金属材料及热处理教案

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1、1_金属材料与热处理金属材料与热处理_课程课程教教案案课程编码：_总学时周学时： / 开课时间： 年 月 日第 周至第 周 授课年级、专业、班级：_使用教材：_授课教师：_2月 日 （星期 ） 总第 课时课 题绪 论知识目标1、明确学习本课程的目的 2、了解本课程的基本内容能力目标理论联系实际,培养学生分析问题和解决问题 的能力教 学 目 标情感目标培养学生的爱国主义精神，激发学生的学习 热情教学重点金属材料热处理的目的和内容教学难点如何明确学习这门课的目的和内容教学用具利用教室中的各种金属物体教学方法阅读教学法、归纳法、 举例分析法教学过程设计教学环节教师活动学生活动设计意图一、组织教 学二

2、、导入新 课三、新课教 学绪论是本课程的第一节课，也是学 好本课程的动员课。因此，讲好本节课 对学生以后的学习好本课程具有非常重 要的意义。让学生明确学习本课程的目 的，了解本课程的性质、任务及内容范 围，并了解我国在金属材料及热处理方 面的发展概况及所取的成就，以提高学 生的学习兴趣。1、学习本课程的目的 问题：为什么不同的材料会有不同的性能？为 什么相同的材料经过不同的加热、 保温和冷却之后能够获得不同的 性能？等等 通过这些问题的分析来激发学生的学习兴 趣，同时说明这些问题正是我们要学习这门课 的内容，同时也突出这门功课的重要性，从而 使学生明白学习这门课的目的。 2、本课程的基本内容

3、通过对学习目的的学习同学们基本上 已经明白了学习本课程的基本内容了， 即：金属的性能、金属学的基本知识、 钢的热处理及常用的金属材料。让学生例 举生活中 有关金属 的东西增加互动 活跃课堂 气氛通过举例 分析引发 学生学习 的兴趣3教学环节教师活动学生活动设计意图从基本内容的分析上来看这门课是与 实际生产是有着重要联系的，因此要求 学生在学习本课程的时要注重理论联系 实际，同时还要注意培养学生分析问题 和解决问题的能力。 3、金属材料与热处理的发展史 这部分内容的目的是为了提高学生的 民族自信心，培养学生的爱国主义精神， 从而激发学生的学习热情。 举例 1：例如根据大量的出土文物考 证，我国在

4、公元前 16 世纪就 开始使用金属材料了；又如殷 商时代，在生产工具、武器、 生活用具等方面已大量使用青 铜材料；再如我国还是生产铸 铁最早的国家，早在公元前 5 世纪至公元前 4 世纪的春秋时 期已出现了铸铁的铸造。特别 在战国后期，铸铁件的生产得 到了迅速的发展。 举例 2：在热处理方面，远在西汉时 期就“水与火合为淬”之说， 东汉时期则有“清水淬其锋” 等有关热处理技术的记载。 出土的文物如西汉时期的钢 剑、书刀等，经金相检验， 发现其内部组织接近于淬火 马氏体和渗碳体组织。 4、金属材料在工农业生产中的应用、金属材料在工农业生产中的应用 这部分材料的目的是为了说明金属 材料与热处理在现

5、代工业、农业和国防 建设中的应用及重要的地位。可通过举 例的方法来说明金属材料与热处理技术 在科学技术现代化中的地位，从而激发 学生的学习兴趣。 举例：具统计目前机械工业部门中所用的 材料有 90%以上是金属材料。今年来，我国在 材料工业领域取得了巨大成就：我国的钢铁产 量已跃居世界前列；在金属材料生产方面已建 立了符合我国特点的合金钢系列，且应用范围 正在扩大；广泛采用稀土元素材料，并研制出 了具有世界先进水平的稀土镁球墨铸铁；许多 热处理新工艺、新技术得到了广泛的应用和推 广等等。4教学环节教学环节教师活动教师活动学生活动学生活动设计意图设计意图四、课堂小四、课堂小 结结五、布置作五、布置

6、作 业业通过本节课内容的学习学生明确学习 本课程的目的，了解本课程的性质、任 务及内容范围，并了解我国在金属材料 及热处理方面的发展概况及所取的成， 随着科学技术的不断发展，新产品、新 工艺、新材料会不断的出现，但与发达 国家相比我国在材料开发方面仍有一段 距离。因此，同学们要刻苦学习，不断 探索，努力赶超世界先进水平，为我国 材料工业的腾飞贡献自己的一份力量。课后自主复习本课的主要内容 要求：弄清学习本课程的目的；本课程 学习的基本内容是哪些金属材料 在工农业生产中有何重要的地位。教学反思教学反思 1. 教学的成败得失2. 学生的信息反馈3. 今后的教学建议5月 日 （星期 ） 总第 课时课

7、课 题题1-11-1 金属的力学性能知识目标知识目标1、了解金属力学性能各指标概念 2、掌握低碳钢拉伸曲线的绘制及各段曲线的含义能力目标能力目标应使学生能对常用力学指标进行查表和计算教教 学学 目目 标标情感目标情感目标对常用力学性能指标在工业中的应用予以充分重视教学重点教学重点1、强度、塑性、硬度、冲击韧性以及疲劳强度的概念 2、低碳钢拉伸曲线的绘制及曲线中各要点的含义教学难点教学难点掌握低碳钢拉伸曲线的绘制及曲线中各要点的含义教学用具教学用具教学方法阅读教学法、归纳法、 举例分析法教学过程设计教学过程设计教学环节教学环节教师活动教师活动学生活动学生活动设计意图设计意图一、组织教一、组织教

8、学学二、导入新二、导入新 课课三、新课教三、新课教 学学在机械设备及工具的设计、制造中选 用金属材料时，大多数是以其力学性能 为主要依据，因此熟悉和掌握金属材料 的力学性能是非常重要的。（一）、基本概念（一）、基本概念 1、力学性能、力学性能：即指金属在外力的作用下 所表现出来的性能。它包 括强度、塑性、硬度、冲 击韧性以及疲劳强度等。 2、载荷、载荷：金属材料在加工和使用过程中 所受的外力称为载荷。 根据载荷作用性质的不同分为： （1）静载荷：指大小不变或变化过程极 其缓慢的载荷 （2）冲击载荷：指在短时间内以较高速 度作用于零件上的载荷 （3）交变载荷：指大小、方向或大小和 方向随时间发生

9、周期性 变化的载荷 根据载荷作用形式的不同分为： 拉、压、弯曲、剪切以及扭转 等 3、变形、变形：指金属材料受到载荷作用而产 生的几何形状和尺寸的变化举例：让 学生头脑 中形成概 念6教学环节教学环节教师活动教师活动学生活动学生活动设计意图设计意图（1）弹性变形：指随载荷的去除而消失 的变形 （2）塑性变形：不能随载荷去除而消失 的变形。也称为永久变 形或残余变形 （二）强度（二）强度 1、强度的概念、强度的概念 金属材料在静载荷作用下，抵抗塑性变形 或断裂的能力，称为强度。（金属材料强度越高，则强度越大，越不容 易被破坏，承载能也就越大。）根据载荷作用方式载荷作用方式的不同，强度可分为：抗

10、拉强度、抗压强度、抗弯强度、抗剪强度以 及抗扭强度等五种。 2、强度的测定、强度的测定（以抗拉强度为例进行分析， 其他不作介绍） （1）拉伸试样的选用）拉伸试样的选用 为了使测试结果具有可比性，拉伸试验时 必须采用国家表准规定的拉伸试样，具体 拉伸试样可参照（GB/T 397-1986），在该 标准中对试样的形状尺寸以及加工要求均 有明确的规定。 （2）低碳钢拉伸曲线）低碳钢拉伸曲线oe比例阶段（弹性变形阶段） 在这个阶段试样变形完全是弹性的，若撤 去载荷，试样能立刻恢复原状。 图中 Fe 为试样弹性恢复最大载荷。es屈服阶段（塑性变形阶段） 在这个阶段试样发生明显的塑性变形，试 样表面出现

11、45 滑移线，若此 时撤去载荷，试样不能恢复原状。图中 s 为屈服载荷。sb强化阶段 在这个阶段随着外载荷的不断增加试样继 续伸长，变形均匀发生，出现 了加工硬化现象，抗拉强度明显提高。图 中b 为试样最大载荷。bz颈缩阶段（局部塑性变形阶段） 在这个阶段试样局部直径出现了明显的收 缩，试样所需载荷急剧下降，伸长主要集 中在颈缩部位通过举例， 使学生对 强度的概 念有一个 明确的认 识7教学环节教学环节教师活动教师活动学生活动学生活动设计意图设计意图直至最后断裂，断口呈 45 刀口状。 （注：工程上使用的材料多数是没有明显 的屈服现象的，有些脆性材料不 仅没有屈服现象，而且也不产生“颈缩”，

12、例如铸铁等。） 3、强度的衡量指标、强度的衡量指标 常用的衡量指标有屈服点和抗拉强度两种。屈服点：屈服点：在拉伸试验过程中，载荷在不增 加（保持恒定）的情况下，试样 仍能继续增加伸长时的应力即为屈服点。 用符号 s表示。 抗拉强度：抗拉强度：材料在断裂前所能承受的最大 载荷即位抗拉强度。常用符号 b 表示。 (注：b为零件在工作中所承受的最大应 力也是零件设计和选材的重要依据) （三）塑性（三）塑性 、塑性的概念 塑性是指金属材料在断裂前产生变形的能 力。常用伸长率（）和断面收缩率（）来 表示。 、塑性的衡量指标 （）伸长率（）伸长率（） 试样拉断后，试样的伸长量与拉断前试样 的长度的百分比称

13、为伸长率 （）断面收缩率（）断面收缩率（） 试样拉断后，颈缩处横截面积的缩减量与 拉伸前原试样横截面积的百分比 （注：塑性好的材料，在受力过大时，首先产 生塑性变形而不致突然断裂，因此比较安全） （四）硬度（四）硬度 、硬度的概念 金属材料抵抗局部变形特别是塑性变形、 表面压痕或表面划痕的能力称为硬度。它 是衡量金属材料软硬程度的一种性能指标。、常用硬度测试方法 （）布氏硬度（）（）布氏硬度（） 测试方法：压入法 （普通淬火钢球压头） （硬质合金钢球压头）8教学环节教学环节教师活动教师活动学生活动学生活动设计意图设计意图表示方法：符号 HBS 或 HBW 之前的数字为硬 度值，符号后面依次为钢

14、球直径、 试验力、试验力保持的时间 （1015s 不标记）。 应用范围及有缺点：实验压力大，压痕大，能 较准确的反映金属材料的平均性能，故适用于 测定会铸铁、有色金属及各种软钢等硬度不高 的材料。但不宜测量成品及薄件。 （2）洛氏硬度（）洛氏硬度（HR） 测试方法：压入法120 金刚石圆锥体压头 1.588mm 淬火钢球 表示方法：符号 HR 前面的数字表示硬度值， 后面的字母表示不同洛氏硬度的标 尺。 优缺点：操作简单，能直接从刻度盘上读出读 数，压痕小，可以测定成品以及薄件。（3）维氏硬度（）维氏硬度（HV） 测试方法：压入法 相对面夹角为 136 的正四棱锥体金刚石压 头 表示方法：符号

15、 HV 前面的数字表示硬度值， 后面的为试验力保持的时间（1015s 不标记）。 优缺点：试验力较小，压入深度不大，故可测 量薄件或表面渗碳、渗氮层的硬度， 且硬度值有连续性，故可测量很软到 很硬的各种金属材料，且准确性很高。（五）冲击韧性（五）冲击韧性 1、冲击韧性的概念、冲击韧性的概念 金属材料抵抗冲击载荷的作用而不破坏的 能力称为冲击韧性。通常用 ak表示冲击韧性。 （注：使用不同类型的试样（V 型缺口或 U 型 缺口）进行试验时，冲击韧度分别标记为 akv 或 aku） 2、小能量多次冲击、小能量多次冲击 实践表明：承受冲击载荷的机械零件，大多数 情况下是因小能量多次冲击而遭到破坏的，所 以对材料进行小能量多次冲击试验是很重要的。 一次冲击韧度高的材料，小能量多次冲击抗力 不一定高，反之也一样。金属材料受大能量冲 击载荷作用时，其冲击抗力主要取决于冲击韧9度 ak的大小，而在小能量多次冲击条件下，其 冲击抗力主要取决于材料的强度和塑性。10教学环节教学环节教师活动教师活动学生活动学生活动设计意图设计意图四、课堂总四、课堂总