机械工程材料及应用教案王纪安

《机械工程材料应用》教案

项目一工程材料与机械制造过程

课题：材料的发展过程分类及发展趋势（4课时）

导入：教师以教材“问题”进行课程的始学教育，举出身边某制品或零件，说出是什么材料

制造的，为何选用这种材料？

教学目标：1. 了解机械工程材料及其分类；

2. 了解机械工程材料的发展过程；

3. 了解机械制造过程；

4. 了解机械工程材料在机械制造过程中的地位和作用

前测：什么是机械工程材料？你所知道的机械制造过程有哪些？

教学过程：

【板书】一.材料的简要发展过程

材料是人类文明和技术进步的重要标志。

石器时代T青铜器时代T铁器时代T钢铁时代T新材料时代

1 、司母戊大鼎发掘历史；

2 、新型材料（航空航天材料）。

【讲解】在浩瀚的材料世界里，金属材料是一个最大的王国。最早，我们人类使用的金属材

料主要是天然产品。（穿插讲解材料史话）经历了石器时代、青铜器时代和铁器时代的漫长历史过程后，在冶金技术的推动下，我们又从钢铁时代迈进了新材料时代。在人类文明历程中，金属材料对推动社会的发展，促进文明的进步，丰富文化的内容，改变人们的生活方式发挥了巨大作用。当今世界，金属材料已成为工农业生产、人民生活、科学技术和国

防发展的重要物质基础。离开了金属材料的“钢筋铁骨”，桥梁将断，舰艇将毁，大厦将倾, 工厂将停……

二、了解机械工程材料的分类及发展过程

1 、定义机械工程材料主要指用于机械工程、电器工程、建筑工程、化工工程、航空航天工程等领域的材料。

2、分类（按化学成分分类）

金属材料（综合性能好，用量最大、应用范围最广）

【设问】同学们在平时的生活中看到过哪些金属（纯金属）？

【板书】1 •金属：如铁、铜、铝、金、银等，共有90种。常温下为固体（除汞外）。

【设问】金属与非金属比较有哪些特性？

【板书】2 •金属特性：

具有金属光泽；（铁、铝等大多数金属为银白色，铜为紫红色，金为黄色）

有良好的导电性和导热性；（铜、铝是优良的导电体）

有一定的强度和塑性。

【交流与讨论】金属是一类重要的材料，人类的生活和生产都离不开金属。请说出下表日常

生活中使用的金属。

【讲解】在通常情况下，金属单质往往无法满足使用要求。如纯铜、纯铝及纯铁质软，强度、硬度很小，无法用来制造承受大载荷的机械零件和工具。如果我们将一种金属跟其他金属（或非金属）熔合制成具有金属特性的物质就得到合金。

合金：一种金属跟其他金属（或非金属）熔合制成具有金属特性的物质。教师指导阅读表1-1 日常生活

中常见的合金和教材内容，并介绍记忆合金。

【交流与讨论】1．组成合金的元素一定是金属元素吗？从概念上来理解合金至少有几种元素组成？其中有一种肯定是什么元素？

2．合金的用途远远比纯金属广泛得多，请问这是为什么？

金属材料：将纯金属和合金材料统称为金属材料。1．黑色金属：以铁或以它们为主形成的物质。如碳钢、合金钢和铸铁等。2．有色金属：除黑色金属以外的金属和合金。如铜及铜合金、铝及铝合金和轴承合

【讲解】金属材料在机械工业中应用最为广泛，在各种机械设备所用的材料中，金属材料占90%以上。这是由于金属材料不仅冶炼资源丰富，而且还具有优良的物理、化学、力学和工艺性能。此外，金属材料品种多，性能各异，可以通过不同的加工方法（例如热处理），使金属材料的某些性能获得进一步的改善，从而扩大其使用范围。

高分子材料（质轻、耐腐蚀，常用于化工、机械、航空航天等）陶瓷材料（高硬度、耐腐蚀、绝缘，用于电器、化工、航空航天等等）复合材料（轻、高的比强度、比刚度，结合两种材料的性能优点，用于航空航天等领域）

三、机械制造过程与材料

1、机械工程材料的常用性能

材料使用性能力学性能（强度、塑性、韧性等）物理性能（光、热、电、磁等）化学性能（氧化、腐蚀等）

材料工艺性能

加工性能（切削、锻造等）

铸造性能（适合铸造与否）

焊接性能（容易焊接与否）热处理性能（可热处理强化）

2、机械工程材料的加工方法金属材料的加工方法：铸造、锻造、焊接、冲压、

合金粉末：粉末冶金工程陶瓷材料：压制、烧结工程塑料、橡胶：注塑、挤出、吹塑、模压、压铸等复合材料：层压、浇注、粘贴

3、金属材料的热处理钢的热处理方法：普通热处理：退火、正火、淬火、回火及表面热处理等五种。钢的表面热处理（1）感应淬火感应淬火是指利用感应电流通过工件所产生的热

量，使工件表层、局部或整体加热并快速冷却的淬火。（2）火焰淬火

钢的化学热处理：目前常用的化学热处理有：渗碳、渗氮、碳氮共渗等。

四．课程学习指导

1 ．机械制造和日常生活的基础知识；

2 ．学习其他后续工艺学的基础。

3 ．课程特点与学习要求

【小结】：

1．机械工程材料及分类；金属材料、有机高分子材料、无机非金属、复合材料

2. 了解机械工程材料的发展过程；石器时代T青铜器时代T铁器时代T钢铁时代T新材料时代

3. 了解机械制造过程；

4. 了解机械工程材料在机械制造过程中的地位和作用【作业】书面：习题

【交流与讨论】阅读下面的一段故事，谈谈你的感想。

形状记忆合金的发现

许多重大的发现都源于偶然事件。20 世纪60年代初，美国海军研究所的的一个研究小组把一些乱如麻丝的镍- 钛合金拉直，以便使用。他们无意中发现，当温度升高到一定值时的时候，这些已被拉直的镍- 钛合金突然“记忆”起自己的模样，又恢复到弯弯曲曲的“本来面目”。经过材料专家的反复实验，证实了镍- 钛合金丝“变形——恢复”的现象能重复进行。其实，类似的现象早在20世纪50 年代初就不止一次被