"Классификация и технология обработки металлов"

Тема урока "Классификация и технология обработки металлов"

Цель урока: Формирование знаний учащихся о металлургическом производстве, классификации и термической обработке сталей.

Тип урока: комбинированный.

Оборудование: образцы сталей, таблицы по термообработке сталей, тиски, печь муфельная, образец из незакаленной стали, напильники.

Ход урока

Организация учебной деятельности.

Проверка количества учащихся;

Выяснить знания учащихся в области металлургической промышленности:

1. Где производят металл?

2. Из чего производят металл?

3. Назовите примеры металлургических предприятий города, страны?

4. Какие виды продукции получают из металлов?

5. Вспомните, какими свойствами обладают металлы?

Объявление темы и цели урока.

Изучение нового материала.

• На ранней стадии развития человечества использовались природные материалы– дерево, кость, камень.

Следует отметить, что с помощью камня около 500 тыс. лет назад люди стали добывать огонь.

Использование огня для обжига глины при изготовлении предметов домашней утвари породило начало керамической технологии.

Следующим этапом развития стало использование металлов. Первыми применялись те, которые встречались в природе в чистом, самородном виде.

• Прежде всего это медь, начало её применения относиться к седьмому тысячелетию до нашей эры. 

В четвертом тысячелетии до нашей эры начали применять сплавы: преобладали уже металлические инструменты из бронзы – сплавы меди с другими металлам, в первую очередь с оловом, имеющие лучшие свойства, чем чистая медь.

• Важнейшим этапом развития стало использование железа и его сплавов. В середине

ХIХ века осваивается конвертерный метод производства стали, а концу века – мартеновский. 

Сплавы на основе железа и в настоящее время являться основными конструкционными материалами.

М е т а л л ы – материалы, обладающие высокой теплопроводностью, электрической проводимостью, блеском, ковкостью и другими характерными свойствами.

С п л а в ы – Сложные вещества, являющиеся сочетанием какого-либо простого металла (основы сплава) с другими металлами или неметаллами.

Виды металлов и сплавов:

• Чёрные (железо и его сплавы);

• Цветные (все остальные металлы и их сплавы).

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

Виды железоуглеродистых сплавов:

• 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.

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.

Термин “металл” происходит от греческого слова “металлон”, которое в свою очередь родилось от латинского “металлум” В переводе означает “шахта, руда, рудник”. Одно из значений термина “сталь” в немецком языке переводится как “резец”. Это говорит, об использовании стали для резания материалов.

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.

Общая классификация сталей:

По способу производства;
По назначению;
По химическому составу;
По качеству.

Классификация сталей по способу производства:

• Получают в мартеновских печах. Способ предложил в 1864 г. французский Металлург Пьер Мартен;

• 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;

• Выплавляют в электропечах. Это наиболее совершенный способ получения стали. Его предложил в 1802 г. русский физик и электротехник Петров.

Классификация сталей по назначению:

Конструкционные
Инструментальные;
Специальные с особыми свойствами.

Классификация сталей по химическому составу:

• Углеродистые стали;

• Легированные стали.

Углеродистые стали – сплавы железа с углеродом (до 2 %),в состав которых входят обычные примеси: кремний, марганец, сера, фосфор и др.

Легированные стали – сплавы, в состав которых, кроме железа, углерода (до2%) и обычных примесей, входят легирующие элементы (хром, никель и др.).

Основной показатель качества стали – наличие в ней вредных примесей: серы, фосфора, кислорода, азота и др. Чем меньше в стали вредных примесей, тем выше ее качество.

Классификация легированных сталей

• Конструкционные;

• Инструментальные;

• Специальные с особыми свойствами.

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»

Маркировка сталей (плакат с условными обозначениями некоторых видов сталей).

Продукция из разных видов сталей:

Углеродистая сталь – 0,4-2% углерода.

Конструкционная углеродистая сталь обыкновенного качества (Ст1,Ст2,Ст5…). Из нее изготавливают гайки, болты, листовой прокат и др.

Качественная конструкционная углеродистая сталь (05,08,10,20…). Из нее изготавливают зубчатые колеса, валы, оси и др.

Инструментальная углеродистая сталь (У10,У11,У12…): зубилы, ножницы по металлу, напильники.

Легированные стали (стали с добавлением других элементов во время плавки металла для изменения физических и механических свойств).

Легирующие добавки в сталях обозначают буквами: Х- хром, В- вольфрам, Н- никель, М- молибден и т.д. Например: 40ХН- 0,4% углерода и по 1% хрома и никеля.

РАСШИФРУЙТЕ МАРКИРОВКУ СТАЛЕЙ: 

• 12ХНЗА–

• 19ХГН–

• 15Х25Т–

• 08Х21Н6М2Т-

• 09Х16Н15М3Б-

Легированные стали применяют для изготовления рессор, пружин, фрез, плашек, метчиков, сверл и т.д.

Познакомимся с термической обработкой сталей и ее видами:

Термическая обработка сталей (термообработка) - она необходима для изменения свойств металлов с помощью теплового воздействия.

Виды термообработки:

Закалка. Металл нагревают до определенной температуры (например, до 750 градусов), выдерживают, а за тем быстро охлаждают в воде, масле или водных растворах солей. Закалка повышает твердость и прочность стали, но вместе с тем и хрупкость.

Отпуск. Служит для уменьшения хрупкости стали после закалки. Отпуск представляет собой нагрев остывшей закаленной стали до определенной температуры (например, до 400-500 градусов) с последующим охлаждением в воде или на воздухе. Отпуск повышает пластичность стали.

Отжиг. Служит для снижения твердости стали. Заготовку нагревают до определенной температуры, выдерживают и медленно охлаждают (часто вместе с печью).

На предприятиях термообработку материалов выполняют рабочие- термисты.

Проводить перечисленные виды термообработки можно в школьной мастерской, пользуясь муфельными печами небольшого размера.

Практическая работа.

“Ознакомление с термической обработкой стали”

1. Закрепите в тисках образец из незакаленной стали и проведите по ней несколько раз напильником. Сделайте вывод об обрабатываемости незакаленной стали.

2. Поместите образец в муфельную печь, нагретую до 800 градусов, и выдержите15-20 минут

3. Опустите образец в воду или масло.

4. Закрепите в тисках образец из закаленной стали и попытайтесь обработать его напильником. Сделайте вывод об обрабатываемости закаленной стали.

5. Поместите образец в муфельную печь, нагретую до 400-500 градусов, и выдержите 15-20 минут, после чего охладите его в воде или на воздухе.

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

Закрепление материала.

Вопросы:

1. Сколько углерода содержится в углеродистой стали?

2. Чем отличаются углеродистые стали от легированных?

3. Зачем нужна термическая обработка сталей?

4. Какую продукцию выпускают металлургические предприятия?

5. Как маркируются стали?

Подведение итогов урока.

Анализ выполнения практической работы, уборка рабочих мест, выставление оценок.

Домашнее задание.

Подготовить сообщение по темам:

• Применение и использование металлов в жизни.

• Металловедение как наука о свойствах металлов и сплавов.

 Список литературы:

Учебник “Технология” 7 класс. Под редакцией В. Д. Симоненко.-М.: “Вентана-граф”, 2002г.

И. П. Арефьев. “Занимательные уроки технологии для мальчиков. 7 класс. –М.: “Школьная пресса”, 2004г.

Муравьев Е. М. Технология обработки металлов. – 5-е изд., с измен.и доп. – М. : Просвещение, 2002.- 240 с.: ил.

Фотоальбом о Кемеровской области “Кузбасс”. Под ред. П. Дорофеева. –М.: “Планета”, 1986 г.

Стальное сердце Сибири. Под ред. А. М. Титова. Кемеровское книжное издательство, 1982 г.

А. Сыроваткин. Новокузнецк. Кемеровское книжное издательство, 1973 г.