【正文】 吊車用的鋼纜卻用中碳鋼。 T T10 鋼比鋸 20 鋼費(fèi)力，鋸條宜鈍。 ％的鋼比含碳 ％的鋼強(qiáng)度高。 ：效率第一。 第五節(jié) 零件選材的一般原則 選擇材料的一般原則如下： ：安全第一。 1Cr18Ni9Ti： ％ C、 18％ Cr、 9％ Ni、 Ti％。 起首數(shù)表示含碳量的千分之幾，若起首為“ 0”，則表示含碳量 ％；若起首數(shù)為“ 00”，則表示含碳量為 ≤ ％，合金元素同上。 例： 9Mn2V： ％ C、 2％ Mn、 V％ CrWMn： C≥ ％、 Cr、 W、 Mn％。 例： 12CrNi3： ％ C、 Cr％、 3％ Ni 20CrMnTi： ％ C、 Cr、 Mn、 Ti％ 15Cr、 20Mn2B、 55Si2MnA 當(dāng)含碳量 ≥ ％時(shí)，不標(biāo)含碳量數(shù) 當(dāng)含碳量 ％時(shí)，起首數(shù)表示含 金屬工藝學(xué) 教案 24 碳量的千分之幾。 起首兩位數(shù)字表示平均含碳量的萬(wàn)分之幾，其后的符號(hào)表示所含的主要元素；若元素含量 ％，不標(biāo)數(shù)，元素含量 ≥ ％，其后的數(shù)表示其百分含量。 碳鋼在 200℃時(shí)，機(jī)械性能劇烈下降，而合金鋼在 650℃時(shí)，其機(jī)械性能才略為下降。 三、合金鋼： 鋼：非合金鋼、低合金鋼、合金鋼。含義： ％、 ％、 ％ …… .％ T7A、 T8A、 T9A、 ……… .T14A。 高級(jí)優(yōu)質(zhì)碳素工具鋼： T＋數(shù)字＋ A。 彈簧、板簧、發(fā)條 → 6 65Mn。 45Mn ： ％ C 左右、 ～ ％ Mn 左右。 較高含錳量鋼： ～ ％ Mn。 通常用于制造型材、螺釘、鐵釘、鐵絲、建筑材料等。 乙類鋼： B B B ……… .B7 滿足化學(xué)性能要求的。 碳素鋼分如下三類： （ 1）普通碳素結(jié)構(gòu)鋼： 新： Q235A（ F、 b、 Z）、 σs≥ 235MPa。過(guò)多的氫分子會(huì)導(dǎo)致鋼的開(kāi)裂。使鋼常溫下其塑性和韌性急劇下降，脆性轉(zhuǎn)變溫度升高，在低溫時(shí)，這種現(xiàn)象更加嚴(yán)重。 金屬工藝學(xué) 教案 23 硫的含量越高，熱脆性越嚴(yán)重。 S： ％，有害元素，熱脆（紅脆性）。 Si： ％ Si，有益元素，脫氧劑。 二、碳素鋼： 鋼中雜質(zhì)含量對(duì)其性能的影響 Mn： ～ ％ Mn，有益元素，脫氧劑。 酸堿性： ①酸性鋼 ②堿性鋼 ③中性鋼。 （和國(guó)際不接軌） ③ 高級(jí)優(yōu)質(zhì)碳素鋼： S≤ ％、 P≤ ％。 質(zhì)量： ① 普通碳素鋼： S≤ ％、 P≤ ％。 ② 中碳鋼： ％ ≤ C% ②共析鋼： ％ C。 教學(xué)過(guò)程 第四節(jié) 工業(yè)用鋼簡(jiǎn)介 復(fù)習(xí)舊課：碳對(duì)鐵碳合金組織和性能的影響。 教學(xué)方法：講授法。 、牌號(hào)、性能和用途。 ③ 焊接方面： ④ 熱處理方面： 課堂討論：碳對(duì)鐵碳合金組織和性能的影響。 制定工藝性能： ① 鑄造方面： 共晶成分的鐵碳合金鑄造時(shí)，組織致密，不易偏析。 ② ％ C％，中碳鋼：綜合機(jī)械性能好。 力學(xué)性能 Ψδ αku HB σS σb 含碳量（鋼 ≤ ％ C） 0 金屬工藝學(xué) 教案 21 － Fe3C 狀態(tài)圖的應(yīng)用。 亞共晶白口鑄鐵、共晶白口鑄鐵、過(guò)共晶白口鑄鐵自行分析。 共析鋼： P 強(qiáng)度高。 鐵碳合金的組織和性能： 工業(yè)純鐵： F 塑性好。 20℃ :F＝ ％、 C＝ ％。 ： 含碳量分類： 工業(yè)純鐵： C≤ ％ C 鋼： ％ C≤ ％ 白口鐵： ％ C％ 鋼分類： 共析鋼： ％ P 亞共析鋼： C％ P＋ F 過(guò)共析鋼： C％ P＋ C 共晶白口鐵分類： 共晶白口鐵： ％ C Ld′ 亞共晶白口鐵： C％ C Ld′＋ P＋ C 過(guò)共晶白口鐵： C％ C Ld′＋ C 三、鋼在結(jié)晶過(guò)程中的組織轉(zhuǎn)變 實(shí)驗(yàn)：熱分析法－（ C： 0－ ％）實(shí)用價(jià)值。 （ 6） PQ 線－碳在鐵素體中的溶解度曲線。 （ 4） ES 線 — Acm 線：從奧氏體 中開(kāi)始析出滲碳體線（碳在奧氏體中的固溶線）。 ECF 線：固相線（共晶線）：共晶反應(yīng) L→ Ld。 DC 線：液相線 開(kāi)始結(jié)晶出滲碳體： L→ L+C。 二、 Fe－ Fe3C 合金狀態(tài)圖的分析： （特性點(diǎn)）： A 1538℃ 100％ Fe 的熔點(diǎn) ； D 1227℃ 100％ Fe3C 的熔點(diǎn)； G 912℃ 100％ Fe 的同素異晶轉(zhuǎn)變點(diǎn)（重結(jié)晶溫度點(diǎn)）； C 1148℃ ％ C 共晶點(diǎn) L→ Ld（ A＋ C） 共晶反應(yīng)； F 1148℃ ％ C 虛點(diǎn) ； P 727℃ 100％ Fe 虛點(diǎn)； K 727℃ ％ C 虛點(diǎn)、 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，共析點(diǎn) A→ P 共析反應(yīng)。 （ 2）從各冷卻曲線上找出臨界點(diǎn)，并將各臨界點(diǎn)分別畫到成分－溫度坐 金屬工藝學(xué) 教案 19 標(biāo)中。 課型：理論課 教 學(xué)過(guò)程 第三節(jié) 鐵碳合金狀態(tài)圖 復(fù)習(xí)舊課：鐵碳合金組織及其力學(xué)性能。 重點(diǎn)與難點(diǎn)：掌握鐵碳合金狀態(tài)圖。 布置作業(yè)： 課后總結(jié)： 金屬工藝學(xué) 教案 18 授課時(shí)間： 班級(jí)： 本課課題：鐵碳合金 教學(xué)目的和要求： Fe－ Fe3C 狀態(tài)圖、分析：特性點(diǎn)、線和區(qū)域組織。性能與滲碳體相近。（高溫萊氏體） Ld′＝ P＋ C 20～ 727℃。 （應(yīng)用提一下） Ld、 Ld′： 兩相機(jī)械混合物，含碳量： ％ C。 機(jī)械性能： δ＝ 20～ 25％、 σb＝ 800～ 850MPa、 HBS＝ 280～ 260。 1. 珠光體 P： F＋ Fe3C 兩相，機(jī)械混合物。硬度極高，而塑性、韌性極低。 Fe3C、 、 VC、 WC、 CuZn、 Cu21Zn22 σ↑、 HRC↓、δ↓、 ψ↓、 αku↓。 機(jī)械性能： δ＝ 40～ 60％、 σb＝ 400～ 50MPa、 HBS＝ 170～ 2抗磁性。 單相、層片狀、面心立方晶格。 飽和 NaOH 溶液沸點(diǎn) 314℃。 機(jī)械性能： δ＝ 30～ 50％、 ψ＝ 70～ 80％、 αku＝ 160～ 200J/cm σb＝ 180～280MPa、 HBS50～ 80 （ 770℃↓磁性）。 20℃ ％ C （工業(yè)純鐵）。 （合金的好處） F： C→ α－ Fe 中形成的固溶體。 只能形成有限固溶體： C→ α－ Fe、 727℃ ％。 間隙固溶體： d 質(zhì) /d 劑 。 （胖子到教室形象舉例） 晶格歪扭、畸變，晶體缺陷。 金屬工藝學(xué) 教案 16 一、固溶體： 定義：溶質(zhì)原子進(jìn)入溶劑中，依然保持晶格類型的金屬晶體。 相： 具有同一化學(xué)成分，同一聚集狀態(tài)，且有明顯界面分開(kāi)的獨(dú)立均勻部分。鋁合金（ Al＋ Mg＋ Mn）。 組元： 定義：合金中的最小單元。 例如：鋼鐵合金： Fe＋ C＋ Mn＋ Si、鋁合金：（ Al＋ Mg＋ Mn）、（ Al＋ Ze＋ Mn）、 銅合金：（ Cu＋ Zn）、（ Cu＋ Sn）、（ Cu＋ Ni）等 。 合金： 定義；金屬元素同另一種或幾種金屬元素或非金屬元素組成的具有金屬特性的新材料。 Al＋ Mg＋ Mn 組成的鋁合金化合物： HB70、 σb＝ 280MPa。 Fe＋ C 組成的合金化合物： HB800、 σb=400MPa。 元素（金屬＋非金屬）共為 108 種，而純金屬一般共為 83 種。 教學(xué)方法：講授法。 、奧氏體、滲碳體、珠光體、萊氏體。 三、純鐵的同素異晶轉(zhuǎn)變 （舉列鉆石和石墨 ） 純鐵： α－ Fe→（ 912℃）γ － Fe（ 1394℃ ） →δ Fe（ 1538℃）→ L 二次結(jié)晶或重結(jié)晶。 立方體 a＝ b＝ c α＝ β＝γ＝ 90186。 純金屬的 晶格 類型： 例如 ：純鐵（ αFe） 912℃↓ 、 W、 Mo、 V、 Cr（ β－ Ti） 882℃↑ 立方體 : a＝ b＝ c ； α＝ β＝γ＝ 90186。 （ 3） 機(jī)械振動(dòng)：使枝晶破碎成為幾個(gè)晶核，使晶核數(shù)目增多（超生波振動(dòng) 等 ）。 （ 1）提 高過(guò)冷度： （ 107℃ /s 非晶態(tài)金屬） 實(shí)驗(yàn)測(cè)出：冷卻速度越大，生核速率越大 長(zhǎng)大速率。 總結(jié)：晶粒越小，則材料的力學(xué)性能越好。 晶核－枝晶－晶粒 晶界；晶粒。 概念： 晶粒、 晶界。 ab 段：金屬均呈現(xiàn)液體， bc 段：液體中某些原子結(jié)成晶核（自發(fā)晶核）（晶坯）晶核不斷長(zhǎng)大形成枝晶直到晶粒。 過(guò)冷度： To＝ Tn＝ ?T（變量）。 金屬工藝學(xué) 教案 13 溫度 a To 理論結(jié)晶溫度 Tn b c 實(shí)際結(jié)晶溫度 d O 時(shí)間 冷卻速度越大，過(guò)冷度越大。 金屬的實(shí)際結(jié)晶溫度總是低于理論結(jié)晶溫度， TnTo。 過(guò)冷度： To＝ Tn＝ ?T（變量）。 （計(jì)算出來(lái)的） 實(shí)際 結(jié)晶溫度－金屬以實(shí)際冷卻速度冷卻結(jié)晶得到的結(jié)晶溫度 Tn。 一、金屬的結(jié)晶 結(jié)晶：液態(tài)金屬凝結(jié)成固態(tài)金屬的現(xiàn)象。 教學(xué)方法：講授法 課型：理論課和錄像觀摩。 、結(jié)晶基本過(guò)程，晶粒大小對(duì)金屬力學(xué)性能影 響及其控制措施，純鐵 的同素異晶轉(zhuǎn)變。 教學(xué)目的和要求： ，晶格、晶胞、晶格常數(shù)的意義。 （最后要和書(shū)名金屬工藝學(xué)聯(lián)系上） 以上 各種工藝性能將在以后有關(guān)章節(jié)中分別介紹。 三、工藝性能：是指是否易于進(jìn)行冷、熱加工的性能。 ：在常溫下，化學(xué)穩(wěn)定的性能。 ：高溫時(shí)抵抗氧化的能力。例如：鋼鐵生鐵銹、銅生銅綠 （造成重大事故）。 應(yīng)用：手表材料、磨床的磨削加工 （ 下冊(cè)） 等。