- Преподавателю
- Другое
- Методическая разработка учебного занятия с применением инновационных технологий обучения. Тема: Алюминий и его сплавы: свойства, область применения. Медь и ее сплавы: свойства, область применения. Титан, магний и их сплавы. Олово, свинец, цинк и их сплавы
Методическая разработка учебного занятия с применением инновационных технологий обучения. Тема: Алюминий и его сплавы: свойства, область применения. Медь и ее сплавы: свойства, область применения. Титан, магний и их сплавы. Олово, свинец, цинк и их сплавы
Раздел | Другое |
Класс | 12 класс |
Тип | Другие методич. материалы |
Автор | Подлепина Н.А. |
Дата | 23.02.2016 |
Формат | docx |
Изображения | Есть |
Методическая разработка учебного занятия с применением инновационных технологий обучения. Тема: Алюминий и его сплавы: свойства, область применения. Медь и ее сплавы: свойства, область применения. Титан, магний и их сплавы. Олово, свинец, цинк и их сплавы.
ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА
Технология: перспективно- опережающее обучение с использованием опорных схем при комментируемом управлении
Процесс обучения материаловедению иногда я строю на основе перспективно- опережающего обучения с использованием опорных схем при комментируемом управлении, что позволяет сэкономить время на уроке для закрепления изученного материала, углубления, опережения, для развития умений и навыков при выполнении практических заданий. На уроках я использую стенды, схемы, рисунки, таблицы.
Схемы и таблицы (опорные конспекты) позволяют быстрее продвигаться в учении, систематизировать свои знания, развивать логическое мышление и речь обучающихся.
Использование опорных конспектов на уроке позволяет сэкономить время, например, на этапах объяснения и обобщения материала и увеличить промежуток времени для закрепления, повторения изученного, на развитие навыков и умений при выполнении практических заданий.
Опорные конспекты - это выводы, к которым обучающиеся должны прийти в момент объяснения или обобщения материала. Оформляют их обучающиеся по-разному: в виде таблиц, карточек, рисунков и т.д.Основные конспекты должны находиться перед глазами обучающихся несколько уроков подряд до полного усвоения учебного материала. Схема - опора мысли обучающегося, опора его деятельности.
Опорные конспекты обеспечивают высокую работоспособность, энергичный темп урока. Вся сложная, но необходимая информация читается по схемам. Представленный урок демонстрирует работу с использованием опорных схем.
Тема: Алюминий и его сплавы: свойства, область применения. Медь и ее сплавы: свойства, область применения. Титан, магний и их сплавы. Олово, свинец, цинк и их сплавы.
Цели занятия:
Образовательная: Содействовать усвоению понятия об алюминии и его сплавах, свойствах и области применения. Обеспечить усвоение материала о меди и ее сплавах, свойствах и области применения. Подвести обучающихся к пониманию особенностей титана, магния и их сплавов. Показать основание и особенности олова, свинца, цинка и их сплавов. Устранить пробелы в знаниях обучающихся о сплавах, рассмотреть особенности их производства. Помочь овладению практическими приемами анализа теоретического материала. Обучать умению осуществлять планомерный поиск ответов на поставленные вопросы.
Развивающая: Развитие познавательной активности, памяти, внимания, логического мышления, грамотной речи. Формирование навыков самостоятельной работы, навыков само- и взаимооценки, навыков работы в команде. Развивать умения анализировать документы, сравнивать, сопоставлять, делать выводы; умения, необходимые для применения полученных знаний при решения практических задач, выборе форм поведения и способов защиты прав и интересов личности.
Воспитательная:
Содействовать техническому воспитанию обучающихся. Способствовать стремлению получать новые знания, которые будут полезны при дальнейшем обучении. Воспитание устойчивого интереса к изучению материаловедения, ответственного и серьезного отношения к групповой деятельности.
Методическая цель: интерактивное обучение через перспективно- опережающее задание с использованием опорных схем при комментируемом управлении.
Технология: перспективно- опережающее обучение с использованием опорных схем при комментируемом управлении, игровая технология.
Цель данной технологии: реализация гуманистического подхода на основе эффективности управления и организации учебного процесса; формирование активной познавательной и мыслительной деятельности обучающихся через сотрудничество, партнерство, доброжелательность и взаимопомощь; предупреждение ошибок, а не работа над ними; дифференциация, доступность заданий для каждого.
Методы и приемы обучения: комментируемое управление, проектная деятельность, объяснительно- иллюстративный метод, методы наглядной передачи информации и зрительного восприятия информации (приёмы: наблюдение, демонстрация опыта, презентация), методы стимулирования и мотивации обучающихся (приёмы: создание проблемной ситуации, проблемное изложение, групповая исследовательская деятельность, выполнение творческого задания), методы контроля.
Принципы обучения: принцип научности, принцип наглядности, системный подход к изучению материала, доступность изложения, опора на интуицию.
Формируемые компетенции:
1.Учебно- познавательные:
-
Умение ставить познавательные задачи, цели;
-
Анализировать, находить причины явлений, обозначать свою позицию по отношению к изучаемой проблеме;
-
Формулировать выводы;
-
Умение использовать имеющиеся знания по обществознанию в стандартных и нестандартных ситуациях;
-
Умение планировать учебную деятельность с целью достижения прогнозируемого результата;
-
Осуществление анализа собственной деятельности, способность к самооценке, рефлексии;
2.Компетенции личностного самосовершенствования:
-
Формирование культуры мышления и поведения
-
Освоение различных видов деятельности в рамках саморазвития;
3.Информационные компетенции:
-
Овладение навыками работы с учебным раздаточным материалом; различными источниками информации;
-
Умение ориентироваться в информационных потоках, уметь выделять в них главное, необходимое;
-
Владение навыками работы с персональным компьютером для решения учебных задач;
-
Самостоятельный поиск, извлечение, систематизация, анализ и представление различной информации согласно поставленной задаче.
4.Коммуникативные компетенции:
-
Навыки работы в группе;
-
Уважение иной точки зрения;
-
Умение ценить совместную работу;
-
Умение выступать перед аудиторией;
-
Умение аргументировано доказывать свою точку зрения;
-
Умение корректно вести учебный диалог.
5.Здоровьесберегающие компетенции:
-
Знать и уметь применять правила техники безопасности в учебной ситуации
Тип занятия: комбинированное.
Место проведения: учебная аудитория
Время: 90 минут
Дидактическая база занятия:
-
Презентация по теме.
-
Компьютер, мультимедийный проектор.
-
Индивидуальные карточки.
-
Видеофильмы: «Алюминий», «Магнитные свойства алюминия», «»Сварка алюминия», «Обработка алюминия», «Алюминий и его сплавы», «Получение меди», «Титан и его сплавы», Температура плавления: олова, цинка, алюминия и свинца»
Межпредметные связи:
-
Физика
-
Химия
-
Информатика
Хронокарта занятия:
1.Организационная часть - 5 мин.
2.Контроль исходного уровня знаний - 20 мин.
3.Изучение нового материала - 45 мин.
4.Закрепление - 10 мин.
5.Подведение итогов, рефлексия - 5 мин.
6.Задание на дом - 5 мин.
Итого: 90 мин.
Ход занятия:
1.Организационная часть:
Преподаватель:
1.Приветствует обучающихся
2.Обращает внимание на внешний вид обучающихся
3.Обращает внимание на санитарное состояние учебной аудитории.
4.Проверяет готовность обучающихся к занятию.
5.Отмечает отсутствующих (через доклад старосты).
2.Контроль исходного уровня. Тема: Понятие о термической обработке. Основные виды термической обработки. Назначение и область применения термической обработки.
1. Задание в тестовой форме.
1. Отметьте стали, для которых предпочтительна нормализация, а не отжиг:
а) легированные;
б) низкоуглеродистые;
в) среднеуглеродистые;
г) высокоуглеродистые;
д) специальные стали и сплавы.
2. Подчеркните характерные отличия отжига от нормализации:
а) возможность получения у стали мелкозернистой структуры;
б) скорость охлаждения;
в) температура нагрева;
г) назначение;
д) оборудование для проведения операции;
е) охлаждающая среда.
3. Подчеркните виды дефектов термообработки, которые являются необратимыми:
а) окисление и обезуглероживание;
б) пережог;
в) перегрев;
г) недостаточная твердость;
д) коробление и трещины.
4. Перечислите особенности термообработки:
а) легированных сталей -
б) ковкого чугуна -
5. Термическая обработка, в результате которой металлы или сплавы приобретают структуру, близкую к равновесной, называется…
а. отжиг,
б. закалка,
в. отпуск
г старение
6. Термическая обработка, в результате которой в сплавах образуется неравновесная структура пересыщенного твердого раствора, называется…
а. отжиг,
б. закалка,
в. отпуск
г старение
7. Термическая обработка, в результате которой в предварительно закаленном сплаве происходит фазовое превращение, приближающее его структуру к равновесной, называется…
а. отжиг,
б. закалка,
в. отпуск
г старение
8. Термическая обработка, в результате которой из пересыщенного твердого раствора выделяются мелкодисперсные частицы второй фазы, формирующие равновесную структуру, называется…
а. отжиг,
б. закалка,
в. отпуск
г старение
9. Низкий отпуск стали проводится при температуре
а. 150-200°С
б. 350-450 °С
в. 550-650°С
10. Средний отпуск стали проводится при температуре
а. 150-200°С
б. 350-450 °С
в. 550-650°С
11. Высокий отпуск стали проводится при температуре
а. 150-200 °С
б. 350-450 °С
в. 550-650°С
12. Отжиг (разупрочняющая термообработка) дуралюмина заключается в нагреве сплава до
а. 150°С
б. 350 °С
в. 550°С
13. Отжиг, который, частично или полностью устраняет отклонения от равновесного состояния структуры, возникшие при литье, обработке давлением, сварке и др. технологических процессах, называется
а. отжиг 1-го рода
б. отжиг 2-го рода
14. Отжиг, при котором происходят качественные или только количественные изменения фазового состава (типа и объёмного содержания фаз) при нагреве и обратные изменения при охлаждении, называется
а. отжиг 1-го рода
б. отжиг 2-го рода
15. Изделия из каких сталей подвергают цементации? Подчеркните пра-
вильный ответ:
а) из низкоутлеродистых;
б) среднеутлеродистых;
в) высокоутлеродистых.
2.Фронтальный опрос.
1. С какой целью изделия подвергают поверхностному упрочнению?
2. Укажите три метода поверхностного упрочнения изделий:
3. В чем заключается химико-термическая обработка сталей и сплавов?
4. Какой физический процесс лежит в основе химико-термической обработки сталей и сплавов?
5.Что называется цементацией?
6. В какой среде проводят цементацию
7.Какие науглероживающие материалы используют при цементации?
Рис. Виды химико-термической обработки («звездочка»)
8. Почему стальные детали цементируют после механической обработки?
.
9. В какой среде осуществляют азотирование?
10. Что называется азотированием?
3. Индивидуальный письменный опрос
1. Запишите в «лучах звездочки» виды химико-термической обработки
2.. Заполните таблицу
Таблица 4.1
Достоинства и недостатки различных видов химико-термической обработки
Вид химико-термической обработки
Достоинства
Недостатки
111. Изучение нового материала
1. Формирование целей и задач урока.
Преподаватель: Сегодня мы будем говорить о цветных металлах, которые являются самыми распространенными в природе и используемые в промышленности и в частности о металле и его сплавах, которые называют крылатым так как благодаря своим физико-химическим свойствам его широко применяют в авиации.
Исходя из того, что вы уже услышали, как вы думаете, о чем пойдет речь на уроке?
«Мозговой штурм» в течении 1 минуты определите для себя и заполните таблицу: что вы уже знаете, а что хотите узнать.
Знаю
Хочу узнать
-И что умеете, а чему хотите научиться?
Умею
Хочу научиться
- Какие учебные задачи нам предстоит решить, какие компетенции сформировать
Давайте познакомимся с компетенциями, которые нам необходимо сформировать. Откройте свои методички и выберите компетенции. Которые мы можем сформировать на данном занятии.
Преподаватель: Наше занятие будет проходить в форме работы «малых групп Поэтому прошу вас организоваться и представить сейчас нам ваших модераторов. Объяснение обязанностей модераторов группы.
2. Сообщение темы: Алюминий и его сплавы: свойства, область применения. Медь и ее сплавы: свойства, область применения. Титан, магний и их сплавы. Олово, свинец, цинк и их сплавы.
План:
-
Алюминий и его сплавы: свойства, область применения.
-
Медь и ее сплавы: свойства, область применения.
-
Титан, магний и их сплавы.
-
Олово, свинец, цинк и их сплавы.
-
Вопрос: Алюминий и его сплавы: свойства, область применения.
Разбивка на кластеры.
Преподаватель напоминает правила кластера.
Преподаватель на доске пишет слово Алюминий и просит обучающихся написать в тетради два-три понятия по ассоциации.
Алюминий хорошо обрабатывается давлением и легко образует сплавы. Даже при обычной температуре поверхность его быстро покрывается тонкой (0,00001 мм) матовой оксидной пленкой. Эта пленка прочная, твердая, гибкая и не отстает от основного металла при растяжении, сжатии, закручивании и изгибе. Она защищает алюминий от коррозионного действия влаги и воздуха.
Алюминий называют крылатым металлом, так как благодаря своим физико-химическим свойствам его широко применяют в авиации. Так, самолет на 2/3 состоит из алюминия и его сплавов, а авиационный мотор - на 1/4 из сплавов алюминия. Алюминий применяют также в электропромышленности, машиностроении, пищевой промышленности, пиротехнике. В производстве металлов он занимает второе место (после железа) .
Алюминий получают электролизом оксида алюминия Al203. Установлены следующие марки алюминия (ГОСТ 11069-74): А999, А995, А99, А97, А95, А85, А8, А7, А6, А5, АО, А и АЕ. Алюминий марок А85-АЕ, содержащий до 2 % примесей, называется алюминием технической чистоты.
Основные примеси в алюминии - железо и кремний. Они входят в состав алюминия примерно в равных количествах - от сотых до десятых долей процента.
Железо в твердом алюминии практически не растворяется.
Железо во всех сплавах алюминия является вредной примесью, так как оно снижает электропроводность и коррозионную стойкость сплавов и ухудшает их пластические свойства. Исключение составляют жаропрочные сплавы, в которых железо - примесь полезная. Кремний растворим в железе при комнатной температуре в количестве не более 0,12 %; при 570 °С растворимость его достигает 1,6 %. Влияние кремния на механические и физико-химические свойства алюминия подобно железу.
Для сплавов алюминия характерно, что в результате добавок менее коррозионностойких металлов получаются сплавы высокой коррозийной стойкости (например, типа магналия с 3-5 % Мg, сплавы с марганцем и кремнием) и, наоборот, если данный металл более устойчив против коррозии, чем алюминий, то сплавы получаются низкой коррозионной стойкости (например, AI-Сu).
Сплавы алюминия обладают, как правило, более высокими механическими свойствами, чем чистый алюминий. Поэтому в промышленности широкое распространение получил не чистый алюминий, а его сплавы с медью, цинком, магнием, кремнием, марганцем и другими металлами.
Все существующие алюминиевые сплавы по их технологическим свойствам делят на две группы:
-
обрабатываемые давлением (деформируемые)
-
литейные.
Деформируемые сплавы разделяют также на следующие группы:
-
1) технический алюминий;
-
2) алюминиевомарганцевый сплав АМЦ;
-
3) алюминиевомагниевые сплавы (магналии); обозначаются буквами АМг (с цифрой, указывающей процент содержания магния. Если цифры нет, то магния в сплаве меньше 2,5 %;
-
4) типа "авиаль" с магнием и кремнием: АД31, АДЗЗ, АД35 и А8 (в последний входит немного меди);
-
5) с медью и магнием типа дюралюминий, обозначаемые буквой Д с цифрой, указывающей номер сплава, например Д1, Д16;
-
6) высокопрочные алюминиевые сплавы, в которые, кроме алюминия, входят еще три компонента: цинк, магний и в большинстве случаев медь; обозначается буквой В с цифрой, например В92 (без меди); В95;
-
7) ковочные (жаропрочные), обозначаемые буквами АК с цифрой (АК2, АК4 и др.) и применяемые для поковок и штамповок.
Сплавы групп 1-3 не упрочняются термической обработкой, сплавы групп 4-6 упрочняются (закалкой с последующим старением).
Кроме приведенных выше обозначений, к маркам сплава добавляют еще буквы, указывающие состояние изделий или вид обработки.
Например, Н - нагартованное состояние; П - полунагартованное; М - обожженное; Т - закаленное и естественно состаренное; Т1 - закаленное и искусственно состаренное при 135-180 °С, Ч, ПЧ - указывают на содержание примесей в сплаве.
Алюминиевые сплавы характеризуются высокой удельной прочностью и простотой изготовления из них полуфабрикатов, а также высокой коррозионной стойкостью, в 10-20 раз превышающей стойкость обычной конструкционной стали, и повышенной пластичностью при низких температурах. Изделия из алюминиевых сплавов при ударе не дают искр. Конструкции из алюминиевых сплавов устойчивы против сейсмических нагрузок, огнестойки и имеют хороший внешний вид.
Прочностные свойства алюминиевых сплавов зависят от их типа, марки и состояния, вида, формы и размера полуфабрикатов, условий работы и других факторов.
Сплав Д21 применяют в основном в виде поковок, штамповок и прессованных заготовок.
Сплав Д19, принадлежащий к системе AI-Сu-Мg, упрочняется закалкой с 500-515 °С в воде и последующим естественным старением не менее 10 сут. При этом он незначительно изменяет свою пластичность. Из него выпускают все виды полуфабрикатов.
Сплав В92, принадлежащий к системе AI-Zn-Мg, упрочняется как при естественном, так и при искусственном старении. Механические свойства его достигают максимума после закалки с 440-460 °С и искусственного старения при 100 С. Его применяют для изготовления всех видов полуфабрикатов.
Из сплава ВАД23 системы AI-Сu-Мg также изготовляют полуфабрикаты всех видов. Этот сплав среди всех других деформируемых сплавов алюминия характеризуется самыми высокими значениями временного сопротивления и предела текучести при нормальных и повышенных (до 160-180 °С) температурах, но после искусственного старения пластичность его понижается.
Сплав АМг6 системы AI-Мg наиболее широко распространен в технике. Он имеет высокую коррозионную стойкость, хорошо сваривается, очень пластичен, не упрочняется термической обработкой и его применяют для производства всех видов полуфабрикатов, которые поставляют только в отожженном или отожженном и дополнительно нагартованном состояниях. После нагартовки прочность этого сплава резко повышается, а пластичность уменьшается. Для снятия нагартовки применяют обжиг при 300-350 °С с охлаждением на воздухе.
Промышленность выпускает листы из алюминиевых сплавов следующих видов:
-
1) горячекатаные, без термообработки (АД1, ДА1, Д16А, Д16А-Б, АМгА, АМцА, ABA, В95А);
-
2) отожженные (Д1АМ, Д16АМ, В95АМ, АВ-М, АМцАМ, АМгАМ, АДМ, АД1М);
-
3) полунагартованные (АМцАП, АМгАП);
-
4) нагартованные (АДН, АД1 Н, АМцАН) ;
-
5) закаленные и естественно состаренные (Д1АТ, Д16АТ, Д16АБТ);
-
6) закаленные и естественно состаренные повышенного качества прокатки (Д1АТВ, Д16АТВ, Д16АБТВ);
-
7) закаленные и искусственно состаренные (АВАТ1, В95АТ1);
-
8) закаленные и искусственно состаренные повышенного качества прокатки (В95АТ1В);
-
9) нагартованные после закалки и естественного старения (Д16АТН, Д16АБТН);
-
10) нагартованные после закалки и естественного старения повышенного качества прокатки (Д16ТАНВ, Д16АВТНВ).
-
Вопрос: Медь и ее сплавы: свойства, область применения.
МЕДЬ.Медь относится к самым распространенным цветным металлам. Она обладает высокими антикоррозийными свойствами как при нормальных атмосферных условиях, так в пресной и морской воде и других агрессивных средах. Однако медь не устойчива в аммиаке и сернистых газах.
Медь легко поддаётся обработке давлением и пайкой. Обладая невысокими литейными свойствами, медь тяжело режется и плохо сваривается. На практике медь используется в виде прутков, листов, проволоки, шин и труб.
Бескислородная М0 (0,001% O2) и раскисленная М1 (0,01% О2) медь широко применяется в электронике, электровакуумной технике, в электротехнической промышленности.
Сплавы, содержащие в своём составе медь, обладают высокими антикоррозийными свойствами, хорошо сопротивляются износу и имеют высокие технические и механические характеристики.
Медь бывает разных марок: М00, М0, М1, М2 и М3. Марки меди определяются чистотой её содержания.
В меди марок М1р, М2р и М3р содержится 0,01% кислорода им 0,04% фосфора. В составе меди марок М1, М2 и М3 процентное содержание кислорода составляет 0,05-0,08 %.
Марка М0б характеризуется полным отсутствием кислорода. Процентное содержание кислорода в марка МО составляет до 0,02%.
Как примеси влияют на свойства меди
В зависимости от того, как примеси взаимодействую с медью, они подразделяются на три группы:
Примеси, которые образуют с медью твёрдые растворы - никель, сурьма, алюминий, цинк, железо, олово и др. Эти примеси оказывают существенное влияние на электропроводность и теплопроводность меди, снижая их. Ввиду этого в качестве проводников тока используют медь М0 и М1, в состав которых входит не более 0,002 As и 0,002 Sb. Горячая обработка давлением затрудняется, если в ней содержится сурьма.
Примеси, которые практически не растворяются в меди - висмут, свинец и др. Практически не влияют на электропроводность меди, но затрудняют её обработку давлением.
Хрупкие химические соединения, образующиеся в примеси меди с серой и кислородом. Кислород, входящий в состав меди, в значительной мере снижает её прочность и уменьшает электропроводимость. Сера способствует улучшению обрабатываемости меди резанием.
БРОНЗА.Бронзой называется сплав меди с алюминием, кремнием, оловом, бериллием и другими элементами, кроме цинка. Бронзы бывают алюминиевыми, кремниевыми, оловянными, бериллиевыми и т.д. - в зависимости от легирующего элемента.
Маркировка бронзы представляет собой определенную последовательность, начинающуюся с буквосочетания «Бр», после которого указываются легирующие элементы. Легирующие элементы перечисляются, начиная с элемента, который находится в максимальном процентном содержании относительно остальных.
Все бронзы подразделяются на оловянные и безоловянные.
Оловянные бронзы. Оловянные бронзы применяются в химической промышленности и в качестве антифрикционных материалов благодаря высоким антикоррозийным и антифрикционным свойствам.
Легирующие элементы оловянных бронз - фосфор, цинк, никель. Цинк, входящий в состав оловянных бронз в количестве до 10%, служит для того, чтобы стоимость бронз стала меньше. Фосфор и свинец способствуют повышению антифрикционных свойств бронзы и улучшают их обрабатываемость резанием.
Литейные оловянные бронзы применяются:
-
Деформированные бронзы - БрОФ6,5-0,4; БрОЦ4-3; БрОЦС4-4-2,5 - используются в качестве пружин, антифрикционных деталей, мембран
-
Литейные бронзы - БрО3Ц12С5, БрО3Ц12С5, БрО4Ц4С17 - используются в антифрикционных деталях, арматуре общего назначения
Безоловянные бронзы - это двойные или многокомпонентные бронзы без олова, в состав которых входя такие элементы как марганец, алюминий, свинец, железо, никель, кремний, бериллий.
Алюминиевые бронзы обладают высокими технологическими и механическими свойствами, коррозийной стойкостью в условиях тропического климата и в морской воде. Для глубокой штамповки на практике используют однофазные бронзы, двухфазные бронзы применяются в виде фасонного литья и подвергают горячей деформации.
Алюминиевые бронзы, обладая более низкими литейными свойствами в сравнении с оловянными бронзами, способствуют более высокой плотности отливок.
Кремнистые бронзы. Кремний, входящий в состав бронзы (до 3,5%), повышает её пластичность и прочность. В сочетании с марганцем и никелем коррозийные и механические свойства кремнистых бронз повышаются. Они широко применяются при работе в агрессивной среде, для изготовления пружинящих деталей, которые должны работать при температуре до 2500°C.
Бериллиевыне бронзы обладают высокой прочностью благодаря термической обработке. Для них характерны высокие характеристики упругости, предела текучести и временного сопротивления, устойчивы к коррозии. Применяются в электронной технике, для пружинящих контактов, мембран, деталей, которые работают на износ.
Свинцовые бронзы представляют собой сплавы, состоящие из включения свинца, который практически не растворяется в меди, и кристаллов меди. Высокие антифрикционные свойства свинцовых бронз позволяют применять их для изготовления деталей, которые работают в условиях больших скоростей и повышенного давления (вкладыши подшипников скольжения). За счёт высокой теплопроводности, свинцовые бронзы БрС30 способствуют отведению теплоты, возникающей при трении.
Бронзы, легированные оловом и никелем, отличаются повышенными коррозийными и механическими свойствами.
Безоловянные бронзы применяются:
-
Алюминиевые бронзы - БрАЖ9-4, БрАЖН10-4-4, БрА9Ж3Л, БрА10Ж3Мц2 - применяются для обработки давлением, в качестве деталей химической аппаратуры, арматуры и антифрикционных деталей
-
Кремниевые бронзы - БрКМц3-1- применяются в качестве проволоки для пружин, лент, арматуры
-
Бериллиевая бронза - БрБ2 - используется как прутки, проволоки для пружин, ленты, полосы
-
Свинцовая бронза- БрС30- применяется в антифрикционных деталях
ЛАТУНЬ. Сплав меди с цинком, процентное содержание цинка в котором составляет от 5 до 45%, называется латунью. Латунь, в состав которой входит 2-20% цинка, называется томпак или красная латунь. Если содержание цинка равно 20-36%, то такая латунь называется жёлтой. Латуни, с более чем 45% цинка в своём составе, применяются крайне редко.
Классификация латуней:
· Простые (двухкомпонентные) - сплавы которые состоят из цинка и меди с незначительными примесями других элементов;
· Специальные (многокомпонентные) латуни в своём составе помимо меди и цинка включают ряд других легирующих элементов.
Простые латуни. Двухкомпонентные латуни обозначаются заглавной буквой «Л», за которой следует двузначная цифра, определяющая среднее значение процентного содержания меди в сплаве (Л80-латунь, в состав которой входит 80% меди и 20% цинка).
Классификация простых латуней приведена в таблице:
Сплав
Марка
Состав сплава, %
Медь
Примеси, не более
Томпак
Л96
95-97
0,2
Л90
88-91
0,2
Полутомпак
Л85
84-86
0,3
Л80
79-81
0,3
Латунь
Л70
69-72
0,2
Л68
67-70
0,3
Л63
62-65
0,5
Л60
59-62
1,0
Простые латуни легко поддаются обработке давлением. Обычно, они поставляются в виде труб и трубок, отличающихся по форме сечения, в виде лент, полос, проволоки, листов. Для изделий из латуни, обладающих высоким внутренним напряжением, хапактерно растрескивание, которого можно избежать, если перед длительным хранением провести отжиг при низких температурах (200-300°C).
Специальные латуни. Многокомпонентные латуни представлены в большей разновидности, чем простые.
Маркировка специальных латуней начинается с заглавной буквы «Л», после которой обозначается последовательность легирующих элементов сплава (за исключением цинка) и их процентное содержание, начиная с преобладающего в сплаве элемента. Количество цинка определяется в соответствии с разницей от 100%.
Легирующие элементы латуни, среди которых основными являются кремний, марганец, свинец алюминий, железо и никель, оказывают существенное влияние на свойства латуней:
Олово способствует повышению прочности и коррозийной стойкости латуней в морской воде;
Марганец (особенно сочетаясь с оловом, железом и алюминием), а также никель повышают устойчивость сплава к коррозии и его прочность;
Свинец, входящий в состав сплава, ухудшает его механические свойства, обеспечивая при этом лёгкость в обработке резанием, поэтому латуни, которые предполагают дальнейшую обработку см помощью станков-автоматов, имеют именно свинец в качестве основного легирующего элемента;
Содержание кремния в сплавах из латуни негативно сказывается на их прочности и твёрдости. Однако если латуни легированы одновременно свинцом и кремн6ием, их антифрикционные свойства повышаются, и такие латуни могут заменить более дорогостоящие сплавы (например, оловянные бронзы).
Специальные латуни применяются:
-
Деформируемые латуни ЛАЖ60-1-1 применяются в качестве прутков, труб, ЛЖМц59-1-1 и ЛС59-1 в качестве труб, прутков, полос, проволоки
-
Литейные латуни ЛЦ40Мц3Ж применяются в деталях, сложных по своей конфигурации, гребных винтах и лопастях и др.; ЛЦ30А3- детали, устойчивые к коррозии; ЛЦ40С нашли применение в арматуре, сепараторах шариковых втулках и др.
-
Вопрос: Титан, магний и их сплавы.
Титан - серебристо-белый металл с высокой механической прочностью и высокой коррозионной и химической стойкостью.
Для производства титана используют рутил, ильменит, титанит и другие руды, содержащие 10 - 40 % двуокиси титана ТiO2. После обогащения концентрат титановых руд содержит до 65% ТiO2. ТiO2 и сопутствующие окислы железа разделяют восстановительной плавкой.
В процессе плавки окислы железа и титана восстанавливаются, в результате чего получают чугун и титановый шлак, в котором содержится до 80 - 90% ТiO2.
Титановый шлак хлорируют, в результате чего титан соединяется с хлором в четыреххлористый титан TiCl4. Затем четыреххлористый титан нагревают в замкнутой реторте при температуре 950-1000 °С в среде инертного газа (аргон) вместе с твердым магнием.
Магний отнимает хлор, превращаясь в жидкий МgСl2, а твердые частицы восстановленного титана спекаются в пористую массу, образуя титановую губку. Путем сложных процессов рафинирования и переплава из титановой губки получают чистый титан. Технически чистый титан
ГОСТ 19807-74 содержит 99.2-99.65 % титана.
Магний - самый легкий из технических цветных металлов, его плотность 1,740 кг/м3, температура плавления 650 °С. Технически чистый магний непрочный, малопластичный металл с низкой тепло и электропроводностью. Для улучшения прочностных свойств в магний добавляют алюминий, кремний, марганец, торий, церий, цинк, цирконий и подвергают термообработке.
Для производства магния используют преимущественно карналлит МgСl2·КСl·6Н2O, магнезит МgС03, доломит СаС03·МgС03 и отходы ряда производств, например титанового. Карналлит подвергают обогащению, в процессе которого отделяют КСl и нерастворимые примеси путем перевода в водный раствор МgСl2 и КСl.
После получения в вакуум- кристаллизаторах искусственного карналлита, его обезвоживают и электролитическим путем получают из него магний, который затем подвергают рафинированию. Технически чистый магний (первичный) содержит 99,8 - 99,9% магния ГОСТ 804-93.
Маркировка и химический состав магниевых сплавов для фасонного литья и слитков, предназначенных для обработки давлением, приведены в ГОСТ 2581-78.
Примеры условных обозначений:
Труба 89 x 10 ПТ-7М ГОСТ 21945-76
Труба горячекатаная с наружным диаметром 89 мм и с толщиной стенки 10 мм из сплава марки ПТ-7М, немерной длины, обычной точности изготовления:
Труба 89п x 10 п ПТ-7М А ГОСТ 21945-76
Труба горячекатаная с наружным диаметром 89 мм и с толщиной стенки 10 мм из сплава марки ПТ-7М, немерной длины, повышенной точности изготовления по диаметру и толщине стенки и с повышенным качеством поверхности (группа А):
-
Вопрос: Олово, свинец, цинк и их сплавы.
Цинк - синевато-белый металл. Температура плавления цинка 419,5 ºС, удельный вес 7,13 г/см3. Цинк имеет гексагональную решетку от комнатной температуры до температуры плавления. Аллотропических превращений цинк не испытывает. Чистый цинк при комнатной температуре очень хрупок, при температуре 100-150 ºС пластичен, хорошо поддается прокатке и прессованию. Чистый цинк при обычных условиях на сухом воздухе устойчив против коррозии. Основное количество цинка (до 50% производимого в промышленности) используется для защиты железа и стали от атмосферной коррозии.
Олово и свинец - пластичные, легкоплавкие металлы, с повышенной стойкостью против коррозии в атмосферных и в некоторых кислотных условиях.
Свинец является металлом с гранецентрованной кубической решеткой, аллотропических превращений в твердом состоянии не испытывает. Температура плавления свинца 327 ºС.
Олово может находиться в двух кристаллических модификациях: a-Sn (серое олово) с алмазной решеткой - ниже +13 ºС и b-Sn (белое олово) с объемно-центрированной тетрагональной решеткой. На морозе пластичное b-олово рассыпается в серый порошок a-Sn. Это явление называется оловянной чумой. Температура плавления олова 232 ºС.
Важной областью применения свинца и олова являются припои, а также сплавы для типографских шрифтов, анатомических слепков, плавких предохранителей. Эти сплавы содержат кроме свинца и олова также висмут и кадмий. Попарно все эти элементы образуют между собой системы с легкоплавкими эвтектиками без промежуточных фаз и химических соединений, т.е. образуют простые эвтектические системы. В тройных системах между этими элементами образуются тройные эвтектики, еще более легкоплавкие, чем двойные. Температура плавления этих эвтектик 90-100 ºС. В четверной системе этих компонентов образуется четверная эвтектика с температурой плавления 70 ºС. Практически применяемый сплав Вуда по своему составу близок к эвтектическому (50% Bi, 25% Pb, 12,5% Sn и 12,5% Cd).
Для получения еще более легкоплавких сплавов, в них вводят ртуть, например сплав с содержанием Bi-36%; Pb-28%; Cd-6% и Hg - 30% имеет температуру плавления 48 ºС.
В качестве припоев для пайки медных, стальных и многих других изделий применяются как чистое олово, так и сплавы свинца с оловом, содержащие олово от 3 до 90% и небольшое количество сурьмы (до 2% Sb).
Температура плавления припоев зависит от содержания олова и может быть ориентировочно определена по двойной диаграмме Pb-Sn. Наиболее легкоплавким припоем является сплав с 61% Sn, маркируется ПОС 61. Различают сплавы ПОС 18, ПОС-40, ПОС-61, ПОС 90 и т.д.
Наиболее важными сплавами на основе свинца и олова являются подшипниковые сплавы - баббиты, например, сплав на основе олова, легированный до 12% Sb и до 6% Cu (баббит Б83). Сплавы на основе свинца являются заменителями оловянных подшипниковых сплавов. Типичным представителем подшипникового сплава на основе свинца является баббит Б16, содержащий16% Sb, 16% Sn, 1,5-2%Cu, остальное - Pb. В этом сплаве при кристаллизации в качестве избыточной фазы выделяется не сурьма, а смесь кристаллов b и d на основе сурьмы. Темная составляющая - мягкая эвтектическая смесь.
Для уменьшения ликвации по удельному весу в сплав введена медь, которая образует мелкие игольчатые выделения Cu2Sb. В сплав Б16 для улучшения антикоррозионных свойств вводят Ni, Cd, Al (до 1%), Te (до 0,1%). Теллур, кроме того, приводит к упрочнению сплава.
В качестве подшипниковых сплавов применяют кальциевый баббит (БК) состава: 0,85-1,15% Ca и 0,6-0,9% Na.
IV. Закрепление нового материала.
Задание 1. Определите химический состав сплавов по их маркам. Укажите назначение этих сплавов:
АМг2-
АМц2-___
МА5-
МЛ4-__
ВТ21-
ВТ5Л -
БрБ2-
БрОЦСЗ-12-5 -
БрОС8-12 -
ЛАЖ60-1-1Л -
Л85-
Л60-
Задание 2. Изобразите схему получения алюминия.
Задание 3. Предложите марки материалов для изготовления следующих изделий:
прутки диаметром 5... 10 мм -
водопроводные трубы -
фасонное литье -
детали криогенной техники -
Задание 4
Подчеркните металлы, на основе которых изготавливают сплавы с эффектом памяти:
а) никель-ниобий;
б) хром-никель;
в) ниобий-титан;
г) медь-алюминий;
д) никель-титан.
2. Фронтальный опрос
1. Перечислите наиболее широко применяемые цветные металлы.
2. В каких отраслях промышленности используют цветные металлы?
3. Почему руды цветных металлов называют полиметаллическими?
4. Заполните пропуски в тексте. Для выполнения задания используйте ин-
формационный банк.
Чистая медь - металл розовато-красного цвета. Ее плотность составляет
, температура плавления - . В отожженном
состоянии ее предел прочности , относительное удлинение
, твердость .
Информационный банк: 8= 45...60 %; 60 НВ; ав = 250 МПа; Тш = 1083 °С; р = 8,93 г/см3.
5. Из каких руд получают медь?
6. Запишите в свободных кружках (рис. 5.1) металлы, с которыми медь образует сплавы.
Рис. «Планета» Медь
7. Какой материал называется латунью?
а) 50% цинка, 50% меди;
б) 45 % цинка, 55 % меди;
в) 20% цинка, 80% меди;
г) 90% цинка, 10% меди.
Подчеркните правильный ответ.
8. Укажите, при каком соотношении содержания меди и цинка латунь имеет максимальную прочность:
9. Определите химический состав обыкновенных латуней по их маркам. Ука-
жите назначение этих латуней.
Л63 - , служит для
Л85 - , служит для
Л96 - , служит для
Л90 - , служит для
10. Почему латуни марок Л85 и Л90 называют томпаками?
11. Чем отличаются специальные латуни от обыкновенных?
12. Определите химический состав специальных латуней по их маркам:
ЛАЖ60-1-1Л -
ЛА77-2 -
ЛО70-1 -
ЛМцЖ52-4-1-
ЛА67-2,5-
13. Заполните таблицу
Таблица 5.1
Области применения некоторых латуней
Марка
Области применения
ЛАЖ60-1-1Л
ЛА67-2,5
ЛА77-2
ЛО70-1
ЛК80-ЗЛ
15. Укажите, какому виду термообработки подвергают изделия из специальных латуней после холодной обработки давлением:
14. Чем отличаются литейные латуни от деформируемых?
а) отжигу;
б) отпуску;
в) нормализации;
г) закалке.
Подчеркните правильный ответ.
-
Допишите определение: сплав меди с оловом, алюминием, никелем и другими элементами называется
-
На какие два основных вида подразделяют бронзы по химическому составу?
18. Какими свойствами обладают литейные бронзы?
19. Какими свойствами обладают деформируемые бронзы?
20. Определите химический состав бронз по их маркам:
БрОЦСНЗ-7-5-1 -
БрАЖ9-4 -
БрАЖН10-4-4Л -
БрАЖМцЮ-3-1 -
БрОС8-12 -
БрБН1-7-
БрКМцЗ-1 -
21. Заполните табл. 5.2.
Таблица
Области применения некоторых бронз
Марка
Области применения
БрКН1-3
БрОС2-5
БрАЖН10-4-4
БрОФ65-15
БрБН4-9
22. Заполните секторы у внешней части круга, в которых напишите марки оловянных бронз.
23. Заполните секторы внешнего кольца, в которых укажите марки безоловянных бронз.
24. Почему безоловянные бронзы дешевле, чем оловянные?
25. Почему алюминий называют первым «крылатым» металлом?
26. Какой конструкционный материал является самым легким?
27. В каких отраслях промышленности алюминий применяют наиболее широко?
У. Подведение итогов:
Преподаватель:
1.Отмечает, все ли обучающиеся в равной степени справились с заданием.
2.Анализирует работу обучающихся
3.Определяет степень достижения целей, задач занятия.
4.Останавливается на вопросах, которые надо доработать.
Самоанализ работы обучающихся:
Обучающимся предлагается рефлексивная карта, на основании которой они анализируют свою работу на уроке и выставляют себе отметку, вписывая в карту свою фамилию в соответствующей колонке.
- Какие знания вы приобрели сегодня на уроке? Какие компетенции формировали?( самостоятельно приобретали знания, изучая неадаптированные тексты по теме урока, анализировали их, трансформируя в схемы; работая в подгруппах, учились взаимодействовать друг с другом, оказывать помощь, вырабатывать собственную точку зрения).
-Что нового узнали для себя? Что вас озадачило, удивило, огорчило? -Как вы оценили свою работу на уроке?
Заполнение рефлексивной карты обучающегося.(см.урок №1)
Преподаватель оценивает обучающихся с мотивацией
У1.Домашнее задание.
1.А.М.Адаскин. Материаловедение (металлообработка): учеб. Пособие для нач. проф. Образования\-6-е изд., стер.- М.: издательский центр «Академия» стр.222-224, 225-226.
2.Заполнить глоссарий терминов.
3. Подготовиться к словарному диктанту