Металлы и их обработка

Металлы и их обработка

Цели урока

Образовательные:

Способствовать запоминанию основной терминологии, формированию представления о металлах, их свойствах и области применения

Развивающие:

Способствовать формированию и развитию познавательного интереса учащихся к предмету.

Воспитательные:

Способствовать формированию и развитию нравственных, эстетических, экономических качеств личности.

Свойства материалов и полуфабрикатов

свойства

определение

• физические

• Отличительные стороны материалов, которые проявляются при взаимодействии их с окружающей средой.

• механические

• Отличительные стороны материалов, которые проявляются в способности сопротивляться воздействию внешних механических усилий.

• химические

• Способность материалов взаимодействовать с окружающей средой при различных температурах (окисляемость, растворимость, коррозионная стойкость и др.)

• технологические

• Способность материалов подвергаться обработке

Свойства материалов и полуфабрикатов

• Термины «физический» и «механический»

происходят от греческих слов, означающих

соответственно

«природа» и «орудие, машина».

• Термин «химический»

произошёл от древнелатинского слова «алхимия»

(наука о веществах и их превращениях).

Физические свойства

Физические свойства

Название

Определение

Цвет

Способность материалов вызывать определенные зрительные ощущения.

Блеск

Способность материалов отражать свет

Плотность

Количество массы материала в единице объёма (измеряется в кг / м 3, гр / см 3)

Теплопроводность

Способность материалов передавать теплоту от более нагретых частей тела к менее нагретым.

Электропроводность

Способность материалов проводить электрический ток.

Температура плавления

Тепловое состояние металлов и сплавов, при котором они из твердых становятся жидкими.

Тепловое расширение

Увеличение размеров (объёма) металлов и сплавов при нагревании

Намагничиваемость

Способность материалов и сплавов намагничиваться под действием магнитного поля.

Механические свойства

Механические свойства

Свойства

Определение

Прочность

Способность материалов выдерживать нагрузки без разрушения.

Твёрдость

Способность материалов сопротивляться проникновению других, более твёрдых тел.

Упругость

Способность материалов восстанавливать первоначальную форму после прекращения действия внешних сил.

Вязкость

Способность материалов необратимо поглощать энергию при мгновенном на них воздействии.

Хрупкость

Способность металлов и сплавов разрушаться под действием ударных нагрузок. Хрупкость – свойство, обратное вязкости.

Пластичность

Способность металлов и сплавов изменять свою форму и размеры под действием внешних сил, не разрушаясь, и оставаться в этом состоянии после прекращения действия этих сил.

Металлы и сплавы

материалы, обладающие высокой теплопроводностью, электрической проводимостью, блеском, ковкостью и другими характерными свойствами.

М е т а л л ы -

Сложные вещества, являющиеся сочетанием какого-либо простого металла (основы сплава) с другими металлами или неметаллами.

С п л а в ы -

Виды металлов и сплавов

Чёрные

(железо и его сплавы)

Цветные

(все остальные металлы и их сплавы)

Сталь

(до 2% углерода)

Углерод в чугуне может

находиться в химическом

соединении с железом или

в свободном состоянии –

в виде частиц графита:

пластинок, зёрен, хлопьев

или шариков.

Металлы и сплавы

Сплавы железа с углеродом и некоторыми другими элементами (марганцем, фосфором, серой и т.п.)

Железоуглеродистые сплавы -

Виды железоуглеродистых сплавов

Чугун

(свыше 2% углерода

Чугун выплавляют из руды

в доменных печах, а сталь –

из чугуна в металлургических

печах разных конструкций.

Металлы и сплавы

Чугун выплавляют из руды в доменных печах, а сталь – из чугуна в металлургических печах разных конструкций.

Углерод в чугуне может находиться в химическом соединении с железом или в свободном состоянии – в виде частиц графита: пластинок, зёрен, хлопьев или шариков.

Металлы и сплавы

!? Это интересно

В глубокой древности люди познакомились с железом, которое содержалось в метеоритах. Египтяне называли этот металл небесным, а греки и жители Северного Кавказа – звёздным. Метеоритное железо вначале ценилось гораздо выше золота. Железные украшения носили в то время самые знатные и богатые люди.

Чугуны

В и д ы ч у г у н о в

Белые

Серые

Ковкие

Высокопрочные

• Белый чугун на изломе матово-белого цвета, очень твёрдый и хрупкий, плохо обрабатывается резанием и имеет низкие литейные свойства. Чаще всего используется на переделку в сталь, поэтому его также называют предельным, часть идёт на получение ковкого чугуна.

Чугуны

Характеристика

Применение

С е р ы й ч у г у н

На изломе – серый цвет.

Он мягче белого чугуна, хрупок, но хорошо обрабатывается резанием.

Имеет высокие литейные свойства и используется для получения отливок, поэтому его также называют литейным.

станина

шкив

Корпус

мясорубки

блок

Чугуны

Характеристика

Применение

К о в к и й ч у г у н

Картер заднего моста

автомобиля

Название «ковкий» условное, т.к. этот чугун практически не куется.

Получают его путём отжига из белого чугуна.

Он обладает повышенной прочностью, вязкостью, но невысокой пластичностью.

Ступица колеса

Чугуны

Характеристика

Применение

Тормозная

колодка

В ы с о к о п р о ч н ы й ч у г у н

Коленчатый вал

Получают из серого чугуна введением в него в жидком состоянии специальных добавок.

Он прочнее серого чугуна и труднее обрабатывается.

Шестерня

С т а л и

Общая классификация сталей

По способу

производства

По качеству

По назначению

По химическому составу

С т а л и

Классификация сталей по способу производства

Мартеновская

Электросталь

Получают в мартеновских

печах. Способ предложил

в 1864 г. французский

Металлург Пьер Мартен

Выплавляют в электропечах.

Это наиболее совершенный

способ получения стали.

Его предложил в 1802 г.

русский физик и

электротехник Петров

Конвертерная (бессемеровская и томасовская)

Получают в конвертерах – стальных сосудах

грушевидной формы. Бессемеровский процесс разработал

в 1855-1856 гг. английский изобретатель Генри Бессемер,

томасовский – в 1978 г. английский металлург Сидни Томас

С т а л и

Классификация сталей по назначению

Инструментальные

Конструкционные

Специальные с особыми свойствами

Классификация сталей по химическому составу

Сплавы железа с углеродом

(до 2%) в состав которых

Входят обычные примеси:

кремний, марганец,

сера, фосфор и др.

Сплавы, в состав которых,

кроме железа, углерода (до 2%)

и обычных примесей, входят

легирующие элементы (хром,

никель, вольфрам и др.)

Углеродистые стали

Легированные стали

С т а л и

Классификация углеродистых сталей

Конструкционные

Конструкционные стали обычного качества маркируются

буквами и цифрами, например: Ст3. Буквы Ст обозначают

«сталь», цифры указывают условный номер марки стали.

Конструкционные качественные стали маркируются цифрами,

указывающими содержание углерода в сотых долях процента.

Например «сталь45» - сталь, содержащая 0,45% углерода

Инструментальные качественные и высококачественные стали

маркируются буквами и цифрами, указывающими

содержание углерода в десятых долях процента.

Например, У7 и У7А. У – углеродистая сталь, 7 – 0,7% углерода,

А – высококачественная сталь.

Инструментальные

С т а л и

Применение углеродистых сталей

Детали машин и металлические конструкции

Режущие и измерительные инструменты

Ось вагона

Вал

Рельс

Весы

С т а л и

Применение углеродистых сталей

Режущие и измерительные инструменты

Зубило

Штангенциркуль

Нож

С т а л и

Классификация легированных сталей

Специальные с

особыми свойствами

Инструментальные

Конструкционные

!? Это интересно

Начало производству легированной стали в

России положил русский металлург Аносов. Ему

удалось проникнуть в тайну кузнецов Древнего Востока – найти секрет изготовления булатной стали, узорчатого сплава с необычайно высокой твёрдостью и упругостью.

Термин «легирование» произошёл от немецкого слова,

означающего «сплавлять», а оно, в свою очередь, было

образовано от латинского, означающего

«связываю, соединяю».

• Легированные стали маркируются сочетанием цифр и букв.

Цифры, стоящие в начале марки, указывают среднее содержание

углерода в десятых (инструментальные стали) или сотых

(конструкционные стали) долях процента. Если цифры отсутствуют,

то содержание углерода 1% и выше.

• Легирующие сталь элементы обозначаются в марке буквами русского

алфавита: хром – Х, никель –Н, марганец – М, алюминий – Ю и т.д.

Цифры после букв –среднее процентное содержание этих элементов.

Например: 20Х2Н4А – конструкционная сталь, содержащая 0,20% углерода, хрома 2%, никеля 4%, высококачественная.

С т а л и

Применение легированных сталей

износостойкие

Специальные с

особыми свойствами

Инструменты

с высокими

эксплуатационными

качествами

Конструкционные

Инструментальные

Ответственные

детали машин и

металлические

конструкции

Детали машин

с особыми

свойствами

жаростойкие

метчик

Клапан двигателя

рессора

красностойкие

коррозионностойкие

пружина

фреза

Подводная лодка

износостойкие

гайка

болт

Токарный резец

Ковш экскаватора

Цветные металлы

Классификация цветных металлов

Легкие

(алюминий, магний,

титан и др.)

Редкие

(вольфрам, молибден,

селен и др.)

Тяжёлые

(свинец, медь, цинк и др.)

Благородные

(золото, платина,

серебро и др.)

Из цветных металлов в чистом виде и в виде сплавов широко

используются алюминий, медь, магний, свинец, цинк, титан и др .

Цветные металлы. Алюминий

Применение алюминия

Характеристика

В электротехничесекой

промышленности

Легкий металл серебристо-белого цвета с температурой плавления 660 0 С .

Обозначается символом Al .

Обладает высокой электро- и теплопроводностью,

коррозионной стойкостью.

Широко используется как в чистом виде, так и в виде сплавов, которые бывают: литейные – для получения литых заготовок и

деформируемые – обрабатываемые давлением (прокаткой, ковкой и т.д.). Наибольшее применение из литейных сплавов получил

силумин (сплав алюминия с кремнием),

а из деформируемых –

дюралюмин ( сплав алюминия с медью, магнием и марганцем)

кабель

провод

В химической промышленности

электродвигатель

резервуар

Центробежный насос

В приборостроении

манометр

амперметр

В самолетостроении

Металлы и сплавы

Термин «дюралюминий» (дюралюмин, дюраль) образован из названия немецкого города Дюрен, где впервые начали производить этот сплав, и слова «алюминий».

Цветные металлы. Медь

Применение меди

Характеристика

В электротехничесекой

промышленности

Розово-красный металл с температурой плавления 1083 0 С .

Обладает высокой электро - и теплопроводностью, пластичностью и коррозионной стойкостью.

Около 30% меди идёт на получение различных сплавов, широко применяемых в технике.

Катушка

электромагнитная

Двигатель

электродрели

В химическом машиностроении

и теплотехнике

Кожухо-

трубчатый

теплообменник

Двухтрубчатый теплообменник

Цветные металлы

Виды медных сплавов

Бронза (сплав меди с другими элементами, кроме цинка)

Латунь (сплав меди с цинком)

Обладает всеми положительными свойствами меди (высокой электро- и теплопроводностью, коррозионной стойкостью, пластичностью и др.), более

высокой прочностью. Легко обрабатываются резанием, имеет хорошие литейные свойства, дешевле меди

Имеют хорошие литейные свойства,

высокую прочность и твёрдость, коррозионную стойкость и

хорошо обрабатывается резанием.

Цветные металлы.

Применение бронзы

Применение латуни

В машино- и судостроении

Ответственные детали машин

Гайка

Втулка

Шестерня

Монета

Кран

гильза

труба

втулка

Проволока,

лист

шестерня