第三章材料的组织结构.doc

编号：QMSD/JWC-13-10 江苏省技工学校教案首页 授课日期 第3周(1)(2) 班 级 课题：§3—1 金属的晶体结构 §3－2合金的组织 §3—3 金属的结晶和同素异构转变 教学目的、要求：了解金属的晶体结构，掌握纯金属的结晶过程。 掌握合金的基本组织 掌握金属的结晶和同素异构转变 教学重点、难点：金属的晶体结构 纯金属的结晶过程，金属的同素异构转变 授课方法：讲授法 教学参考及教具（含电教设备）：教参、教具 授课执行情况及分析：4课时 学生较有兴趣，学习尽头足。作业非常认真。 板书设计或授课提纲 §3—1 金属的晶体结构 一、晶体结构的基本概念 1．晶格 2．晶胞 二、常见金属的晶格类型1．体心立方晶格2．面心立方晶格3．密排六方晶格 §3—2合金的基本组织 一、合金的基本概念 1、合金 2、组元 3、相 4、组织 二、合金的组织 1、固溶体2、金属化合物3、机械混合物 [复习导入] 构件的安全指标 构件的强度校核条件 [新授] 物质是由原子构成的。根据原子在物质内部的排列方式不同，可将固态物质分为晶体和非晶体两大类。凡内部原子呈规则排列的物质称为晶体，如所有固态金属都是晶体；凡内部原子无规则排列的物质称为非晶体，如松香、玻璃等都是非晶体。晶体与非晶体不同，晶体具有一定的熔点、规则的几何外形及各向异性。 §3—1 金属的晶体结构 一、晶体结构的基本概念 晶体结构就是晶体内部原子排列的方式及特征。只有研究金属的晶体结构上说明金属性能的差异及变化的实质。 1．晶格 为了便于研究和描述晶体内原子的排列规律，通常把原子当作刚性小球，并把不停地热振动的原子看成在其平衡位置上静止不动，且处在振动中心，如图2—1a所示。以假想的直线在几个方向上将原子振动中心连接起来，形成一个空间格子，叫做晶格(图2—1b)。 2．晶胞 由图2—1b可见，晶体中原子排列具有周期性，可以从晶格中选取一个能代表晶格特征的最小几何单元来研究晶体结构，那么，这个最小几何单元就叫晶胞(因2—1c)。 二、常见金属的晶格类型 在已知的80多种金属元素中，除少数具有复杂的晶体结构外，大多数具有简单的晶体结构。这是由于金属镕没有方向性和饱和性，结合对象的选择性不强，所以金属原子结合在一起总是趋于结合得最紧凑和员密集。这种最密集的排列方式就是面心立方和密诽六方晶格；其次为体心立方晶格。 1．体心立方晶格 这种晶格如图2—2所示，除晶胞的八个角上各有一个原子外，中心还有一个原子o不同金属由于其原子直径不同，晶格常数也不相同。属于体心立方晶格的金属有α—Fe、Cr、W、V、β—Ti等。 2．面心立方晶格 面心立方晶格如图2—3所示，除在晶胞八个角上各有一个原子外，在个面的中心还有一个原子。金属不同，其面心立方晶格的晶格常数亦不同。属于面心立方图2—3 面心立方晶格的晶胞 3．密排六方晶格 这种晶格晶胞的原子排列如图2—4所示。在晶胞六方柱体的十二角和上下六角形底面中心各有一个原于，晶胞的中间还有三个原子。具有这种金属的晶格有：Mn、Zn、Be、α-Ti、α-Co、Cd等。 §3—2 合金的组织 一般来说，纯金属大都具有优良的塑性、导电、导热等性能，但它们取制困难，价格较贵，种类有限，特别是力学性能（强度、硬度较低，耐磨性都比较低），难以满足多种高性能的要求，因此，工程上大量使用的金属材料都是根据性能需要而配制的各种不同成分的合金，如碳钢、合金钢、铸铁、铝合金及铜合金等。 一、合金的基本概念 1、合金 合金是指由两种或两种以上的金属元素或金属与非金属元素组成的具有金属特性的物质。如黄铜是铜和锌的组成合金；碳钢是铁和碳组成的合金；硬铝是铝、铜是镁组成的合金等。合金不仅具有纯金属的基本特性，同时还具备了比纯金属更好的力学性能和特殊的物理、化学性能。另外，由于组成合金的各元素比例可以在很大范围内调节，从而使合金的性能随之发生一系列变化，满足了工业生产中各类机械零件的不同性能要求。 2、组元 组成合金的基本的物质称为组元。组元大多数是元素，如铁碳合金中的铁元素和碳元素是组元；铜锌合金中的铜元素和锌元素也是组元。有时稳定的化合物也可作为组元，如Fe3C等。 、相 相是指在金属组织中化学成分、晶体结构和物理性能相同的组分。其中包括固溶体、金属化合物及纯物质（如石墨）。 、组织 组织泛指用金相观察方法看到的由形态、尺寸不同和分布方式不同的一种或多种相构成的总体。 将金属试样的磨面经适当处理后用肉眼或借助放大镜观察的组织，称为宏观组织；将用适当方法（如浸蚀）处理后的金属试样的磨面复型或制成的薄膜置于光学显