3.4 钢的热处理（教案）《机械基础》同步精品课堂（高教版）

3-4 钢的热处理 【教学目标】 一.知识目标： 1.掌握钢的热处理的目的和种类； 2熟悉钢的表面热处理：表面淬火和化学热处理； 3.了解钢在加热时的组织转变和钢在冷却时的组织转变。 二.能力目标： 初步具有选择钢的热处理方法的能力。 三.素质目标： 1.通过实践操作培养认真、踏实、细致的工作作风； 2.通过小组合作，培养学生团队合作学习能力。 【重点难点】 重点：钢的常用热处理工艺（四把火） 难点：四把火的区别和应用 【教学方法】 讲授法 演示法 讨论法、归纳法。 【学生分析】 钢的退火、正火、淬火、回火是最常用的热处理方法。要引导学生认真学习，努力掌握。表面热处理、化学热处理主要解决零件的表面强化问题，是钢的整体热处理（退火、正火、漳火、回火）的补充和完善，相互配合，全面达到零件多种多样的使用性能要求。本次课工艺性强，多利用网络课程视频资料。 【教学过程】 一.导入新课 问题导入：拿出一把锉刀和一块做过表面热处理45号钢（已锯开，露出心部）,让学生动手锉一下，感觉表面与心部硬度的不同，让学生思考这样的零件具有哪些特点？ 实例导入：机械制造业中，很多机器零件要求表面耐磨损，不易产生疲劳破坏，而心部却要求有足够的塑性和韧性，如齿轮、轴、凸轮等。 在这种情况下，单从材料选择入手或采用普通热处理方法，都不能满足要求， 低碳钢：可满足心部要求，表面要求不能满足： 高碳钢：可满足表面要求，心部要求不能满足： 解决这一问题的方法是表面热处理。 二．讲授新课 钢的热处理是采用适当的方式对钢或钢制工件进行加热、保温和冷却，以获 得预期的组织结构与性能的工艺。热处理是改善金属使用性能和工艺性能的基本途径之一，是保证机器质量、寿命和可靠性的重要工艺，在机械制造中占有十分重要的地位。 （一）整体热处理 1退火 定义：退火是将钢加热到适当温度，保持一定时间，然后缓慢冷却（一般随炉冷却）的热处理工艺。 目的：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组织准备；消除钢中的残余内应力，防止变形和开裂。 根据钢的成分和退火目的的不同，退火分为: ① 完全退火 ②球化退火 ③去应力退火等。 2正火 定义：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。 目的：细化组织，用于低碳钢时可提高硬度，改善切削加工性能；用于中碳钢和性能要求不高的零件时可代替调质处理；用于高碳钢时可消除网状碳化物， 为球化退火做组织准备。 3淬火 定义：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。 常用冷却介质有：水、盐水和矿物油。 目的：提高钢的强度、硬度和耐磨性。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。 淬硬性：钢经淬火后能达到的最高硬度，主要取决于钢中碳的质量分数，碳的质量分数越高，获得的硬度越高。 淬透性：钢经淬火后获得淬硬层深度的能力，淬透性越好，淬硬层越厚，淬透 性主要取决于钢的化学成分和淬火冷却方式。 4回火 定义：回火是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。淬火钢必须及时回火。 目的：减少或消除工件淬火时产生的内应力，稳定组织，以满足工件所需要的性能。 按回火温度分：低温回火（150-250）、中温回火（350-500）、高温回火（500-650） （2） 表面热处理和化学热处理 在冲击载荷和摩擦条件下工作的零件，如齿轮、凸轮等，它们要求表面具有很高的硬度和耐磨性，而心部需要足够的塑性和韧性。工件表面和心部具有不同的性能要求，难以通过选材和整体热处理解决，而利用表面热处理和化学热处理能满足这类零件的要求。 1.表面热处理 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。 表面淬火是最常用的表面热处理，它是通过快速加热方式使工件表面迅速 奥氏体化，而心部保持不变，并随之快速冷却，只让表面硬化的淬火工艺。根据加热方法不同，表面淬火分为火焰淬火和感应加热淬火等。 （1）火焰淬火：设备简单，操作简便，生产成本低，适用于单件小批量生产的零件。 （2）感应加热淬火：加热速度快，生产效率高，质量稳定且容易控制，易于实现自动化操作， 因此适用于大批量生产，但设备投资大，维修调试比较困难。 2.化学热处理 化学热处理就是将工件置于适当的活泼介质中加热、保温，使一种或几种元素渗入工件表面，以改变其化学成分、组织和性能的热处理工艺。 （1）渗碳: 渗碳是把低碳钢工件放在渗碳介质中，加热到一定温度（一般为 930℃左右）， 保温足够长的时间，使表面碳的质量分数升高的热处理工艺。 （2）氮化: 氮化是向钢的表面渗氮以提高表面氮浓度的热处理过程。 （三）典型零件热处理分析 1.热处理技术条件的标注 2.热处理工序位置安排 （1）预备热处理：一般安排在毛坯生产之后、切削加工之前，或粗加工之后、半精加工之前。 常用的有退火、正火、回火和调质等。 （2）最终热处理： 零件经最终热处理后硬度高，除磨削外不宜进行切削加工，故最终热处理一般安排在半精加工后、磨削加工前。常用的有淬火、回火和渗碳等。 三.小结： 1.整体热处理：退火、正火、淬火、回火。 2.表面热处理（表面淬火）：火焰淬火、感应加热淬火。 3.化学热处理：渗碳、渗氮。 四.课堂检测 判断题 1.(× )钢的热处理的目的是提高工件的强度和硬度。 2.(× )高碳钢可用正火代替退火，以改善其切削加工性能。 3.(× )退火可以提高工件的强度和硬度。 4.(√ )钢中平均碳的质量分数越高，其济火后获得的硬度越高。 5.(√ )正火只适用于非合金钢及合金元素含量不高的合金钢。 6.(× )沦火后的钢随回火温度的提高，其强度和硬度也提高。 7.( ×)弹性零件和热锻模具等使用的热处理是粹火+高温回火。 8.(√ )钢在摔火后必须配以适当的回火才能获得理想的力学性能。 9.(× )零件渗氮后需经热处理，表层才具有很高的硬度和耐磨性。 10. (× )溶硬性高的材料，淬透性一定好。 学科网（北京）股份有限公司 $$