模块7 单元2 常用金属材料及热处理（2）（课件）《机械基础》同步精品课堂（苏教版）

同步精品课程——中职专业课 模块七 金属材料及热处理 单元2 常用金属材料及热处理（2） 《机械基础》（苏教版） 知识目标 理解正火、淬火、回火等工艺的原理及目的，明确其对材料性能的改善作用。 了解合金钢的常用元素、分类方式（如结构钢、工具钢）及典型应用场景。 能力目标 能够根据材料需求选择合适的热处理工艺，并操作实现性能优化 具备根据零件工作条件合理选材并制定热处理方案的能力。 情感目标 激发学生对机械工程领域的好奇心和探索欲，培养积极主动的学习态度。 在小组讨论和项目合作中，培养学生的团队协作能力和有效沟通技巧。 学习目标 同学们，为什么有些汽车的齿轮用了几年依然完好如初，而有些却很快磨损甚至断裂？ 导入情景 01 这背后隐藏着一个关键因素——材料的选择与热处理工艺。 新知学习 02 三 、钢的热处理 (一)普通热处理 2. 正火 将工件加热到A 或 Acm 以上30℃~50℃,保温适当时间后，在空气中冷却的热处理 工艺称正火。 正火的目的是细化组织，用于低碳钢，可提高硬度，改善切削加工性 新知学习 02 三 、钢的热处理 (一)普通热处理 2. 正火 退火和正火作为常用的预备热处理工艺，能消除工件的内应力，改善工件切削加工性。 一般情况下，高碳钢选用退火来降低硬度改善切削加工性，而低碳钢或低碳合金钢通过正 火提高硬度改善切削加工性。 新知学习 02 三 、钢的热处理 (一)普通热处理 3. 淬 火 将工件加热Ac3或 Ac1 以上某一温度，经保温后快速冷却，以获得马氏体或下贝氏体组 织的热处理工艺称为淬火。 淬火的目的就是为了得到马氏体(或下贝氏体)组织、提高钢的 硬度、强度和耐磨性。 新知学习 02 三 、钢的热处理 (一)普通热处理 3. 淬 火 淬硬性 摆动 淬硬性是指钢经 淬火后达到的最高硬度，主要取决于钢中的含碳量，碳的含量愈高，获得的硬度愈高 淬透 性是指钢经淬火后获得淬硬层深度的能力，淬透性愈好，淬硬层愈厚。淬透性主要取决于 钢的化学成分和淬火冷却方式。  一般来说，含碳量相同的碳素钢与合金钢的淬硬性没有差别，而合金钢的淬透性高于碳素钢。 新知学习 02 三 、钢的热处理 (一)普通热处理 4. 回 火 规律 回火是将淬硬后的工件加热到奥氏体转变温度以下某一温度，保温一定时间，然后冷 却到室温的热处理工艺。 在回火加热过程中，随着组织的变化，钢 的性能也发生改变。其变化规律是：随着加热温度的升高，钢的强度、硬度下降，而塑性、韧 性提高。 新知学习 02 三 、钢的热处理 (一)普通热处理 4. 回 火 比一比 请分析为什么低碳钢通常选择正火而不是退火来提高硬度？相反，高碳钢又为何多选择退火？ 对比正火与退火在冷却速度、生产周期、成本及最终产品性能上的差异，并举例说明哪些情况下应优先选择正火。 讨论为什么合金钢的淬透性通常高于碳素钢？ 新知学习 02 三 、钢的热处理 (二)表面热处理 表面淬火时通过快速加热，使刚件表面很快达到淬火的温度，在热量来不及穿到工件心部就立即冷却，实现局部淬火。 目前应用最广的是电感应加热法和火焰加热法。 表面淬火的目的在于获得高硬度、高耐磨性的表面，而使心部仍然保持原有的良好韧 性，常用于机床主轴，齿轮，发动机的曲轴等。 按碳的质量分数分类 01 新知学习 02 三 、钢的热处理 (二)表面热处理 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它的表 层，以改变其化学成分、组织和性能的热处理。 化学热处理 02 新知学习 02 四、合金钢 (一)低合金钢 低合金高强度结构钢与非合金钢相比具有较高的强度、韧性、耐腐蚀性及良好的焊接性，价格比非合金钢略高。 小提示 如果是专用结构钢， 一 般在低合金高强度结构钢牌 号表示方法的基础上附加钢 产 品 的 用 途 符 号 ， 如 Q295HP 表 示 焊 接 气 瓶 用 钢、Q345R 表示压力容器用 钢 、Q390g 表 示 锅 炉 用 钢 、 Q420q 表示桥梁用钢等。 新知学习 02 四、合金钢 (二)合金钢 合金钢具有高强度、高硬度、高耐磨性及特殊的物理性能与化学性能.价格秘断、广泌 用于制作轴、齿轮、凸轮、弹簧、工具、刀具、模具等。合金钢制作的机银下件绝大多放需零 在热处理后使用。 合金结构钢。主要用于制造重要机械零件和工程结构； 合金工具钢。主要用于制造重要的刃具、量具和模具； 特殊性能钢。具有特殊的物理、化学性能的钢。 合金钢按主要性能及使用特性分类，一般可分为： 新知学习 02 四、合金钢 (二)合金钢 合金结构钢的牌号采用“二位数字+元素符号+数字”表示。 合金钢的牌号 01 当合金元素含量小于1.5%时，牌号中只标明元素符号、而不标明 含量; 如果含量大于1.5%,2.5%、3.5%等，则相应地在元素符号后面标出2、3、4等。 如 60Si2Mn, 表示平均含碳量为0.6%;含硅量约为2%,含锰量小于1.5%。 新知学习 02 四、合金钢 (二)合金钢 合金工具钢的牌号表示方法与合金结构钢相似，其 区别在于用一位数字表示平均含碳质量分数的千分数， 当碳质量大于或等于1.00%时则不予标出。 除此之外，还有一些特殊专用钢，为表示钢的用途 在钢号前面冠以汉语拼音，而不标出含碳量。 合金钢的牌号 01 小提示 合金钢一般为优质钢， 合金结构钢若为特珠质量 钢，则在钢号后面为“A”, 如 38CrMoAlA: 合金工具钢一 般都为特殊质量钢，所以其 牌号后面不再标“A”。 新知学习 02 四、合金钢 (二)合金钢 常用合金钢 02 (1)合金结构钢 合金结构钢用于制造各种机械零件。 ① 合金渗碳钢 合金渗碳钢就是用于制造渗碳零件的合金钢。 合金渗碳钢的含碳量一般在0. 1%～0.25%之间， 加入的主要合金元素是铬、镍、锰、硼等，还加入少量的钒、钛等元素。经过渗碳处理后，再 进行淬火和低温回火处理从而达到表面高硬度、高耐磨性和心部高强度并具有足够韧性。 变速齿轮 新知学习 02 四、合金钢 (二)合金钢 常用合金钢 02 (1)合金结构钢 合金结构钢用于制造各种机械零件。 ② 合金调质钢 合金调质钢一般指经过调质处理(淬火后高温回火)后使用的合金结构钢。 合金调质钢的碳含量在 0.25%～0.50%之间，主加元素为锰、铬、硅、镍、硼等，还加入少量的钼、钨、钒、钛等元素。 机床主轴 新知学习 02 四、合金钢 (二)合金钢 常用合金钢 02 (1)合金结构钢 合金结构钢用于制造各种机械零件。 ③ 合金弹簧钢 合金弹簧钢是用于制造各种弹簧的专用结构钢。 合金 弹簧钢碳含量一般在0.45%～0.75%之间，加入主要元素有锰、硅、铬等，有些弹簧钢还加 入钼、钨、钒等元素。合金弹簧钢经淬火后进行中温回火处理。 60Si2Mn 新知学习 02 四、合金钢 (二)合金钢 常用合金钢 02 (1)合金结构钢 合金结构钢用于制造各种机械零件。 ④ 滚动轴承钢 滚动轴承钢是制造各种滚动轴承的滚动体和内外套圈的专用钢。 滚动轴承钢必须具有高而均 匀的硬度和耐磨性，高的疲劳强度、足够的韧性和淬透性，以及一定的耐蚀性等。 目前应用 最广的是高碳铬钢，其含碳量在0.95%～1.15%之间，铬含量在0.65%～1.65%之间。 GCr15SiMn 练一练 为什么对于在动载荷和摩擦条件下工作的零件（如齿轮），需要表面和心部具有不同的性能要求？ 分别阐述渗碳和渗氮处理的主要目的及其适用钢种，讨论为什么选择这些钢种进行相应处理？ 根据给出的合金钢牌号（如60Si2Mn、GCr15），识别其类型、主要合金元素及含量，并讨论这些钢种的主要应用场合。 机械手的控制系统可以（） A.按照输入的程序发出指令 B.接收传感器的反馈信息 C.使手部完成各种运动 D.以上都是 珠光体的含碳量为______%，符号为______。 退火冷却速度较快，生产周期短，效率高。（） 淬透性主要取决于钢的化学成分和淬火冷却方式，与淬硬性不同。（） 巩固练习——填一填、判一判 答案：0.77；P、×、√ 机械手的控制系统可以（） A.按照输入的程序发出指令 B.接收传感器的反馈信息 C.使手部完成各种运动 D.以上都是 巩固练习——选一选 淬火介质的选择取决于？ A. 工件材料 B. 工件形状 C. 淬火温度 D. 车间环境 答案：A 课堂小结 03 本次课程围绕金属材料热处理与合金钢应用展开，系统梳理了知识目标与技能目标。学生掌握了正火、淬火、回火等工艺原理及合金钢分类特性，能够区分淬透性与淬硬性等核心概念；通过案例分析，具备了根据零件需求选择热处理工艺及合金钢材料的实践能力。同时通过学习，激发学生对机械工程领域的好奇心和探索欲，培养积极主动的学习态度。在小组讨论和项目合作中，培养学生的团队协作能力和有效沟通技巧。 作业布置 04 低碳钢和高碳钢在预备热处理时分别优先选择正火和退火，请从成分、组织转变及性能需求角度分析原因，并对比两种工艺在生产效率、成本上的差异。 感谢观看 $$