1、1教学授课计划 序号授课班级授课日期授课题目 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 2授课计划（ 75 分钟） 备注一、人类认识和使用材料的各个阶段1.石器时代 距今 6000 至 4000 年左右，分为旧石器时代和新石器时代。旧石器时代，人类只会采用敲打而成的石头作为简单的工具；新石器时代，人类已学会通过磨制的方法将石头制成工具，后期还学会用泥土来制作陶器 2.青铜器时代青铜时代约从公元前 4000 年至公元初年，希腊、埃及始于公元前 3 000 年以前，中国始于公元前 1 800 年。青铜器时代标志着人类开
2、始学会冶炼和使用金属材料 铁器时代 世界上最早锻造出铁器的是赫梯王国（今土耳其境内） ，距今约 3400 年。由于铁器比青铜器的硬度高 4 倍，所以极大地促进了社会生产力的发展 3.钢铁时代18 世纪的工业革命使人类使用材料的历史产生了重大突破，人类掌握了炼钢的方法。钢铁时代的到来和蒸汽机的发明，使人类的生产力有了空前的发展，人们不再简单的使用工具，而开始使用真正意义的机器，这标志着工业时代的来临 4.人工合成材料时代 20 世纪初酚醛树脂的合成标志着人类进入到了人工合成材料时代。目前，传统合成材料已有几十万种，而新材料的数量正在以每年约 5的速度增长；世界上现有 800 多万种人工合成的化合
3、物，而且还以每年 25 万种的速度增长，其中相当一部分将成为工业化生产的新材料，为人类社会和科学技术的发展服务5.金属由单一元素构成的具有特殊的光泽、延展性、导电性、导热性的物质，如金、银、铜、铁、锰、锌、铝等。合金由一种金属元素与其他金属元素或非金属元素通过熔炼或其他方法合成的具有金属特性的材料。金属材料金属及其合金的总称，即指金属元素或以金属元素为主构成的，并具有金属特性的物质。 金属材料金属及其合金的总称，即指金属元素或以金属元素为主构成的，并具有金属特性的物质。 二.课程主要内容：1金属材料的基本知识主要介绍金属的晶体结构及变形的相关知识2金属的性能主要介绍金属的力学性能和工艺性能。3
4、金属学基础知识主要介绍铁碳合金的组织及铁碳合金相图 。4金属材料及其应用主要介绍碳素钢、合金钢、铸铁、有色金属及硬质合金等金属材料的常用牌号、成分、组织、性能及用途，并介绍了国外常用金属材料的牌号和新型工程材料的相关知识。5热处理的基本知识主要介绍热处理的原理（钢在加热、保温、冷却时的组织转变） 、热处理的工艺（退火、正火、淬火、回火、表面热处理等）及常用材料的典型热处理工艺。总结巩固新课 （ 5 ）分钟 3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 第一章 金属的结构与结晶 11 金属的晶体结构 目的要求 重点难点
5、 4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、晶体与非晶体存在状态 结构特点液态 物质 气态 晶体固态非晶体晶体和非晶体的对比项目 晶体 非晶体定义 原子呈有序、有规则排列的物质 原子呈无序、无规则堆积的物质性能特点具有规则的几何形状 有一定的熔点，性能呈各向异性没有规则的几何形状有固定的熔点，性能呈各向同性典型物质石英、云母、明矾、食盐、硫酸铜、糖、味精 玻璃、蜂蜡、松香、沥青、橡胶5二、金属的晶格类型晶格类型金属中原子排列的规律。晶格为了清楚地表示晶体中原子排列的规律，将原子简化为一个质点，再用假想的线将它们
6、连接起来，形成一个能反映原子排列规律的空间格架。晶胞晶格中能够完整地反映晶体晶格特征的最小几何单元。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6教学授课计划 序号授课班级授课日期授课题目 12 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 授
7、课计划（ 分钟） 备注结晶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。结晶潜热结晶的过程中放出的热量。 7一、纯金属的结晶过程过冷度理论结晶温度和实际结晶温度（ T1）之间存在的温度差（ T= T0 T1） 。金属结晶时，冷却越快，其实际结晶的温度就越低，过冷度 T 也就越大。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。 细化晶粒的方法：（1）增加过冷度 （2）变质处理 （3）振动处理 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
8、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8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 13 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、 92、 3、 4、 教学方式、手段、媒介 授课计划（ 分钟） 备注一、实验目的1通过观察透明盐类的结晶过程及组织特征，理解金属的结晶理论。2通过观察铸锭表面，建立金属晶体以树枝状形
9、态成长的直观认识。二、实验原理由于液态金属的结晶过程难以直接观察，而盐类也是晶体物质，其溶液的结晶过程和金属很相似，区别仅在于盐类是在室温下依靠溶剂蒸发使溶液过饱和而结晶，金属则主要依靠过冷，故完全可通过观察透明盐类溶液的结晶过程来了解金属的结晶过程。 三、实验器材1. 生物显微镜和放大镜。2. 接近饱和的氯化铵或硝酸铅水溶液（由实验室预先制好） 。3. 干净玻璃片和吸管。4. 酒精灯或电吹风。5. 有枝晶的金属铸件实物。总结巩固新课 （ 5 ）分钟 布置作业 （ 5 ）分钟 10参考资料 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 第二章 金属材料的
10、性能 21 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 11提问：1、 2、 3、 4、 教学方式、手段、媒介 授课计划（ 分钟） 备注一、与变形相关的几个概念1载荷载荷金属材料在加工及使用过程中所受的外力。根据载荷作用性质的不同分：（1）静载荷大小不变或变化过程缓慢的载荷。（2）冲击载荷在短时间内以较高速度作用于零件上的载荷。（3）交变载荷大小、方向或大小和方向随时间发生周期性变化的载荷。2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，称为。3应力应力假设作用在零件横截面上的内力大小均匀分布，单位横
11、截面积上的内力。R= R：应力，Pa； F：外力，N； S：横截面面积，m2。SF二、金属的变形金属塑性变形的影响因素： 弹性变形1晶粒位向的影响2晶界的作用3晶粒大小的影响 弹塑性变形12断裂三、金属材料的冷塑性变形与加工硬化形变强化（加工硬化）冷塑性变形除了使晶粒的外形发生变化外，还会使晶粒内部的位错密度增加，晶格畸变加剧，从而使金属随着变形量的增加，使其强度、硬度提高，而塑性、韧性下降。 金属的塑性变形，在外形变化的同时，晶粒的形状也会发生变化。通常晶粒会沿变形方向压扁或拉长。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
12、授课计划 序号授课班级授课日期授课题目 22 金属的力学性能 13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15 抗剪强度 抗扭强度 抗弯强度 1拉伸试样 d试样直径Lo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
13、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 ReH 和下屈服强度 ReL。ReL 试样的下屈服强度，N/mm2；FeL 试样屈服时的最小载荷，N；So 试样原始横截面面积，mm2。规定产生 0.2残余伸长时的应力为条件屈服强度 Rp0.2，替代 ReL，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。 16Rm 抗拉强度，MPa；Fm 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； So 试样原始横截面面积，mm2 。 二、塑性塑性材料受力后在
14、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， Lo=100mm 的低碳钢试样，拉身实验时测得FeL=21kN， Fm=29kN， du=5.65mm， Lu=138mm。求此试样的 ReL、 Rm、 A11.3、 Z。 三、硬度硬度材料抵抗局部变形，特别是塑性变形、压痕或划痕的能力。硬度是通过在专用的硬度试验机上实验测得的。 1布氏硬度 布氏硬度值用球面压痕单位面积上所承受的平均压力来表示，单位为 MPa，但一般均不标出，用符号 HB
15、W 表示：应用范围：主要用于测定铸铁、有色金属及退火、正火、调质处理后的各种软钢等硬度较低的材料。 2洛氏硬度 表示方法： 符号 HR 前面的数字表示硬度值。HR 后面的字母表示不同的洛氏硬度标尺。例：45HRC 表示用 C 标尺测定的洛氏硬度值为 45。 四、冲击韧性冲击韧性金属材料抵抗冲击载荷作用而不破坏的能力。材料的冲击韧性用夏比摆锤冲击弯曲试验来测定。 用试样所吸收的能量 K 的大小来作为衡量材料韧性好坏的指标，称为冲击吸收能量。用 U 形和 V 形缺口试样测得的冲击吸收能量分别用 KU 和 KV 表示。 总结巩固新课 （ 5 ）分钟 uoL10%SZou10S20.12()FFHBW
16、SDd17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 23 金属的工艺性能 24 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 18提问：1、 2、 3、 4、 教学方式、手段、媒介 授课计划（ 分钟） 备注金属材料的一般加工过程 冶炼铸造铸件铸锭热锻热轧焊接机加工冷轧、冷拔、冷冲板料、棒材、型材、管材机加工机加工零件金属材料的工艺性能金属材料对不同加工工艺方法的适应能力。它包括铸造性能、锻造性能、切削加工性能和焊接性能、热处理性能等。一、铸造性能铸造成形过程中获得外形准确、内部健全铸
17、件的能力，主要取决于金属的流动性、收缩性和偏析倾向等。 1流动性：熔融金属的流动能力。2收缩性：铸造合金由液态凝固和冷却至室温的过程中，体积和尺寸减小的现象。3偏析倾向：金属凝固后，内部化学成分和组织不均匀现象。二、锻压性能19用锻压成形方法得优良锻件的难易程度。常用塑性和变形抗力两个指标来综合衡量。三、焊接性能金属材料对焊接加工的适应性，也就是在一定焊接工艺条件下，获得优质焊接接头的难易程度。对碳钢和低合金钢而言，焊接性能主要与其化学成分有关（其中碳的影响最大） 。四、切削加工性能切削加工性能切削金属材料的难易程度。一般用工件切削时的切削速度、切削抗力的大小、断屑能力、刀具的耐用度以及加工后
18、的表面粗糙度来衡量。 表面加工硬化切削塑性金属材料时，工件在加工表面层的硬度明显提高而塑性下降的现象。五、热处理性能淬透性淬硬性过热敏感性变形开裂倾向回火脆性倾向氧化脱碳倾向24 力学性能实验实验 1 拉伸实验实验 2 硬度测试总结巩固新课 （ 5 ）分钟 布置作业 （ 5 ）分钟 参考资料 教学后记 20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 第三章 铁碳合金 31 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、 214、 教学方式、手段、媒介 授课计划（ 分钟） 备注一、合金的基本概念合金以一种金属为
19、基础，加入其他金属或非金属，经过熔合而获得的具有金属特性的材料。即合金是由两种或两种以上的元素所组成的金属材料。组元组成合金最简单的、最基本的、能够独立存在的元物质，简称元。 相合金中成分、结构及性能相同的组成部分。 组织合金中不同相之间相互组合配置的状态。换言之，数量、大小和分布方式不同的相构成了合金不同的组织。 二、合金的组织1固溶体间隙固溶体 单相组织置换固溶体2金属化合物3混合物 多想组织（1） 固溶体一种组元的原子溶入另一组元的晶格中所形成的均匀固相。间隙固溶体溶质原子分布于溶剂晶格中而形成的固溶体。置换固溶体溶质原子置换了溶剂晶格结点上某些原子而形成的固溶体。（2） 金属化合物在合
20、金中，当溶质含量超过固溶体的溶解度时，除可形成固溶体外，还将出现新的相，其晶体结构不同于任一组元，而是组元之间相互作用形成一种具有金属特性的物质。 （3） 混合物两种或两种以上的相按一定的质量百分数组成的物质。 固溶强化无论是间隙固溶体还是置换固溶体，在其形成过程中，都会使溶剂晶格发生畸变，从而使合金对变形的抗力增加。也即通过溶入溶质元素形成固溶体而使金属材料强度、硬度提高的现象。 22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23授课日期授课题目 32 铁碳合金的基本组织与性能 目的要求 重点难点 组
21、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、铁素体（F）碳溶解在 Fe 中形成的间隙固溶体，用符号 F 表示。 二、奥氏体（A）24碳溶于 Fe 中形成的间隙固溶体，用符号 A 表示。 三、渗碳体（Fe3C 或 Cm）渗碳体是含碳量为 6.69的铁与碳的金属化合物，其化学式为 Fe3C。 四、珠光体（P）珠光体是铁素体和渗碳体的混合物，用符号 P 表示。 五、莱氏体（Ld）莱氏体是奥氏体和渗碳体的混合物，用符号 Ld 表示。 低温莱氏体室温下的莱氏体，由珠光体和渗碳体组成，用符号 Ld 表示。 总结巩固新课 （ 5
22、）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 33 铁碳合金相图 目的要求 25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。26二、FeFe3C 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
23、类纯铁含碳量小于 0.0218%的铁碳合金。钢含碳量大于 0.0218%而小于 2.11%的铁碳合金。铸铁含碳量大于 2.11%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：272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： FF+PPP+ Fe3 CP+ Fe3 C+ + Fe3 C含碳量越高，钢的强度、
24、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、FeFe3C 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 28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 34 碳素钢 35 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 29授课计划（ 分钟） 备注碳素钢简称碳钢，是最基本的铁碳合金。它是指在冶炼时没有特意加入合金元素，且含碳量
25、大于 0.0218%而小于 2.11%的铁碳合金。 一、钢中常存元素及其对性能的影响锰有益元素，有很好的脱氧能力，还可与硫形成 MnS，从而消除了硫的有害作用。硅有益元素，脱氧能力比锰强，还能提高钢的强度及质量，硅作为杂质一般应不超过 0.4%。硫有害元素，常以 FeS 形式存在，易使钢材变脆（热脆性） 。磷有害元素，它使钢在低温时变脆（冷脆性） 。氢有害元素，能造成氢脆、白点等缺陷。二、碳素钢的分类1按钢的含碳量分低碳钢：C0.25中碳钢： 0.25C 0.60高碳钢：C 0.602按钢的质量分普通钢：S 0.050，P 0.045优质钢：S 0.035，P 0.035高级优质钢：S 0.0
26、25，P 0.0253按钢的用途分结构钢：含碳量一般均小于 0.70%工具钢：含碳量一般均大于 0.70%4按冶炼时脱氧程度的不同分沸腾钢：脱氧程度不完全的钢 镇静钢：脱氧程度完全的钢特殊镇静钢：比镇静钢脱氧程度更充分彻底的钢 三、碳素钢牌号及用途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
27、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 0.45的优质碳素结构钢 08 表示平均含碳量为 0.08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。30例如：T8 表示平均含碳量为 0.80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
28、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：ZG270500 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 序号授课班级授课日期授课题目 第四章 钢的热处理 41 热处理的原理及分类 目的要求 31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） 备注看图得出：现象：放在水中冷却的一根钢丝硬而脆，很容易折断；放在空气中冷却的一根较软、有较好的塑性，可以卷成圆圈而不断裂。 实验说明：虽然钢的成分相同，加热的温度也相同，但采用不同的冷却方法，却得到了不同的力学性能。这主要是因为在不同冷却速度的情况下，钢的内部组织发生了不同的变化。 热处理的分类：退火常规热处理 正火淬火回火表面热处理 表面淬火 渗碳
