发布时间 : 星期六 文章机械工程材料教案（王忠）2008 - 图文更新完毕开始阅读309baa3143323968011c9268
强度：先升后降，含碳量0.9%时为最大值。主要是因为细小、弥散、均匀分布的Fe3C起强化作用，使强度升高。而含碳量超过0.9%时，Fe3C沿晶界分布成网状，易产生裂纹，强度反而降低。
硬度：随含碳量升高而不断增加。 塑性：随含碳量升高而降低。 韧性：随含碳量升高而降低。
5铁碳合金相图的应用
第一，在选材方面的应用：低碳钢（0.10～0.25%）强度一般不高，塑性、韧性好，适宜制作建筑结构、容器等。中碳钢（0.25～0.60%）强度、塑性、韧性都较好，且可在很大范围内控制，适宜制作机械零件。高碳钢（0.60～1.30%）硬度高、耐磨性好，适宜制作工具等。白口铁硬度高、耐磨性很好、脆性大，适宜制作不受冲击的零件（拉丝模、冷轧辊、球蘑机的铁球）等。
第二，在铸造方面的应用：合金熔点低、结晶温度区间窄有利于增加流动性，对铸造有利。所以，铸钢通常含碳量为0.15～0.60%，铸铁含碳量为4.30%左右。
第三，在锻轧方面的应用：锻轧时要求钢处于单相区域，具有良好的塑性。开锻/轧温度应在固相线以下，终锻/轧温度应在共析以上。
第四，在热处理方面的应用：热处理需要将钢加热到单一的奥氏体区域，或加热到与临界点有关的某个温度，而相图则清晰反应了铁碳合金成分、温度、组织的关系。
6碳钢
碳钢：含碳量在0.02～1.3%之间的铁碳合金。
碳钢中，除了铁和碳之外，通常还含有Mn、Si、S、P，其中S、P是铁矿石带入的，对性能有害；Mn、Si是脱氧残留的，对性能有益。
碳钢按含碳量分成低碳钢（小于等于0.25%C）、中碳钢（0.25～0.60%C）、高碳钢（大于0.60%C）三种。按质量分成普通碳素钢（S、P含量比较高）、优质碳素钢（、P含量较低）和高级优质碳素钢（S、P含量低）三种。按用途分成结构钢和工具钢两种。 第一，普通碳素结构钢
命名方法： Q（屈服强度屈的声母）、屈服强度、质量等级、脱氧方法四个部分按顺序组成（GB/T700）。仅保证机械性能。
典型牌号：Q195、Q215、Q235、Q255、Q275等。
典型用途：型材、薄板、焊管、桥梁结构、标准件、连杆、简单的齿轮或轴。不热处理直接使用。
第二，优质碳素结构钢
命名方法：名义含碳量1万倍的2位数字、含量较高的合金元素符号、脱氧方法（GB/T699）。
典型牌号：10、45、60、16Mn、70Mn、08F等。
典型用途：一般，低碳钢制作冲压制件，中碳钢制作齿轮、轴等机械零件，55～65制作弹簧。一般经热处理提高力学性能。 第三，碳素工具钢
命名方法：T（碳的声母）、名义含碳量1千倍的2位数字、合金元素符号、A（GB/T1298）。
典型牌号：T8、T8Mn、T10、T13、T8A、T12A等。
典型用途：含碳量稍低的T7、T8制作冲头、锤子、手锯等；含碳量较高的T9～T11制作车刀、钻头、冲模等；含碳量高的T12、T13制作量块、塞规、刮刀等。
第四，铸造碳素钢
命名方法：ZG（铸钢的声母）、最低屈服强度、-、最低强度极限（GB/T11352）。 典型牌号：ZG200-400、ZG270-500、ZG340-640等。
典型用途：受力不大、韧性良好、可焊接的机座、壳体；强度较高、有一定塑性、可焊接的轧钢机机架、连杆、曲轴；高强度、高耐磨性、能切削加工的齿轮、棘轮等。
本章小结：本章内容比较具体而零散，讲授时要紧紧围绕“命名方法-典型牌号-典型应用”
这根主线，帮助学生把零散的知识串联成一个整体，从而形成系统、严密的知识。
本章作业：自教材P95～96中选取。
第5章 钢的热处理
目的和要求：本章仅仅简介常用的热处理工艺。 重点和难点：金属材料热处理后的性能特点。 学时的分配：1学时。
1钢的热处理及其目的
钢的热处理：将钢通过加热、保温和冷却的方法，改变结构和组织，从而获得所需要性能的综合操作工艺过程。其中加热温度和冷却速度是最重要的参数。
热处理工艺曲线：表示热处理工艺的温度—时间曲线。 热处理的目的：提高、改善金属材料的性能。
2常用的热处理工艺
第一，退火
退火：将钢加热到临界点Ac1/Ac3以上或以下某一温度、保温后缓慢冷却（一般为随炉冷却）的热处理工艺。退火又分成扩散退火（均匀化退火）、完全退火（或重结晶退火）、球化退火、再结晶退火、去应力退火（低温退火）。
退火的目的是获得接近平衡状态的组织、消除不平衡的强化状态、为最终加工作好组织准备。 第二，正火
正火：将钢加热至临界点Ac1/Ac3以上30～50℃，保温后在空气中冷却的热处理工艺。
正火的目的是使组织粗化/均匀化以提高性能、加工前的预处理改善切削加工性、消除网状碳化物以利于球化并为淬火作组织准备。 第三，淬火
淬火：将钢至临界点Ac1/Ac3以上30～50℃，保温烧透后快速冷却，使奥氏体迅速转变成马氏体的热处理工艺。
淬火的目的是提高钢的强度和硬度。 第四，回火
回火：将钢加热到Ac1以下的某一温度，经适当保温后冷却到室温的热处理工艺。
回火的目的是使淬火得到的不稳定组织转变成稳定的组织、消除应力防止变形和开裂、调整制件的强度塑性和韧性。 第五，表面热处理
表面热处理：将钢表层快速加热、奥氏体化后快速冷却，使表层获得马氏体的热处理工艺。也称为表面淬火。有感应加热表面淬火和火焰加热表面淬火两种。
表面热处理的目的是仅改变表层金属的组织和性能，而保持心部的组织与性能不变。
第六，化学热处理
化学热处理：用改变表层化学成分之后再热处理的方法，来改变表层的组织和性能的热处理工艺。通常有渗碳、渗氮、碳氮共渗（氰化）、渗棚、渗铬、渗铝等。
化学热处理的目的提高制件表层的耐磨性、耐蚀性、抗氧化性、抗疲劳性等。
本章小结：本章虽然不是知识重点，但对今后从事专业技术工作还是有一定意义。因而，花
少量时间提示给学生，方便以后正确选用热处理工艺即可。
本章作业：自教材P133～135中选取。