金属材料与热处理教案——项目教学金属的结构与结晶第1-3课时.doc

项目教学电子教案 （总第 1-3 课时） 一、项目名称：金属的结构与结晶 1.子项目名称：金属的结构 2.课时安排： 3 ，本节为第 1-3 课时。 二、教学目标： 1.知识目标： 1）了解晶体的概念及特性 2）掌握常见的晶格类型 3）掌握晶体缺陷的类型及对金属力学性能的影响。 2.能力目标：培养学生理解分体、 分析问题的能力 3.情感目标：培养学生对本专业的热爱之情 三、教学重、难点：素异构转变得概念及纯铁的同素异构表达式 四、教学准备： 1.教师准备：制作课件，准备教案、提出项目任务，给出完成项目的相关知识 2.学生准备：预习完成本项目所需要的已经学过的知识，小组长负责分组。 五、教学方法（策略）： 六、预计问题及对策：项目教学，小组讨论 问题：解释细晶粒的金属比粗晶粒的力学性能好 对策：对金属性能的影响晶体缺陷 七、教学辅助手段： 八、教学过程： 教师阐述项目任务： 1、了解晶体和非晶体的概念特点 2、掌握三种常见的晶格类型并能绘制出它们的晶胞示意图 3、解释单晶体各向异性而多晶体各向同性的原因 4、晶体常见的缺陷及对金属性能有何影响 知识链接/示范讲解： 金属:由单一元素构成的具有特殊的光泽、延展性、导电性、导热性的物质，如金、银、 铜、铁、锰、锌、铝等。 合金:由一种金属元素与其他金属元素或非金属元素通过熔炼或其他方法合成的具有金 属特性的材料。 金属材料:金属及其合金的总称，即指金属元素或以金属元素为主构成的，并具有金属特性的物质。 课程内容 1．金属材料的基本知识 ：主要介绍金属的晶体结构及变形的相关知识。 2．金属的性能：主要介绍金属的力学性能和工艺性能。 3．金属学基础知识：主要介绍铁碳合金的组织及铁碳合金相图 4．金属材料： 5．热处理基本知识 子项目1：金属的晶体结构 一、晶体与非晶体 非晶体：在物质内部，凡原子呈无序堆积状况的，称为非晶体。 如：普通玻璃、松香、树脂等。 晶体：凡原子呈有序、有规则排列的物质，金属的固态、金刚石、明矾晶体等。 性能：晶体有固定的熔、沸点，呈各向异性，非晶体没有固定熔点，而且表现为各 向同性。 二、金属晶格类型： 晶格和晶胞：表示原子在晶体中排列规律的空间格架叫做晶格。能完整地反映晶 格特征的最小几何单元，称为晶胞。 体心立方晶格：它的晶胞是一个立方体，原子位于立方体的八个顶角上和立方体 的中心。如：铬（Cr）、钒（V）、钨（W）、钼（Mo）及α-Fe 面心立方晶格：它的晶胞也是一个立方体，原子位于立方体的八个顶角上和立方 体六个面的中心。 如：铝（Al）、铜（Cu）、铅（Pb）、镍（Ni）及γ-Fe 密排六方晶格：它的晶胞是一个正六棱柱体，原子排列在柱体的每个顶角上和上、 下底面的中心，另外三个原子排列在柱体内。属于这种晶格类型的 金属有镁（Mg）、铍（Be）、镉（Cd）、及锌（Zn）等。 三、单晶体与多晶体 1、单晶体：由一个晶粒组成的晶体。各向异性。 2、多晶体：由许多晶粒组成的晶体。各向同性 四、 金属晶体的缺陷： 实际上由于各种原因，金属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了原来的正常位置，我们把这种晶体中原子紊乱排列的现象称为晶体缺陷。 常见的晶体缺陷有 点缺陷——空位、间隙原子，置换原子 线缺陷——位错 面缺陷——晶界、亚晶界 由于晶界处原子排列极不规则，所以造成晶格畸变处于不稳定状态，高温下晶界处的原子极易扩散。而在常温下晶界使原子的塑性变形阻力增大。在宏观上表现为晶界较晶粒的内部具有更高的强度和硬度因此晶界越多，金属材料的力学性能越好。 思考：晶体缺陷对金属的力学性能有何影向？ 小组讨论： 1.什么是晶体和非晶体?它们在性能上有何不同? 2.什么是晶格和晶胞?金属中主要有那种晶格?叙述它们的晶胞特点. 3.晶体在结构上有那些缺陷? 4.同一种钢材晶粒的粗细不同,力学性能有什么不同,为什么? 1.实施步骤： （师生互动或学生分组等） 第一课时：分组自学讨论本项目内容 ； 第二课时：教师做重点讲解； 第三课时：小组讨论，共同完成本项目任务。 2.项目评价： 3.项目作业： 1.什么是晶体和非晶体?它们在性能上有何不同? 2.什么是晶格和晶胞?金属中主要有那种晶格?叙述它们的晶胞特点. 3.晶体在结构上有那些缺陷? 4.同一种钢材晶粒的粗细不同,力学性能有什么不同,为什么? 十、教学后记： 该子项目内容虽然比较抽象，但是在教学的过程中借助多媒体课件 将抽象的内容具体化，学生掌握很好。 1