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1、項(xiàng)目 (任務(wù))學(xué)習(xí)子情境:常見的合金結(jié)構(gòu)鋼的認(rèn)知授課班級(jí)授課教師地 點(diǎn)課時(shí)/累計(jì)審批/日期多媒體教室2/42授課周次課程類型理論課教學(xué)方法舉例教學(xué)目標(biāo)知 識(shí) 目 標(biāo)能力(技能)目標(biāo)1、了解合金結(jié)構(gòu)鋼中的種類,2、掌握合金結(jié)構(gòu)鋼的牌號(hào)、成分特點(diǎn)、性能及應(yīng)用。會(huì)識(shí)別合金結(jié)構(gòu)鋼的牌號(hào)、成分、性能及應(yīng)用重難點(diǎn)及解決方法重點(diǎn):合金結(jié)構(gòu)鋼的牌號(hào)、成分、性能特點(diǎn)及應(yīng)用難點(diǎn):合金鋼的牌號(hào)、成分、性能特點(diǎn)解決方法:舉例、多媒體演示能力訓(xùn)練任務(wù)及案例齒輪用的合金滲碳鋼、軸用調(diào)質(zhì)鋼等教學(xué)回顧回顧前面所學(xué)的合金鋼的牌號(hào)、成分特點(diǎn)。教學(xué)過程設(shè)計(jì):1.復(fù)習(xí)上節(jié)課的內(nèi)容。2.講解合金結(jié)構(gòu)鋼的牌號(hào)、成分、性能特點(diǎn)、熱處理特點(diǎn)
2、及應(yīng)用§學(xué)習(xí)子情境 合金結(jié)構(gòu)鋼的認(rèn)知一、教學(xué)回顧:回顧前面所學(xué)的合金鋼的牌號(hào)、成分特點(diǎn)。二、合金結(jié)構(gòu)鋼:低合金結(jié)構(gòu)鋼、合金滲碳鋼、合金調(diào)質(zhì)鋼、合金彈簧鋼滾動(dòng)軸承鋼、超高強(qiáng)度鋼等1、低合金結(jié)構(gòu)鋼(1)成分特點(diǎn):C0.2,合金總量3。(2)性能特點(diǎn):強(qiáng)度高,塑性好,韌性、焊接性、和耐蝕性好,可減輕結(jié)構(gòu)重量,保證使用可靠。一般在熱軋態(tài)使用,焊后不回火。(3)熱處理:不需。(4)用途:車輛、船、橋梁等2、合金滲碳鋼 (1)工作條件及對(duì)性能的要求滲碳鋼常用在受沖擊和磨損條件下工作的一些機(jī)械零件,如汽車、拖拉機(jī)上的變速齒輪、內(nèi)燃機(jī)上的凸輪、活塞銷等,要求表面硬、耐磨,而零件心部則要求有較高的韌性
3、和強(qiáng)度以承受沖擊。(2)成分和鋼種為了滿足“外硬內(nèi)韌”的要求,這類鋼一般都采用低碳鋼,含碳量為0.10.25%,經(jīng)過滲碳后,零件的表面變?yōu)楦咛嫉?,而心部仍是低碳的,通過淬火+低溫回火后使用。零件表面組織為回火馬氏體+碳化物+少量殘余奧氏體,硬度達(dá)HRC5862,滿足耐磨的要求,而心部的組織是低碳馬氏體,保持較高的韌性,滿足承受沖擊載荷的要求。對(duì)于大尺寸的零件,由于淬透性不足,零件的心部淬不透,仍保持原來的珠光體+鐵素體組織,由于是低碳的,組織中鐵素體占比例很大,因而韌性指標(biāo)比較高,能滿足“外硬內(nèi)韌”的要求。 20Cr,這類鋼水淬臨界直徑<25mm,滲碳淬火后,適于制造受沖擊載荷較小的耐磨
4、零件,如活塞銷、凸輪、滑塊、小齒輪等。20CrMnTi,鋼油淬臨界直徑約為2560mm,用于制造承受中等載荷、要求足夠沖擊韌性和耐磨性的汽車、拖拉機(jī)齒輪等。20Cr2Ni4A,鋼的油淬臨界直徑>100mm,用于制造大截面、高載荷的重要耐磨件,如飛機(jī)、坦克中的曲軸、大模數(shù)齒輪等。(3)熱處理滲碳鋼的熱處理規(guī)范一般是滲碳后進(jìn)行直接淬火(一次淬火或二次淬火),而后低溫回火。3、合金調(diào)質(zhì)鋼 (1)工作條件及對(duì)性能的要求要求綜合力學(xué)性能好,用于受力較復(fù)雜的重要結(jié)構(gòu)零件。如汽車后橋半軸、連桿、螺栓以及各種軸類零件。對(duì)于截面尺寸大的零件,為保證有足夠的淬透性,就要采用合金調(diào)質(zhì)鋼。(2)成分特點(diǎn)和鋼種調(diào)
5、質(zhì)鋼的含碳量在0.300.50%之間,屬中碳鋼,含碳量在這一范圍內(nèi)可保證鋼的綜合性能,含碳量過低,則影響鋼的強(qiáng)度,含碳量過高則韌性顯得不足。40Cr,這類鋼的油淬臨界直徑最大為3040mm,廣泛用于制造一般尺寸的重要零件,如軸、齒輪、連桿螺栓等。35SiMn、40MnB是為節(jié)約鉻而發(fā)展的代用鋼種。40CrNi,這類鋼的油淬臨界直徑最大為4060mm,用于制造截面較大、承受較重載荷的零件,如曲軸、連桿等。40CrNiMoA,這類鋼的油淬臨界直徑為60100mm。用于制造大截面、承受重負(fù)荷的重要零件,如汽輪機(jī)主軸、壓力機(jī)曲軸、航空發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸等。(3)熱處理:調(diào)質(zhì)4、合金彈簧鋼(1)工作條件及對(duì)性能
6、的要求彈簧是各種機(jī)器和儀表中的重要零件。它是利用彈性變形吸收能量以緩和振動(dòng)和沖擊,或依靠彈性儲(chǔ)存能量來起驅(qū)動(dòng)作用。因此,要求制造彈簧的材料具有高的彈性極限,高的疲勞極限與足夠的塑性和韌性。(2)成分特點(diǎn)和鋼種彈簧鋼含碳量一般為0.450.70%。含碳量過高,塑性和韌性降低,疲勞極限也下降。加入硅、錳主要是提高淬透性,同時(shí)也提高屈強(qiáng)比,其中硅的作用更為突出。硅、錳元素的不足之處是硅會(huì)促使鋼材表面在加熱時(shí)脫碳,錳則使鋼易于過熱。因而重要用途的彈簧鋼必須加入鉻、礬、鎢等。它們不僅使鋼材有更高的淬透性,不易脫碳和過熱,而且有更高的高溫強(qiáng)度和韌性。(3)熱處理根據(jù)彈簧鋼的生產(chǎn)方式,可分為熱成型彈簧和冷成
7、型彈簧兩類,所以其熱處理也分為兩類。對(duì)于熱成形彈簧,一般可在淬火加熱時(shí)成形,然后淬火+中溫回火,獲得回火屈氏體組織。對(duì)于冷成形彈簧,通過冷拔(或冷拉)、冷卷成型。冷卷后的彈簧不必進(jìn)行淬火處理,只需要進(jìn)行一次消除內(nèi)應(yīng)力和穩(wěn)定尺寸的定型處理,即加熱到250300,保溫一段時(shí)間,從爐內(nèi)取出空冷即可使用。彈簧的彎曲應(yīng)力、扭轉(zhuǎn)應(yīng)力在表面處最高,因而它的表面狀態(tài)非常重要。熱處理時(shí)的氧化脫碳是最忌諱的。彈簧經(jīng)熱處理后,一般進(jìn)行噴丸處理,使表面強(qiáng)化并在表面產(chǎn)生殘余壓應(yīng)力,以提高疲勞強(qiáng)度。5、滾動(dòng)軸承鋼(1)工作條件及對(duì)性能的要求用于制造滾動(dòng)軸承的鋼稱為滾動(dòng)軸承鋼。滾動(dòng)軸承是一種高速轉(zhuǎn)動(dòng)的零件,工作時(shí)接觸面積很
8、小,不僅有滾動(dòng)摩擦,而且有滑動(dòng)摩擦,承受很高、很集中的周期性交變載荷,所以常常是接觸疲勞破壞。因此要求滾動(dòng)軸承鋼具有高而均勻的硬度,高的彈性極限和接觸疲勞強(qiáng)度,足夠的韌性和淬透性,一定的抗腐蝕能力。(2)成分特點(diǎn)及鋼種滾動(dòng)軸承鋼是一種高碳低鉻鋼,含碳量為0.95%1.10%,含鉻量為0.4%1.65%。高碳為保證有高的淬硬性,同時(shí)可形成鉻的碳化物強(qiáng)化相。鉻的主要作用是增加鋼的淬透性,使淬火、回火后整個(gè)截面上獲得較均勻的組織。對(duì)大型滾動(dòng)軸承,加入Si、Mn等元素,進(jìn)一步提高淬透性。滾動(dòng)軸承鋼是高級(jí)優(yōu)質(zhì)鋼。滾動(dòng)軸承鋼也經(jīng)常用于制造各種精密量具、冷沖模具、冷軋輥和高精度的軸類等耐磨零件。(3)熱處理預(yù)備熱處理:球化退火。最終熱處理:淬火+低溫回火。生產(chǎn)精密軸承或量具時(shí),由于低溫回火不能徹底消除內(nèi)應(yīng)力和殘余奧氏體,在長(zhǎng)期保存及使用過程中,因應(yīng)力釋放、奧氏體轉(zhuǎn)變等原因造成尺寸變化。所以淬火后立即進(jìn)行一次冷處理,并在回火及磨削后,于120130進(jìn)行1020h的尺寸穩(wěn)定化
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