金屬材料與熱處理教案

金屬材料與熱處理教案

課程名稱金屬材料與熱處理教師XX

審批意見

緒論

章：

節(jié)

§1-1金屬的晶體結構

內容

08機械維修1、2授課日期2008.9.10

授解擻2授就法講授法

儀WflMK

1、了解金屬的晶體結構；

教學

2、掌握純金屬的結晶過程。

目的

要求

重點：金屬晶格的三種類型

教學重點和難點

難點：金屬界晶的基本過程。

課堂練習題

作業(yè)布置習題冊一、1,2、3二、1-5三、1四、1、五、1、5

教學內容、方法和過程附記

1、學習本課程的目的

金屬材料：是現(xiàn)代機械制造業(yè)的基本材料，廣泛地應用在制造生產(chǎn)和商品。

檄理人&3的^法很多，都是由加熱、保溫、冷4U三邠介段細心

因此只有認真的學好金屬材料及熱處理這門課程"能更好的掌握金屬材料的儀

用性能和工藝性能，為以后的工作和學習打下良好的基礎，

2、本課程的基本內容

本教材的內容大致分為四個部分：飆的性能,金屬學的基礎知識,鋼的熱處理和

常用的金屬材料。另外教材還簡單的介紹了鋼的火花鑒別以及非金屬材料等內容。其中,

每一個部分都有其獨立性，有它自己解決的問題，但各部分之間又有內在的聯(lián)系，這是

一門系統(tǒng)性很強的學科，每一部分的內容相輔相成，同樣重要。

金屬材料與熱處理時從生產(chǎn)實踐中發(fā)展起來的一門學科，他也是一門與生產(chǎn)實踐聯(lián)舉例：普通的玻

系緊密的課程，因此在學習過程重要理論聯(lián)系實際，培養(yǎng)同學們分析問題和解決問題的璃、松香、樹脂

能力。3、金屬材料與熱處理的發(fā)展史舉例：固態(tài)金屬、

金屬材料的使用在我國具有較悠久的歷史，如：公元16世紀，到公元前合金

1066年的殷商時代，我國已經(jīng)大量的使用青銅器，比較有名的由重達875公

斤的司母戊大方鼎的造型，體積已經(jīng)說明當時實用金屬材料的高超技術。戰(zhàn)

國后期，鑄鐵也得到了迅速發(fā)展，與國外相比，我國鑄鐵生產(chǎn)比西方早100

年。

在熱處理方面，西漢時期就有了利用水淬火的記載，出土的許多文物如：

刀、劍經(jīng)過金相檢驗，也可以證明有比較成熟的熱處理方法。

教學內容、方法和過程附記

4、金屬材料在工業(yè)上的應用

目前的機械工業(yè)部門所用的材料90%以上是金屬材料，金屬材料已經(jīng)廣

泛的用于我國的工、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)當中。

隨著科學技術的不斷發(fā)展，新產(chǎn)品、新工藝、新材料也不斷的出現(xiàn)，如:

納米材料、航空航天的特殊材料。但與發(fā)達國家比較我們國家還存在差距，

因此，我們要不斷的探索，不斷的創(chuàng)新。

1.1金屬的晶體結構

本節(jié)課我們首先分析晶體與非晶體的不同點，然后在此?礎上介紹晶做i構的基

礎知識。

一、晶體育非晶體

非晶體：在物質內部，凡是原子呈無序堆積的狀況稱為非晶體

晶體：在物質內部，凡是原子有序、有規(guī)則的排列的物體稱為晶體。

晶體與非晶體的本質區(qū)別：過去我們把天然的、外形規(guī)則的物體都認為是晶體，

規(guī)則的外形只是內部結構規(guī)則的特殊反映形式之一，并不能完全代表其實質，自然界

中有許多晶體往往具有規(guī)則的外形，但是晶體的外形不一定都是規(guī)則的，所以晶岫

非晶體的本質區(qū)別:在于其內部組織的排列是否有序。

晶體：有固定的熔點，在不同的方向具有不同的性能（各向異性）非晶體：沒有

固定的熔點，各個方向具有相同的性能（各向同性）

二、晶體結構的基本知識

晶體的結構是指：物體內部原子掃例的狀態(tài)，為了對晶體的結構有充分的認識，必須

了解與晶體有關的基礎知識，如：晶格、晶胞、晶面、晶向

教學內容、方法和過程附記

1、晶格和晶胞

晶體內部原子是按一定的幾何規(guī)律排列的，為了便于理解，把原子看作

一個小球，則晶體就是由這些小球有規(guī)律地堆積而成的物體。如圖：2-1所掛圖2T

小O

為了形象的表示晶體內部原子排列規(guī)律，可以將原子簡化成一個點，用

假想的線將這些點聯(lián)接起來，構成有明顯規(guī)律性的空間格架。掛圖：晶格晶胞示

晶格：這種表示原子在晶體中排列規(guī)律的空間架格叫做晶格。意圖

晶胞：能夠完整的反映晶格特征的最小幾何單元稱為晶胞。

2、晶面和晶向

晶面：在晶體中由一系列原子組成的平面。

晶想：通過兩個或兩個以上原子中心的直線，可代表晶格空間排列的一

定方向，稱為晶向。掛圖：立方晶各種

由于同一晶格的不同晶面和晶向上原子排列的疏密程度不一樣，因此原的一些晶面

子的結合力就不一樣。從而在不同晶面和晶向上顯示出不同的性能，這就是

晶體具有各向異性的原因。

三、金屬晶格的類型

金屬得晶各類型很多，但絕大多數(shù)（85%）術語以下三種類型。

1、體心立方晶格

它的晶胞是一個立方體。原子位于立方體的八個頂角上和立方體的

中心，如圖2-5所示，如：銘、鈕、鋁、鋁，a-Fe等金屬。

教學內容、方法和過程附記

2、面心立方晶格

它的晶胞是一個立方體，原子位于立方體的八個頂角和立方體六個面的

中心，如圖：2-6所示，如：鋁、銅、鉛、銀等。

3、密排立方晶格

它的晶胞是一個六棱柱，原子排列在柱體每個頂角上和下底的中心，另

外三個原子排列在柱體內，如圖：2-7所示，如：鎂、鍍、鋅。

金屬結晶時過冷度的大小與冷卻速度有關，冷卻速度越快，金屬的過冷

度越大，金屬的實際結晶溫度越低，過冷度越大。

舉例：

小結：本節(jié)課我們著重講述了晶體育非晶體、晶體的結構的基礎知識、

特別是金屬晶格結構的三種類型、過冷現(xiàn)象、過冷度。

作業(yè)布置：見首頁

課程名稱金屬材料與熱處理教師XX

章§1-2純金屬的結晶

審批意見

節(jié)

內容

08機械維修1、2授即期2008.9.12

■數(shù)2講授法

儀陶短掛圖純金屬結晶過程示意圖，單晶體和多晶體結構示意圖

1、掌握掌握純金屬的結晶過程。

教學

2、理解晶粒大小對金屬力學性能的影響。

目的

3、掌握金屬晶體結構的缺陷

要求

重點:純金屬結晶的基本過程。

教顆點和難點

難點:金屬晶體結構的缺陷

課堂練習題

—：4,5、6、7、8、9、10二：6、7、8、9,10、11

三：1,2、3、4四：2、3五1、2、3、4、5、6

教學內容、方法和過程附記

一、組織教學（2分）

檢查學生的出勤情況，對學生的課前準備和學生的思想情況做出簡單評論。

二、新課導入

回慨止一次課的內容，以提問的形式檢查上節(jié)課學生的掌握情況,舉實例過渡性的、

有技巧得到如本次課要學習的內容。提問：晶體、非

三、新課嘏晶體、晶格、晶

二、§1-2純金屬的結晶胞、晶格類型

一、純金屬的結晶過程：

液態(tài)金屬的結晶過程是在一定過冷度的條件下才能進行的。結晶過程

是晶粒的形成與長大的過程。晶核：

晶粒：外形不規(guī)則而內部原子排列規(guī)則的小晶體成稱為晶粒。

晶界：晶粒與晶粒之間的分界面稱為晶界。掛圖：2-12

單晶體：結晶后只有一個晶粒的晶體稱為晶界。2-13

多晶體：如果結晶后的晶體是由許多位向不同的晶粒組成，則稱為多晶

體。

二、晶粒大小對金屬力學性能的影響

金屬晶粒大小對金屬的力學性能有著重要的影響，一般情況下，細晶粒

金屬有較高的強度和韌性，為了提高金屬的力學性能，必須控制結晶后晶粒形核率：單位時

大小，形核率越高，晶粒的長大速度越小，則結晶后的晶粒越小，因此細化間單位體積內所

晶粒的根本途徑是控制形核率及長大速度，常用的細化晶粒的方法有三種：形成的晶核數(shù)目

1、增加過冷度純金屬的結晶過程：

教學內容、方法和過程附記

液態(tài)金屬的結晶過程是在一定過冷度的條件下才能進行的。結晶過程是

晶粒的形成與長大的過程。

晶粒：外形不規(guī)則而內部原子排列規(guī)則的小晶體成稱為晶粒。

晶界：晶粒與晶粒之間的分界面稱為晶界。

單晶體：結晶后只有一個晶粒的晶體稱為晶界。掛圖：2-15

多晶體：如果結晶后的晶體是由許多位向不同的晶粒組成，則稱為多晶2-16

體。

三、晶粒大小對金屬力學性能的影響

金屬晶粒大小對金屬的力學性能有著重要的影響，一般情況下，細晶粒

金屬有較高的強度和韌性，為了提高金屬的力學性能，必須控制結晶后晶粒

大小，形核率越高，晶粒的長大速度越小，則結晶后的晶粒越小，因此細化

晶粒的根本途徑是控制形核率及長大速度，

常用的細化晶粒的方法有三種：

1、增加過冷度

2、變質處理（液態(tài)金屬加入變質劑）

3、振動處理

四、晶體結構的缺陷

晶體缺陷：晶體中出現(xiàn)各種不規(guī)則的原子堆積現(xiàn)象叫做晶體缺陷。

教學內容、方法和過程附記

掛圖：圖2-19

常見的晶體缺陷：

純鐵的冷卻曲線

1、空位、間隙原子和置代原子

2、位錯：晶體中某處有一列或者若干列原子發(fā)生有規(guī)律的錯排現(xiàn)象叫

做位錯。

韌形位錯，螺形位錯

特點：容易在晶體內移動，金屬材料的塑性變形是通過位錯運動來實

現(xiàn)的。

3、晶界和亞晶界

1139℃912℃

3-Feoy-Feoa-Fe

課堂小結：本節(jié)課我們著重講述了晶體育非晶體、晶體的結構的基礎知

識、特別是金屬晶格結構的三種類型、過冷現(xiàn)象、過冷度。

作業(yè)布置：見首頁

課程名稱金屬材料與熱處理教師XX

章§2-1金屬材料的損壞與塑性變形

審批意見

節(jié)

內容

08機械維修1、2授課日期2008.9.17

2講授法

1、了解金屬塑性變形的基本原理；

教學

2、冷塑性變形對金屬性能與組織的影響。

目的

要求

重點：單晶體塑性變形在實現(xiàn)方式和多晶體變形的特點

教學重生和難點

難點：理解產(chǎn)生加工變形的原因。

課堂練習題

作業(yè)布置習題冊一、1,2、3二、1-3三、1四、1、2

教學內容、方法和過程附記

一、組織教學（2分）

檢查學生的出勤情況，對學生的課前準備和學生的思想情況做出簡單評論。

二、新課導入

回顧上一次課的內容,以提問的形式檢查上節(jié)課學生的掌握情況,舉實例過渡性的、

有技巧得到如本次課要學習的內容。

三、新?講授

§2-1金屬材料的損壞與塑性變形

上一個章節(jié)我們共同學習了塑性變形，為什么要研究塑性變形呢？因為在

生產(chǎn)實際中存在許多塑性變形有關的問題。

舉例：為了使金屬材料形成我們所需要的零件，如鋤頭（形狀和尺寸）我

們采用鍛造、軋制、沖壓、冷拉等加工方法。

舉例：鋤頭

這些加工方法都是借助一定的工具和強大的外力使金屬進行塑性變形，獲

鐵鏟、角鐵

得形狀和尺寸。還可以使金屬的硬度和強度提高。因此我們要研究更好的運

用好塑性變形的生產(chǎn)服務。

金屬的塑性變形

塑性變形：不能隨載荷的去除而消失的娜

金屬在外力的作用下首先發(fā)生：彈性變形、彈性和塑性變形、變形增大、斷裂。所

回憶

以變形分為三個連續(xù)的階段：

r■性變形

4彈塑變形（三個連續(xù)的階段）

k裂

彈性變形的本質：外力克A田京子之間的作用力，是原子的距離發(fā)生改變，（組是和性

能不發(fā)生變化）

教學內容、方法和過程附記

一、單晶體的塑性變形

實際使用的金屬材料，一般情況下是多晶體，為了便于理解，首先從單

晶體開始，然后再分析復雜的多晶體。掛圖3-2

單晶體的塑性變形主要以滑移的方式進行的。即：晶體的一部分沿一定

得晶面和晶向相對于另一部分發(fā)生滑移。

力必須：相互平行、方向相反的切應力（T）而且切應力必須達到一定

的才能滑移。

垂直該晶面的正應力只能引起伸長或收縮。

當原子滑移到新的平衡位置時，晶體變產(chǎn)生了微量的塑性變形，許多晶

面的滑移總和變產(chǎn)生了宏觀的塑性變形。

研究表明：滑移優(yōu)先晶體中一定的晶面和晶向

晶體中能夠發(fā)生滑移的晶面和晶向，我們稱為滑移面和滑移向。

一般來講，滑移面和滑移向越多，塑性越好

實踐證明：滑移是借助位錯的移動來實現(xiàn)的。（展開）

二、多晶體的塑性變形見掛圖：3-4

多晶體育單晶體比較，并無本質上的區(qū)別，每個晶粒的塑性變形仍然移3-5

滑移位主要方式進行，由于晶界和晶向不同，故變形較為復雜。

多晶體的塑性變形的特點：

1、晶粒位向的影響

由于多晶體晶粒的位向不同，在外力的作用下，有的晶粒處于有利于滑

移的位置，有的處于不利于滑移的位置，而受到的阻

教學內容、方法和過程附記

力或者約束，時多晶體的塑性變形呈逐步擴展和不均勻形式，其結構是

產(chǎn)生內應力。

2、晶界的作用見圖3-6

由于晶界的存在，在變形處出現(xiàn)竹節(jié)現(xiàn)象，阻礙滑移，晶界變大，晶體

的塑性變形抗力增大。

3、晶粒大小的影響

一定體積的晶體內，晶粒數(shù)目越多，晶界越多，晶粒就越細而且不同位

向的晶粒也越多，因而抗拒變形的能力也越大，因此有較強的塑性和韌性。

同樣變形條件下，晶粒越細，變形量可分散到更多的晶粒內進行，不會

緒論：晶粒越細的

集中在少數(shù)晶粒上而嚴重變形。

金屬，不但有較高

晶粒越細，晶界越多，越曲折，從而在斷裂前出現(xiàn)較大的塑性變形，表強度而且還有較強

的塑性和韌性。

現(xiàn)出較好的塑性和韌性。

冷塑性變形對金屬性能和組織的影響

一、冷塑性變形對金屬性能和組織的影響

1、金屬材料經(jīng)冷塑性變形后，除了形狀和尺寸發(fā)生變化外，影響掛圖：3-7

3-8

性能的結果隨著變形程度的增加，變形阻力加大，強度硬度升

高，塑性、韌性下降，產(chǎn)生了加工硬化。

2、在實際中，加工硬化是工業(yè)中提高強度、硬度、耐磨性的手段,

這是有利的一方面,另外,塑性變形時由于各部分變形不均勻,

產(chǎn)生殘余應力，因該退火處理予以清除。

教學內容、方法和過程附記

二、冷塑性變形對金屬組織就夠的影響

主要表現(xiàn)在兩各方面：

1、產(chǎn)生纖維組織，力學性能由方向性

如：縱向強度和塑性大于橫向

2、由于變形增大，時金屬變形抗力增大，產(chǎn)生加工硬化。

課堂小結：總結本節(jié)課的內容

作業(yè)布置：見首頁

課程名稱金屬材料與熱處理教師XX

.-rfr*.

早

§2-2金屬的力學性能審批意見

節(jié)

內容

08機械維修1、2班授課日期2008.9.19

2授課取去講授法

圖31-1自備圖

1、是學生理解本課程的基本內容；

2、明確本課程的目的：

教學

3、掌握金屬的力學性能。

目的

要求

重點：金屬材料和熱處理的概念：

教學重生和難點

難點：載荷的分類方式和作用形式。

CT=C'練習

課堂練習題

S

習題冊一、、、、

作業(yè)布置134

四、1、五、5

教學內容、方法和過程附記

一、組織教學（2分）

檢查學生的出勤情況，對學生的課前準備和學生的思想情況做出簡單評論。

二、新課導入

回顧上一次課的內容，以提問的形式檢查上節(jié)課學生的掌握情況，舉實例過渡性

的、有技巧得到如本次課要學習的內容。

三、新課i腰

第一章金屬的性能

金屬性能的分類

［物理性能

,,使用性能\化學性能

|〔力學性能

1（鑄造性能

【鍛造性能

1焊接性能

〔切削性能

教學內容、方法和過程附記

在機械設備及工具的設計，制造中選用金屬材料時，大多以其力學性能

為主要依據(jù)，因此掌握金屬材料的力學性能時非常重要的。

力學性能：制在外利作用下所表現(xiàn)出來的性能

「強度

力學性能塑性

《硬度

沖擊韌性

1疲勞強度

載荷：金屬材料在加工及DCmAX住T/力*1乂的外力。

r靜載荷

載荷J沖擊載荷按作用性質不同

1交變載荷

靜載荷：大小不變或者變化翅程緩慢的載荷。

沖擊載荷：在短時間內以較高的速度作用于零件上的載荷。

交變載荷：大小、方向或大小和方向隨時間發(fā)生周期性變化的載荷。

載荷J拉伸載荷按作用形式不同

壓縮載荷

［彎曲載荷

剪切載荷

圖示說明：見教材扛融胡姓

扭轉載荷

教學內容、方法和過程附記

變形：金屬材料受載荷的作用而產(chǎn)生的幾何形狀和尺寸的變化叫做變形。

r彈性變形：隨載荷的去除而消失的變形。

1塑性變形：不隨載荷的去除而消失的變形。

內力：金屬受外力作用時，為保持不變在材料內部作用著與外力相對抗

的力。

應力：單位面積上受到的內力。

F

a-一

S

強度：

1、定義：金屬在靜載荷的作用下，抵抗塑性變形或斷裂的能力稱為強度,

符號。

2、分類：根據(jù)載荷作用方式不同：

C抗拉強度：一般情況下多以抗拉強度作為判斷金屬強度高低的

指標

抗壓強度

\抗彎強度

抗剪強度

抗扭強度

抗應強度一般由拉伸試驗測得，需要拉伸實樣

一、力一伸長曲線：

拉伸試驗時，通過拉伸試驗機將載荷和試樣伸長量的變化自動記錄下來繪制

成拉伸曲線。

如圖：見教材

教學內容、方法和過程附記

如圖所示是低碳鋼的力一拉伸曲線，也叫拉伸曲線圖?？v坐標表示力F

單位為N,橫坐標表示伸長量單位mm,從圖中可以看出：自備掛圖

(1)oe一彈性變形階段：

此階段的變形是彈性變形，如果此時卸載，試驗將恢復原來的形狀，

這種隨載荷的存在而存在，隨載荷的去除而消失的變形稱為彈性變形。掛圖

(2)es-屈服階段：掛圖

當載荷超過。再卸載時，試樣的伸長只能部分恢復，而保留一部分殘

余變形，這種不能隨載荷的去除而消失的變形稱為塑性變形。當載荷繼續(xù)增

加fs時，圖上出現(xiàn)平臺或鋸齒狀。這種在載荷不增加或略減小的情況下，試

樣還繼續(xù)伸長的現(xiàn)象叫作屈服。屈服后試樣開始有明顯的變形。

(3)sb一強化階段

在屈服階段以后，如果繼續(xù)加載，試樣將繼續(xù)伸長。隨著變形的不斷加

大，試樣變形的抗力不斷加大，這種變形稱為形變強化(也叫硬化)此階段

的變形量均勻。A是試樣的最大載荷。

(4)bz—頸縮階段(局部變形階段)

當載荷達到F-后試樣的直徑局部發(fā)生收縮，稱為頸縮。由于縮頸處橫截面

積不斷減小，拉伸試樣所需的載荷也減小此時的變形伸長主要集中在縮頸部

位，直到斷裂。

工程上使用的脆性材料，不僅沒有屈服現(xiàn)象而且也不會產(chǎn)生縮頸。如

鑄鐵。

教學內容、方法和過程附記

二、強度的衡量指標；

常用的衡量指標有屈服點和抗拉強度。

1、屈服點：在拉伸試驗過程中，載荷保持恒定。試樣仍能繼續(xù)伸長的

應力稱為屈服點。用。s表示。

S。

2、屈服強度：屈服強度是針對沒有屈服現(xiàn)象的金屬材料而言的。國標

規(guī)定，以試樣標準的塑性伸長量為2%倍的L時的應力作為規(guī)定殘余應力（或

稱為屈服強度）用。0.2表示。

0

02S。

3、抗拉強度：材料在拉斷前所能承受的最大應力稱為抗來強度，用％

表示，它是機械零件設計和選材的重要依據(jù)。

。尸竺

S。

三、塑性：金屬材料在載荷的作用下都會產(chǎn)生變形，在載荷的作用下金

屬材料就會折斷，檢查斷面的結果，我們會發(fā)現(xiàn)被測材料發(fā)生了變形，有的

材料變形較大，有的材料變形較小，變形大的我門說塑性好，變形下的塑性

差

塑性：斷裂前金屬材料產(chǎn)生永久變形的能力。塑性的衡量指標也是由拉

伸試驗測得，常用伸長率和斷面收縮率來表示。

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,

用符號6表示.

教學內容、方法和過程附記

5=-^_5LX100%

4

由公式可知：

2、斷面收縮率（中）：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。

力=由一包*loo%

斷面收縮率的數(shù)值越大，表示斷裂前產(chǎn)生的塑性變形量越大，塑性越好。

例：有一直徑4,TO廊，4=io0mm的低碳鋼試樣，拉伸試驗測得

Fs=21KN居=29KNdl=5.65nvn6=138〃vn

求o,,ob,6,0。

解：略

小結：略

作業(yè)：見首頁

課程名稱金屬材料與熱處理教師XX

審批意見

章

節(jié)§2-2金屬的力學性能（二）

內容

08機械維修1、2授課日期2008.9.24

2^^去講授法

圖2-7用金剛石圓錐體試驗圖2-7HRC-50硬度計

1、使學生理解硬度是衡量金屬材料軟硬程度的標志；

教學

2、要求學生掌握測定硬度的方法；

目的

3、掌握常用硬度的分類。

要求

重點：布氏硬度、洛氏硬度、維氏硬度的區(qū)別；

猾重點和難點

難點：測定硬度的方法。

課堂練習題

習題冊一、9、10二、4、5、6、7、8、9

作業(yè)布置

三、3、4、5五、4

教學內容、方法和過程附記

一、組織教學（2分）

檢查學生的出勤情況，對學生的課前準備和學生的思想情況做出簡單評論。

二、新課導入

回顧上一次課的內容,以提問的形式檢查上節(jié)課學生的掌握情況,舉實例過渡性的、

有技巧得到如本次課要學習的內容。提問：強度的衡

三、新?講授量指標及表示方

§2-2金屬的力學性能法

一、硬度提問：塑性的衡

硬度是金屬材相頗局部塑性變形的能九它是衡量金屬材料軟硬程度的一種性能量指標及表示方

指標。法

硬度材料低抗部娜特^是塑性娜、壓痕、或^痕的能力。

硬度的測試方法很多，最常用的有布氏硬度試驗法，洛氏硬度獻法、和維氏硬度舉例：鋁、鋼被同

躁發(fā)三種。樣的物件壓入表面

1、布氏硬度后，變形不同，引

⑴、測試原理：入硬底

t

壓頭

(\

小T

4-C-4--卜，一/

1__I―_仁癥口一試樣'1

教學內容、方法和過程附記

布氏硬度的測試原理是：是一定直徑的球體，以規(guī)定的試驗壓力壓入試

樣表面，經(jīng)規(guī)定保持時間后卸除試驗力，然后用測量表面壓痕直徑來計算硬強調：HBS鋼球

度，布氏硬度值使用球面壓痕單位面積上所承受的平均壓力來表示，用符號IIBW硬質合金

HBS(HBW)來表示。

p2p

HBS(HBW)=—=0.102------------；-----------.

S7rDkD-^D--d2)

HBS(HBW)用鋼球試驗時的布氏硬度值

F表示試驗力NS球面壓痕表面積D球面直徑

d表示壓痕平均直徑

有公式可以看出，當F、D一定時，HBS僅與d的大小有關。d減小，HBS課堂練習：

越大，也及時說硬度越大。通常布氏硬度不用計算，而是用放大鏡觀測直徑,查布氏硬度值

經(jīng)過查表二獲得。P141

查表：見附錄2

(2)布氏硬度的表示方法：

如：170HBS10/1000/30

布氏硬度值鋼球球體直徑試驗力試驗力保持時間

530I1BW5/750/_

布氏硬度值硬質合金球球體直徑試驗力未注時間10T5s

(3)應用范圍：適用于測定會鑄鐵、有色金屬、各種軟鋼等硬度不高布氏硬度適用于較

的金屬材料。軟的材料

(4)優(yōu)點：能較準確的反映金屬材料的平均性能

缺點：操作時間較長，費時，測量高硬度材料不準確

不易測量成品荷薄壁件。

教學內容、方法和過程附記

二、洛氏硬度

(1)洛氏硬度試驗原理：采用金剛石錐體或淬火鋼球壓頭，壓入金屬

表面后，經(jīng)規(guī)定保持時間后卸除試驗力，然后用測量表面壓痕深度來計算硬

度。

P__________Fi掛圖：2-7

Ld十

e越大，則被測金屬的硬度越低，為了符合數(shù)值越大，硬度越高的習慣,

改用常數(shù)k-e來表示硬度的大小，并用0.002mm壓痕深度作為一個硬度單位,

計算公式如下：

HR=-^-

0.002

HR------洛氏硬度值

K--------常數(shù)(金剛石為0.002,鋼球為0.26)

e--------壓痕深度

注：洛氏硬度由洛氏硬度計測得，沒有單位,試驗時硬度值直接從硬度

計中讀取。

(2)常用洛氏硬度標尺及適用范圍

常用洛氏硬度標尺是ABC三種，C最為廣泛

見P10表1-2

表示方法：45HRC表示有C標尺測定的洛氏硬度值為45適用于較硬的材料

適用范圍：范圍大，可測很軟很硬的材料

教學內容、方法和過程附記

(3)優(yōu)點：操作簡單迅速，可直接讀數(shù)，壓痕小，測量范圍大。

缺點：內部組織不均勻要確平均值

3、維氏硬度

(1)試驗原理：與布氏硬度基本相同，將相對面夾角為136度的正四

棱錐金剛石壓頭壓入工件表面，經(jīng)規(guī)定保持時間后卸除試驗力，然后用測量

表面壓痕對角線長度來計算硬度。

見圖：P11圖1-8

維氏硬度用HV來表示

=0.18914-

d2

d-----表示壓痕對角線的平均值mm

在實際工作中，和布氏硬度一樣，其值也是查表獲得的。

(2)表示方法：

640HV30_

維是硬度值試驗力10-15S可以深略

(3)優(yōu)點：可測較薄的材料，如表面滲碳、滲氮的材料，準確度高。

缺點：測量對角線較繁，對工件表面要求較高。

教學內容、方法和過程附記

一、沖擊韌性

沖擊韌性：金屬材料抵抗沖擊載荷作用而不被破壞的能力

在實際工作中，零件往往要受至腫擊載荷的作用，制造這類零件所用的金屬材料,

其性能不能單純ffl靜載荷作用下的指標來衡量，必須考慮齊康沖擊韌性的能力。

目前，常用一觸錘沖擊彎曲t懶來測定金屬材料的沖擊韌性。提問：

1、

必須采用標準試樣，常用的標準試樣有10X10X35的U型缺口，和V型缺口試樣。

2、沖擊試驗的原理和方法：

原理：利用能量守恒定律頤，試樣被沖斷過程中吸收的能量等于擺錘沖擊前后的

勢能差。舉例：活塞、沖床

方法：將待測金屬材料的試樣，置于試驗機架上，試樣缺口應背向擺錘同，引入沖擊載荷

沖擊方向，將擺錘升高一定高度獲得一定的勢能后，使其自由落下，沖斷后,

原有的事能與剩余勢能差極為試樣吸收的功。用A,表示。

4=GHt-GH2

見掛圖

式中：---------沖擊韌性J

G-------擺錘重量N

H1------初始高度M

H2------沖斷后試樣回升高度M

沖擊韌度：4=△幺（沖擊吸收功除以試樣缺口出的界面計

5。

教學內容、方法和過程附記

強調：鋼球

ak-------沖擊韌度HBS

HBW硬質合金

Ak沖擊吸收功

S。-------試樣缺口處的截面積

由上式可以看出，氏沖擊韌度增大，表示材料沖擊韌性好。

注意：V型缺口表示方法4仙，aKV課堂練習：

查布氏硬度值

U型缺口表示方法從初，aKU

P141

3、小能量多次沖擊試驗

在實際工作中，絕大多數(shù)零件試在小能量多次沖擊中受到破壞，很少試

因為一次大能量沖擊受到破壞。因此，對于這一類零件需要采用小能量多次

沖擊試驗來檢驗這類金屬的抗沖擊性能。

實踐證明：金屬材料受大能量的沖擊載荷作用時，其沖擊抗力主要取決

于沖擊韌度處的大小，而在小能量多次沖擊條件下，

見P14圖1-12

教學內容、方法和過程附記

其沖擊抗力主要取決于材料的強度和塑性。

二、疲勞強度

1、疲勞強度的概念

交變應力：許多零平中在工作中各點的應力隨時間作周期性的變化，這

種隨時再1作周期性變化的應力稱為交變應力。

疲勞：在交變應力孑j作用下，雖然零件所受的應力低于材料的屈服點,

但經(jīng)長4j■間的工作后產(chǎn)生裂紋或完全斷裂的現(xiàn)象稱為金屬

疲勞。

2、疲勞破壞的特征

(1)疲勞斷裂之七有明顯的塑性變形，沒有預兆，而是突然破壞。

(2)引起疲勞困T裂的應力很低，低于材料的屈服點。

(3)疲勞破壞白勺宏觀斷口有兩部分組成：疲勞裂紋的策源地以及

擴展區(qū)和羞之后斷裂區(qū)。

3、疲勞曲線和疲勞本及限

疲勞曲線：是指交變應力與循環(huán)次數(shù)的關系的曲線。

k

￡

II■1N

教學內容、方法和過程附記

曲線表明：金屬承受交變應力越小，則斷裂前的應力循環(huán)次數(shù)越多，反

之，則越少0

疲勞極限：是金屬材料在無限賜教變應力作用下而不被破壞的最大應

力。

疲勞極限的數(shù)值越大，材料抵抗疲勞破壞的能力越大。

小結：到目前為止，力學性能的五個方面已經(jīng)全部結束了，在課本P15表

1-3有總結同學們可以復習！

作業(yè)：見首頁

課程名稱金屬材料與熱處理教師XX

章§3-1合金及其組織

審批意見

節(jié)§3-2鐵碳合金的基本組織與性能

內容

08機械維修1、2授課日期2008.9.26

2授課方法講授法

圖3T固熔體結構示意圖

圖3-2形成固熔體的晶格畸變

1、了解合金的概念及合金組織的基本類型

教學

2、掌握固熔體中，溶解度與原子半徑、元素周期位置及晶格類型的

目的

關系以及溫度的關系。

要求

耨重點和難點重點：組元及合金的晶格類型。

課堂練習題

作業(yè)布置習題冊一、三、五

教學內容、方法和過程附記

一、組織教學（2分）

檢查學生的出勤情況，對學生的課前準備和學生的思想情況做出簡單評論。

二、新課導入

回顧上一次課的內容,以提問的形式檢查上節(jié)課學生的掌握情況,舉實例過渡性的、

有技巧得到如本次課要學習的內容。

三、新?講授

§3-1合金及其組織

合金：一種元