§5—1合金元素在钢中的主要作用

河源市高级技工学校理论课教案教师李晓红13模具数控班授课日期13周星期2第56节科目金属材料与热处理课题§5—1合金元素在钢中的主要作用教学目的1、掌握合金钢的特点；2、理解合金钢的分类；了解合金结构钢和合金工具钢。重点难点合金钢的用途教具教学过程教法设计【组织教学】1、检查学生的考勤2、说明本课题的教学目的和要求3、稳定学生的情绪，集中学生精力进行上课【复习旧课】1、热处理的含义；2、热处理的基本方法。【导入新课】尽管碳素钢的冶炼、加工都比较简单，价格便宜，并且通过热处理可以得到不同的性能，但随着现代工业生产的发展，这种金属已经不能满足更高的要求，那么需要采用什么材料呢？【讲授新课】1、合金钢的定义：在碳素钢的基础上，为了改善钢的性能，在冶炼时目的地加入一种或数种合金元素的钢。2、合金钢的特点：具有较高的力学性能、淬透性和回火稳定性，有的还具有耐热、耐酸、耐蚀等特殊性能。§5—1合金元素在钢中的主要作用1、合金钢中常加的合金元素：1）、锰(Mn)锰能提高钢的强度、硬度、淬透性和耐磨性，但加热时容教师组织教师指导教师强调板书教学重点教师示范教学重点边讲解边演示河源市高级技工学校理论课教案教学过程教法设计易促使奥氏体晶粒长大。2）、硅(S)硅能提高钢的抗拉强度和疲劳强度，改善耐蚀性能和抗氧化性能，若与锰配合使用则效果最佳。硅加热时脱碳倾向严重，故含量不宜过多。3）、铬(Cr)铬能提高钢的强度和淬透性，具有良好的抗氧化和耐腐蚀的性能，是不锈钢的主要成分4、镍(Ni)镍能提高钢的韧性，与铬配合可提高淬透性、强度、耐热和耐蚀性能，是形成不锈钢的主要元素之一。5）、钨(W)钨能提高钢的硬度和耐磨性，使工具钢具有热强性和红硬性。6）、钼(Mo)钼能提高钢的淬透性，热强性以及防止回火脆性。7）、钒(V)钒能提高钢的强度和耐磨性，有细化晶粒的作用，也能提高工具钢的红硬性。8）、硼(B)微量的硼能提高钢的淬透性，作用比较明显，但含量不宜高。9）、钛(Ti)钛与钒的作用相近，主要起细化晶粒的作用。合金元素作用：1、强化铁素体几乎所有合金元素均能不同程度地溶于铁素体、奥氏体中形成固溶体，使钢的强度、硬度提高，但塑性韧性有所下降。使钢具有强韧性的良好配合。2、形成合金碳化物按照与碳之间的相互作用不同，常用的合金元素分为非碳化物形成元素和碳化物形成元素两大类。碳化物形成元素包括Ti、Nb、V、W、Mo、Cr、Mn等，它们在钢中能与碳结合形成碳化物，如TiC、VC、WC等，这些碳化物一般都具有高的硬度、高的熔点和稳定性，如果它们颗粒细小并在钢中均匀分布时，则显著提高钢的强度、硬度和耐磨性。3、细化晶粒合金元素的加入，使Fe-Fe3C相图中的共析点左移，因而，与相同含碳量的碳钢相比，亚共析成分的结构钢（一般结构钢为亚共析钢）含碳量更接河源市高级技工学校理论课教案教学过程教法设计近于共析成分，组织中珠光体的数量，使合金钢的强度提高。4、提高钢的淬透性合金元素（除钴外）使C曲线右移，减小淬火临界冷却速度，提高钢的淬透性。好处：可采用冷却能力较低的淬火介质；可淬透大截面零件。5、提高钢的回火稳定性热硬性：金属材料在高温下保持高硬度的能力。热硬性对高速切削的刀具具有重要意义合金钢与碳钢相比，具有如下特点：（1）机械性能好：含碳量相同的碳钢与合金钢，经同样的热处理，其机械性能区别较大。如40钢经调质其抗拉强度750MPa，而40Cr钢经调质其抗拉强度1000MPa。在40钢和40Cr钢调质后硬度相同的情况下，40Cr钢的塑性和韧性又比40钢好。(2)具有较好的淬透性：前面一章巳讲，工件淬火时，若能完全淬透，则经高温回火后，工件整个截面上都能获得良好的综合机械性能；如仅表面淬硬而心部未淬硬，即淬透性差，那么经高温回火后，工件的综合机械性能明显降低。相同直径的碳钢与合金钢，碳钢即使在剧烈的冷却介质中淬火，其淬透深度也是有限的；合金钢在同样介质中淬火，淬透深度要比碳钢深，甚至在较缓慢的冷却介质中冷却，也能获得较深的淬透层。因此，大型结构零件，一般均采用合金钢来制造。(3)某些合金钢还具有特殊的物理、化学性能：如大量的镍、锰加入钢中，能使钢在室温下保持奥氏体组织，消失磁性成为无磁钢。大量的铬、镍加入钢中，能使钢的耐蚀性提高，成为不锈耐酸钢。硅、钼、铬、铝等元素加入钢中，又会使钢的抗氧化性和高温强度提高，成为耐热钢和抗氧化不起皮钢等。但是，合金钢冶炼较困难、价格较昂贵、容易产生冶金缺陷，所以只有在碳钢不能满足要求时才使用。河源市高级技工学校理论课教案教学过程教法设计【小结】【作业布置】课后【板书设计】投影幕插图课题一、二、．．．．．．．小结作业【教学后记】审查日期