内蒙古工业大学材料学院 金属学与热处理教案
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内蒙古工业大学
教 案
2012 /2013学年一学期
学 院 材料学院
系 别 金属材料系
课程名称 金属学与热处理
授课对象 冶金10-1、2、3
主讲教师 张瑞英、许萍
职 称 副教授 、副教授
课程学时 80
内蒙古工业大学材料学院 金属学与热处理教案
2 内蒙古工业大学教案(课程)
教案编写时间：2006-3-1
课程名称 金属学与热处理 课程代码 040203117 总学时： 80学时
讲课： 70学时
上机： 0 学时
实验： 10 学时
其他： 0 学时 学 时 80
课程类别 公共课 ( ) 基础课 ( ) 专业课( )
技术基础课（√） 专业选修课( ) 公共选修课( )
授课对象 成型04 级（3）、（4）班
教材：崔忠圻.《金属学与热处理》.机械工业出版社.2000
主要参考资料：
[1] 徐钧恒．《材料科学基础》．北京工业大学出版社，2001
[2] 侯增寿．《金属学原理》．上海科学技术出版社，1999
[3] 王晓敏．《工程材料学》．哈尔滨工业大学出版社，1998
[4] 石德珂．《材料科学基础》．机械工业出版社，2003
[5] 刘宗昌．《金属固态相变教程》．冶金工业出版社，2003
教学目的、要求：
《金属学与热处理》是材料成型与控制工程专业一门重要的技术基础课。
本课程以材料的成分、加工工艺、组织结构与性能之间的关系为主线，重点介绍材料的本质，提出有关的理论和描述，说明材料结构是如何与其成分、加工工艺、性能以及行为相联系的。
金属热处理基础知识大全
金属热处理是将金属工件放在一定的介质中加热到适宜的温度，并在此温度中保持一定时间后，又以不同速度冷却的一种工艺。
1．金属组织
金属：具有不透明、金属光泽良好的导热和导电性并且其导电能力随温度的增高而减小，富有延性和展性等特性的物质。金属内部原子具有规律性排列的固体（即晶体）。
合金：由两种或两种以上金属或金属与非金属组成，具有金属特性的物质。
相：合金中成份、结构、性能相同的组成部分。
固溶体：是一个（或几个）组元的原子（化合物）溶入另一个组元的晶格中，而仍保持另一组元的晶格类型的固态金属晶体，固溶体分间隙固溶体和置换固溶体两种。
固溶强化：由于溶质原子进入溶剂晶格的间隙或结点，使晶格发生畸变，使固溶体硬度和强度升高，这种现象叫固溶强化现象。
化合物：合金组元间发生化合作用，生成一种具有金属性能的新的晶体固态结构。
机械混合物：由两种晶体结构而组成的合金组成物，虽然是两面种晶体，却是一种组成成分，具有独立的机械性能。
铁素体：碳在a-Fe（体心立方结构的铁）中的间隙固溶体。
奥氏体：碳在g-Fe（面心立方结构的铁）中的间隙固溶体。
渗碳体：碳和铁形成的稳定化合物（Fe3c）。
珠光体：铁素体和渗碳体组成的机械混合物（F+Fe3c 含碳0.8%）
莱氏体：渗碳体和奥氏体组成的机械混合物（含碳4.3%）
金属热处理是机械制造中的重要工艺之一，与其它加工工艺相比，热处理一般不改变工件的形状和整体的化学成分，而是通过改变工件内部的显微组织，或改变工件表面的化学成分，赋予或改善工件的使用性能。其特点是改善工件的内在质量，而这一般不是肉眼所能看到的。
为使金属工件具有所需要的力学性能、物理性能和化学性能，除合理选用材料和各种成形工艺外，热处理工艺往往是必不可少的。钢铁是机械工业中应用最广的材料，钢铁显微组织复杂，可以通过热处理予以控制，所以钢铁的热处理是金属热处理的主要内容。另外，铝、铜、镁、钛等及其合金也都可以通过热处理改变其力学、物理和化学性能，以获得不同的使用性能。
[2006年获奖论文三等奖]《金属材料及热处理》教学方法初探
[摘要]：技校学生在学习《金属材料及热处理》中遇到内容繁多、记忆困难、遗忘很快、缺乏实际经验等问题。本文采用了兴趣讲解、列表记忆、直观性教学、现场教学等多种方法，取得到较好的教学效果。
[关键词]：金属、热处理、兴趣、教学方法
《金属材料及热处理》是一门专业基础课，是一门研究金属材料的成份、热处理与金属材料性能间的关系和变化规律的科学。这门课内容繁多、难记易忘、理论与实际结合紧密。现在的技校学生是从中考中"差选"出来，学习基础较差，学习习惯和学习方法欠佳，而且几乎没有实际经验。要学好这门课是难上加难。针对现在的技校学生的现状和这门课的特点，探索一条行之有效的教学方法事在必行。笔者在这门课教学方法上进行一些有益尝试，取得较好的教学效果，供大家参考。
一、"趣味"学习
《金属材料及热处理》这门课内容比较枯燥，以前曾有学生产生过厌学情绪。笔者在讲课时多用学生感兴趣的实际例子，多设悬念，引导学生"趣味"学习。常言道万事开头难，有个好的开端就成功了一半。能使学生自己愿意学，发挥学生的主观能动性是学好这门课的关键。兴趣是最好的老师。上第一堂课时，笔者并不马上讲新内容。让学生先回答几个问题。
1、谁看过"泰坦尼克"号电影？
2、"泰坦尼克"号为什么会沉没？其真正原因是什么？
学生的积极性马上调动起来，个个踊跃回答问题。但是没有一个学生知道沉船的真正原因。造成"泰坦尼克"号这艘不沉的船沉没的真正原因是船本身金属材料造成的。二十世纪初，人们对金属材料的成分与性能之间的关系不了解，只知道用铁造的船比木头造的船要结实。殊不知铁中含碳量大时，金属材料虽然硬，但脆性大，不耐冲击。"泰坦尼克"号就是用这种含碳量高的铁-一种金属材料制造成的。当船撞上冰山时，断裂破坏了，造成了首航一千五百多人丧生惨痛事件发生。若当时人们知道金属材料成分与性能之间的关系，就会避免这场悲剧产生。这活生生的例子给学生留下深刻印象。并主动提出想了解金属材料的性能，笔者这时引入金属的性能是水到渠成的事。此外笔者还在语言上下功夫，幽默风趣语言可调剂学生的学习疲劳，调动起学习兴趣。学生注意力不集中时，风趣讲个日常生活的例子。"抄菜用什么锅好？"学生们马上安静下来。"是生铁锅还是熟铁锅？"等学生思考片刻后笔者又说："生铁锅的成分中含碳量比熟铁锅含碳量高，材料较硬，比较耐磨，因此使用寿命较长。但是生铁锅摔在地上会破裂。"学生们觉得这门课还是很有趣的，学习自觉性也提高了。
金属材料与热处理基本知识
一、铁碳合金的基本组织
1、铁素体
碳在α-Fe中的间隙固溶体称为铁素体，用F表示。强度和硬度很低，塑韧性好。
2、奥氏体
碳在γ-Fe中的间隙固溶体称为奥氏体，用A表示。塑性好，在锻造、轧制时常要加热到A区域，易于加工。
3、渗碳体
铁与碳形成的金属化合物称为渗碳体，用Fe3C表示。硬度高，脆性大。
4、珠光体
F与Fe3C混合物,用P表示。强、韧性介于两者之间。
5、莱氏体
A与Fe3C混合物（P+Fe3C）用Ld表示。硬度高，塑性差。
二、铁碳合金状态图
1、状态图主要点、线
特性点 温度℃ 含义
A 1538 纯铁熔点
C 1147 共晶点
D 1227 渗碳体熔点
E 1147 C在γ-Fe中最大溶解度
G 910 纯铁的同素异晶转变点
P 727 C在α-Fe中最大溶解度
S 727 共析点
Q 室温 室温时C在α-Fe中最大溶解度
ABCD线： 液相线，液相冷却至此开始析出，加热至此全部转化。
AHJECF线： 固相线，液态合金至此线全部结晶为固相，加热至此开始转化
GS线：A3线，A开始析出F的转变线，加热时F全部溶入A
ES线：Acm线，C在A中溶解度曲线，Fe3CⅡ析出线加热时Fe3CⅡ全部溶入A
ECF线：共晶线，含C量2.11-6.69%至此发生共晶反应，结晶出A与Fe3C混合物，莱氏体。
PSK线：共析线（A1线），含C量在0.0218-6.69%至此反生共析反应，产生出珠光体
GP线—铁素体析出终了线
PQ线—Fe3CⅢ析出线
2、典型铁碳合金的结晶过程
（1）、60钢
1点以上 L → 1～2 点 L+A → 2～3点A → 3～4点A+F → 4点室温P+F
(2)、 T7钢
1点以上 L → 1～2 点 L+A → 2～3点A → 3点室温P
(3)、T12钢
1点以上 L → 1～2 点 L+A → 2～3点A → 3～4点A+ Fe3CⅡ → 4点室温P+ Fe3CⅡ
