金材7-1合金元素在钢中的主要作用.doc

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1、理论课教案编号：NGQD-0707-09版本号：A/0页码：编制/时间：审核/时间：批准/时间：学科金属材料及热处理第七章合金钢第一节合金元素在钢中的主要作用教学类型授新课授课时数0.5授课班级级教学目的和要求1、了解合金元素在钢中的作用。教学重点和难点1、重点：合金元素对钢中基本相的主要作用表现。教具准备复习提问合金元素在钢中主要起什么作用？作业布置P97习题1、2、3教学方法主要教学内容和过程附记第七章合金钢碳素钢具有许多优点，诸如冶炼容易、加工性能良好，价格低廉，通过含碳量的增减以及适当的热处理，可满足许多工业产品使用

2、性能的要求。因此是应用最广泛的钢，其数量约占钢总产量的80%以上。但是，随着工业生产的发展，碳素钢所能达到的性能，已不能满足很多重要零件及工具的使用要求，主要表现在以下几个方面：（1）淬透性低：有些材料做成尺寸稍大的工件，即使水冷，表面都得不到马氏体，不能得到性能均匀一致的截面，这在重型机械中尤为突出。理论课教案附页编制/时间：教学方法主要教学内容和过程附记（2）热轧正火态的力学性能低大量的结构钢材采用热轧空冷直接使用的。它们的力学性能较低，势必造成构件壁增厚，质量大。（3）回火稳定性低回火稳定性：淬火钢在回火时抵抗软化的能

3、力，又叫抗回火性（耐回火性）回火稳定性对钢材的使用有重要意义。例：合金工具钢比碳素工具钢切削速度高，韧性高。（4）不具备特殊的物理化学性能某些构件在特殊条件下工作，要求钢材具有某种特殊的物理化学性能。例如：在高温下工作，要求耐热性；在腐蚀介质中工作，要求耐蚀性；工作中有强烈摩擦的工件，要求高的耐磨性；要求产生磁场的，要求有磁性（如硅钢片）等。在这些条件下，碳钢几乎不能使用。为克服碳钢所存在的缺点，于是出现了合金钢。合金钢：在碳钢的基础上，为了改善钢的性能，在冶炼时有目的地加入一种或数种合金元素的钢。合金钢含有的元素：①硅、碳

4、、锰、硫、磷（Si、C、Mn、S、P）[碳钢中即有]②铬（Cr）、镍（Ni）[我国资源较少]、钼（Mo）、钨（W）、钒（V）、钛（Ti）、硼（B）及稀土元素铼（Re）、Mn、Si等（可根据要求适当加入）理论课教案附页编制/时间：教学方法主要教学内容和过程附记由于合金元素的加入，可不同程度地克服碳钢的缺点，再通过适宜的热处理，可使合金钢的机械性能显著提高。某些高合金钢还具有良好的特殊性能，这些都是合金元素对钢的组织发生了影响的结果。§7—1合金元素在钢中的主要作用合金元素在钢中的作用是非常复杂的，它对钢的组织和性能影响很大，主

5、要是对钢中的基本相（F、A、Fe3C）产生一定的影响。主要表现在以下几个方面：一、强化铁素体什么叫固溶强化？①几乎所有的合金元素（Pb除外）都能或多或少地溶入铁素体中，形成合金铁素体；②合金元素的原子直径与铁的原子直径有差别，因此不论形成间隙固溶体还是置换固溶体，都会引起铁素体的晶格畸变，产生固溶强化作用，使铁素体的强度、硬度提高，塑性和韧性下降；③合金元素对铁素体韧性的影响（教材P84）二、形成合金碳化物Mn、Cr、Mo、W、V、Ti等与C能形成碳化物。根据亲和力不同，有两类：1、合金渗碳体（教材P84）Mn、Cr、Mo、

6、W等中、弱强碳化物形成元素形成合金渗碳体。性能：较渗碳体稳定，硬度略高。理论课教案附页编制/时间：教学方法主要教学内容和过程附记2、特殊碳化物（教材P84）V、Ne、Ti等强碳化物形成元素与碳形成特殊化合物。性能：较合金渗碳体具有更高的熔点、硬度、耐磨性，更稳定，不易分解，能显著提高钢的强度、硬度和耐磨性。（元素周期表中左边离铁元素越远，则该金属元素与碳的亲和力越强，形成的碳化物越稳定而不易分解）三、细化晶粒几乎所有的元素（Mn除外）都抑制钢在加热时的奥氏体晶粒的长大，达到细化晶粒的目的。强碳化合物形成元素及氧化物、氮化物形

7、成元素所生成的小质点，在晶体中能起到机械阻碍作用，阻止晶粒长大。四、提高钢的淬透性（教材P85）①几乎所有元素（Co除外）溶入奥氏体后，均能降低原子扩散速度，使奥氏体稳定性增加，推迟其向珠光体转变，使C曲线右移。减小淬火临界冷却速度，提高钢的淬透性；②提高淬透性的意义：a、获得同样淬硬层深度时，可采用冷却能力较低的淬火介质，减小工件变形和开裂。b、淬火条件相同时，可获得较深的淬硬层，能使大截面的零件获得均匀一致的组织，从而得到较高的力学性能。③淬火时应适当提高淬火加热温度。（如果形成碳化物的元素未溶入奥氏体，不但奥氏体的稳定

8、性不会增加，而且未溶碳化物还能成为促进奥氏体分解的核心，反而加速奥氏体的分解。）常用提高淬透性元素：Mn、Cr、Mo、Ni、B等。理论课教案附页编制/时间：教学方法主要教学内容和过程附记五、提高钢的回火稳定性（教材P85）合金钢在回火过程中，合金元素阻碍作用，使马氏体不易分解，碳化物不易析