机械制造基础教案

2．能够理解金属材料中强度、塑性以及硬度的概念及意义。

3．能够说出硬度的测量方法及分类。

5+5课堂基本素养教育

2．讲解课堂纪律要求，教室场地7S要求；

3．课后礼仪、场地整理、清扫；

4．教师在我介绍，讲解课程要求及目标

5.讲解本课程的考核方法

2．学生讨论并回答教师提问

教师分析讲解本次课的重点和难点

（分析重点和难点；明确本节课学习任务）

2.重点：金属材料的分类

3.难点：金属材料的力学性能及衡量力学性能的指标以及测量方法

教师讲解教师展示PPT，结合板书讲解，学生听讲，做好记录

2.金属材料的硬度及硬度测量方法及应用场合

3.讲解金属材料的冲击韧性的概念及作用

4.讲解疲劳强度和入编强度的概念及特性。

案例演示，学生实践

教师板书结合PPT通过具体案例讲解 。

1）什么叫强度？什么叫塑性？

2）抗拉强度衡量金属的什么能力？

3）塑性衡量金属承受什么的能力

4）硬度有几种测量方式各运用在什么场合？

5）冲击韧性的好坏影响材料的什么能力？

教师小结，学生做好记录

2.完成作业。

2．掌握铁碳合金每一个部分的含义及实用意义。

3．能说出含碳量对铁碳合金组织与性能的影响

4．培养学生学习知识的热情。

5+5课堂基本素养教育

2．讲解课堂纪律要求，教室场地7S要求；

3．课后礼仪、场地整理、清扫；

 引入本次课题（分析重点和难点；明确本节课学习任务）

2.学生讨论并回答教师提问。

3.教师根据学生回答纠正问题达到复习的目的。

教师讲解教师展示PPT，结合板书讲解，学生听讲，做好记录

难点：每个部分金属组织的成分。

教师通过结合PPT讲解铁碳合金的基本组织及每一部分温度下的组织成分。

教师举例提出问题，学生举手回答。

教师在黑板上结合PPT进行分析，加强学生的理解。

案例演示，学生实践

教师板书结合PPT通过具体案例讲解 。

2）铁碳合金相图对锻造方面有何指导意义？

3）铁碳合金相图对热处理方面有何指导意义？

教师小结，学生做好记录

4.完成作业。

让学生能够理解通过不同的热处理可以得到不同钢材的材料性能的原理。

培养学生认真思考、勇于探索的精神

5+5课堂基本素养教育

2．讲解课堂纪律要求，教室场地7S要求；

3．课前礼仪、场地整理、清扫；

 引入本次课题（分析重点和难点；明确本节课学习任务）

2）铁碳合金相图对锻造方面有何指导意义？

3）铁碳合金相图对热处理方面有何指导意义？3.教师根据学生回答纠正问题达到复习的目的。

教师讲解教师展示PPT，结合板书讲解，学生听讲，做好记录

退火目的： 

1．调整硬度以便进行切削加工。工件经铸造或锻造等热加工后，硬度偏高 或偏低，且不均匀，严重影响切削加工。适当退火或正火后可使工件的硬度调整到HB170~250且比较均匀，从而改善了切削加工性能。

2．消除残余内应力，以防止钢件在淬火时产生变形或开裂。

3．细化晶粒，改善组织，提高力学性能。

4．为最终热处理(淬火+回火)作好组织上的准备。

正火：将钢加热到Ac3或Accm上30～50℃，保温适当时间，出炉后在空气中冷却的热处理工艺。

淬火：将钢件加热到Ac1（或Ac3）以上30℃~50℃，保温一定的时间，然后以大于临界冷却速度Vc冷却，以获得马氏体或贝氏体组织的热处理工艺。           其主要目的是为了提高钢的硬度和耐磨性。 

回火：共析钢在淬火后，得到的马氏体和残余奥氏体组织是不稳定的，存在稳定组织转变的自发倾向。回火加热可加速这种自发转变过程。根据转变发生的过程和形成的组织。

教师举例提出问题，学生举手回答。

案例演示，学生实践

教师板书结合PPT通过具体案例讲解 。

教师小结，学生做好记录

2.完成作业。

理解钢的氮化方法及目的。

了解热处理零件的结构工艺性的分析。能够说出零件热处理结构公益性好坏。

5+5课堂基本素养教育

2．讲解课堂纪律要求，教室场地7S要求；

3．课前礼仪、场地整理、清扫；

 引入本次课题（分析重点和难点；明确本节课学习任务）

2）退火分成几种方法？

3）钢的正火的工艺及目的？

2.教师根据学生回答纠正问题达到复习的目的。

教师讲解教师展示PPT，结合板书讲解，学生听讲，做好记录

表面淬火1) 定义:是一种不改变钢表层化学成分,但 改变表层组织的局部热处理工艺。 2) 工艺特征:通过快速加热使钢的表层奥 氏 体化,然后急冷,使表层形成马 氏体组织,而心部仍保 持不变。 

3)表面淬火用钢: 选用中碳或中碳低合金钢。40、 45、40Cr、40MnB等。 4)表面淬火加工的方法: 感应加热( 高、中、工频 )、火 焰加热、电接触加热法等。  

钢的碳氮共渗---氰化处理1)定义:向钢的表面同时渗入碳和氮原 子的过程。 2)目的:获得具有表硬里韧性能的零件。 固体碳氮共渗 3)方法: 气体碳氮共渗 液体碳氮共渗 高温 中温 低温

4)工艺: 名称 温度(℃) 时间(h) 作用 渗层 低温气体碳氮 共渗 500～600 1～ 6 以渗氮为主 0.1～0.4mm 中温气体碳氮共渗 800～860 1～ 8 以渗碳为主 0.5～0.8mm 热处理 性能 不需要 HRC54～63 淬火+低温回火 HRC53～60 材料 合金工具钢 合金结构钢 

20 CrMnTi 钢碳氮共渗层组织 ( 化染 ) 针状M + 残余A ; 混合M + 残余A ; 板条M + 针状M 100 

教师举例提出问题，学生举手回答。

案例演示，学生实践

教师板书结合PPT通过具体案例讲解 。

教师小结，学生做好记录

2.完成作业。

能根据所学，自己选择对应的热处理方式。

能够选择正确的材料加工零件。

5+5课堂基本素养教育

2．讲解课堂纪律要求，教室场地7S要求；

3．课前礼仪、场地整理、清扫；

 引入本次课题（分析重点和难点；明确本节课学习任务）

2）火焰加热表面淬火的目的及材料特性？

3）钢的化学热处理方法包括哪几种？

4）热处理结构工艺性有哪些要注意的地方？

教师讲解教师展示PPT，结合板书讲解，学生听讲，做好记录

如齿轮：①机床齿轮：传递应力较大，接触应力较大—摩擦磨损不大；中碳钢-调质-表淬-低回；

②汽车齿轮：传递应力大，接触应力、磨损大，有冲击载荷；    低碳（合金）钢-渗碳-淬火-低回；

③介于二者之间可用渗N处理。

（2）热处理要求只能定在所选钢号淬透性和可淬硬性

允许的范围内;

（3）热处理要求应该允许有一定的热处理变形;

（4）经济效果

（1）零件加热、冷却时便于装夹，吊挂—如开工艺孔；

（2）有利于热处理时均匀加热和冷却；

（3）避免尖角和棱角；

（4）采用封闭、对称结构；

（5）形状复杂或截面尺寸变化大的工件，用组合结构或镶拼结构.

例：T14-10   东方红拖拉机驱动轴

服役条件（1）传递扭矩，承受弯曲载荷-高的疲劳极限；（2）承受过载冲击载荷—要求良好的综合性能。

选材：40Cr   45Cr热处理要求：（1）调质 265-305HBS，无游离F；（2）轴径φ90及花键处高频淬火，53HRc以上，淬硬层深不小于1、5， M：5-6级。

教师举例提出问题，学生举手回答。

案例演示，学生实践

教师板书结合PPT通过具体案例讲解 。

教师小结，学生做好记录

2.完成作业。

能够说出每种碳钢中所占碳含量的比例。

能够识别材料牌号并对牌号进行正确的归类。

培养学生严谨的学习态度

5+5课堂基本素养教育

2．讲解课堂纪律要求，教室场地7S要求；

3．课前礼仪、场地整理、清扫；

 引入本次课题（分析重点和难点；明确本节课学习任务）

2.学生回答教师提问。教师和学生共同复习，并引入本节课学习任务及重点难点。

教师讲解教师展示PPT，结合板书讲解，学生听讲，做好记录

按钢的质量分（主要是杂质硫、磷的含量）：

普通碳素钢（S ≤0.055％，P ≤0.045％)

优质碳素钢（S ≤0.040％，P ≤0.040％)

高级优质碳素钢（S ≤0.030％，P ≤0.035％) 

按用途分：碳素结构钢：主要用于桥梁、船舶、建筑构件、机器零件等

碳素工具钢：主要用于刀具、模具、量具等

普通碳素结构钢：Q195、 Q215、 Q235、 Q255、 Q275等。数字表示最低屈服强度。 

 Q195、 Q215、 Q235塑性好，可轧制成钢板、钢筋、钢管等。 Q255、 Q275可轧制成型钢、钢板等。

优质碳素结构钢：钢号以碳的平均质量万分数表示。

如20＃、45＃等。 20＃表示含C：0.20%（万分之20）。

碳素工具钢：钢号以碳的平均质量千分数表示，并在前冠以T。如T9、T12等。 T9表示含C：0.9%（千分之9）。

主要用于制造各种刀具、量具、模具等

铸钢：铸钢牌号是在数字前冠以ZG，数字代表钢中平均质量分数（以万分数表示）。如ZG25，表示含C：0.25%。

教师举例提出问题，学生举手回答。

案例演示，学生实践

教师板书结合PPT通过具体案例讲解 。

教师小结，学生做好记录

2.完成作业。

理解合金钢的分类

掌握各类合金钢的材料排号及合金钢的的特性。

能够分析合金钢排号的含义。

5+5课堂基本素养教育

2．讲解课堂纪律要求，教室场地7S要求；

3．课前礼仪、场地整理、清扫；

 引入本次课题（分析重点和难点；明确本节课学习任务）

2.学生回答教师提问。教师和学生共同复习，并引入本节课学习任务及重点难点。

教师讲解教师展示PPT，结合板书讲解，学生听讲，做好记录

1. 按合金钢的用途分类 

1)  合金结构钢   2)  合金工具钢  3)  特殊性能用钢 

2. 按合金元素的含量分类

合金钢的分类为：合金钢的基础知识、合金结构钢、合金工具钢、特殊性能钢。

低合金钢：钢中合金元素总的质量分数WMe≤5％。

中合金钢：钢中合金元素总的质量分数Wme：5％～10％。

高合金钢：钢中合金元素总的质量分数WMe≥10％。 

弹簧钢：用于制造各种弹性零件的钢。

性能要求：具有较高的弹性极限和强度

具有较高的疲劳强度和屈强比

具有较高的塑性和韧性，承受冲击载荷

具有耐热性和耐腐蚀性

成分：w(C) = (0.4-0.7)%，中碳钢

Si、Mn提高淬透性和屈强比，但易引起脱碳和过热

Cr、V、W减小脱碳和过热倾向同时，提高淬透性和强度

常用弹簧钢：

Si、Mn系列弹簧钢：65Mn、60Si2Mn等，用于制作大截面的弹簧

教师举例提出问题，学生举手回答。

案例演示，学生实践

教师板书结合PPT通过具体案例讲解 。

教师小结，学生做好记录

2.完成作业。

3.4有色金属及其合金

3.5复合材料

了解有色金属及其合金的特性及应用领域

了解非金属材料的类型及应用领域

5+5课堂基本素养教育

2．讲解课堂纪律要求，教室场地7S要求；

3．课前礼仪、场地整理、清扫；

 引入本次课题（分析重点和难点；明确本节课学习任务）

2.学生回答教师提问。教师和学生共同复习，并引入本节课学习任务及重点难点。

教师讲解教师展示PPT，结合板书讲解，学生听讲，做好记录

同钢相比，虽然强度、塑性和韧性较低，但是铸铁熔炼简便，成本低廉，具有优良的铸造性能、很高的耐磨性、良好的减振性和切削加工性能等一系列的优点，因此而获得较为广泛的应用。 

非金属材料：指金属以外的其它材料。机械工程主要使用的非金属材料有高分子材料、陶瓷材料以及复合材料。

高分子材料：以高分子化合物为主要组分的材料

塑料:以树脂为基础，再加入用来改善性能的各种添加剂，如填充剂、增塑剂、稳定剂、固化剂、着色剂、润滑剂等。

教师举例提出问题，学生举手回答。

案例演示，学生实践

教师板书结合PPT通过具体案例讲解 。

评价学生，及时反馈学生上课表现。

教师小结，学生做好记录

2.完成作业。

掌握砂型铸造的工艺及其特点。

了解常用合金的铸造性能。

5+5课堂基本素养教育

2．讲解课堂纪律要求，教室场地7S要求；

3．课前礼仪、场地整理、清扫；

 引入本次课题（分析重点和难点；明确本节课学习任务）

2.学生回答教师提问。教师和学生共同复习，并引入本节课学习任务及重点难点。

教师讲解教师展示PPT，结合板书讲解，学生听讲，做好记录

优点：1）可以铸出内腔、外形很复杂的毛坯；

2）工艺灵活性大。几乎各种合金、各种尺寸、形状、重量和数量的铸件都能生产；

3）成本较低。原材料来源广泛，价格低廉。 

机器造型：用机器全部或至少完成紧砂操作的造型。生产效率高，劳动条件好，砂型质量好（紧实度高而均匀，型腔轮廓清晰，铸件质量也好。但设备和工艺装备费用高，生产准备时间较长，适于中小铸件的成批或大量生产。

分型面是指分开铸型便于取模的接合面。它决定了铸件在造型时的位置。通常造型位置和浇注位置一致。分型面对铸件质量及铸造工艺有很大影响。首先应保证铸件质量要求，其次应使操作尽量简化，再考虑具体生产条件。

教师举例提出问题，学生举手回答。

案例演示，学生实践

教师板书结合PPT通过具体案例讲解 。

评价学生，及时反馈学生上课表现。

教师小结，学生做好记录

2.完成作业。