2.1 常用钢材（课件）-高一《金属加工基础》同步精品课堂（机工版）

《金属加工基础》（机工版） 机械工业出版社 同步精品课程——中职专业课 第2章 常用金属材料 2.1 常用钢材 知识目标 1.了解低合金钢和合金钢的分类，并能辨识其典型牌号。 2.熟悉钢铁及合金牌号统一数字代号体系（CB/T 17616-1998），理解数字代号的含义。 能力目标 1.能够准确区分非合金钢、低合金钢和合金钢，并理解它们的基本特性和用途。 2.能够分析和总结低合金钢和合金钢的典型应用领域，包括高锰钢、常用机械结构用合金钢、高碳铬轴承钢、不锈钢、耐热钢和特殊物理性能钢的特点和用途。 情感目标 1.促使学生对于工程材料的重要性有更深层次的认识，增强其对于工程实践的责任感和使命感。 2.激发学生对于国内外钢材行业发展的关注和思考，引导其关注全球化背景下的工程技术进步和交流。 3.培养学生的团队合作意识，鼓励他们在实验和讨论中相互交流、合作，共同探索金属材料韧性与疲劳现象背后的奥秘。 三维目标 导入情景 01 下图所示的是低碳钢 新知学习 02 二、常用钢材 钢材按化学成分可分为非合金钢、低合金钢和合金钢三大类。其中，非合金钢是指以铁为主要元素，碳的质量分数一般在 2.11% 以下，并含有少量其他元素的钢铁材料。 为了改善钢的某些性能或使之具有某些特殊性能(如耐腐蚀、抗氧化、耐磨、热硬性、高淬透性等)，在炼钢时有意加人的元素称为合金元素。含有一种或数种合金元素的钢，称为合金钢。 新知学习 02 1.非合金钢的分类 非合金钢的分类方法有很多种，常用的分类方法如下。 (1)按碳的质量分数分类 非合金钢可分为低碳钢、中碳钢和高碳 (表2-1)。 (2)按主要质量等级分类非合金钢可分为普通质量非合金钢、优质非合金钢和特殊质量非合金钢三类(表2-2)。 二、非合金钢的分类、牌号及用途 新知学习 02 (3)按用途分类 非合金钢可分为碳素结构钢和碳素工具钢。 碳素结构钢主要用于制造各种机械零件和工程结构件，其碳的质量分数一般小于0.70%。此类钢常用于制造齿轮、轴、螺母、弹簧、连杆等机械零件，以及桥梁、船舶、建筑等工程结构件。 碳素工具钢主要用于制造工具，如刃具、模具、量具等，其碳的质量分数一般大于0.70%。 (4) 其他分类方法 非合金钢还可以从其他角度进行分类，如按专业可分为锅炉用钢桥梁用钢、矿用钢、造船用钢、铁道用钢、汽车用钢、建筑结构用钢等;按冶炼方法可分为氧气转炉钢、电弧炉钢等;按使用加工方法可分为压力加工用钢、切削加工用钢。 二、非合金钢的分类、牌号及用途 切削运动分析： 新知学习 02 2.碳素结构钢的牌号及用途 碳素结构钢是非合金钢中应用最多的钢种之一，其牌号由屈服强度字母、屈服强度数值、质量等级符号、脱氧方法四部分按顺序组成。屈服强度用“屈”的汉语拼音首位字母“Q”和一组数字表示;质量等级分 A、B、C、D四级，从左至右质量依次提高;脱氧方法用F、Z、TZ 分别表示沸腾钢、镇静钢、特殊镇静钢，在牌号中“Z”可以省略。例如0235BF 表示屈服强度大于 235MPa，质量为B级的沸腾碳索结构钢。碳素结构钢的牌号化学成分和力学性能见表 2-3。 二、非合金钢的分类、牌号及用途 切削运动分析： 新知学习 02 3.优质碳素结构钢的牌号及用途 优质碳素结构钢是优质非合金钢中应用最多的钢种之一。其牌号采用两位数字表示，两位数字表示该钢的平均碳的质量分数的万分之几(以0.01% 为单位)。例如，55 表示平均碳的质量分数 ic=0.55% 的优质碳素结构钢，08 表示平均碳的质量分数 w=0.08% 的优质碳素结构钢。如果是沸腾钢，则在数字后加“F”，如08F 等。 优质碳素结构钢主要有 08F 钢或 08 钢、10F 钢或10 钢、15 、2 25 钢、30钢35钢、40钢、45钢、50钢、55 钢、60钢、65钢7钢、75钢80钢和85钢。它们可分别归属于冷冲压钢、渗碳钢、调质钢和弹簧钢。 二、非合金钢的分类、牌号及用途 切削运动分析： 新知学习 02 4.易切削钢的牌号及用途 易切削钢是在钢中加人一种或几种元素，利用其本身或与其他元素形成一种对切削加工有利的夹杂物，来改善钢材的切削加工性的钢材。易切削钢中常加入的元素有硫 (S)、磷(P)、铅(Pb)、钙 (Ca)、硒(Se)、(Te)、 (Mn) 等。这些元素可以在钢内形成大量的夹杂物 (如 MnS 等)，切削时，这些夹杂物可起断屑作用，从而减少动力损耗。另外硫化物在切削过程中还有一定的润滑作用，可以减小刀具与零件表面的摩擦，延长刀具的使用寿命。 二、非合金钢的分类、牌号及用途 切削运动分析： 新知学习 02 对于要求高强度、高淬透性、高耐磨性或有特殊性能要求的零件，非合金钢是不能满足要求的，因此，必须采用性能优异的低合金钢和合金钢。低合金钢和合金钢中加入的合金元素主要有硅 (Si)、 (Mn)、铬 (Cr)、 (Ni)、 (W)、 (Mo)、钒(V)、钦 (Ti)、 (Nb)、钻 (Co)、铝 (AI)、硼 (B) 及稀元素 (RE) 等。 一般来说，在钢中加入合金元素都能提高钢铁材料的强度、硬度、耐磨性、耐回火性。合金元素对钢的有利作用，主要是通过热处理发挥出来的，因此，合金钢大多在热处理状态下使用。 二、低合金钢和合金钢的分类、牌号及用途 切削运动分析： 新知学习 02 （一）低合金钢和合金钢的分类 1.低合金钢的分类 低合金钢是指合金元素的种类和含量低于国家标准规定范围的钢。低合金钢是按其主要质量等级和主要性能或使用特性来分类的。 (1)按主要质量等级分类 低合金钢按主要质量等级分类，可分为普通质量低合金钢优质低合金钢和特殊质量低合金钢 (表2-5)。 二、低合金钢和合金钢的分类、牌号及用途 切削运动分析： 新知学习 02 (2) 按主要性能及使用特性分类 低合金钢按主要性能及使用特性分类，可分为可焊接低合金高强度结构钢、低合金耐候钢、低合金混凝土用钢、铁道用低合金钢、矿用低合金钢和其他低合金钢。 2.合金钢的分类 合金钢是指合金元素的种类和含量高于国家标准规定范围的钢。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。 二、低合金钢和合金钢的分类、牌号及用途 新知学习 02 (1) 按主要质量等级分类 合金钢按主要质量等级可分为优质合金钢和特殊质量合金钢两类(表2-6)。 (2)按主要性能及使用特性分类 合金钢按主要性能及使用特性分类，可分为工程结构用合金钢(如一般工程结构用合金钢、合金钢筋钢、高钢等):机械结构用合金钢(如调质处理合金结构钢、表面硬化合金结构钢、合金弹管钢等):不锈、耐蚀和耐热钢(如不锈钢、抗氧化钢和热强钢等);工具(如合金工具、高速工具);轴承(如高碳铬轴承钢、不锈轴承钢等)。 二、低合金钢和合金钢的分类、牌号及用途 新知学习 02 (二)低合金钢和合金钢的牌号 1.低合金高强度结构钢的牌号 低合金高强度结构钢的牌号由代表屈服强度的汉语拼音首位字母“Q”、屈服强度数值.质量等级符号 (A、B、C、D、E) 三部分按顺序组成。例如，0420E 表示屈服强度420MPa，质量为E级的低合金高强度结构钢。如果是专用结构钢，则在低合金高强度结构钢牌号的基础上附加钢产品的用途符号，如0345HP 表示焊接气瓶用钢。 二、低合金钢和合金钢的分类、牌号及用途 新知学习 02 2.合金结构钢 (包括部分低合结构钢) 的牌号 合金结构钢的牌号是按照合金结构钢中碳的质量分数及所含合金元素的种类(元素符号) 及其质量分数来编制的。牌号的首部是表示其平均碳的质量分数的数字，数字的含义与优质碳素结构钢相同，表示平均碳的质量分数的万分之几。当合金钢中某种合金元素(Me) 的平均质量分数 m<1.5% 时，牌号中仅标出合金元素符号，不标明其含量;当1.5% ≤wn<2.49%时，在该元素后面相应地用整数“2”表示其平均质量分数;当2.5% ≤in.<3.49%时，在该元素后面相应地用整数“3”表示其平均质量分数，以此类推。 二、低合金钢和合金钢的分类、牌号及用途 新知学习 02 (三) 钢铁及合金牌号统一数字代号体系 (CB/T 17616-1998) 钢铁及合金牌号统一数字代号体系 (GB/T 17616-1998) 简称“ISC”，它规定了钢铁及合金产品统一数字代号的编制原则、结构分类、管理及体系表等内容。该标准适用于钢铁及合金产品牌号统一数字代号的编制。凡列入国家标准和行业标准的钢铁及合金产品应同时列人产品牌号和统一数字代号，相互对照，两种表示方法均有效。 二、低合金钢和合金钢的分类、牌号及用途 新知学习 02 统一数字代号由固定的六位数组成，如图2-8 所示。左边第一位用大写的拉丁字母做前缀(一般不使用“I”和“0”)，后接五位阿拉伯数字，如“Ax x x x x”表示合金结构“Bx x x x x”表示轴承钢，“Cx x x x x”表示铁、铸及造合金，“Lx x x x x表示低合金钢，“Sx x x x x”表示不锈、耐蚀和耐热，“Tx x x x x”表示具钢“Ux x x x x”表示非合金钢。 二、低合金钢和合金钢的分类、牌号及用途 小试牛刀 题目 1： 非合金钢是指不含以下哪种元素的钢？ A) 碳 B) 铁 C) 锰 D) 铬 答案：D) 铬 解析：非合金钢指不含有合金元素的钢，铬是合金元素之一。 尝试解答下面习题 小试牛刀 题目 2： 下列哪种低合金钢常用于汽车制造？ A) 45号钢 B) 20MnV6钢 C) 20CrMo钢 D) 45CrNiMoVA钢 答案：C) 20CrMo钢 解析：20CrMo钢常用于汽车制造和机械结构。 尝试解答下面习题 单相变压器的基本结构包括以下哪些部分？ A. 铁芯、初级绕组、次级绕组、绝缘材料 B. 铁芯、次级绕组、初级绕组、绝缘材料 C. 铁芯、绝缘材料、初级绕组、次级绕组 D. 初级绕组、次级绕组、铁芯、绝缘材料 解析：正确答案是A。单相变压器的基本结构包括铁芯、初级绕组、次级绕组和绝缘材料等组成部分，它们共同实现电能的变压和传输。 小试牛刀 题目 3： 国外钢号表示方法中，"S"通常表示什么意思？ A) 碳含量 B) 硅含量 C) 硫含量 D) 特殊用途 答案：D) 特殊用途 解析：在国外钢号表示方法中，"S"通常表示特殊用途。 尝试解答下面习题 小试牛刀 题目 4： 以下哪种合金钢主要用于制造轴承？ A) 20CrMnTi钢 B) 30CrNiMo8钢 C) 42CrMo4钢 D) 0Cr18Ni9钢 答案：A) 20CrMnTi钢 解析：20CrMnTi钢主要用于制造轴承和齿轮。 尝试解答下面习题 题目 5： 在CB/T 17616-1998体系中，数字"45"代表的含义是什么？ A) 钢的牌号 B) 钢的成分 C) 钢的用途 D) 钢的强度 答案：A) 钢的牌号 解析：CB/T 17616-1998体系中，数字代表钢的牌号。 小试牛刀 尝试解答下面习题 题目 6： 以下哪种钢常用于制造高温容器？ A) 20CrMnTi钢 B) 45号钢 C) 15CrMo钢 D) 0Cr18Ni9钢 答案：C) 15CrMo钢 解析：15CrMo钢常用于制造高温容器和锅炉。 小试牛刀 尝试解答下面习题 题目 7： 不锈钢中常用于制作厨具的是以下哪种钢？ A) 1Cr18Ni9Ti钢 B) 30CrNiMo8钢 C) 20CrMo钢 D) 45号钢 答案：A) 1Cr18Ni9Ti钢 解析：1Cr18Ni9Ti钢是一种不锈钢，常用于制作厨具和器皿。 小试牛刀 尝试解答下面习题 题目 8： 以下哪种合金钢具有高强度和硬度，常用于制造挖掘机的铲刃？ A) 30CrNiMo8钢 B) 42CrMo4钢 C) 20MnV6钢 D) 45CrNiMoVA钢 答案：B) 42CrMo4钢 解析：42CrMo4钢具有高强度和硬度，常用于制造挖掘机的铲刃等。 小试牛刀 尝试解答下面习题 题目 9： 高锰钢通常用于制造以下哪种产品？ A) 螺栓 B) 压力容器 C) 刀具 D) 钢琴线 答案：A) 螺栓 解析：高锰钢常用于制造螺栓等。 小试牛刀 尝试解答下面习题 课堂小结 03 这节课的主要内容涵盖了钢材的广泛分类及其用途。 首先介绍了非合金钢和低合金钢的分类，包括了它们的牌号及主要用途。 随后，我们深入探讨了合金钢的分类，其中包括低合金钢和合金钢的牌号体系（CB/T 17616-1998），以及国外钢号表示方法的简介。 在具体钢材的用途方面，我们涵盖了低合金钢的用途，以及合金钢在高锰钢、常用机械结构用合金钢、高碳铬轴承钢、不锈钢、耐热钢和特殊物理性能钢方面的应用。 通过这节课的学习，可以深入了解钢材的分类及其在不同领域的应用，为日后的工程实践打下坚实的基础。 作业布置 04 1.研究CB/T 17616-1998体系，选择一种钢材，了解其牌号代表的含义，并列举该钢材的应用领域。 2. 选择一种低合金钢和一种合金钢，比较它们的主要区别，包括合金元素含量、强度等方面，并说明它们在工程中的应用。 3.调查国外钢号表示方法，选择一种国外钢号，解读其含义并分析其在国际市场上的应用情况。 感谢观看 $$