《机械工程材料》教案(9)

课 题：第三节 常用碳钢（1课时）

教学要求：熟练掌握碳素工具钢、铸造碳钢的牌号、性能和用途。 教学重点：碳素工具钢的牌号和典型用途。

教学难点：根据碳素工具钢的牌号换算出含碳量。 教学过程：

【复习】1、普通碳素结构钢、优质碳素结构钢的牌号是如何表示的？说出牌号Ｑ235-A.F和45钢的含义。

2、请说出“优质钢”、 “高级优质钢”和“工具钢”的含义。

【新课导入】本节课讨论常用碳钢中的碳素工具钢和铸造碳钢。 【板书】三、碳素工具钢（制造刀具、模具、量具等。）

1、牌号（指导学生阅读教材相关内容，共同完成以下内容。） T+数字 数字为平均含碳量的千分之几。

牌号 T7 T8 T9 T10 T11 T12 T13

含碳量 0.7% 0.8% 0.9% 1.0% 1.1% 1.2% 1.3%

T7表示平均含碳量为0.7%的碳素工具钢；

T12A表示平均含碳量为1.2%的高级优质碳素工具钢。 强调：（1）碳素工具钢含碳量在0.7%以上；

（2）碳素工具钢都是优质钢或高级优质钢。 【板书】2、性能

（1）热处理后具有高的硬度、耐磨性；

（2）随含碳量的增加，其硬度和耐磨性逐渐增大，韧性逐渐下降。 【提问】碳素工具钢中，哪一种钢的韧性最好，哪一种钢的硬度、耐磨性最大？

【板书】3、用途──制造形状复杂，切削速度较低（＜5米/分），工作温度不高（200℃以

下）的工具和耐磨件。

T7、T8：用于制造受冲击，需要高硬度和耐磨性的工具（工作部分48~60HRC）。如铁锤、冲头、錾子、螺丝刀、打炮眼的钢钎、简单模具、木工工具等。

T9、T10、T11：用于受中等冲击的工具和耐磨件（工作部分60~62HRC）。如手工锯条、丝锥、板牙、冲模。

T12、T13钢用于制造不受冲击，硬度极高的工具和耐磨件（工作部分62~65HRC）。如锉刀、刮刀、钻头等。

【板书】四、铸造碳钢

1、牌号（指导学生阅读教材相关内容，共同完成以下内容。）

ZG 数字 — 数字

〔铸钢 σS σb〕

ZG340—640表示σS为340MPa，σb为640MPa的铸造碳钢。 2、成分特点

含碳量： 0.15%~0.60% 3、用途

制造形状复杂，力学性能要求较高的机械零件。像变速箱体、水泵壳体等。 （教师介绍教材“你知道吗” 【小结】学习内容

一、碳素工具钢 二、铸造碳钢 学习重点

碳素工具钢的牌号和典型用途。

【作业】略

36

课 题：第一节 钢在加热的组织转变（2课时）

教学要求：1、掌握热处理含义，明确普通热处理和表面热处理的种类。

2、能熟练应用Ac1、Ac3、ACcm，明确钢加热时的组织转变及其影响因素。 教学重点：热处理含义， Ac1、Ac3、ACcm应用。 教学难点： Ac1、Ac3、ACcm应用。 教学过程：

【新课导入】钳工锉削用的锉刀是采用什么材料制造的？锉刀的性能是怎样的？〔 T13或T12，具有高硬度（62~65HRC）和耐磨性。〕锉刀的高硬度和耐磨性是T13本身具有的吗？不是的。它是通热处理处理出来的。从第五章开始我们将学习讨论热处理的知识。 【板书】热处理：将固态钢进行加热、保温和冷却，以获得所需要的组织结构与性能的工艺。

普通热处理──退火、正火、淬火、回火； 表面热处理──表面淬火、化学热处理。

注意（1）任何热处理工艺都包括加热、保温和冷却三个阶段；（如图5-1） （2）保温的目的是使工件热透，组织转变均匀。 【讲解】热处理是机械制造工艺中一个不可缺少的组成部分，它能改善零件的加工性能，提高材料使用性能，充分发挥钢材的潜力，延长零件的使用寿命。据统计，机床制造中约有60%~70%的零件，汽车、拖拉机制造中约有70%~80%的零件都要进行热处理，各种工具和轴承几乎全部要进行热处理。可见，热处理在机械制造中占有非常重要的地位。 （教师介绍“热处理史话”）

【板书】第一节 钢在加热的组织转变

一、加热目的：获得奥氏体（或部分奥氏体）。

【复习】请说出Ac1、Ac3、ACcm的意义？并将Ac1、Ac3、ACc分别标注到钢部分相图中去。 【交流与讨论】 一． 45钢Ac1：724℃，Ac3：780℃。T10钢Ac1：730℃， ACcm： 800℃。请问45钢、T10钢在下表不同温度时的组织是什

么？

室温 735℃ 830℃

45钢

T10钢

二．亚共析钢完全奥氏体化，应加热到______以上；

共析钢完全奥氏体化，应加热到________以上； 过共析钢完全奥氏体化，应加热到______以上。

【讲解】奥氏体虽然是钢在高温状态下的组织，但它的晶粒大小、均匀程度，对钢冷却后的组织和性能有重影响。因此，了解钢在加热时组织结构的变化规律，是对钢进行正确热处理的先决条件。

【板书】二、奥氏体的形成过程 （教师讲读教材相关内容） 共析钢

1．奥氏体晶核的形成； 2．奥氏体晶核的长大； 3．残余渗碳体的溶解； 4．奥氏体的均匀化。

三、奥氏体晶粒长大及影响因素

37

１、晶粒长大过程（教师讲读教材相关内容） ２、影响晶粒长大因素（教师讲读教材相关内容） 小结：热处理加热时，要合理选择并严格控制加热温度和保温时间，合理选用钢材。 【小结】学习内容

一、热处理概念

二、第一节 钢在加热的组织转变 学习重点

热处理含义， Ac1、Ac3、ACcm应用。

【作业】略

38

课 题：第二节 钢在冷却的组织转变（2课时） 教学要求：1、明确等温冷却、连续冷却、过冷奥氏体；

2、理解过冷奥氏体等温图，掌握过冷奥氏体等温冷却的组织和性能。 3、掌握过冷奥氏体典型连续的产物，马氏体及马氏体转变特点。 教学重点：过冷奥氏体等温冷却的组织和性能过冷奥氏体典型连续的产物，马氏体及马氏体

转变特点。

教学难点：理解过冷奥氏体等温图。 教学过程： 【复习】热处理时加热的目的是什么？亚共析钢、共析钢和过共析钢奥氏体化分别时加热到什么临界温度？请画出图示。

【新课导入】中冷却是热处理最关键的操作，冷却方式不同，得到的组织也不同，请阅读表5-1 45钢经840℃加热后在不同条件冷却后的力学性能。本节课我们将学习讨论： 【板书】第二节 钢在冷却的组织转变 热处理的冷却方式

１、等温冷却 图5-4（１） ２、连续冷却 图5-4（２） 一、过冷奥氏体等温转变

（教师讲解除清楚过冷奥氏体。）

1．过冷奥氏体等温转变图（C曲线） （教师边图示边讲解分析以下内容） 共析钢过冷奥氏体等温转变图：

aa‵曲线为过冷奥氏体转变开始线； bb‵曲线为过冷奥氏体转变终了线。

Ms线：过冷奥氏体发生马氏体转变的开始温度线； Mf线：过冷奥氏体发生马氏体转变的终了温度线。 2．过冷奥氏体等温转变产物的组织和性能

（1）珠光体转变 在A1~550℃温度范围

组织名称 符号 温度范围 组织特征 硬度（HRC） 珠光体 P A1~650℃ 粗片状 ＜25 索氏体 S 650℃~600℃ 细片状 25~35 托氏体 T 600℃~550℃ 极细片状 35~40 （2）贝氏体转变 在550℃~Ms温度范围。

组织名称 符号 温度范围 组织特征 硬度（HRC） 上贝氏体 B上 550℃~350℃ 羽毛状 40~45 下贝氏体 B下 350℃~Ms 黑色针叶状 45~55 二、过冷奥氏体连续转变

【讲解】把钢加热到奥氏体状态后，使奥氏体在温度连续下降的过程中发生的转变称为过冷奥氏体连续冷却转变。因过冷奥氏体连续冷却转变曲线测定困难，故目前生产中通常应用过冷奥氏体等温转变图近似地来分析奥氏体连续冷却时的转变。例如我们要确定一种钢在某种连续冷却速度下所得到的组织，可将该连续冷却速度线画在此钢的等温转变图上，根据它与C曲线相交的位置，便可大致地估计出它可能得到组织。

【板书】1．典型连续冷转变（教师边图示边讲解分析以下内容）

连续冷却名称 平均冷却速度 转变产物 随炉冷却（V1） 10℃/分 珠光体 空气冷却（V2） 10℃/秒 索氏体

39

油中冷却（V3） 150℃/秒 托氏体+马氏体 水中冷却（V4） 600℃/秒 马氏体 临界冷却速度（V临）：奥氏体向马氏体转变的最小冷却速度。 影响临界冷却速度的主要因素：钢的化学成分。 例如，碳钢的V临大，合金钢的V临小， 2．马氏体转变

【讲解】当冷却速度大于V临时，奥氏体很快地过冷到图5-8“c曲线”中Ms温度以下发生马氏体转变，这时γ-Fe晶格迅速向α-Fe晶格转变。但由于温度较低，钢中碳原子来不及扩散，被迫全部留在α-Fe晶格，此时碳大大超过了在α-Fe中的正常溶解度。 【板书】马氏体（M）：碳溶于α-Fe的过饱和固溶体。（教师介绍材料史话）

马氏体转变的特点：

（１）马氏体转变在连续转变中完成（Ms~Mf）；

（２）非扩散型转变，转变速度快极；

（３）马氏体转变体积发生膨胀，并产生很大的内应力； （４）转变不彻底，存在残余奥氏体。

【小结】学习内容

一、过冷奥氏体等温转变 1、珠光体转变 2、贝氏体转变

二、过冷奥氏体连续转变 1、典型连续冷转变 2、马氏体转变 学习重点

过冷奥氏体等温冷却的组织和性能过冷奥氏体典型连续的产物，马氏体及马氏体转

变特点。 【作业】略

40

百度搜索“77cn”或“免费范文网”即可找到本站免费阅读全部范文。收藏本站方便下次阅读，免费范文网，提供经典小说教育文库《机械工程材料》教案(9)在线全文阅读。