《教案汽车材料》word版.doc

教案一、课题 ： 第一章 金属材料力学性能指标二、教材分析：本章是汽车材料第一次课，是属于基础性知识，在教材的安排上是符合认知的过程三、（1）基础知识：掌握强度与塑性、硬度、冲击韧性及金属疲劳概念 （2）能力培养：通过本次学习，培养学生在生产和生活中树立善于思考的良好习惯四、教学重点：金属材料的力学性能教学难点：屈服强度和金属疲劳概念五、课型：综合型六、教学方法：讨论+讲授七、教具：铁钉、铁片、铝片等,多媒体幻灯片八、课时：2九、教学过程： 第一节课：第一章 金属材料力学性能指标（板书）一）、组织教学：安定课堂教学秩序二）、请同学们回顾并思考以下两个问题：1）你所知道的汽车材料有哪些？2）汽车材料的选用与环境有关吗？三）引入新课：（一）、汽车材料分类：1、金属材料-黑色金属、有色金属、合金2、非金属材料-有机高分子、无机非金属材料、新型复合材料3、汽车运行材料-燃料、润滑剂、工作液（板书）（二）、金属材料性能：（分组讨论每组给出答案，老师点拨）1、 使用性能-力学性能、物理性能、化学性能、其他性能2、 工艺性能-压力加工性能、铸造性能、焊接性能、切削加工 热处理（板书）（三）、1、力学性能定义：材料受到外力作用所表现出来的性能，又称机械能。2、力学性能包括：强度、塑性、硬度、冲击韧性、抗疲劳性（板书）（四）、两个概念：（板书）1、 强度-在外力作用下，金属材料抵抗永久变形和断裂的能力2、 塑性-在外力作用下,金属材料产生永久变形而不断裂的能力(五)、同学分组讨论你们所知的外力（载荷）指的是哪些？并指出实例载荷的分类根据外力作用的类型可分为拉伸载荷抗拉强度拉钩、绳、螺栓压缩载荷抗压强度活塞、连杆弯曲载荷抗弯强度曲轴、摇臂剪切载荷抗剪强度销、轴扭转载荷扭转扭转曲轴等旋转零件根据作用力的方向、时间可分为静载荷缓慢增加后保持大小和方向不变的载荷冲击载荷不仅和作用力有关，而且作用时的速度有关交变载荷力的大小、方向随时间作周期性变化第二节课（六）强度有关知识：（请同学描述你所知的强度）（板书）（1） 强度的大小用应力表示，金属材料在受到外力作用时必然在材料内部产生与外力相等的抵抗力，即内力。（2） 单位截面上的内力称为应力。（3） 用符号表示，=F/S（4） 单位：Pa（5） 通过拉伸试验得到的指标有；弹性极限、屈服强度、抗拉强度。（七）塑性(板书)（1） 定义：指材料受力时在断裂前产生永久变形的能力。（2） 指标：伸长率（）和断面收缩率=（L1-L0）/L0100 100指L0=100mm的延伸率=（S0-S1）/S0100（3） 伸长率、断面收缩率与塑性的关系：、值越大，塑性越好。（八）硬度知识：（1）定义：指材料表面抵抗局部塑性变形、压痕或划痕的能力。(板书)（2）请同学举例并示范汽车零件根据工作条件的不同，要求具有一定的硬度以保证零件具有足够的强度、耐磨性、和使用寿命等。（3）常用硬度试验法；布氏硬度HB、洛氏硬度HRC、维氏硬度HV(板书) 布氏硬度HB主要用于测定铸铁、有色金属、及其合金，低合金结构钢以及非金属材料。洛氏硬度HRC主要用于测定铜、铝等有色金属及其合金、硬质合金、表面淬火、滲碳件以及退火、正火和淬火。维氏硬度HV主要用于测定金属镀层、薄片金属以及化学热处理后的硬度。（4） 硬度与耐磨性的关系：（请同学回答）硬度越大，耐磨性也越好。(板书)（九）冲击韧性(板书)（1） 定义：材料抵抗冲击载荷作用而不破坏的能力。（2） 指标：冲击韧度k=Ak/S（3） 举例汽车上哪些零件受到冲击力的作用(十)金属疲劳的概念（1） 交变应力：许多零件，在工作过程中往往受到大小或大小及方向随时间呈周期性变化的应力作用，此应力称为交变应力。（2） 金属的疲劳：金属材料在交变应力的长期作用下，虽然应力远小于材料的抗拉强度，甚至低于屈服点，也会发生突然断裂，这种现象叫金属疲劳。（3） 举例变速箱上齿轮（十一）总结：强度与塑性、硬度、冲击韧性及金属疲劳概念（十二）作业：1、已知某材料的截面积为500mm2,工作时受到拉伸载荷为12000N，求该材料的抗拉强度。2、硬度常用试验方法有哪些？它与耐磨性有和联系。 3、强度与塑性、硬度、冲击韧性及金属疲劳是金属的什么性能？教案一、课题 ： 第二章 黑色 金属 第一节 铁碳合金的内部结构二、教材分析：本节在金属性能后讲解，在教材的安排上是符合循序渐进的原则三、（1）基础知识：掌握铁碳合金的基本相,了解铁碳合金相图 （2）能力培养：通过本次学习，培养学生在工作中会识图四、教学重点：铁碳合金的基本相教学难点：铁碳合金相图五、课型：综合型六、教学方法：讨论+讲授七、教具：多媒体八、课时：2九、教学过程： 第一节课： 第二章 黑色金属（钢、铸铁及其合金） 2-1 铁碳合金的内部结构一、 复习上节课内容：（1）金属的力学性能包括哪些内容？ （2）强度、硬度、塑性变形、疲劳的概念二、 提问（1）什么叫强度？你知道哪些类型的强度？ （2）硬度与耐磨性有什么关系？ （3）受力越大，强度越大？三、 教师点拨什么原因使的材料的机械性能不同，由此引入新课四、 1）金属和合金的内部结构主要指的是：晶体结构和显微组织五、 2）金属晶格的基本类型：（板书）1）体心立方晶格：属于这类金属：-铁、铬、钼、钒、钨 1.晶格与晶胞 晶格是指描述晶体排列规律的空间格架。从晶格中取出一个最能代表原子排列特征的最基本的几何单元，称为晶胞。晶胞各棱边的尺寸称为晶格常数。 2) 面心立方晶格：属于这类金属：-铁、铜、镍、金、银、铝 注意：晶格是指描述晶体排列规律的空间格架，从晶格中取出最能代表原子排列特征的最基本的几何单元，成为晶胞3）、实际金属的晶体结构：实际金属都是多晶体。在显微镜下观察都是有小晶体组成的，这些小晶体为晶粒。晶界：晶粒与晶粒之间的交界面为晶界金相组织：金相显微镜看到金属和合金的组织成为显微镜组织或金相组织第二节课4）铁碳合金的组元与基本相：（1） 铁碳合金的组元：铁的熔点为1538。C同素异构转变：金属在固态下随温度的变化由一种晶格转变为另一种晶格的现象Fe组元 -Fe -1394-Fe-912- a -Fe (同素异构转变)强度低、硬度低、韧性、塑性好Fe3C熔点高，硬而脆，塑性、韧性几乎为零。5）、铁碳合金的基本相：相 铁素体F （C固溶到 -Fe中相）强度、硬度低、塑性好、韧性好（室温：C%=0.0008%, 727 C%=0.0218%）相、A奥氏体? （C固溶到-Fe中相） 强度低、硬度低，塑性、韧性比FFe3C渗碳体硬度高、塑性韧性极差珠光体P6）铁碳合金状态图：（相图）三条水平线和三个重要点液固相线,液相线ACD,固相线AECF溶解度线 ES线 碳在A中的固溶线，1148 ，2.11%727, 0.77%,Fe3CIIPQ线 碳在F中的固溶线，727 ,0.0218%室温 , 0.0008%，Fe3CIIIGS线包晶转变线HJB：1495 ，C%=0.09-0.53%LB+H-AJ 即 L0.53+ 0.09- A0.17 共晶转变线ECF,1148 度，C%=2.11-6.69%L4.3- A2.11+Fe3C（共晶渗碳体）Le4.3 高温莱氏体 Le，Ld共析转变线PSK，727，C%=0.0218-6.69%As-FP+Fe3C（共析渗碳体）A0.77- F0.0218+Fe3CP（珠光体）珠光体的强度较高，塑性、韧性和硬度介于Fe3C和F之间Le- P+Fe3CII+Fe3C共晶-低温莱氏体 Le五个基本区（请学生找）：ABCD以上-液相区（L） AHNA-固溶体（）NJESGN-奥氏体（A） GPQ以左-铁素体（F）铁素体DFKL垂线-渗碳体“区“七个两相区L+；L+A；L+F3C；+A；A+F；A+ F3C；F+ F3C小结：金属晶格的基本类型铁碳合金相图作业：（1）金属晶格的基本类型有哪些？（2） 奥氏体、铁素体、渗碳体特点是什么？（3） 认识铁碳合金相图教案一、课题 ： 第二章 黑色 金属 第二节 碳对铁碳合金组织和性能的影响 第三节 碳钢二、教材分析：本节在铁碳合金的内部结构、碳钢又在合金钢之前讲解，在教材的安排上是符合承上启下的三、（1）基础知识：掌握钢、铁的分类及碳钢分类及牌号，了解含碳量对钢性能的影响 （2）能力培养：通过本次学习，培养学生在工作中会识图四、教学重点：钢的分类及碳钢牌号 教学难点：含碳量对铁碳合金平衡组织组成物及组成物的相对量的影响五、课型：综合型六、教学方法：讨论+讲授七、教具：多媒体八、课时：2九、教学过程： 第一节课： 第二章 黑色金属（钢、铸铁及其合金）第二节 碳对铁碳合金组织和性能的影响一）、组织教学：安定课堂秩序二）、复习上次内容并提问： 1）金属晶格的基本类型有哪些？2）奥氏体、铁素体、渗碳体特点是什么？三）、教师总结并重新认识铁碳合金相图，导入新课四）1）铁碳合金分类：碳钢（含碳量为0.0218-2.11）和铸铁(含碳量大于2.11)(板书)2) 成分对组织的影响:请学生一起看书后然后对照铁碳合金相图回答工业纯铁-C0.0218-F+Fe3CIII亚共析钢- C0.0218-0.77-F+P共析钢- C0.77-P过共析钢- C0.77-2.11-P+Fe3CII亚共晶白口铁- C2.11-4.3- P+Fe3CII+Ld共晶白口铁- C4.3- Ld过共晶白口铁- C4.3-6.69- Ld+ Fe3CI3) 成分、组织对性能的影响图见课本看图请同学分析：HB线图 C 硬度高的渗碳体含量增多 硬度低的渗碳体减少b线图C亚共析钢中珠光体（强度高）增多，铁素体（强度低）减少。随含碳量的增加合金的强度增加。但当含碳量超过共析成分后，由于强度底，脆性成分大Fe3C析出，合金的强度增加变慢，含碳量超过1时，Fe3C的数量增多，钢的强度增大线图线图C铁素体不断减少渗碳体增加合金的塑性、韧性减少线图第二节课1）钢的分类：按化学成分分类：低碳钢、中碳钢、高碳钢按用途分类：结构钢、工具钢、特殊性能钢按质量分类：普通钢、优质钢、高级优质钢2）钢中的杂质锰有益；0.25-0.80%脱氧剂； 降低FeO脆性，Mn+SMnS(降低S的有害作用) 热加工性能固溶强化；使性能更优；Si 有益 脱氧脆性 固溶强化S 985 （Fe+FeS）热脆加入MnMnS磷 有害Fe3P 室温下100，脆性大冷脆O、N、HO2-机械性能 ，强度、塑性降低，有害元素N2兰脆， 若钢中存在Al、V、Ti兰脆消失强度，硬度提高H2氢脆、白点，有害 3）钢的分类碳含量 （低碳钢C% 0.25% 、中碳钢0.250.6%）质量 （S、P杂质含量） （普碳钢、优质碳素钢、高级优质碳素钢）按用途 （碳素结构钢、碳素工具钢、铸钢）4）钢的牌号及作用普通碳素结构钢甲类钢（A类钢）机械性能：A1,A2,A3,A4,A5,.A7, 随钢号数字的增大，强度提高，塑性下降。用途:A1,A2,A3，塑性好，钢板、钢筋、螺钉、螺帽A4,A5 型钢、钢板A6，A7 工具、农机零件、轻轨热轧状态使用乙类钢（B类钢）按成分供应，B1，B2，B3.B7, C%特类钢（C类）C2,C3,C4,C5,按机械性能及化学成分供应。优质碳素结构钢钢号用平均碳含量的万分数的数字表示。如：08F，20A，45，15Mn。（F表沸腾钢） （0.20%C，后有“A”表高级优质钢） （表含Mn量高）制作各种机器零件，一般进行热处理。08F 塑性好，冷冲压件10，20 冷冲压件，焊接件，渗碳处理。35，45 40，50? 齿轮、轴类60，65 弹簧碳素工具钢 0.65-1.35C%， 用以制作刃具、量具、模具钢号用平均碳含量的千分数的数字和T一起表示。如：T10A, T9 , T12, （1.0%C，A表示高级优质碳素工具钢） （0.9%C） （ 1.2%C,）T7，T8，强度，韧性较高，可制作冲头、凿子、榔头T9，T10，T11，强度，韧性适中，可制作钻头、刨刀、丝锥、手锯及冷作模具。T12，T13， 硬度很高，韧性低，可制作锉刀、刮刀、量规。铸钢 “ ZG”加平均碳含量万分数表示，如：ZG25， ZG45（ 0.25%C），（0.45%C）形状复杂，需要一定强度、塑性和韧性的零件。铸钢 5）总结1） 含碳量对钢性能的影响2） 掌握钢、铁的分类及碳钢分类及牌号6）作业：1）钢和铁的划分 2）碳钢的分类3） 钢中杂质的影响4） 20钢属( )钢，其含碳量为( )；45钢属( )钢，其含碳量为( )；T8钢属( )钢，其含碳量为( )。5） 工具钢按用途可分( )、( )和( )。教案一、课题 ： 第二章 黑色 金属 第四节 合金钢 二、教材分析：本节在铁碳合金的内部结构之后讲解，在教材的安排上是符合承上启下的三、（1）基础知识：了解合金钢的分类、性能及用途，掌握有关合金钢的牌号并掌握牌号的含义 （2）能力培养：通过本次学习，培养学生能理论联系实际的能力四、教学重点：合金钢的分类及牌号 教学难点：五、课型：综合型六、教学方法：讨论+讲授七、教具：多媒体八、课时：2九、教学过程：第一节课： 第二章 黑色金属（钢、铸铁及其合金） 第四节 合金钢一）、组织教学：安定课堂秩序二）、复习上次内容并提问：（1）含碳量对钢性能的影响（2）钢、铁的划分及碳钢分类及牌号三）、教师总结并带领学生复习，导入新课四）、什么叫合金钢？ 合金钢就是在碳钢的基础上特意地加入一种或几种合金元素，使其使用性能和工艺性能得以提高的以铁为基的合金即为合金钢。五）、合金钢的分类有哪些？ 合金结构钢、合金工具钢、特殊性能钢六）、合金结构钢按用途可分为：普通合金强度钢、渗碳钢、调质钢、弹簧钢、滚动轴承钢七）、 合金结构钢 编号原则： 钢号开头的两位数字表示钢的碳含量，以平均碳含量的万分之几表示，如40Cr。 钢中主要合金元素，除个别微合金元素外，一般以百分之几表示。当平均合金含量1.5%时，钢号中一般只标出元素符号，而不标明含量，但在特殊情况下易致混淆者，在元素符号后亦可标以数字“1”，例如钢号“12CrMoV”和“12Cr1MoV”，前者铬含量为0.4-0.6%，后者为0.9-1.2%，其余成分全部相同。当合金元素平均含量1.5%、2.5%、3.5%时，在元素符号后面应标明含量，可相应表示为2、3、4等。例如18Cr2Ni4WA。 钢中的钒V、钛Ti、铝AL、硼B、稀土RE等合金元素，均属微合金元素，虽然含量很低，仍应在钢号中标出。例如20MnVB钢中。钒为0.07-0.12%，硼为0.001-0.005%。 高级优质钢应在钢号最后加“A”，以区别于一般优质钢。 专门用途的合金结构钢，钢号冠以（或后缀）代表该钢种用途的符号。例如，铆螺专用的30CrMnSi钢，钢号表示为ML30CrMnSi。第二节课八）、用途 1）普通低合金高强度钢：主要用于制造桥梁、船舶、车辆、锅炉、农机 钢号的表示方法，基本上和合金结构钢相同。 对专业用低合金高强度钢，应在钢号最后标明。例如16Mn钢，用于桥梁的专用钢种为“16Mnq”，汽车大梁的专用钢种为“16MnL”，压力容器的专用钢种为“16MnR”。 2）弹簧钢弹簧钢按化学成分可分为碳素弹簧钢和合金弹簧钢两类，其钢号表示方法，前者基本上与优质碳素结构钢相同，后者基本上与合金结构钢相同。 3）滚动轴承钢 钢号冠以字母“G”，表示滚动轴承钢类。 高碳铬轴承钢钢号的碳含量不标出，铬含量以千分之几表示。例如GCr15。渗碳轴承钢的钢号表示方法，基本上和合金结构钢相同。九）合金工具钢和高速工具钢 合金工具钢钢号的平均碳含量1.0%时，不标出碳含量；当平均碳含量1.0%时，以千分之几表示。例如Cr12、CrWMn、9SiCr、3Cr2W8V。 钢中合金元素含量的表示方法，基本上与合金结构钢相同。但对铬含量较低的合金工具钢钢号，其铬含量以千分之几表示，并在表示含量的数字前加“0”，以便把它和一般元素含量按百分之几表示的方法区别开来。例如Cr06。 高速工具钢的钢号一般不标出碳含量，只标出各种合金元素平均含量的百分之几。例如钨系高速钢的钢号表示为“W18Cr4V”。钢号冠以字母“C”者，表示其碳含量高于未冠“C”的通用钢号。十、特殊性能钢1）不锈钢和耐热钢 钢号中碳含量以千分之几表示。例如“2Cr13”钢的平均碳含量为0.2%；若钢中含碳量0.03%或0.08%者,钢号前分别冠以“00”及“0”表示之，例如00Cr17Ni14Mo2、0Cr18 Ni9等。 对钢中主要合金元素以百分之几表示，而钛、铌、锆、氮等则按上述合金结构钢对微合金元素的表示方法标出。 2）焊条钢它的钢号前冠以字母“H”，以区别于其他钢类。例如不锈钢焊丝为“H2Cr13”，可以区别于不锈钢“2Cr13”。3）电工用硅钢 钢号由字母和数字组成。钢号头部字母DR表示电工用热轧硅钢，DW表示电工用冷轧无取向硅钢，DQ表示电工用冷轧取向硅钢。字母之后的数字表示铁损值（W/kg）的100倍。钢号尾部加字母“G”者，表示在高频率下检验的；未加“G”者，表示在频率为50周波下检验的。 例如钢号DW470表示电工用冷轧无取向硅钢产品在50赫频率时的最大单位重量铁损值为4.7W/kg。小结：合金钢的类型及牌号作业：1、合金钢可分哪几种类型？ 2、合金结构钢按用途可分为哪几种类型？3、合金工具钢用于制造什么？4、指出以下编号的含义：45号钢、T8A、60SiMn、W18Cr4V教案一、课题 ： 第二章 黑色 金属 第五节 铸铁 二、教材分析：本节在铁碳合金的内部结构之后讲解，在教材的安排上是符合承上启下的三、（1）基础知识：了解铸铁的分类、性能及用途，掌握有关铸铁的牌号并掌握牌号的含义 （2）能力培养：通过本次学习，培养学生能理论联系实际的能力四、教学重点：合金钢的分类及牌号 教学难点：五、课型：综合型六、教学方法：讨论+讲授七、教具：多媒体八、课时：2九、教学过程：第一节课： 第二章 黑色金属（钢、铸铁及其合金） 第五节 铸铁一）、组织教学：安定课堂秩序二）、复习上次内容并提问：（1）合金钢的分类（2）各种合金钢的牌号三）、教师总结并带领学生复习，导入新课四）什么叫铸铁？铸铁是由铁、硕和硅等组成的合金。它比碳钢含有较多硫、磷等杂质元素。为了进一步提高铸铁的力学性能或特殊性能，还可以加入铬、钼、钒、铜、铝等合金元素，或提高硅、锰、磷等元素的含量，这种铸铁称为合金铸铁。 2.11Wc6.69%的铁碳合金称为铸铁。 碳在铸铁中有两种存在状态：一种是化合状态渗碳体（Fe3C），另一种是游离状态 石墨（G） 五）、铸铁的分类 根据碳在铸铁中的存在形式和形态的不同，可分为： 1、白口铸铁C极少溶于F 外。其余皆以Fe3C形式存在，断口兰银白色。这类铸铁组织中都存在着共晶莱氏体，性能硬很脆，很难切削加工，很少直接用来作机械零件，主要炼钢原钢原料或可锻铸铁件毛坯。有时也利用它的硬而耐磨的特征，铸造成冷硬铸铁件。冷碛铸铁常用作一些要求耐磨的工件，如轧辊、球磨机的磨球等。 2、灰口铸铁C主要以片状的游离G存在，由于断口呈黑色（暗） 3、麻口铸铁它是碳一部分以渗碳体形式存在；另一部分以石墨形式存在的铸铁，断口呈灰白色相间。这类铸铁也具有较大硬脆性，故工业上应用很少。 根据铸铁中石墨形态铸铁可分为： 1、可锻铸铁G以团絮状存在。 2、蠕墨铸铁G 以界于片状和球状之间的中间形态一蠕虫状。 3、球墨铸铁G 以球状存在。 4、灰铸铁它是以片状石墨形式存在。 六）、铸铁的石墨化及其影响因素 铸铁的石墨化过程 铸铁的石墨化就是铸铁中C析出和形成石墨的过程。 G化可由以下两种方式： 液态或固态中直接析出G，象G飘浮 结晶出Fe3C再分解出G ，象高温退火。 G 冷却过程中 一、二、三、阶段G化充分进行，F+G 一、二阶段G化充分进行，三阶段部分进行P+F+G 一、二阶段G化充分进行，三分阶段被抑制 P+G 二、影响G化的因素：化学成分、冷却速度。 1、化学成分的影响 C、Si促进G化 Wce=Wc+1/3Wsi Wc=2.63.5% Wsi=1.02.2%壁厚时取下限 Mn 阻止G 化元素，但可形成MnS，间接促进G，有利形成P S强烈阻止G化元素，强烈促进使白口化还流动性和机性。 Ws0.10.15% P微促进G 化元素，P 增加脆性，但P共晶可增加HB 耐应性 2、冷却速度的影响 冷却速度慢，原子扩散充分，有利于G 化进行。 冷却速度主要决定于浇注温度铸件壁厚和铸型材料。 灰铸铁 灰铁产量占总铸铁件80%以上 一、铁的成分，组织和性能。 1、成分 Wc=2.63.5% Wsi=1.02.2% WMn=0.51.3% Ws0.15% Wp 0.3% 2、种类和组织 组织特点： G 片分布在金属基体上 三种类型： F基上分布，粗大的片状G P-F组成的基体上分布较细的G 片 钢的基体上分着G片 P 基体上分布细小均匀的G片 G 与钢比： 机性看作“零”，存G的地方相当于着孔洞，裂纹这不仅破坏了基体的连续，减少了基体受力的有效面积，并G 尖端处形成集中，使材料形成脆断， 灰铁的抗拉b只有同样基体钢的1/31/5，s. AKU更低，G R 才，分布不同，更低。 拉压b与钢接近，为b的4倍（抗拉），G 不产生缩小有效面积和缺工应力集中等。 基体组织影响：F灰铁塑性等，P灰铁b。F+P灰的介于二者之间。 其它性能： 优良的铸造性能：比容较大的G ，部分补偿收缩。 良好的切削加工性：G减摩和润滑。 优良的消震性：G 松软，吸收震动能，阻碍传播为钢的10倍。 良好的耐磨性：G润滑、形成的孔润又储存润滑油，因而减摩性较低的缺口敏感性：G相当孔洞和裂纹。缺口敏感性 二、铸铁的孕育处理 把作为孕育剂的硅铁或硅钙合金（铁水0.4%左右）冲入加热到1400以上的铁水中，搅拌后进行浇注，以获得大量的非自发晶核，从而得到细晶粒P和细G片组织的铸铁。经孕育处理的灰铁称为孕育铸铁。 性能特点：b s. AKU较高。铸件整个截面上的组织与性能改断面敏感性小 三、 牌号和用途 牌号由“HT”和后面三位数字组成。 灰铁 最低拉抗强度b 如：（F）HT100 低载荷和不重要件如盖手轮 （F+P） HT150 中载荷如底座、床身、工作台 （P）HT200 HT250 较大载荷如齿轮、汽缸体、活 孕育 HT300 HT350 床身导轨、受力较大的床身、卡盘 四、灰铸铁的热处理 1、去应力退火 铸件在铸造冷却过程中，由于各部位冷却速度不同，容易产生内应力，可能导致铸件翘曲和裂纹，为了保证尺寸稳定性，防止变形，对一些形状复杂的铸件，如床身、汽缸体、汽缸盖等，需进行消除内应力退火。其规范一般为：加热温度500550，加热速度60120/h，经保温一定时间后炉冷到150220出炉空冷。 2、消除铸件白口退火 灰铸铁件表层及一些薄截面处，在冷凝过程中冷却速度较快，容易产生白口组织，使铸件的硬度和脆性增加，造成切削加工困难，需进行退火处理。将铸铁件加热到850890，保温25h使Fe3C分解，然后随炉缓冷 400500，再出炉空冷。 3、表面淬火 有些铸件，如机床导轨表面、汽缸内壁等需要提高表面硬度及耐磨性，常进行表面淬火处理，如高频感应加热表面淬火、接触电阻加热表面淬火等小结：1、 铸铁的分类2、 铸铁的牌号作业：1、 铸铁的分类有哪些？2、 请指出下列牌号的名称和含义HT100、HT200 QT400-17 KTH300-06 KTZ450-06 RuT420教案一、课题 ： 第二章 黑色 金属 第六节 粉末冶金和硬质合金简介二、教材分析：本节在铁碳合金的最后讲解，符合教学要求三、（1）基础知识：了解粉末冶金的形成及工艺过程，了解有关硬质合金的牌号。复习本章内容掌握重点内容。 （2）能力培养：通过本次学习，培养学生能理论联系实际的能力四、教学重点：本章重点 教学难点：五、课型：综合型六、教学方法：讨论+讲授七、教具：多媒体八、课时：2九、教学过程：第一节课： 第二章 黑色金属（钢、铸铁及其合金）第六节 粉末冶金和硬质合金一）、组织教学：安定课堂秩序二）、复习上次内容并提问：（1）铸铁的分类及牌号（2）灰铸铁的化学成分及性能三）、教师总结并带领学生复习，导入新课四）、什么叫粉末冶金材料？ 指不经熔炼和铸造，直接用几种金属粉末或金属与非金属粉末，通过配料压制成型，烧结和后处理等制成的材料 六六安 六1、粉末冶金的基本工艺： （1）金属粉末的制取：机械制取；物理方法 （2）压制成形： （3）高温烧结： （4）后处理： 2、粉末冶金的特点： 2、常用粉末冶金材料 （一）硬质合金： 1、定义： 粉末：难熔碳化物；粘结剂：金属粉末 2、硬质合金的特点：硬度大，红硬性高 3、常用的硬质合金：表格3.5 1）钨钴类硬质合金：成分为WC、Co；牌号：YG+WCo% （2）钨钴钛类硬质合金：成分为WC、TiC、Co；牌号：YT+WTiC% （3）钨钛钽类硬质合金：成分为WC、TiC、TaC、NbC、 Co；牌号：YW+WCo% 硬质合金的应用：刀具、模具、量具 （二）含油轴承材料： 1、含油轴承材料的定义： 2、含油轴承材料的原理： 3、含油轴承材料的分类及性能： 铁基含油轴承材料： 铜基含油轴承材料： 轻载中速第二节课 复习本章内容一、金属材料的力学性能二、铁碳合金的内部组织结构三、认识铁碳合金相图-三个基本相，五个单相区，七个两相区四、碳对铁碳合金的影响五、钢和铁的划分六、碳钢、合金钢、铸铁的类型及牌号教案一、 课题 ： 第三节有色金属 第一节 铝及铝合金 第二节 铜及铜合金二、教材分析：本节在黑色金属后讲，符合教学的认知规律三、（1）基础知识：了解铝及铝合金、铜及铜合金的特点、性能及用途 （2）能力培养：通过本次学习，培养学生能理论联系实际的能力四、教学重点：分类教学难点：性能五、课型：综合型六、教学方法：讨论+讲授七、教具：多媒体八、课时：2九、教学过程：第一节课 第三章 有色金属及其合金第一节 铝及铝合金一）组织教学，安定课堂秩序二）复习上次内容并提问：1）黑色金属指的是什么 2）有色金属指的是什么三）教师总结并导入新课铝：蕴量丰富。约占全部金属元素的1/3。一、 纯铝的性质、代号和用途 银白色，熔点为675，面心立方晶格，工业上使用的纯度为99.798%特点：1、密度小，为2.72g/cm3，仅为铁的1/3。2、导电、导热性较高。居四位。3、抗大气腐蚀性好，生成三氧化二铝，与大气隔绝，但不耐酸、碱和盐。4、塑性好，可压力加工成各种型材5、无铁磁性主要用途：替代贵金属制电线，配制各铝合金及制要求质轻 导热或耐大气腐蚀但抗拉强度要求不变的四种。工业纯铝分为冶炼产品（铁锭）：牌号有AL997、AL996、AL995、AL990、AL980五种。压力加工产品（铝材）：代号有L1、L2、L3等，其中“L”为铝汉音首，后为序号，序号越大，杂质量越大。高纯铝代号为LG5、LG4、LG3、LG2、LG1表示。二、 铝合金的分类 在纯铝中加入适当量的硅、铜、镁、锌、锰等合金元素即可制成铝合金。铝合金保持了纯铝的基本物化性能。如相对密度小、导电、导热、耐蚀性好等且大幅度上升了强度。铝合金按其成分和生产工艺特点的不同，可分为形变铝合金和铸造铝合金两大类。1、形变铝合金成分位于D点左边的合金，加热时均能形成单相a固溶体，使塑性上升。适压力加工，故称形变铝合金形变铝合金又可分两类：不能HT强化的铝合金和能HT强化的铝合金不能HT强化lv铝合金：成分在F点以左，其中a固溶体的成分和相结构不随温度而改变，故称为不能HT强化的铝合金。能HT 强化的铝合金：成分在F 点和D点之间的铝合金，其中a固溶体的成分随温度的改变而改变，属于能HT强化的铝合金。2、铸造铝合金：成分在D点以右的铝合金，都具有共晶组织，熔点低，流动性好，适铸造 ，称为铸造铝合金。三、铝合金的热处理淬火与时效 铝合金热处理加热到a相区保温后快冷，其抗拉强度、硬度并不高，而塑性上升，这种过程也称为淬火或固溶处理，由于淬火后获得的过饱和固溶体是不稳定的，有析出第二相（强化相）的趋势，在室温放一段时间，逐向稳定转变，使抗拉强度和硬度明显上升而塑性显著下降，这种淬火后铝合金机性随时间而发生显著变化的现象，称为时效或时效强化。在室 温下发生的时效称为自然时效，而在加热的条件下进行的时效称人工时效，淬火时效是铝合金强化的途径。四、形变铝合金 此类合金的组织大部分或全部为单相a固溶体，因而塑性好，是由铝锭钆制而成的型材（板、带、管、线材等），其合金元素加入量一般小于5，仅高的抗拉强度形变铝合金，可达814），据性能不同分为四类：1、防锈铝有铝和镁系和铝和锰系，耐蚀性好，故称为防锈铝。抗拉强度比纯铝稍高，塑性和焊性好，均不能HT强化。只能通过冷加工硬化强化，代号用“铝防”汉字首“LF”表示，后面的数字只是一个顺序号，常用LF5、LF11、LF21等，主用于制耐蚀性要求高的容器，蒙皮及受力不大的结构件。如油箱、导管、及生活器皿。2、硬铝主要是铝铜镁系合金，由于铜和镁能形成强化相，如CuAI2 CuMgAL2等，经由淬火时效可获得高的抗拉强度，抗拉强度可达420Mpa，故称硬铝，耐蚀性差，故在硬铝材表面包复一层纯铝，以增耐蚀性，其代号用“LY”和顺序号表示，常用的有LY11、LY1等，在仪器、仪表及飞机制造中广泛应用。3）超硬铝合金在硬铝基础上再加入锌后，获得经淬火人工时效后，抗拉强度为680MPa，HBS为190HBS，比硬铝更高，故称超硬铝，主用于高强度构件，代号用“LC”表示和顺序号表示，多用于制造飞机中的受力件。4、锻铝合金铝铜镁硅系合金，其机性与硬铝近，但热塑性及耐蚀性上升，更适于锻造，故名锻铝，代号用“LD”顺序号表示，用于飞机或内燃机车上的承高载荷的锻件或模锻件。五、铸造铝合金 铸造铝合金分为铝硅系铝合金、铝铜系铝合金、铝镁系铝合金、铝锌系铝合金其中铝硅系铝合金应用最广。代号：用“ZL”三位数字表示：第一位数字表示合金类别（1铝硅系、2铝铜系、3铝镁系4铅锌系）后两位为顺序号。顺序号不同，成分不同，如“ZL102”表示2号铸造铝硅合金。现新的是由表示铸造铅合金的汉字“Z”铝和主要合金元素的化学符号及表示其名又百分含量的数字组成，若合金元素的名义百分含量小于1，则不标数字。ZALSiMg镁元素符号，含量小于1。下面以铝硅铸造铝合金为例，ZALSi12(代号ZL102)，合金是硅含量为1013的共晶合金，铸后缓冷组织，主要是共晶体(a+Si)，其中Si晶体呈粗大针状，故性能低。为改善性能，可加入23的变质剂，钠能促进硅形核并阻碍晶体成为极细粒均匀分布在铝的基体上，初生a固溶体为亮红色，暗色基体为细粒状共晶体，机性大大上升。铸铝合金一般作质轻，耐蚀形状复杂及有一定机性的条件，如铝合金活塞，仪表外壳等第二节课 第二节 铜及铜合金 一、纯铜 呈紫红色，故又称紫铜，熔点为1083，面心立方晶格特征：1）良好的导电、导热性 2）塑性好，可冷热压力加工， 3）较高的抗蚀性，如大气、海水、酸类等 4）具有抗磁性工业纯铜分冶炼产品（铜锭）：按杂质分为Cu-1至Cu-4 压力加工产品（铜材）：代号T1、T2、T3、T4数字大、杂质高二、铜合金 铜合金分为白铜（铜镍合金），黄铜（铜锌合金）、青铜（铜锡合金）应用广的为青铜、 黄铜。1黄铜黄铜为铜锌合金或以锌为主加合金元素的铜合金。按化学成分分为：普通黄铜和特殊黄铜按生产方法分为：压力加工黄铜和铸造黄铜1）普通黄铜 它是由铜和锌组成的合金。当含锌量小于39%时，锌能溶于铜内形成单相a，称单相黄铜 ，塑性好，适于冷热加压加工。当含锌量大于39%时，有a单相还有以铜锌为基的b固溶体，称双相黄铜，b使塑性小而抗拉强度上升，只适于热压力加工若继续增加锌的质量分数 ，则抗拉强度下降，无使用价值代号用“H数字”表示，H表示黄铜，数字表示铜的质量分数。如H68 表示含铜量为68%，含锌量为32%，的黄铜，铸造黄铜则在代号前“Z”字，如ZH62如ZCuZn38 表示含锌量为38%，余量为铜的铸造黄铜。H90、H80单相，金黄色，故有金色共称之，称为镀层，装饰品，奖章等。H68、H59属于双相黄铜，广泛用于电器上的结构件，如螺栓，螺母，垫圈、弹簧等。一般情况下，冷变形加工用单相黄铜 热变形加工用双相黄铜。2） 特殊黄铜 在普通黄铜中加入其它合金元素所组成的多元合金称为黄铜。常加入的元素有铅、锡、铝等，相应地可称为铅黄铜 、锡黄铜、铝黄铜。加合金元素的目的。主要是提高抗拉强度改善工艺性代号：为“H主加元素符号（除锌外）铜的质量分数主加元素质量分数其它元素质量分数”表示。如：HPb59-1 表示铜的质量分数为59%，含主加元素铅的质量分数为1%，余量为锌的铅黄铜。2青铜除黄铜 白铜外，其余的铜的合金统称青铜，青铜又可分为锡青铜和特殊青铜（即无锡青铜）两类。代号：表示方法为“Q+主加元素符号及质量分数+其它元素的质量分数”所组成。铸造产品则在代号前加“Z”字，如：Qal7 表示含铝为5%，其余为铜的铝青铜ZQsn10-1表示含锡量为10%，其它合金元素含量为1%，余量为铜的的铸造锡青铜1）锡青铜是由锡为主加元素的铜锡合金，也称为锡青铜当含锡量小于56%，锡溶于铜中形成a固溶体，塑性上升，当含锡量大于56%时，由于出现了Cu31sb8为基的固溶体，抗拉强度下降，所以秤的锡青铜含锡量大多在314%之间，当含锡量小于5%，适用于冷变形加工，当含锡量为57%时的适用于热变形加工。当含锡量大于10%时，适用于铸造。由于a 与&电极电位相近，且成分中的锡氮化后生成致密的二氧化锡薄膜，耐大气、耐海水等的耐蚀性上升，只是耐酸性较差。因为锡青铜结晶温度范围较宽，流动性差，不易形成集中缩孔，而易形成枝晶偏析和分散缩孔，铸造收缩率小，有利于得尺寸极接近于铸型的铸件，所以适于铸造形状复杂。壁厚较大的条件，而不适宜铸造要求致密度高和密封性好的铸件。锡青铜有良好的减摩性，抗磁性及低温韧性。锡青铜按生产方法可分为压力加工锡青铜与铸造锡青铜两大类。A、压力加工锡青铜含锡量一般小于8%，宜冷热压力加工成板、带、棒、管等型材供应，经加工硬化后，其抗拉强度、硬度上升、而塑性下降。再退火后可保持较高抗拉强度下改善塑性、尤其是获得高的弹性极限。适制仪表上要求耐蚀及耐磨件，弹性件，抗磁件及机器中滑动轴承，轴套等常用的有QSn4-3 QSn6.50.1。B、铸造锡青铜以铸锭供应，由铸造车间铸成铸件使用，适宜铸造形状复杂但致密度要求不高的铸件，如滑动轴承、齿轮等。常用的有ZQSn10-1 ZQSn6-6-3。2)特殊青铜加入其它元素以取代锡，或为无锡青铜，多数特殊青铜都比锡青铜具有更高的机性，耐磨性与耐蚀性，常用的有铝青铜（QAL7 QAL5）铅青铜（ZQPB30）等。 小结：1） 铝及铝合金2） 铜及铜合金作业：1） 铝合金的分类2） 铜合金的分类3） 指出下列牌号的含义H90 ZCUZn38 QSN4-3 Qal7 铝合金是应用最广的一种防锈铝，它的强度不高，不能热处理强化，在退火状态下有高的塑性，而蚀性好，焊接性好，切削加工性不良。用於制造要求高可塑性和良好焊接性、在液体或气体介质中工作的低载荷零件如油箱、油管、液体容器等；线材可制作铆钉。 LF13 耐蚀性高、焊接性能好。导热性、导电性比纯铝低得多。可用冷变形加工进行强化而不能热处理强化。适用於作焊接结构件。 LF5/LF10 为铝镁系防锈铝(LF10的含镁量稍高於LF5)强度与LF3相当，热处理不能强化，退火状态塑性高，半冷作硬化塑性中等，焊接性能尚好，LF5用於制作在液体中工作的焊接零件、管道和容器以及其他零件。LF10主要用来制造铆钉。 LF6 有较高的强度和耐蚀性，退火和挤压状态下塑性尚好，用氩弧焊的焊缝气密性和塑性尚可。切削加工性良好。用於焊接容器、受力零件、飞机蒙皮及骨架零件。 LF5-1 为不可热处理强化铝合金，有一定的强度，耐蚀性、切削性良好。阳极化处理後表面美观，可加工成光学机械部件、船舶部件及导线夹等。 LF2/LF3 强度比LF21较高，塑性与耐蚀性高，热处理不能强化，焊接性好(LF3的焊接性优於LF2)，在冷作硬化状态下的切削性较好，可抛光。用於制造在液体中工作的中等强度的焊接件、冷冲压零件和容器等。 硬铝 LY1 为铆接铝合金结构用的主要铆钉材料，在淬火和自然时效後的强度较低，但有很高的塑性和良好的工艺性能，焊接性与LY11相同，切削性能尚可，耐蚀性不高