不锈钢锻造.docx
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不锈钢锻造
不锈钢锻造
授课班级
授课教师
授课时间
90分钟
课题名称
§9-3不锈钢锻造
教 学
目 的
1． 掌握什么是不锈钢；
2． 明确不锈钢的分类；
3． 掌握三种不锈钢的组织特点和锻造工艺特点；
教学重点
三种不锈钢的组织特点和锻造工艺特点
教学难点
三种不锈钢的组织特点和锻造工艺特点
教学方法
讲授法
课的类型
新授课
课堂结构
组织教学 复习旧课 导入新课 讲授新课 课堂小结
布置作业 课后回顾
教学过程
教 学 内 容
教师
活动
学生
活动
教学
意图
授课
时间
组织教学
1．检查学生出勤情况,填写考查薄
2．集中学生注意力,贯穿教学全过程
宣布上课
用体态语
引起学生
注意
起立
问候
坐下
1分钟
提 问
复习旧课
1． 高速钢加热操作特点是什么？
2． 高速钢锻造的目的是什么？
3． 高速钢锻造常见的缺陷有哪些？
口头
提问
思考
举手
回答
巩固
知识
5分钟
导入新课
针对学生回答问题的情况简单扼要复习上次课所学内容。
通过上次的学习，我们掌握了高合金钢中的高速钢的加热和锻造特点，本次课我们学习另一种常见的高合金钢---不锈钢，在我们日常生活用品中很多都是不锈钢制品，不锈钢制品具有很多优点，那么我们下面通过学习不锈钢的分类、组织特点和锻造特点，来进一步了解不锈钢。
设疑
讲解
思考
听讲
增进
学习
兴趣
2分钟
新课讲授
§9-3不锈钢锻造
不锈钢是指在一般的腐蚀介质中具有抗腐蚀能力的钢。
不锈钢除具有优良的抗腐蚀能力外，还具有高强度、高硬度、高耐磨性、很宽的工作温度范围（高到500~550℃，低到-253℃）及良好的工艺塑性等。
不锈钢中含有大量的镍、铬等合金元素，使钢的组织发生显著的变化。
由于组织不同，性能各异，在锻造生产上应采取不同措施，分别对待。
一、不锈钢的分类
按不锈钢经高温加热后在空气中冷却
板书
讲解
听讲
记录
培养学
生理解
问题的
能力
10分钟
教学过程
教 学 内 容
教师
活动
学生
活动
教学
意图
授课
时间
讲
授
新
课
教学过程
到室温所得的基体组织，大致可分为三类，即铁素体不锈钢、奥氏体不锈钢、马氏体不锈钢。
1．铁素体不锈钢 含有16%~30%的铬和微量的碳，其基体组织为铁素体。
例如Cr17、Cr25Ti等。
2．奥氏体不锈钢 含有12%~18%的铬、6%~12%镍或锰和含量小于0.2%的碳，其基体组织为奥氏体。
例如1Cr18Ni9Ti、1Cr18Ni9等。
3．马氏体不锈钢 含有12%~18%的铬和1%~0.4%的碳，个别钢种含碳量高达1%，可以淬火成马氏体。
例3Cr13、4Cr13、9Cr18等。
二、不锈钢的锻造
不锈钢含铬、镍元素最多，导致这类钢导热性能差、锻造温度范围窄、过热敏感性强及高温下抗力大、塑性低等不利因素，给锻造生产带来了许多困难。
不同类型的不锈钢锻造工艺也有很大的差别。
常见的三类不锈钢的锻造工艺特点为：
1． 铁素体不锈钢锻造
（1）铁素体不锈钢的组织特点
1）这类钢的组织不论在高温或室温下都是单一的铁素体，不发生组织转变，即这类钢不可能用热处理的方法来细化晶粒和提高力学性能。
2） 铁素体钢比奥氏体钢的再结晶温度低、速度快，晶粒极易粗化。
大约在600℃时晶粒就开始长大，温度越高，晶粒长大越剧烈，促使钢的朔性和韧性降低，抗腐蚀性能也降低。
3）铁素体不锈钢在正常情况下抗腐蚀性能比较好，但工艺性能差，而且不宜于冷加工变形。
（2）铁素体不锈钢的锻造工艺特点
1） 加热为了防止晶粒粗大，这类钢加热温度不能太高，保温时间不能长。
一般采用的始锻温度为1040~1120℃。
为了缩短坯料在高温时的停留时间，应当缓慢加热到760℃，然后快速升温到始锻温度。
始锻温度范围见表9—7。
教 学 内 容
讲解
板书
讲解
板书
讲解
板书
教师
活动
听讲
记忆
记录
听讲
思考
记忆
记录
听讲
记忆
记录
学生
活动
培养
学生
比较
问题
的能
力
培养
学生
分析
问题
能力
与
辨析
问题
的
能力
教学
意图
7分钟
授课
时间
教学过程
教 学 内 容
教师
活动
学生
活动
教学
意图
授课
时间
讲
授
新
课
教学过程
到室温所得的基体组织，大致可分为三类，即铁素体不锈钢、奥氏体不锈钢、马氏体不锈钢。
1．铁素体不锈钢 含有16%~30%的铬和微量的碳，其基体组织为铁素体。
例如Cr17、Cr25Ti等。
2．奥氏体不锈钢 含有12%~18%的铬、6%~12%镍或锰和含量小于0.2%的碳，其基体组织为奥氏体。
例如1Cr18Ni9Ti、1Cr18Ni9等。
3．马氏体不锈钢 含有12%~18%的铬和1%~0.4%的碳，个别钢种含碳量高达1%，可以淬火成马氏体。
例3Cr13、4Cr13、9Cr18等。
二、不锈钢的锻造
不锈钢含铬、镍元素最多，导致这类钢导热性能差、锻造温度范围窄、过热敏感性强及高温下抗力大、塑性低等不利因素，给锻造生产带来了许多困难。
不同类型的不锈钢锻造工艺也有很大的差别。
常见的三类不锈钢的锻造工艺特点为：
1． 铁素体不锈钢锻造
（1） 铁素体不锈钢的组织特点
1） 这类钢的组织不论在高温或室温下都是单一的铁素体，不发生组织转变，即这类钢不可能用热处理的方法来细化晶粒和提高力学性能。
2） 铁素体钢比奥氏体钢的再结晶温度低、速度快，晶粒极易粗化。
大约在600℃时晶粒就开始长大，温度越高，晶粒长大越剧烈，促使钢的朔性和韧性降低，抗腐蚀性能也降低。
3） 铁素体不锈钢在正常情况下抗腐蚀性能比较好，但工艺性能差，而且不宜于冷加工变形。
（2） 铁素体不锈钢的锻造工艺特点
1） 加热为了防止晶粒粗大，这类钢加热温度不能太高，保温时间不能长。
一般采用的始锻温度为1040~1120℃。
为了缩短坯料在高温时的停留时间，应当缓慢加热到760℃，然后快速升温到始锻温度。
始锻温度范围见表9—7。
教 学 内 容
讲解
板书
讲解
板书
讲解
板书
教师
活动
听讲
记忆
记录
听讲
思考
记忆
记录
听讲
记忆
记录
学生
活动
培养
学生
比较
问题
的能
力
培养
学生
分析
问题
能力
与
辨析
问题
的
能力
教学
意图
7分钟
授课
时间
教学过程
教 学 内 容
教师
活动
学生
活动
教学
意图
授课
时间
讲
授
新
课
剧长大，并析出脆性相。
晶界上脆性相超过一定量时，就会降低腐蚀性能、蠕变性能和冲击韧性。
因此，一般选用1150~1180℃。
铸锭过热的敏感性较钢坯小些，所以加热温度可以稍高一些，加热时间可以稍长一些，以利于碳化物渗入晶内。
最后一火加热温度要低一些，以避免晶粒长大。
3） 在低温区导热性差，需要缓慢加热，到达高温区就应快速升温。
4） 终锻温度不能太低，太低时变形抗力迅速增大，同时在700~900℃之间常常因缓冷而析出α相，这时继续锻打就容易产生裂纹。
所以终锻温度通常为850~900℃。
奥氏体不锈钢的锻造温度范围见表9—7。
例如，某厂加热规范如图9-12。
图9-12 1Cr18Ni9Ti钢加热曲线
（2） 锻造的操作要点
1） 坯料表面缺陷必须清除后才允许加热锻造。
2） 选用比锻造普通钢种大1/3能量的锻造设备，以克服较大的热变形抗力，达到锻透细化晶粒的目的。
3） 选择适当的锻造比。
铸锭可选用6~8；对于经过锻轧，但已造成粗大晶粒的坯料可选用4~6，一般坯料选用≥2。
4） 锻造铸锭时，开始应轻击，待铸造组织初步破碎、塑性提高后在进行重击，并以方形→多角形→方形的方式进行。
要不停地翻转送进坯料，避免在同一处连击。
终锻温度下的变形量，不允许在临界变形程度范围内（ε=7.5%~20%）。
以避免晶粒粗大。
讲解
板书
讲解
板书
理解
思考
观察
记忆
记录
理解
思考
记忆
记录
培养
学生
分析
问题
与
辨析
问题
的
能力
10分钟
8分钟
教学过程
教 学 内 容
教师
活动
学生
活动
教学
意图
授课
时间
讲
授
新
课
教学过程
（1） 锻后冷却和热处理锻后采用空冷。
为使锻造和锻后冷却过程中析出的碳化物全部溶液与奥氏体中，得到单一的奥氏体组织，以提高抗腐蚀力，锻后可以进行“固溶处理”，将锻件加热到1000~1100℃，然后快速水冷使其固定下来达到单一的奥氏体。
3.马氏体不锈钢锻造
（1）马氏体不锈钢的组织与性能 马氏体钢加热到高温时是奥氏体组织，在空气中自高温冷却到室温后就获得马氏体组织。
因此含碳量增加，它的强度和硬度也进一步提高，但抗腐蚀性能相应地下降。
（2）马氏体不锈钢的锻造工艺特点
1）加热马氏体不锈钢加热温度不能太高。
因过高的温度会使组织中出现δ铁体，塑性下降，容易锻裂。
锻造温度范围见表9—7。
加热时应避免脱碳，因为脱碳会促使局部形成铁素体，降低锻件的硬度和强度。
所以应在还原性气氛的炉气中加热。
2）锻造因为这类钢可以用热处理方法来细化晶粒，改善力学性能，提高抗腐蚀能力，所以，对这类钢最后一火的变形量无特殊要求。
锻造时要避免金属变形速度过快，以免导致裂纹与过热。
3） 锻后冷却与热处理 这类钢锻后空冷时，会出现马氏体和碳化物，内应力较大，容易出现裂纹。
因此，锻后应缓慢冷却，一般在热砂中冷却或坑冷。
取出后应及时进行等温退火，消除内应力，以免在以后酸洗或存放过程中产生开裂和降低硬度，并便于切削加工。
退火温度一般为750~800℃，保温1~3h，缓冷至600℃后空冷。
在模锻过程中，要防止冷却模具的介质（如水）喷到锻件上引起开裂。
马氏体不锈钢对表面缺陷也很敏感，坯料表面上存在的划痕等缺陷，都会在锻造过程中扩展成严重的裂纹。
教 学 内 容
讲解
板书
讲解
板书
教师
活动
理解
记忆
记录
学生
活动
培养
学生
分析
问题
与
辨析
问题
的
能力
教学
意图
12分钟
授课
时间
课堂小结
1． 什么是不锈钢？
2． 不锈钢的分类
3． 三种不同种类的不锈钢的组织特点和锻造特点
口述
积极思考回忆所讲内容
使学生学会总结
5分钟
布置作业
教材 P300 3 （8） （9） （10）
宣布
作业
完成
作业
对所学知识的考查
3分钟
课后回顾
1． 本次课采用启法式教学，积极调动学生学习兴趣，发挥想象力，启发学生创造思维能力。
2． 结合生活中的日常用品，用浅显易懂的语言使学生更好地了解了不锈钢的有关性能。
3． 从课堂学生反馈的信息表明本次课的教学内容学生掌握的比较好。
通过辅导
与学生
交流
合计90分钟
后附板书设计
板 书 设 计
§9-3不锈钢锻造
一． 不锈钢的性能
二．不锈钢的分类
1．
2．
3．
三．不锈钢的锻造
1．铁素体不锈钢的锻造
（1）铁素体不锈钢的组织特点
1）
2）
3）
（2）铁素体不锈钢的锻造工艺特点
1）
2）
3）
4）
2．奥氏体不锈钢锻造
（1）奥氏体不锈钢的组织特点
1）
2）
3）
（2）加热
1）
2）
3）
4）
（3）锻造操作要点
1）
2）
3）
4）
5）
（4）锻后冷却和热处理
3．马氏体不锈钢锻造
（1）马氏体不锈钢的组织与性能
（2）马氏体不锈钢的锻造工艺特点
1）
2）
3）
课堂小结
布置作业
组织类别
钢号
锻造温度/℃
加热方法
冷却方法
始锻
终锻
铁素体钢
Cr17
1050～1100
750～800
缓慢加热至850℃，迅速加热至1050～1100℃
正常空冷
Cr28
950～1000
720～800
缓慢加热至850℃，迅速加热至锻造温度
正常空冷
马氏体-铁素体钢
1Cr13
1180～1200
≥850
缓慢加热至800℃，然后快速加热至锻造温度
灰冷或砂冷
1Cr17Ni2
1175
825
缓冷
马氏体钢
2Cr13
1160～1200
≥850
≤800℃装炉，850℃前缓慢加热
砂冷或及时退火
3Cr13
1160～1200
＞850
≤800℃装炉，850℃前缓慢加热
缓冷并及时退火
4Cr13
1160～1200
≥800
缓慢加热至800℃，然后快速加热至锻造温度
灰冷或砂冷，并及时退火
1Cr12Ni3MoV
1030～1070
＞850
灰冷或砂冷
1Cr11Ni2W2MoV
1180
850
灰冷或砂冷
4Cr10Si2Mo
1130～1150
＞850
灰冷或砂冷
9Cr18
1170～1190
≥950
炉冷
奥氏体钢
0CrH8Ni9
1180
900
正常空冷
1Cr18Ni9Ti
1160～1200
≥820
2Cr18Ni9
1160
900
1Cr14Mn14Ni
1160～1200
≥850
Cr12Ni18
1100～1150
850～900
沉淀硬化不锈钢
00Cr12Ni8Cu2AlNb
1040～1090
810～930
3Cr13Ni7Si2
980～1020
＞900
灰冷或砂冷
0Cr17Ni4Cu4Nb
1100
＞950
＜600℃装炉
0Cr17Ni7Al
1100
950
＜600℃装炉
0Cr12MnSNi4Mo3Al
1120
＞850
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