11.1 合金元素对钢的影响

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1、教学课题合金元素对钢的影响教学课时2教学目的让学生了解合金元素对钢力学性能的影响掌握合金元素对钢工艺性能的影响教学难点合金元素对钢工艺性能的影响教学重点合金元素对钢工艺性能的影响教学方法讲解法、举例教具准备教材教学过程复习导入常见的热处理方式有哪些？（正火、退火、淬火、回火）新课学习课题导入组成合金的化学元素。　　多数是金属元素，如铜、锡、铅、铝、锰、铬、钼、镍及稀有金属等。　　少数是非金属元素，如碳、硅、磷等。　　合金元素指的是在炼金属的时候为达到某几种性能需要的有目的地加入的一定量一种或多种的金属或非金属元素。授课内容合金元素对钢工艺性能的影响1．对热处理的影响（1）对加热过

2、程奥氏体化的影响：合金钢热处理可适当提高加热温度和延长保温时间合金钢中的合金渗碳体、合金碳化物稳定性高，不易溶入奥氏体；合金元素溶入奥氏体后扩散很缓慢，因此合金钢的奥氏体化速度比碳钢慢，为加速奥氏体化，要求将合金钢（锰钢除外）加热到较高的温度和保温较长的时间。除Mn外的所有合金元素都有阻碍奥氏体晶粒长大的作用，尤其是Ti、V等强碳化物形成的合金碳化物稳定性高，残存在奥氏体晶界上，显著地阻碍奥氏体晶粒长大。因此奥氏体化的晶粒一般比碳钢细。（2）对过冷奥氏体转变的影响：合金钢淬透性更好，可减小淬火冷速，减小淬火变形。但残余奥氏体增多除Co外，所有溶于奥氏体中的合金元素，都使过冷奥氏体

3、的稳定性增大，使C曲线右移，马氏体临界冷却速度减小，淬透性提高。这使得合金钢利用较小的冷却速度即能淬成马氏体组织，可减小淬火变形。因此大尺寸、形状复杂或要求精度高的重要零件需要用合金钢制作。除Co、Al外，大多数合金元素都使Ms点降低，使合金钢淬火后的残余奥氏体量比碳钢多，这将对零件的淬火质量会产生不利影响。（3）对回火转变的影响：合金钢耐回火性好，回火后强韧性配合更好，有些钢可产生“二次硬化”合金钢回火时马氏体不易分解，抗软化能力强，即提高了钢的耐回火性，回火后能有更好的强韧性配合。合金元素能提高马氏体分解温度，对于含有较多Cr、Mo、W、V等强碳化物形成元素的钢，当加热至50

4、0～600℃回火时，直接由马氏体中析出合金碳化物，这些碳化物颗粒细小，分布弥散，使钢的硬度不仅不降低，反而升高这种现象称为“二次硬化”。但有些合金钢应避免“回火脆性”的产生。2．对焊接性能的影响淬透性良好的合金钢在焊接时，容易在接头处出现淬硬组织，使该处脆性增大，容易出现焊接裂纹；焊接时合金元素容易被氧化形成氧化物夹杂，使焊接质量下降，例如，在焊接不锈钢时，形成Cr2O3夹杂，使焊缝质量受到影响，同时由于铬的损失，不锈钢的耐腐蚀性下降，所以高合金钢最好采用保护作用好的氩弧焊。3．对锻造性能的影响由于合金元素溶入奥氏体后使变形抗力增加，使塑性变形困难，合金钢锻造需要施加更大的压力吨

5、位；同时合金元素使钢的导热性降低、脆性加大，增大了合金钢锻造时和锻后冷却中出现变形、开裂的倾向，因此合金钢锻后一般应控制终锻温度和冷却速度。补充设计合金元素对钢力学性能的影响1．溶解于铁起固溶强化作用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．形成碳化物，起第二相强化、硬化作用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

6、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．使结构钢中珠光体增加，起强化的作用合金元素的加入，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）含碳量更接近于共析成分，组织中珠光体的数量，使合金钢的强度提高。合金元素对铁素体力学性能的影响课堂小结合金元素对钢工艺性能的影响合金元素对钢力学性能的影响布置作业P139填空题9~13教学反思教学过程中有学生提出理论性太强，要记的东西太多，本门课程的却存在这类情况，所以以后可以对教学重点告诉学生，让他们选择性记忆，以后课堂

7、上上课的内容应有针对性