合金元素在钢中的主要作用

§5－1 合金元素在钢中的主要作用

教学过程

一、复习提问：

碳素钢的性能特点

二、新课教学：

合金元素在钢中的主要作用（强化铁素体、形成合金碳化物、细化晶粒、提高钢的淬透性、提高钢的回火稳定性）

三、课后小结：

合金钢与碳素钢的区别

四、作业安排：

练习册P23，一、1、2；二、1、2、4；三、6

五、板书设计（见下页）：

六、教学后记：

§5－1 合金元素在钢中的主要作用

1、定义：为改善钢的性能，在冶炼时有目的地加入一种或几种合金元素的钢。

2、含碳量：＜2.11%。

3、常用元素： Cr铬、Ni镍、Mo钼、W钨、V钒、Ti钛、Al铝、B硼、Nb铌、Nd钕。

4、合金元素的影响：

可以得到所需的力学性能，用于重要零件；

特殊物理（熔点、磁性）、化学（耐热、耐腐蚀）性能；

特殊工艺性能（焊接、热处理）；

使C曲线右移，淬透性提高。

一、强化铁素体（除铅外）：

1、存在形式：

大多数合金元素溶于α-Fe，形成合金铁素体。

2、作用：

3、对韧性的影响：

Si＜1.0%、Mn＜1.5%，F韧性不下降，超过此量，则F韧性下降。

Cr≤2%、Ni≤5%，明显强化F，提高F韧性。

二、形成合金碳化物：

1、存在形形式（合金元素与碳亲和力不同）：

（1）非碳化物形成元素：镍、钴、铜、硅、铝、硼，不形成碳化物，溶于F 和A ，形成合金F 和合

金A 。

（2）弱碳化物形成元素：Mn 锰，与碳亲和力弱，大部分溶于F 或A ，少部分溶于Cm ，形成合金渗

碳体。

（3）中碳化物形成元素：Cr 铬、Mo 钼、W 钨，和碳亲和力强，形成合金渗碳体，硬度提高，明显

提高低合金钢强度，组织比Cm 稳定。

（4）强碳化物形成元素：V 钒、Nb 铌、Ti 钛，与碳形成特殊碳化物，比合金Cm 有更高的熔点、

硬度和耐磨性，组织更稳定。

2、作用：

碳化物种类、性能、在钢中分布状态，直接影响钢的性能、热处理相变。

如果碳化物以弥散状分布，则强度↑、硬度↑、耐磨性↑，对工具钢有重要意义。

三、细化晶粒（除Mn 外）：

1、元素作用： Mn 使晶粒长大倾向增大，即过热。

其他元素加热时抑制A 长大，降低长大速度

V 、Nb 、Ti 形成的碳化物，铝在钢中形成的AlN 、Al2O3细小质点，相当于孕育剂，增加形核率。

2、结果：

细化晶粒，使强度↑、韧性↑。使晶粒细化。

四、提高钢的淬透性(除钴外)：

1、作用：

合金元素溶于A ，使过冷A 稳定性增强，推迟珠光体转变，使C 曲线右移，V 临↓、淬透性↑。

2、结果：

淬透性好，可采用冷却能力较低的介质，防变形、开裂，保持尺寸和形状精度。

在同样淬火条件下，合金钢淬硬层较深，大截面零件组织均匀，综合力学性能提高。

3、常用元素：Mo 、Mn 、Cr 、Ni 、Si 、B 。

4、特例：微量的B （0.0005%～0.003%）可明显提高淬透性。

五、提高钢的稳定性：

1、回火稳定性：钢在回火时，抵抗软化、抵抗硬度下降的能力。

2、产生原因：合金元素阻碍M 分解，且碳化物不易析出，即使析出也不易长大，保持较大弥散度，

硬度下降慢。

§5－2 合金钢的分类和牌号

教学过程

一、复习提问：

合金元素在钢中的主要作用

二、新课教学：

合金钢的分类

合金钢的牌号

三、课后小结：

牌号识读

四、作业安排：

练习册P23，一、3；二、3、5；

五、板书设计（见下页）：

六、教学后记：

§5－2 合金钢的分类和牌号

一、合金钢的分类：

1、按用途分：

1.1合金结构钢：

低合金高强度结构钢

低合金结构钢：低合金耐候钢

合金渗碳钢：低合金专业用钢

合金调质钢：

合金弹簧钢：热成形弹簧钢、冷成形弹簧钢。

滚动轴承钢：

1.2合金工具钢：刀具、模具、量具。

合金刀具钢：低合金刀具钢、高速钢

合金模具钢：冷作模具钢、热作模具钢

合金量具钢

1.3特殊性能钢：

不锈钢：铬不锈钢、镍不锈钢、铬锰不锈钢

耐热钢：抗氧化钢、热强钢

耐磨钢

2、按合金元素总含量分类：

低合金钢：合金元素总量＜5%

中合金钢：合金元素总量5%～10%

高合金钢：合金元素总量＞10%

3、按质量分类（S、P含量）：

3.1优质钢：S、P≤0.035%

3.2高级优质钢: S、P≤0.025%

3.3特级优质钢: S≤0.015%，P≤0.025%

二、合金钢牌号：

1、合金结构钢：

1.1原则：两位数字（含碳量）+主要合金元素符号+数字（合金含量）

优质“A”，特级“E”

两位数字表示平含碳量的万分数。

合金元素＜1.5%，不标；合金元素1.5～2.5%时，标2；

合金元素2.5～3.5%时，标3；依此类推。

1.2举例：

40Cr-合金调质钢，平均含碳量为0.4%，主要合金元素为Cr，含量＜1.5%。

16Mn-低合金结构钢，平均含碳量为0.16%，主要合金元素为Mn，含量＜1.5%。（区别15Mn：较高含锰量碳素结构钢，含碳量为0.15%

Mn0.7～1%，Mn前数字为5的倍数，无其他合金元素符号）。

60Si2Mn-合金弹簧钢，平均含碳量为0.6%，