《用途廣泛的金屬材料》教案

2022-11-15 19:27:05 字數 2174 閱讀 3148

[引]今天我們來介紹幾種合金

[投影並講解]

(1)銅材:以純銅或銅合金製成各種形狀包括棒、線、板、帶、條、管、箔等統稱銅材。銅材的加工有軋制、擠制及拉製等方法,銅材中板材和條材有熱軋和冷軋的;而帶材和箔材都是冷軋的,管材和棒材則分為擠製品和拉製品,線材都是拉製的。

(2)黃銅:黃銅是銅與鋅合金。最簡單的黃銅是銅鋅二元合金,稱為簡單黃銅或普通黃銅。

黃銅中鋅的含量較高,其強度也較高,塑性稍低。工業上採用的黃銅含鋅量不起過45%,含鋅量再高將會產生脆性,使合金效能變壞。為了改善黃銅的某種效能,在二元黃銅的基礎上加入其他合金元素的黃銅稱為特殊黃銅。

常用的合金元素有矽、鋁、錫、鉛、錳、鐵與鎳等。在黃銅中加鋁能提高黃銅的屈服強度和抗腐蝕性,稍降低塑性。含鋁小於4%的黃銅具有良好的加工、鑄造等綜合性能。

在黃銅中加1%的錫能顯著改善黃銅的抗海水和大氣腐蝕的能力,因此稱為「海軍黃銅」。錫還能改善黃銅的切削加工效能。

黃銅加鉛的主要目的是改善切削加工性和提高耐磨性,鉛對黃銅的強度影響不大。錳黃銅具有良好的機械效能、熱穩定性和抗蝕性;在錳黃銅中加鋁,還可以改善它的效能,得到表面光潔的鑄件。黃銅可以分為鑄造和壓力加工兩類產品。

(3)青銅:青銅是歷史上應用最早的一種合金,原指銅錫合金,因顏色呈青灰色,故稱青銅。為了改善合金的工藝效能和機械效能,大部分青銅內還加入其他合金元素,如鉛、鋅、磷等。

由於錫是一種稀缺元素,所以工業上還使用許多不含錫的無錫青銅,它們不僅**便宜,還具有而需要的特殊效能。無錫青銅主要有鋁青銅、鈹青銅、錳青銅、矽青銅等。此外還有成分較為複雜的三元或四元青銅。

現在除黃銅和白銅(銅鎳合金)以外的銅合金均稱為青銅。錫青銅有較高的機械效能,較好的耐蝕性、減摩性和好的鑄造效能;對過熱和氣體的敏感性小,焊接效能好,無鐵磁性,收縮係數小。錫青銅在大氣、海水、淡水和蒸汽中的抗蝕性都比黃銅高。

鋁青銅有比錫青銅高的機械效能和耐磨、耐蝕、耐寒、耐熱、無鐵磁性,有良好的流動性,無偏析傾向,可得到緻密的鑄件。在鋁青銅中加入鐵、鎳和錳等元素,可進一步改善合金的各種效能。青銅也分為壓力加工和鑄造產品兩大類。

(4)白銅:以鎳為主要新增元素的銅基合金呈銀白色,稱為白銅。銅鎳二元合金稱普通白銅,加錳、鐵、鋅和鋁等元素的銅鎳合金稱為複雜白銅,純銅加鎳能顯著提高強度、耐蝕性、電阻和熱電性。

工業用白銅根據效能特點和用途不同分為結構用白銅和電工用白銅兩種,分別滿足各種耐蝕和特殊的電、熱效能。

[講解]鋼的分類方法較多,按照品種,劃分為普通碳素鋼、低合金鋼、低矽鋼、一般碳素結構鋼、合金結構鋼、合金彈簧鋼、軸承鋼等。綜合劃分為普通鋼和優質鋼兩大類。按照規格,劃分為大、中、小三類。

我們教材按照化學成分分成兩類,即碳素鋼和合金鋼。

[問]碳素鋼按什麼分成哪幾類?各具有哪些效能?合金鋼中含有哪些元素?

[講解]隨著現代工業與科學技術的迅速發展,碳鋼的效能已不能完全滿足需要,於是人們研製了各種合金鋼。合金鋼是在碳鋼基礎上,有目的地加入某些元素(稱為合金元素,如:鉻、錳、鎢、鉬、鈷、矽等)而得到的多元合金。

合金鋼具有優良的效能。

[過渡]我們了解金屬合金的性質,那麼在實際生活中如何使用呢?

[思考與交流]如何選用材料

案例剖析:某家庭準備裝修窗戶,可使用的材料有:木材、鋼鐵、鋁合金等,請你調查每種材料的效能、**、製造或安裝成本、利弊,進行分析。你認為選用哪種材料比較好?說說你的理由。

提示:選材需要考慮以下幾個方面:(1)主要用途(2)外觀(3)物理性質(密度、硬度、強度、導電性)(4)化學性質(對水的作用,耐腐蝕性)(5)**(6)加工難度(7)日常維修等。

可以讓學生對自己家庭或某一單位的裝潢根據以上提示的幾個方面進行調查,可寫出調查報告,再讓學生進行比較。

[實踐活動]針對是否應該停止使用鋁製飲料罐的問題,讓學生自選扮演角色,準備好表達自己看法的材料,開展一下討論。

[小結]本節討論了合金的特點、組成和性質,通過銅合金、合金鋼的學習加深了學生對合金的認識,同時通過對我國合金的發展和現狀的了解培養學生的社會責任感,明確了自己努力的方向,可以鼓勵學生奮發學習,將來去更大的社會責任。積極開展社會調查活動,提高學生對金屬材料的認識,增強其社會活動能力,開展多種形式的交流活動,培養學生的互助合作精神。

[自我檢測]

1、下列物質中,不屬於合金的是()

a、硬鋁 b、黃銅 c、鋼鐵 d、水銀

2、人類歷史上大量生產和使用鋁、鐵、鈦、銅四種金屬的時間順序是()

a、銅、鐵、鋁、鈦

b、鐵、鋁、銅、鈦

c、銅、鐵、鈦、鋁

d、鐵、銅、鋁、鈦

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