Конспект урока Классификация сталей

КВАША ИВАН ВАСИЛЬЕВИЧ

МКОУ «Ялтинская общеобразовательная школа № 6» Республика Крым

План урока

Класс 7 Дата ______________

Тема урока:«Классификация сталей. Термическая обработка стали. »

Тип урока : урок изучения нового материала.

Цели урока:-сформировать новые понятия о видах и свойствах сталей, научить расшифровке марок сталей, обучить приемам термической обработки сталей; воспитывать бережное и рациональное отношение к материалу; развитие мышления и воображения.

Форма урока: фронтальная.

Методы обучения: рассказ, объяснение, показ приемов работы учителем, демонстрация наглядных пособий, использование мультимедийной аппаратуры, устный опрос, анализ практической работы.

Оборудование и материалы: образцы сталей, медиа центр, напильники, кузнечный набор инструмента, муфельная печь, плакаты «Искровая проба стали», «Цвета каления и побежалости» «Маркировка и применение сталей и твердых сплавов», затемнение на окна.

Задание на дом: -повторить изученный материал по записям в тетради,

- прочитать параграф в учебнике (с. 62-65).

Литература и источники:

1. Муравьев Е.М. Технология обработки металлов: учебное пособие для учащихся 5-9 классов. М.:Просвещение, 1995.

2. Программы «Технология» 1-4 классы, 5-11 классы: для средних общеобразовательных учреждений РФ.- М., 2000.

3. Самородский П.С., Тищенко А.Т., Симоненко В.Д.. Технология. Технический труд: учебник для учащихся 7 класса. - М., Вентана-Граф, 2008.- 160 с.

4. Интернет ресурсы.

5. Интерактивная библиотека «Технология».

6. Журналы «Школа и производство».

Х о д у р о к а

1. Организационная часть. Приветствие учителя. Проверка готовности к уроку учащихся, контроль посещаемости, сообщение темы и целей урока.

2. Теоретический блок урока.

1. Повторение изученного ранее материала по вопросам:

- Вспомните, что такое сталь? (сплав железа с углеродом с содержанием последнего до 2 %).

- Какие изделия могут быть изготовлены из стали?

- Какие виды обработки стальных поверхностей вы знаете?

- Какие инструменты применяются для обработки стали?

2. Изложение нового материала по плану:

1) Виды сталей (углеродистые, легированные, конструкционные, инструментальные и специальные).

2) Маркировка сталей.

3) Свойства сталей (доклад учащегося).

4) Термическая обработка стали.

5) Демонстрация приемов термической обработки стали.

1.1. Сталь. Виды сталей. (Рассказ учителя иллюстрируется демонстрацией образцов стали)

Сталь занимает особое место среди металлов и сплавов. Она служит материальной основой для практически всех отраслей техники и производства. В зависимости от состава стали подразделяются на углеродистые и легированные.

Углеродистые стали - это сплавы железа с углеродом, в состав которых входят некоторые обычные примеси. Углерод придает стали твердость, но увеличивает хрупкость и снижает пластичность.

Легированные стали - это сплавы, в которые, кроме железа, углерода и обычных примесей, входят так называемые легирующие элементы (хром, никель, вольфрам и др.). Слово «легирование» произошло от немецкого слова, означающего «сплавлять», а последнее, в свою очередь, было образовано от латинского - «связываю, соединяю». Добавление их в сталь во время плавки изменяет её свойства. Одни элементы повышают твердость и прочность, другие - упругость, третьи повышают коррозийную стойкость стали, улучшают другие полезные свойства и качества.

По назначению стали делят на конструкционные, инструментальные и специальные с особыми свойствами.

Конструкционные стали применяются для изготовления различных металлических конструкций, деталей механизмов и машин и т.д. Конструкционная углеродистая сталь бывает обыкновенного качества и качественной.

Сталь обыкновенного качества обладает невысокой прочностью и применяется для изготовления болтов, шайб, мягкой проволоки, заклепок и др.

Качественная углеродистая сталь более прочная, и из неё изготовляют зубчатые колеса, шкивы и другие детали машин.

Все стали маркируются, то есть имеют условные обозначения, которые показывают вид стали, её состав, свойства и т.д. (Предлагается учащимся изучить таблицу «Маркировка и применение сталей и твердых сплавов».)

Конструкционная углеродистая сталь обыкновенного качества маркируется буквами «Ст.» и порядковым номером от 0 до7. Например, Ст.0, Ст.1 и т.д. Чем выше номер стали, тем больше в ней содержание углерода и прочность. Качественная углеродистая сталь обозначается цифрами, указывающими содержание углерода в сотых долях процента. Например, «Сталь 45» - сталь, содержащая 0.45% углерода. Более подробно по марке стали можно определить её состав и свойства, пользуясь специальным справочником.

Инструментальные углеродистые стали тоже подразделяются на качественные и высококачественные.

Инструментальные стали отличаются от конструкционных большей твердостью и прочностью. Они применяются для изготовления режущего и контрольно-измерительного инструмента.

Инструментальные качественные и высококачественные стали маркируются буквами и цифрами, указывающими содержание углерода в десятых долях процента. Например, У8 и У8а - углеродистая сталь, 8-0.8% углерода, А - высококачественная сталь.

Специальные стали - это стали с особыми свойствами: нержавеющие, износостойкие и т.д.

1.2. Маркировки сталей.

Широко и разнообразно применение легированных сталей. Конструкционные и инструментальные легированные стали маркируются сочетанием цифр и букв. Цифры, стоящие в начале марки, указывают среднее содержание углерода в сотых долях процента для конструкционных сталей и в десятых долях для инструментальных сталей. Если цифры отсутствуют то содержание углерода составляет около 1%. Легирующие элементы, входящие в состав стали, обозначаются буквами русского алфавита: хром- Х, никель - Н, вольфрам - В, марганец - Г, ванадий - Ф, алюминий - Ю. (разъяснение свойств легирующих добавок). Цифры после букв указывают среднее содержание этих элементов в процентах. Если цифры отсутствуют, то содержание элемента около 1%. Буква А в конце марки означает, что сталь высококачественная. Выполнение упражнений по расшифровке марок сталей: 12Х2Н4А; ХВГ; Р6М5; Р18.

Марку стали визуально определить практически невозможно. Поэтому приблизительно марку можно установить по её применению или по так называемой «искровой пробе». Она основана на свойстве стали при шлифовании на корундовом камне образовывать искры. По количеству, цвету и силе искры можно приблизительно определить марку стали.

Демонстрация учителем искрения сталей и определение учащимися марки стали по таблице «Искровая проба стали».

0. Свойства сталей.

Свойства сталей можно изменять при помощи теплового воздействия - термической обработки, заключающейся в нагреве, выдержке при температуре нагрева и последующем охлаждении.

Основные иды термической обработки сталей - отжиг, нормализация, закалка и отпуск. Они имеют различные назначения и отличаются друг от друга режимами термообработки, то есть температурой нагрева, временем выдержки при этой температуре и скоростью охлаждения. Изменение свойств стали в процессе термообработки при различных режимах зависит от содержания в ней углерода. Выбор температуры нагрева производят по специальной диаграмме (объяснение правил работы с диаграммой).

При закалке металл нагревают, а затем быстро охлаждают в воде, масле, растворах солей. Закалка увеличивает твердость и прочность стали, но вместе с тем повышает её хрупкость. Закалка целесообразна для сталей с содержанием углерода более 0,3 %.

Хрупкость стали после закалки можно уменьшить при помощи отпуска. Отпуск представляет собой нагрев остывшей заготовки до температуры ниже температуры закалки и последующее охлаждение в воде или на воздухе. Помимо хрупкости отпуск снижает и твердость стали, что улучшает её обрабатываемость.

При отжиге заготовку нагревают до определенной температуры, выдерживают при этой температуре и медленно, часто вместе с печью, охлаждают. Отжиг резко снижает твердость стали, она становится мягче и лучше обрабатывается.

0. Термическая обработка стали.

Термическую обработку стали на промышленных предприятиях производят рабочие - термисты, которые хорошо знают внутреннее строение металлов, их физические и технологические свойства, режимы термообработки. Для термической обработки сталей применяют специальное оборудование (демонстрация лекции 1 на экране), состоящее из нагревательных устройств, охлаждающих приспособлений, приборов для контроля теплового режима и результатов термообработки и различных инструментов и приспособлений.

В школьных мастерских термическую обработку стали производят с помощью небольшой муфельной печи. Температуру нагрева определяют приближенно по таблице цветов каления и побежалости (демонстрация таблицы на экране). Для охлаждения изделий в процессе термообработки используют воду и машинное масло, которые наливают в специальные анны. Для обработки также потребуются клещи, молоток и напильник.

1.5. Приемы выполнения основных операций термообработки.

Основные приемы термообработки мы выполним на примере образца стали У7.

Для стали У7 температура термообработки составляет примерно 770-790 градусов. Образец помещают в печь и выдерживают его в ней из расчета 1,5 - 2 минуты на 1 мм его диаметра. Для нашего образца это время составит 15 - 20 минут.

По истечении времени печь отключают и дают ей остыть вместе с образцом. Затем образец достают из печи и проверяют качество отжига пробой напильником.

Для проведения закалки этого образца его опять помещают в печь с той же температурой, что и при отжиге, и выдерживают 15-20 минут, но охлаждают его с большей скоростью. Качество закалки проверяют пробой напильником.

Нормализацию и отпуск проводят уже для закалённой детали с целью снятия внутренних напряжений и уменьшения хрупкости. Охлаждение детали для данных процессов выполняют на воздухе.

Время выдержки образцов в печи используется для записей в тетрадях.

Во время проведения опытов необходимо соблюдать правила техники безопасности при работе с муфельной печью, термической обработке и напильником.

3. Выполнение практической работы.

Лабораторная работа «Приемы термической обработки стали».

1. Организация рабочего места.

Для выполнения работы понадобится муфельная печь, бачки с охлажденными жидкостями (маслом, одой), закалочные клещи, напильник, тиски, комплект стальных образцов.

2. Вводный инструктаж.

Задание:

1. закрепите в тисках образец из незакаленной стали (например, с содержанием углерода 0,6%) и проведите по ней несколько раз напильником, сделайте вывод об обрабатываемости незакаленной стали;

2. поместите образец в электрическую (муфельную) печь, нагретую до 800 С, и выдержите его 15 - 20 мин. Температуру нагрева образца определите по таблице «Цвета побежалости и каления и соответствующие им температуры»;

3. опустите раскаленный образец в воду или масло;

4. закрепите образец в тисках и попытайтесь обработать его напильником, сделайте вывод об обрабатываемости закаленной стали;

5. поместите образец в печь, нагретую до температуры 400…550 С, и выдержите 15…20 мин, после чего охладите в воде или на воздухе;

6. опилите образец тисках и сделайте вывод о его обрабатываемости после отпуска.

Правила техники безопасности с напильником и при термической обработке (приведены ранее).

3.Текущий инструктаж.

Учащиеся выполняют задания 1 и 6 каждый на своем рабочем месте. Задания 2 - 5 выполняет учитель. Текущие наблюдения учителя, контроль понимания учащимися нового материала, ответы на возникающие вопросы работы, проверка правильности выполнения заданий.

4. Заключительный инструктаж.

Обсуждение результатов опытов. Разъяснение возможностей применения полученных знаний.

4. Итоговая часть.

1. Домашнее задание:

- повторить изученный материал;

- прочитать параграф в учебнике (с. 62 - 65).

2. Уборка рабочих мест.