План - конспект урока по дисциплине: "основы материаловедения" на тему:"Состав и виды чугунов"

План - конспект занятия

Тема: "Состав и виды чугунов"

Цель урока:

Обучающая– закрепить и расширить знания о железоуглеродистых сплавах - чугунах, способах его производства, свойствах чугунов, применения чугунов.
Развивающая – развитие логического и технического мышления у обучающихся, способность анализировать, сравнивать, классифицировать, обобщать полученный материал, вести конспект, развивать внимание, делать выводы.
Воспитывающая - воспитание любви к выбранной профессии, уважения к труду и к людям труда, дисциплины, внимания, аккуратности и коммуникативных навыков.

Тип урока: изучение нового материала

Вид урока: комбинированный.

Методы обучения: объяснительно – иллюстративный, частично –поисковый, ИКТ.

Межпредметная связь: химия, технология обработки, физика.

Внутрипредметная связь: тема«Свойства металлов и сплавов».

Материально-техническое оснащение: мультимедийная аппаратура, интерактивная доска, ноутбук, учебник «Материаловедение».

Ход урока

Урок сопровождается презентацией (Приложение №1)

1. Организационный момент (2–3 мин)

• Проверка присутствующих

• Проверка внешнего вида

• Проверка готовности к уроку.

2. Актуализация опорных знаний умений и навыков и мотивационных состояний.

Учитель: Здравствуйте, ребята! Я рад видеть вас на уроке, который завершает один из интереснейших разделов «Железоуглеродистые сплавы». Тема урока: «Состав и виды чугуна. Сегодня мы с вами познакомимся с видами чугунов и дадим краткую характеристику каждому виду, их применению в машиностроении. Запишите в тетрадях тему урока и вопросы, которые мы сегодня будем рассматривать (с помощью мультимедиапроектора на экране высвечиваются и зачитываются тема урока, показ слайда №1,2).

Актуализация знаний

Учитель: Работать мы будем совместно, разрешите представить экспертов: Баранников Аркадий и Безделин Валерий, они будут помогать мне осуществлять контроль знаний и давать оценку нашей работы на уроке. Но прежде чем, перейти к изучению новой темы, мы с вами закрепим пройденный материал в форме устного опроса. По этому поводу будет уместно вспомнить слова великого русского ученого Павлова:

«Изучите азы науки, прежде чем взойти на её вершины.

( показ слайда № 3 )

- Ребята ответьте, пожалуйста, на следующие вопросы:

1. Чугун – это…… Сталь – это……(после ответа, показ слайда № 4)

2. Исходными материалами для получения чугуна являются…….(слайд № 5)

3. Какие железные руды применяют для получения чугуна? (слайд № 6)

4. Что входит в состав железных руд? (слайд № 7)

5. Какое топливо применяют в доменном производстве? (слайд № 8)

6. Какие флюсы применят в доменном производстве? (слайд № 9)

7. Как называется печь для производства чугуна? Продукты доменного производства…... (слайд № 10, 11)

Учитель: Хорошо, ребята, вы правильно ответили на эти вопросы.

Создание мотиваций ( на основе заочной экскурсии в прошлое ):

Учитель: - А сейчас мы с вами попутешествуем в прошлое из области чугуна. И помогут нам это осуществить наши экскурсоводы: Рязанов Максим и Костырин Алексей.

(Идет выступление докладчиков)

Первые сведения о чугуне относятся к 6 веку до нашей эры. В Китае из высокофосфористых железных руд получали чугун, содержащий до 7% Р(фосфора), с низкой температурой плавления, из которого отливали различные изделия. Чугун был известен и античным металлургам 4-5 веков до нашей эры. Производство чугуна в Западной Европе началось в 14 веке с появлением первых доменных печей для выплавки чугуна из руд. Полученный чугун использовали или для передела в сталь в кричном горне, или для изготовления различных строительных деталей и оружия (пушки, ядра, колонны и др.).

В России производство чугуна началось в 16 веке; в дальнейшем оно непрерывно расширялось, и при Петре I Россия по выпуску чугуна превзошла все страны мира. Великий русский поэт Александр Сергеевич Пушкин так воспевал это время:

Люблю тебя, Петра творенье,
Люблю твой строгий, стройный вид,
Невы державное теченье,
Береговой её гранит,
Твоих оград узор чугунный,
Твоих задумчивых ночей
Прозрачный сумрак, блеск безлунный,
Когда я в комнате моей
Пишу, читаю без лампады,
И ясны спящие громады
Пустынных улиц, и светла
Адмиралтейская игла…

Появление во второй половине 18 века вагранок позволило литейным цехам отделиться от доменных, т.е. положило начало независимому существованию чугунолитейного производства. В начале 19 века возникает производство ковкого чугуна. Во второй четверти 20 века начинают применять легирование чугуна, что дало возможность существенно повысить его свойства и получать специальный чугун (износостойкие, коррозионностойкие, жаростойкие и т.д.).

Чугун как материал для производства художественных отливок использовался ещё средневековыми мастерами. Например, в 10 веке нашей эры в Китае из чугуна было отлито уникальное изваяние льва весом более 100 тонн. С конца 15 века в Германии, а затем и в других странах Европы художественное литьё из чугуна получило особенно широкое распространение – парковая скульптура, надгробия, решётки, ограды, садовая мебель и пр. В России художественное литье появилось в конце 17 века, и, в первую очередь, благодаря мастерам Каслинского завода.

Во второй половине 19 - начале 20 веков более массивное, чем бронзовое, но и более дешёвое чугунное литьё со свойственной ему выразительностью тяжёлой массы материала и глухого тона применяется почти так же широко, как и бронзовое. С конца 18 века чугунное литье находит самое широкое разнообразное применение в архитектуре. Особенно характерно использование чугунных конструкций для зодчества 19 века, справедливо называемым «веком Чугуна».

(показ слайдов № 12-38)

3. Формирование новых знаний.

Учитель: Сегодня мы с вами разберем тему «Состав и виды чугунов».

Классификация и свойства 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.

При производстве отливок в чугунолитейных цехах чугун подразделяют:

• в зависимости от степени 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: (слайд № 39)

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 (цементит), который придает чугуну бело-матовый цвет.

Весь углерод (с массой долей 6,67%) находится в связанном состоянии в виде цементита. Предназначен для переработки в сталь. Они отличаются высокой твердостью и износостойкостью, они хрупки и плохо обрабатываются режущими инструментами, в изломе имеют мелкозернистое строение и зеркальную серебристо- белую поверхность.

Серый (литейный) чугун (слайд № 40) — наиболее широко применяемый вид чугуна (машиностроение, сантехника, строительные конструкции). Углерод в серых чугунах находится в виде графита пластинчатой формы. Содержание углерода от 2,2% до 3.7%. Получают путем первичной кристаллизации при медленном охлаждении. По сравнению с металлической основой графит имеет низкую прочность. 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.

Ковкий чугун (слайд № 41) 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.

(Слайд № 42) 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.

Высокопрочный чугун (слайд № 43). Отличительной особенностью высокопрочного чугуна является его механические свойства (наличие в структуре шаровидного графита), высокая прочность и пластичность. Получают специальной обработкой – модифицированием жидкого чугуна - магния. Высокопрочные чугуны имеют высокие литейные свойства, высокую обрабатываемость резанием, высокие упрочняемость и прокаливаемость. Высокопрочные чугуны находят широкое применение в автотранспортном машиностроении ( коленчатые валы, зубчатые колеса, цилиндры), в производстве прокатного, кузнечно - прессового, подъемно – транспортного оборудования.

Маркировка чугунов (слайд № 44). По принятой маркировке обозначения марок доменных чугунов содержат буквы и цифры. Буквы указывают основное назначение чугуна: П - передельный, СЧ - серый чугун, ВЧ - высокопрочный, КЧ - ковкий. Цифры в обозначении марок нелегированного чугуна указывают его механические свойства.

( Слайд № 45 ). Для серых чугунов приводят регламентированные показатели пределов прочности при растяжении и изгибе (в кгс/мм), например: СЧ 21-40.

(Слайд № 46). Для высокопрочного и ковкого чугуна цифры определяют предел прочности при растяжении (в кгс/мм) и относительное удлинение (в %), например: ВЧ60-2.

Проверка степени усвоения материала (слайд № 47).

Учитель: 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 в ваших контрольных тетрадях. Внимание на экран. Предлагаю ответить на следующие вопросы. Форма ответа: сочетание цифры вопроса и буквы ответа. На каждый вопрос дается по 10 секунд.

Варианты ответов: а) серый б) белый в) ковкий г) высокопрочный

Вопросы:

1. Как называется чугун, в котором углерод содержится в виде цементита? (слайд № 48)

2. Как называется чугун, получаемый медленным охлаждением? (слайд № 49)

3. Как называется чугун с шаровидными включениями? (слайд № 50)

4. Какой чугун переделывается в сталь? (слайд № 51)

5. Как называется чугун, получаемый в результате отжига? (слайд № 52)

6. Как называется чугун, в котором углерод находится в виде пластинок графита? (слайд № 53)

7. Как называется чугун, получаемый в результате модифицирования? (слайд № 54)

8. Как называется чугун с графитом в виде хлопьев? (слайд № 55)

9. Какой чугун обладает высокими литейными свойствами? (слайд № 56)

10. Какой чугун имеет высокую пластичность? (слайд № 57)

Ответы:

Учитель: Сдайте, пожалуйста, ваши работы. Пока что эксперты подведут итоги урока: устные ответы, сообщения обучающихся группы и правильность выполнения тестовых заданий, мы с вами посмотрим видеофильм на тему: «Получение и применение чугуна».

Рефлексивная деятельность обучающихся, подведение итогов.

( вопрос экспертам )

Учитель: Что нового узнали на уроке? Что вам особенно понравилось? Как вы оцениваете работу всей группы и отдельных обучающихся?

Домашнее задание: Запишите домашнее задание. §12, с.23–27, выполнить контрольные вопросы параграфа. Благодарю за урок, желаю всего хорошего ( или прочитать по слайду № 58).

Литература:

1. Ю.Т.Чумаченко «Материаловедение».

2. Ф.Г.Гелин «Материаловедение».