铁碳合金教案
《汽车工程材料》教案（15,16）-铁碳合金相图
《汽车工程材料》教案（15,16）-铁碳合金相图主要教学步骤和教学内容★课程回顾：（5min）匀晶相图、共晶相图的结晶过程分析及形成的相与组织★课程导入：（5min）1、钢与铸铁性能有何不同，为什么？2、钢为什么要加热（烧红）再锻打？（提出问题，学生思考并回答）★新课讲授：（70min）铁碳合金相图钢铁材料是工业生产和日常生活中应用最广泛的金属材料，主要组元是铁和碳，故称铁碳合金。
实际上是Fe和Fe3C两个基本组元组成的Fe－Fe3C相图。
一、纯铁的同素异构转变自然界中有许多元素具有同素异构现象，即同一种元素在不同条件下具有不同的晶体结构。
当温度等外界条件变化时，晶格类型会发生转变，称为同素异构转变。
二、铁碳合金的基本组织及其性能（提出思考问题：为什么fcc比bcc可溶入更多间隙原子？）三、铁碳合金相图铁碳合金相图是人类经过长期生产实践以及大量科学实验后总结出来的，是研究钢和铸铁的基础，也是选择材料、制定热加工、热处理工艺的主要依据。
铁和碳可以形成一系列化合物，考虑到工业上的实用价值，目前常用ωc＜6.69%的铁碳合金。
在相图的左上角靠近δ-Fe部分还有一部分高温转变，由于实用意义不大，所以在一般的研究中，常将此部分省略简化。
1.特性点2．主要特性线各不同成分的合金中具有相同意义的临界点的连接线称为特性线。
简化的Fe- Fe3C 相图中各特性线的符号、位置和意义如下。
（1）AC线：液体向奥氏体转变的开始线。
冷却至该线时，液体中开始结晶出固相奥氏体，即：L→A。
（2）CD线液体向渗碳体转变的开始线。
冷却至该线时，液体中开始结晶出渗碳体，称为一次渗碳体。
即：L→Fe3CⅠ。
ACD线统称为液相线，在此线之上合金全部处于液相状态，用符号L表示。
（3）AE线液体向奥氏体转变的终了线。
ωc＜2.11%的液态铁碳合金冷却至此线，全部转变为单相奥氏体组织。
（4）ECF水平线共晶线。
ωc=4.3%~6.69%的液态铁碳合金冷却至此线时，将在恒温（1148℃）发生共晶转变，形成高温莱氏体。
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。
机电王伟教案铁碳合金状态图
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绘制方法和应用。
3. 培养学生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. 铁碳合金状态图的绘制方法3. 铁碳合金状态图的应用三、教学方法1. 采用讲授法，讲解铁碳合金的基本概念、性质和状态图的绘制方法。
2. 采用案例分析法，分析铁碳合金状态图在实际工程中的应用。
3. 采用互动教学法，引导学生积极参与讨论，提高学生的实践能力。
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. 教学PPT：铁碳合金状态图的相关内容。
3. 教学案例：实际工程中的铁碳合金状态图应用案例。
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：详细讲解铁碳合金状态图的绘制方法，包括合金成分、冷却曲线等。
3. 案例分析：分析铁碳合金状态图在实际工程中的应用，如焊接、铸造等。
4. 课堂互动：引导学生提问、讨论，解答学生疑问。
5. 总结：对本节课的内容进行总结，强调铁碳合金状态图的重要性和应用价值。
6. 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：通过提问方式了解学生对铁碳合金基本概念和性质的掌握情况。
2. 状态图绘制：检查学生是否能独立绘制铁碳合金状态图，并正确标注各阶段名称。
3. 案例分析报告：评估学生在案例分析中的表现，包括分析思路、解决问题能力等。
七、教学拓展1. 邀请行业专家进行讲座，分享铁碳合金状态图在实际工程中的应用经验。
2. 组织学生参观实验室或工厂，实地了解铁碳合金的状态图在不同生产环节的应用。
3. 鼓励学生参加相关竞赛或研究项目，提高学生的实践能力和创新能力。
八、教学反馈1. 收集学生对教学内容的意见和建议，不断优化教学方案。
2. 关注学生在课堂外的学习情况，如自主学习、实践操作等。
3. 定期与学生沟通，了解学生的学习进度和需求，调整教学进度和方法。
最新金属材料与热处理——铁碳合金04教学教案
铁碳合金（第四课时）A：课题：铁碳合金相同B：新课C：教学目的与要求1：掌握铁碳合金的相及组织2：熟悉掌握铁素体、奥氏体、渗碳体、珠光体、莱氏体的符号及性能特点。
D：教学重点与难点：同2E：教学过程：铁碳合金相图一、铁碳合金的相及组织1、铁素体：①概念：碳溶解在α-Fe中形成的间隙固溶体称为铁素体。
②符号：F，体心立方晶格①溶解能力：溶解度很小，在7270C时，碳在α-Fe中的最大溶碳量为0.0218%，随温度的降低逐渐减小。
②性能：由于铁素体的含碳量低，所以铁素体的性能与纯铁相似。
即有良好的塑性和韧性，强度和硬较低。
2、奥氏体：①概念：碳溶解在γ－Fe中形成的间隙固溶体称为奥氏体。
②符号：A，面心立方晶格③溶碳能力：较强。
在11480C时可溶C 为2.11%，在7270C时，可溶C为0.77%。
④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。
2、渗碳体：①概念：含碳量为6.69%的铁与碳的金属化合物。
②符号：Fe3C 复杂的斜方晶体③溶碳能力：C=6.69%④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。
2、珠光体：①概念：是铁素体与碳光体的混合物②符号：P ，是铁素体和渗碳体片层相间，交替排列。
③溶碳能力：在7270C时，C=0.77%④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。
3、莱氏体：①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。
②符号：Ld（高温莱氏体，温度＞7270C）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。
L’d表示③溶碳能力：C=4.3%④性能特点：硬度很高，塑性很差。
F、A、Fe3C是单相组织，称铁碳合金的基本相。
P、Ld是由基本相混合组成的多相组织。
A、小结B、布置作业。
《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。
铁碳合金教案
PFP Fe3C
（2）共析反应的产物是 F 与 Fe3C 的共析混合物，称珠光体，用符号 P 表示 （3）珠光体组织中的渗碳体称为共析渗碳体。在显微镜下珠光体的形态呈层 片状。在放大倍数很高时，可清楚看到相间分布的渗碳体片（窄条）与 铁素体片（宽条） 。 （4） P 的强度较高，塑性、韧性和硬度介于渗碳体和铁素体之间
三、典型铁碳合金的冷却过程及组织
1．铁碳含金的分类 1）
工业纯铁 C 0.0218%
C 0.77% 亚共析钢0.0218% 钢0.0218% C 2.11%共析钢C 0.77% 过共析钢0.77 C 2.11 2）
亚共晶白口铸铁 2.11% C 4.3% 白口铸铁 2.11% C 6.69%共晶白口铸铁 C 4.3% 过共晶白口铸铁 4.3% C 6.69% 3）
2．典型铁碳含金冷却过程分 1）共析钢
教
2）亚共析钢
学
方
案
备
注
3）过共析钢
4）共晶白口铸铁
教
5）亚共晶白口铸铁
学
方
案
备
注
6）过共晶白口铸铁——同上，析出一次渗碳体
四、含碳量对铁碳合金组织和性能的影响
1．C 对平衡组织的影响 1）引起相组成物中 F、 Fe3C 相对量的变化：C％↑——F％↓、Fe3C％↑ 2）引起组织组成物的变化 C％↑——F→F+P→P→P+ Fe3CⅡ→P+ Fe3CⅡ+Le’→Le’→ Fe3CⅠ+Le’→ Fe3CⅠ 3）引起组织形态的变化。例 Fe3CⅡ：C％↑—不连续→连续网状 2．C 对力学性能的影响 1）原因 （1）室温组织类型、相组成和组织组成物相对量不同 （2）组织的形态与分布不同（尤其应注意 Fe3CⅡ的分布） 2）影响 （1）对钢的影响——C％↑—硬度↑，塑、韧性↓ 强度：先升后降（当 C％＞1.0％时，Fe3CⅡ呈连续网状） （2）对白口铁的影响：脆性很大，强度很低,硬度、耐磨性很高
中职机械基础教案：铁碳合金
江苏省XY中等专业学校2022-2023-1教案编号：教学内容三、讲解新课（一）金属的晶体结构与同素异晶转变1．金属的晶体结构（1）晶体和非晶体固态物质根据其原子排列特征，可分为晶体和非晶体两类。
晶体有一定的熔点，其性能随组织结构的改变而改变；非晶体没有一定的熔点，其性能在各个方向上是相同的。
（2）晶格和晶胞抽象的用于描述原子在晶体中排列方式的空间几何格架称为晶格，最少数目的原子排列成的最小结构单元来表示晶格，称为晶胞。
（a）原子排列（b）晶格（c）晶胞表示方法（3）三种典型的金属晶体结构体心立方晶格、面心立方晶格、密排六方晶格（4）实际金属的晶体结构实际金属中，晶粒内部的原子排列并不理想，其内原子的排列也只是大体上一致，其中不一致的原子排列称为晶体缺陷。
晶体缺陷按形状不同可分三类，即点缺陷、线缺陷、面缺陷。
2．金属的结晶（1）结晶的基本概念物质由液态转变为固态的过程称为凝固，如果通过凝固形成晶体，则又称为结晶。
纯金属的实际结晶温度T1总是低于平衡结晶温度（T0理论结晶温度或熔点），这种现象叫做过冷。
（2）金属的结晶过程实验证明，结晶是晶体在液体中从无到有（晶核形成），由小变大（晶核长大）的过程。
自发形核、非自发形核；平面方式、树枝状方式3．金属的同素异晶转变金属元素在固态下温度变化时晶格类型的变化，称为同素异晶转变。
为了区别于由液态转变为固态的初次结晶，常将同素异晶转变称作二次结晶或重结晶。
金属的同素异晶转变为热处理提供基础，钢能够进行多种热处理，就是因为铁能够在固态下发生同素异晶转变。
（二）合金的晶体结构1．合金的组元组成合金的基本物质称为组元。
2. 相和组织3. 合金的组织固溶体、金属化合物和机械混合物。
（三）铁碳合金基本组织1．铁素体碳溶于-Fe 中所形成的固溶体称为铁素体，用符号 F 表示。
2．奥氏体碳溶于-Fe 中所形成的固溶体称为奥氏体，用符号 A 表示。
3．渗碳体渗碳体是铁和碳的化合物，分子式为 Fe3C，含碳量为 6.69%。
铁碳合金教案
铁碳合金教案§3-1 合金及其组织教学目的：1、掌握合金的概念及无相的概念2、掌握合金的组织概念、性能特点。
3、掌握固溶解，金属化合物质、混合物教学重点与难点：掌握合金的概念是教学重点。
掌握三种合金组织的名称及性能是教学难点。
教学过程：新课1、合金的概念：合金是一种金属元素与其它金属元素可非金属元素通过熔炼或其他方法结合而成的具有金属特性的物质。
例如：普通黄铜是由铜锌两种金属元素组成的合金，碳素钢是由铁和碳组成的合金。
2、组元或元的概念：组成合金的最基本的独立物质称为组元或元。
硬铝是由铝、铜、镁或铝、铜、锰组成的三元合金。
（∵合金中元数目的多少，合金可分为：二元、三元、多元合金。
）3、相的概念在合金中成分、结构及性能相同的的组成部分称为相。
•注：合金的性能一般都是由组成合金的各相性能、数量、各相组合情况所决定。
4、组织：所谓合金的组织，是指合金中不同相之间相互组合配置的状态。
∵合金中各组元之间结合方式不同，∴合金组织可分为：一、固溶体固溶体是一种组元的在子深入另一组元的晶格中所形成的均匀固相。
溶入的元素称为溶质，而基体元素称为溶剂。
固溶体仍然保持溶剂的晶格类型。
1、分类：∵溶质原子在溶剂晶格中分布情况不同，∴可分为：1）、间隙固溶体溶质原子分布于溶剂晶格间隙之中而形成的固溶体称为间隙固溶体。
2）、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容体称为置换固溶体。
2、性能影响：材料塑性变形抗力↑→强、硬度↑的现象称“固溶强化”（强化金材的重要途径）。
二、金属化合物合金组元间发生相互作用而形成一种具有金属特性的物质称为金属化合物。
其性能物特点是熔点高，硬度高，脆性大。
金属化合物能提高合金的硬度和耐磨性，但塑性和韧性会降低。
三、混合物：两种或两种以上的相按一定质量分数组成的机械混合物质。
------各相仍保持自己原来的晶格；其性能取决于各相的性能、形态、数量、大小。
小结：•本次课讲解了工业上强化金属材料的重要手段分别有---1 形变强化；2 细化晶粒；3 固溶强化；4 弥散强化§3-2 铁碳合金相图教学目的：1、掌握铁碳合金相图，简化图各区域组织符号及名称。
工业与材料成型教案之铁碳合金
工程材料与材料成型基础（一）教案第四章铁碳合金第一节铁碳合金的相结构与性能一、纯铁的同素异晶转变δ-Fe→γ-Fe→α-Fe体心面心体心同素异晶转变——固态下，一种元素的晶体结构随温度发生变化的现象。
特点：•是形核与长大的过程（重结晶）•将导致体积变化（产生内应力）•通过热处理改变其组织、结构→性能二、铁碳合金的基本相基本相定义力学性能溶碳量铁素体 F 碳在α-Fe中的间隙固溶体强度,硬度低，塑性,韧性好最大0.0218% 奥氏体 A 碳在γ-Fe中的间隙固溶体硬度低，塑性好最大2.11% 渗碳体 Fe3C Fe与C的金属化合物硬而脆800HBW,δ↑=αk=0 9.69%第二节铁碳合金相图一、相图分析两组元：Fe、 Fe3C上半部分图形（二元共晶相图）共晶转变：1148℃ 727℃L4.3 → A2.11+ Fe3C → P + Fe3C莱氏体Ld Ld′2、下半部分图形（共析相图）两个基本相：F、Fe3C共析转变：727℃A0.77→F0.0218 + Fe3C珠光体P二、典型合金结晶过程分类：工业纯铁（<0.0218%C）钢（0.0218-2.11%C）——亚共析钢、共析钢（0.77%C）、过共析钢白口铸铁（2.11-6.69%C）——亚共晶白口铸铁、共晶白口铸铁、过共晶白口铸铁L →L+A →A →P(F+Fe3C)L →L+A →A →A+F →P+FL →L+A →A →A+ Fe3CⅡ→P+ Fe3CⅡ4、共晶白口铸铁L →Ld(A+Fe3C) →Ld(A+Fe3C+ Fe3CⅡ) →Ld′(P+Fe3C+ Fe3CⅡ)5、亚共晶白口铸铁L →Ld(A+Fe3C) + A →Ld+A+ Fe3CⅡ→Ld′+P+ Fe3CⅡ6、过共晶白口铸铁L →Ld(A+Fe3C) + Fe3C →Ld + Fe3C→Ld′+ Fe3C三、铁碳合金的成分、组织、性能之间的关系1、含碳量对铁碳合金平衡组织的影响2、含碳量对铁碳合金力学性能的影响四、铁碳合金相图的应用1、选材方面的应用2、在铸造、锻造和焊接方面的应用3、在热处理方面的应用第三节碳钢（非合金钢）碳钢是指ωc≤2.11%，并含有少量锰、硅、磷、硫等杂质元素的铁碳合金。
铁碳合金教案
第三章铁碳合金§3－1 合金及其组织教学过程一、复习提问：金属的概念、常用金属二、新课教学：合金的基本概念合金的组织三、课后小结：比较各类合金组织四、作业安排：练习册P10，一、1-5；二、1-3；三、1-3五、板书设计（见下页）：六、教学后记：第三章铁碳合金合金组成：金属+金属，金属+非金属；(metal+nonmetal)元素比例：可以调整，得到不同性能；性能：物理、化学、力学、工艺、热处理性能。
§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。
铁碳合金教案
铁碳合金教案§3-1 合金及其组织教学目的：1、掌握合金的概念及无相的概念2、掌握合金的组织概念、性能特点。
3、掌握固溶解，金属化合物质、混合物教学重点与难点：掌握合金的概念是教学重点。
掌握三种合金组织的名称及性能是教学难点。
教学过程：新课1、合金的概念：合金是一种金属元素与其它金属元素可非金属元素通过熔炼或其他方法结合而成的具有金属特性的物质。
例如：普通黄铜是由铜锌两种金属元素组成的合金，碳素钢是由铁和碳组成的合金。
2、组元或元的概念：组成合金的最基本的独立物质称为组元或元。
硬铝是由铝、铜、镁或铝、铜、锰组成的三元合金。
（∵合金中元数目的多少，合金可分为：二元、三元、多元合金。
）3、相的概念在合金中成分、结构及性能相同的的组成部分称为相。
•注：合金的性能一般都是由组成合金的各相性能、数量、各相组合情况所决定。
4、组织：所谓合金的组织，是指合金中不同相之间相互组合配置的状态。
∵合金中各组元之间结合方式不同，∴合金组织可分为：一、固溶体固溶体是一种组元的在子深入另一组元的晶格中所形成的均匀固相。
溶入的元素称为溶质，而基体元素称为溶剂。
固溶体仍然保持溶剂的晶格类型。
1、分类：∵溶质原子在溶剂晶格中分布情况不同，∴可分为：1）、间隙固溶体溶质原子分布于溶剂晶格间隙之中而形成的固溶体称为间隙固溶体。
2）、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容体称为置换固溶体。
2、性能影响：材料塑性变形抗力↑→强、硬度↑的现象称“固溶强化”（强化金材的重要途径）。
二、金属化合物合金组元间发生相互作用而形成一种具有金属特性的物质称为金属化合物。
其性能物特点是熔点高，硬度高，脆性大。
金属化合物能提高合金的硬度和耐磨性，但塑性和韧性会降低。
三、混合物：两种或两种以上的相按一定质量分数组成的机械混合物质。
------各相仍保持自己原来的晶格；其性能取决于各相的性能、形态、数量、大小。
小结：•本次课讲解了工业上强化金属材料的重要手段分别有---1 形变强化；2 细化晶粒；3 固溶强化；4 弥散强化§3-2 铁碳合金相图教学目的：1、掌握铁碳合金相图，简化图各区域组织符号及名称。
§3—2铁碳合金的基本组织与性能
教学过程
教法设计
【小结】
通过对铁碳合金组织种类的的简单小结，突出铁碳合金各种组织性能不同的重点内容。
【作业布置】
课后P324.5.6
【板书设计】
投影幕
插图
课题
一、
二、
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．
．
．
．
小结
作业
【教学后记】
审查
日期
【讲授新课】
§3—2铁碳合金的基本组织与性能
1、铁碳合金的定义：钢铁是现代工业中应用最为广泛的合金，他们均是以铁和碳为基本组元的合金，故又称为铁碳合金。
2、铁碳合金的分类：铁素体、奥氏体、渗碳体、珠光体和莱氏体五种。
教师组织
教师指导
教师强调
板书
教学重点
教师示范
教学重点
边讲解边演示
河源市高级技工学校理论课教案
三、渗碳体（Fe3C或Cm）
1、定义：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。
2、性能：熔点高、高硬度，塑性和韧性几乎为零，脆性极大。
四、珠光体（P）
1、定义：珠光体是铁素体与渗碳体的混合物，用符号P表示。
2、性能：由于珠光体是由硬的渗碳体和软的铁素体组成的混合物，因此其力学性能是两者的结合，强度较高，硬度适中，具有一定的塑性。
2、说明本课题的教学目的和要求
3
1、金属材料的损坏形式；
2、影响金属变形的因素；
3、金属的力学性能。
【导入新课】
在生产和生活中，纯金属虽然得到一定的应用，但强度和硬度一般都较低，冶炼困难，因而价格较高，在使用上受到限制。在工业上，应采取什么样的材料可以弥补这个不足呢？这节课就让我们一起来学习一下。
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第三章铁碳合金§3－1 合金及其组织教学过程一、复习提问：金属的概念、常用金属二、新课教学：合金的基本概念合金的组织三、课后小结：比较各类合金组织四、作业安排：练习册P10，一、1-5；二、1-3；三、1-3五、板书设计（见下页）：六、教学后记：第三章铁碳合金合金组成：金属+金属，金属+非金属；(metal+nonmetal)元素比例：可以调整，得到不同性能；性能：物理、化学、力学、工艺、热处理性能。
§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。
溶质与溶剂的原子半径差别小、晶格类型相同、电子结构相似、元素周期表中位置近，则形成无限固溶体。
反之，形成有限固溶体。
例如：黄铜是锌溶入铜形成的置换固溶体。
固溶体性能：固溶强化在固溶体中，由于溶质原子的溶入，使溶剂晶格畸变，合金对塑性变形的抗力增加，使金属材料强度、硬度升高，此现象为固溶强化。
表3-1 小结：强化金属材料的方法：定义-在合金中，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。
属性：单相组织，显微镜下可观察到晶界。
晶格：金属化合物的晶格不同于任一组元，一般具有复杂晶格。
性能：熔点高，硬度高，脆性大，耐磨性高。
3、混合物定义：两种或两种以上的相按一定质量百分比组成的物质为混合物。
属性：多相组织，显微镜下可观察到多种相。
晶格：各相保持自身原来晶格。
性能：取决于各组成相的大小、形态和分布。
三、比较各类合金组织： 表3-2§3－2 铁碳合金的基本组织与性能教学过程一、复习提问：合金的基本概念合金的组织二、新课教学：铁素体（F）奥氏体（A）渗碳体（Fe3C或Cm）珠光体（P）莱氏体（Ld）三、课堂练习：铁碳合金的基本组织与性能比较四、作业安排：练习册P10，一、6-10；二、4-6；三、4-6五、板书设计（见下页）：六、教学后记：§3－2 铁碳合金的基本组织与性能铁碳合金：以Fe、C为主要合金元素，S、P、Si、Mn为次要合金元素，由于成分不同，形成不同固溶体、金属化合物或混合物，对外表现不同性能。
一、铁素体（F）1、定义：碳溶于α-Fe形成的间隙固溶体。
2、符号：F（ferrite）3、组织类型：单相组织4、晶格类型：体心立方晶格(有畸变)5、显微组织：可观察到晶粒间的晶界，6、存在温度：＜912℃7、溶碳量：0～0.0218%8、性能：与纯铁相似，具有良好的塑性和韧性，强度和硬度较低。
二、奥氏体（A）1、定义：碳溶于γ-Fe形成的间隙固溶体2、符号：A(austenitic)3、组织类型：单相组织4、晶格类型：面心立方晶格5、显微组织：可观察到晶粒间的晶界，6、存在温度：727～1394℃（杂质多，熔点低）7、溶碳量：727℃时溶碳0.77%,1148℃时，溶碳2.11%8、性能：强度和硬度不高，具有良好的塑性，是绝大多数钢在高温进行锻造和轧制所要求的组织。
C或Cm）三、渗碳体（Fe31、定义：含碳量为6.69%的铁和碳的金属化合物C2、符号：Cm(cementite) Fe33、组织类型：单相组织4、晶格类型：复杂斜方晶体5、显微组织：一次渗碳体：由金属液中结晶出来，温度＜1227℃，呈板条状。
二次渗碳体：由A中析出，温度＜1148℃，呈网状,Rm↓。
共晶渗碳体：金属液发生共晶反应的产物，呈白色基体。
6、存在温度：＜1227℃7、溶碳量：6.69%8、性能：硬度高，脆性大，塑性差，A、Z几乎为零，是脆硬相。
9、转变：渗碳体在适当条件下（高温停留或缓慢冷却），可分解为铁和石墨FeC 3Fe+C（石墨）3白口铸铁：碳以渗碳体的形式存在，切口为白亮色，作为炼钢原料。
灰口铸铁：碳以石墨的形式存在，切口为灰暗色，作为铸件原料。
四、珠光体（P）1、定义：F与Cm混合物,是含碳量为0.77%的铁碳合金在727℃时的共析产物。
2、符号：P(pearlite)3、组织类型：多相组织4、晶格类型：体心立方晶格+复杂斜方晶格5、显微组织：F与Cm片层相间、交替排列，6、存在温度：＜727℃7、溶碳量：0.77%8、性能：取决于F与Cm平均值，强度较高，硬度适中，具有一定的塑性。
五、莱氏体（Ld）1、定义：A与Cm混合物,是含碳量为4.3%的铁碳合金在1148℃时的共晶产物。
2、符号：Ld(ledeburite)3、组织类型：多相组织4、晶格类型：面心立方晶格+复杂斜方晶格5、显微组织：白色渗碳体基体上分布点条状奥氏体，6、存在温度：727～1148℃7、溶碳量：4.3% 8、性能：与渗碳体相似，硬度高，塑性差。
六、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。
1、定义：P与Cm混合物，是含碳量为4.3%的铁碳合金在727℃时的共析产物。
2、符号：L’d3、组织类型：多相组织4、晶格类型：体心立方晶格+复杂斜方晶格5、显微组织：白色渗碳体基体上分布点条状珠光体6、存在温度：＜727℃7、溶碳量：4.3%8、性能：与渗碳体相似，硬度高，塑性差。
§3－3 铁碳合金相图教学过程一、复习提问：铁素体、奥氏体、渗碳体、珠光体、莱氏体组织与性能二、新课教学：铁碳合金相图的组成Fe－Fe3C相图中特性点、线的含义及各区域内的组织铁碳合金的分类铁碳合金的成分、组织与性能的关系Fe－Fe3C相图的应用三、课堂练习：铁碳合金相图分析四、作业安排：练习册P10，一、11-15；二、7-13；三、7-14五、板书设计（见下页）：六、教学后记：§3－3 铁碳合金相图一、铁碳合金相图的组成2、定义：铁碳合金在缓慢冷却（缓慢加热）条件下，不同成份的合金状态或组织随温度变化的图形。
3、研究对象：C＜5%，含碳量太高，脆性大，无实用价值。
4、相图建立方法：热分析法。
5、相图建立步骤：配制不同成份的合金；利用热分析法画出各合金的冷却曲线；在冷却曲线上找出相应的临界点；连接相同意义的临界点。
6、简化：把实际相图中繁琐、应用少的左上角部分和左下角部分予以省略（横坐标为含碳量，纵坐标为温度）。
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。
二、Fe－Fe3C相图中特性点、线的含义及各区域内的组织c:crystallizes:separate out图3-21点含碳量% 温度℃意义A 0 1538 纯铁的熔点，纯铁的理论结晶温度C 4.3 1148 共晶点，L C（A+Fe3C）D 6.69 1227 渗碳体的熔点，渗碳体的理论结晶温度E 2.11 1148 碳在γ- Fe中最大溶解度，A中最大溶碳量G 0 912 纯铁同素异构转变点：α-Fe γ- FeS 0.77 727 共析点，A S（F+Fe3C）注：共晶反应与共析反应的区别与联系项目共同点不同点共晶反应产物为两固相反应原料为液态合金，温度相对较高（1148℃）共析反应反应原料为固态合金，温度相对较低（727℃）2、主要特性线：表3-5线名称意义ACD 液相线铁碳合金开始结晶温度连线,先结晶出A或Cm,线上为液相AECF 固相线铁碳合金结束结晶温度连线,线下为固相GS A3线冷却时,从不同含碳量的奥氏体中析出铁素体的开始线ES Acm 碳在γ- Fe中溶解度线,或称碳在A中固溶线ECF 共晶线含碳量为4.3%的液态合金在1148℃时发生共晶转变点连线PSK 共析线A1线，含碳量为0.77%A在727℃时发生共析转变点连线共晶转变:一定成分的液态合金，在某恒温下，同时结晶出两固相，L S1+S2。
共析转变：一定成分的固溶体，在某恒温下，同时析出两固相，S1 S2+S33、面: 表3-64、单相区：液相区L ，奥氏体区A ，渗碳体区Cm ，铁素体区F 。
三、铁碳合金的分类纯铁—含碳量小于0.0218%的铁碳合金。
钢steel —含碳量大于0.0218%而小于2.11%的铁碳合金。
铸铁iron —含碳量大于2.11%的铁碳合金亚共析钢：0.0218＜C ＜0.77%钢 共 析 钢: C=0.77% 过共析钢: 0.77＜C ＜2.11% 亚共晶白口铸铁: 2.11＜C ＜4.3%白口铸铁 共晶白口铸铁: C=4.3%过共晶白口铸铁: 4.3＜C ＜6.69%工业纯铁: C ＜0.0218% 工业用钢: C ＜1.4% 工业用铁: C ＜4%四、铁碳合金的成分、组织与性能的关系1、随含碳量的增大，铁碳合金室温组织按以下顺序变化：F →F+P →P →P+CmII →P+CmII+ L ’d →L ’d →CmI+L ’d σb 2、室温组织本质：F+Cm ，二者相对量随含碳量变化而变化（利用相图说明）。
ak图3-3 铁碳合金室温组织变化图3、 C%↑，硬度增大； 0.8 C%C%↑，强度增大，但C ﹥0.8%时，由于网状Cm 出现，强度略有下降。
C%↑，A ↓、Z ↓、ak ↓。
为保证工业用钢具有足够的强度和一定的塑性，钢中含碳量＜1.4%。
随含碳量的不同，其组织顺序：F →F+P →P →P+ Fe 3 C →P+ Fe 3 C+ Fe 3 C Ⅰ含碳量越高，钢的强度、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。