相同的小晶體組成的，小晶體稱為晶粒。2、晶界：晶粒間交界的地方稱為晶界。3、單晶體：只由一個晶粒組成的晶體。〔晶格排列方位完全一致。必須人工制作，如單晶硅。〕4、多晶體：整個物體是由許多雜亂無章的排列著的小晶體組成的。〔普通金屬材料都是多晶體〕四、晶體的缺陷1、晶體缺陷：晶體中出現的各種不規那么的原子堆積現象。1〕空位、間隙原子和置代原子晶體中的空位、間隙原子、雜質原子都是點缺陷。精選ppt2〕位錯可認為是晶格中一局部晶體相對于另一局部晶體的位錯 局部滑移而造成。滑移局部與未滑移局部的交界線即為位錯線。〔線缺陷〕精選ppt3〕晶界和亞晶界精選ppt§1-1純金屬的結晶學習目的：★掌握金屬結晶的概念，純金屬冷卻曲線、及過冷度。★掌握純金屬的結晶過程。★熟悉掌握晶粒大小對金屬力學性能的影響及常用細化晶粒的方法。★同素異構轉變的概論，掌握鐵的同素異構轉變式。教學重點與難點：★細化晶粒的方法及晶粒大小對力學性能的影響是教學的難點。★純金屬冷卻曲線及過冷度是教學重點。精選ppt教學過程。復習舊課：1、晶體結構的概念。2、常見的三種金屬晶格類型。3、晶體的缺陷。導入新課： 金屬由原子不規那么排列的液體轉變為原子規那么排列的固體的過程稱為結晶。一、純金屬的結晶過程1、純金屬的冷卻曲線及過冷度。1〕金屬的結晶必須在低于其理論結晶溫度〔熔點To)下才能進行。2〕理論結晶溫度和實際結晶溫度之差稱這“過冷度〞〔△T=To-T1〕。精選ppt3〕金屬結晶時過冷度的大小與冷卻速度有關。 〔冷卻速度越快，金屬的實際結晶溫度越低，過冷度也就越大。〕2、純金屬的結晶過程1〕在一定過冷度的條件下，金屬液通過晶核形成、晶核長大來完成其結晶過程。二、晶粒大小對金屬材料的影響〔一般室溫下，細晶粒金屬具有較高的強度和韌性。〕1、金屬晶粒大小取決于結晶時的形核率、長大速度。細化晶粒，那么要形核率越高、長大速度越慢。2、常用的細化晶粒的方法：A、增加過冷度B、變質處理C、振動處理。三、同素異構轉變1、金屬在固態下，隨溫度的改變有一種晶格轉變為另一晶格的現象稱為同素異構轉變。精選ppt2、具有同素異構轉變的金屬有：鐵、鈷、鈦、錫、錳等。同一金屬的同素異構晶體按其穩定存在的溫度，由低溫到高溫依次用希臘字母α，β，γ，δ等表示。3、純鐵的同素異構轉變：

1394℃912℃δ-Fe→γ-Fe→α–Fe體心面心體心精選ppt4、金屬的同素異構轉變，也稱為“重結晶〞。其與液態金屬結晶有許多相似處：有一定轉變溫度，有過冷現象；有潛熱放出和吸收；也由形核、核長大來完成。不同處：∵屬固態相變，∴轉變需較大的過冷度；新晶核優先在原晶界處形核；轉變中有體積的變化，會產生較大內應力。精選ppt§2-2金屬的力學性能學習目的：★理解金屬材料性能〔工藝性能、使用性能〕的概念、分類。★掌握強度的概念及其種類、應力的概念及符號。★掌握拉伸試驗的測定方法；力——伸長曲線的幾個階段；屈服點的概念。教學重點與難點1、理解力——伸長曲線是教學重點；2、強度、塑性是教學難點。★精選ppt教學過程：復習載荷可分為：靜載荷、沖擊載荷、交變載荷。內力、應力的概念。新課：★力學性能的概念：力學性能是指金屬在外力作用下所表現出來的性能。 力學性能包括：強度、硬度、塑性、硬度、沖擊韌性。 一、強度： ①概念：金屬在靜載荷作用下，抵抗塑性變形或斷裂的能力稱為強度。強度的大小用應力來表示。 ②根據載荷作用方式不同，強度可分為：抗拉強度、抗壓強度、抗彎強度、抗剪強度和抗扭強度等。一般情況下多以抗拉強度作為判別金屬強度上下的指標。 1、拉伸試樣：拉伸試樣的形狀一般有圓形和矩形。 Do：直徑Lo：標距長度長試樣：Lo=10do 短試樣：Lo=5do精選ppt力-伸長曲線：如以下圖，以低碳鋼為例

縱坐標表示力F，單位N；橫坐標表示伸長量△L，單位為mm。 〔1〕oe：彈性變形階段： 試樣變形完全是彈性的，這種隨載荷的存在而產生，隨載荷的去除而消失的變形稱為彈性變形。Fe為試樣能恢復到原始形狀和尺寸的最大拉伸力。 〔2〕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，試樣還繼續伸長的現象叫做屈服。屈服后，材料開始出現明顯的塑性變形。Fs稱為屈服載荷精選ppt〔3〕sb：強化階段： 隨塑性變形增大，試樣變形抗力也逐漸增加，這種現象稱為形變強化〔或稱加工硬化〕。Fb：試樣拉伸的最大載荷。 〔4〕bz：縮頸階段〔局部塑性變形階段〕 當載荷到達最大值Fb后，試樣的直徑發生局部收縮，稱為“縮頸〞。 工程上使用的金屬材料，多數沒有明顯的屈服現象，有些脆性材料，不但沒有屈服現象，而且也不產生“縮頸〞。如鑄鐵等。 3、強度指標： 〔1〕屈服點： 在拉伸試驗過程中，載荷不增加〔保持恒定〕，試樣仍能繼續伸長時的應力稱為屈服點。 用符號Fel表示，計算公式：Fel=Fs/So 對于無明顯屈服現象的金屬材料可用規定剩余伸長應力表示， 計算公式：σ0.2=F0.2/So 屈服點σs和規定剩余伸長應力σ0.2都是衡量金屬材料塑性變形抗力的指標。 材料的屈服點或規定剩余伸長應力是機械零件設計的主要依據，也是評定金屬材料性能的重要指標。精選ppt〔2〕、抗拉強度:бb材料在斷前所能承受的最大應力.бb=Fb/So注：零件在工作中所受的應力,不允許超過бb,否那么會斷裂.∴它也是零件設計\選材的重要依據. 二、塑性： 斷裂前金屬材料產生永久變形的能力稱為塑性。塑性由拉伸試驗測得的。常用伸長率和斷面收率表示。 1、伸長率： 試樣拉斷后，標距的伸長與原始標距的百分比稱為伸長率。用δ表示： 計算公式：A=(l1-l0)/l0×100% 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ψ表示 Z=(SO-S1)/SO×100% 金屬材料的伸長率〔δ〕和斷面收縮率〔ψ〕數值越大，表示材料的塑性越好。 例、有一直徑dO=10mm，lo=100mm的低碳鋼試樣，拉伸驗時測得FS=21KN，Fb=29KN，d1=5.65mm，l1=138mm，求：Rel、Rm、A、Z。精選ppt解：〔1〕計算SO，S1 S0=πd02/4=3.14×102/4=78.5mm2 S1?=πd12/4=3.14×5.652/4=25mm2 〔2〕計算σs、σb Fel=FS/SO=21×103/78.5=267.5Mpa Fm=Fb/SO=29×103/78.5=369.4Mpa 〔3〕計算A、Z A=(l1-l0)/l0×100%=(138-100)/100×100%=38% Z=(S0-S1)/S0×100%=(78.5-25)/78.5×100%=68%小結：抗拉強度是零件設計\選材的重要依據.A、Z的值越大，表示材料的塑性就越好。精選ppt§2-2金屬的力學性能學習目的：★了解疲勞強度的概念。★掌握布氏硬度、洛氏硬度、維氏硬度的概念、硬度測試及表示的方法。★掌握沖擊韌性的測定方法。教學重點與難點★布氏硬度、洛氏硬度、維氏硬度的概念、硬度測試及表示的方法。精選ppt§2-2金屬的力學性能教學過程：復習：強度、塑性的概念及測定的方法。新課：一、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。〔是衡量材料軟硬程度的指標〕●根據硬度的試驗方法可以把硬度分為：布氏硬度試驗方法、洛氏硬度試驗方法、維氏硬度試驗方法。1、布氏硬度〔1〕布氏硬度的測試原理：用一定直徑的球體〔鋼球或硬質合金〕，以規定的試驗力壓入試樣外表，經規定保持時間后卸除試驗力，然后用測量外表壓痕直徑來計算硬度。 用HBS〔HBW〕表示，S表示鋼球、W表示硬質合金球 當F、D一定時，布氏硬度與d有關，d越小，布氏硬度值越大，硬度越高。〔2〕布氏硬度的表示方法：符號HBS之前的數字為硬度值符號后面按以下順序用數字表示條件：1〕球體直徑；2〕試驗力；3〕試驗力保持的時間〔10~15不標注〕。應用范圍：主要適于灰鑄鐵、有色金屬、各種軟鋼等硬度不高的材料。缺點：耗時，測高硬度材料有限，壓痕大，不宜成品及薄件精選ppt布氏硬度試驗原理圖洛氏硬度試驗原理圖精選ppt練習、 170HBS10/100/30 530HBW5/750〔1〕表示用直徑10mm的鋼球，在9807N的試驗力作用下，保持30S時測得的布氏硬度值為170。〔2〕表示用直徑5mm的硬質合金球，在7355N的試驗力作用下，保持10~5s時測得的布氏硬度值為530。2、洛氏硬度〔1〕測試原理： 采用金剛石圓錐體或淬火鋼球壓頭，壓入金屬外表后，經規定保持時間后即除主試驗力，以測量的壓痕深度來計算洛氏硬度值。 表示符號：HR〔2〕標尺及其適用范圍： 每一標尺用一個字母在洛氏硬度符號HR后面加以注明。常用的洛氏硬度標尺是A、B、C三種，其中C標尺應用最為廣泛。 見表：P212-2 不同標尺的洛氏硬度值不能直接進行比較，可換算。 表示方法：符號HR前面的數字表示硬度值，HR后面的字母表示不同洛氏硬度的標尺。 〔3〕優缺點： 優點：①操作簡單迅速，能直接從刻度盤上讀出硬度值；②壓痕小，可測成品及較薄工件；③測硬度范圍大。 缺點：數值波動大精選ppt3、維氏硬度。 〔1〕原理： 與布氏硬度試驗相同。測量壓痕對角線長度，從表中查出。 表示：與布氏硬度相同。 如：640HV30 表示用294.2N試驗力，保持10S~15S測定的維氏硬度值為640。 〔2〕可測較薄的材料，也可測量外表滲碳、滲透層的硬度，可測定很軟到很硬的各種金屬材料的硬度、準確。二、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。1、常用一次擺錘沖擊彎曲，試驗來測定金屬材料的沖擊韌性。〔1〕沖擊試驗是利用能量守恒原理：試樣被沖斷過程中吸收的能量等于擺錘沖擊試樣前后的沖擊勢能差。〔2〕試樣被沖斷時所吸收的能量既是擺錘沖擊試樣所作的功，稱為沖擊吸收功。符號用AK表示。AK=GH1-GH2=G(H1-H2)精選ppt〔3〕沖擊吸收功〔AK〕除以試樣缺口處的截面積〔S0),即可得到材料的沖擊韌度，用符號aK表示。aK=AK/S0；單位J/Cm2〔4〕沖擊韌度：是沖擊試樣缺口處單位橫截面積上的沖擊吸收功。

aK值越大，表示材料的沖擊韌性越好。〔5〕實踐中，絕大多數受沖擊載荷的工件是在小能量屢次沖擊作用下而破壞的。〔屢次沖擊損傷的積累→裂紋產生、擴展而引至的結果〕注：金材受大能量的沖擊載荷作用時，其沖擊抗力主取決于ak大小。而小能量屢次的沖擊載荷作用，其沖擊抗力主取決于材料的強度和塑性。

精選ppt三、疲勞強度 1、疲勞概念： 在交變應力作用下，零件所承受的應力低于材料的屈服點，但經過較長時間的工作后產生裂紋或突然發生完全斷裂的現象稱為金屬的疲勞。 2、疲勞破壞的特征 ①、疲勞斷裂時無明顯的宏觀朔性變形，斷裂前沒有預兆，而是突然破壞； ②、引起疲勞斷裂的應力很低，常常低于材料的屈服點； ③、疲勞破壞的宏觀斷口由兩局部組成。小結：硬度的試驗原理及表示方法。精選ppt第三章鐵碳合金

§3-1合金及其組織教學目的： 1、掌握合金的概念及無相的概念2、掌握合金的組織概念、性能特點。3、掌握固溶解，金屬化合物質、混合物

教學重點與難點：掌握合金的概念是教學重點。掌握三種合金組織的名稱及性能是教學難點。精選ppt教學過程：新課1、合金的概念： 合金是一種金屬元素與其它金屬元素可非金屬元素通過熔煉或其他方法結合而成的具有金屬特性的物質。 例如：普通黃銅是由銅鋅兩種金屬元素組成的合金，碳素鋼是由鐵和碳組成的合金。2、組元或元的概念： 組成合金的最根本的獨立物質稱為組元或元。硬鋁是由鋁、銅、鎂或鋁、銅、錳組成的三元合金。〔∵合金中元數目的多少，合金可分為：二元、三元、多元合金。〕3、相的概念 在合金中成分、結構及性能相同的的組成局部稱為相。注：合金的性能一般都是由組成合金的各相性能、數量、各相組合情況所決定。4、組織：所謂合金的組織，是指合金中不同相之間相互組合配置的狀態。精選ppt∵合金中各組元之間結合方式不同，∴合金組織可分為：一、固溶體 固溶體是一種組元的在子深入另一組元的晶格中所形成的均勻固相。 溶入的元素稱為溶質，而基體元素稱為溶劑。固溶體仍然保持溶劑的晶格類型。1、分類：∵溶質原子在溶劑晶格中分布情況不同，∴可分為：1〕、間隙固溶體 溶質原子分布于溶劑晶格間隙之中而形成的固溶體稱為間隙固溶體。2〕、置換固溶體 溶質原子置換了溶劑晶格結點上某些原子而形成的固容體稱為置換固溶體。2、性能影響：材料塑性變形抗力↑→強、硬度↑的現象稱“固溶強化〞〔強化金材的重要途徑〕。 二、金屬化合物 合金組元間發生相互作用而形成一種具有金屬特性的物質稱為金屬化合物。 其性能物特點是熔點高，硬度高，脆性大。金屬化合物能提高合金的硬度和耐磨性，但塑性和韌性會降低。精選ppt三、混合物：兩種或兩種以上的相按一定質量分數組成的機械混合物質。------各相仍保持自己原來的晶格；其性能取決于各相的性能、形態、數量、大小。小結：本次課講解了工業上強化金屬材料的重要手段分別有---1形變強化；2細化晶粒；3固溶強化；4彌散強化精選ppt§3-2鐵碳合金相圖教學目的：1、掌握鐵碳合金相圖，簡化圖各區域組織符號及名稱。2、掌握鐵碳合金相圖重要點線的含義，特別是共晶點，共析點及轉變式。3、熟悉掌握鐵碳合金的分類。教學重點與難點：1、教學重點與難點是簡化相圖各區域的組織符號及轉變。精選ppt教學過程：復習：鐵碳合金的五種根本組織：鐵素體〔F、α–Fe〕、奧素體〔A、γ-Fe〕、滲碳體(Fe3C)、珠光體〔P〕、萊氏體〔Ld〕導入新課：鐵碳合金是現代工業中應用最廣泛的金屬材料。不同成分的鐵碳合金，在不同溫度條件下，具有不同的組織和性能；因此其應用和工藝處理應有不同的選擇。為了解鐵碳合金成分、組織和性能之間的關系，必須認識鐵碳合金相圖。一、鐵碳合金相圖的組成。1、鐵碳合金相圖是表示在緩慢冷卻〔或緩慢加熱〕條件下，不同成分的鐵碳合金的狀態或組織隨溫度變化的圖形。2、Fe——Fe3C相圖中點、線的含義。 〔1〕點的含義： A點：純鐵的熔點，15380C D點：滲碳體的熔點，12270C C點：共晶點，11480CLC(A+Fe3Ci)精選ppt精選ppt E點：C在γ-Fe中最大溶解度，C=2.11％ G點：純鐵的同素異構轉變點，9120C， α－Feγ－Fe S點：共析點，AsP＝〔F+Fe3CⅠ〕 (2)線的含義： ACD線：液相線，在此線的上方所有的鐵碳合金都為液體。 AECF線：固相線，在此線的下方所有的鐵碳合金都為固體。 在ACD線與AECF線之間是結晶區，即過渡區。 GS線：從A中析出F的開始線，又稱A3線 ES線：C在A中溶解度曲線，亦稱為Acm線。 ECF：共晶線，溫度為11487270C。 PSK線：共析線，7270C，A1線 3、鐵碳合金的分類 〔1〕鋼：0.0218%＜C＜2.11%的鐵碳合金 亞共析鋼：0.0218%＜C＜0.77% 共析鋼：C=0.77% 過共析鋼：0.77%＜C＜2.11% 〔2〕白口鑄鐵：2.11%≤C＜6.69% 亞共晶白口鑄鐵：2.11%≤C＜4.3% 共晶白口鑄鐵：C=4.3% 過晶白口鑄鐵：4.3%＜C＜6.69%精選pptF：小結G：布置作業：1、簡畫出鐵碳合金相圖。2、解釋共晶轉變和共析轉變。精選ppt§3-3碳素鋼教學目的：1、掌握碳素鋼的概念；2、掌握Si、Mn、S、P對鋼的性能影響；3、掌握碳素鋼的分類方法；4、掌握碳素鋼結構鋼的牌號及用途。教學重點與難點：1、碳素鋼的分類是教學重點；2、碳素鋼的常存元素對鋼的性能影響是教學難點。精選ppt教學過程：碳素鋼的概念：含碳量大于0.0218%小于2.11%，且不含有特意參加合金元素的鐵碳合金，稱為碳素鋼或碳鋼。一、常存元素對鋼的性能的影響1、硅1〕來源：煉鋼后期作脫氧劑帶入；2〕對鋼的性能影響：提高鋼的強度、硬度；3〕是鋼中的有益元素。2、錳1〕來源：煉鋼脫氧劑。2〕對鋼的性能影響：提高鋼的強度與硬度。3〕是鋼中的有益元素。3、硫1〕來源：生鐵帶入；2〕對鋼的性能影響：對鋼造成熱脆性；3〕是鋼中的有害元素。4、磷1〕來源：生鐵帶入；2〕對鋼的性能影響，對鋼造成冷脆性；3〕是鋼中的有害元素。精選ppt二、碳素鋼的分類1、按鋼的含碳量分類：1〕低碳鋼：C≤0.25%2〕中碳鋼：0.25%＜C＜0.6%3〕高碳鋼：C≥0.6%2、按鋼的質量分類：1〕普通鋼：S≤0.05%，P≤0.045%2〕優質鋼：S≤0.035%，P≤0.035%]3〕高級優質鋼：S≤0.025%，P≤0.025%3、按鋼的用途分類：1〕結構鋼：主要用于制造各種機械零件和工程構件。C＜0.7%2〕工具鋼：主要用于制造各種刀具、模具和量具。其含碳量大于0.70%4、按冶煉時脫氧程度的不同分類1〕沸騰鋼2、鎮靜鋼3、半鎮靜鋼三、碳素鋼的牌號及用途1、碳素鋼結構鋼：1〕牌號：Q屈服點數值，質量等級符號和脫氧方法符號；2〕性能：一般；3〕應用：廠房、橋梁、船舶、鉚釘、螺釘、螺母等。4〕例如：Q235-A?F：表示屈服點為235Mpa的A級沸騰鋼。精選ppt四、碳素鋼的牌號及用途1、優質碳素結構鋼：1〕牌號：用兩位數字表示鋼中平均含碳量的萬分之幾。2〕、分類：〔1〕、08~25鋼，屬于低碳鋼性能：強度、硬度較低、塑性、韌性及焊接性良好；用途：沖壓件、焊接結構件及滲碳件如：深沖器件、壓力容器等。〔2〕、30~55鋼屬于中碳鋼性能：較高的強度和硬度，是塑性和韌性隨含碳量的增加而逐步降低。用途：制作受力較大的機械零件。如：連桿、曲軸、齒輪等〔3〕、60鋼以上屬于高碳鋼。性能：有較高的強度、硬度和彈性；用途：制造較高強度、耐磨性和彈性的零件如：氣門彈簧、彈簧墊等.2、碳素工具鋼：1〕牌號：T+數字〔平均含碳量的千分數〕如：T12A：表示平均含碳量為1.2%的高級優質碳素工具鋼。精選ppt2)T7~T8：鉆頭、模具等T9~T10：絲錐、板牙等T11~T13：銼刀、削刀等3、鑄造碳鋼：1〕牌號：ZG+數字—數字第一組數字：屈服點第二組數字：抗拉強度值如：ZG270—500，2〕應用：制造形狀復雜力學性能要求較高的機械零件。小結:解釋以下的牌號。1〕45鋼2〕T83〕T8Mn4〕T8A作業：P519、11、13精選ppt§4—1熱處理的原理及分類

§4—2鋼在加熱及冷卻時的組織轉變教學目的： 1、了解鋼在加熱時的轉變及A晶粒的長大。2、掌握熱處理概念、分類、熱處理工藝曲線；鋼加熱及保溫得目的。3、掌握過冷奧氏體的等溫轉變圖建立；4、掌握過冷奧氏體等溫轉變產物的組織和性能。教學重點和難點：1、A晶粒的長大是教學的重點。2、過冷奧氏體的等溫轉變圖建立；過冷奧氏體等溫轉變產物的組織和性能是教學的難點。精選ppt§4—1熱處理的原理及分類教學過程：新課：1、熱處理： 熱處理是將固態金屬或合金采用適當的方式進行加熱、保溫和冷卻以獲得所需要的組織結構與性能的工藝。2、熱處理的目的： ①、提高零件的使用性能；②、充分發揮鋼材的潛力；③、延長零件的使用壽命；④、改善工件的工藝性能，提高加工質量，減小刀具的磨損。3、熱處理方法有：退火、正火、淬火、回火及外表熱處理。但任何一種均由加熱、保溫、冷卻三階段所組成。4、熱處理使鋼性能發生變化的原因： 由于鐵有同素異構轉變，從而使鋼在加熱和冷卻過程中，發生了組織與結構變化。精選ppt§4—2鋼在加熱及冷卻時的組織轉變一、鋼在加熱時的轉變熱處理中，鋼加熱為獲得A；且A晶粒大小、成分、均勻程度，對鋼冷卻后的組織、性能有重要的影響。1、鋼的奧氏體化1〕、奧氏體晶核的形成及長大；2〕、剩余滲碳體的溶解；3〕、奧氏體的均勻化；2、在熱處理工藝中，鋼保溫的目的是：①、為了使工件熱透；②、使組織轉變完全；③、使奧氏體成分均勻。3、奧氏體晶粒的長大：加熱溫度越高，保溫時間越長，奧氏體晶粒越大由Fe-Fe3C相圖可知，A1、A3、Acm是鋼在極緩慢加熱〔或冷卻〕時的臨界點。但實際冷速、熱速較快，鋼轉變總有滯后現象。實際加熱，鋼轉變總高于相圖臨界點，分別用：Ac1、Ac3、Accm；實際冷卻，鋼轉變總低于相圖臨界點，分別用：Ar1、Ar3、Arcm。精選ppt二、鋼在冷卻時的轉變1)、鋼經過加熱獲得A組織后，如在不同的冷卻條件下冷卻，可使鋼獲得不同的力學性能，組織也有明顯的不同。為何存在差異?A在冷卻過程中的組織變化規律?2〕、熱處理工藝中,常用的冷卻方式:〔1〕、等溫冷卻轉變；〔2〕、連續冷卻轉變。1、過冷A的等溫轉變：A在臨界點A1以下是不穩定的，必會發生轉變，但不是冷到A1以下立即發生，而是經一個孕育時期后才開始。這種在共析溫度〔A1〕以下存在的A，----稱為“過冷A〞。過冷A在不同℃進行轉變，將獲得不同組織。能表示過冷A的轉變℃、轉變時間、轉變產物之間關系的曲線，稱為“等溫轉變圖〞。---簡稱為：C曲線三、相圖分析：1、過冷A在A1以下等溫轉變的℃不同，那么轉變產物不同，在Ms以上，可發生兩種類型的轉變：精選ppt精選ppt1、P轉變：A1～550℃范圍等溫。--分解轉變為F、Fe3C片混合物。此P轉變區內，當等溫℃↓，那么P片層越薄→產物塑變抗力↑、бb和硬度↑。∵等溫溫度和片層間距由大到小，∴分別有產物：P〔A1～650℃〕、S〔650℃～600℃〕、T〔600℃～550℃〕。2、B轉變：550℃～Ms范圍等溫。---形成含過飽和碳的F+Fe3C組成的非片層混合物，稱為“貝氏體〞B隨A成分、轉變溫度不同有多種形態，常有：B上----550℃～350℃間等溫，呈羽狀。硬度為40～45HRC，塑性很差。B下---350℃～Ms間等溫，呈黑針狀。硬度為45～55HRC，бb、塑性、韌性良好。3、M〔馬氏體〕轉變：---是非擴散過程的轉變1〕、當鋼從A區急冷到Ms以下時，A轉變為M〔碳在α-Fe中的過飽和固溶體〕。∵轉變℃低，原子擴散能力小，在M轉變過程中，只有晶格改變γ-Fe→α-Fe，而無碳原子的擴散。1〕、M晶格特點：體心正方晶格。2〕、馬氏體轉變的特點：1轉變是在一定的℃范圍內〔Ms～Mf〕連續冷卻中進行；2轉變速度極快；3轉變時體積發生膨脹，產生很大的內應力，工件易裂、變形；4轉變不完全性，在Mf以下仍有A殘〔使硬度、耐磨性↓〕。精選ppt3〕、M組織形態：針狀M一般為C>1.0%的鋼淬火后所獲得→高碳M.，硬度高、脆性大。板條M---一般為C<0.2%的鋼淬火后所獲得→低碳M.良好бb,較好韌性.當C=0.2%～1.0%的鋼淬火后可獲得---針狀M+板條M.小結：作業：P812精選ppt§4—3熱處理的根底方法教學目的：1、掌握退火、正火的概念、目的；2、掌握退火的分類及應用。教學重點與難點：同上精選ppt§4—3熱處理的根底方法教學過程：復習舊課：1、熱處理方法有：退火、正火、淬火、回火及外表熱處理。2、鋼在加熱時的轉變及鋼在冷卻時的轉變。導入新課：一、退火與正火1、概念： 將鋼加熱到適當溫度，保持一定時間，然后緩慢冷卻〔一般隨爐冷卻〕的熱處理工藝稱為退火。2、退火的主要目的是：1〕降低鋼的硬度，提高塑性，以利于切削加工及冷變形加工；2〕細化晶粒，均勻鋼的組織及成分，改善鋼的性能或為以后的熱處理作組織上的準備；3〕消除鋼中的剩余內應力，以防止變形和開裂。 3、退火的方法： 1〕完全退火：精選ppt 完全退火是將鋼加熱到完全奧氏體〔Ac3以上30~50C〕，隨之緩慢冷卻，以獲得接近平衡狀態組織的工藝方法。〔隨爐冷〕 應用：中碳鋼及低、中碳合金結構鋼的鍛件、鑄件、熱軋型材等。2〕球化退火：球化退火是將鋼加熱到AC1以上20－30C，保溫一定得時間，以不大于50C/H得冷卻速度隨爐冷卻，使鋼中的碳化物呈球狀的工藝方法。 應用：適用于共析鋼及過共析鋼。 如碳素工具鋼，合金工具鋼、軸承鋼等。3〕去應力退火：去應力退火是將鋼加熱到略低于A1得溫度，保溫一定時間后緩慢冷卻得工藝方法。 應用：消除塑性變形、焊接、切削加工、鑄造等形成的剩余內應力。二、正火1、概念： 將鋼加熱到Ac3或Accm以上30-50C，保溫適當的時間，在空氣中冷卻的工藝方法。 正火退火的目的根本相同，2、正火主要用于如下場合：1〕、善低碳鋼和低碳合金鋼的切削加工性；2〕、正火可細化晶粒；3〕、消除過共析鋼中的網狀滲碳體，改善鋼的力學性能，并為球化退火作組織準備；4〕、代替中碳鋼和低碳合金結構鋼的退火。精選ppt小結：退火與正火的概念及目的。作業：P811、4、5、6、7精選ppt§4—3熱處理的根底方法教學目的：1、了解鋼的淬透性和淬硬性、淬火缺陷。2、掌握鋼的淬火的定義，加熱溫度，淬火冷卻方法，淬火方法。教學重點與難點：1、鋼的淬火的定義，加熱溫度，淬火冷卻方法，淬火方法是重點。2、鋼的淬透性和淬硬性、淬火缺陷是難點。精選ppt§4—3熱處理的根底方法教學過程：復習舊課：1、退火與正火的目的。2、退火的分類。導入新課：一、淬火1、概念： 將鋼加熱到Ac3或Ac1以上某一溫度，保溫一定時間，然后快速冷卻，以獲得馬氏體或下馬貝氏組織的熱處理工藝稱為淬火； 目的：主要獲得馬氏體，提高鋼的強度和硬度。2、淬火加熱溫度： 亞共析鋼的淬火加熱：Ac3以上30~50℃ 共析鋼和過共析鋼的淬火加熱：Ac1以上30~50℃精選ppt3、淬火冷卻介質：1〕淬火主要目的：獲得M，∴V冷>V臨，但V冷過快→工件體積收縮，組織轉變劇烈→內應力↑→工件易變形、開裂。∴淬火介質的選擇很重要。2〕、由C曲線可知，要獲得M-----無需在整個冷卻過程中都快關鍵在C曲線鼻尖附近快冷。∴在高溫段650℃——550℃冷卻速度要足夠快，而低溫段300℃以下要足夠慢。3〕常用淬火冷卻介質：油、水、鹽水、堿水等。其中碳鋼適用冷卻介質---一般為“水〞；合金鋼---“油〞。4、淬火方法：1〕、單液淬火法2〕、雙介質淬火：如，先水后油；先水后空氣。3〕、馬氏體分級淬火；4〕、貝氏體等溫淬火。5、鋼的淬透性、淬硬性1)、淬透性、指在規定條件下，鋼淬火冷卻時所獲M組織深度的能力。、用不同的鋼制成相同形狀、尺寸工件，在同樣的淬火條件下，淬透性好的鋼獲M深度較深；淬透性差的鋼獲M深度較淺。精選ppt、淬透性與鋼的V臨有關；當鋼的V臨越低→鋼的淬透性越好。→鋼的淬透性越好，淬火回火后截面組織均勻、綜合力學性能好。鋼的淬透性越好—在冷卻時可用較緩和冷卻介質，↓變形開裂。淬透性好的鋼，其淬硬性不一定好。2〕淬硬性：指鋼淬火后所能到達的最高硬度的能力。、淬硬性主要取決于：鋼中的含碳量。C%↑，鋼淬硬性↑。、淬硬性與淬透性是兩個完全不同的概念。6、淬火缺陷： 1〕、氧化與脫碳 2〕、過熱和過燒 3〕、變形與開裂 4〕、硬度缺乏5〕、軟點小結：精選ppt§4—3熱處理的根底方法教學目的： 1、掌握回火的概念、目的；2、掌握淬火鋼回火時組織與性能的變化；3、重點掌握回火的分類及應用，調質；教學重點與難點：鋼的回火分類及應用是教學重點與難點。精選ppt§4—3熱處理的根底方法教學過程：復習舊課：1、淬火的概念及淬火方法、應用。2、鋼的淬火缺陷。導入新課：一、回火1、概念： 將鋼淬火后，再加熱到Ac1點以下的某一溫度，保溫一定時間，然后冷卻到室溫的熱處理工藝稱為回火。2、回火目的： 1〕消除內應力； 2〕獲得所需要的力學性能； 3〕穩定組織和尺寸。3、淬火鋼在回火時組織與性能的變化精選ppt 1〕馬氏體分解； 2〕剩余奧氏體分解 3〕滲碳體的形成 4〕滲碳體的聚集長大。 其根本的趨勢是：隨著回火溫度的升高，鋼的強度、硬度下降，而塑性、韌性提高。4、回火的分類及應用。1〕淬火鋼回火的組織轉變過程是由非平衡組織→平衡組織轉變，依靠原子擴散而進行的，原子擴散速度取決于溫度，溫度越高，擴散速度愈高。決定鋼回火后的組織、性能的主因素是：回火溫度。2〕回火溫度根據工件要求的力學性能來選擇。3〕回火種類有：、低溫回火：〔150-250℃〕--獲回火M工件性能：保持高硬度(58-64HRC)和耐磨性，一定的韌性〔↓鋼的淬火應力、脆性〕。中溫回火:〔350-500℃〕--獲回火T工件性能：高彈性極限、δS和適當韌性，硬度可達：35-50HRC。主用于：彈性零件、熱鍛模具等。精選ppt高溫回火：〔500-650℃〕--獲回火S工件性能：良好的綜合力學性能(足夠強度、高韌性,硬度15-36HRC)。廣泛用于：受力構件。如：螺栓、連桿、齒輪、曲軸等。注：1、淬火+高溫回火→稱為“調質〞處理。 小結作業：精選ppt§4—4鋼的外表熱處理教學目的：1、掌握鋼的外表熱處理概念、兩種方法；2、掌握鋼的滲碳的原理及熱處理方法；教學重點與難點：1、掌握鋼的外表熱處理概念、兩種方法是重點；2、掌握鋼的滲碳的原理及熱處理方法是難點；精選ppt§4—4鋼的外表熱處理教學過程：復習舊課：1、回火的概念及回火的方法、應用。導入新課：概述： 在機械設備中，有許多零件〔如齒輪、活塞銷、曲軸等〕是在沖擊載荷及外表摩擦條件下工作的。這類零件外表必須具有高硬度和耐磨性，而心部要有足夠的塑性和韌性。這類零件要進行外表熱處理 常用的外表熱處理方法有：外表淬火及化學熱處理。一、外表淬火 對工件外表進行淬火的工藝稱為外表淬火。1、火焰加熱外表淬火、工藝：應用氧—乙炔〔或其他可燃氣體〕火焰對零件外表進行快速加熱并隨后冷卻。、特點：淬硬層深度一般為2mm—6mm。加熱溫度及淬硬層不易控制，易產生過熱和加熱不均勻現象，淬火質量不穩定。精選ppt2、感應加熱外表淬火、工藝：利用感應電流通過工件所產生的熱效應，使工件的外表受到局部加熱，并進行快速冷卻。、加熱速度快；淬火質量好；淬硬層深度易于控制。二、化學熱處理1、化學熱處理的過程：分解——吸收——擴散2、鋼的滲碳、工藝:將鋼件置于滲碳介質中加熱并保溫，使碳原子滲入工件表層。、目的：提高鋼件表層的含碳量。、滲碳后的工件需經淬火及低溫回火。3鋼的滲氮4、碳氮共滲精選ppt§5—1合金元素在鋼中的主要作用

§5—2合金鋼的分類和牌號教學目的： 1、掌握合金鋼的概念、合金元素在鋼中的主要作用；2、掌握合金鋼的分類和牌號。教學重點難點：1、合金鋼的牌號是教學的重點難點。精選ppt§5—1合金元素在鋼中的主要作用教學過程：新課：▲碳素鋼的缺乏：1、淬透性差。2、回火穩定性差。3、綜合機械性能差。4、不能滿足某些特殊場合的要求。▲合金鋼定義： 合金鋼就是在碳鋼的根底上，改善鋼的性能，在冶煉時有目的地參加一種或數種合金元素的鋼。一、合金元素在鋼中的主要作用1、強化鐵素體2、形成合金碳化物、合金滲碳體、特殊碳化物3、細化晶粒精選ppt4、提高鋼的淬透性5、提高鋼的回火穩定性§5—2合金鋼的分類和牌號一、合金鋼分類：1、按用途分類：合金結構鋼--主用于工程結構、機零件的制造。合金工具鋼,--主用于刀、模、量具件等的制造。特殊性能鋼.—有特殊物理、化學性能的鋼。2、按合金元素總量分類：低合金鋼ωMe<5%中合金鋼ωMe=5%～10%高合金鋼ωMe>10%二、合金鋼的牌號：1、合金結構鋼：主用于工程用鋼、機械零件制造用鋼。牌號表示----兩位數+元素符號+數字平均碳--萬倍；主加元素，元素平均百分含量〔<1.5%不標〕如:20CrMnTi、60Si2Mn精選ppt2、合金工具鋼：牌號表示----一位數+元素符號+數字平均碳—千倍〔>1.0%不標〕；主加元素,元素平均百分含量〔<1.5%不標〕如:9SiCr、CrWMn；注:而高速鋼那么不管含碳量多少均不標出,如：W18Cr4V。3、特殊性能鋼：----如常用的：不銹鋼牌號表示與合金工具鋼表示同。但元素種類、含量有差異。如：2Cr13—海輪機葉片；0Cr19Ni9；1Cr18Ni9-儲槽、容器等。注：∵不銹鋼中C%↑，鋼強、硬度↑，而耐腐蝕性↓。∴在含C=0.03%~0.1%時,牌號冠首加“0〞；在含C≤0.03%時,牌號冠首加“00〞。---耐腐蝕性好4、特殊專用鋼：---如常用的：滾動軸承鋼牌號表示----G+Cr+“數字〞+其它元素號+數字平均Cr—千倍；主加元素,元素平均百分含量。小結：精選ppt§5-3合金結構鋼教學目的：1、了解合金結構鋼的分類及應用。2、掌握合金結構鋼的熱處理工藝。教學重點與難點：合金結構鋼的熱處理工藝。精選ppt§5-3合金結構鋼教學過程：復習:精選ppt§6-1鑄鐵的組織與分類教學過程：1、了解鑄鐵的組織和性能及鑄鐵的石墨化過程及影響因素。2、掌握鑄鐵的分類。教學重點和難點：1、鑄鐵的分類是教學重點。2、鑄鐵的組織及鑄鐵的石墨化過程及影響因素是教學的難點精選ppt§6-1鑄鐵的組織與分類教學過程：新課：1.特點1)成分C﹥2.11%的鐵碳合金稱為鑄鐵，特點是含有較高的C和Si，同時也含有一定的Mn、P、S等雜質元素。常用鑄鐵的成分為：2.5~4.0%C，1.0~3.0%Si，0.5~1.4%Mn，0.01~0.50%P，0.02~0.20%S。為提高鑄鐵性能，常參加合金元素Cr、Mo、V、Cu、Al等形成合金鑄鐵。2)組織鑄鐵中C、Si含量較高，C大局部、甚至全部以游離狀態石墨〔G〕形式存在。2)性能鑄鐵的缺點是由于石墨的存在，使它的強度、塑性及韌性較差，不能鍛造，優點是其接近共晶成分，具有良好的鑄造性；由于游離態石墨存在，使鑄鐵具有高的減摩性、切削加工性和低的缺口敏感性。目前，許多重要的機械零件能夠用球墨鑄鐵來代替合金鋼。精選ppt一、鑄鐵的石墨化1.鑄鐵的石墨化①、G為六方晶格。基面上原子以共價鍵結合，基面之間原子以范氏鍵結合，因此鑄鐵的強度、塑性及韌性極低。②、從熱力學講，G為穩定態，而Fe3C為亞穩態。在冷卻速度非常緩慢或參加石墨化元素，可促使碳按石墨轉變。但是，當冷卻速度較快時，由于成分起伏及結構起伏〔L、A和Fe3C的成分更接近〕的原因，也可析出滲碳體。2、石墨化的途徑①、從液態中直接結晶出或從奧氏體中直接析出。②、也可以先結晶出滲碳體，再由滲碳體在一定條件下分解而得到〔Fe3C→3Fe+C〕高溫時，石墨化過程進行比較完全；低溫時，假設冷卻速度較快，石墨化過程將局部或全部被抑制。3、影響石墨化的因素影響石墨化的因素主要是鑄鐵的成分和冷卻速度。1〕成分：合金元素可以分為促進石墨化元素和阻礙石墨化元素，順序為：Al、C、Si、Ti、Ni、P、Co、Zr、Nb、W、Mn、S、Cr、V、Fe、Mg、Ce、B等。其中，Nb為中性元素，向左促進程度加強，向右阻礙程度加強。

精選pptC和Si是鑄鐵中主要的強烈促進石墨化元素，為綜合考慮它們的影響，引入碳當量CE=C%+1/3Si%，一般CE≈4%，接近共晶點。S是強烈阻礙石墨化元素，降低鑄鐵的鑄造和力學性能，控制其含量。2)冷卻速度冷速越快，不利于鑄鐵的石墨化，這主要取決于澆注溫度、鑄型材料的導熱能力及鑄件壁厚等因素。冷速過快，第二階段石墨化難以充分進行。二、鑄鐵的組織與性能的關系1、鑄鐵的力學性能主要取決于基體的組織和石墨的形態、數量、大小以及分布狀態。1)數量：G破壞基體連續性，減小承載面積，是應力集中和裂紋源，故G越多，抗拉強度、塑性及韌性越低；2)大小：越粗，局部承載面積越小，越細，應力集中越大，均使性能下降，故有適合尺寸〔長度0.03~0.25mm〕；3)分布：越均勻，性能越好；〔4〕由片狀至球狀，強度、塑性及韌性均提高。2.基體F基體塑性和韌性好，P基體強度、硬度及耐磨性高。精選ppt三、鑄鐵的分類1、分類：灰鑄鐵、白口鑄鐵、麻口鑄鐵。2、石墨形態分類：普通灰鑄鐵、可鍛鑄鐵、球墨鑄鐵。小結：作業：精選ppt§6—2常用鑄鐵簡介教學目的：1、了解鑄鐵的成分、組織及性能。2、理解灰鑄鐵的孕育處理。3、掌握鑄鐵的牌號及常用的熱處理方法。教學重點與難點：1、鑄鐵的牌號及熱處理的方法是教學的重點難點。精選ppt§6—2常用鑄鐵簡介教學過程：復習舊課：1、根據鑄鐵中石墨形態的不同，還可以將鑄鐵分為：灰鑄鐵、可鍛鑄鐵、球墨鑄鐵、蠕墨鑄鐵。導入新