模块五合金钢
一、知识回顾
上节课对第四章进行了测验，通过测验，同学们对一些知识点还没有很好掌握，在后期学习中会进行复习。
二、课前引入
碳素钢的性能一般，为了提高金属的综合性能，会加入一些合金元素，本章将开始学习合金钢的知识。三、讲授新课
（一）、合金钢的分类
合金钢中合金元素规定质量分数界限值总量是WMe ≥5.43%，并且合金钢是按其主要质量等级和主要性能或使用特性分类的。
a．合金钢按主要质量等级分类
按主要质量等级分类，合金钢可分为:
优质合金钢和特殊质量合金钢两类。
b. 合金钢按主要性能及使用特性分类
按主要性能及使用特性分类，合金钢可分为工程结构用合金钢；机械结构用合金钢；不锈、耐蚀和耐热钢；工具钢；轴承钢；特殊物理性能钢等。
合金钢的牌号
合金结构钢的牌号
合金结构钢的牌号编写方法是采用“二位数字+合金元素符号+数字”。前面的“二位数字”表示合金结
构钢的平均碳的质量分数的万分只之几；后面的“数字”表示所含合金元素的平均质量分数的百分之几。
例如，60Si2Mn表示W(C)=0.60%、W(Si)=2%、W(Mn)＜1.5%的合金结构钢。
如果合金结构钢为高级优质钢，则在钢的牌号后面加“A”，
如60Si2MnA；如果为特级优质钢，则在钢的牌号后面加“E”。
合金工具钢的牌号
当合金工具钢中W(C)＜1.0%时，牌号前的“数字”以千分之几(一位数)表示；当合金工具钢中W(C)≥1%时，牌号前不标出碳的质量分数的数字。
例如，9Mn2V表示W(C)=0.9%，W(Mn)=2%、W(V)＜1.5%的合金工具钢；CrWMn表示钢中W(C)≥1.0%、W(Cr)＜1.5%、W(W)＜1.5%、W(Mn)＜1.5%的合金工具钢；高速钢的W(C)=0.7～1.5%，但在高速钢的牌号中不标出碳的质量分数值，如W18Cr4V钢。
（二）、常见合金结构钢
1、低合金结构钢
成分：低碳，由于韧性、焊接性和耐蚀性高，其碳含量不超过0.20%。加入以Mn为主的合金元素。及Ni、Ti或V等辅加元素，有利于细化晶粒，提高钢的强度和韧性。
性能要求：塑性、韧性、耐蚀性和焊接性均比同含
碳素的碳钢高。
常用低合金结构钢牌号：Q295 Q345 Q390 Q420
2、合金渗碳钢
成分：低碳，碳含量一般为0.10%～0.25%，使零件心部有足够的塑性和韧性。加入Cr、Ni、Mn、B等提高淬透性的合金元素。加入Ti、V、W、Mo等阻碍奥氏
体晶粒长大的元素。
性能要求：外硬内韧，表面渗碳层硬度高，以保证
优异的耐磨性和接触疲劳抗力，心部具有高的韧性和足
够高的强度。心部韧性不足时，在冲击载荷或过载作用
下容易断裂；强度不足时，则较脆的渗碳层易碎裂、剥落。
热处理：渗碳+淬火+低温回火
常用合金渗碳钢牌号：20Cr 20CrMnTi
3、合金调质钢
成分：中碳，碳含量一般在0.25%～0.50%之间，以0.4%居多；加入Cr、Mn、Ni、Si等提高淬透性：加入Mo、V、W、Ti等阻止晶粒长大和提高钢的回火稳
定性。如调质处理后的40Cr钢的性能比45钢的性能高很多；
性能要求：调质件大多承受多种工作载荷，受力情
况比较复杂，要求高的综合机械性能，即具有高的强度
和良好的塑性、韧性。合金调质钢还要求有很好的淬透性。
常用合金调质钢牌号：40Cr
4、合金弹簧钢
成分：碳含量一般在0.45%～0.70%之间，加入Si、Mn提高淬透性，同时提高钢的弹性极限，其中Si的作用最为突出。但是硅元素含量过高易使钢在加热时脱碳，锰元素含量过高易使钢产生过热。因此，重要用途的弹簧钢必须加入Cr、V、W等，它们不仅使钢材具有更高的淬透性，不易过热，而且可在高温下保持足够的强度和韧性。
用途：各式弹簧
常用合金弹簧钢牌号：65Mn 60SiMn 50CrVA
四、课堂总结
1、回火方法及应用；
2、固溶处理与时效方法；
五、布置作业
练习册 P37：课题五；
六、课堂后记
一、新课引入
复习：常用的机械零件用钢有哪些？
二、讲授新课
（一）工具钢牌号的表示方法
碳素工具钢采用规定的符号和阿拉伯数字表示。阿拉伯数字表示平均含碳量的以千分之几。例如：平均含碳量为0.90％的碳素工具钢，其牌号表示为T9。
合金工具钢表示方法与合金结构钢相同。但一般不标明含碳量数字，若平均含碳量＜1.00%，用一位阿拉伯数字表示含碳量的千分之几。例如：平均含碳量为1. 60％，含铬量为11. 75％，含钼量为0. 50％，含钒量为0.22％的合金工具钢，其牌号表示为Cr12MoV。
高速工具钢无论含碳量是多少均不标出。平均含碳量为0.85％，含钨量为6.00％，含钼量为5.00％，含铬量为 4.00％，含钒量为 2.00％的高速工具钢，其牌号表示为W6Mo5Cr4V2。
塑料模具钢在牌号头部加符号“SM”，牌号表示方法与优质碳素结构钢和合金工具钢相同。
（二）工具钢成分特点和热处理特点
1.成分特点
低合金工具钢是在碳素工具钢的基础上加入少量合金元素（＜5%）形成的，其含碳量为0.75%～1.5%，
以保证钢的高硬度和耐磨性。
高速钢的含碳量较高，一般为0.70%～1.50%，以保证获得高碳马氏体和形成足够的合金碳化物，提高钢的硬度、耐磨性和热硬性。
冷作模具钢的含碳量高，多在1%以上，有时达2.0%，以保证高硬度和高耐磨性。
热作模具钢为中碳钢，含碳量一般为0.3%～0.6%，以保证高强度、高韧性、较高的硬度（35～52 HRC）和热疲劳抗力。
量具钢的成分与低合金刃具钢相同，为高碳（0.75%～1.5%），并加入提高淬透性的元素，如Cr、W、Mn等。
2.热处理特点：
三、课堂总结
1、工具用钢的类别
2、成分特点和热处理特点
四、课堂练习
常见的工具用钢有哪些？
五、作业布置
练习册P40：课题二；
六、课堂后记
一、新课引入
复习：1.工程结构钢有哪些基本要求？
2.工程结构钢和机械制造结构钢的含义？
二、讲授新课
特殊性能钢是指具有特殊物理或化学性能的钢。
其常用来制造要求具有一定的力学性能和特殊性能的构件或零件。
特殊性能钢种类很多，在机械制造中主要有不锈钢、耐热钢、耐磨钢等。
（一）、不锈钢
不锈钢是指一些在空气、水、盐水、酸、碱等腐蚀性介质中具有高的化学稳定性的钢。有时把仅能抵抗大气、水等介质腐蚀的钢叫作不锈钢，而把在酸、碱等介质中具有抗腐蚀能力的钢称为耐酸钢，但习惯上都称为不锈钢。一般不锈钢不一定耐酸，而耐酸钢却往往具有较好的不锈性能。
不锈钢的成分特点：
Cr是决定不锈钢耐蚀性的主要元素。在氧化性介质中，Cr能使钢表面生成钝化膜，能提高基体电极电位，Cr还是缩小γ相区的元素，当Cr的含量超过
12.7%时，铁铬合金为单一的铁素体组织。
常用不锈钢
根据钢的正火组织不同，通常将不锈钢分为马氏体不锈钢、奥氏体不锈钢及铁素体不锈钢三种。
（二）、耐热钢
近几十年来，由于燃气轮机、航空航天技术及其他高温高压技术的发展，对有关机械零部件的要求越来越高。如火电厂的燃气锅炉、蒸汽涡轮，航空、航天、舰船、石油和化工等工业部门的高温工作部件，它们都在高温下承受各种载荷，并与高温蒸汽、空气或燃气接触，所以这些零部件的技术要求都比较高。
通常把在高温条件下工作的钢称为耐热钢。
耐热钢应具有两方面的基本性能:一是有良好的高温强度和塑性;二是有足够高的化学稳定性。
根据不同的服役条件，常常将耐热钢分为抗氧化钢及热强钢两大类
（三）、耐磨钢
磨损是机械零件主要的失效形式之一。不同的工况磨损机理也不同，影响因素有很多，过程也十分复杂。耐磨钢目前还没有系统的技术标准，也没有独立的钢号。制造耐磨零件所选用的钢比较广泛，一部分结构钢、工具钢及合金铸铁常用来制造各种耐磨零件。这里主要介绍高锰铸钢。
三、课堂总结
1、特殊性能钢的含义
2、特殊性能钢的类别及应用
四、课堂练习
特殊性能钢有哪些类别？
不锈钢的主要成分是什么？
耐热钢和高锰钢主要应用在哪些方面？
五、作业布置
练习册P43：课题三；
六、课堂后记
一、新课引入
本章的主要内容有哪些？本节课将对本章知识点进行回顾与复习。
二、新课内容
三、课堂练习
（1）合金元素在钢中以什么形式存在？对钢的性能有哪些影响？
（2）合金元素对钢回火转变有哪些影响？有什么好处？
（3）说明下列牌号属何类钢？其数字和符号各表示什么？
20Cr 9SiCr 60Si2Mn GCr15 1Cr13 Cr12
四、课堂小结
本章主要介绍了合金元素在钢中的作用,碳钢及低合金钢与合金钢的分类、性能和应用等内容。在学习之后：第一，要准确认识合金钢与非合金钢的关系和区别，合金元素在钢中的作用；第二，要特别理解合金钢的分类、性能、热处理方法和应用之间的一般关系，而且还要积累典型材料、零件、热处理方法和应用之间的感性知识。采取这种方式学习，可以做到由繁到简，由难到易，由书本知识到实践经验的转化，达到提纲挈领、触类旁通的效果，并能提高学习效率。
五、布置作业
完成所有模块五练习册内容。
六、课堂后记
一、新课引入
与同学们一起回顾本章的主要内容。
二、新课内容
测验：
填空题
1.常用的提高淬透性的合金元素有（）、（）、（）、（）和B等。
2.北京奥运会鸟巢体育馆所用的材料牌号为（）。
3.40Cr表示平均含碳量为（）的（）。
4.合金工具钢按使用性质和主要用途分为（）、（）和（）。
5.常用的合金刃具钢有( )和（）。
6.常用的特殊性能钢包括（）、（）和（）等。
7.常用的不锈钢有（）不锈钢和（）不锈钢两种。
8.不锈钢中的基本合金元素是（），其含量一般在（）以上。
9.合金钢按主要质量等级可分为（）合金钢和（）合金钢。
10.钢的耐热性包括（）性和（）性两个方面。
单选题
1.GCr15钢的平均含铬量为（）%
A、0.15
B、1.5
C、15
2.38CrMoAl钢是属于合金（）。
A、调质钢
B、渗碳钢
C、弹簧钢
3.“合金钢”是按( )分类的。
（A）化学成份（B）含碳量（C）氧化（D）脱氧
4．合金渗碳钢渗碳后必须进行( )后才能使用。
A．淬火加低温回火； B．淬火加中温回火； C．淬火加高温回火。
5．将括弧内合金钢牌号归类。
耐磨钢：( )；合金弹簧钢：( )；合金模具钢：( )；不锈钢：( )。
A．60Si2MnA； B．ZGMn13-2； C．Cr12MoV； D．12Cr13。6．为下列零件正确选材：机床主轴( )；汽车与拖拉机的变速齿轮( )；减振板弹簧( )；滚动轴承()；贮酸槽()；坦克履带()。A．12Cr18Ni9； B．GCr15； C．40Cr； D．20CrMnTi；E．60Si2MnA； F．ZGMn13-3。
7．为下列工具正确选材：高精度丝锥( )；热锻模( )；冷冲模( )；医用手术刀片( )；麻花钻头( )。
A．Cr12MoV； B．CrWMn； C．68Cr17； D．W18Cr4V；E．5CrNiMo。
判断题
1．合金渗碳钢都是低碳钢。（）
2．不锈钢中的含碳量越高，其耐蚀性越好。（）3．一般合金钢都有较好的耐回火性。（）
4．大部分低合金钢和合金钢的淬透性比非合金钢好。( )
5．3Cr2W8V钢一般用来制造冷作模具。( )
6．GCr15钢是高碳铬轴承钢，其铬的质量分数是15%。( )
7．Cr12MoVA钢是不锈钢。( )
8．40Cr钢是最常用的合金调质钢。( )
简答题
1.回答下列问题:
（1）工程结构钢有哪些基本要求?
答：工程结构钢大多用于制造工程结构件，根据工程结构件的服役条件，其主要性能要求为足够的强度和良好的焊接性能、成形工艺性及一定的耐蚀性。
（2）常用碳素结构钢和低合金高强度钢有哪些牌号?各有何性能特点及应用?
答：碳素结构钢一般是含碳量低于0.25%的低碳结构钢，常用碳素结构钢按屈服强度可分为Q195、Q215、
Q235和Q275四个牌号。它含有害元素及非金属夹杂物较多，但由于冶炼容易、工艺性能好、价格低廉，而且力学性能也能满足一般使用要求，因此，常用于制造普通的工程结构件及普通零件。
低合金高强度结构钢是指在碳素结构钢的基础上，通过添加一种或多种少量合金元素（低于3%），使钢的强度明显高于碳素结构钢的一类工程结构用钢。常用低合金高强度结构钢有Q345、Q390、Q420、Q460、Q500、Q550、Q620、Q690等牌号。
低合金高强度结构钢具有高的强度和良好的塑性、良好的焊接性能、良好的低温韧性、良好的耐蚀性。主要用于各类工程结构中承载大、自重轻、高强度的工程结构件。
（3）提高钢耐蚀性的方法有哪些?常用不锈钢有哪些种类?各有何特点?
答：提高钢耐蚀性的方法有提高基体的电极电位，加入使钢能在表面形成钝化膜的合金元素，使钢在常温时以单相状态存在，以免形成微电池，提高耐蚀性。减少或消除钢中的各种不均匀现象、表面覆盖等均能防止或减轻金属的腐蚀。
常用不锈钢有马氏体不锈钢、奥氏体不锈钢及铁素体不锈钢。
马氏体不锈钢的特点是耐蚀性较差，但它的力学性
金属的冶炼 教学目的： 1、了解金属冶炼的一般原理。 2、了解金属回收的重要意义，树立资源保护意识。 教学重点：金属冶炼的一般原理 教学方法：讨论、讲解、归纳 教学过程： 一、金属冶炼的步骤： 阅读教材，总结归纳： ①富集矿石、除杂、提高矿石有用成分的含量； ②冶炼：利用氧化还原反应的原理，在一定条件下，用还原剂把金属离子还原为金属单质。 ③精炼：采用一定的方法，提炼纯金属。 二、金属冶炼的方法： [讲述]由于金属的活动性不同，金属离子得到电子还原成金属原子的能力也就不同，因此，必须采用不同的冶炼方法。 1．热分解法 有些不活泼金属仅用热分解法就能制得。在金属活动性顺序中，位于氢后面的金属的氧化物受热就能分解，例如： 2HgO 2Hg+O2↑ 2Ag2O 4Ag+O2↑ 2．热还原法 多数金属（活动性介于镁和铜之间的金属）的冶炼过程属于热还原法。常用的还原剂有焦炭、一氧化碳、氢气和活泼金属等，例如： Fe2O3+3CO2 Fe+3CO2 WO3+3H2W+3H2O
Cr 2O 3+2Al 2Cr+Al 2O 3 若金属以硫化物或碳酸盐形式存在，应先将其转化成氧化物。 3．电解法 在金属活动性顺序中，钾、钠、钙、铝等几种金属的还原性很强，这些金属都很容易失去电子，因此不能用一般的方法和还原剂使其从化合物中还原出来，而只能用通电分解其熔融盐或氧化物的方法来冶炼。 2Al 2O 3 ==== 4Al+3O 2↑ 2NaCl ==== 2Na+Cl 2↑ 三、不同金属冶炼方法的选择 K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb （H ）Cu Hg Ag 四、金属的回收和资源保护： 1、废旧金属的最好处理方法是回收利用。 2、回收利用废旧金属的意义是减少垃圾量，防止污染环境且缓解资源短缺的矛盾。 电解 电解 电解法 热还原法 热分解法
（合金钢） （一）填空题 1. 根据各种合金元素规定含量界限值，将钢分为、、 三大类。 2. Q235AF表示σ= MPa，质量为级的钢。s 3.Q390A表示σ= MPa，质量为级的钢。s 4.钢中提高淬透性元素的含量大，则过冷奥氏体，甚至在空气中 冷却也能形成马氏体组织，故可称其为空淬钢。 5.高的回火稳定性和二次硬化使合金钢在较高温度（500～600℃）仍保持高硬度（≧60HRC），这种性能称为。 6.易切削钢是指钢中加入S，Pb、等元素，利用其本身或与其他元素 形成一种对切削加工有利的化合物，来改善钢材的切削加工性。 7.钢的耐热性是和的综合性能。耐热钢按性能和用 途可分为和两类。8.常用的不锈钢按组织分为、、。 （二）判断题 1.随着合金元素在钢中形成碳化物数量的增加，合金钢的硬度、强度提高，塑性、韧性下降。（） 2.合金元素中的镍、锰等合金元素使单相奥氏体区扩大。（） 3.高速钢的铸态组织中存在莱氏体，故可称为莱氏体钢。（） 4.高熔点的合金碳化物、特殊碳化物使合金钢在热处理时不易过热。（） 5.由于合金钢的C曲线向右移，临界冷却速度降低，从而使钢的淬透性下降。（） 6.Q345钢属于非合金钢。（） 7.合金渗碳钢是典型的表面强化钢，所以钢中含碳量w＞0.25％。（）C截面较大的弹簧经热处理后一般还要进行喷丸处理，使其表面强化。8. （） 9.GGr15钢中铬的质量分数为1.5％，只能用来制造滚动轴承。（） 10.20CrMnTi是应用最广泛的合金调质钢。（） （三）选择题 1.钢中的元素引起钢的热脆，钢中元素引起钢的冷脆。 A.Mn B.S C. Si D.P 2.含有Cr、Mn、Mo、W、V的合金钢，经高温奥氏体充分均匀化并淬火后，至
第四章第三节：金属的冶炼教案 抚州一中曾健2004-10-27 教学目标： 1.知识目标了解金属分布及其存在；掌握金属冶炼的实质和方法。 了解金属的回收与环境、资源的关系。 2.能力目标阅读、自学能力，分析问题、解决问题的能力 3.教学重点、难点：金属冶炼的实质，金属冶炼的方法。 4.课时安排：1课时 【教学过程】 （引言）我们已经学过了碱金属、镁、铝、铁等金属元素；金属元素在自然界中的分布很广，无论是在矿物，还是动植物体内、或是在海洋中都或多或少的含有各种不同的金属元素。由于不同金属的化学活动性相差较大，因此它们在自然界中存在的形式也各不相同。 少数化学性质不活泼的金属，在自然界中能以游离态存在，如金和铂以及少量的银和铜。化学性质比较活泼的金属，在自然界中总是以化合态存在。 矿产资源是自然资源的一部分，是大自然赋予人类的宝贵财富，是我国社会主义现代化建设的重要物质基础，我国生产所需的80%左右的原材料来自矿产资源。 （幻灯）金属的存在：游离态：少数化学性质不活泼金属 化合态：化学性质比较活泼的金属 （讲述）金属元素大多数以化合态存在于矿物中而人们日常应用的金属材料是怎么样的？该如何解决这一问题？ 我们日常使用的金属材料多为合金或纯金属，这就需要把化合态的金属转化为游离态的金属单质。这也就是人们常说的： （板书）第三节金属的冶炼 （板书）一、金属的冶炼。 1.定义：把金属从矿石中提炼出来 （（幻灯）课件1）赤铁矿，磁铁矿等矿石样品 大多数金属矿石里含有杂质，如石英、石灰石和长石等杂和在一起。那么我们该如何从赤铁矿石中提炼出单质铁？根据什么化学原理？ 2、步骤：（幻灯）从金属矿石中提炼金属一般需要经过三个步骤： 第一步是矿石的富集，除去杂质，提高矿石中有用成分的含量； 第二步是冶炼，利用氧化还原反应原理，在一定条件下，用还原剂把金属矿石中的金属离子还原成金属单质；（冶炼的实质） 第三步是精炼，采用一定的方法，提炼纯金属。 3.实质：（幻灯）得到电子 金属离子金属单质即：M n+ + ne-→M 还原剂 （过渡）既然我们已经知道金属冶炼的实质，是用还原的方法使金属化合物中的金 欢迎下载
常用合金钢（知识扩展）一.合金钢分类与编号二.低合金结构钢Q345、Q420 三. 机器零件用钢40Cr、65Mn、60Mn2Si、20Cr、20CrMnTi、GCr15 四.合金工具钢9SiCr、CrWMn、W18Cr4V、Cr124Cr5MoSiV 五.特殊性能钢1Cr13、9Cr18、1Cr17、1Cr18Ni9Ti、ZGMn13 合金钢分类 1.按合金元素含量多少分类：按合金元素含量多少分类：按合金元素含量多少分类低合金钢（合金总量低于5 %）中合金钢（合金总量为5 %～10 %）高合金钢（合金总量高于10 %）2.按用途分类：按用途分类：按用途分类合金结构钢低合金结构钢(也称普通低合金钢) 合金渗碳钢、合金调质钢、合金弹簧钢滚珠轴承钢合金工具钢合金刃具钢(含低合金刃具钢、高速钢) 合金模具钢(含冷模具钢、热模具钢) 量具用钢特殊性能钢不锈钢、耐热钢、耐磨钢合金钢编号首部用数字标明碳质量分数: 结构钢以万分之一为单位的数字（两位数), 工具钢和特殊性能钢以千分之一为单位的数字（一位数）来表示碳质量分数,而工具钢的碳质量分数超过1%时，碳质量分数不标出。在表明碳质量分数数字之后，用元素的化学符号表明钢中主要合金元素，质量分数由其后面的数字标明:平均质量分数少于 1.5%时不标数, 平均质量分数为 1.5%～2.49%、 2.5%～3.49%……时,相应地标以2、3……。专用钢用其用途的汉语拼音字首来标明. 如GCr15表示碳质量分数约1.0%、铬质量分数约 1.5%(特例)的滚珠轴承钢. Y40Mn,表示碳质量分数为0.4%、锰质量分数少于 1.5%的易切削钢. 普通低合金钢Q345 用途主要用于制造桥梁,船舶,车辆,锅炉,压力容器,输油输气管道,大型钢结构等.在热轧空冷状态下使用,组织为细晶粒的F+P,不再热处理. 化学成分wt% C Mn Si V Nb Ti 0.015 0.18 ～ 1.0 ～0.55 0.02 0.20 1.6 ～0.15 ～0.06 厚度mm <16 16～35 35～50 σs MPa ≥345 ≥325 ≥295 σb MPa 470～630 0.02 ～0.2 机械性能δ5 % Akv(20℃) J 34 21～22 GB/T1591-1994 Q345包括旧钢号12MnV ,14MnNb ,16Mn ,18Nb ,16MnCu Q420 普通低合金钢在正火状态下使用,组织为F+S 化学成分wt% V Nb Ti 0.02 ～0.2 0.015 ～0.06 0.02 ～0.2 δ5 % C ≤0.20 厚度mm <16 Mn Si Cr ≤0.40 Ni ≤0.70 1.0 ～0.55 1.7 34 18～19 16～35 GB/T1591-1994 ≥380 35～50 Q345包括旧钢号15MnVN ,14MnVTiRE 机械性能σs MPa σb MPa ≥420 520～680 ≥400 Akv(20℃) J 合金调质钢(低淬透性) 40Cr 热处理毛坯尺寸＜25mm 用途：用于制造汽车、拖拉机、机床和其它机器上的各种重要零件,如机床齿轮、主轴、汽车发动机曲轴、连杆、螺栓、进气阀主要化学成分wt% C Mn Si Cr Mo 机械性能（≥）退火态H B 淬火℃回火℃σb σs δ5 ψ Akv % % J MP MP a a 0.37 0.5 0.17 0.8 0.07 850 520 980 785 9 45 47 2 0 油水～～～～～0.44 0.8 0.37 1.1 0.12 7 油（GB/T3077－1999）合金弹簧钢钢号C 65Mn 60Mn2Si 主要成分w % Mn Si Cr 热处理淬火℃回火℃机械性能σs MPa σb MPa δ10 ψ % % 65Mn 0.62 ～0.70 60Si2 0.56 Mn ～0.64 0.90 ～1.20 0.60 ～0.90 0.17 ～0.37 1.50 ～2.00 ≤ 830 540 0.25 油800 1000 8 30 ≤ 870 480 1200 1300 5 0.35 油GB/T1222-1985 25 65Mn 60Mn2Si钢应用举例：截面≤25mm的弹簧，例如车箱缓冲卷簧合金渗碳钢(低淬透性合金渗碳钢低淬透性) 20Cr 低淬透性用途：可制造汽车、拖拉机中的变速齿轮,内燃机上的凸轮轴、活塞销等机器零件.能同时承受强烈的摩擦磨损,较大的交变载荷,特别是冲击载荷机械性能（≥）主要化学成分wt% 热处理℃C Mn Si Cr 渗预淬回σb σs δ ψ Akv 5 碳备火火MP M J % % a P 处 a 理0.17 0.5 0.20 0.7 9 ～～～～3 0.24 0.8 0.40 1.0 0 8 8 0 水油780 2 0 ～820 0 水, 油8 3 5 5 4 0 毛坯尺寸m m 10 4 47 ＜0 1 5 GB/T3077-1999 合金渗碳钢(中淬透性合金渗碳钢中淬透性) 中淬透性20CrMnTi 主要化学成分wt% C Mn Si Cr Ti 毛渗预淬回σb σs δ ψ Ak 坯尺v 碳备火火MP MP % % 2 0 寸处℃m a a 理J m 9 3 0 8 8 0 油7 2 7 0 0 0 油1 85 1 4 55 < 0 0 0 5 15 8 GB/T3077-1999 0 热处理℃机械性能（≥）0.17 0.80 0.1 1.0 7～～～～0.23 1.10 0.3 1.3 7 0.04 ～0.10 滚珠轴承钢GCr15 用途：制造滚动轴承的滚动体(滚珠、滚柱、滚针),内外套圈等. 或制造精密量具、冷冲模、机床丝杠等耐磨件. 淬回
《6.2 金属矿物与冶炼》教学设计 教学目标： 一、知识与目标 1、了解元素有两种存在形态。 2、认识几种金属矿物。 3、了解实验室炼铁原理。 二、过程与方法 认识还原反应及物质的还原性。 三、情感态度与价值观 体验工业炼铁的过程和方法。 教学重点： 实验室模拟炼铁实验。 教学难点： 认识还原反应及物质的还原性 教学方法： 实验引导，观察分析，结合多媒体直观形象化，以学生为主体。 内容分析： 本节教学重点是钢铁冶炼，难点是还原反应。实验室模拟一氧化碳还原炼铁实验是新知，而还原性的概念学生已有相关知识，但还原反应概念学生相对比较陌生。 学情分析： 进入第六章金属的学习已有两个课时，学生已经基本掌握了金属的物理性质、化学性质及金属活动性顺序应用等知识，通过第五章内容的学习对于还原反应、还原性等概念都有了一定程度的认知，对于本节内容的学习起了铺垫作用。 设计思路： 本节课的重点内容钢铁冶炼分为两个环节，第一环节为实验室模拟一氧化碳还原炼铁实验，利用实验探究的方法反应方程式、装置、操作要点反应现象的描述几方面进行学习，第二环节为钢铁厂炼铁过程，先让学生自主阅读、归纳，再从原理、设备、原料几方面进行总结，加入视频观看使学生对钢铁的冶炼有更加直观感性的认识，巩固对重点知识的掌握，最后由冶炼方法直接引入金属冶炼方法的学习。
教学过程： 教学过程中的主要环节及要点： 板书设计： 6.2 金属矿物与冶炼 一、金属矿物 二、钢铁的冶炼 ⑴设备：高炉
⑵反应 ①焦炭转变成二氧化碳 ②二氧化碳变成一氧化碳 ③一氧化碳还原铁矿石⑶产物：生铁
6.2 金属矿物与冶炼 教学设计 第一初中王春枝
合金钢与特殊钢知识摘要 1.合金钢是指碳钢添加一种或一种以上合金元素所形成的钢料。碳 钢除了碳以外，若是含超过微量的其它元素，例如：含锰量在1.65％以上、含硅量在0.60％以上或含铜量在0.06％以上等等，就属于合金钢， 2.合金钢依其用途来区分，可分为构造用合金钢和特殊钢，构造用 合金钢是使用在一般机械的构成组件或建筑土木构造上，特殊钢是使用在需要高温硬度、耐蚀、耐热、磁性等特别的场合。 3.一般构造用合金钢由于使用的场合不同，可以分为非热处理型和 热处理型两类，前者大多是属于低含碳量和低合金量，构成之后也无法再实施热处理，包括高强度低合金钢、易切钢等，后者多属于热处理用中合金钢，包括镍钢、铬钢、镍铬钢、铬钼钢、镍铬钼钢等。 4.工具钢的材料大致包括：高碳工具钢、合金工具钢、高速钢、工 具用硬质合金等。除硬质合金之外，工具用钢料之中以高碳工具钢的合金量少，价钱比较便宜，而高合金量的工具钢或高速钢，价钱较昂贵。 5.工具钢必须强韧、耐磨耗、且具有常温及高温硬度等特性，以其 合金成份和构造用合金钢相较，则除了含碳量增加之外，Cr、Mo、Ni等仍然为基本元素(或是增加其含量)，另外必要时在添加耐高温的W、V及Co等。
6.在钢中添加Cr和Ni可以增加钢的耐蚀性。钢的耐蚀性主要随Cr 的含量而增加，一般耐蚀钢的分类，含Cr量在12﹪以上之Fe-Cr 合金，几乎不会被侵蚀称为不锈钢，含Cr量在12﹪以下之Fe-Cr 合金，则称为耐蚀钢，实用上是以不锈钢为主。 7.弹簧用的钢料必须具备耐冲击、疲劳限高而且不产生永久变形的 特性，适用的钢料大致可以分为：碳钢、硅锰钢、硅锰铬钢三类。 弹簧的制造必须先韧化、成形，然后在实施热处理之后使用。
2014年中考化学一轮复习教案金属的冶炼与利用(2) 第13课时金属活动性顺序 【课时目标】 1．熟记金属活动性顺序表，并能根据金属活动性顺序对常见金属能否与稀盐酸（或稀硫酸）和盐溶液发生置换反应进行判断。 2．能用金属活动性顺序表解释日常生活中的一些现象。 3．能根据有关的实验现象判断出金属活动性顺序，能设计实验验证不同金属的活动性顺序。 4．能正确分析金属与盐溶液（或酸、盐混合溶液）混合经充分反应、过滤后所得固体的成分及滤液中的金属离子。 【自主复习】 1．金属单质与酸溶液能否发生置换反应，发生反应的剧烈程度，可说明金属的活动性_______；金属能否与盐溶液发生置换反应，也能说明金属的活动性_______；金属元素在自然界中有没有单质存在，也可说明金属的活动性_______。 2．默写常见金属的活动性顺序：_______、Sn、Pb、(H)、_______、Pt、Au（金属活动性由强到弱）。 3．写出金属与酸溶液发生置换反应的条件： (1)____________________________。 (2)____________________________。 4．写出金属与盐溶液发生置换反应的条件： (1)____________________________。 (2)____________________________。 (3)钾、钙、钠等非常活泼的金属除外。 5．完成下列反应的化学方程式。 (1)镁和稀硫酸：______________。 (2)铝和稀盐酸：______________。 (3)铁和稀盐酸：______________。 (4)铁和硫酸铜溶液：______________。 (5)铜和硝酸银溶液：______________。 注意：铁与酸或盐发生置换反应时生成亚铁盐。 6．能置换出酸中氢的金属活动性比氢_______，不能从盐酸、稀硫酸中置换出氢的金属活动性比氢_______，能置换出盐中金属的金属活动性比盐中金属_______。 7．按要求写出相应的化学方程式： (1)有银白色固体参加的置换反应：______________。 (2)有红色固体生成的置换反应：______________。 (3)有气体单质参加的置换反应：______________。 8．请用三种不同的实验方案探究金属镁、铁和铜的活动性顺序（只写所需药品）： (1)____________________________。
碳素钢与合金钢的区别 钢是泛指铁碳合金,或者叫做碳元素在晶体铁中的固溶体. 20 30 35 40 45号钢分别表示含碳量为0.2%、0.3%、0.35%、0.45%的优质碳素钢 所谓碳素钢,即除了铁元素外,材料中一般只有碳硅锰磷硫这五大天然元素，而再没有添加其他合金元素. 合金钢,是钢中除了铁和五大天然元素以外,还人为添加了另外的合金元素,以改变或者提高钢的某些特性.如CrNiMnMoWVB等。 可以理解为，碳素钢不含有其他合金元素；含有其他合金元素的钢即是合金钢。 马氏体不锈钢： 强度高，但塑性和可焊性较差。马氏体不锈钢的常用牌号有1Cr13、3Cr13等，因含碳较高，故具有较高的强度、硬度和耐磨性，但耐蚀性稍差，用于力学性能要求较高、耐蚀性能要求一般的一些零件上，如弹簧、汽轮机叶片、水压机阀等。这类钢是在淬火、回火处理后使用的。锻造、冲压后需退火。铁素体不锈钢： 含铬12%～30%。其耐蚀性、韧性和可焊性随含铬量的增加而提高，耐氯化物应力腐蚀性能优于其他种类不锈钢。属于这一类的有Crl7、Cr17Mo2Ti、Cr25，Cr25Mo3Ti、Cr28等。铁素体不锈钢因为含铬量高，耐腐蚀性能与抗氧化性能均比较好，但机械性能与工艺性能较差，多用于受力不大的耐酸结构及作抗氧化钢使用。这类钢能抵抗大气、硝酸及盐水溶液的腐蚀，并具有高温抗氧化性能好、热膨胀系数小等特点，用于硝酸及食品工厂设备，也可制作在高温下工作的零件，如燃气轮机零件等。 奥氏体不锈钢： 含铬大于18%，还含有8%左右的镍及少量钼、钛、氮等元素。综合性能好，可耐多种介质腐蚀。奥氏体不锈钢的常用牌号有1Cr18Ni9、0Cr19Ni9等。0Cr19Ni9钢的C<0.08%，钢号中标记为“0”。这类钢中含有大量的Ni和Cr，使钢在室温下呈奥氏体状态。这类钢具有良好的塑性、韧性、焊接性、耐蚀性能和无磁或弱磁性，在氧化性和还原性介质中耐蚀性均较好，用来制作耐酸设备，如耐蚀容器及设备衬里、输送管道、耐硝酸的设备零件等，另外还可用作不锈钢钟表饰品的主体材料。奥氏体不锈钢一般采用固溶处理，即将钢加热至1050～1150℃，然后水冷或风冷，以获得单相奥氏体组织。
第七章合金钢 碳钢具备很多优点，在机器制造业中获得了广泛应用。但是碳钢淬透性低、回火抗力差、不具备特殊的物理、化学性能，且屈强比低，约为0.6。而合金钢屈强比一般为0.85～0.9。在零件设计时，屈服强度是设计的依据。所以，碳钢的强度潜力不能充分发挥。为了满足使用要求，必须选用合金钢。 1、合金元素对钢中基本相有哪些影响？ 答：⑴与碳亲合力很弱的合金元素，溶入铁素体内形成合金铁素体，对基体起固溶强化作用，与碳不发生化合反应。 ⑵与碳亲合力较强的合金元素，一般能置换Fe3C中的铁原子，形成合金Fe3C。合金Fe3C较Fe3C稳定性略高，硬度较为提高，是低合金钢中存在的主要碳化物。 ⑶与碳亲合力很强的合金元素，且含量大于5％，易形成特殊碳化物。它比合金渗碳体具有更高的熔点、硬度、耐磨性和回火稳定性。 2、普通低合金钢与含碳量相同的碳素钢相比有什么特点？这类钢常用于哪些场合？钢中合金元素主要作用是什么？ 答：普通低合金钢是一种低碳、低合金含量的结构钢，其含碳量＜0.2％，合金元素含量＜3％。与具有相同含碳量的碳素钢相比具有较高的强度，较高的屈服强度，因此，在相同受载条件下，使结构的重量减轻20～30％。具有较低的冷脆转变温度（-30℃）。 普通低合金钢主要用于桥梁、车辆、油罐以及工程构件。因此它的工作环境大多在露天，受气温和大气中腐蚀性气体的影响较大。 钢中合金元素的主要作用：Mn—强化铁素体基体；V、Ti—细化铁素体晶粒，形成碳化物起弥散强化的作用；Cu、P—提高钢对大气的抗蚀能力。 3、普通低合金钢常用于哪些场合？对性能有何要求？如何达到这些性能要求？ 答：普通低合金钢主要用于桥梁、车辆、油罐以及工程构件。 由于它的工作环境大多在露天，受气温和大气中腐蚀性气体的影响较大。因此对它的性能要求如下：良好的综合力学性能，ζs＝350～650 MPa，δ＝16～23％，αk＝60～70 J/cm2；良好的焊接性、冷热加工性；较好的抗蚀性；低的冷脆转化温度，一般为-30℃。 为了达到这些要求，普通低合金钢碳含量低，一般为0.1～0.2％；合金元素含量低，一般＜3％。主加元素Mn用来强化铁素体基体；辅加元素V、Ti用来形成碳化物起弥散强化的作用，同时细化铁素体晶粒；Cu、P用来提高钢对大气的抗蚀能力。 4、合金钢与碳钢相比，为什么它的力学性能好？热处理变形小？为什么合金工具钢的耐磨性、热硬性比碳钢高？ 答：合金钢中的合金元素能溶入铁素体基体起固溶强化作用，只要加入量适当并不降低钢的韧性；除了Co和Al外，其它合金元素均使C曲线右移，使合金钢淬火时临界冷却速度下降，淬透性提高，从而使力学性能在工件整个截面上均匀（特别是ζs和αk）。故合金钢力学性能好。 合金钢淬透性高，临界冷却速度小，故可用较小的冷却速度进行淬火，使热应力大大降低，所以，合金钢的热处理变形小。 合金工具钢中存在合金渗碳体和特殊炭化物，比碳素工具钢中的渗碳体具有更高的硬度和稳定性，弥散度高，故耐磨性高。
高中化学网络探究教学案例――金属的冶炼 一．教材分析 本节教材分为两部分。教材首先以金属在自然界中的分布、存在状态、储量以及金属资源的回收、利用和保护作为本节的引言，引出第一部分关于金属的冶炼知识。在金属冶炼的三个步骤中，利用氧化还原反应原理，把金属矿石中的金属离子还原成金属单质这一步是最关键的步骤，也是化学所要研究的主要问题。由于金属的化学活动性不同，金属离子得到电子还原成金属原子的能力也就不同，冶炼方法当然不同。接着教材以金属活动顺序为线索，以举例的方式简介了金属冶炼的三种方法，即热分解法、热还原法和电解法。最后要求学生总结、归纳并揭示金属冶炼的一般规律： K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb (H) Cu Hg Ag Pt Au 电解法热还原法热分解法物理提取法教材第二部分是金属的回收和资源保护的有关知识，这些知识的要求不高（只有A级），可采用自学、讨论、发表意见等方法组织教学，主要目的是培养学生环保意识和资源观念，这也是教材4－20图的目的所在。 总之，本节课可以采用网络环境支持下的“学生自学讨论－师生共同归纳”的教学方法组织教学，以激发学生学习的积极性，培养他们自主学习的能力，同时，增强他们的环保和资源保护意识以及社会责任感。 二．教学目标 1. 知识方面： （1）、常识性介绍金属在自然界中的发布、存在形态以及储量（A级）。 （2）了解金属冶炼的一般原理及步骤（B级）。 （3）记住金属冶炼的三种方法，即热分解法、热还原法和电解法（A级）。（4）常识性介绍金属回收与环境资源保护的意义（A级）。 （5）能写出冶炼金属方法中对应的常见金属冶炼的有关化学发方程式（B级）。2．能力方面： （1）通过金属冶炼的一般方法的教学，培养学生归纳，总结规律的能力，并掌握一般到个别的科学学习方法。 （2）通过网络环境支持下的自主学习，帮助学生初步学会利用网络进行学习。（3）培养学生的自主探究精神和自学能力；分析问题和解决问题的能力。3．情感方面： （1）通过浏览网页中我国古代冶金技术的相关内容，体会我国古代劳动人民的
合金钢的分类和牌号教学设计说课 哈尔滨市第十八职业中学 李玉玲
《合金钢的分类和牌号》教学设计说课 [课题]合金钢的分类和牌号（中国劳动社会保障出版社金属材料与热处理第四版第７章第２节） [课型]新授课 [教学模式]引导学生自主学习 [教学目标] ·知识目标 掌握合金钢的分类和合金钢的牌号。 ·技能目标 让学生自主或以合作交流的方式，研究合金钢在生产和生活中的应用，培养其自主学习及知识迁移能力，以促进学习者问题解决能力的伸展。·情感目标 激发学生学习金属材料的兴趣；培养学生积极独立思考的意识。 [教学重点] 合金钢的分类和牌号。 [教学方法] 通过任务驱动法来引导学生自主学习。 [教学手段] 讲述、教具、生活中的实例。 [课时安排]
[课前准备] 提前预备一些教具。 [讲授过程] （一）复习： 1、上节课我们学习碳素钢和合金钢，二者有何相同点和不同点。（学生思考并做出回答……） 2、碳素钢的分类方法有哪些？(学生思考并做出回答……) （二）导入：碳素钢的冶炼、加工简单，价格便宜，但有一些重要零件若选用碳素钢，就达不到性能要求。因此，人们在机械制造业中广泛使用合金钢。（明确研究方向，激发探究欲望） （任务一：合金钢按用途分类）结合碳素钢按用途分类用类比的方法或小组讨论完成合金钢的分类。培养学生整理知识的能力。每一种钢的用途不同。 教师提出问题： （１）桥梁上的钢筋使用碳素结构钢好还是使用合金钢结构钢好（扩大学生知识面） （２）碳素工具钢是用来制造刀具、量具、模具。合金工具钢是否也用来制造刀具、量具、模具？ （３）特殊性能钢具有某种特殊物理、化学性能的钢。在日常生活中你们接触过特殊性能钢？ 通过层层设疑，引领学生不断思考，积极探究，让学生感受知识发生发展的过程，从而培养生学习兴趣，增强学生的探究意识。
金属的冶炼教案 【教学背景】 在当今全球资源、能源供应紧张与人口迅速增长的矛盾日益突出的情况下，金属矿物和海水资源同人类的生活有着日益紧密的联系，教材从金属矿物以及海水资源的开发利用两个专题，阐明化学在自然资源的合理开发和综合利用上的作用。本节教学的主要目标是帮助学生认识和体会化学在自然资源开发和利用中的意义和作用，揭示化学与可持续发展的重要关系，树立资源保护意识及合理开发意识。 【教学目标】 ★知识与技能目标 1、了解金属元素在自然界的存在形态。 2、掌握金属冶炼的原理和方法。 3、掌握铝热反应及其应用。 4、了解海水资源开发和利用的前景及化学在其中可以发挥的作用。 ★过程与方法目标 1、培养学生的自学能力和查阅相关资料进行分析概括的能力。
2、通过案例探究培养学生学会运用观察、实验、比较、分类、归纳、概括等方法对获取的信息进行加工，同时训练学生的口头表达能力和交流能力。 3、通过对案例探究，激发学生学习的主动性和创新意识，从而悟出学好化学的科学方法。 ★情感态度与价值观目标 1、体会化学在自然资源开发和利用中的意义和作用，揭示化学与可持续发展的重要关系，树立资源保护意识及合理开发意识。 2、通过化学史的教学，使学生认识并欣赏化学科学对提高人类生活质量和促进社会发展的重要作用。 3、介绍我国古代在金属冶炼方面的成就，激发学生的爱国主义情感。 4、认识化学在环境保护钟的作用，树立绿色化学的观念。 【教学重点、难点】 教学重点：了解化学方法在金属矿物开发（主要是金属冶炼）及海水资源开发中的作用。 教学难点：学生在掌握金属冶炼的一般原理基础上，了解适用于不同金属的冶炼方法。 【教学方法】 多媒体辅助教学：利用图片、录像、多媒体课件等为学生提供丰富的背景材料，以便形成丰富的感性认识。
工程材料中合金钢汇总 精美排版
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工程材料中合金钢部分总结 机13 白生文2011010462 钢种牌号性能含碳量合金元素及作用热处理工艺最终组织用途 低合金高强度结构钢Q345, Q420 高强度，高韧 性，良好的冷成 型性能和焊接 性能，低的冷脆 性转变温度，良 好的耐蚀性 <0.20% Mn:固溶强化；降低 奥氏体分解温度，细 化F和P；使S点左 移，使P相对增多。 提高强度和韧度。 Nb,Ti,V：形成细的碳 氮化合物，防止奥氏 体长大，细化铁素体； 冷却时弥散析出，弥 散强化。 热轧空冷铁素体和索氏体大型结构，桥梁，船舶，车辆， 锅炉等 合金渗碳钢20CrMnTi 表面渗碳层硬 度较高，心部强 韧性较好，良好 的热处理工艺 性能 0.10%~ 0.25% Cr，Ni，Mn：Cr提 高淬透性，提高表面 渗碳层耐磨性；Ni提 高心部韧性。 Ti，V，W，Mo：形 成稳定碳化物，防止 A长大；提高渗碳层 硬度和耐磨性 渗碳+淬火+ 低温回火 表层：回火马氏体+合金 渗碳体+残余奥氏体 心部：回火马氏体+屈氏 体+少量铁素体 受冲击载荷、交变载荷。如变 速齿轮、内燃机凸轮轴、活塞 销等 合金调45CrNiMo 强韧塑综合性0.25%~ Cr,Ni,Mn,Si,B：提高淬火+高温回回火索氏体汽车、拖拉机、机床上的受力 3
质钢能较好0.50% 淬透性 W，Mo：防止二类回 火脆性（油冷回火） 火较复杂的齿轮、轴、连杆等 非调制机械结构钢F45MnVS 替代调质钢，减 少工艺难度 0.32~0.5 2,0.09~0 .16 V细化晶粒，弥散强 化；Mn细化P，使P 增加；B得粒状T 热轧空冷（正 火） 索氏体+铁素体注：微合金化，控制轧制，控 制冷却 钢种牌号性能含碳量合金元素及作用热处理工艺最终组织用途 合金弹簧钢60Si2Mn 高的弹性极限， 高的屈强比； 高的疲劳强度； 足够的塑韧性。 中高碳 0.50%~ 0.70% Si，Mn：提高淬透性 和屈强比 Cr，W，V：不宜过 热，不易脱碳，冲击 强度和高温强度提 高。 1、热成形： 淬火+中温回 火（喷丸强 化） 2、冷成性 （具体见书） 回火屈氏体弹簧，弹性元件 滚珠轴承钢GCr15 高接触疲劳强 度；高硬度和耐 磨性；足够的韧 性和淬透性 高碳 0.95%~ 1.10% Cr：提高淬透性和耐 磨性，提高接触疲劳 强度 Si，Mn：提高淬透性 V：形成碳化物，防止 过热（A长大） 球化退火+淬 火+低温回火 冷处理： -60~-80度。 时效处理： 120~130度 回火马氏体+粒状碳化 物+残余奥氏体 注：严格控制夹杂物， 解除疲劳起源于夹杂物 滚珠、轴承、滚针、内外套圆、 精密量具、丝杠、冷冲模 低合金刃具钢9SiCr CrWMn 高硬度和耐磨 性； 足够的韧性和 塑性； 高碳 0.9%~ 1.1% Cr，Mn，Si提高淬 透性；Si提高回火稳 定性；W，V提高硬 度和耐磨性，细化晶 粒，防止过热 球化退火+淬 火+低温回火 回火马氏体+碳化物+少 量残余奥氏体 低速刃具，丝锥、板牙、量块 等 高速钢W18Cr4V 高热硬性； 高硬度和耐磨高碳 0.7%~ Cr提高淬透性，提高 抗氧化抗脱碳能力； 球化退火： 870~880 回火马氏体+碳化物+少 量残余奥氏体 各种刀具，高速切割的刀具 4
结构钢（低合金高强度结构钢、渗碳钢、调质钢、弹簧钢、滚动轴承钢、高锰耐磨钢） 一、低合金高强度结构钢 1、性能要求⑴高强度及足够韧性。⑵良好的焊接性能。⑶良好的耐蚀性及低的韧脆转变温度。 2、成分特点（1）低碳：≤0.2%C. ⑵合金元素：主要是Mn，还有少量V、Ti、Nb等。① Mn的作用是强化铁素体；增加珠光体的量。 ② V、Ti、Nb等起细化晶粒和弥散强化作用。③另外加Cu、P可提高耐蚀性；加RE可提高韧性、疲劳极限，降低冷脆转变温度。 3、热处理：大多数热轧空冷后使用。少数可用正火+高温回火处理。 4、使用状态下组织：F+P 5、用途： Q345钢(16Mn)综合性能好，用于船舶、桥梁、车辆等大型钢结构。 Q390钢含V、Ti、Nb，强度高，用于中等压力的压力容器。 Q460钢含Mo、B，正火组织为贝氏体，强度高,用于石化中温高压容器 二、渗碳钢 1、性能要求⑴表面具有高硬度、高耐磨性，心部具有足够的韧性和强度，即表硬里韧。⑵良好的热处理性能,如淬透性和渗碳能力。 2、成分特点（1）低碳：0.1~0.25%C ⑵合金元素作用①提高淬透性：Cr、Mn、Ni、B ②强化铁素体：Cr、Mn、Ni③细化晶粒 W、Mo、Ti、V 3、热处理特点渗碳件的加工工艺路线为：下料→锻造→正火→机加工→渗碳→淬火+低温回火；正火目的为调整硬度，便于切削加工；淬 火温度一般为Ac1+30-50℃。 4、使用状态下组织心部：M回+F 表层：M回+颗粒状碳化物+A’(少量)； 5、常用钢号及用途低淬透性钢：20、20Cr 用于受力小的耐磨件，如柴油机的活塞销、凸轮轴等。中淬透性钢：20CrMnTi。用于中等 载荷的耐磨件，如变速箱齿轮。高淬透性钢：18Cr2Ni4WA.用于大载荷的耐磨件，如柴油机曲轴。 三、调质钢 1、性能要求⑴良好的综合力学性能. ⑵良好的淬透性。 2、成分特点⑴中碳：0.3~0.5%C ⑵合金元素作用：①提高淬透性: Mn、Si、Cr、Ni、B②强化铁素体: Mn、Si、Cr、Ni③细化晶粒: Ti、V④防止第二类回火脆性: W、Mo 3、热处理及组织特点调质件的加工工艺路线为：下料→锻造→退火→粗加工→调质→精加工→(表面淬火+低温回火)→装配；调质目的： 获得良好综合力学性能①为表面淬火作组织准备；②获得最终心部组织.表面： M回；心部：S回使用状态下的组织为：S回，为提高表面耐磨性，调质后可进行表面淬火或氮化。 4、常用钢号及用途①低淬透性钢：D0油<30~40mm, 常用 4 5、40Cr, 用于制造较小的齿轮、轴、螺栓等。②中淬透性钢： D0油≈40~60mm， 常用40CrNi，用于制造大中型零件。③高淬透性钢：D0油>60mm, 常用40CrNiMo, 用于制造大截面重载荷零件，如曲轴等。 四、弹簧钢 1、性能要求：弹簧是利用弹性变形储存能量或缓和冲击的零件。⑴高屈服强度（σs），σs/σb；高的σ-1；足够的韧性⑵高的淬透性。 2、成分特点⑴中高碳：碳素弹簧钢为0.6~0.9%C，合金弹簧钢为0.45~0.7%C ⑵合金元素作用：①提高淬透性、强化铁素体：Mn、Si、 Cr②提高σs/σb：Si③细化晶粒：V 3、热处理及组织特点⑴冷成型弹簧：冷拔→冷成型→定型处理(250~300℃)。用于<φ10mm弹簧。⑵热成型弹簧：热成型→淬火+中温 回火使用状态下的组织：T回用于大截面弹簧(>φ10mm) 4、常用钢号及用途（1Si、Mn弹簧钢，如65Mn、60Si2Mn，用于制造较大截面弹簧。（2Cr、V弹簧钢，如50CrV，用于大截面、大载荷、 耐热的弹簧。 五、滚动轴承钢 1、性能要求⑴高而均匀的硬度和耐磨性。⑵高的R m和接触疲劳强度。⑶足够的韧性、淬透性和耐蚀性. 2、成分特点⑴高碳：0.95~1.10%C ⑵合金元素：以Cr为主,加入Mn、Si。 Cr、Mn、Si的主要作用是提高淬透性，Cr还提高耐磨性（形 成合金渗碳体）和耐蚀性。当>1.65%Cr时,会因A’增加而使硬度和稳定性下降。 3、热处理和组织特点滚动轴承钢是过共析钢。⑴热处理：球化退火+淬火+低温回火⑵组织： M回+颗粒状碳化物+A’(少量) 淬火后 进行冷处理(-60 ~ -80℃), 可以减少A’、稳定尺寸. 4、常用钢号及用途应用最广的是GCr15，大量用于大中型轴承；大型轴承用GCr15SiMn。这类钢还可用于制造模具、量具等. 六、高锰耐磨钢（是指在冲击载荷作用下发生冲击硬化的高锰钢，只有ZGMn13一个钢号） 1、成分特点⑴高碳：1.0~1.3%C 以保持高耐磨性。⑵高锰：11~14%Mn 以保证形成奥氏体组织. 2、热处理及组织（1铸态组织为奥氏体+碳化物, 性能硬而脆.（2热处理采用水韧处理。即将钢加热到1100℃，使碳化物溶入奥氏体，并进 行水淬。（3室温组织为过饱和单相奥氏体。 3、使用及用途（1水韧处理后，韧性高，硬度低.使用时必须伴随着压力和冲击作用。（2在压力及冲击作用下，表面奥氏体迅速加工硬化， 形成马氏体并析出碳化物，使表面硬度提高到HB500~550，获得高耐磨性。而心部仍为奥氏体组织,具有高耐冲击能力。（3高锰钢广泛用于既要求耐磨又要求耐冲击的零件。如拖拉机的履带板、球磨机衬板、破碎机牙板、挖掘机铲齿和铁路辙岔等. 合金工具钢（按用途分为:刃具钢、模具钢、量具钢） 一、刃具钢：用来制造各种切削刀具的钢种。 ㈠性能要求1、高硬度 (≥HRC60),主要取决于含碳量。 2、高耐磨性靠高硬度和析出细小均匀硬碳化物来达到。3、高热硬性即高温下保持高硬度的能力。4、足够的韧性以防止脆断和崩刃。 ㈡低合金工具钢由碳素工具钢基础上加入少量合金元素(≤3~5)形成。
6.3 金属矿物与冶炼 一、教学目标 （一）知识与技能 1．知道一些常见的金属（铁）等矿物 2．了解从铁矿石中将铁还原出来的方法。 3．会根据化学方程式对含有含杂质的反应物或生成物进行有关计算。 （二）过程与方法 通过收集材料、查阅资料、讨论交流等具体探究活动获得良好学习习惯和学习方法。 （三）情感态度与价值观 通过炼铁的教学，使学生体会到化学在生产中的作用，树立合理利用化学物质的观念，树立环保意识。认识到化学原理对实际生产的指导作用。 二、教学重点 1．工业炼铁原理。 2．根据化学方程式对含有含杂质的反应物或生成物进行有关计算。 三、教学难点 根据化学方程式对含有含杂质的反应物或生成物进行有关计算。 四、教学准备 教学设备（投影仪，计算机），一氧化碳还原氧化铁视频 五、教学过程
——铁是怎样炼成的？ 新课教学25分钟展示图片：各种磁铁矿、赤铁矿、 菱铁矿、黄铁矿图片 如果你是炼铁厂的厂长，你会选择 哪种铁矿石？ 我们学过的还原剂有碳、一氧化 碳，选择哪种还原剂呢？ 炼铁的设备是什么？在炼铁时主 要发生了哪些化学反应？ 学生思考、讨论选择合适的铁矿石。 思考、讨论选择碳、氢气、一氧化碳中 的哪种物质做还原剂。 思考、讨论高炉内发生的化学反应，并 写出化学方程式。 培养学生解决问 题的能力。 展示一氧化碳还原氧化铁的图片， 播放视频《一氧化碳还原氧化铁》。 提出问题：在实验过程中应注意哪 些安全事项？ 学生观看图片和视频。 讨论在实验中的注意事项。 1．先通CO，再加热，目的是将玻璃管 中的空气排尽。 2．实验完毕后，先停止加热继续通CO 至冷却，目的防止石灰水倒吸。3．用 酒精灯点燃尾气的作用是：防止一氧化 碳污染空气。 培养学生的环保 意识、安全意识。 在实验过程中发生了几个化学反 应，写出化学方程式 学生书写化学方程式。 Fe2O3＋3CO 2Fe＋3CO2 CO2+Ca(OH)2=CaCO3↓+H2O 2CO+O22CO2 体会科学的方法 在实验中的作 用。 练习书写化学方 程式。 引导学生分析比较工业炼铁和实 验室炼铁有什么不同。 学生讨论后回答： 1．产物不同。工业炼铁得到的是生 铁，实验室得到的是纯铁。 2．设备不同。工业炼铁设备是高 炉，实验室用玻璃管。 3．温度不同。高炉内温度高，玻 璃管内温度较低。 4．对环境影响不同。高炉炼铁对 环境影响大，实验室对环境影响小 5．操作难易程度不同。高炉炼铁 工艺复杂，实验室操作简单。 等等。 培养学生分析问 题的能力。体会 到化工生产与实 验室生产的不 同。
合金结构钢牌号对照 Alloy Steel Material Comparision 中国 美国 德国 日本 法国 英国 GB1591 GB/T1591 ASTM DIN JIS NF BS 09MnV 09MnNb 09Mn2 12Mn Q295 13Mn6 12MF4 18Nb 09MnCuPTi 10MnSiCu Q345 12MnV 14MnNb 16Mn SA299Gr.1、Gr.2A SA455Ty.1、Ty.2 SA414Gr.G 17Mn4 19Mn5 19Mn6 SPV32 A52C1 A52C2 A52CR1 A52CR2 1633GR.L 16MnRE 10MnPNbRE Q345 15MnV A255Gr.A A255Gr.B 15MnV 15MnTi 16MnNb Q390 14MnVTiRE Q420 中国 美国 德国 日本 法国 英国 国际 GB3077 AISI DIN JIS NF BS ISO 20Mn2 1320 1221 20Mn5 SMn21 20M5 150M19 30Mn2 1330 30Mn5 SMn24 32M5 150M28 35Mn2 1335 36Mn5 SMn1 35M5 150M36 40Mn2 1340 1341 SMn2 40M5 45Mn2 1345 46Mn7 SMn3 45M5 50Mn2 1052 50Mn7 55M5 20MnV 20MnV6 30Mn2MoW 27SiMn 27MnSi5 35SiMn 37MnSi5 38MS5 42SiMn 38MnSi4 46MnSi4 38MS5 20SiMn2MoV 25SiMn2MoV 37SiMn2MoV 40B 14B35 35B2 45B 50B46H 45B2 50B 14B50 I A N J I N P R O F O U N D M E T A L M A T E R I A L C O .,L T D .
高三化学金属的冶炼教 案 Last revised by LE LE in 2021
金属的冶炼 1．复习重点 1． 金属冶炼的化学原理和金属冶炼的基本方法； 2． 金属回收及资源保护的重要作用， 3． 重点是考查金属冶炼的基本方法。 2．难点聚焦 一、 金属在自然界中的存在形式： 1. 游离态 化学性质不活泼的金属,在自然界中能以游离态的形式存在,如：Au Ag Pt Cu 2. 化合态 化学性质比较活泼的金属,在自然界中能以化合态的形式存在,如： Al Na 说明： 少数金属在自然界中能以游离态的形式存在; 而大多数的金属在自然界中能以化合态的形式存在. 二、 金属的冶炼： 1. 金属冶炼的实质 用还原的方法,使金属化合物中的金属阳离子得电子变成金属原子. M n+ + ne-→M 2. 金属冶炼的主要步骤： ① 矿石的富集 目的：除去杂质,提高矿石右的有用成分的含量; ② 冶炼 目的：得到金属单质. 原理：利用氧化还原反应原理,在一定条件下,用还原剂把金属矿石中的金属离子还原成金属单质. ③ 精炼 目的：提高金属的纯度. 3. 金属冶炼的一般方法： 根据金属的活泼性. (1)热分解法： 适用范围：不活泼金属 Ag----Au 如： 2Ag 2O==4Ag + O 2↑ 2HgO==2Hg + O 2↑ (2)还原法： 适用范围：较活泼的金属 Zn----Cu 如： Fe 2O 3 + 3CO ==2Fe + 3CO 2 Cr 2O 3+2Al ==2Cr +Al 2O 3 常用的还原剂：C 、CO 、 H 2 和活泼金属如铝等. 说明铝热反应也属于热还原法. [思考]对于极活泼金属的冶炼,能否用热还原法如不能则应使用什么方法 （3）电解法： △ △ 高温 高温