制造技术教案.docx

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制造技术教案

北京市建筑材料工业学校

《机械制造基础》课堂教学设计方案

课题：

材料的力学性能

任课教师：

常健2006年9月18日

授课班级

数控0527、0528班

授课日期

18/9

授课时数

2

教学目标

知识目标

了解课程性质及主要内容，熟悉金属的性能指标及其使用

能力目标

能正确识别金属的力学性能

德育目标

通过制造业的发展，感悟课程的重要性，激发学习热情

教学重点与难点

重点

金属的力学性能

难点

金属的力学性能

教学方法与手段

方法

启发、讨论

手段

投影

教学过程

教学过程

教师活动

学生活动

时间

1、组织教学

2、导入新课

明确学习任务

3、讲授新课

4、学生提问

5、小结、布置作业

检查学生出勤、与学生认识

通过问题导入：

1、你知道制造业指什么吗？

2、产品或设备是如何生产的？

3、用于生产零件的材料应具备什么性能？

明确任务:

1、了解课程性质及主要内容

2、金属的性能指标及其使用

根据日常生活及学习过的知识，引导学生了解课程性质及主要内容，思考材料有那些性能，可用那些方法检查，组织学生讨论。

提问1、为什么在相同力的作用下，有些材料弯曲变形小，有的弯曲变形大？

有的耐磨，有的不耐磨？

2、你知道材料那些性能？

利用投影讲授教学内容，以问题方式启发引导学生，并组织学生分析、讨论问题。

回答学生问题，与学生一起讨论。

组织学生归纳总结教学内容。

布置作业。

与老师认识

回答问题

明确任务

学生讨论，回答问题。

思考、回答问题、讨论问题。

记笔记。

提问、分析讨论

总结教学内容。

记笔记

10min

5min

60min

5min

5min

板

书

设

计

绪论

一、课程性质及主要内容

研究机械工程材料及其成型工艺的一门学科，根据机械制造工艺流程，一般分为机械工程材料与成型工艺两部分内容。

二、课程任务与基本要求

第一章金属的性能

一、金属的物理性能和化学性能

二、金属的力学性能

（一）强度与塑性

1、强度指标

强度是指材料抵抗塑性变形和断裂的能力。

其大小通常用应力表示，符号б表示，单位为MPa

2、塑性指标

材料在静载荷作用下产生塑性变形而不破坏的能力。

课后分析

教研组长签字：

北京市建筑材料工业学校

《机械制造基础》课堂教学设计方案

课题：

材料的力学性能

任课教师：

常健2006年月19日

授课班级

数控0527、0528班

授课日期

19/9

授课时数

2

教学目标

知识目标

了解金属的工艺性能，熟悉金属的性能指标及其使用

能力目标

能正确识别金属的力学性能

德育目标

通过材料性能对产品的影响，感悟责任心的重要性

教学重点与难点

重点

金属的力学性能

难点

金属的力学性能

教学方法与手段

方法

启发、讨论

手段

投影、录象

教学过程

教学过程

教师活动

学生活动

时间

1、复习上节内容

2、导入新课

3、明确学习任务

4、讲授新课

5、学生提问

6、小结、布置作业

检查学生出勤

提问：

1、材料有那几方面性能？

2、强度、塑性指什么？

其指标有那些？

根据日常生活，引导学生思考材料除了强度、塑性外还有那些性能，可用那些方法检查，组织学生讨论，导入新课

1、硬度、韧性、疲劳指标及其使用

2、金属的工艺性能

利用投影以问题方式讲授硬度、韧性、疲劳指标概念和种类

1、通过录象与学生归纳总结力学性能的测定方法和应用，组织学生分析、讨论问题。

2、利用事例与学生分析总结金属材料的工艺性能。

回答学生问题，与学生一起讨论。

组织学生归纳总结教学内容。

布置作业。

回答问题

学生讨论，指出可能会有那些性能，可用什么方法判定。

明确学习任务

思考、回答问题、讨论问题。

记笔记。

提问、分析讨论

总结教学内容。

记笔记

10min

3min

2min

60min

5min

5min

板

书

设

计

第一章金属的性能

一、金属的力学性能

（二）硬度

衡量材料软硬程度的指标。

一般认为，材料局部表面抵抗塑性变形和破坏的能力。

1、布氏硬度

布氏硬度值用球面压痕单位面积上所承受的平均压力表示。

（淬火钢球压头HBS、硬质合金球压头HBW）

压痕直径越大，布氏硬度值越小，说明材料硬度越小；反之，则说明材料越软。

布氏硬度习惯上只写出硬度值而不注明单位。

硬度值写在硬度符号前面。

如120HBS

常用于测量灰铸铁、结构钢、正火调质钢、非铁金属及非金属材料等。

2、洛氏硬度

是用锥顶角1200的金刚石圆锥或直径1.588mm的淬火钢球，压入试样表面，用测量的残余压痕深度增量来计算硬度的一种压痕硬度试验。

残余压痕深度越大，材料硬度愈低，反之，硬度越高。

HRC应用最广，一般经过淬火处理、调质处理的钢零件和工具都用它测试硬度。

洛氏硬度无单位，但要标明硬度符号。

50HRC

3、维氏硬度

与布氏硬度试验原理基本相同，压头是用相对面夹角为1360的金刚石四棱锥体。

维氏硬度是用正四棱锥压痕单位面积上所承受的平均压力表示。

维氏硬度的适用范围宽，从极软的材料到极硬的材料都可以测量。

但其测量效率低，不适宜于大批生产，不适合测量组织不均匀的材料。

（铸铁）用它测试精密零件、材料研究、薄板及表面处理零件。

（三）韧性

反映材料抵抗冲击力作用能力。

指材料在冲击力作用下折断前所吸收变形能量的能力。

一般用冲击韧度aK表示

（四）疲劳极限

材料在循环应力作用下，经受无数次循环而不断裂的最大应力值。

材料疲劳极限与其抗拉强度之间存在一定经验关系，如碳钢б-1≈（0.4∽0.5）бb，灰铸铁б-1≈0.4бb，在其他条件相同的情况下，材料的疲劳极限随抗拉强度的提高而增加。

三、金属的工艺性能

课后分析

北京市建筑材料工业学校

《机械制造基础》课堂教学设计方案

课题：

金属的晶体结构与结晶

任课教师：

常健2006年9月21日

授课班级

数控0527、0528班

授课日期

21/9、22/9

授课时数

2

教学目标

知识目标

了解晶体结构的基本知识，熟悉金属结晶过程与晶粒细化的方法

能力目标

能正确描述金属结晶过程与晶粒细化的方法

德育目标

通过晶体结构与金属结晶学习，激发崇尚科学，认真学习热情。

教学重点与难点

重点

晶体结构与金属结晶

难点

金属结晶

教学方法与手段

方法

启发、设疑、讨论

手段

投影

教学过程

教学过程

教师活动

学生活动

时间

1、组织教学与复习

2、导入新课、明确学习任务

3、讲授新课

4、学生提问

5、小结、布置作业

检查学生出勤

复习、提问：

1、常用硬度测试方法有几种？

主要应用范围。

2、反映材料承受动载荷性能指标主要有几种？

3、金属材料的工艺性能主要指什么？

根据上节课程学习内容，引导学生思考金属性能受那些因素影响，金属结构怎样。

明确学习任务。

利用投影以问题方式讲授教学内容。

组织学生分析、讨论问题。

1、通过日常生活中固态物质的表现与学生分析讨论晶体与非晶体区别。

2、利用投影讲授金属的晶体结构，与学生分析其特征。

3、利用投影让学生观察总结金属的结晶过程与细晶方法；纯铁的同素异晶转变。

回答学生问题，与学生一起讨论。

组织学生归纳总结教学内容。

布置作业。

思考、回答问题

学生讨论，回答问题

思考、回答问题、讨论问题。

记笔记。

提问、分析讨论

总结教学内容。

记笔记

10min

2min

60min

10min

3min

板

书

设

计

第二章金属的结构与结晶

§2-1纯金属的晶体结构

一、晶体结构的基本知识

1、晶体与非晶体

2、晶格与晶胞

晶格：

描述原子在晶体中排列方式的几何格架

晶胞：

从晶格中取出的能够反映晶格特征的最小集合单元

二、常见金属的晶体结构

三、金属的实际晶体结构

1、金属的多晶体结构

晶界：

由许多外形不规则的晶体颗粒（晶粒）组成。

晶粒之间的界面称为晶界。

金属显微组织：

在显微镜下观察到的金属结构特点（晶粒形状、大小、排列状况等）

多晶体中各个晶粒的位向不同，它们互相交错咬合、补充或抵消，再加上晶界的作用，掩盖了单个晶粒的各向异性。

2、金属的晶体缺陷

§2-2金属的结晶

一、冷却曲线与过冷现象

过冷现象：

实际结晶温度低于理论结晶温度的现象。

过冷度：

理论结晶温度与实际结晶温度之差。

它与冷却速度有关，结晶时，冷却速度越大，过冷度就越大，金属的实际结晶温度就越低。

二、金属结晶过程

1、形核

2、长大

一般纯金属是由许多晶核长成的外形不规则的晶粒和晶界所组成的多晶体。

三、金属结晶后的晶粒大小（细化晶粒方法）

金属结晶后的晶粒大小对其力学性能影响很大。

晶粒越细小，金属的强度、硬度越高，塑性、韧性越好。

晶粒细小的方法：

用细化晶粒强化金属的方法称细晶强化，它是强化金属材料的基本途径之一。

四、纯铁的同素异晶转变

纯铁的同素异晶转变决定了铁碳合金固态的组织转变，是钢铁能够进行热处理的理论依据，材料性能多样化、用途广泛的原因之一。

特点

1、同素异构体的晶核优先在原来晶粒的晶界处形成

2、同素异构转变具有较大的过冷度

同素异构转变往往要产生较大的内应力

课后分析

教研组长签字：

北京市建筑材料工业学校

《机械制造基础》课堂教学设计方案

课题：

电化教学

任课教师：

常健2006年9月28日

授课班级

数控0527、0528班

授课日期

28/9、29/9

授课时数

2

教学目标

知识目标

了解结晶过程，熟悉组织与性能关系、Fe-Fe3C相图及其作用

能力目标

能初步说明组织与性能关系

德育目标

文明礼貌遵守社会公德

教学重点与难点

重点

铁碳合金

难点

Fe-Fe3C相图分析过程

教学方法与手段

方法

讨论、归纳

手段

录象

教学过程

教学过程

教师活动

学生活动

时间

1、组织教学与复习

2、导入新课、明确学习任务

3、组织观看录象

4、讨论归纳

5、学生提问

6、小结、布置作业

检查学生出勤

复习提问：

1、常见金属的晶体结构有那几种？

2、金属结晶后的晶粒大小对其力学性能有何影响？

细化晶粒方法？

3、何谓纯铁的同素异晶转变？

根据上节课程学习内容，以问题方式引导学生思考金属由液态到固态金属结构是如何变化。

铁碳合金组织结构是如何变化，引入新课。

明确学习任务与观看重点：

1、通过录象观察金属的晶体结构与铁碳合金组织结构

2、熟悉Fe-Fe3C相图分析过程及室温组织

提示观看重点，讲解录象重点内容并提出思考问题

回答学生问题，与学生一起讨论。

组织学生归纳总结教学内容。

布置作业。

回答问题

学生思考，明确学习任务

观看思考、回答问题、

讨论问题。

记笔记。

提问、分析讨论

总结教学内容。

记笔记

8min

2min

50min

10min

10min

5min

板

书

设

计

课后分析

教研组长签字：

北京市建筑材料工业学校

《机械制造基础》课堂教学设计方案

课题：

铁碳合金

任课教师：

常健2006年9月25日

授课班级

数控27、28班

授课日期

25/9

授课时数

2

教学目标

知识目标

了解合金基本概念与相，熟悉铁碳合金基本组织特点

能力目标

能正确说明铁碳合金基本组织结构与性能特点

德育目标

严肃、认真的工作态度

教学重点与难点

重点

铁碳合金基本组织结构与性能特点

难点

铁碳合金基本组织结构

教学方法与手段

方法

启发、设疑、讨论

手段

投影

教学过程

教学过程

教师活动

学生活动

时间

1、组织教学与复习

2、导入新课、明确学习任务

3、讲授新课

4、学生提问

5、小结、布置作业

检查学生出勤

以提问方式复习上节课程学习内容

1、金属结晶过程是怎样进行的？

2、合金指什么？

根据上节课程录象内容，引入课题。

明确学习任务：

1、了解合金基本概念与相

2、铁碳合金基本组织特点

利用投影以问题方式讲授教学内容。

组织学生分析、讨论问题。

1、通过化学元素间相互作用关系，以问题方式利用投影讲授合金基本概念与合金的相。

2、利用投影讲授铁碳合金的基本组织，组织学生观察，与学生分析其结构与性能特点。

回答学生问题，与学生一起讨论。

组织学生归纳总结教学内容。

布置作业。

思考、回答问题

明确学习任务

思考、回答问题、讨论问题。

记笔记。

提问、分析讨论

总结教学内容。

记笔记

5min

2min

65min

10min

3min

板

书

设

计

第四章铁碳合金相图

§3-1铁碳合金的基本组织

一、基本概念

1、合金：

由两种或更多种化学元素所组成的具有金属特性的物质。

2、合金组元：

组成合金的最基本的独立物质。

（元素、稳定的化合物）

一定组元按不同比例配制一系列不同成分的合金，构成一个合金系。

3、相：

合金系统中具有相同的化学成分、相同的晶体结构、相同的物理和化学性能，并与该系统的其它部分以界面分开的组成部分。

4、单相与多相组织：

若合金是由成分、结构都相同的同一晶粒所组成，合金中只有一个相，称单相组织；若合金是由成分、结构互不相同的几种晶粒所组成，它们属于不同的几种相，称多相组织。

二、合金的相

1、固溶体

合金在固态下，由于组元间相互溶解而形成的相称为固溶体。

即在某一组元晶格中溶入了其它组成的原子。

1）固溶体的类型

2）固溶体的性能

溶质原子溶入溶剂晶格，使晶格发生畸变，从而使合金的强度、硬度提高的现象称为固溶强化。

2、金属化合物

金属化合物的熔点高，硬度高，脆性大，塑性、韧性几乎为零，故很少单独使用。

三、铁碳合金的基本组织

1、铁素体（F）：

碳溶于α—Fe中形成的间隙固溶体。

2、奥氏体（A）：

碳溶于γ—Fe中形成的间隙固溶体。

3、渗碳体（Fe3C）：

铁与碳形成的金属渗碳体化合物。

4、珠光体（P）：

由铁素体和渗碳体组成的机械混合物。

5、莱氏体（Ld）：

铁碳合金中的共晶混合物。

课后分析

教研组长签字：

北京市建筑材料工业学校

《机械制造基础》课堂教学设计方案

课题：

铁碳合金

任课教师：

常健2006年9月26日

授课班级

数控27、28班

授课日期

26/9

授课时数

2

教学目标

知识目标

了解Fe-Fe3C相图，熟悉铁碳合金的室温组织及Fe-Fe3C相图应用

能力目标

能正确铁碳合金的室温组织的性能特点

德育目标

严肃、认真的工作态度

教学重点与难点

重点

铁碳合金的室温组织及Fe-Fe3C相图应用

难点

铁碳合金的室温组织

教学方法与手段

方法

启发、设疑、讨论

手段

投影

教学过程

教学过程

教师活动

学生活动

时间

1、组织教学与复习

2、导入新课、明确学习任务

3、讲授新课

4、学生提问

5、小结、布置作业

检查学生出勤

以提问方式复习上节课程学习内容

1、固态合金的相有那些类型？

2、铁碳合金的基本组织主要有几种？

3、铁素体、奥氏体、渗碳体性能特点？

根据上节课程内容与观看过的录象，引入课题。

明确学习任务：

1、了解铁碳合金成分、温度与组织关系

2、铁碳合金的室温组织的性能特点

3、Fe-Fe3C相图在生产中的应用

利用投影以问题方式讲授教学内容。

组织学生分析、讨论问题。

1、利用投影与学生分析讨论Fe-Fe3C相图特殊点、特殊线。

2、利用投影讲授铁碳合金成分、温度与组织关系，组织学生观察，让学生分析其组织变化规律。

3、利用生产事例，让学生归纳Fe-Fe3C相图应用

回答学生问题，与学生一起讨论。

组织学生归纳总结教学内容。

布置作业。

思考、回答问题

明确学习任务

思考、回答问题、讨论问题。

记笔记。

提问、分析讨论

总结教学内容。

记笔记

8min

2min

65min

8min

2min

板

书

设

计

§3-2Fe-Fe3C相图分析

一、Fe-Fe3C相图分析

1、坐标

2、特殊点

A、C、D、E、G、P、S、Q

3、特殊线

（1）ACD线：

液相线,在AC线下从液相中结晶出奥氏体，在CD线下从液相中结晶出一次渗碳体。

（2）AECF线：

固相线，液体合金全部结晶为固体。

（3）ECF水平线：

共晶线

（4）PSK水平线：

共析线，A1线

（5）GS线：

A3线

（6）ES线：

Acm线

（7）PQ线：

4、相区

三个单相区：

L、A、F

五个双相区：

L＋A、L＋Fe3C、A＋F、A＋Fe3C、F＋Fe3C

二、铁碳合金的分类

1、工业纯铁ωc<0.0218%，其显微组织为单相铁素体。

2、钢ωc=0.0218%～2.11%，其特点是高温固态组织为具有良好塑性的奥氏体，因而适宜于锻造。

亚共析钢：

ωc<0.77%，室温组织为铁素体+珠光体。

共析钢：

ωc=0.77%，室温组织为珠光体。

过共析钢：

ωc>0.77%，室外温组织为珠光体+渗碳体。

3、白口铁ωc=2.11%～6.69%，其特点是液态结晶时都有共晶转变，因而有较好的铸造性能。

根据含碳量和室温组织的不同，白口铁又分为三类：

亚共晶白口铁：

ωc=2.11%～4.3%，显微组织为珠光体+渗碳体+莱氏体。

共晶白口铁：

ωc<4.3%，其显微组织为莱氏体。

过共晶白口铁：

ωc=4.3%～6.69%，显微组织为莱氏体+一次渗碳体。

三、典型铁碳合金的结晶过程

四、Fe-Fe3C相图在工业生产中的应用

1、选材方面

2、铸造生产上

3、锻压生产上

4、焊接生产上

5、热处理生产上

课后分析

教研组长签字：

北京市建筑材料工业学校

《机械制造基础》课堂教学设计方案

课题：

钢的热处理

任课教师：

常健2006年10月9日

授课班级

数控27、28班

授课日期

9/10

授课时数

2

教学目标

知识目标

了解热处理目的、分类及应用，熟悉热处理基本原理

能力目标

能够正确分析钢在冷却时的转变

德育目标

感悟知识的重要性，激发学习热情

教学重点与难点

重点

钢在冷却时的组织转变

难点

钢在冷却时的组织转变

教学方法与手段

方法

启发、讨论

手段

投影

教学过程

教学过程

教师活动

学生活动

时间

1、组织教学与复习

2、导入新课、明确学习任务

3、讲授新课

4、学生提问

5、小结、布置作业

检查学生出勤

以提问方式复习上节课程学习内容

1、铁碳合金是如何分类的？

2、利用投影说明Fe-Fe3C相图特殊点、特殊线。

3、说明Fe-Fe3C相图在工业生产中有何应用？

根据日常生活和学习过内容引入课题，引导学生思考有那些方法可以改变材料性能。

明确学习任务：

1、热处理目的和分类

2、热处理工艺过程及目的

3、热处理基本原理

利用投影以问题方式讲授教学内容。

组织学生观察分析、讨论问题。

1、利用投影组织学生观察总结热处理工艺过程和分类

2、利用投影讲授钢在加热、冷却时的转变，组织学生观察，让学生分析其组织变化规律。

3、利用投影结合相图与学生分析讨论转变产物的组织与性能

回答学生问题，与学生一起讨论。

组织学生归纳总结教学内容。

布置作业。

思考、回答问题

明确学习任务

思考、回答问题、讨论问题。

记笔记。

提问、分析讨论

总结教学内容。

记笔记

10min

2min

60min

10min

3min

板

书

设

计

第十二章钢的热处理

§12-1钢的热处理原理

钢的热处理是将固态钢材采用适当的方式进行加热、保温和冷却以获得所需组织结构与性能的工艺。

任何热处理过程都是由加热、保温和冷却三个阶段组成的。

其中保温是加热的继续。

一、钢在加热时的转变

加热是热处理的第一道工序，其目的主要是使钢奥氏体化。

1、奥氏体的形成

2、奥氏体晶核的长大

3、残余渗碳体的溶解

4、奥氏体成分均匀化

4、钢在冷却时的转变

冷却方式：

等温冷却

连续冷却

（一）过冷奥氏体的等温转变：

1、奥氏体等温转变图（C曲线）

2、过冷奥氏体等温转变产物的组织与性能

珠光体转变

贝氏体转变

（二）过冷奥氏体的连续冷却转变：

1、过冷奥氏体连续冷却转变产物的组织与性能

2、马氏体转变

碳溶于α—Fe中的过饱和固溶体

1）马氏体转变的基本特点：

在一定温度范围内进行；一个非扩散型的转变；速度极快；转变具有不完全性。

2）马氏体的组织形态及力学性能

板条状马氏体：

具有较高硬度、强度与较好塑性和韧性的综合力学性能。

针状马氏体：

比板条状马氏体更高的硬度，但脆性大，塑性和韧性较差。

课后分析

教研组长签字：

北京市建筑材料工业学校

《机械制造基础》课堂教学设计方案

课题：

钢的热处理

任课教师：

常健2006年10月10日

授课班级

数控27、28班

授课日期

10/10

授课时数

2

教学目标

知识目标

了解退火、正火与淬火的目的及工艺，熟悉退火、正火与淬火应用范围、影响淬透性的因素

能力目标

能根据材料要求正确选用热处理方式

德育目标

责任心、工作态度

教学重点与难点

重点

退火、正火与淬火应用范围

难点

工艺选用

教学方法与手段

方法

启发、讨论

手段

投影、录象

教学过程

教学过程

教师活动

学生活动

时间

1、组织教学与复习

2、导入新课、明确学习任务

3、讲授新课

4、学生提问

5、小结、布置作业

检查学生出勤

以提问方式复习上节课程学习内容

1、热处理目的是什么？

如何分类？

2、加热、保温的目的是什么？

。

3、冷却方式有几种？

利用日常生活中热处理事例引入课题，引导学生思考有那些方法可以改变钢的组织与性能。

明确学习任务：

1、退火、正火与淬火的目的及工艺

2、退火、正火与淬火如何应用

利用投影、录象以问题方式组织学生观察分析、讨论问题。