机械制造基础教案讲解Word文档格式.docx

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1．知道工程材料的分类

2．能够理解金属材料中强度、塑性以及硬度的概念及意义。

3．能够说出硬度的测量方法及分类。

三、学情分析及教学方法选择

2014机自1班在我校是就读的第三学年，前面学习过机械基础以及数控车工等，对零件的加工及选材有一定的认识，但是因为没有进行理论的总结，所以，在讲解过程中，要求理论联系实际，让学生能够在实践中得到理论知识的升华。

教学过程中，以讲授和举例为主。

四、教学资源工具准备

多媒体教学课件、教学视频

五、教学活动过程

项目

内容

活动一

5+5课堂基本素养教育

1．课前集合清点人数，提醒学生关闭手机；

2．讲解课堂纪律要求，教室场地7S要求；

3．课后礼仪、场地整理、清扫；

4．教师在我介绍，讲解课程要求及目标

5.讲解本课程的考核方法

活动二引入本次课题

1．教师情境导入，“如何买到需要的金属材料”？

2．学生讨论并回答教师提问

活动三

教师分析讲解本次课的重点和难点

（分析重点和难点；

明确本节课学习任务）

1.讲解工程材料的分类

2.重点：

金属材料的分类

3.难点：

金属材料的力学性能及衡量力学性能的指标以及测量方法

活动四

教师讲解教师展示PPT，结合板书讲解，学生听讲，做好记录

1.分析金属材料的力学性能强度和塑性的概念

2.金属材料的硬度及硬度测量方法及应用场合

3.讲解金属材料的冲击韧性的概念及作用

4.讲解疲劳强度和入编强度的概念及特性。

活动五

案例演示，学生实践

教师板书结合PPT通过具体案例讲解。

1.教师提问学生回答如下问题：

1）什么叫强度？

什么叫塑性？

2）抗拉强度衡量金属的什么能力？

3）塑性衡量金属承受什么的能力

4）硬度有几种测量方式各运用在什么场合？

5）冲击韧性的好坏影响材料的什么能力？

活动六

教师小结，学生做好记录

冲程材料分成金属材料、非金属材料、复合材料三大类。

强度是金属材料抵抗破话的能力分为屈服强度、抗拉强度、抗压强度、抗弯强度等。

作业布置及课后拓展

1.完成本次课题的基本任务；

2.完成作业。

六、教学体会

铁碳合金相图

第1周第2次

2

1．了解铁碳合金的基本组织。

2．掌握铁碳合金每一个部分的含义及实用意义。

3．能说出含碳量对铁碳合金组织及性能的影响

4．培养学生学习知识的热情。

活动二温故知新

引入本次课题（分析重点和难点；

1.教师提问：

1）硬度分为几类，各运用在什么场合？

2）什么叫做强度、刚度、塑性?

3）什么事材料的冲击韧性

2.学生讨论并回答教师提问。

3.教师根据学生回答纠正问题达到复习的目的。

重点:

铁碳合金星图各段线及字母所代表的含义。

难点：

每个部分金属组织的成分。

教师通过结合PPT讲解铁碳合金的基本组织及每一部分温度下的组织成分。

活动四：

教师学生互动

教师举例提出问题，学生举手回答。

教师提问：

1）铁碳合金相图中L表示什么？

F表示什么？

P为什么组织？

教师在黑板上结合PPT进行分析，加强学生的理解。

1）铁碳合金相图对铸造方面有何指导意义？

2）铁碳合金相图对锻造方面有何指导意义？

3）铁碳合金相图对热处理方面有何指导意义？

3.完成本次课题的基本任务；

4.完成作业。

钢的普通热处理工艺

3

本次课重点分析钢的普通热处理工艺，特别是比较重用的退货正火的过程要着重讲解。

掌握钢的退火、正货、回火、淬火的方法及作用

让学生能够理解通过不同的热处理可以得到不同钢材的材料性能的原理。

培养学生认真思考、勇于探索的精神

3．课前礼仪、场地整理、清扫；

退火：

将钢加热到适当温度，保持一定时间，然后缓慢冷却（通常为随炉冷却）至500℃以下空冷，从而获得接近平衡状态组织的热处理工艺称做退火。

退火目的：

1．调整硬度以便进行切削加工。

工件经铸造或锻造等热加工后，硬度偏高或偏低，且不均匀，严重影响切削加工。

适当退火或正火后可使工件的硬度调整到HB170~250且比较均匀，从而改善了切削加工性能。

2．消除残余内应力，以防止钢件在淬火时产生变形或开裂。

3．细化晶粒，改善组织，提高力学性能。

4．为最终热处理（淬火+回火）作好组织上的准备。

正火：

将钢加热到Ac3或Accm上30～50℃，保温适当时间，出炉后在空气中冷却的热处理工艺。

淬火：

将钢件加热到Ac1（或Ac3）以上30℃~50℃，保温一定的时间，然后以大于临界冷却速度Vc冷却，以获得马氏体或贝氏体组织的热处理工艺。

其主要目的是为了提高钢的硬度和耐磨性。

回火：

共析钢在淬火后，得到的马氏体和残余奥氏体组织是不稳定的，存在稳定组织转变的自发倾向。

回火加热可加速这种自发转变过程。

根据转变发生的过程和形成的组织。

1.完成本次课题的课堂任务；

钢的表面热处理及热处理零件的结构工艺性

4

本次课重点分析钢的表面热处理方法及所得表面的性能。

分析热处理零件的结构工艺性。

掌握钢的表面热处理工艺中表面淬火的方法以及化学热处理的方法。

能够说出两种热处理方法的不同及各自的优缺点。

理解钢的氮化方法及目的。

了解热处理零件的结构工艺性的分析。

能够说出零件热处理结构公益性好坏。

1）钢的退火和正火的工艺及目的。

2）退火分成几种方法？

3）钢的正火的工艺及目的？

2.教师根据学生回答纠正问题达到复习的目的。

钢的表面热处理工艺 

工艺的核心:

使零件具有“表硬里韧”的力学性能。

表面淬火1）定义:

是一种不改变钢表层化学成分,但改变表层组织的局部热处理工艺。

2）工艺特征:

通过快速加热使钢的表层奥氏体化,然后急冷,使表层形成马氏体组织,而心部仍保持不变。

3）表面淬火用钢:

选用中碳或中碳低合金钢。

40、45、40Cr、40MnB等。

4）表面淬火加工的方法:

感应加热（高、中、工频）、火焰加热、电接触加热法等。

钢的碳氮共渗---氰化处理1）定义:

向钢的表面同时渗入碳和氮原子的过程。

2）目的:

获得具有表硬里韧性能的零件。

固体碳氮共渗3）方法:

气体碳氮共渗液体碳氮共渗高温中温低温

4）工艺:

名称温度（℃）时间（h）作用渗层低温气体碳氮共渗500～6001～6以渗氮为主0.1～0.4mm中温气体碳氮共渗800～8601～8以渗碳为主0.5～0.8mm热处理性能不需要HRC54～63淬火+低温回火HRC53～60材料合金工具钢合金结构钢

20CrMnTi钢碳氮共渗层组织（化染）针状M+残余A;

混合M+残余A;

板条M+针状M100 

热处理技术条件及工序位置

5

掌握零件最终热处理方法及热处理应达到的力学性能。

能根据所学，自己选择对应的热处理方式。

能够选择正确的材料加工零件。

1）钢的表面淬火目的及特性？

2）火焰加热表面淬火的目的及材料特性？

3）钢的化学热处理方法包括哪几种？

4）热处理结构工艺性有哪些要注意的地方？

（1）根据零件服役条件，恰当地提出性能要求

如齿轮：

①机床齿轮：

传递应力较大，接触应力较大—摩擦磨损不大；

中碳钢-调质-表淬-低回；

②汽车齿轮：

传递应力大，接触应力、磨损大，有冲击载荷；

低碳（合金）钢-渗碳-淬火-低回；

③介于二者之间可用渗N处理。

（2）热处理要求只能定在所选钢号淬透性和可淬硬性

允许的范围内;

（3）热处理要求应该允许有一定的热处理变形;

（4）经济效果

（1）零件加热、冷却时便于装夹，吊挂—如开工艺孔；

（2）有利于热处理时均匀加热和冷却；

（3）避免尖角和棱角；

（4）采用封闭、对称结构；

（5）形状复杂或截面尺寸变化大的工件，用组合结构或镶拼结构.

例：

T14-10东方红拖拉机驱动轴

服役条件

（1）传递扭矩，承受弯曲载荷-高的疲劳极限；

（2）承受过载冲击载荷—要求良好的综合性能。

选材：

40Cr45Cr热处理要求：

（1）调质265-305HBS，无游离F；

（2）轴径φ90及花键处高频淬火，53HRc以上，淬硬层深不小于1、5，M：

5-6级。

碳钢

6

本次课重点分析碳钢的分类及成分牌号。

重点讲解牌号的含义。

掌握碳钢的分类含碳量的多少？

能够说出每种碳钢中所占碳含量的比例。

能够识别材料牌号并对牌号进行正确的归类。

培养学生严谨的学习态度

1）如何确定热处理工艺路线。

我们按照什么原则来确定热处理的位置？

2.学生回答教师提问。

教师和学生共同复习，并引入本节课学习任务及重点难点。

按碳的质量百分数分：

低碳钢（C：

≤0.25％）中碳钢（C：

0.25％≤C≤0.6％）高碳钢（C：

＞0.6％）

按钢的质量分（主要是杂质硫、磷的含量）：

普通碳素钢（S≤0.055％，P≤0.045％）

优质碳素钢（S≤0.040％，P≤0.040％）

高级优质碳素钢（S≤0.030％，P≤0.035％）

按用途分：

碳素结构钢：

主要用于桥梁、船舶、建筑构件、机器零件等

碳素工具钢：

主要用于刀具、模具、量具等

普通碳素结构钢：

Q195、Q215、Q235、Q255、Q275等。

数字表示最低屈服强度。

Q195、Q215、Q235塑性好，可轧制成钢板、钢筋、钢管等。

Q255、Q275可轧制成型钢、钢板等。

优质碳素结构钢：

钢号以碳的平均质量万分数表示。

如20＃、45＃等。

20＃表示含C：

0.20%（万分之20）。

钢号以碳的平均质量千分数表示，并在前冠以T。

如T9、T12等。

T9表示含C：

0.9%（千分之9）。

主要用于制造各种刀具、量具、模具等

铸钢：

铸钢牌号是在数字前冠以ZG，数字代表钢中平均质量分数（以万分数表示）。

如ZG25，表示含C：

0.25%。

合金钢

7

合金钢是现代建设中用得比较多的一种材料，此部分内容，为后续工艺编制等选材有很重要的作用，特别是零件材料的排号及通过排号的识读能够分析看出材料的成分的多少及性能。

所有重点讲解材料的排号。

掌握合金元素在合金钢中的作用

理解合金钢的分类

掌握各类合金钢的材料排号及合金钢的的特性。

能够分析合金钢排号的含义。

1）碳钢的分类？

2）Q195、Q235拍好的含义是什么？

T16、45是什么材料？

合金钢的概念：

在碳素钢的基础上有目的地添加了其它合金元素，如Mn、Si、Ni、V等。

1.按合金钢的用途分类

1）合金结构钢2）合金工具钢3）特殊性能用钢

2.按合金元素的含量分类

合金钢的分类为：

合金钢的基础知识、合金结构钢、合金工具钢、特殊性能钢。

低合金钢：

钢中合金元素总的质量分数WMe≤5％。

中合金钢：

钢中合金元素总的质量分数Wme：

5％～10％。

高合金钢：

钢中合金元素总的质量分数WMe≥10％。

弹簧钢：

用于制造各种弹性零件的钢。

性能要求：

具有较高的弹性极限和强度

具有较高的疲劳强度和屈强比

具有较高的塑性和韧性，承受冲击载荷

具有耐热性和耐腐蚀性

成分：

w（C）=（0.4-0.7）%，中碳钢

Si、Mn提高淬透性和屈强比，但易引起脱碳和过热

Cr、V、W减小脱碳和过热倾向同时，提高淬透性和强度

常用弹簧钢：

Si、Mn系列弹簧钢：

65Mn、60Si2Mn等，用于制作大截面的弹簧

3.3铸铁

3.4有色金属及其合金

3.5复合材料

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铸铁、有色金属及其合金金属及其合金及复合材料。

是现代建设中用得比较多的一种材料，此部分内容，为后续工艺编制等选材有很重要的作用，特别是零件材料的排号及通过排号的识读能够分析看出材料的成分的多少及性能。

掌握铸铁的分类及性能

了解有色金属及其合金的特性及应用领域

了解非金属材料的类型及应用领域

铸铁：

含碳量大于2.11%的铁碳合金。

实际应用的铸铁中还会含有较多的Si、Mn和其他一些杂质元素。

为了提高铸铁的性能，还可以加入一定量的合金元素，组成合金铸铁。

同钢相比，虽然强度、塑性和韧性较低，但是铸铁熔炼