金属材料教案.docx
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金属材料教案
机械工程学院课程教案
课程名称
金属材料与热处理
课程编码
教材
《工程材料与热加工》大连理工大学出版社
第7章低合金钢与合金钢
学时
2
教学目的:
1掌握钢的分类与牌号、性能特点及应用
2掌握常用非合金钢的种类、牌号、性能特点及应用;
3能够识别我非国合金工具钢及常用特殊性能钢的牌号
教学重点:
1.钢的分类及钢铁合金的分类与牌号、性能特点及应用;
2.非合金钢的种类、牌号、性能特点及应用;
3.掌握铸造碳钢种类、牌号、性能特点及应用;
教学难点:
1.钢的分类及钢铁合金的分类与牌号、性能特点及应用;
2.非合金钢的种类、牌号、性能特点及应用;
3.掌握铸造碳钢种类、牌号、性能特点及应用;
授课形式:
讲练结合,传授法
教学内容
第五章钢铁材料
5.1.1钢的分类及合金牌号统一数字代号体系
5.1.2钢铁及合金牌号统一数字代号体系
5.2非合金钢
5.2.1常存杂质元素的影响及非合金钢的分类
1.常存杂质元素的影响
2.非合金钢的分类
提问或作业
(1)按钢的碳质量分数分
(2)按钢的质量分
(3)按钢的用途分
(4)按钢脱氧程度分:
5.2.2普通质量非合金钢
1.牌号
2.性能及用途
5.2.3优质非合金结构钢
1.牌号
2.性能及用途及热处理
5.2.4非合金工具钢
1.牌号
2.性能及用途及热处理
5.2.5铸造碳钢
1.牌号
2.性能及用途及热处理
机械工程学院课程教案
课程名称
金属材料与热处理
课程编码
教材
《工程材料与热加工》大连理工大学出版社
第5章第3、4节
学时
2
教学目的:
1.掌握低合金钢的化学成分、性能与热处理牌号及用途
2.掌握合金钢化学成分、性能与热处理牌号及用途
3.掌握合金工具钢和高速工具钢的化学成分、性能与热处理牌号及用途
教学重点:
1.低合金钢、合金钢、工具钢和高速工具钢的化学成分
2.低合金钢、合金钢、工具钢和高速工具钢性能与热处理牌号及用途
教学难点:
低合金钢、合金钢、工具钢和高速工具钢的牌号及工艺曲线图
授课形式:
讲练结合,传授法
教学内容
5.3低合金钢
5.3.1低合金高强度结构钢的化学成分、性能与热处理
1.化学成分
2.性能特点
3.热处理特点
5.3.2低合金高强度结构钢的牌号及用途
1牌号
2用途
5.4合金钢
5.4.1机械结构用合金钢
合金渗碳钢、合金调质钢及合金弹簧钢
1合金渗碳钢
(1)工作条件及性能要求
表面受到强烈摩擦、磨损,同时又承受较大的交变载荷,特别是冲击载荷的作用,要求零件表面具有优异的耐磨
性和高的疲劳强度,心部具有较高强度和足够的韧性
(2)化学成分及热处理工艺
a化学成分
b热处理工艺
(3)牌号及用途
a牌号
b用途
2
3用途
提问或作业
备注:
机械工程学院课程教案
课程名称
金属材料与热处理
课程编码
教材
《金属材料与热处理》机械工业出版社
第八单元铸铁模块一铸铁的石墨化模块二灰铸铁
模块三球墨铸铁
学时
2
教学目的:
1掌握铸铁的分类
2掌握铸铁的石墨化过程
3掌握灰铸铁、球墨铸铁的性能
教学重点:
1铁碳合金双重相图
2灰铸铁、球墨铸铁的成分、性能、牌号和用途及热处理过程
教学难点:
1铁碳合金双重相图
2灰铸铁、球墨铸铁的成分、性能、牌号和用途及热处理过程
授课形式:
讲练结合,传授法
教学内容
提问或作业
第八单元铸铁
铸铁的分类
按照碳的存在形式,铸铁可分为:
•碳以渗碳体形式存在的,称为白口铸铁;
•碳以石墨形式存在的,称为灰口铸铁;
按照石墨的形态,灰口铸铁可分为:
Ø石墨呈片状铸铁,称灰铸铁;
Ø石墨呈团絮状的铸铁称可锻铸铁;
Ø石墨呈球状的铸铁称球墨铸铁;
Ø石墨呈蠕虫状的铸铁称蠕墨铸铁。
综合知识模块一铸铁的石墨化
能力知识点1铁碳合金双重相图
能力知识点2石墨化过程
一、石墨化方式
1.铸铁中碳原子析出并形成石墨的过程称为石墨化。
2.石墨既可以从液体和奥氏体中析出,也可以通过渗碳体分解来获得。
灰口铸铁和球墨铸铁中的石墨主要是从液体中析出;可锻铸铁中的石墨则完全由白口铸铁经长时间退火,由渗碳体分解而得到。
二、石墨化过程
按照Fe-G相图,可将铸铁的石墨化过程分为三个阶段:
1.第一阶段石墨化:
铸铁液体结晶出一次石墨(过共晶铸铁)和在1154℃通过共晶反应形成共晶石墨。
Ø中间阶段石墨化:
在1154℃~738℃温度范围内奥氏体沿E‘S’线析出二次石墨。
Ø第二阶段石墨化:
在738℃通过共析反应析出共析石墨
能力知识点3影响石墨化的因素
2.中间阶段石墨化在1154℃~738℃温度范围内奥氏体沿E‘S’线析出二次石墨。
3.第二阶段石墨化:
在738℃通过共析反应析出共析石墨
能力知识点3.影响石墨化的因素
一、化学成分的影响(内因)
二、冷却速度的影响(外因)
综合知识模块二灰铸铁
能力知识点1灰铸铁的成分、组织和性能
一、灰铸铁的化学成分
二、灰铸铁的组织
三、灰铸铁的性能
能力知识点2.灰铸铁的牌号和用途
Ø灰铸铁的牌号由HT+三位数字组成:
Ø其中HT是灰铁的汉语拼音缩写;数字代表铸铁的抗拉强度。
Ø如HT200表示最低抗拉强度为200MPa的灰铸铁。
Ø最小的灰铁是HT100,往上以50为间隔递增,最大为HT350。
能力知识点3.灰铸铁的孕育处理
•经孕育处理后的灰铸铁叫做孕育铸铁。
•孕育的目的是:
使铁水内同时生成大量均匀分布的非自发核心,以获得细小均匀的石墨片,并细化基体组织,提高铸铁强度;避免铸件边缘及薄断面处出现白口组织,提高断面组织的均匀性。
•孕育铸铁具有较高的强度和硬度,可用来制造机械性能要求较高的铸件,如汽缸、曲轴、凸轮、机床床身等,尤其是截面尺寸变化较大的铸件。
能力知识点4.灰铸铁的热处理
热处理不能改变石墨的形态和分布,对提高灰铸铁整体机械性能作用不大,因此生产中主要用来消除铸件内应力、改善切削加工性能和提高表面耐磨性等。
综合知识模块三球墨铸铁
能力知识点1球墨铸铁的成分、组织和性能
一、球墨铸铁的化学成分和球化处理
二、球铁的组织
三、球铁的性能
能力知识点2.球墨铸铁的牌号和用途
一、球墨铸铁牌号用“QT”标明,其后两组数值表示最低抗拉强度极限和延伸率。
二、如QT420-10、QT600-2、QT800-2
能力知识点3.球墨铸铁的热处理
一、退火
二、正火
三、等温淬火
四、调质处理
备注:
机械工程学院课程教案
课程名称
金属材料与热处理
课程编码
教材
《金属材料与热处理》机械工业出版社
第八单元铸铁模块一铸铁的石墨化模块二灰铸铁
模块三球墨铸铁
学时
教学目的:
教学重点:
教学难点:
授课形式:
教学内容
提问或作业
第八单元铸铁
综合知识模块四蠕墨铸铁
蠕墨铸铁是在一定成分的铁水中加入适量的蠕化剂而炼成的,其方法与程序与球墨铸铁基本相同。
蠕化剂目前主要采用镁钛合金、稀土镁钛合金或稀土镁钙合金等。
能力知识点1蠕墨铸铁的成分
一般成分范围如下:
碳=3.5%~3.9%
硅=2.1%~2.8%
锰=0.4%~0.8%
硫<0.1%
磷<0.1%
能力知识点2蠕墨铸铁的组织与性能
一、蠕墨铸铁的性能
蠕墨铸铁是一种新型高强铸铁材料。
它的强度接近于球墨铸铁,并且有一定的韧性、较高的耐磨性;同时又有和灰铸铁一样的良好的铸造性能和导热性。
二、蠕墨铸铁的牌号和应用
蠕墨铸铁牌号、性能以“RuT”表示,其后的数字表示最低抗拉强度,如RuT300、RuT420
综合知识模块五可锻铸铁
可锻铸铁又称为玛铁、玛钢;
它是由白口铸铁通过石墨化退火处理得到的一种高强铸铁。
它有较高的强度、塑性和冲击韧性,可以部分代替碳钢。
可锻铸铁不可锻!
能力知识点1可锻铸铁的化学成分和组织
一、可锻铸铁的生产
可锻铸铁生产分两个步骤
第一步,先铸造纯白口铸铁,不允许有石墨出现,否则在随后的退火中,碳在已有的石墨上沉淀,得不到团絮状石墨;
第二步,进行长时间的石墨化退火处理。
二、可锻铸铁的组织
能力知识点2可锻铸铁的牌号、性能及用途
一、可锻铸铁的牌号
v可锻铸铁有铁素体和珠光体两种基体。
v铁素体可锻铸铁以“KTH”表示,珠光体可锻铸铁以“KTZ”表示。
其后的两组数字表示最低抗拉强度和延伸率。
vKTH350-10、KTZ600-3
二、可锻铸铁的应用
v可锻铸铁常用来制造形状复杂、承受冲击和振动载荷的零件,如汽车拖拉机的后桥外壳、管接头、低压阀门等。
v这些零件用铸钢生产时,因铸造性不好,工艺上困难较大;而用灰口铸铁时,又存在性能不能满足要求的问题。
综合知识模块六合金铸铁
能力知识点1耐磨铸铁
在磨粒磨损条件下工作的铸铁应具有高而均匀的硬度。
白口铸铁就属这类耐磨铸铁。
但白口铸铁脆性较大,不能承受冲击载荷,因此在生产中常采用激冷的办法来获得激冷铸铁。
即用金属型铸造铸件的耐磨表面,其它部位采用砂型。
同时调整铁水的化学成分,利用高碳低硅,保证白口层的深度,而心部为灰口铸铁组织,有一定的强度。
用激冷方法制造的耐磨铸铁,已广泛应用于轧辊和车轮等的铸造生产。
能力知识点2.耐热铸铁
在高温下工作的铸铁,如炉底板、换热器、坩埚、热处理炉内的运输链条等,必须使用耐热铸铁。
加入Al、Si、Cr等元素,一方面在铸件表面形成致密的氧化膜,阻碍继续氧化;另一方面提高铸铁的临界温度,使基体变为单相铁素体,不发生石墨化过程,从而改善铸铁的耐热性。
球墨铸铁中,石墨为孤立分布,互不相连,不形成气体渗入通道,故其耐热性更好。
常用耐热铸铁的成分和性能
能力知识点3.耐蚀铸铁
耐蚀铸铁主要用于化工部件,如阀门、管道、泵、容器等。
普通铸铁的耐蚀性差,因为组织中的石墨和渗碳体促进铁素体腐蚀。
加入Si、Cr、Al、Mo、Cu、Ni等合金元素形成保护膜,或使基体电极电位升高,可以提高铸铁的耐蚀性能。
常用耐蚀铸铁有高硅、高硅钼、高铝、高铬等耐蚀铸铁。
备注:
机械工程学院课程教案
课程名称
金属材料与热处理
课程编码
教材
《工程材料与热加工》大连理工大学出版社
第5章第1节(题目)
学时
教学目的:
教学重点:
教学难点:
授课形式:
教学内容
提问或作业
备注:
机械工程学院课程教案
课程名称
金属材料与热处理
课程编码
教材
《工程材料与热加工》大连理工大学出版社
第5章第1节(题目)
学时
教学目的:
教学重点:
教学难点:
授课形式:
教学内容
提问或作业
备注:
机械工程学院课程教案
课程名称
金属材料与热处理
课程编码
教材
《工程材料与热加工》大连理工大学出版社
第5章第1节(题目)
学时
教学目的:
教学重点:
教学难点:
授课形式:
教学内容
提问或作业
备注:
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