机械常识与钳工技能电子教案 模块四 常用工程材料.docxVIP

模块四常用工程材料教案

章

节

单元一常用金属材料

教

学

目

的

知识目标：

1.了解金属的力学性能，包括强度、塑性、硬度、冲击韧性、疲劳强度等概念。

2.理解金属的工艺性能及其相关影响因素。

3.描述金属材料的类型、用途。

技能目标：

1.能够正确认识常用金属材料的类型、用途。

2.能够根据零件的使用条件和要求，正确选用不同性能的金属材料。

3.掌握常用工程用钢和有色金属及其合金的性能、用途。

素养目标：

1.培养学生对所学知识进行归纳、整理的能力。

2.引导学生善于发现生产中的实际问题，培养学生的观察能力和创新意识。

教学

重点

1.能够正确认识常用金属材料的类型、用途；

2.能够根据零件的使用条件和要求，正确选用不同性能的金属材料；

3.掌握常用工程用钢和有色金属及其合金的性能、用途；

教学

难点

常用金属材料的性能

教学

方法

Ppt教学

教具

挂图

视频资料、教具挂图

授课

班级

授课

日期

教学

后记

教

学

过

程

引言

金属是由单一元素构成的具有特殊光泽、延展性、导电性、导热性的物质。合金是由一种金属元素与其他金属元素或非金属元素通过熔炼或其他方法合成的具有金属特性的物质。金属材料是金属及其合金的总称，即指金属元素或以金属元素为主构成的，具有金属特性的物质。

教学内容正文

4.1.1金属材料的力学性能

机械零件或工具在使用过程中往往要受到各种形式的外力作用。这就要求金属材料必须具有一种承受机械载荷而不超过许可变形及不被破坏的能力，这种能力就是材料的力学性能。

一、强度

金属在静载荷作用下抵抗塑性变形或断裂的能力称为强度。

二、塑性

材料受力后在断裂之前产生塑性变形的能力称为塑性。

塑性好的材料，易于变形加工，而且在受力过大时，首先发生塑性变形而不致突然断裂，因此比较安全。

三、硬度

材料抵抗局部变形，特别是塑性变形、压痕或划痕的能力称为硬度。它是衡量材料软硬程度的指标。硬度越高，材料的耐磨性越好。

四、冲击韧性

金属材料抵抗冲击载荷作用而不破坏的能力称为冲击韧性。

五、疲劳强度

金属材料抵抗交变载荷作用而不产生破坏的能力称为疲劳强度。

4.1.2金属材料的工艺性能

金属材料的工艺性能是金属材料对不同加工工艺方法的适应能力，包括铸造性能、锻压性能、焊接性能、切削加工性能和热处理性能等。

一、铸造性能

铸造性能是铸造成形过程中获得外形准确、内部无明显缺陷铸件的能力。

二、锻压性能

用锻压成形方法获得优良锻件的难易程度称为锻压性能。

三、焊接性能

焊接性能是金属材料对焊接加工的适应性，即在一定的焊接工艺条件下，获得优质焊接接头的难易程度。

四、切削加工性能

切削材料的难易程度称为材料的切削加工性能。

影响切削加工性能的因素主要有化学成分、组织状态、硬度、韧性、导热性及形变强化等。

五、热处理性能

热处理是改善钢切削加工性能的重要途径，也是改善材料力学性能的重要途径

4.1.3非合金钢

非合金钢是指钢中各元素含量低于规定值的铁碳合金。

一、非合金钢的分类

（一）按非合金钢的含碳量分类

1.低碳钢含碳量≤0.25%。

2.中碳钢含碳量为0.25%~0.6%。

3.高碳钢含碳量≥0.60%。

（二）按非合金钢的质量等级分类

1.普通碳素钢

2.特殊质量碳素钢

3.优质碳素钢

（三）按非合金钢的用途分类

1.碳素结构钢

2.碳素工具钢

（四）其他分类方法

非合金钢还可以从其他角度进行分类。例如，按专业领域分为锅炉用钢、桥梁钢、矿用钢等;按冶炼方法分为转炉钢、电炉钢等。

二、常用非合金钢的性能和用途

（一）碳素结构钢

碳素结构钢是工程中应用最多的钢种，其产量约占钢总产量的70%~80%。

（二）优质碳素结构钢

优质碳素结构钢中所含硫、磷及非金属杂物较少，常用于制造重要的机械零件，使用前一般都要经过热处理来改善力学性能。

（三）碳素工具钢

由于大多数工具都要求高硬度和高耐磨性，故碳素工具钢的含碳量均在0.70%以上，都是优质钢或高级优质钢。

4.1.4合金钢

合金钢——在碳素钢的基础上，为了改善钢的性能，在冶炼时有目的地加入一种或数种合金元素的钢。

合金钢的分类

按用途分类

合金结构钢：用于制造机械零件和工程结构的钢。

合金工具钢：用于制造各种工具的钢，可分为刃具钢、模具钢和量具钢等。

特殊性能钢：具有某种特殊物理、化学性能的钢，如不锈钢、耐热钢、耐磨钢等。

按合金元素总含量分类

低合金钢：合金元素总含量＜5％。

中合金钢：合金元素总含量5％～10％

高合金钢：合金元素总含量＞10％

常用合金结构钢的用途

合金结构钢主要指机械结构用合金钢，它主要用于制造机械零件等。

合金渗碳钢

用于制造既具有优良的耐磨性和耐疲劳性，又能承受冲击载荷的零件。

合金调质钢

合金调质钢用于