合金鋼教案資料

1、模塊五合金鋼一、知識回顧上節(jié)課對第四章進(jìn)行了測驗(yàn)，通過測驗(yàn)，同學(xué)們對一些知識點(diǎn)還沒有很好掌握，在后期學(xué)習(xí)中會進(jìn)行復(fù)習(xí)。二、課前引入碳素鋼的性能一般，為了提高金屬的綜合性能，會加入一些合金元素，本章將開始學(xué)習(xí)合金鋼的知識。三、講授新課（一）、合金鋼的分類合金鋼中合金元素規(guī)定質(zhì)量分?jǐn)?shù)界限值總量是WMe上5.43%，并且合金鋼是按其主要質(zhì)量等級和主要性能或使用特性分類的。a.合金鋼按主要質(zhì)量等級分類按主要質(zhì)量等級分類，合金鋼可分為:優(yōu)質(zhì)合金鋼和特殊質(zhì)量合金鋼兩類。b.合金鋼按主要性能及使用特性分類按主要性能及使用特性分類，合金鋼可分為工程結(jié)構(gòu)用合金鋼；機(jī)械結(jié)構(gòu)用合金鋼；不銹、耐蝕和耐熱鋼；工具鋼；軸

2、承鋼；特殊物理性能鋼等。合金鋼的牌號合金結(jié)構(gòu)鋼的牌號合金結(jié)構(gòu)鋼的牌號編寫方法是采用“二位數(shù)字+合金元素符號+數(shù)字”。前面的“二位數(shù)字”表示合金結(jié)構(gòu)鋼的平均碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)的萬分只之幾；后面的“數(shù)字”表示所含合金元素的平均質(zhì)量分?jǐn)?shù)的百分之幾。例如，60Si2Mn表示W(wǎng)(C)=0.60%、W(Si)=2%、W(Mn)1.5%的合金結(jié)構(gòu)鋼。如果合金結(jié)構(gòu)鋼為高級優(yōu)質(zhì)鋼，則在鋼的牌號后面加“A”，如60Si2MnA；如果為特級優(yōu)質(zhì)鋼，則在鋼的牌號后面加“E”。合金工具鋼的牌號當(dāng)合金工具鋼中W(C)V1.0%時(shí)，牌號前的“數(shù)字”以千分之幾(一位數(shù))表示；當(dāng)合金工具鋼中W(C)上1%時(shí)，牌號前不標(biāo)出碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)

3、的數(shù)字。例如，9Mn2V表示W(wǎng)(C)=0.9%，W(Mn)=2%、W(V)V1.5%的合金工具鋼；CrWMn表示鋼中W(C)21.0%、W(Cr)1.5%、W(W)V1.5%、W(Mn)V1.5%的合金工具鋼；高速鋼的W(C)=0.71.5%，但在高速鋼的牌號中不標(biāo)出碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)值，如W18Cr4V鋼。(二)、常見合金結(jié)構(gòu)鋼1、低合金結(jié)構(gòu)鋼成分：低碳，由于韌性、焊接性和耐蝕性高，其碳含量不超過0.20%。加入以Mn為主的合金元素。及NiTi或V等輔加元素，有利于細(xì)化晶粒，提高鋼的強(qiáng)度和韌性。性能要求：塑性、韌性、耐蝕性和焊接性均比同含碳素的碳鋼高。常用低合金結(jié)構(gòu)鋼牌號：Q295Q345Q390

4、Q4202、合金滲碳鋼成分：低碳，碳含量一般為0.10%0.25%，使零件心部有足夠的塑性和韌性。加入Cr、Ni、Mn、B等提高淬透性的合金元素。加入Ti、V、W、Mo等阻礙奧氏體晶粒長大的元素。性能要求：外硬內(nèi)韌，表面滲碳層硬度高，以保證優(yōu)異的耐磨性和接觸疲勞抗力，心部具有高的韌性和足夠高的強(qiáng)度。心部韌性不足時(shí)，在沖擊載荷或過載作用下容易斷裂；強(qiáng)度不足時(shí)，則較脆的滲碳層易碎裂、剝落。熱處理：滲碳+淬火+低溫回火常用合金滲碳鋼牌號：20Cr20CrMnTi3、合金調(diào)質(zhì)鋼成分：中碳，碳含量一般在0.25%0.50%之間，以0.4%居多；加入Cr、Mn、Ni、Si等提高淬透性：加入Mo、V、W、T

5、i等阻止晶粒長大和提高鋼的回火穩(wěn)定性。如調(diào)質(zhì)處理后的40Cr鋼的性能比45鋼的性能高很多；性能要求：調(diào)質(zhì)件大多承受多種工作載荷，受力情況比較復(fù)雜，要求高的綜合機(jī)械性能，即具有高的強(qiáng)度和良好的塑性、韌性。合金調(diào)質(zhì)鋼還要求有很好的淬透性。常用合金調(diào)質(zhì)鋼牌號：40Cr4、合金彈簧鋼成分：碳含量一般在0.45%0.70%之間，加入Si、Mn提高淬透性，同時(shí)提高鋼的彈性極限，其中Si的作用最為突出。但是硅元素含量過高易使鋼在加熱時(shí)脫碳，錳元素含量過高易使鋼產(chǎn)生過熱。因此，重要用途的彈簧鋼必須加入Cr、V、W等，它們不僅使鋼材具有更高的淬透性，不易過熱，而且可在高溫下保持足夠的強(qiáng)度和韌性。用途：各式彈簧常

6、用合金彈簧鋼牌號：65Mn60SiMn50CrVA四、課堂總結(jié)1、回火方法及應(yīng)用；2、固溶處理與時(shí)效方法；五、布置作業(yè)練習(xí)冊P37:課題五；六、課堂后記一、新課引入復(fù)習(xí)：常用的機(jī)械零件用鋼有哪些？二、講授新課（一）工具鋼牌號的表示方法碳素工具鋼采用規(guī)定的符號和阿拉伯?dāng)?shù)字表示。阿拉伯?dāng)?shù)字表示平均含碳量的以千分之幾。例如：平均含碳量為0.90的碳素工具鋼，其牌號表示為T9。合金工具鋼表示方法與合金結(jié)構(gòu)鋼相同。但一般不標(biāo)明含碳量數(shù)字，若平均含碳量V1.00%，用一位阿拉伯?dāng)?shù)字表示含碳量的千分之幾。例如：平均含碳量為1.60，含鉻量為11.75，含鉬量為0.50，含釩量為0.22的合金工具鋼，其牌號表

7、示為Cr12MoV。高速工具鋼無論含碳量是多少均不標(biāo)出。平均含碳量為0.85，含鎢量為6.00，含鉬量為5.00，含鉻量為4.00，含釩量為2.00的高速工具鋼，其牌號表示為W6Mo5Cr4V2。塑料模具鋼在牌號頭部加符號“SM”，牌號表示方法與優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼和合金工具鋼相同。（二）工具鋼成分特點(diǎn)和熱處理特點(diǎn)1.成分特點(diǎn)低合金工具鋼是在碳素工具鋼的基礎(chǔ)上加入少量合金元素（V5%）形成的，其含碳量為0.75%1.5%,以保證鋼的高硬度和耐磨性。高速鋼的含碳量較高，一般為0.70%1.50%,以保證獲得高碳馬氏體和形成足夠的合金碳化物，提高鋼的硬度、耐磨性和熱硬性。冷作模具鋼的含碳量高，多在1%以

8、上，有時(shí)達(dá)2.0%以保證高硬度和高耐磨性。熱作模具鋼為中碳鋼，含碳量一般為0.3%0.6%，以保證高強(qiáng)度、高韌性、較高的硬度（3552HRC）和熱疲勞抗力。量具鋼的成分與低合金刃具鋼相同，為高碳（0.75%1.5%），并加入提高淬透性的元素，如Cr、WMn等。2.熱處理特點(diǎn)：低合金工具鋼的加工過程:熱孫理后的組織為回火馬氏體、滲碳體和少量殘余奧氏體n高速鋼鍛造后硬度較高，且存在應(yīng)力，為改善切削加工高速鋼鍛造后硬度較高，且存在應(yīng)力，為改善切削加工性能，消除應(yīng)力，并為淬火做好組織準(zhǔn)備，應(yīng)進(jìn)行退火退火工藝如圖a段所示匚為使W、Mo.V、等的難熔碳化物盡可能多地溶入奧氐體中，以提高熱硬性，常采用油冷單

9、介質(zhì)淬火或鹽浴中分工藝曲線如圖b段所示soaJwm已JFseo560rmrwM/ii4/l胡fi高速鋼一般在二次硬化峰值溫度或稍高一些的溫度進(jìn)行多次回火（一般為三次），如圖c段所示.丿一次硬化法在較低溫度9501000匸）匸淬火，然后、低溫（150-1800回火，可使鋼的硬度達(dá)到61-64HRC,且具有較好的耐磨性和韌一次硬化法TOC o 1-5 h zI性，適用于重載模具=丿二次硬化法在較高溫度匸淬火，然后于510520匸多次回火一般為三次），咅生二次硬化，使硬度達(dá)60-62HRC,熱硬性二次硬化法I和耐磨性較高，但韌性較養(yǎng)，適用于在400J450匸匸工作的模具,丿埜鍛模鋼熱壓模鋼與調(diào)質(zhì)鋼相

10、似，淬火后高溫（550C左右）回火，組織為均勻的回火索氏體（或回火屈埜鍛模鋼熱壓模鋼I氏體）廠淬火后在略高于二次硬化峰值溫度（600X：）下回火，組織為回火馬氐體、粒I狀碳化物和少量殘余奧氏體，需進(jìn)行多次回?三、課堂總結(jié)1、工具用鋼的類別2、成分特點(diǎn)和熱處理特點(diǎn)四、課堂練習(xí)常見的工具用鋼有哪些？五、作業(yè)布置練習(xí)冊P40：課題二；六、課堂后記一、新課引入復(fù)習(xí)：1.工程結(jié)構(gòu)鋼有哪些基本要求？工程結(jié)構(gòu)鋼和機(jī)械制造結(jié)構(gòu)鋼的含義？二、講授新課特殊性能鋼是指具有特殊物理或化學(xué)性能的鋼。其常用來制造要求具有一定的力學(xué)性能和特殊性能的構(gòu)件或零件。特殊性能鋼種類很多，在機(jī)械制造中主要有不銹鋼、耐熱鋼、耐磨鋼等。

11、（一）、不銹鋼不銹鋼是指一些在空氣、水、鹽水、酸、堿等腐蝕性介質(zhì)中具有高的化學(xué)穩(wěn)定性的鋼。有時(shí)把僅能抵抗大氣、水等介質(zhì)腐蝕的鋼叫作不銹鋼，而把在酸、堿等介質(zhì)中具有抗腐蝕能力的鋼稱為耐酸鋼，但習(xí)慣上都稱為不銹鋼。一般不銹鋼不一定耐酸，而耐酸鋼卻往往具有較好的不銹性能。不銹鋼的成分特點(diǎn)：Cr是決定不銹鋼耐蝕性的主要元素。在氧化性介質(zhì)中，Cr能使鋼表面生成鈍化膜，能提高基體電極電位，Cr還是縮小y相區(qū)的元素，當(dāng)Cr的含量超過12.7%時(shí)，鐵鉻合金為單一的鐵素體組織。常用不銹鋼根據(jù)鋼的正火組織不同，通常將不銹鋼分為馬氏體不銹鋼、奧氏體不銹鋼及鐵素體不銹鋼三種。（二）、耐熱鋼近幾十年來，由于燃?xì)廨啓C(jī)、航

12、空航天技術(shù)及其他高溫高壓技術(shù)的發(fā)展，對有關(guān)機(jī)械零部件的要求越來越高。如火電廠的燃?xì)忮仩t、蒸汽渦輪，航空、航天、艦船、石油和化工等工業(yè)部門的高溫工作部件，它們都在高溫下承受各種載荷，并與高溫蒸汽、空氣或燃?xì)饨佑|，所以這些零部件的技術(shù)要求都比較高。通常把在高溫條件下工作的鋼稱為耐熱鋼。耐熱鋼應(yīng)具有兩方面的基本性能:一是有良好的高溫強(qiáng)度和塑性;二是有足夠高的化學(xué)穩(wěn)定性。根據(jù)不同的服役條件，常常將耐熱鋼分為抗氧化鋼及熱強(qiáng)鋼兩大類（三）、耐磨鋼磨損是機(jī)械零件主要的失效形式之一。不同的工況磨損機(jī)理也不同，影響因素有很多，過程也十分復(fù)雜。耐磨鋼目前還沒有系統(tǒng)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，也沒有獨(dú)立的鋼號。制造耐磨零件所選用的

13、鋼比較廣泛，一部分結(jié)構(gòu)鋼、工具鋼及合金鑄鐵常用來制造各種耐磨零件。這里主要介紹高錳鑄鋼。三、課堂總結(jié)1、特殊性能鋼的含義2、特殊性能鋼的類別及應(yīng)用四、課堂練習(xí)特殊性能鋼有哪些類別？不銹鋼的主要成分是什么？耐熱鋼和高錳鋼主要應(yīng)用在哪些方面？五、作業(yè)布置練習(xí)冊P43：課題三；六、課堂后記一、新課引入本章的主要內(nèi)容有哪些？本節(jié)課將對本章知識點(diǎn)進(jìn)行回顧與復(fù)習(xí)。二、新課內(nèi)容一、鋼的分類1按化學(xué)成分分類C低碳鋼Wc-0.25%碳素鋼W中碳鋼Q.25%vwQ.6%L高碳鋼低合金鋼WMe5%合金鋼W中合金鋼5%w10%L高合金鋼WMelO%2.按用途分類(1)結(jié)構(gòu)鋼|(2)工具鋼|(3)特殊性能鋼按質(zhì)量分類根

14、據(jù)鋼中有害雜質(zhì)硫、磷的質(zhì)量分?jǐn)?shù)大小可分為(1)普通鋼WsC0.050%,wp.0.045%(2)優(yōu)質(zhì)鋼WsC0.035%,Wp.0.035%(1)普通鋼WsC0.050%,wp.0.045%(2)優(yōu)質(zhì)鋼WsC0.035%,Wp.0.035%(3)高級優(yōu)質(zhì)鋼Ws.0.030%,Wp_0.030i：(4)特級優(yōu)質(zhì)鋼WsCO.025%,Wp.0.025%4按冶煉時(shí)脫氧程度分類(1)沸騰鋼(2)鎮(zhèn)靜鋼(3)半鎮(zhèn)靜鋼(4)特殊鎮(zhèn)靜鋼二、鋼的牌號碳素結(jié)構(gòu)鋼由屈服點(diǎn)“屈”字漢語拼音字首乜I屈服點(diǎn)數(shù)值、質(zhì)量等級符號和脫氧符號組成，優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼由兩位數(shù)字表示.碳素工具鋼由諱娜字漢語拼音字首“廠加數(shù)字組成，鑄造

15、碳鋼由峙r、“鋼兩字漢語拼音字首“zx加兩組數(shù)字組成二占低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼與碳素結(jié)構(gòu)鋼的牌號表示方法相同.&合金結(jié)構(gòu)鋼I由兩位數(shù)字、元素符號和數(shù)字組成，滾動軸承鋼用“滾“字漢語拼音字首乩元素符號旳和數(shù)字表示，合金工具鋼由一位數(shù)字、元素符號和數(shù)字組成9不銹鋼、耐熱鋼和耐磨鋼不銹鋼和耐熱鋼的牌號與合金工具鋼基本相同，當(dāng)碳的平均質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.02%及0.03%時(shí)，在牌號前分別加及弋了，耐磨鋼由“鑄鋼“二字的漢語拼音字首/、猛的元素符號“加氣猛的平均質(zhì)量分?jǐn)?shù)的百分之幾加順序號組成：三、課堂練習(xí)（1）合金元素在鋼中以什么形式存在？對鋼的性能有哪些影響？（2）合金元素對鋼回火轉(zhuǎn)變有哪些影響？有什么好處？（3

16、）說明下列牌號屬何類鋼？其數(shù)字和符號各表示什么？20Cr9SiCr60Si2MnGCr151Cr13Cr12四、課堂小結(jié)本章主要介紹了合金元素在鋼中的作用,碳鋼及低合金鋼與合金鋼的分類、性能和應(yīng)用等內(nèi)容。在學(xué)習(xí)之后：第一，要準(zhǔn)確認(rèn)識合金鋼與非合金鋼的關(guān)系和區(qū)別，合金元素在鋼中的作用；第二，要特別理解合金鋼的分類、性能、熱處理方法和應(yīng)用之間的一般關(guān)系，而且還要積累典型材料、零件、熱處理方法和應(yīng)用之間的感性知識。采取這種方式學(xué)習(xí)，可以做到由繁到簡，由難到易，由書本知識到實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的轉(zhuǎn)化，達(dá)到提綱挈領(lǐng)、觸類旁通的效果，并能提高學(xué)習(xí)效率。五、布置作業(yè)完成所有模塊五練習(xí)冊內(nèi)容。六、課堂后記一、新課引入與同

17、學(xué)們一起回顧本章的主要內(nèi)容二、新課內(nèi)容測驗(yàn)：填空題1.常用的提高淬透性的合金元素有（）、（）、（）、（）和B等。2.北京奧運(yùn)會鳥巢體育館所用的材料牌號為（）。3.40Cr表示平均含碳量為（）的（）。4.合金工具鋼按使用性質(zhì)和主要用途分為（）（）和（）。5.常用的合金刃具鋼有（）和（）。6.常用的特殊性能鋼包括（）、（）和（等。7.常用的不銹鋼有（）不銹鋼和（）不銹鋼兩種。8.不銹鋼中的基本合金元素是（，其含量一般在（）以上。9.合金鋼按主要質(zhì)量等級可分為（）合金鋼和）合金鋼。10.鋼的耐熱性包括（）性和（）性兩個方面。單選題1.GCr15鋼的平均含鉻量為()%A、0.15B、1.5C、152.

18、38CrMoAl鋼是屬于合金()。A、調(diào)質(zhì)鋼B、滲碳鋼C、彈簧鋼“合金鋼”是按()分類的。(A)化學(xué)成份(B)含碳量(C)氧化(D)脫氧4合金滲碳鋼滲碳后必須進(jìn)行()后才能使用。A.淬火加低溫回火；B.淬火加中溫回火；C.淬火加高溫回火。5將括弧內(nèi)合金鋼牌號歸類。耐磨鋼：()；合金彈簧鋼：()；合金模具鋼：()；不銹鋼：()。A60Si2MnA；BZGMn13-2；CCr12MoV；D12Cr13。6為下列零件正確選材：機(jī)床主軸()；汽車與拖拉機(jī)的變速齒輪()；減振板彈簧()；滾動軸承()；貯酸槽()；坦克履帶()。A12Cr18Ni9；BGCr15；C40Cr；D20CrMnTi；E60Si

19、2MnA；FZGMn13-3。7為下列工具正確選材：高精度絲錐()；熱鍛模()；冷沖模()；醫(yī)用手術(shù)刀片()；麻花鉆頭()。ACr12MoV；BCrWMn；C68Cr17；DW18Cr4V；E5CrNiMo。判斷題1合金滲碳鋼都是低碳鋼。()2不銹鋼中的含碳量越高，其耐蝕性越好。()3一般合金鋼都有較好的耐回火性。()4大部分低合金鋼和合金鋼的淬透性比非合金鋼好。()53Cr2W8V鋼一般用來制造冷作模具。()6GCr15鋼是高碳鉻軸承鋼，其鉻的質(zhì)量分?jǐn)?shù)是15%。()7Cr12MoVA鋼是不銹鋼。()840Cr鋼是最常用的合金調(diào)質(zhì)鋼。()簡答題1.回答下列問題:(1)工程結(jié)構(gòu)鋼有哪些基本要求?

20、答：工程結(jié)構(gòu)鋼大多用于制造工程結(jié)構(gòu)件，根據(jù)工程結(jié)構(gòu)件的服役條件，其主要性能要求為足夠的強(qiáng)度和良好的焊接性能、成形工藝性及一定的耐蝕性。(2)常用碳素結(jié)構(gòu)鋼和低合金高強(qiáng)度鋼有哪些牌號?各有何性能特點(diǎn)及應(yīng)用?答：碳素結(jié)構(gòu)鋼一般是含碳量低于0.25%的低碳結(jié)構(gòu)鋼，常用碳素結(jié)構(gòu)鋼按屈服強(qiáng)度可分為Q195、Q215、Q235和Q275四個牌號。它含有害元素及非金屬夾雜物較多，但由于冶煉容易、工藝性能好、價(jià)格低廉，而且力學(xué)性能也能滿足一般使用要求，因此，常用于制造普通的工程結(jié)構(gòu)件及普通零件。低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼是指在碳素結(jié)構(gòu)鋼的基礎(chǔ)上，通過添加一種或多種少量合金元素（低于3%），使鋼的強(qiáng)度明顯高于碳素結(jié)構(gòu)鋼

21、的一類工程結(jié)構(gòu)用鋼。常用低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼有Q345、Q390、Q420、Q460、Q500Q550、Q620、Q690等牌號。低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼具有高的強(qiáng)度和良好的塑性、良好的焊接性能、良好的低溫韌性、良好的耐蝕性。主要用于各類工程結(jié)構(gòu)中承載大、自重輕、高強(qiáng)度的工程結(jié)構(gòu)件。（3）提高鋼耐蝕性的方法有哪些?常用不銹鋼有哪些種類?各有何特點(diǎn)?答：提高鋼耐蝕性的方法有提高基體的電極電位，加入使鋼能在表面形成鈍化膜的合金元素，使鋼在常溫時(shí)以單相狀態(tài)存在，以免形成微電池，提高耐蝕性。減少或消除鋼中的各種不均勻現(xiàn)象、表面覆蓋等均能防止或減輕金屬的腐蝕。常用不銹鋼有馬氏體不銹鋼、奧氏體不銹鋼及鐵素體不銹鋼。馬氏體不銹鋼的特點(diǎn)是耐蝕性較差，但它的力學(xué)性能卻可通過熱處理進(jìn)行強(qiáng)化，而且價(jià)格低廉。因此在腐蝕性較弱的介質(zhì)中，如大氣、水蒸氣、淡水、海水等，且又要求高的力學(xué)性能的條件下得到了廣泛應(yīng)用。奧氏體不銹鋼的特點(diǎn)是有很好的耐蝕性，具有高的塑性、良好的焊接性、韌性和低溫韌性。但是奧氏