《金属工艺学》说课材料

《金属工艺学》说课材料机械系XXX一、课程性质“金属工艺学”是机械类各专业入门必修的一门技术基础课，其主要任务是使学生掌握机械工程材料的性能特点，热处理方法及其在零件加工工艺中的应用，了解热加工工艺基础知识，为专业课程的学习和从事生产技术工作打下坚实的基础。本课程呈现出综合性强，信息量大，知识点覆盖面广的特点，是机械类各专业的入门课程，也是起承上启下作用的课程，在专业课程体系中占有非常重要的地位。通过本课程的学习，着重培养学生的知识应用能力、工程实践能力和创新设计能力，使学生完成从对机械制造知之甚少到“业内人士”这种角色的转变。二、课程教学目标（一）认知目标1．掌握金属材料的牌号、性能及用途。2．掌握钢铁热处理方法的原理、工艺特点和应用范围。3．掌握零件选材的基本原则和选材的步骤，以及热处理工序的位置。（二）能力目标1．通过力学性能实验，具有测量金属材料力学性能的能力。例如：测硬度、韧性、强度及塑性等。2．金相实验，学会识别钢的基本组织和显微镜的基本操作。3．通过热处理实践学会热处理的基本操作。4．具有合理选材、选用热处理方法和安排工序的能力。三、课程知识模块1.“金属材料基础”2.“钢的热处理”3.“金属材料”4.“铸造”5.“锻压”6.“焊接”总学时为75学时，安排在第二个学期进行教学。四、课程教学理念第一：注重教学过程，注重学生工程思维能力以及实践技能的培养，注重教学效果，使学生的综合素质得到提高；第二：密切联系生产实际，采用多种教学方法，实现课程的教学目标，为各专业培养目标服务。五、教学方法与教学手段为了提高课程的教学效果，我们在教学方法上坚持了“贯穿主线、突出重点、强调实用”的原则。“贯穿主线”就是要在课堂教学中，以材料的成分、工艺、组织和性能之间的关系这条主线贯穿始终。课程讲授内容围绕这条主线展开，分合相济，有利于给学生建立起完整体系的概念。变分散为集中，变模糊为清晰，保证了教学内容的基础性和系统性。“突出重点”就是对教学内容采用“删繁就简，削枝保干”的方法进行调整。删减那些与核心理论无关的繁琐的数学推导，着重强调重点内容的物理意义，促进学生对重点内容的掌握。淡化那些与核心理论无关的内容，强调主线条，以避免产生见木不见林的感觉。“强调实用”就是坚持实用性原则，对机类及近机类专业学生，重点培养其对不同材料的选用和制定零件加工工艺的能力，为其后续课程打下良好的基础。通过这样的处理，大大提高了课程的教学效果。六、课程的重点、难点及解决办法1、“金属材料”这是机械制造各专业基础中的基础，而且对于绝大部分学生来说是完全陌生的知识领域。通过接触实物、观看录象和图片、现场参观等教学手段使学生对各种工业用金属材料有一个较全面系统的了解。2、“钢的热处理”通过钢各种热处理方法的实验操作，改变过去教学中过多的热处理理论讲授，强调热处理方法的选择和应用。3、“金属热加工工艺”在车间现场授课和采用实训周的形式使学生了解铸、锻、焊工艺的应用。“不锈钢”说课材料机械系XXX【背景资料】据不完全统计，全世界因腐蚀而损坏的金属制件约占其产量的10%，美国1975年由于金属腐蚀而造成的经济损失达150亿美元，而1982年则高达1260亿美元。日本一艘5万吨级矿石专用运输船，因腐蚀脆性破坏而于1969年突然沉没。近年来，我国在这方面也发生了不少事故，有深刻的教训。当你走入现代化家庭的厨房，映入眼帘的是并成一排清洁明亮的煤气台、洗物槽和烹调台、华丽大方的电冰箱、微波炉和烤面包炉、闪闪发光的烹调用具及餐具，真是琳琅满目，美不胜收，给人以华美、清新的感觉。据了解，象我国建国饭店这样仅700个床位的饭店食堂，就需不锈钢厨房设备约20吨，价值80多万美元。不锈钢不仅在民用消费方面打开了销路，而且也在现代化工业建设、化工设备、医疗、国防乃至航天飞船及尖端科技等各个领域都得到了广泛应用。据统计，年产11万吨硝铵的氨肥厂，约需800吨不锈钢；年产1万吨的维尼纶厂，约需1200吨不锈钢。1960年~1999年约40年间，西方国家的不锈钢产量从215万吨猛增到1728万吨，增加了约8倍，平均年增长率约为5．5%。新加坡地铁车站的防护装置，使用了约5000吨的不锈钢外装饰材。再如日本1980年以后，用于建筑业的不锈钢增长了约4倍，主要用作屋顶、大楼内外装饰和结构材。那么，神通广大的金属材料—不锈钢是怎样诞生的呢？“垃圾堆里的发现”：第一次世界大战期间，布利埃莱从废弃的试验合金垃圾堆里发现了一种不锈蚀钢—铬不锈钢，这是20世纪改变人类文明进程的一项重大科学发现。【教学目的与要求】1、了解不锈钢的牌号。2、了解不锈钢的性能、热处理及其用途。【教学难点与重点】1、不锈钢耐腐蚀的机理2、不锈钢牌号和热处理特点及应用【授课方式】引入＋讲叙＋案例讨论＋总结【教学过程】1.检查复习a.请回答W18Cr4V是什么钢种？应采用什么热处理？b.请问下列材料分别是什么钢种？应采用什么热处理？40Cr、Cr12、3Cr2W8V、20CrMnTi2.讲授新课2.1提出问题，引入新课1.不锈钢制件不擦洗、不上油能长时间表面保持光泽不生锈，为什么？2.不锈钢制件用磁铁吸引不上，无磁性，为什么？2.2介绍金属腐蚀的基础知识1.电化学腐蚀须同时具备：①两种不同的金属②互相接触③有电解质溶液存在2.提高金属耐蚀性的措施◆钢+大量合金元素（常用Cr）→表面形成致密氧化膜→隔绝外界介质→耐蚀性↑◆钢+大量合金元素（如Cr）→钢基体电极电位↑→耐蚀性↑钢中溶解11.7%的Cr时，电极电位由-0.56v跃升为+0.20v。◆钢+大量合金元素（如Cr或Cr、Ni）→形成单相组织如F或A→耐蚀性↑2.3重点讲述不锈钢2.3.1定义在空气或其他化学介质(酸、碱、盐)抵抗锈蚀的钢。广泛应用在化工、医疗器械、轻工业产品、仪器仪表以及航海、航空工业中。2.3.2成分特点◆高铬：表面生成钝化膜Cr2O3，并使电极电位↑→耐蚀性↑◆高镍：扩大ν相区降低Ms点，使钢在室温时具有单相A组织◆低碳0.1~0.4%碳量↑→强度、硬度↑塑性、韧性↓耐蚀性↓2.3.3常用不锈钢（列表比较）类别马氏体不锈钢奥氏体不锈钢典型牌号1Cr13…4Cr131Cr18Ni9(Ti)耐蚀性稍差较好塑性、韧性较差好冲压、焊接性能较差稍好切削加工性稍好差热处理工艺淬火+回火（低、高）淬火（固溶处理）应用强度高、耐蚀性要求不高的零件（如泵零件、医疗器械、弹簧、轴承等)强腐蚀介质中工作的零件或耐蚀的薄壁、管状零件（如耐酸容器、燃气导管、）2.3.4注意事项⑴晶间腐蚀奥氏体不锈钢在500～700℃温度时，沿晶界析出碳化物Cr23C6，从而使晶界附近容易引起腐蚀，稍受力即沿晶界开裂或粉碎。防止措施：a.降低含碳量(0.06%)，使钢中不形成铬的碳化物。b.增加合金元素Ti或Nb，使钢中先形成TiC、NbC，保证奥氏体含铬量。⑵Cr12MoV是否为不锈钢？Cr12MoV的含铬量虽在12%左右，但由于其含碳量高（1.45%～1.7%），形成大量的碳化物，固溶体中实际含铬量远低于11.7%（11.7%Cr是不锈钢的最低含量），不能有效地提高电极电位，不能耐蚀，所以Cr12MoV不是不锈钢，而是高铬工具钢。2.3.5实出应用性和实践性的案例教学环节—不锈钢应用举例3Cr13和4Cr13制造医用夹持器械(如手术钳、医用镊子)和刃具(如手术剪、手术刀)的工艺路线一般如下：落料→热锻成型→重结晶退火(860～880℃,V冷≤30℃／h，HB≤200)→冷精压→再结晶退火(780～800℃，HB≤187)→切边及机械加工→再结晶退火→钳加工→淬火(3Cr13钢1000～1050℃，HRC48)(4Cr13钢1000～1100℃，HRC50)→低温回火(200～300℃)→整形开刃→抛光2.3.6综合素质提高环节（简单介绍不锈钢发展动向，增进学生的感性认识，启迪学生创新思维，促进学生自主发展）①生产工艺技术：不锈钢生产上的VOD法、AOD法VOD法：Witten等创立，将钢水包放入真空室，吹入氧净化。C+O2→CO(脱碳)杂质+O2→渣(除杂质)AOD法：美国UCC公司创立，不需真空室，氧和大量氩气吹入钢水，同样达到脱碳净化的目的。②高纯化措施：降低钢中P、S、O、N含量(尤其是P0.005%)，提高抗蚀能力。③钝化和着色处理：★表面预先处理成钝态→耐蚀能力↑★碱性液(NaOH+助剂)电解阳极氧化或酸性液(Cr2O3+H2SO4)浸渍→获紫、蓝、黄、红、绿彩色不锈钢。3.课堂总结①不锈钢的成分有二个特点：a.高铬(或同时高镍)b.低碳②常用不锈钢a.铬不锈钢1Cr13…4Cr13b.铬镍不锈钢1Cr18Ni9…1Cr18Ni9Ti4.安排作业