金材7-1合金元素在鋼中的主要作用

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上理 論 課 教 案編號：NGQD-0707-09 版本號：A/0 頁 碼：編制/時(shí)間： 審核/時(shí)間： 批準(zhǔn)/時(shí)間：學(xué)科金屬材料及熱處理第七章 合金鋼第一節(jié) 合金元素在鋼中的主要作用教學(xué)類型授新課授課時(shí)數(shù)0.5授課班級級教學(xué)目的和要求1、 了解合金元素在鋼中的作用。教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)1、 重點(diǎn)：合金元素對鋼中基本相的主要作用表現(xiàn)。教具準(zhǔn)備復(fù)習(xí)提問合金元素在鋼中主要起什么作用？作業(yè)布置 P 97 習(xí)題1 、2、3 教學(xué)方法主要教學(xué)內(nèi)容和過程附記第七章 合金鋼碳素鋼具有許多優(yōu)點(diǎn)，諸如冶煉容易、加工性能良好，價(jià)格低廉，通過含碳量的增減以及適當(dāng)?shù)臒崽幚?，可滿足許多工業(yè)產(chǎn)品使用性能的

2、要求。因此是應(yīng)用最廣泛的鋼，其數(shù)量約占鋼總產(chǎn)量的80%以上。但是，隨著工業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展，碳素鋼所能達(dá)到的性能，已不能滿足很多重要零件及工具的使用要求，主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：（1）淬透性低：有些材料做成尺寸稍大的工件，即使水冷，表面都得不到馬氏體，不能得到性能均勻一致的截面，這在重型機(jī)械中尤為突出。理 論 課 教 案 附 頁編制/時(shí)間：教學(xué)方法主要教學(xué)內(nèi)容和過程附記（2）熱軋正火態(tài)的力學(xué)性能低大量的結(jié)構(gòu)鋼材采用熱軋空冷直接使用的。它們的力學(xué)性能較低，勢必造成構(gòu)件壁增厚，質(zhì)量大。（3）回火穩(wěn)定性低回火穩(wěn)定性：淬火鋼在回火時(shí)抵抗軟化的能力，又叫抗回火性（耐回火性）回火穩(wěn)定性對鋼材的使用有重要意義。例

3、：合金工具鋼比碳素工具鋼切削速度高，韌性高。（4）不具備特殊的物理化學(xué)性能某些構(gòu)件在特殊條件下工作，要求鋼材具有某種特殊的物理化學(xué)性能。例如：在高溫下工作，要求耐熱性；在腐蝕介質(zhì)中工作，要求耐蝕性；工作中有強(qiáng)烈摩擦的工件，要求高的耐磨性；要求產(chǎn)生磁場的，要求有磁性（如硅鋼片）等。在這些條件下，碳鋼幾乎不能使用。為克服碳鋼所存在的缺點(diǎn)，于是出現(xiàn)了合金鋼。合金鋼：在碳鋼的基礎(chǔ)上，為了改善鋼的性能，在冶煉時(shí)有目的地加入一種或數(shù)種合金元素的鋼。合金鋼含有的元素：硅、碳、錳、硫、磷（Si、C、Mn、S、P）碳鋼中即有鉻（Cr）、鎳（Ni）我國資源較少、鉬（Mo）、鎢（W）、釩（V）、鈦（Ti）、硼（B）

4、及稀土元素錸（Re）、Mn、Si等（可根據(jù)要求適當(dāng)加入）理 論 課 教 案 附 頁編制/時(shí)間：教學(xué)方法主要教學(xué)內(nèi)容和過程附記由于合金元素的加入，可不同程度地克服碳鋼的缺點(diǎn)，再通過適宜的熱處理，可使合金鋼的機(jī)械性能顯著提高。某些高合金鋼還具有良好的特殊性能，這些都是合金元素對鋼的組織發(fā)生了影響的結(jié)果。§71合金元素在鋼中的主要作用合金元素在鋼中的作用是非常復(fù)雜的，它對鋼的組織和性能影響很大，主要是對鋼中的基本相（F、A、Fe3C）產(chǎn)生一定的影響。主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：一、強(qiáng)化鐵素體什么叫固溶強(qiáng)化？幾乎所有的合金元素（Pb除外）都能或多或少地溶入鐵素體中，形成合金鐵素體；合金元素的原子

5、直徑與鐵的原子直徑有差別，因此不論形成間隙固溶體還是置換固溶體，都會引起鐵素體的晶格畸變，產(chǎn)生固溶強(qiáng)化作用，使鐵素體的強(qiáng)度、硬度提高，塑性和韌性下降；合金元素對鐵素體韌性的影響（教材P84）二、形成合金碳化物Mn、Cr、Mo、W、V、Ti等與C能形成碳化物。根據(jù)親和力不同，有兩類：1、合金滲碳體（教材P84）Mn、Cr、Mo、W等中、弱強(qiáng)碳化物形成元素形成合金滲碳體。性能：較滲碳體穩(wěn)定，硬度略高。理 論 課 教 案 附 頁編制/時(shí)間：教學(xué)方法主要教學(xué)內(nèi)容和過程附記2、特殊碳化物（教材P84）V、Ne、Ti等強(qiáng)碳化物形成元素與碳形成特殊化合物。性能：較合金滲碳體具有更高的熔點(diǎn)、硬度、耐磨性，更穩(wěn)

6、定，不易分解，能顯著提高鋼的強(qiáng)度、硬度和耐磨性。（元素周期表中左邊離鐵元素越遠(yuǎn)，則該金屬元素與碳的親和力越強(qiáng)，形成的碳化物越穩(wěn)定而不易分解）三、細(xì)化晶粒幾乎所有的元素（Mn除外）都抑制鋼在加熱時(shí)的奧氏體晶粒的長大，達(dá)到細(xì)化晶粒的目的。強(qiáng)碳化合物形成元素及氧化物、氮化物形成元素所生成的小質(zhì)點(diǎn)，在晶體中能起到機(jī)械阻礙作用，阻止晶粒長大。四、提高鋼的淬透性（教材P85）幾乎所有元素（Co除外）溶入奧氏體后，均能降低原子擴(kuò)散速度，使奧氏體穩(wěn)定性增加，推遲其向珠光體轉(zhuǎn)變，使C曲線右移。減小淬火臨界冷卻速度，提高鋼的淬透性；提高淬透性的意義：a、獲得同樣淬硬層深度時(shí)，可采用冷卻能力較低的淬火介質(zhì)，減小工件

7、變形和開裂。b、淬火條件相同時(shí)，可獲得較深的淬硬層，能使大截面的零件獲得均勻一致的組織，從而得到較高的力學(xué)性能。淬火時(shí)應(yīng)適當(dāng)提高淬火加熱溫度。（如果形成碳化物的元素未溶入奧氏體，不但奧氏體的穩(wěn)定性不會增加，而且未溶碳化物還能成為促進(jìn)奧氏體分解的核心，反而加速奧氏體的分解。）常用提高淬透性元素：Mn、Cr、Mo、Ni、B等。理 論 課 教 案 附 頁編制/時(shí)間：教學(xué)方法主要教學(xué)內(nèi)容和過程附記五、提高鋼的回火穩(wěn)定性（教材P85）合金鋼在回火過程中，合金元素阻礙作用，使馬氏體不易分解，碳化物不易析出，即使析出也不易長大，而保持較大彌散度，鋼在回火時(shí)硬度下降較慢。與碳鋼相比，在回火溫度相同時(shí)，合金鋼具有更高的硬度和強(qiáng)度；在強(qiáng)度要求相同條件下，合金鋼可在更高溫度下回火，充分消除內(nèi)應(yīng)力，而使韌性更好。高的回火穩(wěn)定性使鋼在較高溫度下，仍然保持高硬度和高耐磨性。熱硬性：（紅硬性）金屬材料在高溫下保持高硬度的能力。（高合金工具鋼可用于高速度的切削）（可提高刀具的