Мастер-класс по материаловедению "Классификация и маркировка сталей"
методическая разработка на тему

ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ПРОФЕССИОНАЛЬНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВОРОНЕЖСКОЙ ОБЛАСТИ

«ЛИСКИНСКИЙ АГРАРНО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ТЕХНИКУМ»

Утверждаю:

зам.директора по УМР

  ___________ Ряснянская Н.А.

____________________2017г.

МЕТОДИЧЕСКАЯ  РАЗРАБОТКА

                                           МАСТЕР-КЛАССА

по дисциплине  ОП.03.«Основы материаловедения»

Тема: «Классификация и маркировка сталей»

Выполнил:

преподаватель технических

                                                                                                дисциплин,

                       ВКК Елисеева Н.В.

Лиски

2017г.

Содержание

Введение……………………………………………………………………….

Технологическая карта урока…………………………………………………

Методика проведения…………………………………………………………..

Заключение………………………………………………………………………

Список используемой литературы……………………………………………..

Введение

   При изучении темы урока «Классификация и маркировка сталей» по дисциплине «Основы материаловедения» обучающиеся должны знать, как правильно классифицируют стали, как маркируются различные виды сталей и уметь расшифровывать различные марки сталей.

  В ходе урока обучающиеся систематизируют полученные теоретические знания и практические умения, формируют умение использовать справочный материал, развивают познавательные способности и активность: творческую инициативу, самостоятельность, ответственность и организованность.

   Урок разработан для обучающихся первого курса по профессии «Сварщик (ручная и частично механизированная сварка (наплавка))».

Технологическая карта урока

Тема урока: Классификация и маркировка сталей.

Цели урока:

Образовательная –  

1) изучить классификацию сталей по различным признакам;

2)  изучить  маркировку сталей, научиться расшифровывать марки сталей.

Воспитательная –

воспитывать ответственность за качество и правильность выполняемой  работы.

Развивающая –

развивать речь, используя специфическую терминологию («язык техники»);

развивать наблюдательность, внимание в процессе поиска ошибок;

развивать мыслительную деятельность, логическое и аналитическое мышление.

Тип урока: урок получения новых знаний.

Метод урока: словесный, наглядный.

Метод изложения: объяснение.

Материал: образцы сталей, плакаты, учебники, карточки с заданиями, ПК, мультимедийный проектор.  

Методика проведения

1.Организационный момент:

- проверка явки обучающихся и их готовность к уроку (наличие тетрадей,

ручек).

2. Повторение пройденного материала (фронтальный устный опрос обучающихся).

-  На прошлом занятии мы с вами изучили сплавы железа с углеродом, которые являются основой так называемых чёрных сплавов. Какие сплавы относятся к чёрным?

ответ: сталь и чугун.

- Какое  максимальное содержание углерода может находиться в железоуглеродистом сплаве?

ответ: от 0 до 6,67%.

- Какой сплав называют сталью?

ответ: сталь - это сплав железа с углеродом, где углерода содержится до 2,14 %.

- А если содержание углерода в сплаве более 2 14 %, то что это за сплав?

ответ: чугун.

3.Объяснение нового материала.

       Известно, что  стали широко применяются во всех сферах жизнедеятельности человека, это основной материал, широко применяемый в машиностроении, а также для изготовления различного инструмента. Сталь сравнительно недорога; обладает ценным комплексом механических, физико-химических и технологических свойств; производится в больших количествах. Все отрасли промышленности получают от металлургов стали различных марок, сортаментов и наименований, и запомнить это многообразие  практически невозможно, поэтому все выпускаемые стали классифицируют по различным признакам и каждый квалифицированный рабочий должен знать эти принципы классификации  сталей и уметь расшифровывать марку стали. 

   Вот и тема нашего урока "Классификация и маркировка сталей".

     Классификация марок стали довольно разнообразна и зависит от многих факторов. Изменяя химический состав этого материала за счет концентрации углерода и привнесения легирующих элементов, можно

получать широкий диапазон сталей с абсолютно различными свойствами,

что позволяет использовать этот материал во всех отраслях хозяйствования. Для маркировки стали в России пользуются определённым сочетанием цифр и букв, показывающих примерный химический состав стали.

Прежде всего необходимо сказать, что стали делятся по нескольким признакам. Рассмотрим классификацию сталей по каждому признаку их у нас четыре.

Все стали классифицируются по:

1. По химическому составу стали делятся на углеродистые и легированные.
                    Углеродистые по содержанию углерода:

-низкоуглеродистые, с содержанием углерода до 0,2 %;

-среднеуглеродистые, с содержанием углерода 0,2…0,45 %;

-высокоуглеродистые, с содержанием углерода выше 0,5 %.

Первые две цифры  в марке стали указывают содержание углерода в сотых долях процента, если в начале маркировки перед буквами стоит одна цифра, то она выражает содержание углерода в десятых долях процента; при содержании углерода свыше 1% цифру перед буквами не ставят. Например,

45ХС          -     0,45 %  углерода ;

  8ХС         -     0,8 %  углерода;

    ХС          -     более 1 % углерода.

Легированные по суммарному содержанию легирующих добавок:

-низколегированные, с  содержанием легирующих элементов до 2,5 %;

-среднелегированные, с  содержанием легирующих элементов до 2,5-10 %;

-высоколегированные, с  содержанием легирующих элементов более 10 %.

   Слово "легирование" произошло от немецкого слова "legiren", означающего "сплавлять", а последнее, в свою очередь, было образовано от латинского "ligare" - "связываю, соединяю".     Легированные стали, кроме углерода, содержат различные химические элементы (металлы и неметаллы), которые добавляют в сталь во время плавки, изменяя её свойства  для получения более высоких физико-химических и механических свойств, чем в углеродистых сталях.

Далее в маркировке следуют буквы русского алфавита, показывающие наличие соответствующих легирующих элементов в составе стали.
Обозначения легирующих элементов:

Х – хром, Н – никель, М – молибден, В – вольфрам,

К – кобальт, Т – титан, А – азот ( указывается в середине марки),

Г – марганец, Д – медь, Ф – ванадий, С – кремний,

П – фосфор, Р – бор, Б – ниобий, Ц – цирконий,

Ю – алюминий,  А -в середине-азот, А в конце марки –высококачественная сталь.

Цифры за буквами показывают среднее  процентное содержание легирующего элемента. При этом , если содержание элемента до 1,5 % , цифра не ставится.

Например,

Сталь15Х25Н19ВС2

В начале марки указывается двухзначное число, показывающее содержание углерода в сотых долях процента. Далее перечисляются легирующие элементы. Число, следующее за условным обозначение элемента, показывает его содержание в процентах,
Если число не стоит, то содержание элемента не превышает  1,5 %.
В указанной марке стали содержится 0,15 % углерода, 35% хрома, 19 % никеля, до 1,5% вольфрама, до 2 % кремния.

2. По способу раскисления.

    Раскисление - это процесс удаления кислорода из жидкой стали путём добавления марганца, алюминия и кремния. При затвердевании в изложнице стали ведут себя по-разному.

- спокойные (сп) - раскисляются спокойно, без газовыделения;

- кипящие (кп) - при затвердевании кислород частично реагирует с углеродом и выделяется в виде газовых пузырей окиси углерода, создавая впечатление "кипения" стали;

- полуспокойные (пс) - по степени раскисления занимают промежуточное положение между спокойными и кипящими.

 При маркировке сталей индекс, стоящий справа от номера марки, означают: сп - спокойная,  кп - кипящая, пс - полуспокойная.

3. По качеству.

     Количественным показателем качества стали  является содержание вредных примесей - серы (вызывает охрупчивание стали при высоких температурах, снижает свариваемость, ударную вязкость и коррозионную

стойкость) и фосфора (уменьшает пластичность и увеличивает склонность к образованию трещин при низких температурах - хладноломкость), поэтому их содержание в стали строго ограничивается:

- обыкновенного качества, содержат до 0,06 % S и 0,07% P;

- качественные, содержащие до 0,035 %  S и 0,035% P;

- высококачественные - не более 0,025% S и 0,025% P;

- особо высококачественные - не более 0,015% S и 0, 025% P.

 стали обыкновенного качества.

Маркируются Ст.2кп., БСт.3кп, ВСт.3пс, ВСт.4сп.

Ст – индекс данной группы стали. Цифры от 0 до 6 - это условный номер марки стали. С увеличением номера марки возрастает прочность и снижается пластичность стали. По гарантиям при поставке существует три группы сталей: А, Б и В. Для сталей группы А при поставке гарантируются механические свойства, в обозначении индекс группы А не указывается. Для сталей группы Б гарантируется химический состав. Для сталей группы В при поставке гарантируются и механические свойства, и химический состав.
Индексы кп, пс, сп указывают степень раскисленности стали: кп - кипящая,пс-полуспокойная,сп-спокойная.

 качественные стали

  Маркируются двухзначным числом, указывающим среднее содержание углерода в сотых долях процента. Указывается степень раскисленности, если она отличается от спокойной.

Сталь08кп, сталь10пс, сталь45.

Содержание углерода, соответственно, 0,08 %, 0,10 %, 0.45 %.

4. По назначению.

 - конструкционные стали - предназначены для изготовления деталей машин и элементов строительных конструкций (обыкновенного качества, улучшаемые, автоматные, высокопрочные, рессорно-пружинные);

сталь 08кп, сталь 10кп - сталь качественная (для деталей кузовов автомобилей, корпусов и кожухов, сварных конструкций, труб, ёмкостей ит.д.)

А12, А20, А40Г - автоматная сталь с содержанием углерода 0,12%; 0,20%; 0,40% и 1,5% марганца соответственно.

12К, 15К, 16К-котельная сталь.

50С2, 55С2, 60С2- рессорно-пружинные стали.

95Х18- коррозионностойкая высокоуглеродистая сталь для подшипников, работающих в агрессивных средах.

- инструментальные стали - предназначены для изготовления различного инструмента (режущего, измерительного, штампово-прессовой оснастки);

 маркируются буквой У (углеродистая инструментальная сталь) и числом, указывающим содержание углерода в десятых долях процента.
СтальУ8,стальУ13- (режущий инструмент)
Содержание углерода, соответственно, 0,8 % и 1,3 %
9ХС, 12Х1-измерительный инструмент.

- стали специального назначения - стали с особыми физическими и механическими свойствами (нержавеющие, жаростойкие, жаропрочные, износостойкие и др.)

Например, Э11 - электротехническая сталь, первая цифра - содержание кремния (4 группы) %, вторая цифра - уровень электротехнических свойств (1-8):

Э32-электротехническая сталь , кремния 3 %, 2 уровень электротехнических свойств.  
17ХНГТ - сплав с особыми упругими свойствами.
20НТ, 46Н, 27НМ- термобиметаллы (*для тепловых реле, конденсаторов, сигнальных пожарных устройств);

Ti-Ni (нитинол) - сплав с "эффектом памяти механической формы" (применяется для самораскрывающихся антенн космических аппаратов, устройства пожаротушения). .
4. Закрепление нового материала.

- Вот вы и ознакомились с классификацией и маркировкой сталей.

Попробуем теперь расшифровать маркировку некоторых сталей, имея конспект и справочный материал. (Преподаватель предлагает расшифровать несколько марок сталей).

5. Проверка усвоения материала.

- А теперь предлагаю ответить на вопросы:

Какой сплав называется сталью?
В чём различие между углеродистыми и легированными сталями?

Что означают в марке стали буквы кп, пс, сп?

Вам предлагаются карточки с заданием. Нужно:

1. расшифровать марку стали ;

(верный ответ на слайде) за каждый правильный ответ 1 балл.

 (Студенты выполняют задания в течении 5 минут.)

6. Подведение итогов урока.

  (Проверяются выполненные задания, подсчитываются баллы и по большему количеству набранных баллов объявляется  победитель.)

- Итак, все справились с заданием. Подведём итоги нашего занятия.

Изучив классификацию сталей, мы ознакомились с правилами маркировки сталей и научились расшифровывать любую марку стали. Таким образом, была ли достигнута цель нашего занятия?

(выставляются оценки по карточкам-заданиям). 

7. Выдача домашнего задания.

- Домашнее задание: повторить изученный материал.

Преподаватель:  Елисеева Н.В.

Заключение

Для проведения мастер-класса выбрана тема «Классификация и маркировка сталей», которая входит в рабочую программу дисциплины ОП.03 Основы материаловедения для студентов профессии "Сварщик (ручная и частично механизированная сварка (наплавка))". Данная тема играет большую роль при изучении данной дисциплины, при овладении навыками профессии.

Для проведения мастер-класса по дисциплине была выбран тип урока - изучение нового материала, метод изучения и первичного закрепления новых знаний. Данная форма урока эффективна для усвоения единицы содержания образования, реализация цели урока (занятия) заключается в правильном выполнении предложенных заданий. Студенты должны быть готовы к восприятию материала, а также - самостоятельному усвоению новых знаний, умений и формированию профессиональных компетенций. Студенты, используя знания и умения, полученные  на  уроке, должны успешно справиться с заданием. В ходе урока усвоение нового материала сопровождается составлением опорного конспекта, записями основных понятий, правил.

 При фронтальном опросе на вопросы преподавателя по сравнительно небольшому объему материала краткие ответы (как правило, с места) дают многие студенты. Этот вид опроса студентов удачно сочетается с задачами повторения и закрепления пройденного материала, при умелом его использовании за сравнительно небольшое время позволяет осуществить проверку знаний у значительной части студентов группы. Нередко фронтальный опрос принимает форму оживленной беседы, в котором активно участвуют все обучающиеся. Так достигается метод обратной связи «педагог-студент».

При проведении урока реализуются межпредметные связи – это немного иностранного языка (происхождение слова "легированный"), химия (классификация сталей по признаку раскисления), связь с производством (демонстрация разнообразия образцов стали, вариантов изделий из стали), развивается память, внимательность, логическое мышление, воспитывается информационная культура.

Информационное обеспечение обучения

Перечень учебных изданий, Интернет-ресурсов, дополнительной литературы

          Основные источники:

1. Основы материаловедения (металлообработка): учебник для нач. проф. образования /  В.Н.Заплатин, Ю.И.Сапожников, А.В.Дубов и др.; под ред. В.Н.Заплатина. - 5-е изд., перераб. - М.: Издательский центр "Академия",2012. - 272 с. 

Дополнительные источники:

2. Материаловедение и слесарное дело: учебное пособие./ Ю.Т. Чумаченко. - Изд. 2-е. - Ростов н/Д: Феникс, 2006. - 448 с - (НПО).

ПРИЛОЖЕНИЕ

Схема расшифровки

Пример:

10ХСНД - 0,1 % углерода, хром, сремний, никель, медь по 1%.

20ХН3А -  0.2 % углерода, хрома до 1,5%, никель 3%, А - качественная.

35ХС - 0,35 % углерода, хрома и кремния по 1%.

          30ХГСА