汽车材料教案

汽车材料教案1(总14页)

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-CAL-本页仅作为文档封面，使用请直接删除 第一章 汽车材料基础知识

第一节：汽车材料概述

第二节：金属材料性能

• 课时：2课时

• 教学目标：

基础知识：掌握强度与塑性、硬度、冲击韧性及金属疲劳概念

能力培养：通过本次学习，培养学生在生产和生活中树立善于思考的良好习惯

• 重点：金属材料的力学性能

• 难点：屈服强度和金属疲劳概念

• 教学方法：讨论+讲授

• 所用教具：课件

• 时间分配：引入5分、新课讲授75分，小结10分，作业布置及答疑10分

• 新课导入：

请同学们思考以下两个问题：

1）你所知道的汽车材料有哪些

2）汽车材料的选用与环境有关吗

第一节：汽车材料概述

一、汽车材料分类：

1.汽车零部件材料

2.汽车运行材料

第二节：金属材料性能

金属材料性能：

使用性能----力学性能、物理性能、化学性能、其他性能

工艺性能----压力加工性能、铸造性能、焊接性能、切削加工 热处理

一、力学性能

力学性能定义：材料受到外力作用所表现出来的性能，又称机械能。

力学性能包括：强度、塑性、硬度、冲击韧性、抗疲劳性

二、两个概念：

强度---在外力作用下，金属材料抵抗永久变形和断裂的能力

塑性---在外力作用下,金属材料产生永久变形而不断裂的能力

三、同学分组讨论你们所知的外力（载荷）指的是哪些并指出实例

载荷的分类 根据外力作用的类型可分为 拉伸载荷 抗拉强度 拉钩、绳、螺栓

压缩载荷 抗压强度 活塞、连杆

弯曲载荷 抗弯强度 曲轴、摇臂

剪切载荷 抗剪强度 销、轴

扭转载荷 扭转扭转 曲轴等旋转零件

根据作用力的方向、时间可分为 静载荷 缓慢`增加后保持大小和方向不变的载荷

冲击载荷 不仅和作用力有关，而且作用时的速度有关

交变载荷 力的大小、方向随时间作周期性变化

四、强度有关知识：（请同学描述你所知的强度）

强度的大小用应力表示，金属材料在受到外力作用时必然在材料内部产生与外力相等的抵抗力，即内力。

单位截面上的内力称为应力。

用符号σ表示，σ=F/S 单位：Pa通过拉伸试验得到的指标有；弹性极限、屈服强度、抗拉强度。

五、塑性

定义：指材料受力时在断裂前产生永久变形的能力。

指标：伸长率（δ）和断面收缩率ψ

δ=（L1-L0）/L0×100﹪ δ100指L0=100mm的延伸率

ψ=（S0-S1）/S0×100﹪

伸长率、断面收缩率与塑性的关系：

δ、ψ值越大，塑性越好。

六、硬度知识：

（1）定义：指材料表面抵抗局部塑性变形、压痕或划痕的能力。

（2）请同学举例并示范

汽车零件根据工作条件的不同，要求具有一定的硬度以保证零件具有足够的强度、耐磨性、和使用寿命等。

（3）常用硬度试验法；布氏硬度HB、洛氏硬度HRC、维氏硬度HV

布氏硬度HB主要用于测定铸铁、有色金属、及其合金，低合金结构钢以及非金属材料。

洛氏硬度HRC主要用于测定铜、铝等有色金属及其合金、硬质合金、表面淬火、滲碳件以及退火、正火和淬火。

维氏硬度HV主要用于测定金属镀层、薄片金属以及化学热处理后的硬度。

硬度与耐磨性的关系：（请同学回答）

硬度越大，耐磨性也越好。

七、冲击韧性

定义：材料抵抗冲击载荷作用而不破坏的能力。

指标：冲击韧度αk=Ak/S

举例汽车上哪些零件受到冲击力的作用

(八)金属疲劳的概念

交变应力：许多零件，在工作过程中往往受到大小或大小及方向随时间呈周期性变化的应力作用，此应力称为交变应力。

金属的疲劳：金属材料在交变应力的长期作用下，虽然应力远小于材料的抗拉强度，甚至低于屈服点，也会发生突然断裂，这种现象叫金属疲劳。

举例变速箱上齿

本课小结

强度与塑性、硬度、冲击韧性及金属疲劳概念。

作业布置：习题册

审批：

后记：

第二章 钢铁材料及其在汽车上的应用

第一节 碳素钢

• 课时：2课时

• 教学目标：掌握钢铁材料的概念及其分类、特性

• 重点：热处理类型及优点

• 难点：如何区分碳素钢、合金钢及铸铁

• 教学方法：讨论+讲授

• 所用教具：课件

• 时间分配：引入5分、新课讲授75分，小结10分，作业布置及答疑10分

• 教学过程：

一、复习上节课内容：

（1）金属的力学性能包括哪些内容

（2）强度、硬度、塑性变形、疲劳的概念

二、提问：

（1）什么叫强度你知道哪些类型的强度

（2）硬度与耐磨性有什么关系

（3）受力越大，强度越大

三、新课讲授

第一节 碳素钢

（一）碳及常存元素对碳素钢性能的影响

1、碳的影响：随着含碳量增加，强度硬度增加，塑性韧性降低，到%时强度最大，随着含碳量继续升高，除了硬度升高，其他都降低

2、常存元素的影响：锰、硅有益：流动性变好，减少硫的有害作用

硫、磷有害：塑性韧性下降，出现“热脆”、“冷脆”

（二）碳素钢的分类：

1、碳含量 （低碳钢C%[ % 、中碳钢%）

2、质量 （S、P杂质含量） （普碳钢、优质碳素钢、高级优质碳素钢）

3、按用途 （碳素结构钢、碳素工具钢）

（三）常用碳素钢：

1、普通碳素结构钢

甲类钢（A类钢）

机械性能：A1,A2,A3,A4,A5,A6，A7, 随钢号数字的增大，强度提高，塑性下降。

用途:A1,A2,A3，塑性好，钢板、钢筋、螺钉、螺帽

A4,A5 型钢、钢板

A6，A7 工具、农机零件、轻轨热轧状态使用

乙类钢（B类钢） 按成分供应，B1，B2，B3.....B7,

特类钢（C类） C2,C3,C4,C5,按机械性能及化学成分供应。

2、优质碳素结构钢用平均碳含量的万分数的数字表示。如：08F，20A，45，15Mn。（F表沸腾钢） （%C，后有“A”表高级优质钢） （表含Mn量高）制作各种机器零件，一般进行热处理。

08F 塑性好，冷冲压件 10，20 冷冲压件，焊接件，渗碳处理。35，45 40，50 齿轮、轴类

60，65 弹簧

3、铸钢

“ ZG”加平均碳含量万分数表示，如：ZG25， ZG45（ %C），~（%C）

形状复杂，需要一定强度、塑性和韧性的零件。

本课小结：

钢铁材料的概念及其分类、特性

作业布置：习题册

审批：

后记：

第二章 钢铁材料及其在汽车上的应用

第二节 钢的热处理简介

• 课时：2课时

• 教学目标：掌握钢铁材料钢铁材料常用的热处理方法

• 重点：热处理类型及优点

• 难点：如何区分碳素钢、合金钢及铸铁

• 教学方法：讨论+讲授

• 所用教具：课件

• 时间分配：引入5分、新课讲授75分，小结10分，作业布置及答疑10分

• 新课引入：

热处理是改善金属材料使用性能和工艺性能的一种非常重要的工艺方法，它是强化金属材料，提高产品质量和使用寿命的主要途径之一。因此，绝大部分重要的机械零件在制造过程中都必须进行热处理。

一、热处理的基础知识

1.热处理的概念

所谓热处理，就是对固态的金属或合金采用适当的方式进行加热、保温和冷却，以获得所需要的组织结构与性能的工艺。

2.热处理的工艺过程

任何一种热处理的工艺过程，都包括下列三个步骤：

(1)加热 以一定速度把零件加热到规定的温度。这个温度范围根据不同的金属材料、不同的热处理要求而定。

(2)保温 在此温度下保温一定的时间，使工件全部或局部热透。

(3)冷却 以某种速度把工件冷却下来。

二、常用热处理的方法

热处理方法很多，常用的有普通热处理(包括退火、正火、淬火和回火)以及表面热处理(包括表面淬火和化学热处理等)两大类。热处理既可以作为预备热处理以消除上一道工序所遗留的某些缺陷，为下一道工序准备好条件；也可作为最终热处理进一步改善材料的性能，从而充分发挥材料的潜力，达到零件的使用要求。

1、退火：指金属材料加热到适当的温度，保持一定的时间，然后缓慢冷却的热处理工艺。常见的退火工艺有：再结晶退火、去应力退火、球化退火、完全退火等。退火的目的：主要是降低金属材料的硬度，提高塑性，以利切削加工或压力加工，减少残余应力，提高组 织和成分的均匀化，或为后道热处理作好组织准备等。

2、正火：指将钢材或钢件加热到或 （钢的上临界点温度）以上，30～50℃保持适当时间后，在静止的空气中冷却的热处理的工艺。正火的目的：主要是提高低碳钢的 力学性能，改善切削加工性，细化晶粒，消除组织缺陷，为后道热处理作好组织准备等。