教 案
科目 金属材料与热处理 授课班级 第 次课 审批意见： （签字） 年 月 日 课 题 结构钢 结构钢的分类、用途、性能 教学目的 重点、难点 结构钢的分类、用途、性能 。 授课类型 新授 讲授方法 讲授 授课时数 4 教具 课件 附记 准备上课 学生思考并回答所提出的问题。 听 课 记笔记 教 学 过 程 一、组织教学 ( 10分钟) 1、点名 应到： 实到： 请假： 旷课： 二、复习引入 1、合金元素对铁碳相图的影响？ 2、合金元素对回火的影响？ 三、新课讲解 一、结构钢定义： 工业中，凡是用于制造各种工程结构及各种机械零件的钢都称为结构钢。包括优质碳素结构钢、合金结构钢、合金弹簧钢及滚动轴承钢等。使用前一定要进行热处理。 二、工程结构用结构钢 1.碳素钢结构钢： 牌号：Q屈服点数值，质量等级符号和脱氧方法符号； 单位：Mpa 脱氧方法符号：F—沸腾钢、b—半镇静钢、Z—镇静钢、TZ—特殊镇静钢、Z与TZ符号在钢号组成表示方法中予以省略。 质量等级符号：Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ，A到D以此提高。 性能：一般； 应用：厂房、桥梁、船舶、铆钉、螺钉、螺母等。 例如：Q235-A·F：表示屈服点为235Mpa的A级沸腾钢。 教 学 过 程 附记 2.低合金高强度结构钢： 主加合金元素：Mn、Si、V、Nb、Ti。 合金元素作用：Mn、Si强化铁素体，提高强度，V、Nb、Ti细化晶粒，提高韧性。 力学性能：比碳素钢强度高，良好的塑性、韧性、耐蚀性和焊接性。 用途：桥梁、船舶、锅炉、压力容器、起重机械。表5-1 牌号：例：Q295，表示σs为约295MPa，优良的韧性和塑性。 三、机械零件用结构钢 1.优质碳素结构钢： 学生积牌号：用两位数字表示钢中平均含碳量的十分之几。 极思考45表示平均含碳量为0.45％的优质碳素结构钢 并回答 08表示平均含碳量为0.08％的优质碳素结构钢 为高级优质钢、特级优质钢时，分别在牌号尾加A、E表示。 分类： 08~25钢，属于低碳钢 性能：强度、硬度较低、塑性、韧性及焊接性良好； 用途：冲压件、焊接结构件及渗碳件 如：深冲器件、压力容器等。 30~55钢 属于中碳钢 性能：较高的强度和硬度，是塑性和韧性随含碳量的增加而逐步降低。用途：制作受力较大的机械零件。 如：连杆、曲轴、齿轮等 60钢以上 属于高碳钢。 性能：有较高的强度、硬度和弹性； 用途：制造较高强度、耐磨性和弹性的零件 如：气门弹簧、弹簧垫圈等 2.合金结构钢 1）合金渗碳钢（20CrMnTi）： 化学成分：C=0.1～0.25%，保证心部足够的塑性和韧性；加入Cr、Ni、Mn、Si、B提高淬透性，Ti、V细化晶粒。 热处理：渗碳+淬火+低温回火（外硬内韧）。 用途：截面径向尺寸小于30mm高强度渗碳零件，齿轮、凸轮、活塞销。 常用牌号、力学性能：用来制造既要有优良的耐磨性和耐疲劳性、又能承受冲击载荷作用的零件， 2）合金调质钢（40Cr）： 化学成分：C=0.25～0.5%，高强度+良好塑性、韧性，中碳合金钢（C↑韧性差，C↓硬度不足）；加入Cr、Ni、Mn、Si、B提高淬透性，强化铁素体，提高韧性；Mo、W、Ti、V碳化物形成元素，细化晶粒，提高回火稳定性。 热处理：调质（淬火+高温回火）（表面要求高的可+表面淬火或化学热处理）。 组织：回火索氏体，有较好的综合力学性能。 用途：齿轮、花键轴、主轴、连杆等重要件、受力复杂零件。 常用牌号、力学性能：表6-3 3）合金弹簧钢（60Si2Mn）： 化学成分：C=0.45～0.7%，C过高，塑性韧性降低，疲劳极限下降；加入Si、Mn提高弹性极限和淬透性，Si↑钢脱碳、Mn↑过热；Cr、W、V细化晶粒，提 热处理：热成形弹簧钢：用于大型弹簧或形状复杂弹簧，热成形后淬火+中温回火，组织为回火托氏体，HRC40～45；热处理后，表面喷丸，产生硬化层， 形成残余压应力，提高弹簧抗疲劳能力，寿命↑。冷成形弹簧钢：用于小型弹簧，冷拉弹簧钢丝冷绕成形。冷成形（冷拉或铅浴淬火）过程中具备良好性能，只须 250～300℃去应力退火，消除应力和使弹簧定型。 常用牌号、力学性能：表6-4 3、合金轴承钢（GCr15）： 工作条件：承受高而集中的交变应力，在滚动体和套圈间产生强烈磨擦，要 高淬透性，提高高温强度和韧性（回火稳定性）。 求高硬度和耐磨性、高的弹性极限、接触疲劳强度、韧性和耐蚀性。 学生认应用：主要用来制造各种滚动轴承的内外圈及滚动体（滚珠、滚柱、滚针），真听讲 也可用来制造各种工具和耐磨零件。 化学成分：C=0.95～1.15%，含碳量高，保证硬度和耐磨性。加入Cr、Mn、Si、B使淬透性↑，且在热处理后形成细小分布的碳化物。严格限制S、P和非金属夹杂物的含量，保证力学性能和使用寿命。一般都是高级优质钢。 热处理：预备热处理：球化退火，组织为球状珠光体，降低锻造后钢的硬度，改善切削性能，为淬火作好组织准备。最终热处理：淬火加低温回火，组织为极细的马氏体和细小分布的碳化物，提高轴承的硬度和耐磨性。 用途：GCr15用于中小型滚动轴承，GCrSiMn用于较大滚动轴承。表7-10。滚动轴承的化学成分和主要性能与低合金工具钢接近，可制造刀具、冷冲模、量具和耐磨零件。 常用牌号、力学性能和应用见表6-5 四、其他结构钢 1.易切削结构钢 化学成分：在普通低合金易切削结构钢中使用了铅、碲、铋等元素 这种钢的含硫量WS在0.08%-0.3%范围内，含锰量WMn在0.60%-1.55%范围内。 热处理：一般不进行预备热处理，以免降低其切削加工性能，但可以进行最终热处理。 牌号：具体牌号有：Y12,Y12Pb,Y15,Y15Pb,Y20,Y30,Y35,Y40Mn,Y45Ca共九个牌号。即以“易”的汉语拼音首位字母“Y”打头，其后用两位阿拉伯数字表示碳含量的万分数。 2.铸造碳钢： 牌号：牌号由“铸钢”两汉字的汉语拼音字母字头“ZG”后面加两组数字组成：第一组数字代表屈服强度，第二组数字代表抗拉强度值。如：ZG270—500， 应用：制造形状复杂力学性能要求较高的机械零件。 3.超高强度钢（航空产品）： 化学成分：合金调质钢+多种合金元素。 22性能：σs>1300N／mm，σb>1400N／mm。 用途：高强度、高抗氧化性、抗热疲劳性，用于超音速飞机构件。常用牌号：35Si2MnMoVA、40SiMnCrWMoRe（铼）。 四、课堂小结
点出重点，分析难点 五、课后作业
1、复习本次课的内容 2、课后练习册
3、下一节内容预习提示；
学生根据老师的提示认真回顾本次课的重点内容
合金结构钢教案
