常用金属材料教案

常用金属材料教案一、教学目标1.知识与技能目标学生能够准确阐述铸铁的定义、分类及石墨的形态对铸铁性能的影响。熟悉常用铸铁（灰铸铁、球墨铸铁、可锻铸铁、蠕墨铸铁）的成分、组织、性能特点及应用范围。掌握根据零件工作条件合理选用铸铁材料的方法。2.过程与方法目标通过对铸铁金相图片的观察与分析，培养学生的微观组织结构分析能力。借助案例讨论和实际零件选材分析，提升学生运用所学知识解决实际工程问题的能力。3.情感态度与价值观目标激发学生对金属材料学科的兴趣，培养严谨的科学态度和创新精神。使学生认识到材料选择对工程质量的重要性，增强质量意识和责任感。二、教学重难点1.教学重点铸铁的石墨化过程及其影响因素。各类铸铁的性能特点、组织特征与应用。2.教学难点理解石墨形态对铸铁性能的影响机制。如何引导学生根据具体工况合理选择铸铁材料。三、教学方法1.讲授法：系统讲解铸铁的基本概念、分类、石墨化等理论知识。2.直观演示法：利用金相显微镜观察铸铁金相组织，展示实物、图片、视频等，增强学生的感性认识。3.案例分析法：通过实际工程案例分析，引导学生思考和讨论，培养学生解决问题的能力。4.小组讨论法：组织学生分组讨论铸铁材料的选择等问题，促进学生之间的交流与合作。四、教学过程（一）课程导入（5分钟）展示一些常见的铸铁零件图片，如机床床身、发动机缸体、铸铁井盖等，引导学生观察并思考这些零件为什么选用铸铁材料。由此引出本节课的主题常用金属材料（铸铁）。（二）铸铁的基本概念（10分钟）1.讲解铸铁的定义：铸铁是含碳量大于2.11%的铁碳合金，同时还含有较多的硅、锰、硫、磷等元素。2.强调铸铁与钢相比，具有优良的铸造性能、减摩性、切削加工性和低的缺口敏感性等特点，在工业生产中应用广泛。（三）铸铁的石墨化（20分钟）1.石墨化的概念解释石墨化是指铸铁中碳原子析出并形成石墨的过程。通过动画演示石墨化的微观过程，帮助学生理解。2.影响石墨化的因素化学成分碳和硅是促进石墨化的元素，碳、硅含量越高，石墨化越容易进行。锰是阻碍石墨化的元素，其含量增加会抑制石墨化。硫、磷也是阻碍石墨化的元素，且对铸铁性能有不利影响。冷却速度冷却速度越快，原子扩散越困难，石墨化越难以充分进行。举例说明不同冷却速度下铸铁的石墨形态差异，如薄壁铸件易出现白口组织（渗碳体基体），厚壁铸件石墨化较充分。（四）铸铁的分类及组织性能特点（30分钟）1.灰铸铁组织特征介绍灰铸铁的金相组织由片状石墨和金属基体组成，金属基体根据石墨化程度不同可分为铁素体基体、铁素体珠光体基体和珠光体基体。通过金相显微镜观察灰铸铁的金相组织图片，让学生直观认识片状石墨的形态。性能特点具有良好的铸造性能、切削加工性能和减振性。但抗拉强度、塑性和韧性较差，抗压强度较高。应用范围广泛应用于制造承受压力、要求减振和耐磨的零件，如机床床身、底座、箱体、导轨等。2.球墨铸铁组织特征说明球墨铸铁中的石墨呈球状，金属基体有铁素体基体、铁素体珠光体基体和珠光体基体等。展示球墨铸铁金相组织图片，对比球墨与片状石墨形态的不同。性能特点抗拉强度、塑性和韧性大大高于灰铸铁，接近甚至超过某些碳钢。同时还保留了灰铸铁的一些优良性能，如铸造性能、切削加工性能等。应用范围可部分代替铸钢和锻钢制造一些受力复杂、强度和韧性要求较高的零件，如曲轴、连杆、齿轮、凸轮轴等。3.可锻铸铁组织特征讲解可锻铸铁是白口铸铁经石墨化退火后得到的具有团絮状石墨的铸铁。展示可锻铸铁金相组织图片，让学生了解团絮状石墨形态。性能特点具有较高的强度、塑性和韧性，比灰铸铁好，但比球墨铸铁差。具有良好的铸造性能和切削加工性能。应用范围常用于制造一些形状复杂、承受冲击载荷的薄壁小件，如汽车后桥壳、管接头、低压阀门等。4.蠕墨铸铁组织特征介绍蠕墨铸铁的石墨形态为蠕虫状，介于片状和球状之间。通过金相图片展示蠕虫状石墨形态。性能特点其力学性能介于灰铸铁和球墨铸铁之间，具有良好的热疲劳性能、减振性和致密性。应用范围主要用于制造承受热循环载荷的零件，如汽车发动机缸盖、排气管、制动盘等。（五）铸铁材料的选择（20分钟）1.案例分析给出一些实际工程零件的工作条件和性能要求，如某机床床身要求有良好的减振性和切削加工性能，某发动机曲轴要求有较高的强度和韧性。组织学生分组讨论，根据所学知识选择合适的铸铁材料，并阐述理由。2.总结选材原则根据零件的工作条件（如受力情况、工作温度、摩擦磨损等）和性能要求，综合考虑各类铸铁的性能特点进行选材。强调在满足使用性能的前提下，要充分考虑经济性和工艺性。（六）课堂小结（5分钟）1.请学生回顾本节课所学内容，包括铸铁的基本概念、石墨化、分类及组织性能特点、材料选择等方面。2.教师进行总结，强调重点知识和易错点，梳理本节课的知识框架。（七）课后作业（5分钟）1.查阅资料，了解一种新型铸铁材料的性能特点和应用领域。2.思考如果要设计一个承受中等载荷、要求有一定减振性的零件，如何选择铸铁材料并说明理由。五、教学资源1.铸铁金相显微镜及配套金相试样。2.铸铁实物、图片、视频资料。3.多媒体教学课件。六、教学反思通过本节课的教学，学生对铸铁材料有了较为系统的认识。在教学过程中，采用多种教学方法相结合，如直观演示、案例分析和小组讨论等，激发了学生的学习兴趣，提高了学生的参与度。但在教学难点的突破上