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；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)＜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)＜1.0%时，牌号前的“数字”以千分之几(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)＜1.5%的合金工具钢；CrWMn表示钢中W(C)≥1.0%、W(Cr)＜1.5%、W(W)＜1.5%、W(Mn)＜1.5%的合金工具钢；高速钢的W(C)=0.7～1.5%，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，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

常用合金渗碳钢牌号：20Cr 20CrMnTi

3、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：40Cr

4、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＜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（＜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（35～52 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%），并加入提高淬透性的元素，如Cr、W、Mn等。

2.热处理特点：