(金属学与热处理)工程材料学总结

(金属学与热处理)工程材料学总结（精选8篇）

(金属学与热处理)工程材料学总结 篇1

《工程材料学》总结

第一部分：晶体结构与塑性变形 一、三种典型的金属晶体结构

1．bcc、fcc、hcp的晶胞结构、内含原子数，致密度、配位数。Bcc：体心立方，内包含2个原子，致密度为0.68，配位数为8 Fcc：面心立方，4个原子，致密度0.74，配位数12 Hcp：密排六方，6个原子，致密度0.74，配位数12 2．立方晶系的晶向指数[uvw]、晶面指数(hkl)的求法和画法。

3．晶向族〈„〉/晶面族{„}的意义（原子排列规律相同但方向不同的一组晶向/晶面，指数的数字相同而符号、顺序不同），会写出每一晶向族/晶面族包括的全部晶向/晶面。4．bcc、fcc晶体的密排面和密排方向。

密排面 密排方向

fcc {111} <110> bcc {110} <111>

二、晶体缺陷

1．点缺陷、线缺陷、面缺陷包括那些具体的晶体缺陷。

点缺陷：特征“三个方向尺寸都很小”空位，间隙原子，置换原子 线缺陷：特征“两个方向上的尺寸很小”位错：刃型位错，螺型位错

面缺陷：特征“在一个方向上尺寸很小”外表面，内界面：晶界，亚晶界，孪晶界，堆垛层错和相界 2．刃型位错的晶体模型。

三、塑性变形与再结晶

1．滑移的本质：滑移是通过位错运动进行的。2．滑移系 =滑移面 + 其上的一个滑移方向。滑移面与滑移方向就是晶体的密排面和密排方向。

3．强化金属的原理及主要途径：阻碍位错运动，使滑移进行困难，提高了金属强度。

主要途径是细晶强化（晶界阻碍）、固溶强化（溶质原子阻碍）、弥散强化（析出相质点阻碍）、加工硬化（因塑变位错密度增加产生阻碍）等。

4．冷塑性变形后金属加热时组织性能的变化过程：回复→再结晶→晶粒长大。5．冷、热加工的概念

冷加工：在再结晶温度以下进行的加工变形，产生纤维组织和加工硬化、内应力。

热加工：在再结晶温度以上进行的加工变形，同时进行再结晶，产生等轴晶粒，加工硬化、内应力全消失。6．热加工应使流线合理分布，提高零件的使用寿命。第二部分：金属与合金的结晶与相图

一、纯金属的结晶

1．为什么结晶必须要过冷度？

由热力学可知，在某种条件下，结晶能否发生，取决于固相的自由度是否低于液相的自由度，即 G =GS-GL<0；只有当温度低于理论结晶温度 Tm 时，固态金属的自由能才低于液态金属的自由能，液态 金属才能自发地转变为固态金属，因此金属结晶时一定要有过冷度。

2．结晶是晶核形成和晶核长大的过程。

3．细化铸态金属的晶粒有哪些主要方法？（三种方法）控制过冷度，变质处理，振动搅动 二、二元合金的相结构与相图

1．固溶体和金属化合物的区别。（以下哪一些是固溶体，哪一些是金属化合物：α-Fe、γ-Fe、Fe3C、A、F、P、Ld、S、T、B上、B下、M片、M条？）

’2．匀晶相图

①在两相区内结晶时两相的成分、相对量怎样变化？ ②熟练掌握用杠杆定律计算的步骤：

⑴将所求材料一分为二，⑵注意杠杆的位置和长度，⑶正确列出关系式。3．共晶（析）相图

①熟悉共晶（析）相图的基本形式（水平线、一变二）。②会区分共晶（析）体、先共晶（析）相、次生相（二次相）。

③会在相图中填写组织组成物（或相组成物），掌握不同合金在室温时的平衡组织, 会熟练应用杠杆定律计算相组成物和组织组成物的相对量。

三、Fe-Fe3C 相图（重点）

1.默绘相图并牢记共晶转变和共析转变的温度与各相成分。包晶转变：1495摄氏度 共晶转变：温度1148摄氏度 共析转变：727摄氏度

2.掌握各类合金平衡结晶过程与室温时的平衡组织，会画符合要求的平衡组织示意图： ①各组织组成物的形态，②在相图上标注各组织组成物。3.会用杠杆定律计算相组成物和组织组成物的相对量。第三部分：各类材料与钢铁热处理（重点）

一、各类材料的牌号、热处理和用途

1． 会根据牌号确定钢的化学成分（碳及合金元素的含量范围）。①结构钢钢号特征： 前二位数字(万分比)普通碳素结构钢（如Q235等）、普通低合金钢（如Q295等）包括：⑴工程构件用钢： 含碳量小于0.20%。

热处理：热轧空冷后(相当于正火)直接使用 ⑵机器零件用钢： 按含碳量区分，由低到高是 渗碳钢(0.100.50%)(碳素钢：40, 45;合金钢：40Cr, 35CrMo, 40CrNiMo)、热处理：调质处理，即淬火＋高温回火 用途：轴，弹簧钢(0.500.60%的工具钢, 如：3Cr2W8V，5CrNiMo 热处理：淬火＋高温回火

⑶量具用钢：C:0.9-1.5%, 碳素工具钢:T10A, T12A 热处理：水（油淬）＋低温回火 低合金工具钢：9SiCr, GCr15, 热处理：淬火（油）＋冷处理＋低温回火

③不锈钢钢： Cr含量≥13%, 如：1Cr18Ni9Ti，3Cr13 2．钢的热处理工序及应用

①预先热处理： 完全退火（用于亚共析钢，用于组织均匀化，Ac3+30 C）

球化退火（用于共析钢、过共析钢, Ac1+30 C）

正火（过共析钢中消除网状二次碳化物，低碳亚共析钢中代替完全退火但强度硬度高一些, Ac3(ACcm)+30 C）

②最终热处理

⑴一般： 低温回火（用于刃具、冷模具等）

淬火 + 中温回火（用于弹簧等）

高温回火（即调质，用于轴类等）

⑵特殊： 构件用钢：不淬火，在热轧或正火（空冷）状态使用；

渗碳钢：先渗碳，再淬火 + 低温回火。

3． 铸铁、有色金属材料的分类

①要求掌握铸铁的分类并认识牌号（HT、QT、KT等）。②了解铸铁中石墨形态（几种形态？）对铸铁性能的影响。③ 要求认识铝合金、铜合金、钛合金的类型和强化途径。4.材料力学性能各指标的符号、名称。

二、热处理原理 1． 2． 3． 4． 钢加热到临界点（AC1/AC3/ACm）以上形成奥氏体，应控制加热温度和保温时间以避免晶粒长大。共析钢的TTT曲线示意图。

P、S、T、B上、B下、M片、M条的形态。

M的性能：硬度决定于马氏体内含碳量，韧性决定于马氏体的粗细及形态。

5．TTT曲线的应用： 冷却方式 画冷却曲线 所得组织 6．回火形成粒状组织M回、T回、S回（T回、S回与片状组织T、S无关）。

三、热处理工艺 1.会确定加热温度 ①退火、正火、淬火：

碳钢：临界点（AC1/AC3/ACm）+ 30℃；合金钢原则相同，但温度较高。②回火： 低温回火，中温回火，高温回火（用于淬火后的热处理）2.冷却方式与目的

① 退火—炉冷；②正火—空冷；③淬火—单液淬火，水淬油冷，分级淬火（减小内应力），等温淬火（获得B下）3．淬透性与淬硬性的区别

淬透性：钢淬火获得M多少的能力，决定于C曲线左右的位置。

淬硬性：钢淬火获得M的硬度高低，决定于M内的含碳量。故高碳钢的淬硬性好而淬透性不好，低碳合金钢的淬透性好而淬硬性不够（如20CrMnTi）。

四、要求会定性分析合金元素在钢中主要作用的原因。①提高淬透性，②固溶强化，③弥散强化，④细化晶粒 ⑥所有合金元素都提高回火稳定性。

五、高速钢

1．莱氏体钢的锻造： 莱氏体钢内存在不均匀分布的粗大共晶碳化物，严重降低钢的性能，不能用热处理方法消除，必须进行反复多向的锻造击碎之，使之分布均匀，改善组织性能。高速钢及Cr12型钢都是莱氏体钢。2．为获得高速钢的红硬性，其热处理工艺应当： ① 高温淬火形成高碳高合金度的马氏体

高温加热（W18Cr4V 1280℃；W6Mo5Cr4V2 1220℃）使大量碳化物溶入奥氏体，形成高碳高合金度的奥氏体，经淬火形成高碳高合金度的马氏体 + 大量残余奥氏体 + 未溶碳化物，为二次硬化作准备。② 560℃多次回火时发生二次硬化，原因是：

⑴弥散强化，回火温度达500℃以上时，从马氏体内析出大量稳定的特殊合金碳化物，弥散分布，使硬度上升, 至560℃硬度达到峰值。

⑵二次硬化，在回火冷却时发生A向 M回 转变，也使硬度上升。多次回火可继续降低残余奥氏体量，进一步提高硬度。最终组织：回火马氏体 + 少量残余奥氏体 + 碳化物

，六、典型零件的选材、热处理及工艺路线（综合应用）

1、选材原则：力学性能；工艺性能；经济性；（轻型、高寿命）2． 轴类零件: 调质钢，如：40，40Cr等

热处理：调质（即淬火 + 高温回火）。（S回）

弹簧零件：弹簧钢。如：60Si2Mn 热处理：淬火 + 中温回火。(T回)机床齿轮：调质钢，如： 40，40Cr 热处理：调质表面淬火（高频）+ 低温回火。

汽车、拖拉机变速箱齿轮：渗碳钢，如：20Cr或20CrMnTi

热处理：渗碳 + 淬火 + 低温回火。

2．一般工艺路线： 锻（铸）造成形 → 预先（备）热处理 → 粗加工 → 最终热处理 → 精加工

(金属学与热处理)工程材料学总结 篇2

1 培养兴趣, 记性思维

《金属材料与热处理》这门课涉及到专业术语, 材料成份结构及工艺原理等知识, 与机械专业相应的课程结合起来, 以学生为中心, 有准备地对教材进行分析分解, 引发学生的求知欲望, 让学生保持强烈的好奇心去学习尤为重要。兴趣是学习动机中最活跃的成份, 一旦激发出来, 就能充分调动学生的主观性, 直到实现寓教于乐的目的。例如:对“金属材料力学性能”分析中, 照本宣科, 逐个分析会使学生厌烦, 不妨放映灾难片《泰坦尼克号》沉没片段加以解说, 泰坦尼克号是堪称当时世界最大、最豪华的、设计最先进的游轮, 被称为“永不沉没的海上都城”, 但与冰山相撞后, 在三个小时后沉没。这是人类航海史上的一个悲剧, 也是近百年来的未解之谜。后来科学家对该游轮的残骸进行分析认为:该事故的发生与材料的力学性能有关。泰的钢板在极低的温度下变脆, 经不起振动, 含磷量高, 韧性差, 最终导致了这场灾难的发生。让学生在猜测过程中产生心理上的焦虑、渴望、兴奋, 而这种心态下是教学所需的。心理学家皮亚杰认为“青少年的好奇心不完全取决于一个东西的物理特性, 而要看重它和主体的过去经验的关系如何”———即学生对自己熟悉和相关的课题内容产生兴趣, “好奇之心, 人皆有之”利用悬念这一“催化剂”, 创设新奇的教学情境, 往往收到事半功倍的效果。

2 课前预习, 提出重点理头绪

古语云:“凡事预则立, 不预则废”。课前预习不仅能使学生确定听课重点, 而且有利于课堂提问有的放矢。例如在讲金属的结晶这部分时, 将重点内容“结晶的基本概念和过冷度对结晶的重要性”提出。通过预习, 学生对这部分的名词概念及术语 (如结晶、过冷度、结晶潜热、生核率等) 有了初步的印象。上课时, 学生对这些概念及术语能很自然地接受, 对重点内容也能很快掌握。这样“散”与“杂”就会变成有条有理, 很容易收到事半功倍的效果。

3 抓住要领, 将庞杂的内容结构化

由于该课程名词概念多, 较为抽象和分散, 而且这些名词概念又是该课程的理论基础部分, 如果这部分内容没掌握好, 要学好后续应用部分是非常困难的。授课时, 首先从教学目的着手, 引出本课程的教学内容, 然后抓住其要领, 并用关键词“结晶、热处理、晶体组织结构和金属材料的性能”表示。课程的教学目的之一就是要合理选用材料 (这里主要指金属材料) , 要做到合理选材, 就必须了解材料的性能, 而材料的性能取决于它的化学成份和晶体组织结构, 不同成份的材料性能显然是不同的, 而相同成份的材料性能也可能相差很大, 如石墨和金刚石, 这是由于材料的晶体组织结构不同造成的。而影响晶体结构的因素又有结晶过程、热处理和外界其他因素。因此, 要了解某种材料的性能, 首先要从结晶过程开始, 分析其结晶后得到的晶体组织结构, 采用适当的热处理和各种加工后组织结构又发生了什么变化, 最后根据晶体组织结构分析其性能特点。

4 充分利用多媒体课件, 优化教学手段

多媒体教学具有贮存信息量大, 画面丰富, 图、文、声、像并茂的优点。制作课件时可以充分发挥多媒体教学的优势, 采用计算机去展示本课程中的微观结构和微观变化过程, 将过去无法表达或难以表达的内容, 通过形象的图形、动态动画演示给学生, 吸引学生的注意力, 使学生对概念、原理、工艺的理解更加深刻, 增强教学内容和教学过程的趣味性, 有助于学生理解、记忆, 从而获得更好的教学效果。《金属材料与热处理》课程具有知识新、内容多、更新快的特点。如果继续使用“书本+黑板+粉笔”的传统模式, 必然会带来“教”与“学”之间的一系列矛盾, 出现“内容越来越多、课时恶性膨胀、教师辛苦万千、学生晕头转向”的被动局面。而为了在有限的时间内向学生传授大量的信息和知识, 可充分利用用多媒体教学, 来提高教学效果。利用计算机技术, 能把分隔的、静止的教学画面动态地、连续地贯穿起来, 使学生能够通过动态的画面, 较轻松地理解教师的教学意图。由于多媒体教学的交互性, 教师演示更加机动灵活迅速方便, 从而使授课内容更加丰富多彩。例如, 纯金属的结晶过程一直是教学的重点和难点, 这一结晶的过程使得多数同学难于理解。但通过多媒体教学中的动画演示, 学生可以清楚地看到晶体结晶变化的全过程。并且还可以通过暂停、重放等方式进行详细讲解。晶体结构、面心 (体心) 立方结构中的间隙、晶体中的位错运动等金属的基本知识, 通过多媒体课件, 教师能全方位、生动、形象地向学生讲解其空间结构及运动方式, 教学效果大大提高。在讲授“钢的淬火和回火”这部分内容时, 把淬火和回火操作过程的录像剪辑成5分钟左右的片段插入课件, 再以45钢为例, 分别经低温、中温和高温回火, 并分别测试其硬度值。利用多媒体进行模拟演示实验, 还可以达到完善的实验效果。比如教材中有关金相组织的实验, 要求在显微镜下完成。采用多媒体教学便可将显微镜下的情况通过电视屏幕全程演示。在教学课堂中增加了趣味与生动, 使学生能够充分利用视觉和听觉去获取知识。

5 善于归纳总结, 加深记忆

总结是对知识的进一步深化, 是加深学生记忆的有效办法。对于一些分散、难以理解的内容, 教师可以在总结中对教学内容进行分析、整理、系统地进行归纳, 帮助学生理清思路, 增强记忆。例如, 各种金属材料的牌号、性能、用途等内容都分散在各章节。特别是各种材料的牌号容易混淆, 学完以后, 学生会感觉内容杂乱, 难以接受。对此, 教师可以对以上内容进行总结, 并采用列表的方式, 将各种金属材料从牌号、性能、用途等几个方面进行归纳, 比较它们的异同, 使学生一目了然, 轻松掌握, 以便正确、合理地选材。又如, 热处理的退火、正火、淬火、回火、表面热处理等内容学完后, 可以将这些内容放在一起, 从工艺、目的、组织、性能、作用等方面给学生做一个全面的比较和总结, 使所学的知识更加系统化、条理化。

结语

总之, 在教学中, 针对课程中的某些疑难内容、概念, 要尽可能采用有趣、直观、多样的方式进行启发式教学。孔子说过:知之者, 不如好之者;好之者, 不如乐之者。兴趣是学习动机中最活跃的成分, 一旦激发出来就会使学生产生求知欲望。要充分调动学生的主观能动性, 克服学习中的困难, 学到有用的知识, 真正实现寓学于乐。

摘要：《金属材料与热处理》是机械类各专业的一门必修技术基础课, 它涉及的专业术语多、理论深、内容抽象、学习起来比较困难。随着现代工业的飞速发展, 对现代技术工人的要求也不断提高, 我们的教学主体——学生的素质也不断变化, 这就要求我们的教师因材施教, 灵活运用多种教学方法和手段, 提高教学效果。

关键词：金属材料与热处理,教学方法,主动性

参考文献

[1]张燕玲.浅谈《金属材料与热处理》课程的兴趣教学[J].职业教育研究, 2007 (8) .

[2]刘振武, 姜建华, 徐观明.情趣教学法实验研究 (二) ——对中职教学中“趣味”因素的探讨[J].中国职业技术教育, 2003 (34) .

巧讲《金属材料与热处理》 篇3

《金属材料与热处理》是全国技工学校机械类专业的通用教材，本课程内容主要由金属的性能、金属学基础知识、钢的热处理、金属材料及非金属材料(选学)五部分组成，基本涵盖了机械工业中常用的各类材料。该课程是一门从生产实践中发展起来，直接服务于生产的专业基础课，具有很强的实践性。由于材料种类繁多，性能又千变万化，本课程涉及的术语、概念多，而且抽象，对于年纪小、缺乏实践经验的学生来说，是一本难啃的“天书”。笔者在多年的教学中，积累了一些教学方法，通过“巧讲”尽量做到形象生动，理论联系实际讲清重要概念和基本理论。下面就从“巧用比较法”、“巧用归纳总结法”、“巧用演示法”和“巧用实验法”四个方面来进行阐述。

一、巧用比较法

在讲解金属的力学性能硬度这部分内容时，可以充分利用比较法。布氏硬度、洛氏硬度和维氏硬度试验法都是硬度试验，都是通过硬度试验来测得材料的硬度。实验过程中必须具备两个共同的条件压头、试验力，这是他们的共同点。然而在选择压头的种类和试验力的大小上，他们又有很多不同之处。紧紧抓住不同点，如压头的材质、压头的形态、试验力大小的不同，引导学生总结出三种硬度试验各自的优缺点及适用范围。最后从硬度试验的“符号、含义、压头选择、试验力、优缺点及适用范围”六个方面列表对新课进行总结，使问题简单化、直观化。

还可以利用比较法将难以理解的概念与生活知识相比较，起到化难为易的效果。像纯金属的结晶中过冷现象与百米冲刺冲过终点的惯性相比较，铸铁中的石墨与旧衣服上的小裂缝相比较等等。总之，通过这样的比较和分析，学生豁然开朗，较快地接受了新概念，对解决教学难点也很有益处。

二、巧用归纳总结法

1、平时积累阶段

主要是授完新课后，对全课的内容进行归纳与总结，可以是教师示范，也可以由教师引导学生进行或师生共同完成。归纳总结必须体现提纲挈领，全面准确，力求形式多样、有深度，不能只是前面教学内容的机械再现或重复。如第五章非合金钢(碳素钢)讲完后，可以归纳总结成表1：

依照同样格式、方法还可以编制：常用合金钢的牌号及应用：铸铁、有色金属的牌号及应用归纳表，以及力学性能指标及含义归纳表和钢的热处理归纳表。

2、期末整理提高阶段

平时的学习是量的积累，期末复习整理阶段要善于将知识点连成线、由线连成片，最后形成知识网，达到质的飞跃。

知识网络如图1所示。

配合平时的归纳总结表，厚厚的一本《金属材料与热处理》就清晰地展现在我们眼前了。

三、巧用演示法

1、复习巩固阶段

主要抓住纯铁的同素异构转变和铁碳合金相及组织这两大知识点进行。复习中，要注意强调三个点：纯铁的同素异构转变a-Fe→r-Fe的912℃(G点)，共晶点(C点)(温度1148℃，含碳量4.3％C)，共析点(S点)(温度727℃，含碳量为0.77％C)。

2、建立相图

铁碳合金相图的建立要环环相扣，由点到线再到面，步步为营。切忌一下把完整的相图“放映”到学生眼前。

(1)建立坐标：

(2)在温度坐标轴上找温度点：A点1538℃、G点912℃、D点1227℃，在成分坐标轴上找成分点：0.77％C、2.11％C、4.3％C；

(3)找温度线1148℃(ECF线蓝色显示)，727℃(PSK线红色显示)；

(4)成分点与温度线得交点：0.77％c与727℃得交点S点(共析点红色加粗)，2.11％与1148℃得交点E点(碳在r-Fe中最大溶解度)，4.3％C与1148℃相交点C点(共晶点蓝色加粗)；

(5)连点成线得相区：A、C连线得AC线，A、E连线得AE线，D、C连线成DC线，G、s连线得GS线，E、S连线得ES线：

(6)填写整个相区的组织遵循从高温到低温，先钢后铁，紧扣两点(共晶点C，共析点S)、两线(共晶转变线ECF,共折转变线PSK)。共晶组织Ld蓝色显示，共析组织P红色显示。

3、相图分析

典型铁碳合金的结晶过程分析用从上到下闪亮的线条贯穿，表示从高温冷却到低温的全过程。当冷却线和相图中各特征线相交，用组织闪烁来表示发生的组织转变，并配以结晶过程示意图。特别强调PSK线以下，组织由于含碳量的不同发生的变化。

动画效图明显的多媒体课件，再配上鲜明的色彩，铁碳合金相图就活灵活现地展现在学生面前，最后可以引导学生对相图知识进行总结。同样，共析钢过冷奥氏体的等温转变曲线也可以制成多媒体课件，配合教学。

四、巧用实验法

随着学校办学实力的提高，建立了力学实验室和金相实验室，配备了拉伸试验机，布氏、洛氏硬度机各一台，可以进行拉伸试验和硬度实验：金相显微镜八台和各类试样若干，可进行试样的显微组织分析；同时与齿轮厂进行了校企合作，可安排学生参观热处理车间。

实验课的教学围绕以下三个中心：

1、理论教学——转变学生思想

采用讲授与演示相结合的教学方法，通过演示和讲授，转变学生轻视实验的思想，

通过“多看一点，多听一点”激发学生对本学科的兴趣。

2、动手操作——形成能力培养体系

基本仪器的使用，可开放实验室，让学生在一周内通过观察、操作，配合查找仪器、仪表结构示意图，使用参数等，掌握正确的使用方法，侧重培养学生的观察能力。基础实验的操作，要求学生在规定时间内完成全部实验操作过程，并完成数据记录，侧重培养学生的动手能力。完成实验报告对采集的数据进行分析，探讨实验过程中的成功经验与失败教训，提出改进实验的建议，及减小误差的方法。这阶段主要侧重于对学生实验研究能力的培养，通过层层深化，在实验技能训练中促进综合素质的提高。

3、内引外联——扩展教学内容

首先要求学生利用已有技能自行加工实验试样，从选材到加工工艺都由学生自行操作，自行解决；其次，请专业人员来校举办讲座，拓宽知识面，通过实验课，使学生真真切切地学会探索知识的方法和技巧。

金属材料与热处理 第六章 篇4

一、名词解释

1.钢的热处理

钢的热处理是采用适当的方式对金属材料或工件进行加热、保温和冷却以获得预期的组织结构与性能的工艺。

2.等温冷却转变

等温冷却转变是指工件奥氏体化后，冷却到临界点以下的某一温度区间内等温保持时，过冷奥氏体发生的相变。

3.连续冷却转变

连续冷却转变是指工件奥氏体化后以不同冷速连续冷却时过冷奥氏体发生的相变。

4.马氏体

马氏体是碳或合金元素在α-Fe中的过饱和固溶体。

5.退火

钢的退火是将工件加热到适当温度，保持一定时间，然后缓慢冷却的热处理工艺。

6.正火

正火是指工件加热奥氏体化后在空气中冷却的热处理工艺。

7.淬火

钢的淬火是指工件加热奥氏体化后以适当方式冷却获得马氏体或(和)贝氏体组织的热处理工艺。

8.回火

回火是指工件淬硬后，加热到Ac1以下的某一温度，保温一定时间，然后冷却到室温的热处理工艺。

9.表面热处理

表面热处理是为改变工件表面的组织和性能，仅对其表面进行热处理的工艺。

10．真空热处理

在低于一个大气压（10-1~10-3Pa）的环境中加热的热处理工艺，称为真空热处理。

11.渗碳

为提高工件表层碳的质量分数并在其中形成一定的碳含量梯度，将工件在渗碳介质中加热、保温，使碳原子渗入的化学热处理工艺称为渗碳。

12.渗氮

在一定温度下于一定介质中，使氮原子渗入工件表层的化学热处理工艺称为渗氮，又称氮化。

二、填空题

1.整体热处理分为和

2.根据加热方法的不同，表面淬火方法主要有：表面淬火、电接触加热表面淬火、电解液加热 表面淬火等。

3.化学热处理方法很多，通常以渗入元素命名，如、硼 等。

4.热处理工艺过程由三个阶段组成。

5.共析钢在等温转变过程中，其高温转变产物有：、和。

6.贝氏体分和两种。

7.淬火方法有：单介质淬火、双介质淬火、马氏体分级淬火和贝氏体等温淬火等。

8.常用的退火方法有：、和等。

9.常用的冷却介质有、、等。

10.常见的淬火缺陷有与、与开裂 等。

11.感应加热表面淬火法，按电流频率的不同，可分为 高频感应加热表面淬火、中频感应加热表面淬火 和 工频感应加热表面淬火 三种。而且感应加热电流频率越高，淬硬层越 浅。12．按回火温度范围可将回火分为 低温回火、中温回火和高温回火三种。

13．化学热处理是由、和三个基本过程所组成。

14．根据渗碳时介质的物理状态不同，渗碳方法可分为碳三种。

三、选择题

1．过冷奥氏体是温度下存在，尚未转变的奥氏体。

A．Ms；B.Mf；C.A1。

2.过共析钢的淬火加热温度应选择在，亚共析钢则应选择在A.Ac1+30℃～50℃；B.Accm以上；C.Ac3+3 0℃～50℃。

3.调质处理就是 的热处理。

A.淬火+低温回火；B.淬火+中温回火；C.淬火+高温回头。

4.化学热处理与其它热处理方法的基本区别是。

A.加热温度；B.组织变化；C.改变表面化学成分。

5.零件渗碳后，需经

A.淬火+低温回火；B.正火；C.调质。

四、判断题

1.淬火后的钢，随回火温度的增高，其强度和硬度也增高。(错)

2.钢的最高淬火硬度，主要取决于钢中奥氏体的碳的质量分数。(对)

3.钢中碳的质量分数越高，其淬火加热温度越高。(错)

4.高碳钢可用正火代替退火，以改善其切削加工性。(错)

5.钢的晶粒因过热而粗化时，就有变脆的倾向。(对)

6．热应力是指钢件加热和(或)冷却时，由于不同部位出现温差而导致热胀和(或)冷缩不均所产生的内应力。(对)

五、简答题

4.完全退火、球化退火、与去应力退火在加热规范、组织转变和应用上有何不同？ 答：

5.正火和退火有何异同？试说明二者的应用有何不同？

答：正火主要适用于低碳钢，冷却方式为空气冷却；退火主要适用中碳钢和高碳钢，冷却方式为炉内冷却。

6.今有经退火后的45钢，组织为F＋P，在700℃、760℃、840℃加热，保温一段时间后水冷，所得到的室温组织各是什么？

答：在700℃加热，保温一段时间后水冷，所得到的组织各是F＋P；在760℃加热，保温一段时间后水冷，所得到的组织各是F＋M；在840℃加热，保温一段时间后水冷，所得到的组织各是M。

7.淬火的目的是什么？亚共析钢和过共析钢的淬火加热温度应如何选择？

淬火的目的主要是使钢件得到马氏体(和贝氏体)组织，提高钢的硬度和强度，与适当的回火工艺相配合，更好地发挥钢材的性能潜力。

亚共析钢淬火加热温度为Ac3以上30℃～50℃，因为在此温度范围内，可获得全部细小的奥氏体晶粒，淬火后得到均匀细小的马氏体。若加热温度过高，则引起奥氏体晶粒粗大，使钢淬火后的性能变坏；若加热温度过低，则淬火组织中尚有未溶铁素体，使钢淬火后的硬度不足。

共析钢和过共析钢淬火加热温度为Ac1以上30℃～50℃，此时的组织为奥氏体加渗碳体颗粒，淬火后获得细小马氏体和球状渗碳体，能保证钢淬火后得到高的硬度和耐磨性。如果加热温度超过Accm，将导致渗碳体消失，奥氏体晶粒粗化，淬火后得到粗大针状马氏体，残余奥氏体量增多，硬度和耐磨性降低，脆性增大；如果淬火温度过低，可能得到非马氏体组织，则钢的硬度达不到要求。

8.回火的目的是什么？工件淬火后为什么要及时回火？

回火的目的是消除和减小内应力，稳定组织，调整性能，以获得较好的强度和韧性配合。淬火钢的组织主要由马氏体和少量残余奥氏体组成(有时还有未溶碳化物)，其内部存在很大的内应力，脆性大，韧性低，一般不能直接使用，如不及时消除，将会引起工件的变形，甚至开裂。

10.渗碳的目的是什么？为什么渗碳后要进行淬火和低温回火？

答：渗碳的目的是提高工件表层碳的质量分数并在其中形成一定的碳含量梯度。渗碳后的工件，都要进行淬火和低温回火，目的是为了使工件表面获得高的硬度(56～64HRC)、耐磨性和疲劳强度，而心部仍保持一定的强度和良好的韧性。

11.用低碳钢和中碳钢制造齿轮，为了使齿轮获得表面具有高硬度和高耐磨性，其心部具有一定的强度和韧性，各需采取怎样的热处理工艺？热处理后组织有何差别？

答：对于低碳钢制造的齿轮，为了使齿轮获得表面具有高硬度和高耐磨性，其心部具有一定的强度和韧性，需采取渗碳→淬火→低温回火热处理工艺。处理后的组织：表层是回火马氏体（高碳），心部是回火马氏体（低碳）。

金属材料的热处理实验报告 篇5

试验项目：45钢淬火及回火前后硬度测量 班级：机械一班

组长：林文文 学号：201006040112 组员：竹凌东 陈林 陈书尚

指导老师：杨兰英 试验日期：

201006040111 201006040113 201006040114 2011年12月八日 1/5 45号钢的热处理

一、试验目的

1.了解硬度测定的基本原理及应用范围。

2.了解洛氏硬度试验机的主要结构及其操作方法。3.初步建立碳钢的含碳量与其硬度间的关系。4.分析淬火温度的选择对刚性能的影响。5.研究冷却条件刚性能的关系。

二、实验仪器及材料

1.HR—150A型洛氏硬度试验机。2.试样:Φ20×10mm 45钢。3.加热炉。4.磨砂纸

5．冷却液：水（20ºC左右）。HR-150A型洛氏硬度计主要零部件

1.机身 2.加荷手柄 3.升降手把4.手轮5.丝杠保护套（内有丝杠）6.待测试件7主轴 8.小杠杆9.大杠杆10.调整块11.定位标记12.吊环13.螺钉14.砝码变换器15.砝码 16.油针17.油毡18.后盖19.缓冲器20.卸荷手柄21.压头22.上盖23.指示表 24变荷手柄25.工作台

三、实验原理

热处理是一种很重要的金属热加工的工艺方法，也是充分发挥金属材料性能潜力的重要手段。热处理的主要目的是改变钢的性能，其中包括使用性能及工艺性能。钢的热处理工艺特点是将钢加热到一定的温度，经一定时间的保温，然后以某种速度冷却下来，2/5 通过这样的工艺过程能使钢的性能发生改变。其基本工艺方法可分为退火、淬火及回火等，本次试验要求淬火与回火。

（一）钢的淬火

钢的淬火：淬火就是将钢加热到Ac3（亚共析钢）或Ac1（过共析钢）以上30~50ºC，保温后放入各种不同的冷却介质中快速冷却(V冷＞V临)，以获得具有高硬度、高耐磨性的马氏体组织。碳钢经淬火后的组织由马氏体及一定数量的残余奥氏体所组成。为了正确地进行钢的淬火，必须考虑下列三个重要因素：淬火加热温度、保温时间和冷却速度。

1、淬火温度的选择 正确选定加热温度是保证淬火质量的重要一环。淬火时的具体加热温度主要取决于钢的含碳量，可根据Fe-Fe3c相图确定（如图3-1所示）。对45#钢的亚共析钢，其加热温度为 Ac3+30~50ºC，此实验采用的加热温度为830º。若 加热温度不足（低于780ºC的Ac3温度），则淬火 组织中将出现铁素体而造成强度及硬度的降低；

但过高的加热温度（如超过Acm）不仅无助于强度、硬度的增加，反而会由于产生过多的残余奥氏体 而导致硬度和耐磨性的下降。

2、保温时间的确定

淬火加热时间实际上是将试样加热到淬火温度所 需的时间及在淬火温度停留所需时间的总和。加 热时间与钢的成分、工件的形状尺寸、所用的加 热介质、加热方法等因素有关，一般按经验公式 加以估算。（经验公式：加热温度为800ºC的圆柱 形工件，保温时间为1.0分钟/每毫米）。

3、冷却速度的影响

冷却是淬火的关键工序，它直接影响到钢淬火后的组织和性能。冷却时应使冷却速度大于临界冷却速度，以保证获得马氏体组织；在这个前提下又应尽量缓慢冷却，以减少内应力，防止变形和开裂。为保证淬火效果，应选用适当的冷却介质（如水、油等）。此实验的淬火冷却介质选用水。

考虑到实验中加热炉的极限温度，将加热温度定在800 ºC，保温15分钟后进行水冷。(二)钢的回火

钢经经淬火后得到的马氏体组织质硬而脆,并且工件内部存在很大的内应力,如果直接进行磨削加工往往会出现龟裂；一些精密的零件在使用过程中将会引起尺寸变化而失去精度，甚至开裂。因此淬火钢必须进行回火处理。不同的回火工艺可以使钢获得所需的各种不同的组织和性能。

低温回火：回火温度150~250ºC；回火后的组织为回火马氏体+残余奥氏体+碳化物；性 能特点是硬度高，内应力减少。

中温回火：回火温度350~500ºC；回火后的组织为回火屈氏体；性能特点是硬度适中，有高的弹性。

高温回火：回火温度500~650ºC；回火后的组织为回火索氏体；性能特点是具有良好塑 性、韧性和一定强度相配合的综合性能。

对碳钢来说，回火工艺的选择主要考虑回火温度和保温时间这两个因素。实验所用试样较小，故回火保温时间可为30分钟，回火温度选择低温回火温度，即：150~250ºC。低温回火后在空气中冷却。

回火冷却方式：碳钢回火时，一般采用在空气中冷却。

四、实验内容与步骤：

1、对45钢进行淬火（1）

在进行淬火前先测量实验试样的硬度九次，并将后六次测量的数据计入 3/5 表格中。（2）、将试样放入加热炉中，打开加热炉。使其温度上升到800 ºC开始计时。保温15分钟。（3）、15分钟后，取出试样对其进行水冷。（4）、待试样完全冷却，用磨砂纸将其表面磨平整光滑。（5）、再次测量试样的硬度一共五次。并计入表格中。

2、对45钢淬火后进行低温回火（1）、将回火炉的温度设定在200 ºC。（2）、待温度升到200 ºC时，将试样放入加热炉中，并开始计时。保温30分钟（3）、30分钟后，取出试样放在指定位置进行空冷。（4）、待试样完全冷却，用磨砂纸将其表面磨平整光滑。（5）、再次测量试样的硬度一共五次。并计入表格中。

五、实验数据记录

1、淬火前的硬度

分析：测量时，由于选择的测量点不同和人为操作因素，每次测量的数据存在误差。试样中心和边沿的硬度明显不同，测量时尽量选择中心处测量。

2、淬火后的硬度

分析：与淬火前相比，淬火后的硬度明显增大。说明适当的淬火可以增大材料的硬度。

3、回火后的硬度

分析：与淬火前相比，回火后钢的硬度明显大于钢的原始硬度，但比淬火后的硬度小些。说明回火后钢的硬度降低 4/5 了。

六、分析与讨论

试验中，钢淬火加热后，必须迅速在水中冷却。这是因为谁的冷却速度快，防止奥氏体转变为珠光体而得不到需要的马氏体组织。通过淬火，钢的硬度得到了明显的提高。淬火钢在回火过程中发生了一系列的组织变化，这必然会引起机械性能发生相应的变化。淬火钢的回火，实质上是一个软化过程，性能变化的总趋势是，随着回火温度的升高，硬度、强度降低，而塑性、韧性提高。

七、实验感想

金属材料工程专业介绍 篇6

所属类别：工学 > 材料类 学年：4年 授予学位：工学学士 开设院校数量：33所 主干学科：材料科学与工程

主要课程：材料热力学、金属学、材料力学性能、材料分析技术、金属材料学、材料成型加工工艺与设备、计算机在材料工程中的应用。

专业概况 开设院校

教学实践

包括金工实习、生产实习、课程设计、专业实验、计算机应用及上机实践、毕业设计。培养目标

本专业培养具备金属材料科学与工程等方面的知识，能在冶金、材料结构研究与分析、金属材料及复合材料制备、金属材料成型等领域从事科学研究、技术开发、工艺和设备设计、生产及经营管理等方面工作的高级工程技术人才。

培养要求

本专业学生主要学习材料科学的基础理论，掌握金属材料及其复合材料的成分、组织结构、生产工艺、环境与性能之间关系的基本规律。通过综合合金设计和工艺设计，提高材料的性能、质量和寿命，并开发新的材料及工艺。

就业方向

1.掌握材料科学的基础理论；

2.掌握金属材料的专业基础理论知识；

3.掌握金属材料的成型和加工工程的专业知识和技术经济管理知识；

4.掌握金属材料制品的检测、产品质量控制和防护措施的基本知识和技能；

5.具有金属材料的设计、选用及正确选择生产工艺及设备的初步能力；

6.具有本专业必需的机械、电工与电子技术、计算机应用的基本知识和技能；

(金属学与热处理)工程材料学总结 篇7

一、巧设教学情境, 激发学生学习兴趣

“知之者不如好之者, 好之者不如乐之者”, 兴趣是学生主动学习, 积极思维, 真正成为学习主体的内在动力。也是提高教学质量, 保证教学质量的关键。

本课程的实践性较强, 在生产、生活中的应用性也非常广, 教师可以创设与生产、生活联系密切的教学情境, 来激发学生的学习兴趣, 变被动学习为主动学习, 以提高学习效果。比如在介绍钢的热处理时, 可以首先播放一些学生比较喜欢的武侠小说中武器制作的片段并提出问题:为什么要先将坯料放在炉中加热, 再进行锻打, 还要将其浸入水中, 反复进行?学生会随着教师设置的情境从武侠小说逐渐进入到课程的学习任务中, 积极主动地通过各种方式寻求答案, 老师也可在这个时候适时的引入关于金属热处理的概念、方法及热处理后金属材料组织性能的转变的讲解。又如在介绍“金属材料的机械性能”这一内容前, 拿出事先准备好的的多个弹簧秤, 让学生进行称重实验, 同时让学生进行观察并讨论, 为什么利用弹簧秤称重时, 称较轻的物品时弹簧秤可以正常使用较长时间, 但在称较重的物品时弹簧秤可能很快被损坏, 无法正常使用呢?通过学生们的讨论, 很自然地将学生的注意力引入到“金属材料的机械性能”的学习中, 提高了学生的学习积极性, 使学生的被动学生转变成为主动探究。

二、利用信息化教学手段, 提供学生自主学习的环境

随着计算机、多媒体、网络、通讯和人工智能的飞速发展, 人类进入了信息化时代。数字化、信息化已成为当今乃至未来社会的显著特征, 对人们的生产、生活、学习方式产生了深远的影响。利用信息化教学手段, 让学生在教师创建的不同教学情境中、通过教师提供的多种教学资源, 通过小组协作、师生互动等学习过程发挥学生的主动性和积极性, 让学生真正成为学习的主体。

大学城空间课程的推出, 教师可将平时上课所用的教学PPT、教学讲义、及相关教学资源上传到网上, 学生在课堂上没有弄懂的知识通过自主观看老师上传空间的资料反复学习, 利用空间, 教师还可在网上对学生实现不受空间与时间限制的指导, 大大提高教学效果。

随着翻转课堂等概念的普及, 微课受到了教育界的广泛重视。微课是将教学重点、难点、疑点等通过精心构思, 录制成一个个5-8分钟, 50M左右大小的简短视频, 上传至网上, 方便学生随时随地通过网络下载或点播, 可重复使用, 利用率高, 能较好地满足师生的个性化教学和个性化学习需求, 很好地提供了让学生自主学习的环境, 可以作为《金属材料与热处理》课程教学的重要教学模式。

比如“钢的热处理”中介绍的是退火、正火、淬火、回火和钢的表面热处理等内容。这“四把火”既是教学重点, 也是教学难点, 每一把“火”的加热温度、保温时间、冷却速度、组织变化等内容特别容易混淆, 而这些因素在热处理工艺过程中对于材料的组织变化起着决定性的作用, 直接影响产品的质量。为了让学生熟悉并掌握这“四把火”, 可将每把“火”在实际中的应用视频及其加热温度、保温时间、冷却速度、组织变化等内容制作成微课, 上传到网上, 让学生能通过网络随时随地进行观看, 通过多次反复, 一方面可以让学生熟悉这部分内容, 同时让学生对于热处理的工艺流程有了一个比较深刻的印象, 做到理论和实践的有机结合, 取得更好的教学效果。

三、强化师资培训, 提高教师的教学能力

信息化教学手段的合理使用, 能激发学生的学习兴趣, 提高学生的学习积极性, 而对教师则提出了更高的要求:1.根据教学要求, 针对教学重点和难点, 将教学内容设置成一个个教学情境;2.熟练掌握现代信息技术, 如PPT课件制作技术、录屏、视频制作编辑等软件的使用;3.广博的知识和精湛的教学技艺。这就要求我们紧跟时代发展要求, 加强校企合作, 强化师资培训与队伍建设, 定期分批安排老师进行针对性的培训, “内培外引”, 形成竞争机制, 提高教师教学能力, 以达到提高教学效果的目的。

“教学有法, 教无定法”。在教学实践中, 提高教学效果的方法多种多样, 各有千秋。教学实践证明, 在《金属材料与热处理》的教学中, 教师应精心设计各种教学情境, 充分利用现代化教学手段, 不断提高自身的综合专业素养, 理论联系实际, 激发学生的学习兴趣, 提高教学效果。

参考文献

[1]马秀霞.浅谈金属材料与热处理兴趣教学法[J].教学探索, 2015 (1) :81-82.

[2]胡铁生, 周晓清.高校微课建设的现状分析与发展对策研究[J].现代教育技术, 2014 (2) .

[3]李贞祥.教学中情境故事的有效采用[J].专业建设, 2014 (12) :85-87.

[4]梁乐明, 曹俏俏, 张宝辉.微课程设计模式研究[J].开放教育研究, 2013 (19) .

金属材料与热处理课程案例教学 篇8

关键词：金属材料与热处理 案例教学法 冶金专业

金属材料与热处理课程是高职院校冶金专业中一门专业性强、抽象难学的课程。笔者在多年的教学过程中，采用案例教学法，使抽象难懂的概念形象化和具体化，取得了比较好的教学效果。下面，笔者就金属材料与热处理课程教学过程中，如何进行案例教学进行具体说明。

一、缺口效应

金属材料存在缺口的情况下，金属材料的力学性与没有缺口情况时是不一样的。金属缺口存在时，缺口处的受力状态会发生改变，使得金属材料变得脆弱，危及机械机电设备的正常运转。为了将金属材料缺口效应讲明白，笔者在课堂教学时，准备了两张完全相同的塑料包装纸，其中一张塑料包装纸保持原样，用剪刀在另一张塑料包装纸剪一个小缺口。然后，笔者叫了一名学生上讲台以同样的路线撕裂塑料包装纸，在撕裂过程中，存在小缺口的塑料包装纸很容易撕裂，而另一种没有缺口的塑料包装纸则更难撕破，显示出有缺口的塑料包装纸力学性能发生了很大改变。在外力的作用下，外力集中于缺口位置，超过材料屈服强度而使塑性变化并开裂，这就是缺口效应。笔者通过这个形象的案例，很好地说明了金属材料缺口效应。

二、疲劳现象

机械设备中结构零件有时破裂，会造成重大经济损失，甚至危害工作人员生命安全。许多造成破裂的机械零件是在循环变动载荷下运行的，例如齿轮和曲轴等。在运行过程中，这些机械构件在工作应力低于金属材料屈服强度时就出现破裂现象，这种现象就是疲劳现象。据统计，工作过程中发生破裂情况至少有八成是由于疲劳破裂引起的，而且疲劳破裂在发生前没有明显征兆，具有很大危害。学生很难理解金属材料的疲劳破裂问题。为此，笔者在课堂教学时准备了几根铁丝，让几个学生对铁丝反复弯折，在很短的时间铁丝就被折断，这是由于疲劳现象产生的断裂。机械结构零件材料表面存在缺陷问题时，例如划痕和裂纹等，这些地方应力出现了大于原先屈服点的情况。在循环变动载荷情况下，随着循环次数的增加，产生疲劳裂纹，裂纹持续扩大，达到一个临界点后突然断裂。

三、金属同素异构现象

固态金属在一定的温度区间存在一定的晶格情况。比如钛在882度以下时以六方晶格的形式存在，而在882度至熔点期间，钛以体心立方晶格存在。铁在912度以下是以体心立方晶格形态存在，912度至1394度期间以面心立方晶格形态存在，在1394度至熔点期间又以体心立方晶格形态存在。固态金属在不同温度情况下，会从一种晶格形态改变成另一种晶格存在形态现象，这种现象就是金属同素异构。为了让学生理解该知识点，笔者在课堂上向学生提出一个问题：固态金属存在热胀冷缩情况吗？学生一时不能做出最终正确判断。笔者先与学生进行了实验，课堂上准备了一条长为1.2米、直径1毫米的铁丝，将铁丝的两端固定在支架上，通电流后使铁丝慢慢加热。随着电流的增强，我们可以观察到铁丝由于受热出现膨胀，并逐渐下沉，而加热到使铁丝呈现出橙色时，我们反而能够观察到铁丝收缩的情况。相反，铁丝从高达1000℃条件下逐渐降温，降低到一定温度后铁丝反而伸长。总之，铁丝在加热时出现收缩，而在降温时出现伸长。这种情况的发生，显示出固态金属并不是完全“热胀冷缩”，而是由于金属同素异构现象的存在，金属材料在不同温度下内部晶格发生了改变。

四、偏析现象

金属材料中化学成分分布不均匀的情况称为偏析现象。金属铸锭结晶过程中，不同部位结晶速度是不一样的，一般在合金中低熔点的元素集中于最终结晶区，从而造成最终金属铸锭存在化学成分分布不均匀问题。学生对偏析现象不太理解。为此，笔者在课前要求学生利用课外时间自己制作一支冰激凌，制作过程是把牛奶放在冰箱里冻结成块状即可，制作完成后自己亲自品尝味道。在课堂上，笔者要求学生描述一下牛奶冰激凌的味道，大多学生都认为刚开始品尝牛奶冰激凌时感觉很甜，到后面慢慢淡而无味，最后就是冰屑了。为什么要形成这种情况，这是因为水结晶的温度是零度，牛奶中的水以三种性质而存在，一种是游离水的形式存在，它不与其他物质结合，具有溶剂的功能，含量最多；第二种是溶解于蛋白质、乳糖等物质的水；第三种是结晶水。牛奶在冷冻过程中，最先结成冰块的是游离水，牛奶逐渐冻结，随着冷冻的时间的加长，由于游离水全部冻结成冰块，导致不结冰的蛋白质和乳糖等聚集于冰激凌的表面，从而使得冷冻的冰激凌存在口味变化的情况。通过这个课外实验，学生很容易明白偏析现象的发生原理。