金屬材料與熱處理教案-資料下載頁

　　

【正文】 素 ,元素平均百分含量（ %不標） 如 : 9SiCr 、 CrWMn； 注 :而高速鋼則不論含碳量多少均不標出 , 如： W18Cr4V 。 特殊性能鋼： 如常用的：不銹鋼 牌號表示與合金工具鋼表示同。但元素種類、含量有差異。 如： 2Cr13— 海輪機葉片； 0Cr19Ni9； 1Cr18Ni9儲槽、容器等。 注： ∵ 不銹鋼中 C% ↑ ，鋼強、硬度 ↑ ，而耐腐蝕性 ↓ 。 ∴ 在含 C = % ~ %時 ,牌號冠首加“ 0” ； 在含 C ≤ % 時 , 牌號冠首加“ 00” 。 耐腐蝕性好 特殊專用鋼： 如常用的：滾動軸承鋼 牌號表示 G + Cr +“ 數字” +其它 元素號 + 數字 平均 Cr— 千倍； 主加元素 , 元素平均百分含量。 小結： 167。 53 合金結構鋼 教學目的： 了解合金結構鋼的分類及應用。 掌握合金結構鋼的熱處理工藝。 教學重點與難點： 合金結構鋼的熱處理工藝。 167。 53 合金結構鋼 教學過程： 復習 : 167。 61鑄鐵的組織與分類 教學過程： 了解鑄鐵的組織和性能及鑄鐵的石墨化過程及影響因素。 掌握鑄鐵的分類。 教學重點和難點： 鑄鐵的分類是教學重點。 鑄鐵的組織及鑄鐵的石墨化過程及影響因素 是教學的難點 167。 61鑄鐵的組織與分類 教學過程： 新課： 1)成分 ? C﹥% 的鐵碳合金稱為鑄鐵，特點是含有較高的 C和 Si，同時也含有一定的 Mn、 P、 S等雜質元素。常用鑄鐵的成分為： ? ~%C， ~%Si， ~%Mn， ~%P， ~%S。 ? 為提高鑄鐵性能，常加入合金元素 Cr、 Mo、 V、 Cu、 Al等形成合金鑄鐵。 ? 2)組織 ? 鑄鐵中 C、 Si含量較高， C大部分、甚至全部以游離狀態石墨（ G）形式存在。 2)性能 ? 鑄鐵的缺點是由于石墨的存在，使它的強度、塑性及韌性較差，不能鍛造，優點是其接近共晶成分，具有良好的鑄造性；由于游離態石墨存在，使鑄鐵具有高的減摩性、切削加工性和低的缺口敏感性。目前，許多重要的機械零件能夠用球墨鑄鐵來代替合金鋼。 一、鑄鐵的石墨化 ①、 G為六方晶格。基面上原子以共價鍵結合，基面之間原子以范氏鍵結合，因此鑄鐵的強度、塑性及韌性極低。 ②、從熱力學講， G為穩定態，而 Fe3C為亞穩態。在冷卻速度非常緩慢或加入石墨化元素，可促使碳按石墨轉變。但是，當冷卻速度較快時，由于成分起伏及結構起伏（ L、 A和 Fe3C的成分更接近）的原因，也可析出滲碳體。 石墨化的途徑 ①、 從液態中直接結晶出或從奧氏體中直接析出。 ②、也可以先結晶出滲碳體，再由滲碳體在一定條件下分解而得到（ Fe3C→3Fe+C ） 高溫時，石墨化過程進行比較完全；低溫時，若冷卻速度較快，石墨化過程將部分或全部被抑制。 影響石墨化的因素 影響石墨化的因素主要是鑄鐵的成分和冷卻速度。 1）成分： ? 合金元素可以分為促進石墨化元素和阻礙石墨化元素，順序為： ? Al、 C、 Si、 Ti、 Ni、 P、 Co、 Zr、 Nb、 W、 Mn、 S、 Cr、 V、 Fe、 Mg、 Ce、B等。其中， Nb為中性元素，向左促進程度加強，向右阻礙程度加強。 ? C和 Si是鑄鐵中主要的強烈促進石墨化元素，為綜合考慮它們的影響，引入碳當量 CE = C% + 1/3Si%，一般 CE≈4% ，接近共晶點。 S是強烈阻礙石墨化元素，降低鑄鐵的鑄造和力學性能，控制其含量。 2)冷卻速度 ? 冷速越快，不利于鑄鐵的石墨化，這主要取決于澆注溫度、鑄型材料的導熱能力及鑄件壁厚等因素。冷速過快，第二階段石墨化難以充分進行。 二、鑄鐵的組織與性能的關系 鑄鐵的力學性能主要取決于基體的組織和石墨的形態、數量、大小以及分布狀態。 1)數量： G破壞基體連續性，減小承載面積，是應力集中和裂紋源，故 G越多，抗拉強度、塑性及韌性越低； 2)大小： 越粗，局部承載面積越小，越細，應力集中越大，均使性能下降，故有適合尺寸（長度 ~）； 3)分布： 越均勻，性能越好；（ 4）由片狀至球狀，強度、塑性及韌性均提高。 ? F基體塑性和韌性好， P基體強度、硬度及耐磨性高。 三、鑄鐵的分類 分類：灰鑄鐵、白口鑄鐵、麻口鑄鐵。 石墨形態分類：普通灰鑄鐵、可鍛鑄鐵、球墨鑄鐵。 小結： 作業： 167。 6—2常用鑄鐵簡介 教學目的： 了解鑄鐵的成分、組織及性能。 理解灰鑄鐵的孕育處理。 掌握鑄鐵的牌號及常用的熱處理方法。 教學重點與難點： 鑄鐵的牌號及熱處理的方法是教學的重點難點。 167。 6—2常用鑄鐵簡介 教學過程： 復習舊課： 根據鑄鐵中石墨形態的不同，還可以將鑄鐵分為： 灰鑄鐵、可鍛鑄鐵、球墨鑄鐵、蠕墨鑄鐵。 導入新課： 一、灰鑄鐵 灰鑄鐵的成分與組織 1）、成分：含 C量： %~%、含 Si量： %~%、 S%、 P%。 2）、組織：由金屬基體和在基體中分布的片狀石墨組成。 （鐵素體灰鑄鐵、鐵素體 —— 珠光體灰鑄鐵、珠光體灰鑄鐵） 灰鑄鐵的性能和孕育處理 1）、性能：良好的切削加工性能、鑄造性能、耐磨性、減震性、以及低的缺口敏感性。 2）、孕育處理：在澆注前往鐵水中投入少量的硅鐵、硅鈣合金等作為孕育劑，使鐵水內產生大量均勻分布的晶核，使石墨及基體組織得到細化。 灰鑄鐵的牌號及用途 1）、 HT（灰鐵） +三位數字 （表示最小抗拉強度數值） 。 二、可鍛鑄鐵 ▲俗稱馬鋼、瑪鋼。是白口鑄鐵通過石墨化退火，使滲碳體分解成團絮狀的石墨而獲得的。 可鍛鑄鐵的組織與性能 1）、生產過程：首先鑄造成白口鑄鐵件，然后進行長時間的石墨化退火。 2）、根據退火的工藝不同，可形成：鐵素體基體的可鍛鑄鐵、鐵素體 —— 珠光體基體的可鍛鑄鐵、珠光體可鍛鑄鐵。 3）、成分： C： 2%~%、 Si:%~%、 Mn： %~%、 P%、S%. 可鍛鑄鐵的牌號及用途 1）、由三個字母及兩組數字組成。 KT（可鐵）第三個字母表示可鍛鑄鐵的類別： H表示黑心可鍛鑄鐵， Z表示珠光體可鍛鑄鐵。后面的兩組數字分別表示最低抗拉強度和斷后伸長率。 三、球墨鑄鐵 ▲鐵水在澆注前經球化處理，使析出的石墨大部分或全部呈球狀的鑄鐵。 （加入球化劑 :如純鎂、鎂合金、稀土鎂合金） 球墨鑄鐵的組織與性能 1）、成分： C： %~%、 Si： %~%、 Mn：%~%、 S%、 P% 2)組織：石墨呈球狀 3）、按其基體組織不同，可分為鐵素體球墨鑄鐵、鐵素體 ——珠光體球墨鑄鐵和珠光體球墨鑄鐵。 球墨鑄鐵的牌號及用途 1）、 QT（球鐵）及兩組數字組成，兩組數字分別代表最低抗拉強度和斷后伸長率。 四、蠕墨鑄鐵 在高碳、低硫、低磷的鐵水中加入蠕化劑（目前采用的蠕化劑有鎂鈦合金、稀土鎂鈦合金或稀土鎂鈣合金），經過蠕化處理后，使石墨變成蠕蟲狀的高強度鑄鐵。 性能：介于片狀石墨和球狀石墨之間。 牌號： RUT+三位數字（數字表示最低抗拉強度） 小結： 作業 :P116 8 167。 7—1銅及銅合金 教學目的： 掌握銅及銅合金的分類、牌號、性能及用途。 教學重點與難點： 167。 7—1銅及銅合金 教學過程： 新課： ▲金屬材料分為黑色金屬和有色金屬。 ▲鐵及其合金是黑色金屬，其他的金屬屬于有色金屬。 ▲有色金屬中密度小于 ，密度大于。 一、純銅（ Cu） 物理性能：密度為 103 kg/m3 ,熔點為 1083℃ ，良好的導電導熱。 化學性能：在大氣及淡水中有良好的耐蝕性能。 力學性能：良好的塑性易于冷、熱壓力加工。 成分：雜質 %~%；銅 %以上。 工業純銅 ： T T T3 按化學成分分類： 無氧銅： TU TU2 二、銅合金 ▲ 分類：黃銅、青銅、白銅。 黃銅 1）、黃銅是以鋅為主加合金元素的銅合金。 2）、按所含合金元素的種類可分為：普通黃銅和特殊黃銅 （ 1）、普通黃銅 ?、是 Cu—Zn的二元合金。 ?、成分和性能：含鋅量在 32%以下時，隨含鋅量的增加，黃銅的強度和塑性不斷提高，當含量在 32%時，塑性達到最高峰值。 含 鋅量在 45%時，強度達到最高峰值。 （ 2）特殊黃銅 ?、是在普通黃銅的基礎上加入 Sn、 Si、 Mn、 Pb、 Al等元素所形成的銅合金。 ?、比普通黃銅具有更高的強度、硬度和耐蝕性。 (3)、牌號： 普通壓力加工黃銅： H+平均含銅量表示 特殊壓力加工黃銅： H+主加元素符號（除鋅外） +平均含銅量 +主加元素含量表示。 鑄造黃銅： ZCu+主加元素符號 +主加元素含量 +其他加入元素符號及含量組成。 白銅 1）、以鎳為主加合金元素的銅合金。 2）、性能：具有高的耐蝕性和優良的冷熱加工成形性。 3）、牌號：用“ B”加鎳含量表示，三元以上用“ B”加第二個主添元素符號及除基元素銅外的成分數字組表示。 小結： 作業：