金属的结构与结晶 教案
金属的晶体结构和结晶
三、金属旳实际晶体构造
1、单晶体与多晶体旳概念 ➢ 单晶体：晶体内部旳晶格位向是完全一致。 ➢ 多晶体：由多晶粒构成旳晶体构造。晶粒与晶粒
之间旳界面称为晶界。
晶
晶
粒
界
3.1 金属旳构造
2、晶体中旳缺陷
（1）点缺陷
最常见旳点缺陷是空位和间隙原子，如下图所示。因为这 些点缺陷旳存在，会使其周围旳晶格发生畸变，引起性能 旳变化。
➢ 金属经过热处理能够在不变化化学成份旳前提下 取得不同旳组织，从而取得不同旳力学性能。
3.4 合金旳晶体构造
二பைடு நூலகம்合金晶体构造旳类型
根据构成合金旳各组元之间相互作用旳不同，合 金旳晶体构造可分为固溶体、金属化合物和机械混合 物三种类型。
1、固溶体 ➢合金在固态下，组元间仍能相互溶解而形成旳均匀 相，称为固溶体。 ➢形成固溶体后，晶格保持不变旳组元称溶剂，晶格 消失旳组元称溶质。 ➢固溶体旳晶格类型与溶剂组元相同。
晶体与非晶体旳根本区别在于其内部原子旳排列是否规则。
晶体有一定旳熔点，且性能呈各向异性，而非晶体与此相反。
➢ 在自然界中，除一般玻璃、松香、石蜡等少数物质以外， 涉及金属和合金在内旳绝大多数固体都是晶体。
3.1 金属旳构造
(2)晶格、晶胞、晶格常数
➢用于描述原子在晶体中排列规则旳三维空间几何点阵称 为晶格。 ➢在晶格中就存在一种能够代表晶格特征旳最小几何单元， 称之为晶胞。 ➢描述晶胞大小与形状旳几何参数称为晶格常数。
Fe3C旳晶体构造
3.5 合金旳结晶
➢ 共晶转变 从一定化学成份旳液体合金中同步结晶出两种不 同固相旳机械混合物，则该转变过程称为共晶转 变。
➢ 共析转变 在固态下由一种单相固溶体同步析出两种不同固 相旳机械混合物，则该转变过程称为共析转变。
27 汽车材料 教案：固溶体教案
《汽车材料》教案任课教师：课程名称：课程代码：上课班级：专业：总学时：周学时：学期：202 ～202 学年第学期汽车材料教案教学活动过程一、组织教学二、复习前课知识1、两种晶粒长大方式；2、细化晶粒的三种方式。
三、导入新课无论是平常生活中还是在企业生产中，合金用得多还是纯金属用得多？为什么合金比纯金属的强度高，而塑性较低？导出：合金使用最多，纯金属用得很少；合金的结构与纯金属有较大差异，所以其力学性能差别较大。
四、新授课第六节固溶体1．合金的基本概念合金：指由两种或两种以上的金属元素或金属元素与非金属元素组成的具有金属特征的物质。
组元：组成合金的独立的最基本单元。
例如：元素、稳定化合物。
如：Fe-C合金中，Fe、C均为组元。
相：化学成分和晶体结构相同，且有界面与其它部分分开的均匀组成部分。
组织：光学显微镜下观察到的材料内部的形态结构点名，记考勤（1min）教师提问引导学生回答（2 min ）让学生相互讨论或查阅资料，找两名同学简要回答（2 min ）图片展示视频演示（2 min ）2．固态合金的相结构合金中有两类基本相——固溶体和化合物固溶体：合金组元通过溶解形成成分和性能均匀的、结构上与组元之一相同的固相。
（1）间隙固溶体溶质原子占据溶济晶格间隙所形成的固溶体称为间隙固溶体。
从元素性质看，过渡族金属元素与H、B、C等非金属元素结合时可形成间隙固溶体。
例如，钢中的碳溶于α-Fe或γ-Fe中形成间隙固溶体。
由于晶格中空隙位置是有限的，因此间隙固溶体是有限固溶体，并且要求溶质原子直径与溶剂原子直径比值不大于0.59。
（2）置换固溶体溶质原子占据晶格结点位置而形成的固溶体叫置换固溶体。
Fe、Mn、Ni、Cr、Si、Mo等元素都可以相互形成置换固溶体。
在置换固溶体中，溶质在溶剂中的溶解度主要取决于两者原子半径的差别以及它们在周期表中的相互位置和晶格类型。
当两组元在元素周期表中位置越靠近，且晶格类型相同，原子半径相近时，往往可以以任何比例无限互相溶解，形成无限置换固溶体。
分析纯铁的晶体结构与结晶过程
分析纯铁的晶体结构与结晶过程一、学习目标知识目标：·了解晶体、晶格、晶胞、晶粒的概念及常见的三种晶格类型；·明确金属实际晶体结构；·掌握纯铁的同素异晶转变；·熟悉合金的概念及合金的相结构；·了解金属与合金的结晶过程。
能力目标：·熟悉金属或合金的结晶过程及规律，能有效控制金属的结晶过程，改善金属材料的组织和性能。
二、任务引入纯铁是由铁矿石经冶炼而成的，先得到温度较高的铁水，铁水经冷却后形成高温固态铁，然后在逐渐冷却到室温。
液态铁水经过什么变化形成固态铁，高温固态铁冷却过程中铁的结构是否发生变化？三、相关知识材料的性能取决于材料的组织结构，而材料的组织结构由它的化学组成和加工工艺决定的。
也就是说不同的金属材料具有不同的性能，即使是同一种金属材料，在不同的加工条件下其性能也是不同的。
金属性能的这些差异，从本质上来说，是由其内部结构所决定的。
（一）常见的金属晶格类型1.晶体与非晶体自然界中的固态物质都是由原子组成的，根据原子排列的状况不同，可以将物质分为晶体和非晶体两大类。
（1）晶体物质的原子都是按一定几何形状有规则地排列的称为晶体，如金刚石、石墨及固态金属和合金。
（2）非晶体在物质内部，凡是原子呈无规则、杂乱地堆砌在一起的称为非晶体，如松香、普通玻璃、沥青、石蜡等。
晶体与非晶体因原子排列方式不同，它们的性能也有差异。
晶体具有固定的熔点，其性能呈各向异性，而非晶体没有固定的熔点，呈各向同性。
2.晶格与晶胞晶体内部的原子是按照一定规则排列的。
为了便于理解，将金属晶体中原子看成一个小球，图1-7（a）是金属晶体中原子在空间作有规则排列的简单模型。
为了说明排列的方式，人为地把原子看成一个点，用假想的线将各原子的中心连结起来，这样就得到一个抽象化了的空间格架，见图1-7（b）。
这种用于描述原子在晶体中排列规律的空间格架称为晶格。
（a）晶体的原子排列模型（b）晶格（c）晶胞图1-7 晶体、晶格和晶胞示意图由上图可见，晶格是由许多形状、大小相同的最小几何单元重复堆积而成的。
金属晶体教案
金属晶体教案教案主题：金属晶体的形成和结构一、教学目标1. 了解金属晶体的基本概念和特点。
2. 掌握金属晶体形成的原因和过程。
3. 认识金属晶体的结构特点，了解常见的金属晶体结构类型。
4. 学会绘制和解析金属晶体的晶体结构图。
二、教学重点1. 金属晶体的形成原因和过程。
2. 不同金属晶体的结构特点和常见结构类型。
三、教学难点1. 金属晶体结构类型的解析和分析。
四、教学过程1. 导入（5分钟）通过展示一些金属制品，如铁锅、铜器等，引导学生思考金属是如何组成的，以激发学生对金属晶体的兴趣。
2. 提出问题（5分钟）提问学生：金属晶体是如何形成的？为什么金属晶体具有特殊的物理和化学性质？3. 探究讨论（15分钟）通过讲解和讨论，引导学生了解金属晶体的形成过程和原因，并结合微观层面的粒子排列现象，分析金属晶体的结构特点。
4. 学习和总结（20分钟）讲解金属晶体的结构类型，包括面心立方、体心立方和简单立方，介绍不同结构类型的特点和应用领域。
5. 练习和巩固（15分钟）让学生根据所学内容，绘制铁、铜、铝等金属晶体的晶体结构图，并解析其结构特点。
6. 拓展应用（10分钟）引导学生思考：除了金属，还有哪些物质可以形成晶体结构？为什么晶体结构具有稳定性和规律性？7. 总结与展望（5分钟）总结金属晶体的形成原因、结构特点以及与其他晶体的联系，展望金属晶体结构的研究和应用前景。
五、教学辅助手段1. 多媒体投影仪和电脑。
2. 金属图样和实物展示。
3. 学生练习册和作业本。
六、教学评估1. 教师观察学生在讨论和练习过程中的表现。
2. 学生完成练习册和作业本中的题目。
七、教学反思通过本节课的教学，学生能够了解金属晶体的形成原因和特点，并掌握不同金属晶体结构类型的解析和绘制。
但是，在讲解金属晶体结构类型时，可能存在学生难以理解的情况，可以通过举例和多次训练加深学生的理解和掌握程度。
课题二 认识并应用金属材料的晶体结构与结晶
（2）晶粒的大小控制因素
1）增加过冷度 在铸造生产中采用冷却能力强的金属型代替砂型、降低金属型 的预热温度等，均可提高铸件的冷却速度，增大过冷度。在浇 注时采用高温出炉、低温浇注的方法也能获得细的晶粒。
2）变质处理 向液态金属中加人某些变质剂（又称孕育剂），以细化晶粒和 改善组织，达到提高材料性能为目的。 变质剂的作用：变质剂本身或它们生成的化合物，符合非自发 晶核的形成条件，大大增加晶核的数目，该类变质剂称为孕育 剂，相应处理也称为孕育处理，如在钢水中加钛、钒、铝，在 铝合金液体中加钛、锆等都可细化晶粒，在铁水中加人硅铁、 硅钙合金，能细化石墨；另一种变质剂虽不能提高人工晶核， 却能改变晶核生长条件，阻碍晶核长大或改善组织。
铁（-Fe）,钨(W) ,铬（Cr）,钼（Mo）,钒（V)等
密排六方结构（A3）:由两个简单六方晶胞穿插而成,晶胞 为六方柱体，柱体的12个顶角和上、下面中心上各排列一 个原子，在上、下面之间还有三个原子。
钛（Ti）、锆（Zr、镁（Mg)、锌（Zn）等
晶体结构与材料性能
（一般规律）面心立方的金属塑性最好，体心立方次之， 密排六方的金属较差。
2）晶核长大
在过冷态金属中，一旦晶核形成就立即开始长大。过冷度稍大， 特别是有杂质时，晶核只在生长的初期具有规则外形，随即晶 体优先沿一定方向长出类似树枝状的空间骨架。
形成晶核 (a)
(b)
(c)
(d)
晶核长大
(e)
(f)
全部 结晶
纯金属结晶过程示意图
3. 掌握金属晶粒大小对力学性能的影响
（1） 晶粒的大小 金属的结晶过程是晶核不 断形成和长大的过程，晶 粒的大小是形核率N（单 位时间、单位体积所形成 晶核数目）和长大速度G （单位时间内晶核长大的 线速度）的函数，影响形 核率和长大速度的重要因 素是冷却速度（或过冷度） 和难熔杂质。
金属晶体教案
金属晶体教案金属晶体教案一一、学习目标1.使学生了解金属晶体的模型及性质的一般特点。
2.使学生理解金属晶体的类型与性质的关系。
3.较为系统地掌握化学键和晶体的几种类型及其特点。
二、学习重点：金属晶体的模型;晶体类型与性质的关系。
三、学习难点：金属晶体结构模型。
四、学习过程[投影]选一位同学的家庭作业(以表格形式比较离子晶体、原子晶体和分子晶体结构与性质的关系)。
要求全体同学对照分析各自作业，在教师的引导下进行必要的修正和补充。
然后投影一张正确的表格。
表一：离子晶体、分子晶体、原子晶体结构与性质关系的比较晶体类型离子晶体分子晶体原子晶体结构构成晶体粒子阴、阳离子分子原子粒子间的作用力离子键分子间作用力共价键性质硬度较大较小较大溶、沸点较高较低很大导电固体不导电，溶化或溶于水后导电固态和熔融状态都不导电不导电溶解性有些易溶于等极性溶剂相似相溶难溶于常见溶剂[展示金属实物]展示的金属实物有金属导线(铜或铝)、铁丝、镀铜金属片等，并将铁丝随意弯曲，引导观察铜的金属光泽。
叙述应用部分包括电工架设金属高压电线，家用铁锅炒菜，锻压机把钢锭压成钢板等。
[教师诱导]从上述金属的应用来看，金属有哪些共同的物理性质呢?[学生分组讨论]请一位同学归纳，其他同学补充。
[板书] 一、金属共同的物理性质容易导电、导热、有延展性、有金属光泽等。
[教师诱启]前面我们知道离子晶体、分子晶体、原子晶体有着不同的物理性质特点，且分别由它们的晶体结构所决定，那么金属的这些共同性质是否也是由金属的结构所决定呢?[板书] 第二节金属晶体[flash动画] 点击“金属晶体内部结构”条目，让学生看金属晶体内容组成微粒内容为，然后再听画外音兼字幕。
再点击“金属晶体内部结构”内部画面左上角“内部结构”条目，让学生看几种常见金属晶体空间构型。
硬球一个一个地堆积给同学观察，成形后再旋转让同学从不同角度进行观察，且拆散、堆积给学生分析。
[画外音兼有字幕]金属(除汞外)在常温下一般都是固体。
金属的晶体结构和结晶
2 影响晶核形成和长大的因素
图2-2 成核速率、长大速度与过冷度的关系
1）过冷度：ΔT大，ΔF大，结晶驱动力大，形核率和
长大速度都大，且N的增加比G增加得快，提高了N不G 的比值，晶粒变细，但过冷度过大，对晶粒细化丌利， 结晶发生困难。 2）变质处理：在液态金属结晶前，特意加入某些合 金，造成大量可以成为非自发晶核的固态质点，使结晶 时的晶核数目大大增加，从而提高了形核率，细化晶粒 的处理方法。 3)机械振动、超声波振动、电磁搅拌等。
形核有自发形核和非自发形核两种方式， 自发形核是在一定条件下，从液态金属中直接产生，原子呈规 则排列的结晶核心；非自发形核是液态金属依附在一些未溶颗粒表 面所形成的晶核，非自发形核所需能量较少，它比自发形核容易得 多，一般条件下，液态金属结晶主要靠非自发形核。
晶体的长大以枝晶状形式迚行的，并丌断地分枝发展。
金属的晶体结构与结晶
讲师：郑欣
本章目的：
1 建立金属晶体结构的理想模型；
2 揭示金属的实际晶体结构；
金属的晶体结构
一、晶体的基本概念
1．晶体 非晶体
所谓晶体是指其原子（离子或分子） 在空间呈规则排列的物体非晶体则反 之。 特点：晶体——①有熔点；②具有各 向异性。如：食盐，冰，金刚石，金 属等。 非晶体——①无熔点；②各向 同性。如：玻璃，松香，沥青等。
本章结束！
体心立方晶格的致密度：
4 3 K 2 a 3 4
3
a 0.68
3
即晶格中有68%的体积被原子占有，其余为空隙。
属于这种体心立方晶格的金属有Fe(＜912℃,α-Fe)、Cr、
Mo、W、V等。
《金属晶体》教案
《金属晶体》教案一、教学目标1. 让学生了解金属晶体的概念、特点和结构。
2. 使学生掌握金属晶体的性质及其应用。
3. 培养学生观察、分析和解决问题的能力。
二、教学内容1. 金属晶体的概念：金属原子通过金属键形成的有序排列的固体。
3. 金属晶体的结构：金属原子排列方式，如面心立方晶格、体心立方晶格等。
4. 金属晶体的性质：导电性、导热性、韧性、硬度等。
5. 金属晶体的应用：金属材料、合金、半导体等。
三、教学重点与难点1. 教学重点：金属晶体的概念、特点、结构和性质。
2. 教学难点：金属晶体的结构及其对性质的影响。
四、教学方法1. 采用讲授法，讲解金属晶体的相关概念、特点、结构和性质。
2. 利用图片、模型等直观教具，展示金属晶体的结构。
3. 开展小组讨论，分析金属晶体性质与其结构的关系。
4. 实例分析，让学生了解金属晶体的应用。
五、教学步骤1. 引入新课：通过金属材料的日常应用，引导学生关注金属晶体的概念。
2. 讲解金属晶体的概念、特点和结构：结合PPT和实物模型，讲解金属晶体的基本特征和原子排列方式。
3. 分析金属晶体的性质：引导学生理解金属晶体的导电性、导热性等性质。
4. 讲解金属晶体的应用：介绍金属材料、合金等在生活和工业中的广泛应用。
5. 课堂小结：回顾本节课所学内容，巩固学生对金属晶体的认识。
教案编辑专员敬上六、教学拓展与互动1. 开展课堂互动，让学生举例说明金属晶体在其他领域的应用。
2. 引导学生思考金属晶体在现代科技发展中的重要性。
3. 布置课后作业：让学生结合所学，分析一种金属晶体的性质及应用。
七、教学评估1. 课堂问答：检查学生对金属晶体概念、特点、结构和性质的理解。
2. 课后作业：评估学生对金属晶体应用的掌握情况。
3. 小组讨论：评估学生在互动环节的参与度和思考能力。
八、教学反思2. 针对学生的反馈，调整教学策略，提高教学效果。
3. 探索更多教学资源，丰富课堂教学。
九、教学延伸1. 进一步讲解金属晶体的生长过程。
《金属材料与热处理》教案
天然水晶和普通玻璃a）天然水晶b）普通玻璃晶体内部原子排列模型晶格和晶胞示意图a）晶格b）晶胞三、金属晶格的类型、体心立方晶格（9个原子）、面心立方晶格（14个原子）、密排六方晶格（17个原子）四、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。
五、金属的晶体结构的缺陷晶体缺陷——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。
点缺陷——空位、间隙原子和置代原子2．线缺陷——位错位错的特点之一是很容易在晶体中移动，的运动来实现的。
在晶体中，位错的晶格畸变发生在沿半原子面端面的狭长区域，陷。
单晶体示意图 多晶体示意图刃型位错示意图 a ） 立体图 b ） 平面图课后小结】基本概念：一、晶体与非晶体 二、晶体的结构的概念 三、金属晶格的类型晶界过渡结构示意图亚晶界结构示意图钢锭浇铸示意图a）浇铸示意图b）钢锭1—盛钢桶2—滑动水口3—钢锭模4—钢液5—底盘液体 --> 晶体液体 --> 固体（晶体或非晶体）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。
特点：1、金属的同素异构转变是一个重结晶过程，有恒定的转变温度；转变时需要一定的过冷度；释放结晶潜热；转变过程（晶核的形成和长大过程）2、转变时，晶核优先在原晶粒晶界中产生，大小会影响新晶粒大小，原晶粒越细，转变后可得到更细小的晶粒．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。
任何一种材料，在未受到外力作用时，内部原子之间都有平衡的相互作用的原子力，以保持其固定的形状。
当受到外力作用时，原来的平衡被破坏，其中任何一个小单元都和邻近的各小单元之间产生了新的力（内力）强调：内力是在外力作用下，材料内部产生的那部分相互作用力。
金属的晶体结构与结晶
和非晶体可互相转化。 二、金属的特性 金属晶体中，金属原子以“金属键”的方式结合。金属键
的特点是没有饱和性和方向性。
三、晶体结构的基本概念 晶格：用假想的直线将原子中心连接起来所形成的三维空间格架。 晶胞：能代表晶格原子排列规律的最小几何单元。
轴上的截距。 ② 取三个截距值的倒数并按比例化为最小整数，加圆
括弧，形式为（hkl）。
晶面指数的确定
例一、求截距为、1、晶面的指 数。
截距值取倒数为0、1、0，加圆括 弧得（010）
例二、求截距为2、3、晶面的指 数。
取倒数为1/2、1/3 、 0, 按比例 化为最小整数加圆括弧得（320）
体心立方晶格
原子半径的计算
2．面心立方晶格
面心立方晶格的参数
晶格常数：a
原子个数：4 配位数： 12 致密度：0.74
原子半径：r = 2 a
4
常见金属： -Fe、Ni、Al、Cu、Pb、Au等 原子半径：晶胞中原子密度最大方向上相邻原子间距的一半。
3．密排六方晶格
密排六方晶格的参数
例三、画出（112）晶面 取三指数的倒数1、1、1/2, 化成最 小整数为2、2、1，即为X、Y、Z 三坐标轴上的截距
晶向指数：表示晶向的符号称晶向指数。 其确定步骤为：
① 确定原点，建立坐标系， 过原点作所求晶向的平行 线。
② 求直线上任一点的坐标 值并按比例化为最小整数，
加方括弧。形式为[uvw]。
111 : [111]、[111]、[111]、[111]
<111>
金属的晶体结构与结晶
2.3 纯金属的结晶与铸锭
2.3.1 纯金属的结晶
1.金属结晶的基本概念
广义地讲，金属从一种原子排列状态过渡为另一种原子 规则排列状态的转变都属于结晶过程。金属从液态过渡 为固体晶态的转变称为一次结晶，而金属从一种固态过
渡为另一种固态的转变称为二次结晶。
2. 纯金属的冷却曲线和过冷现象
1、金属结晶温度： 纯金属的结晶是在一定温度下进行的。 如果液态金属冷却的极其缓慢，当达到达理论结晶温度之后， 稍有温度降低便会开始结晶，结晶过程中有结晶潜热放出、 补偿了温度的下降。
3. 纯金属的结晶过程
冷却速度愈快，过冷度愈大， 晶核的数量愈多，晶粒愈细小， 金属的机械强度愈高。
2.3.2 金属的铸锭组织
1 2 3
1. 表面细晶粒区 较大的过冷
2. 柱状晶粒区
铸锭垂直于其模壁散热的影响 3. 中心等轴晶粒区
图2.11 金属铸锭的组织示意图 1—表面细晶粒区 2—柱状晶粒区 3—中心等轴晶粒区
属于这种类型的金属有Mg 、 Zn 、Ti ，另外，石墨 它们大多具有较大的脆性，塑 性较差 每个晶胞的原子数
1 1 12 2 3 6 6 2
2.2 金属的实际晶体结构
2.2.1 多晶体结构和亚结构
图2.5 金属的多晶体结构示意图
图2.6 工业纯铁的显微组织
2.2.2 实际金属晶体缺陷
散热的方向性不明显，而趋于均 匀冷却的状态
2.3.3 金属的同素异构转变
同素异构性及同素异构 转变：多数固态纯金属的晶
格类型不会改变。但有些金 属(如铁、锰、锡等)的晶格会 因温度的改变而发生变 化， 固态金属在不同温度区间具 有不同晶格类型的性质，称 为同素异构性。 一些材料在 不同的温度范围有不同的晶 胞类型，材料在固态下改变 晶胞类型的过程称为同素异 构转变。
金属的晶体结构与结晶
第二章金属的晶体结构与结晶第一节金属与合金的晶体结构【教学内容】：1、金属的晶体结构2、合金的晶体结构3、实际金属的晶体结构【教学目的】：掌握晶体结构及其对材料的物理化学性能、力学性能及工艺性能的影响，为后续课程的学习做好理论知识的准备【教学方法】：课堂讲授；采用拟人、比喻的手法来教学，整体教学思路是运用学生自己和他们上课的班级做教学背景进行生动、有趣的教学【教学重点】：合金与实际金属的晶体结构【教学难点】：与生产实际相联系【教具选用】：自制挂图【教学回顾】：5分钟上一节课讲述了金属材料的性能，包括金属的物理性能、化学性能、力学性能及加工工艺性能。
（上节课的重点）在学习中让学生明白了解金属的性能对今后工作中加工零件、工艺流程设计、工艺方法的选择有了很大的帮助。
（上节课理论联系实际内容）【新课导入1：（拟人地运用人体结构来解释金属材料的结构）10分钟（讲述）：我们今天来学点人体解剖学知识（产生悬念：金属课来学解剖学？）首先把金属看做是一个我们当中的一名同学。
如下图：（简单带学生回忆一下中学的生理卫生课讲过的人体解剖学知识）（讲述）：左边是我们的人体结构，大家都很熟悉。
再看一下右边的这个金属的‘身体’构造，它远远比我们人要简单的多了。
在人而言，我们了解了自己的身体构造，那么哪里不舒服我们就可以及时就医；而金属我们了解了它的构造，那么在今后工作中就能够随心所欲地使用和加工这些金属材料，明白为什么不同的金属材料会有不同的金属性能。
在我们学习金属学时，就要用到哲学中‘普遍联系’的观点来学习知识，这样才能从根本上掌握学习的知识点。
【教学过程］:（板书）60分钟~65分钟一、晶体的基本知识（一）晶体与非晶体（采用比喻的手法）（讲述）：（拿我现在做班主任的这两个班来比较，03级的学生我带了二年，他们在我的培养下现在已经是一个团结的集体；而我新接手的04级班则是一个不很团结的班级，同样是学校的一个活动，03级我只要做一个学生的工作就可以解决问题。
金属的晶体结构教案(汇报课)
金属的晶体结构
一、晶体与非晶体
二、晶体结构的基本知识素
三、金属的实际晶体结构
课后分析
教学关键
掌握不同的晶体结构
授课类型
新授课
教 学 过 程
教 学 内 容 与 步 骤
教师活动
学生活动
第一，组织教学
师生问候，清点人数
第二，复习提问
金属的物理性能和化学性能
第三，讲授新课
（一）实验视频导入
晶体与非晶体熔化过程中温度变化有什么不同？教师总结这个实验告诉我们，晶体有固定的熔点，而非晶体没有。
（2）晶体与非晶体的本质区别：原子排列是否规则
2016年新教师汇报课《金属的晶体结构》教案
课题
金属的晶体结构
授课者
赵雪薇
教 学 过 程板 书 设 计课后分析
教学内容与步骤
教师活动
学生活动
单位
辽 阳 县 职 业 中专
学科
金属工艺学
班 级
16秋数三
5.密排六方晶格的晶胞形状是六方柱体。
第五，课堂小结
1.晶体与非晶体总结本堂课的主要学生认真思考，与老师互动
2、过程与方法：通过对小视频及图片的认真观看和观察，学生能更直观的发现各类晶格的特点及与实际晶体结构的区别。
3、情感态度和价值观： 通过采用观看视频和图片的方式，培养学生的自主探究能力，提高学习的主动性。
教学重点
晶体与非晶体的区别及晶格类型
教学方法
讲授法，讨论法，练习法
教学难点
实际晶体结构
教 具
多媒体设备
师生问好
师提问上节课学习的知识
由实验导入新课，内部组织结构影响金属的性能
师利用课件和小视频讲解各类晶格的特点，提出问题
金属材料与热处理教案
生产生活中常见到一些机械零件因受力过大被破坏，而失去工作能力。如：拧断
的钥匙、弯曲的自行车辐条、 扣的螺栓等。总结机械零件常见损坏形式
变形
V断裂
磨损
主要原因：材料的实际使用性能达不到工作要求。
使用性能：为保证机械零件或工具正常工作，材
巳料应具务的性能（力学、物理、化学性能等）。此性能决定了金属村性能料的应用范围、安全可靠性和使用寿命等。
2.晶界的作用
晶界处原子排列比较紊乱，阻碍位错的移动，因而阻碍了滑移。晶界越多， 则晶体的塑变抗力越大。
3.晶粒大小的影响
在一定体积的晶体内，晶粒数目越多，晶界就越多，晶粒就越细，且不同位 向的晶粒也越多，1因而塑性变形抗力也越大。细晶粒的多晶体不仅强度较高，且 塑性和韧性也较好，故生产中总是尽可能细化晶粒。
1.载荷
载荷一一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）冲击载荷一一在短时间内以较高速度作用于零件上的载荷。
（3）交变载荷一一大小、方向或大小和方向随时间发生周期性变化的载荷。
力一一物体之间的相互作用，是使物体发生加速度和发生形变的外因。物体 受力后一变形（材料学是从微观角度来研究物体受外力后发生变形甚至破坏的规 律）
t\T
纯金属结晶时的冷却曲线,。
a）理论结晶温度b）实际结晶温度
a)b)
纯金属的结晶条件:
纯金属结晶的条件就是应当有一定的过冷度
属不同的sw&wn曲线
冷却速度越大，则过冷度越大。
2.纯金属的结晶过程
金属结晶的微观过程一一结晶过程是形核和长大的过程
金属的结构与结晶教案
金属的结构与结晶教案第一章：金属的结构1.1 金属原子的电子排布解释金属原子的电子排布特点，如自由电子的存在。
通过图示展示金属原子的电子排布。
1.2 金属键描述金属键的形成和特点，如金属原子之间的电子云共享。
使用模型或图示来解释金属键的概念。
1.3 金属的晶体结构介绍金属的晶体结构类型，如面心立方、体心立方和简单立方结构。
利用图示和实物模型来展示不同晶体结构的特点。
第二章：金属的结晶2.1 结晶过程解释金属结晶的过程，包括成核和生长阶段。
讨论影响结晶速率和晶体生长的因素。
2.2 晶粒大小和形状探讨晶粒大小和形状对金属性能的影响。
解释晶粒生长和晶界迁移的概念。
2.3 晶界的性质描述晶界的特点和性质，如晶界的能量和原子排列。
探讨晶界对金属性能的影响。
第三章：金属的塑性变形3.1 滑移机制解释金属塑性变形的滑移机制，如位错滑移。
使用图示和模型展示位错滑移的过程。
3.2 塑性变形的条件讨论金属发生塑性变形的条件，如应力、温度和晶体结构。
分析不同晶体结构对塑性变形的影响。
3.3 塑性变形的织构形成探讨塑性变形过程中织构的形成和变化。
解释织构对金属性能的影响。
第四章：金属的热处理4.1 退火处理解释退火处理的目的和过程，如消除晶界和改善塑性。
讨论退火处理对金属性能的影响。
4.2 固溶处理描述固溶处理的方法和目的，如提高金属的强度和硬度。
使用图示展示固溶处理过程中原子分布的变化。
4.3 时效处理解释时效处理的过程和作用，如形成沉淀相和提高金属的性能。
分析时效处理对金属性能的影响。
第五章：金属的腐蚀与防护5.1 腐蚀类型介绍金属腐蚀的类型，如均匀腐蚀、点蚀和腐蚀疲劳。
使用图示和实例来区分不同类型的腐蚀。
5.2 腐蚀原因讨论金属腐蚀的原因，如化学反应、电化学反应和微生物作用。
分析腐蚀过程的基本原理。
5.3 防护方法探讨金属腐蚀的防护方法，如涂层、阴极保护和腐蚀抑制剂。
解释各种防护方法的原理和应用。
第六章：金属的机械性能6.1 强度与韧性解释金属的强度和韧性概念。
金属的结构与结晶教案
金属的结构与结晶教案第一章：金属的定义与特性教学目标：1. 了解金属的定义和基本特性。
2. 掌握金属的物理和化学性质。
3. 理解金属在日常生活和工业中的应用。
教学内容：1. 金属的定义：介绍金属的定义和特点。
2. 金属的物理性质：介绍金属的导电性、导热性和延展性等特性。
3. 金属的化学性质：介绍金属与非金属的反应以及金属的活动性等特性。
4. 金属的应用：介绍金属在建筑、电子、交通等领域的应用。
教学活动：1. 引入金属的定义，引导学生思考金属的特点。
2. 通过实验或图片展示金属的物理性质，让学生观察和体验。
3. 通过实验或讲解介绍金属的化学性质，让学生了解金属的活性。
4. 展示金属的应用实例，让学生了解金属在日常生活中的重要性。
作业与评估：1. 学生完成有关金属定义和特性的练习题。
2. 学生参与小组讨论，分享对金属应用的理解。
第二章：金属的结构教学目标：1. 了解金属原子的结构和金属晶体的组成。
2. 掌握金属键的形成和特性。
3. 理解金属结构对金属性质的影响。
教学内容：1. 金属原子的结构：介绍金属原子的电子排布和价电子的概念。
2. 金属晶体的组成：介绍金属晶体的类型和结构特点。
3. 金属键的形成和特性：介绍金属键的形成过程和金属键的特性。
4. 金属结构对性质的影响：讨论金属结构对金属性质的影响。
教学活动：1. 引入金属原子的结构，引导学生了解电子排布和价电子的概念。
2. 通过模型或图片展示金属晶体的组成，让学生观察和理解金属晶体的结构。
3. 讲解金属键的形成过程，让学生了解金属键的特性。
4. 讨论金属结构对性质的影响，让学生理解结构与性质之间的关系。
作业与评估：1. 学生完成有关金属结构的知识练习题。
2. 学生进行小组讨论，分享对金属键的理解。
第三章：金属的结晶教学目标：1. 了解金属结晶的过程和条件。
2. 掌握金属结晶的类型和特点。
3. 理解金属结晶对金属组织和性能的影响。
教学内容：1. 金属结晶的过程和条件：介绍金属结晶的过程和所需的条件。
金属的结构与结晶教案
《金属材料与热处理》教案【复习提问】1.何谓金属的力学性能？金属的力学性能包括哪些？2. 何谓金属的工艺性能？主要包括哪些内容？【新课】（2课时）第二章金属的结构与结晶【基本要求】1.了解金属的晶体结构；2.掌握纯金属的结晶过程；【重点】1.有关金属结构的基本概念：晶面、晶向、晶体、晶格、单晶体、多晶体，金属晶格的三种常见类型。
2. 金属结晶的基本过程。
3.晶粒的概念及晶粒大小对金属性能的影响。
【难点】实际金属的晶体缺陷及其对金属性能的影响（选讲）。
§2-1金属的晶体结构一、晶体与非晶体晶体：所谓晶体是指其原子（离子或分子）在空间呈规则排列的物体。
（晶体内的原子之所以在空间是规则排列，主要是由于各原子之间的相互吸引力与排斥力相平衡的结果。
）原子在空间呈规则排列的固体物质称为“晶体”。
非晶体：在物质内部，凡原子呈无序堆积状态的（如普通玻璃、松香、树脂等）。
非晶体的原子则是无规律、无次序地堆积在一起的。
二、晶体结构的概念1．晶格和晶胞晶格：把点阵中的结点假想用一系列平行直线连接起来构成空间格子称为晶格。
晶胞：构成晶格的最基本单元。
晶格中各种方位的原子面称为“晶面”，构成晶格的最基本几何单元称为“晶胞”。
2．晶面和晶向晶面：点阵中的结点所构成的平面。
晶向：点阵中的结点所组成的直线。
由于晶体中原子排列的规律性，可以用晶胞来描述其排列特征。
（阵点（结点）：把原子（离子或分子）抽象为规则排列于空间的几何点，称为阵点或结点。
点阵：阵点（或结点）在空间的排列方式称晶体晶体晶格晶胞晶面晶向图2-1、2-2 晶体规则排列示意图三、金属晶格的类型（一）体心立方晶格体心立方晶格的晶胞是由八个原子构成的立方体，并且在立方体的体中心还有一个原子。
属于这种晶格的金属有：铬Cr、钒V、钨W、钼Mo、及α-铁α-Fe图2-5 体心立方晶格（二）面心立方晶格面心立方晶格的晶胞也是由八个原子构成的立方体，但在立方体的每个面上还各有一个原子。
第一章金属的晶体结构与结晶教案
第一章金属的晶体结构与结晶第一节金属的晶体结构一、晶体结构的基本概念1、晶体组成固态物质的最基本的质点（如原子、分子或离子）在三维空间中，作有规则的周期性重复排列，即以长程有序方式排列。
这样的物质称为晶体。
如：金属，天然金刚石，结晶盐，水晶，冰等2、非晶体组成固态物质的最基本的质点，在三维空间中无规则堆砌。
这样的物质称为非晶体。
如：玻璃，松香等。
晶体通常又可分为金属晶体和非金属晶体，纯金属及合金都属于金属晶体，其原子间主要以金属键结合，而非金属晶体主要以离子键和共价键结合。
如：食盐NaCl（离子键），金刚石（共价键）都是非金属晶体。
图1-1 晶体、晶格与晶胞示意图按晶体结构模型提出的先后，可将晶体结构模型分为几何（球体）模型、晶格模型和晶胞模型。
3、晶体的球体模型就是把组成晶体的物质质点，看作为静止的刚性小球，他们在三维空间周期性规则堆垛而成。
该模型虽然很直观，立体感强，但不利于观察晶体内部质点的排列方式。
针对这一缺陷科技工作者进一步提出了晶体的晶格模型。
4、晶格为了研究晶体中原子的排列规律，假定理想晶体中的原子都是固定不动的刚性球体，并用假想的线条将晶体中各原子中心连接起来，便形成了一个空间格子，这种抽象的、用于描述原子在晶体中规则排列方式的空间格子称为晶格。
晶体中的每个点叫做结点。
5、晶胞晶体中原子的排列具有周期性的特点，因此，通常只从晶格中选取一个能够完全反映晶格特征的、最小的几何单元来分析晶体中原子的排列规律，这个最小的几何单元称为晶胞。
实际上整个晶格就是由许多大小、形状和位向相同的晶胞在三维空间重复堆积排列而成的。
6、晶格常数晶胞的大小和形状常以晶胞的棱边长度a、b、c及棱边夹角α、β、γ来表示，如图2.1（c)所示。
晶胞的棱边长度称为晶格常数，以埃(Å)为单位来表示(1Å=10-8cm)。
当棱边长度a=b=c，棱边夹角α=β=γ=90°时，这种晶胞称为简单立方晶胞。
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《金属材料与热处理》教案
【复习提问】1.何谓金属的力学性能？金属的力学性能包括哪些？
2. 何谓金属的工艺性能？主要包括哪些内容？
【新课】（2课时）
第二章金属的结构与结晶
【基本要求】1.了解金属的晶体结构；
2.掌握纯金属的结晶过程；
【重点】1.有关金属结构的基本概念：晶面、晶向、晶体、晶格、单晶体、
多晶体，金属晶格的三种常见类型。
2. 金属结晶的基本过程。
3.晶粒的概念及晶粒大小对金属性能的影响。
【难点】实际金属的晶体缺陷及其对金属性能的影响（选讲）。
§2-1金属的晶体结构
一、晶体与非晶体
晶体：所谓晶体是指其原子（离子或分子）在空间呈规则排列的物体。
（晶体内的原子之所以在空间是规则排列，主要是由于各原子之间的相互吸引力与排斥力相平衡的结果。
）原子在空间呈规则排列的固体物质称为“晶体”。
非晶体：在物质内部，凡原子呈无序堆积状态的（如普通玻璃、松香、树脂等）。
非晶体的原子则是无规律、无次序地堆积在一起的。
二、晶体结构的概念
1．晶格和晶胞
晶格：把点阵中的结点假想用一系列平行直线连接起来构成空间格子称为晶格。
晶胞：构成晶格的最基本单元。
晶格中各种方位的原子面称为“晶面”，构成晶格的最基本几何单元称为“晶胞”。
2．晶面和晶向
晶面：点阵中的结点所构成的平面。
晶向：点阵中的结点所组成的直线。
由于晶体中原子排列的规律性，可以用晶胞来描述其排列特征。
（阵点（结点）：把原子（离子或分子）抽象为规则排列于空间的几何点，称为阵点或结点。
点阵：阵点（或结点）在空间的排列方式称晶体
晶体晶格
晶胞晶面晶向
图2-1、2-2 晶体规则排列示意图
三、金属晶格的类型
（一）体心立方晶格
体心立方晶格的晶胞是由八个原子构成的立方体，并且在立方体的体中心还有一个原子。
属于这种晶格的金属有：铬Cr、钒V、钨W、钼Mo、及α-铁α-Fe
图2-5 体心立方晶格
（二）面心立方晶格
面心立方晶格的晶胞也是由八个原子构成的立方体，但在立方体的每个面上还各有一个原子。
属于这种晶格的金属有：Al、Cu、Ni、Pb（γ－Fe）等
图2-6 面心立方晶格
（三）密排六方晶格
由12个原子构成的简单六方晶体，且在上下两个六方面心还各有一个原子，而且简单六方体中心还有3个原子。
属于这种晶格的金属有铍（Be）、Mg、Zn、镉（Cd）等。
图2-7 密排六方晶格
§2-2纯金属的结晶
结晶的基本概念：一切物质从液态到固态的转变过程称为凝固，如凝固后形成晶体结构，则称为结晶。
金属在固态下通常都是晶体，所以金属自液态冷却转变为固态的过程，称为金属的结晶。
一、纯金属的冷却曲线及过冷度
实际结晶温度的测定：（冷却曲线）
图2-10 纯金属冷却曲线
可见，随时间的增长，温度逐渐降低，当到T0温度时出现一平台，说明这时虽然液体金属向外散热，但其温度并没下降，这是由于在这一温度液体开始结晶向外散热（结晶潜热），补偿了液体对外的热量散失，结晶终了后就没有结晶潜热来补偿热量的散失，所以温度又开始下降。
二、纯金属的结晶过程
晶核：作为结晶核心的微小晶体
晶粒：小晶体的外形呈颗粒状，称为“晶粒”
晶界：晶粒与晶粒之间的界面称为“晶界”
单晶体：结晶后只有一个晶粒的晶体
多晶体：实际上由多种晶粒组成的晶体结构称为“多晶体
单晶体多晶体
图2-13 单晶体与多晶体示意图
三、晶粒大小对金属力学性能的影响
1）增加过冷度（过冷度的影响）
图2-14 过冷度对晶粒大小的影响
过冷度大，ΔF大，结晶驱动力大，形核率和长大速度都大，且N的增加比G增加得快，提高了N与G的比值，晶粒变细，但过冷度过大，对晶粒细化不利，结晶发生困难。
见图2-14。
2）变质处理：在液态金属结晶前，特意加入某些合金，造成大量可以成为非自发晶核的固态质点，使结晶时的晶核数目大大增加，从而提高了形核率，细化晶粒，这种处理方法即为变质处理。
3）振动处理：
四、金属晶体结构的缺陷
晶体缺陷：晶体中出现的各种不规则的原子堆积现象。
1．空位、间隙原子和置代原子
晶体中的空位、间隙原子、杂质原子都是点缺陷。
图2-15 点缺陷示意图
2．位错可认为是晶格中一部分晶体相对于另一部分晶体的位错
局部滑移而造成。
滑移部分与未滑移部分的交界线即为位错线。
图2-16 线缺陷示意图
3．晶界和亚晶界
图2-17 面缺陷示意图
【小结】学生总结本次课的内容
【作业】P25/1、2、4、6
【巩固】1.何谓晶体？何谓非晶体？
2. 何谓晶格和晶胞？
3.金属晶格的常见类型有哪几种？说出各自的晶胞特征。
课后反馈：
本章内容新的名词概念多，而且很抽象，这对初次接触到这些知识的学生来说，会感到很困难。
在教学过程中，我制作了多媒体课件，图文并茂，使学生对这些概念充分理解。
在
解释其中的名词定义时，做到通俗简要，只要概念正确即可。
学生反映良好。