机械综合项目工程材料及应用教案王纪安
《机械工程材料应用》教案 项目一 工程材料与机械制造过程 课 题: 材料发展过程 分类及发展趋势(4学时) 导入:教师以教材“问题”进行课程始学教诲,举出身边某制品或零件,说出是什么材料制造,为什么选用这种材料? 教学目的:1.理解机械工程材料及其分类; 2. 理解机械工程材料发展过程; 3. 理解机械制造过程; 4. 理解机械工程材料在机械制造过程中地位和作用 前测:什么是机械工程材料? 你所懂得机械制造过程有哪些? 教学过程: 【板书】一.材料简要发展过程 材料是人类文明和技术进步重要标志。 石器时代→青铜器时代→铁器时代→钢铁时代→新材料时代 1、司母戊大鼎发掘历史; 2、新型材料(航空航天材料)。 【解说】在浩瀚材料世界里,金属材料是一种最大王国。最早,咱们人类使用金属材料重要是天然产品。(穿插解说材料史话)经历了石器时代、青铜器时代和铁器时代漫长历史过程后,在冶金技术推动下,咱们又从钢铁时代迈进了新材料时代。在人类文明历程中,金属材料对推动社会发展,增进文明进步,丰富文化内容,变化人们生活方式发挥了巨大作用。当今世界,金属材料已成为工农业生产、人民生活、科学技术和国防发展重要物质基本。离开了金属材料“钢筋铁骨”,桥梁将断,舰艇将毁,大厦将倾,工厂将停…… 二、理解机械工程材料分类及发展过程 1 、 定义 机械工程材料重要指用于机械工程、电器工程、建筑工程、化工工程、航空航天工程等领域材料。 2、 分类 (按化学成分分类) 金属材料 (综合性能好,用量最大、应用范畴最广) 【设问】同窗们在平时生活中看到过哪些金属(纯金属)? 【板书】1.金属:如铁、铜、铝、金、银等,共有90种。常温下为固体(除汞外)。 【设问】金属与非金属比较有哪些特性? 【板书】2.金属特性: 具备金属光泽;(铁、铝等大多数金属为银白色,铜为紫红色,金为黄色) 有良好导电性和导热性;(铜、铝是优良导电体) 有一定强度和塑性。 【交流与讨论】金属是一类重要材料,人类生活和生产都离不开金属。请说出下表寻常生活中使用金属。 金 属 不 同 用 途 金属名称 制易拉罐金属 制作导线紫红色金属 灯泡中灯丝 体温计中填充金属 家用热水瓶内壁上金属 【解说】在普通状况下,金属单质往往无法满足使用规定。如纯铜、纯铝及纯铁质软,强度、硬度很小,无法用来制造承受大载荷机械零件和工具。如果咱们将一种金属跟其她金属(或非金属)熔合制成具备金属特性物质就得到合金。 合金:一种金属跟其她金属(或非金属)熔合制成具备金属特性物质。 教师指引阅读表1-1寻常生活中常用合金和教材内容,并简介记忆合金。 【交流与讨论】 1.构成合金元素一定是金属元素吗?从概念上来理解合金至少有几种元素构成?其中有一种必定是什么元素? 2.合金用途远远比纯金属广泛得多,请问这是为什么? 金属材料:将纯金属和合金材料统称为金属材料。 1.黑色金属:以铁或以它们为主形成物质。如碳钢、合金钢和铸铁等。 2.有色金属:除黑色金属以外金属和合金。如铜及铜合金、铝及铝合金和轴承合金等。 【解说】金属材料在机械工业中应用最为广泛,在各种机械设备所用材料中,金属材料占90%以上。这是由于金属材料不但冶炼资源丰富,并且还具备优良物理、化学、力学和工艺性能。此外,金属材料品种多,性能各异,可以通过不同加工办法(例如热解决),使金属材料某些性能获得进一步改进,从而扩大其使用范畴。 高分子材料 (质轻、耐腐蚀,惯用于化工、机械、航空航天等) 陶瓷材料 (高硬度、耐腐蚀、绝缘,用于电器、化 工、航空航天等等) 复合材料 (轻、高比强度、比刚度,结合两种材料性能长处,用于航空航天等领域) 三、机械制造过程与材料 1、机械工程材料惯用性能 材料使用性能 力学性能(强度、塑性、韧性等) 物理性能(光、热、电、磁等) 化学性能(氧化、腐蚀等) 材料工艺性能 加工性能(切削、锻造等) 锻造性能(适合锻造与否) 焊接性能(容易焊接与否) 热解决性能(可热解决强化) 2、机械工程材料加工办法 金属材料加工办法:锻造、锻造、焊接、冲压、 合金粉末:粉末冶金 工程陶瓷材料:压制、烧结 工程塑料、橡胶:注塑、挤出、吹塑、模压、压铸等 复合材料:层压、浇注、粘贴 3、金属材料热解决 钢热解决办法:普通热解决:退火、正火、淬火、回火及表面热解决等五种。钢表面热解决(1)感应淬火感应淬火是指运用感应电流通过工件所产生热量,使工件表层、局部或整体加热并迅速冷却淬火。(2)火焰淬火 钢化学热解决:当前惯用化学热解决有:渗碳、渗氮、碳氮共渗等。 四.课程学习指引 1.机械制造和寻常生活基本知识; 2.学习其她后续工艺学基本。 3.课程特点与学习规定 【小结】: 1.机械工程材料及分类;金属材料、有机高分子材料、无机非金属、复合材料 2. 理解机械工程材料发展过程;石器时代→青铜器时代→铁器时代→钢铁时代→新材料时代 3. 理解机械制造过程; 4. 理解机械工程材料在机械制造过程中地位和作用 【作业】书面:习题 【交流与讨论】阅读下面一段故事,谈谈你感想。 形状记忆合金发现 许多重大发现都源于偶尔事件。20世纪60年代初,美国海军研究所一种研究小组把某些乱如麻丝镍-钛合金拉直,以便使用。她们无意中发现,当温度升高到一定值时时候,这些已被拉直镍-钛合金突然“记忆”起自己模样,又恢复到弯弯曲曲“本来面目”。通过材料专家重复实验,证明了镍-钛合金丝“变形——恢复”现象能重复进行。其实,类似现象早在20世纪50年代初就不止一次被观测到,只但是当时没有引起人们足够注重。 这一发现引起了科学家们极大兴趣,经研究发现,铜基合金,铁基合金等均有这种奇妙记忆本领。 课 题:项目二 螺栓、螺母选材——碳素构造钢应用(4学时) 【导入新课】螺栓、螺母使用什么材料做?它为什么有这样性能?材料内部构造? 【学习目的】 1.理解分析螺栓、螺母工作条件 2. 理解分析机械工程材料力学性能 3. 理解分析金属材料内部晶体构造特点 4.理解碳素构造钢种类、牌号、性能与应用 5理解分析螺栓、螺母选材 教学重点:碳素构造钢种类、牌号、性能与应用 螺栓、螺母选材 教学难点:理解分析机械工程材料力学性能 理解分析金属材料内部晶体构造特点 前测:低碳钢力学性能有哪些?如何测定? 金属材料内部晶体构造如何? 螺栓、螺母选材? 教学过程: 【板书】2.1螺纹联接件服役条件分析 1、螺纹联接件重要功能:连接、传递载荷(载荷分类:动载荷静载荷) 2、螺纹联接件受力状况分析:螺栓受拉力、螺母受剪切力 3、螺纹联接件失效分析:螺栓受拉力:塑性变形和断裂 螺母受剪切力:剪断和压溃 2.