План конспект урока: Классификация сталей. Термическая обработка сталей.

Тема: Классификация сталей. Термическая обработка сталей.
Класс: 7.
Цели: изучить основные виды, свойства и назначения различных сталей. Научить отличать обрабатываемость сталей. Изучить основные приемы термообработки сталей.
Оснащение урока: таблицы по термообработке сталей, тиски, напильник, образцы сталей.
Объект и содержание работы: работа с учебником и образцами стали.
Ход урока.
I. Вводная часть.
1. Повторение ранее пройденного материала.
Учащимся предлагается вспомнить из курса VI класса об основных свойствах металлов.
Какие металлы вы знаете?
Какими свойствами обладают металлы?
Какие изделия изготавливают из металлов?
Сообщение цели урока.
II. Изложение программного материала.
Для начала учащимся демонстрируются изделия из различных видов сталей (уголок, пружина, фреза или метчик и т.д.).
Общие сведения о металлах и сплавах
Работая с заготовками из разных металлов, вы успели заметить, что металлы обладают различными свойствами: одни из них хрупкие, другие упругие, одни мягкие, другие более твердые. Для всех металлов характерен металлический блеск. Различаются металлы по цвету - медь, например, розово-красная, сталь - сероватого цвета. Металлы обладаю свойством проводить тепло и электрический ток. Знать свойства металлов надо для того, чтобы правильно выбрать материал для изготовления изделия.
В чистом виде металлы используются относительно редко. Больше всего они применяются в виде сплавов.
Сплавами металлов называются сложные вещества, полученные путем сплавления одною металла с другими или металла с неметаллическими элементами. Все металлы и сплавы принято делить на черные и цветные.
В группу черных металлов входят железо, чугун и сталь, в группу цветных все остальные металлы и сплавы.
Железо- металл серебристо-белого цвета с характерным блеском. Он пластичен, хорошо обрабатывается, широко распространен в природе, но в чистом виде почти не встречается. Железо находится в земной коре в составе соединения с кислородом и другими элементами. Эти соединения называют железными рудами. Из них получают железо, которое применяю в виде различных сплавов с углеродом - чугунов и сталей.
Чугун - сплав железа с углеродом, содержащий более 2% (обычно 3...4.5%) углерода, а также примеси других элементов
Чугун является одним из самых дешевых и распространенных конструкционных материалов и широко применяется в машиностроении. Кроме того, из чугуна получают сталь.
Сталь- это сплав железа с углеродом, содержащий до 2,1 % углерода. Как и чугун, сталь содержит в себе примеси некоторых других элементов. Основное отличие стали от чугуна - это то. что сталь содержит меньшее количество углерода и примесей.
Сталь и чугун являются самыми распространенными материалами современной техники и производства. На их долю приходится основная масса всей металлической продукции.
Среди цветных металлов наиболее широкое применение имеют медь, алюминий и сплавы на их основе, а также олово, цинк и др.
Медь металл розовато-красного цвета, обладающий электропроводностью и теплопроводностью, хорошей пластичностью, но сравнительно невысокой прочностью, хорошо обрабатывается. Применяется, прежде всего, в электропромышленности и химическом машиностроении. Сплавы меди обычно делят на две группы -латуни и бронзы.
Латунь сплав меди с цинком (цинка от 10 до 42%). Латунь отличается от меди большей прочностью.
Бронзам и называют сплавы меди с оловом или другими элементами, кроме цинка. В основном бронзы характеризуются высокой прочностью, хорошо обрабатываются резанием, обладают высокими литейными качествами и низким коэффициентом трения.
Алюминий металл серебристо-белого цвета: гибкий, мягкий и вязкий, хорошо отливается и прокатывается в листы и проволоку. Алюминий широко используется в авиастроении, в электротехнике и при изготовлении посуды и других предметов быта. Большое распространение имеет алюминий в составе сплавов на его основе.
Оловометалл серебристо-белого цвета, весьма мягкий и пластичный. Олово можно легко раскатать в очень тонкие листы, называемые фольгой. Его применяют для покрытия тонких листов стали и получения белой жести. Олово входит в состав многих сплавов: припоев, применяемых для пайки и лужения, баббитов, бронз, латуни и т. д.
Цинк это светло-серый металл с голубым оттенком. Обладает высокой коррозийной стойкостью. Благодаря этому качеству цинк применяется для покрытия стальных изделий в целях защиты их от коррозии, например для получения оцинкованного железа. Цинк входит в состав некоторых сплавов латуни и др.
Виды стали и ее применение
Сталь занимает особое место среди металлов и сплавов. Она служит материальной основой практически всех отраслей техники и производства. В зависимости от состава стали подразделяются на углеродистые и легированные.
Углеродистые стали это сплавы железа с углеродом, в состав которых входят некоторые обычные примеси. Углерод придает стали твердость, но увеличивает хрупкость и снижает пластичность.
Легированные стали сплавы, в которые, кроме железа, углерода и обычных примесей, входят так называемые легирующие элементы (хром, никель, вольфрам и др.). Добавление их в сталь во время плавки изменяет ее свойства. Одни элементы повышают твердость и прочность, другие упругость, третьи повышают коррозийную стойкость стали, улучшают другие полезные свойства и качества.
По назначению стали делят на конструкционные, инструментальные и специальные с особыми свойствами.
Конструкционные уже их название говорит о том, что они применяются для изготовления различных металлических конструкций, деталей механизмов и машин и т. д. Конструкционная углеродистая сталь бывает обыкновенного качества и качественной.
Сталь обыкновенного качества обладает невысокой прочностью и применяется для изготовления болтов, шайб, мягкой проволоки, заклепок и т. д.
Качественная углеродистая сталь более прочная, и из нее изготовляют зубчатые колеса, шкивы и другие детали машин.
Все стали маркируются, т. е. имеют условные обозначения, которые показывают вид стали, ее состав, свойства и т. д. (см. приложение).
Конструкционная углеродистая сталь обыкновенного качества маркируется буквами «Ст.» и порядковым номером от о до 7. Например, Ст.О, Ст.1 и т.д. Чем выше номер стали, тем больше в ней содержание углерода и выше прочность. Качественная углеродистая сталь обозначается цифрами, указывающими содержание углерода в сотых долях процента. Например, «Сталь 45» сталь, содержащая 0,45 % углерода. Более подробно по марке стали можно определить ее состав и свойства, пользуясь специальным справочником.
Инструментальные углеродистые стали тоже подразделяются на качественные и высококачественные.
Инструментальные стали отличаются от конструкционных большей твердостью и прочностью. Они применяются для изготовления различного режущего и контрольно-измерительного инструмента.
Инструментальные качественные и высококачественные стали маркируются буквами и цифрами, указывающими содержание углерода в десятых долях процента. Например, У8 и У8А углеродистая сталь, 80,8 % углерода, А высококачественная сталь.
Специальные стали это стали с особыми свойствами: нержавеющие, износостойкие и др.
Широко и разнообразно применение легированных сталей. Конструкционные и инструментальные легированные стали маркируются сочетанием цифр и букв. Цифры, стоящие в начале марки, указывают среднее содержание углерода в десятых долях процента для инструментальных сталей и в сотых долях процента для конструкционных. Если цифры отсутствуют, то содержание углерода около 1 %. Легирующие элементы, входящие в сталь, обозначаются в марке легированной стали буквами русского алфавита: хром X, никель Н, вольфрам В, марганец Г, ванадий Ф, алюминий Ю и т.д. Цифры после букв указывают среднее содержание этих элементов в процентах. Если цифры отсутствуют, то содержание элемента около 1%. Буква А в конце марки означает, что сталь высококачественная. Пример марки легированной стали: 12Х2Н4А это высококачественная хромоникелевая сталь, содержащая 0,12 % углерода, 2 % хрома, 4 % никеля. Другой пример марки: ХВГ хромовольфрамомарганцевая сталь, в которой углерода и легирующих элементов примерно по 1 %.
В школьных учебных мастерских используется для режущих инструментов быстрорежущая сталь. Она обозначается буквой Р с цифрой. Цифра указывает процентное содержание в стали вольфрама. Например: Р18 быстрорежущая сталь, содержащая 18 % вольфрама. Если в марке указаны другие буквы и цифры, то они показывают процентное содержание в стали других легирующих элементов. Например: Р6М5 быстрорежущая сталь с содержанием вольфрама 6 %, молибдена 5 %.
Термообработка.
Термообработка - это нагрев стали до определенной температуры, выдержка и охлаждение. Различают три вида термообработки: закалка, отпуск, отжиг.
Теперь давайте рассмотрим эти три вида термообработки.
Закалка - это нагрев металла до определенном температура, выдержка при этой температуре и быстрое охлаждение в воде, масле или специальных растворах.
Закалка повышает твердость и прочность, но повышает хрупкость.
Отпуск позволяет снизить хрупкость и увеличить пластичность. Отпуск - это нагрев до 400 - 500°С и охлаждение в воде или на воздухе.
Отжиг снижает твердость стали и делает ее мягче. При отжиге заготовку нагревают, выдерживают при этой температуре и медленно, часто вместе с печью, охлаждают.
Для выполнения операций по термообработке в условиях мастерской применяю муфельную печь. Температуру закалки можно контролировать по цветам каления (см. таблицу 1), а температуру отпуска - но цветам побежалости (см. таблицу 2)
Таблица 1 Цвет каления при закалке заготовок
Цвета каления
Температура, °С
Цвета каления
Температура, °С

Темно-коричневый
Коричнево-красный
Темно-вишневый
Вишневый
Светло-вишневый
530 - 580
580 - 650
650 - 720
720 - 780
780 - 830
Красный
Светло-красный
Желтый
Светло-желтый
Белый
830 - 900
900- 1050
1050- 150
1150-1250
1250-1300

Таблица 2 Цвета побежалости при нагреве заготовок
Цвета побежалости
Температура, °С
Цвета побежалости
Температура, °С

Светло- желтый
220
Фиолетовый
285

Соломенно-желтый
230
Темно-синий
295-310

Темно-желтый
240
Светло-синий
315-325

Коричневый
255
Серый
330

Коричнево-красный
265



На производстве термическую обработку выполняют специально подготовленные люди - термисты.
III.Практическая часть.
Закрепите в тисках поочередно образцы из незакаленной и закаленной сталей. Проведите по образцам несколько раз напильником.
Сравните и сделайте вывод об обрабатываемости сталей.
Вопросы:
Сколько углерода содержится в углеродистой стали?
Чем отличаются углеродистые стали от легированных?
Зачем нужна термическая обработка сталей?
Как маркируются стали?
IV. Заключительная часть.
Учитель проводит экспресс - опрос о свойствах и назначениях сталей.
Оценка ответов учащихся.
Отметить наиболее характерные ошибки в ответах.
Уборка мастерской.
V. Домашнее задание. §16, стр. 62 – 65.
15

Приложенные файлы


Добавить комментарий