第1节课
（绪论）
一、教学目的和要求
1.掌握金属工艺学的概念；
2.了解主要的工艺方法；
3.知道本课程的重要性和学习方法。
二、教学内容纲要
1.课程的性质与任务；
2.主要内容及研究方法；
3.发展现状和趋势；
4.本课程的特点;
5.学习方法；
6.重要性。
三、重点、难点
1.主要的工艺方法；
2.研究方法。
四、教学方法，实施步骤
根据本章课的内容特点，运用启发式原则、案例分析式教学方法讲授本绪论课程内容。
五、时间分配
1.课程的性质与任务；10
2.主要内容及研究方法；10
3.发展现状和趋势；10
4.本课程的特点; 5
5.学习方法； 5
6.重要性。 5
六、布置思考题
1.试述金属成形的主要方法。
第2节课
（第一章工程材料基础知识§1 材料的力学性能）
一、教学目的和要求
1.掌握强度和塑性指标的符号、单位及意义；
2.掌握布氏硬度和洛氏硬度的测定原理、方法、符号及应用。
3.了解拉伸试验方法和拉伸曲线图；
4..了解多冲击韧性和疲劳强度的概念。
二、教学内容纲要
1.强度指标；
2.塑性指标；
3.硬度；
4.冲击韧性；
5.疲劳强度。
三、重点、难点
重点：金属主要力学性能指标强度、塑性、硬度、韧性和疲劳强度的概念
难点：疲劳强度
四、教学方法，实施步骤
根据本章课的内容特点，运用讲解式、问题探究式教学方法讲授本课程内容。
五、时间分配
1.强度指标；15
2.塑性指标；10
3.硬度；10
4.冲击韧性；5
5.疲劳强度。5
六、布置思考题
1. 一铜棒的最大拉应力为70MPa，若要承受2000kg的载荷，它的直径是多少？
（第一章工程材料的基础知识§2 金属的晶体结构）
一、教学目的和要求
1.掌握纯金属结晶过程，过冷度与晶粒大小对机械性能的影响，细化晶粒的措施，纯铁的同素异构转变。
2掌握铁碳合金的基本组织(铁素体、奥氏体、渗碳体、珠光体、莱氏体)。
3.掌握简化的铁碳合金状态图；分析不同成分的铁碳合金的结晶过程；
4.了解铁碳合金状态图各相区的组织及性能，以及铁碳合金状态图的实际应用。
二、教学内容纲要
1.纯金属的结晶过程；
2.同素异晶转变；
3.铁碳合金状态图；
三、重点、难点
重点：铁碳合金状态图。
难点：铁碳合金的凝固过程分析。
四、教学方法，实施步骤
根据本章课的内容特点，运用讲授式、讨论式教学方法讲授本课程内容。
五、时间分配
1.纯金属的结晶过程；10
2.纯铁的晶体结构5
3.同素异晶转变；5
4.铁碳合金状态图；25
六、布置思考题
1. 分析在缓慢冷却条件下，45钢和T10钢的结晶过程和室温组织。
2．过冷度与冷却速度有何关系，它对金属结晶过程有何影响？对铸件晶粒大小有何影响？
（第一章金属材料的基础知识§3 工业用钢）
一、教学目的和要求
1..掌握碳钢中常存元素对碳钢性能的影响；
2..基本掌握碳钢的分类、牌号、性能和用途。
3.了解选材的一般原则。
二、教学内容纲要
1.钢的分类；
2.碳素钢；
3.合金钢；
三、重点、难点
重点：钢的分类及牌号
难点：合金钢的牌号
四、教学方法，实施步骤
根据本章课的内容特点，运用讲解式、讨论式、提问式教学方法讲授本节课程内容。
五、时间分配
1. 钢的分类； 5
2. 碳素钢；15
3. 合金钢15
4.零件选材原则。10
六、布置思考题
仓库中混存了相同规格的20钢、45钢和T10钢，请提出一种最为简便的区分方法。
（第一章金属材料的基础知识§4 钢的热处理
一、整体热处理）
一、教学目的和要求
1.要求掌握退火、正火、淬火、回火等普通热处理的工艺特点；
2.掌握防止淬火开裂和减少变形的措施；
二、教学内容纲要
1.热处理概念；
2.退火和正火；
3.淬火和回火。
三、重点、难点
1.退火、正火、淬火和回火方法；
2.几种热处理方法的应用。
四、教学方法，实施步骤
根据本章课的内容特点，运用讲解式、讨论式、提问式教学方法讲授本课程内容。
五、时间分配
1.热处理概念；5
2.退火和正火；20
3.淬火和回火。20
六、布置思考题
1在普通热处理中，加热后进行保温的作用是什么？
（第一章金属材料的基础知识§5 钢的热处理
二、表面热处理）
一、教学目的和要求
1.了解钢的表面淬火的工艺特点及应用范围；
2.了解表面化学热处理的工艺特点及应用范围。
二、教学内容纲要
1. 表面淬火；
2. 化学热处理。
三、重点、难点
1.感应加热表面淬火；
2.钢的渗碳。
四、教学方法，实施步骤
根据本章课的内容特点，运用讲解式、讨论式、提问式教学方法讲授本课程内容。
五、时间分配
1. 表面淬火；20
2. 化学热处理。25
六、布置思考题
感应加热表面淬火是否需要保温？化学热处理的保温有何特点？为什么？
（第二章铸造生产§1铸造工艺基础）
一、教学目的和要求
1.掌握影响充型能力的各种因素；
2.了解凝固与收缩、内应力、变形和裂纹产生的原因及防止措施；
3.了解铸件质量控制的方法。
二、教学内容纲要
1.液态合金的充型；
2.铸件的凝固与收缩；
3.铸造内应力、变形与裂纹；
4.铸件质量控制。
三、重点、难点
1.充型能力。
2.内应力的形成。
四、教学方法，实施步骤
根据本章课的内容特点，运用启发式原则、讲解式、案例分析式等教学方法讲授本课程内容。
五、时间分配
1.液态合金的充型；15
2.铸件的凝固与收缩；10
3.铸造内应力、变形与裂纹。15
4.铸件质量控制。5
六、布置思考题
1.提高浇注温度可以提高液态合金的充型能力，但实际中为什么又要防止浇注温度过高？。
2.试述防止铸件变形应采取哪些措施？
（第二章铸造生产§2常用合金的铸件生产
一、铸铁件生产）
一、教学目的和要求
1.要求掌握铸铁的分类；
2.了解铸铁的石墨化过程及其影响因素；
3.基本掌握灰铸铁、可锻铸铁、球墨铸铁的成分、组织、性能、牌号及用途。
二、教学内容纲要
1.铸铁的分类；
2.铸铁的石墨化；
3.灰铸铁；
4.可锻铸铁；
5.球墨铸铁；
三、重点、难点
1.灰口铸铁；
2.石墨化及影响因素；
四、教学方法，实施步骤
根据本章课的内容特点，运用讲解式、讨论式、案例分析式教学方法讲授本课程内容。
五、时间分配
1.铸铁的分类；5
2.铸铁的石墨化；10
3.灰铸铁；10
4.可锻铸铁；10
5.球墨铸铁。10
六、布置思考题
影响石墨化的因素？并说明石墨形态对铸铁的性能影响？
（第二章铸造生产§2 常用合金的铸件生产
二、铸钢及铜铝合金的生产）
一、教学目的和要求
1.了解铸钢的分类及牌号；
2.了解铸钢的生产特点；
3.了解铸造铜、铝合金的分类及牌号；
4.了解铜、铝合金的生产特点。
二、教学内容纲要
1. 铸钢的分类及牌号；
2. 铸钢的生产特点；
3. 铸造铜、铝合金的分类及牌号；
4. 铜、铝合金的生产特点。
三、重点、难点
1. 分类及牌号；
2. 铸造工艺。
四、教学方法，实施步骤
根据本章课的内容特点，运用讲解式、讨论式、案例分析式教学方法讲授本课程内容。
五、时间分配
1. 铸钢的分类及牌号；5
2. 铸钢的生产特点；15
3. 铸造铜、铝合金的分类及牌号；10
4. 铜、铝合金的生产特点。15
六、布置思考题
制造铸铁件、铸钢件和铸铝件所用的熔炉有何不同？所用的砂型又有何不同？为什么？
（第二章铸造生产§3砂型铸造常用方法）
一、教学目的和要求
1.了解手工造型和机械造型的常用方法；
2..了解浇、冒口按放方法。
二、教学内容纲要
1.手工造型方法；
2.简介机械造型方法；
3.浇、冒口的设制。
三、重点、难点
1.常用手工造型方法；
2.浇注系统设计。
四、教学方法，实施步骤
根据本章课的内容特点，运用讲解式、讨论式、案例分析式教学方法讲授本课程内容。
五、时间分配
1.简介手工造型方法；25
2.简介机械造型方法；10
3.浇、冒口的设制；10
六、布置思考题
1. 请说明模型、铸件、零件三者之间的关系。
（第二章铸造生产§4 砂型铸造工艺
一、浇注位置和分型面的选择）
一、教学目的和要求
1. 掌握浇注位置、分型面的选择原则并灵活运用。
二、教学内容纲要
1.浇注位置的选择；
2.分型面的选择；
三、重点、难点
工艺条件的确定；
四、教学方法，实施步骤
根据本章课的内容特点，运用讲解式、讨论式、案例分析式教学方法讲授本课程内容。
五、时间分配
1.浇注位置的选择；20
2.分型面的选择；25
六、布置思考题
1.试述浇注位置和分型面的选择原则。
（第二章铸造生产§4 砂型铸造工艺
二、铸造工艺图的绘制）
一、教学目的和要求
1.了解铸造工艺图的绘制及标注方法；
2. 较熟练地运用浇注位置、分型面的选择原则和工艺参数的确定原则来分析实际问题。
二、教学内容纲要
1. 铸造工艺图的绘制方法；
2. 铸造工艺图的标注方法。
三、重点、难点
工艺条件的确定；
四、教学方法，实施步骤
根据本章课的内容特点，运用讲解式、讨论式、案例分析式教学方法讲授本课程内容。
五、时间分配
1. 铸造工艺图的绘制方法；25
2. 铸造工艺图的标方法。20
六、布置思考题
图示铸件有哪几种分型方案？在大批量生产中该选择哪种？（P69 C图）
（第二章铸造生产§5 特种铸造
一、熔模、金属型、压力和低压铸造方法及应用）
一、教学目的和要求
1. 了解熔模铸造、金属型铸造工艺方法及应用；
2. 了解压力铸造、低压铸造工艺方法及应用。
二、教学内容纲要
1.熔模铸造；
2.金属型铸造；
3.压力铸造；
4.低压铸造。
三、重点、难点
1.熔模铸造原理。
四、教学方法，实施步骤
根据本章课的内容特点，运用讲解式、讨论式、案例分析式教学方法讲授本课程内容。
五、时间分配
1. 熔模铸造；15
2. 金属型铸造；10
3. 压力铸造；10
4. 低压铸造。10
六、布置思考题
什么是熔模铸造？试用方框图表示其大致工艺过程。
（第二章铸造生产§5 特种铸造
二、离心铸造和其它特种铸造方法及常用铸造方法的比较）
一、教学目的和要求
1. 了解离心铸造工艺方法及应用；
2. 了解其它特种铸造工艺方法及应用；
3. 掌握常用铸造方法的优缺点及适用范围。
二、教学内容纲要
1. 离心铸造
2. 其它特种铸造方法；
3. 常用铸造方法的比较。
三、重点、难点
1. 常用铸造方法的比较
四、教学方法，实施步骤
根据本章课的内容特点，运用讲解式、讨论式、案例分析式教学方法讲授本课程内容。
五、时间分配
1. 离心铸造；15
2. 其它特种铸造方法；15
3. 常用铸造方法的比较。15
六、布置思考题
下列铸件在大批量生产时，以什么铸造方法为宜？
铝活塞缝纫机头汽轮机叶片气缸套车床床身
摩托车气缸体汽车喇叭大口径铸铁污水管大模数齿轮滚刀
（第二章铸造生产§6 铸件结构设计）
一、教学目的和要求
1.掌握铸造工艺对铸件结构的要求；
2.了解铸件结构的合理与否对其质量与成本的影响。
3.掌握铸件壁厚对铸件质量的影响；
4.了解铸件结构的合理与否对其性能的影响。
二、教学内容纲要
1.如何使铸件结构便于起模；
2.分型面尽量为平面；
3.少用型芯。
4.合理设计铸件壁厚；
5.铸件壁的联接；
6.防裂筋的正确应用。
三、重点、难点
1.结构与铸造工艺的关系；
2.结构与铸件性能的关系。
四、教学方法，实施步骤
根据本节课的内容特点，运用讲解式、讨论式、案例分析式教学方法讲授本课程内容。
五、时间分配
1.如何使铸件结构便于起模；7
2.分型面尽量为平面；8
3.少用型芯。5
4.合理设计铸件壁厚；10
5.铸件壁的联接；7
6.防裂筋的正确应用。8
六、布置思考题
1.为什么进行铸件设计时，就要初步考虑出大致分型面？
（第三章金属压力加工§1 金属的塑性变形）
一、教学目的和要求
1.了解变形机理；
2.掌握金属常温下塑性变形时组织性能变化，
3.掌握加工硬化现象的利与弊及如何消除；
4.了解影响可锻性的因素。
二、教学内容纲要
1.金属塑性变形的实质；
2.塑性变形对金属组织和性能的影响；
3.金属的可锻性。
三、重点、难点
1.加工硬化、再结晶；
2.纤维组织。
四、教学方法，实施步骤
根据本章课的内容特点，运用讲解式、讨论式、案例分析式教学方法讲授本课程内容。
五、时间分配
1.金属塑性变形的实质；15
2.塑性变形对金属组织和性能的影响；15
3.金属的可锻性。15
六、布置思考题
1. 为什么铁丝能在反复弯曲后而折断？
第17节课
（第三章金属压力加工§2 锻造）
一、教学目的和要求
1.基本掌握自由锻造主要几种工序的定义和应用；
2.能合理地确立锻造零件的结构工艺性；
3.了解自由锻造工艺规程的编制，锤上模锻、胎模锻造工艺方法。
二、教学内容纲要
1.自由锻；
2.模锻；
3.胎模锻；
4.锻造工艺规程的制订；
5.锻件结构工艺性。
三、重点、难点
1.锻造方法；
2.锻件结构工艺性。
四、教学方法，实施步骤
根据本章课的内容特点，运用讲解式、讨论式、案例分析式教学方法讲授本课程内容。
五、时间分配
1.自由锻；10
2.模锻；10
3.胎模锻；5
4.锻造工艺规程的制订；10
5.锻件结构工艺性。10
六、布置思考题
1.“趁热打铁”的含义何在？碳钢的始锻温度和终锻温度是如何确定的？
（第三章金属压力加工§3 板料冲压）
一、教学目的和要求
1.基本掌握板料冲压的基本工序；
2.掌握凸凹模间隙及凸凹模刃口尺寸的确定；
3.了解拉伸系数的应用；
4.掌握冲压件的结构工艺性。
二、教学内容纲要
1.分离工序；
2.变形工序；
3.冲模简介；
4.冲压件的结构工艺性。
三、重点、难点
1.分离与变形机理；
2冲压件结构工艺性。
四、教学方法，实施步骤
根据本章课的内容特点，运用讲解式、讨论式、案例分析式教学方法讲授本课程内容。
五、时间分配
1.分离工序；15
2.变形工序；15
3.冲模简介；5
4.冲压件的结构工艺性。10
六、布置思考题
1.什么是冲压？
2.冲压用的原材料是什么？
3.冲压属于热变形吗？。
（第四章焊接§1 电弧焊）
一、教学目的和要求
1.了解手工电孤焊电孤的产生、构造、极性及应用；
2.基本掌握焊条的要求、组织、分类、牌号及选用；
3.掌握手工电孤焊工艺参数的选择原则。
二、教学内容纲要
1.焊接电弧；
2.焊接接头的组织与性能；
3.焊接应力与变形；
4.焊条电弧焊；
5.埋弧焊；
6.气体保护焊。
三、重点、难点
1.电弧焊；
2.焊接应力及变形的分析。
四、教学方法，实施步骤
根据本章课的内容特点，运用讲解式、讨论式、案例分析式教学方法讲授本课程内容。
五、时间分配
1.焊接电弧；5
2.焊接接头的组织与性能；10
3.焊接应力与变形；10
4.焊条电弧焊；10
5.埋弧焊；5
6.气体保护焊。5
六、布置思考题
1.焊接电弧是怎样的一种现象？电弧中各区的温度多高？用直流和交流电焊接效果一样吗？
（第四章焊接§2 常用金属材料的焊接）
一、教学目的和要求
1.了解金属的可焊性概念及金属材料的可焊性；
2.了解焊接缺陷种类、特征、产生原因及焊接质量检验方法；
3．了解铸铁、铜、铝及其合金的焊接。
二、教学内容纲要
1.金属材料的可焊性；
2.碳钢的焊接；
3.合金结构钢的焊接；
4.铸铁的补焊；
5.非铁金属及其合金的焊接。
三、重点、难点
1. 金属材料的可焊性；
2．铸铁的焊接。
四、教学方法，实施步骤
根据本章课的内容特点，运用讲解式、讨论式、案例分析式教学方法讲授本课程内容。
五、时间分配
1.金属材料的可焊性；10
2.碳钢的焊接；10
3.合金结构钢的焊接；10
4.铸铁的补焊；8
5.非铁金属及其合金的焊接。7
六、布置思考题
1. 某种钢材的主要化学成分为C=0.12%，Mn=1.5%，V=0.15%，Mo=0.5%，试分析其焊接性及焊接时应采取的工艺措施。
绪论 引入: 材料金属材料 机械行业本课程得重要性 主要内容：金属材料得基本知识(晶格结构及变性） 金属得性能(力学及工艺性能） 金属学基础知识（铁碳相图、组织） 热处理(退火、正火、淬火、回火) 学习方法：三个主线 重要概念 ①掌握 基本理论 ②成分 组织性能用途热处理 ③理论联系实际 引入：内部结构决定金属性能 内部结构？ 第一章:金属得结构与结晶 §1-１金属得晶体结构 ★学习目得:了解金属得晶体结构 ★重点：有关金属结构得基本概念:晶面、晶向、晶体、晶格、单晶
体、晶体,金属晶格得三种常见类型. ★难点：金属得晶体缺陷及其对金属性能得影响. 一、晶体与非晶体 1、晶体:原子在空间呈规则排列得固体物质称为“晶体"。（晶体内得原子之所以在空间就是规则排列，主要就是由于各原子之间得相互吸引力与排斥力相平衡得结晶。） 规则几何形状 性能特点: 熔点一定 各向异性 2、非晶体：非晶体得原子则就是无规则、无次序得堆积在一起得(如普通玻璃、松香、树脂等）。 二、金属晶格得类型 1、晶格与晶胞 晶格：把点阵中得结点假象用一序列平行直线连接起来构成空间格子称为晶格. 晶胞:构成晶格得最基本单元 2、晶面与晶向 晶面：点阵中得结点所构成得平面。 晶向：点阵中得结点所组成得直线 由于晶体中原子排列得规律性，可以用晶胞来描述其排列特征。(阵点(结点）:把原子（离子或分子）抽象为规则排列于空间得几何点,称为阵点或结点。点阵：阵点(或结点）在空间得排列方式称
晶体。) 晶胞晶面晶向 3、金属晶格得类型就是指金属中原子排列得规律。 7个晶系 1４种类型 最常见:体心立方晶格、面心立方晶格、密排六方晶格 (1)、体心立方晶格:(体心立方晶格得晶胞就是由八个原子构成得立方体,并且在立方体得体中心还有一个原子）。 属于这种晶格得金属有：铬Cr、钒Ｖ、钨Ｗ、钼Ｍｏ、及α—铁α-Fe 所含原子数 1/8×8+1=2（个) (2）、面心立方晶格：面心立方晶格得晶胞也就是由八个原子构成得立方体,但在立方体得每个面上还各有一个原子。 属于这种晶格得金属有：Al、Cu、Ｎi、Pb(γ-Fｅ）等 所含原子数1／８×8+6×1/２=4（个） （3）、密排六方晶格：由1２个原子构成得简单六方晶体，且在上下两个六方面心还各有一个原子，而且简单六方体中心还有3个原子。 属于这种晶格得金属有铍（Be）、Ｍg、Zｎ、镉(Ｃd)等。 所含原子数 1/6×6×2+1／2×2+3=6(个） 三、单晶体与多晶体 金属就是由很多大小、外形与晶格排列方向均不相同得小晶体组成得,
第三章金属及其化合物 第一节金属的化学性质（第1课时） 一、教材分析 钠是碱金属中的典型代表，是学生在高中学习的第一个金属元素，把它编排在高一教材中第三章讨论，是因为义务教育初中化学教材中已经介绍了碳酸钠、氯化钠、氢氧化钠等钠的化合物的知识，为高中钠元素的系统学习奠定了基础，可以使学生感觉相对更简单，有利于减轻学生在高中学习初期的不适应感；还有利于复习巩固第一章所学的氧化还原反应和离子反应的知识，通过对钠元素的学习，总结出学习金属元素的学习方法和模式，这将有利于今后其它金属元素的学习。 二、学情分析 刚进高一的学生，在初中已经学习过金属元素（如铁），同时还学习过钠的某些化合物（如氯化钠、碳酸钠、碳酸氢钠和氢氧化钠）的一些知识，他们也有进一步探究更多金属元素的求知欲和兴趣，这使得他们对于钠的学习将更轻松；另外，在初中他们已看过教师的演示实验，也做过一些简单的学生实验，具有了一定的实验操作技能；这些都会成为本节课教学的有利支撑点。 三、教学目标 【知识与技能】 1、掌握金属钠的主要物理及化学性质； 2、了解金属钠的保存方法及用途； 3、掌握钠的氧化物的重要性质，了解它们的用途。 【过程与方法】 1、通过引导学生观察、分析实验现象，让同学们体会怎样运用观察法进行实验探究； 2、通过对钠跟氧气的反应及过氧化钠性质的实验探究，让学生体会实验方法在化学研究中的作用，并认识到实验过程中控制实验条件的重要性。 【情感态度与价值观】 1、通过学生小组探究实验活动，培养学生自主探索创新精神和同学间的交流合作学习的协作精神； 2、培养学生严肃认真的实验习惯和科学态度。
四、教学重难点 【重点】 1、金属钠和过氧化钠的化学性质； 2、金属钠的氧化以及与水反应的原理。 【难点】 1、初步学会以观察、实验、比较、分类等方法在研究物质性质中的运用，初步掌握研究物质的基本方法； 2、钠在空气中加热的实验现象的解释 五、教学方法 实验法、讨论法、观察法 六、教学准备 多媒体设备 实验仪器：小刀、镊子、滤纸、三角架、酒精灯、烧杯、火柴、坩埚、坩埚钳、盖玻片 实验药品：钠单质、酚酞、稀硫酸铜溶液、蒸馏水、盐酸 七、教学过程
1-1. 为什么说钢中的S、P杂质元素在一般情况下是有害的？ 答：S容易和Fe结合形成熔点为989℃的FeS相，会使钢在热加工过程中产生热脆性；P与Fe结合形成硬脆的Fe3P相，使钢在冷变形加工过程中产生冷脆性。 1-2. 钢中的碳化物按点阵结构分为哪两大类？各有什么特点？ 答：可以分为简单点阵结构和复杂点阵结构，简单点阵结构的特点：硬度较高、熔点较高、稳定性较好；复杂点阵结构的特点：硬度较低、熔点较低、稳定性较差。 1-3. 简述合金钢中碳化物形成规律。 答：①当r C/r M>0.59时，形成复杂点阵结构；当r C/r M<0.59时，形成简单点阵结构；②相似者相溶：完全互溶：原子尺寸、电化学因素均相似；有限溶解：一般K都能溶解其它元素，形成复合碳化物。③强碳化合物形成元素优先与碳结合形成碳化物。④N M/N C 比值决定了碳化物类型⑤碳化物稳定性越好，溶解越难，析出难越，聚集长大也越难。1-4. 合金元素对Fe –Fe3C 相图的S、E 点有什么影响？这种影响意味着什么？ 答：凡是扩大γ相区的元素均使 S、E点向左下方移动；凡是封闭γ相区的元素均使S、E 点向左上方移动。S点左移，意味着共析碳量减少； E点左移，意味着出现莱氏体的碳含量减少。 1-19. 试解释40Cr13已属于过共析钢，而Cr12钢中已经出现共晶组织，属于莱氏体钢。 答：①因为Cr属于封闭y相区的元素，使S点左移，意味着共析碳量减小，所以钢中含有Cr12%时，共析碳量小于0.4%，所以含0.4%C、13%Cr的40Cr13不锈钢就属于过共析钢。②Cr使E点左移，意味着出现莱氏体的碳含量减小。在Fe-C相图中，E点是钢和铁的分界线，在碳钢中是不存在莱氏体组织的。但是如果加入了12%的Cr，尽管含碳量只有2%左右，钢中却已经出现了莱氏体组织。 1-21. 什么叫钢的内吸附现象？其机理和主要影响因素是什么？ 答：合金元素溶入基体后，与晶体缺陷产生交互作用，使这些合金元素发生偏聚或内吸附，使偏聚元素在缺陷处的浓度大于基体中的平均浓度，这种现象称为内吸附现象。机理：从晶体结构上来说，缺陷处原子排列疏松、不规则，溶质原子容易存在；从体系能量角度上分析，溶质原子在缺陷处的偏聚，使系统自由能降低，符合自然界最小自由能原理。从热力学上说，该过程是自发进行的，其驱动力是溶质原子在缺陷和晶内处的畸变能之差。影响因素：①温度：随着温度的下降，内吸附强烈；②时间：通过控制时间因素来控制内吸附；③缺陷类型：缺陷越混乱，畸变能之差越大，吸附也越强烈； ④其他元素：不同元素的吸附作用是不同的，也有优先吸附的问题；⑤点阵类型：基体的点阵类型对间隙原子有影响。 1-22. 试述钢中置换固溶体和间隙固溶体形成的规律。 答：置换固溶体的形成的规律：决定组元在置换固溶体中的溶解度因素是点阵结构、原子半径和电子因素，无限固溶必须使这些因素相同或相似. ①Ni、Mn、Co与y-Fe的点阵结构、原子半径和电子结构相似，即无限固溶；②Cr、V与α-Fe的点阵结构、原子半径和电子结构相似，形成无限固溶体；③Cu和γ-Fe点阵结构、原子半径相近，但电子结构差别大——有限固溶；④原子半径对溶解度影响：ΔR≤±8%，可以形成无限固溶；≤±15%，形成有限固溶；>±15%，溶解度极小。间隙固溶体形成的规律：①间隙固溶体总是有限固溶体，其溶解度取决于溶剂金属的晶体结构和间隙元素的原子尺寸；②间隙原子在固溶体中总是优先占据有利的位置；③间隙原子的溶解度随溶质原子的尺寸的减小而增大；④同一溶剂金属不同的点阵结构，溶解度是不同的，C、N原子在y-Fe中的溶解度高于a-Fe。
“金属学原理”思考题 第一章金属材料的结构及结构缺陷 1.1 根据钢球模型回答下列问题： （1）以点阵常数为单位，计算体心立方、面心立方和密排六方晶体中的原子半径及四面体和八面体间隙的半径。 （2）计算体心立方、面心立方和密排六方晶胞中的原子数、致密度和配位数。 1.2 用密勒指数表示出体心立方、面心立方和密排六方结构中的原子密排面和原子密排方向，并分别计算这些晶面和晶向上的原子密度。 1.3 室温下纯铁的点阵常数为0.286nm，原子量为55.84，求纯铁的密度。 1.4 实验测定：在912℃时γ-Fe的点阵常数为0.3633nm，α-Fe的点阵常数为0.2892nm。当由γ-Fe转变为α-Fe时，试求其体积膨胀。 1.5 已知铁和铜在室温下的点阵常数分别为0.286nm和0.3607nm，求1cm3铁和铜的原子数。 1.6 实验测出金属镁的密度为1.74g/cm3，求它的晶胞体积。 1.7 设如图所示立方晶体的滑移面ABCD平行于晶体的上下底面，该滑移面上有一正方形位错环，设位错环的各段分别于滑移面各边平行，其柏氏矢量b∥AB。 （1）指出位错环上各段位错线的类型。 （2）欲使位错环沿滑移面向外运动，必须在晶体上施加怎样的应力？并在图中表示出来。 （3）该位错环运动出晶体后，晶体外形如何变化？
1.8 设如图所示立方晶体的滑移面ABCD 平行于晶体的上下底面，晶体中有一位错线fed ，de 段在滑移面上并平行于AB ，ef 段垂直于滑移面，位错的柏氏矢量与de 平行而与ef 垂直。 （1）欲使de 段位错线在ABCD 滑移面上运动，应对晶体施加怎样的应力？ （2）在上述应力作用下de 段位错线如何运动？晶体外形如何变化？ （3）同样的应力对ef 段位错线有何影响？ 1.9 在如图所示面心立方晶体的（111）滑移面上有两条弯折的位错线OS 和O ˊS ˊ，其中O ˊS ˊ位错的台阶垂直于（111），它们的柏氏矢量方向和位错线方向如图中箭头所示。 （1）判断位错线上各段的类型。 （2）在平行于柏氏矢量b 和b ˊ的切应力作用下，两条位错线的滑移特征有何差异？ （3）哪一条位错线容易在（111）面上滑移运动而消失，为什么？ 1.10 判断下列位错反应能否进行： [][][] 111321161102a a a →+
《金属钠》教学设计 一、教学目标 （一）知识与技能： 认识钠是一种很活泼的金属，了解钠的物理性质和保存方法，掌握钠的化学性质。 （二）过程与方法： 通过思考交流、实验观察、科学探究等，培养学生学会发现问题、分析问题、解决问题。形成学习元素化合物知识的一般方法。 （三）情感态度与价值观： 通过奇妙的化学实验的操作（如钠的切割）和精彩的化学实验现象（如钠与水反应、滴水点灯）感受化学世界的美妙变化，提高学习化学的兴趣，增强学生的科学素养和勇于探索的科学精神。 二、教学重、难点 教学重点：从钠的原子结构特征认识钠的化学性质，学习方法的引导。 教学难点：对实验现象的观察、分析、描述和归纳。 三、教学用具 多媒体辅助教学课件，实验所用的仪器和药品。 四、学情分析 知识层面：学生在初中已经学习了金属的化学性质，高中化学前两章又学习了离子反应、氧化还原反应、电子转移等知识，初步建立了从物质类别和化合价角度去分析理解物质的化学性质。 能力层面：在初中学生做过一些实验，具有一定的实验操作技能；高一新生虽然比较喜欢动手做实验，但缺乏正确的科学探究方法。 情感层面：在日常生活中几乎没有接触过金属钠，使得学生对金属钠充满着好奇和探知欲望。 五、教法与学法 以教学目标为导向，以学生情况为依据，以教学内容为基础，以培养能力为目的事先编写学案，提前发给学生，以促进学生在“自主”中求知；课堂上采用实验探究、小组交流合作等学习方式让学生在“合作”中获取知识，在“探究”中发展能力。所以，我采用： 教法方法：实验探究、启发、多媒体教学法 指导学生的学习方法：自主学习、实验探究、观察、归纳、交流合作法整个教学过程中教师力求以组织者、支持者和合作者的身份与学生共同获取知识解决问题，让学生“学会”。始终贯彻落实以学生为主体，让学生动手做，动眼看，动口说，动脑想；自主学习、合作学习、探究学习，体验科学探究的历程，让学生“会学”，培养学生终身学习的能力。 六、教学过程 （一）时事新闻，引入新课 2015年8月12日，天津港仓库发生特别重大火灾爆炸事故，爆炸点上空被火光染红，火焰四溅。由于仓库有大量的金属钠，导致灭火过程中发生二次爆炸，致使损失加剧。 （二）回顾旧知，类比金属钠 思考1：金属能与哪些物质发生化学反应？（氧气、酸、盐）
1.形核功：形成临界晶核所需的能量，即临界晶核形成功 2.晶胚：当温度降到熔点以下时，在液态金属中存在结构起伏，即有瞬时存在的有序原子集团，它可能成为均匀形核的“胚芽”或称晶胚 3.临界晶核：半径为临界晶核半径r*=-2γ/ΔGv 4.动态过冷度：理论结晶温度与实际温度差值，保证凝固速度大于熔化速度的过冷度 5.粗糙界面：指微观上在固液面两相界面高低不平，存在几个原子层厚度的过渡层地界面 6.光滑界面：指微观上在固液两相界面光滑，固液两相截然分开，固相表面为基本完整的原子密排面 7.伪共晶：非平衡凝固条件下，某些非共晶成分（过/亚共晶）的合金得到的共晶组织 8.不平衡共晶：成分小于饱和溶解度的合金，由于结晶时冷速快，结晶过程中，固溶体呈枝晶偏析，其浓度偏离了相图中固相所指浓度，因此合金冷却到固相线时的结晶并未结束，并剩余液相。当合金冷却共晶温度时发生共晶反应，此时形成的共晶组织是不平衡共晶 9.离异共晶：共晶体中α相依附于初生α相生长，将共晶体中另一相β推到最后凝固的晶界处，从而使共晶体两组成相之间的组织特点消失，这种两相分离的共晶体叫做离异共晶 10.上坡扩散：溶质原子从低浓度向高浓度扩散的过程 11.均匀化退火：将产生偏析的铸件加热在低于固相或100C~200C温度范围内长时间保温是源自充分扩散，以获得成分均匀的铸件《扩散退火》 12.反应扩散：伴随化学反应而形成新相的扩散《相变扩散》 13.柯肯达尔效应：由扩散系数不同而引起原子对接面移动的现象 14.互扩散：伴有浓度变化的扩散 15.自扩散：不依赖于浓度梯度，仅有热振动而产生的扩散 16.成分过冷：在合金凝固过程中，液相中溶质的分布发生变化而改变了凝固温度，将界面前沿液体中实际温度低于由溶质分布所决定的凝固温度时产生的过冷 17.平衡分配系数：一定温度下，两相平衡是固液两相成分之比。即Ko=Cs/CI 18.区域熔炼：利用稳态凝固产生宏观偏析的原理进行金属提炼的办法 19.有效分配系数：Ke=结晶过程中固体在相界处的浓度/此时剩余固体的平均浓度 20.直线法则：二元系统两相平衡共存时，合金成分点与两平衡相的成分点必须位于一条直线上 21.重心法则：处于三相平衡的合金，其成分必位于共轭三角形重心位置 22.连接线：三元系中，两相平衡时自由度为2，温度给定后仅剩一个自由度，即只有一个平衡相的成分独立可变，另一瓶横向成分随之变化，两瓶横向的成分存在着对应关系，连接对应成分点的直线叫连接线 23.单变量线：三元系中，平衡相的成分随温度变化的空间曲线 24.滑移系：晶体中一个滑移面及该面上一个滑移方向的组合 25.临界分切应力：滑移系开动所需最小分切应力 26.复滑移：两个或两个以上滑移系同时或交替进行的滑移 27.交滑移：当某一螺型位错在原滑移面上运动受阻时，有可能从原滑移面转移到与之相交的另一滑移面上去继续滑移的过程 28.双交滑移：交滑移后的位错在原滑移面平行的滑移面上继续运动的现象 29.孪生：晶体受力后，以产生孪晶的方式进行的切变过程叫孪生 30.加工硬化：金属经塑性变形，其力学性能发生明显变化，即随着变形程度的增加，金属的强度，硬度增加。而塑性、韧性下降。 31.形变织构：多晶体形变过程中出现的晶体取向择优的现象 32.动态回复：在热变形过程中发生的回复过程
热处理教案 一、教学目的及要求 1．了解热处理在机械工业中的重要作用； 2．掌握钢的普通热处理工艺方法、种类； 3．了解常用热处理设备； 4．对45钢进行淬火、回火操作。 二、教学进程（总时间0.5天） 三、教具 1．铁碳平衡相图、C曲线图等相关挂图； 2．退火、正火、淬火、回火、调质态实物及要进行热处理的工件—45钢小锤子；3．4KW箱式电阻炉两台，75KW箱式电阻炉、105KW井式气体渗碳炉、37KW箱
热处理讲授内容 一、热处理工艺的基本过程、特点及其应用 1．热处理的应用 钢是现代工业、农业、交通、国防及生活中应用最为广泛的一种金属材料，具有许多良好的性能。但随着科学技术的不断提高和发展，对金属材料的性能要求也不断的提高，其中热处理工艺就是提高和改善钢性能的一种重要方法，如齿轮、曲轴、弹簧、锤子、刃具等它们的各种机械性能都是通过热处理的加工来达到要求的。 例1）：弹簧件：目前用于制作弹簧工件的材料有很多种。首先根据工件使用条件和要求选用合适的弹簧钢，然后加工成形。这时虽然材料和工件的形状都达到了弹簧工件的要求，但性能并没有达到技术要求。这时工件在受力作用下就会发生塑性变形，无法起到弹簧工件的作用。要想使工件充分体现出弹簧的特性，就要根据所用具体材料进行相应热处理来满足。 例2）：家用菜刀、剪刀等，这些工件使用性能如何，热处理的好与坏，直接影响刀具的质量，如硬度低时，易出现卷刃现象，如硬度过高，易出现断裂现象等。 例3）：学生在钳工实习时制作的小锤子。在钳工制作锤子时，所用工具有：锉刀、锯条和钻头等工具，它们同样是金属材料，为什么锤子能被加工得动？这说明这些工具的硬度比锤子的硬度高，所以能把锤子从原材料加工成锤子的形态。但在钳工加工成形的锤子也只是一个半成品。因为虽然锤子的形状，尺寸达到了要求，但它们的机械性能并没有达到要求。如果这时用它锤击工件，锤子本身就会出现变形。所以要想使锤子不但在尺寸和精度上达到要求而且在性能上也应达到技术要求，为此就要通过进行热处理来完成。 2．热处理的基本过程 定义：采用适当的方式对固态金属或合金进行加热、保温和降温，以获得所要求的组织结构与性能的工艺。
金属钠的性质滦县一中 孔范丽
金属钠的性质与应用教案 滦县一中孔范丽 三维目标： 1、知识与技能： （1）知道钠是一种很活泼的金属，了解钠的物理性质。 （2）初步掌握钠的化学性质，能描述钠与水、钠与氧气反应的实验现象，能写出相关的化学方程式。 （3）了解钠的工业制法和应用。 2、过程与方法： （1）学会科学、合理地运用观察方法，体会实验方法在化学研究中的重要作用。 （2）利用实验现象、实践活动引导学生发现问题、解决问题。 （3）运用探究活动，在不断发现问题的基础上，运用讨论交流、使学生不断获取新知。 3、情感态度与价值观 （1）培养学生重视实验的科学态度和对学科实验的兴趣，培养与人合作的 精神。 （2）通过根据钠的相关性质实验现象分析归纳钠的性质，形成实事求是的科学态度，树立实践是检验真理的唯一标准的辩证唯物主义世界观。教学重点：钠的化学性质。 教学难点：对实验现象的观察和分析，尤其是钠与水反应的探究性学习。 教学准备：课件；实验器材：保存在煤油中的金属钠、水、酚酞试液、硫酸铜溶液、小刀、镊子、滤纸、玻璃片、铁架台、铁夹、硬质玻璃管、烧杯、 酒精灯等。 教学策略：合作—---- 探究的自主学习模式。 教学过程： 【创设情景，引入课题】 引入：今年春节联欢晚会上，刘谦表演的魔术深受大家的欢迎，今天我也给大家表演一个化学小魔术“滴水燃纸”（用胶头滴管在纸团上滴几滴水）。【引导】在刚才的魔术中，奇妙的现象产生是钠的功劳，那么为什么能滴水燃纸呢？在魔术中金属钠的作用是什么？具有哪些性质呢？要想知道其 中的奥秘，请大家动手完成下列实验。 【新课教学】（学生自主探究） 【教师强调】合作学习、关爱自己和他人 注重实验安全性! 1.钠的取用－－镊子（不能用手接触） 2.煤油要用滤纸吸干 3.切割在玻璃片上进行 4.实验中剩余的钠必须放回原瓶 【实验探究】 实验操作 实验1：切下绿豆大的钠，观察钠表面的颜色、光泽以及在空气中表面的颜色变化。
金属学材料学课后习题答案全 1-1. 为什么说钢中的S、P杂质元素在一般情况下是有害的？ 答：S容易和Fe结合形成熔点为989℃的FeS相，会使钢在热加工过程中产生热脆性；P与Fe结合形成硬脆的Fe3P 相，使钢在冷变形加工过程中产生冷脆性。 1-2. 钢中的碳化物按点阵结构分为哪两大类？各有什么特点？ 答：可以分为简单点阵结构和复杂点阵结构，简单点阵结构的特点：硬度较高、熔点较高、稳定性较好；复杂点阵结构的特点：硬度较低、熔点较低、稳定性较差。 1-3. 简述合金钢中碳化物形成规律。 答：①当rC/rM>时，形成复杂点阵结构；当rC/rM±15%，溶解度极小。间隙固溶体形成的规律：①间隙固溶体总是有限固溶体，其溶解度取决于溶剂金属的晶体结构和间隙元素的原子尺寸；②间隙原子在固溶体中总是优先占据有利的位置；③间隙原子的溶解度随溶质原子的尺寸的减小而增大；④同一溶剂金属不同的点阵结构，溶解度是不同的，C、N原子在y-Fe中的溶解度高于a-Fe。 1-23. 在相同成分的粗晶粒和细晶粒钢中，偏聚元素的偏聚程度有什么不同？ 答：粗晶粒更容易产生缺陷，偏聚程度大，细晶粒偏聚
程度小。1-5 试述钢在退火态、淬火态及淬火-回火态下，不同元素的分布状况。 答：退火态：非碳化物形成元素绝大多数固溶于基体中，而碳化物形成元素视C和本身量多少而定。优先形成碳化物，余量溶入基体。淬火态：合金元素的分布与淬火工艺有关。溶入A体的因素淬火后存在于M、B中或残余A中，未溶者仍在K中。回火态：低温回火，置换式合金元素基本上不发生重新分布；>400℃，Me开始重新分布。非K形成元素仍在基体中，K形成元素逐步进入析出的K中，其程度取决于回火温度和时间。 1-6 有哪些合金元素强烈阻止奥氏体晶粒的长大？阻止奥氏体晶粒长大有什么好处？答：Ti、Nb、V等强碳化物形成元素能够细化晶粒，从而使钢具有良好的强韧度配合，提高了钢的综合力学性能。 1-7 哪些合金元素能显著提高钢的淬透性？提高钢的淬透性有何作用？ 答：在结构钢中，提高马氏体淬透性作用显著的元素从大到小排列：Mn、Mo、Cr、Si、Ni等。作用：一方面可以使工件得到均匀而良好的力学性能，满足技术要求；另一方面，在淬火时，可选用比较缓和的冷却介质，以减小工件的变形与开裂倾向。 1-8 .能明显提高回火稳定性的合金元素有哪些？提高钢的回火稳定性有什么作用？答：提高回火稳定性的合金
钠及其化合物的性质 1． 教学重点 1．从钠原子结构特征认识钠的化学性质；2Na O 和22Na O 的对比，23Na CO 与3NaHCO 比较；碱金属元素的原子结构及物理性质比较 2．对实验现象的分析及钠的化学性质；23Na CO 与3NaHCO 的鉴别，23Na CO 和3NaHCO 之间的除杂问题 2．难点聚焦 一．钠的性质 (1)钠的物理性质及钠跟水的反应 新切开的钠的断面是光亮的银白色，易跟氧起反应，但产物较复杂，如氧化钠(Na 2O)、过氧化钠(Na 2O 2)等． 金属钠跟水反应生成氢气的实验，用拇指堵住试管口倒放入烧杯中，这样的操作对学生来讲，不熟练可能会使一部分空气进入试管．所以在正式做收集气体的实验之前，教师可安排学生练习几次放入试管的操作．如果操作还是有困难，可用一个与试管口大小合适的橡皮塞堵住试管口，放入水中后再拔去橡皮塞．本实验也可以用水槽代替烧杯，这样口径比较大，操作方便． 注意在实验时不能取用较大的钠块．这是因为钠的性质很活泼，它跟水反应时放出大量的热，甚至能使周围的水沸腾，因此钠同时也跟水蒸气反应．如果在水面上游动的钠被容器壁上的油污粘住，不能游动，放出的热不易扩散，会使氢气着火燃烧，甚至还会发生小爆炸，使生成的氢氧化钠飞溅出来． (2)钠与氧气的反应 在做钠与氧气反应的实验时，为了保证倾斜的空气能够流通，玻璃管不能太细，而且装入玻璃管中的钠粒不能太大．待玻璃管中的钠受热溶化并开始燃烧时，稍稍倾斜玻璃管即可看到燃烧后由白色变为黄色的过程．实验时如果没有太粗的玻璃管，也可用去底的试管代替．注意本实验中所用的钠块，应去掉其表面的氧化物，否则燃烧时会使试管壁显黑色，影响对实验现象的观察． 2．碳酸氢钠受热分解 碳酸氢钠粉末在试管中应铺平些，这样受热比较均匀，分解也比较完全，澄清的石灰水变浑浊后，应将盛石灰水的试管移去，因为若通入过多的二氧化碳，会使生成的碳酸钙变成碳酸氢钙而溶解于水中，使浑浊现象消失． 当实验结束时，一定要先移去装有石灰水的烧杯，再熄灭酒精灯，以防止水倒流，使试管炸裂． 3．碳酸钠和碳酸氢钠与酸的反应 本实验也可采用下述方法进行： 取相同式样的100 mL 细口瓶两只，各注入25 mL 1．0 moL ·L －1 HCl 溶液．再取两只气球，一只装入 1.0 g 无水碳酸钠，另一只装入1.0 g 碳酸氢钠，分别套在两只细口瓶的口上． 实验时，掀起两只气球，使里面的固体全部落到细口瓶里的盐酸中，比较反应的剧烈程度，碳酸氢钠的反应剧烈得多，碳酸氢钠放出的气体也比碳酸钠多． 4．焰色反应 这个实验是以不同的碱金属盐类呈现各自的特征焰色为基础的，为了能够便于观察，最好用无色火焰，所以用煤气灯较好，因煤气灯的火焰本身颜色较微弱，干扰较小．一般酒精灯火焰呈杂色，可向学生作适当说明，每做一次实验，都要把铂丝重新用稀盐酸和蒸馏水反复洗净，再在火焰上灼烧至无色，才可继续做实验．做焰色反应实验时，要把蘸有金属化合物溶液的铂丝放在灯焰外焰上灼烧，使形成的火焰较长，焰色反应现象比较明显． 焰色反应实验也可采用下述方法进行： 在铁丝(或玻璃棒)一端捆少量棉花，蘸些酒精，在酒精灯火焰上点燃，向燃着的棉花上滴钠盐或钾盐的溶液． 如无铂丝，可用无锈洁净的铁丝代替，也能得到较好的效果． 做焰色反应实验时，溶液的浓度大一些为好，浓度太小呈现的焰色很快消去，不易观察，做实验时，
第二章纯金属的结晶 2-1 a）试证明均匀形核时，形成临界晶粒的△Gk与其体积V之间关系式为△Gk=V△Gv/2 b）当非均匀形核形成球冠状晶核时，其△Gk与V之间的关系如何？ 答： 2-2 如果临界晶核是边长为a的正方体，试求出△Gk和a之间的关系。为什么形成立方体晶核的△Gk比球形晶核要大。 答：
2-3 为什么金属结晶时一定要由过冷度？影响过冷度的因素是什么？固态金属熔化时是否会出现过热？为什么？ 答： 金属结晶时需过冷的原因： 如图所示，液态金属和固态金属的吉布斯自由能随温度的增高而降低，由于液态金属原子排列混乱程度比固态高，也就是熵值比固态高，所以液相自由能下降的比固态快。当两线相交于Tm温度时，即Gs=Gl，表示固相和液相具有相同的稳定性，可以同时存在。所以如果液态金属要结晶，必须在Tm温度以下某一温度Tn，才能使G s＜Gl，也就是在过冷的情况下才可自发地发生结晶。把Tm-Tn的差值称为液态金属的过冷度 影响过冷度的因素： 金属材质不同，过冷度大小不同；金属纯度越高，则过冷度越大；当材质和纯度一定时，冷却速度越大，则过冷度越大，实际结晶温度越低。 固态金属熔化时是否会出现过热及原因： 会。原因：与液态金属结晶需要过冷的原因相似，只有在过热的情况下，Gl＜G s，固态金属才会发生自发地熔化。 2-4 试比较均匀形核和非均匀形核的异同点。 答： 相同点： 1、形核驱动力都是体积自由能的下降，形核阻力都是表面能的增加。
2、具有相同的临界形核半径。 3、所需形核功都等于所增加表面能的1/3。 不同点： 1、非均匀形核的△Gk小于等于均匀形核的△Gk，随晶核与基体的润湿角的变 化而变化。 2、非均匀形核所需要的临界过冷度小于等于均匀形核的临界过冷度。 3、两者对形核率的影响因素不同。非均匀形核的形核率除了受过冷度和温度的 影响，还受固态杂质结构、数量、形貌及其他一些物理因素的影响。 2-5 说明晶体生长形状与温度梯度的关系。 答： 液相中的温度梯度分为： 正温度梯度：指液相中的温度随至固液界面距离的增加而提高的温度分布情况。负温度梯度：指液相中的温度随至固液界面距离的增加而降低的温度分布情况。固液界面的微观结构分为： 光滑界面：从原子尺度看，界面是光滑的，液固两相被截然分开。在金相显微镜下，由曲折的若干小平面组成。 粗糙界面：从原子尺度看，界面高低不平，并存在着几个原子间距厚度的过渡层，在过渡层中，液固两相原子相互交错分布。在金相显微镜下，这类界 面是平直的。 晶体生长形状与温度梯度关系： 1、在正温度梯度下：结晶潜热只能通过已结晶的固相和型壁散失。 光滑界面的晶体，其显微界面-晶体学小平面与熔点等温面成一定角度，这种情况有利于形成规则几何形状的晶体，固液界面通常呈锯齿状。 粗糙界面的晶体，其显微界面平行于熔点等温面，与散热方向垂直，所以晶体长大只能随着液体冷却而均匀一致地向液相推移，呈平面长大方式，固液界面始终保持近似地平面。 2、在负温度梯度下： 具有光滑界面的晶体：如果杰克逊因子不太大，晶体则可能呈树枝状生长；当杰克逊因子很大时，即时在较大的负温度梯度下，仍可能形成规则几何形状的晶体。具有粗糙界面的晶体呈树枝状生长。 树枝晶生长过程：固液界面前沿过冷度较大，如果界面的某一局部生长较快偶有突出，此时则更加有利于此突出尖端向液体中的生长。在尖端的前方，结晶潜热散失要比横向容易，因而此尖端向前生长的速度要比横向长大的速度大，很块就长成一个细长的晶体，称为主干。这些主干即为一次晶轴或一次晶枝。在主干形成的同时，主干与周围过冷液体的界面也是不稳的的，主干上同样会出现很多凸出尖端，它们会长大成为新的枝晶，称为称为二次晶轴或二次晶枝。二次晶枝发展到一定程度，又会在它上面长出三次晶枝，如此不断地枝上生枝的方式称为树枝状生长，所形成的具有树枝状骨架的晶体称为树枝晶，简称枝晶。 2-6 简述三晶区形成的原因及每个晶区的特点。 答： 三晶区的形成原因及各晶区特点： 一、表层细晶区
莱特later 1.配位数：直接同中心离子（或原子）配位的原子数目叫中心离子（或原子）的配位数 2.粗糙界面：液固两相之间的界面从微观上来看是高低不平的，存在几个原子层厚度的过渡层，在过渡 层中约有半数的位置为固相原子所占据，由于过渡层很薄，所以，从宏观上来看，界面反而显得平直，不出现曲折小平面，这类界面又称非小平面界面。 3.交滑移：两个或两个以上的滑移面沿同一滑移方向进行交替滑移的过程 4.有效分配系数：结晶过程中固体在相界处的浓度比上此时余下液体的平均浓度。 5.应变时效：低碳钢拉伸时，若在超过下屈服点以后卸载并立即重新拉伸，则拉伸曲线不出现屈服点； 若卸载后放置一段时间或在200℃左右加热后再进行拉伸，则屈服现象又复出现，且屈服应力进一步提高。这种现象通常称为应变时效。 6.过冷度：相变过程中冷却到相变点以下某个温度后发生转变，平衡相变温度与该实际转变温度之差称 过冷度 7.形变组织：金属在合金塑性变形时，由于各晶粒的转动，当形变量很大时，各晶粒的取向会大致趋于 一致，形变中的这种组织状态叫做形变织构 8.动态过冷度：能保证凝固速度大于融化速度的过冷度称为动态过冷度 9.加工硬化：随着塑性变形的增大，塑性变形抗力不断增加的现象，即强度和硬度升高，塑性和韧性降 低。 10.上坡扩散：由低浓度向高浓度进行的扩散 11.割阶:位错线上垂直于原位错滑动面的曲折部分 12.伪共晶：在非平衡凝固条件下，某些亚共晶或过共晶成分的合金也能得到全部的共晶组织，这种由非 共晶成分的合金所得到的共晶组织称为伪共晶 13.柯氏气团：溶质原子与位错的交互作用，溶质原子将偏聚在位错线附近以降低体系的畸变能形成溶质 原子气团。 1、金属的退火处理包括哪三个阶段？简述这三个阶段中晶粒大小、结构的变化 答：退火过程分为回复、再结晶和晶粒长大三个阶段。回复是指新的无畸变晶粒出现之前所产生的亚结构和性能变化的阶段；再结晶是指出现无畸变的等轴新晶粒逐步取代变形晶粒的过程；晶粒长大是指再结晶结束之后晶粒的继续长大。 在回复阶段，由于不发生大角度晶界的迁移，所以晶粒的形状和大小与变形态的相同，仍保持着纤维状或扁平状，从光学显微组织上几乎看不出变化。在再结晶阶段，首先是在畸变度大的区域产生新的无畸变晶粒的核心，然后逐渐消耗周围的变形基体而长大，直到形变组织完全改组为新的、无畸变的细等轴晶粒为止。最后，在晶界表面能的驱动下，新晶粒互相吞食而长大，从而得到一个在该条件下较为稳定的尺寸，称为晶粒长大阶段。 2、简述影响固体中原子和分子扩散的因素有哪几方面？ 答：1、温度；2、固溶体类型；3、晶体结构；4、晶体缺陷；5、化学成分；6、应力的作用 3 、原子间的结合键共有几种？各自特点如何？（5 分）a 1、化学键包括：金属键：电子共有化，既无饱和性又无方向性 离子键：以离子而不是以原子为结合单元，要求正负离子相间排列，且无方向性， 无饱和性 共价键：共用电子对；饱和性；配位数较小，方向性 2、物理键如范德华力，系次价键，不如化学键强大 3、氢键：分子间作用力，介于化学键与物理键之间，具有饱和性
金属学与热处理第七章扩散习题与思考题
第七章扩散习题与思考题 (一)选择题 1．菲克第一定律描述了稳态扩散的特征，即浓度不随( )变化 A 距离 B 时间 C 温度 2 原子扩散的驱动力是( ) A 组元的浓度梯度 B 组元的化学势梯度 C 温度梯度 （二）问答题 1 何谓扩散，固态扩散有哪些种类? 2 何谓上坡扩散和下坡扩散?试举几个实例说明之。 3 扩散系数的物理意义是什么?影响因素有哪些？ 4 固态金属中要发生扩散必须满足哪些条件。 5 铸造合金均匀化退火前的冷塑性变形对均匀化过程有何影响?是加速还是减缓? 为什么。 6 巳知铜在铝中的扩散常数D0＝0.84×10-5m2／s，Q＝136 ×103J／mol，试计算在477℃和497℃时铜在铝中的扩散系数。 7 有一铝—铜合金铸锭，内部存在枝晶偏析，二次枝晶轴 间距为0．01cm，试计算该铸锭在477℃和497℃均匀化退火时使成分偏析振幅降低到1％所需的保温时间。 8 可否用铅代替铅锡合金作对铁进行钎焊的材料，试分析说明之。 9 铜的熔点为1083℃，银的熔点为962℃，若将质量相同 的一块纯铜板和一块纯银板紧密地压合在一起，置于 900℃炉中长期加热，问将出现什么样的变化，冷至室温后会得到什么样的组织(图8-37为Cu-Ag相图)。
10 渗碳是将零件置于渗碳介质中使碳原子进入工件表 面，然后以下坡扩散的方式使碳原子从表层向内部扩散的热处理方法。试问： (1) 温度高低对渗碳速度有何影响? (2) 渗碳应当在r-Fe中进行还是应当在α-Fe中进行?（3）空位密度、位错密度和晶粒大小对渗碳速度有何影响？
金属学与热处理 一、填空题（30分，每空1分） 1、常见的金属晶体类型有__________晶格、__________晶格和密排六方晶格三种。 2、金属的整个结晶过程包括__________、__________两个基本过程组成。 3、根据溶质原子在溶剂晶格中所处的位置不同，固溶体分为__________与__________两种。 4、工程中常用的特殊性能钢有_________、_________、耐磨钢。 5、常用的常规热处理方法有__________、正火和淬火、__________。 6、随着回火加热温度的升高，钢的__________和硬度下降，而__________和韧性提高。 7、根据工作条件不同，磨具钢又可分为__________、__________和塑料磨具用钢等。 8、合金按照用途可分为__________、__________和特殊性能钢三类。 9、合金常见的相图有__________、__________、包晶相图和具有稳定化合物的二元相图。 10、硬质合金是指将一种或多种难熔金属__________和金属粘结剂，通过__________工艺生产的一类合金材料。 11、铸铁的力学挺能主要取决于__________的组织和石墨的基体、形态、__________以及分布状态。 12、根据铸铁在结晶过程中的石墨化程度不同，铸铁可分为__________、__________和麻口铸铁三类。 13、常用铜合金中，__________是以锌为主加合金元素，__________是以镍为主加合金元素。 14、铁碳合金的基本组织中属于固溶体的有__________和__________,属于金属化合物的有__________，属于混合物的有__________和莱氏体。 二、选择题（30分，每题2分） 1、铜只有通过冷加工并经随后加热才能使晶粒细化，而铁则不需冷加工，只需加热到一定温度即使晶粒细化，其原因是（） A 铁总是存在加工硬化，而铜没有 B 铜有加工硬化现象，而铁没有 C 铁在固态下有同素异构转变，而铜没有 D 铁和铜的再结晶温度不同 α-是具有（）晶格的铁。 2、Fe A 体心立方 B 面心立方
1.配位数：直接同中心离子（或原子）配位的原子数目叫中心离子（或原子）的配位数 2..粗糙界面：液固两相之间的界面从微观上来看是高低不平的，存在几个原子层厚度的过渡层，在过渡层中约有半数的位置为固相原子所占据，由于过渡层很薄，所以，从宏观上来看，界面反而显得平直，不出现曲折小平面，这类界面又称非小平面界面。 3. 交滑移：两个或两个以上的滑移面沿同一滑移方向进行交替滑移的过程 4. 有效分配系数：结晶过程中固体在相界处的浓度比上此时余下液体的平均浓度。 5. 应变时效：低碳钢拉伸时，若在超过下屈服点以后卸载并立即重新拉伸，则拉伸曲线不出现屈服点；若卸载后放置一段时间或在200℃左右加热后再进行拉伸，则屈服现象又复出现，且屈服应力进一步提高。这种现象通常称为应变时效。 6. 过冷度：相变过程中冷却到相变点以下某个温度后发生转变，平衡相变温度与该实际转变温度之差称过冷度 7. 形变组织：金属在合金塑性变形时，由于各晶粒的转动，当形变量很大时，各晶粒的取向会大致趋于一致，形变中的这种组织状态叫做形变织构 8. 动态过冷度：能保证凝固速度大于融化速度的过冷度称为动态过冷度 9. 加工硬化：随着塑性变形的增大，塑性变形抗力不断增加的现象，即强度和硬度升高，塑性和韧性降低。 10. 上坡扩散：由低浓度向高浓度进行的扩散 11. 割阶: 位错线上垂直于原位错滑动面的曲折部分12. 伪共晶：在非平衡凝固条件下，某些亚共晶或过共晶成分的合金也能得到全部的共晶组织，这种由非共晶成分的合金所得到的共晶组织称为伪共晶 13. 柯氏气团：溶质原子与位错的交互作用，溶质原子将偏聚在位错线附近以降低体系的畸变能形成溶质原子气团。 1、金属的退火处理包括哪三个阶段？简述这三个阶段中晶粒大小、结构的变化 答：退火过程分为回复、再结晶和晶粒长大三个阶段。回复是指新的无畸变晶粒出现之前所产生的亚结构和性能变化的阶段；再结晶是指出现无畸变的等轴新晶粒逐步取代变形晶粒的过程； 晶粒长大是指再结晶结束之后晶粒的继续长大。 在回复阶段，由于不发生大角度晶界的迁移，所以晶粒的形状和大小与变形态的相同，仍保持着纤维状或扁平状，从光学显微组织上几乎看不出变化。在再结晶阶段，首先是 在畸变度大的区域产生新的无畸变晶粒的核心，然后逐渐消耗周围的变形基体而长大，直到形变组织完全改组为新的、 无畸变的细等轴晶粒为止。最后，在晶界表面能的驱动下，新晶粒互相吞食而长大， 从而得到一个在该条件下较为稳定的尺寸，称为晶粒长大阶段。 2、简述影响固体中原子和分子扩散的因素有哪几方面？ 答：1、温度；2、固溶体类型；3、晶体结构；4、晶体缺陷；5、化学成分；6、应力的作用 3 、原子间的结合键共有几种？各自特点如何？（5 分）a 1、化学键包括：金属键：电子共有化，既无饱和性又无方向性 离子键：以离子而不是以原子为结合单元，要求正负离子相间排列，且无方向性， 无饱和性 共价键：共用电子对；饱和性；配位数较小，方向性 2、物理键如范德华力，系次价键，不如化学键强大 3、氢键：分子间作用力，介于化学键与物理键之间，具有饱和性 4、写出菲克第一定律的数学表达式，并说明其意义，简述影响扩散的因素。
机械工程学院课程教案 课程名称金属材料与热处理课程编码教材《工程材料与热加工》大连理工大学出版社 第7 章低合金钢与合金钢学时 2 教学目的： 1 掌握钢的分类与牌号、性能特点及应用 2掌握常用非合金钢的种类、牌号、性能特点及应用； 3 能够识别我非国合金工具钢及常用特殊性能钢的牌号 教学重点： 1. 钢的分类及钢铁合金的分类与牌号、性能特点及应用； 2.非合金钢的种类、牌号、性能特点及应用； 3. 掌握铸造碳钢种类、牌号、性能特点及应用； 教学难点： 1. 钢的分类及钢铁合金的分类与牌号、性能特点及应用； 2.非合金钢的种类、牌号、性能特点及应用； 3. 掌握铸造碳钢种类、牌号、性能特点及应用； 授课形式：讲练结合，传授法
教学内容 第五章钢铁材料 5.1.1 钢的分类及合金牌号统一数字代号体系 5.1.2 钢铁及合金牌号统一数字代号体系 5.2 非合金钢 5.2.1 常存杂质元素的影响及非合金钢的分类 1.常存杂质元素的影响 2.非合金钢的分类 提问或作业
机械工程学院课程教案 课程名称金属材料与热处理课程编码教材《工程材料与热加工》大连理工大学出版社 第 5 章第3、4 节学时 2 教学目的： 1.掌握低合金钢的化学成分、性能与热处理牌号及用途 2.掌握合金钢化学成分、性能与热处理牌号及用途 3.掌握合金工具钢和高速工具钢的化学成分、性能与热处理牌号及用途 教学重点： 1.低合金钢、合金钢、工具钢和高速工具钢的化学成分 2.低合金钢、合金钢、工具钢和高速工具钢性能与热处理牌号及用途 教学难点： 低合金钢、合金钢、工具钢和高速工具钢的牌号及工艺曲线图 授课形式： 讲练结合，传授法
钠 教学目标： 知识和技能目标： 1．了解钠的物理性质 2．掌握钠的化学性质，认识钠是一种很活泼金属 过程和方法目标： 1．培养学生的实验观察能力及对于实验现象的分析能力 2．通过教学让学生了解并初步掌握学习元素化合物知识的学习方法 情感态度和价值观目标： 1．通过学生自己分析、讨论得出结论使学生尝到学习的乐趣，激发学习兴趣2．让学生关注身边事，并学以致用 教学重点： 从钠的原子结构特征认识钠的化学性质 教学难点： 对实验现象的观察与分析 教学方法：实验、探究、讨论 教学过程： 【引入】大家首先来看一则新闻，新闻的标题是：金属“钠”水雷惊现珠江。 台风过后，广州市珠江河段漂来六个铝桶，其中一个铝桶已经穿孔，从这个破损的铝桶内窜出了亮红色的火苗，紧接着一声巨响，蘑菇状的水柱冲天而起.....，发生了剧 烈的爆炸，周围的群众惊讶的说：“没想到水里的东西也会起火爆炸”。有人用手接触了未爆炸的桶内的固体物质，结果手立刻感到剧烈的疼痛。请来的专家认定，桶内装有的是金属钠。 【设疑】①装钠的穿孔铝桶为什么在水里还会爆炸？（爆炸原因） ②钠是一种具有什么样性质的物质？ 【过渡】今天，我们将解决上述问题。 【引导】由上述信息，我们知道爆炸是由钠与水发生化学反应所引起的，大家可已根据所学的知识来预测：钠与水反应的产物？ 【学生活动】讨论、交流、展示 【过渡】实践是检验真理的唯一标准，下面我们将通过实验来探究钠与水的反应。
【演示实验】展示样品金属钠，并取出一小块钠，投入盛有水的小烧杯里，观察现象。【学生活动】描述实验现象，讨论和分析实验现象。 【板书】 【设疑】钠与水反应生成了什么？气体是什么？ 【引导分析】从参加反应的元素的种类来思考，生成的气体不是H 2就是O 2 ？ 从氧化还原反应的观点来分析，生成的气体只能是H 2 。 【实验验证】产生的气体为H 2 【提问】根据刚才完成的实验以及对实验的分析，分析装钠的穿孔铝桶为什么会爆炸？【学生回答】钠与水反应、放出大量热、生成可燃性气体氢气，当钠块较大时，就容易发生爆炸。 【引导】通过对以上实验现象的观察和分析，我们来归纳钠的性质。 【板书】一、钠的物理性质 【投影】银白色、有金属光泽的固体，硬度小、密度小、熔点低，是热和电的良导体。【板书】二、钠的化学性质 1．与水反应 【学生活动】书写化学反应方程式，用双线桥标出电子转移情况。 【过渡】在这个反应中钠起还原剂的作用，说明钠具有还原性。回顾刚才的实验，钠还能够与哪些物质发生化学反应呢？ 【板书】2．与非金属单质反应 常温下：4Na + O 2 == 2Na 2 O（白色） 【演示实验】钠在空气中点燃，学生观察、描述现象。