1、馬鞍山工業學校機械基礎精品課教案課題項目一 自行車模塊二 金屬材料課時4任務二 常用金屬材料素質教育目標（一）知識教學點1、鋼的分類，牌號、性能及應用場合2、鑄鐵的種類、性能、牌號及其應用場合3、銅合金、鋁合金的分類、性能及應用場合。（二）能力訓練點通過金屬材料分類的學習，看到金屬的牌號就知道它的種類。（三）德育滲透點通過探究式學習,培養學生觀察能力、歸納總結的學習能力。教法學法引導項目教學法、任務驅動法、演示法、討論法、比較法重點難點重點鋼的分類，牌號、性能及應用場合鑄鐵的種類、性能、牌號及其應用場合難點不同的金屬材料各種不同的牌號和性能。教具學具準備多媒體制作、動畫制作、教學評價表設計、學

2、生預習（舉生活中的例子）師生互動活動設計以問題為載體、行動為導向，采用自主、合作和探究式學習方法來學習。多讓學生自己思考總結，教師和學生互動舉例討論說明。教學內容與步驟教師舉例引入新課，學生帶著問題自學，教師與學生互動結合立體圖或課件講授新課師生共同歸納總結。-12-教學內容師生活動復習金屬的性能有哪些？學生回答導入新課機器是由大部分金屬材料所組成的，不同的金屬材料具有不同的性能，所以才能在不同的場合運用。那么到底有哪些金屬材料呢？提出問題：1、金屬有哪些種類，如何分類？ 2、黑色金屬有哪些？它們是怎樣分類的？3、碳鋼有哪些種類，它們是如何表示和區分的，它們有哪些性能，分別用在什么場合？4、合

3、金鋼應用廣泛的原因是什么？它有哪些類型，分別有什么樣的性能？5、鑄鐵有什么樣的特性？有哪些種類，分別用于什么場合？6、銅合金和鋁合金分別用于哪些場合？觀看圖片新課講授工程材料：金屬材料：黑色金屬（鋼、鐵），有色金屬（鋁合金、銅合金）非金屬材料：塑料、橡膠、陶瓷、復合材料等一、鋼的分類Wc2.11%的鐵碳合金。常存雜質：Mn、Si、S、P（Mn、Si為有益元素，S、P為有害元素）根據合金元素含量可分為：非合金鋼（碳鋼）、合金鋼、根據質量分：普通質量鋼、優質鋼、高級優質鋼。根據含碳量來分：低碳鋼Wc0.25%、中碳鋼0. 25%Wc0.6%、高碳鋼Wc0.6%根據使用來分：結構鋼、工具鋼、特殊性能

4、鋼根據冶煉來分：沸騰鋼、鎮靜鋼、半鎮靜鋼實際命名：結合成分、質量、用途二、常用非合金鋼（碳鋼）按照鋼的用途和質量可分為： 1、普通碳素結構鋼1）化學成分：Wc=0.09%0.33% WMn=0.37%0.65 Wsi=0.30% W s0.0350.05% W p0.035%0.045%2）牌號：由代表屈服點的字母、屈服點數值、質量等級符號、脫氧方法等四個部分按順序組成。 Q235AF3）性能：碳含量低，塑性、焊接性能好4）用途：以熱軋狀態供應。用于焊接、鉚接、栓接構件。 Q195、Q215鋼用于制作低碳鋼絲、鋼絲網、屋面板、焊接鋼管、地腳螺栓和鉚釘等。Q235鋼多用作鋼筋和鋼結構件或鉚釘、鐵

5、路道釘和各種機械零件，如螺栓、拉桿、連桿等。Q255、Q275鋼用于制作各種農業機械，也可用作鋼筋和鐵路魚尾板。 教學內容師生活動新課講授2、優質碳素結構鋼（1）化學成分：Wc=0.08%0.85% Wsi=0.17%0.37% Wsp0.035%（2）牌號：兩位數字+符號表示 數字表示含碳量萬分之幾，符號如果是F則表示是沸騰鋼。例：08F:平均碳含量為0.08%的優質碳素結構沸騰鋼 15 平均碳含量為0.15%的優質碳素結構鋼 65Mn平均碳含量為0.65%的較高含錳量的優質碳素結構鋼（3）具體牌號。性能和應用： 08、10 軟鋼，強度低，塑性好。制造冷軋鋼板、深沖壓件。15、20、25鋼，

6、強度低，塑性、焊接性好。制造沖壓件、焊接件。 滲碳淬火后可用于高速重載受沖擊件（變速齒輪）。3055鋼，調質后具有良好的綜合力學性能。用于受力較大的重要件。表面淬火后，可提高表面硬度和耐磨性，用于高速重載重要件。如齒輪類、軸類零件。最常用的為45鋼。60、65鋼，高碳鋼，在淬火+中溫回火后，具有較高的耐磨性和良好彈性。主要用于制作彈簧和易磨損的零件。3、碳素工具鋼1）化學成分：Wc=0.65%1.35%2）牌號：T+數字表示 T碳 數字表示千分含碳量。若是高級優質鋼則數字后面加A。例：T8A平均含碳量為0.8%的高級優質鋼碳素工具鋼3)性能：具有很高的硬度和耐磨性，但淬透性差，熱硬性差。4)用

7、途：用于制作手動和低速切削的工具和要求不高的量具和模具等 具體應用：T7T8 鑿子、模具、錘子、木工工具及鉗工裝配工具T9T11 刨刀、沖模、絲錐、手工鋸條、卡尺等T12T13 鉆頭、銼刀、刮刀等互動：解釋牌號含義45 1520Mn互動：解釋牌號含義 T9 T10教學內容師生活動新課講授三、合金鋼在碳鋼基礎上根據用途的不同添加不同的合金元素的鋼。常用合金元素有 Si、Mn、Cr、Ni、Ti、V、Mo、W、Al等。合金元素通過與鋼中鐵、碳發生作用以及合金元素間相互作用，提高了鋼的力學的性能，改善了鋼的熱處理工藝性能。分類：1、按合金元素的含量分 1）低合金鋼 合金元素總含量小于等于5%； 2）中

8、合金鋼 合金元素總含量在5%10%之間； 3）高合金鋼 合金元素總含量大于等于10%；2、按合金元素的種類分 有鉻鋼、錳鋼、鉻錳鋼、鉻鎳鋼、鉻鎳鉬鋼、硅錳鉬釩鋼等。3、按主要用途分（1）結構鋼 ：建筑及工程用結構鋼；機械制造用結構鋼（2）工具鋼：刃具鋼、模具鋼、量具鋼（3）特殊性能鋼：不銹耐酸鋼、耐熱鋼、耐磨鋼牌號表示：合金結構鋼：二位數字+元素符號+數字 40Cr 20CrMnTi合金工具鋼：一位數字（無）+元素符號+數字 9SiCr CrWMn特殊專用鋼：GCr15（一）合金結構鋼1、低合金結構鋼（工程結構用鋼）（1）性能特點 較高的強度，足夠的塑性和韌性、良好的焊接性能。廣泛應用建筑、橋

9、梁、船舶、車輛、高壓容器等。（2）化學成分特點低碳鋼（含碳量0.2%)；主要合金元素為Mn(含量為1.251.5%)（3）熱處理特點：一般不進行熱處理（4）常用鋼種 16Mn、 15MnV、09Mn2等。2、機械制造用鋼1）合金滲碳鋼性能特點 用于制造表面硬而耐磨，心部韌性好而耐沖擊的零件，如齒輪、凸輪等。（具有良好的滲碳能力和淬透性）化學成分特點 低碳鋼（含碳量0.10.25%)； 主要合金元素有Cr、Mn、Ti、V等，其主要作用是提高淬透性和防止過熱。熱處理特點 預先熱處理為正火、滲碳后為淬火加低溫回火。典型零件： 變速箱齒輪、齒輪等常用的20Cr、20CrMnTi鋼。互動：同學們在鉗工，

10、車工實習中用到哪些碳素工具鋼。教學內容師生活動新課講授2)合金調質鋼性能特點 調質處理后具有高強度與很好塑性及韌性的配合，即具有良好的綜合力學性能。化學成分特點 中碳鋼（0.30.5%),合金元素主要有Cr、Mn、Ti、Mo等，主要作用是提高淬透性、細化晶粒和防止過熱。熱處理特點 預先熱處理為退火或正火，最終熱處理為淬火+高溫回火。常用鋼種 40Cr、40CrMn 、38CrMoAlA等。應用場合：重載受沖擊件（連桿、齒輪、汽車后橋半軸）等3)合金彈簧鋼性能特點：具有高的彈性極限、高的屈強比、高的疲勞強度以及足夠的韌性。制造各種彈性元件如 圈簧、板簧等。化學成分特點 含碳量（0.50.7%),

11、 合金元素主要有Mn、Si、Cr、V、Mo等，主要作用是提高淬透性和回火穩定性，防止回火脆性。熱處理特點： 淬火、中溫回火常用鋼種：60Si2Mn4）滾動軸承鋼性能特點 要求具有很高的強度和硬度、很高的彈性極限和接觸疲勞強度，足夠的韌性和淬透性，很高的耐磨性，而且還應有一定的抗腐蝕能力。化學成分特點 高碳（0.95%Wc1.1%）； 加入的合金元素主要是Cr,以提高其淬透性和耐磨性。熱處理特點：預先熱處理為球化退火，最終熱處理為淬火+低溫回火。常用鋼種 GCr15、GCr15SiMn（注意Cr的含量、C的含量）。（二）合金工具鋼是在碳素工具鋼基礎上加入鉻、鉬、鎢、釩等合金元素以提高淬透性、韌性

12、、耐磨性和耐熱性的一類鋼種。它主要用于制造量具、刃具、耐沖擊工具和冷、熱模具及一些特殊用途的工具。1、合金刃具鋼刃具鋼應具有下列性能要求：（1）高硬度（60HRC以上），（2）高的耐磨性，（3）高的熱硬性（紅硬性）（4）具有一定的強度、韌性和塑性（1）低合金刃具鋼、化學成分特點 高的含碳量（0.751.5%)； 加入Cr、Mn、Si、V、W等合金元素；提高淬透性和回火穩定性，、熱處理特點：預處理為球化退火，最終熱處理為淬火+低溫回火。、常用鋼種 9SiCr、9Mn2V、CrWMn，、主要用于制造低速切削刃具（如木工工具、鉗工工具、鉆頭、銑刀、拉刀、絲錐、板牙等）及測量工具（如卡尺、千分尺、塊規

13、、樣板等）教學內容師生活動新課講授（2）高速鋼是一種具有高硬度、高耐磨性和高耐熱性的工具鋼，又稱高速工具鋼或鋒鋼、風鋼、白鋼。高速鋼的工藝性能好，強度和韌性配合好，硬度和紅硬性高，主要用來制造復雜的薄刃和耐沖擊的金屬切削刀具，也可制造高溫軸承和冷擠壓模具等。、化學成分特點 高C：0.7 %1.5 %； 加入Cr提高淬透性； 加入W、Mo提高熱硬性； 加入V提高耐磨性。、熱處理特點 退火+1270淬火+560580回火（三次）。、典型鋼種通用高速鋼：W18Cr4V(W18)特點：強度較好，可磨性好，可用普通鋼玉砂輪磨削，耐熱性中等，熱塑性差主要用途：通用性強，廣泛用于制造鉆頭、鉸刀、絲錐、銑刀、

14、齒輪刀具及拉刀等。高性能高速鋼：W6Mo5Cr4V2(M2)特點：強度高，熱塑性好，耐熱性、可磨性稍次于W18Cr4V，主要用途：適用于制作熱成形刀具和承受沖擊、結構薄弱的刀具2、合金模具鋼：、冷作模具鋼用來制造在室溫下使金屬塑性變形的模具。Crl2型鋼，冷沖模、拉絲模、和冷擠壓模等、熱作模具鋼用來制造對金屬進行熱變形加工的模具。分為錘鍛、模鍛、擠壓和壓鑄幾種主要類型， 5CrMnMo和5CrNiMo3、合金量具鋼用于制造量具的合金鋼稱為合金量具鋼。例如制造卡尺、塞規、量塊等。 高精度量具（如塊規）可采用Cr12、CrWMn等量具刃具鋼制造，也可用軸承鋼（如GCr15）制造； 簡單量具(如卡尺

15、、樣板、直尺、量規等)多用碳素工具鋼（如T10A）； 要求精密并須防止腐蝕的量具，采用不銹鋼3Cr13、9Cr18。（三）特殊性能鋼1、不銹耐酸鋼：在腐蝕性介質（如水、海水、酸、堿等）中具有抗腐蝕性能的鋼，稱為不銹鋼。不銹鋼：能抵抗大氣腐蝕的鋼。常用：Cr13型1Cr13 一般刀刃，機械部件，餐具(勺, 叉, 刀等)2Cr13 制造汽輪機葉片、水壓機閥3Cr13 作刃具、噴嘴、閥座、閥門等4Cr13 制造彈簧、軸承、醫療器械等耐酸鋼：在一些化學介質（如酸類等）中能抵抗腐蝕的鋼。常用：0Cr18Ni9、1Cr18Ni92、耐熱鋼：耐熱鋼是制造在高溫下工作的零件或構件。抗氧化鋼（不起皮鋼）常用：4

16、Cr9Si2、1Cr13SiAl熱強鋼：高溫下有良好的抗氧化性并具有較高的強度。15CrMo、 4Cr14Ni4WMo3、高錳耐磨鋼：高錳耐磨鋼極易冷變形強化，很難進行切削加工，因此高錳耐磨鋼件大多是鑄造的。坦克履帶、挖掘機鏟齒等常用ZGMn13展示鉆頭，說明HSS含義教學內容師生活動新課講授四、鑄 鐵鑄鐵是含C量在2.116.69%之間的鐵碳合金。其成分范圍大致為：C:2.4%4.0%、Si:0.6%3.3%、Mn:0.2%1.2%、P:0.02%1.2%、S:0.02%0.15%，有時還加入合金元素生產合金鑄鐵。特點：鑄鐵的抗拉強度、塑性和韌性比碳鋼低。由于石墨的存在,具有良好的耐磨性、高

17、消振性、低缺口敏感性以及優良的切削加工性能，生產簡單，價格便宜，所以應用廣泛。（一）鑄鐵的分類 1、根據碳在鑄鐵中的存在形式白口鑄鐵：碳主要以滲碳體(Fe3C)形態存在，斷口呈銀白色。凝固時收縮大，易產生縮孔、裂紋。硬度高，脆性大，不能承受沖擊載荷。多用作可鍛鑄鐵的坯件和制作耐磨損的零部件。灰口鑄鐵:碳以游離的石墨(G)形式存在，使用普遍。麻口鑄鐵：碳以Fe3C+G形式存在，過渡組織。2、根據石墨的形態分1）、灰鑄鐵碳主要以片狀石墨形態存在，斷口呈灰色，簡稱灰鐵。性能特點：抗壓強度和硬度接近碳素鋼，減震性好。由于片狀石墨存在，故減振性、耐磨性好，缺口敏感性低，鑄造性能和切削加工較好。用途：用來

18、制作各種主要承受壓力，并要求減振性、耐磨性好及缺口的敏感性低的機械零件。如：機床床身、機架、導軌等。牌號： HT+數字 如：HT200、HT250等。2、可鍛鑄鐵 （1）概念：由一定化學成分的鐵液澆注成白口坯件，再經石墨化退火而成的鑄鐵。俗稱瑪鋼、馬鐵，又叫展性鑄鐵或韌性鑄鐵。（2）性能：具有一定的強度和較高的韌性，硬度高，耐磨性好。（3）牌號： KTH（HTZ）+數字+數字例：KTH300-06 b300N/mm 6%（4）用途：黑心可鍛鑄鐵(KTH)用于沖擊或震動和扭轉載荷的零件，用于制造管道配件、管接頭、低壓閥門、汽車拖拉機的后橋外殼、轉向機構、彈簧支架、機床零件、工具扳手等。珠光體可鍛

19、鑄鐵(KTZ)常用制造強度要求較高、耐磨性較好的鑄件，如齒輪箱、凸輪軸、曲軸、連桿、活塞環等。3、球墨鑄鐵用球化劑對鐵液進行處理，使石墨大部或全部呈球狀的鐵碳合金。性能： 1）強度、塑性、韌性大大高于灰鑄鐵，接近鑄鋼。2）具有良好的減振性、耐磨性和低的缺口敏感性。 用途：用于制作強度、韌性、耐磨性等要求較高的零件。如：柴油機、汽車及拖拉機的曲軸、凸輪軸、中壓閥門、壓縮機的曲軸、連桿等。牌號：QT+數字+數字 如QT800-024. 蠕墨鑄鐵蠕墨鑄鐵的石墨形態介于片狀和球狀石墨之間。牌號：RuT+數字。RuT300 用途：制做各種要求強度、硬度較好和導熱率較高的鑄件，如重型機床床身、箱體及內燃機

20、的氣缸蓋、活塞環、排氣管等互動解釋牌號含義HT300，KTH300-06KTZ650-02QT400-18QT900-2教學內容師生活動一、有色金屬：1. 銅及銅合金1）純銅 由于呈紫色，又名紫銅。純銅由電解加工得到。主要應用于冶煉銅合金，制作發電機母線電纜開關裝置變壓器等電工器材和熱交換器管道太陽能加熱裝置的平板集熱器等導熱器材。2）銅合金 是以銅為基礎加入鋅或錫等金屬熔煉而成的。銅合金按其成分不同可分為黃銅、青銅和白銅三種，按加工方法不同可分為壓力加工銅合金和鑄造銅合金兩類。 黃銅 由銅和鋅組成。黃銅常用做電線、板、管材或電氣元件。普通黃銅：牌號：“H +數字”，H 表示黃銅，數字表示銅的

21、質量分數。 H90、H80 金黃色，故稱金黃銅，用于鍍層、裝飾品、獎章等。H70 較好的的塑性和冷成型性，制造彈殼、散熱器等。H68、 H59 強度高，熱塑性、切削加工性、焊接性。耐蝕性好。應用于廣泛。如制造螺栓，螺母，墊圈、彈簧、金屬網等。特殊黃銅：在普通黃銅的基礎上添加其它合金元素的銅合金。為了提高黃銅的耐蝕性、強度、硬度和切削性等。如HPb59-1。 青銅 指銅與鋅和鎳以外的元素組成的合金。因顏色青灰，被稱為青銅。特點：青銅具有熔點低、硬度大、可塑性強、耐磨、耐腐蝕、色澤光亮等特點，適用于鑄造各種器具、錢幣、機械零件(軸承、齒輪)等。普通青銅(錫青銅):具有較好的塑性和適當的強度，且有較

22、好的耐磨性，常用來制造滑動軸承、蝸輪、齒輪等。特殊青銅(無錫青銅)：鉛青銅是現代發動機和磨床廣泛使用的軸承材料。鋁青銅強度高，耐磨性和耐蝕性好，用於鑄造高載荷的齒輪、軸套、船用螺旋槳等。鈹青銅和磷青銅的彈性極限高，導電性好，適於制造精密彈簧和電接觸元件，鈹青銅還用來制造煤礦、油庫等使用的無火花工具。白銅：是以鎳為主要添加元素的銅基合金，呈銀白色，有金屬光澤，故名白銅。鎳白銅(有叫洋白銅)，用途：晶體振蕩元件外殼，晶體殼體，電位器用滑動片，醫療機械，建筑材料等。2. 鋁和鋁合金鋁及其合金的應用僅次于鋼鐵，其密度僅為2.72 g/cm3，為鐵的1/3，是一種銀白色的輕金屬。鋁具有良好的導熱性和導電

23、性。純鋁由電解方法得到，主要應用于制造鋁合金。鋁合金是以鋁為基礎加入多種合金元素（如銅、鋅、鎂等）而組成的，。鋁合金的強度比純鋁高，所以應用較廣，可以分為變形鋁合金和鑄造鋁合金兩大類。1）變形鋁合金 由壓力加工制造而成，其外形主要有棒材、管材和板材。按組成的合金元素不同分為防銹鋁、硬鋁、超硬鋁和鍛鋁等，如飛機大梁和起落架選用超硬鋁，而外殼用硬鋁即可。2）鑄造鋁合金 用于制造內燃機氣缸體、活塞、外殼等零件。教學內容師生活動知識拓展二、非金屬材料非金屬材料在機械零件中的應用越來越廣泛，如汽車中的零件有40是由工程塑料制成的。常用的非金屬材料有工程塑料、橡膠、陶瓷和復合材料。1. 工程塑料1）組成 以高分子化合物樹脂為基礎，加入其他添加劑制成。2）分類 按塑料的功能分為通用塑料(用于制造日常生活用品、包裝材料)、工程塑料(用于制造機械零件，如有機玻璃、尼龍、ABS塑料)和特種塑料（如醫用塑料）。3）特性 質輕、耐腐蝕、絕緣性好，成形簡單。4）應用 機械零部件、耐磨件、耐蝕件、密封件及透明件。其用途廣泛，可以說生活中離不開塑料，如PPR塑料管材已代替傳統的鍍鋅管用做住宅的上下水管，不僅壽命長，而且不易形成水垢，提高了自來水的品質；又如，建筑外墻貼上塑料泡沫，起到保溫節約能源的作用。2. 橡膠以生膠（天然和合成兩種）為基礎加入配合劑制成。常用的配合劑有硫化劑等，