合金结构钢教案

教案科目金属材料与热处理授课班级第次课审批意见：（签字）年月日课题结构钢教学目的结构钢的分类、用途、性能重点、难点结构钢的分类、用途、性能。授课类型新授讲授方法讲授授课时数4教具课件教学过程附记一、组织教学(10分钟)1、点名应到：实到：请假：旷课：二、复习引入1、合金元素对铁碳相图的影响？2、合金元素对回火的影响？三、新课讲解一、结构钢定义：工业中，凡是用于制造各种工程结构及各种机械零件的钢都称为结构钢。包括优质碳素结构钢、合金结构钢、合金弹簧钢及滚动轴承钢等。使用前一定要进行热处理。二、工程结构用结构钢1.碳素钢结构钢：牌号：Q屈服点数值，质量等级符号和脱氧方法符号；单位：Mpa脱氧方法符号：F—沸腾钢、b—半镇静钢、Z—镇静钢、TZ—特殊镇静钢、Z与TZ符号在钢号组成表示方法中予以省略。质量等级符号：Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ，A到D以此提高。性能：一般；应用：厂房、桥梁、船舶、铆钉、螺钉、螺母等。例如：Q235-A·F：表示屈服点为235Mpa的A级沸腾钢。准备上课学生思考并回答所提出的问题。听课记笔记教学过程附记2.低合金高强度结构钢：主加合金元素：Mn、Si、V、Nb、Ti。合金元素作用：Mn、Si强化铁素体，提高强度，V、Nb、Ti细化晶粒，提高韧性。力学性能：比碳素钢强度高，良好的塑性、韧性、耐蚀性和焊接性。用途：桥梁、船舶、锅炉、压力容器、起重机械。表5-1牌号：例：Q295，表示σs为约295MPa，优良的韧性和塑性。三、机械零件用结构钢1.优质碳素结构钢：牌号：用两位数字表示钢中平均含碳量的十分之几。45表示平均含碳量为0.45％的优质碳素结构钢08表示平均含碳量为0.08％的优质碳素结构钢为高级优质钢、特级优质钢时，分别在牌号尾加A、E表示。分类：08~25钢，属于低碳钢性能：强度、硬度较低、塑性、韧性及焊接性良好；用途：冲压件、焊接结构件及渗碳件如：深冲器件、压力容器等。30~55钢属于中碳钢性能：较高的强度和硬度，是塑性和韧性随含碳量的增加而逐步降低。用途：制作受力较大的机械零件。如：连杆、曲轴、齿轮等60钢以上属于高碳钢。性能：有较高的强度、硬度和弹性；用途：制造较高强度、耐磨性和弹性的零件如：气门弹簧、弹簧垫圈等2.合金结构钢1）合金渗碳钢（20CrMnTi）：化学成分：C=0.1～0.25%，保证心部足够的塑性和韧性；加入Cr、Ni、Mn、Si、B提高淬透性，Ti、V细化晶粒。热处理：渗碳+淬火+低温回火（外硬内韧）。用途：截面径向尺寸小于30mm高强度渗碳零件，齿轮、凸轮、活塞销。常用牌号、力学性能：用来制造既要有优良的耐磨性和耐疲劳性、又能承受冲击载荷作用的零件，2）合金调质钢（40Cr）：化学成分：C=0.25～0.5%，高强度+良好塑性、韧性，中碳合金钢（C↑韧性差，C↓硬度不足）；加入Cr、Ni、Mn、Si、B提高淬透性，强化铁素体，提高韧性；Mo、W、Ti、V碳化物形成元素，细化晶粒，提高回火稳定性。热处理：调质（淬火+高温回火）（表面要求高的可+表面淬火或化学热处理）。组织：回火索氏体，有较好的综合力学性能。用途：齿轮、花键轴、主轴、连杆等重要件、受力复杂零件。常用牌号、力学性能：表6-33）合金弹簧钢（60Si2Mn）：化学成分：C=0.45～0.7%，C过高，塑性韧性降低，疲劳极限下降；加入Si、Mn提高弹性极限和淬透性，Si↑钢脱碳、Mn↑过热；Cr、W、V细化晶粒，提学生积极思考并回答高淬透性，提高高温强度和韧性（回火稳定性）。热处理：热成形弹簧钢：用于大型弹簧或形状复杂弹簧，热成形后淬火+中温回火，组织为回火托氏体，HRC40～45；热处理后，表面喷丸，产生硬化层，形成残余压应力，提高弹簧抗疲劳能力，寿命↑。冷成形弹簧钢：用于小型弹簧，冷拉弹簧钢丝冷绕成形。冷成形（冷拉或铅浴淬火）过程中具备良好性能，只须250～300℃去应力退火，消除应力和使弹簧定型。常用牌号、力学性能：表6-43、合金轴承钢（GCr15）：工作条件：承受高而集中的交变应力，在滚动体和套圈间产生强烈磨擦，要求高硬度和耐磨性、高的弹性极限、接触疲劳强度、韧性和耐蚀性。应用：主要用来制造各种滚动轴承的内外圈及滚动体（滚珠、滚柱、滚针），也可用来制造各种工具和耐磨零件。化学成分：C=0.95～1.15%，含碳量高，保证硬度和耐磨性。加入Cr、Mn、Si、B使淬透性↑，且在热处理后形成细小分布的碳化物。严格限制S、P和非金属夹杂物的含量，保证力学性能和使用寿命。一般都是高级优质钢。热处理：预备热处理：球化退火，组织为球状珠光体，降低锻造后钢的硬度，改善切削性能，为淬火作好组织准备。最终热处理：淬火加低温回火，组织为极细的马氏体和细小分布的碳化物，提高轴承的硬度和耐磨性。用途：GCr15用于中小型滚动轴承，GCrSiMn用于较大滚动轴承。表7-10。滚动轴承的化学成分和主要性能与低合金工具钢接近，可制造刀具、冷冲模、量具和耐磨零件。常用牌号、力学性能和应用见表6-5四、其他结构钢1.易切削结构钢化学成分：在普通低合金易切削结构钢中使用了铅、碲、铋等元素这种钢的含硫量WS在0.08%-0.3%范围内，含锰量WMn在0.60%-1.55%范围内。热处理：一般不进行预备热处理，以免降低其切削加工性能，但可以进行最终热处理。牌号：具体牌号有：Y12,Y12Pb,Y15,Y15Pb,Y20,Y30,Y35,Y40Mn,Y45Ca共九个牌号。即以“易”的汉语拼音首位字母“Y”打头，其后用两位阿拉伯数字表示碳含量的万分数。2.铸造碳钢：牌号：牌号由“铸钢”两汉字的汉语拼音字母字头“ZG”后面加两组数字组成：第一组数字代表屈服强度，第二组数字代表抗拉强度值。如：ZG270—500，应用：制造形状复杂力学性能要求较高的机械零件。3.超高强度钢（航空产品）：化学成分：合金调质钢+多种合金元素。性能：σs1300N／mm2，σb1400N／mm2。用途：高强度、高抗氧化性、抗热疲劳性，用于超音速飞机构件。常用牌号：35Si2MnMoVA、40SiMnCrWMoRe（铼）。学生认真听讲四、课堂小结点出重点，分析难点五、课后作业1、复习本次课的内容2、课后练习册3、下一节内容预习提示；学生根据老师的提示认真回顾本次课的重点内容