专题十二 表面热处理与化学热处理（教案)-浙江省职教高考《金属加工基础》机工版-讲练测

专题十二.表面热处理与化学热处理（讲义）-《金属加工基础》（机工版）专题复习讲练测 [考纲要求] 1.掌握淬火和回火的原理，理解其在材料表面处理中的应用 2. 区分感应淬火和火焰淬火的工艺特点，能够说明各自的适用场景 3.理解气相沉积的基本原理，能够区分化学气相沉积和物理气相沉积 4.了解不同气相沉积方法的特点及优缺点 5.掌握渗碳和渗氮的原理，理解其对材料性能的影响 [课时安排] 2课时 [知识梳理] 1.表面热处理是为了改变工件表面的组织和性能，仅对其表面进行热处理的工艺。例如齿轮、花键轴、活塞销、凸轮等零件的表面所受到的应力和磨损比心部高，这就要求其表面具有高硬度、高耐磨性、高耐蚀性和高抗疲劳性，而心部具备较好的塑性和韧性以承受载荷作用。 2.表面淬火是仅对工件表层进行淬火的工艺。它是最常用的表面热处理工艺之一，其目的是使工件表面获得高硬度和高耐磨性，而心部保持较好的塑性和韧性，以提高其在扭转、弯曲、循环应力或在摩擦、冲击、接触应力等工作条件下的使用寿命。 表面淬火不改变工件表面的化学成分，只改变工件表面的组织和性能。表面淬火的原理是采用快速加热方式使工件表层迅速达到淬火温度，在热量未传递到工件心部时立即淬火冷却，从而实现表面淬火或局部表面淬火。 3.感应淬火 感应淬火是利用感应电流通过工件时所产生的热效应，对工件表面、局部或整体加热并进行快速冷却的淬火工艺。感应火时，工件表面的加热深度主要取决于交流电流频率，生产上可通过调整交流电流频率获得不同的淬硬层深度。根据交流电流频率的不同，感应淬火分为高频感应淬火、中频感应淬火和工频感应淬火三类。 4.火焰淬火 火焰淬火是利用氧乙炔或其他可燃气体 (如煤气、天然气)燃烧的火焰对工件表层进行加热，随之快速冷却的淬火工艺。火焰火的淬硬层深度一般为2 ~6mm，如果硬层太深，容易导致工件表面产生过热，甚至产生过量的变形与裂纹。 5.气相沉积是利用气相中发生的物理、化学过程改变工件表面成分，在工件表面形成具有特殊性能的金属或化合物涂层的表面处理技术。气相沉积的目的主要是提高工件的耐磨性.耐蚀性、抗咬合性、抗氧化性，得到低的摩擦因数及特殊的物理化学性能等。气相沉积按照过程的本质可分为化学气相沉积和物理气相沉积两大类。 6.化学气相沉积 化学气相沉积是在一定的温度下，利用气态物质在固体表面进行化学反应，并在其表面生成固态沉积膜的过程。 7.物理气相沉积 物理气相沉积是通过真空蒸发、电离或溅射等过程产生金属离子，并使其沉积在工件表面，形成金属涂层或与反应气体反应生成化合物涂层的过程。 8.化学热处理是将工件置于适当的活性介质中加热、保温，使一种或几种元素渗入工件表层，以改变其化学成分、组织和性能的热处理工艺。与表面淬火相比，化学热处理的特点是不仅改变表层的组织，而且改变表层的化学成分。 9.化学热处理方法主要有渗碳、渗氮、碳氮共渗、渗硼、渗硅、渗金属等。由于渗入元素不同，工件表面处理后获得的性能也不相同。渗碳、碳氮共渗的主要目的是提高工件的表面硬度、耐磨性和疲劳强度:渗氮的主要目的是提高工件表层的硬度、耐磨性、热硬性、耐蚀性和疲劳强度;渗金属的主要目的是提高工件表面的耐蚀性和抗氧化性等。目前，在机械制造业中，最常用的化学热处理是渗碳和渗氮。 [真题练讲] 1. (2018年•河北省统一考试) 气相沉积涂层主要用于提高工件的什么性能？ A. 导热性能 B. 耐磨性 C. 韧性 D. 塑性 答案：B. 耐磨性 解析：气相沉积涂层可以提高工件的耐磨性。 2. (2016年•山西省统一考试)渗氮处理常用于提高工件的什么性能？ A. 电导率 B. 密度 C. 硬度 D. 强度 答案：C. 硬度 解析：渗氮处理可以提高工件的硬度。 3.(2019年•陕西省统一考试)在化学热处理中，通常采用的渗碳介质有？ A. 碳化钠 B. 碳化氢 C. 碳化钾 D. 碳化氮 答案：A. 碳化钠 解析：碳化钠是常用的渗碳介质，能够在高温下使碳原子渗入零件表面。 4.(2015年•广东省统一考试) 表面淬火能够实现哪种材料的淬火处理？ A. 不锈钢 B. 铝合金 C. 碳钢 D. 黄铜 答案：C. 碳钢 解析：表面淬火主要适用于碳钢等低合金钢的淬火处理，提高其硬度和强度。 5.(2014年•北京市统一考试) 在金属材料的淬火过程中，过快的冷却速度可能导致？ A. 韧性增加 B. 内应力减小 C. 变形和裂纹 D. 表面硬度降低 答案：C. 变形和裂纹 解析：过快的冷却速度会导致零件内部温度梯度过大，产生变形和裂纹。 [限时练讲] 1.表面热处理和化学热处理中的加热温度通常由？ A. 原料材料决定 B. 淬火介质决定 C. 工艺要求决定 D. 设备性能决定 答案：C. 工艺要求决定 解析：加热温度通常由