汽車材料教案1基礎(chǔ)知識(shí)、鋼鐵材料

-第一章車材料根底識(shí)第一節(jié)汽車材料概第二節(jié)金屬材料性?課時(shí)：課時(shí)?教學(xué)目：根底知識(shí)：掌握強(qiáng)度與塑性、硬度、沖擊韌性及金屬疲勞概念能力培養(yǎng)過本次學(xué)習(xí)養(yǎng)學(xué)生在生產(chǎn)和生活中樹立善于思考的良好習(xí)慣?重點(diǎn)：屬材料的力學(xué)性能?難點(diǎn)：服強(qiáng)度和金屬疲勞概念?教學(xué)方：+授?所用教：件?時(shí)間分：入分、新課講授分，小結(jié)10分，作業(yè)布置及答疑10分?新課導(dǎo)：請(qǐng)同學(xué)們思考以下兩個(gè)問題：1〕你所知道的汽車材料有哪些？2〕汽車材料的選用與環(huán)境有關(guān)嗎？第一節(jié)汽車材料概一、汽材料分類：-

-1.汽車零件材料2.汽車運(yùn)材料第二節(jié)金屬材料性-

-金屬材性能：使用性能-學(xué)性能、物理性能、化學(xué)性能、其他性能工藝性能-力加工性能、鑄造性能、焊接性能、切削加工熱處理一、力性能力學(xué)性能定義：材料受到外力作用所表現(xiàn)出來的性能，又稱機(jī)械能。力學(xué)性能包括：強(qiáng)度、塑性、硬度、沖擊韌性、抗疲勞性二、兩概念：強(qiáng)度-在外力作用下，金屬材料抵抗永久變形和斷裂的能力塑性-在外力作用下,金屬材料產(chǎn)生永久變形而不斷裂的能力三、同分組討論們所知的外力〔載荷〕指的是哪些？并指出實(shí)例

四、強(qiáng)有關(guān)知識(shí)同學(xué)描述你所知的強(qiáng)度〕強(qiáng)度的大小用應(yīng)力表示料在受到外力作用時(shí)必然在材料部產(chǎn)生與外力相等的抵抗力，即力。單位截面上的力稱為應(yīng)力。用符號(hào)σ表示，

單位：Pa通過拉伸試驗(yàn)得到的指標(biāo)有；彈性極限、屈服強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度。五、塑定義：指材料受力時(shí)在斷裂前產(chǎn)生永久變形的能力。-

-指標(biāo)：伸長率〔δ〕和斷面收縮率ψδ=〔L1-L0〕/L0×100﹪δ100指L0=100mm的延伸率ψ=〔S0-S1﹪伸長率、斷面收縮率與塑性的關(guān)系：δ、ψ值越大，塑性越好。六、硬知識(shí)：〔1〕定義：指材料外表抵抗局部塑性變形、壓痕或劃痕的能力?！?〕請(qǐng)同學(xué)舉例并示汽車零件根據(jù)工作條件的不同有一定的硬度以保證零件具有足夠的強(qiáng)度、耐磨性、和使用壽命等。〔3〕常用硬度試驗(yàn)法；布氏硬度HB洛氏硬度HRC維氏硬度布氏硬度HB主要用于測定鑄鐵、有色金屬、及其合金，低合金構(gòu)造鋼以及非金屬材料。洛氏硬度HRC主要用于測定銅、鋁等有色金屬及其合金、硬質(zhì)合金、外表淬火、滲碳件以及退火、正火和淬火。維氏硬度HV主要用于測定金屬鍍層、薄片金屬以及化學(xué)熱處理后的硬度。硬度與耐磨性的關(guān)系答復(fù)〕硬度越大，耐磨性也越好。七、沖韌性定義：材料抵抗沖擊載荷作用而不破壞的能力。指標(biāo)：沖擊韌度αk=Ak/S舉例汽車上哪些零件受到?jīng)_擊力的作用-

-(八金屬疲勞的概念交變應(yīng)力多零件工作過程中往往受到大小或大小及方向隨時(shí)間呈周期性變化的應(yīng)力作用，此應(yīng)力稱為交變應(yīng)力。金屬的疲勞屬材料在交變應(yīng)力的長期作用下然應(yīng)力遠(yuǎn)小于材料的抗拉強(qiáng)度，甚至低于屈服點(diǎn)，也會(huì)發(fā)生突然斷裂，這種現(xiàn)象叫金屬疲勞。舉例變速箱上齒本課小強(qiáng)度與塑性、硬度、沖擊韌性及金屬疲勞概念。作業(yè)布：習(xí)題冊(cè)審批：后記：第二章鐵材料及其汽車上應(yīng)用第一節(jié)素鋼?課時(shí)：課時(shí)?教學(xué)目：握鋼鐵材料的概念及其分類、特性?重點(diǎn)：處理類型及優(yōu)點(diǎn)?難點(diǎn)：何區(qū)分碳素鋼、合金鋼及鑄鐵-

-?教學(xué)方：+授?所用教：件?時(shí)間分：入分、新課講授分，小結(jié)10分，作業(yè)布置及答疑10分?教學(xué)過：一、復(fù)上節(jié)課容：〔1〕金屬的力學(xué)性能包括哪些容？〔2〕強(qiáng)度、硬度、塑性變形、疲勞的概念二、提：〔1〕什么叫強(qiáng)度？你知道哪些類型的強(qiáng)度？〔2〕硬度與耐磨性有什么關(guān)系？〔3〕受力越大，強(qiáng)度越大？三、新講授第一節(jié)素鋼〔一〕碳及常存元素對(duì)碳素鋼性能的影響1、碳的影響：隨著含碳量增加，強(qiáng)度硬度增加，塑性韌性降低，到0.9%強(qiáng)度最大，隨著含碳量繼續(xù)升高，除了硬度升高，其他都降低2、常存元素的影響：錳、硅有益：流動(dòng)性變好，減少硫的有害作用硫、磷有害：塑性韌性下降，出現(xiàn)“熱脆〞〔二〕碳素鋼的分類：1、碳含量〔低碳鋼C%[0.25%、中碳鋼0.25<C%[0.6%高碳鋼C>0.6%〕2、質(zhì)量〔S、P雜質(zhì)含量、優(yōu)質(zhì)碳素鋼、高級(jí)優(yōu)質(zhì)碳素鋼〕-

-3、按用途〔碳素構(gòu)造鋼、碳素工具鋼〕〔三〕常用碳素鋼：1、普通碳素構(gòu)造鋼甲類鋼〔A類鋼〕機(jī)械性能A1,A2,A3,A4,A5,A6隨鋼號(hào)數(shù)字的增大，強(qiáng)度提高，塑性下降。用途:A1,A2,A3，塑性好，鋼板、鋼筋、螺釘、螺帽A4,A5型鋼、鋼板A6工具、農(nóng)機(jī)零件、輕軌熱軋狀態(tài)使用乙類鋼〔B類鋼〕按成分供給，B1，B2，B3.....B7,特類鋼〔C類〕C2,C3,C4,C5,機(jī)械性能及化學(xué)成分供給。2、優(yōu)質(zhì)碳素構(gòu)造鋼用平均碳含量的萬分?jǐn)?shù)的數(shù)字表示。如，15Mn表沸騰鋼，后有“A表高級(jí)優(yōu)質(zhì)鋼Mn量高〕制作各種機(jī)器零件，一般進(jìn)展熱處理。08F塑性好，冷沖壓件10，20冷沖壓件，焊接件，滲碳處理。35，4540齒輪、軸類60，65彈簧3、鑄鋼“ZG加平均碳含量萬分?jǐn)?shù)表示0.25%C形狀復(fù)雜，需要一定強(qiáng)度、塑性和韌性的零件。本?。轰撹F材料的概念及其分類、特性-

-作布審：后：-

-第二章鐵材料及其汽車上應(yīng)用第二節(jié)的熱處理簡?課時(shí)：課時(shí)?教學(xué)目：握鋼鐵材料鋼鐵材料常用的熱處理方法?重點(diǎn)：處理類型及優(yōu)點(diǎn)?難點(diǎn)：何區(qū)分碳素鋼、合金鋼及鑄鐵?教學(xué)方：+授?所用教：件?時(shí)間分：入分、新課講授分，小結(jié)10分，作業(yè)布置及答疑10分-

-?新課引熱處理是改善金屬材料使用性能和工藝性能的一種非常重要的工藝方法強(qiáng)化金屬材料產(chǎn)品質(zhì)量和使用壽命的主要途徑之一，絕大局部重要的機(jī)械零件在制造過程中都必須進(jìn)展熱處理。一、熱理的根底知1.熱處理的概念所謂熱處理是對(duì)固態(tài)的金屬或合金采用適當(dāng)?shù)姆绞竭M(jìn)展加熱溫和冷卻，以獲得所需要的組織構(gòu)造與性能的工藝。2.熱處理的工藝過程任何一種熱處理的工藝過程，都包括以下三個(gè)步驟：(1)熱

以一定速度把零件加熱到規(guī)定的溫度圍根據(jù)不同的金屬材料、不同的熱處理要求而定。(2)溫(3)卻

在此溫度下保溫一定的時(shí)間，使工件全部或局部熱透。以某種速度把工件冷卻下來。二、常熱處理的方熱處理方法很多，常用的有普通熱處理(包括退火、正火、淬火和回火)以及外表熱處理(包括外表淬火和化學(xué)熱處理等)兩大類。熱處理既可以作為預(yù)備熱處理以消除上一道工序所遺留的某些缺陷下一道工序準(zhǔn)備好條件可作為最終熱處理進(jìn)一步改善材料的性能而充分發(fā)揮材料的潛力達(dá)零件的使用要求。1、退火：指金屬材料加熱到適當(dāng)?shù)臏囟?，保持一定的時(shí)間，然后緩慢冷卻的熱處理工藝。常見的退火工藝有：再結(jié)晶退火、去應(yīng)力退火、球化退火、完全退火等。退火的目的：主要是降低金屬材料的硬度，提高塑性，以利切削加工或-

-壓力加工少剩余應(yīng)力高組織和成分的均勻化為后道熱處理作好組織準(zhǔn)備等。2、正火：指將鋼材或鋼件加熱到或〔鋼的上臨界點(diǎn)溫度〕以上，30℃保持適當(dāng)時(shí)間后靜止的空氣中冷卻的熱處理的工藝火的目的要是提高低碳鋼的力學(xué)性能，改善切削加工性，細(xì)化晶粒，消除組織缺陷，為后道熱處理作好組織準(zhǔn)備等。3鋼件加熱到Ac3或鋼的下臨界點(diǎn)溫度某一溫度，保持一定的時(shí)間，然后以適當(dāng)?shù)睦鋮s速度，獲得馬氏體〔或貝氏體〕組織的熱處理工藝。常見的淬火工藝有鹽浴淬火，馬氏體分級(jí)淬火，貝氏體等溫淬火，外表淬火和局部淬火等火的目的鋼件獲得所需的馬氏體組織高工件的硬度，強(qiáng)度和耐磨性，為后道熱處理作好組織準(zhǔn)備等。淬火質(zhì)量取決于淬火三要素，即加熱溫度、保溫時(shí)間和冷卻速度。(1)火加熱溫度

鋼的淬火加熱溫度是根據(jù)Fe-Fe3C相圖來選擇的，如圖2-23所示。對(duì)于亞共析鋼，淬火加熱溫度一般選擇在Ac3以上30℃，淬火后獲得的是均勻細(xì)小的馬氏體組織。(2)熱保溫時(shí)間

淬火加熱保溫時(shí)間受鋼的化學(xué)成分、工件尺寸及形狀、加熱爐類型等多種因素的影響般來講保證工件熱透和部組織充分轉(zhuǎn)變的前提下，應(yīng)盡量縮短加熱保溫時(shí)間，以提高熱處理質(zhì)量。具體加熱保溫時(shí)間，可根據(jù)經(jīng)歷公式估算，也可由試驗(yàn)來確定。-

(3)火冷卻介質(zhì)

-鋼件淬火所用的冷卻介質(zhì)稱為淬火冷卻介質(zhì)了得到馬氏體就要求淬火的冷卻速度必須大于臨界冷卻速度v臨冷卻速度過大，可能會(huì)造成很大的應(yīng)力，往往會(huì)引起鋼件的變形和開裂。因此，淬火冷卻介質(zhì)對(duì)鋼的理想淬火冷卻速度應(yīng)是“慢—快—慢〞，4件經(jīng)淬硬后熱到Ac1以下的某一溫度一定時(shí)間，然后冷卻到室溫的熱處理工藝。常見的回火工藝有：低溫回火，中溫回火，高溫回火和屢次回火等?；鼗鸬哪康囊窍摷诖慊饡r(shí)所產(chǎn)生的應(yīng)力鋼件具有高的硬度和耐磨性外，并具有所需要的塑性和韌性等。5、調(diào)質(zhì)：指將鋼材或鋼件進(jìn)展淬火及高溫回火的復(fù)合熱處理工藝。使用于調(diào)質(zhì)處理的鋼稱調(diào)質(zhì)鋼。它一般是指中碳構(gòu)造鋼和中碳合金構(gòu)造鋼。6、滲碳：滲碳是指使碳原子滲入到鋼外表層的過程。也是使低碳鋼的工件具有高碳鋼的外表層經(jīng)過淬火和低溫回火工件的外表層具有高硬度和耐磨性，而工件的中心局部仍然保持著低碳鋼的韌性和塑性。（一）外表熱處理1、外表淬火通過不同的熱源對(duì)工件進(jìn)展快速加熱零件表層溫度到達(dá)臨界點(diǎn)以此時(shí)工件心部溫度處于臨界點(diǎn)以下迅速予以冷卻樣工件表層得到了淬硬組織而心部仍保持原來的組織了到達(dá)只加熱工件表層的目的求所用熱源具有較高的能量密度加熱方法不同淬火可分為感應(yīng)加頻、工頻〕外表淬火、火焰加熱外表淬火、電接觸加熱外表淬火、電解液加熱外表淬火光加熱外表淬火子束外表淬火等業(yè)上應(yīng)用最多的為感應(yīng)加熱和火-

-焰加熱外表淬火。2、外表化學(xué)熱處理將工件置于含有活性元素的介質(zhì)中加熱和保溫中的活性原子滲入工件表層或形成某種化合物的覆蓋層改變表層的組織和化學(xué)成分而使零件的外表具有特殊的機(jī)械或物理化學(xué)性能進(jìn)展化學(xué)滲的前后均需采用其他適宜的熱處理便最大限度地發(fā)揮滲層的潛力到達(dá)工件心部與表層在組織構(gòu)造、性能等的最正確配合。根據(jù)滲入元素的不同，化學(xué)熱處理可分為滲碳、滲氮、滲硼、滲硅、滲硫、滲鋁、滲鉻、滲鋅、碳氮共滲、鋁鉻共滲等。最常用的外表熱處理工藝有感應(yīng)加熱熱處理和火焰淬火有接觸電阻加熱淬火、電解加熱淬火、激光熱處理和電子束熱處理等。本課小：熱處理類型，各自特征及優(yōu)點(diǎn)作業(yè)布：習(xí)題冊(cè)審批：后記：-

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-第二章鐵材料及其汽車上應(yīng)用第三節(jié)金鋼?課時(shí)：課時(shí)?教學(xué)目：握合金鋼的分類和牌號(hào)?重點(diǎn)：金鋼的分類和牌號(hào)?難點(diǎn)：金鋼牌號(hào)?教學(xué)方：+授?所用教：件?時(shí)間分：入分、新課講授分，小結(jié)10分，作業(yè)布置及答疑10分?新課引：代工業(yè)和科學(xué)技術(shù)的開展，對(duì)鋼的性能提出了更高的要求。碳鋼價(jià)格低廉，便于獲得，容易加工；通過改變含碳量和進(jìn)展不同的熱處理，能滿足許多工程上的需求。但碳鋼也存在一定的缺點(diǎn)，難以滿足耐熱、耐低溫、耐腐蝕、高耐磨等性能要求。而這些都需要通過鋼的合金化來得到。為了提高鋼的力學(xué)性能藝性能或物理學(xué)特殊性能目的地向鋼中參加一種或幾種一定量的化學(xué)元素(金屬或非金屬)，這種鋼就稱為合金鋼。一、合鋼的分類和號(hào)1、合金鋼的分類：1元素含量：低合金鋼〔合金總量低于5%〕中合金鋼〔合金總量為5%～10%〕-

-高合金鋼〔合金總量高于10%〕2分類：合金構(gòu)造鋼、合金工具鋼、特殊性能鋼2、合金鋼的牌號(hào)：1造鋼：兩位數(shù)字＋合金元素符號(hào)＋數(shù)字＋質(zhì)量等級(jí)符號(hào)“〞〔1〕當(dāng)合金元素的平均含量＜時(shí)，鋼號(hào)中一般只標(biāo)出元素符號(hào)，而不標(biāo)明含量；但在特殊情況下易致混淆者，在元素符號(hào)后亦可標(biāo)以數(shù)字“〞，例如鋼〞者鉻含量為者為0.9-1.2%，其余成分全部一樣?！?〕當(dāng)合金元素的平均含量≥、≥2.5%、≥3.5%……時(shí)，那么相應(yīng)地在元素符號(hào)后面標(biāo)以2…為高級(jí)優(yōu)質(zhì)鋼在其鋼號(hào)后〞，以區(qū)別于一般優(yōu)質(zhì)鋼。例如：18Cr2Ni4WA〔3〕鋼中的釩、鈦、鋁硼、土Re合金元素，均屬微合金元素，雖然含量很低，仍應(yīng)在鋼號(hào)中標(biāo)出。例如20MnVB鋼中，釩0.07，硼：0.001〔4〕專門用途的合金構(gòu)造鋼，鋼號(hào)冠以〔或后綴〕代表該鋼種用途的符號(hào)。例如，鉚螺專用的30CrMnSi鋼，鋼號(hào)表示為ML30CrMnSi2具鋼和高速工具鋼：數(shù)字＋合金元素符號(hào)＋數(shù)字〔1〕合金工具鋼中，當(dāng)WC≥1.0%時(shí)，含碳量不標(biāo)出，如Cr12當(dāng)WC＜1.0%，以千分之幾表示，如?！?〕對(duì)于含鉻量低的鋼，其含鉻量以千分之幾表示，并在數(shù)字前加“〞，以示區(qū)別。如平均Cr=0.6%低鉻工具鋼的鋼號(hào)為“Cr06?！?〕高速鋼，一般不標(biāo)出含碳量，只標(biāo)出合金元素平均含量的百分之幾。鉻4礬18-4-14礬2，簡稱6-5-4-2〔一、金構(gòu)造1、低合金高強(qiáng)度構(gòu)造鋼用途氣和海洋中工作的的大型焊接構(gòu)造件筑構(gòu)造、船舶、輸油輸氣管道、壓力容器等。性能特點(diǎn)：強(qiáng)度高，良好的塑性、韌性、冷沖壓性能及焊接性能，可抵抗大氣腐蝕。牌號(hào)：Q＋數(shù)字＋〔質(zhì)量等級(jí)符號(hào)A、B、E共11個(gè)牌號(hào)，6個(gè)等級(jí)，以強(qiáng)度等級(jí)分類，如表所示。2、滲碳鋼用途要作于制作承受交變載荷大的接觸應(yīng)力在沖擊和嚴(yán)重磨損條件下工作的零件，如汽車、重型機(jī)床齒輪、活塞銷，燃機(jī)的凸輪軸等。-

-性能要求韌〞。要求零件外表硬度高、耐磨，心部那么具有較高的韌性和足夠的強(qiáng)度以承受沖擊。一般滲碳件外表滲碳層淬火后硬度≥，心部35～45HRC。3、調(diào)質(zhì)鋼采用調(diào)質(zhì)處理，即淬+溫回火后使用的優(yōu)質(zhì)碳素鋼和合金構(gòu)造鋼，統(tǒng)稱為調(diào)質(zhì)鋼。應(yīng)用：用于受力較復(fù)雜的重要構(gòu)造零件。如機(jī)床主軸、火車發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸、汽車后橋半軸等軸類零件，以及連桿、螺栓、齒輪等。性能要求：具有良好的綜合力學(xué)性能，即高的強(qiáng)度、良好塑性和韌性。4、彈簧鋼應(yīng)用：用于制造汽車、拖拉機(jī)和火車的板彈簧或螺旋彈簧。性能要求高的彈性極限和屈強(qiáng)比疲勞強(qiáng)度和足夠的塑性。常用牌號(hào)：65Mn、60Si2Mn、50CrVA5、彈簧鋼應(yīng)用：用于制造汽車、拖拉機(jī)和火車的板彈簧或螺旋彈簧。性能要求高的彈性極限和屈強(qiáng)比疲勞強(qiáng)度和足夠的塑性。常用牌號(hào)：65Mn、60Si2Mn、50CrVA〔二、殊性能1、不銹鋼：通常所說的不銹鋼是不銹鋼和耐酸鋼的總稱。不銹鋼是指能抵抗大氣腐蝕的鋼；耐酸鋼是指能抵抗化學(xué)介質(zhì)腐蝕的鋼只是說腐蝕的速度相對(duì)較慢，沒有絕對(duì)不受腐蝕的鋼種。主要是合金化，添加Cr、Ni、SiAl等合金元素作用Cr元素高基體的電極電位。當(dāng)鉻含量為12％左右時(shí)，合金的電極電位-0.56V→不銹鋼中鉻的含量都在12％以上鋼在使用態(tài)為單相組織，防止形成微電池參加Cr、Si等形成致密氧化膜，基體與環(huán)境隔絕，提高耐蝕性。主要有Cr2O3、SiO2、Al2O3、Nb形成穩(wěn)定碳化物或金屬間化合物，防止晶界貧鉻。2、耐熱鋼：耐熱鋼是指在高溫下具有熱穩(wěn)定性和熱強(qiáng)性的特殊鋼和合金。性能要求：〔1〕高的熱穩(wěn)定性--高的抗氧化能力?！?〕高的熱強(qiáng)性的蠕變抗力和持久強(qiáng)度。本課?。?、合金鋼的分類2、合金鋼的牌號(hào)作業(yè)布：習(xí)題冊(cè)審批：-

-后記：-

-第二章鐵材料及其汽車上應(yīng)用第四節(jié)鐵?課時(shí)：課時(shí)?教學(xué)目：握合金鋼的分類和牌號(hào)?重點(diǎn)：金鋼的分類和牌號(hào)?難點(diǎn)：金鋼牌號(hào)?教學(xué)方：+授?所用教：件?時(shí)間分：入分、新課講授分，小結(jié)10分，作業(yè)布置及答疑10-

-分?新課引：提問〔1〕合金鋼的分類〔2〕各種合金鋼的牌教師總結(jié)并帶著學(xué)生復(fù)習(xí)，導(dǎo)入新課授課容一、什是鑄鐵1、是由鐵、碩和硅等組成的合金。它比碳鋼含有較多硫、磷等雜質(zhì)元素。為了進(jìn)一步提高鑄鐵的力學(xué)性能或特殊性能，還可以參加鉻、鉬、釩、銅、鋁等合金元素，或提高硅、錳、磷等元素的含量，這種鑄鐵稱為合金鑄鐵。2、11<Wc<6.69%的鐵碳金稱為鐵。碳在鑄鐵中有兩種存在狀態(tài)：一種是化合狀態(tài)——滲碳體〔Fe3C是游離狀態(tài)——石墨〔G〕二、鑄鐵的分類根據(jù)碳鑄鐵中的存形式和態(tài)的不同，可分為：1、白口鑄鐵—極少溶于F外。其余皆以Fe3C形式存在，斷口蘭銀白色。這類鑄鐵組織中都存在著共晶萊氏體，性能硬很脆，很難切削加工，很少直接用來作機(jī)械零件要煉鋼原鋼原料或可鍛鑄鐵件毛坯時(shí)也利用它的硬而耐磨的特征成冷硬鑄鐵件鑄鐵常用作一些要求耐磨的工件輥、球磨機(jī)的磨球等。2、灰口鑄鐵—主要以片狀的游離G存在，由于斷口呈黑色〔暗〕3、麻口鑄鐵――它是碳一局部以滲碳體形式存在；另一局部以石墨形式存在的鑄鐵呈灰白色相間鑄鐵也具有較大硬脆性業(yè)上應(yīng)用