機(jī)械常識(shí)與鉗工技能電子教案 模塊四 常用工程材料

模塊四常用工程材料教案章節(jié)單元一常用金屬材料教學(xué)目的知識(shí)目標(biāo)：1.了解金屬的力學(xué)性能，包括強(qiáng)度、塑性、硬度、沖擊韌性、疲勞強(qiáng)度等概念。2.理解金屬的工藝性能及其相關(guān)影響因素。3.描述金屬材料的類型、用途。技能目標(biāo)：1.能夠正確認(rèn)識(shí)常用金屬材料的類型、用途。2.能夠根據(jù)零件的使用條件和要求，正確選用不同性能的金屬材料。3.掌握常用工程用鋼和有色金屬及其合金的性能、用途。素養(yǎng)目標(biāo)：1.培養(yǎng)學(xué)生對(duì)所學(xué)知識(shí)進(jìn)行歸納、整理的能力。2.引導(dǎo)學(xué)生善于發(fā)現(xiàn)生產(chǎn)中的實(shí)際問(wèn)題，培養(yǎng)學(xué)生的觀察能力和創(chuàng)新意識(shí)。教學(xué)重點(diǎn)1.能夠正確認(rèn)識(shí)常用金屬材料的類型、用途；2.能夠根據(jù)零件的使用條件和要求，正確選用不同性能的金屬材料；3.掌握常用工程用鋼和有色金屬及其合金的性能、用途；教學(xué)難點(diǎn)常用金屬材料的性能教學(xué)方法Ppt教學(xué)教具掛圖視頻資料、教具掛圖授課班級(jí)授課日期教學(xué)后記教學(xué)過(guò)程引言金屬是由單一元素構(gòu)成的具有特殊光澤、延展性、導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性的物質(zhì)。合金是由一種金屬元素與其他金屬元素或非金屬元素通過(guò)熔煉或其他方法合成的具有金屬特性的物質(zhì)。金屬材料是金屬及其合金的總稱，即指金屬元素或以金屬元素為主構(gòu)成的，具有金屬特性的物質(zhì)。教學(xué)內(nèi)容正文4.1.1金屬材料的力學(xué)性能機(jī)械零件或工具在使用過(guò)程中往往要受到各種形式的外力作用。這就要求金屬材料必須具有一種承受機(jī)械載荷而不超過(guò)許可變形及不被破壞的能力，這種能力就是材料的力學(xué)性能。一、強(qiáng)度金屬在靜載荷作用下抵抗塑性變形或斷裂的能力稱為強(qiáng)度。二、塑性材料受力后在斷裂之前產(chǎn)生塑性變形的能力稱為塑性。塑性好的材料，易于變形加工，而且在受力過(guò)大時(shí)，首先發(fā)生塑性變形而不致突然斷裂，因此比較安全。三、硬度材料抵抗局部變形，特別是塑性變形、壓痕或劃痕的能力稱為硬度。它是衡量材料軟硬程度的指標(biāo)。硬度越高，材料的耐磨性越好。四、沖擊韌性金屬材料抵抗沖擊載荷作用而不破壞的能力稱為沖擊韌性。五、疲勞強(qiáng)度金屬材料抵抗交變載荷作用而不產(chǎn)生破壞的能力稱為疲勞強(qiáng)度。4.1.2金屬材料的工藝性能金屬材料的工藝性能是金屬材料對(duì)不同加工工藝方法的適應(yīng)能力，包括鑄造性能、鍛壓性能、焊接性能、切削加工性能和熱處理性能等。一、鑄造性能鑄造性能是鑄造成形過(guò)程中獲得外形準(zhǔn)確、內(nèi)部無(wú)明顯缺陷鑄件的能力。二、鍛壓性能用鍛壓成形方法獲得優(yōu)良鍛件的難易程度稱為鍛壓性能。三、焊接性能焊接性能是金屬材料對(duì)焊接加工的適應(yīng)性，即在一定的焊接工藝條件下，獲得優(yōu)質(zhì)焊接接頭的難易程度。四、切削加工性能切削材料的難易程度稱為材料的切削加工性能。影響切削加工性能的因素主要有化學(xué)成分、組織狀態(tài)、硬度、韌性、導(dǎo)熱性及形變強(qiáng)化等。五、熱處理性能熱處理是改善鋼切削加工性能的重要途徑，也是改善材料力學(xué)性能的重要途徑4.1.3非合金鋼非合金鋼是指鋼中各元素含量低于規(guī)定值的鐵碳合金。一、非合金鋼的分類（一）按非合金鋼的含碳量分類1.低碳鋼含碳量≤0.25%。2.中碳鋼含碳量為0.25%~0.6%。3.高碳鋼含碳量≥0.60%。（二）按非合金鋼的質(zhì)量等級(jí)分類1.普通碳素鋼2.特殊質(zhì)量碳素鋼3.優(yōu)質(zhì)碳素鋼（三）按非合金鋼的用途分類1.碳素結(jié)構(gòu)鋼2.碳素工具鋼（四）其他分類方法非合金鋼還可以從其他角度進(jìn)行分類。例如，按專業(yè)領(lǐng)域分為鍋爐用鋼、橋梁鋼、礦用鋼等;按冶煉方法分為轉(zhuǎn)爐鋼、電爐鋼等。二、常用非合金鋼的性能和用途（一）碳素結(jié)構(gòu)鋼碳素結(jié)構(gòu)鋼是工程中應(yīng)用最多的鋼種，其產(chǎn)量約占鋼總產(chǎn)量的70%~80%。（二）優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼中所含硫、磷及非金屬雜物較少，常用于制造重要的機(jī)械零件，使用前一般都要經(jīng)過(guò)熱處理來(lái)改善力學(xué)性能。（三）碳素工具鋼由于大多數(shù)工具都要求高硬度和高耐磨性，故碳素工具鋼的含碳量均在0.70%以上，都是優(yōu)質(zhì)鋼或高級(jí)優(yōu)質(zhì)鋼。4.1.4合金鋼合金鋼——在碳素鋼的基礎(chǔ)上，為了改善鋼的性能，在冶煉時(shí)有目的地加入一種或數(shù)種合金元素的鋼。合金鋼的分類按用途分類合金結(jié)構(gòu)鋼：用于制造機(jī)械零件和工程結(jié)構(gòu)的鋼。合金工具鋼：用于制造各種工具的鋼，可分為刃具鋼、模具鋼和量具鋼等。特殊性能鋼：具有某種特殊物理、化學(xué)性能的鋼，如不銹鋼、耐熱鋼、耐磨鋼等。按合金元素總含量分類低合金鋼：合金元素總含量＜5％。中合金鋼：合金元素總含量5％～10％高合金鋼：合金元素總含量＞10％常用合金結(jié)構(gòu)鋼的用途合金結(jié)構(gòu)鋼主要指機(jī)械結(jié)構(gòu)用合金鋼，它主要用于制造機(jī)械零件等。合金滲碳鋼用于制造既具有優(yōu)良的耐磨性和耐疲勞性，又能承受沖擊載荷的零件。合金調(diào)質(zhì)鋼合金調(diào)質(zhì)鋼用于制造一些受力較復(fù)雜的，要求具有良好的綜合力學(xué)性能的重要結(jié)構(gòu)件。3、合金彈簧鋼4、滾動(dòng)軸承鋼主要用來(lái)制造各種滾動(dòng)軸承的內(nèi)外圈及滾動(dòng)體（滾珠、滾柱、滾針），也可用來(lái)制造各種工具和耐磨零件。三、合金工具鋼合金工具鋼按用途可分為合金刃具鋼、合金模具鋼和合金量具鋼。1.合金刃具鋼合金刃具鋼主要用來(lái)制造車刀、銑刀、鉆頭等各種金屬切削刀具。2.合金模具鋼用于制造模具的鋼稱為模具鋼。3.合金量具鋼量具是測(cè)量工件尺寸的工具，如游標(biāo)卡尺、量規(guī)和樣板等。4.1.5有色金屬與硬質(zhì)合金常用的有色金屬有銅與銅合金、鋁與鋁合金、鈦與鈦合金和滑動(dòng)軸承合金等。一、銅與銅合金由于銅與銅合金具有良好的導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性、抗磁性、耐腐蝕性和工藝性，故它們?cè)陔姎夤I(yè)、儀表工業(yè)、造船業(yè)及機(jī)械制造業(yè)中得到了廣泛應(yīng)用。1、純銅(Cu)純銅呈紫紅色，故又稱為紫銅。2、銅合金為了滿足制作結(jié)構(gòu)件的要求，工業(yè)上廣泛采用在銅中加入合金元素而制成性能得到強(qiáng)化的銅合金，常用的銅合金可分為：黃銅、白銅、青銅。二、鋁與鋁合金鋁是一種具有良好的導(dǎo)電傳熱性及延展性的輕金屬。鋁中加入少量的銅、鎂、錳等，形成堅(jiān)硬的鋁合金。鋁與鋁合金的性能特點(diǎn)（1）密度小，熔點(diǎn)低，導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性好，磁化率低（2）抗大氣腐蝕性能好（3）加工性能好學(xué)生活動(dòng)1.熟悉常用金屬材料的分類。2.掌握常用金屬材料的各種性能。章節(jié)單元二工程塑料教學(xué)目的知識(shí)目標(biāo)：了解新型工程塑料的發(fā)展。理解通用塑料及工程塑料的基本性能和用途。能通過(guò)查閱相關(guān)資料進(jìn)行中外材料的對(duì)照。技能目標(biāo)：掌握通用塑料的基本特性及用途。概述工程塑料的基本性能和用途。探討工程塑料的發(fā)展前景。素養(yǎng)目標(biāo)：遵守職業(yè)規(guī)范，培養(yǎng)學(xué)生高度的工作責(zé)任感與嚴(yán)謹(jǐn)、細(xì)致的工作作風(fēng)。培養(yǎng)學(xué)生團(tuán)結(jié)合作，相互交流，積極探討，分析解決問(wèn)題的能力。教學(xué)重點(diǎn)1、掌握通用塑料的基本特性及用途；2、概述工程塑料的基本性能和用途；教學(xué)難點(diǎn)通用塑料的基本特性及用途；教學(xué)方法直觀演示法視頻教學(xué)教具掛圖視頻資料、教具掛圖授課班級(jí)授課日期教學(xué)后記教學(xué)過(guò)程引言塑料是一種以合成或天然的高分子化合物為主要成分，在一定的溫度和壓力條件下，可塑制成一定形狀，當(dāng)外力解除后，在常溫下仍能保持其形狀不變的材料。教學(xué)內(nèi)容正文4.2.1通用塑料通用塑料是指常用塑料，這類塑料用途廣、價(jià)錢平。通常是指聚乙烯（PE）、聚丙烯（PP）、聚氯乙稀（PVC）、聚苯乙烯（PS）。ABS等。使用量大，長(zhǎng)期使用溫度在100~150℃，可作為結(jié)構(gòu)材料使用的塑料材料。通用塑料的主要性能特點(diǎn)：1.拉伸強(qiáng)度、沖擊強(qiáng)度、剛性、耐磨性較好；但易受溫度和濕度的影響；2.在低溫和干燥條件下具有良好的電絕緣性，但在潮濕的環(huán)境中，電阻率和介電強(qiáng)度會(huì)降低，介電常數(shù)和介質(zhì)損耗明顯增大；3.熔融溫度比較高，熔融溫度范圍比較窄，有明顯的熔點(diǎn)，熱導(dǎo)率很低。主要應(yīng)用范圍：廣泛應(yīng)用于交通運(yùn)輸、機(jī)械工業(yè)、電子電器、包裝材料、光學(xué)材料、醫(yī)療器械、生活日用品等方面。4.2.2工程塑料工程塑料是指一類可以作為結(jié)構(gòu)材料，在較寬的溫度范圍內(nèi)承受機(jī)械應(yīng)力，在較為苛刻的化學(xué)物理環(huán)境中使用的高性能的高分子材料，有良好的機(jī)械性能和尺寸穩(wěn)定性，在高、低溫下仍能保持其優(yōu)良性能，可以作為工程結(jié)構(gòu)件的塑料。工程塑料的性能特點(diǎn)主要是：1.具有優(yōu)良的耐