汽车机械基础教案项目一.docx
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1、教学目标知识目标:能力目标:教学重占教学难点教学手段理实一体实物讲解 小组讨论、协作教学学时6课时教学内容与教学过程设计模块一汽车工程材料单元1金属材料的性能【学习目标】;案例导入,引起学 生兴趣。1 .了解材料弹性变形和塑性变形的特点;2,掌握材料强度、硬度、塑性的概念、应用并了解其测定方法;3 ,了解材料疲劳破坏的机理;4 .了解疲劳极限和冲击韧度的意义;5 .了解材料的物理、化学与工艺性能。【知识导入】由于具体的汽车零件在汽车上的作用和功能各不相同,于是对其材料的性能要求也不尽 相同。汽车零件对材料的性能要求主要包括材料的使用性能和工艺性能两方面。材料在使用 中所表现的性能称为材料的使用
2、性能,包括材料的物理性能、化学性能和力学性能;材料在 加工过程中所表现的性能称为材料的工艺性能,包括材料的铸造性能、锻压性能、焊接性能、 切削加工性能、热处理性能。图12所示为汽车金属材料的主要性能,汽车非金属材料的性1 能指标与金属材料基本相同或者相似。:汽车金属材图1-2汽车金属材料的性能课题1金属材料的力学性能 * *4* * * fli* * * *B* * * * * * 4* * * * *4I* * * *H*H*4MK * * * * *4MI* * * *【学习目标】1 .了解有色金属及合金的分类、牌号、性能及应用;2 .了解粉末冶金材料及其在汽车上的应用。【知识导入】汽车常
3、用有色金属材料主要有铜及铜合金、铝及铝合金、滑动轴承合金、镁及镁合金、 粉末冶金材料等。大多数有色金属的化学活性高,冶炼艰难,故生产成本高,并且在地壳中 的蕴藏量少,因此在使用有色金属时,要坚持合理使用、注意节约的原则。课题1铝及铝合金一、工业纯铝工业纯铝的纯度3闻=99%99.99%,呈银白色,具有密度小(2.7g/cm3),熔点低(660), Ml导电性与导热性良好(仅次于铜),反光性好,无磁性,塑性高(b=35%40%,力=80%),强 度低(Ob=80100MPa),硬度低(2530HBS)等特点。可以进行冷、热压力加工,并可通过加 工硬化使强度提高(。b=15(T200MPa),但塑
4、性下降。在空气中铝表面可生成一层致密的氧化膜,能阻挠铝进一步氧化,故在大气中具有良好 的耐腐蚀性。但铝不耐酸、碱、盐的腐蚀。工业纯铝分为纯铝(3网=99%99.85%)和高纯铝(0|99.85%)两类。按加工方式纯铝又 可分为变形纯铝(可压力加工)和铸造纯铝(非压力加工)两种。工业纯铝主要用途是代替铜制作导线,配制不同的铝合金,制作强度不高的器皿。在汽 车上,纯铝主要用于制作空气压缩机垫圈、排气阀垫片、汽车铭牌等。工业纯铝编号采用“铝”字的汉语拼音首写字母加序号表示。有L1、 L2、L3、L4、L5o编号越大,纯度越低。二、铝合金纯铝强度很低,不适于创造机器零件。在纯铝中加入Si、Cu、Mg、
5、Zn、Mn等合金元素 形成铝合金,可使其力学性能提高,而且仍保持其密度小、耐腐蚀的优点。根据铝合金的成份及生产工艺特点,将铝合金分为变形铝合金和铸造铝合金。单元小结1 ,零件由于某种原因丧失原设计所规定的功能称为零件失效。2 .零件的失效判断原则、失效形式及失效原因。3 .零件选材的基本原则和方法。4 .典型汽车零件选材举例。复习思量题1 .零件常见失效的失效类型有哪些?引起失效的原因有哪些?2 .合理选材的普通原则是什么?3 .使概括汽车典型零件的材料有哪些?力学性能是汽车零件材料选择的主要依据,是材料所有性能中最为基本和重要的性能。 材料的力学性能是指在外力的作用下所表现出来的特性,常用的
6、力学性能指标主要有强 度、 塑性、硬度、冲击韧度和疲劳极限等。一、 强度和塑性二、硬度i硬度实际上是指金属表面一个小的或者很小的体积内反抗弹性变形、塑性变形或者反抗 破裂的一种抗力。硬度能够反映出金属材料在化学成份、金相组织和热处理状态上的差异, 是检验产品质量、研制新材料和确定合理的加工工艺所不可缺少的检测性能指标之一。同 时硬度试验是金属力学性能试验中最简便、最迅速的一种方法。三、冲击韧度机械零部件在工作过程中不仅受到静载荷或者变载荷的作用,而且还会受到不同程度的1 冲击载荷的作用,如内燃机的活塞销与连杆、锻锤的锤杆、冲床的冲头等。金属在受冲击时, 应力分布与变形很不均匀,所以,在设计和创
7、造承受冲击载荷作用的零件和工具时,仅考虑 静载荷强度指标是不够的,还必须考虑所用材料的冲击韧度。冲击韧度是指材料反抗冲击载 荷作用的能力。四、疲劳极限许多机械零件(如轴、齿轮、弹簧等)和工程结构都是在变应力下工作的,它们工作时所! 承受的应力通常都低于材料的屈服点。材料在循环应力和应变作用下,在一处或者儿处产生! 局部永久性积累损伤,经一定循环次数后产生裂纹或者蓦地发生彻底断裂的过程称为材料的1 疲劳。疲劳失效与静载荷下的失效不同,断裂前没有明显的塑性变形,发生断裂也较蓦地; 这种断裂具有更大的危(wei)险性,往往造成重大事故。据统计,大部份机械零件的失效! 是由金属疲劳造 成的。反映材料抗
8、疲劳性能的指标是疲劳极限。I课题2金属材料的物理、化学与工艺性能!一、物理性能i* 金属材料的物理性能是指金属固有的属性,包括密度、熔点、导热性、导电性、热膨胀 性和磁性等。!由于机器零件的用途不同,对金属材料的物理性能要求也有所不同。例如,飞机零件是I 用密度小、强度高的铝合金创造,这样可以增加有效载荷;创造汽车发动机活塞,要求材料 具有较小的热膨胀系数;创造变压器用的硅钢片,要求具有良好的磁性。二、化学性能I金属材料的化学性能是指金属在化学作用下所表现出的性能,如耐腐蚀性、抗氧化性和 化学稳定性等。1 耐腐蚀性j2 抗氧化性3 .化学稳定性三、工艺性能金属材料的工艺性能是指材料加工成型获得
9、合格产品的难易程度。工艺性能往往是由物i 理性能、化学性能和力学性能综合作用所决定的,不能简单用一个物理参数来表示。按照加I 工工艺的不同,工艺性能可分为铸造性能、可锻性、可焊性、切削加工性和热处理性能等。1 .铸造性能2 .锻造性能3 .焊接性能4 ,切削加工性能5 .热处理性能单元小结1 .金属材料的性能包括使用性能和工艺性能两大类。2 .使用性能包括力学性能、物理性能、化学性能。常用的力学性能包括强度、硬度、塑 性、韧性等。3 .材料的力学性能指标。0。Q。0.2、。b、。、3、HBW、HRC等是汽车零件设计、| 创造、使用的重要依据。4 .金属材料的硬度常用布氏硬度值和洛氏硬度值表示。
10、5 .金属材料的工艺性能是指材料加工成型获得合格产品的难易程度。材料的工艺性能包括铸造性能、锻造性能、焊接性能、切削加工性能、热处理性能等。 复习思量题一、填空题1 .材料常用的塑性指标有和2 .检验淬火钢成品件的硬度普通用 度。3 .材料的工艺性能是指性,两种。硬度,而布氏硬度合用于测定的硬性,性,性,性。图解相关性。流程说明。6 .表征材料反抗载荷能力的性能指标是冲击韧度,其单位是二、判断题1 .所有金属材料均有明显屈服现象。()2 .同种材料不同尺寸试样所测得的伸长率相同。()3 .是机械零件的设计和选材的主要依据之一,是主要的强度指标。 ()4 .拉伸试验可测量材料的强度和硬度。()三
11、、问答题1 ,什么是金属材料的力学性能?根据载荷形式的不同,力学性能主要包括哪些指标?2 .什么是强度?什么是塑性?衡量这两种性能的指标有哪些?各用什么符号表示?3 .什么是硬度?HB、HR各代表什么硬度?4 .I50HBS, 70HRC分别表示什么意思?5 .什么是冲击韧性?用什么符号表示?6 .什么是疲劳现象?什么是疲劳强度?7 .长期工作的弹簧蓦地断裂,属于哪种问题?与材料的哪些性能有关?8 .大能量冲击和小能量多次冲击的冲击韧性,各取决于金属材料的哪些力学性能指标?单元2金属材料基本知识【学习目标】1 .了解金属的晶体结构及其结晶过程、实际金属的晶体结构和性能特点;2 .掌握铁的同素异
12、构转变规律;3 .掌握铁碳合金的基本组织、性能特点及分类;!4 .了解合金组元、相和组织的概念;5 .了解碳对钢性能的影响规律;6 .掌握钢的热处理概念及原理;7 .了解钢在加热和冷却时的转变产物;8 .了解钢的热处理分类、工艺及应用。|【知识导入】:工程材料的各种性能,特别是力学性能,与其微观结构关系密切。一切物质都是由原子 组成的,根据原子在固体物质内部会萃状态的不同,可将物质分为晶体与非晶体两类。晶体 物质的原子在三维空间呈现有规律的周期性重复罗列,而非晶体不具有这一特点。汽车上使用的金属材料都是晶体。不同的金属材料具有不同的性能,即使同一种金属材| 料,由于所处的状态不同,力学性能也不
13、同,这主要是由于金属材料的原子罗列方式不同所| 致。为了合理选材,做到充分发挥材料潜力,必须了解金属材料的内部结构及其影响因素。!课题1金属与合金的晶体结构及结晶!材料的性能取决于其化学成份与内部组织结构。材料的化学成份不同,性能固然不同; 然而化学成份相同的材料,通过热处理改变其组织结构,性能也会差别很大。一、金属晶体结构的基本知识!1 .晶体和非晶体2 .晶格和晶胞3 .金属中常见的晶格类型二、合金的基本概念三、合金的相结构比较说明。四、实际金属的晶体结构五、纯金属的结晶I课题2铁碳合金|铁碳合金是以铁和碳为基本组元组成的合金,是钢和铸铁的统称。铁碳合金具有优良的 力学性能和工艺性能,是现
14、代工业中应用最广泛的金属材料。要了解铁碳合金首先要了解铁 碳合金相图。!课题3钢的热处理热处理是指金属材料在固态下,采用适当的方式进行加热、保温、冷却,以获得预期的 组织结构与性能的一种工艺方法。热处理工艺过程由加热、保温、冷却三个阶段组成,如图 130所示。通过热处理之所以能改变一些金属的性能,是因为这些金属在加热和冷却过程中j 存在组织结构或者溶解度的变化,如图1-31所示。钢经过热处理后,不仅能消除其在前一加| 工工艺过程中所产生的内部组织结构上的缺陷,改善力学性能,充分发挥材料的性能潜力 而 且能改善钢的加工工艺性能,于是钢的热处理在机械加工中是一个强化材料的重要工艺i二、钢的普通热处
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