汽车材料电子教案.docx
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广东省技工学校文化理论课教案（首页）（代号A-3）
共 页
科
目
汽车材料
第一章 金属材料力学性能指标
授课时间
课时
2节
班级
授课方
式
讨论+讲授
作业次数
拟用时间
教学目的
1.掌握强度与塑性、硬度、冲击韧性及金属疲劳概念
选用教具挂图
铁钉、铁片、铝片等
重
点
金属材料的力学性能
难
点
屈服强度和金属疲劳概念
教学回顾
说
明
审阅签名
1
教
学
过
程
[导入]：
请同学们回顾并思考以下两个问题：
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？
[新课]：
第一章 金属材料力学性能指标（板书）
（一）、汽车材料分类：
1、金属材料---黑色金属、有色金属、合金
2、非金属材料 有机高分子、无机非金属材料、新型复合材料
3、汽车运行材料 燃料、润滑剂、工作液（板书）
（二）、金属材料性能：
（分组讨论每组给出答案，老师点拨）
1、 使用性能 力学性能、物理性能、化学性能、其他性能
2、 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
（板书）
（三）、1、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。
2、力学性能包括：
强度、塑性、硬度、冲击韧性、抗疲劳性（板书）
（四）、两个概念：
（板书）
1、 强度 在外力作用下，金属材料抵抗永久变形和断裂的能力
2、 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
（五）、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
第二节课
（六）强度有关知识：
（请同学描述你所知的强度）（板书）
（1）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。
（2）单位截面上的内力称为应力。
（3）用符号σ表示，σ=F/S
（4）单位：
Pa
（5）通过拉伸试验得到的指标有；弹性极限、屈服强度、抗拉强度。
（七）塑性（板书）
（1）定义：
指材料受力时在断裂前产生永久变形的能力。
（2）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﹪
（3）伸长率、断面收缩率与塑性的关系：
δ、ψ值越大，塑性越好。
（八）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。
（板书）
（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（板书）
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。
（4）硬度与耐磨性的关系：
（请同学回答）
硬度越大，耐磨性也越好。
（板书）
（九）冲击韧性（板书）
（1）定义：
材料抵抗冲击载荷作用而不破坏的能力。
（2）指标：
冲击韧度αk=Ak/S
（3）举例汽车上哪些零件受到冲击力的作用
（十）金属疲劳的概念
（1）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。
（2）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。
（3）举例变速箱上齿轮
（十一）小结：
强度与塑性、硬度、冲击韧性及金属疲劳概念
（十二）作业：
1、已知某材料的截面积为500mm2,工作时受到拉伸载荷为12000N，求该材料的抗拉强度。
2、硬度常用试验方法有哪些？
它与耐磨性有和联系。
3、强度与塑性、硬度、冲击韧性及金属疲劳是金属的什么性能？
讲后摘记
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科
目
汽车材料
第二章 黑色金属 第一节铁碳合金的内部结构
授课时间
课时
2节
班级
授课方
式
讨论+讲授
作业次数
拟用时间
教学目的
（1）基础知识：
掌握铁碳合金的基本相,了解铁碳合金相图
（2）能力培养：
通过本次学习，培养学生在工作中会识图
选用教具挂图
重
点
铁碳合金的基本相
难
点
铁碳合金相图
教学回顾
（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
说
明
审阅签名
教
学
过
程
[导入]：
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？
[新课]：
§2-1 铁碳合金的内部结构
一、1）金属和合金的内部结构主要指的是：
晶体结构和显微组织二、2）金属晶格的基本类型：
（板书）1）体心立方晶格：
属于这类金属：
α-铁、铬、钼、钒、钨
2） 面心立方晶格：
属于这类金属：
γ-铁、铜、镍、金、银、铝
注意：
晶格是指描述晶体排列规律的空间格架，从晶格中取出最能代表原子排列特征的最基本的几何单元，成为晶胞
3）、实际金属的晶体结构：
实际金属都是多晶体。
在显微镜下观察都是有小晶体组成的，这些小晶体为晶粒。
晶界：
晶粒与晶粒之间的交界面为晶界
金相组织：
金相显微镜看到金属和合金的组织成为显微镜组织或金相组织
第二节课
4）铁碳合金的组元与基本相：
（1）铁碳合金的组元：
铁的熔点为1538。
C
同素异构转变：
金属在固态下随温度的变化由一种晶格转变为另一种晶格的现象
Fe组元
δ-Fe--1394℃--γ-Fe--912℃---a-Fe（同素异构转变）
强度低、硬度低、韧性、塑性好
Fe3C
熔点高，硬而脆，塑性、韧性几乎为零。
5）、铁碳合金的基本相：
α相铁素体F（C固溶到α-Fe中——α相）强度、硬度低、塑性好韧性好 （室温：
C%=0.0008%,727℃C%=0.0218%）
γ相、A奥氏体?
（C固溶到γ-Fe中——γ相）强度低、硬度低，塑性、韧性比F
Fe3C渗碳体硬度高、塑性韧性极差珠光体P6）铁碳合金状态图：
（相图）
五个基本区（请学生找）：
ABCD以上----液相区（L） AHNA δ固溶体（δ）
NJESGN-------奥氏体（A） GPQ以左 铁素体（F）铁素体
DFKL垂线 渗碳体“区“
七个两相区L+δ；L+A；L+F3C；δ+A；A+F；A+F3C；F+F3C
小结：
金属晶格的基本类型
、
铁碳合金相图
作业：
（1）金属晶格的基本类型有哪些？
（2）奥氏体、铁素体、渗碳体特点是什么？
（3）认识铁碳合金相图
讲后摘记
广东省技工学校文化理论课教案（首页）（代号A-3）
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科
目
汽车材料
第二章 黑色金属
第二节 碳对铁碳合金组织和性能的影响
授课时间
课时
2节
班级
授课方
式
讨论+讲授
作业次数
拟用时间
教学目的
（1）基础知识：
掌握钢、铁的分类及碳钢分类及牌号，了解含碳量对钢性能的影响
（2）能力培养：
通过本次学习，培养学生在工作中会识图
选用教具挂图
重
点
钢的分类及碳钢牌号
难
点
含碳量对铁碳合金平衡组织组成物及组成物的相对量的影响
教学回顾
1）金属晶格的基本类型有哪些？
2）奥氏体、铁素体、渗碳体特点是什么？
说
明
审阅签名
教
学
过
程
[导入]：
教师总结并重新认识铁碳合金相图
[新课]：
§2.2 碳对铁碳合金组织和性能的影响
1.铁碳合金分类：
碳钢（含碳量为0.0218﹪---2.11﹪）和铸铁（含碳量大于2.11﹪）（板书）
2. 成分对组织的影响:
请学生一起看书后然后对照铁碳合金相图回答工业纯铁----C﹪≦0.0218 F+Fe3CIII
亚共析钢----C﹪0.0218-0.77 F+P
共析钢------C﹪0.77 P
过共析钢----C﹪0.77-2.11 P+Fe3CII
亚共晶白口铁---C﹪2.11-4.3 P+Fe3CII+Ld
共晶白口铁---C﹪4.3 Ld
过共晶白口铁------C﹪4.3-6.69-------Ld+Fe3CI
3.成分、组织对性能的影响
图见课本看图请同学分析：
HB线图C﹪↑硬度高的渗碳体含量增多硬度低的渗碳体减少
σb线图C﹪↑亚共析钢中珠光体（强度高）增多，铁素体（强度低）减少。
随含碳量的增加合金的强度增加。
但当含碳量超过共析成分后，由于强度底，脆性成分大Fe3C析出，合金的强度增加变慢，含碳量超过1﹪时，Fe3C的数量增多，钢的强度增大
α线图
ψ线图C﹪↑铁素体不断减少渗碳体增加合金的塑性、韧性减少
δ线图
第二节课 §2.3碳钢
一、碳钢的分类：
按化学成分分类：
低碳钢、中碳钢、高碳钢按用途分类：
结构钢、工具钢、特殊性能钢
按质量分类：
普通钢、优质钢、高级优质钢二、碳钢中杂质元素对性能的影响
锰——有益；0.25--0.80%
脱氧剂；降低FeO→↓脆性，
Mn+S→MnS（降低S的有害作用）↑热加工性能固溶强化；使性能更优；
Si有益脱氧→↓脆性固溶强化
S有害 985℃（Fe+FeS）→热脆加入Mn→MnS磷有害Fe3P室温下<100℃，脆性大→冷脆
O、N、H
O2-↓机械性能，强度、塑性降低，有害元素
N2——兰脆，若钢中存在Al、V、Ti↑→兰脆消失
→强度，硬度提高H2——氢脆、白点，有害
1.钢的分类
（1）、碳含量（低碳钢C%[0.25%、中碳钢0.250.6%
（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、铸钢）
2、钢的牌号及作用
1）.普通碳素结构钢甲类钢（A类钢）
机械性能：
A1,A2,A3,A4,A5,.......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,C%↑
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
钢号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）
（0.20%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。
例：
08F塑性好，冷冲压件。
10，20冷冲压件，焊接件，渗碳处理。
35，4540，50?
齿轮、轴类。
60，65弹簧
3）.碳素工具钢
0.65------1.35C%，用以制作刃具、量具、模具
钢号用平均碳含量的千分数的数字和T一起表示。
如：
T10A,T9,T12,
（1.0%C，A表示高级优质碳素工具钢）（0.9%C）（1.2%C,）
T7，T8，强度，韧性较高，可制作冲头、凿子、榔头。
T9，T10，T11，强度，韧性适中，可制作钻头、刨刀、丝锥、手锯及冷作模具。
T12，T13，硬度很高，韧性低，可制作锉刀、刮刀、量规。
4）.铸钢
“ ZG”加平均碳含量万分数表示，如：
ZG25， ZG45（ 0.25%C），
~（0.45%C）
形状复杂，需要一定强度、塑性和韧性的零件。
小结
1）含碳量对钢性能的影响
2）掌握钢、铁的分类及碳钢分类及牌号
作业：
1）钢和铁的划分
2）碳钢的分类
3）钢中杂质的影响
4）20钢属（）钢，其含碳量为（）；45钢属（）钢，其含碳量为（）；T8钢属（）钢，其含碳量为（）。
5）工具钢按用途可分（）、（）和（）。
讲后摘记
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科
目
汽车材料
第二章 黑色金属第四节 合金钢
授课时间
课时
2节
班级
授课方
式
讨论+讲授
作业次数
拟用时间
教学目的
（1）基础知识：
了解合金钢的分类、性能及用途，掌握有关合金钢的牌号
并掌握牌号的含义
（2）能力培养：
通过本次学习，培养学生能理论联系实际的能力
选用教具挂图
重
点
合金钢的分类及牌号
难
点
合金钢的分类及牌号
教学回顾
（1）含碳量对钢性能的影响
（2）钢、铁的划分及碳钢分类及牌号
说
明
审阅签名
教
学
过
程
【导入】教师总结并带领学生复习
【新课】
§2.4 合金钢
一、合金钢
合金结构钢 在碳钢的基础上特意地加入一种或几种合金元素，
使其使用性能和工艺性能得以提高的以铁为基的合金即为合金结构钢。
合金钢的分类：
合金结构钢、合金工具钢、特殊性能钢
1.合金结构钢
（1）按用途可分为：
普通合金强度钢、渗碳钢、调质钢、弹簧钢、滚动
轴承钢
（2）合金结构钢编号原则：
①钢号开头的两位数字表示钢的碳含量，以平均碳含量的万分之几表示，如40Cr。
②钢中主要合金元素，除个别微合金元素外，一般以百分之几表示。
当平均合金含量＜1.5%时，钢号中一般只标出元素符号，而不标明含量，但在特殊情况下易致混淆者，在元素符号后亦可标以数字“1”，例如钢号
“12CrMoV”和“12Cr1MoV”，前者铬含量为0.4-0.6%，后者为0.9-1.2%，其余成分全部相同。
当合金元素平均含量
≥1.5%、≥2.5%、≥3.5%……时，在元素符号后面应标明含量，可相应表示为2、3、4……等。
例如18Cr2Ni4WA。
③钢中的钒V、钛Ti、铝AL、硼B、稀土RE等合金元素，均属微合金元素，虽然含量很低，仍应在钢号中标出。
例如20MnVB钢中。
钒为0.07-0.12%，硼为0.001-0.005%。
④高级优质钢应在钢号最后加“A”，以区别于一般优质钢。
⑤专门用途的合金结构钢，钢号冠以（或后缀）代表该钢种用途的符号。
例如，铆螺专用的30CrMnSi钢，钢号表示为ML30CrMnSi。
第二节课 （3）用途
★普通低合金高强度钢：
主要用于制造桥梁、船舶、车辆、锅炉、农机
①钢号的表示方法，基本上和合金结构钢相同。
②对专业用低合金高强度钢，应在钢号最后标明。
例如16Mn钢，用于桥梁的专用钢种为“16Mnq”，汽车大梁的专用钢种为“16MnL”，压力容器的专用钢种为“16MnR”。
★弹簧钢
弹簧钢按化学成分可分为碳素弹簧钢和合金弹簧钢两类，其钢号表示方法，前者基本上与优质碳素结构钢相同，后者基本上与合金结构钢相同。
★滚动轴承钢
①钢号冠以字母“G”，表示滚动轴承钢类。
②高碳铬轴承钢钢号的碳含量不标出，铬含量以千分之几表示。
例如
GCr15。
渗碳轴承钢的钢号表示方法，基本上和合金结构钢相同。
2．合金工具钢和高速工具钢
①合金工具钢钢号的平均碳含量≥1.0%时，不标出碳含量；当平均碳含量＜1.0%时，以千分之几表示。
例如Cr12、CrWMn、9SiCr、3Cr2W8V。
②钢中合金元素含量的表示方法，基本上与合金结构钢相同。
但对铬含量较低的合金工具钢钢号，其铬含量以千分之几表示，并在表示含量的数字前加“0”，以便把它和一般元素含量按百分之几表示的方法区别开来。
例如Cr06。
③高速工具钢的钢号一般不标出碳含量，只标出各种合金元素平均含量的百分之几。
例如钨系高速钢的钢号表示为“W18Cr4V”。
钢号冠以字母
“C”者，表示其碳含量高于未冠“C”的通用钢号。
3.特殊性能钢
（1）．不锈钢和耐热钢
①钢号中碳含量以千分之几表示。
例如“2Cr13”钢的平均碳含量为
0.2%；若钢中含碳量≤0.03%或≤0.08%者,钢号前分别冠以“00”及“0”
表示之，例如00Cr17Ni14Mo2、0Cr18Ni9等。
②对钢中主要合金元素以百分之几表示，而钛、铌、锆、氮……等则按上述合金结构钢对微合金元素的表示方法标出。
（2）.焊条钢
它的钢号前冠以字母“H”，以区别于其他钢类。
例如不锈钢焊丝为
“H2Cr13”，可以区别于不锈钢“2Cr13”。
（3）．电工用硅钢
①钢号由字母和数字组成。
钢号头部字母DR表示电工用热轧硅钢，DW
表示电工用冷轧无取向硅钢，DQ表示电工用冷轧取向硅钢。
例如钢号DW470表示电工用冷轧无取向硅钢。
小结：
合金钢的类型及牌号
作业：
1、合金钢可分哪几种类型？
2、合金结构钢按用途可分为哪几种类型？
3、合金工具钢用于制造什么？
4、指出以下编号的含义：
45号钢、T8A、60SiMn、W18Cr4V
讲后摘记
广东省技工学校文化理论课教案（首页）（代号A-3）
共
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科
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汽车材料
第二章 黑色金属第五节 铸铁
授课时间
课时
2节
班级
授课方
式
讨论+讲授
作业次数
拟用时间
教学目的
（1）基础知识：
了解铸铁的分类、性能及用途，掌握有关铸铁的牌号
并掌握牌号的含义
（2）能力培养：
通过本次学习，培养学生能理论联系实际的能力
选用教具挂图
重
点
铸铁的分类及牌号
难
点
铸铁的分类及牌号
教学回顾
（1）合金钢的分类
（2）各种合金钢的牌号
说
明
审阅签名
科
目
汽车材料
第三章 黑色金属第五节 铸铁
授课时间
课时
2节
班级
授课方
式
讨论+讲授
作业次数
拟用时间
教学目的
（1）基础知识：
了解铸铁的分类、性能及用途，掌握有关铸铁的牌号
并掌握牌号的含义
（2）能力培养：
通过本次学习，培养学生能理论联系实际的能力
选用教具挂图
重
点
铸铁的分类及牌号
难
点
铸铁的分类及牌号
教学回顾
（1）合金钢的分类
（2）各种合金钢的牌号
说
明
审阅签名
[导入]：
教师总结并带领学生复习
[新课]：
§2.5 铸铁
铸铁 由铁、碳（2.11钢含有较多硫、磷等杂质元素。
碳在铸铁中有两种存在状态：
一种是化合状态——渗碳体（Fe3C），另一教 种是游离状态——石墨（G）
一、铸铁的分类
根据碳在铸铁中的存在形式和形态的不同，可分为：
白口铸铁----C极少溶于F外。
其余皆以Fe3C形式存在，断口兰银白
色
灰口铸铁——C主要以片状的游离G存在，由于断口呈黑色（暗）
学 麻口铸铁――碳一部分以渗碳体形式存在；另一部分以石墨形式存在断口呈灰白色相间
根据铸铁中石墨形态铸铁可分为：
可锻铸铁——G以团絮状存在。
蠕墨铸铁——G以界于片状和球状之间的中间形态一蠕虫状。
过
球墨铸铁——G以球状存在。
灰铸铁――它是以片状石墨形式存在。
二、灰铸铁
灰铁产量占总铸铁件80%以上
（一）、铁的成分，组织和性能。
1、成分：
Wc=2.6~3.5% Wsi=1.0~2.2% WMn=0.5~1.3% Ws≤0.15%
程 Wp≤0.3%
优良的铸造性能：
比容较大的G，部分补偿收缩。
良好的切削加工性：
G减摩和润滑。
优良的消震性：
G松软，吸收震动能，阻碍传播为钢的10倍。
良好的耐磨性：
G润滑、形成的孔润又储存润滑油，因而减摩性较低的缺口敏感性：
G相当孔洞和裂纹。
∴缺口敏感性↘
1
（二）、灰铸铁的孕育处理和热处理
1.孕育处理---把作为孕育剂的硅铁或硅钙合金（铁水0.4%左右）冲入加热到1400℃以上的铁水中，搅拌后进行浇注，从而得到细晶粒P和细G片组织
性能特点：
бbψs.AKU较高，对冷却速度的敏感性小
2.热处理火
1、去应力退火--如床身、汽缸体、汽缸盖等，需进行消除内应力退火
2、消除铸件白口退火--
3、表面淬火--如机床导轨表面、汽缸内壁等需要提高表面硬度及耐磨性， 常进行表面淬火处理
（三）、牌号和用途
牌号由“HT”和后面三位数字组成。
┃ ┃
灰铁 └最低拉抗强度бb
如：
（F）HT100 低载荷和不重要件如盖手轮……
（F+P）HT150 中载荷如底座、床身、工作台……
（P）HT200 HT250 较大载荷如齿轮、汽缸体、活……
孕育
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