铁碳合金相图教案
最新金属材料与热处理——铁碳合金05教学教案
铁碳合金（第五课时）A：课题：铁碳合金相图B：课型：新授C：教学目的与要求：1、掌握铁碳合金相图，简化图各区域组织符号及名称。
2、掌握铁碳合金相图重要点线的含义，特别是共晶点，共析点及转变式。
3、熟悉掌握铁碳合金的分类。
D、教学重点及难点。
1、教学重点是简化相图各区域的组织符号及转变。
2、难点是共晶、共析转变成的写法及共晶、共析转变线。
E：教学过程：二、铁碳合金相图。
1、铁碳合金相图的组成。
见P41 图4-162、Fe——Fe3C相图中点、线的含义。
（1）点的含义：A点：纯铁的熔点，15380CD点：渗碳体的熔点，12270CC点：共晶点，11480C L C−←C−→11480(A+Fe3Ci) E点：C在γ-Fe中最大溶解度，C=2.11％G点：纯铁的同素异构转变点，9120C，α－Fe⇔γ－FeS点：共析点，As−←C−→7270P＝（F+Fe3CⅠ）(2)线的含义：ACD线：液相线，在此线的上方所有的铁碳合金都为液体。
AECF线：固相线，在此线的下方所有的铁碳合金都为固体。
在ACD线与AECF线之间是结晶区，即过渡区。
GS线：从A中析出F的开始线，又称A3线ES线：C在A中溶解度曲线，亦称为Acm线。
ECF：共晶线，温度为11487270C。
PSK线：共析线，7270C ，A1线3、铁碳合金的分类（1）钢：0.0218%＜C＜2.11%的铁碳合金亚共析钢：0.0718%＜C＜0.77%共析钢：C=0.77%过共析钢：0.77%＜C＜2.11% （2）白口铸铁：2.11%≤C＜6.69%亚共晶白口铸铁：2.11%≤C＜4.3%共晶白口铸铁：C=4.3%过晶白口铸铁：4.3%＜C＜6.69%F：小结G：布置作业：复习。
3.3铁碳合金相图
（2）.优质碳素结构钢 以两位数字表示，这两位数字表示钢的平均含碳量的 “万分之几”
45 --- Wc = 45%00 较高锰质量分数的优质碳素结构钢 45Mn --- Wc = 45%00 ; WMn = 0.7%～1.0% 优质碳素结构钢主要用来制造各种机器 零件。
工程技术学 院
Q195、Q215、Q235A、Q235B 塑性较好，有一 定的强度，通常轧制成钢筋、钢板、钢管等，可用于 做桥梁、建筑物等构件，也可用做普通螺钉、螺帽、 铆钉等。 Q235C、Q235D 可用于重要的焊接件。 Q255、Q275 强度较高，可轧制成型钢、钢板作 构件用。 这类钢常在热轧状态下使用，不再进行热处理。 但对某些零件，也可以进行正火、调质、渗碳等处 理，以提高其使用性能。 工程技术学 院
过共晶白口铁组织金相图
工程技术学 院
组织组成物: F ; P 0.77-0.45 F= 100%=43% 0.77-0.02
0.02
0.45-0.02 P=
0.45
0.77 6.69
100% = 57% P = 1 – WF = 57%
0.77-0.02 相组成物: F ; Fe3C 6.69-0.45 F= 100% = 94% Fe3C = 1 - WF = 6% 6.69-0.02
工程技术学 院
铸造碳钢
表示方法：ZG+ σs + σb 力学性能—用最小屈服数值、最小抗拉强度表示
ZG 200 - 400
σb ≥ 400MPa
σs≥ 200MPa
铸钢 工程技术学 院
铸钢的用途
铸钢主要用于制造形状复杂，需要一定强度、 塑性和 韧性的零件，例如机车车辆、船舶、重型机械 的齿轮、轴， 以及轧辊、机座、缸体、外壳、阀体等。
铁碳合金状态图教案
铁碳合金状态图教案一、教学目标1. 让学生了解铁碳合金的基本概念和性质。
2. 使学生掌握铁碳合金状态图的构成和作用。
3. 培养学生运用铁碳合金状态图分析问题和解决问题的能力。
二、教学内容1. 铁碳合金的基本概念和性质2. 铁碳合金状态图的构成3. 铁碳合金状态图的作用4. 铁碳合金状态图的绘制方法5. 铁碳合金状态图的应用实例三、教学方法1. 讲授法：讲解铁碳合金的基本概念、性质和状态图的构成。
2. 演示法：展示铁碳合金状态图，讲解其作用和绘制方法。
3. 案例分析法：分析铁碳合金状态图在实际工程中的应用实例。
4. 小组讨论法：分组讨论铁碳合金状态图的应用问题。
四、教学准备1. 教材或教学资源：《金属材料与热处理》、《金属学》等。
2. 投影仪或白板：展示铁碳合金状态图。
3. 教学PPT：制作铁碳合金状态图教案的相关内容。
4. 案例材料：收集铁碳合金状态图在实际工程中的应用实例。
五、教学过程1. 导入：简要介绍铁碳合金的基本概念和性质，激发学生的学习兴趣。
2. 新课：讲解铁碳合金状态图的构成和作用，引导学生理解并掌握相关知识点。
3. 演示：展示铁碳合金状态图，讲解绘制方法，让学生直观地感受状态图的应用。
4. 案例分析：分析铁碳合金状态图在实际工程中的应用实例，培养学生运用知识解决问题的能力。
5. 小组讨论：分组讨论铁碳合金状态图的应用问题，促进学生之间的交流与合作。
6. 总结：回顾本节课的主要内容，强调铁碳合金状态图的重要性。
7. 作业布置：布置相关练习题，巩固所学知识。
六、教学评估1. 课堂问答：通过提问方式检查学生对铁碳合金基本概念和性质的理解。
2. 状态图绘制练习：让学生绘制简单的铁碳合金状态图，检验其对状态图构成和绘制方法的掌握。
3. 案例分析报告：评估学生在案例分析中的表现，包括分析问题的思路、运用知识的能力和团队合作精神。
七、教学拓展1. 邀请相关领域的专家或企业工程师进行讲座，分享铁碳合金状态图在实际工程中的应用经验和案例。
(完整版)铁碳合金相图(一)
符号：Fe3C 复杂的斜方晶体
存在温度区间：室温——1148℃
溶碳能力： C=6.69%
性能：熔点 12270C 硬度很高，塑性很差，伸长率和冲击韧 度几乎为零，是一个硬而脆的组织。
（4）珠光体：
概念：是铁素体与碳光体的混合物
符号： P 是铁素体和渗碳体片层相间，交替排列。
存在温度区间： 室温——727℃
溶碳能力：在 7270C 时，C=0.77%
性能特点：取决于铁素体和渗碳体的性能，强度较高，硬度 适中，具有一定的塑性。
5、莱氏体
概念：是含碳量为 4.3%的液态铁碳合金在 11480C 时从液体 上中间结晶出的奥氏体和渗碳体的混合物。
符号：Ld 高温莱氏体，温度＞727℃
由于奥氏体在 7270C 时转变为珠光体，所以在室温下的莱氏 体由珠光体和渗碳体组成叫低温莱氏体。
作业 布置
教
学生听课 情况
学 学生掌握
后
情况
记 存在的问 题
审查签字
习题册
年月日
教师活 动
一、新课导入
教学过程 教学内容
学生活动
回顾上一次课的内容，以提问的形式检查上节课学生的掌握 情况，举实例有技巧得到如本次课要学习的内容。
二、新课讲授
1、合金及其组织
金属：是由单一元素构成的具有特殊光泽、延展性、导电性、 导热性的物质，如铁、金、银、铜、铁、锰、锌、铝等。
符号：A
面心立方晶格
存在温度区间：大于 727℃
溶碳能力：较强。在 11480C 时可溶 C 为 2.11%，在 7270C 时，可溶 C 为 0.77%。(0.0218% ——2.11%)
性能：强度、硬度不高，具有良好的塑性，是绝大多数钢在 高温进行锻造和扎制时所要求的组织。
课题四铁碳合金相图课件
市场需求的预测
汽车工业需求
随着电动汽车和智能网联汽车的发展，对高性能、轻量化铁碳合 金材料的需求将不断增加。
航空航天需求
随着航空航天技术的进步，对高强度、耐高温的铁碳合金材料的 需求也将不断增长。
基础设施建设需求
随着全球基础设施建设的不断推进，对高强度、耐腐蚀的铁碳合 金材料的需求也将持续增加。
THANKS
化学成分和组织结构等。
数据处理
对实验数据进行整理、分析和处 理，利用数学方法绘制出相图。
图形绘制
将处理后的数据用图形的方式表 示出来，形成铁碳合金相图。
相图的解读
平衡状态
根据相图可以确定不同成分的铁碳合金在不同温度下的平衡状态 ，如单相区、两相区、固溶体区等。
相变规律
相图描述了铁碳合金在不同温度和成分下的相变规律，包括同素异 晶转变、共晶反应和共析反应等。
感谢观看
生产工艺的改进
高效成形技术
01
采用先进的成形工艺，如精密铸造、粉末冶金等，提高铁碳合
金材料的生产效率和产品质量。
节能减排技术
02
在生产过程中引入节能减排技术，降低铁碳合金生产的能耗和
污染物排放，实现绿色制造。
智能化生产
03
利用物联网、大数据等先进技术，实现铁碳合金生产的智能化
和自动化，提高生产效率和产品质量。
相图中的各个区域代表了不同成分 的铁碳合金在不同温度下的平衡状 态，包括液相区、固相区和两相区 。
特性线
特性线是相图中的一些关键温度线 ，如熔点线、共晶点线、共析点线 等，它们对确定合金的平衡状态和 相变过程具有重要意义。
相图的绘制
实验数据
铁碳合金相图的绘制需要大量的 实验数据，包括不同成分的铁碳 合金在不同温度下的物理性质、
《汽车工程材料》教案(17,18)—铁碳合金相图的应用
主要教学步骤和教学内容★课程回顾：（5min）铁碳合金的基本分类方法；五种典型铁碳合金的平衡结晶过程及室温组织。
★课程导入：（5min）1、铁碳合金相图在实际生产中有何应用，其局限性体现在哪方面？2、工业铸铁与铁碳合金相图中的白口铸铁组织与性能有何区别？（提出问题，学生思考并回答）★新课讲授：（70min）一、碳含量对铁碳合金平衡组织及性能的影响室温下铁碳合金中成分、平衡组织、组成物及性能的定量关系如图所示。
室温下，铁碳合金由铁素体和渗碳体两种基本相组成。
随着含碳量的增加，合金的室温组织中的渗碳体相数量呈直线增加。
同时，铁素体相和渗碳体相的形态和分布（即组织）也随着含碳量的增加而变化。
由于随着含碳量的增加，组成相及平衡组织发生了改变，合金的力学性能也相应发生变化。
亚共析钢的组织是由铁素体和珠光体组成，随着含碳量的增加，其组织中珠光体的数量随之增加，因而强度、硬度逐渐升高，塑性、韧性不断下降。
过共析钢的组织是由珠光体和网状二次渗碳体组成，随着钢中含碳量的增加，其组织中珠光体的数量不断减少，而网状二次渗碳体的数量相对增加，因而强度、硬度升高，塑性、韧性不断下降。
由图可看出，当ω=0.9%时，强度极限出现峰值，随后强度显著下降。
这是由于二c次渗碳体量逐渐增加形成连续的网状，从而割裂基体，故使钢的强度呈迅速下降趋势。
由此可见，强度是一种对组织形态很敏感的性能。
实际生产中，为了保证碳钢具有足够的强度，一定的塑性和韧性，碳质量分数一般不应超过1.3%~1.4%。
白口铸铁中都存在莱氏体组织，具有很高的硬度和脆性，既难以切削加工，也不能进行锻造。
因此，白口铸铁的应用受到限制。
但是由于白口铸铁具有很高的抗磨损能力，对于表面要求高硬度和耐磨的零件，如犁铧、冷轧辊等，常用白口铸铁制造。
二、Fe- Fe3C相图在工业中的应用（1）在选材方面的应用C相图反映了铁碳合金组织和性能随成分的变化规律。
这样，就可以根据零Fe- Fe3件的工作条件和性能要求来合理的选择材料。
铁碳合金相图分析说课教学设计
（1）自主探究法 ：课 前要求学生先预习，自 主学习新内容。培养自 觉学习和思考问题的习 惯。 （2）勤学多练法：上 课认真听讲，课后及时 完成作业。养成勤学多 思的好习惯。 （3）分析归纳法：利 于思维的发展 培养学 生分析问题、解决问题 的能力。 （4）兴趣培养法：引 导学生多读专业书籍， 增加专业知识储备
铁碳合金相图的分析：
温度/℃
Fe - Fe3C 相图的构成
A 匀晶相图
L 1148℃ C
共晶相图 D
L+A A
G
共析相图
E
L+ Fe3CⅠ F
A+F F P
Q
S P
A+ Fe3CⅡ
A+Ld+Fe3CⅡ
Ld
Ld+Fe3CⅠ 727℃
K
P+F
P+Fe3CⅡ
2.11%
P+Ld’+Fe3CⅡ
Ld’
Ld’+Fe3CⅠ
1．多媒体教学法：直观、清晰、形象、明了
2． 讲
述
法：讲清要点，发挥教师语言作用
3．提问引导法：增强学生学习时的注意力
多种方法并用
提高教学效果
4．实例教学法：加深对所学新知识的印象
一 知识目标
1、掌握铁碳合金基本组织及其性能
教 学 目 标
2、掌握铁碳合金的基本知识和相图分析能
力
3、理解金属材料的分类和力学性能指标，
2.铁碳合金相图特性线含义
特性线 ACD AECF GS ES ECF PSK 含义 液相线 固相线 常称为A3线，从奥氏体中析出铁素体的开始线 常称为Acm线，碳在奥氏体中的溶解度线 共晶线 共析线
铁碳合金相图说课课件
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《规范》及指导原则适用于食品药品 监管部 门对第 三类医 疗器械 批发/零 售经营 企业经 营许可 （含变 更和延 续）的 现场核 查，第 二类医 疗器械 批发/零售经 营企业 经营备 案后的 现场核 查，以 及医疗 器械经 营企业 的各类 监督检 查
3、课堂小结，强化认识。（1—2 分钟）
铁碳合金相图各特性点特性线的 含义、绘制简化相图的方法。
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《规范》及指导原则适用于食品药品 监管部 门对第 三类医 疗器械 批发/零 售经营 企业经 营许可 （含变 更和延 续）的 现场核 查，第 二类医 疗器械 批发/零售经 营企业 经营备 案后的 现场核 查，以 及医疗 器械经 营企业 的各类 监督检 查
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《规范》及指导原则适用于食品药品 监管部 门对第 三类医 疗器械 批发/零 售经营 企业经 营许可 （含变 更和延 续）的 现场核 查，第 二类医 疗器械 批发/零售经 营企业 经营备 案后的 现场核 查，以 及医疗 器械经 营企业 的各类 监督检 查
2、 讲授新课：（40分钟）
一.铁碳合金相图各个特性点及特性线 1、各特性点的名称及含义
谢谢！
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谢谢欣赏
THANK YOU FOR WATCHING
Ld’+Fe3CⅠ
0
0.77
2.11
4.3
Fe
1C3 /%
6.69 Fe3C
《规范》及指导原则适用于食品药品 监管部 门对第 三类医 疗器械 批发/零 售经营 企业经 营许可 （含变 更和延 续）的 现场核 查，第 二类医 疗器械 批发/零售经 营企业 经营备 案后的 现场核 查，以 及医疗 器械经 营企业 的各类 监督检 查
《金属材料与热处理》铁碳合金相图教案
含碳量越高，钢的强度和硬度越高，而塑性和韧性越低。
6、Fe—Fe3C相图的应用。
作为选用钢材料的依据：如制造要求塑性、韧性好，而强度不太高的构件，则应选用含碳量较低的钢；要求强度、塑性和韧性等综合性较好的构件，则选用含碳量适中的钢，各种工具要求硬度高及耐性好，则应选用含碳量较高的钢。制定铸、锻和热处理等热加工工艺的依据。
教学难点
铁碳合金相图的分析及铁碳合金冷却结晶过程的分析。
教学方法
讲授法、展示法
教学过程
备注
第一课时
组织教学
复习并引入
1、组织、组元、相的概念
2、合金的组织有哪些？分别是?
新授
钢铁材料是现代工业中应用最为广泛的合金，它们均为以铁和碳两种元素为主要原素的合金。由于钢铁材料的成分（含碳量）不同，因此组织和性能也不相同，应用场合也不一样。铁碳合金相图总结了铁碳合金的组织和性能随成分、温度变化的规律，这对生产实践有着很重要的意义，它不仅是选择钢铁材料的重要工具，而且还可以作为制定铸、锻、焊及热处理等加工工艺的依据。
S点：共析点，As P＝（F+Fe3CⅠ）
3、线的含义：
ACD线：液相线，在此线的上方所有的铁碳合金都为液体。
AECF线：固相线，在此线的下方所有的铁碳合金都为固体。
在ACD线与AECF线之间是结晶区，即过渡区。
GS线：从A中析出F的开始线，又称A3线
ES线：C在A中溶解度曲线，亦称为Acm线。
ECF：共晶线，温度为11487270C。
2、铁碳合金相图的点、线、面的含义及各区域内的组织
3、铁碳合金相图的分类
4、铁碳合金的成分、组织与性能的关系
5、Fe—Fe3C相图的应用。
Fe—C相图说课稿
Fe—Fe3C相图说课稿各位老师下午好，我今天说课的题目是Fe—Fe3C相图，下面我将从说教材、说教法和学法、说教学过程、说板书设计四个方面来对本课进行说明。
一、说教材《 Fe—Fe3C相图》是机械工业出版社出版的焊接专业“双证制”教学改革用书《金属材料与热处理》第四单元模块二的内容，该单元名称的“铁碳合金”。
该单元是整本书的重点，而本模块是本单元的重点。
本单元强调在对理论知识的准确理解的基础上去生产中应用实践。
结合单元教学要求和本模块特点，依据本专业学生已学知识和以后工作中拓展的需要，我将本课的教学目标确定为：1. 能准确理解相图中特性点、特性线、特性区的涵义；2. 能正确绘制出简化后的相图；3.能正确使用相图进行选材及选择热加工工艺。
由于相图的抽象性，我将本课的教学重点确定为：特性点、特性线、特性区的涵义；绘制出简化后的相图因为该专业学生在以后的其他课程的学习中和焊接生产实践中对相图的大量应用，我将本课的教学难点确定为：在准确理解相图的基础上正确使用相图进行选材及选择热加工（热处理、焊接）工艺。
二、说教法和学法科学合理的教学方法能使教学效果事半功倍，达到教与学的和谐完美统一。
基于此，我准备采用的教法是讲授法，启发法。
讲授法教师可以系统的传授知识，充分发挥教师的主导作用；启发法可充分发挥学生的主观能动性，使学生根据已学习和掌握的第三单元的《二元合金的相结构与结晶》的知识充分理解本课的内容。
教学手段采用传统的黑板-粉笔（白色、彩色）式方法。
学法上，我贯彻的指导思想是把“学习和思考的主动权还给学生”，倡导“自主、探究”的学习方式，充分调动学生的学习积极性和主动性。
具体的学法是画图法、分析法、讨论法，让学生养成不动笔墨不读书的良好阅读和思考习惯。
画图法：先让学生按照将要讲的相图将相图画在黑板上（两个学生）或草稿纸上；分析法：分析相图中的教材上特性点、特性线、特性区的涵义；讨论法：通过以上对相图的宏观、微观上的分析和把握，结合本单元模块一的相关内容（铁碳合金的基本相）讨论相图的应用，最后形成结论。
§3-3 铁碳合金相图
3.3 铁碳合金相图【教学目标】1．了解铁碳合金的基本组织的概念、符号及性能特点；2．掌握相图中各主要特性点、线及典型铁碳合金结晶过程；3．掌握含碳量对钢组织及性能的影响。
【教学重点】铁碳合金的组织随成分、温度变化的一般规律。
【教学难点】铁碳合金的组织、成分、性能之间的一般规律。
【教学方法】授课法、讨论法．【教学课时】2课时．【教学过程】环节教学内容师生互动设计意图教学导入铁碳合金的组织、成分、性能之间有何关系？让学生结合本节课程复习的效果联想上节课讲解的重点知识。
教师着重考察学生课后的复习和温习知识的效果。
新课新钢铁材料是现代工业中应用最为广泛的合金，它们均为以铁和碳元素为主要元素的合金。
由于含碳量的不同，性能组织也不相同，应用场合也不一样。
一、铁碳合金相图铁碳合金相图是表示在平衡条件下（缓慢冷却或加热），不同成分的铁碳合金状态或组织随温度变化的图形。
1、铁碳合金相图的组成在铁碳合金中，铁和碳可以形成一系列的化合物，含碳量可以很高，但在工程实践中，含碳量超过5%的铁碳合金，脆性很大，难以加工，无实用价值。
因此，我们研究的铁碳合金相图只是整个铁碳合金中的一部分（含碳量C≤6.69% ），故铁碳合金相图也可认为是Fe—Fe3C 相图。
尽管研究的是一部分，但已能满足生产实际的需要。
教材P41页图4-16是Fe—Fe3C相图。
横坐标为含碳量百分数，纵坐标为温度。
对照图4-16分析：左上角、左下角部分，考虑到实际应用的铁碳合金，一般不会处于这么高的温度（1500℃）或含有这么少的碳（C≤0.0218% ），故左上角、左下角予以省略。
经简化后Fe—Fe3C 相图如图4-17。
我们分析的就是Fe—Fe3C相图简图（图4-17）2、相图中点线的含义（绘制草图）（1）A：1538℃ C 0% 纯铁的熔点C：1148℃ C 4.3% 共晶点（发生共晶转变）重点理解铁碳合金相图纵轴和横轴所代表的数据的含义。
明确铁碳合金相图中每一个符号的含义？理解铁碳合金相图和关键的七个点和六条线所表达的含义。
“铁碳合金相图”教学主线分析
当奥 氏体 对 碳 的溶 解 能 力 下 降 时 ， 二 次 渗 碳 体 （ｅＣＩ会 析 出 ，可 以得 到 Ａ ＋Ｆ 丌组 织 ，铁碳 Ｆ３ Ｉ ） ｅＣ 合 金相 图 中的 Ｅ Ｓ线表 示奥 氏体 溶解度 曲线 。 素 铁 体表 示碳 在 ．ｅ中形 成 的间隙 固溶体 ， 铁碳 合 Ｆ 在
清 楚 的看到 铁素 体溶 碳 的能力 很 小 ，其 最大 溶解
度 为 Ｐ 点 （２ ＂ ７ ７Ｃ，Ｗｃ＝ ．２ ８ 。铁 素体 对 碳 ００ １ ％） 的溶解 能力 也跟 温度 有关 ，在 室温 的范 围 内。铁
素 体基 本上 是 不能溶 碳 的 ，铁 素 体具有 强 度 、硬
度 低 ，塑性 、韧 性好 的特 点 。铁 碳合 金相 图中的
另外对 于铁 碳合 金相 图的教 学也是存 在 着很 大 的 困难 。经过 多年 的实 践经验 我 们得 到 了一些 巧妙
的学 习路径 ，归纳 了相应 的教 学主 线 ，对于初 学
者 可 以避 免 走很 多弯路 。
图 １ 空 白铁 碳 合 金 相 图
１ 工业纯铁 的同素异晶转变导 入
在 铁碳 合金 这 一章节 的教 学 内容 中 ，第 一 小 节 是铁 碳 合金 的基本 相 ，主要 叙述 了铁 碳合 金 中
也 就是 Ｅ 奠 氏体 区域 ，可 以得 出奥 氏体 的最 大溶 解度 Ｅ点（１８ １４ ℃，Ｗｃ２１％） ＝ ．１ 。奥 氏体 溶碳 能 力与温 度有 密切 的关 系 ， 当奥 氏体 的温度为 ７７ ２
℃时溶碳 能力 为 Ｗｃ ０７ ％ ， 就是 图 中的 点 。 ＝ ．７ 也
的基本 相 奥 氏体 、 铁 索体 和渗碳 体等 。 二节进 第
金属材料铁碳合金教案
一、教学目的：1、了解合金的概念及组织的基本类型。
2、掌握铁碳合金的基本组织、性能及符号。
3、了解简化的Fe—Fe3C相图中特性点、特性线的含义及组织的分布情况。
4、了解相图的应用。
5、了解碳素钢的分类、牌号、性能及用途。
二、重点和难点1、重点：铁碳合金的基本组织、性能及符号。
2、难点：铁碳合金相图及典型组织的结晶过程分析。
§3－1 合金及其组织1、组元：组成合金的最基本的独立物质，按组成元素的种类分为二元合金、三元合金和多元合金。
例：碳素钢由Fe、C、Si、Mn、S、P组成，称铁碳合金, 多元合金；；黄铜由Cu、Zn组成，称二元合金；铝由Al、Cu、Mg组成，称三元合金。
2、相：合金中成分、结构及性能相同的组成部分为相，相与相之间以界面分开，固态相有统一的晶格类型，是组元间的关系。
3、组织：数量、形态、大小和分布方式不同的各种相组成合金组织，是相之间的关系。
组织不同,性能不同。
液相:无晶格单相组织固溶体固相单晶格金属化合物多相组织：混合物（多种晶格）单相组织：一种晶格单晶体：一个晶粒一、合金的基本概念1、液相组织：液态时，合金的组元相互溶解，形成均匀的液溶体。
2、固相组织：固态时，由于合金各组元之间相互作用不同，原子结合力不同，可出现固溶体、金属化合物、机械混合物。
二、合金的组织1、固溶体定义：一种组元溶入另一组元的晶格中形成的均匀固相。
属性：单相组织，显微镜下可观察到晶界。
溶剂：基体组元，保持自身晶格类型，溶解其它组元。
溶质：溶入溶剂的组元，自身晶格消失。
例如：铁碳合金中铁为溶剂，碳为溶质。
分类：间隙固溶体(有限) 按溶质与溶剂原子相对位置分：置换固溶体(无限)有限固溶体 按溶解度分：无限固溶体间隙固溶体—溶质原子分布于溶剂晶格中而形成的固溶体。
由于溶剂晶格的间隙尺寸很小，故溶质原子半径小于1埃，且形成有限固溶体。
例如：铁碳合金。
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。
铁碳合金相图27531讲课文档
（一）铁碳合金的基本组元与基本相
（1）液相
铁碳合金在溶化温度以上形成的均匀液体称为液相，用 符号L表示。
（2）铁素体
碳溶于α-Fe中形成的间隙固溶体，用符号F表示。 碳在α-Fe中的溶解度很低，在室温时几乎为零 （0.0008%），在727℃时溶解度最大，为0.0218%。
第三页，共49页。
性能：硬度很高，脆性很大，塑性极差。
组织：常以片状、球（粒）状和网状等不同形态存 在。
Fe3C是一个亚稳定的化合物，在一定温度下可分解为
铁和石墨，即:
Fe3C → 3Fe＋C(石墨)
第六页，共49页。
（一）铁碳合金的基本组元与基本相
（5）珠光体
铁素体F与渗碳体Fe3C组成的机械混合物，用符号P表示，其中 碳的含量为0.77%。 性能：力学性能介于铁素体和渗碳体两者之间。
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（二）铁碳合金相图分析
图中左下部分为共晶相图 自某种均匀一致的固相在中同时析出两种化学成分和晶格结构
完全不同的新固相的转变过程，称为共析反应。
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（二）铁碳合金相图分析
1、Fe-Fe3C相图中的特征点
（1）A点
纯铁的熔点
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（二）铁碳合金相图分析
合金相图是在全面了解合金的组织随成分、温度变化规律， 对合金系中不同成分的合金进行试验，观察分析其在极其缓 慢加热、冷却过程中内部组织的变化，绘制而成的图形。
二元合金相图：具有两个组元的合金相图。它是研究二元 合金结晶过程和组织变化的简单图解。
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规律的简明图解，它是选择 材料和制定有关热加工工艺的重要依据。
铁碳相图2-3铁碳合金相图教学过程引子简要回顾上
第5章铁碳相图§2－3 铁碳合金相图教学过程一、引子1.简要回顾上章节内容（尤其是二元合金相图）2.引出学习铁碳合金及其相图的必要（钢铁材料在现代工业中的应用：最为广泛；主要基础相仅为铁和碳两种元素组成的二元合金。
但随着钢铁材料成分暨含碳量的变化，组织和性能也将发生变化，应用也不同。
为了搞清楚不同成分的铁碳合金的状态或组织随温度变化规律，需要学习铁碳合金相图）二、正式进入内容一）铁碳合金的基本组元、相及组织1）Fe-C相图基本组元1．Fe组元三种不同晶型结构（δ-Fe(bcc) γ-Fe(fcc)α-Fe(bcc) ）同素异构转变：金属在固态下随温度的改变，从一种晶格转变成另外一种晶构的现象。
属二次结晶或重结晶；是铁（钢）热处理的基础。
2．C组元--渗碳体Fe3C（ Cem， Cm）铁与碳可以形成 Fe3C、Fe2C、FeC 等一系列化合物。
Fe3C: 含碳量6.69％C，高于此含碳量钢铁材料无力学使用价值。
Fe3C是特殊的金属间化合物：熔点高，硬而脆，塑性、韧性几乎为零。
碳在钢铁组织里主要是以Fe3C的方式存在Fe3C形态、数量、分布形式是钢铁组织力学性能的最重要影响因素。
2）Fe-C相图中的相1．液相L2．δ相高温铁素体（C固溶到δ-Fe中——δ相）: 碳溶于γ-Fe中形成的间隙固溶体。
3．α相铁素体F （C固溶到α-Fe中——α相）:碳溶于α–Fe中形成的间隙固溶体。
4．γ相（C固溶到γ-Fe中——γ相）5．Fe3C相:铁与碳形成的金属化合物。
提出重要的基本固相结构:α铁素体相 ( Ferrite )γ-Fe奥氏体相 --- Austenite渗碳体相( Fe3C ) --- Cementite3）Fe-Fe3C相图中的组织☐铁素体( F ) --- Ferrite :单相组织(强度、硬度低、塑性好)☐奥氏体( A ) --- Austenite ：单相组织(强度低，易塑性变形)☐渗碳体( Fe3C ) --- Cementite：单相组织☐珠光体 ( P ) --- Pearite －双相组织（铁素体&渗碳体）☐莱氏体( Ld ) --- Ledeburite －双相组织（奥氏体&渗碳体）注意向同学分别展示各种组织的晶相图片及特点！上述五种基本组织中，铁素体、奥氏体和渗碳体都是单相组织称为碳合金的基本相；珠光体和莱氏体则是由基本相混合组成的多相组织。
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铁碳合金相图教案文件管理序列号：[K8UY-K9IO69-O6M243-OL889-F88688]
课题：铁碳合金相图
【设计者】:浙江工业大学，周云中
【教材】：机械工业出版社《机械制造基础》第二版第四章
【课程标准】：学生通过本课程的学习，了解不同成分的钢和铸铁在不同温度下所具有的组织或状态，了解铁碳合金的成分，组织，性能之间的关系。
并能根据铁碳合金相图选择合适的钢材。
【内容分析】：
铁碳合金相图是研究铁碳合金的重要工具，了解与掌握铁碳合金相图，对于钢铁材料的研究和使用，各种热加工工艺的制订以及工艺废品原因的分析等方面都有重要指导意义。
铁碳合金相图描述了铁碳合金的组织随含碳量的变化规律，合金的性能决定于合金的组织，这样根据零件的性能要求来选择不同成分的铁碳合金；为制定热加工工艺提供依据。
【学情分析】：
本节课是在学生通过《机械制造基础》前三章的学习，已经掌握了金属材料的力学性能和金属和合金的晶体结构及结晶的基础上，探究不同成分的钢和铸铁在不同温度下所具有的组织或状态。
在教学时，可以让学生清楚了解不同的含碳量对铁碳合金性能的影响，知道各合金常温下的状态。
在这一基础上，进一步让学生体会机械制造的魅力。
教材的编写意图是通过本课时学习目标，使学生能把所学，运用到学生的实际生活，培养发展提出问题和解决问题的能力。
【学习目标】：
1：能绘制合金相图
2：学生能对典型铁碳合金的结晶过程分析
3：能应用铁碳合金相图选择合适的钢铁材料
【评价设计】：
1．针对目标1，通过教师在黑板上绘制铁碳合金相图并分析绘制的要点，让学生了解并能跟着教师的步骤一步一步绘制基本的铁碳合金相图2．针对目标2，教师对书本上铁碳合金的结晶过程做具体的分析，让学生了解典型铁碳合金的过程，教师解释完成后，允许学生以小组的形式互相讨论，5分钟后随机叫学生回答，看学生能否对典型铁碳合金的过程做出分析。
3．针对目标3，教师告诉学生具体的钢材选择原则，如建筑结构选用含碳量低的钢材，机器结构选用碳含量适中的钢等，之后给出实际案例让学生选用合适的钢材。
考察学生能否根据机器不同的使用情况选择合适的钢材。
对本课学习目标达成度的评估，我们采取了随堂评估和课下练习相结合的方式，设计了以下评价样题：
1.请绘制基本的铁碳合金相图，并标明各特性点及对应的温度及含义，
对合金相图各特性线做出解释
2.以画图的形式表示铁碳合金中的亚共析钢的结晶过程
3.工业中需要制备轧辊，问应该选择何种钢材
A亚共析钢
B共析钢
C过共析钢
D亚共晶白口铸铁
E共晶白口铸铁
F过共晶白口铸铁
【学习过程】：
一、激发兴趣，揭示课题。
同学们，大家知道在制造建筑结构或者各种刃具等的过程中应该如何选择材料吗？学习了铁碳合金相图这一节，我们就可以在以后机械的设计中选择合适的材料获得很好的效果。
相信大家已经非常期待了，那我们进入正题吧。
二、分析铁碳合金相图，让学生参与其中
在黑板上以从上到下，从左到右的顺序画出铁碳合金相图，并对其中几个重要的点作出解释。
三、自主学习后续典型铁碳合金的结晶过程
1.阅读课文，并允许以小组的形式讨论。
2.学生按要求自学，教师巡视指导学习有困难的学生。
3.检查自学情况。
对学生进行检查，让学生对某一合金（共析钢）的结
晶过程进行解释，看是否充分掌握。
四：课堂小结
通过上述的学习，我们已经知道了铁碳合金的相图及能对结晶过程进行具体分析。
希望大家能根据铁碳合金相图中各合金的特点，选择合适的钢铁材料，为机械零件的制造打好基础。
五：作业设计：
课后题目中，第四题：
根据铁碳相图分析Wc=0.45%和Wc=1%的碳素钢从液态缓慢冷却到室温的组织转变过程及室温组织。