对碳素钢和合金钢牌号教学方法的探讨

　　摘 要： 《模具材料与热处理》是中等职业技术学校模具专业的一门专业基础课，这门课主要内容是金属模具材料及其热处理方法。其中的金属材料牌号种类繁多，技工学校模具专业的学生必须掌握金属材料牌号的表示方法及含义，为今后从事模具领域学习和工作打下良好基础。本文作者对金属材料牌号这方面内容的教学方法作了相应的探讨。

　　关键词： 碳素钢 合金钢 牌号表示 教学方法

　　

　　《模具材料与热处理》是中等职业技术学校模具专业的一门专业基础课，这门课程主要是金属模具材料及热处理方法，而金属材料中的碳素钢和合金钢，是制作模具的主要模具材料，由于金属材料的种类名称极其繁多复杂，为方便区分各种材料，就必须给每一种材料起一个名字，叫“牌号”。根据金属材料牌号，可了解到该材料的主要成分和含量，进而了解它的部分力学性能、热处理方法及主要用途。模具专业的学生应该熟悉金属材料牌号，重点掌握碳素钢和合金钢牌号的表示方法及含义，为今后在模具领域学习和工作打下良好的基础。

　　在《模具材料与热处理》教材中，碳素钢和合金钢因成分不同，分开两个不同章节来介绍，其中碳素钢和合金钢牌号也分别单独列出两节内容加以讲述，它们按用途又各自分成若干种不同类别的钢，每一种钢又有各自的牌号，且牌号表示方法及其含义也不同，种类繁多，对于技工学校学生初次接触金属材料牌号，极易混淆牌号所表达的含义。为了便于学生学习掌握金属材料牌号这方面知识，理清学生思路，我在教学实践中将这门课第二章第三节碳素钢牌号和第四章第一节合金钢牌号这两节内容调在一起汇合整理，分别详细地介绍了这两种钢的牌号表示方法、含义及注意问题，与学生一起进行初步探讨。

　　一、常用碳素钢的牌号表示方法及其含义

　　碳素钢简称碳钢，是最基本的铁碳合金，碳素钢有多种分类方法，若按钢的用途分类，可分为碳素结构钢、碳素工具钢、铸造碳钢，下面分别介绍它们的牌号表示方法及其含义。

　　1.（普通）碳素结构钢的牌号由代表屈服强度的汉语拼音安母“Q、”屈服强度数值、质量等级符号和脱氧方法4个部分按顺序组成，其中“Q”是“屈qu”的汉语拼音开头大写字母，质量等级符号用字母A、B、C、D表示，等级从A―D依次提高，脱氧方法用F、b、Z、Tz表示，F是沸腾钢（取“沸fei”的汉语拼音开头大写字母），b是半镇静钢，Z是镇静钢，Tz是特殊镇静钢，它们也分别取半ban、镇zhen、特te汉语拼音开头大写字母，注意，Z与Tz符号在钢号组成表示方法中予以省略。

　　例如：Q255AF表示屈服强度为255Mpa的A级沸腾钢。

　　2.优质碳素结构钢的牌号用两位数字表示，这两位数字表示该钢平均含碳量的万分之几，例如：45钢，表示平均含碳量为0.45%的优质碳素结构钢，由于技工学校学生数学基础不同，这里有个细节要求学生注意，前面说两位数字表示平均含碳量的万分之几，何以又变成0.45%，这就要跟学生说明白45/10000=0.45%，经这一提示，学生即可跟上教学思路。

　　对有些容易出错的地方要即时讲清楚。

　　例如：“20g钢”表示平均含碳量为0.20%的优质碳素结构钢中的锅炉用钢，“g”是“锅guo”汉语拼音开头字母，表示锅炉用钢，此处要提示学生千万不要误认为是“20克”钢。

　　3.碳素工具钢的牌号用“T+数字”表示。其中“T”是“碳tan”的汉语拼音开头大写字母，代表“碳素工具钢”，为开拓学生思路，让学生理解“T”的含义，我还让学生想一想英文单词“TOOL”的中文意思：工具，取其开头英文字母“T”，这样学生看到“T”字头钢的牌号，可以从上述两个途径想到这是工具钢的牌号，“T”后面数字表示钢中平均含碳量的千分之几，例如：“T8”表示平均含碳量为0.8%的碳素工具钢，同时告诉学生，其中0.8%也是经此演算而来：8/1000=0.8%。

　　4.铸造碳钢的牌号用“ZG+数字―数字”表示，其中“ZG”是“铸钢zhu gang”的汉语拼音开头大写字母，表示铸造碳钢，ZG后面的第一组数字代表屈服强度，第二组数字代表抗拉强度。

　　例如：ZG270-500表示屈服强度不小于270mpa，抗拉强度不小于500mpa的铸造碳钢。

　　上述四点是常用碳素钢的牌号表示方法，而合金钢的牌号表示方法，将在下面分别介绍。

　　二、常用合金钢的牌号表示方法及其注意事项

　　合金钢就是在碳素钢的基础上，为了改善钢的性能，在冶炼时有目的地加入一种或数种合金元素的钢。合金钢的分类方法很多，若按用途分类，则可分为合金结构钢，合金工具钢，特殊性能钢。根据国家标准规定，我国合金钢的牌号采用含碳量、合金元素的种类及含量、质量级别来编号，简单明了，比较实用。

　　下面分别介绍它们的牌号表示方法及注意事项。

　　1.合金结构钢的牌号采用“两位数字+元素符号+数字”表示，前面两位数字表示钢中平均含碳量的万分之几，元素符号表示钢中加入的主要合金元素，后面的数字表示该合金元素含量的百分之几，对于合金元素的含量，要详尽介绍应注意的两个细节。

　　（1）当合金元素平均含量小于1.5%时，牌号中仅标明元素符号而不标注其含量。

　　例如：40Cr钢，表示平均含碳量为0.4%，主要合金元素为铬，其平均含量小1.5%的合金结构钢。

　　（2）当合金元素平均含量为1.5―2.5%，2.5―3.5%……时，则在该元素符号后面相应地标明含量为2，3……依此类推。

　　例如：60Si2Mn钢为合金结构钢，平均含碳量为0.6%，主要合金元素硅的平均含量为2%，锰的平均含量小于1.5%，在讲述以上两个细节后，还要告诉学生特别注意容易出错的地方，合金结构钢的牌号中虽然没有出现碳元素符号，但合金元素符号前面的两位数字，就是表示钢中平均含碳量的万分数，而不能误认为是合金元素含量的百分数。介绍合金结构钢牌号后，请学生思考与前述的碳素结构钢牌号表示方法有何异同。

　　2.合金工具钢牌号的表示方法与合金结构钢牌号的表示方法基本相同，只是含碳量有所区别，合金工具钢牌号用“一位数字+元素符号+数字”表示，元素符号前面的数字表示钢中平均含碳量的千分之几。

　　例如：9SiCr钢为合金工具钢，平均含碳量为0.90%，主要合金元素为硅、铬，其平均含量均小于1.5%，此时要注意，当含碳量≥1.0%时，则不予标注，例如：Cr12MoV钢为合金工具钢，平均含碳量大于等于1.0%，主要合金元素铬的平均含量为12%，钼和钒的平均含量均小于1.5%，另外高速钢的牌号，无论含碳量多少均不标注，如W18Cr4V高速钢。

　　在介绍合金工具钢牌号后，让学生查找与碳素工具钢牌号差别，哪种工具钢牌号用“T”字母开头？哪种工具钢牌号有元素符号？

　　3.特殊性能钢的牌号与合金工具钢的表示方法基本相同，本课程主要介绍不锈钢的牌号表示方法。

　　例如：1Cr13表示平均含碳量为0.10%，平均含铬量为13%的不锈钢，但应该注意两个细节。

　　（1）当含碳量为0.03―0.10%时，合金元素前面的含碳量用“0”表示，例如，0Cr18Ni9钢表示平均合碳量为0.03―0.10%，平均含铬量为18%，平均含镍量为9%的不锈钢。

　　（2）当含碳量小于0.03%时，用“00”表示，例如，00Cr30Mo2钢表示平均含碳量小于0.03%，平均含铬量为30%，平均含钼量为2%的不锈钢。

　　除此之外，还有一些特殊专用钢为表示其用途，在钢的牌号前冠以汉语拼音字母字头，而不标注含碳量，合金元素含量的标注与上述合金钢相同，例如：GCr15表示平均含铬量为1.5%滚动轴承钢，其中前面“G”为“滚gun”的汉语拼音开头大写字母，Cr为合金元素，其后面字数表示铬含量的千分之几，即15‰=1.5%。

　　三、汇总异同，简洁清楚

　　对于模具材料中常用的碳素钢和合金钢牌号知识内容，经过深入分析研究教材、归纳整理后，可以从中找出它们的异同点。碳素钢中4种牌号表示方法没有多少相似之处，而合金钢中牌号的表示方法则有相同地方，如合金元素前面数字均表示平均含碳量，元素符号后面数字则表示该元素的含量。还有一些金属材料可以从其牌号中直接知道它的材类类别及用途，如T8、ZG230―450、Gcr15等分别表示碳素工具钢、铸造碳钢，滚动轴承钢。

　　在实际教学过程中，我还把碳素钢和合金钢牌号表示方法及其含义、典型牌号材料的力学性能及用途，归纳整理汇总列在同一张表格上，作为学生的学习辅导资料，更具条理性。学生可从中方便快捷地了解它们的区别与联系，如优质碳素结构钢与合金结构钢牌号前面两个数字均表示碳含量的万分数。这样对比可开启学生思路，加深学习印象，简单明了，便于理解记忆，对学习掌握碳素钢和合金钢关于牌号的知识，事半功倍，教学效果良好。

　　

　　参考文献：

　　［1］模具材料与热处理.中国劳动社会保障出版社.