高一上高教版金属材料与热处理4-4钢的表面热处理（二）教案

章节 课题 4-4钢的表面热处理（二） 课 型 新授课 课时 2 教具学具 电教设施 挂图 教学目标 知识 教学点 钢的化学热处理 能力 培养点 掌握钢的渗碳原理、渗氮原理及碳氮共渗原理 德育 渗透点 培养学生团结协作的精神 教学重点 难点 重点 钢的渗碳原理、渗氮原理及碳氮共渗原理 难点 钢的渗碳原理、渗氮原理及碳氮共渗原理 学法引导 讨论法、训练法、自主探究法、类比法、对比法、归纳法 教学内容 更新、补 充、删节 补充《金属材料与热处理》相关内容 参考资料 《金属学与热处理》 课后体会 教 与 学 互 动 设 计 教 师 活 动 内 容 学生活动内容 时间 （一）组织教学 点名考勤，稳定学生情绪，准备上课 （二）导入新课 1、表面淬火的定义和工艺特征。 2、表面淬火加工的方法 （三）讲授新课 二.化学热处理 1、定义:将零件置于一定的化学介质中 , 通过加热、保温,使介质中一种或几种元素原子渗入工件表层,以改变钢表层的化学成分和组织的热处理工艺。 2、化学热处理的基本过程: 1）分解: 化学介质在高温下释放出待渗的活性原子。 2CO CO2 +〔C〕 2）吸收: 活性原子被零件表面吸收和溶解。 3）扩散: 活性原子由零件表面向内部扩散, 形成一定的扩散层。 3、化学热处理进行的条件: 1） 渗入元素的原子必须是活性原子, 而且具有较大的扩散能力。 2）零件本身具有吸收渗入原子的能力, 即对渗入原子有一定的溶解度或能与之化合, 形成化合物。 4、化学热处理的种类: 渗碳; 渗氮; 碳氮、共渗; 渗硼; 渗铝; 渗硫; 渗硅; 渗铬等。 1）钢的渗碳 a定义: 向钢的表面渗入碳原子的过程。 b目的: 获得具有表硬里韧性能的零件。 c用钢: 低碳钢和低碳合金钢。 d方法: 固体、气体、液体渗碳。 固体渗碳法示意图 零件 渗碳剂 试棒 盖 泥封 渗碳箱 气体渗碳法示意图 e工艺: 加热温度为900～950℃; 渗碳时间一般为3～9小时; 路线：锻造→正火→机械加工→渗碳→淬火+低温回火 f渗碳后的组织: 表面 中心 1%C P+Fe3CⅡ 0.2%C F + P少 表面 中心 零 件 P P+F g 渗碳后的热处理工艺 T 渗碳 加热 淬火 方案1 方案2 t h热处理后的组织 钢种 表层组织 心部组织 低碳钢 M回+Fe3C+A残 F+P 低碳合金钢 M回+Cm+A残 低碳M回+F i常用的钢种: 15、20、20Cr、20Mn2、 20CrMnTi、18Cr2Ni4WA等。 2）钢的渗氮 a定义:向钢的表面渗入氮原子的过程。 b目的:获得具有表硬里韧及抗蚀性能的零件。 c用钢:中碳合金钢。 d方法:气体渗氮、离子渗氮。 e工艺:加热温度500～600℃;保温时间0.3～0.5mm/20～50h。 离子渗氮：在低于一个大气压的渗氮气氛中，利用工件（阴极）和阳极之间产生的辉光放电现象进行渗氮的工艺。 f热处理特点: 渗氮前需调质处理;渗氮后不需热处理。 g渗氮处理后的组织表层 : Fe4N、Fe2N、AlN、CrN、MoN、TiN、VN。 心部 : S回。 h常用的钢种 : 35 CrMo、18CrNiW、38 CrMoAlA ( 氮化王牌钢 ) 等。 渗碳与渗氮的工艺特点 名称 处理温 ( ℃ ) 处理时间 ( h ) 处理后是否需要热处理 渗碳 900～950 3～9 需要 渗氮 500～600 20～50 不需要 3）钢的碳氮共渗---氰化处理 a定义:向钢的表面同时渗入碳和氮原子的过程。 b目的:获得具有表硬里韧性能的零件。 c方法: 固体碳氮共渗、气体碳氮共渗（高温、中温、低温）、液体碳氮共渗 d工艺: 名称 低温碳氮共渗 中温碳氮共渗 温度 500~600 800~860 时间 1~6 1~8 作用 以渗氮为主 以渗碳为主 渗层 0.1~0.4mm 0.5~ .8mm 热处理 不需要 淬火+低温回火 性能 HRC54~63 HRC53~60 材料 合金工具钢 合金结构