任务一 认识合金结构钢.docx
教学内容：任务一认识合金结构钢（2课时）教学要求：（1）掌握合金结构钢的分类：（2）掌握合金结构钢的牌号、含碳量、性能。教学重点：掌握合金结构钢的牌号、典例教学过程：任务一认识合金结构钢第一课时一、分类及应用与碳素结构钢相比，台金结构钢是在碳素结构钢的基础上，有目的地加入某一种或几种合金元素而得到的多元合金，其性能有显著的提高，应用口益广泛。如20Mn的强度比20钢高30%左右。合金结构钢主要有低合金高强度钢、渗碳钢、调质钢、弹簧钢、滚动轴承钢等。应用实例：高强度钢板、曲轴、加工中心主轴等，如下图。（八）高强度钢板（b）曲轴（C）数控车床电主轴高强度钢板常用低合金高强度钢Q340制造，Q340含碳量小于0.25%,有较好的冷热加工成形性，良好的焊接性，较低的冷脆倾向、缺口和时效敏感性，以及有较好的抗大气、海水等腐蚀能力。其合金元素含量在2.5%以下。曲轴在工作时零件整体受到周期性变化的扭转或弯曲力的作用，并且零件与零件表面之间还有相对摩擦，并有高的接触应力，要求材料表面具有高的弯曲、接触疲劳强度和高的耐磨性，同时心部具有高强度和韧性，常用20Cr、20MnV等合金渗碳钢制造。加工中心主轴综合力学性能要求很高，强度、塑性及韧性配合良好,常用合金调质钢40MnB、40Cr制造，热处理方式为调质。3、合金结构钢（第二学时）（1）低合金高强度钢低合金高强度钢是含碳量小于0.25%、合金元素含量在2.5%以下的合金钢。钢主要用于制造各种工程结构，如桥梁、建筑、船舶、车辆、高压容器等。普通碳素钢的基础上加入少量合金元素制成的钢。低合金高强度钢比相同含量的普通碳素结构钢强度高得多，而且还具有良好的塑性、韧性、焊接性和较好的耐磨性。减轻结构重量，保证使用可竟,节约钢材料。热轧状态下，冷弯、冷卷和焊接不再进行热处理。（2）、合金渗碳钢原因：在机械制造中有许多零件在高速、重载、较强烈的冲击和受磨损条件下工作的，如汽车、拖拉机的变速齿轮。碳含量：合金碳钢的碳含量一般在O1.%一0.25%之间。加入的主要合金元素：格、银、钱、硼等，还加入少量的机、钛等元素热处理：经过渗碳处理后，再进行淬火和低温回火处理。典例：20CrMnTi是应用最广泛的合金碳钢。（3）、合金调质钢合金调质钢一般指经过调质处理（淬火后高温回火）后使用的合金结构钢O碳含量；合金调质的碳含量在0.25%0.05%之间。加入的主要合金元素：主加合金元素为锌、珞、硅、集、硼等。热处理：这种钢经调质（淬火+高温回火）处理后具有高声韧性相结合的良好的综合力学性能。典例：45应用：合金调质钢主要用于那些在重载荷、受冲击条件下工作的零件，如机床主轴、汽车后桥半轴、连杆等。（4）合金弹簧钢碳含量：合金弹簧钢碳含量一般在045%075%之间。加入的主要合金元素：镒、馅、硅等。热处理：经淬火后进行中温回火处理，合金弹簧钢具有高的弹性极限、高疲劳强度、足够多塑性和韧性、良好的表面质量。典例：60Si2Mn应用：弹簧、板簧（5）滚动轴承钢轴承钢是用来制造滚珠、滚柱和轴承套圈的钢。轴承在工作时承受着高而集中的交变应力，还有强烈的摩擦，因此具有高而均匀的硬度和耐磨性，高的疲劳强度，足够的韧性和淬透性，以及一定的耐蚀性等。滚动轴承钢常用牌号为GCr1.5,滚动轴承钢中Cr后面的数字表示含Cr量的千分数。生产中常用它制造力具、冷冲模具、量具以及性能要求与滚动轴承相似的零件。碳含量：高碳格钢其碳含量在095%1.15%之间。加入的主要合金元素：铝含量在0.6%1.65%之间。热处理：淬火+低温回火典例：GCrI5和GCrI5SiMn应用最多。应用：滚动轴承钢是制造各种滚动轴承的滚动体和内、外套圈的专用钢。课堂练习：1 .分析12CrNi3的含碳量和各合金元素含量，判断其类别并列举其应用实例。2 .比较40钢和40Cr的力学性能。3 .分析学校实习工厂车床零件所采用的材料。作业：.认识合金结构钢课外作业I阅读材料一一鸟巢国家体育场“鸟巢”是2008年北京奥运会的主体育场。它是由2001年普利茨克奖获得者赫尔佐格、偿梅隆与中国建筑师李兴刚等合作完成的巨型体育场设计，形态如同孕育生命的“巢”，更像一个摇篮，寄托若人类对未来的希望。设计者们对这个国家体育场没有做任何多余的处理，只是坦率地把结构暴露在外，因而自然形成了建筑的外观。图1一7国家体育场“鸟巢”“鸟巢”外形结构主要由巨大的门式纲架组成，24根桁架柱托起了世界最大的屋顶结构，达成了全世界建筑业的一大壮举，更是人类建筑文明史上的惊人杰作。“鸟巢”的成功，不仅是建筑设计中的力学经典，更是材料学上的国际尖端科技成果。但是，如果没有承担主要负重任务的Q460钢材的研发成功，一切都只能存留于想象与图样之上。0460是一种低合金高强皮钢，它在受力强度达到460MPa时才会发生塑性变形，也只有这种属性，才能成为国家体育场特殊结构的栋梁。但是，这种特殊的强度要求在我国尚无先例，用闻所未闻来影容也毫不过分。“鸟巢”是国内在建筑结构上首次使用0460规格的纲材。这次使用的钢板厚度达到了IIOmh在中国材料史上绝无仅有，国家标准中0460的最大厚度也只是100mmo以前这种铜一直为进口，但是作为北京2008年奥运会开展式的体育场馆，作为中国国家体育场，其栋梁之材显然只能由中国人自己生产。为此，中国的科研人员经历了漫长的科技攻关，经过无数次的研发与探索，经过多次反豆试制，从无到有直至刷新国家标准，终于自主创新、研制出具有知识产权的国产0460钢材,撑起了“国家体育场”的钢骨脊梁。
