淮安資訊職業技術學院教案首頁
一、章節： 第七章低合金與合金鋼
第一節合金元素在鋼中的作用第二節低合金鋼
二、教學目的：使學生了解合金元素在鋼中的作用及低合金鋼的分類、作用與編號
三、教學方法
講授法四、教學重點
合金元素在鋼中的作用與低合金鋼的應用
五、教學難點
合金元素在鋼中的作用與低合金鋼的應用
六、使用教具
掛圖七、課後作業
p127：1、2、18
八、課後小結
碳鋼雖然具有良好的工藝效能，**低廉，應用廣泛，但淬透性低，強度較低，且不能滿足某些特殊效能要求(如耐蝕、耐熱、抗氧化、耐磨性等)。
為改善碳鋼的組織和效能，在碳鋼基礎上有目的地加入一種或幾種合金元素所形成的鐵基合金，稱為低合金鋼或合金鋼。常加入的合金元素有矽、錳、鉻、鎳、鉬、鎢、釩、鈦、硼、鋁、鈮、等。通常低合金鋼中加入合金元素的種類和數量較合金鋼少。
一、合金元素與鐵、碳的作用
1．合金元素與鐵的作用
幾乎所有合金元素都能不同程度地溶人鐵素體或奧氏體中形成合金鐵素體或合金奧氏體,起到固溶強化作用。提高鐵素體強度，又能提高其韌性。因此，在低合金鋼與合金鋼中對合金元素含量應有一定限制。
由於合金奧氏體的強度較高，因此對此類鋼進行壓力加工時要用較高噸位的裝置和較嚴格的工藝規範。
2．合金元素與碳的作用
與碳形成碳化物的合金元素稱為碳化物形成元素，如鈦、釩、鎢、鉬、鉻、錳、鐵等；不與碳形成磷化物的合金元素稱為非碳化物形成元素，如鎳、矽、鋁、氮等。不同的碳化物形成元素，形成的碳化物性質不同，強碳化物形成元素釩、鈦、鈮、鋯等與碳形成極穩定的特殊碳化物，如vc、tic等，這類碳化物有高的熔點、硬度和耐磨性，當在鋼中瀰散分布時，將顯著提高鋼的強度、硬度和耐磨性，且韌性不降低。中強碳化物形成元素鉻、鎢、鉬等，當其含量較高時，與碳形成穩定性較高的合金碳化物，當其含量較低時，這些合金元素只能置換滲碳體中的鐵原子，形成穩定性較差的合金滲碳體，硬度比滲碳體高。
弱碳化物形成元素錳、鐵等，只能形成合金滲碳體和滲碳體。
一般，碳化物越穩定，其硬度越高；碳化物顆粒越細小，對鋼的強化效果越顯著。高速工具鋼製作的刃具，因含有大量穩定性高的碳化物，所以硬度高，耐磨性好。
二、合金元素對fe—fe3c相圖的影響
1．對奧氏體單相區的影響
合金元素鎳、錳、鈷等可使gs線向左下方移動，擴大了奧氏體單相區。當鋼中含有大量能擴大奧氏體相區的元素時，有可能在室溫形成單相奧氏體組織，這種鋼稱為「奧氏體鋼」。
合金元素鉻、鉬、鎢、釩、鈦、矽等可使gs線向左上方移動，縮小了奧氏體單相區，當鋼中含有大量能縮小奧氏體相區的元素時，有可能在室溫形成單相鐵素體組織，這種鋼稱為「鐵素體鋼」。
單相奧氏體和單相鐵素體具有抗蝕、耐熱等效能，是不鏽、耐蝕、耐熱鋼中常見的組織。
2．對s、e點的影響
大多數合金元素均使s、e點左移。s點左移表明共析點含碳量降低，使含碳量相同的磷鋼與合金鋼具有不同的組織和效能。
由於合金元素使鋼的s、e點發生變化，必然導致鋼的相變點發生相應的變化。
三、合金元素對鋼熱處理的影響
1．對鋼在加熱時奧氏體化的影響
低合金鋼和合金鋼的奧氏體化過程與碳鋼相同，即包括奧氏體形核與長大、剩餘碳化物溶解、奧氏體均勻化等過程。奧氏體化過程與碳的擴散能力有關，除鈷、鎳等元素外，大多數合金元素均使碳的擴散能力降低，尤其是強碳化物形成元素(如釩等)所形成的特殊碳化物，能阻礙碳的擴散。這種碳化物穩定性大，又難以分解，使奧氏體均勻化過程變得困難。
因此，大多數低合金鋼與合金鋼為獲得成分均勻的奧氏體，需提高加熱溫度和延長保溫時間。 』
合金元素(除錳、磷外)均不同程度的阻礙奧氏體晶粒長大，尤其是強碳化物形成元素(如鈦、釩、鈮等)更為顯著，它們形成的碳化物在高溫下較穩定，且呈瀰散質點分布在奧氏體晶界上，能阻礙奧氏體晶粒長大。因此，低合金鋼與合金鋼經熱處理後的晶粒比相同含碳量的碳鋼更細小，其效能較高。
2．對過冷奧氏體轉變的影響
由於固溶於奧氏體中的合金元素(除鈷、鋁以外)均不同程度地阻礙碳的擴散，使奧氏體穩定性增加，c曲線右移，提高了淬透性。矽、鎳、錳等合金元素使c曲線右移，但形狀不變。
3．對回火轉變的影響
（1）提高鋼的耐回火耐回性火是指淬火鋼在回火時抵抗軟化的能力。
(2)產生二次硬化含有較多鉻、鉬、鎢、釩等碳化物形成元素的合金鋼，在500—600℃回火時，將從馬氏體中析出特殊碳化物。這類碳化物硬度高、顆粒細小、數量多、分散均勻，使鋼回火後硬度有所提高，稱此現象為二次硬化。二次硬化實質上是一種瀰散強化。
另外，某些合金鋼在500—600℃回火冷卻過程中，部分殘留奧氏體將轉變為馬氏體或貝氏體，提高了鋼的硬度，也是產生「二次硬化」的乙個原因。
一、低合貪鋼的分類
1．按主要質量等級分
(1)普通質量低音金鋼(ωs≥0.045％、ωp≥0.045％) 普通質量低合金鋼是指在生產過程中不規定需要特別控制質量要求的，供作一般用途的低合金鋼。
主要包括：一般用途低合金結構鋼，低合金鋼筋鋼，鐵道用一般低合金鋼等，
(2)優質低合金鋼(硫和磷含量均比普通質量低合金鋼少) 優質低合金鋼是指除普通質量低合金鋼和特殊質量低音金鋼以外的低合金鋼。這類鋼在生產過程中需要特別控制質量，與普通質量低合金鋼相比，這類鋼有特殊的質量要求(例如良好的抗臆斯性0s和冷成形效能)，但這類鋼的生產控制和質量要求，不如特殊質量低合金鋼嚴格。
(3)特殊質量低合金鋼(ωs≤0．020％、ωp≤0．020％) 特殊質量低合金鋼是指在生產過程中需要特別嚴格控制質量和效能(尤其是嚴格控制硫、磷等雜質含量和純潔度)的低合金鋼。
2.按主要效能和使用特性分
分為可焊接的低合金高強度結構鋼，低台金耐候鋼，低台金鋼筋鋼，鐵道用低合金鋼，礦用低合金鋼，其他低合金鋼等。
二、常用低合金鋼的編號
1．低合金高強度結構鋼
低合金高強度結構鋼牌號袁示方法與碳素結構鋼相同。例如，q390鋼表示σs≥390 mpa的低合金高強度結構鋼。
2．易切削結構鋼
易切削結構鋼的牌號由「易」字漢語拼音字首「y和數字組成。數字表示平均含碳量的萬分數，若鋼中含錳量較高時標出「mn」。例如，y40mn表示平均ωc=o．4％，含錳量較高(ωmn<1.
5進時不標出數字)的易切削結構鋼。
三、常用低台金鋼
1．低合金高強度結構鋼
低合金高強度結構鋼是在低碳鋼的基礎上加入少量合金元紊而形成的鋼。鋼中ωc≤ 0.2，常加入的合金元素有矽、錳、性、鈮、釩等，其總含量ωmn<3％。
鋼中含碳量較低，是為了獲得良好的塑性、焊接性和冷變形能力。
低合金高強度結構鋼大多在熱軋、正火狀態下**，使用時一般不再進行熱處理。
低合金高強度結構鋼的強度高，塑性和韌性好，焊接性和冷成形性良好，耐蝕性較好，韌脆轉變溫度低，成本低，適於冷成形和焊接。
低合金高強度結構鋼廣泛用於橋梁、車輛、船舶、鍋爐、高壓容器、輸油管，以及低溫下工作的構件等。最常用的是q345鋼。
2.易切削結構鋼
易切削結構鋼是指含硫、錳、磷量較高或含微量鉛、鈣的低碳或中碳結構鋼，簡稱易切鋼。
3．低台金高耐候性鋼
低合金高耐侯性鋼即耐大氣腐蝕鋼，是近年來在我國開始推廣應用的新鋼種。在鋼中加入少量合金元素(如銅、磷、鉻、鉬、鈦、鈮、釩等)，使其在鋼表面形成一層緻密的保護膜，提高了鋼材的耐候性能。這類鋼與碳鋼相比，具有良好的抗大氣腐蝕能力。
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一、章節： 第七章低合金與合金鋼
第三節合金鋼的分類與編號第四節合金結構鋼
二、教學目的：使學生了解合金鋼的作用及合金鋼的分類、作用與編號
三、教學方法
講授法四、教學重點
第五章非合金鋼
a 三 判斷題 1 t10a鋼的含碳量為10 2 錳 矽在碳鋼中都是有益元素，適當增加其含量能提高鋼的強度 3 硫是鋼中的有益元素，它能使鋼的脆性下降 4 碳素工具鋼都是優質或高階優質鋼 5 碳素工具鋼的含碳量一般都大於0.7 6 鑄鋼可用於鑄造形狀複雜而力學效能要求較高的零件 7 低碳鋼的強度，硬...
13講機械結構用合金鋼合金工具鋼與高速鋼
機械製造技術基礎 教案 教學內容 機械結構用合金鋼合金工具鋼與高速鋼 教學方式 結合實際，由淺如深講解 教學目的 1 了解機械結構用合金鋼的牌號 2 掌握合金滲碳鋼 合金調質鋼 合金彈簧鋼 滾動軸承鋼的效能及應用 3 掌握合金工具鋼與高速鋼的效能及用途。重點 難點 機械結構用合金鋼的牌號及用途合金工...
合金鋼鑄鐵與有色金屬的顯微組織分析實驗報告A
蘭州理工大學學生實驗報告 學院材料科學與工程學院 實驗室實驗中心 課程名稱金屬學與熱處理 實驗型別驗證性 實驗名稱合金鋼 鑄鐵 有色金屬的 顯微組織觀察 學生姓名 學生學號 實驗日期 指導教師魏玉鵬 合金鋼 鑄鐵 有色金屬的顯微組織觀察 實驗報告 一 實驗目的 二 使用的裝置儀器 三 實驗方法 步驟...