第四章钢铁材料教案
使共晶体溶化，变脆开裂，这种现象称为热脆。所以钢中的硫必须严格控制。钢中加锰，可消除硫的有害作用，因Mn与S能形成MnS，熔点达1620℃，高温下塑性好的MnS呈点状分布，避免热脆的影响。
4）磷的影响
磷也是一种有害杂质，它部分溶于铁素体中，部分形成脆性很大的化合物Fe3P，使室温下钢的塑性、韧性急剧下降，脆性转变温度升高，使钢变脆，这种现象称为冷脆性。磷也使钢的焊接性能变坏。虽然磷在改善切削性及抗腐蚀性方面对钢有好处，但相对于明显的不利方面，一般钢中都需严格控制磷的含量。
另外，氧、氢等对钢的性能带来不利影响，是有害杂质。
二、合金元素在钢中的主要作用
一）对钢基本相的影响
1、强化铁素体
2、形成合金化合物
二）对相图的影响
三）对钢热处理的影响
2. 碳素钢的分类及牌号
碳素钢的种类很多，常按以下方法分类。
（1）按钢的化学成分分类
碳素钢：低碳钢（0.0218%＜wC≤0.25%）；
中碳钢（0.25%＜wC≤0.60%）；
高碳钢（0.60%＜wC≤2.11%〉。
合金钢：低合金钢
中合金钢
高合金钢
（2）按钢的主要质量等级分类
普通质量碳素钢（wS≤0.050%,wP≤0.045%）；
优质碳素钢（wS≤0.035%，wP≤0.035%）
高级优质钢；
特殊质量碳素钢（wS≤0.020%，wP≤0.020%）
(3) 按钢的用途分类
碳素结构钢：主要用于制作机械零件和工程构件，一般属于低、中碳钢；
碳素工具钢：主要用于制作量具、刃具和模具，一般属于高碳钢。
特殊性能钢：工程中常用的特殊性能钢有耐磨钢、耐热钢、不锈钢等。
此外，钢按冶炼方法不同，可分为转炉钢和电炉钢；按冶炼时脱氧程度的不同，可分为沸腾钢、镇静钢、半镇静和特殊镇静钢等。
一、碳素钢：
含碳量大于0.0218％小于2.11％，且不含特意加入合金元素的铁碳合金，称为碳素钢或非合金钢，简称碳钢。碳素钢具有良好的力学性能和工艺性能，且冶炼方便，价格便宜，故在机械制造、建筑、交通运输等许多工业部门中得到广泛的应用
1.碳素结构钢
碳素结构钢的杂质和非金属夹杂物较多，但冶炼容易，工艺性好，价格便宜，产量大，在性能上能满足一般工程结构及普通零件的要求，因而应用普遍。碳素结构钢
通常轧制成钢板和各种型材（圆钢、方钢、扁钢、角钢、槽钢、工字钢、钢筋等），用于厂房、桥梁、船舶等建筑结构或一些受力不大的机械零件（如铆钉、螺钉、螺母等）。
碳素结构钢的牌号表示方法:
例：Q 235 — A· F
碳素结构钢的牌号、化学成分、力学性能和用途见p154表4-1所示。
2、优质碳素结构钢
优质碳素结构钢是按化学成分和力学性能供应的，钢中所含硫、磷及非金属夹杂物量较少，常用来制造重要的机械零件，使用前一般都要经过热处理来改善力学性能。
优质碳素结构钢的牌号表示方法两位数字表示平均含碳量为万分之这个数字：（１）.普通含锰（ωMn=0.２５～０.８０％）
08Ｆ、10、15、20、、、35、40、45、、、65、、80等；
如：45 - 表示Wc =０.45%的优质碳素结构钢。
（２）.较高锰质量分数的（ωMn=0.７０～０１.２％）
15Ｍｎ、20Ｍｎ、、、35Ｍｎ、40Ｍｎ、45Ｍｎ、、、65Ｍｎ、、等
如：45Mn -表示Wc =０.45%较高含锰量的
优质碳素结构钢。
优质碳素结构钢的牌号、化学成分、力学性能和用途见p155表4-2所示。
3、碳素工具钢
碳素工具钢是用于制造刀具、模具和量具的钢。由于大多数工具都要求高硬度和高耐磨性，故碳素工具钢含碳量均在0.70％以上，都是优质钢和高级优质钢。
碳素工具钢的牌号表示方法：例：T 12 A
碳素工具钢的牌号、化学成分、力学性能和用途见p155表4-3所示。
各种牌号的碳素工具钢经淬火后的硬度相差不大，但是随着含碳量的增加，未溶的二次渗碳体增多，钢的耐磨性增加，韧性降低。因此，不同牌号的工具钢用于制造不同使用要求的各类工具。
4.铸造碳钢
铸造碳钢一般用于制造形状复杂、力学性能要求较高的机械零件。这些零件形状复杂，很难用锻造或机械加工的方法制造，又由于力学性能要求较高，不能用铸铁来铸造。铸造碳钢广泛应用于制造重型机械的某些零件，如轧钢机机架、水压机横梁、锻锤和砧座等。
铸造碳钢的牌号、化学成分和力学性能如p155表4-4。
铸造碳钢的牌号表示方法：例：ZG 200 – 400
铸铁铸铁是wC＞2.11%的铁碳合金，工业用铸铁的含碳量一般为2.5～4%。除铁、硅、碳、锰以外，还含有较高的硫、磷等杂质元素，在合金铸铁中，还加入一定含量的其他合金元素。铸铁在工业中应用量较大，按重量百分比，一般机械中，铸铁件占约40%～70%，在机床和重型机械中达60%～90%。
铸铁
铸铁中碳除极少量固溶于铁素体外，一般均以游离状态的石墨或化合状态的渗碳体存在。根据碳在铸铁中存在的形式不同，可分为以下几种：
一、铸铁的分类及石墨化：
1、铸铁的分类
铸铁中碳除极少量固溶于铁素体外，一般均以游离状态的石墨或化合状态的渗碳体存在。根据碳在铸铁中存在的形式不同，可分为以下几种：
1）．白口铸铁碳主要以渗碳体形式存在的铸铁。断口呈银白色。由于大量硬而脆的渗碳体存在。白口铸铁硬度高、脆性大，难以切削加工。
2）麻口铸铁碳以渗碳体+石墨形式存在，断口灰、白色相间。此类铸铁硬脆性较大，故工业上很少使用。
3）．灰口铸铁碳主要以片状石墨形式出现的铸铁；断口呈暗灰色，是工程中应用最多的铸铁
4）。可锻铸铁碳主要以团絮状石墨形式出现的铸铁；
5）. 球墨铸铁碳主要以球状石墨形式出现的铸铁；
6）. 蠕墨铸铁碳主要以蠕虫状石墨形式出现的铸铁。
7）. 合金铸铁含有合金元素（钼、铬、钒、铜、铝等）的铸铁
2、影响石墨化的因素
铸铁组织中石墨的形成叫“石墨化”过程，铸铁石墨化过程的比较复杂，与许多因素有关，其中化学成分和冷却速度是影响石墨化的主要因素。
影响铸铁石墨化的主要因素。
1．化学成分—影响石墨化进程的本质因素
碳和硅都是强烈促进石锰又可显著减小硫在石墨化过程中的有害作用墨化的元素；磷也是促进石墨化的元素，但其作用较弱；硫是强烈阻碍石墨化的元素，。
2．冷却速度—影响石墨化进程的工艺因素
冷却速度愈快，铸铁愈容易产生白口铸铁组织；
冷却速度慢，碳原子扩散充分，有利于石墨化过程充分进行，铸铁容易获得灰口铸铁组织。
3.加热温度和保温时间—影响石墨化进程的工艺因素
温度升高，保温时间延长，有利于石墨化进程，但需高温长时间保温，冷却速度极慢。
二、灰口铸铁
1．化学成分、组织和性能
（1）化学成分
灰铸铁的化学成分一般为：wC=2.5%～4．0%，wSi=1.0%～2．5%，wMn=O．5%～
1.4%，wS≤O.15%，wP≤0.3%。
(2) 组织
由于石墨化程度的不同，灰铸铁的组织有三种类型：
铁素体(F)+片状石墨(G)；
铁素体(F)—珠光体(P)+片状石墨(G)；
钢铁材质基本知识 一、酸洗 产品简介： 热轧酸洗的主要工序有激光焊接、拉伸矫直、紊流酸洗、在线平整、切边、在线涂油等。 宝钢酸洗规格一般为 1.0 - 6.0 * 800 - 1650mm。产品包括低中、高强度级别的冲压用钢、汽车结构用钢等，主要以钢卷形式交货。 工艺特点 用盐酸将热轧钢板上的氧化铁皮清除后得到漂亮、光滑的表面。 产品特点： ①降低成本，用酸洗板代替冷轧板，可以为企业节约成本。 ②表面质量好，与普通热轧板相比，热轧酸洗板去除了表面氧化铁皮，提高了钢材的表面质量，便于焊接、涂油和上漆。 ③尺寸精度高，平整后，可使板型发生一定变化，从而减少不平度的偏差。 ④能减少客户分散酸洗所造成的环境污染。 ⑤提高了表面光洁度，增强了外观效果。 主要用途： 一、汽车行业：热轧酸洗在汽车行业主要用途如下：汽车底盘系统，包括大梁、副梁等。车轮，包括轮辋、轮辐射等。驾驶室内板。车厢板，主要是各种卡车的车厢底板。其它冲压件，包括防撞保险杠、刹车间闸套等一些汽车内部小零件。 机械行业：（不含汽车）主要包括纺织机械、矿山机械、风机以及一些通用机械。 轻工家电：家电，主要用于制造压缩机的壳体、支架，热水器内胆等。化工油桶。 其他：自行车零件、各种焊管、电气柜、高速公路护栏、超市货架、仓库货架、栅栏、铁梯以及各种形状的冲压件 二、镀锌钢卷：镀锌钢卷因表面被覆盖的层阻隔大气侵蚀，以防止底材继续腐蚀，及确保底材的使用寿命。用途：建筑材料、室内装饰、电器用品、运输业、农业设备、家具及其它咨询设备。 三、热轧 定义：钢板坯经过加热炉加热到1250-1280℃后经过粗轧和精轧而生产出的卷板钢材称为热轧。 四、冷轧 定义：以热轧钢为原料，在室温下轧制，经历酸洗、轧机、退火、平整、精整，生产出的钢材卷板称为冷轧。根据冷轧钢种的不同，它的用途业存在不同。 五、板（包括带钢）的分类： 1、按厚度分类：（1）薄板（2）中板（3）厚板（4）特厚板 2、按生产方法分类：（1）热轧钢板（2）冷轧钢板 3、按表面特征分类：（1）镀锌板（热镀锌板、电镀锌板）（2）镀锡板（3）复合钢板（4）彩色涂层 钢板 4、按用途分类：（1）桥梁钢板（2）锅炉钢板（3）造船钢板（4）装甲钢板（5）汽车钢板（6）屋面 钢板（7）结构钢板（8）电工钢板（硅钢片）（9）弹簧钢板（10）其他
第四节《新材料及其应用》教案（北师大初二上）教学重点：对学生收集、整理信息的过程的指导 教学难点：对学生整理信息、加工信息的指导以及交流过程的指导 教学方式：教师指导下学生自主学习 课前预备： 提出咨询题：提早两周向学生提供如下的调查研究的咨询题，要求学生完成调查报告． 咨询题如下： １、纳米技术、 ２、经历合金、 ３、单晶硅、多晶硅〔太阳能电池〕，太阳能电池； ４、钕铁硼材料；液晶材料； ５、防弹衣、贫铀弹、不锈钢； ６、高温超导陶瓷、航天飞机、宇航服、合成材料、稀土材料； ７、交通标志和反光涂料、光导纤维、光缆 分工合作： 由于内容太多，对所有的同学来讲，不可能在有限的时刻内把所有的以上涉及的材料都查找清晰，为幸免学生在自由组合过程中将一些比较内向的同学遗漏，采取按教室里的座位分成6组可7组，由学生自己选出组长，每组认领课题能够是上面的咨询题，也能够是与新材料有关的其李课题．指导学生利用互联网、图书馆、音像、报刊杂志等各种渠道收集与研究咨询题有关的资料．选出全班总活动的主持人． 教学过程： 在课堂上每组派一名代表向同学汇报．能够借助幻灯片等软件的方式汇报，能够用实物演示，能够演讲．每组成员汇报完毕，下面的同学能够提咨询、质疑．评判的标准：评判可有教师评判和学生评判两种方式．能够设单项评奖，也可综合评奖．或以学生选票的方式评出以下几种奖项．例如：材料最详实的，讲解最深入浅出的〔能让同学听明白的〕，讲解最清晰的…… 交流、学习
学生做主持，各组选派代表汇报本组的调查情形．最后教师对整个活动做简要概括． 资料的内容见媒体素材． 为了更充分地调动全体学生的参与意识，特设置以下表格，使学生更好地完 教学反思：
In the schedule of the activity, the time and the progress of the completion of the project content are described in detail to make the progress consistent with the plan.钢铁企业危险有害因素特点分析正式版
钢铁企业危险有害因素特点分析正式 版 下载提示：此解决方案资料适用于工作或活动的进度安排中，详细说明各阶段的时间和项目内容完成 的进度，而完成上述需要实施方案的人员对整体有全方位的认识和评估能力，尽力让实施的时间进度 与方案所计划的时间吻合。文档可以直接使用，也可根据实际需要修订后使用。 以某炼钢厂为例,该炼钢厂拥有4台60 t氧气转炉,采用顶吹工艺。从炼铁厂用铁轨罐车运来铁水包,进入厂房后,用起重机 将铁水加入混铁炉内,混铁炉所出铁水吊运加入氧气转炉内,铁水在起始温度(1 200℃~1 250℃)至终点温度(1 700℃左右,吹炼过程温度在1 320℃~1 700℃)范围、顶吹喷氧、经自控系统严格控制条件下冶炼,得到所需工艺目标的钢水。钢水再吊运至厂房内的连铸机内,经铸造得到所需规格的连铸钢坯。 从冶炼过程与安全工程学角度分析,该
炼钢工艺危险有害因素特点简要概括如下: 1)炼钢过程基本为氧化过程,铁水在高温下进行脱碳、去磷、去气、去杂质。冶炼过程放出热量,热平衡上有热量富余,从而使铁水/钢水均维持在高温状态。高温铁水/钢水对现场工人始终具有烫伤、烧伤的危险。高温铁水/钢水遇水、遇湿可爆炸。 2)冶炼过程产生转炉煤气,主要成分为一氧化碳,一氧化碳为高毒类物质,如发生泄漏易引发急性中毒事故。冶炼过程不间断地喷吹具有一定压力要求(大于0. 6MPa)的氧气。高温、高压条件下的氧气氧化能力更强,若管线上更换的管件没有按安全要求严格脱脂,残存的脂肪类可燃物可发生燃爆,造成人员伤亡。氧气管线为压力管道,
钢铁材料基础知识 1 材料：金属、非金属 2 金属材料： 共性：有光泽、良的导热导电性能，金属学中分为晶体 黑色金属：铁、钴、镍 有色金属（非黑色金属） 3 钢铁材料 纯铁、钢材、铸铁 3.1 纯铁： 铁的密度为7.9克/立方厘米，熔点，是1534℃， 3.2 钢： 铁中加入碳，0.02-2.11%之间，理论上讲，我们使用的是钢，丌是铁，有时将低碳钢叫做铁，是错误的。 3.3 钢的一些性能 物理性能 熔点在1148℃以上；密度在7.85克/立方厘米；线膨胀系数 10.6-12×10-6×/℃；弹性模量E=210GPa 材料力学中 简支梁公式 y=PX/12EI×（3l2/4-x2）最大挠度y=PL3/48EJ I 惯性矩 悬臂梁 y=PX2/6EI×（3l-x）最大挠度y= PL3/3EJ Rmax=Mmax/WZ
力学性能： GB228-1987 金属拉伸试验方法 GB/T228-2002 金属材料室温拉伸试验方法开始改 GB/T228.1-2010 金属材料拉伸试验第1部分：室温试验方法 抗拉强度Re（σb）；屈服强度Rm（σs）；断后伸长率A%；硬度（HB、HR、）不 抗拉强度紧密相关大约是Re=0.3-0.6HB GB/T229-2007 金属材料夏比摆锤冲击试验方法 冲击吸收能量K（94标准为吸收功） 化学性能： 五大元素 C Si Mn S P 影响韧性 碳对钢材性能的影响 铁中加入碳之后，随着碳含量增加，钢材的抗拉强度增加。韧性下降 4 钢材的种类 按化学成份分类 (1) 碳素钢： a.低碳钢（C≤0.25%）； b.中碳钢（0.25≤C≤0.60%）； c.高碳钢（C≥0.60%）。 (2)合金钢： a.低合金钢（合金元素总含量≤5%） b.中合金钢（合金元素总含量>5~10%） c.高合金钢（合金元素总含量>10%）。 按用途分 (1)普通钢 a.碳素结构钢：。b.低合金结构钢c.特定用途的普通结构钢 (2)优质钢（包括高级优质钢）
第四章铁碳合金相图 教学目的及其要求 通过本章学习，使学生们掌握铁碳合金的基本知识，学懂铁碳相图的特征点、线及其意义，了解铁碳相图的应用。 主要内容 1．铁碳合金的相组成 2．铁碳合金相图及其应用 3．碳钢的分类、编号及应用 学时安排 讲课4学时 教学重点 1．铁碳合金相图及应用 2．典型合金的结晶过程分析 教学难点 铁碳合金相图的分析和应用。 教学过程 纯铁、铁碳合金中的相 一、铁碳合金的组元 铁：熔点1538℃，塑性好，强度硬度极低，在结晶过程中存在着同素异晶转变。不同结构的铁与碳可以形成不同的固溶体。 由于纯铁具有同素异构转变，在生产上可以通过热处理对钢和铸铁改变其组织和性能。碳：在Fe－Fe3C相图中，碳有两种存在形式：一是以化合物Fe3C形式存在；二是以间隙固溶体形式存在。 二、铁碳合金中的基本相 相：指系统中具有同一聚集状态、同一化学成分、同一结构并以界面隔开的均匀组成部分。铁碳合金系统中，铁和碳相互作用形成的相有两种：固溶体和金属化合物。固溶体是铁素体和奥氏体；金属化合物是渗碳体。这也是碳在合金中的两种存在形式。 1．铁素体 碳溶于 Fe中形成的间隙固溶体称为铁素体，用 或者F表示，为体心立方晶格结构。塑性好，强度硬度低。 2．奥氏体 碳溶于 Fe中形成的间隙固溶体称为奥氏体，用 或者A表示，为面心立方晶格结构。塑性好，强度硬度略高于铁素体，无磁性。 3．渗碳体Fe3C：晶体结构复杂，含碳量6.69％，熔点高，硬而脆，几乎没有塑性。 渗碳体对合金性能的影响： （1）渗碳体的存在能提高合金的硬度、耐磨性，使合金的塑性和韧性降低。 （2）对强度的影响与渗碳体的形态和分布有关： 以层片状或粒状均匀分布在组织中，能提高合金的强度； 以连续网状、粗大的片状或作为基体出现时，急剧降低合金的强度、塑性韧性。 二、两相机械混合物 珠光体：铁素体与渗碳体的两相混合物，强度、硬度及塑性适中。 莱氏体：奥氏体与渗碳体的混合物；室温下为珠光体与渗碳体的混合物，又硬又脆。
《四、新材料及其应用》 教学目标 （一）知识与技能 1、初步认识纳米材料的高科技应用。 2、常识性了解“绿色”能源。 3、常识性了解记忆合金在各种领域的应用。 （二）过程与方法 通过介绍一些新材料的应用，激发学生学习物理的热情，调动学习的积极主动性。 （三）情感态度与价值观 通过认识和学习一些新材料，激发学生学习物理的兴趣，了解物理世界的强大。 教学重点 1、初步认识纳米材料的高科技应用。 教学难点 1、了解记忆合金的“记忆”能力。 教学过程 （一）纳米材料 21世纪是科技高速发展的一个世纪，其主要方向之一就是新材料的研制和应用。新材料的研究是人类对物质性质的认识和应用向更深层次的进军。 我们在本章开始的时候就学习了物质的尺度，知道了纳米这个单位。这个单位实在是太小了，过去我们在生活中没有关注它，但现在却成了人们谈论的热门话题。原因是人们发现，将某些物质的尺度加工到1～100nm，它们的物理性质或者化学性质与较大尺度时比，发生了异常的变化，这就称为纳米材料。一些新颖的纳米材料被应用到某些产品上，产生了神气的效果。 （投影）纳米材料的应用： （1）洗衣机桶的表面上用了纳米尺度的氧化硅微粒和金属离子的组合，就具有抑制细菌生长的功能。 （2）普通领带的表面经过纳米方法处理后，会有很强的自洁性能，不沾水，也不沾油。 （3）用纳米陶瓷粉制成的陶瓷，具有一定的可韧性，用于制造发动机的缸体，汽车会跑的更快。 教师总结：纳米材料在高科技上还有很多应用，下面就由同学们来介绍吧，请同学们将昨天老师布置的要求你们上网查找有关纳米材料的资料拿出来。 学生发言并讨论。 教师总结，并对同学们的表现给予肯定和表扬。 （二）“绿色”能源
八年级物理上册新材料及其应用 教学目标 1．知道“纳米”这个长度单位，初步了解纳米材料。初步认识纳米材料的高科技应用。 2．常识性了解“绿色”能源。 3．常识性了解记忆合金在各种领域的应用。 4．通过介绍一些新材料的应用，激发学生学习物理的热情，调动学生的积极主动性。 5．通过研究小组交流调查、研究结果，了解新材料的广泛应用和未来发展前景。 6．通过了解新材料的应用，初步认识科技对现代社会生活的影响，引导学生关心社会发展。 教学重难点 重点：初步认识纳米材料的高科技应用； 难点：了解记忆合金的“记忆”能力。 教学过程 导入新课 科普知识导入： 科普展览会上有一种神奇的金属花，它的花瓣是用一种特殊的金属片——形状记忆合金制成的（如图所示）。它具有记忆能力，制作时先将记忆合金制成的花瓣制成开放状态，然后在低温下将花瓣闭合。当灯光一照它会绽放开，如图甲，当关上灯它又会闭合，如图乙。 推进新课 一、纳米材料 我们在本章开始的时候就学习了物质的尺度，知道了纳米这个单位。这个单位实在是太小了，过去我们在生活中没有关注它，但现在却成了人们谈论的热门话题。原因是人们发现，将某些物质的尺度加工到1～100 nm，它们的物理性质或者化学性质与较大尺度时比，发生了异常的变化，这就称为纳米材料。一些新颖的纳米材料被应用到某些产品上，产生了神奇的效果。 （课件）多媒体展示纳米材料的应用： （1）洗衣机桶的表面上用了纳米尺度的氧化硅微粒和金属离子的组合，具有抑制细菌生长的功能。 （2）普通领带的表面经过纳米方法处理后，会有很强的自洁性能，不沾水，也不沾油。 （3）用纳米陶瓷粉制成的陶瓷，具有一定的可韧性，用于制造发动机的缸体，汽车会跑得更快。 教师总结：纳米材料在高科技方面还有很多应用，下面就由同学们来介绍吧，请同学们将昨天老师要求你们上网查找的有关纳米材料的资料拿出来。 学生发言并讨论。 教师总结，并对同学们的表现给予肯定和表扬。
钢铁材料的发展演变 一、钢铁材料的历史 人类社会的发展历程,是以材料为主要标志的。历史上,材料被视为人类社会进化的里程碑。对材料的认识和利用的能力,决定着社会的形态和人类生活的质量。历史学家也把材料及其器具作为划分时代的标志:如石器时代、青铜器时代、铁器时代、高分子材料时代…… 100万年以前,原始人以石头作为工具,称旧石器时代。1万年以前,人类对石器进行加工,使之成为器皿和精致的工具,从而进入新石器时代。现在考古发掘证明我国在八千多年前已经制成实用的陶器,在六千多年前已经冶炼出黄铜,在四千多年前已有简单的青铜工具,在三千多年前已用陨铁制造兵器。我们的祖先在二千五百多年前的春秋时期已会冶炼生铁,比欧洲要早一千八百多年以上。18世纪,钢铁工业的发展,成为产业革命的重要内容和物质基础。19世纪中叶,现代平炉和转炉镍管炼钢技术的出现,使人类真正进入了钢铁时代。与此同时,铜、铅、锌也大量得到应用,铝、镁、钛等金属相继问世并得到应用。直到20世纪中叶,金属材料在材料工业中一直占有主导地位。 二、钢铁材料的概念 钢材是钢锭、钢坯或钢材通过压力加工制成我们所需要的各种形状、尺寸和性能的材料钢材是国家建设和实现四化必不可少的重要物资，应用广泛、品种繁多，根据断面形状的不同、钢材一般分为型材、板材、管材和金属制品四大类、为了便于组织钢材的生产、订货供应和搞经营管理工作，又分为重轨、轻轨、大型型钢、中型型钢、小型型钢、钢材冷弯型钢，优质型钢、线材、中厚钢板、薄钢板、电工用硅钢片、带钢、无缝钢管钢材、焊接钢管、金属制品等品种。 三、钢材的生产方法 大部分钢材加工都是钢材通过压力加工，使被加工的钢（坯、锭等）产生塑性变形。根据钢材加工温度不同分冷加工和热加工两种。钢材的主要加工方法有 轧制：将钢材金属坯料通过一对旋转轧辊的间隙（各种形状）因受轧辊的压缩使材料截面减小，长度增加的压力加工方法，这是生产钢材最常用的生产方式，主要用来生产钢材型材、板材、管材。分冷轧、热轧。 锻造钢材：利用锻锤的往复冲击力或压力机的压力使坯料改变成我们所需的形状和尺寸的一种压力加工方法。一般分为自由锻和模锻，常用作生产大型材、开坯等截面尺寸较大的材料。 拉拨钢材：是将已经轧制的金属坯料（型、管、制品等）通过模孔拉拨成截面减小长度增加的加工方法大多用作冷加工。 挤压：是钢材将金属放在密闭的挤压简内，一端施加压力，使金属从规定的模孔中挤出而得到有同形状和尺寸的成品的加工方法，多用于生产有色金属材钢材。 四、我国钢铁材料的现状 改革开放以来，随着市场的需求，我国钢产量和消费量不断增长。从1996年起，我国
《四、新材料及其应用》教案 教学目标 （一）知识与技能 1、了解纳米材料、“绿色能源”和记忆合金等新材料在现代科技、工农业生产和日常生活中的应用。 2、了解其它新材料的有关应用，培养收集整理信息的能力。 （二）过程与方法 1、通过利用不同的渠道收集信息，体验收集整理信息的过程。尝试一种新的学习方法。 2、通过研究小组交流调查、研究结果，了解新材料的广泛应用和未来发展前景。 （三）情感、态度和价值观 1、通过了解新材料的应用，初步认识科技对现代社会生活的影响，引导学生关心社会发展。 2、通过学习新材料的有关知识，了解科技为人类带来的便利，提高学生学习科学的兴趣。 3、培养学生乐于参加调查、收集资料等社会实践活动的品质。在合作中培养协作精神。教学重点 对学生收集、整理信息的过程的指导 教学难点 对学生整理信息、加工信息的指导以及交流过程的指导 提出问题 提前两周向学生提供如下的调查研究的问题，要求学生完成调查报告，问题如下： 1、纳米技术； 2、记忆合金； 3、单晶硅、多晶硅（太阳能电池），太阳能电池； 4、钕铁硼材料；液晶材料； 5、防弹衣、贫铀弹、不锈钢； 6、高温超导陶瓷、航天飞机、宇航服、合成材料、稀土材料； 7、交通标志和反光涂料、光导纤维、光缆； 以下此表格可作为参考，但又不拘一格，从以下几个方面来了解新材料
分工合作： 由于内容太多，对所有的同学来说，不可能在有限的时间内把所有的以上涉及的材料都查找清楚，为避免学生在自由组合过程中将一些比较内向的同学遗漏，采取按教室里的座位分成6组可7组，由学生自己选出组长，每组认领课题可以是上面的问题，也可以是与新材料有关的其李课题。指导学生利用互联网、图书馆、音像、报刊杂志等各种渠道收集与研究问题有关的资料。选出全班总活动的主持人。 教学过程 在课堂上每组派一名代表向同学汇报。可以借助幻灯片等软件的方式汇报，可以用实物演示，可以演讲。每组成员汇报完毕，下面的同学可以提问、质疑。 评价的标准：评价可有教师评价和学生评价两种方式。可以设单项评奖，也可综合评奖或以学生选票的方式评出以下几种奖项；例如：材料最详实的，讲解最深入浅出的（能让同学听懂的），讲解最清楚的…… 交流、学习 学生做主持，各组选派代表汇报本组的调查情况。最后教师对整个活动做简要概括。 资料的内容见媒体素材。 为了更充分地调动全体学生的参与意识，特设置以下表格，使学生更好地完成任务。表格如下： 太阳能的利用 人类生存和发展基本上依赖于太阳能，地球上除了核能以外，其他各种形式的能源，包括化石燃料（煤、石油、天然气等）能、生物质能（柴草、树木等）、风能、水力能、潮汐能和海洋能等都起源于太阳能。地球表面上每年所接受的太阳辐射能，大约是目前人类全年所消耗能量的1—2万倍。太阳能起源于太阳内部物质在高温、高压状态下的聚变反应。据推算，太阳这个巨型聚变反应球还可能维持100亿年以上。地球上常规能源的储量被大量开
工程材料第四章习题答案． 工程材料作业（4）答案 1.解释下列现象: (1) 在相同含碳量下，除了含Ni和Mn的合金钢外，大多数合金钢的热处理加热温度都比碳钢高。
奥氏体形成分为形核、长大、残余渗碳体溶解，奥氏体均匀化4阶段。多数合金元素减缓A形成，Cr、Mo、W、V等强碳化物形成元素与碳亲和力大，形成的合 金元素的碳化物稳定、难溶解，会显著减慢碳及合金元素的扩散速度。但为了充分发挥合金元素的作用，又必须使其更多的溶入奥氏体中，合金钢往往需要比含碳量相同的碳钢加热到更高的温度，保温更长时间。 Co、Ni等部分非碳化物形成元素，因增大碳的扩散速度，使奥氏体的形成速度加快。而Al、Si、Mn等合金元素对奥氏体形成速度的影响不大。 阻碍晶粒长大，合金钢需要更高的加热温度，更长的保温时间，才能保证奥氏体均匀化。 （加热温度升高了，但一般不会引起晶粒粗大：大多数合金元素都有阻碍奥氏体晶粒长大的作用。碳化物形成元素的作用最明显，因其形成的碳化物高温下稳定性高，很难完全溶入奥氏体，未溶的细小碳化物颗粒，分布在奥氏体晶界上，有效的阻止晶粒长大，起到细化晶粒的作用。所以，合金钢虽然热处理加热温度高，但一般不用担心晶粒粗大。 强烈阻碍晶粒长大的元素：V、Ti、Nb、Zr；中等阻碍的：W、Mo、Cr；
影响不大的：Si、Ni、Cu；促进晶粒长大的：Mn、P、B） (2) 在相同含碳量下，含碳化物形成元素的合金钢比碳钢具有较高的回火稳定 性。 回火过程一般分为：马氏体分解、残余奥氏体转变、碳化物类型转变和碳化物长大。 合金元素在回火过程中，推迟马氏体的分解和残余奥氏体的转变（即在较高温度才出现分解和转变），提高铁素体的再结晶温度，使碳化物难以聚集长大而保持较大的弥散度。因此，提高了钢对回火软化的抗力，即提高了钢的回火稳定性。使得合金钢在相同温度下回火时，比同样质量分数的碳钢具有更高的硬度和强度（对工具钢，耐热钢更重要），或在保证相同强度的条件下，可在更 2 高的温度下回火，而韧性更好（对结构钢更重要。） (3) 为何含C大于0.4%，含Cr大于12%的Cr钢属于过共析钢，含碳1.5%，含Cr12%的钢属于莱氏体钢。 在合金元素的作用下，使得铁碳相图的S点（即﹤﹤0.77%）和E点（即 ﹤
钢铁行业特点钢铁行业特点
1钢铁工业 钢铁工业指从事铁、锰、铬及其合金的金属矿的采掘、洗选、烧结、冶炼并加工成材的工业。又称黑色金属工业，是冶金工业的一部分。钢铁工业属于资金、劳动力密集型工业，也属于基础工业，它是为国民经济各部门提供原材料的重要工业部门。 随着科技的进步，钢铁材料向高、精、轻、薄耐用方向发展。随着一些非金属材料和新型化学材料的广泛使用，主要产钢国家从70年代后，钢产量有所下降，而发展中国家的产量不断增长。 2000年，中国钢铁行业主要产品，钢、铁、成品钢材产量再创历史新记录，分别达到12723．61万吨，13103．42万吨和13146万吨；比上年同期净增388．90万吨，1115．56万吨和1320．04万吨，同比增长3．15％，9．31％和11．16％；增长幅度比1993一1999年年均增长5．8％有一定回落。扣除增加出口和以产顶进的产量后，基本实现了把钢产量控制在1．1亿吨的总量控制目标。其中，13家特大型钢铁企业全部按计划实现了总量控制目标。 2钢铁联合企业 钢铁工业的基本生产过程是在炼铁炉内把铁矿石炼成生铁,用生铁水炼成钢,再铸成钢锭或连铸坯,经轧钢等方法加工成各种用途的钢材。拥有上述全过程生产设备的企业就是钢铁联合企业。以下简称联合企业。目前,世界上90%以上的生铁和70%以上的钢是联合企业生产的。 2.1 钢铁联合企业组成 钢铁联合企业的组成,因具体条件而异。靠近矿山的企业可与矿山合成一个单位;炼焦设施一般设在联合企业内,但也可单独经营;热电、耐火材料、备件制造,可设在联合企业内
部,也可单独设置,向联合企业提供产品和服务。联合企业一般由以下几个部分组成:原料处理选矿厂一般与矿山构成一个采选联合企业。粉矿经球团或烧结造块。球团厂可在矿山,也可在钢铁厂内。烧结厂一般均设在钢铁厂内。钢铁厂内都设原料场,贮存铁矿、钢铁冶炼辅料和焦煤、燃料,并将原料分级、混匀。近年,普遍重视精料问题,原料处理已是钢铁联合企业的重要组成部分。炼铁目前世界上95以上的生铁是用高炉冶炼的。。 2.1.1 炼钢 60年代以前,在联合企业中一直是以平炉炼钢为主,50年代氧气顶吹转炉炼钢兴起,逐渐取代了平炉。最大的氧气顶吹转炉容量达400吨。新建的大型转炉车间年产能力达500～700万吨钢。这两种车间均以高炉铁水为主要原料,废钢供应较多以及有直接还原铁作原料的联合企业也采用电弧炉炼钢。 2.1.2 轧钢 过去,钢锭首先经初轧机轧成钢坯,再经大、中、小型轧钢机组轧制成各种钢材。初轧机的能力决定了联合企业的规模。大型板坯初轧机的年产能力达500万吨钢。自70年代起,连续铸钢工艺大规模发展后 ,新建的初轧机减少了。现代大型联合企业的主要加工设备为宽带钢轧机。这种轧机发展很快,产品应用范围广。世界热轧宽带钢轧机约有230台,新建的这种轧机每座的年产能力可达400～500万吨钢材。为进一步进行宽带钢的加工,多数配有冷轧宽带钢轧机。联合企业根据产品结构配备其他轧机,这些轧机的共同特点是生产能力大,适于大批量生产。 2.1.3能源 联合企业是大量消耗能源的工业,每吨钢综合消耗的能源为0.7～1. 6吨标准煤。钢铁厂能源品种为炼焦煤、动力煤、燃料油、天然气和电能等。联合企业每吨钢消耗电能400～600千瓦· 时,一般均由地区电网供电,并可利用企业的剩余高炉煤气设置热电站作为补充。热电站除供电外,还可向钢铁厂供热能。联合企业用氧数量很大,一般设有大型制氧站。每吨钢消耗的新水量,采用循环供水方式为5～20米 3 , 采用直流供水时高达200米 3 以上,一般要有专用的水源和给排水设施。
§1-1 钢 铁 材 料 钢铁材料是钢和铸铁的统称。 钢是以铁为主要元素，含碳量般在2% 以下，并含有其他元素的材料。 铸铁是碳含量大于2.11%的铁碳合金。含碳量2%通常是钢和铸铁的分界线。 根据化学成分，钢分为非合金钢、低合金钢和合金钢。 一、非合金钢（碳素钢） 非合金钢也称碳素钢或碳钢，是碳含量C ω小于2% 的铁碳合金。它还含有少量的硫、磷、锰、硅等杂质，其中硫、磷是炼钢时由原料进入钢中，炼钢时难于除尽的有害杂质。硫有热脆性，磷有冷脆性。锰、硅是在炼钢加入脱氧剂时带入钢中的，是有益元素。 1. 碳素钢的分类 碳素钢有多种分类方法，常用的分类方法有三种： (1) 按钢的含碳量分类 低碳钢：含碳量C ω≤0.25%。 中碳钢：含碳量C ω> 0.25%～0.6%。 高碳钢：含碳量C ω≥0.6%。 (2) 按钢的质量分类 碳钢质最的高低，主要根据钢中杂质硫的质量分数和磷的质量分数来划分。可分为普通碳素钢、优质碳素钢和高级优质碳素钢。 普通钢：S ω≤0.035%，P ω≤0.035%。 优质制：S ω≤0.030%，P ω≤0.030%。 高级优质钢：S ω≤0.020%，P ω≤0.025%。 (3) 按用途分类 碳素结构钢：用于制造金属结构、零件。 碳素工具钢：，用于制造刃具、量具和模具。 钢还可以从其他角度来分类，如按脱氧方法不同，钢可分为沸腾钢、镇静钢和半镇静钢三种。 2．碳素结构钢 凡用于制造机械零件和各种工程结构件的钢都称为结构钢。根据质量分为普通碳素结构钢和优质碳素结构钢。 (1) 普通碳素结构钢 普通碳素结构钢冶炼容易，不消耗贵重的合金元素，价格低廉，性能能满足一般工程结构、日常生活用品和普通机械零件的要求，所以是各类钢中用量最大的一类。 这类钢的牌号是由代表屈服点的字母、屈服点数值、质量等级符号、脱氧方法符号四个部分顺序组成。例如Q235—A ·F ，其中“Q”代表屈服点，数值235表示在一定拉伸试验条件下的屈服点值小于235MP ，“A”表示质量等级为A 级，“F”表示脱氧方法即为沸腾钢。表1-1
《新材料及其应用》教案 教材分析 本节内容的安排主要是让学生感受到时代科技发展的脉搏，形成并保持积极向上的精神状态，初步认识科技发展对人类社会发展所产生的影响，激发学生的学习兴趣，增强学生的科技意识，鼓励学生努力学习，力争将来能在新材料的开发和应用上做贡献，有对国家和人民的使命感和责任感，对于知识方面不做具体的要求． 教材上所涉及到的知识也只是起到一个抛砖引玉的作用，对新材料的认识还给同学和老师留了很广阔的空间，搜集资料的过程和同学们交流的过程是本节课的关键．在内容的实施过程中，老师对学生的活动过程的监控就显得非常重要，及时发现学生准备过程中的问题，既保证了交流活动的顺利进行，也在过程培养了学生有计划完成调查研究的科学素养．教师在这节课中重点突出了引导者的角色和参与者的角色． 教学案例 教学目标： 知识与技能 了解纳米材料、“绿色能源”和记忆合金等新材料在现代科技、工农业生产和日常生活中的应用． 了解其它新材料的有关应用，培养收集整理信息的能力 过程与方法 通过利用不同的渠道收集信息，体验收集整理信息的过程．尝试一种新的学习方法． 通过研究小组交流调查、研究结果，了解新材料的广泛应用和未来发展前景． 情感、态度和价值观 通过了解新材料的应用，初步认识科技对现代社会生活的影响，引导学生关心社会发展． 通过学习新材料的有关知识，了解科技为人类带来的便利，提高学生学习科学的兴趣． 培养学生乐于参加调查、收集资料等社会实践活动的品质．在合作中培养协作精神 教学重点：对学生收集、整理信息的过程的指导 教学难点：对学生整理信息、加工信息的指导以及交流过程的指导教学方式：教师指导下学生自主学习 课前准备：课前布置学生上网查询有关资料 提出问题：提前两周向学生提供如下的调查研究的问题，要求学生完成调查报告．问题如下： １.纳米技术、
习题集部分参考答案 4合金的结构与相图 思考题 1.何谓合金？合金中基本的相结构有哪些？ 答：合金是指两种或两种以上的金属元素与非金属元素组成的具有金属特性的物质。合金中基本的相结构有固溶体、金属化合物两类。 2.相组成物和组织组成物有何区别？ 答：相组成物是指组成合金中化学成分、结构和性能均匀一致的部分。 组织组成物是指显微组织中具有某种形貌特征的独立部分。 两者的区别在于相组成物是不涉及金相形态的。 3.固溶体合金和共晶合金的力学性能和工艺性能有什么特点？ 答：固溶体晶体结构与组成它的溶剂相同，但由于溶质原子的溶入，造成了晶格畸变，阻碍了晶体滑移，结果使固溶体的强度、硬度提高，且大多固溶体还保持着良好的塑性。而共晶合金组织为二相混合物时，合金的性能与成分呈直线关系。当共晶组织十分细密时，硬度和强度会偏离直线关系而出现峰值。共晶合金熔点低，流动性好，易形成集中缩孔，不易形成分散缩孔，铸造性能较好。 4.合金的结晶必须满足哪几个条件？ 答：合金的结晶需要满足结构、能量和化学成分三个条件（或者叫三个起伏）。 5.纯金属结晶与合金结晶有什么异同？ 答：相同点：形成晶核、晶核长大；能量和结构条件。 不同点：合金结晶还需要“化学成分条件”；从结晶的自由度看，纯金属结晶是一个恒温过程，而合金的结晶常常在某个温度范围内进行。 6.固溶体的主要类型有哪些?影响固溶体的结构形式和溶解度的因素有哪些？ 答：按溶质原子在固溶体(溶剂)晶格中的位置不同可分为置换固溶体和间隙固溶体；按固溶度可分为有限固溶体和无限固溶体；置换固溶体按溶质原子在溶剂晶格中的分布特点可分为无序固溶体和有序固溶体。影响固溶体的结构形式和溶解度的因素很多，目前比较公认的有①原子尺寸因素；②晶体结构因素；③电负性因素；④电子浓度因素。 7、试述固溶强化、加工硬化和弥散强化的强化原理，并说明三者的区别。 答：固溶强化是由于溶质原子的溶入，造成了晶格畸变，阻碍了晶体滑移，结果使固溶体的强度和硬度增加。 加工硬化是金属在冷塑性变形时，随着变形量的增加，出现位错的缠结，位错密度增加，造成材料的强度、硬度增加的现象。 弥散硬化是当超细第二相(强化相)大量均匀分布在材料基体中，造成位错运动受阻
铸铁铸钢的材料特性和结构特点 来源：对钩网 工业用的铁和钢都是铁碳两种元素达的合金，含碳量在2.11%以上的是铁，在2.11%以下的是钢。铸铁和铸钢是工业机加工中常用的加工材料。下面，我们介绍几种常见的铸铁和铸钢材料，以及它们的材料特性和结构特点。 灰铸铁 灰铸铁是含有片状石墨的铸铁，是应用最为广泛的铸铁，产量占铸铁总产量的80%以上。灰铸铁材料综合力学性能低，抗压强度大，是本身抗拉强度的3到4倍。消振能力比钢大10倍，故经常用来制造承受振动的机座。弹性模量较低，其壁厚变化对力学性能影响较大。 由于其对冷却速度有很大的敏感性，灰铸铁铸件在厚度较薄的截面上经常出现白口和裂纹，而在厚度较厚的截面上又经常导致琉松情况。因此，灰铸铁件截面厚度存在一个临界值，如果超过了这个值，随着壁厚增加，其强度、消振能力、弹性模量等力学性能不仅不会增强，反而显著减弱。由于灰铸铁热稳定性较低，因此不能用于制造那些长时间工作在超过250摄氏度环境下的零件。相比于铸钢材料，采用灰铸铁可以得到厚度更薄，几何形状更复杂的铸件，而且铸件中的残余内应力和翘曲变形都要更小一些。由于在各截面上性能比较均匀，灰铸铁常用于制造要求高，但截面不一定较厚的铸件。 蠕墨铸铁 蠕墨铸铁是呈蠕虫状的铸铁，它掺入的石墨形态是介于片状石和球状之间的，化学结构与灰铸铁类似。蠕墨铸铁综合力学性能比灰铸铁略好一点，而比球墨铸铁略逊一筹，其冲击韧性、延长率抗压强度、屈服强度等均在二者之间，壁厚变化对力学性能影响比灰铸铁小。 蠕墨铸铁对冷却速度的敏感性比灰铸铁小得多，且具有良好的导热性，所以经常用来制造工作环境温度苛刻，温度梯度比较大的零件。由于蠕墨铸铁材料强度较高，致密性好，对于缺口的敏感性小，具有良好的工艺性能，可以用来制造几何形状复杂的大型零件。为了节约废钢，减轻铸件的重量，蠕墨铸铁还可用来替代孕育铸铁件，这样做还可以达到有效提升成品率、增强铸件气密性的目的，特别适于生产液压件。 球墨铸铁 经过球化处理以及孕育处理而获得的球状石墨称为球墨铸铁，这是上世纪中叶发展起来的一种高强度铸铁材料，综合性能较高，接近于钢，在工业上有十分广泛的应用。球墨铸铁强度、塑性和弹性模量都要比灰铸铁好，抗磨性比灰铸铁
钢铁生产基本知识 一概述 钢铁自人类历史进入铁器时代后是人类社会所使用的最重要的材料，与人们的生产生活密切相关，从人们的俗语中可见一斑，如百炼成钢、恨铁不成钢、钢筋铁骨、好钢用在刀刃上等等，很难想象如果不使用钢铁材料现代生活会变成怎样？因为钢铁材料在性能、价格上与其他材料相比具有明显的优势，它在21世纪乃至相当长的时期内仍将是人类所使用的最重要的材料之一。 钢铁工业是指黑色金属（铁、铬、锰三种金属元素）作为主要开采、冶炼及压延加工对象的工业产业。现代钢铁工业是个庞大的工业生产系统，主要包括有采矿、选矿、烧结球团、焦化、炼铁、炼钢连铸、轧钢等，另外还有机修、动力、运输、制氧等。目前，钢铁工业已是相当成熟的传统制造业。近百年来，钢铁工业得到了蓬勃发展，全球钢产量从1900年的3000万吨增加到2005年的10亿吨，建国以来，我国钢铁工业得到了快速发展，钢产量从1949年的15.8万吨增长到2005年的3.49亿吨。这是经济发展对钢材需求旺盛的结果，也是钢铁工业加速结构调整，特别是工艺、产品、技术、装备调整的结果。为适应市场、环境的需要，高质量、多品种、低成本、资源节约、环境友好是钢铁生产追求的目标。
图1 钢铁生产主要工艺流程示意图 二 采矿 日常生活中钢铁总是一起并称，那钢与铁有什么区别呢？它们是怎么生产出来的呢？ 铁（Fe ）在自然界中大多是以铁的氧化物形态存在于铁矿石中。钢铁工业的主要原料—铁矿石及辅助料如白云石、石灰石、蛇纹石等，要通过开采矿山和选矿来获得。矿山开采是指用人工或机械对有利用价值的天然矿物资源的开采。根据矿床埋藏深度的不同和技术经济合理性的要求，矿山开采分为露天开采和地下开采两种方式。 水泥厂用户 产品
第四节新材料及其应用 教学重点：对学生收集、整理信息的过程的指导 教学难点：对学生整理信息、加工信息的指导以及交流过程的指导 教学方式：教师指导下学生自主学习 课前准备： 提出问题：提前两周向学生提供如下的调查研究的问题，要求学生完成调查报告. 问题如下： 1、纳米技术、 2、记忆合金、 3、单晶硅、多晶硅（太阳能电池），太阳能电池； 4、钕铁硼材料；液晶材料； 5、防弹衣、贫铀弹、不锈钢； 6、高温超导陶瓷、航天飞机、宇航服、合成材料、稀土材料； 7、交通标志和反光涂料、光导纤维、光缆 分工合作: 由于内容太多，对所有的同学来说，不可能在有限的时间内把所有的以上涉及的材料都查找清楚，为避免学生在自由组合过程中将一些比较内向的同学遗漏，采取按教室里的座位分成6组可7组，由学生自己选出组长，每组认领课题可以是上面的问题，也可以是与新材料有关的其李课题?指导学生利用互联网、图书馆、音像、报刊杂志等各种渠道收集与研究问题有关的资料?选出全班总活动的主持人. 教学过程： 在课堂上每组派一名代表向同学汇报?可以借助幻灯片等软件的方式汇报，可以用实物演示，可以演讲?每组成员汇报完毕，下面的同学可以提问、质疑. 评价的标准：评价可有教师评价和学生评价两种方式?可以设单项评奖，也可综合评奖.或以学生选票的方式评出以下几种奖项. 例如：材料最详实的，讲解最深入浅出的（能让同学听懂的），讲解最清楚的…… 交流、学习 学生做主持，各组选派代表汇报本组的调查情况?最后教师对整个活动做简要概括. 资料的内容见媒体素材. 为了更充分地调动全体学生的参与意识，特设置以下表格，使学生更好地完成任务.表格
常用金属材料的密度表
钢材基本常识 (一) 敬告：本刊自即日起将连续刊登钢材的基本常识，敬请关注！ 一、钢材的一般常识与管理 （一）普通结构钢普通结构钢简称普通钢。普通钢对硫、磷含量限制较宽，硫的含量不大于0.045%（≤0.045％）、磷的含量不大于0.045%（≤0.045％）；普通结构钢主要用于一般要求的建筑和工程结构；普通结构钢主要包括碳素结构钢、低合金结构钢及由他们派生出来的专门用途的普通结构钢。 普通结构钢又可分为以下两类： （1）碳素结构钢（简称普碳钢），其中按屈服点分为Q195、Q215、Q235、Q255、Q275五种牌号；按硫、磷的含量分为A、B、C、D四个质量等级。A级含硫、磷量高，D级含硫、磷量低；按脱氧程度分为沸腾钢、半镇静钢、镇静钢和特殊镇静钢（见GB700-88标准）。（2）低合金结构钢按钢的组织分为三类：铁素体珠光体钢，通常在热轧状态下交货；低
碳贝氏体钢，通常在热轧或正火状态下交货；低碳马氏体钢，通常在淬火—回火状态下交货。以上三类组织的钢最常用的是铁素体珠光体钢。选用时，可在屈服点相同的钢号级别中选用。（二）合金结构钢合金结构钢是在优质碳素结构钢的基础上加入一种或数种合金元素组成的钢种。常加入的合金元素有Mn、Si、Cr、Ni、W、Mo、V、Ti、B、Nb等。合金结构钢含碳量小于0.55％；与碳素结构钢比较，具有高的淬透性，用于制造性能要求高、尺寸大、形状复杂的机构设备结构零件。 合金结构钢有以下四种分类： （1）按硫、磷含量不同分为三类：优质合金结构钢。钢中含S≤0.035％，P≤0.035％；高级优质合金结构钢，牌号后加“A”，钢中含S≤0.025％，P≤0.025％；特级优质合金结构钢，牌号后加“E”钢中含S≤0.015％，P≤0.025％。 （2）按合金元素含量分为三类：低合金钢（合金元素总含量﹤5％）；中合金钢（合金元素总含量5％-10％）；高合金钢（合金元素总含量﹙﹥10％）。 （3）按使用加工方法不同分为两类：压力加工用钢——热压力加工或冷拔坯料；切削加工用钢。钢材的使用加工方法应在合同中注明，未注明者，按切削加工用钢交货。 （4）按热处理方法不同分为调质钢和渗碳钢两类. 二、钢材的分类与相关概念钢材品种繁多，根据截面积形状的特点，可归纳为型材、板材、管材和金属制品四大类。 （一）分类 1、型钢特别是异型型钢，其截面形状与所要制成的构件或机构零件较适应或基本相同，不必加工或稍经加工即可使用，而且具有较高的抗弯、抗扭能力。大量用作各种建筑结构和工程结构，也大量用作各种机械零件和工具。 2、钢板钢板具有很大的表面积，有很大的覆盖和包容能力，可按使用要求进行剪裁和组合（焊接、铆接和咬接），可进行弯曲和冲压成型，不仅广泛用于制造各种结构件、容器、车辆和各种工业炉、反应塔器的壳体、机械零部件及日常生活用器皿、器具、而且大量用作生产冷弯型钢、焊接型钢和焊接钢管的坯料。 3、钢管钢管具有中空截面，大量用作输送流体的管道。钢管同圆钢、方钢等实心钢材相比，在抗弯、抗扭强度相同时，重量较轻，还广泛用于制造机械零件和结构件，如石油钻杆、汽车传动轴、自行车架等。为了提高材料利用率,有些钢管还用于制造各种环形零件的坯料、如螺母、滚动轴承套圈、千斤顶套等。在军事工业上，还用于制造某些常规武器，如枪管、炮筒等。
2021年八年级物理上册新材料及其应用（二）教案北师大版 教学目标 1、初步认识纳米材料的高科技应用。 2、常识性了解“绿色”能源 3、常识性了解记忆合金在各种领域的应用 4、通过介绍一些新材料的应用，激发学生学习物理的热情，调动学习的积极主动性。 教学重点 1、初步认识纳米材料的高科技应用。 教学难点 1、了解记忆合金的“记忆”能力。 学生课前准备 学生上网查找有关纳米材料的资料，并分类总结。 教学过程 一、纳米材料 21世纪是科技高速发展的一个世纪，其主要方向之一就是新材料的研制和应用。新材料的研究是人类对物质性质的认识和应用向更深层次的进军。 我们在本章开始的时候就学习了物质的尺度，知道了纳米这个单位。这个单位实在是太小了，过去我们在生活中没有关注它，但现在却成了人们谈论的热
门话题。原因是人们发现，将某些物质的尺度加工到1～100nm，它们的物理性质或者化学性质与较大尺度时比，发生了异常的变化，这就称为纳米材料。一些新颖的纳米材料被应用到某些产品上，产生了神气的效果。 （投影）纳米材料的应用： （1）洗衣机桶的表面上用了纳米尺度的氧化硅微粒和金属离子的组合，就具有抑制细菌生长的功能。 （2）普通领带的表面经过纳米方法处理后，会有很强的自洁性能，不沾水，也不沾油。 （3）用纳米陶瓷粉制成的陶瓷，具有一定的可韧性，用于制造发动机的缸体，汽车会跑的更快。 教师总结：纳米材料在高科技上还有很多应用，下面就由同学们来介绍吧，请同学们将昨天老师布置的要求你们上网查找有关纳米材料的资料拿出来。 学生发言并讨论。 教师总结，并对同学们的表现给予肯定和表扬。 二、“绿色”能源 人类一直在寻找各种高效和“绿色”的能源，新材料在这方面扮演了重要的角色。以电源为例，长期以来使用的干电池具有轻便的优点，但只能使用一次，丢弃后会污染环境；铅蓄电池能反复使用，但是又太笨重了。锂是密度最小的
工程材料第四章作业参考答案 1、什么是滑移与孪生？一般条件下进行塑性变形时，为什么在锌、镁中易出现孪晶?而在纯铜中易产生滑移带? 答：滑移是指晶体的一部分沿一定的晶面和晶向相对于另一部分发生滑动位移的现象。 孪生是指晶体的一部分沿一定晶面和晶向相对于另一部分所发生的切变。 密排六方晶格金属滑移系少，常以孪生方式变形。体心立方晶格金属只有在低温或冲击作用下才发生孪生变形。面心立方晶格金属，一般不发生孪生变形，但常发现有孪晶存在，这是由于相变过程中原子重新排列时发生错排而产生的，称退火孪晶。 铜是面心立方，锌、镁是密排六方，故在锌、镁中易出现孪晶，而在纯铜中易产生滑移带。 2、根据纯金属及合金塑性变形的特点，可以有几种强化金属性能的方式？答：通过细化晶粒来同时提高金属的强度、硬度、塑性和韧性的方法称细晶强化。 单相固溶体合金组织与纯金属相同，其塑性变形过程也与多晶体纯金属相 似。但随溶质含量增加，固溶体的强度、硬度提高，塑性、韧性下降，称固溶强化。 当在晶内呈颗粒状弥散分布时，第二相颗粒越细，分布越均匀，合金的强 度、硬度越高，塑性、韧性略有下降，这种强化方法称弥散强化或沉淀强化。随冷塑性变形量增加，金属的强度、硬度提高，塑性、韧性下降的现象称加工硬化。加工硬化是强化金属的重要手段之一，对于不能热处理强化的金属和合金尤为重要。 3、用手来回弯折一根铁丝时，开始感觉省劲，后来逐渐感到有些费劲，最后铁丝被弯断。试解释过程演变的原因？
答：用手来回弯折一根铁丝时，铁丝会发生冷塑性变形。随着弯折的持续，铁丝的冷塑性变形量会增加，从而发生加工硬化，此时，铁丝的强度、硬度提高，塑性、韧性下降，故逐渐感到有些费劲。进一步弯折时，铁丝会因为超过疲劳强度而被弯断。 4、什么是变形金属的回复、再结晶？再结晶晶粒度受哪些因素的影响?答：回复是指在加热温度较低时，由于金属中的点缺陷及位错近距离迁移而引起的晶内某些变化。 当变形金属被加热到较高温度时，由于原子活动能力增大，晶粒的形状开 始发生变化，由破碎拉长的晶粒变为完整均匀的等轴晶粒。这种冷变形组织在加热时重新彻底改组的过程称再结晶。 影响再结晶晶粒度的因素：1、加热温度和保温时间。加热温度越高，保温时间越长，金属的晶粒越粗大，加热温度的影响尤为显著。2、预先变形度。预先变形度的影响，实质上是变形均匀程度的影响。 5、当金属继续冷拔有困难时，可以通过什么热处理解决？为什么? 答：再结晶退火。在对金属进行冷拔时，随冷塑性变形量的增加，金属会发生加工硬化，金属的强度、硬度提高，塑性、韧性下降，从而导致冷拔越来越困难。此时，若对其进行再结晶退火处理，当变形金属被加热到较高温度时，由于原子活动能力增大，晶粒的形状开始发生变化，由破碎拉长的晶粒变为完整均匀的等轴晶粒。由于再结晶后组织的复原，因而金属的强度、硬度下降，塑性、韧性提高，加工硬化消失。此时再进行冷拔则容易的多。 6、能否通过再结晶退火来消除粗大的铸造晶粒及组织?为什么？ 答：不能。铸造是熔炼金属、制造铸型，并将熔融金属浇入铸型，凝固后获得具有一定形状、尺寸和性能金属零件毛坯的成型方法。在铸造过程中，熔融金属因冷却而成形，并没有发生塑性变形。而再结晶退火是将冷变形的金属加热到一定温度使其组织发生复原的一种工艺。对于没有塑性变形的铸造物件，是不能通过再结晶退火来消除粗大的铸造晶粒及组织的。 7、金属热加工与冷加工的区别？对金属组织和性能有何影响？