1.1.1 认识碳钢

【课题】 1.1.1 认识碳钢（授课人：王竞男）

【授课类型】理论课

【教学目标】

【知识与技能目标】

1.了解碳钢的含义，理解碳钢中主要化学成分及其对碳钢的影响；

2.了解碳钢的分类方法，熟悉常见类型碳钢的特点和用途；

3.能识读和正确辨析碳钢的牌号。

【过程与方法目标】

1. 通过学习对硅、锰、硫、磷四种元素在碳钢中的作用，理解其对碳钢的影响；

2. 通过应用实例（学生举例与教师举例相结合），了解碳钢在工业生产中的广泛应用，从而熟

悉常见类型碳钢的特点和用途；

3. 通过对常见碳钢牌号的解析，掌握碳钢牌号的识读方法。

【情感态度与价值观目标】

1.通过对碳钢中主要化学成分及其影响的学习，体味“物极必反”，“过犹不及”，凡事要适度的人生哲理；

2.通过了解碳钢的广泛应用，及我国钢铁材料发展现状（滞后于西方发达国家），激发学习的热情和动力。

【教学重点】1.碳钢的分类方法和常见类型碳钢的特点和用途；

2.碳钢牌号的识读与辨析。

【教学难点】碳钢牌号的识读与辨析。

【教学方法】

学情分析：本课程对象为二年级学生，经过一年专业基础课程的学习，学生已经对专业涉及的数控领域有了一定的了解，知道大部分机加工设备都是用金属材料制成的，对钢铁材料有初步的感性认识，但对钢和铁的区别，对钢铁材料的成分、具体用途缺乏系统的认知。

教法：读书指导法、问题引导法、小组讨论法

学法：以自学法为主，配合讨论法

【教学用具】多媒体设备及多媒体课件

【教学时间】2课时（90分钟）

【教学过程】

一、新课导入

师：同学们，你们在日常生活中所用过的、接触过的或是见过的各种物品、设备、设施，你能说出它们是用什么材料制成的吗？下面给大家半分钟思考时间，然后分别请几位同学为大家举例。

生：教室的门——木材、手机外壳——塑料、电视机外壳——塑料、皮鞋——皮革、玻璃杯——玻璃、楼房——钢筋和水泥、汽车外壳——金属……

师：同学们学习的是数控专业，下面我们将例子的范围缩小到机械加工领域中。

大家能说出汽车中主要零部件的材料类型吗？

生：轮胎——橡胶、仪表盘——塑料、安全带——尼龙、车身框架——钢板…..

师：根据同学们举的例子，我们可以将现代材料分为三大类：高分子材料、陶瓷材料和金属材料，它们被称为现代材料三大支柱。

那么，经过一年的学习，你们又是否知道在数控加工设备中都有哪些常用材料吗？

以数控车床为例（PPT图片展示），它的主轴、床身、导轨、刀具等是由何种钢铁材料制成的呢？这些不同材料的性能又如何？下面，就让我们进入到今天这节课的学习——碳钢。

二、明确目标

结合PPT展示，明确本节课的学习目标和学习重、难点，让学生将任务了然于胸。

三、讲授新课

1.碳钢简介

（1）碳钢的含义

师：从汽车和数控车床的例子中，我们可以发现钢铁材料在工业生产中的广泛应用和重要性，那么同学们知道钢与铁的区别和联系吗？还是说钢铁指的是同一种材料呢？

（请几位学生分别回答，了解学生对钢铁材料的认知程度。此部分内容，教材非常简略，接下来介绍过程中，一边板书一边要求学生适当划重点和记笔记。）

师：钢铁材料是钢和铸铁的统称。

钢是以铁为主要元素，含碳量一般在2.11%以下，并含有其他元素的铁碳合金。

铸铁（简称铁）是含碳量大于2.11%的铁碳合金。

（简介钢铁材料各国钢总产量中的重要比重，使学生认识到学习材料知识的重要性。）

（2）碳钢中主要化学成分及其影响

（此部分内容，教材没有介绍，但考试要求有所了解，需补充给学生。）

师：在接下来学习碳钢中主要化学成分及其影响这个知识点时，有三个要求：①在课本p5上方空白处记笔记；②老师介绍完后，请同学们来判定这四种主要元素分别是有益还是有害元素？

③通过这个知识点的学习，你认为其中的有益元素一定越多越好，有害元素一定越少越好吗？

（PPT展示并介绍硅、锰、硫、磷四种元素的来源及对碳钢的影响）

①硅（Si）的来源及其作用

来源：炼钢时加入的脱氧剂

作用：提高钢的强度、硬度及弹性；过多会引起塑性下降、冲击性能变差

②锰（Mn）的来源及其作用

来源：炼钢时加入的脱氧剂

作用：与S形成MnS，减轻S的有害影响，过多会引起塑性下降

③硫（S）的来源及其作用

来源：炼钢原料

作用：使得对钢进行热加工时，容易脆化开裂，这种现象称为热脆。

④磷（P）的来源及其作用

来源：炼钢原料

作用：引起钢的塑性、韧性急剧下降，尤其在低温时脆性更大，称为冷脆。

师：下面在我检查大家记笔记情况的同时，请几位同学来判定一下这四种主要元素分别是有益还是有害元素。

（学生分别回答，教师点评和总结，并给以表扬和鼓励。）

师：那么你认为其中的有益元素一定越多越好，有害元素一定越少越好吗？

学生集体回答：当然不是。然后教师引申。

2.碳钢的种类

（1）师：下面请自行阅读课本P5，阅读完后请同学来总结碳钢的分类方法。

（学生自行阅读，然后提问回答，同时，教师简要板书）

（2）脱氧方法介绍

（此部分教材没有相应介绍，补充给学生理解，以便在学习读钢材牌号时易于理解）

①沸腾钢（F）：脱氧不完全（不加脱氧剂）的碳素钢,为低碳钢。由于钢水中还留有高于碳氧平衡的氧量，与碳反应放出一氧化碳气体。因此，在浇注时钢水在钢锭模内呈沸腾现象，故称为沸腾钢。

②镇静钢（Z）：为完全脱氧的钢，氧的质量分数不超过0.01%。浇注时钢液镇静不沸腾，钢材组织致密，质量均匀。优质钢和合金钢一般都是镇静钢。

③半镇静钢（b）：为脱氧较完全的钢。脱氧程度介于沸腾钢和镇静钢之间，浇注时有沸腾现象，但较沸腾钢弱。这类钢具有沸腾钢和镇静钢的某些优点，在冶炼操作上较难掌握，但是碳素钢中此类钢是值得提倡和发展的。

④特殊镇静钢（TZ）:比镇静钢脱氧程度更充分彻底的钢，故称为特殊镇静钢，特殊镇静钢的质量最好，适用于特别重要的结构工程。

（要求学生简单摘记，并要求记住每种类型的字母简称）

3.常见碳钢的牌号

布置任务：下面请同学们先自行阅读P6-8，然后四个同学就近一组，分别总结四种常见类型碳钢的牌号。

给学生7～8分钟时间，教师巡视，然后请四个小组分别选派一位代表上讲台写在黑板上，再让其他小组同学点评对错和完整性，最后教师总结并纠正不规范之处。

①碳素结构钢：Q+屈服强度数值+质量等级符号（A、B、C、D）+脱氧方法符号

a.教师提醒：屈服强度数值的单位，简单介绍“屈服强度”含义；

质量等级中D为最高级；）

b.师：碳素结构钢平均含碳量Wc一般在0.7﹪以下，那么按含碳量分，属于低、中还是高碳钢？学生回答：低碳钢

c．师：请阅读表1-1，根据三种常见碳素结构钢的用途，总结其用途，并分别举例。