中职《金属材料与热处理》6 项目六教案.docx

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1、材料科学与工程学院教案用纸课程章节名称项目六合金钢掌握合金元素在钢中的作用。掌握合金钢的分类和牌号。教学目的、要求掌握合金结构钢的分类。掌握合金工具钢的种类及应用。掌握特殊性能钢的种类及应用。1.合金钢的牌号重点2 .合金结构钢难点3.合金工具钢4.特殊性能钢教学环节时间分73Z配3课时教学手段、教学方法和实施步骤多姝件授课内容：一、合金元素在钢中的作用：1）、形成合金铁素体：合金元素溶入钢中的铁素体形成合金铁素体。此时，合金元素的直 接作用是固溶强化。合金元素溶入铁素体后，产生固溶强化作用，使其 强度硬度提高，其中Si、Mn的强化作用十分显著。2）、形成合金碳化物：镒、铭、铝、鸨、钢、银、皓

2、、钛等与碳的亲和力较强，在钢中能形 成碳化物。一般认为，钛、错、银、机是强碳化物形成元素;络、铝、鸨 为中碳化合物形成元素;镒、铁是弱碳化物形成元素。当加入到钢中的合 金元素，除溶入铁素体外，还进入渗碳体，形成合金渗碳体，如镒和铭; 当碳化物形成元素超过一定量后，将形成自己的碳化物，即特殊碳化物, 如钢、铝和钛。碳化物是钢中的重要组成相之一，其类型、数量、形态及分布对钢的性能有着重要的影响。二、合金钢的牌号：1）、合金结构钢：合金结构钢牌号的表示方法为两位数字+元素符号+数字。两位数字 表示钢的平均碳的质量分数的万分数，元素符号表明钢中含有的主要合 金元素，后面的数字表示该元素的质量分数。合金

3、元素小于1.5%时不标, 平均质量分数为1.5%2.5%, 2.5%3.5%时一，则在相应地标以2,3如40Cr表示平均Wc=0.40%,主要合金元素为铭，其质量分数在1.5%以 下;又如60Si2Mn表示平均wc=0.60%,主要合金元素镒的质量分数小于 1.5%,硅的平均质量分数为2%。合金钢如果是高级优质钢，在牌号后加 “A”字，如18Cr2Ni4WA,如果为特级优质钢，则在牌号后面加“E”字。 2）、滚动轴承钢：滚动轴承钢的牌号的表示方法是在牌号前面加“G”（“滚”字汉语 拼音字首），钢中碳的质量分数不标出，合金元素倍后面的数字表示铭 平均含量的千分之几。GCrl5钢中铭的平均质量分数

4、为wCr=1.50%o 3）、合金工具钢：合金工具钢的牌号为一位数字+元素符号+数字。一位数字表示钢的 平均碳的质量分数的千分数，元素符号表明钢中含有的主要合金元素， 后面的数字表示该元素的质量分数。碳的质量分数大于1%则不予标出。 如9SiCr表示平均Wc=0.9%,主要合金元素硅、铝的质量分数均小于1.5%; 又如Crl2MoV表示平均Wc1.0%,主要合金元素格的质量分数为12%, 铝和钢的质量分数均小于1.5%。合金工具钢一般都为高级优质钢，因此 其牌号后不标“A”。4）、高速钢：高速钢的牌号表示方法与合金工具钢的表示方法略有不同。高速钢 中碳的质量分数小于1.0%时不予标出，如W18

5、Cr4V表示平均Wc Cr V、Co等合金元素。鸨和铝是高速钢回火时产生二次硬化最基本的合金元素。鸨和铝作 用相似，Mo的原子量约为W的一半，一般可用l%Mo取代2%W。鸨 在高速钢中形成很稳定的合金碳化物 （Fe4W2C）,它在淬火时部分固 溶，回火时又以W2c碳化物弥散析出，使钢强化，提高硬度和耐磨性， 剩下未溶的Fe4W2C碳化物（主要来自共晶碳化物）可阻止淬火加热时 的晶粒长大和增加耐磨性。3）、冷作模具钢：冷作模具钢的化学成分与低合金刃具钢和高速工具钢相似具有较高 的碳的质量分数,一般碳的质量分数在1.0%以上。冷作模具钢常加入Cr、 Mo、W、V等合金元素，形成难溶碳化物，以提高钢

6、的硬度和耐磨性。 如常用冷作模具钢Crl2、Crl2MoV,含铭量高达11%13%。倍还可显 著提高钢的淬透性。铝和机除改善钢的淬透性和回火稳定性外，还起到 细化晶粒、改善碳化物的不均匀性的作用。对于要求不高的小型冷作模具，则大多采用碳素工具钢或低合金刃 具钢。如T10A、T12、9CrSi、CrWMn和GCrl5等。大型冷作模具钢CM2、 Crl2MoV一般采用高碳高倍钢制造，这类钢具有高的硬度、强度和耐磨 性。4）、热作模具钢：热作模具钢一般是中碳钢（含碳量Wc=0.3%0.6%）,以保证在回 火后获得较高的强度和韧性。钢中加入的合金元素为倍、锲、镒、鸨、 铝、钮等。铭、银、镒的主要作用是

7、提高淬透性、强度和抗氧化性能;铝、 鸨、钮加入能产生二次硬化。5）、合金量具钢：合金量具钢是用于制造各种测量工具（如卡尺、块规、千分尺、卡 规、塞规、样板等）所使用的合金钢。为了保证量具的精确性，要求量具 有高的硬度和耐磨性，同时还必须有高的尺寸稳定性。量具钢的热处理 方法与刃具钢相似，进行球化退火，淬火后低温回火。为了获得较高的 硬度和耐磨性，回火温度可低些。量具热处理的主要问题是要保证量具 在使用过程中的尺寸稳定性。四、特殊性能钢:1）、不锈钢：不锈钢是不锈耐酸钢的简称，耐空气、蒸汽、水等弱腐蚀介质或具 有不锈性的钢种称为不锈钢;而将耐化学介质腐蚀（酸、碱、盐等化学侵 蚀）的钢种称为耐酸钢

8、。由于两者在化学成分上的差异而使它们的耐蚀 性不同，普通不锈钢一般不耐化学介质腐蚀，而耐酸钢则一般均具有不 锈性。按化学成分可分为铭不锈钢、银格不锈钢、辂镒不锈钢等。按金 相组织特点则可分为马氏体不锈钢、铁素体不锈钢、奥氏体不锈钢及奥 氏体一铁素体不锈钢四种类型。2）、抗氧化钢：一般钢铁在较高温度下（650 以上），表面容易氧化，主要是由于 在高温下生成松脆多孔的FeO较易剥落。氧原子容易通过FeO进行扩 散，使钢的内部能继续进行氧化，最终导致零件破坏。抗氧化钢中加入合金元素铭、硅、铝等，它们与氧更容易反应，故 优先被氧化，形成一层牢固的在钢表面覆盖的致密的、高熔点氧化膜（氧 化铭、二氧化硅、

9、氧化铝），可隔绝金属与外界高温氧化性气体，从而避 免金属被进一步氧化。3）、热强钢:金属在高温下的强度有两个特点:一是随着温度的升高，金属原子间 的结合力减弱和强度下降;二是在再结晶温度以上，即使该温度下金属的 弹性极限超过了金属受的应力，塑性变形也会慢慢地进行，而且变形量 随着时间的延长而增加，最后就会造成不可逆的金属破坏。这种现象称 为蠕变。产生蠕变的原因是:在高温下金属原子扩散能力增大，使那些在 低温下起强化作用的因素逐渐减弱或消失。例如，可促使回复与再结晶, 使加工硬化效果减弱或消失;促使过饱和固溶体（如马氏体）发生分解及 弥散的硬化质点聚集，使淬火硬化效果减弱或消失等。所有这些过程都 导致金属逐渐软化而产生蠕变。显然，其过程与温度、时间有关。4)、耐磨钢：高镒钢的主要成分为铁、碳和锦，Wc=l.0%l.5%, WMn=ll%14%, 典型牌号是ZGMnl3。高碳含量可以提高耐磨性;锌含量很高，可以保证 热处理后得到单相奥氏体组织。通常镒碳比(Mn/C)控制在911。对 于耐磨性要求较高、冲击韧性要求稍低、形状不复杂的零件，镒碳比取 下限(Wc=l.2%L3%、WMn=ll%14%);反之，则取上限(Wc=0.9% 1.1% WMn=10% 13%) o课堂讨论钢的退火、正火、淬火、回火课外思考、练习及作业题课后习题