金材7-1合金元素在钢中的主要作用

1、精选优质文档-倾情为你奉上理 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 P 97 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性能的

2、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

3、：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：硅、碳、锰、硫、磷（Si、C、Mn、S、P）碳钢中即有铬（Cr）、镍（Ni）我国资源较少、钼（Mo）、钨（W）、钒（V）、钛（Ti）、硼（B）

4、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。§71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？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；合金元素的原子

5、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；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、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

6、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）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；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

7、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。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，碳化物不易析出，即使析出也不易长大，而保持较大弥散度，钢在回火时硬度下降较慢。与碳钢相比，在回火温度相同时，合金钢具有更高的硬度和强度；在强度要求相同条件下，合金钢可在更高温度下回火，充分消除内应力，而使韧性更好。高的回火稳定性使钢在较高温度下，仍然保持高硬度和高耐磨性。热硬性：（红硬性）金属材料在高温下保持高硬度的能力。（高合金工具钢可用于高速度的切削）（可提高刀具的