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, —、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：v %

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）:

Cr w 2% Ni w 5%明显强化F,提高F韧性。

、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f 、硬度f 、耐磨性f,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 、AI2O3

2、 结果：

细化晶粒，使强度f 、韧性f 。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J 、淬透性f 。

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 （ % %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。 当于孕育剂，增加形核率。

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§ 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, —、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：

合金结构钢：

「低合金高强度结构钢

厂低合金结构钢：-低合金耐候钢

合金渗碳钢：低合金专业用钢

J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：

合金工具钢：刀具、模具、量具。

r合金刀具钢：低合金刀具钢、高速钢

v 合金模具钢：冷作模具钢、热作模具钢

合金量具钢

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V 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）：

优质钢：S、P W %

高级优质钢：S、P W %

特级优质钢：S < % P W %

二、合金钢牌号：

1、合金结构钢：

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V %不标；合金元素〜％时，标2;

合金元素〜％时，标3;依此类推。

举例：

40Cr-合金调质钢，平均含碳量为%主要合金元素为Cr，含量V % 16Mn-低合金结构钢，平均含碳量为%主要合金元素为Mn,含量V %（区别15Mn：较高含锰量碳素结构钢，含碳量为%

〜1%, Mn前数字为5的倍数，无其他合金元素符号）。

60Si2M n-合金弹簧钢，平均含碳量为%

主要合金元素Si含量〜% Mn含量V %>

20Cr2Ni4A-合金渗碳钢，平均含碳量为%

主要合金元素Cr含量〜% Ni含量〜%优质钢。

2、合金工具钢：

原则：一位数字（含碳量）+主要合金元素符号+数字（合金含量）优质“ A” ,特级“ E”

一位数字表示平含碳量的千分之几，O 1%则不标数字。