金属材料与热处理教案.doc

金属材料的损坏和塑性变形一、 教学目标 专业能力：了解金属材料的失效形式，塑性变形的基本原理，提高对金属材料的性能的认识。 社会能力：培养学生探索知识的能力，分析问题和解决问题的能力，并培养学生之间的配合互助，动手能力，以及团队精神。 方法能力：通过举例分析，让学生能触类旁通，达到灵活运用知识。二，分析教材金属材料与热处理：全国中等职业技术学校机械类通用教材，中国劳动社会保障局出版社出版。金属材料的损坏与塑性变形是理解金属材料性能的基础，内容抽象，理论性强。学生对内力、应力的理解存在一定的难度，教师在教学过程中，可以例举生活实例旁通讲解，便于学生理解掌握。通过多媒体课件，以及各种实验的演示，以及让学生动手实操，一可以活跃课堂气氛，二可以提高学生的学习兴趣，三可以提高学生的感观认识，并培养学生的观察问题、分析问题和解决问题的能力。三、 分析教学对象四、 教学重点与难点 教学重点：正确理解内力、应力的含义。 教学难点：应力的应用意义。五、 教学方法讲授、提问引导、图片展示、举例分析、实验/课件演示、任务驱动、小组竞赛六、 教学课时2个课时八、 学内容与过程教学过程教学方法教学内容学生活动学习效果【复习导入】（10分钟）提问讲授（对上次课进行简要的复习）列举（引起学生的注意，提高学生的兴趣和求知欲）【新课讲授】（40分钟）板书课题讲授板书实验演示（用一铁丝折弯，来演示载荷的概念）举例（通过围绕定义举例，用学生身边熟悉的东西进行分析比较，便于理解载荷分类）图片展示课件演示（简单介绍）板书讲授（重点概念）强调（提醒学生内力只有在外力的作用下才存在）板书讲授（重点概念）板书公式提问引导（难点）举例实验演示（通过列举、演示简单的例子，讲解应力的意义，化解难点）板书讲授实验演示（用一根铁丝用手做弯曲试验）课件演示（用课件进行演示，加强学生的感观认识）板书讲授强调板书讲授图片展示【随堂练习】（20分钟）任务驱动小组竞赛鼓励点评（通过随堂练习，让学生对课堂所学的知识点进行巩固）【课堂小结】（8分钟）讲授互动（根据学生的实操与掌握情况，边设问边讲解并小结）【作业布置】（2分钟）多媒体课件（大屏幕放映作业，具体在习题册）【课前准备】学生分组（四组），铁丝（若干），粉笔盒（一个），粉笔（若干），铁棒（一根）【复习导入】一、复习思考、什么是过冷度？、金属晶粒大小对金属材料的影响？、什么是金属的同素异构转变？二、导入设疑我们经常见到一些机械零件因受力过大被破坏，而失去了工作能力。大家能否举些身边的例子呢？如：弯曲的自行车辐条，断掉的锯条、滑牙的螺栓等。总结：机械零件常见的损坏形式有三种： 变形：如铁钉的弯曲。 断裂：如刀具的断崩。 磨损：如螺栓的滑扣。本次课给大家介绍金属材料损坏的形式、变形概念与本质等等，首先我们来了解一些基本概念。【新课讲授】2-1 金属材料的损坏与塑性变形一、与变形相关的概念、载荷1、概念金属材料在加工及使用过程中所受的外力。2、分类 根据载荷作用性质分，载荷分三种：、静载荷：大小不变或变化过程缓慢的载荷。如：桌上粉笔盒的受力，用双手拉住一根粉笔两端慢慢施力等。、冲击载荷：突然增加的载荷。如：用一只手捏住粉笔的一端，然后用手去弹击粉笔。、变交载荷：大小、方向或大小和方向随时间发生周期性变化的载荷。如：通过在黑板上绘图分析自行车轮转动时辐条的受力。 根据载荷作用形式分，载荷又可以分为拉伸载荷、压缩载荷、弯曲载荷、剪切载荷和扭曲载荷等。 拉伸载荷 压缩载荷 弯曲载荷 剪切载荷 扭曲载荷、内力1、概念材料受外力作用时，为保持其不变形，在材料内部产生的与外力相对抗的力。注意： 内力一定是在外力的作用下，材料内部所产生的相互作用力。2、特点、内力的大小：外力增加时内力也增加，其数值大小与外力相等，当内力达到其极限值时，外力再增加，材料将被破坏。、内力的方向：与外力相反。、内力的作用方式：随外力的作用方式而变化。、应力1、概念假设作用在零件横截面上的内力大小均匀分布，单位横截面积上的内力。即：R = F / S（R应力，Pa； F外力，N； S横截面面积，m2）思考 公式中的内力为什么用外力代替？ 答： 内力 = 外力2、意义用“应力”可以表示不同材料的承载能力（见各种手册中的强度指标），也可以在现有外力下材料内部单位面积的受力。如：相同截面的粉笔和铁棒，在相同外力的作用下的结果。（粉笔先断，说明铁棒的应力比粉笔大，即承载能力较强。）如：相同截面的同一粉笔在不同的外力的作用下的结果。（作用力大的粉笔先断，说明先断的粉笔内部单位面积的受力较大）二、金属的变形 、变形阶段弹性变形 弹塑性变形 断裂1、弹性变形：当外力消除后变形消失，金属恢复到原来的形状。性能和组织不发生变化。如：当铁丝受力较小时产生微量变形，松手后铁丝恢复原状，为弹性变形。2、塑性变形：当外力消除后，金属变形不能恢复原来的形状。性能和组织发生变化。如：当铁丝受力较大而产生弯曲，松手不能恢复原状，为塑性变形。如：晶体的滑移与位错。、金属塑性变形的影响因素1、晶粒位向的影响：提高了塑性变形的抗力。2、晶界的作用：晶界越多，则晶体的塑性变形抗力越大。3、晶粒大小的影响 ：晶粒越细，塑性变形抗力就越大。细晶粒的多晶体不仅强度较高，而且塑性和韧性也较好。小结：细晶粒的金属具有较高的强度、塑性及韧性。三、金属材料的冷塑性变形与加工硬化冷塑性变形对金属组织结构的影响主要有两个方面：1、产生纤维组织金属的塑性变形，在外形变化的同时，晶粒的形状也会发生变化。通常晶粒会沿变形方向压扁或拉长。如下图。2、形变强化（加工硬化）冷塑性变形除了使晶粒的外形发生变化外，还会使晶粒内部的位错密度增加，晶格畸变加剧，从而使金属随着变形量的增加，使其强度、硬度提高，而塑性、韧性下降。【随堂练习】 任务布置 习题册P5：一、11-14 任务实施 小组讨论，代表上台。 任务评价 教师点评每组的完成情况，评讲练习，指 出存在的问题，纠正学生的错误。【课堂小结】本次课主要学习了：1、常见的机械零件失效的形式：变形、断裂和磨损。2、与变形相关的概念：载荷、内力、应力。3、金属的变形阶段，以及影响因素。4、冷塑性变形对金属的影响。【布置作业】一、判断题（5题）二、名词解释（2个）三、思考题（1题）代表问答认真听讲（学生积极进行举手抢答，进行加附加分，并带着疑问准备进入新课）讨论思考认真听讲仔细观察动手实操（通过自己的动手，能清楚分清载荷的分类）认真听讲观看屏幕认真听讲做笔记（掌握内力只有在外力的作用