"Химический состав и свойства марок чугуна"

сабақтың № _______ __________тобы күні _________

№ урока__________ группа ________ дата _________

Сабақтың тақырыбы

Тема урока Химический состав и свойства марок чугуна

Сабақтың мақсаттары

Цели урока

1) Образовательная: познакомить учащихся с химическим составом и свойствами марок чугуна, систематизировать знания учащихся.

2) Воспитательная: формирование  самостоятельности и  ответственности   при изучении нового материала; активизировать у учащихся формирование познавательной потребности, интереса к предмету; воспитать чувство уважения к выбранной профессии; чувство ответственности.                                                                               

3) Развивающая: развивать познавательный интерес, речь, внимание, аналитическое мышление, развивать навыки индивидуальной и  групповой практической работы, наблюдательность, умение правильно обобщить данные и сделать вывод.

Сабақтың түрі

Тип урока Комбинированный

Көрнекілік құралдар

Наглядные средства слайды, карточки, слово учителя, компьютер

Сабақтың мазмұны

Содержание урока

1. Ұйымдастыру кезеңі

Организационный этап.

Приветствие

Проверка присутствующих (сдача рапорта)

Проверка внешнего вида

Проверка готовности к уроку

Проверка домашнего задания

Опрос:

1. Что такое чугун? (сплав железа с углеродом (2... 6,67 %), кроме них в состав сплава могут входить кремний, марганец, сера, фосфор и др. )

2. Какие материалы применяются для получения чугуна? (топливо, железные руды, флюсы)

3. Назовите процентное содержание углерода в чугуне?

4. Что такое флюсы? (добавки, загружаемые в доменную печь для понижения температуры плавления пустой породы руды, офлюсования золы кокса и придания шлаку требуемых технологией выплавки чугуна физико-химических свойств. Для руд с кремнеземистой (кислой) пустой породой в качестве флюса используют материалы, содержащие оксиды кальция и магния: известняк и доломитизированный известняк)

5. Что применяют в качестве топлива в доменной плавке? (кокс, мазут, природный и коксовый газы, каменноугольная пыль)

6. Что представляет из себя кокс? (должен быть пористым для обеспечения хорошей горючести в горне печи и обладать высокой теплотой сгорания для получения требуемого количества тепла и необходимой температуры)

7. На какие виды делятся примеси руд? (Полезными примесями считаются марганец, хром, никель, ванадий, вольфрам, молибден и др. Вредные примеси – сера, фосфор, мышьяк, цинк, свинец и в большинстве случаев медь – либо ухудшают качество металла, либо разрушающе действуют на огнеупорную футировку доменной печи)

8. Что относится к полезным примесям и что к вредным?

Термины:

Гранулометрический состав – относительное содержание в почве, горной породе или искусственной смеси частиц различных размеров независимо от их химического или минералогического состава.

Магнезия – белый порошок или соль, представляющий собой соль магния.

Сконцентрировать внимание и настроиться на работу нам поможет блиц- опрос: (быстрый опрос-игра на 2-3 мин. На листиках учащиеся заполняют ответы в виде "+", если согласны с утверждением преподавателя и "-" если не согласны с утверждением преподавателя).

1. Жидкотекучесть - способность металлов и сплавов в расплавленном состоянии заполнять полости литейной формы (+)

2. Кристаллизация – это переход металла из твёрдого состояния в жидкое состояние(-)

3. Ползучесть - способность материала медленно и непрерывно пластически деформироваться….(+)

4. Ковкость - способность металлов и сплавов подвергаться различным методам механической обработки и режущим инструментом.(-)

5. Усадка - способность металлов и сплавов после застывания сокращаться в размерах.(+)

(Взаимопроверка и листики с оценкой передаются преподавателю)

1. Оқушылардың жаңа материалды белсенді және саналы түрде игеруіне дайындығы

Подготовка учащихся к активному и сознательному усвоению нового материала.

Запишите тему сегодняшнего урока: Химический состав и свойства марок чугуна

Цели урока: ознакомиться с химическим составом чугуна, научиться различать марки чугуна, изучить классификацию чугуна

III. Жаңа білімдерді игеру

Усвоение новых знаний

Конечная цель изучения сегодняшнего материала - научиться расшифровать марки чугунов. Если я вам сейчас задам простую марку СЧ 15 - 20 и попрошу ее расшифровать, вы даже не знаете о чем вам нужно говорить. Но если вас попросить описать прохожего, который идет по улице, вы, не видя его, знаете, о чем вы должны сказать. (Учащиеся перечисляют: пол, рост, одежда, цвет волос, походка и т.д.).

Классификация чугунов, это как раз и есть тот алгоритм, с помощью которого расшифровывается марка любого чугуна.

Чугун, получаемый в доменных печах, подразделяется на передельный чугун, используемый для передела в сталь, и литейный чугун, служащий одним из основных компонентов шихты в чугунолитейном производстве. До 70-х гг. 20 века в доменных печах иногда выплавляли так называемый зеркальный чугун (10-25% Mn), применявшийся в качестве раскислителя при выплавке стали и для получения специальных видов чугуна. При использовании для выплавки чугуна железных руд, содержащих Сг, Ni, Ti и др. легирующие элементы, получают природнолегированные чугуны.

При производстве отливок в чугунолитейных цехах чугун подразделяют (построить кластер):

• в зависимости от степени графитизации, обусловливающей вид излома, — на серый, белый и половинчатый (или отбелённый);

• в зависимости от формы включений графита — на чугун с пластинчатым, шаровидным (высокопрочный чугун), вермикулярным и хлопьевидным (ковкий чугун) графитом;

• в зависимости от назначения — на конструкционный и чугун со специальными свойствами;

• по химическому составу — на легированные и нелегированные.

Подробнее разберем следующие виды чугунов:

1.Белый чугун получают путем первичной кристаллизации из жидкого сплава при быстром охлаждении. Представляет собой сплав, в котором избыточный углерод, не находящийся в твёрдом растворе железа, присутствует в связанном состоянии в виде карбидов железа Fe3C (цементит), который придает чугуну бело-матовый цвет. Белый чугун обладает высокой твердостью, хрупкостью и плохо обрабатывается, поэтому для изготовления деталей он не используется и применяется как передельный, т.е. идет на производство стали и других видов чугуна. Половинчатый чугун содержит часть углерода в свободном состоянии в виде графита, а часть — в связанном в виде карбидов. Применяется в качестве фрикционного материала, работающего в условиях сухого трения (тормозные колодки), а также для изготовления деталей повышенной износостойкости (прокатные, бумагоделательные, мукомольные валки).

2. Серый (литейный) чугун — наиболее широко применяемый вид чугуна (машиностроение, сантехника, строительные конструкции) — имеет включения графита пластинчатой формы. Получают путем первичной кристаллизации при медленном охлаждении. По сравнению с металлической основой графит имеет низкую прочность. Поэтому графитовые включения можно считать нарушениями оплошности, ослабляющих металлическую основу. Так как пластинчатые включения наиболее сильно осклабляют металлическую основу, серый чугун имеет наиболее низкие характеристики, как по прочности, так и по пластичности. Свойства графита образовывать смазочные пленки обусловливает снижение коэффициента трения, а значит сопротивление износу, хорошие антифрикционные свойства. Серые чугуны хорошо обрабатываются резанием, обладают способностью рассеивать колебания при вибрациях и переменных нагрузках. Эти чугуны отличаются хорошей жидкотекучестью и малой усадкой. Применяется серый чугун, как конструкционный материал в строительстве и машиностроении для изготовления малоответственных и средненагруженных деталей.

Маркировка серых чугунов:

Буквы СЧ – (обозначают серый чугун)

Цифры – предел прочности на растяжение, кгс/мм²;

Пример СЧ – 18 – Серый чугун, 18 - – предел прочности при растяжении, 18 кгс/мм²;

3.Ковкий чугун получают из белого путем термической обработки – отжига. Который заключается в длительной выдержке при температуре 950 оС и медленном охлаждении. В результате графитные включения примут хлопьевидную форму. Эти включения более компактны, они меньше надрезают металлическую основу, и такой чугун оказывается более прочным. Он уже может работать на растяжение.

Ковкий чугун используется для изготовления мелких и средних тонкостенных отливок ответственного назначения, работающих в условиях динамических знакопеременных нагрузок (детали приводных механизмов, коробок передач, тормозных колодок, шестерен, ступиц и т.д.). Однако ковкий чугун - малоперспективный материал из-за сложной технологии получения и длительности производственного цикла изготовления деталей из него.

Маркировка ковких чугунов:

Буквы КЧ – (обозначают ковкий чугун)

Цифры – (1 - число -предел прочности при растяжении, кгс/мм² , 2 –относительное удлинение, %)

Пример КЧ – 35 – 10 - Ковкий чугун, 35 - предел прочности при растяжении, 35кгс/мм² , 10 - относительное удлинение,10 %)

4. Высокопрочный чугун, характеризующийся шаровидной или близкой к ней формой включений графита, получают модифицированием жидкого чугуна присадками Mg, Ce, Y, Ca и некоторых др. элементов. Шаровидный графит в наименьшей степени ослабляет металлическую основу, что приводит к резкому повышению механических свойств чугуна, приближая их свойства к свойствам углеродистых сталей, при этом сохраняет хорошие литейные свойства, обрабатываемость резанием, способность гасить вибрации. Этот чугун конкурирует с углеродистыми сталями и к тому же он дешевле ковкого чугуна и стали. Применяется для изготовления ответственных деталей в автомобилестроении (коленчатые валы двигателей, компрессоров, зубчатые колеса, цилиндры и т.д.). Такой чугун применяется для замены стальных литых и кованых деталей, а также деталей из ковкого или обычного серого чугуна.

Маркировка высокопрочных чугунов:

Буквы ВЧ – (обозначают высокопрочный чугун)

Цифры –(1 - число предел прочности при растяжении, кгс/мм² , 2 –относительное удлинение, %)

Пример ВЧ – 42 – 12 - Ковкий чугун, 42 - предел прочности при растяжении, 35кгс/мм² , 12 - относительное удлинение,10 %)

5. Антифрикционный чугун – получают на основе серых, высокопрочных и ковких чугунов.

Антифрикционные чугуны деляться:

1. на основе серых чугунов (АЧС -1, АЧС -2, АЧС -3, АЧС -4, АЧС -5, АЧС - 6).

2. на основе высокопрочных чугунов (АЧВ – 1, АЧВ – 2)

3. На основе ковких чугунов (АЧК – 1, АЧК – 2)

Маркировка антифрикционного чугуна:

Буквы АЧ– (обозначают антифрикционный чугун)

Цифры – номер марки по ГОСТу

Пример АЧС – 2, антифрикционный серый чугун, 2 – номер марки по ГОСТу.

6. Легированные чугуны – чугуны в которые вводятся специальные элементы для улучшения свойств чугунов.

Применяется для изготовления деталей паровых машин и турбин, дизелей, двигателей внутреннего сгорания и т.д.

Маркировка легированных чугунов:

Обозначение легирующих элементов:

Х – ХРОМ;

Д – МЕДЬ

Т – ТИТАН

М – МОЛИБДЕН

Н – НИКЕЛЬ

Ю – АЛЛЮМИНИЙ

С – КРЕМНИЙ

Г – МАРГАНЕЦ

Ф - ВАНАДИЙ

Пример: ЧН 1ХМД – легированный чугун, содержание никеля – 1%, содержание молибдена и меди – до 1,5%

Буквы в обозначениях марок чугунов означают: АЧ - антифрикционный чугун, С - серый чугун с пластинчатым графитом, В - высокопрочный чугун с шаровидным графитом, К - ковкий чугун с хлопьевидным графитом. Твердость отливок из антифрикционных чугунов (от 100 до 290 НВ) зависит от содержания элементов и условий термической обработки.

V. Жаңа білімдерді бекіту

Закрепление новых знаний

1. Фронтальный опрос

1. Какие Вы знаете виды чугунов?

2. Для чего применяется белый чугун?

3. Что обозначает первая цифра в марке белого чугуна?

4. Что обозначает аббревиатура АЧ?

2. Тесты

Итак, подходит к концу наш урок. Сегодня мы познакомились с вами с составами и видами чугунов, их применения в машиностроении. Чтобы проверить, как усвоен материал, вам предлагается выполнить самостоятельно тестовые задания на листочках.

Предлагаю ответить на следующие вопросы:

Варианты ответов:

а) серый б) белый в) ковкий г) высокопрочный – на доске

Вопросы:

1. Как называется чугун, в котором углерод содержится в виде цементита?

2. Как называется чугун, получаемый медленным охлаждением?

3. Как называется чугун с шаровидными включениями?

4. Какой чугун переделывается в сталь?

5. Как называется чугун, получаемый в результате отжига?

6. Как называется чугун, в котором углерод находится в виде пластинок графита?

7. Как называется чугун, получаемый в результате модифицирования?

8. Как называется чугун с графитом в виде хлопьев?

9. Какой чугун обладает высокими литейными свойствами?

10. Какой чугун имеет высокую пластичность?

Ответы:

1. б

2. а

3. г

4. б

5. в

6. а

7. г

8. в

9. а

10. в

Сдайте, пожалуйста, ваши работы. Запишите домашнее задание.

Преподаватель подводит итоги, выставляет оценки, отмечает отличившихся учащихся, акцентирует внимание на их готовности к усвоению материала следующего урока, благодарит за активную и плодотворную работу.

VI Үй тапсырмасы

Домашнее задание

Выучить классификацию чугунов, и их маркировку (СЧ – 15, КЧ 19 – 40,ЧМ3Н3Ю4, АЧС – 5, ВЧ 10 – 30)

Подготовиться к техническому диктанту (выучить определения)

Варианты ответов:

а) серый б) белый в) ковкий г) высокопрочный

Вопросы:

1. Как называется чугун, в котором углерод содержится в виде цементита?

2. Как называется чугун, получаемый медленным охлаждением?

3. Как называется чугун с шаровидными включениями?

4. Какой чугун переделывается в сталь?

5. Как называется чугун, получаемый в результате отжига?

6. Как называется чугун, в котором углерод находится в виде пластинок графита?

7. Как называется чугун, получаемый в результате модифицирования?

8. Как называется чугун с графитом в виде хлопьев?

9. Какой чугун обладает высокими литейными свойствами?

10. Какой чугун имеет высокую пластичность?

Варианты ответов:

а) серый б) белый в) ковкий г) высокопрочный

Вопросы:

1. Как называется чугун, в котором углерод содержится в виде цементита?

2. Как называется чугун, получаемый медленным охлаждением?

3. Как называется чугун с шаровидными включениями?

4. Какой чугун переделывается в сталь?

5. Как называется чугун, получаемый в результате отжига?

6. Как называется чугун, в котором углерод находится в виде пластинок графита?

7. Как называется чугун, получаемый в результате модифицирования?

8. Как называется чугун с графитом в виде хлопьев?

9. Какой чугун обладает высокими литейными свойствами?

10. Какой чугун имеет высокую пластичность?

Варианты ответов:

а) серый б) белый в) ковкий г) высокопрочный

Вопросы:

1. Как называется чугун, в котором углерод содержится в виде цементита?

2. Как называется чугун, получаемый медленным охлаждением?

3. Как называется чугун с шаровидными включениями?

4. Какой чугун переделывается в сталь?

5. Как называется чугун, получаемый в результате отжига?

6. Как называется чугун, в котором углерод находится в виде пластинок графита?

7. Как называется чугун, получаемый в результате модифицирования?

8. Как называется чугун с графитом в виде хлопьев?

9. Какой чугун обладает высокими литейными свойствами?

10. Какой чугун имеет высокую пластичность?

Варианты ответов:

а) серый б) белый в) ковкий г) высокопрочный

Вопросы:

1. Как называется чугун, в котором углерод содержится в виде цементита?

2. Как называется чугун, получаемый медленным охлаждением?

3. Как называется чугун с шаровидными включениями?

4. Какой чугун переделывается в сталь?

5. Как называется чугун, получаемый в результате отжига?

6. Как называется чугун, в котором углерод находится в виде пластинок графита?

7. Как называется чугун, получаемый в результате модифицирования?

8. Как называется чугун с графитом в виде хлопьев?

9. Какой чугун обладает высокими литейными свойствами?

10. Какой чугун имеет высокую пластичность?