沈陽工業(yè)大學:固態(tài)相變及應用 電子教案.doc
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《固態(tài)相變及應用》 授 課 教 案 2009~2010學年第 2 學期 教師姓名: 張 松 授課對象: 金屬材料0701、0702班 授課學時: 48/48 選用教材:康煜平. 固態(tài)相變及應用. 北京: 化學工業(yè)出版社. 2007. 材料學院 學院 材料 系 沈陽工業(yè)大學教案 第 1 周 授課日期: 2010.3.2 授課章節(jié):第一章 固態(tài)相變概論,第1~5節(jié) 教學目的:介紹固態(tài)相變的分類、固態(tài)相變的特點、固態(tài)相變時的形核和固態(tài)相變時晶核的長大,使學生對固態(tài)相變有一個大概的了解。 教學重點:固態(tài)相變特點 教學難點:晶核長大速度 教學實施 過程設計 首先自我介紹。 然后介紹該課程的重要地位、主要內(nèi)容和應用領域,并與學生就業(yè)相聯(lián)系。 明確考試分為考核及筆試兩部分,總成績100分,筆試占總成績90%,平時考核占總成績10%。 提出對學生的學習紀律要求。 采用CAI教學。 教學內(nèi)容: 第一章 固態(tài)相變概論 第一節(jié) 固態(tài)相變的主要類型 平衡相變、非平衡相變 第二節(jié) 固態(tài)相變的主要特點 相界面、應變能和界面能、原子的遷移率、晶體缺陷、亞穩(wěn)過渡相、位相關系、慣習面 第三節(jié) 固態(tài)相變時的形核 均勻形核、非均勻形核 第四節(jié) 固態(tài)相變時的晶核長大 晶核長大機理、晶核長大速度 第五節(jié) 固態(tài)相變動力學固態(tài)相變動力學 課后復習及作業(yè)或思考題: 1) 發(fā)生固態(tài)相變時至少要伴隨哪三種變化之一? 2) 平衡固態(tài)相變包括哪些相變? 3) 非平衡固態(tài)相變包括哪些相變? 4) 金屬固態(tài)相變有哪些主要特點? 5) 界面能和應變能是固態(tài)相變的阻力還是動力?試說明它們對新相形狀的影響規(guī)律。 6) 與凝固過程相比,固態(tài)相變的均勻形核率有何特點? 7) 固態(tài)相變形核主要依靠均勻形核還是非均勻形核? 8) 根據(jù)擴散型固態(tài)相變的等溫轉變動力學圖說明新相形成的轉變速度與過冷度的關系。 課后小結: 時 間: 沈陽工業(yè)大學教案 第 1 周 授課日期: 2010.3.4 授課章節(jié):第二章奧氏體相變及應用,第1~4節(jié) 教學目的:使學生了解奧氏體相變在金屬熱處理中的重要性,熟悉奧氏體的組織結構、性能及形成條件,重點掌握奧氏體相變機理,理解奧氏體等溫形成動力學、連續(xù)加熱時奧氏體的形成等相關問題。 教學重點:奧氏體的形成機理 教學難點:奧氏體晶核長大過程中碳的擴散行為 教學實施 過程設計 首先介紹在熱處理中必不可少的加熱環(huán)節(jié),奧氏體相變的重要性。 采用CAI教學。 教學內(nèi)容: 第二章 奧氏體相變及應用 第一節(jié) 奧氏體及其形成條件 奧氏體組織結構、奧氏體的性能、奧氏體的形成條件 第二節(jié) 奧氏體的形成機理 平衡組織向奧氏體轉變的機理、非共析鋼奧氏體的形成、非平衡組織向奧氏體轉變的機理 第三節(jié) 奧氏體等溫形成動力學 共析鋼奧氏體等溫形成動力學、非共析鋼奧氏體等溫形成動力學 第四節(jié) 連續(xù)加熱時奧氏體的形成 奧氏體轉變的臨界溫度、加熱速度與奧氏體轉變的溫度范圍、奧氏體的轉變速度、晶粒細化、奧氏體成分的不均勻性 課后復習及作業(yè)或思考題: 1) 奧氏體的晶體結構如何?奧氏體的金相組織形態(tài)有哪幾種? 2) 奧氏體有何特性?試從其點陣結構分析其所具特性的原因。奧氏體鋼適合作何種用鋼? 3) 如果γ-Fe晶胞的每一個八面體間隙容納一個碳原子,試計算奧氏體的極限含碳量(質(zhì)量分數(shù))應是多少?而奧氏體的實際極限含碳量僅為2.11%(質(zhì)量分數(shù)),據(jù)此請計算平均幾個γ-Fe晶胞才容納一個碳原子? 4) 正確理解奧氏體轉變的滯后現(xiàn)象以及實際加熱時臨界點的變化規(guī)律。試比較同一爐鋼的A1、Ac1、Ar1、A3、Ac3、Ar3(或A1、Ac1、Ar1、Acm、 Accm、Arcm)的高低。 5) 請以原始組織為片狀珠光體的共析鋼為例,討論奧氏體的形成機理(過程),并能用狀態(tài)圖說明碳的擴散行為。 6) 請以原始組織為粒狀珠光體的共析鋼為例,討論奧氏體的形成機理(過程),并能用狀態(tài)圖說明碳的擴散行為。 7) 亞共析鋼退火組織在兩相區(qū)的等溫轉變過程分為哪兩個階段?各有什么特點? 8) 根據(jù)共析鋼在不同加熱速度下的加熱曲線,分析共析鋼在連續(xù)加熱時奧氏體形成的一些特點。 課后小結: 時 間: 沈陽工業(yè)大學教案 第 2 周 授課日期: 2010. 3. 9 授課章節(jié):第二章奧氏體相變及應用,第5~7節(jié) 教學目的:使學生了解奧氏體相變在金屬熱處理中的重要性,熟悉奧氏體的組織結構、性能及形成條件,重點掌握奧氏體相變機理,理解奧氏體等溫形成動力學、連續(xù)加熱時奧氏體的形成等相關問題。 教學重點:奧氏體的形成機理 教學難點:奧氏體晶核長大過程中碳的擴散行為 教學實施 過程設計 介紹控制奧氏體晶粒度在熱處理中的重要作用,舉出高速鋼熱處理中出現(xiàn)的過熱、過燒實例。 采用CAI教學, 教學內(nèi)容: 第五節(jié) 奧氏體晶粒長大及其控制 奧氏體晶粒度的概念、奧氏體晶粒長大的特點、影響奧氏體晶粒長大的因素、細化奧氏體晶粒的措施 第六節(jié) 奧氏體化時產(chǎn)生的缺陷 欠燒、過熱、過燒、氧化和脫碳、變形和開裂、組織遺傳和斷口遺傳 第七節(jié) 奧氏體相變的應用舉例 高錳鋼的水韌處理、奧氏體不銹鋼的固溶處理、高速鋼淬火加熱時的奧氏體晶粒度控制 課后復習及作業(yè)或思考題: 1) 試驗測得共析鋼薄試樣(0.5mm厚)于780℃鹽浴爐中加熱奧氏體化時,在α相消失的瞬間,奧氏體基體碳含量為w(C)0.61%,如果采用900℃鹽爐奧氏體化,奧氏體基體碳含量下降到w(C)0.46%,試分析其產(chǎn)生的原因,并討論對鋼淬火后的性能影響。 2) 何謂組織遺傳?何為慢速加熱?何為快速加熱?鋼在何種情況下可能產(chǎn)生組織遺傳? 3) 何謂奧氏體晶粒度、起始晶粒度、實際晶粒度、本質(zhì)晶粒度? 4) 試討論奧氏體晶粒長大的影響因素。 5) 可采取哪些措施細化奧氏體晶粒? 6) 何謂過熱?何謂過燒?出現(xiàn)過熱、過燒的鋼制工件,是否可以返修? 課后小結: 時 間: 沈陽工業(yè)大學教案 第 2 周 授課日期: 2010. 3. 11 授課章節(jié):第三章珠光體轉變及應用,第1~2節(jié) 教學目的:使學生熟悉珠光體的組織形態(tài),了解珠光體形成的熱力學條件,掌握珠光體形成機制。 教學重點:珠光體形成機制 教學難點:結合鐵碳相圖說明碳在珠光體相變過程中的擴散行為 教學實施 過程設計 指出珠光體轉變理論是退火熱處理的理論基礎,吸引學生的學習興趣。給出珠光體典型的金相組織照片,使學生對珠光體組織有鮮明的感性認識。 采用CAI教學, 教學內(nèi)容: 第三章 珠光體相變及其應用 第一節(jié) 珠光體的顯微組織 珠光體的組織形態(tài)、片狀珠光體的晶體學 第二節(jié) 珠光體形成機制 珠光體形成的熱力學條件、片狀珠光體形成機制、粒狀珠光體形成機制 課后復習及作業(yè)或思考題: 1) 請繪圖描述片狀珠光體和粒狀珠光體的組織形態(tài)。 2) 片狀珠光體片間距與過冷度之間有何關系?退火態(tài)的共析鋼的抗拉強度與珠光體片間距有何關系? 3) 以共析鋼為例,試述片狀珠光體轉變機制,并用鐵碳狀態(tài)圖說明片狀珠光體形成時碳的擴散行為(要求繪圖)。 4) 試述等溫球化退火時粒狀珠光體的形成機制。 5) 試述低溫球化退火時粒狀珠光體的形成機制。 課后小結: 時 間: 沈陽工業(yè)大學教案 第 3 周 授課日期: 2010. 3. 16 授課章節(jié):第三章珠光體轉變及應用,第3~4節(jié) 教學目的:使學生了解先共析轉變和偽共析轉變的相關概念、問題,熟悉珠光體轉變動力學。 教學重點:珠光體轉變動力學 教學難點: 教學實施 過程設計 采用CAI教學, 教學內(nèi)容: 第三章 珠光體相變及其應用 第三節(jié) 先共析轉變和偽共析轉變 先共析轉變、魏氏組織、偽共析轉變 第四節(jié) 珠光體轉變動力學 珠光體的形核率及長大速度、珠光體等溫轉變動力學曲線、珠光體等溫轉變動力學圖、影響珠光體等溫轉變動力學的因素 課后復習及作業(yè)或思考題: 1) 何謂偽共析轉變?45鋼的共析組織與偽共析組織有何不同?分別具有這兩種組織的45鋼的力學性能有何區(qū)別? 2) 試述珠光體等溫轉變動力學圖的一些特點。影響珠光體轉變動力學的因素有哪些? 3) 就碳素鋼而言,在共析鋼、亞共析鋼和過共析鋼中,哪一種鋼C曲線的位置最靠右? 4) 高碳鋼絲進行“派登(Patenting )處理”的目的和實質(zhì)是什么?試分析高碳鋼絲經(jīng)“派登”處理后具有高強度的原因。 課后小結: 時 間: 沈陽工業(yè)大學教案 第 3 周 授課日期: 2010. 3. 18 授課章節(jié):第三章珠光體轉變及應用,第5~7節(jié) 教學目的:使學生熟悉珠光體的力學性能,了解鋼中碳化物的相間沉淀,掌握珠光體相變的應用——退火和正火 教學重點:珠光體相變的應用——退火和正火 教學難點:相間沉淀機理 教學實施 過程設計 采用CAI教學, 教學內(nèi)容: 第五節(jié) 珠光體的力學性能 片狀珠光體的力學性能、粒狀珠光體的力學性能、形變珠光體的力學性能 第六節(jié) 鋼中碳化物的相間沉淀 相間沉淀組織、相間沉淀機理、相間沉淀條件、相間沉淀的強化機制及應用 第七節(jié) 珠光體相變的應用——退火和正火 完全退火、等溫退火、不完全退火、 課后復習及作業(yè)或思考題: 1) 在化學成分相同的情況下,試比較片狀珠光體與粒狀珠光體在性能上的差別。 2) 過共析鋼形成網(wǎng)狀滲碳體的原因是什么? 網(wǎng)狀滲碳體對力學性能有何影響?怎樣才能消除網(wǎng)狀滲碳體? 3) 何謂魏氏組織?魏氏組織鐵素體的形成條件是什么?具有魏氏組織的鋼的力學性能有何特點? 4) 何謂相間沉淀?相間沉淀鋼的強度由哪幾種基本強化機制提供?其中哪種強化機制貢獻最大? 5) 相間沉淀的條件是什么?相間沉淀在生產(chǎn)中有何應用? 課后小結: 時 間: 沈陽工業(yè)大學教案 第 4 周 授課日期: 2010. 3. 23 授課章節(jié):第三章珠光體轉變及應用,第7節(jié) 部分內(nèi)容 第四章 馬氏體相變,第1節(jié) 教學目的:使學生熟悉馬氏體相變的主要特征。 教學重點:馬氏體相變的主要特征 教學難點: 教學實施 過程設計 特別指出馬氏體相變的重要意義和地位。 采用CAI教學, 教學內(nèi)容: 球化退火、擴散退火、鋼的正火、退火與正火的選擇、常見的退火正火缺陷及應對措施 第四章 馬氏體相變 第一節(jié)馬氏體相變的主要特征 表面浮凸效應和切變共格性、無擴散性、慣習面和一定的位相關系、亞結構、轉變的不完全性、轉變的可逆性 課后復習及作業(yè)或思考題: 1) 什么是退火?退火的目的有哪些? 2) 什么是鋼的完全退火、不完全退火?適用范圍如何? 3) 球化退火的目的有哪些? 4) 球化退火的工藝有哪些?試畫出這些球化退火的工藝曲線示意圖,并簡單比較這些球化退火工藝的優(yōu)缺點。 5) 鋼的正火加熱溫度范圍如何?采用何種冷卻方式? 6) 為什么灰鑄鐵和球墨鑄鐵在表面淬火前要求進行正火處理? 7) 請畫出鋼和有色合金的狀態(tài)圖(示意圖),在圖中標出均勻化退火的加熱溫度范圍。 8) 鋼和鈦合金去氫退火的目的是什么? 9) 再結晶退火的目的是什么?我國對再結晶溫度是如何定義的?確定再結晶退火加熱溫度范圍的原則是什么? 10) 工件進行消除應力退火的原因是什么? 課后小結: 時 間: 沈陽工業(yè)大學教案 第 4 周 授課日期: 2010. 3. 25 授課章節(jié):第四章 馬氏體相變,第2~4節(jié) 教學目的:使學生了解馬氏體的晶體結構,熟悉馬氏體的組織形態(tài)和亞結構,掌握Ms點的物理意義及其影響因素。 教學重點:馬氏體的組織形態(tài)和亞結構 教學難點:馬氏體相變熱力學 教學實施 過程設計 采用CAI教學, 教學內(nèi)容: 第四章 馬氏體相變 第二節(jié) 馬氏體的晶體結構 馬氏體可能的晶體結構、一般鋼中馬氏體的晶體結構、馬氏體的異常正方度 第三節(jié) 馬氏體的組織形態(tài)和亞結構 馬氏體的組織形態(tài)和亞結構、影響馬氏體的組織形態(tài)和亞結構的因素 第四節(jié) 馬氏體相變熱力學 馬氏體相變的驅動力、Ms點的物理意義及其影響因素 課后復習及作業(yè)或思考題: 1) 馬氏體轉變的主要特征有哪些? 2) 何謂馬氏體點陣的Z位置?80%的碳原子落入Z位置,其余20%的碳原子落入X、Y位置,將使馬氏體點陣產(chǎn)生什么變化? 3) 馬氏體與奧氏體存在哪幾種位向關系?試寫出其中一種位向關系的數(shù)學表達式。 4) 請繪圖表示板條馬氏體和透鏡片狀馬氏體的顯微組織特征,并指出他們在力學性能上的差異。 5) 請分別寫出各種形態(tài)馬氏體的名稱、慣習面、晶體結構、亞結構及其與母相的位相關系。 6) 請問下面的馬氏體形態(tài)如何:高碳馬氏體,中碳馬氏體、低碳馬氏體。 7) Ms點的物理意義是什么?試分析Ms點的影響因素 課后小結: 時 間: 沈陽工業(yè)大學教案 第 5 周 授課日期: 2010. 3. 30 授課章節(jié):第四章 馬氏體相變,第5~7節(jié) 教學目的:使學生了解馬氏體相變動力學,熟悉馬氏體相變機制,掌握馬氏體高硬度高強度的本質(zhì)。 教學重點:馬氏體高硬度高強度的本質(zhì) 教學難點:馬氏體相變機制 教學實施 過程設計 采用CAI教學, 教學內(nèi)容: 第四章 馬氏體相變 第五節(jié) 馬氏體相變動力學 馬氏體降溫形成的動力學特點、馬氏體等溫形成的動力學特點、馬氏體爆發(fā)式形成的動力學特點、表面馬氏體形成的動力學特點、奧氏體的熱穩(wěn)定化、奧氏體的機械穩(wěn)定化 第六節(jié) 馬氏體相變機制 馬氏體的形核、K-S切變模型、G-T切變模型、馬氏體的長大 第七節(jié) 馬氏體的力學性能 馬氏體的硬度和強度、 課后復習及作業(yè)或思考題: 1) 中、高碳鋼馬氏體高硬度、高強度的本質(zhì)是什么? 2) 什么是奧氏體的熱穩(wěn)定化和反熱穩(wěn)定化?奧氏體熱穩(wěn)定化的可逆性應如何解釋? 3) 解釋概念:Md、形狀記憶效應、形狀記憶合金。 4) 什么是熱彈性馬氏體?得到熱彈性馬氏體的基本條件有哪些? 課后小結: 時 間: 沈陽工業(yè)大學教案 第 5 周 授課日期: 2010. 4. 1 授課章節(jié):第四章 馬氏體相變,第7~8節(jié) 教學目的:使學生了解馬氏體相變動力學,熟悉馬氏體相變機制,掌握馬氏體高硬度高強度的本質(zhì)。 教學重點:熱彈性馬氏體與形狀記憶效應 教學難點:形狀記憶效應的本質(zhì) 教學實施 過程設計 采用CAI教學, 教學內(nèi)容: 第四章 馬氏體相變 第七節(jié) 馬氏體的力學性能 馬氏體的韌性、馬氏體相變誘發(fā)塑性、馬氏體物理性能、高碳馬氏體的顯微裂紋 第七節(jié) 熱彈性馬氏體與形狀記憶效應 形狀記憶效應、熱彈性馬氏體、偽彈性、形狀記憶效應的本質(zhì)、形狀記憶合金的應用實例 課后復習及作業(yè)或思考題: 1) 用T10A(C1.0%)或G Cr15(C1.0%,Cr1.5%)等高碳鋼制成的精密軸承、塊規(guī)等在淬火及低溫回火狀態(tài)下使用時尺寸仍可能發(fā)生變化,試分析其原因所在。 2) 已知馬氏體的碳含量高于0.5%時對力學性能有弊無利,為何碳含量高于0.5%的高碳鋼在生產(chǎn)上仍得到了應用?為提高高碳鋼強韌性,在熱處理時應注意什么問題? 課后小結: 時 間: 沈陽工業(yè)大學教案 第 6 周 授課日期: 2010.4.6 授課章節(jié):貝氏體相變及其應用,第1~3節(jié) 教學目的:使學生熟悉貝氏體相變的特點,掌握貝氏體的組織結構,了解貝氏體轉變機制。 教學重點:貝氏體的組織結構 教學難點:貝氏體轉變機制 教學實施 過程設計 采用CAI教學, 教學內(nèi)容: 第五章 貝氏體相變及其應用 第一節(jié) 貝氏體相變的特點 貝氏體相變溫度范圍、貝氏體轉變產(chǎn)物、貝氏體轉變動力學、轉變的不完全性、貝氏體轉變的擴散性、晶體學特征 第二節(jié) 貝氏體的組織結構 上貝氏體、下貝氏體、無碳化物貝氏體、粒狀貝氏體、其它類型貝氏體 第三節(jié) 貝氏體轉變機制 貝氏體轉變的切變機制、貝氏體的形成過程、貝氏體轉變的臺階機制 課后復習及作業(yè)或思考題: 1) 試述貝氏體轉變的基本特征。 2) 貝氏體轉變與珠光體轉變有哪些共同點和不同點? 3) 貝氏體轉變與馬氏體轉變有哪些共同點和不同點? 4) 請寫出5種貝氏體的名稱。 5) 貝氏體是單相組織,還是復相組織? 6) 下貝氏體是由哪兩種相構成的?其中的亞結構是什么?試述下貝氏體的形成過程。 課后小結: 時 間: 沈陽工業(yè)大學教案 第 6 周 授課日期: 2010. 4. 9 授課章節(jié):貝氏體相變及其應用,第4~5節(jié) 教學目的:使學生了解貝氏體相變動力學,熟悉貝氏體的力學性能。 教學重點:貝氏體的力學性能 教學難點:貝氏體的力學性能 教學實施 過程設計 采用CAI教學, 教學內(nèi)容: 第五章 貝氏體相變及其應用 第四節(jié) 貝氏體相變動力學 貝氏體等溫轉變動力學、貝氏體轉變時碳的擴散、貝氏體轉變動力學的影響因素 第五節(jié) 貝氏體的力學性能 影響貝氏體力學性能的因素、貝氏體的強度、貝氏體的韌性 課后復習及作業(yè)或思考題: 1) 試述上貝氏體和下貝氏體組織和力學性能的特點。 2) 試比較含碳量相同的片狀馬氏體和下貝氏體的力學性能差異。 3) 貝氏體轉變可能按哪兩種機制進行? 課后小結: 時 間: 沈陽工業(yè)大學教案 第 11 周 授課日期: 2010.5.11 授課章節(jié):第六章 過冷奧氏體轉變動力學圖,第1~2節(jié) 教學目的:使學生熟悉TTT圖和CCT圖的基本形式,了解TTT圖和CCT圖的影響因素,掌握TTT圖和CCT圖的應用。 教學重點:TTT圖和CCT圖的基本形式和應用 教學難點:TTT圖和CCT圖的基本形式和應用 教學實施 過程設計 采用CAI教學, 教學內(nèi)容: 第六章 過冷奧氏體轉變動力學圖 第一節(jié) 過冷奧氏體等溫轉變動力學圖 過冷奧氏體等溫轉變動力學圖的基本形式、TTT圖的測定、TTT圖的影響因素、TTT圖的基本類型、TTT圖的應用 第二節(jié) 過冷奧氏體連續(xù)轉變動力學圖 常見的過冷奧氏體連續(xù)轉變動力學圖的基本形式、CCT圖的測定、CCT圖的應用 課后復習及作業(yè)或思考題: 1) 測定TTT圖的方法有哪幾種?試比較各種方法的優(yōu)缺點。 2) 請畫出共析鋼的TTT示意圖,并說明其中各線、區(qū)的金屬學意義。試述采用金相硬度法測試TTT圖的具體步驟。 3) 合金元素對TTT圖有何影響? 4) 試述測定CCT圖的端淬法的具體步驟。 5) 了解和掌握TTT圖(如圖7.9)中各線、區(qū)的金屬學意義,指出各冷卻曲線代表的熱處理工藝名稱,并分析鋼沿各冷卻曲線冷卻后的顯微組織。 6) 了解和掌握CCT圖(如圖7.11)中各線、區(qū)的金屬學意義,并分析35CrMo鋼沿各冷卻曲線冷卻后的顯微組織和硬度。 課后小結: 時 間: 沈陽工業(yè)大學教案 第 11 周 授課日期: 2010.5.13 授課章節(jié):第七章馬氏體和貝氏體相變的應用(鋼的淬火),第1~2節(jié) 教學目的:使學生熟悉淬火加熱工藝參數(shù)及加熱介質(zhì)的選定,了解在有物態(tài)變化的介質(zhì)中的冷卻過程、在無物態(tài)變化的介質(zhì)中的冷卻過程、常見的淬火介質(zhì)、影響淬火介質(zhì)冷卻能力的因素。 教學重點:淬火加熱工藝參數(shù)及加熱介質(zhì)的選定 教學難點:在有物態(tài)變化的介質(zhì)中的冷卻過程 教學實施 過程設計 采用CAI教學, 教學內(nèi)容: 第七章 馬氏體和貝氏體相變的應用(鋼的淬火) 第一節(jié) 淬火加熱工藝參數(shù)及加熱介質(zhì)的選定 淬火加熱溫度的選擇、加熱時間的確定、淬火介質(zhì)的選擇 第二節(jié) 淬火介質(zhì) 在有物態(tài)變化的介質(zhì)中的冷卻過程、在無物態(tài)變化的介質(zhì)中的冷卻過程、常見的淬火介質(zhì)、影響淬火介質(zhì)冷卻能力的因素 課后復習及作業(yè)或思考題: 1) 什么是淬火? 2) 直徑為10mm的W18Cr4V鋼制工具于1280℃加熱保溫后空冷。此種工藝操作屬于正火還是淬火? 3) 亞共析鋼的淬火加熱溫度一般在什么范圍內(nèi)選擇?為什么? 4) 過共析鋼的淬火加熱溫度一般在什么范圍內(nèi)選擇?為什么? 5) 今有兩個含碳量為1.2%的碳鋼薄試樣,分別加熱到780℃和860℃,并保溫相同時間,使之達到組織平衡狀態(tài),然后以大于Vc的冷速冷至室溫。已知T12鋼的臨界點為:Ac1=730℃,Acm=820℃。請回答: a 哪個溫度加熱淬火后,其馬氏體組織較粗大? b 哪個溫度加熱淬火后,其馬氏體含碳量較多? c 哪個溫度加熱淬火后,其殘余奧氏體較多? d 哪個溫度加熱淬火后,其未溶碳化物較多? 你認為哪個淬火溫度較合適? 6)碳素鋼一般采用何種淬火介質(zhì)?合金鋼一般采用何種淬火介質(zhì)? 課后小結: 時 間: 沈陽工業(yè)大學教案 第 12 周 授課日期: 2010.5.18 授課章節(jié):第七章馬氏體和貝氏體相變的應用(鋼的淬火),第3~4節(jié) 教學目的:使學生熟悉淬透性與淬硬性、淬透性的測定方法、淬透性的應用,掌握常用淬火工藝,了解其它淬火工藝、冷處理。 教學重點:淬火工藝 教學難點:鋼的淬透性 教學實施 過程設計 采用CAI教學, 教學內(nèi)容: 第七章馬氏體和貝氏體相變的應用(鋼的淬火) 第三節(jié) 鋼的淬透性 淬透性與淬硬性、淬透性的測定方法、淬透性的應用 第四節(jié) 淬火工藝 常用淬火工藝、其它淬火工藝、冷處理 課后復習及作業(yè)或思考題: 1) 請在C-曲線示意圖中畫出淬火、預冷淬火、分級淬火、雙介質(zhì)淬火和等溫淬火的冷卻曲線。 2) 某工具廠生產(chǎn)直徑為1mm的高速鋼制中心鉆,采用普通淬火工藝,在使用中經(jīng)常折斷。如果你是現(xiàn)場工程師,你對其淬火工藝有何改進建議? 3) 何謂淬透性?何謂淬硬性?如給你圖8.5那樣的附圖,你能比較出兩種鋼淬透性和淬硬性的大小嗎? 4) 40Cr鋼制成直徑為36mm的圓柱形試樣,采用油冷淬火。試根據(jù)圖8.10求出圓柱形試樣截面的硬度分布。 5) 名詞或字符解釋:①(淬火介質(zhì)的)特性溫度;②熱應力;③組織應力;④殘余應力;⑤臨界直徑;⑥ 工件在淬火冷卻時,最后單純由熱應力引起的殘余應力的特點是什么? 課后小結: 時 間: 沈陽工業(yè)大學教案 第 12 周 授課日期: 2010.5.20 授課章節(jié):第七章馬氏體和貝氏體相變的應用(鋼的淬火),第5節(jié) 教學目的:使學生了解表面淬火的目的、分類及應用,熟悉表面淬火的組織及性能、表面淬火淬硬層的深度及硬度梯度,掌握感應加熱表面淬火原理和工藝。 教學重點:感應加熱表面淬火 教學難點:感應加熱表面淬火原理 教學實施 過程設計 采用CAI教學, 教學內(nèi)容: 第七章馬氏體和貝氏體相變的應用(鋼的淬火) 第五節(jié) 鋼表面淬火 表面淬火的目的、分類及應用、表面淬火的組織及性能、表面淬火淬硬層的深度及硬度梯度、感應加熱表面淬火、火焰加熱表面淬火、其它表面淬火法 課后復習及作業(yè)或思考題: 1) 對Mf點在0℃以下的淬火鋼進行冷處理的目的和作用是什么?在進行冷處理時應注意哪些問題? 2) 簡述鋼在快速加熱時的相變特點。 3) 請寫出6種表面淬火方法。 4) 試比較同一工件分別經(jīng)工頻加熱表面淬火、中頻加熱表面淬火、超音頻加熱表面淬火、高頻加熱表面淬火和超高頻脈沖加熱表面淬火后淬硬層的深淺。 5) 請根據(jù)感應加熱時鋼制工件從表面到心部的溫度分布情況,畫圖分析原始組織為珠光體的共析鋼經(jīng)高頻加熱表面淬火后從表面到心部的金相組織。 6) 請根據(jù)感應加熱時鋼制工件從表面到心部的溫度分布情況,畫圖分析原始組織為正火狀態(tài)的45鋼經(jīng)高頻加熱表面淬火后從表面到心部的金相組織 課后小結: 時 間: 沈陽工業(yè)大學教案 第 13 周 授課日期: 2010.5.25 授課章節(jié):第七章馬氏體和貝氏體相變的應用(鋼的淬火),第6節(jié) 教學目的:使學生了解淬火缺陷的類型,熟悉熱處理工件的變形及淬火裂紋產(chǎn)生的規(guī)律,掌握淬火缺陷的防止方法。 教學重點:熱處理工件的變形規(guī)律 教學難點:熱處理工件的變形規(guī)律 教學實施 過程設計 采用CAI教學, 教學內(nèi)容: 第七章 馬氏體和貝氏體相變的應用(鋼的淬火) 第六節(jié) 淬火缺陷及防止 熱處理工件的變形、淬火裂紋、其它淬火缺陷 課后復習及作業(yè)或思考題: 1) 工件在淬火冷卻時,最后單純由組織應力引起的殘余應力的特點是什么? 2) 采用W18Cr4V高速鋼制作的冷作模具,采用1280℃加熱淬火,560℃回火3次。結果在使用中發(fā)現(xiàn),常常因產(chǎn)生崩刃而早期失效。試問,可否通過降低其淬火溫度對其淬火工藝進行改進?為什么? 3) 亞溫淬火一般用于什么鋼種?目的如何? 4) 造成工件產(chǎn)生淬火軟點的原因有哪些? 5) 造成工件產(chǎn)生淬火過燒的原因有哪些? 課后小結: 時 間: 沈陽工業(yè)大學教案 第 13 周 授課日期: 2010.5.27 授課章節(jié):第八章 回火轉變及應用,第1~3節(jié) 教學目的:使學生掌握回火轉變時的組織變化,熟悉碳鋼回火轉變后的力學性能,了解合金元素對回火轉變的影響。 教學重點:回火轉變時的組織變化 教學難點:回火轉變時的組織變化 教學實施 過程設計 采用CAI教學, 教學內(nèi)容: 第八章 回火轉變及應用 第一節(jié) 回火轉變時的組織變化 碳原子的偏聚、馬氏體的分解、殘余奧氏體的轉變、滲碳體的形成、α相的回復再結晶和碳化物的聚集長大 第二節(jié) 碳鋼回火轉變后的力學性能 第三節(jié) 合金元素對回火轉變的影響 回火抗力的提高、二次淬火 課后復習及作業(yè)或思考題: 1) 碳鋼的回火過程可分為哪幾個有區(qū)別而又互相重疊的階段?溫度范圍各是多少? 2) 回火時馬氏體中的碳為什么會發(fā)生偏聚?向什么位置偏聚? 3) 試述回火時高碳馬氏體雙相分解的過程。 4) 試根據(jù)回火轉變機制給回火馬氏體、回火托氏體和回火索氏體以較嚴格的定義。 課后小結: 時 間: 沈陽工業(yè)大學教案 第 14 周 授課日期: 2010.6.1 授課章節(jié):第八章 回火轉變及應用,第3~4節(jié) 教學目的:使學生掌握二次硬化原理,了解回火脆性的類型,熟悉產(chǎn)生回火脆性的機制和減輕回火脆性的方法。 教學重點:二次硬化 教學難點:產(chǎn)生回火脆性的機制 教學實施 過程設計 采用CAI教學, 教學內(nèi)容: 第八章 回火轉變及應用 第三節(jié) 合金元素對回火轉變的影響 二次硬化、合金鋼馬氏體回火時的組織變化 第四節(jié) 回火脆性 第一類回火脆性、第二類回火脆性 課后復習及作業(yè)或思考題: 1) 試列舉淬火碳鋼回火時可能出現(xiàn)的碳化物類型及其轉變過程和轉變機制。 2) 何謂二次淬火?何謂二次硬化?引起二次硬化與二次淬火的原因有什么區(qū)別? 3) 如何區(qū)別高碳鋼的回火馬氏體與下貝氏體? 4) 什么是第一類回火脆性?試討論第一類回火脆性的形成機理,并指出減輕或防止方法。 5) 什么是第二類回火脆性?試討論第二類回火脆性的形成機理,并指出預防或減輕方法。 課后小結: 時 間: 沈陽工業(yè)大學教案 第 15 周 授課日期: 2010.6.8 授課章節(jié):第八章 回火轉變及應用,第5節(jié) 第九章 脫溶沉淀及應用,第1節(jié) 教學目的:使學生掌握二次硬化原理,了解回火脆性的類型,熟悉產(chǎn)生回火脆性的機制和減輕回火脆性的方法。 教學重點:二次硬化 教學難點:產(chǎn)生回火脆性的機制 教學實施 過程設計 采用CAI教學, 教學內(nèi)容: 第八章 回火轉變及應用 第五節(jié) 回火工藝 回火溫度的確定、回火時間的確定、回火后的冷卻、回火缺陷 第九章 脫溶沉淀及應用 第一節(jié) 概述 時效、脫溶沉淀、發(fā)生脫溶反應的條件、脫溶的分類 課后復習及作業(yè)或思考題: 1) 等溫淬火得了貝氏體后是否需要回火?下貝氏體組織在回火時將發(fā)生哪些轉變? 2) 試用某種理論解釋合金鋼產(chǎn)生奧氏體熱穩(wěn)定化和回火催化現(xiàn)象的原因。 3) 高速鋼淬火后一般要經(jīng)過560℃1h三次回火。采取560℃3h一次回火代替560℃1h三次回火,是否可以?為什么? 4) Cr12MoV有兩種常用熱處理工藝,一種是1000℃淬火,160℃回火;另一種是1100℃淬火,510℃回火。試討論為什么1000℃較低溫度的淬火只能采用160℃的低溫回火;只有采用1100℃較高溫度的淬火才能采用510℃的高溫回火? 5) 回火的主要目的是什么?回火工藝按溫度可分為哪幾類? 6) 何謂低溫回火?應用范圍如何? 7) 何謂中溫回火?應用范圍如何? 8) 何謂高溫回火?應用范圍如何? 課后小結: 時 間: 沈陽工業(yè)大學教案 第 16 周 授課日期: 2010.6.15 授課章節(jié):第九章 脫溶沉淀及應用,第2~3節(jié) 教學目的:使學生了解時效、脫溶沉淀、發(fā)生脫溶反應的條件、脫溶的分類,熟悉脫溶沉淀熱力學及脫溶沉淀過程,掌握局部脫溶、連續(xù)脫溶、不連續(xù)脫溶、脫溶過程中顯微組織變化序列。 教學重點:脫溶沉淀后的顯微組織 教學難點:溶沉淀熱力學 教學實施 過程設計 采用CAI教學, 教學內(nèi)容: 第二節(jié) 脫溶沉淀熱力學及脫溶沉淀過程 脫溶沉淀熱力學、脫溶沉淀過程 第三節(jié) 脫溶沉淀后的顯微組織 局部脫溶、連續(xù)脫溶、不連續(xù)脫溶、脫溶過程中顯微組織變化序列 課后復習及作業(yè)或思考題: 1) 解釋名詞:固溶處理,時效,自然時效,人工時效,冷時效,溫時效,回歸 2) 溫時效可分為哪幾個階段?試解釋其原因。 3) 以Al-Cu合金為例,討論其過飽和固溶體的脫溶沉淀過程,用光學顯微鏡可以觀察到哪些變化? 4) 試述連續(xù)脫溶和不連續(xù)脫溶的主要異同點。 課后小結: 時 間: 沈陽工業(yè)大學教案 第 17 周 授課日期: 2010.6.22 授課章節(jié):第九章 脫溶沉淀及應用,第4~6節(jié) 教學目的:使學生了解脫溶沉淀過程動力學,掌握脫溶沉淀時性能的變化規(guī)律,熟悉調(diào)幅分解熱力學、調(diào)幅分解過程、調(diào)幅分解組織與性能。 教學重點:脫溶沉淀時性能的變化規(guī)律 教學難點:調(diào)幅分解熱力學 教學實施 過程設計 采用CAI教學, 教學內(nèi)容: 第九章 脫溶沉淀及應用 第四節(jié) 脫溶沉淀過程動力學 脫溶沉淀等溫動力學圖、脫溶沉淀等溫動力學圖的影響因素 第五節(jié) 脫溶沉淀時性能的變化 冷時效與溫時效、時效硬化機制 第六節(jié) 調(diào)幅分解 調(diào)幅分解熱力學、調(diào)幅分解過程、調(diào)幅分解組織與性能 課后復習及作業(yè)或思考題: 1) 請通過過飽和固溶體分解時的成分-自由能曲線說明:為什么普通脫溶分解必須通過形核長大方式進行,而調(diào)幅分解則不必通過形核長大方式進行? 2) 調(diào)幅分解屬于有核轉變還是無核轉變?溶質(zhì)原子進行下坡擴散還是上坡擴散?簡述調(diào)幅分解的過程。 課后小結: 時 間: 沈陽工業(yè)大學教案 第 18 周 授課日期: 2010.6.29 授課章節(jié):第九章 脫溶沉淀及應用,第7節(jié) 教學目的:使學生熟悉合金固溶處理后性能的變化規(guī)律及固溶處理和時效參數(shù)對材料性能的影響因素,掌握固溶處理規(guī)程的選擇和時效規(guī)程的選擇方法,了解鋁合金固溶處理-時效規(guī)程、鎂合金固溶處理-時效規(guī)程、鈹青銅固溶處理-時效規(guī)程、鎳基耐熱合金的強化熱處理。 教學重點:固溶處理規(guī)程的選擇和時效規(guī)程的選擇 教學難點:固溶處理規(guī)程的選擇和時效規(guī)程的選擇 教學實施 過程設計 采用CAI教學, 教學內(nèi)容: 第九章 脫溶沉淀及應用 第七節(jié) 固溶處理及時效工藝 合金固溶處理后性能的變化、固溶處理和時效參數(shù)對材料性能的影響、固溶處理規(guī)程的選擇、時效規(guī)程的選擇、鋁合金固溶處理-時效規(guī)程、鎂合金固溶處理-時效規(guī)程、鈹青銅固溶處理-時效規(guī)程、鎳基耐熱合金的強化熱處理 課后復習及作業(yè)或思考題: 1) 試述在時效過程中為何先出現(xiàn)亞穩(wěn)過渡相而不直接形成穩(wěn)定相? 2) 無析出區(qū)形成的原因是什么? 3) 為何不能將局部脫溶所得組織稱為魏氏組織? 4) 時效合金的回歸現(xiàn)象可有哪些應用? 課后小結: 時 間: 沈陽工業(yè)大學教案 第 19 周 授課日期: 2010.6.29 授課章節(jié):《固態(tài)相變及應用》課程整體重點問題回顧 教學目的:《固態(tài)相變及應用》課程總學時48學時,在授課過程中第6-10周為學生生產(chǎn)實習,通過深入生產(chǎn)一線,對現(xiàn)場實際工藝的了解,加深了對本課程的認識與掌握,本周重點回顧本課程的主要內(nèi)容,使學生做到理論聯(lián)系實際。 教學重點:《固態(tài)相變及應用》課程整體重點問題回顧。 教學難點: 教學實施 過程設計 課程整體重點問題回顧分為兩個部分固態(tài)相變原理部分和應用部分。 固態(tài)相變原理部分主要包括加熱轉變和冷卻轉變。即第一~五章的主要內(nèi)容。 固態(tài)相變應用部分主要包括工藝部分,即第六~九章的主要內(nèi)容 課后復習及作業(yè)或思考題: 課后小結: 時 間:- 配套講稿:
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