《汽车材料教案1(基础知识、钢铁材料)》由会员分享，可在线阅读，更多相关《汽车材料教案1(基础知识、钢铁材料)（18页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第一章 汽车材料基本知识第一节：汽车材料概述第二节：金属材料性能 学时:2学时 教学目的：基本知识:掌握强度与塑性、硬度、冲击韧性及金属疲劳概念能力培养: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 重点:金属材料的力学性能 难点:屈服强度和金属疲劳概念 教学措施：讨论讲授 所用教具：课件 时间分派：引入5分、新课讲授75分，小结分，作业布置及答疑1分 新课导入:请同窗们思考如下两个问题:1）你所懂得的汽车材料有哪些？2)汽车材料的选用与环境有关吗?第一节：汽车材料概述一、汽车材料分类:1汽车零部件材料.汽车运营材料第二节:金属材料性能金属材料性能:使用性能-力学性能、物理性能、
2、化学性能、其她性能工艺性能-压力加工性能、锻造性能、焊接性能、切削加工 热解决一、力学性能力学性能定义：材料受到外力作用所体现出来的性能,又称机械能。力学性能涉及:强度、塑性、硬度、冲击韧性、抗疲劳性二、两个概念:强度-在外力作用下,金属材料抵御永久变形和断裂的能力塑性-在外力作用下,金属材料产生永久变形而不断裂的能力三、同窗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长后保持大
3、小和方向不变的载荷冲击载荷不仅和作用力有关,并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四、强度有关知识:(请同窗描述你所知的强度)强度的大小用应力表达,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御力，即内力。单位截面上的内力称为应力。用符号表达,= 单位：Pa通过拉伸实验得到的指标有;弹性极限、屈服强度、抗拉强度。五、塑性 定义:指材料受力时在断裂前产生永久变形的能力。指标：伸长率()和断面收缩率（L1L0)/L000 100指L=100m的延伸率（0-S1)/S0100伸长率、断面收缩率与塑性的关系：、值越大，塑性越好。六、硬度知识:(1）定义:指材料表面抵御
4、局部塑性变形、压痕或划痕的能力。 （)请同窗举例并示范汽车零件根据工作条件的不同,规定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。（）常用硬度实验法;布氏硬度HB、洛氏硬度R、维氏硬度 布氏硬度HB重要用于测定铸铁、有色金属、及其合金,低合金构造钢以及非金属材料。洛氏硬度HR重要用于测定铜、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V重要用于测定金属镀层、薄片金属以及化学热解决后的硬度。硬度与耐磨性的关系：(请同窗回答)硬度越大,耐磨性也越好。 七、冲击韧性定义:材料抵御冲击载荷作用而不破坏的能力。指标:冲击韧度kAk举例汽车上哪些零件受到
5、冲击力的作用(八）金属疲劳的概念交变应力：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。金属的疲劳:金属材料在交变应力的长期作用下，虽然应力远不不小于材料的抗拉强度,甚至低于屈服点，也会发生忽然断裂,这种现象叫金属疲劳。举例变速箱上齿本课小结强度与塑性、硬度、冲击韧性及金属疲劳概念。作业布置:习题册审批：后记:第二章 钢铁材料及其在汽车上的应用第一节 碳素钢 学时:学时 教学目的:掌握钢铁材料的概念及其分类、特性 重点:热解决类型及长处 难点:如何辨别碳素钢、合金钢及铸铁 教学措施:讨论讲授 所用教具:课件 时间分派：引入5分、新课讲授75分，
6、小结10分，作业布置及答疑10分 教学过程:一、复习上节课内容:（）金属的力学性能涉及哪些内容?（)强度、硬度、塑性变形、疲劳的概念二、提问:（1)什么叫强度?你懂得哪些类型的强度?（2)硬度与耐磨性有什么关系？(3)受力越大,强度越大?三、新课讲授第一节 碳素钢(一)碳及常存元素对碳素钢性能的影响、碳的影响:随着含碳量增长，强度硬度增长,塑性韧性减少,到0.9%时强度最大，随着含碳量继续升高,除了硬度升高，其她都减少2、常存元素的影响:锰、硅有益：流动性变好,减少硫的有害作用 硫、磷有害:塑性韧性下降，浮现“热脆”、“冷脆”(二）碳素钢的分类:1、碳含量 （低碳钢 25% 、中碳钢02C 0
7、%、高碳钢C06%)2、质量(、P杂质含量） (普碳钢、优质碳素钢、高档优质碳素钢)3、按用途(碳素构造钢、碳素工具钢)（三)常用碳素钢：1、一般碳素构造钢甲类钢（A类钢）机械性能：A,A2，A4,A5，,A7,随钢号数字的增大,强度提高，塑性下降。用途:A1,A2，A,塑性好,钢板、钢筋、螺钉、螺帽 A,5型钢、钢板 A6,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,1，B2,3., 特类钢（C类) C，C3，C,C5,按机械性能及化学成分供应。、优质碳素构造钢用平均碳含量的万分数的数字表达。如:08F,20A，4，15Mn。（表沸腾钢） (.20%C,后有“A”表高档优质
8、钢)(表含Mn量高）制作多种机器零件，一般进行热解决。08塑性好，冷冲压件10,20冷冲压件,焊接件，渗碳解决。35，45 0，5? 齿轮、轴类，65 弹簧3、铸钢 “ ZG”加平均碳含量万分数表达，如:ZG2， ZG45（ 0.25%C),(.4%) 形状复杂，需要一定强度、塑性和韧性的零件。本课小结：钢铁材料的概念及其分类、特性作业布置:习题册审批:后记：第二章 钢铁材料及其在汽车上的应用第二节钢的热解决简介 学时:2学时 教学目的:掌握钢铁材料钢铁材料常用的热解决措施 重点:热解决类型及长处 难点:如何辨别碳素钢、合金钢及铸铁 教学措施:讨论+讲授 所用教具:课件 时间分派：引入5分、新
9、课讲授75分,小结10分,作业布置及答疑1分 新课引入： 热解决是改善金属材料使用性能和工艺性能的一种非常重要的工艺措施，它是强化金属材料,提高产品质量和使用寿命的重要途径之一。因此，绝大部分重要的机械零件在制造过程中都必须进行热解决。一、热解决的基本知识.热解决的概念所谓热解决，就是对固态的金属或合金采用合适的方式进行加热、保温和冷却,以获得所需要的组织构造与性能的工艺。 2.热解决的工艺过程任何一种热解决的工艺过程，都涉及下列三个环节:(1）加热 以一定速度把零件加热到规定的温度。这个温度范畴根据不同的金属材料、不同的热解决规定而定。()保温在此温度下保温一定的时间,使工件所有或局部热透。
10、(3)冷却 以某种速度把工件冷却下来。 二、常用热解决的措施热解决措施诸多,常用的有一般热解决(涉及退火、正火、淬火和回火)以及表面热解决(涉及表面淬火和化学热解决等)两大类。热解决既可以作为预备热解决以消除上一道工序所遗留的某些缺陷,为下一道工序准备好条件;也可作为最后热解决进一步改善材料的性能,从而充足发挥材料的潜力,达到零件的使用规定。 、退火:指金属材料加热到合适的温度,保持一定的时间，然后缓慢冷却的热解决工艺。常用的退火工艺有:再结晶退火、去应力退火、球化退火、完全退火等。退火的目的：重要是减少金属材料的硬度,提高塑性，以利切削加工或压力加工,减少残存应力,提高组 织和成分的均匀化，
11、或为后道热解决作好组织准备等。 2、正火:指将钢材或钢件加热到或 (钢的上临界点温度）以上,30保持合适时间后,在静止的空气中冷却的热解决的工艺。正火的目的:重要是提高低碳钢的 力学性能，改善切削加工性,细化晶粒，消除组织缺陷,为后道热解决作好组织准备等。、淬火:指将钢件加热到 Ac 或 A1(钢的下临界点温度)以上某一温度,保持一 定的时间，然后以合适的冷却速度,获得马氏体（或贝氏体）组织的热解决工艺。常用的淬 火工艺有盐浴淬火，马氏体分级淬火，贝氏体等温淬火，表面淬火和局部淬火等。淬火的目 的:使钢件获得所需的马氏体组织,提高工件的硬度,强度和耐磨性,为后道热解决作好组织准备等。 淬火质量
12、取决于淬火三要素，即加热温度、保温时间和冷却速度。(1)淬火加热温度 钢的淬火加热温度是根据F-eC相图来选择的，如图2-2所示。对于亚共析钢，淬火加热温度一般选择在A3以上305,淬火后获得的是均匀细小的马氏体组织。 ()加热保温时间 淬火加热保温时间受钢的化学成分、工件尺寸及形状、加热炉类型等多种因素的影响。一般来讲,在保证工件热透和内部组织充足转变的前提下,应尽量缩短加热保温时间，以提高热解决质量。具体加热保温时间,可根据经验公式估算,也可由实验来拟定。 （3）淬火冷却介质 钢件淬火所用的冷却介质称为淬火冷却介质。淬火是为了得到马氏体，这就规定淬火的冷却速度必须不小于临界冷却速度临。但冷
13、却速度过大，也许会导致很大的内应力，往往会引起钢件的变形和开裂。因此,淬火冷却介质对钢的抱负淬火冷却速度应是“慢快慢”,4、回火:指钢件经淬硬后,再加热到 Ac1 如下的某一温度,保温一定期间,然后冷却到室温的热解决工艺。常用的回火工艺有:低温回火,中温回火,高温回火和多次回火等。 回火的目的:重要是消除钢件在淬火时所产生的应力,使钢件具有高的硬度和耐磨性外,并具有所需要的塑性和韧性等。5、调质：指将钢材或钢件进行淬火及高温回火的复合热解决工艺。使用于调质解决的钢称调质钢。它一般是指中碳构造钢和中碳合金构造钢。6、渗碳:渗碳是指使碳原子渗入到钢表面层的过程。也是使低碳钢的工件具有高碳钢的表面层
14、，再通过淬火和低温回火，使工件的表面层具有高硬度和耐磨性，而工件的中心部分仍然保持着低碳钢的韧性和塑性。（一） 表面热解决1、表面淬火通过不同的热源对工件进行迅速加热，当零件表层温度达到临界点以上(此时工件心部温度处在临界点如下)时迅速予以冷却，这样工件表层得到了淬硬组织而心部仍保持本来的组织。为了达到只加热工件表层的目的,规定所用热源具有较高的能量密度。根据加热措施不同,表面淬火可分为感应加热(高频、中频、工频）表面淬火、火焰加热表面淬火、电接触加热表面淬火、电解液加热表面淬火、激光加热表面淬火、电子束表面淬火等。工业上应用最多的为感应加热和火焰加热表面淬火。 、表面化学热解决将工件置于具有活性元素的介质中加热和保温,使介质中的活性原子渗入工件表层或形成某种化合物的覆盖层,以变化表层的组织和化学成分，从而使零件的表面具有特殊的机械或物理化学性能。一般在进行化学渗的前后均需采用其她合适的热解决,以便最大限度地发挥渗层的潜力，并达到工件心部与表层在组织构造、性能等的最佳配合。根据渗入元素的不同,化学
