合金钢教案.docx

1、合金钢教案模块五 合金钢一、知识回顾上节课对第四章进行了测验，通过测验，同学们对一些知识点还没有很好掌握，在后期学习中会进行复习。二、课前引入碳素钢的性能一般，为了提高金属的综合性能，会 加入一些合金元素，本章将开始学习合金钢的知识。三、讲授新课（一）、合金钢的分类合金钢中合金元素规定质量分数界限值总量是 WMe 5.43%，并且合金钢是按其主要质量等级和主要性能 或使用特性分类的。a 合金钢按主要质量等级分类按主要质量等级分类，合金钢可分为 : 优质合金钢和特殊质量合金钢两类。b. 合金钢按主要性能及使用特性分类 按主要性能及使用特性分类，合金钢可分为工程结 构用合金钢； 机械结构用合金钢；

2、 不锈、 耐蚀和耐热钢； 工具钢；轴承钢；特殊物理性能钢等。合金钢的牌号合金结构钢的牌号合金结构钢的牌号编写方法是采用“二位数字 +合金元素符号 +数字”。前面的 “二位数字”表示合金结 构钢的平均碳的质量分数的万分只之几； 后面的“数字” 表示所含合金元素的平均质量分数的百分之几。例如， 60Si2Mn 表示 W(C)=0.60%、W(Si)=2% 、W(Mn) v 1.5%的合金结构钢。如果合金结构钢为高级优质钢，则在钢的牌号后面 加“ A”，如60Si2MnA;如果为特级优质钢， 则在钢的牌号后 面加“ E”。合金工具钢的牌号当合金工具钢中 W(C)v 1.0%时，牌号前的“数字” 以千

3、分之几(一位数)表示；当合金工具钢中 W(C) 1%时，牌号前不标出碳的质量分数的数字。例如， 9Mn2V 表示 W(C)=0.9%， W(Mn)=2%、W(V)v 1.5%的合金工具钢；CrWMn表示钢中 W(C) 1.0%、W(Cr) v 1.5%、W(W)v 1.5%、W(Mn)v 1.5%的合金工具钢；高 速钢的 W(C)=0.71.5%,但在高速钢的牌号中不标出碳 的质量分数值，如 W18Cr4V钢。(二)、常见合金结构钢1 、低合金结构钢 成分：低碳，由于韧性、焊接性和耐蚀性高，其碳含量不超过 0.20%。加入以Mn为主的合金元素。及 Ni、 Ti或V等辅加元素，有利于细化晶粒，

4、提高钢的强度和 韧性。性能要求： 塑性、韧性、耐蚀性和焊接性均比同含 碳素的碳钢高。常用低合金结构钢牌号： Q295 Q345 Q390 Q420 2、合金渗碳钢成分： 低碳，碳含量一般为 0.10%0.25%，使零 件心部有足够的塑性和韧性。加入 Cr、Ni、Mn B等提 高淬透性的合金元素。加入 Ti 、V、W、Mo 等阻碍奥氏 体晶粒长大的元素。性能要求 ：外硬内韧，表面渗碳层硬度高，以保证 优异的耐磨性和接触疲劳抗力，心部具有高的韧性和足 够高的强度。心部韧性不足时，在冲击载荷或过载作用 下容易断裂；强度不足时，则较脆的渗碳层易碎裂、剥 落。热处理：渗碳 +淬火 +低温回火常用合金渗碳

5、钢牌号： 20Cr 20CrMnTi3 、合金调质钢成分： 中碳，碳含量一般在 0.25%0.50%之间，以 0.4%居多； 加入 Cr、 Mn、Ni 、 Si 等提高淬透性： 加入 Mo、V、W、Ti 等阻止晶粒长大和提高钢的回火稳 定性。如调质处理后的 40Cr 钢的性能比 45 钢的性能高 很多；性能要求：调质件大多承受多种工作载荷，受力情 况比较复杂，要求高的综合机械性能，即具有高的强度 和良好的塑性、韧性。合金调质钢还要求有很好的淬透 性。常用合金调质钢牌号： 40Cr4、 合金弹簧钢成分：碳含量一般在 0.45%0.70%之间，加入 Si、Mn提高淬透性，同时提高钢的弹性极限，其中

6、 Si的作用最为突出。但是硅元素含量过高易使钢在加热时脱 碳，锰元素含量过高易使钢产生过热。因此，重要用途 的弹簧钢必须加入 Cr、 V、 W 等，它们不仅使钢材具有 更高的淬透性，不易过热，而且可在高温下保持足够的 强度和韧性。用途：各式弹簧 常用合金弹簧钢牌号： 65Mn 60SiMn 50CrVA 四 、课堂总结1、回火方法及应用； 2、固溶处理与时效方法；五、 布置作业练习册 P37 ：课题五 ；六、 课堂后记一、新课引入复习：常用的机械零件用钢有哪些？二、讲授新课 （一）工具钢牌号的表示方法碳素工具钢采用规定的符号和阿拉伯数字表示。阿 拉伯数字表示平均含碳量的以千分之几。例如：平均含

7、 碳量为 0.90 的碳素工具钢，其牌号表示为 T9。合金工具钢表示方法与合金结构钢相同。但一般不标明含碳量数字，若平均含碳量v 1.00%，用一位阿拉伯数字表示含碳量的千分之几。 例如：平均含碳量为 1. 60，含铬量为 11. 75 ，含钼量为 0. 50 ，含钒量 为 0.22 的合金工具钢，其牌号表示为 Cr12MoV。高速工具钢无论含碳量是多少均不标出。平均含碳量为 0.85 ，含钨量为 6.00 ，含钼量为 5.00 ，含 铬量为 4.00 ，含钒量为 2.00 的高速工具钢，其牌 号表示为 W6Mo5Cr4V2。塑料模具钢在牌号头部加符号 SM”,牌号表示方法与优质碳素结构钢和合

8、金工具钢相同。（二）工具钢成分特点和热处理特点1. 成分特点低合金工 具钢 是在碳素工 具钢 的 基础上加 入少量 合金元素（V 5%）形成的，其含碳量为 0.75%1.5%,以保证钢的高硬度和耐磨性。高速钢的含碳量较高， 一般为0.70%1.50% ,以保证获得高碳马氏体和形成足够的合金碳化物，提高钢的硬度、耐磨性和热硬性。冷作模具钢的含碳量高， 多在1%以上，有时达2.0%, 以保证高硬度和高耐磨性。热作模具钢为中碳钢，含碳量一般为 0.3%0.6%,以保证高强度、高韧性、较高的硬度( 3552 HRC和热疲劳抗力。量具钢的成分与低合金刃具钢相同，为高碳 (0.75%1.5%)，并加入提高

9、淬透性的元素，如 Cr、W Mn等。2.热处理特点:低合金工具钢的加工过程;球化退火淬火和低讯回火回火温度为佃o20代口淬火温度应根据工件形状、尺寸及 性能要求严格控制.一般都要预热.热处理后的组织为回火马氏体、湊碳体和少量残余奥氏体口为便W、Mo, V、匚筹的难略碳化物尽 可能莠地溶入吳氏体中，以提高热硬 性，常来用油冷单介质淬火或盐浴中分在较低溟燮（950-1000;下淬火*然后 低温（150 -180r ）回火+可使钢的硬庫达 ,次换化法 161-64 HRC,且具有较好的帀暫性却韧* 丫性适用于重载模具; ?厂在较意温更（00 = 11509）下淬火，燃后、 于510-520 C多次回

10、火（一股为三次）,产二次硬化法 生二灰硬化，使股燮达60-62 HRC热硬性厂 I和耐磨性较高.直韧性较差，适弓于在400（4509下工作的模具 丿与调质宓相似，淬火后高温（550U左右） 回火，组织为均匀的回火聿氏体（或回火屈（氏体）-淬火后在略高于二次硬化峰值温度 （600X：）下回火，组织为回火马氏休、粒 状碳化物和少量残余奥氏体.需进行零次回三、 课堂总结1、 工具用钢的类别2、 成分特点和热处理特点四、 课堂练习常见的工具用钢有哪些？五、 作业布置练习册P40 :课题二；六、 课堂后记一、新课引入复习： 1. 工程结构钢有哪些基本要求？2. 工程结构钢和机械制造结构钢的含义？二、讲授

11、新课特殊性能钢是指具有特殊物理或化学性能的钢。其常用来制造要 求具有一定的力 学性能和特殊性 能的构件或零件。特殊性能钢种类 很多，在机械制 造中主要有不锈 钢、耐热钢、耐磨钢等。（一）、不锈钢 不锈钢是指一些在空气、水、盐水、酸、碱等腐蚀 性介质中具有高的化学稳定性的钢。有时把仅能抵抗大 气、水等介质腐蚀的钢叫作不锈钢，而把在酸、碱等介 质中具有抗腐蚀能力的钢称为耐酸钢，但习惯上都称为 不锈钢。一般不锈钢不一定耐酸，而耐酸钢却往往具有 较好的不锈性能。不锈钢的成分特点：Cr 是决定不锈钢耐蚀性的主要元素。在氧化性介质 中， Cr 能使钢表面生成钝化膜，能提高基体电极电 位，Cr还是缩小丫相区

12、的元素，当 Cr的含量超过12.7%时，铁铬合金为单一的铁素体组织。常用不锈钢根据钢的正火组织不同，通常将不锈钢分为马氏体不锈 钢、奥氏体不锈钢及铁素体不锈钢三种。（二）、耐热钢近几十年来，由于燃气轮机、航空航天技术及其 他高温高压技术的发展， 对有关机械零部件的要求越 来越高。如火电厂的燃气锅炉、蒸汽涡轮，航空、航 天、舰船、石油和化工等工 业部门的高温工作部件， 它们都在高温下承受各种载荷， 并与高温蒸汽、 空气 或燃气接触，所以这些零部件的技术要求都比较高。 通常把在高温条件下工作的钢称为耐热钢。 耐热钢应具有两方面的基本性能 : 一是有良好的高温 强度和塑性 ; 二是有足够高的化学稳定

13、性。根据不同的服役条件，常常将耐热钢分为抗氧化 钢及热强钢两大类（三）、耐磨钢磨损是机械零件主要的失效形式之一。 不同的工 况磨损机理也不同， 影响因素有很多， 过程也十分复 杂。耐磨钢目前还没有系统的技术标准，也没有独立 的钢号。制造耐磨零件所选用的钢比较广泛，一部分 结构钢、工具钢及合金铸铁常用来制造各种耐磨零 件。这里主要介绍高锰铸钢。三、课堂总结1、特殊性能钢的含义2、特殊性能钢的类别及应用四、课堂练习 特殊性能钢有哪些类别？ 不锈钢的主要成分是什么？ 耐热钢和高锰钢主要应用在哪些方面？五、作业布置练习册 P43 :课题三；六、课堂后记Wc0.25%0.25% Wg 460MPa，质量

14、为 B 级的低合金高强度结构钢； Q355NHC表示屈服点（T s 355MPa，质量为C级的焊接结构耐候钢； 20Cr钢 表示合 金渗 碳钢 ， W（C）=0.2%， W（Cr）=1%； GCr15SiMn表示高碳铬轴承钢， W( C) =0.95%1.10% , W ( Cr) =1.5% , W ( Si) =1% , W ( Mn ) =1% : 9CrSi 钢表示合金工具钢， W( C) =0.9%， W( Cr) =1%， W(Si) =1% ; Cr12钢属于冷作模具钢， W (C) 1% , W( Cr) =12% ; 10Cr17 钢属于不锈钢， W( C) =0.12% , W ( Cr) =17% : W6Mo5Cr4V2 表示高速钢， W ( C) =0.8% 0.9%， W(Mo) =5%， W(Cr) =4%， W( V) =2%。三、课堂总结 本章主要通过测验来巩固学生对本章知识点理解， 包括：合金钢的类别，牌号，性能，用途及热处理工艺， 同时为以后的工作打下扎实的基础。四、 作业布置 完成模块五所有作业。五、 课堂后记