SỔ GIÁO án lý THUYẾT vật LIỆU cơ KHÍ

THỰC HIỆN BÀI HỌC: TT NỘI DUNG HOẠT ĐỘNG DẠY HỌC PHƯƠNG PHÁP CHỦ ĐẠO THỜI GIAN HOẠT ĐỘNG CỦA GIÁO VIÊN HOẠT ĐỘNG CỦA HỌC SINH 1 Dẫn nhập Gợi mở, trao đổi phương pháp học, tạo tâm thế tíc

Họ và tên giáo viên : Phạm Thanh Tuấn

Đơn vị : Khoa công nghệ (CSTH) Năm học: HK(I) 2015 - 2016

Quyển số:

GIÁO ÁN

SỐ:

Thời gian thực hiện: 4T Tên chương: Chương 1: CẤU TRÚC TINH THỂ VÀ CƠ TÍNH Thực hiện ngày tháng năm

TÊN BÀI: CẤU TRÚC TINH THỂ VÀ CƠ TÍNH MỤC TIÊU CỦA BÀI: Sau khi học xong bài này người học có khả năng (kiến thức, kỹ năng, thái độ): - Cấu trúc và liên kết nguyên tử - Mạng tinh thể - Mạng tinh thể điển hình - Sai lệch mạng - Cấu trúc tinh thể của vật liệu ĐỒ DÙNG VÀ TRANG THIẾT BỊ DẠY HỌC: - Giáo trình môn học - Bảng, bút - Máy chiếu PROJECTOR TIẾN TRÌNH LÊN LỚP I ỔN ĐỊNH LỚP HỌC: Thời gian:2p + Kiểm tra sỹ số: (Thời gian:3phút) Tổng số: Có mặt: Vắng mặt

+ Tên học sinh vắng: Lý do

II THỰC HIỆN BÀI HỌC: TT NỘI DUNG HOẠT ĐỘNG DẠY HỌC PHƯƠNG PHÁP CHỦ ĐẠO THỜI GIAN HOẠT ĐỘNG CỦA GIÁO VIÊN HOẠT ĐỘNG CỦA HỌC SINH 1 Dẫn nhập (Gợi mở, trao đổi phương pháp học, tạo tâm thế tích cực của người học )

Cấu trúc mạng tinh thể của vật liệu khá đa dạng mỗi loại có thông số khác nhau nên tính chất cũng khác nhau

Diễn giảng – đối thoại Trực quan hìnhảnh ,bảng, giáo

trình– trao đổi – phân tích

Thuyết

2 Giảng bài mới (Đề cương bài

giảng)

I) Cấu trúc và liên kết

nguyên tử

Vật liệu kỹ thuật là một môn

khoa học sử dụng các thành tựu

khoa học của hoá học, vật lý,

hoá lý và nhiều ngành khoa học

khác để nghiên cứu các đội

tượng vật liệu rắn

- Môn học nghiên cứu cấu trúc,

tính chất cơ bản của vật liệu

kim loại và mối quan hệ của

Diễn giảng – đối thoại Trực quan hìnhảnh ,bảng, giáo

trình– trao đổi – phân tích

Thuyết

cấu trúc và tính chất từ đó đề ra phương pháp chế tạo và sử dụngthích hợp.

Vật liệu kỹ thuật là một môn khoa học sử dụng các thành tựu khoa học của hoá học, vật lý, hoá lý và nhiều ngành khoa học khác để nghiên cứu các đội tượng vật liệu rắn

- Môn học nghiên cứu cấu trúc,tính chất cơ bản của vật liệu kim loại và mối quan hệ của cấu trúc và tính chất từ đó đề ra phương pháp chế tạo và sử dụngthích hợp

II) Mạng tinh thể

1) Các khái niệm về mạng tinh thể

-Mạng tinh thể

- Là mạng không gian được tạo nên bởi các ion, nguyên tử sắp xếp theo một quy luật chặt chẽ, tạo thành một dạng hình học nhất định

- Ô cơ bản ( ô cơ sở)

- Mạng tinh thể gồm vô số các ônhỏ xếp liên tiếp nhau theo ba chiều trong không gian Các ô nhỏ đó gọi là ô cơ sở (ô cơ bản)

+ Ô cơ sở là phần nhỏ nhất đặc trưng đầy đủ cho các tính chất

cơ bản của mạng tinh thể

- Mặt tinh thể

Mạng tinh thể gồm các mặt song song và cách đều nhau - mặt tinh thể.

Dùng kí hiệu (hkl) để biểu diễn một mặt tinh thể, hkl là các số nguyên.

- Phương tinh thể

+ Mật độ theo phương:

- Là mức độ xít chặt của các nguyên tử theo một phương nhất định Phương nào có khoảng cách giữa các nguyên tửnhỏ hơn thì phương đó có mật

độ lớn hơn

- Thông số mạng tinh thể

+ Là đại lượng đánh giá mức

độ sắp xếp xít chặt của các chất điểm đối với mỗi kiểu mạng Bao gồm: mật độ theo phương, mật độ mặt và mật độ khối.

+ Từ thông số mạng có thể tính ra được các khoảng cách bất kỳ trong mạng;

+ Thông số mạng được xác định theo kích thước các cạnh của ô cơ sở;

+ Đơn vị đo là Ăng-strôn (Å).1Å = 10-8 cm

Là mức độ xít chặt của các nguyên tử theo một mặt nào đó

và được tính theo công thức sau:

Trong đó:

M s – là mật độ mặt;

n s – là số nguyên tử thuộc diện

tích S của mặt;

r – là bán kính nguyên tử;

S – là diện tích của mặt tinh thể

- Mật độ nguyên tử trong mạng tinh thể

là mức độ xít chặt của các nguyên tử trong một ô cơ sở và được tính theo công thức sau:

III) Mạng tinh thể điển

+ Lập phương thể tâm;

+ Lập phương diện tâm;

+ Lục giác xếp chặt

1) Lập phương thể tâm

- Các kim loại có kiểu mạng

này là: Fea, Cr, W, Mo,…;

- Số nguyên tử trong một ô

2) Lập phương diện tâm

- Các kim loại có kiểu mạng này là: Feg, Cu, Ni… ;

- Số nguyên tử trong một

ô cơ sở n = 8.1/8 + 6.1/2 = 4;

- Số sắp xếp của mạng K

= 12 (số các nguyên tử cách đềugần nhất 1 nguyên tử bất kỳ);

- Mật độ mặt (111) Ms = 91%, mật độ khối Mv = 74%;

- a » 3,64.10-7mm

3) Lục giác xếp chặt

- Các kim loại có kiểu mạng này là: Zn, Mg, Cd, Cr, Mo,…;

- Số nguyên tử trong một ô

IV) Sai lệch mạng

1) Sai lệch điểm

- Là loại khuyết tật mà kích thước của chúng rất nhỏ theo

cả 3 chiều trong không gian, các dạng khuyết tật điểm bao

+ Nút trống;

+ Nguyên tử xen kẽ;+ Nguyên tử lạ thay thế;+ Nguyên tử lạ xen kẽ

+ Nút trống: là những vị trí thiếu nguyên tử, do dao động nhiệt gây ra;

+ Nguyên tử xen kẽ: khi chất điểm nhảy khỏi vị trí cân bằng,

và nằm ở vị trí nào đó trong mạng tạo nên xen kẽ hay còn gọi là sai chỗ;

+ Nguyên tử lạ thay thế: Trong mạng tinh thể luôn có lẫn nguyên tử khác thường gọi là tạp chất Do kích thước của nguyên tử kim loại nền và nguyên tử tạp chất khác nhau nên có sự sô lệch cục bộ quanh

vị trí của nó, tạo nên khuyết tật điểm;

+ Nguyên tử lạ xen kẽ: những nguyên tử lạ nằm ở vị trí nào đótrong mạng tạo nên xen kẽ

2) Sai lệch đường

Là dạng khuyết tật có khích thước phát triển dài theo một hướng nhất định, bao gồm:

+ Lệch biên;

+ Lệch xoắn;

+ Lệch hỗn hợp

- Ảnh hưởng đến khả năng biến dạng và chống biến dạng của kim loại;

- Chúng được tạo thành khi kết tinh hoặc trong quá trình biến dạng dẻo;

- Mật độ lệch được xác định như sau:

3) Sai lệch mặt

- Là loại khuyết tật có kích thước phát triển theo hai chiều, bao gồm:

+ Biên giới hạt;

+ Biên giới pha;

+ Khuyết tật xếp và songtinh

V)Cấu trúc tinh thể của vật liệu

1) Tính thù hình của kim loại

- Có rất nhiều kim loại có đặc

tính là: ở những khoảng nhiệt

độ và áp suất khác nhau có các kiểu mạng tinh thể khác nhau – tính thù hình.

VD: Fe

+ Ở nhiệt độ dưới 9100C gọi là Fea - mạng A2;

+ Từ 1392 – 15390C gọi là Fed dung dịch rắn không hoà tan;+ Từ 910 – 13920C gọi là Feg -mạng A1

Khi chuyển biến thù hình các tính chất cơ, lý, của vật liệu có thể thay đổi đột ngột

Thay đổi về thể tích:

- Khi nung nóng đến

9100C thì có chuyển biến từ Fea

- mạng A2 (Mv = 64%) sang Feg - mạng A1 (Mv = 74%) thể tích của kim loại bị giảm đi và khi làm nguội thì ngược lại

Thay đổi về tính chất:

Cacbon có 2 dạng thù hình làGraphit và Kim cương có tính chất khác nhau

Graphit – A3 là vật liệu rất mềm, Kim cương là vật liệu rất cứng

Chế tạo Kim cương từ Graphit: nén Graphit ở áp suất 100.000 at và ở nhiệt độ 20000C

2) Đơn tinh thể

+ Khái niệm:

Một vật tinh thể có mạng thống nhất và phương tinh thể không đổi trong toàn bộ thể tích

của nó thì được gọi là đơn tinh thể.(có thể coi đơn tinh thể là mạng tinh thể đồng nhất về hình học)

- Đặc điểm:

+ Kim loại đơn tinh thể có độ nguyên chất rất cao, sai lệch mạng ít nhất;

+ Có thể tồn tại các đơn tinh thể tự nhiên, hầu như để có được đơn tinh thể kim loại người ta phải nuôi;

+ Chủ yếu được sử dụng trong công nghiệp bán dẫn và vật liệu điện;

+ Có tính dị hướng (là sự khác nhau về tính chất cơ, lý, hoá theo các phương khác nhau), vì theo các hướng khác nhau độ xếp chặt nguyên tử khác nhau

3) Đa tinh thể

+ Khái niệm:

Tập hợp của vô số các hạt tinh thể liên kết với nhau gọi là đa tinh thể Mỗi hạt tinh thể gồm nhiều tinh thể nhỏ có cùng cấu trúc mạng với định hướng khác nhau mang tính ngẫu nhiên

- Đặc điểm:

+ Sự định hướng của mỗi hạt tinh thể là ngẫu nhiên nên phương mạng giữa các hạt sẽ lệch nhau một góc từ vài độ đếnvài chục độ;

+ Có tính đẳng hướng;

+ Mật độ khối thấp

3 Củng cố kiến thức và kết thúc

bài

- Cấu trúc và liên kết nguyên tử

- Mạng tinh thể

- Mạng tinh thể điển hình

- Sai lệch mạng

- Cấu trúc tinh thể của vật liệu

Diễn giảng – đối thoại

Trực quan hình ảnh ,bảng, giáo trình– trao đổi – phân tích

Thuyết trình

5p

4 Hướng dẫn tự học và giao

nhiệm vụ về nhà

Giải thích tại sao mạng lục giác

sếp chặt lại bền hơn lập phương

thể tâm lập phương diện tâm

2p Nguồn tài liệu tham khảo

Rút kinh nghiệm

TRƯỞNG KHOA /TRƯỞNG TỔ MÔN

Ngày tháng năm

GIÁO VIÊN

Tên chương: Chương 2: CẤU TẠO PHA VÀ GIẢN

SỐ: ĐỒ TRẠNG THÁI

Thực hiện ngày tháng năm

TÊN BÀI: CẤU TẠO PHA VÀ GIẢN ĐỒ TRẠNG THÁI MỤC TIÊU CỦA BÀI: Sau khi học xong bài này người học có khả năng (kiến thức, kỹ năng, thái độ): - Các khái niệm cơ bản - Cấu chúc và tính chất các pha trong hợp kim - Giản đồ trạng thái hai cấu tử - Quan hệ giữa giản đồ pha và tính chất vật liệu - Giản đồ pha Fe -C ĐỒ DÙNG VÀ TRANG THIẾT BỊ DẠY HỌC: - Giáo trình môn học - Bảng, bút - Máy chiếu PROJECTOR TIẾN TRÌNH LÊN LỚP I ỔN ĐỊNH LỚP HỌC: Thời gian:2p + Kiểm tra sỹ số: (Thời gian:3phút) Tổng số: Có mặt: Vắng mặt

+ Tên học sinh vắng: Lý do

II TH C HI N BÀI H C: ỰC HIỆN BÀI HỌC: ỆN BÀI HỌC: ỌC: TT NỘI DUNG HOẠT ĐỘNG DẠY HỌC PHƯƠNG PHÁP CHỦ ĐẠO THỜI GIAN HOẠT ĐỘNG CỦA GIÁO VIÊN HOẠT ĐỘNG CỦA HỌC SINH 1 Dẫn nhập (Gợi mở, trao đổi phương pháp học, tạo tâm thế tích cực của người học )

Trong lĩnh vực cơ khí thường

xuyên phải sử dụng các vật liệu

là hợp kim vì các vật liệu này

có độ bền cao hơn kim loại

nguyên chất việc nghiên cứu bài

học này giúp người học hiểu rõ

hơn về điều này

Diễn giảng – đối thoại Trực quan hìnhảnh ,bảng, giáo

trình– trao đổi – phân tích

Thuyết

2 Giảng bài mới (Đề cương bài

giảng)

I Các khái niệm cơ

bản

1 Định nghĩa

Là biểu đồ biểu thị trạng thái

tổ chức của hệ hợp kim đã cho

trên hệ trục nhiệt độ và thành

phần hóa học

2 Công dụng

-Cho biết cấu tạo bên trong của

hợp kim với thành phần xác

Diễn giảng – đối thoại Trực quan hìnhảnh ,bảng, giáo

trình– trao đổi – phân tích

Thuyết

định khác nhau thong qua giản

đồ trạng thái này để biết cơtính của chúng qua đó biếtcách sử dụng hợp lý vật liệulàm bằng hợp kim đó

-Xác định được chế độ nhiệtcho các công nghệ luyện kim

và đúc ( t°nc) , rèn t° bắt đầu

và kết thúc khi gia công, xácđịnh t° của từng phương phápnhiệt luyện, hàn t° hàn củatừng hợp kim có thành phầnxác định

II Cấu trúc và tính chất các pha trong hợp kim 1) Các tổ chức một pha -Trạng thái lỏng (1pha lỏng)

ký hiệu trên giản đồ là chữ L làdung dịch lỏng của cacbon (C)hòa tan trong sắt Fe

- Trạng thái rắn : do tác dụnggiữa nguyên tố Fe và C cácpha được phân biệt bằng mộtkiểu mạng tinh thể

- Các loại dung dịch rắn củanguyên tố C hòa tan vào Feα,Feγ, Feδ được gọi tên quốc tế:+ Pha Ferit là dung dịch rắncủa C hòa tan trong Feα.FeαC

ký hiệu trên giản đồ là α hoạc

F có lượng C hòa tan tối đa là0.006% ở nhiệt độ thường làđiểm Q và 0,02% ở t°= 727°Cđiểm P có thể coi α là Feα vìlượng hòa tan quá nhỏ

+ Pha Austenit là dung dịchrắn của C hòa tan trong Feγ.Feγ(C) ký hiệu trên giản đồtrạng thái là γ hoặc As cólượng C hòa tan tối đa là0,8%C ở nhiệt độ 727 °C làđiểm S và 2,14 %C ở t°=

1147°C là điểm E nên đường

SE là giới hạn hòa tan của Ctrong Feγ

+ Pha δ là dung dịch rắn của Chòa tan trong Feδ Feδ(C ) kýhiệu trên giản đồ là δ

+ Pha Xementit cứng như ximăng thành phần C= 6,67 %Ckiểu mạng tinh thể trực thoi kýhiệu trên giản đồ là Xe hoạcFe₃C là đường thẳng nối cácđiểm LKF độ cứng ≥700HB

và rất giòn

2) Các tổ chức hai pha.

- Gồm pha lỏng và pha rắn

nằm trên đường rắn AHJECF

và dưới đường lỏng ABCD tồntại khi thành phần C= O,8%C

và C= 4,3%C

+ Khi C= O,8% là hỗn hợp cơhọc cùng tích Peclit gồm haipha (α+ Xe) được hình thành

từ dung dịch rắn γ tại 727°C

ký hiệu trên giản đồ là chữ P là88% α+ 12% Xe độ cứng từ200- 220HB độ dẻo và độ daikhá cao Là thành phần C cùngtích

+ khi C= 4,3%C gồm hai phađược hình thành từ dung dịchlỏng L tại 1147°C ký hiệu trêngiản đồ là Lê

Khi t°> 727°C -> 1127°C Lêgồm (γ+Xe)

Khi t°< 727°C, Lê gồm(P+Xe) Tức là tổ chức hai pha(α +Xe)

Khi t°< 727°C đến nhiệt độthường tai C= 4,3%C có 36%α+ 64%Xe vì thế có độcứng rất cao khoảng 600HB

II Giản đồ trạng thái

hai cấu tử

1) Phân loại

Dựa theo %C ta có hai loại

- Thép khi %C< 2,14%

- Gang khi %C> 2,14%

Nếu căn cứ vào tổ chức của nó

ở giản đồ trạng thái thì ngoàithành phần %C (2,14%C) làmmốc còn dựa vào tổ chứctương ứng ta có hai loại thép

và gang trắng

III Quan hệ giữa giản

đồ pha và tính chất vật liệu

1)Thép: có %C < 2,14%Cphân loại theo giản đồ trạngthái có 3 loại

- Thép trước cùng tích có tổchức P+ α khi %C < 0,8%C

- Thép cùng tích có tổ chứcP(α+ Xe) khi %C = 0,8%C

- Thép sau cùng tích có tổchức P+Xe khi %C > 0,8%C2)Gang trắng: có %C >2,14%C

- Gang trắng trước cùng tinh

có tổ chức Le+P+Xe khi %C <4,3%C

- Gang trắng cùng tinh có tổchức Le(P+Xe) khi %C =4,3%C

- Gang trắng sau cùng tinh có

tổ chức Le+Xe khi %C >4,3%C

V Giản đồ pha Fe – C

Xem giáo trình

-A1 nhiệt độ tới hạn tại đó hợp kim Fe-C cấu tạo bên trong có

tổ chức thuận nghich P γ cụ thể

+Khi nung tới nhiệt độ tới hạn A1 tại đó có chuyển biến pha P-> γ

+Khi làm nguội ở nhiệt độ tới

hạn A1 tại đó có chuyển biến

pha γ -> P

-A3: 727°C -> 911°C tại đó

thép trước cùng tích có chuyển

biến cấu tạo α  γ

+Khi nung tới nhiệt độ tới hạn

A3 α hòa tan hết vào γ

+Khi làm nguội tới nhiệt độ tới

hạn A3 α tách ra từ γ

3 Củng cố kiến thức và kết thúc

bài

- Các khái niệm cơ bản

- Cấu chúc và tính chất các pha

trong hợp kim

- Giản đồ trạng thái hai cấu tử

- Quan hệ giữa giản đồ pha và tính

chất vật liệu

- Giản đồ pha Fe -C

Diễn giảng – đối thoại Trực quan hìnhảnh ,bảng, giáo

trình– trao đổi – phân tích

Thuyết

4 Hướng dẫn tự học và giao

nhiệm vụ về nhà

Nghiên cứu Giản đồ pha Fe – C

và tương tác Fe- C

2p Nguồn tài liệu tham khảo

Rút kinh nghiệm

TRƯỞNG KHOA /TRƯỞNG TỔ MÔN

Ngày tháng năm

GIÁO VIÊN

Thời gian thực hiện:6T

GIÁO ÁN

SỐ: Tên chương: Chương 3: GANG VÀ THÉP

Thực hiện ngày tháng năm

TÊN BÀI: GANG VÀ THÉP MỤC TIÊU CỦA BÀI: Sau khi học xong bài này người học có khả năng (kiến thức, kỹ năng, thái độ): - Đặc tính cơ bản của gang - Các loại gang - Thép các bon thép hợp kim - Thép cán nóng thông dụng - Thép kết cấu - Thép dụng cụ - Thép hợp kim đặc biệt ĐỒ DÙNG VÀ TRANG THIẾT BỊ DẠY HỌC: - Giáo trình môn học - Bảng, bút - Máy chiếu PROJECTOR TIẾN TRÌNH LÊN LỚP I ỔN ĐỊNH LỚP HỌC: Thời gian:2x2p + Kiểm tra sỹ số: (Thời gian:2x3phút) Tổng số: Có mặt: Vắng mặt

+ Tên học sinh vắng: Lý do

II TH C HI N BÀI H C: ỰC HIỆN BÀI HỌC: ỆN BÀI HỌC: ỌC: TT NỘI DUNG HOẠT ĐỘNG DẠY HỌC PHƯƠNG PHÁP CHỦ ĐẠO THỜI GIAN HOẠT ĐỘNG CỦA GIÁO VIÊN HOẠT ĐỘNG CỦA HỌC SINH 1 Dẫn nhập (Gợi mở, trao đổi phương pháp học, tạo tâm thế tích cực của người học )

Gang và thép là 2 loại vật liệu

phổ biến dùng trong cơ khí từ

vật liệu của các chi tiết máy đến

vật liệu dùng làm khuôn, làm

dụng cụ cắt, dụng cụ đo Ta sẽ

đi sâu tìm hiểu về những vật

liệu này

Diễn giảng – đối thoại Trực quan hìnhảnh ,bảng, giáo

trình– trao đổi – phân tích

Thuyết

2 Giảng bài mới (Đề cương bài

giảng)

I Đặc tính cơ bản của

gang 1.Gang trắng : Căn cứ vào tổ

chức của gang nhiều pha Fe₃C

nên rất cứng và giòn không

tham gia cắt gọt được vì vậy

nó ít được dùng trong ngành

cơ khí Dùng khi đúc ra sản

Diễn giảng – đối thoại

Trực quan hình ảnh ,bảng, giáo trình– trao đổi – phân tích

Thuyết trình

251p