金属材料与热处理第六版
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附件1:机械制造类专业第二届“劳动社杯”教师教学技能大赛实施方案教学技能是教师运用已有的教学知识,通过长期教学实践而形成的教学行为系统。
它既包括理论课教师为进行某一知识点的讲授在课堂上使用的系统化的教学技巧,也包括实训课教师为完成某一实训环节在实训室采取的一体化的教学策略。
教学技能是教师必备的教育教学技巧,它对取得良好教学效果,实现教学创新,具有积极作用。
为更好发挥机械制造类专业教学研究会职能,深化教学研究改革,体现教师对教材内容的理解与把握,推进教学方法的多样化,交流教学建设和教学改革经验,宣传推广优秀教学成果,为技工院校的教学建设和教学改革做好服务工作,特制定第二届“劳动社杯”机械制造类专业教师教学技能大赛实施方案。
一、举办机构主办单位:陕西省技工学校指导中心陕西省技工教育教学工作指导委员会承办单位:机械制造类专业教学研究会(以下简称“教学研究会”)命题:聘请教学研究会会员单位专家命题评委:聘请教学研究会会员单位专家担任赛务组:宝鸡技师学院二、比赛时间和地点(一)比赛时间2015年10月中旬(二)比赛地点宝鸡技师学院具体比赛时间和详细地点安排另行通知。
三、比赛项目和组队要求(一)比赛项目比赛根据专业大类共设机械加工、焊接技术、汽车制造与装配、冶金四类比赛项目,各类赛项的课题根据参赛教师报名课程统一制定。
(二)组队要求决赛以院校为单位报名,各队每赛项限报3人,各赛项之间选手不得重复。
具体比赛分组根据报名情况进行归类调整后公布。
四、比赛形式和内容(一)比赛形式分预赛和决赛两个阶段,预赛由各参赛学校自行组织,各校根据预赛结果选送优秀选手报名参加决赛,决赛由教学研究会组织。
(二)比赛内容比赛各赛项均采取“教学设计+教学技能展示”内容组合的形式,按照赛项类别现场抽取课题进行考核,课题根据参赛教师的预报参赛课程由教学研究会统筹协调后聘请各院校专家共同命题。
“教学设计”分为“教学思路设计”和“说课稿撰写”两个环节,“教学技能展示”分为“说课”和“模拟授课”两个环节。
天然水晶和普通玻璃a)天然水晶b)普通玻璃晶体内部原子排列模型晶格和晶胞示意图a)晶格b)晶胞三、金属晶格的类型、体心立方晶格(9个原子)、面心立方晶格(14个原子)、密排六方晶格(17个原子)四、单晶体与多晶体晶粒——组成金属的小晶体。
晶界——由晶粒间不规则排列的原子构成。
五、金属的晶体结构的缺陷晶体缺陷——由于各种原因,实际晶体中原子的规律排列受到干扰和破坏,使晶体中的某些原子偏离正常位置,造成原子排列的不完全性。
点缺陷——空位、间隙原子和置代原子2.线缺陷——位错位错的特点之一是很容易在晶体中移动,的运动来实现的。
在晶体中,位错的晶格畸变发生在沿半原子面端面的狭长区域,陷。
单晶体示意图 多晶体示意图刃型位错示意图 a ) 立体图 b ) 平面图课后小结】基本概念:一、晶体与非晶体 二、晶体的结构的概念 三、金属晶格的类型晶界过渡结构示意图亚晶界结构示意图钢锭浇铸示意图a)浇铸示意图b)钢锭1—盛钢桶2—滑动水口3—钢锭模4—钢液5—底盘液体 --> 晶体液体 --> 固体(晶体或非晶体)二、晶粒大小对金属材料的影响晶粒愈细,强度、硬度愈高,塑性、韧性也愈好。
形核率——单位时间、单位体积所形成的晶核数,用字母N表示。
特点:1、金属的同素异构转变是一个重结晶过程,有恒定的转变温度;转变时需要一定的过冷度;释放结晶潜热;转变过程(晶核的形成和长大过程)2、转变时,晶核优先在原晶粒晶界中产生,大小会影响新晶粒大小,原晶粒越细,转变后可得到更细小的晶粒.内力内力——工件或材料在受到外部载荷作用时,为保持其不变形,在材料内部产生的一种与外力相对抗的力。
任何一种材料,在未受到外力作用时,内部原子之间都有平衡的相互作用的原子力,以保持其固定的形状。
当受到外力作用时,原来的平衡被破坏,其中任何一个小单元都和邻近的各小单元之间产生了新的力(内力)强调:内力是在外力作用下,材料内部产生的那部分相互作用力。
金属材料与热处理习题册答案绪论一、填空题1、成分、组织、热处理、性能之间。
2、石器时代、青铜器时代、铁器时代、钢铁时代、人工合成材料时代。
3、成分、热处理、性能、性能。
二、选择题:1、A2、B3、C三、简答题1、掌握金属材料与热处理的相关知识对机械加工有什么现实意义?答:机械工人所使用的工具、刀夹、量具以及加工的零件大都是金属材料,所以了解金属材料与热处理后相关知识,对我们工作中正确合理地使用这些工具,根据材料特点正确合理地选择和刃磨刀具几何参数;选择适当的切削用量;正确选择改善零件工艺必能的方法都具有非常的现实意义。
2、如何学好《金属材料与热热处理》这门课程?答:在学习过程中,只要认真掌握重要的概念和基本理论,按照材料的成分和热处理决定组织,组织决定其性能,性能又决定其用途这一内在关系进行学习和记忆;注意理论联系实际,认真完成作业和实验等教学环节,是完全可以学好这门课程的。
第一章金属的结构和结晶1-1金属的晶体结构一、填空题1、非晶体晶体晶体2、体心立方面心立方密排立方体心立方面心立方密排立方3、晶体缺陷点缺陷面缺陷二、判断题1、√2、√3、×4、√三、选择题1、A2、C3、C四、名词解释1、晶格与晶胞:P5答:将原子简化为一个质点,再用假想的线将它们连接起来,这样就形成了一个能反映原子排列规律的空间格架,称为晶格;晶胞是能够完整地反映晶体晶格特征的最小几何单元。
3、单晶体与多晶体答:只由一个晶粒组成称为单晶格,多晶格是由很多大小,外形和晶格排列方向均不相同的小晶格组成的。
五、简答题书P6□1-2纯金属的结晶一、填空题1、液体状态固体状态2、过冷度3、冷却速度冷却速度4、晶核的产生长大5、强度硬度塑性二、判断题1、×2、×3、×4、×5、√6、√三、选择题1、C、B、A2、B3、A4、A四、名词解释1、结晶与结晶潜热 (P8)答:(1)结晶:是金属从高温液体状态,冷却凝固为原子有序排列的固体状态的过程。
金属材料与热处理第六版课程设计一、课程设计的背景和目的课程设计是金属材料与热处理课程的一部分,目的在于让学生通过设计项目来深入了解金属材料的特性以及热处理的原理。
课程设计主要是围绕金属材料的结构、性能、加工和热处理等方面进行,旨在通过实际设计和实验操作,培养学生的实践能力和解决问题的能力。
二、课程设计的内容和要求1. 课程设计的内容本次课程设计的主要内容为金属材料的成分分析与热处理工艺的应用。
2. 课程设计的要求设计的题目、过程和方法要与课程教学相适应,具体要求如下:•选题:选取一个现实问题或者学术问题作为设计的对象,注重实用性和创新性,同时结合金属材料与热处理的原理进行设计。
•过程:从实际需求出发,选取合适的方法进行设计,注重设计过程的实践性和规范性。
•方法:要求学生进行现场实践,综合运用理论知识、技能、方法和器材进行实验操作。
三、课程设计的实施方法1. 教学方法本次课程设计采取以学生为主体,教师为引导,实践性与探究性相结合的教学方法。
2. 实践操作课程设计要求学生到实验室进行实际操作,进行材料成分分析和热处理实验,并对实验结果进行分析和总结。
3. 报告撰写学生需要对本次课程设计进行总结和课程报告撰写。
报告内容要求具有分析性、实用性和规范性,需要包括课程设计的背景、目的、过程和实验结果等。
四、评分标准课程设计的评分标准主要从设计合理性、实践操作能力、报告撰写规范和思维深度等方面进行考核。
具体评分标准如下:•设计合理性:25分–选题合理、有现实意义。
–分析问题,设计符合要求。
•实践操作能力:30分–操作流程规范、安全,操作技能熟练。
–结果记录准确,数据分析合理。
•报告撰写规范:20分–文字流畅、表达清晰。
–文献来源充分、规范。
•思维深度:25分–思路清晰、逻辑性强。
–分析深入、创新性强。
五、实施效果和心得体会通过本次课程设计,学生能够在实践中深入理解金属材料的结构和热处理的原理,同时提高了实践操作能力和综合解决问题的能力。
《金属材料及热处理》(彭广威主编)教材练习答案一、思考题(1)工程材料按组成特点和性质分为哪几类?主要性能有何区别?(2)金属的结合方式及金属晶体的基本性能是什么?(3)工程金属材料如何分类?各有何基本用途?(4) 作手工锯条和铁锤的所使用的钢是什么钢种?有何主要区别?(5) 同样是铁碳合金,铸铁与钢的性能有何区别?为什么?(6) 如何从节能和环保的角度出发,实现交通工具的轻量化?(7)火花鉴别一般且于哪些钢种较为有效?(8) 说明下列牌号(代号)的意义:Q235、40、T10A、HT200、QT600-3、W18Cr4V、GCr15、9SiCr、60Si2Mn、1Cr18Ni9Ti、LY12、ZL301、H62、B30 、ZSnSb4Cu4、TB1、YG8、YW2。
二、练习题1.填空题(1)工程材料按成分特点可分为金属材料、有机高分子材料、无机非金属材料及复合材料。
金属材料又分为黑色金属和有色金属两大类。
(2)决定钢性能的最主要元素为碳。
钢的品质由硫和磷两种有害元素的含量决定。
(3)按含碳量分类,20钢属于低碳钢,其含碳量为0.2% ;45钢属于中碳钢,含碳量为;T12属于钢,含碳量为。
(4)Q235钢牌号中的字母“Q”含义为屈服强度,235的含义为235MPa 。
(5)合金结构钢根据其用途和热处理特点可分为:合金渗碳钢、合金调质钢及合金弹簧钢。
60Si2Mn属于其中的合金弹簧钢。
(6)工程上常用的特殊性能钢有不锈钢、耐热钢、耐磨钢等。
(7)常用的高速钢有W18Cr4V 和W6Mo5Cr4V2(或6542) 。
其显著特点为具有很好的热硬性。
(8)工业铸铁一般分为灰铸铁、球墨铸铁、蠕墨铸铁和可锻铸铁。
它们的性能区别主要由于石墨的存在形态不同。
KTH300-06表示最低抗拉强度为300MPa 、最低断后伸长率为6% 的可锻铸铁。
(9)普通灰铸铁按基体不同可分为铁素体灰铸铁、珠光体灰铸铁、孕育铸铁。
教学授课计划序号授课题目绪论目的要求重点难点组织教学总结复习旧课导入新课()分钟提问:1、2、3、4、教学方式、手段、媒介总结巩固新课( 5 )分钟布置作业( 5 )分钟参考资料教学后记编写日期年月日教师签字教学授课计划序号授课题目第一章金属的结构与结晶§1-1 金属的晶体结构目的要求重点难点组织教学总结复习旧课导入新课()分钟提问:1、2、3、4、教学方式、手段、媒介三、单晶体与多晶体晶粒——组成金属的小晶体。
晶界——由晶粒间不规则排列的原子构成。
四、晶体的缺陷晶体缺陷——由于各种原因,实际晶体中原子的规律排列受到干扰和破坏,使晶体中的某些原子偏离正常位置,造成原子排列的不完全性。
总结巩固新课( 5 )分钟布置作业( 5 )分钟参考资料教学后记编写日期年月日教师签字教学授课计划序号授课班级授课日期授课题目§1-2 纯金属的结晶目的要求重点难点组织教学总结复习旧课导入新课()分钟提问:1、2、3、4、教学方式、手段、媒介三、同素异构转变金属的同素异构转变——在固态下,金属随温度的改变由一种晶格转变为另一种晶格的现象19世纪末,著名物理家居里在实验室里发现磁石的一个物理特性,就是当磁石加热到一定温度时,原来的磁性就会消失。
后来,人们把这个温度叫“居里点”。
居里点也称居里温度或磁性转变点总结巩固新课( 5 )分钟布置作业( 5 )分钟参考资料教学后记编写日期年月日教师签字教学授课计划序号授课题目§1-3 观察结晶过程(实验)目的要求重点难点组织教学总结复习旧课导入新课()分钟提问:1、2、3、4、教学方式、手段、媒介总结巩固新课( 5 )分钟布置作业( 5 )分钟参考资料教学后记编写日期年月日教师签字教学授课计划序号授课题目第二章金属材料的性能§2-1 金属材料的损坏与塑性变形目的要求重点难点组织教学总结复习旧课导入新课()分钟提问:1、2、3、4、教学方式、手段、媒介总结巩固新课( 5 )分钟布置作业( 5 )分钟参考资料教学后记编写日期年月日教师签字教学授课计划序号授课题目§2-2 金属的力学性能目的要求重点难点组织教学总结复习旧课导入新课()分钟提问:1、2、3、4、教学方式、手段、媒介授课计划(分钟)备注任何机械零件或工具,在使用过程中,往往要受到各种形式外力的作用,这就要求金属材料必须具有一种承受机械载荷而不超过许可变形或不破坏的能力,这种能力就是材料的力学性能。
一、强度强度——金属在静载荷作用下抵抗塑性变形或断裂的能力。
其大小用应力表示。
抗拉强度——拉伸实验测定抗压强度抗剪强度抗扭强度抗弯强度1.拉伸试样d——试样直径L o——标距长度2.力-伸长曲线弹性变形阶段屈服阶段强化阶段缩颈阶段3.强度指标(1)屈服强度——当金属材料出现屈服现象时,在实验期间发生塑性变形而力不增加的应力点。
屈服强度分为上屈服强度R eH和下屈服强度R eL。
R eL ——试样的下屈服强度,N/mm2;F eL ——试样屈服时的最小载荷,N;S o ——试样原始横截面面积,mm2。
规定产生残余伸长时的应力为条件屈服强度,替代R eL,称为条件(名义)屈服强度。
2.抗拉强度Rm抗拉强度——材料在断裂前所能承受的最大的应力。
R m ——抗拉强度,MPa;F m ——试样在屈服阶段后所能抵抗的最大力(无明显屈服的材料,为试验期间的最大力), N;S o ——试样原始横截面面积,mm2 。
二、塑性塑性——材料受力后在断裂前产生塑性变形的能力。
1.断后伸长率A试样拉断后,标距的伸长量与原始标距之比的百分率。
2.断面收缩率Z试样拉断后,缩颈处面积变化量与原始横截面面积比值的百分率。
【例】有一直径d =10mm,L o=100mm 的低碳钢试样,拉身实验时测得F eL=21kN,F m=29kN,d u=,L u=138mm。
求此试样的R eL、R m、、Z。
u ooL LAL-=uo100%S SZS-=⨯o uo100%S SZS-=⨯总结巩固新课( 5 )分钟布置作业( 5 )分钟参考资料教学后记编写日期年月日教师签字教学授课计划序号授课题目§2-3 金属的工艺性能§2-4 力学性能实验目的要求重点难点组织教学总结复习旧课导入新课()分钟提问:1、2、3、4、教学方式、手段、媒介总结巩固新课( 5 )分钟布置作业( 5 )分钟参考资料教学后记编写日期年月日教师签字教学授课计划序号授课题目第三章铁碳合金§3-1 合金及其组织目的要求重点难点组织教学总结复习旧课导入新课()分钟提问:1、2、3、4、教学方式、手段、媒介总结巩固新课( 5 )分钟布置作业( 5 )分钟参考资料教学后记编写日期年月日教师签字教学授课计划序号授课题目§3-2 铁碳合金的基本组织与性能目的要求重点难点组织教学总结复习旧课导入新课()分钟提问:1、2、3、4、教学方式、手段、媒介总结巩固新课( 5 )分钟布置作业( 5 )分钟参考资料教学后记编写日期年月日教师签字教学授课计划序号授课题目§3-3 铁碳合金相图目的要求重点难点组织教学总结复习旧课导入新课()分钟提问:1、2、3、4、教学方式、手段、媒介授课计划(分钟)备注一、铁碳合金相图的组成铁碳合金相图——表示在缓慢冷却(或缓慢加热)的条件下,不同成分的铁碳合金的状态或组织随温度变化的图形。
在铁碳合金中,铁和碳可以形成一系列的化合物,如Fe3C 、Fe2C 、FeC 等。
二、Fe-Fe3C相图中特性点、线的含义及各区域内的组织1.主要特性点2.主要特性线三、铁碳合金的分类纯铁——含碳量小于%的铁碳合金。
钢——含碳量大于%而小于%的铁碳合金。
铸铁——含碳量大于%的铁碳合金。
四、典型铁碳合金结晶过程分析1.共析钢共析钢在室温时的组织是珠光体,合金的组织按下列顺序变化:2.亚共析钢亚共析钢的室温组织由珠光体和铁素体组成合金的组织按下列顺序变化:3.过共析钢室温下为珠光体和网状二次渗碳体组织。
钢中含碳量越多,二次渗碳体也越多。
4.白口铸铁亚共晶白口铸铁共晶白口铸铁过共晶白口铸铁五、铁碳合金的成份、组织与性能的关系随含碳量的不同,其组织顺序:F→F+P→P→P+ Fe3 C→P+ Fe3 C+ → + Fe3 CⅠ含碳量越高,钢的强度、硬度越高,而塑性、韧性越低,这在钢经过热处理后表现尤为明显。
六、Fe-Fe3C相图的应用1.作为选材的依据2.在铸造生产中的应用3.在锻造工艺上的应用4.在热处理工艺上的应用总结巩固新课( 5 )分钟布置作业( 5 )分钟参考资料教学后记编写日期年月日教师签字教学授课计划序号授课题目§3-4 碳素钢§3-5 观察铁碳合金的平衡组织(实验)目的要求重点难点组织教学总结复习旧课导入新课()分钟提问:1、2、3、4、教学方式、手段、媒介化学元素符号+汉语拼音字母+阿拉伯数字1.(普通)碳素结构钢2.优质碳素结构钢3.碳素工具钢4.铸造碳钢1.(普通)碳素结构钢1)前缀符号:Q(钢屈服强度“屈”,汉语拼音字首)+屈服强度值(单位MPa)。
2)质量等级符号:A、B、C、D级,从A到D依次提高。
3)(必要时)脱氧方法符号:F-沸腾钢、Z-镇静钢、TZ-特殊镇静钢,Z与TZ符号在钢号组成表示方法中予以省略。
4)(必要时)在牌号尾加产品用途、特性和工艺方法表示符号。
如压力容器用钢—R、锅炉用钢—G、桥梁用钢——Q 等。
钢2.优质碳素结构牌号用两位数字表示,这两位数字表示该钢的平均含碳量的万分数。
45表示平均含碳量为%的优质碳素结构钢08表示平均含碳量为%的优质碳素结构钢若为高级优质钢、特级优质钢时,分别在牌号尾加A、E表示3.碳素工具钢牌号以汉字“碳”的汉语拼音字母字头“T”及后面的阿拉伯数字表示,其数字表示钢中平均含碳量的千分数。
例如:T8表示平均含碳量为%的优质碳素工具钢。
若为高级优质碳素工具钢,则在牌号后面标以字母A。
4.铸造碳钢牌号由“铸钢”两汉字的汉语拼音字母字头“ZG”后面加两组数字组成:第一组数字代表屈服强度,第二组数字代表抗拉强度值。
例如:ZG270—500表示屈服强度不小于270MPa,抗拉强度不小于500MPa 的铸造碳钢。
总结巩固新课( 5 )分钟布置作业( 5 )分钟参考资料教学后记编写日期年月日教师签字教学授课计划序号授课题目第四章钢的热处理§4-1 热处理的原理及分类目的要求重点难点组织教学总结复习旧课导入新课()分钟提问:1、2、3、4、教学方式、手段、媒介总结巩固新课( 5 )分钟布置作业( 5 )分钟参考资料教学后记编写日期年月日教师签字教学授课计划序号授课题目§4-2 钢在加热及冷却时的组织转变目的要求重点难点组织教学总结复习旧课导入新课()分钟提问:1、2、3、4、教学方式、手段、媒介授课计划(分钟)备注一、钢在加热时的组织转变1.钢在加热和冷却时的相变温度在加热时钢的转变温度要高于平衡状态下的临界点;在冷却时要低于平衡状态下的临界点。
加热时的各临界点:A c1、A c3和A ccm冷却时的各临界点:A r1、A r3和A rcm2.奥氏体的形成钢在加热时的组织转变,主要包括奥氏体的形成和晶粒长大两个过程。
3.奥氏体晶粒的长大晶粒的长大是依靠较大晶粒吞并较小晶粒和晶界迁移的方式进行。
二、钢在冷却时的组织转变两种冷却方式:等温处理连续冷却1.奥氏体的等温转变奥氏体在A1线以上是稳定相,当冷却到A1线以下而又尚未转变的奥氏体称为过冷奥氏体。
这是一种不稳定的过冷组织,只要经过一段时间的等温保持,它就可以等温转变为稳定的新相。
这种转变就称为奥氏体的等温转变。
(1)高温等温转变:珠光体型转变区(2)中温等温转变:贝氏体型转变区(3)低温连续转变:马氏体型转变区屈氏体屈氏体是极细片状的珠光体,片层极薄间距小于μm,只有在电子显微镜下(5000倍)才能分辨出它们呈片状(2)贝氏体型转变区——中温等温转变上贝氏体总结巩固新课( 5 )分钟布置作业( 5 )分钟参考资料教学后记编写日期年月日教师签字教学授课计划序号授课题目§4-3 热处理的基本方法目的要求重点难点组织教学总结复习旧课导入新课()分钟提问:1、2、3、4、教学方式、手段、媒介授课计划(75 分钟)备注一、退火与正火机械零件一般的加工工艺顺序:作用:消除前一工序所造成的某些组织缺陷及内应力,可以改善材料的切削性能,为随后的切削加工及热处理(淬火—回火)做好组织准备。
1.退火退火——将钢加热到适当温度,保持一定时间,然后缓慢冷却(一般随炉冷却)的热处理工艺。
常用退火方法:完全退火球化退火去应力退火退火目的:降低硬度,提高塑性,以利于切削加工和冷变形加工细化晶粒,均匀组织,为后续热处理作好组织上的准备消除残余内应力,防止工件的变形与开裂2.正火正火——将钢加热到Ac3或Accm以上30~50℃,保温适当的时间后,在空气中冷却的工艺方法。