航空工程材料教案常見的合金結(jié)構(gòu)鋼

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