模块四 热处理电子教案 金工实训高二 工信版

教学目标 知识目标：了解钢的普通热处理的特点及应用；掌握钢的普通热处理的工艺内容；掌握热处理加热设备的使用要求。 了解钢的表面热处理工艺知识；掌握表面热处理的工艺内容。 技能目标：掌握钢的普通热处理工艺操作过程；会使用加热设备对典型工件进行热处理操作。 掌握气体渗碳工艺操作过程；会使用加热设备对工件进行表面热处理操作。 教学重点 掌握普通热处理的步骤和方法。 教学难点 在教师辅助下，能够独立进行热处理工艺的相关操作。 教学手段 实物演示；教学板书；录像插件；电子课件。 教学学时 20学时 教 学 内 容 与 教 学 过 程 设 计 注 释 模块四 热处理 热处理就是将金属在固态下加热、保温和冷却，改变合金的内部组织，从而使其达到所需性能的一种工艺方法。热处理与铸造、锻压、焊接和机加工等加工方法不同，它的目的是只要求改变金属材料的组织和性能，而不要求改变零件的形状和尺寸。 任何一种热处理的工艺过程都包括下列三个步骤。 （1）以一定的速度把零件加热到规定的温度范围。 （2）在此温度下保温一定时间，使工件全部热透。 （3）以某种速度把工件冷却下来。 最常见的热处理方法就是钢的热处理，其工艺过程如图4-1所示。 图4-1钢的热处理工艺过程 实训一 钢的普通热处理 一、实训内容 齿轮毛坯调质处理操作训练。 二、工艺知识 1.钢的普通热处理工艺 1）钢的退火和正火 （1）退火。退火是将钢件加热到750 ℃～900 ℃（视钢中含碳量而定）并保温一段时间，然后随炉缓慢冷却的热处理工艺。 退火的目的有三个。一是均匀组织，细化晶粒。铸钢件晶粒粗大，锻钢件晶粒和组织不均匀，力学性能不高，尤其是塑性和韧性较低。经退火后，可使钢件组织均匀，晶粒变细，从而提高钢件的力学性能。二是消除工件的内应力。钢件经铸、锻、焊后，由于加工过程中冷却不均匀，变形不均匀，因而产生内应力。内应力的存在会使工件变形，甚至开裂，通过退火处理，可以消除内应力。三是降低工件硬度，便于切削加工。如工具钢硬度较高，切削加工困难，经退火后可使硬度降低，易于切削加工。 （2）正火。正火是把钢件加热到780 ℃～920 ℃，保温后在空气中冷却的热处理工艺。 正火的作用与退火相似，所不同的是正火冷却速度较高，得到的组织结构较细，力学性能（强度、硬度）也有所提高。 2）钢的淬火和回火 （1）淬火。淬火是将钢加热至780 ℃～860 ℃，保温一定时间后以较快的速度进行冷却的热处理工艺。 淬火的目的是提高钢的硬度、强度和耐磨性，并与回火处理相配合，以获得较高的强度和韧性。 影响淬火质量的主要因素是淬火加热温度、冷却剂的冷却能力及工件投入冷却剂中的方式等。 （2）回火。回火是把淬火后的工件重新加热到一定的温度，保温后在空气中冷却的热处理工艺。 淬火钢回火的目的有两个。一是减小内应力和降低脆性。由于淬火时冷却速度快，所以淬火工件存在着很大的内应力，如不及时回火往往会产生变形，甚至开裂。二是调整工件的力学性能。工件淬火后硬度高、脆性大，为了满足对各种工件不同性能的要求，可通过回火调整其硬度、强度、塑性和韧性。 根据回火温度的不同，回火可分为三种。 ①低温回火。 ②中温回火。 ③高温回火。 2.热处理加热炉 热处理加热炉是热处理车间的主要设备，通常按下列方法分类：按热能来源分为电阻炉、燃料炉；按工作温度分为高温炉(>1 000 ℃)、中温炉(650 ℃～1 000 ℃)和低温炉(<650 ℃)；按工艺用途分为正火炉、退火炉、淬火炉、回火炉、渗碳炉等；按外形和炉膛形状分为箱式炉、井式炉等；按加热介质分为空气炉、浴炉、真空炉等。 常用的热处理加热炉主要有电阻炉和浴炉。 1）箱式电阻炉 中温箱式电阻炉，其炉膛由耐火砖砌成，侧面和底面布置有电热元件（铁铬铝或镍铬电阻丝）。通电后，电能转换为热能，通过对流和辐射对工件进行加热。 中温箱式电阻炉，其最高使用温度为950 ℃，功率有30 kW、45 kW、60 kW等规格，可根据工件大小和装炉量的多少选用。 2）井式电阻炉 这类炉子因炉口向上、形如井状而得名。 目前我国生产的中温井式电阻炉最高工作温度为950 ℃，有30 kW、35 kW、55 kW、70 kW四个规格。 3）盐浴炉 热处理浴炉是采用液态的熔盐或油类作为加热介质的热处理设备，按其所用液体介质的不同，浴炉可分为盐浴炉及油浴炉。 盐浴炉的优点是结构简单，制造容易，加热快而均匀，工件氧化脱碳少，便于细长工件悬挂加热或局部加热，可以减少工件变形。盐浴炉可进行正火、淬火、化学热处理和局部加热淬火、回火等。 插入式电极盐浴炉，其工作原理为在插入炉膛（坩埚）的电极上通以低电压、大电流的交流电，借助熔盐的电阻发出热量，使熔盐达到要求的温度，以加热熔盐中的工件。