第3讲 金属材料的硬度（教案）《金属加工与实训—基础常识与技能训练》同步精品课堂（高教版）

《金属加工与实训》学科教学设计（教案） 授课课题 金属材料的硬度（第3讲） 授课教师 XXXX 授课年级 职高二年级 授课学时 2学时 授课学期 职高二年级 第一学期 教材分析 《金属加工与实训》选自高等教育出版社，王英杰主编，为中等职业教育课程改革国家规划新教材。最新版教材使知识与技能通俗化、职业化和科普化；突出实践性，贴近生产过程，突出典型案例介绍，使学生初步建立感性认识，为后续相关课程的学习奠定基础。 学情分析 学生为职高二年级，经过一定时间的学习，对本专业的基础知识已经有一定的认识了，对新鲜事物的追求和学习能力很强，需要在本阶段抓住其好奇心和积极学习的心理。采用多练习、少讲授，多训练、少演示的方法提高对课程学习的兴趣。 教学目标 思政目标 1.熟悉安全生产、文明生产的有关知识，做到安全文明生产。 2.培养吃苦耐劳的精神品质，树立大国工匠精神。 3.体会到日常生活中软、硬物质的区别 知识目标 1.基本了解布氏硬度、洛氏硬度和维氏硬度的测试原理及适用范围。 2.通过学习熟记布氏硬度、洛氏硬度和维氏硬度的符号及表示方法。 技能目标 1.知道常用的金属材料硬度测定方法。 2.通过学习与观看实验视频，知道金属材料硬度测试的原理及方法。 教学重点 1.基本了解布氏硬度、洛氏硬度和维氏硬度的测试原理及适用范围。 2.通过学习与观看实验视频，知道金属材料硬度测试的原理及方法。 教学难点 1.通过学习熟记布氏硬度、洛氏硬度和维氏硬度的符号及表示方法。。 2.知道常用的金属材料硬度测定方法。 教法 教授法+演示法 学法 练习法+训练法 教具（教学手段） 教学视频、多媒体教学课件、电子教案等 教学过程（教学活动设计） 教学环节 教学内容 设计意图 课前准备 对教材进行深入研究，提前备好课，准备好教学用课件及电子教案、图片、视频资源等。 提前知晓本次课的任务 新课导入 通过复习及简短的教学视频或图片引入本次课。 提高学习兴趣 新课教学 新课教学 新课教学 新课教学 金属材料的硬度 硬度是指金属材料抵抗局部变形，特别是塑性变形、压痕或划痕的能力。 硬度又是一项综合力学性能指标，从金属表面的局部压痕可以反映出金属材料的强度和塑性。在零件图上经常标注出各种硬度指标作为技术要求。金属材料的硬度值愈高，其耐磨性亦愈高。 硬度测定方法有压入法、划痕法、回弹高度法等，其中压入法的应用最为普遍。 在压入法中，常用的硬度测试方法有布氏硬度(HBW)、洛氏硬度(HRA、HRB、HRC等)和维氏硬度(HV)三种。 一、布氏硬度(HBW) 布氏硬度的试验原理是用一定直径的硬质合金球，以匹配的试验力压入试样表面，经规定的保持时间后，卸除试验力，测量试样表面的压痕直径d，然后根据压痕直径d计算其硬度值的方法，用符号HBW表示。 布氏硬度试验范围上限为650HBW。 150HBW10/1000/30表示用直径D为10mm的硬质合金球，在1000kgf(9.807kN)试验力作用下，试验力保持30s时测得的布氏硬度值是150； 500HBW5/750表示用直径D为5mm的硬质合金球，在750kgf(7.355kN)试验力作用下，试验力保持10～15s时测得的布氏硬度值是500。 图1-3 布氏硬度计和试验原理示意图 布氏硬度试验的特点是试验时金属材料表面压痕大，能在较大范围内反映被测金属材料的平均硬度，测得的硬度值比较准确，数据稳定。但由于压痕较大，对金属表面的损伤较大，不宜测定太小或太薄的试样。布氏硬度试验主要用于测定原材料的硬度，如铸铁、非铁金属、经退火处理或正火处理的金属材料及其半成品。 二、洛氏硬度（HR） 洛氏硬度试验原理是以锥角为120°的金刚石圆锥体或直径为1.5875mm的淬火钢球，压入试样表面，试验时，先加初试验力，然后加主试验力，压入试样表面之后，去除主试验力，在保留初试验力的情况下，根据试样残余压痕深度增量来衡量试样的硬度大小。 图1-4 洛氏硬度计和试验原理示意图 洛氏硬度按选用的总试验力及压头类型的不同，常用A、B、C三种标尺。 表1-2洛氏硬度测试规范 标尺 压头 初试验力 主试验力 适用测试材料 有效值 HRA 120°金刚石圆锥体 10kg 50kg 硬质合金、表面淬火钢 20～88 HRB 直径1.5875mm淬火钢球 10kg 90kg 退火钢、非铁金属 20～100 HRC 120°金刚石圆锥体 10kg 140kg 一般淬火钢件 20～70 50HRC表示用“C”标尺测定的洛氏硬度值为50。 洛氏硬度试验的特点是：硬度试验压痕小，对试样表面损伤小，常用来直接检验成品或半成品零件的硬度，尤其是经过淬火处理的零件，常采用洛氏硬度计进行测试；另外，试验操作简便，可直接从试验机上读取硬度值。但是，由于压痕小，硬度值的准确性不如布氏硬度高，数据重复性差。在测试时要选取不同位置的三点测出硬度值，将三点硬度的平均值作为被测金属材料的洛氏硬度值。 三、维氏硬度（HV） 维氏硬度用符号HV表示，维氏硬度测定原理与布氏硬度相似。 640HV30表示用30kgf(294.2N)试验力，试验力保持10～15s时测定的维氏硬度值是640； 640HV30/20表示用30kgf(294.2N)试验力，试验力保持20s时测定的维氏硬度值是640。 维氏硬度适用范围宽，从很软的材料到很硬的材料都可以测量，尤其适用于零件表面层硬度的测试，如化学热处理的渗层硬度测量，其测量结果精确可靠。但测取维氏硬度值时，需要测量对角线长度，然后查表或计算，而且进行维氏硬度测试时，对试样表面的质量要求高，测量效率较低，因此，维氏硬度没有洛氏硬度使用方便。 四、课题练习 1.较软的金属材料试样进行布氏硬度实验测试时，如果载荷保持时间小于规定要求，测试的试样硬度值有何变化？ 硬度的概念 布氏硬度测试方法 洛氏硬度测试原理 洛氏硬度测试范围 维氏硬度 课堂总结 通过学习能够归纳出布氏硬度、洛氏硬度和维氏硬度各自的测试方法，特点及应用范围？ 复习与巩固 作业布置 1.一边复习本章的相关知识，一边完成《金属加工与实训习题集》中相关习题，并相互相互交流探讨？ 课堂考核 课堂纪律+课堂练习+课后检测 板书设计 采用多媒体课件，大大提高教学效果，在板书方面采用条款式进行板书，再例题讲解时重点板书。 教学后记（反思） 本节主要介绍金属材料的力学性能指标的分类、含义、使用范围等内容。在学习之后，要注意以下几个方面：第一，要准确理解有关名词的定义和范围；第二，要学会利用掌握的知识对日常生活中的现象进行分析和思考，试一试能否用学到的理论知识对遇到的实际问题或现象进行科学地解释。例如，零件的疲劳断裂，在日常生活和工作中将会经常地遇到，如果我们能够细心地观察和分析日常生活和工作中的疲劳现象，做到理论联系实际，就一定会加强对疲劳现象的认识和理解；第三，为了巩固所学的知识，要学会对所学的知识进行分类、归纳和整理，提高学习效率。 ( - 28 - ) 学科网（北京）股份有限公司 $$