1、备 课 笔 记课题序号 2 授课班级 1082授课课时 2 授课形式 新课授课章节 名 称 1.1.2 铁碳合金相图 1.2 非金属材料的力学性能使用教具 黑板 粉笔教学目的 掌握铁碳合金图、铁碳合金的基本组织、含碳量对铁碳合金组织与性能及铁碳合金相图的应用教学重点 铁碳合金图、铁碳合金的基本组织、含碳量对铁碳合金组织与性能及铁碳合金相图的应用教学难点 铁碳合金图、铁碳合金的基本组织、含碳量对铁碳合金组织与性能及铁碳合金相图的应用更新、补充、删节内容 无课外作业 课后练习教学后记 通过铁碳合金相图的介绍，帮助学生掌握铁碳合金的基本组织。同时 讲清含碳量对铁碳合金组织与性能影响。授课主要内容或板
2、书设计1.1.2 铁碳合金相图1、 铁碳合金的基本组织课 堂 教 学 安 排教学过程 主要教学内容及步骤【导入】【新授】在现代工业中，碳钢和铸铁（黑色金属）是应用最广泛的金属材料。熟悉和合理选用钢铁材料需从铁碳相图开始，研究各种温度下的铁碳合金的成分、组织与性能之间的关系。1、 铁碳合金的基本组织液态时互溶、固态时碳可溶于铁中形成固溶体。当含碳量超过固态溶解度时，形成化合物。还可形成由固溶体和化合物组成的机械混合物。2、铁碳合金相图横坐标表示含碳量（小于 6.69%部分） ，铁和碳形成较稳定的渗碳体。铁碳合金相图以纯铁 Fe 为一组元，Fe 3C 为令一组元。铁碳合金状态图的建立（1）配制不同
3、成分的铁碳合金，用热分析法测定各合金的冷却曲线。（2）从各冷却曲线上找出临界点，并将各临界点分别画到成分温度坐标中。（3）将意义相同的临界点连接起来。FeFe 3C 合金状态图的分析：（1）点（特性点）：A 1538 100Fe 的熔点 ； D 1227 100Fe 3C 的熔点；G 910 100Fe 的同素异晶转变点（重结晶温度点） ；C 1148 4.3C 共晶点 LLd（AC） 共晶反应；F 1148 6.69C 虚点 ； P 727 100Fe 虚点；K 727 6.69C 虚点、E 1148 2.11C 碳在 Fe 中的最大固溶量；课 堂 教 学 安 排教学过程 主要教学内容及步骤
4、S 727 0.77C 碳在 Fe 中的最小固溶量，共析点 AP 共析反应。（2）线（特性线）：1）AC 线：液相线 开始结晶出奥氏体：LLA。DC 线：液相线 开始结晶出渗碳体：LL+C。2）AE 线：固相线 奥氏体结晶终了线：LAA。ECF 线：固相线（共晶线）：共晶反应 LLd。3）GS 线A 3线：从奥氏体中开始析出铁素体线。（4）ES 线A cm线：从奥氏体中开始析出渗碳体线（碳在奥氏体中的固溶线） 。（5）PSK 线A 1线：共析线； 共析反应 AP（FC）共晶体。（6）PQ 线碳在铁素体中的溶解度曲线。这种由铁素体中析出的渗碳体为三次渗碳体。3.分类：含碳量分类：工业纯铁：C0.
5、0218C钢：0.02180.77 PC共晶白口铁分类：共晶白口铁：4.3C Ld 亚共晶白口铁：C4.3C Ld C三、钢在结晶过程中的组织转变实验：热分析法（C：06.69）实用价值。1.共析钢：0.77C：LLAAP分析：在 727发生共析反应，A 中含碳多少？P 中含碳多少？（727:F88.78、C11.22）2.亚共析钢：0.5C：LLAAAFPF分析：AAF 在点以上 A 中含碳多少？随着温度降低，A 中含碳是 逐渐增加还是减少？AFPF 在冷却到点时，A 中含碳增加到 0.77C，发生共析反应 AP，727时，P、F 各占百分多少？727: F35.34、P64.66。20:F
6、92.64、C7.36课 堂 教 学 安 排教学过程 主要教学内容及步骤3.过共析钢：1.0C：LLAAACPC （P96.1、C3.9）分析：AAC 在点以上，A 中含碳多少？C 中含碳多少？在点以下，随着温度降低，A 中含碳逐渐增加还是减少？ACPC 当冷却到时，A 中含碳逐渐减少到0.77C，发生共析反应AP，727,P、C 相对含量是多少？.亚共晶白口铸铁、共晶白口铸铁、过共晶白口铸铁请学生自行分析。铁碳合金的组织和性能：工业纯铁：F 塑性好。亚共析钢：FP 取决于 F、P 的含量。共析钢：P 强度高。过共析钢：PC 取决于 P、C 的含量（C 为网状的二次渗碳体，脆、不合格） 。亚共
7、晶白口铸铁、共晶白口铸铁、过共晶白口铸铁自行分析。力学性能和含碳量的关系曲线图。( 书图 1-8)3、含碳量对铁碳合金组织与性能的影响（1）含碳量对铁碳合金组织的影响随着含碳量的增加，不仅铁碳合金组织中的渗碳体的数量相应增加，而且形态、分布也随着发生变化。渗碳体开始在珠光体中一层片状分布，继而以网状分布，最后形成莱氏体，渗碳体变成主要成分且以针状分布。不同成分的铁碳合金具有不同的组织，有不同的性能。（2）含碳量对铁碳合金性能的影响渗碳体是一种强化相。当渗碳体以铁素体为基体构成珠光体时，可提高其强度和硬度，但塑性与韧性越低。当碳钢含碳量小于 0.9%时，随着钢中含碳量的增加，钢的强度与硬度不断上
8、升，而塑性与韧性不断下降。当大于 0.9%时，钢的塑性与韧性进一步下降，而强度也明显下降。课 堂 教 学 安 排教学过程 主要教学内容及步骤【小结】4、合金相图的应用（1）Fe-Fe3C 相图给出了碳的质量分数与钢的组织与性能之间的关系。这便于根据零件所需的使用性能来合理选用适当碳含量的钢。显然相图可与指导我们对钢材的合理选用。Fe-Fe3C 相图还给出了各种铁碳合金的温度与组织之间的关系。这对指导铸、锻、热处理工艺有直接意义。（2）在铸造方面的应用 根据相图上的液相线可以确定铸件的合理浇注温度。一般选在液相线之上 50100。（3）.在锻造方面的应用 从 F-Fe3C 相图上可知，当把钢加热到 A3 和Acm 线之上都会变成单相奥氏体。奥氏体状态的刚塑性好、强度较低，很适用于大变形量的热变形加工。从工艺角度考虑既要易于变形加工又要避免晶粒粗大、过热和严重氧化。所以，锻造和热轧的开始温度一般选在固相线以下200。（4）在热处理方面的应用 F-Fe3C 相图中的 A1、A2、A3 、Acm 三条相变现实确定碳素钢热处理工加热温度的依据。1.2 非金属材料的力学性能非金属材料的力学性能包括强度、刚度、韧性、蠕变性、减摩性等。一般来说，高分子材料的塑性、刚度、韧性都较钢低；但大多具有减摩性特点。而陶瓷冲击韧度、断裂韧度和抗拉强度比金属低很多。1、 强度2、 变形铁碳合金相图及其应用
