鋼的熱處理及金屬的表面處理

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1、26鄭州航空工業(yè)管理學(xué)院《機(jī)械制造工程》教案第3章第三章鋼的熱處理及金屬的表面處理一、教學(xué)目的與要求1.了解熱處理的基本原理。2.掌握常用熱處理的主要工藝過程、作用與應(yīng)用。3.了解機(jī)械零件常用的表面防護(hù)方法。二、教學(xué)課時(shí)數(shù)1.理論教學(xué)4學(xué)時(shí)2.實(shí)驗(yàn)教學(xué)2學(xué)時(shí)合計(jì)6學(xué)時(shí)三、教學(xué)內(nèi)容1.鋼的熱處理的基本原理。2.鋼的常規(guī)熱處理的種類，工藝過程，作用及應(yīng)用。3.鋼的表面熱處理的種類，工藝過程，作用及應(yīng)用。4.鋼的熱處理工藝選用。5.金屬的表面防護(hù)處理。四、教學(xué)重點(diǎn)與難點(diǎn)1.重點(diǎn)鋼的常用熱處理，作用及應(yīng)用。2.難點(diǎn)鋼的熱處理的基本原理。2626鄭州航空工業(yè)管理學(xué)院《機(jī)械制造工程

2、》教案第3章五、教學(xué)方式1.多媒體授課2.實(shí)驗(yàn)教學(xué)六、參考書籍1.金屬學(xué)與熱處理，崔忠圻；，TG1/C979，機(jī)械工業(yè)出版社，20002.熱處理手冊，中國機(jī)械工程學(xué)會，TG15-62/Z566=3:1，機(jī)械工業(yè)出版社，20063.金屬工藝學(xué)(上)，鄧文英，TG/D328=4:1，高等教育出版社，20002626鄭州航空工業(yè)管理學(xué)院《機(jī)械制造工程》教案第3章第三章鋼的熱處理及金屬的表面處理概述一、熱處理1.熱處理概念⑴定義熱處理就是在固態(tài)下，將金屬以一定的加熱速度加熱到預(yù)定的溫度，保溫一定的時(shí)間，再以預(yù)定的冷卻速度進(jìn)行冷卻的綜合工藝方法。⑵工藝過程P36圖3-1加熱、保溫

3、、冷卻。⑶三個(gè)主要工藝參數(shù)加熱溫度、保溫時(shí)間、冷卻速度。2.熱處理的主要作用⑴改變工件的內(nèi)部組織例如，鋼退火可以得到硬度較低的珠光體組織，而淬火可以得到高硬度的馬氏體組織。⑵改變工件的性能，便于切削加工，或者滿足工件使用性能的要求例如，低碳鋼太軟不利于切削，正火處理。⑶改變工件表層的成分、組織、性能例如，汽車汽缸的激光表面淬火、低碳鋼滲碳處理。⑷.消除鑄造、鍛造、焊接等加工工藝過程中所造成的多種缺陷例：細(xì)化晶粒、消除偏析、降低內(nèi)應(yīng)力，使鋼的組織、性能更加均勻。3.熱處理的分類P37圖2626鄭州航空工業(yè)管理學(xué)院《機(jī)械制造工程》教案第3章二、表面處理1.定義表面處理是指通

4、過化學(xué)或電化學(xué)的方法使金屬表面或表層生成新的物質(zhì)，這些物質(zhì)具有不同于工件基體的性能，從而提高工件表層的耐腐蝕性、硬度，或者起到裝飾作用。2.作用⑴耐腐蝕；⑵高硬度，耐磨損；⑶裝飾作用，美觀。3.常用表面處理工藝方法⑴表面熱處理工藝；⑵鋁合金型材的氧化著色處理；⑶噴丸處理；⑷高密度太陽能表面處理；⑸離子注入表面處理；⑹黑處理；⑺發(fā)藍(lán)處理等。2626鄭州航空工業(yè)管理學(xué)院《機(jī)械制造工程》教案第3章第一節(jié)鋼的熱處理基本原理問題1：純鐵的同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變與本章內(nèi)容有何聯(lián)系？能夠通過熱處理改變鋼的組織和性能的原因。問題2：為何要學(xué)習(xí)本節(jié)內(nèi)容？正確理解和應(yīng)用熱處理工藝方法，掌握鋼在加熱和

5、冷卻過程中組織與性能的變化規(guī)律。一、鋼在加熱時(shí)的組織轉(zhuǎn)變1.相變溫度P37圖3-22.共析鋼奧氏體化過程P38圖3-3F：體心立方，Wc=0-0.02%→A：面心立方，Wc=0-2.11%Fe3C：斜方結(jié)構(gòu)，Wc=6.69%⑴形核Fe3C與F的相界面上優(yōu)先，F(xiàn)e3C的轉(zhuǎn)變滯后于F。⑵長大P38圖3-4F→A（轉(zhuǎn)變）Fe3C→A（分解、溶入）成份、大小不均勻。⑶均勻化大?。捍蟪孕?；成份：擴(kuò)散均勻。亞共析鋼：F+P→F+A→A過共析鋼：P+Fe3C→A+Fe3C→A2626鄭州航空工業(yè)管理學(xué)院《機(jī)械制造工程》教案第3章3.工藝參數(shù)⑴加熱速度快：易導(dǎo)致開裂；慢：高溫下時(shí)間長，

6、意導(dǎo)致粗晶；原則：在不產(chǎn)生開裂的情況下，選用比較快的加熱速度。⑵保溫時(shí)間原則：心部到溫度；組織轉(zhuǎn)變充分。二、鋼在冷卻時(shí)的組織轉(zhuǎn)變熱處理的關(guān)鍵：冷卻過程。冷卻方式：P39圖3-5過冷奧氏體（A過）：A1溫度以下的尚未發(fā)生組織轉(zhuǎn)變的奧氏體。1.共析鋼等溫轉(zhuǎn)變P39圖3-6⑴曲線建立A過轉(zhuǎn)變開始時(shí)間：1-3%；A過轉(zhuǎn)變終了時(shí)間：95-98%。不同溫度，孕育期時(shí)間不同；孕育期越長，A過越穩(wěn)定。⑵高溫組織轉(zhuǎn)變A1——650℃：P-珠光體;650℃——600℃:S-索氏體,較細(xì)的片狀珠光體;600℃——550℃:T-屈氏體,極細(xì)的片狀珠光體.2626鄭州航空工業(yè)管理學(xué)院《機(jī)械制造工

7、程》教案第3章⑶中溫組織轉(zhuǎn)變貝氏體（B）：鐵素體與極細(xì)滲碳體組成的機(jī)械混合物。550℃——350℃:B上-羽毛狀，脆性較大；350℃——240℃:B下-竹葉狀，強(qiáng)度、硬度較高，塑性、韌性較好。⑷低溫組織轉(zhuǎn)變Ms（230℃）——Mf（-50℃）：M-馬氏體。①馬氏體相變必須具備兩個(gè)條件：過冷奧氏體必須以大于臨界淬火冷卻速度冷卻；過冷奧氏體必須過冷到Ms溫度以下。②馬氏體定義碳溶入α-Fe中所形成的一種過飽和間隙式固溶體。③馬氏體性能特點(diǎn)高硬度和高強(qiáng)度，性能主要取決于馬氏體中碳的過飽和程度。④馬氏體的分類P41圖3-7圖3-8板條狀馬氏體/低