Состав и виды чугунов

Министерство образования и науки РБ

Государственное автономное образовательное учреждение

среднего профессионального образования

«Республиканский межотраслевой техникум»

МЕТОДИЧЕСКАЯ РАЗРАБОТКА

Урок теоретического обучения

Вид учебного занятия

По учебной дисциплине: Материаловедение

Тема: Состав и виды чугунов

Профессия: Автомеханик

Курс: 1

Составитель: Васильев В.Н.

ФИО преподавателя

Новая Брянь

2018

Методическая цель: «Активизация познавательной активности обучающихся через современные педагогические технологии».

Цель урока:

Обучающая – закрепить знания о железоуглеродистых сплавах - чугунах, способах его производства, свойствах чугунов, применения чугунов.

Развивающая - развить у обучающихся способность анализировать, сравнивать, классифицировать, обобщать полученный материал, вести конспект, развивать внимание, делать выводы.

Воспитывающая - воспитывать любовь к выбранной профессии, уважение к труду и к людям труда, дисциплину, внимательность, собранность, аккуратность, доброжелательную атмосферу на уроке.

Тип урока: формирование новых понятий с использованием знаний, полученных на предыдущих уроках.

Вид урока: комбинированный.

Методы обучении: диалогический, показательный.

Методы преподавания: информационно-сообщающий, объяснительный, стимулирующий.

Методы учения: репродуктивный, показательный.

Меж.предметная связь: химия, технология обработки, физика.

Внутрипредметная связь: «Свойства металлов и сплавов».

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

Литература:

Ю.Т.Чумаченко «Материаловедение».

Ф.Г.Гелин «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 рада видеть вас на уроке, который завершает один из интереснейших разделов «Железоуглеродистые сплавы» темы про чугуны. Сегодня мы с вами познакомимся с видами чугунов и дадим краткую характеристику каждому виду. Их применение в машиностроении. Запишите в тетрадях тему урока (с помощью мультимедиапроектора на экране высвечиваются и зачитываются тема урока).

Актуализация знаний

Учитель: Сегодняшний урок мы начнем с повторения темы “Производство чугуна”. Ребята ответьте, пожалуйста, на следующие вопросы:

Чугун – это…… Сталь – это……(после ответа показ слайда № 2, 3)

Исходными материалами для получения чугуна являются…….(слайд № 4)

Какие железные руды применяют для получения чугуна? (слайд № 5, 6)

Что входит в состав железных руд? (слайд № 6)

Какое топливо применяют в доменном производстве? (слайд № 7)

Какие флюсы применят в доменном производстве? (слайд № 8)

Как называется печь для производства чугуна? Продукты доменного производства…... (слайд № 9, 10)

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

Мотивация:

История.

Учитель: 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, но через столетие вновь отстала от западно-европейских стран. 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.). (слайд № 11)

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».

А сейчас ребята посмотрите слайды применения чугуна в нашей жизни.

(рассказ по слайдам № 12-31)

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. 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:

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: (слайд № 32)

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).

Серый (литейный) чугун (слайд № 33) — 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.

Ковкий чугун (слайд № 34) 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 № 35) 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 № 36) 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 чугунов.

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.

Для серых чугунов приводят регламентированные показатели пределов прочности при растяжении и изгибе (в кгс/мм), например: СЧ 21-40. (слайд № 37).

Для высокопрочного и ковкого чугуна цифры определяют предел прочности при растяжении (в кгс/мм) и относительное удлинение (в %), например: ВЧ60-2.(Слайд № 38, 39).

4. Подведение итогов урока.

Проверка степени усвоения материала (слайд № 40).

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.

Варианты ответов:

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

Вопросы:

Как называется чугун, в котором углерод содержится в виде цементита? (слайд № 41)

Как называется чугун, получаемый медленным охлаждением? (слайд № 42)

Как называется чугун с шаровидными включениями? (слайд № 43)

Какой чугун переделывается в сталь? (слайд № 44)

Как называется чугун, получаемый в результате отжига? (слайд № 45)

Как называется чугун, в котором углерод находится в виде пластинок графита? (слайд № 46)

Как называется чугун, получаемый в результате модифицирования? (слайд № 47)

Как называется чугун с графитом в виде хлопьев? (слайд № 48)

Какой чугун обладает высокими литейными свойствами? (слайд № 49)

Какой чугун имеет высокую пластичность? (слайд № 50)

Ответы:

б

а

г

б

в

а

г

в

а

в

Учитель: Сдайте, пожалуйста, ваши работы. Запишите домашнее задание.

5. Домашнее задание:

§12, с.23–27, выполнить контрольные вопросы параграфа.

Адрес публикации: https://www.prodlenka.org/metodicheskie-razrabotki/431655-sostav-i-vidy-chugunov