《钢材质量检验》单元教学设计

钢材质量检验单元教学设计一、 教案头课题：金属的冲击试验教材：冶金工业出版社出版的钢材质量检验，页码116-122页。授课班级15冶金技术课时：2学时授课类型：实训课教学目标能力（技能）目标知识目标素质目标能够运用冲击试验检测金属材料的冲击韧性。掌握金属材料的冲击试验方法。通过分组训练培养学生的团队协作能力；通过任务训练培养学生的动手操作能力；通过试验结果分析培养学生分析问题的能力。重难点冲击试验机的操作；冲击韧性的分析。能力训练任务及案例配备金属冲击试验所需的实训用具和标样，学生依据资料中要求，分组进行冲击试验，根据试验结果分析钢的冲击功和冲击韧性。作业结合工程应用举例说说金属的冲击功在生产实践中的应用。课后小结二、教学过程设计步骤教 学 内 容教学方法教学手段学生活动时间分配告知告知本次课的教学内容及教学目标。教师讲授教师讲授学生复习2分钟引入为什么要检验金属的冲击韧性，冲击试验在工程应用中的广泛性和重要性。教师讲解 PPT展示学生了解3分钟资讯金属材料的冲击功及冲击韧性的检测方法及操作要领。布置训练任务，提出要求，明确教学评价标准。教师演示演示法学生掌握10分钟计划决策小组讨论，明确任务总量，组长依据各人专长给组员分配任务任务驱动小组竞赛学生理解2分钟实施各组依据任务单上的要求，完成本组冲击试样的冲击试验，并对测试结果进行分析，教师从旁指导。任务驱动教师指导学生讨论20分钟检验各小组以竞赛的形式，分别上台展示本组的测试结果。竞赛法小组展示学生展示6分钟评价教师给出标准结果做评分依据。小组互评，小组自评打分，教师评价。评价小组自评互评，教师评价。学生评价6分钟总结总结本次课所学金属的冲击试验方法及应用。教师总结教师讲授学生理解3分钟3、 讲义1.材料的韧性韧性是指金属材料受冲击力的作用下，抵抗破坏的能力。大部分金属在使用过程中，不仅受到静态力的作用，还受到快速形成的冲击力的作用。例如，火车车轮对铁轨的冲击，海水对轮船的冲击，压力容器受到的冲击。由于冲击力加载的速度非常快，金属受冲击时，应力分布和变形不均匀，极易发生断裂。因此，对承受冲击力的零件或工具来说，仅有强度指标是不够的，还要有足够的抵抗冲击负荷的能力，即韧性。金属材料冲击韧性的评价采用冲击试验来完成。我国1994年颁布了金属韧性的测试标准GB/T2291994金属夏比缺口冲击试验方法。2.冲击试验（1）冲击试验原理将标准试样置于冲击试验机的支座上，然后释放具有一定重力势能的重锤，重锤在下降过程中的快速冲击力作用下，将试样一次性冲断。测试试样在折断过程中的吸收功Ak（能量差值）。冲击功Ak的测定原理是能量守恒原理，即摆锤在最高处静止时有一定的重力势能，将试样冲断后继续向前上升到最大位置处有一定的重力势能，二者的能量差即为试样在折断过程中的吸收功Ak。冲击功可在试验机表盘上直接读出。通常，金属的冲击功Ak数值越大，其抵抗冲击破坏的能力就越强。有时候为了便于比较，不仅要测试试样的冲击功Ak，还要将冲击功换算成冲击韧性。冲击韧性规定为单位面积上所受到的冲击力，即：ak = Ak/S0式中 Ak冲击功；S0试样在冲击缺口处的横截面积。（2）冲击试样冲击功Ak的大小受试样形状的影响较大。GB/T2291994中规定可以采用以下两种缺口试样，即U型缺口试样和V型缺口试样。样坯切取应参照GB2975标准中的规定，式样的加工制造应符合下表中的规定。序号缺口类型V型缺口U型缺口1缺口角度（）452/2缺口半径（mm）0.250.02510.073缺口底部粗糙度1.6mm1.6mm4缺口深度（mm）80.0580.055试样厚度（mm）100.05100.05或50.056试样宽度（mm）100.10100.107试样长度（mm）550.60550.608试样半长度（mm）27.50.3027.50.303. 冲击试验注意事项（1）室温冲击试验应在23士5下进行,有温度要求的试验应在规定温度士2下进行。（2）试验机一般在摆锤最大能量的10%90%范围内使用。打击速度：5.05.5m/s。（3）试验前应检查摆锤空打时被动指针回零差不超过最小分度值的四分之一。（4）试样应紧贴支座放置，缺口对称面与两支座对称面偏差不应大于0.5mm。（5）数值修约：至少保留2位有效数字，大于100J的取3位。 4.冲击功和冲击试验在工程上的应用作为韧性指标，为设计的选材和研制新型材料提供理论依据；检查和控制冶金产品的质量；监督热加工工艺的质量；评定材料在不同温度下的韧脆性转变趋势；确定应变时效的敏感性；缺口敏感性指标。4、 训练任务1.任务名称：冲击试验测试钢的冲击韧性2.任务要求：小组长明确分工，组内协助完成任务。 工作细致认真，能熟练操作冲击试验机。 数据结果分析要思路清晰，任务单填写要求工整整洁。 小组展示语言要大方得体，小组评价时要客观公正。3.实训用具：冲击试验试样、冲击试验机、游标卡尺。4.操作步骤：（1）利用螺旋测微器测试拉伸试样的原始直径，沿垂直方向各测一次，取平均值，计算其原始横截面积S0。（2）将制备好的拉伸试样夹持在拉伸试验机的夹具上，启动拉伸试验机。注意上下两夹具的中心线在一条直线上，保证加载力沿轴线方向。（3）试样受拉伸力的作用产生变形，直至断裂，取下拉断后的拉伸试样，做塑性分析的备用件。试验过程中注意防止试样断裂时伤人。（4）试验机的自动检测装置记录试样在拉伸过程中的力和变形，自动绘制力-伸长曲线，即拉伸曲线。（5）打印拉伸曲线，将拉伸曲线贴在任务训练书的指定位置，在图上分析找出屈服点和抗拉强度点，依次找到屈服点对应的力Fs和最大力Fb，除以原始截面积S0即可算出屈服强度和抗拉强度。（6）将分析过程和计算结果记录在任务训练书的指定位置。（7）各组派代表上讲台展示本组的测试结果，并简要分析数据或结果的处理过程。（8）教师给出标准值和评分标准，学生完成组内自评、小组互评。（9）教师对本次训练项目和知识点做总结，布置下次课的任务。参考资料：GB/T2291994金属夏比缺口冲击试验方法。5.实训任务单本次实训将学生分为三组，按照GB/T2282002金属材料的拉伸试验方法中的相关要求和测试方法，测试碳素结构钢Q195拉伸前后的标准试样，并按要求计算其塑性指标。将测试的指标与标准值对照，判别本批次产品是否合格。第一组：序号测试结果Q195的塑性范围是否合格1原始标距L0(mm)断后标距L1(mm)伸长率A(%)伸长率A(%)242原始直径d0(mm)原始截面积S0(mm2)断后直径d1(mm)断后截面积S1(mm2)断面收缩率Z(%)断面收缩率Z(%)47组长： 组员： 总分： 第二组：序号测试结果Q195的塑性范围是否合格1原始标距L0(mm)断后标距L1(mm)伸长率A(%)伸长率A(%)242原始直径d0(mm)原始截面积S0(mm2)断后直径d1(mm)断后截面积S1(mm2)断面收缩率Z(%)断面收缩率Z(%)47组长： 组员： 总分： 第三组：序号测试结果Q195的塑性范围是否合格1原始标距L0(mm)断后标距L1(mm)伸长率A(%)伸长率A(%)242原始直径d0(mm)原始截面积S0(mm2)断后直径d1(mm)断后截面积S1(mm2)断面收缩率Z(%)断面收缩率Z(%)47组长： 组员： 总分： 5、 教学评价教师给出评分标准。各小组进行小组间互评、小组内自评打分，教师做整体评价。具体评分标准如下：序号内容考核要求评分标准分值自评互评教师评价总分（自评30%+互评30%+教师评价40%）1测试原始标距正确测试原始标距测量误差在5%,加分。102测试断后标距正确测试断后标距测量误差在5%,加分。103计算伸长率准确计算伸长率计算的最终结果误差在10%,加分。104测试原始直径正确测试原始直径测量误差在5%,加分。105测试断后直径正确测试断后直径测量误差在5%,加分。106计算原始截面积准确计算原始截面积计算的最终结果误差在10%,加分。107计算断后截面积准