《机械工程材料》教案(2)

电化学防腐

（经常采用的是牺牲阳极法，即用电极电位较低的金属与被除数保护的金属接触，使被保护的金属成为阴极而不被腐蚀。牺牲阳极法广泛用于防止海水及地下的金属设施的腐蚀。如在轮船的外表面焊上一些锌块。）

干燥气体封存法

（采用密封包装，在包装袋内放入干燥剂或充入干燥气体，湿度控制在≤35%/使金属防腐。主要用于包装整架飞机、整台发动机和枪械等。） 【小结】

金属防腐方法比较

方 法 防腐效果 价 格 喷涂油漆 一般 便宜 喷 塑 一般 便宜 镀 锌 好 中等 发蓝处理 好 中等 镀 铬 很好 昂贵 使用不锈钢 很好 昂贵 【讲解】有许多零件在高温下工作，制造这些零件的材料，就要求具有良好的抗氧化性。 【板书】二、抗氧化性：金属材料在高温时抵抗氧化作用的能力。

【讲解】长期在高温下工作零件，如工业用的锅炉、加热设备、汽轮机、喷气发动机、火箭、导弹等，易发生氧化腐蚀，形成一层层的氧化铁皮。金属材料的氧化随温度升高而加速。氧化不仅造成材料的过量的损耗，也可形成各种缺陷。因此，在高温下制造或使用金属零件，必须考虑抗氧化性。例如，钢材在铸造、锻造、焊接、热处理等热加工作业时，常在其周围造成一种还原气体或保护气，以免金属材料的氧化。

【交流与讨论】 耐腐蚀性 抗氧化性

耐腐条件 耐腐介质

【小结】一、化学性能

耐腐蚀性 抗氧化性

二、金属防腐方法

覆盖法防腐：喷涂油漆、镀锌、镀铬、发蓝处理等 提高金属本身的耐腐蚀性 电化学防腐 干燥气体封存法

本节课的重点：耐腐蚀性、抗氧化性，发蓝处理。

【作业】

讨论：六

书面：习题一、二、三。

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课 题：第四节 金属的力学性能（1课时）

教学要求：1.明确力学性能，理解静载荷、冲击载荷、交变载荷； 2.明确弹性变形、塑性变形，理解应力含义。 教学重点：三种载荷、应力。 教学难点：应力含义。

教学器材：镀锌钢丝、薄钢板、橡皮筋、弹簧 教学过程：

【交流与讨论】用来制造硬币的金属材料应具有哪些特点？（资源丰富，无毒轻便，耐磨耐腐蚀，美观易加工。）

【导入新课】制造硬币的金属材料要求耐磨，也就是它必须具有定的硬度和强度。硬度和强度属于金属材料的力学性能，本节课我们来学习讨论力学性能。 【板书】第四节 金属的力学性能

力学性能：金属材料在外力作用时表现来的性能。 力学性能包括强度、塑性、硬度、韧性及疲劳强度等。

【讲解】在机械设备及工具的设计、制造中选用金属材料时，大多以力学性能为主要依据，因此熟悉和掌握金属材料的力学性能是非常重要的。力学性能不仅是本章学习的重点，同时也是整个教材的学习重点，希望同学们要努力学习掌握好这些内容。本节课学习准备知识。 （一）、载荷（金属材料在加工和使用过程中所受的外力） 静载荷：指大小不变或变动很慢的载荷。

如地面所受讲台的压力，千斤顶工作所受的载荷。

冲击载荷：指突然增加的载荷。

如铁匠用铁锤锻打工件、高速行驶的汽车相撞的载荷。

交变载荷：指周期性或非周期性的动载荷。

如电扇主轴、弹簧工作时所受的载荷。

【交流与讨论】 请根据下列的文字描述，判断物体所受的载荷类型。 电视机放在桌面上，桌面所受的载荷是_____________。

在金属拉伸试验中。金属试样所受的载荷是_________。

电动机工作时，电动机主轴所受的载荷是___________。

人坐在沙发上，沙发里弹簧所受的载荷是___________。

子弹击中金属防弹衣，防弹衣所受的载荷是_________。

【板书】（二）、变形（金属材料受载荷作用发生几何形状和尺寸的变化。）

【演示】教师用橡皮筋、弹簧演示弹性变形，用镀锌钢丝、薄钢板演示塑性变形。 【板书】弹性变形：载荷去除后，可完全恢复的变形。

塑性变形：载荷去除后，不可恢复的永久变形。

【讲解】金属材料的弹性变形可用于控制机构运动、缓冲与吸振、储存能量等。金属材料塑性变形可用于成型产品的加工，70%的金属材料是通过塑性变形加工成型的。 【交流与讨论】

1、弹性变形与塑性变形的根本区别是什么？(有无永久变形。)

2、生活、生产哪些地方发生弹性变形或塑性变形？你知道哪些产品产通过塑性变形加工成形的？（①沙发、席梦思中弹簧变形；汽车、拖拉机车厢下板弹簧的变形；闹钟发条的变形。②课桌椅上钢板折边、钢管弯折；自行车铃、弹壳的冲压加工；轿车车身冲压加工。） 3、加工制造好的机械零件，在使用时一旦发生塑性变形有什么危害？（零件变形、

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失效，甚至发生断裂。） 【板书】（三）应力

1、内力 金属受外力作用后，在材料内部作用着与外力相对抗的力称为内力。

F内力= F外力

【板书】 2、应力：单位面积上的内力。

F

σ=

S式中 F──外力（N）；

2

S──横截面积（mm）；

2

σ──应力，常用单位为MPa（N/mm），1MPa=106 Pa。

【板书】结论：当横截面积一定时，应力越大，表示材料承受载荷的能力越大。

例 碳钢 最大应力

Ｑ235钢（生活中最常用的钢） 460 MPa

45钢 （制电机主轴的钢） 600 MPa 65Mn钢（制沙发弹簧的钢） 735 MPa

【小结】（略） 【交流与讨论】 a和b都是45钢，a的直径为20mm，b的直径为10mm， 它们都受到10000N的载荷作用。请问： 1．a所受的内力是______N ，b所受的内力是______N；

2．a的横截面积为______ mm2，b的横截面积为______ mm2；

3．a单位横截面积上所受的应力是______N/ mm2，

b的位横截面积上所受的应力是______N/ mm2。

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课 题：第四节 金属的力学性能（1课时）

教学要求：1.明确低碳钢拉伸曲线的四个典型阶段； 2.理解掌握屈服现象、变形强化。 教学重点：屈服现象，变形强化。 教学难点：屈服现象，变形强化。

教学器材：45钢拉伸试样、45钢拉断后的试样。 教学过程：

【复习】1.什么是弹性变形？什么是塑性变形？它们的根本区别是什么？

2.什么叫应力？应力是如何计算的？常用的单位是什么？45钢的最大应力600

MPa它的含义是什么？ 【导入新课】45钢的最大应力600 MPa是用什么方法测定出来的？通常是将45钢制成标准试样（教师展示45钢拉伸试样），放在拉伸机（课本图1-11）上进行拉伸试验测出来的。 【板书】（四）拉伸试样和拉伸曲线

1．拉伸试样

圆形长试样 L0=10×d0

圆形短试样工 L0= 5×d0

【讲解】d0为试样的原始直径（mm）， L0为试样的原始长度（mm） 【板书】2．拉伸曲线

【讲解】拉伸曲线是指以载荷F为纵坐标，试样伸长量△L为横坐标绘制的曲线，如下图为低碳钢的拉伸曲线。

【板书】（1）低碳钢的拉伸曲线

oe─弹性形变形阶段

试样的伸长量△L和载荷F成正比，试样只发生弹性形变。 es─屈服阶段

试样发生屈服现象，开始产生明显的塑性变形。

屈服现象：载荷保持不变或略有减小而试样的变形继续增加的现象。

sb─强化阶段

试样发生变形强化，产生大量的塑性变形。

变形强化：随着塑性变形的增加，金属材料强度、硬度增大，塑性、韧性下降的现

象。

bZ─缩颈阶段

试样出现缩颈，塑性变形所需的载荷逐渐减小。

【板书】（2）铸铁的拉伸曲线

【讲解】屈服现象并不是所有金属材料都有的，它只存在于低碳钢等塑性材料中，但铸铁等脆性材料既不产生屈服现象，也不会缩颈，因为它们在尚未产生塑性变形时就断了。铸铁的拉伸曲线如下。

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【观察与思考】 与低碳钢的力—伸长曲线相比较，

你认为铸铁的拉伸曲线有哪三无？ 无_______________________________； 无_______________________________；

无_______________________________。

【小结】本节课学习的内容有拉伸试样和拉伸曲线 低碳钢的拉伸曲线： 1．弹性变形阶段 2．屈服阶段 3．强化阶段 4．缩颈阶段

学习重点：屈服现象，变形强化 【作业】

【观察与思考】 1．低碳钢拉伸试验时，发生屈服现象和加工

硬化的载荷有什么不同？ 2．低碳钢制造的机械零件在实际使用中发生 屈服现象有什么危害？

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