第一章金屬材料基本知識(shí)

教學(xué)目的：通過本章的教學(xué)和實(shí)驗(yàn)，要求學(xué)生

1、能夠應(yīng)用鐵碳合金相圖解決解決簡單的實(shí)際生產(chǎn)的具體問題；

2、了解金屬與合金的結(jié)構(gòu)和結(jié)晶，金屬的腐蝕與防護(hù)的基本知識(shí)；教學(xué)重點(diǎn)：鐵碳合金相圖。教學(xué)難點(diǎn)：鐵碳合金相圖教學(xué)時(shí)數(shù)：4學(xué)時(shí)教學(xué)形式與方法：以課堂理論講授為主(Metalmaterialbasicknowledge)第一章金屬材料基本知識(shí)第一節(jié)

金屬材料的主要性能食品工程系葛飛基本概念：1、使用性能：良好的機(jī)械性能；較好的化學(xué)穩(wěn)定型；一定的物理性能2、工藝性能：可鑄性；可鍛性；可焊性；可切削性；熱處理性一、金屬材料的力學(xué)性能：·力學(xué)性能定義：金屬材料在外力（載荷）作用下所表現(xiàn)出的抵抗變形和破壞的能力?！ちW(xué)性能分類：強(qiáng)度、塑性、硬度、沖擊韌性等。（一）強(qiáng)度1、定義：金屬材料在外力作用下抵抗永久變形和斷裂的能力2、拉伸實(shí)驗(yàn)簡介：1)標(biāo)準(zhǔn)拉伸試樣：2)拉伸實(shí)驗(yàn)：

3、低碳鋼的拉伸曲線（F—L曲線）：分6個(gè)階段：（1）彈性變形階段oe（2）塑性變形階段es；（3）屈服階段sa；（4）伸長階段ab；（5）頸縮階段bk；（6）斷裂階段k。（一）強(qiáng)度4、內(nèi)力F、應(yīng)力σ的概念：σ=F/S5、強(qiáng)度分類：（1）抗拉強(qiáng)度σb（2）屈服強(qiáng)度σs（二）塑性1、定義：斷裂前材料發(fā)生不可逆永久變形的能力2、性能指標(biāo)：（1）斷面收縮率：試樣被拉斷時(shí)，縮頸處橫截面的最大縮減量ΔS與原始橫截面面積的百分比，即：Ψ=（ΔS/S0

）×100％。（2）斷后伸長率：試樣被拉斷時(shí)，標(biāo)距長度的伸長量Δl與原始標(biāo)距l(xiāng)0的百分比，即：δ=（Δl/l0

）×100％。3、意義：（三）硬度1、測(cè)定方法：壓入法2、分類：

A、布式硬度HB（1）方法簡介：壓痕面積了解測(cè)定方法；了解公式；了解壓頭；（2）特點(diǎn)：（3）應(yīng)用原則：HB<450HBS;450<HB<650HBW（4）適用范圍：B、洛氏硬度HR：HRAHRBHRCC、維氏硬度HV：D、里氏硬度HL（四）沖擊韌性·引語：沖擊載荷的意義1、定義：2、定義式：3、沖擊試驗(yàn)：擺錘式一次沖擊試驗(yàn)；多次沖擊試驗(yàn)4、影響因素：溫度T；內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)；

（五）疲勞強(qiáng)度·引語：疲勞強(qiáng)度的意義1、疲勞的定義：2、疲勞強(qiáng)度的定義：二、金屬材料的工藝性能（自做表格）可鑄性；可鍛性；可焊性；可切削性；可熱處理性三、其它性能1、物理性能：比重；熔點(diǎn)；熱膨脹性能；導(dǎo)熱性；帶電性2、化學(xué)性能：耐酸性；耐堿性；耐蝕性；熱穩(wěn)定性等第二節(jié)

金屬的結(jié)晶與合金的結(jié)構(gòu)

TheStructureofMetalandAlloy食品工程系葛飛一、金屬的晶體結(jié)構(gòu)1、金屬材料的性能例；T8（Wc=0、8%）2、組織定義：可直接或借助儀器觀察到的材料內(nèi)部組成形貌，如各組成部分的大小、形態(tài)、分布狀況和相對(duì)數(shù)量等

（一）晶體的概念按照原子排列的特征不同，可以分為：1、非晶體：無規(guī)則排列，如：松香、玻璃、瀝青等，不具有固定熔點(diǎn)，具有各向同性2、晶體：規(guī)則排列，如：食鹽、石墨、金剛石、固態(tài)金屬等具有固定熔點(diǎn)（鐵為1538℃），具有各向異性（二）金屬晶體結(jié)構(gòu)的基本知識(shí)1、晶格2、晶胞（三）、常見金屬的晶格類型：1、VCC：F1.6例：2、FCC：F1.7例：3、DCC：F1.8例：（四）金屬的實(shí)際晶體結(jié)構(gòu)：1、單晶體與多晶體：2、晶體的缺陷（三）合金的晶體結(jié)構(gòu)金屬：1、基本概念：合金、組元、相、組織2、相結(jié)構(gòu)固溶體:置換固溶體\間隙固溶體固溶強(qiáng)化定義金屬化合物:3、多相復(fù)合組織：二、金屬結(jié)晶過程和同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變（一）金屬的結(jié)晶：（1）結(jié)晶的概念：熱分析法：理論結(jié)晶溫度、冷卻曲線、過冷度：(2)、結(jié)晶的過程：晶胚→晶核

(3)、晶粒大小及其控制：晶?！羕、σb、δ↑→“細(xì)晶強(qiáng)化”a、一般冷卻速度越快，過冷度越大，細(xì)晶強(qiáng)化但冷卻速度過快，過冷度太大，形核率N減小，適得其反b、變質(zhì)處理定義：（固態(tài)變質(zhì)劑）在液態(tài)金屬澆注前專門加入可成為非自發(fā)晶核的固態(tài)變質(zhì)劑，增加晶核數(shù)，提高形核率，達(dá)到細(xì)化晶粒的目的。。c、振動(dòng)：d、其他方法：壓力加工，熱處理3、鑄錠組織：（二）合金的結(jié)晶·介紹結(jié)晶的復(fù)雜性！多相組織·合金相圖定義：·合金相圖意義：1、二元合金相圖：（1）簡介：熱分析法；液相線L；固相線D；兩相區(qū)（2）勻晶合金→勻晶相圖例：Cu-Ni，Ag-Au，F(xiàn)e-Cr但有限互溶2、性能與相圖關(guān)系：（1）力學(xué)性能：（2）工藝性能：第三節(jié)

鐵碳合金

BinaryPhaseDiagrams食品工程系葛飛教學(xué)目的：熱分析法制作二元相圖；五種基本組織；兩個(gè)等溫反應(yīng)；四個(gè)特性點(diǎn)；四條特性線；六種典型鐵碳合金的冷卻過程分析。

教學(xué)重點(diǎn)：典型鐵碳合金的冷卻過程分析教學(xué)內(nèi)容：一、二元相圖1、合金的冷卻凝固2、熱分析法制作二元相圖3、二元相圖的應(yīng)用4、共晶轉(zhuǎn)變及其凝固

二、鐵碳合金的五種基本組織

三、、鐵碳相圖分析1、鐵碳相圖簡介2、兩個(gè)等溫反應(yīng)3、四個(gè)特性點(diǎn)、四條特性線4、六種典型鐵碳合金的冷卻過程分析課堂練習(xí)課件自學(xué)課后自測(cè)·鐵碳合金：碳鋼；鑄鐵·相圖的意義：·碳：固溶體；Fe3C----

Wc<6、69%、Fe2C、FeC純鐵的“同素異晶轉(zhuǎn)變”·多數(shù)金屬，晶格類型不變，如：Al、Cu但Fe、Co、Mn、Ti、Sn等會(huì)發(fā)生轉(zhuǎn)變1、定義：2、簡介純鐵的“冷卻曲線”3、“重結(jié)晶”的定義：一、二元相圖高溫下液態(tài)室溫下固態(tài)凝固過程開始凝固1、合金的冷卻凝固2、熱分析法制作二元相圖3、二元相圖的應(yīng)用4、共晶轉(zhuǎn)變及其凝固合金的共晶組織照片二、鐵碳合金的五種基本組織1、鐵素體F2、奧氏體A3、滲碳體Fe3C4、珠光體PP=F+Fe3C

5、萊氏體LdLd=A+Fe3C三、鐵碳合金的分類（1）純鐵：Wc<0.0218%F（2）鋼：a、亞共析鋼：0.0128%<Wc<0.77%室溫組織為P+Fb、共析鋼：Wc=0.77%室溫組織為Pc、過共析鋼：0.77%<Wc<2.11%室溫組織為P+Fe3C（3）鑄鐵：a、亞共晶鑄鐵：2.11%<Wc<4.33%室溫組織為b、共晶鑄鐵：Wc=4.33%室溫組織為c、過共晶鑄鐵：4.33%<Wc<6.69%室溫組織為

2、典型鐵碳合金的冷卻過程分析（1）共析鋼冷卻過程分析：（2）亞共析鋼冷卻過程分析：（3）過共析鋼冷卻過程分析：（4）共晶鑄鐵冷卻過程分析：（5）亞共晶鑄鐵冷卻過程分析：（6）過共晶鑄鐵冷卻:

1、鐵碳相圖簡介三、鐵碳相圖分析2、兩個(gè)等溫反應(yīng)AP(F+Fe3C)共析反應(yīng)（727℃）LLd(A+Fe3C)共晶反應(yīng)（1148℃）共析點(diǎn)共晶點(diǎn)共析線PSK共晶線ECF3、四個(gè)特性點(diǎn)、四條特性線純鐵熔點(diǎn)滲碳體熔點(diǎn)共晶點(diǎn)共析點(diǎn)液相線ACD固相線AECF共析線PSK共晶線ECF4、六種典型鐵碳合金的冷卻過程分析1、工業(yè)純鐵3、亞共析鋼4、過共析鋼2、共析鋼6、亞共晶鑄鐵5、共晶鑄鐵7過共晶鑄鐵1、平衡組織和成分的關(guān)系含碳量增加，鐵素體減少,Fe3C增加2、成分、組織對(duì)力學(xué)性能的影響Wc<0.9%,C%增加,強(qiáng)度、硬度升高，塑性、沖擊韌性下降Wc>0.9%,Fe3C增加,強(qiáng)度、硬度降低，塑性、沖擊韌性升高Wc>1.3~1.4%很少應(yīng)用四、鐵碳相圖應(yīng)用（二）選材方面的應(yīng)用1、低碳鋼：Wc<0.25%型材、建筑結(jié)構(gòu)2、中碳鋼：Wc=0.25~0.55%一般沖擊（三）金屬加工工藝方面的應(yīng)用1、鑄造工藝應(yīng)用：溫度---L+50～100℃；共晶鑄鐵2、鍛壓工藝應(yīng)用：始鍛溫度、終鍛溫度3、熱處理工藝應(yīng)用：合金相圖的局限性1、冷卻速度2、成分的復(fù)雜性課堂練習(xí)

利用Authorware6.5制作的“二元相圖”自測(cè)軟件，主要實(shí)現(xiàn)客觀題目的考核，若學(xué)生進(jìn)入系統(tǒng)需要鍵入密碼，即我的電話5713048，然后輸入姓名、班級(jí)、考號(hào)、考號(hào)必須為6位阿拉伯?dāng)?shù)字，系統(tǒng)設(shè)定20分鐘，系統(tǒng)共有填空題5個(gè)、選擇題5個(gè)、判斷題5個(gè)。統(tǒng)計(jì)出學(xué)生的考試成績下載地址：二元相圖課堂練習(xí)軟件V１.0

課件自學(xué)

利用VisualBasic6.0制作的“二元相圖”CAI課件，主要實(shí)現(xiàn)了《金屬工藝學(xué)》教材中的重點(diǎn)與難點(diǎn)的“二元相圖”的教學(xué)。課件大小為24.5M，壓縮后僅有3.68M.下拉菜單，備有選擇題、填空題及判斷題供學(xué)生練習(xí)，有專業(yè)術(shù)語的解釋，利于學(xué)生對(duì)教材重點(diǎn)內(nèi)容“二元合金相圖”的學(xué)習(xí)。下載地址：二元相圖V3.0測(cè)試版

課后自測(cè)

利用Authorware6.5制作的考核系統(tǒng)，主要實(shí)現(xiàn)客觀題目的考核，若學(xué)生進(jìn)入系統(tǒng)需要鍵入“密碼”，即我的電話5713048，然后輸入姓名、班級(jí)、考號(hào)，考號(hào)必須為6位阿拉伯?dāng)?shù)字，系統(tǒng)設(shè)定60分鐘，系統(tǒng)有填空題20個(gè)、選擇題20個(gè)、判斷題10個(gè)。統(tǒng)計(jì)出學(xué)生的考試成績。下載地址：《金屬工藝學(xué)》考試系統(tǒng)V2.0

第四節(jié)金屬的腐蝕和防護(hù)問題：1、什么是金屬腐蝕，它的實(shí)質(zhì)？2、在潮濕的空氣里，鋼鐵制品的表面為什么會(huì)形成無數(shù)微小的原電池？3、電化腐蝕和化學(xué)腐蝕的區(qū)別和聯(lián)系？（從條件、現(xiàn)象、本質(zhì)、聯(lián)系考慮）4、鋼鐵的析氫腐蝕和吸氧腐蝕發(fā)生的條件，正負(fù)極反應(yīng)怎樣？5、金屬的防護(hù)有什么方法？金屬腐蝕：是指金屬或合金跟周圍接觸到的氣體或液體進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)而腐蝕損耗的過程。金屬腐蝕的實(shí)質(zhì)：金屬原子失去電子被氧化而形成金屬離子的過程?；瘜W(xué)腐蝕和電化腐蝕比較化學(xué)腐蝕電化腐蝕條件現(xiàn)象本質(zhì)相互關(guān)系金屬跟Cl2,O2等直接接觸不純金屬或合金跟電解質(zhì)溶液接觸無電