1、了解金屬的晶體結構教學目標知識目標：1、了解金屬的晶體結構2、掌握純Fe的同素異構轉變3、了解純金屬的結晶過程能力目標培養(yǎng)學生分析問題，解決問題的能力授課對象 數(shù)控專業(yè)二年級學生 授課學時2學時重 點 難 點 分 析重點：1、金屬的晶體結構2、純Fe的同素異構轉變3、純金屬的結晶過程難點：純鐵的同素異構轉變教 材 處 理 思 路教材對于學生來說，比較抽象，具有一定的難度，在授課中力求實用與夠用為原則，突出重點，理論聯(lián)系實際，抓住材料成分結構（組織）工藝性能用途線索，注意知識點之間聯(lián)系，教學中注意培養(yǎng)學生分析問題與解決問題能力，解決工程實際問題能力。時間分配教學內容教學方法教學手段板 書10分鐘

2、5分鐘5分鐘5分鐘15分鐘15分鐘15分鐘15分鐘5分鐘 復習：復習金屬材料的性能，包括金屬的物理、化學性能、力學性能及加工工藝性能。課程引入： 為什么不同的金屬會具有不同的性能呢？ 原因：性能由材料的內部組織結構決定。新課講授：模塊二任務1：了解金屬的晶體結構一、晶體與非晶體1、晶體和非晶體的概念（1）晶體的概念：凡原子呈有序、有規(guī)則排列的物體，都稱為晶體。固態(tài)金屬一般都是晶體。（2）非晶體的概念：凡原子呈無序堆積或是無規(guī)則排列的物體，都稱為非晶體。2、晶體和非晶體的特征（1）晶體的特征：晶體具有一定的熔點，其性能表現(xiàn)為各向異性。（2）非晶體特征：非晶體沒有固定的熔點，其性能表現(xiàn)為各向同性。

3、二、晶體結構的基本知識1、晶格：晶體中的原子可以看成是一個小球，則整個晶體就是由這些小球有序堆積而成。為了形象、直觀地表示晶體中原子的排列方式，我們可以把原子簡化成一個點，并用假想的線將他們連接起來，這種表示原子在晶體中排列規(guī)律的空間格架叫做晶格。2、晶胞：晶體的晶格是由許多形狀、大小相同的最小幾何單元重復堆積而成。我們把能夠完整反映晶格特征的最小幾何單元稱為晶胞。三、金屬晶格的常見類型 金屬的晶格類型很多，但決大多數(shù)（占85%）金屬屬于下面三種晶格。1、體心立方晶格它的晶胞是一個立方體，原子位于立方體的八個頂角上和立方體的中心，如圖所示。屬于這種晶格類型的金屬有鉻（Cr）、釩（V）、鎢（W）

4、、鉬（Mo）及-Fe等。2、面心立方晶格它的晶胞是一個立方體，原子位于立方體的八個頂角上和立方體六個面的中心，如圖所示。屬于這種晶格類型的金屬有鋁（Al）、銅（Cu）、鉛（Pb）、鎳（Ni）及-Fe等。3、密排六方晶格它的晶胞是一個正六棱柱，原子排列在柱體的每個頂角上和上、下底面的中心，另外三個原子排列在柱體內，如圖所示。屬于這種晶格類型的金屬有鎂（Mg）、鈹（Be）、鎘（Cd）等。四、同素異構轉變有些金屬在固態(tài)時會發(fā)生晶格類型的轉變,這種在固態(tài)下隨溫度的變化由一種晶格轉變?yōu)榱硪环N晶格的現(xiàn)象稱為同素異構轉變。鈦、錫、鈷、錳、鐵等金屬都存在同素異構轉變。純鐵在固態(tài)下會發(fā)生同素異構轉變。根據(jù)純鐵的

5、冷卻曲線，液態(tài)鐵結晶后是體心立方晶格，稱為-Fe。在1394以下轉變?yōu)槊嫘牧⒎骄Ц瘢Q為-Fe，這個轉變也是形核長大過程，-Fe的晶核容易在-Fe的晶界上形成。-Fe冷卻到912又要轉變?yōu)轶w心立方晶格，稱為-Fe。純鐵同素異構轉變的特點1、具有一定的轉變溫度，轉變在恒溫狀態(tài)下進行。2、有過冷現(xiàn)象產生，和結晶相比，其所需的過冷度更大。3、轉變過程伴隨著潛熱的吸收和釋放。4、轉變過程是晶核的形成和長大過程，且新晶核在舊晶粒的晶界上產生，并逐漸長大。5、轉變過程中由于晶格類型發(fā)生變化，其晶體體積也會隨之發(fā)生改變。五、金屬的結晶金屬的結晶是指液態(tài)金屬凝固成固態(tài)金屬晶體的過程。以純金屬的結晶為例：1從宏

6、觀角度看結晶規(guī)律（1）金屬的結晶是在一定的過冷度下完成的，即存在過冷現(xiàn)象。（2）結晶過程是在恒溫下完成的。（圖示）過冷度：理論結晶溫度T0與實際結晶溫度T1之差。2從微觀的角度：包括晶核的形成和長大兩個基本過程。 液態(tài)金屬冷卻到凝固溫度時，首先形成晶核，在繼續(xù)冷卻的過程中，晶核吸收周圍的原子而長大成小的晶粒，與此同時，又有新的晶核不斷形核和長大，直至相鄰晶粒彼此接觸，液態(tài)金屬完全消失，結晶成金屬晶體。大多數(shù)金屬為多晶體。（1）形核方式液態(tài)金屬中時聚時散的原子集團是自發(fā)形核的核心，形核均勻，但形核速度慢。（2）長大方式：過冷度較小時，以平面方式長大；過冷度較大時，以樹枝晶形式長大。六、晶粒大小的

7、控制1晶粒度晶粒度是表示晶粒大小的指標。標準晶粒度一般分為八級，一級最粗，八級最細。晶粒度級別越高，晶粒越細。工業(yè)中常用的細晶粒是78級，晶粒尺寸為0.022mm。2.晶粒大小對力學性能的影響一般地，金屬的晶粒越細，常溫下的力學性能越好。3晶粒大小的控制形核率（N）：單位時間單位體積內形成晶核的數(shù)目。長大速率（G）：晶核在單位時間內生長的長度。在長大速率相同的情況下，形核越多，晶粒越細。比值N/G越大，晶粒越細小。鑄造生產中，常用控制晶粒度的方法有：（1）控制過冷度（2）變質處理（3）附加振動、攪拌等 課堂小結:重點掌握純鐵的同素異構轉變和結晶過程。布置作業(yè)：習題冊P78通過提問檢查學生復習情況采用比喻的手法讓學生自己舉例子利用晶格模型進行講解講授，讓學生了解純鐵的冷卻過程，并寫出轉變的關系式舉例：冰和水的關系教師結合掛圖進行講解晶格模型晶格模型教學掛圖教學掛圖教師歸納知識點模塊二任務1：了解金屬的晶體結構一、晶體與非晶體二、晶體結