无锡职业技术学院

1、无锡职业技术学院教 案教 师 姓 名 授课班级 授课形式讲授授 课 日 期 2005 年 2月 24日 第 1 周授课时数2授课章节名称绪论第一章:工程材料的基础知识第一节：工程材料的分类第二节：钢铁生产简介第三节：金属材料的性能（强度与塑性）教 学 目 的1 了解本课程的性质、内容、任务、特点和学习方法2 工程材料的种类3 钢与生铁、钢材的生产方法与种类4强度与塑性的概念、测定方法，判据、意义和应用教 学 重 点本课程的内容、目标、任务、作用钢与生铁、钢材种类强度和塑性判据的意义和应用教 学 难 点强度和塑性判据的意义和应用 更新、补充、删节内容拉伸试验新标准（GB/T 228-2002金属

2、材料室温拉伸试验方法）使 用 教 具拉伸试样课 外 作 业补充课 后 体 会绪论课强调本课程在机械制造生产中的作用和地位材料入门：钢与生铁的概念、钢材生产方法与种类强度与塑性强调判据的表示符号，要求理解其意义和作用绪 论一、 本课程的性质地位、任务、内容、要求1 性质：综合性的技术基础课，是制造类，管理等专业的必修课。2 任务：是了解机器生产全过程：原材料毛坯成形零件成形3 课程内容（与热加工实训、机械加工实习结合）机械工程材料及热处理（本学期理论课） 毛坯成形及选择（热加工实训）零件成形及装配（机械加实习、专业课）4 要求：与热加工实训、机械加工实习结合，学会“三选一线”，即选材、选毛坯、选

3、加工方法，拟定工艺路线。二、 课程特点及学习方法特点、学习环节、教学手段：讲课、录像、多媒体、实习、实验三、 材料与机械制造发展史1 材料里程碑：石器时代、青铜时代、铁器时代2制造工艺发展：冶炼术、切削加工术3发展趋势：材料轻量化、高强度、功能材料；毛坯生产精密、绿色；机械加工：数控、精密、高效第一章 工程材料的基础知识工程材料的分类按成分：金属材料、非金属材料、复合材料按使用场合：结构材料、工具材料、功能材料按其应用的领域：机械工程材料、建筑材料、能源材料、信息材料、生物材料等。钢铁生产简介钢材生产过程：炼铁炼钢钢材加工一、炼铁原料、原理、设备产品：生铁（Fe、C、Si、Mn、P、Si）,铸

4、造生铁（硅1.25%3.2%），炼钢生铁(硅10），一般大20%左右2断面收缩率（） =100%塑性的意义：塑性加工，增加使用安全可靠性。小结：钢与生铁区别；屈服点、抗拉强度、断后伸长率、断面收缩率。补充题：某厂购进一批40钢，按国家标准规定，力学性能应不低于下列数据，s=335Mpa，b=570Mpa，5=19%，=45%。入厂验收时，采用d0=10mm的标准短试样进行拉伸试验，测得FS=28260N，Fb=45530N，L1=60.5mm，d1=7.3mm。试列式计算并回答这批钢材的力学性能是否符合要求？（答案：s=360Mpa b=580Mpa 5=21% =46.7%）无锡职业技术学院

5、教 案教 师 姓 名 授课班级 授课形式讲授 授 课 日 期 2005年 3月 3日 第 2 周授课时数2授课章节名称三、硬度四、冲击吸收功五、疲劳极限教 学 目 的1硬度的测定方法及种类,硬度的意义.2冲击韧性的意义3疲劳断裂的概念及预防教 学 重 点HB、HR、HV、akv、Akv、s-1、KIC的测定方法及意义教 学 难 点小能量多次冲击*、疲劳断裂及预防措施.更新、补充、删节内容使 用 教 具冲击试样课 外 作 业补充:课 后 体 会提醒学生注意硬度的表示方法各种硬度的适用范围课前提问：1有一紧固螺栓，使用后发现塑性变形（伸长），问是哪项力学性能没有达到要求？2起重机桁架、吊钩、传动链

6、等为什么选用低碳钢制作？三、硬度1布氏硬度测量法(1) 原理 (2) 测量条件及范围：条件：F、D、t测量范围： HBS用于测量硬度低于450 HBW用于测量硬度大于450650(3) 表示方法：硬度值/HBS（W）/D/F/t 例：120HBS10/1000/30(4) 特点应用：数据稳定、误差小；压痕大、费时 用于灰铸铁、非铁金属、非金属2洛氏硬度测量法（1）测量条件： HRA 1200金刚石园锥压头 60kg HRB F1.588mm淬火钢球 100kg HRC 1200金刚石园锥压头 150kg （2）原理：利用压痕深度来衡量 HR=K-e=k-(h/0.02)(3) 特点及应用：方便

7、、快捷、压痕小、范围大、能测薄件 HRA 2088 硬质合金、表面淬火层、渗碳层 HRB 20100 非铁金属、退火钢、正火钢 HRC 2070 淬火钢、调质钢3维氏硬度测量法原理：HV=0.1891*特点：测量范围广（51000HV）、能测薄件、不能测组织不均匀材料比较布氏，洛氏硬度测量的特点及应用场合、各硬度之间的换算。四、冲击吸收功 静载荷和动载荷的区别1夏比冲击试验试样:551010mm冲击吸收功 AKV= AKV1 -AKV2 =mg(h1-h2) （J）影响因素：冲击韧性随温度的降低而下降.，低温条件下使用的钢材应注意。碳素结构钢韧脆转变温度为-202小能量多次冲击抗力*材料受小能

8、量多次冲击时，寿命主要决定于材料的强度、塑性、韧性等综合性能。五、 疲劳*交变应力和循环应力疲劳的概念：交变、循环应力，受力远小于屈服点、使用一定时间后发生断裂的现象。原因及预防措施：减少疲劳源、使所受循环应力值小于疲劳强度。疲劳极限s-1 ：是指定循环次数下失效的估计循环应力值。六、断裂韧度*低应力脆断：材料在远低于许用应力下，突然发生的脆性断裂。原因：低应力下材料中宏观裂纹（气孔、缩孔等）的扩展引起。断裂韧度KIC：材料抵抗裂纹失衡扩展的能力。KIC的意义：（1）若已知KIC，可确定材料中允许存在的、不会失稳扩展的最大裂纹长度 （2）若已知存在的裂纹长度，可确定不至脆断的最大应力。一般：中

9、低强度钢KIC达50MN.m-3/2 ,常在小于200Mpa下，可存在几厘米的裂纹。高强度材料KIC小于30 MN.m-3/2,常受高的工作应力，几毫米时已危险。建议：理想的材料是强而韧，需要时可略降低强度，以保证足够的韧性较安全。小结: HBS、HRC、Akv、akv、s-1 、KIC作业：3，4，无锡职业技术学院教 案教 师 姓 名 授课班级 授课形式讲授 授 课 日 期 2005年 3 月 10 日 第 周授课时数2授课章节名称第四节 金属的晶体结构与结晶一、金属的晶体结构 二、金属的结晶 教 学 目 的 1了解纯金属与合金常见的晶格 2了解金属结晶规律、晶粒大小、控制晶粒大小措施教 学

10、 重 点 晶粒大小及其控制措施教 学 难 点 合金相结构更新、补充、删节内容 新教材中不讲二元合金相图。使 用 教 具 晶格模型（体心立方、面心立方、密排六方）课 外 作 业 练习册及教材P25:15题课 后 体 会 细晶强化：常温下的材料晶粒越小，强度、硬度越高。细化晶粒的措施：变质处理、增加过冷度、附加振动。思考：合金如何结晶？第四节 金属的晶体结构与结晶一、纯金属的晶体结构与结晶面心立方晶格体心立方晶格1 纯金属的晶体结构概念： 晶体 非晶体 晶格 晶胞体心立方晶格：a-Fe面心立方晶格：g-Fe Al Cu Ag Au密排六方晶格：Zn Mg2纯金属的结晶（1）过冷现象：TnT0过冷度

11、：DT= T0- Tn 影响过冷度的因素：冷却速度、过冷度（2）纯金属的结晶过程形核：晶核，自发形核、非自发形核长大：晶粒、晶界、显微组织（3）晶粒大小及其控制措施晶粒越细，力学性能越好细化晶粒措施：快冷、变质处理、振动3金属的同素异晶转念：同一种固态纯金属（或其它单元相物质）由一种稳定状态转变为另一种晶体结构不同的稳定状态的转达变，称为同素异构转变。纯铁的同素异晶转变：L-Fe-Fe-Fe 二、合金的晶体结构与结晶1合金的相结构（1）固溶体类型：置换固溶体、间隙固溶体性能：固溶强化，且有高的塑性和韧性、固溶强化的应用举例固溶体常作为合金中的基本相。（2）金属化合物性

12、能：熔点高、硬而脆金属化合物举例金属化合物在合金中常作为第二相强化、可提高合金的强度、硬度、耐磨性、红硬性、细化热处理晶粒2 合金的结晶：（略）。在后续章节涉及相关合金的结晶（以铁碳合金例）。小结：晶体的有关知识、同素异晶转变及意义、纯金属晶粒大小与力学性能之关系、晶粒大小控制措施。作业无锡职业技术学院教 案教 师 姓 名 授课班级 授课形式讲授 授 课 日 期 2005年 3月 17日 第 4周授课时数2授课章节名称 第二章 铁碳合金 第一节 铁碳合金的基本组织 第二节 铁碳合金相图教 学 目 的 1了解铁碳合金中的基本相及其它们的性能 2初步掌握铁碳合金相图及其应用教 学 重 点 1熟悉铁

13、碳合金即铁碳合金含碳量对性能的影响，理解铁碳合金成分组织性能之关系2Fe-Fe3C相图及其应用教 学 难 点 同上更新、补充、删节内容使 用 教 具金相组织挂图 课 外 作 业 练习册及教材思考题课 后 体 会课前提问：1晶粒大小对力学性能的影响？如何细化晶粒？2固溶体、金属化合物的性能特征及其它们在合金中起的作用?3合金如何结晶？思考过吗？引出本章铁碳合金。第 二 章 铁 碳 合 金第一节 铁碳合金的基本组织一、铁素体 （F）体心立方结构，727时Wc=0.0218%抗拉强度：180280Mpa 5080HBS断后伸长率：3050% 冲击韧度：160200J/cm2二、奥氏体（A）面心立方，

14、1148时 Wc=2.11%抗拉强度：400Mpa 160200HBS 、断后伸长率：40%50%三、渗碳体（Fe3C）熔点1127 Wc=6.69%800HBS 塑性、韧性几乎为0四、珠光体（P）F+ Fe3C Wc=0.77%抗拉强度：770Mpa 180HB 断后伸长率：2035% 冲击韧度：3040J/cm2五、莱氏体（Ld Ld）A+ Fe3C 、 P+ Fe3C1148时 Wc=4.3% 性能硬而脆第二节 Fe- Fe3C相图分析一、 相图中点、线、区分析点：A、D、G、C、E、S线：液相线：AC、CD 固相线：AE、ECF、先析线：GS、ES共析线：PSK区：见相图二、典型合金的

15、结晶分析共析钢：P亚共析钢：F+P 过共析钢：P+Fe3CII三、碳钢的成分、组织、性能之关系四、铁渗碳体相图的应用1 在选材上的应用2 在铸造上的应用3 在锻压生产上的应用4 在焊接上的应用5 在热处理生产上的应用小结：重点是铁碳合金成分组织性能之关系（图）作业： 教材P43：三、简答题3、10（做在作业本上，要上交）；一、二、三、相应题目（做在书上）无锡职业技术学院教 案教 师 姓 名 授课班级 授课形式讲授 授 课 日 期 2005年 03月 24 日 第 5 周授课时数2授课章节名称 第三节 非合金钢（碳钢）教 学 目 的 掌握常用碳钢的牌号、成分、性能及其应用教 学 重 点 碳素结构

16、钢：Q235.Q275 优质碳素结构钢：08 20 45 65. 碳素工具钢：T7 T8.T13 铸造碳钢:ZG200-400.教 学 难 点 各类碳钢的牌号、性能、应用 更新、补充、删节内容使 用 教 具课 外 作 业 习题二：三，9、11、13课 后 体 会 课前提问： 1 F、A、Fe3C、P表示什么？性能？ 2共析、亚共析、过共析钢的平衡组织是什么?它们的性能如何?第三节 非合金钢（碳钢）一、杂质元素对钢性能的影响1、锰：约为0.25%0.80%。固溶强化；清除FeO，降低钢的脆性；与硫化合成MnS，可以减轻硫的有害作用。有益。2、硅：约为0.10%0.40%，固溶强化；除FeO对钢质

17、量的不良影响，有益。3、硫：FeS与Fe形成低熔点共晶体（熔点为985），在10001250热加工时导致钢变脆而开裂，“热脆”。有害。4、磷：强度、硬度提高，但使塑性和韧性降低，“冷脆”。有害。二、碳钢的分类碳钢的种类很多，常按以下方法分类。1、按钢中碳的质量分数分类低碳钢（Wc0.60%）。2、按用途分类碳素结构钢 用作机械零件，工程结构件，一般属于低、中碳钢。碳素工具钢 用作刀具、量具和模具。一般属于高碳钢。3、按质量等级分类 （根据钢中有害杂质硫、磷含量）普通质量碳钢（Ws0.045%、Wp0.045%）。不规定控制质量特殊质量碳钢（Ws0.02%，Wp0.020%），需要特别严格控制质

18、量和性能（例如控制淬透性和纯洁度）的碳钢。优质碳钢 指除普通质量和特殊质量碳钢以外的碳钢另：转炉钢、电炉钢；沸腾钢、镇静钢、半镇静钢和特殊镇静钢等。三、常用碳钢讲解思路：牌号表示（常用牌号为例）性能特点应用场合1碳素结构钢牌号 例Q235-AF，表示s235MPa特点：价格低廉，工艺性能（如焊接性和冷成形性）优良。应用：一般工程结构和普通机械零件。如Q235可制作螺栓、螺母、销子、吊钩和不太重要的机械零件以及建筑结构中的螺纹钢、型钢、钢筋等2优质碳素结构钢牌号：例45、65Mn、08F应用：制造重要机械零件的非合金钢，一般都要经过热处理之后使用。常用钢号及用途：08F，碳的质量分数低，塑性好，

19、强度低，用于冲压件如汽车和仪表外壳；20，塑性和焊接性好，用于强度要求不高的零件及渗碳零件，例如机罩、焊接容器，小轴、螺母、垫圈及渗碳齿轮等；45，40Mn，经调质后综合力学性能良好，用于受力较大的机械零件，如齿轮、连杆、机床主轴等；60、65Mn钢具有较高的强度；用于制造各种弹簧、机车轮缘、低速车轮。3碳素工具钢牌号：例如T12钢表示Wc=1.2%的碳素工具钢。特点：属共析钢和过共析钢，强度、硬度较高，耐磨性好适用于制造各种低速切削刀具。T7、T8：制作承受一定冲击而要求韧性的零件。如大锤、冲头、凿子、木工工具、剪刀T9、T10、T11：制造冲击较小的要求高硬度高耐磨性的工具。如丝锥、小钻头

20、、冲模、手锯条T12、T13：制作不受冲击的工具。如锉刀、刮刀、剃刀、量具4铸钢牌号：例如ZG200-400，表示s200MPa，b400MPa的铸钢。性能：铸造性能比铸铁差，但力学性能比铸铁好；应用：主要用于制造形状复杂，力学性能要求高，而在工艺上又很难用锻压等方法成形的比较重要的机械零件，例如汽车的变速箱壳，机车车辆的车钩和联轴器等。本章小结：了解铁碳合金的成分、组织、性能之关系；熟悉铁碳合金相图常用碳钢的牌号、性能、应用。无锡职业技术学院教 案教 师 姓 名 授课班级 授课形式讲授授 课 日 期 2005年 3月31 日 第 6周授课时数2授课章节名称第三章 钢的热处理第一节 热处理概述

21、第二节 钢的热处理原理一、钢在加热时的组织转变二、钢在冷却时的组织转变教 学 目 的1了解热处理的概念、作用、分类2钢的奥氏体化3钢在不同的冷却条件下转变组织和性能教 学 重 点冷却转变产物及性能，热处理冷却方式对组织和性能的影响教 学 难 点用钢的等温冷却转变曲线分析冷却组织和性能。更新、补充、删节内容使 用 教 具课 外 作 业P69：一、二（填空和选择在直接做在书上）课 后 体 会重视小结：钢在不同温度下的等温冷却转变产物及性能钢在不同冷却下的转变产物及性能第三章 钢的热处理第一节 热处理概述热处理的概念：固态、加热、保温、冷却，组织、性能、改变 热处理工艺曲线：T（温度）t（时间）曲线

22、 ， 热处理的应用：材料改性 保温T（）冷却温度0 加热时间（t）加热钢实际加热和冷却时的相变点 AC1 AC3 Accm Ar1 Ar3 Arcm 第二节 钢在加热和冷却时的转变 1 钢在加热时的组织转变 热处理工艺曲线（1）奥氏体的形成以T8钢为例分析:加热至 AC1以上温度由珠光体转变为奥氏体，过程如下：A形核 A晶粒长大 （2）奥氏体的晶粒度与控制措施影响奥氏体晶粒因素：化学成分，加热温度，保温时间，原始组织2钢在连续冷却时的组织转变（1）钢的等温冷却转变（以共析钢的等温冷却转变曲线为例）曲线分析：等温转变产物及性能：高温转变: P 727650160250HBS S 72760025

23、30HRC 片状 T 6005503548HRC 中温转变：B上 5503504048HRC 羽毛状 B下 350Ms4555HRC 针状（3）影响C曲线的因素:化学成分，奥氏体化条件亚共析钢和过共析钢等温转变曲线2钢的连续冷却转变（1）用等温转变曲线近似分析连续冷却后产物以共析钢为例进行分析 炉冷：V1 P 170220HBS 空冷：V2 S 2535HRC 油冷：V3 M+T 4555HRC 水冷：V4 M+A 5565HRC温度MS时间钢的等温冷却转变曲线0A1 MS时间连续冷却转变分析0A1V1V2V3V4 共析钢和过共析钢的连续转变 （略）（2）马氏体转变 马氏体（M）：是碳在 Fe

24、中的过饱和固溶体马氏体转变的特点：不完整性（在MSMf区间内完成转变），残余奥氏体、非扩散型，马氏体过饱和的含碳量、体积膨胀，导致内应力、变形、开裂马氏体的组织形态：板条状（低碳）、针状（高碳）马氏体的性能：主要决定于含碳量小结：加热：奥氏体化（部分奥氏体化、全部奥氏体化）冷却：过冷奥氏体转变（等温转变产物与性能，连续冷却近似分析方法）思考：1.全部奥氏体化条件？ 如何部分奥氏体化条件？如何获得均匀、细小的奥氏体？2.等温冷转变产物性能与等温温度关系？连续冷却速度与组织、性能的关系？无锡职业技术学院教 案教 师 姓 名 授课班级 授课形式讲授授 课 日 期 2005年 4月 14日 第 周授课

25、时数2授课章节名称第三节 钢的整体热处理工艺退火、正火、淬火、回火教 学 目 的1掌握各种退火、正火工艺方法、目的及应用2各种淬火工艺，淬火目的及应用3回火方法及应用教 学 重 点重点为“四把火”的工艺方法、应用教 学 难 点退火、正火、淬火、回火的选用更新、补充、删节内容使 用 教 具课 外 作 业练习册及教材思考题课 后 体 会内容较多，且是本章的重点，课后加强辅导第三节 钢的整体热处理工艺一、退火1完全退火 AC3以上3050加热、保温、缓冷 细化组织 降低硬度 改善塑性 作为亚共析钢的预先热处理2球化退火 AC1以上2030加热、保温、缓冷 P球 改善组织、降低硬度、为淬火作组织准备、

26、改善切削加工性能。主要适合于共析钢和过共析钢锻轧件，若组织中有网状两次渗碳体，先进行正火。3去应力退火 500600加热、保温、缓冷 去除各类内应力，适合于铸、锻、焊、冷冲压、切削加工等件。二、正火 AC1 或AC 3 以上3050加热、保温、空冷. 细化组织、消除二次渗碳体网、提高力学性能 用于一般件的最后热处理，改善低碳钢的可切削性能退火与正火的选择考虑切削加工性（170260HBS）；从零件结构形状考虑，减小内应力（形状复杂件主要用退火）；从经济性考虑，使成本低（正火成本低）。三、淬火1淬火目的：获M或B下组织，强化钢材2淬火工艺：（1）淬火温度 AC1或ACcm以上3050（2）淬火介

27、质：水及水溶液、油、盐浴和碱浴0时间温度abcd（3）淬火方法a）单介质淬火b）双介质淬火c）马氏体分级淬火 d）下贝氏体等温淬火3淬透性淬透性概念：规定条件下，决定钢材淬硬深度和硬度分布的特性淬透性影响因素：钢的化学成分、奥氏体化温度、保温时间淬透性意义：选材、制订热处理工艺（确定冷却速度或冷却方式）四、回火目的：去除淬火内应力；调整力学性能（提高韧性,降低脆性）；稳定组织和尺寸1低温回火（500） 组织：S回 性能：2535HRC具有良好的综合性能 应用：机器受力件 轴、齿轮、连杆.小结： “四把火”的工艺方法、应用预先热处理：退火、正火方法及适用场合，应用举例最后热处理：淬火、回火配合使

28、用，各回火工艺适用场合，应用举例P69：一、17；二、19；三、4、5、6无锡职业技术学院教 案教 师 姓 名 授课班级 授课形式讲授授 课 日 期2005年 4月 18日 第 周授课时数2授课章节名称第四节 钢的表面热处理一、 表面淬火二、 化学热处理教 学 目 的1了解表面淬火工艺、选材、性能、应用2了解常用化学热处理（渗碳、氮化、碳氮共渗）工艺、选材、性能、应用教 学 重 点感应淬火、渗碳教 学 难 点比较各种方法的工艺特点、选材、性能、应用更新、补充、删节内容使 用 教 具课 外 作 业P70：三、7、8、9课 后 体 会思考：常用零件的加工工艺路线机械床齿轮或主轴：调质钢、表面淬火、

29、低温回火汽车齿轮：渗碳钢，渗碳、淬火、低温回火本节工艺都能使零件达到“里韧外硬”的性能，但性能达到的程度不同，通过比较来学习。第四节 钢的表面热处理一、表面淬火方法：感应加热 火焰加热 电接触加热感应加热表面淬火：原理：电磁感应、集肤效应工艺：高频淬火、中频淬火、工频淬火材料：中碳钢（45）、合金调质钢（40Cr）技术条件：表面5055HRC感应表面淬火方法(1) 高频感应淬火 200kHz300kHz，表面硬化层深度为0.5mm2mm。(2) 中频感应淬火 2500Hz8000Hz， 3mm6mm淬硬层深度。(3) 工频感应淬火 50Hz，可获得10mm15mm以上的硬化层。应用：机床主轴、

30、机床齿轮2典型表面淬火件的工艺路线分析：机床齿轮下料锻造正火机加工（粗、半精）调质机加工表面淬火、低温回火精磨。二、钢的化学热处理1渗碳 气体渗碳：设备:常用井式气体渗碳炉 工艺：920930 38小时 材料：例 20、20Cr、20CrMnTi等 技术条件：表面含碳量0.85%1.05% 渗层深度 0.41.5mm (一般1.0mm) 渗碳后的热处理：淬火+低温回火 M回+Fe 3 C 典型渗碳件的工艺路线：汽车齿轮下料锻造正火机加工（粗、半精）渗碳、淬火、低温回火机加工（精加工）2渗氮气体渗氮 离子渗氮工艺：渗氮温度一般为500560，渗氮时间一般为3050小时材料：38CrMoAl性能特

31、点：950HV1200HV（相当于65HRC72HRC）应用：适宜精密零件，例如磨床主轴、镗床镗杆、精密机床丝杠、内燃机曲轴以及各种精密齿轮和量具等。典型氮化件的工艺路线：磨床主轴下料锻造正火机加工（粗加工）调质机加工渗氮精磨第五节 热处理新技术简介真空热处理、形变热处理、激光淬火与电子束淬火第六节 工程材料表面强化处理技术第七节 工程材料表面防腐处理技术第八节 工程材料表面装饰加工技术68节自学小结：列表比较表面淬火、渗碳、渗氮的工艺、选材、性能、经济性、应用。无锡职业技术学院教 案教 师 姓 名 授课班级 授课形式讲授授 课 日 期2005年5月 12日 第 周授课时数2授课章节名称第四章

32、 合金钢4-1合金钢的分类与牌号4-2合金无元素对钢的影响4-3合金结构钢教 学 目 的1了解常用低合金钢的牌号、成分、性能及其应用2了解常用结构用合金钢种类、牌号、热处理、性能及应有用教 学 重 点低合金高强度结构钢、合金渗碳钢、合金结构钢、合金弹簧钢、轴承钢教 学 难 点如何从众多的钢号中抓出重点，使学生学后印象深刻，避免走“一学就会，一过就忘”的老路更新、补充、删节内容合金元素对钢组织、热处理、性能的影响。这部分内容视情况少讲或不讲使 用 教 具课 外 作 业P93：2、3、4课 后 体 会讲课时应把握好钢的分类新老标准的对应关系介绍的牌号不宜多，着重讲最常用的钢号， 第四章 低合金钢与

33、合金钢第一节 合金钢的分类：分类：低合金钢：普通质量、优质、特殊质量；合金钢：低合金钢、中合金钢、高合金钢；铬钢、锰钢、硅锰钢、铬镍钢；结构钢、工具钢、不锈钢、耐热钢。牌号：含碳量数字、合金元素数字、拼音字母（如60Si2Mn、1Cr13、GCr15）；特例（CrWMn、0Cr18Ni9等）第二节 合金元素对钢的影响：对基本相的影响：（溶于基本相中，固溶强化；形成合金碳化物，细小分布时能提高强度、硬度、耐热性、耐磨性）对相图的影响：对奥氏第三节 合金钢结构钢一、低合金高强度结构钢 1化学成分：低碳，0.1%0.25%；低合金，主要加Mn0.8%1.8%，其次加Si 2性能特点：高的屈服点与良好

34、的塑性韧性；良好的焊接性3牌号及应用例Q345（原国标为16Mn） 含义同碳素结构钢共有Q295、Q345、Q390、Q420、Q460五个牌号用：车辆冲压件、冷弯型钢、中低压化工容器、大型船舶、桥梁、起重机械、大型焊接结构件、电站设备厂房等其他低合金钢：易切削钢、低合金耐候钢、低合金专业用钢（汽车用低合金钢、锅炉、压力容器、船舶、桥梁、农机、自行车、矿山、建筑钢筋等） 二、合金渗碳钢成分特点：低碳（wc100mm）：18Cr2Ni4WA 热处理：渗碳、淬火+低温回火性能：表面硬度高，5862HRC，心部具有足够的强韧性。应用：制造承受冲击和摩擦条件下使用的零件，如汽车齿轮、齿轮轴、活塞销等三

35、、合金调质钢1合金调质钢成分：中碳（wc=0.25%0.5%） 合金元素的作用为提高淬透性、提高回火稳定性、细化晶粒常用钢号： 低淬透性（临界淬透直径3040mm）： 40Cr 、40Mn2 中淬透性（临界淬透直径4060mm）： 40CrNi、35CrMo、38CrMoAl 高淬透性（临界淬透直径60mm）： 40CrNiMo、25Cr2Ni4WA热处理、性能、应用： 调质处理，具有良好的综合力学性能 表面淬火，表面具有高的硬度和耐磨性 用于汽车上的连杆螺栓、传动轴、偏心轮、转向节等，机械中的各类轴、齿轮、连杆四、合金弹簧钢成分：中高碳（wc=0.5%0.7%），合金元素提高强度、提高淬透性

36、常用牌号： 50CrVA 60Si2Mn热处理：冷成型弹簧（尺寸小于810mm）：去应力退火 或淬火+中温回火 热成型弹簧（尺寸大于1015mm）：余热淬火+中温回火应用：汽车弹簧、气门弹簧五、滚动轴承钢成分：高碳、含铬热处理：淬火、低温回火性能：硬度62HRC以上牌号及应用：GCr9 Gcr15，滚动轴承内外圈、量具等六、高锰耐磨钢牌号：ZGMn13使用条件: 强烈磨损、冲击，恶劣条件热处理：水韧处理耐磨原理：加工硬化、形变马氏体转变小结：列表总结合金钢的种类、常用牌号、热处理方法、性能、应用无锡职业技术学院教 案教 师 姓 名 授课班级 授课形式讲授授 课 日 期 2005年 6月 日 第

37、 周授课时数2授课章节名称第四节 合金工具钢与高速工具钢第五节 特殊性能钢教 学 目 的1了解合金工具钢、高速工具钢的牌号、热处理、性能、应用2了解常用不锈钢、耐热钢的牌号、性能及应用教 学 重 点合金工具钢、高速工具钢、不锈钢教 学 难 点比较各类钢的特性及应用更新、补充、删节内容更新合金工具钢的标准（GB/T1299-2002）使 用 教 具课 外 作 业P93：811题课 后 体 会介绍的钢号不宜多，抓住重点、常用钢号，介绍其性能及应用第四节 合金工具钢和高速工具钢本节介绍工具钢。工具钢分类：刃具钢、模具钢、量具钢三类；非合金工具钢、合金工具钢、高速工具钢。一、 合金工具钢1量具刃具钢应

38、用：（主要用于低速切削的形状复杂、截面尺寸较大的各类刃具，如板牙、丝锥、钻头、拉刀；量具如卡尺、千分尺、量块、样板等机械加工用量具） 性能要求：高硬度、耐磨性、尺寸稳定性成分：高碳0.8%1.5%，主加合金元素C、Mo、Cr、V等（淬透性、耐磨性、细化晶粒）常用牌号：9SiCr Cr06 Cr2 9Cr2热处理：淬火、低温回火(6064HRC) 冷处理、时效处理（对于高精度量具）2 热作模具钢用途：高温下塑性变形的模具（热锻模、热挤压模、压铸模等）性能要求：温度高于600，强度、韧性、耐磨、耐高温、热疲劳性、淬透性成分：一般为中碳成分（wc=0.45%0.6%）常用热作模具钢：5CrNiMo

39、5CrMnMo（用于热锻模） 3Cr2W8V（热挤压模、压铸模）热处理：淬火、回火（回火温度视硬度要求而定，一般为中温回火）3冷作模具钢用途：冷冲模、拉丝模、冷墩模、冷挤压模性能要求：高硬度（5662HRC）、耐磨性、淬透性、热处理变形小，温度不超过300成分特点：高碳（1%），钢号：Cr12型钢热处理：淬火、低温回火；或高温淬火、多次回火常用钢种：Cr12 Cr2MoV W18Cr4V 用于尺寸大、耐磨、变形小的冷作模另：T10 用于尺寸不大、形状简单、精度不高的冷冲模9SiCr 9Mn2V CrWMn GCr9 Gcr15 用于形状复杂、淬火变形冷作模 4 塑料模具钢性能要求：较高预硬硬度

40、（2835HRC），便于切削；抛光后达到高镜面度；热处理后硬度大于4555HRC；足够的强韧性；热处理变形小；良好的耐蚀性。二、高速工具钢性能特点：高硬度、耐磨性、红硬性600成分特点：高碳、高合金常用钢号：W18Cr4V W6Mo5Cr4V2热加工特点：反复锻打热处理：高温淬火+多次回火，氮碳共渗、蒸汽处理如W18Cr4V应在12701280淬火、并在560三次回火应用：高速切削用车刀、铣刀、钻头等，也可用作模具第五节 特殊性能钢一、不锈钢钢的腐蚀原理：氧化腐蚀、电化学腐蚀1 奥氏体不锈钢 1Cr18Ni9 0Cr19Ni9钢号表示：标记为“0”。wC0.08%，钢号中记“00”表示wC0.

41、03%成分：性能特点：良好的塑性、韧性、焊接性和耐蚀性能（氧化性和还原性介质中）热处理：固溶处理，10501150，然后水冷，获得单相奥氏体组织用途：耐酸容器及设备衬里、输送管道、耐硝酸的设备零件等。2 马氏体不锈钢 1Cr13 2Cr13 3Cr13 4Cr13性能：因含碳较高，故具有较高的强度、硬度和耐磨性，但耐蚀性稍差用途：力学性能要求较高、耐蚀性能要求，如弹簧、汽轮机叶片、水压机阀热处理：淬火、回火3 铁素体不锈钢 0Cr13 1Cr17 1Cr17Ti成分：低碳、高铬性能：高温抗氧化性好、抗大气、硝酸及盐水溶液腐蚀、热膨胀系数小应用：硝酸及食品工厂设备，也可作在高温下工作的零件，如燃

42、气轮机零件二、耐热钢耐热钢的性能要求：高温耐氧化性、热强性（高温强度）用于：热处理炉、锅炉受热管、汽轮机叶片、发动机排气阀常用钢种：珠光体型：15CrMo马氏体型：1Cr13、4Cr9Si2奥氏体型：0Cr18Ni9 4Cr14Ni14W2Mo小结：列表总结合金钢的种类、常用牌号、热处理方法、性能、应用无锡职业技术学院教 案教 师 姓 名 授课班级 授课形式讲授授 课 日 期2005年 6月 日 第 周授课时数2授课章节名称第五章 铸铁第一节 概述 第二节灰铸铁 第三节 球墨铸铁第四节 其他铸铁教 学 目 的1铸铁的组织、分类及石墨化2各类铸铁的组织、牌号、性能、应用教 学 重 点灰铸铁、球墨

43、铸铁教 学 难 点各类铸铁的选用更新、补充、删节内容使 用 教 具课 外 作 业P106页：1、4、5、6、13、14、15课 后 体 会重在讲清灰铸铁与球墨铸铁的性能差异及应用差异其他铸铁可简单讲解第五章 铸 铁成分：Fe C Si应用：性能要求一般的零件第一节 概述一、铁的分类：白口、灰口（灰铸铁 可锻铸铁 球墨铸铁 蠕墨铸铁）、麻口二、石墨在铸铁中的作用1 对力学性能的影响：抗压不抗拉2 对其他性能的影响：铸造性、切削加工性、减振性、减磨性、缺口敏感性三、影响石墨化因素3 化学成分：碳、硅、锰、硫4 冷却速度：影响冷却速度的因素（壁厚、铸型材料等）第二节 灰铸铁一、灰铸铁的组织，性能特点

44、 组织：基体（F、P、F+P）+G片 性能：与基体和石墨的大小、分布、数量的关，片状石墨使力学性能较差；但铸造性能好；价廉二、灰铸铁的牌号及应用 例： HT200 表示 灰铸铁主要用于受简单压应力的一般铸件，如床身、机座、轴承座、阀体、底板、外壳、箱体、法兰、管路、盖、手轮三、灰铸铁的孕育处理孕育剂：硅铁和硅钙合金目的：形成大量结晶核心，获极细的片状石墨和珠光体基体孕育铸铁的特点：铸件的力学性能优于普通灰铸铁，且各部位的组织和性能趋于一致。四、灰铸铁的热处理热处理只能改变基体，而不能改变石墨的形状、大小、分布，灰铸铁热处理后仍为片状石墨，力学性能变化不大。去应力退火：500600,200出炉软化退火:800900，25h，400500出炉表面淬火：导轨、缸套等第三节 球墨铸铁一、球墨铸铁的生产：球化处理、墨化处理二、球墨铸铁的组织、性能特点 石墨呈球状分布，力学性能优于灰铸铁三、球墨铸铁的牌号及应用 例Q450-10表示四、球墨铸铁的热处理 退