机械工程材料的教案(中职教育)

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1、机械工程材料的教案教学目的：了解金属的机械性能、金属和合金的品体结构、铁碳合金相图、铸铁、有色金属及合金;理解钢的分类牌号和用途；掌握钢的热处理。重点：钢的热处理、钢的分类、牌号和用途难点：钢的热处理机理；铁碳合金相图。参考教材：《机械基础》刘泽深等主编屮国建工出版社2000《机械设计基础》杨可桢丄编高等教冇出版社2003《机械设计》濮良贵主编高等教育出版社2004机械工程材料：1•非金属材料：有机材料（塑料、橡胶、皮革、木材等）；无机材料（水泥、玻璃、陶瓷、石棉）；2•金属材料：有色金属材料（铜铝及其合金）；黑色金属材料

2、（铁和碳的合金，钢、牛铁）。金属的性能：1•使用性能：机械性能（力学）；物理性能（膨胀系数、熔点、导热、导电、磁性等）；化学性能（耐热、耐蚀；2•工艺性能：加工性能，如铸造、锻造、焊接、热处理、切削加工等。选材依据：机械性能。§1金属的机械性能金属的机械性能是指金属在外力的作用下抵抗变形和断裂的能力，山以下儿个指标：一•强度：材料在常温静载下抵抗塑变或断裂的能力。拉伸强度是主要指标。1屈服强度。S2抗拉强度。b二.塑性：金属材料在外载作用下产生塑变而不破坏的能力。1延伸率62断面收缩率砂三•硬度：金属材料抵抗硬物侵入的能力

3、。1布氏硬度HB2洛氏硬度HR四.冲击韧性ak：在冲击载荷的作用下抵抗断裂的能力。五•疲劳强度：在交变载荷作用下抵抗破坏的能力。§2金属和合金的晶体结构金属和白然界人多数物质一样是晶体。一.金属的晶体结构与结晶过程1・晶体的特点：有熔点；原子排列有序。P14图2-7简单立方品格的描述晶格、晶面、晶胞2•纯金属的晶体结构：体心立方品格；血心立方品格。P14图2—8常见金属品格类型3.金属的结晶过程结晶平衡结晶温度实际结晶温度过冷过冷度金属结晶温度的测量：热平衡法P15图2—10纯金属结晶过程示意图规律：品核的产生和长大。二.

4、纯铁的同素异晶转变P15图2——11纯铁的冷却曲线aFe：体心YFe：面心6Fe：体心三•合金的晶体结构1.合金的概念合金：由两种或两种以上的金属元素或非金属元素组成的具有金属特性的物质。2.合金的晶体结构固溶体：两种或两种以上的元素在固态下相互溶解所组成的均匀固体，启间隙固溶体和置换固溶体；（P16图2—12、13固溶体及固溶强化）化合物：有一定的化学成分，品格类型和性能完全不同于组成它的任一组元。机械混合物：山两种或两种以上的固溶体或是山固溶体和金属化合物所组成。§3铁碳合金相图一.铁碳合金相图的定义将铁碳合金极其缓慢

5、的加热或冷却得到的铁碳合金的成分、组织、性能之间的关系。二.铁碳合金的基本组织1・铁素体F：碳溶在a——Fe屮形成的间隙固溶体；2.奥式体A：碳溶在Y——Fe屮形成的间隙固溶体；3•渗碳体FsC：铁和碳的化合物；4•珠光体P：F+P组成的机械混合物；5•莱氏体L：A+FbC的机械混合物，低于727度后，变为P和F’C的机械混合物。（P19图2——15、16铁碳合金相图）§4碳钢一.碳及杂质的影响1•碳的影响（图2——17碳钢成分组织与性能的关系）2.杂质的影响Mn：与S形成M“S,消除S的有害作用；Si：溶于F中，提高钢的

6、强度；S：与铁以F（.S形式存在A的品界处，1000〜1200度锻压加工时导致“热脆”；P：溶于F中，室温下塑性、韧性急剧下降，使钢“冷脆”。二•碳钢的分类、牌号和用途按质量分：1・碳素结构钢，表2—32.优质碳素结构钢表2-43.工具钢表2—5§5钢的热处理一.热处理的概念将钢在固态下加热、保温和冷却，以改变其组织，从而获得所需性能的一种工艺方法。图2—18二•钢的热处理机理1钢在加热时的转变图&转变温度，图2—19b.A的形成，图2—20c.A晶粒大小2.A冷却时的转变乩等温转变，图2—22b.连续转变图2—24三.钢

7、的热处理方法1•钢的退火：将钢加热到适当温度，保温一段时间，然后缓慢冷却（随炉冷却），以接近相图中的组织的热处理工艺称为退火。目的：降低钢的硬度，便于切削加工；消除内应力，防止钢件的变形与开裂；改善组织，细化品粒；为淬火作好组织准备。方法：完全退火；球化退火；去应力退火。2.钢的正火：将钢加热到漏或辰以上30〜50°C,保温-•段时间后在空气中冷却的热处理工艺称为正火。目的：同退火，但组织教细，硬度和强度有所提高，消除内应力不如退火，牛产周期短，冷却时不占用设备。3•钢的淬火:将钢加热到漏或Ag以上30〜50°C,保温一•

8、段时间，然后以大于临界冷却速度的速度冷却，从而获得马氏体组织的热处理工艺称为淬火。目的：提高钢的硬度。淬火温度：亚共析钢淬火加热温度，A希以上30〜50°C；过共析钢淬火加热温度为也以上30〜50°C。淬火冷却介质：水，5〜10%的盐水冷却能力较强；油，机油、变压器油等。淬火方法：单液淬火、双液淬火。4