专题五 钢的热处理（课件）-四川省职教高考《机械基础》（高教版）专题复习讲练测

专题五 钢的热处理 《机械基础》（高教版） 专题复习讲练测 1 01. 考纲解读 02. 知识点梳理 03. 考题讲解 04. 课内练习 05. 归纳小结 目录 CONTENTS 一.考纲解读 常见考点： 考点内容可能包括整体热处理、表面热处理和化学热处理的定义、目的以及它们对钢材性能的影响。 考试可能会测试学生对热处理过程中关键参数的理解，如加热温度、保温时间、冷却速率等，以及这些参数如何影响最终的微观结构和宏观性能。 学生需要了解零件失效的常见形式，如磨损、疲劳、腐蚀等，以及失效的原因。此外，考试可能会涉及选材的基本原则，例如根据零件的工作条件、负载类型、环境因素等来选择合适的材料。 一.考纲解读 1热处理的分类、工艺参数、材料的失效形式、选材原则等 2.评估学生分析能力的问题，如要求学生分析零件失效的原因，并提出相应的材料选择和热处理方案 3.要求学生从材料选择到热处理工艺的全流程进行设计，这不仅考察学生对知识点的掌握，还考察他们的创新思维和实际操作能力。 考试要求 考试要求： 易考题型： 一.考纲解读 计算题 计算特定热处理后的钢材强度、韧性等性能指标。 简答题 解释整体热处理、表面热处理和化学热处理的区别和应用。。 分析题 结合材料特性、热处理工艺和零件设计，分析如何综合考虑这些因素以达到最佳性能。 知识点思维导图 二.知识点梳理和重点概念复习 知识点梳理： 二.知识点梳理和重点概念复习 一、整体热处理 1.退火 退火是将钢加热到适当温度，保持一定时间，然后随炉缓慢冷却的热处理工艺。 退火的目的是降低硬度，以利于切削加工；提高塑性和韧性，以利于冷变形加工； 改善钢的性能或为以后热处理做好组织准备；消除钢中的残余内应力，防止变形和 开裂。 2.正火 正火是将钢加热到适当温度，保持一定时间后出炉空冷的热处理工艺。它比退 火的冷却速度快。正火只适用于碳素钢及合金元素含量不高的合金钢。正火的目的 是细化组织，用于低碳钢， 知识点梳理： 二.知识点梳理和重点概念复习 可提高硬度，改善切削加工性能；用于中碳钢和性能要 求不高的零件，可代替调质处理；用于高碳钢，可消除网状碳化物，为球化退火做 好组织准备。 正火与退火相比，钢在正火后的强度、硬度高于退火，而且操作简便、生产周 期短、成本低，在可能的条件下宜用正火代替退火。 3.淬火 淬火是将钢加热到适当温度，保持一定时间，然后快速冷却的热处理工艺。最 常见的有水(盐水)冷淬火、油冷淬火等。淬火的目的是提高钢的硬度、强度和耐 磨性。钢在淬火后必须配以适当的回火，才能获得理想的力学性能。钢的强度、硬 度、耐磨性、弹性、韧性等都可以利用淬火与回火大大提高，因此淬火是强化钢材 的重要热处理工艺。 知识点梳理： 二.知识点梳理和重点概念复习 4.回火 将淬火钢重新加热到低于727℃的某一温度，保温一定时间，然后空冷到室温 的热处理工艺称为回火。淬火钢必须及时回火。回火的目的是减少或消除淬火时产 生的内应力，稳定组织，以满足工件需要的性能。回火是热处理工艺的最后一道 工序。 淬火后的钢件根据其力学性能的要求，需要确定合理的回火温度。按回火温度 不同可将回火分为低温回火、中温回火及高温回火。 (1)低温回火(150～250℃) 低温回火的目的是降低淬火内应力，提高韧性，并保持高硬度和耐磨性，主要 用于高碳工具钢和合金钢刃具、量具、滚动轴承、冷作模具和要求硬而耐磨的零件。 知识点梳理： 二.知识点梳理和重点概念复习 (2)中温回火(350~500℃) 中温回火的目的是使淬火钢件具有高的弹性极限、屈服强度和适当的韧性，主 要用于弹性零件(如弹簧、发条)和热作模具等。 (3)高温回火(500~650℃) 高温回火的目的是获得合理的硬度、强度、韧性、塑性以及较好的综合力学性 能。生产中把淬火和高温回火相结合的热处理称为调质处理，简称调质。调质处理 广泛用于螺栓、连杆、齿轮、曲轴等重要的结构零件。 二 、表面热处理 在冲击载荷和摩擦条件下工作的零件(如齿轮等),要求其表面具有高的硬度 和耐磨性，而心部具有足够的塑性和韧性。 知识点梳理： 二.知识点梳理和重点概念复习 零件表面和心部不同的性能要求，难以 通过选材和普通热处理解决，而表面热处理能满足这类零件的要求。 常用的表面热处理方法是表面淬火。 表面淬火仅对零件的表面进行淬火，而心部仍保持未淬火状态。其目的是使零 件表面具有高的硬度、耐磨性，而心部具有足够的塑性、韧性。常用的表面淬火方 法有火焰加热表面淬火、感应加热表面淬火。 1.火焰加热表面淬火 将乙炔-氧或煤气-氧的混合气体燃烧的火焰喷射在零件表面上，快速加热，使 零件表面迅速达到淬火温度，而后立即喷水进行冷却的热处理工艺。火焰加热表面 淬火适用于碳素钢和合金结构钢。 知识点梳理： 二.知识点梳理和重点概念复习 火焰加热表面淬火设备简单、速度快、变形小， 适用于局部磨损的零件，如轴、齿轮、轨道等，用于特大件更为经济有利。但火焰 加热表面淬火容易过热，淬火效果不稳定，因而在使用上有一定局限性。 2.感应加热表面淬火 把零件放在感应器(变磁场)中，依靠零件表面产生感应电流使零件表面温度 瞬时升高到淬火温度，并立即喷水冷却，使之获得淬硬的表层的热处理工艺。这种 处理异常迅速(几秒或几十秒),而且硬度高，氧化和变形小，操作简单，容易机 械化、自动化，适用于大批量生产，如齿轮轮齿表面淬火。 知识点梳理： 二.知识点梳理和重点概念复习 三 、化学热处理 化学热处理是将零件置于适当的活性介质中加热、保温、冷却，使一种或几种 元素渗入零件表面，以改变零件表面的化学成分、组织和性能的热处理工艺。 四 、简化的Fe-Fe₃C 相图的特征 为便于分析，仅介绍简化的Fe-Fe₃C 相图，如图3-9所示。纵坐标为温度t, 横坐标为碳的平均质量分数wc。 横坐标上左端点wc=0, 即纯铁；右端点wc= 6.69%,即Fe₃C; 横坐标上的任何一点均代表一种化学成分的铁碳合金。 知识点梳理： 二.知识点梳理和重点概念复习 知识点梳理： 二.知识点梳理和重点概念复习 五、铁碳合金相图的应用 1 . 钢 铁 材 料 的 选 用 建筑结构和各种型钢需要塑性、韧性好的材料，应选用碳的平均质量分数较低 (wc<0.25%) 的钢材；机械零件需要强度、塑性及韧性都较好的材料，应选用碳的 平均质量分数wc=0.30%~0.55% 的钢材；各种工具要用硬度高和耐磨性好的材料， 则选用碳的平均质量分数Wc=0.70%～1.20% 的钢材。 2. 制 订 热 加 工 工 艺 (1)铸造 确定合金的浇注温度一般在液相线以上50～100℃,如图3-10中上方的铸造温 知识点梳理： 二.知识点梳理和重点概念复习 六、钢材的供应形式 市场上提供的钢材，是在钢厂经过轧制、拉拔、挤压等压力加工形成的，在性 能、形状、尺寸、表面等方面符合用户要求。常用的钢材有以下几种供应形式。1 .钢板 厚度超过25mm 的为厚板，厚度为4~25 mm 的为中板，厚度小于4 mm 的为薄 板。钢带窄而长，成卷供应。钢板出厂前可以进行镀锌、镀锡及塑料复合等表面 处理 知识点梳理： 二.知识点梳理和重点概念复习 1 .钢板 厚度超过25mm 的为厚板，厚度为4~25 mm 的为中板，厚度小于4 mm 的为薄 板。钢带窄而长，成卷供应。钢板出厂前可以进行镀锌、镀锡及塑料复合等表面 处理。 2. 钢管 无缝钢管是经过冷拔或热轧成形的，能够承受较高压力，用于石油、化工等行业 重点概念复习： 二.知识点梳理和重点概念复习 1.热处理基础：热处理是改变金属性能的一种方法，通过加热和冷却过程来实现。 2.整体热处理：包括淬火、正火、退火和回火等，这些处理可以改变钢材的硬度、韧性和其他性能。 3.表面热处理：如渗碳、氮化、碳氮共渗等，主要目的是提高材料表面的硬度和耐磨性。 4.化学热处理：通过合金元素的扩散来改变材料表面的化学成分，从而提高其性能 1.整体热处理主要包括哪些工艺？ A. 正火 B. 退火 C. 淬火 D. 所有上述选项 答案: D 解析: 整体热处理包括正火、退火和淬火等工艺，它们通过改变钢材的微观结构来改善其宏观性能。 三.常考习题练习与讲解 选择题 2.表面热处理的目的是什么？ A. 提高硬度 B. 提高韧性 C. 改善耐磨性 D. 减少重量 答案: C 解析: 表面热处理主要是为了改善钢材表面的耐磨性，通过在表面形成硬化层来达到这一目的。 三.常考习题练习与讲解 选择题 3.化学热处理通过什么方式改变材料性能？ A. 改变材料的化学成分 B. 改变材料的微观结构 C. 改变材料的宏观形状 D. 改变材料的密度 答案: A 解析: 化学热处理通过将合金元素渗入材料表面，改变材料的化学成分，从而提高其耐磨性、耐腐蚀性等性能。 三.常考习题练习与讲解 选择题 4.钢材的供应形式有哪些？ A. 板材 B. 棒材 C. 锻件 D. 所有上述选项 答案: D 解析: 钢材的供应形式包括板材、棒材、锻件等，不同的供应形式适用于不同的加工工艺和应用场景。 三.常考习题练习与讲解 选择题 5.零件失效的常见形式包括哪些？ A. 磨损 B. 疲劳 C. 腐蚀 D. 所有上述选项 答案: D 解析: 零件失效的常见形式包括磨损、疲劳和腐蚀等，了解这些失效形式有助于在选材和设计时采取相应的预防措施。 三.常考习题练习与讲解 选择题 6.选材时需要考虑的因素有哪些？ A. 零件的工作条件 B. 加工成本 C. 材料的供应情况 D. 所有上述选项 答案: D 解析: 选材时需要综合考虑零件的工作条件、加工成本、材料的供应情况等因素，以确保材料的适用性和经济性。 三.常考习题练习与讲解 选择题 7.淬火后进行回火的目的是？ A. 降低硬度 B. 增加韧性 C. 减少残余应力 D. 增加耐腐蚀性 答案: B 解析: 淬火后进行回火的主要目的是增加材料的韧性，减少淬火过程中产生的残余应力，从而提高材料的可靠性 三.常考习题练习与讲解 选择题 8.正火处理通常用于改善哪种材料的性能？ A. 低碳钢 B. 中碳钢 C. 高碳钢 D. 不锈钢 答案: A 解析: 正火处理通常用于改善低碳钢的性能，通过加热和缓慢冷却来细化晶粒，提高材料的塑性和韧性。 三.常考习题练习与讲解 选择题 9.表面热处理中的渗碳处理主要用于？ A. 提高硬度 B. 提高韧性 C. 提高耐腐蚀性 D. 增加重量 答案: A 解析: 表面渗碳处理主要用于提高钢材表面的硬度，通过碳的渗入形成硬化层，增强耐磨性。 三.常考习题练习与讲解 选择题 10.疲劳失效通常发生在零件的哪个部位？ A. 最高点 B. 最低点 C. 应力集中区域 D. 材料内部 答案: C 解析: 疲劳失效通常发生在零件的应力集中区域，如缺口、孔洞或几何形状突变处，这些区域的应力水平较高，容易产生疲劳裂纹。 三.常考习题练习与讲解 选择题 1.钢的热处理分为几种类型，包括整体热处理、表面热处理和______热处理。 答案:化学 2.在进行钢的热处理时，整体热处理主要改变材料的______性能，而表面热处理则主要改善材料的______性能。 答案:整体，表面 三.常考习题练习与讲解 填空题 3.化学热处理是一种通过改变钢的化学成分来提高其性能的方法，常见的化学热处理方法有______、______等。 答案:渗碳，氮化（其他化学热处理方法也可） 4.零件的失效形式主要包括过载断裂、疲劳断裂、腐蚀断裂和______断裂。 答案:蠕变 三.常考习题练习与讲解 填空题 5.钢材的供应形式有多种，包括热轧、冷轧、锻造和______等。 答案:铸造 6.在选用材料时，需要考虑零件的工作条件、、经济性等因素，并遵循、______、______等基本原则。 答案:材料性能要求，适用性原则，经济性原则，可加工性原则（根据具体情况选择适当的原则） 三.常考习题练习与讲解 填空题 1.整体热处理可以提高钢的硬度和耐磨性。 答案：错误。解析：整体热处理中的某些热处理过程，如退火，实际上是降低硬度，提高塑性，而不是提高硬度和耐磨性。 2. 表面热处理不影响钢的整体性能，只改善表面性能。 答案：错误。解析：表面热处理虽然主要改善表面性能，但也可能对材料的整体性能产生一定的影响，如淬火和回火。 三.常考习题练习与讲解 判断题 3.化学热处理是通过改变钢的表面化学成分来提高其性能的一种方法。 答案：正确。解析：化学热处理，如渗碳、氮化，通过向钢的表面渗入碳或其他元素，改变其化学成分，从而提高硬度和耐磨性。 4.钢材的供应形式只有热轧和冷轧两种。 答案：错误。解析：钢材的供应形式除了热轧和冷轧外，还包括锻造、铸造等多种形式。 三.常考习题练习与讲解 判断题 5.零件的失效形式只有断裂一种。 答案：错误。解析：零件的失效形式包括但不限于断裂、磨损、腐蚀、变形等。 6. 选用材料时，只需要考虑零件的工作条件和经济性。 答案：错误。解析：选用材料时，除了考虑零件的工作条件和经济性外，还需要考虑材料的性能要求、加工工艺性、可获得性等因素。 三.常考习题练习与讲解 判断题 7.钢材的热处理过程不会影响其内部微观结构。 答案：错误。解析：钢材的热处理过程，如淬火、退火等，会显著改变其内部微观结构，从而影响其宏观性能。 8. 渗碳处理是一种化学热处理方法，可以提高钢的表面硬度。 答案：正确。解析：渗碳处理通过向钢的表面渗入碳元素，形成碳化物，从而提高钢的表面硬度和耐磨性。 三.常考习题练习与讲解 判断题 1.什么是整体热处理？ 答案：整体热处理是指对钢件进行加热和冷却的过程，以改变其整体的组织结构和性能。 2.表面热处理的目的是什么？ 答案：表面热处理的目的是改善钢件的表面性能，如硬度、耐磨性等，而不影响其内部性能。 四.课内练习与讲解 3.化学热处理与物理热处理有何不同？ 答案：化学热处理通过改变钢的化学成分来提高性能，而物理热处理则是通过改变钢的组织结构来实现性能改善。 4.什么是渗碳处理？ 答案：渗碳处理是一种化学热处理方法，通过将碳渗入钢的表面，形成高碳层，以提高钢的表面硬度和耐磨性。 四.课内练习与讲解 5.零件失效的主要原因有哪些？ 答案：零件失效的主要原因包括过载、疲劳、腐蚀、磨损、蠕变等。 6.钢材的供应形式有哪些？ 答案：钢材的供应形式包括热轧、冷轧、锻造、铸造等。 四.课内练习与讲解 7.在选择材料时，需要考虑哪些因素？ 答案：在选择材料时，需要考虑零件的工作条件、性能要求、经济性、加工工艺性、可获得性等因素。 8.什么是材料的可加工性？ 答案：材料的可加工性是指材料在加工过程中的适应性和加工后的成品质量。 四.课内练习与讲解 9.为什么需要对钢材进行热处理？ 答案：钢材进行热处理是为了改善其性能，如提高硬度、强度、韧性、耐磨性等，以满足不同应用的需求。 10.什么是淬火？ 答案：淬火是一种热处理工艺，将钢加热到一定温度后迅速冷却，以获得马氏体或其他硬化组织，从而提高硬度和强度。 四.课内练习与讲解 11.什么是回火？ 答案：回火是淬火后的热处理过程，将淬火后的钢在较低温度下加热并保温，然后冷却，以减少淬火应力，提高韧性。 12.为什么需要对零件进行选材？ 答案：对零件进行选材是为了确保零件能够在特定的工作条件下正常运行，满足性能、寿命、成本等要求。 四.课内练习与讲解 五.课程小结 在本节课中，我们了解了数控铣床和加工中心的输入装置、数控系统、伺服系统、辅助控制装置以及机床本体的结构。我们深入掌握了数控铣床和加工中心的工作原理、分类及特点，包括其自动化程度、加工精度、加工效率等方面。通过学习这些知识点，我们可以更好地理解数控铣床和加工中心的运行原理和特点，为日后的实际应用提供基础。 在今天的课堂中，我们深入探讨了机械基础中的钢的热处理及其性能。首先，我们学习了钢的热处理的三种基本类型：整体热处理、表面热处理和化学热处理，了解了它们各自的特点和应用场景。接着，我们讨论了材料选用的重要性，包括零件失效的形式和原因，以及如何根据零件的具体工作条件和性能要求来选择最合适的材料。我们强调了选材过程中需要遵循的基本原则，如适用性、经济性和可加工性，并学习了如何通过分析典型零件的选材过程来提高我们的选材能力。希望同学们能够将今天学到的知识点应用到实际工作中，不断提高自己的专业技能。 五.课程小结 重点复习知识点 1.热处理类型： 整体热处理：如退火、正火、淬火和回火，这些处理方法可以改变钢的整体性能。 表面热处理：如感应加热淬火、火焰加热淬火，主要改善表面硬度和耐磨性。 化学热处理：如渗碳、氮化，通过改变钢的化学成分来提高其性能。 2.热处理的目的：提高硬度和强度。改善韧性和塑性。获得所需的组织结构。 3.材料选用原则： 适用性：材料必须满足零件的工作条件和性能要求。 经济性：在满足性能要求的前提下，选择成本效益最高的材料。 感谢观看 $$