金屬材料的性能教學(xué)設(shè)計教案

1、金 屬 材 料 的 性 能金屬的概論一講述金屬的發(fā)展過程古代近代現(xiàn)在未來學(xué)習(xí)金屬材料與熱處理的方法認(rèn)真做好課堂筆記理論聯(lián)系實(shí)際按時完成作業(yè)，有不懂的問題及時問老師。三金屬材料與熱處理的內(nèi)容及重點(diǎn)和難點(diǎn)學(xué)習(xí)材料的兩種性能（力學(xué)和工藝）金屬的結(jié)構(gòu)與結(jié)晶（微觀角度看材料的性能）鐵碳合金相圖的縱向和橫向分析碳素鋼和鑄鐵的分類和用途幾種有色金屬的性能和用途幾種非金屬的介紹四小結(jié) 五作業(yè) 金屬的性能由于中學(xué)的時候我們已經(jīng)學(xué)習(xí)了金屬的物理和化學(xué)性能，所以現(xiàn)在我們主要是介紹金屬的另外兩種性能-力學(xué)性能和工藝性能。基本概念：載荷：金屬材料在加工使用過程中所受的外力。靜載荷：是指大小不變或變動很慢的載荷。沖擊載荷

2、：是指載荷突然增加的增荷。疲勞載荷：是指所經(jīng)受的周期性或周期性的動載荷。11 金屬的力學(xué)性能基本概念：何謂力學(xué)性能？金屬在外力的作用下所表現(xiàn)出來的性能就是金屬的力學(xué)性能。（它包括：強(qiáng)度、塑性、硬度、韌性及疲勞強(qiáng)度五個方面）強(qiáng)度：材料在靜載荷的作用下抵抗塑性變形和斷裂的能力。 （一般來說用屈服點(diǎn)和抗拉強(qiáng)度來衡量它的大小即s和b來表示） s是材料抵抗變形的應(yīng)力值；b是材料抵抗斷裂的應(yīng)力值。例如要想看一個材料的強(qiáng)度的高低只要看這兩個值的大小，它們和材料的強(qiáng)度是成正比的。塑性：材料斷裂前產(chǎn)生永久變形的能力。 （一般來說用伸長率斷面收縮率來衡量它的大小即和來表示）=伸長量原長百分百=截面收縮量原截面百分

3、百例如要看材料的塑性的好壞只要看兩個值的大小，它們與之也是成正比的。3硬度：材料抵抗硬物壓入和產(chǎn)生劃痕的能力。（一般來說用布氏硬度、洛氏硬度、維氏硬度三參數(shù)來衡量其大小即HBS、HRC、HV）HBS：是應(yīng)用最廣泛的HRC：是最快的HV： 是最精確的4韌性：材料抵抗沖擊載荷的作用而不被破壞的能力。（一般來說用沖擊韌性值來衡量它的大小即k來表示）。也是與韌性成正比的。 5疲勞強(qiáng)度：材料抵抗周期載荷的作用而在低于一般的載荷的作用下易于破壞的一種能力。 （一般來說用疲勞強(qiáng)度衡量它的大小即-1來表示）也就是說其值是衡量材料疲勞的指標(biāo)。12 金屬的工藝性能基本概念：何謂金屬的工藝性能呢？概念 即是指材料在

4、不同的加工方法的作用下所表現(xiàn)出來的性能。（它的內(nèi)容包括有鑄造性能、鍛造性能、切削性能、焊接性能等四種性能）鑄造性能對材料的要求：流動性好要求材料的流動性要好，否則在加工的時候容易出成型不好等缺陷。收縮性小要求材料的收縮性要小，否則在加工的過程中易出現(xiàn)開裂和應(yīng)力分布不均等缺陷。偏析少要求材料偏析性小是因?yàn)槿绻麌?yán)重的話易使加工的難度增加，使加工成本提高。 2鍛造性能 結(jié)合力學(xué)性能做介紹 3切削加工性能針對數(shù)控和模具專業(yè)的特點(diǎn)來介紹4焊接性能理論聯(lián)系實(shí)際： 例舉說明鑄鐵和低碳鋼的焊接性來說明第二章 金屬結(jié)構(gòu)與結(jié)晶 世界上的物質(zhì)大部分是由晶體和非晶體組成的，而中學(xué)時學(xué)習(xí)這兩個概念的區(qū)別是有無固定熔點(diǎn)來

5、定義的，目前我們在金材料的角度上來定義它們。21 金屬的晶體結(jié)構(gòu)基本概念：晶體與非晶體晶體：表示的是原子呈有序和有規(guī)則排列的物質(zhì)。（各向異性）非晶體：表示是原子呈無序的雜亂無章的排列形式的物質(zhì)。（各向同性）晶體的結(jié)構(gòu)的概念（基本概念：）晶格：表示原子在晶體中排列的有規(guī)律的空間格架。晶胞：能夠完整地反映晶格特征的最小幾何單元。晶面：金屬晶體中通過原子中心的平面。晶向：通過原子中心的直線，可代表晶格空間的一定方向。金屬晶格的類型體心立方晶格（9個原子）面心立方晶格（14個原子）密排六方晶格（17個原子）金屬的晶體結(jié)構(gòu)的缺陷空位和間隙原子（使晶格產(chǎn)生變形）位錯（晶格發(fā)生畸變）塑性變形晶界和亞晶界（原

6、子排列不規(guī)則，處于不穩(wěn)定狀態(tài)）22 純金屬結(jié)晶了解材料的結(jié)晶過程及規(guī)律對于控制材料的內(nèi)部組織和性能十分重要。純金屬的冷卻曲線及過冷度基本概念：過冷度：理論結(jié)晶溫度和實(shí)際結(jié)晶的溫度之差。純金屬的結(jié)晶過程晶核 晶體 晶粒 單晶體 多晶體晶粒的大小對力學(xué)性能的影響 細(xì)晶粒金屬具有較高的強(qiáng)度和韌性，因此為了提高金屬的力學(xué)性能則必須控制晶粒的大小，可以采用以下幾種常用的細(xì)化晶粒的辦法。增加過冷度（適用于中小型鑄件）變質(zhì)處理（鋼中加入鈦、硼、鋁等鑄件中加入硅鐵等）振動處理（采用機(jī)械振動、超聲波振動和電磁振動等）23 金屬的同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變基本概念：金屬在固態(tài)下隨溫度的改變，由一種晶格轉(zhuǎn)變成另一種晶格的現(xiàn)象叫同

7、素異構(gòu)轉(zhuǎn)變。如：純鐵的冷卻過程1538度(結(jié)晶-Fe) 1394度(-Fe) （體心立方晶格） （面心立方晶格） 912度(-Fe)（密排六方晶格）同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變的特點(diǎn)固態(tài)相變是需要較大的過冷度的，則體積變化時造成較大的內(nèi)應(yīng)力，以致于淬火時引起應(yīng)力導(dǎo)致工件變形和開裂，因此要控制冷卻速度，可以改變同素異構(gòu)后的晶粒的大小，從而改變金屬的性能。作業(yè)布置：1、6、9小結(jié)： 本章節(jié)主要是從金屬的微觀的角度加以理解，也就是要讓學(xué)生通過對本章節(jié)的學(xué)習(xí)明白金屬的晶體結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)。情況反饋： 作業(yè)情況反應(yīng)學(xué)生對于金屬的微觀結(jié)構(gòu)已有一定的認(rèn)識金屬的塑性變形與再結(jié)晶（本章屬于閱讀的內(nèi)容）31 金屬的塑性變形基本概念：1

8、、塑性變形： 就是金屬材料在外力去除以后變形無法恢復(fù)的現(xiàn)象。理論聯(lián)系實(shí)際：塑性變形產(chǎn)生的原因：就是金屬通過位錯和滑移來實(shí)現(xiàn)的，在同一個晶面或晶向上發(fā)生位錯和滑移。3、位錯：就是同一晶面或晶向上的原子在外力的作用下離開了原本的位置而出現(xiàn)的一種外形變形的現(xiàn)象。 4、滑移： 原子在同一晶向上或晶面上平行移動的現(xiàn)象。32 冷塑性變形對金屬的組織和性能的影響（略）33 回復(fù)與再結(jié)晶（略）34 金屬的熱變形熱加工：就是加工工藝方法在金屬的再結(jié)晶的溫度以上的工藝。冷加工：就是加工工藝方法在金屬的再結(jié)晶的溫度以下的工藝。作業(yè)布置：看書預(yù)習(xí)下一章的內(nèi)容小結(jié)：本章節(jié)是一篇閱讀的內(nèi)容，因此在本章節(jié)的講述過程中，主要

9、是以一種介紹的方式來給學(xué)生講解。情況反饋：通過作業(yè)的批改情況，學(xué)生對本節(jié)內(nèi)容已經(jīng)完成大綱的要求。第四章 鐵碳合金通過對本章的學(xué)習(xí)讓我們進(jìn)一步明白了金屬的力學(xué)性能的特點(diǎn)。又由于學(xué)生在今后的工作中所要接觸的金屬材料大多數(shù)是鐵碳合金，因此本章將利用鐵碳合金相圖詳細(xì)地解析鐵碳合金的性能和組織?；靖拍睿?合金：就是金屬與金屬或是非金屬通過一定的方式化合而得到一種具有金屬性能的材料。（合金的最小單元是相）41 合金的組織金屬由于相互的結(jié)合方式不同可以把組織分為以下三種（固溶體、化合物、混合物）固溶體：就是溶質(zhì)原子通過一定的方式溶入溶劑原子中（分為間隙固溶體和置換固溶體）金屬化合物：就是通過化合的方法而形

10、成的組織?；旌衔铮?就是通過一定的方式混合而成的組織。42 鉛銻合金 分別取鉛銻合金五種金屬來作以下實(shí)驗(yàn)： 化學(xué)成份 熔點(diǎn)100%鉛、0%銻 325 純鉛95%鉛、 5%銻 25232587%鉛、 13%銻 252 共晶反應(yīng)50%鉛、 50%銻 3256300%鉛、 100%銻 630字 純銻基本概念：共晶反應(yīng)：就是由液態(tài)共同結(jié)晶出兩種固態(tài)的過程。（圖略）43 鐵碳合金相圖一、鐵碳合金有五大基體組織：鐵素體（F）、奧氏體（A）、滲碳體（Fe3C）、珠光體（P）、萊氏體（Ld）1、鐵素體（F）： 概念：就是碳溶解在-Fe中形成的間隙固溶體。性能：塑性、韌性很好，強(qiáng)度硬度低。產(chǎn)生溫度：7272、奧

11、氏體（A）： 概念：就是碳溶解在-Fe中形成的間隙固溶體。性能：塑性、韌性好，強(qiáng)度硬度一般。產(chǎn)生溫度：7279123、滲碳體（Fe3C）： 概念：就是含碳量為6.69%的碳與鐵形成的金屬化合物。性能：塑性、韌性差，強(qiáng)度硬度很高。產(chǎn)生溫度：12274、珠光體（P）： 概念：就是鐵素體與滲碳體所形成的混合物。性能：塑性、韌性較好，強(qiáng)度硬度較高。產(chǎn)生溫度：11485、萊氏體（Ld）： 概念：就是鐵素體與滲碳體所形成的具有一定特點(diǎn)的混合物。性能：塑性、韌性差，強(qiáng)度硬度很高。產(chǎn)生溫度：1148 二、要掌握的點(diǎn)：A：純鐵的熔點(diǎn)（1538） D：滲碳體的熔點(diǎn)（1227）G：純鐵的同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變點(diǎn) （912）

12、S：共析點(diǎn)（727）E：奧氏體的最大溶解度（1148） C：共晶點(diǎn)（1148）三、要掌握的線：PSK：共析線、A1線 ACD：液相線ECF：共晶線 AECF：固相線GS：A3線ES：Accm線四、要掌握的區(qū)：GPQ：鐵素體區(qū) DFK：滲碳體區(qū)SN：珠光體區(qū) ACD以上：液相區(qū)CM：萊氏體區(qū) AECF以下：固相區(qū)AGSE；奧氏體區(qū)五、共析反應(yīng)： 就是固相由一種組織共同結(jié)晶出兩種組織的過程。 共析轉(zhuǎn)變式：A 727 F + Fe3C 共晶轉(zhuǎn)變式： L 1148 A + Fe3C 理論聯(lián)系實(shí)際：問：含碳量為0.45%的鋼從1200冷卻到室溫的組織和性能的變化？問：隨著含碳量的增加鋼的組織和性能的變化

13、？ 七、鋼和鑄鐵的區(qū)分：C：0.02182.11% （鋼）0.02180.77% 亞共析鋼0.77% 共析鋼0.772.11% 過共析鋼C: 2.116.69% （鑄鐵） 2.114.3% 亞共晶白口鑄鐵 4.3% 共晶白口鑄鐵 4.36.69% 過共晶白口鑄鐵作業(yè)布置：課后題全做小結(jié)：本章是本學(xué)期的重點(diǎn)，因此將用大篇幅進(jìn)行講解，其中鐵碳合金相圖中的點(diǎn)、線、區(qū)要結(jié)合理論聯(lián)系實(shí)際的題進(jìn)行學(xué)習(xí)，達(dá)到活學(xué)活用的效果。情況反饋： 根據(jù)上課的提問以及作業(yè)的情況反應(yīng)出學(xué)生對本章的內(nèi)容基本掌握。碳素鋼51 概述碳素鋼是指碳含量低于2%，并有少量 HYPERLINK /phrase-2006031617315

14、300437.html t _new 硅、 HYPERLINK /phrase-2006070411353800472.html t _new 錳以及 HYPERLINK /phrase-2006070415000000374.html t _new 磷、硫等雜質(zhì)的 HYPERLINK /phrase-2006040712003300447.html t _new 鐵碳合金。工業(yè)上應(yīng)用的 HYPERLINK /phrase-2006030712063300372.html t _new 碳素 HYPERLINK /phrase-2006011015175600282.html t _new 鋼

15、碳含量一般不超過1.4%。這是因?yàn)楹剂砍^此量后，鋼 HYPERLINK /phrase-2006030909330600310.html t _new 表 現(xiàn)出很大的硬脆性，并且加工困難，失去生產(chǎn)和使用價值。碳素鋼按其質(zhì)量不同可分為 HYPERLINK /phrase-2006030715132600381.html t _new 普通碳素結(jié)構(gòu)鋼和優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼二類。優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼規(guī)定硫、磷的允許含量比普通碳素鋼低 ，所以綜合 HYPERLINK /phrase-2006030914382900416.html t _new 機(jī)械性能比普通碳素鋼好。(1)生產(chǎn)制造方法。碳素鋼的冶煉通常在轉(zhuǎn)

16、爐、平爐中進(jìn)行。轉(zhuǎn)爐一般冶煉普通碳素鋼，而 平爐可以冶煉各種優(yōu)質(zhì)鋼。近年來氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐 HYPERLINK /phrase-2006040715243900447.html t _new 煉鋼技術(shù)發(fā)展很快，有趨勢可代替平爐煉鋼。將煉好的鋼液注入鋼錠模，就得到各種鋼錠。鋼錠經(jīng)過鍛壓或軋制后便加工成各種形狀的 HYPERLINK /phrase-2006011015175600282.html t _new 鋼材和鍛件。鋼錠經(jīng)過壓力加工后，能夠改善鋼的內(nèi)部組織和夾雜物分布，所以同樣成分的鋼材要比鋼錠的性能優(yōu)越一些。(2)用途。碳素鋼主要用來制造強(qiáng)度要求不高的機(jī)器零件和各種 HYPERLINK /p

17、hrase-2006070611414600447.html t _new 金屬構(gòu)件。廣泛應(yīng)用于機(jī)械制造的各個方面。如 HYPERLINK /phrase-2006042109595800433.html t _new 農(nóng)業(yè)機(jī)械、 HYPERLINK /phrase-2006011014581400293.html t _new 機(jī)床、 HYPERLINK /phrase-2006042813545100437.html t _new 船舶等。它是一種應(yīng)用最廣、用途最大的鋼材。2.主要生產(chǎn)及輸往國家、地區(qū)我國的鞍山鋼廠、寶山鋼廠、上海鋼廠、太原鋼廠、重慶鋼廠、天津鋼廠等是出口碳素鋼的主要產(chǎn)地。

18、一般碳素鋼多加工成型材，如角鋼、扁鋼、 HYPERLINK /phrase-2006011015203600343.html t _new 工字鋼等輸往日本、香港、東南亞、中東等國家和地區(qū)。3.主要進(jìn)口生產(chǎn)國家我國主要從日本、俄羅斯、德國、東歐等國家進(jìn)口。與其他鋼類相比，碳素鋼進(jìn)口數(shù)量最多。進(jìn)口到貨后缺重問題較為突出。收用貨部門要加強(qiáng)到貨后重量的驗(yàn)收。4.種類碳素鋼按含碳量可劃分為低碳鋼、中碳鋼和高碳鋼。高碳鋼屬于工具鋼，詳見“工具鋼”部分。低碳鋼如20號鋼一般多用來制作滲碳零件。 HYPERLINK /phrase-2006051516530800447.html t _new 熱處理工藝是

19、先進(jìn)行滲碳處理，隨后進(jìn)行淬火和低溫回火。經(jīng)這樣處理后零件表面具有較高的硬度而心部具有良好的塑性。而中碳鋼如45號鋼根據(jù)使用條件不同，熱處理方式也不同。一般做熱加工使用的要進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理，即淬火后高溫回火。其他條件使用的可進(jìn)行正火處理。5.規(guī)格及外觀質(zhì)量碳素鋼的品種主要有 HYPERLINK /phrase-2006011015530800343.html t _new 圓鋼、扁鋼、方鋼等。經(jīng)冷、熱加工后鋼材的表面不得有裂縫、結(jié)疤、夾雜、折疊和發(fā)紋等缺陷。尺寸和允許公差必須符合相應(yīng)品種國家標(biāo)準(zhǔn)的要求。6. HYPERLINK /phrase-2006052209155300447.html t _

20、new 化學(xué)成分現(xiàn)把國標(biāo)、日本標(biāo)準(zhǔn)中某些主要鋼號的化學(xué)成分列舉，如下表碳素鋼化學(xué)成分指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)號鋼號化 學(xué) 成 分 %CSiMnPSNiCrCuGB/T699-88300.27-0.350.17-0.370.50-0.800.0400.0400.250.25GB/T699-88450.42-0.500.17-0.370.50-0.800.0400.0400.250.25JISG4051-79(94)S30C0.27-0.330.15-0.350.60-0.90 0.0300.0350.200.200.30JISG4051-79(94)S45C0.42-0.480.15-0.350.60-0.90

21、 0.0300.0350.200.200.30S30C、S45C鋼號中Ni-Cr應(yīng)小于0.35%，其他國家的標(biāo)準(zhǔn)號有EN10083T91.1050 等。7.物理性能現(xiàn)把國標(biāo)、日本標(biāo)準(zhǔn)中某些主要鋼號的機(jī)械性能如下表碳素鋼物理性能指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)號鋼號熱處理機(jī) 械 性 能正火N溫度淬火水冷回火急冷H溫度熱處理屈服點(diǎn)N/mm2抗拉強(qiáng)度N/mm2伸長率%收縮率 %沖擊值J/cm2硬度HBGB/T699-8830850-900空冷N294490215078GB/T699-8845820-870空冷N353589164049JISG4051-79(94)S30C850-900550-650H33353923571

22、08152-212JISG4051-79(94)S45C820-870550-650H490686174578201-269硅 HYPERLINK /phrase-2006031617315300437.html t _new 硅（臺灣、香港稱矽）是一種 HYPERLINK /phrase-2006052209155300447.html t _new 化學(xué)元素，它的化學(xué)符號是Si，它的原子序數(shù)是14，屬于元素周期 HYPERLINK /phrase-2006030909330600310.html t _new 表上IVA族的類 HYPERLINK /phrase-2006070611414

23、600447.html t _new 金屬元素。性能：結(jié)晶型的硅是暗黑藍(lán)色的，很脆，是典型的 HYPERLINK /phrase-2006031413585000437.html t _new 半導(dǎo)體?；瘜W(xué)性質(zhì)非常穩(wěn)定。在常溫下，除氟化 HYPERLINK /phrase-2006041317225900447.html t _new 氫以外，很難與其他物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)。當(dāng)其增加時，金屬材料的強(qiáng)度、硬度增加。錳最重要的用途是制造合金錳鋼。錳鋼的脾氣十分古怪而有趣：如果在鋼中加入2.53.5的錳，那么所制得的低錳鋼簡直脆得象 HYPERLINK /phrase-2006011809194800310

24、.html t _new 玻璃一樣，一敲就碎。然而，如果加入13以上的錳，制成高錳鋼，那么就變得既堅(jiān)硬又富有韌性。52 碳素鋼的分類及牌號按品質(zhì)分類 (1) 普 HYPERLINK /phrase-2006011611360200090.html t _new 通鋼（P0.045%，S0.050%） (2) 優(yōu)質(zhì)鋼（P、S均0.035%） (3) 高級優(yōu)質(zhì)鋼（P0.035%，S0.030%）2.、按 HYPERLINK /phrase-2006052209155300447.html t _new 化學(xué)成份分類 (1) HYPERLINK /phrase-2006011015044800381

25、.html t _new 碳素鋼：a.低碳鋼（C0.25%）；b.中碳鋼（C0.250.60%）；c.高碳鋼（C0.60%）。 (2)合金鋼：a.低合金鋼（合金元素總含量5%）b.中合金鋼（合金元素總含量510%）c.高合金鋼（合金元素總含量10%）。按成形方法分類：(1) 鍛鋼；(2) 鑄鋼；(3) HYPERLINK /phrase-2006011016454900090.html t _new 熱軋鋼；(4) 冷拉鋼。 4、按金相組織分類 (1) 退火狀態(tài)的a.亞共析鋼（鐵素體+珠光體）b.共析鋼（珠光體）c.過共析鋼（珠光體+滲碳體）d.萊氏體鋼（珠光體+滲體）。 (2) 正火狀態(tài)的：

26、a.珠光體鋼；b.貝氏體鋼；c.馬氏體鋼；d.奧氏體鋼。 (3) 無相變或部分發(fā)生相變的 5、按用途分類 (1) 建筑及工程用鋼：a. HYPERLINK /phrase-2006030715132600381.html t _new 普通碳素結(jié)構(gòu)鋼；b.低合金結(jié)構(gòu)鋼；c.鋼筋鋼。 (2) 結(jié)構(gòu)鋼a. HYPERLINK /phrase-2006030914382900416.html t _new 機(jī)械制造用鋼：(a)調(diào)質(zhì)結(jié)構(gòu)鋼；(b) HYPERLINK /phrase-2006030909330600310.html t _new 表面硬化結(jié)構(gòu)鋼：包括滲碳鋼、 HYPERLINK /ph

27、rase-2006072511504700447.html t _new 氨鋼、表面淬火用鋼；(c)易切結(jié)構(gòu)鋼；(d)冷塑性成形用鋼：包括冷沖壓用鋼、冷鐓用鋼。b. HYPERLINK /phrase-2006011015132500381.html t _new 彈簧鋼c. HYPERLINK /phrase-2006011015003100381.html t _new 軸承鋼 (3) 工具鋼：a. HYPERLINK /phrase-2006030712063300372.html t _new 碳素工具鋼；b. HYPERLINK /phrase-2006011014355200196

28、.html t _new 合金工具鋼；c.高速工具鋼。 (4) 特殊性能鋼：a.不銹耐酸鋼b.耐熱鋼包括抗 HYPERLINK /phrase-2006072417395300447.html t _new 氧化鋼、熱強(qiáng)鋼、氣閥鋼c. HYPERLINK /phrase-2006030711003700310.html t _new 電熱合金鋼；d.耐磨鋼；e.低溫用鋼；f.電工用鋼 (5) 專業(yè)用鋼如橋梁用鋼、 HYPERLINK /phrase-2006042813545100437.html t _new 船舶用鋼、 HYPERLINK /phrase-20060314141542004

29、37.html t _new 鍋爐用鋼、 HYPERLINK /phrase-2006011015233600293.html t _new 壓力容器用鋼、農(nóng)機(jī)用鋼等。 6、綜合分類 (1)普通鋼a.碳素結(jié)構(gòu)鋼：(a) Q195；(b) Q215(A、B)；(c) Q235(A、B、C)；(d) Q255(A、B)；(e) Q275。b.低合金結(jié)構(gòu)鋼c.特定用途的普通結(jié)構(gòu)鋼 (2)優(yōu)質(zhì)鋼（包括高級優(yōu)質(zhì)鋼） a.結(jié)構(gòu)鋼：(a)優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼；(b)合金結(jié)構(gòu)鋼；(c)彈簧鋼；(d)易切鋼；(e) HYPERLINK /phrase-2006040715212200416.html t _new 軸

30、承鋼； (f)特定用途優(yōu)質(zhì)結(jié)構(gòu)鋼。 b.工具鋼：(a)碳素工具鋼；(b)合金工具鋼；(c)高速工具鋼。c.特殊性能鋼：(a)不銹耐酸鋼；(b)耐熱鋼； (c)電熱合金鋼；(d)電工用鋼；(e)高錳耐磨鋼。 7、按冶煉方法分類 (1) 按爐種分a.平爐鋼:(a)酸性平爐鋼；(b)堿性平爐鋼。 b.轉(zhuǎn)爐鋼:(a)酸性轉(zhuǎn)爐鋼;(b)堿性轉(zhuǎn)爐鋼?；?(a)底吹轉(zhuǎn)爐鋼;(b)側(cè)吹轉(zhuǎn)爐鋼；(c)頂吹轉(zhuǎn)爐鋼。 c.電爐鋼:(a)電弧爐鋼；(b)電渣爐鋼；(c)感應(yīng)爐鋼；(d)真空自耗爐鋼；(e) HYPERLINK /phrase-2006080711465100416.html t _new 電子束爐鋼。

31、 (2)按脫氧程度和澆注制度分a.沸騰鋼；b.半鎮(zhèn)靜鋼；鎮(zhèn)靜鋼；d.特殊鎮(zhèn)靜鋼。牌號鋼和專用鋼兩大類。a、通用結(jié)構(gòu)鋼采用代表屈服點(diǎn)的拼音字母“Q”。屈服點(diǎn)數(shù)值(單位為MPa)和質(zhì)量等級、脫氧方法等符號，按順序組成牌號。例如：碳素結(jié)構(gòu)鋼牌號表示為：Q235AF，Q235BZ；低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼牌號表示為：Q345C，Q345D。碳素結(jié)構(gòu)鋼的牌號組成中，鎮(zhèn)靜鋼符號“Z”和特殊鎮(zhèn)靜鋼符號“TZ”可以省略，例如：質(zhì)量等級分別為C級和D級的Q235鋼其牌號表示應(yīng)為Q235CZ和Q235DTZ，但可以省略為Q235C和 Q235D。低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼有鎮(zhèn)靜鋼和特殊鎮(zhèn)靜鋼，但牌號尾部不加寫表示脫氧方法的符號

32、。b、專用結(jié)構(gòu)鋼一般采用代表鋼屈服點(diǎn)的符號“Q”、屈服點(diǎn)數(shù)值和代表產(chǎn)品用途的符號等表示，例如：壓力容器用鋼牌號表示為“Q345R”；耐候鋼其牌號表示為：Q340NH。c、根據(jù)需要，通用低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼的牌號也可以采用兩位阿拉伯?dāng)?shù)字(以萬分之幾計平均含碳量)和標(biāo)準(zhǔn)的元素符號組成；專用低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼的牌號，除一般組成外，尚應(yīng)加寫表1中規(guī)定代表產(chǎn)品用途的符號。優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼和優(yōu)質(zhì)碳素彈簧鋼牌號表示方法優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼采用兩位阿拉伯?dāng)?shù)字(以萬分之幾計表示平均含碳量)或阿拉伯?dāng)?shù)字和元素符號、規(guī)定的符號組合成牌號。a、沸騰鋼和半鎮(zhèn)靜鋼，在牌號尾部分別加符號“F”和“b”。例如：平均含碳量為0.08%的

33、 沸騰鋼，其牌號表示為“08F”；平均含碳量為0.10%的半鎮(zhèn)靜鋼，其牌號表示為“10b”。b、鎮(zhèn)靜鋼(S、P分別0.035%)一般不標(biāo)符號。例如：平均含碳量為0.45%的鎮(zhèn)靜鋼，其牌號表示為“45”。c、較高含錳量的優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼，在表示平均含碳量的阿拉伯?dāng)?shù)字后加錳元素符號。例如：平均含碳量為0.50%，含錳量為0.70%1.00%的鋼，其牌號表示為“50Mn”。d、高級優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼(S、P分別0.030%)，在牌號后加符號“A”。例如:平均含碳量為0.45%的高級優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼，其牌號示為“45A”。特級優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼(S0.020%、P0.025%)，牌號后加符號“E”。例如:平均含碳

34、量為0.45%的特級優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼，其牌號表示為“45E”。優(yōu)質(zhì)碳素彈簧鋼牌號的表示方法與優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼牌號表示方法相同(65、70、85、65Mn鋼在GB/T1222和GB/T699兩個標(biāo)準(zhǔn)中同時分別存在)。 53 碳素結(jié)構(gòu)鋼又稱普通碳素鋼。與優(yōu)質(zhì)碳素 HYPERLINK /phrase-2006011015175600282.html t _new 鋼相比，對含碳量、性能范圍以及 HYPERLINK /phrase-2006070415000000374.html t _new 磷、硫和其他殘余元素含量的限制較寬。我國和某些國家根據(jù)交貨的保證條件，把普通碳素鋼分為三類：甲類鋼（A類鋼），只

35、保證力學(xué)性能，不保證 HYPERLINK /phrase-2006052209155300447.html t _new 化學(xué)成分，乙類鋼（B類鋼），只保證化學(xué)成分，不保證力學(xué)性能；特類鋼（C類鋼），既保證化學(xué)成分，又保證力學(xué)性能。特類鋼常用于制造較重要的結(jié)構(gòu)件。優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu) HYPERLINK /phrase/200601101517560.html t _new 鋼是含碳小于0.8%的 HYPERLINK /phrase/200601101504480.html t _new 碳素鋼，這種鋼中所含的硫、磷及非金屬夾雜物比碳素結(jié)構(gòu)鋼少，機(jī)械性能較為優(yōu)良。優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼按含碳量不同可分為三類：

36、低碳鋼（C0.25%）、中碳鋼（C為0.25-0.6%）和高碳鋼（C0.6%。優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼按含錳量不同分為正常含錳量（含錳0.25%-0.8%）和較高含錳量（含錳0.70%-1.20%）兩組，后者具有較好的力學(xué)性能和加工性能。碳素結(jié)構(gòu)鋼牌號及化學(xué)成分牌號等級化學(xué)成分， %脫氧方法CMnSiSP不大于Q1950.060.120.250.500.300.0500.045F、b、ZQ215A0.090.150.250.550.300.0500.045F、b、ZB0.045Q235A0.140.220.300.650.300.0500.045F、b、ZB0.120.200.300.700.045C0

37、.180.350.800.0400.040ZD0.170.0350.035T、ZQ255A0.180.280.400.700.300.0500.045F、b、ZB0.04554 碳素工具鋼(一)定義碳素工具鋼(非合工具鋼)是高碳過共析、共析或亞共析鋼，含碳量范圍為0.7%1.3%(質(zhì)量分?jǐn)?shù))。其性能除了與冶煉、熱塑性變形工藝有關(guān)外，主要取決于碳含量。碳是碳素工具鋼的主要強(qiáng)化元素。這類鋼經(jīng)熱處理后具有較高的硬度和耐磨性，但紅硬性差、淬透性低。為了提高鋼的淬透性，有的牌號在鋼中加入0.40%0.60(質(zhì)量分?jǐn)?shù))的錳。碳素工具鋼鋼材通常以退人狀態(tài)交貨，一般應(yīng)檢驗(yàn)硬度，高倍、低倍和斷口組織，及表面脫碳

38、層深度等。這類鋼主要用于制造一般切削速度，且加工硬度和強(qiáng)度不太高的材料的工具，以及形狀簡單發(fā)、精度要求較低的量具、模具等。(二)分類碳素工具鋼通常按用途可分為；刃具鋼、模具鋼、量具鋼、耐磨鋼；按鋼質(zhì)可分為：優(yōu)質(zhì)鋼(硫質(zhì)量分?jǐn)?shù)不大于0.030%，磷質(zhì)量分?jǐn)?shù)不磊于0.035%)、高級優(yōu)質(zhì)鋼(硫質(zhì)量分?jǐn)?shù)不大于0.020%、磷質(zhì)量分?jǐn)?shù)不大于0.025%)。彈簧鋼主要是應(yīng)有好的彈性，又由于它是在動載荷環(huán)境條件下工作的，所以對制造彈簧的材質(zhì)最主要的應(yīng)有高的屈服強(qiáng)度；在承受重載荷時不引起塑性變形；應(yīng)有高的疲勞強(qiáng)度，在載荷反復(fù)作用下具有長的使用壽命；并有足夠的韌性和塑性，以防在沖擊力作用下突然脆斷。在 HYP

39、ERLINK /phrase-2006011015044800381.html t _new 碳素鋼中碳含量在0.600.90%之間的優(yōu)質(zhì) HYPERLINK /phrase-2006011015175600282.html t _new 鋼是制造彈簧的鋼種，但 HYPERLINK /phrase-2006030712063300372.html t _new 碳素彈簧鋼的滲透性差，只宜制作小截面的彈簧，大截面的彈簧需要用合金鋼制作。在合金鋼中由于合金元素的強(qiáng)化作用，可制造彈簧的材質(zhì)其含碳量可降低到0.50.7%。 HYPERLINK /phrase-2006031617315300437.h

40、tml t _new 硅、 HYPERLINK /phrase-2006070411353800472.html t _new 錳、 HYPERLINK /phrase-2006011014490500195.html t _new 鉻、 HYPERLINK /phrase-2006011014113600374.html t _new 釩是彈簧鋼中最常用的合金元素。一般淬火后進(jìn)行中溫回火可獲得高的彈性。(1)生產(chǎn)制造方法：通常采用 HYPERLINK /phrase-2006030711003700310.html t _new 電爐冶煉，加入脫氧劑硅、 HYPERLINK /phrase-

41、2006030915065500416.html t _new 鋁，注入鋼錠模后，通過鍛壓或軋制，便得到各種形狀的 HYPERLINK /phrase-2006011015175600282.html t _new 鋼材和鍛件。(2)用途：主要用在機(jī)車、車輛、 HYPERLINK /phrase-2006011014224000190.html t _new 汽車、 HYPERLINK /phrase-2006011215050500293.html t _new 拖拉機(jī)、飛機(jī)的各種螺旋彈簧和板簧等。第六章 鋼的熱處理教學(xué)內(nèi)容： 1 概述2鋼在加熱時的組織轉(zhuǎn)變3鋼在冷卻時的組織轉(zhuǎn)變4鋼的普通熱

42、處理工藝5鋼的表面熱處理工藝6機(jī)械制造過程中的熱處理第一節(jié) 概述1、熱處理的定義： T 保溫 加熱 T0 臨界溫度 冷卻T熱處理就是將金屬材料加熱到一定的溫度，保溫一定時間，然后以一定的方式冷卻的工藝。2、熱處理的主要目的:改變鋼的性能。3、熱處理的應(yīng)用范圍:整個機(jī)械制造和加工業(yè)。4、熱處理的分類 普 通 退火;正火;熱處理 淬火;回火 熱處理 感應(yīng)加熱淬火 表 面 表面淬火 火焰加熱淬火熱處理 化學(xué)熱處理 滲碳; 滲氮; 碳氮共滲;第二節(jié) 鋼在加熱時的組織轉(zhuǎn)變轉(zhuǎn)變溫度奧氏體的形成奧氏體晶粒度及對力學(xué)性能的影響一、轉(zhuǎn)變溫度 二、奧氏體的形成 三、奧氏體晶粒度及對力學(xué)性能的影響一)奧氏體晶粒度:

43、 1.起始晶粒度:珠光體剛剛轉(zhuǎn)變成奧氏體的晶粒大小。 2.實(shí)際晶粒度:熱處理后所獲得的奧氏體晶粒的大小。 3.本質(zhì)晶粒度:度量鋼本身晶粒在930以下,隨溫度升高,晶粒長大的程度。鋼的本質(zhì)晶粒度示意圖：二)奧氏體晶粒大小對鋼的力學(xué)性能的影響1、奧氏體晶粒均勻細(xì)小,熱處理后鋼的力學(xué)性能提高。2、粗大的奧氏體晶粒在淬火時容易引起工件產(chǎn)生較大的變形甚至開裂。 第三節(jié) 鋼在冷卻時的組織轉(zhuǎn)變鋼在熱處理時的冷卻方式過冷奧氏體的等溫冷卻轉(zhuǎn)變過冷奧氏體的連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變鋼在熱處理時的冷卻方式 T 保溫 加熱 臨界溫度 等溫冷卻 連續(xù)冷卻二.過冷奧氏體的等溫冷卻轉(zhuǎn)變一) 建立共析鋼過冷奧氏體等溫冷卻轉(zhuǎn) 變曲線 - T

44、TT曲線 ( C 曲線 )T A1 T二) 共析碳鋼 TTT 曲線的分析A1550;高溫轉(zhuǎn)變區(qū); 擴(kuò)散型轉(zhuǎn)變; P 轉(zhuǎn)變區(qū)。550230;中溫轉(zhuǎn)變區(qū); 半擴(kuò)散型轉(zhuǎn)變; 貝氏體( B ) 轉(zhuǎn)變區(qū);230 - 50; 低溫轉(zhuǎn)變區(qū); 非擴(kuò)散型轉(zhuǎn)變; 馬氏體 ( M ) 轉(zhuǎn)變區(qū)。三) 轉(zhuǎn)變產(chǎn)物的組織與性能1.珠光體型 ( P ) 轉(zhuǎn)變 ( A1550 ) :A1650 : P ; 525HRC; 片間距為0.60.7m ( 500 )。650600 : 細(xì)片狀P-索氏體(S); 片間距為0.20.4m (1000); 2536HRC。600550:極細(xì)片狀P-屈氏體(T); 片間距為0.2m ( 電鏡

45、 ); 35 40HRC。2.貝氏體型 ( B ) 轉(zhuǎn)變 ( 550230 ) :550350: B上; 4045HRC;B上 =過飽和碳 -Fe條狀 + Fe3C細(xì)條狀過飽和碳-Fe條狀 Fe3C細(xì)條狀羽毛狀 350230: B下; 5060HRC;B下 =過飽和碳 -Fe針葉狀 + Fe3C細(xì)片狀過飽和碳 -Fe針葉狀Fe3C細(xì)片狀針葉狀 3.馬氏體型 ( M ) 轉(zhuǎn)變 ( 230 -50 ) :1)定義:馬氏體是一種碳在 Fe中的過飽和固溶體。2)轉(zhuǎn)變特點(diǎn)：在一個溫度范圍內(nèi)連續(xù)冷卻完成;轉(zhuǎn)變速度極快,即瞬間形核與長大;無擴(kuò)散轉(zhuǎn)變( Fe、C原子均不擴(kuò)散 ), M與原A的成分相同,造成晶格

46、畸變。轉(zhuǎn)變不完全性, QM = f ( T )3)馬氏體的晶體結(jié)構(gòu): 由于碳的過飽和作用,使 Fe晶格由體心立方變成體心正方晶格。4)馬氏體的組織形態(tài):板條狀 - 低碳馬氏體(0.2%C ); 3050HRC ; = 917%。3.加熱溫度和保溫時間的影響: 加熱溫度越高, 保溫時間越長, 碳化物溶解充分, 奧氏體成分均勻, 提高了過冷奧氏體的穩(wěn)定性, 從而使 TTT曲線向右移。三.過冷奧氏體的連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變一) 建立共析鋼過冷奧氏體連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變曲線 - CCT 曲線 (略)第四節(jié) 鋼的普通熱處理工藝一般零件生產(chǎn)的工藝路線:毛坯生產(chǎn) 預(yù)備熱處理 機(jī)械加工 最終熱處理 機(jī)械精加工預(yù)備熱處理 : 退

47、火 ; 正火 最終熱處理 : 淬火 ; 回火一.鋼的退火一)定義: 把零件加溫到臨界溫度以上3050,保溫一段時間,然后隨爐冷卻。二)目的: 消除應(yīng)力;降低硬度;細(xì)化晶粒;均勻成分;為最終熱處理作好組織準(zhǔn)備。三）工藝參數(shù)：名 稱溫 度 ( C )完全退火Ac3 + 3050球化退火Ac1 + 3050去應(yīng)力退火500600擴(kuò)散退火Ac3 + 150250二.鋼的正火一)定義: 把零件加溫到臨界溫度以上3050,保溫一段時間,然后在空氣中冷卻。 二)目的: 消除應(yīng)力;調(diào)整硬度;細(xì)化晶粒;均勻成分;為最終熱處理作好組織準(zhǔn)備。三) 工藝參數(shù)：名 稱溫 度 ( C )亞共析鋼Ac3 + 3050共析鋼

48、Ac1 + 3050過共析鋼Accm + 3050四)熱處理后的組織:S (Wc=0.61.4%) S+F (Wc0.6%)五) 應(yīng)用范圍: 1.預(yù)備熱處理:調(diào)整低、中碳鋼的硬度;消除過共析鋼中的Fe3C。 2.最終熱處理:用于力學(xué)性能要求不高的普通零件。三.鋼的淬火一)定義: 把零件加溫到臨界溫度以上30 50,保溫一段時間,然后快速冷卻 ( 水冷 )。二)目的: 為了獲得馬氏體組織,提高鋼的硬度和耐磨性。三) 工藝參數(shù):名 稱溫 度 ( C )亞共析鋼Ac3 + 3050共析鋼Ac1 + 3050過共析鋼Ac1 + 3050 常用的淬火冷卻介質(zhì) 名 稱 最大冷卻速度時平均冷卻速度/(s-1

49、)所在溫度/ 冷卻速度 /( s-1)650550 300200 20靜止水34077513545040靜止水28554511041060靜止水2202758018510%NaCl 溶液58020001900100010%NaOH 溶液560283027507752010號機(jī)油43023060658010號機(jī)油4302307055203號錠子油50012010050鋼的淬硬性 1.定義:是指鋼在淬火后所能達(dá)到的最高硬度。2.影響鋼的淬硬性的因素:主要取決于馬氏體的含碳量。鋼的淬透性1.定義:是指鋼在淬火時所能得到的淬硬層 (馬氏體組織占50%處) 的深度。2.影響鋼的淬透性的因素:主要是臨界淬

50、火冷卻速度VK 的大小, VK 越大,鋼的淬透性越小。工件淬硬層與冷卻速度的關(guān)系3.淬硬性與淬透性之間的關(guān)系：鋼 種淬硬性淬透性20#低小T10A高小18Cr2Ni4WA低大Cr12MoV 高大4.淬透性的大小對鋼的熱處理后的力學(xué)性能的影響未淬透鋼淬透鋼四.鋼的回火一)定義: 把淬火后的零件重新加溫到A1線以下某個溫度,保溫一段時間,然后冷卻到窒溫。二)目的: 消除淬火應(yīng)力,降低脆性;穩(wěn)定工件尺寸;調(diào)整淬火零件的力學(xué)性能。三) 工藝參數(shù)名 稱溫度()組 織用途低溫回火150250M回=0.3%C+耐磨件中溫回火350500T回=F針+Fe3C粒彈簧等高溫回火500650S回=F多+Fe3C球調(diào)

51、質(zhì)件高溫軟化650A1P回=F多+Fe3C粒高合金鋼淬火 + 高溫回火 = 調(diào)質(zhì)處理第五節(jié) 鋼的表面熱處理工藝工藝的核心:使零件具有“表硬里韌” 的力學(xué)性能。表面淬火化學(xué)熱處理一.表面淬火一) 定義:是一種不改變鋼表層化學(xué)成分,但改變表層組織的局部熱處理工藝。二) 工藝特征:通過快速加熱使鋼的表層奧氏體化,然后急冷,使表層形成馬氏體組織,而心部仍保持不變。三)表面淬火用鋼：選用中碳或中碳低合金鋼。40、45、40Cr、40MnB等。四)表面淬火加工的方法： 感應(yīng)加熱( 高、中、工頻 )、火焰加熱、電接觸加熱法等。1.感應(yīng)加熱表面淬火1)感應(yīng)加熱的基本原理:* 感應(yīng)電流 - 渦流* 集膚效應(yīng)*淬

52、火層深度()與電流頻率( f )的關(guān)系: = 500 / f （mm） 感應(yīng)加熱表面淬火示意圖集膚效應(yīng)示意圖 2)工藝要求: * 表面淬火前,必須對零件進(jìn)行正火或調(diào)質(zhì)處理,以保證零件有良好的 基體。 * 表面淬火后,必須對零件進(jìn)行低溫回火處理,以降低淬火應(yīng)力和脆性。3)生產(chǎn)特點(diǎn): 淬火件的質(zhì)量好; 工件變形小;不易氧化及脫碳;淬火層容易控制;生產(chǎn)率高。設(shè)備投資大,不適于復(fù)雜形狀零件和小批量生產(chǎn)。 2.火焰加熱表面淬火1)火焰加熱表面淬火的基本方法 2)火焰加熱表面淬火的特點(diǎn):*設(shè)備簡單, 操作方便, 成本低。*淬火質(zhì)量不穩(wěn)定。*適于單件、小批量及大型零件的生產(chǎn)。二.化學(xué)熱處理一)定義:將零件置

53、于一定的化學(xué)介質(zhì)中 , 通過加熱、保溫,使介質(zhì)中一種或幾種元素原子滲入工件表層,以改變鋼表層的化學(xué)成分和組織的熱處理工藝。二) 化學(xué)熱處理的基本過程:1.分解: 化學(xué)介質(zhì)在高溫下釋放出待滲的活性原子。 2CO CO2 +C2.吸收: 活性原子被零件表面吸收和溶解。3.擴(kuò)散: 活性原子由零件表面向內(nèi)部擴(kuò)散, 形成一定的擴(kuò)散層。三) 化學(xué)熱處理進(jìn)行的條件:1. 滲入元素的原子必須是活性原子, 而且具有較大的擴(kuò)散能力。2. 零件本身具有吸收滲入原子的能力, 即對滲入原子有一定的溶解度或能與之化合, 形成化合物。四) 化學(xué)熱處理的種類: 滲碳; 滲氮; 碳氮、共滲; 滲硼; 滲鋁; 滲硫; 滲硅; 滲

54、鉻等。1.鋼的滲碳 1)定義: 向鋼的表面滲入碳原子的過程。2)目的: 獲得具有表硬里韌性能的零件。3)用鋼: 低碳鋼和低碳合金鋼。4)方法: 固體、氣體、液體滲碳。固體滲碳法示意圖零件滲碳劑試棒蓋泥封滲碳箱 氣體滲碳法示意圖5)工藝: 加熱溫度為900950; 滲碳時間一般為39小時;6)滲碳后的組織:表面 中心 1%CP+Fe3C0.2%C F + P少表面中心零 件PP+F7) 滲碳后的熱處理工藝 T 滲碳 加熱 淬火 方案1 方案2 t 8) 熱處理后的組織鋼種表層組織心部組織低碳鋼M回+Fe3C+A殘F(tuán)+P低碳合金鋼M回+Cm+A殘低碳M回+F9)常用的鋼種: 15、20、20Cr、

55、20Mn2、 20CrMnTi、18Cr2Ni4WA等。2.鋼的滲氮 1)定義:向鋼的表面滲入氮原子的過程。2)目的:獲得具有表硬里韌及抗蝕性能的零件。3)用鋼:中碳合金鋼。4)方法:氣體滲氮。5)工藝:加熱溫度500600;保溫時間0.30.5mm/2050h。6)熱處理特點(diǎn): 滲氮前需調(diào)質(zhì)處理;滲氮后不需熱處理。7)滲氮處理后的組織表層 : Fe4N、Fe2N、AlN、CrN、MoN、TiN、VN。 心部 : S回。8)常用的鋼種 : 35 CrMo、18CrNiW、38 CrMoAlA ( 氮化王牌鋼 ) 等。滲碳與滲氮的工藝特點(diǎn)名稱處理溫度( )處理時間 ( h )處理后是否需要熱處理

56、滲碳90095039需要滲氮5006002050不需要3.鋼的碳氮共滲-氰化處理1)定義:向鋼的表面同時滲入碳和氮原子的過程。2)目的:獲得具有表硬里韌性能的零件。3)方法: 固體碳氮共滲、氣體碳氮共滲（高溫、中溫、低溫）、液體碳氮共滲4)工藝:名稱低溫碳氮共滲中溫碳氮共滲溫度500600800860時間1618作用以滲氮為主以滲碳為主滲層0.10.4mm0.50.8mm熱處理不需要淬火+低溫回火性能HRC5463HRC5360材料合金工具鋼合金結(jié)構(gòu)鋼 小結(jié):本章講述了關(guān)于鋼在加熱時的組織轉(zhuǎn)變、鋼在冷卻時的組織轉(zhuǎn)變、鋼的普通熱處理工藝、鋼的表面熱處理工藝、機(jī)械制造過程中的熱處理等幾個問題作業(yè)：

57、 課后習(xí)題情況反饋： 第七章 合金鋼教學(xué)內(nèi)容：1鋼的基礎(chǔ)知識2結(jié)構(gòu)鋼3工具鋼4特殊性能鋼第一節(jié) 鋼的基礎(chǔ)知識一.合金元素對鋼的組織和性能的影響雜質(zhì)及合金元素與鐵和碳的作用。合金元素對Fe-Fe3C相圖的影響。合金元素對鋼的熱處理的影響。一）雜質(zhì)和氣體的影響1.有益元素Si 有很強(qiáng)的固溶強(qiáng)化作用,能脫氧。Mn 脫氧、去硫,提高鋼的強(qiáng)度和硬度。2.有害元素:P 有很強(qiáng)的固溶強(qiáng)化作用,低溫 韌性差 ( 冷脆 )。S 能引起鋼在熱加工時或高溫工作下開裂 ( 熱裂 )。3.氣體元素:N：鋼中過飽和N在常溫放置過程中會發(fā)生時效脆化。加Ti、V、Al等元素可消除時效傾向。 O：鋼中的氧化物易成為疲勞裂紋源。

58、 H：原子態(tài)的過飽和氫時將降低韌性, 引起氫脆。當(dāng)氫在缺陷處以分子態(tài)析出時，會產(chǎn)生很高內(nèi)壓，形成微裂紋，其內(nèi)壁為白色，稱白點(diǎn)或發(fā)裂。鋼中白點(diǎn)二)合金元素與鐵和碳的作用1.溶于基體中形成合金 F 或合金 A 。2.與碳作用形成合金碳化物(Fe,Cr)3C。3.單獨(dú)形成特殊碳化物 TiC、VC 。1.溶于基體中形成合金F或合金A1.溶于基體中形成合金F或合金A2.與碳作用形成合金碳化物 Fe、Mn、Cr、Mo、W、V、Ti、Nb、Zr弱碳化物元素: Fe、Mn。中強(qiáng)碳化物元素: Cr、Mo、W。強(qiáng)碳化物元素: V、Ti、Nb、Zr。碳化物形成元素在周期表中都是位于鐵元素的左邊的過渡族金屬元素,它們

59、都有一個未填滿的d電子亞層,當(dāng)形成碳化物時,碳原子首先將其價電子填入金屬原子未填滿的d電子亞層,使形成的碳化物具有金屬鍵結(jié)合的性質(zhì),金屬原子的d電子亞層愈不滿(周期表中,在鐵左邊離鐵愈遠(yuǎn)),則其與碳的親和力愈強(qiáng),形成碳化物的能力愈大,愈穩(wěn)定,而且不易分解。3.單獨(dú)形成特殊碳化物 熔點(diǎn)、硬度、耐磨性最高。穩(wěn)定性最高。TiC、NbC、VC。三)合金元素對Fe-Fe3C相圖的影響擴(kuò)大奧氏體區(qū)、縮小奧氏體區(qū)、改變共晶點(diǎn)和共析點(diǎn)的參數(shù)1.擴(kuò)大奧氏體區(qū)的合金元素Mn、Ni、Co等元素。作用:使A3線溫度下降, A4線溫度上升。Mn 元素對奧氏體區(qū)的影響2.縮小奧氏體區(qū)的合金元素Cr、Mo、W、V、Ti、S

60、i 等元素。作用:使A3線溫度上升, A4線溫度下降。Cr 元素對奧氏體區(qū)的影響3.改變共晶點(diǎn)和共析點(diǎn)參數(shù)的元素幾乎所有的合金元素。作用: 使S點(diǎn)和E點(diǎn)的成分向左移。使A1線的溫度變化。合金元素對 S 點(diǎn)成分的影響 合金元素對A1線的影響四)合金元素對鋼的熱處理的影響加熱時對奧氏體形成的影響；對過冷奧氏體轉(zhuǎn)變的影響；對回火轉(zhuǎn)變的影響1.合金元素對加熱時奧氏體形成的影響除Mn 元素外,所有合金元素的加入,均使奧氏體的形成速度減慢。強(qiáng)碳化物形成元素能強(qiáng)烈的阻止奧氏體晶粒長大( Ti、V、Zr、Nb 等)。非碳化物形成元素能輕微的阻止奧氏體晶粒長大( Si、Ni、Cu、Co 等)。2.合金元素對過冷