20xx新编金属工艺学教案

20xx新编金属工艺学教案内容摘要：

：铁碳合金 教学目的和要求： Fe－ Fe3C 状态图、分析：特性点、线和区域组织。 在室温下的组织。 重点与难点：掌握铁碳合金状态图。 教学方法：讲授法。 课型：理论课 第三节 铁碳合金状态图 复习旧课：铁碳合金组织及其力学性能。 ℃ ℃ A L D A E L＋ A C L＋ C F G A＋ C A＋ C Ld＋ A＋ C Ld Ld＋ C 727F P S K 600Q P＋ F P P＋ C P＋ C Ld′＋ P＋ C Ld′ Ld′＋ C 0 F＋ C 一、铁碳合金状态图的建立 （ 1）配制不同成分的铁碳合金，用热分析法测定各合金的冷却曲线。 （ 2）从各冷却曲线上找出临界点，并将各临界点分别画到成分－温度坐 标中。 （ 3）将意义相同的临界点连接起来。 二、 Fe－ Fe3C 合金状态图的分析： （特性点）： A 1538℃ 100％ Fe 的熔点 ； D 1227℃ 100％ Fe3C 的熔点； G 912℃ 100％ Fe 的同素异晶转变点（重结晶温度点）； 金属工艺学 教案 16 C 1148℃ ％ C 共晶点 L→ Ld（ A＋ C） 共晶反应； F 1148℃ ％ C 虚点 ； P 727℃ 100％ Fe 虚点； K 727℃ ％ C 虚点、 E 1148℃ ％ C 碳在 γ － Fe 中的最大固溶量； S 727℃ ％ C 碳在 γ － Fe 中的最小固溶量，共析点 A→ P 共析反应。 （特性线）： （ 1） AC 线：液相线 开始结晶出奥氏体： L→ L＋ A。 DC 线：液相线 开始结晶出渗碳体： L→ L+C。 （ 2） AE 线：固相线 奥氏体结晶终了线： L＋ A→ A。 ECF 线：固相线（共晶线）：共晶反应 L→ Ld。 （ 3） GS 线－ A3 线：从奥氏体中开始析出铁素体线。 （ 4） ES 线 — Acm 线：从奥氏体中开始析出渗碳体线（碳在奥氏体中的固溶线）。 （ 5） PSK 线－ A1 线：共析线； 共析反应 A→ P（ F＋ C）共晶体。 （ 6） PQ 线－碳在铁素体中的溶解度曲线。 这种由铁素体中析出的渗碳体为三次 渗碳体。 ： 含碳量分类： 工业纯铁： C≤ ％ C 钢： ％ C≤ ％ 白口铁： ％ C％ 钢分类： 共析钢： ％ P 亚共析钢： C％ P＋ F 过共析钢： C％ P＋ C 共晶白口铁分类： 共晶白口铁： ％ C Ld′ 亚共晶白口铁： C％ C Ld′＋ P＋ C 过共晶白口铁： C％ C Ld′＋ C 三、钢在结晶过程中的组织转变 实验：热分析法－（ C： 0－ ％）实用价值。 ： ％ C： L→ L＋ A→ A→ P 分析：在 727℃ 发生共析反应， A 中含碳多少。 P 中含碳多少。 （ 727℃ :F＝ ％、 C＝ ％） ： ％ C： L→ L＋ A→ A→ A＋ F→ P＋ F 分析： ① A→ A＋ F 在→点以上 A 中含碳多少。 随着温度降低， A 中含碳是 逐渐增加还是减少。 金属工艺学 教案 17 ② A＋ F→ P＋ F 在冷却到→点时， A 中含碳增加到 ％ C，发生共析反应 A→ P，727℃时， P、 F 各占百分多少。 727℃ : F＝ ％、 P＝ ％。 20℃ :F＝ ％、 C＝ ％。 ： ％ C： L→ L＋ A→ A→ A＋ C→ P＋ C （ P＝ ％、 C＝ ％） 分析： ① A→ A＋ C 在→点以上， A 中含碳多少。 C 中含碳多少。 在→点以下， 随着温度降低， A 中含碳逐渐增加还是减少。 ② A＋ C→ P＋ C 当冷却到→时， A 中含碳逐渐减少到 ％ C，发生共析反 应 A→ P， 727℃ ,P、 C 相对含量是多少。 Ⅵ .亚共晶白口铸铁、共晶白口铸铁、过共晶白口铸铁请学生自行分析。 铁碳合金的组织和性能： 工业纯铁： F 塑性好。 亚共析钢： F＋ P 取决于 F、 P 的含量。 共析钢： P 强度高。 过共析钢： P＋ C 取决于 P、 C 的含量（ C 为网状的二次渗碳体，脆、不合格）。 亚共晶白口铸铁、共晶白口铸铁、过共晶白口铸铁自行分析。 力学性能和含碳量的关系曲线图。 力学性能 Ψδ αku HB σS σb 含碳量（钢 ≤ ％ C） 0 － Fe3C 状态图的应用。 正确选材： ① .C≤ ％，低碳钢：塑性好，韧性好。 ② ％ C％，中碳钢：综合机械性能好。 ③ .％ ≤ C≤ ％，高碳钢：硬度高，耐磨性好。 金属工艺学 教案 18 制定工艺性能： ① 铸造方面： 共晶成分的铁碳合金铸造时，组织致密，不易偏析。 ② 锻造方面： 钢加热到固相线 AE 以下 200℃ 及 A3 线上 170℃之间，利用奥氏体塑性好。 ③ 焊接方面： ④ 热处理方面： 课堂讨论：碳对铁碳合金组织和性能的影响。 布置作业： 课后总结： 金属工艺学 教案 19 授课时间： 班级： 本课课题：碳素钢 教学目的和要求：。 、牌号、性能和用途。 重点与难点：碳钢的分类、牌号、用途。 教学方法：讲授法。 课型：理论课和习题课。 第四 章 工业用钢 复习旧课：碳对铁碳合金组织和性能的影响。 一、钢的分类 碳钢的分类、编号和用途： 分类： ① 低碳钢： ％ C ① 亚共析钢： ～ ％ C。 ② 中碳钢 ： ％ ≤ C% ②共析钢： ％ C。 ③ 高碳钢： ％ C≤ ％ ③过共析钢： ～ ％ C。 质量： ① 普通碳素钢： S≤ ％、 P≤ ％。 ② 优质碳素钢： S≤ ％、 P≤ ％。 （和国际不接轨） ③ 高级优质碳素钢： S≤ ％、 P≤ ％。 用途： ①碳素结构钢： ② 碳素工具钢： 冶炼： ① 平炉钢（逐渐淘汰） ② 转炉钢（使用） ③ 电弧炉钢。 酸碱性： ①酸性钢 ②碱性钢 ③中性钢。 钢的分类：碳素钢和合金钢。 二、碳素钢： 钢中杂质含量对其性能的影响 Mn： ～ ％ Mn，有益元素，脱氧剂。 提高钢的强度和硬度，特别是降低钢的的脆性。 Si： ％ Si，有益元素，脱氧剂。 提高钢的强度。 S： ％，有害元素，热脆（红脆性）。 （ FeS＋ Fe）为共晶体， 985℃为液体。 硫的含量越高，热脆性越严重。 P： ％，有害元素，冷脆。 使钢常温下其塑性和韧性急剧下降，脆性转变温度升高，在低温时，这种现象更加严重。 H： ％，有害元素，氢脆，白点。 过多的 氢分子会导致钢的开裂。 总之，杂质元素对钢材的性能与质量影响很大，必须严格控制在所规定的范围内。 金属工艺学 教案 20 碳素钢分如下三类： （ 1）普通碳素结构钢： 新： Q235A（ F、 b、 Z）、 σs≥ 235MPa。 旧：甲类钢： A A A ……… A7 满足机械性能要求的。 乙类钢： B B B ……… .B7 满足化学性能要求的。 特类钢： C C …… ..C5 满足机械和化学性能要求的。 通常用于制造型材、螺钉、铁钉、铁丝、建筑材料等。 （ 2）优质碳素结构钢： 普通含锰量钢： ～ ％ Mn。 较高含锰量钢： ～ ％ Mn。 举例： 45： ％ C 左右、 ～ ％ Mn 左右。 45Mn ： ％ C 左右、 ～ ％ Mn 左右。 常用于齿轮、主轴、连杆 → 45。 弹簧、板簧、发条 → 6 65Mn。 （ 3） .碳素工具钢： 优质碳素工具钢： T＋数字。 高级优质碳素工具钢： T＋数字＋ A。 举例： T T T ……… .T14。 含义： ％、 ％、 ％ …… .％ T7A、 T8A、 T9A、 ……… .T14A。 主要用于 剪刀、斧头、锯子、锉刀等。 三、合金钢： 钢：非合金钢、低合金钢、合金钢。 合金钢：低合金钢、合金钢。 碳钢在 200℃时，机械性能剧烈下降，而合金钢在 650℃时，其机械性能才略为下降。 质量：优质钢、高级优质钢（ A）、特级优质钢（ E）。 起首两位数字表示平均含碳量的万分之几，其后的符号表示所含的主要元素；若元素含量 ％，不标数，元素含量 ≥ ％，其后的数表示其百分含量。 最后标“ A”则称为高级优质合金结构钢（滚动轴承钢除外）。 例： 12CrNi3： ％ C、 Cr％、 3％ Ni 20CrMnTi： ％ C、 Cr、 Mn、 Ti％ 15Cr、 20Mn2B、 55Si2MnA 当含碳量 ≥ ％时，不标含碳量数 当含碳量 ％时，起首数表示含碳量的千分之几。 合金元素同上。 例： 9Mn2V： ％ C、 2％ Mn、 V％ CrWMn： C≥ ％、 Cr、 W、 Mn％。 W18Cr4V、 W12Cr4V4Mo、 9SiCr。 起首数表示含碳量的千分之几，若起首为“ 0”，则表示含碳量 ％；若起首数为“ 00”，则表示含碳量为 ≤ ％，合金元素同上。 金属工艺学 教案 21 例： 9Cr18： ％ C、 18％ Cr。 1Cr18Ni9Ti： ％ C、 18％ Cr、 9％ Ni、 Ti％。 0Cr17Mn13Mo2V： C％、 17％ Cr、 13％ Mn、 2％ Mo、 N％ 0Cr18Ni9Ti、 1Cr1 1Cr2 0Cr17Ti。