机械基础《铁碳合金的结构》教案
合集下载
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
纯铁的同素异构转变是钢铁材料热处理的理论基础，在生产中有很重要的使用价值。因此，在本节内容中我们将一起来共同探讨有关金属同素异构转变的概念以及纯铁的同素异构转变。
一、金属的同素异构转变
这种金属在固态下随温度的改变，由一种晶格转变为另一种晶格的现象，称为同素异构转变。一种金属经同素异构转变之后所得到的为该金属的同素异晶体。为了区别它们具有不同的晶格类型，一般在元素符号前根据温度的高低由低温到高温依次加希腊字母α、β、γ、δ等表示。
课题
铁碳合金的机构（2课时）
教
学
目
标
知识目标
1、了解晶体与非晶体的概念以及两者之间的异同
2、了解晶体结构的有关基本知识
3、掌握金属中几种常见的晶格类型，并能举例说明
能力目标
晶体结构的有关基本知识
情感目标
对铁碳合金的晶体结构和晶体转变有充分的认识
教学重点
1、晶体结构的有关基本知识
2、金属中几种常见的晶格类型
1、晶格和晶胞
晶格：表示原子在晶体中排列规律的空间格架称为晶格
晶胞：能够完整的反映晶格特征的最小几何单元称为晶胞
2、晶面和晶向
晶面：在晶体中由一系列的原子组成的平面称为晶面
晶向：通过两个或两个以上原子中心的直线，可代表晶格空间排列的一定方向，成为晶向。
三、金属晶格的类型
金属晶格类型很多，但绝大多数（占85％）金属为以下三种晶格类型
一、金属的同素异构转变
这种金属在固态下随温度的改变，由一种晶格转变为另一种晶格的现象，称为同素异构转变。一种金属经同素异构转变之后所得到的为该金属的同素异晶体。为了区别它们具有不同的晶格类型，一般在元素符号前根据温度的高低由低温到高温依次加希腊字母α、β、γ、δ等表示。
二、纯铁的同素异构转变
由纯铁的冷却曲线可知，纯铁冷却到1538℃时结晶，形成具有体心立方晶格的δ-Fe（也称为高温α-Fe）。冷却到1394℃时发生同素异构转变，由δ-Fe转变为具有面心立方晶格的γ-Fe。随着温度继续降至912℃时，又由γ-Fe又转变为体心立方晶格的α-Fe，温度再下降，晶格类型虽不发生转变，
则过冷度：△T=T0—T1
结论：金属结晶时过冷度的大小与冷却的速度有关，冷却速度越快，金属的实际结晶温度越低，过冷度也就越大。
二、纯金属的结晶过程
液态金属的结晶是在一定过冷度的条件下进行的，整个结晶过程实际上是一格晶核的形成与长大的过程。
纯金属结晶过程可参照书上图2-11
晶粒：外形不规则但内部原子排列规则的小晶体称为晶粒。
-Fe转变为α-Fe时体积会膨胀约为1％。
通过本节内容的学习，同学们首先要熟悉金属同素异构转变的概念；其次要重点纯铁的同素异构转变以及金属的同素异构转变与液体结晶的比较有哪些异同的地方。
合金的性能取决于其相的结构和组织。根据构成合金的各组元之间相互作用的不同，合金中相结构大致可分为固溶体、金属化合物和混合物三大类。下面我将和同学们共同来探讨这三种合金组织的晶格类型、性能特点等。
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（参见书上图4-1（a）
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称为置换固溶体（参见书上图4-1（b））
2、金属化合物
概念：合金组元发生相互作用而形成一种具有
金属特点的物质称为金属化合物。
晶格类型：具有复杂的晶格结构。
晶界：晶粒与晶粒之间的分解面称为晶界。
晶粒与晶界可参照书上图2-12和2-13
但晶体：结晶后只有一个晶粒的晶体称为单晶体。
特点：单晶体呈现各向异性。
多晶体：结晶后晶体是由许多位向不同的晶粒组成的。
特点：多晶体呈现各向同性，也叫作“伪各向同性”。
三、晶粒的大小对金属力学性能的影响
一般来说，在常温下，晶粒越细，则具有的强度和韧性越高。
性能特点：熔点高、硬度高、脆性大。
3、混合物
概念：两种或两种以上的相按一定质量分数组
成的物质称为混合物。
晶格类型：混合物中各相仍保持原来的晶格。
性能特点：主要取决于各组成相的性能、以及
它们分布的形态、数量、大小等。
通过本节内容的学习，同学们要对固溶体的基本概念、晶体结构、及固溶体的性能特点；金属化合物的基本概念、结构及性能特点；混合物的基本概念、结构及性能特点；有所了解。其中各个合金组织的特点要熟记。
结论：正是由于铁能够发生同素异构转变，生产中才有可能对钢和铸铁进行各种热处理来改变其组织和性能。
三、金属的同素异构转变与液体结晶的比较
金属的同素异构转变是通过原子的重新排列来完成的，因地它实际上是一个重结晶的过程。
与金属液态结晶过程相比，共同点表现在以下几个方面：
1、有一定的转变温度
2、转变时需要过冷
二、铁碳合金相图
说明：铁碳合金相图是在缓慢冷却（或缓慢加热）的条件下绘制出的铁碳合金的组织随温度变化的图形。
1、铁碳合金相图的组成
教学反思
通过本节内容的学习，同学们要对固溶体的基本概念、晶体结构、及固溶体的性能特点，为学习钢的热处理打好理论基础。
但在纯铁的冷却曲线上，实际上还会出现一个临界温度770℃，这是纯铁的磁性转变温度，在此温度以上，α-Fe的磁性消失，在此温度下才具有磁性。因此有时将770℃-912℃存在的无磁性α-Fe称为β-Fe，但由于770℃不时同素异构转变温度，因而通常把912℃以下的具有体心立方晶格的铁都以α-Fe表示。
为了便于同学们记忆，这些转变可以用以下方程式表示
概念：碳溶解在γ-Fe中形成的间隙固溶体称为奥氏体（A）
特点：最大溶碳能力为2.11％（1148℃），最小溶碳能力为0.77％（727℃），强度和硬度不高，具有良好的塑性，是锻造和轧制时所需的组织。
3、渗碳体
概念：含碳量为6.69％铁碳金属化合物称为渗碳体（Fe3C）
特点：熔点高（1227℃），硬度很高，塑性很差，伸长率和冲击韧性几乎为零，是一个硬而脆的组织，适当的条件下渗碳体可分解为铁和石墨，这对铸铁具有重要的意义。
合金的组织比纯金属复杂。同一个合金系，因成分的变化，其组织也不同；另一方面，同一成分的合金，其组织随温度的不同而变化，因此，为了掌握合金的成分、组织与性能之间的关系，必须了解合金的结晶过程，了解合金中各组织的形成及变化的规律。相图就是研究这些问题的一种工具。
一、二元合金相图的建立
这部分的内容教师可通过在黑板上画图一边讲解的方式说明绘制二元合金相图的一般步骤。
二、纯铁的同素异构转变
由纯铁的冷却曲线可知，纯铁冷却到1538℃时结晶，形成具有体心立方晶格的δ-Fe（也称为高温α-Fe）。冷却到1394℃时发生同素异构转变，由δ-Fe转变为具有面心立方晶格的γ-Fe。随着温度继续降至912℃时，又由γ-Fe又转变为体心立方晶格的α-Fe，温度再下降，晶格类型虽不发生转变，
4、珠光体
概念：铁素体和渗碳体的混合物称为珠光体（P）
特点：含碳量为0.77％，力学性能主要取决于铁素体和渗碳体各自的含量，一般强度较高，硬度适中，具有一定的塑性。
5、莱氏体
概念：奥氏体和渗碳体的混合物称为莱氏体（Ld）
特点：含碳量为4.3％（1148℃），硬度很高，塑性很差。
（铁碳合金基本组织的力学性能可参照书本上表4-2）
一、纯金属的冷却曲线及过冷度
金属由液态转变为固态的结晶过程是在冷却的情况下产生的。冷却时，反应时间与温度之间关系的图形就是冷却曲线，它是通过过热分析的方法来测定的。实验表明，纯金属的结晶过程是在一个恒定的温度下进行的，即纯金属都有一个固定的熔点，也就是冷却曲线上水平线段所对应的温度。
如图所示：（a）图为理论结晶曲线（b）图为实际结晶曲线
3、转变过程中释放出结晶潜热
4、转变过程也是由晶核的形成和晶核长大来完成的
但由于同素异构转变是在固态下完成的，因而它具有自己的转变特点，主要表现在以下几个方面：
1、同素异构转变时，晶核优先在原来晶粒的晶界处形核。
2、同素异构转变需要较大的过冷度。
3、同素异构转变容易产生较大的组织应力。
4、在转变时体积会发生变化（例如γ
通过本节内容的学习，同学们要对晶体与非晶体的概念以及两者之间的异同有所了解；此外还要了解晶体结构的有关基本知识；最后我们要掌握金属中几种常见的晶格类型，并能简单的举例说明。
课后练习
教学环节
教师活动
学生活动
设计意图
金属材料通常需要经过熔炼和铸造，要经历由液态变成固态的凝固过程。金属由原子不规则排列的液体转变为原子规则排列的固体的过程称为结晶。了解金属结晶的过程及规律，，对于控制材料内部组织和性能是十分重要的。
1、体心立方晶格
属于这类晶格类型的金属有：
铬（Cr）、钒（V）、钨（W）、
钼（Mo）以及α-铁（α-Fe）等。
2、面心立方晶格
属于这类晶格类型的金属有：
铝（Al）、铜（Cu）、铅（Pb）、
镍（Ni）以及γ-铁（γ-Fe）等。
3、密排六方晶格
属于这类晶格类型的金属有：
镁（Mg）铍（Be）镉（Cd）锌（Zn）等
1、配制若干组不同成分的铅锑合金
2、分别用热分析法作出各组合金的冷却曲线
3、找出各冷却曲线上的临界点
4、将临界点标在成分、温度坐标系的坐标图上，并连接各相同含义的临界点就可以得到了铅锑二元合金相图。
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。
1、固溶体
概念：固溶体是一种组元的原子溶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。
晶格类型：一般情况下保持溶剂原来的晶格类型。
性能特点：当溶质元素的含量极少时，固溶体的性能特点与溶剂金属基本相同，随着溶质含量的升高，固溶体的性能将发生明显的改变，一般情况下是强度和硬度逐渐升高，而塑性和韧性有所下降，我们把这种现象叫做固溶强化。
一、晶体与非晶体
通过教学应使学生了解晶体与非晶体的本质区别，消除过去把天然的、外形规则的物体认为是晶体的模糊概念。两者的主要区别应该在于其内部原子的排列是否有规则。
1、晶体：在物质内部，凡原子呈有序、有规则排列的物体称为晶体。
（例如：金属在固态下一般均属于晶体、天然金刚石、水晶等）
2、非晶体：在物质内部，凡原子呈无序堆积状态的物体称为晶体。
一、铁碳合金的相及组织
在铁碳合金中，碳可以与铁组成化合物，也可以形成固溶体，还可以形成混合物，在铁碳合金中有以下几种基本组织：
1、铁素体
概念：碳溶解在α-Fe中形成的间隙固溶体称为铁素体（F）
特点：最大溶碳为0.0218％（727℃），性能与纯铁相似，具有良好的塑性和韧性，而强度和硬度较低。
2、奥氏体
（金属在固态下一般均属于晶体例如：玻璃、松香、树脂等）
3、两者异同：晶体具有固定的熔点，其性能呈各向异性；非晶体没有固定的熔点，其性能呈各向同性。
教学环节
教师活动
学生活动
设计意图
四、课堂总结
五、布置作业
二、晶体结构充分的认识，必须要使学生们了解与晶体有关的基本知识，如晶格、晶胞、晶面以及晶向等。
教学难点
金属中几种常见的晶格类型
教学用具
多媒体
教学方法
多媒体教学、举例分析、阅读归纳
教学过程设计
教学环节
教师活动
学生活动
设计意图
一、教学回顾
二、新课导入
三、新课教学
不同的金属材料具有不同的力学性能，即使是同一种金属材料，在不同的条件下其性能也是不同的。金属性能的这些差异，从本质来说，是由其内部结构所决定的。因此，掌握金属的内部结构及其对金属性能的影响，对于选用和加工金属材料，具有非常重要的意义。
为了提高力学性能，所以必须严格控制晶粒的大小。根据结晶过程的分析可知，金属晶粒的大小取决于结晶时的形核率和晶核长大的速度，从这个因素来看，细化晶粒的根本途径有：
1、增加过冷度
2、变质处理
3、机械振动处理
纯铁的同素异构转变是钢铁材料热处理的理论基础，在生产中有很重要的使用价值。因此，在本节内容中我们将一起来共同探讨有关金属同素异构转变的概念以及纯铁的同素异构转变。
一、金属的同素异构转变
这种金属在固态下随温度的改变，由一种晶格转变为另一种晶格的现象，称为同素异构转变。一种金属经同素异构转变之后所得到的为该金属的同素异晶体。为了区别它们具有不同的晶格类型，一般在元素符号前根据温度的高低由低温到高温依次加希腊字母α、β、γ、δ等表示。
课题
铁碳合金的机构（2课时）
教
学
目
标
知识目标
1、了解晶体与非晶体的概念以及两者之间的异同
2、了解晶体结构的有关基本知识
3、掌握金属中几种常见的晶格类型，并能举例说明
能力目标
晶体结构的有关基本知识
情感目标
对铁碳合金的晶体结构和晶体转变有充分的认识
教学重点
1、晶体结构的有关基本知识
2、金属中几种常见的晶格类型
1、晶格和晶胞
晶格：表示原子在晶体中排列规律的空间格架称为晶格
晶胞：能够完整的反映晶格特征的最小几何单元称为晶胞
2、晶面和晶向
晶面：在晶体中由一系列的原子组成的平面称为晶面
晶向：通过两个或两个以上原子中心的直线，可代表晶格空间排列的一定方向，成为晶向。
三、金属晶格的类型
金属晶格类型很多，但绝大多数（占85％）金属为以下三种晶格类型
一、金属的同素异构转变
这种金属在固态下随温度的改变，由一种晶格转变为另一种晶格的现象，称为同素异构转变。一种金属经同素异构转变之后所得到的为该金属的同素异晶体。为了区别它们具有不同的晶格类型，一般在元素符号前根据温度的高低由低温到高温依次加希腊字母α、β、γ、δ等表示。
二、纯铁的同素异构转变
由纯铁的冷却曲线可知，纯铁冷却到1538℃时结晶，形成具有体心立方晶格的δ-Fe（也称为高温α-Fe）。冷却到1394℃时发生同素异构转变，由δ-Fe转变为具有面心立方晶格的γ-Fe。随着温度继续降至912℃时，又由γ-Fe又转变为体心立方晶格的α-Fe，温度再下降，晶格类型虽不发生转变，
则过冷度：△T=T0—T1
结论：金属结晶时过冷度的大小与冷却的速度有关，冷却速度越快，金属的实际结晶温度越低，过冷度也就越大。
二、纯金属的结晶过程
液态金属的结晶是在一定过冷度的条件下进行的，整个结晶过程实际上是一格晶核的形成与长大的过程。
纯金属结晶过程可参照书上图2-11
晶粒：外形不规则但内部原子排列规则的小晶体称为晶粒。
-Fe转变为α-Fe时体积会膨胀约为1％。
通过本节内容的学习，同学们首先要熟悉金属同素异构转变的概念；其次要重点纯铁的同素异构转变以及金属的同素异构转变与液体结晶的比较有哪些异同的地方。
合金的性能取决于其相的结构和组织。根据构成合金的各组元之间相互作用的不同，合金中相结构大致可分为固溶体、金属化合物和混合物三大类。下面我将和同学们共同来探讨这三种合金组织的晶格类型、性能特点等。
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（参见书上图4-1（a）
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称为置换固溶体（参见书上图4-1（b））
2、金属化合物
概念：合金组元发生相互作用而形成一种具有
金属特点的物质称为金属化合物。
晶格类型：具有复杂的晶格结构。
晶界：晶粒与晶粒之间的分解面称为晶界。
晶粒与晶界可参照书上图2-12和2-13
但晶体：结晶后只有一个晶粒的晶体称为单晶体。
特点：单晶体呈现各向异性。
多晶体：结晶后晶体是由许多位向不同的晶粒组成的。
特点：多晶体呈现各向同性，也叫作“伪各向同性”。
三、晶粒的大小对金属力学性能的影响
一般来说，在常温下，晶粒越细，则具有的强度和韧性越高。
性能特点：熔点高、硬度高、脆性大。
3、混合物
概念：两种或两种以上的相按一定质量分数组
成的物质称为混合物。
晶格类型：混合物中各相仍保持原来的晶格。
性能特点：主要取决于各组成相的性能、以及
它们分布的形态、数量、大小等。
通过本节内容的学习，同学们要对固溶体的基本概念、晶体结构、及固溶体的性能特点；金属化合物的基本概念、结构及性能特点；混合物的基本概念、结构及性能特点；有所了解。其中各个合金组织的特点要熟记。
结论：正是由于铁能够发生同素异构转变，生产中才有可能对钢和铸铁进行各种热处理来改变其组织和性能。
三、金属的同素异构转变与液体结晶的比较
金属的同素异构转变是通过原子的重新排列来完成的，因地它实际上是一个重结晶的过程。
与金属液态结晶过程相比，共同点表现在以下几个方面：
1、有一定的转变温度
2、转变时需要过冷
二、铁碳合金相图
说明：铁碳合金相图是在缓慢冷却（或缓慢加热）的条件下绘制出的铁碳合金的组织随温度变化的图形。
1、铁碳合金相图的组成
教学反思
通过本节内容的学习，同学们要对固溶体的基本概念、晶体结构、及固溶体的性能特点，为学习钢的热处理打好理论基础。
但在纯铁的冷却曲线上，实际上还会出现一个临界温度770℃，这是纯铁的磁性转变温度，在此温度以上，α-Fe的磁性消失，在此温度下才具有磁性。因此有时将770℃-912℃存在的无磁性α-Fe称为β-Fe，但由于770℃不时同素异构转变温度，因而通常把912℃以下的具有体心立方晶格的铁都以α-Fe表示。
为了便于同学们记忆，这些转变可以用以下方程式表示
概念：碳溶解在γ-Fe中形成的间隙固溶体称为奥氏体（A）
特点：最大溶碳能力为2.11％（1148℃），最小溶碳能力为0.77％（727℃），强度和硬度不高，具有良好的塑性，是锻造和轧制时所需的组织。
3、渗碳体
概念：含碳量为6.69％铁碳金属化合物称为渗碳体（Fe3C）
特点：熔点高（1227℃），硬度很高，塑性很差，伸长率和冲击韧性几乎为零，是一个硬而脆的组织，适当的条件下渗碳体可分解为铁和石墨，这对铸铁具有重要的意义。
合金的组织比纯金属复杂。同一个合金系，因成分的变化，其组织也不同；另一方面，同一成分的合金，其组织随温度的不同而变化，因此，为了掌握合金的成分、组织与性能之间的关系，必须了解合金的结晶过程，了解合金中各组织的形成及变化的规律。相图就是研究这些问题的一种工具。
一、二元合金相图的建立
这部分的内容教师可通过在黑板上画图一边讲解的方式说明绘制二元合金相图的一般步骤。
二、纯铁的同素异构转变
由纯铁的冷却曲线可知，纯铁冷却到1538℃时结晶，形成具有体心立方晶格的δ-Fe（也称为高温α-Fe）。冷却到1394℃时发生同素异构转变，由δ-Fe转变为具有面心立方晶格的γ-Fe。随着温度继续降至912℃时，又由γ-Fe又转变为体心立方晶格的α-Fe，温度再下降，晶格类型虽不发生转变，
4、珠光体
概念：铁素体和渗碳体的混合物称为珠光体（P）
特点：含碳量为0.77％，力学性能主要取决于铁素体和渗碳体各自的含量，一般强度较高，硬度适中，具有一定的塑性。
5、莱氏体
概念：奥氏体和渗碳体的混合物称为莱氏体（Ld）
特点：含碳量为4.3％（1148℃），硬度很高，塑性很差。
（铁碳合金基本组织的力学性能可参照书本上表4-2）
一、纯金属的冷却曲线及过冷度
金属由液态转变为固态的结晶过程是在冷却的情况下产生的。冷却时，反应时间与温度之间关系的图形就是冷却曲线，它是通过过热分析的方法来测定的。实验表明，纯金属的结晶过程是在一个恒定的温度下进行的，即纯金属都有一个固定的熔点，也就是冷却曲线上水平线段所对应的温度。
如图所示：（a）图为理论结晶曲线（b）图为实际结晶曲线
3、转变过程中释放出结晶潜热
4、转变过程也是由晶核的形成和晶核长大来完成的
但由于同素异构转变是在固态下完成的，因而它具有自己的转变特点，主要表现在以下几个方面：
1、同素异构转变时，晶核优先在原来晶粒的晶界处形核。
2、同素异构转变需要较大的过冷度。
3、同素异构转变容易产生较大的组织应力。
4、在转变时体积会发生变化（例如γ
通过本节内容的学习，同学们要对晶体与非晶体的概念以及两者之间的异同有所了解；此外还要了解晶体结构的有关基本知识；最后我们要掌握金属中几种常见的晶格类型，并能简单的举例说明。
课后练习
教学环节
教师活动
学生活动
设计意图
金属材料通常需要经过熔炼和铸造，要经历由液态变成固态的凝固过程。金属由原子不规则排列的液体转变为原子规则排列的固体的过程称为结晶。了解金属结晶的过程及规律，，对于控制材料内部组织和性能是十分重要的。
1、体心立方晶格
属于这类晶格类型的金属有：
铬（Cr）、钒（V）、钨（W）、
钼（Mo）以及α-铁（α-Fe）等。
2、面心立方晶格
属于这类晶格类型的金属有：
铝（Al）、铜（Cu）、铅（Pb）、
镍（Ni）以及γ-铁（γ-Fe）等。
3、密排六方晶格
属于这类晶格类型的金属有：
镁（Mg）铍（Be）镉（Cd）锌（Zn）等
1、配制若干组不同成分的铅锑合金
2、分别用热分析法作出各组合金的冷却曲线
3、找出各冷却曲线上的临界点
4、将临界点标在成分、温度坐标系的坐标图上，并连接各相同含义的临界点就可以得到了铅锑二元合金相图。
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。
1、固溶体
概念：固溶体是一种组元的原子溶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。
晶格类型：一般情况下保持溶剂原来的晶格类型。
性能特点：当溶质元素的含量极少时，固溶体的性能特点与溶剂金属基本相同，随着溶质含量的升高，固溶体的性能将发生明显的改变，一般情况下是强度和硬度逐渐升高，而塑性和韧性有所下降，我们把这种现象叫做固溶强化。
一、晶体与非晶体
通过教学应使学生了解晶体与非晶体的本质区别，消除过去把天然的、外形规则的物体认为是晶体的模糊概念。两者的主要区别应该在于其内部原子的排列是否有规则。
1、晶体：在物质内部，凡原子呈有序、有规则排列的物体称为晶体。
（例如：金属在固态下一般均属于晶体、天然金刚石、水晶等）
2、非晶体：在物质内部，凡原子呈无序堆积状态的物体称为晶体。
一、铁碳合金的相及组织
在铁碳合金中，碳可以与铁组成化合物，也可以形成固溶体，还可以形成混合物，在铁碳合金中有以下几种基本组织：
1、铁素体
概念：碳溶解在α-Fe中形成的间隙固溶体称为铁素体（F）
特点：最大溶碳为0.0218％（727℃），性能与纯铁相似，具有良好的塑性和韧性，而强度和硬度较低。
2、奥氏体
（金属在固态下一般均属于晶体例如：玻璃、松香、树脂等）
3、两者异同：晶体具有固定的熔点，其性能呈各向异性；非晶体没有固定的熔点，其性能呈各向同性。
教学环节
教师活动
学生活动
设计意图
四、课堂总结
五、布置作业
二、晶体结构充分的认识，必须要使学生们了解与晶体有关的基本知识，如晶格、晶胞、晶面以及晶向等。
教学难点
金属中几种常见的晶格类型
教学用具
多媒体
教学方法
多媒体教学、举例分析、阅读归纳
教学过程设计
教学环节
教师活动
学生活动
设计意图
一、教学回顾
二、新课导入
三、新课教学
不同的金属材料具有不同的力学性能，即使是同一种金属材料，在不同的条件下其性能也是不同的。金属性能的这些差异，从本质来说，是由其内部结构所决定的。因此，掌握金属的内部结构及其对金属性能的影响，对于选用和加工金属材料，具有非常重要的意义。
为了提高力学性能，所以必须严格控制晶粒的大小。根据结晶过程的分析可知，金属晶粒的大小取决于结晶时的形核率和晶核长大的速度，从这个因素来看，细化晶粒的根本途径有：
1、增加过冷度
2、变质处理
3、机械振动处理
纯铁的同素异构转变是钢铁材料热处理的理论基础，在生产中有很重要的使用价值。因此，在本节内容中我们将一起来共同探讨有关金属同素异构转变的概念以及纯铁的同素异构转变。